《石门揭煤的防突措施.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《石门揭煤的防突措施.ppt（79页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、石门和岩石井巷揭开煤层的防突措施,一、一般规定及要求 二、石门及竖井揭煤应力分布特点及突 出危险性分析 三、石门及岩石井巷揭煤工作程序 四、石门及井巷揭煤前的探测及预测 五、石门及井巷揭煤的防突技术措施,第十八章 石门和岩石井巷揭开煤层的防突措施,防突规定对石门和岩石井巷揭煤定义为：石门和立井、斜井工作面从距突出煤层底（顶）板的最小法向距离5m开始到穿过煤层进入顶（底）板2m（最小法向距离）的过程均属于揭煤作业。,第十八章 石门和岩石井巷揭开煤层的防突措施,石门揭煤突出：指石门自煤层底（顶）板在爆破揭开和穿过煤层过程中，由于岩柱的突然破碎，煤体应力状态和瓦斯赋存状态突然改变，富含瓦斯的煤层在地
2、应力和瓦斯压力作用下，快速向巷道空间抛出大量煤岩，并伴有大量瓦斯涌出。 石门和岩石巷道揭穿煤层时发生的突出是煤矿中突出强度最大的一种。其特点是石门和岩石巷道工作面前方的煤体因岩柱的隔离和阻挡，处于集中应力和高瓦斯状态。,一、一般规定及要求,1）组织机构 2）防突专门设计 3）管理要求 4）探测与施工要求 5）通风要求 6）安全岩柱厚度 7）揭穿突出煤层的防突措施,一、一般规定及要求,组织机构,煤矿企业各新建矿井和已生产矿井的石门和岩石井巷在揭穿突出煤层前，必须成立以新建矿井筹备处主任和生产矿井矿长为组长的揭煤领导小组，领导小组成员由新建矿井筹备处、生产矿井总工程师和施工建设单位项目经理等组成；
3、 领导小组负责组织防突专门设计的编制、审定、报批，防突工程的实施、验收，防突效果检查、揭煤安全管理和突发事件应的急处理等工作。,一、一般规定及要求,防突专门设计,集团公司各新建矿井和已生产矿井的石门和岩石井巷在揭穿突出煤层前，必须提前1个月编制防突专门设计，报煤矿企业技术负责人审批后，建设单位方可实施揭煤作业。 石门和岩石井巷揭煤作业前应编制揭煤的专项防突设计，由矿（或建井筹备处）负责编制，报集团公司批准后，方可组织施工。,一、一般规定及要求,石门和岩石井巷揭煤专门设计应包含以下内容： （1）石门和岩石井巷基本参数、掘进和支护工艺方法； （2）石门和岩石井巷揭煤区域地层（煤层和顶底板岩层）赋存
4、情况； （3）石门和岩石井巷揭穿煤层瓦斯赋存情况及突出危险性初步评价； （4）控制煤层层位的钻孔布置； （5）煤层区域突出危险性预测及防突措施效果检验方法、指标和判定标准等； （6）揭穿突出煤层的瓦斯抽放钻孔的布置； （7）控制煤层层位钻孔、突出危险性预测钻孔和瓦斯排放钻孔的施工和验收要求； （8）掘进至远距离爆破揭穿煤层前的工作面位置，采用工作面预测或措施效果检验的方法进行最后验证； （9）煤层加固措施的设计、施工和验收要求； （10）安全防护措施并用远距离爆破揭开或穿过煤层； 11）组织管理措施。,一、一般规定及要求,管理要求,煤与瓦斯突出矿井（生产矿井）突出煤层，石门和岩石井巷揭煤深度大
5、于该煤层突出危险区域上线标高的应为突出煤层；石门和岩石井巷揭煤深度大于矿井目前开采水平的应参照突出煤层管理。 高瓦斯矿井（生产矿井），石门和岩石井巷揭煤深度大于矿井目前开采水平的应参照突出煤层管理，经突出危险性预测证明所揭穿煤层无突出危险性后，可按无突出危险煤层管理。 新建高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井，石门和岩石井巷揭穿煤层应参照突出煤层管理，经突出危险性预测证明所揭穿煤层无突出危险性后，可按无突出危险煤层管理。,一、一般规定及要求,探测与施工要求 石门和岩石井巷距突出煤层法线距离不小于10m处（地质构造复杂、岩石破碎的区域为20m处），必须用打钻的方法控制煤层层位，必须测定煤层瓦斯压力或用其
6、他方法预测石门（竖井等）工作面前方煤层的突出危险性；工作面距突出煤层法线距离不小于7m处必须停止掘进，施工瓦斯抽（排）放钻孔，在瓦斯抽放范围边缘经效果检验消除突出危险性后，方能按专项设计要求揭穿煤层。 当突出煤层厚度小于0.3m时，可直接采用远距离爆破揭穿煤层。,一、一般规定及要求,探测与施工要求 石门和岩石井巷所揭穿煤层必须采用煤层瓦斯压力或瓦斯含量来进行突出危险区域预测工作 预测数值大于突出临界值，按照突出煤层管理 经区域预测和区域效果检验判定为无突出危险的区域，需要采用局部“四位一体”方法，工作面突出预测的指标为综合指标（D、K）或钻屑瓦斯解吸指标（h2、K1），如预测数值大于突出临界值
7、，该煤层应补充施工局部防突措施。,一、一般规定及要求,石门和岩石井巷应尽可能布置在无地质构造破坏带，如果条件允许，石门和岩石井巷应布置在被保护区，利用附近已有的岩石巷道或煤层巷道，提前向揭煤区域施工瓦斯抽采钻孔，抽采揭煤区域的瓦斯，缩短揭煤时间。 石门和岩石井巷与已掘出的巷道贯通时，该巷道应越过石门贯通位置5m以上，并保持正常通风。,探测与施工要求,一、一般规定及要求,通风要求 石门揭煤时，需建立安全可靠的独立通风系统，并加强控制通风风流设施的措施。 在建井初期，矿井尚未构成全风压通风时，在石门揭穿突出煤层的全部作业过程中，与此石门有关的其他工作面都必须停止工作。 掘进新井筒或延深进风井筒时，
8、风机应安装在地表离开井筒一定的安全距离以外，以免受可能发生突出时从井筒喷出的瓦斯影响。如果延深的井筒为进风井，则在井筒穿越突出煤层期间，井下的所有生产工作均应停止。,一、一般规定及要求,安全岩柱厚度 采用远距离爆破揭开突出煤层时，要求石门、斜井揭煤工作面与煤层间的最小法向距离是：急倾斜煤层2m，其他煤层1.5m。要求立井揭煤工作面与煤层间的最小法向距离是：急倾斜煤层1.5m，其他煤层2m。如果岩石松软、破碎，还应适当增加法向距离。 在揭煤工作面用远距离爆破揭开突出煤层后，若未能一次揭穿至煤层顶（底）板，则仍应当按照远距离爆破的要求执行，直至完成揭煤作业全过程。 所有突出煤层外的掘进巷道（包括钻
9、场等）距离突出煤层的最小法向距离小于10m时（在地质构造破坏带小于20m时），必须边探边掘，确保最小法向距离不小于5m。,一、一般规定及要求,揭穿突出煤层的防突措施,石门和岩石井巷揭煤防突措施是在安全岩柱的保护下缓慢地释放煤体及围岩的突出潜能，达到预防突出的目的。其主要防突措施有排放钻孔法和抽放瓦斯法。同时也可采用水力冲孔、扩孔钻卸煤以及冲煤扫孔等加强型措施提高瓦斯抽采效果。此外，还可以配合金属骨架、固化煤体、煤层注水、顺层钻孔等安全保障型措施。,二、石门及竖井揭煤应力分布特点及突出危险性分析,（一）石门揭煤突出危险性分析 （二）竖井工作面揭煤突出危险 性分析,（一）石门揭煤突出危险性分析,煤
10、与瓦斯突出和掘进工作面附近集中应力区范围的大小有直接的关系 集中应力区的大小决定了煤体中储存的弹性潜能和瓦斯内能的大小，以及造成突出时突出程度、破坏程度的大小。,（一）石门揭煤突出危险性分析,在掘进过程中，工作面不断接近煤层，集中应力区的作用越来越明显。 对于掘进工作面前方的煤体来讲，工作面前方的煤体在集中应力的作用下，进入流变阶段 开始进入瞬时和稳定流变的含瓦斯煤体，在急剧增高的集中应力作用下产生加速变形和破坏，将上一流变阶段的煤体进一步破碎，为深部煤体提供侧向压力，同时为瓦斯内能的聚积创造了条件。 如果此时聚积的瓦斯内能做功，足以把破碎煤体冲垮并抛出粉碎，随即发生煤与瓦斯瞬时突出,（一）石
11、门揭煤突出危险性分析,石门揭开煤层之前，煤层内瓦斯未经排放，或排放后仍然保持着较高的瓦斯压力，当爆破揭开煤层的瞬间，具有突出危险的煤层压力状态遭到破坏 由于内外瓦斯压力梯度很大，受地应力破坏的煤体在高瓦斯压力的作用下抛向巷道空间，同时又使内部的煤体暴露暴露的煤体又在地应力的作用下破坏，破坏后又被高压瓦斯抛向巷道空间 这样连锁的破碎及煤体抛出使突出向煤体深部扩展，形成连续的突出,（一）石门揭煤突出危险性分析,在揭煤前，一般都采取打钻孔抽排瓦斯等措施，将揭煤处周边煤体内一定范围的瓦斯抽排掉，以形成一定范围的安全防护带，保证揭煤作业的安全。 在石门揭煤后，应该及时加强支护、防止空顶和冒落，不给远处具
12、有突出危险的煤体突然暴露的机会，就能有效地防止煤与瓦斯突出的发生。,（一）石门揭煤突出危险性分析,石门揭煤比煤巷掘进更容易突出，主要原因是： 与煤巷掘进所在煤层相比，石门揭煤处的煤体处于顶底板岩层及周围煤体的封闭中，且还处于石门的集中应力区，煤层中的弹性潜能和瓦斯内能得不到释放，在揭煤爆破的作用下极易发生突出。 而在煤巷揭煤时的突出地点煤体有一个自由面，可以释放一部分弹性潜能和瓦斯内能。,（一）石门揭煤突出危险性分析,石门揭穿煤层的突出次数占突出总数的6.1%，但因在矿井采掘过程中，石门揭开煤层的工作量（或次数）远比煤巷掘进少得多，所以石门揭开煤层时的突出发生机率最高，并且突出强度极大，其平均
13、强度为其它各类巷道平均强度的6倍，绝大多数的特大型突出（80%以上）也是发生在石门揭开煤层时，突出的大量瓦斯波及范围广。 因此，石门揭开突出煤层具有极大的危险性。其特点是突出强度大，造成的破坏性强，在整个揭穿煤层过程中都存在突出危险性，有的甚至在揭穿同一煤层时发生两次突出。,（一）石门揭煤突出危险性分析,石门突出的四种类型： 爆破揭穿煤层时的突出； 自行冲破岩柱的突出； 过煤门的突出； 延期突出。 以爆破揭开煤层时的突出所占比例最大，因为它对发生突出的条件来讲最有利。,（二）竖井工作面揭煤突出危险性分析,竖井揭穿有煤与瓦斯突出危险煤层是竖井施工中的重大安全技术问题。 2006年1月5日，淮南矿
14、业集团望峰岗矿近千米的主井井筒在穿过5.86m厚的C13突出危险煤层时，就发生了一起特大型煤与瓦斯突出事故，突出煤量2831t、瓦斯量0.0927Mm3。 随着煤矿开采深度的增加，竖井揭穿煤与瓦斯突出危险煤层的危险性日趋增大。,（二）竖井工作面揭煤突出危险性分析,竖井揭煤工作面应力分布规律：,（二）竖井工作面揭煤突出危险性分析,竖井揭煤工作面应力分布规律：,（二）竖井工作面揭煤突出危险性分析,竖井揭煤工作面应力分布规律： 1）竖井工作面接近煤层时，在其前（下）方应力分布分为三个区，即完全卸压区、部分卸压区和未卸压区。工作面前（下）方有“漏斗”形采动卸压区（中心为最大卸压区；四周为部分卸压区）。
15、在工作面前方，煤岩体的卸压程度随着远离井筒中心线而降低；工作面距煤层距离不同，各区的影响范围也不同。工作面距离煤层越近，煤层中一定范围内的卸压程度越大。 2）在井筒四周、工作面前后存在应力集中区。工作面距离煤层越近，应力集中区的影响范围和峰值越大。 3）同一标高处，井壁四周的集中应力分布是不同的。倾斜煤层沿倾向以井轴为界分为两部分，上侧区域的应力集中度及影响范围较下侧区域大，这是由于上侧区域的煤岩体受自重倾斜分量的压缩所致。,（二）竖井工作面揭煤突出危险性分析,当工作面揭开突出危险煤层时，工作面前方存在的卸压区使前方煤岩体向上突出的能量降低，发生煤与瓦斯突出的危险性相对较小。 当掘进工作面进入
16、突出危险煤层时，如若井壁不能及时支护，强度较低的煤层处于应力集中区域，暴露的煤壁与岩石便承载着煤层瓦斯压力和地应力的作用（特别是在倾斜煤层的上侧，还要附加煤体的自重影响），当煤壁阻碍煤与瓦斯突出的安全区不足以抵挡瓦斯压力和地应力的综合作用时，处于应力集中区内的煤体便发生失稳破坏，造成煤与瓦斯突出的发生。,（二）竖井工作面揭煤突出危险性分析,合理的保留岩柱的长度对阻碍发生煤与瓦斯突出也是至关重要的，井筒内岩柱可以部分地释放煤层的地应力，使煤层卸压，有利于瓦斯的排放。 当岩柱强度不足以抵挡地应力和瓦斯压力作用时，亦会造成煤与瓦斯突出的发生。 因此，竖井揭煤中最易发生突出的位置是工作面进入煤层后受应
17、力集中影响的煤壁，尤其是倾斜煤层的上侧，因该区域不仅受应力集中影响，而且还受重力影响。,（二）竖井工作面揭煤突出危险性分析,井壁至四周应力集中峰值处的无突出危险煤岩体构成的安全区，是阻碍煤与瓦斯突出的关键。 因此，释放井筒周围一定范围内的煤与瓦斯突出能量，使其变为无煤与瓦斯突出危险安全区，阻止煤与瓦斯突出发生，成为竖井揭穿突出危险煤层的技术关键。,（二）竖井工作面揭煤突出危险性分析,芦岭新副井对揭煤处采用排放钻孔方法，共施工160个钻孔，其中先期96个排放钻孔，后期补充54个排放钻孔,（二）竖井工作面揭煤突出危险性分析,芦岭新副井揭8煤的实测参数表明： 采取措施前，煤层瓦斯压力（含量）在距井筒
18、中心距离越远处，数值越大，呈弧线的上升；煤层透气性系数在距井筒中心距离越远处数值越小，呈弧线的下降；煤层瓦斯压力（含量）与煤层透气性系数出现漏斗形状。 采取措施后，预排瓦斯范围内实测煤层瓦斯压力（含量）降低，与煤层透气性系数增大，井筒周围距井心14m范围内的瓦斯压力、瓦斯含量及透气性系数都达到了预期的要求，在井筒周围形成了一定宽度的阻止煤与瓦斯突出发生的安全区。,（二）竖井工作面揭煤突出危险性分析,三、石门及岩石井巷揭煤工作程序,三、石门及岩石井巷揭煤工作程序,为了保证揭煤整体工作的连续性和安全性，按照“区域防突措施先行，局部防突措施补充”的要求，将揭煤作业的整个内容进行重新定义，即从距煤层最
19、小法向距离10m（地质构造复杂、岩石破碎的区域法向距离20m）之前至穿过突出煤层顶板（底板）法线距离大于2m的全部作业过程。,三、石门及岩石井巷揭煤工作程序,三、石门及岩石井巷揭煤工作程序,石门及岩石井巷揭煤安全措施需要在以下四个地点进行： 距煤层法向距离10m处（地质构造复杂、岩石破碎的区域法向距离20m） 距煤层法向距离7m处 距煤层法向距离5m处 距煤层法向距离1.52m处。 主要包括超前探测、区域预测、区域防突措施、区域效果检验和远距离放炮揭煤五个部分,三、石门及岩石井巷揭煤工作程序,超前探测与区域预测 在距煤层法向距离10m处（地质构造复杂、岩石破碎的区域法向距离20m），施工3个前
20、探钻孔 一是探明石门和岩石井巷掘进工作面距煤层的相对位置； 二是利用前探钻孔测定煤层瓦斯压力，并取样测定瓦斯放散初速度和煤的坚固性系数。 具备直接法测定瓦斯含量的条件时，也可以对煤层原始瓦斯含量进行测定。 地质构造复杂时，可适当增加前探和预测钻孔数量。通过瓦斯参数测定结果，结合打钻过程中瓦斯动力现象预测前方煤层的突出危险性。,三、石门及岩石井巷揭煤工作程序,防突措施 对于区域预测为无突出危险的区域采用施工少量排放钻孔防突措施； 对于预测为突出危险区域，必须采取防突措施（抽排钻孔），并经效果检验（残余瓦斯压力或残余瓦斯含量）有效后，补充添设金属骨架，注入马丽散加固煤体； 如检验无效，必须继续补充
21、采取防突措施，并再次检验有效后方可继续向下施工。,三、石门及岩石井巷揭煤工作程序,区域效果检验 对于石门和岩石井巷区域消除突出危险和无突出危险区域，继续施工时采用“四位一体”局部防突措施，采用综合指标（D、K值）和钻屑解吸指标（K1及h2值）对工作面的突出危险性进行预测，预测有突出危险的区域必须采用局部防突措施。由于石门和岩石井巷揭煤钻孔工程量大，应在距煤层法向距离7m处彻底消除了揭煤控制范围内煤层的突出危险性，尽量使距煤层法向距离5m时不需补充施工抽放钻孔。 石门和竖井、斜井工作面从掘进至距突出煤层的最小法向距离5m开始，必须采用物探或钻探手段边探边掘，保证工作面到煤层的最小法向距离不小于远
22、距离爆破揭开突出煤层前要求的最小距离。,三、石门及岩石井巷揭煤工作程序,远距离放炮揭煤 施工至距煤层法向距离1.5m2m处，在必要的安全防护措施下，利用远距离放炮揭开煤层。 在揭煤工作面用远距离爆破揭开突出煤层后，若未能一次揭穿至煤层顶（底）板，则仍应当按照远距离爆破的要求执行，直至完成揭煤作业全过程。 工作面需穿过煤层进入底板岩层距煤层法向距离2m以上。,四、石门及井巷揭煤前的探测及预测,（一）控制煤层层位钻孔的布置和要求 （二）瓦斯压力测定钻孔的布置和封孔 （三）突出危险性预测,（一）控制煤层层位钻孔的布置和要求,石门和竖井、斜井揭穿突出煤层前，必须通过钻探准确控制煤层层位，掌握煤层的赋存
23、位置、形态，也可用物探等手段探测煤层的层位、赋存形态和底（顶）板岩石致密性等情况。 在揭煤工作面掘进至距煤层最小法向距离10m（地质构造复杂、岩石破碎的区域距煤层法向距离20m处）之前，应当至少打3个穿透煤层全厚且进入顶（底）板不小于0.5m的控制煤层层位钻孔，在煤层倾向上部布置1个钻孔，走向上布置2个钻孔；钻孔控制巷道轮廓外不小于12m范围。 3个控制煤层层位钻孔中至少有2个为前探取芯钻孔，并详细记录岩芯资料。,（一）控制煤层层位钻孔的布置和要求,（一）控制煤层层位钻孔的布置和要求,保证控制层位钻孔施工质量，详细记录岩芯资料，绘制揭煤地点煤层赋存平、剖面图，掌握煤层厚度、倾角、地质构造、井筒
24、与煤层的相对位置。若发现断层、褶曲或煤岩层产状异常等，必须增加控制钻孔。 施工控制层位钻孔同时收集煤样，可以初步进行钻屑指标的测试（参考值）；并送入实验室进行瓦斯放散初速度值（P）、煤的坚固性系数（f）分析，结合测压结果，计算综合指标D、K值，对煤层突出危险性进行综合分析。 揭煤工作面从距煤层法向距离不小于5m处（地质构造复杂、岩石破碎的区域距煤层法向距离10m处），实行边探边掘，探孔超前距离不得小于5m，探孔数量根据实际情况确定，但不得小于3个，应准确探明煤层层位。,（二）瓦斯压力测定钻孔的布置和封孔,石门和岩石井巷工作面距煤层法向距离不小于10m处进行煤层原始瓦斯压力测定，瓦斯压力测定可利
25、用已施工的控制层位钻孔，测压钻孔数目不少于3个，两个钻孔的间距应大于10m，其中煤层倾斜方向上部必须布置1个钻孔，钻孔布置在无地质构造的地段；测压钻孔布置在石门揭煤轮廓外不小于6m范围。近距离煤层群的层间距小于5m或层间岩石破碎时，应当测定各煤层的综合瓦斯压力。 测压钻孔在每米煤孔采一个煤样测定煤的坚固性系数f，把每个钻孔中坚固性系数最小的煤样混合后测定煤的瓦斯放散初速度P，则此值及所有钻孔中测定的最小坚固性系数f值作为软分层煤的瓦斯放散初速度和坚固性系数参数值。 若不利用前探钻孔测定瓦斯压力时，则测定钻孔应布置在该区域各钻孔见煤点间距最大的位置，同时并对未利用测压的控制层位的钻孔必须用水泥砂
26、浆进行封堵。,（三）突出危险性预测,石门和岩石井巷揭煤的突出危险性预测包括区域性预测和工作面突出预测两部分。 石门和竖井、斜井揭煤的区域预测指标（煤层瓦斯压力和煤层瓦斯含量）需要在距煤层最小法向距离10m前进行。 经区域突出危险性预测，石门（岩石井巷）揭煤处存在突出危险时，必须在距煤层法向距离不小于7m处采取区域防突措施； 当预测为无突出危险时，对于浅部煤层（埋深小于等于500m）可不采取区域防突措施，直接施工至距煤层法向距离5m处；对于深部煤层（埋深大于500m）建议在距煤层法向距离不小于7m处采取施工部分抽排钻孔措施。经区域预测为无突出危险区域和已消突区域的需采用局部“四位一体”综合防突措
27、施。,（三）突出危险性预测,石门和竖井、斜井揭煤工作面的突出危险性预测必须在距突出煤层最小法向距离5m（地质构造复杂、岩石破碎的区域，应适当加大法向距离）前进行。测定煤层钻屑瓦斯解吸指标h2、k1值或综合指标D、K值。工作面预测钻孔不得小于3个，钻孔均匀布置，终孔须穿透煤层进入煤层顶板0.5m，控制井筒轮廓线外46m范围。 在经工作面预测或措施效果检验为无突出危险工作面时，可掘进至远距离爆破揭穿煤层前的工作面位置（距煤层法向距离不小于1.52m），再采用工作面预测（钻屑指标法）的方法进行最后验证。若经验证仍为无突出危险工作面时，则在采取安全防护措施的条件下采用远距离爆破揭穿煤层；否则，必须采取
28、或补充工作面防突措施。 当工作面预测或措施效果检验为突出危险工作面时，必须采取或补充工作面防突措施，直到经措施效果检验为无突出危险工作面。,五、石门及井巷揭煤的防突技术措施,（一）主要揭煤技术措施 （二）加强型措施 （三）安全保障措施,五、石门及井巷揭煤的防突技术措施,防治煤与瓦斯突出规定中对石门、竖井和斜井等岩石巷道揭煤区域性措施规定如下： 穿层钻孔预抽石门（含立、斜井等）揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施应当在揭煤工作面距煤层的最小法向距离7m以前实施（在构造破坏带应适当加大距离）。 钻孔的最小控制范围是：石门和竖井、斜井揭煤处巷道轮廓线外12m（急倾斜煤层底部或下帮6m），同时还应当保证控制范
29、围的外边缘到巷道轮廓线（包括预计前方揭煤段巷道的轮廓线）的最小距离不小于5m，且当钻孔不能一次穿透煤层全厚时，应当保持煤孔最小超前距15m。,五、石门及井巷揭煤的防突技术措施,五、石门及井巷揭煤的防突技术措施,当掘进至工作面法向距离不小于5m处，经工作面突出危险性预测（验证）石门、竖井和斜井等岩石巷道揭煤工作面存在突出危险时，可采取局部防突措施。 石门（斜井等）揭煤工作面的防突措施包括预抽瓦斯、排放钻孔、水力冲孔、金属骨架、煤体固化或其他经试验证明有效的措施。 石门揭煤工作面钻孔的控制范围是：石门的两侧和上部轮廓线外至少5m，下部至少3m。,五、石门及井巷揭煤的防突技术措施,竖井揭煤工作面的防
30、突措施包括预抽瓦斯、排放钻孔、金属骨架、煤体固化或其他经试验证明有效的措施。 竖井揭煤工作面钻孔控制范围是：近水平、缓倾斜、倾斜煤层为井筒四周轮廓线外至少5m；急倾斜煤层沿走向两侧及沿倾斜上部轮廓线外至少5m，下部轮廓线外至少3m。 揭煤工作面施工的钻孔应当尽可能穿透煤层全厚。当不能一次打穿煤层全厚时，可分段施工，但第一次实施的钻孔穿煤长度不得小于15m，且进入煤层掘进时，必须至少留有5m的超前距离（掘进到煤层顶或底板时不在此限）。,五、石门及井巷揭煤的防突技术措施,由于石门和岩石井巷揭煤的特殊性，一般在距煤层法向距离7m处的区域防突措施便要求消除揭煤处规定范围的突出危险性，工作面的突出预测也
31、要求在法向距离不小于5m处进行，因此实际操作过程中，可以在法向距离7m时一同完成上述工作，但是在此后的施工过程中应坚持循环预测（验证），如存在突出危险性时，补充局部防突措施。,五、石门及井巷揭煤的防突技术措施,防突规定石门和岩石井巷揭煤中的主要区域技术手段为穿层抽放，局部技术手段包括预抽瓦斯、排放钻孔、水力冲孔、金属骨架、煤体固化或其他经试验证明有效的措施，在实际揭穿突出煤层过程中上述措施往往综合运用 为了保证揭煤工作的经济性、安全性，实现快速揭煤，可将上述措施分为主要揭煤技术措施（预抽钻孔、排放钻孔）、加强型措施（水力冲孔、水力扩孔、冲煤扫孔等）和安全保障型措施（金属骨架、煤体固化、顺层钻孔
32、等）。,（一）主要揭煤技术措施,通过对石门和竖井揭煤工作面应力分布及突出特点的分析可知，采用抽排煤层瓦斯，降低瓦斯压力，释放瓦斯膨胀能，降低应力集中的影响，增加煤体强度，在石门和竖井筒周围形成足够厚度的安全区成为石门和竖井防治煤与瓦斯突出的主要技术方向。,（一）主要揭煤技术措施,钻孔预排瓦斯消除突出的原理 利用钻孔增加应力集中区煤岩体的损耗，在非弹性变形能作用下造成钻出空间周围煤体卸压变形，使应力集中峰值降低、石门和竖井四周应力集中峰值点外移。 同时利用工作面前方煤体卸压变形、煤体的透气性大大增加的有利条件，通过对石门和井筒周围一定范围内煤体瓦斯的抽采，降低煤体中积蓄的瓦斯膨胀能、煤体孔隙瓦斯
33、压力，使煤体部分孔隙闭合，增强煤体强度。 当煤体瓦斯预抽达到一定程度后，瓦斯膨胀能减小到不足以粉化、抛射煤岩体时，预排范围内的煤体便失去了突出危险。在石门和井筒周围形成一定厚度的安全区，从而防止石门和竖井煤与瓦斯突出的发生。,（一）主要揭煤技术措施,排放钻孔是揭煤的一种常用防突措施。该措施是在揭煤前由工作面向前方煤体打钻孔，排放煤体瓦斯并使煤体产生卸压，从而在工作面揭煤时起到防突的作用，由于防突需要的排放钻孔数量较多，且一般成排布置，故又称多排钻孔。 排放钻孔防突措施工艺简单，效果较好。对于石门揭开缓倾斜煤层，由于钻孔较长，并且钻孔的岩石段较大，尤其是遇到硬岩石时，打钻的时间多，工作量大。,排
34、放钻孔法,（一）主要揭煤技术措施,1）排放钻孔应控制到揭煤处轮廓线外612m的煤层范围内。 2）排放钻孔的直径为75120mm，钻孔间距根据煤层透气性和生产计划允许排放的时间来确定，一般要求孔底见煤间距不大于2m。 3）钻孔应一次打穿煤层全厚。 4）排放钻孔在揭穿煤层之前应当保持自然排放 5）适用于煤层透气性较好、有足够排放时间的工作面，对瓦斯抽放效果较差的工作面（竖井工作面），可以配合冲煤扫孔加速瓦斯排放技术共同使用。,排放钻孔必须满足下列条件：,（一）主要揭煤技术措施,天府磨心坡矿的实测结果表明，排放钻孔除能部分排放煤体所含瓦斯使瓦斯压力降低外，还能使煤体产生收缩变形、卸压和煤层透气性的提
35、高，这些均有利于防治突出。,（一）主要揭煤技术措施,预抽瓦斯法 预抽瓦斯是揭煤采用的一种最有效的防突措施。在煤层透气性比较小的揭煤工作面尤其适用，在有条件的矿井应优先采用。该项措施是在揭煤工作面采用排放钻孔措施自然排放瓦斯作用的基础上，预先抽放煤层中的瓦斯，加快瓦斯排放和突出煤体卸压速度，一般要求： 1）煤层透气性较好，并有足够的抽放时间（一般不少于3个月）。 2）抽放钻孔孔底应布置到井筒周界外612m的煤层内。 3）抽放拈孔的直径通常可取75120mm，钻孔孔底间距一般为23m。 4）预抽瓦斯钻孔在揭穿煤层之前应当保持抽采状态。,（一）主要揭煤技术措施,（二）加强型措施,水力冲孔 水力冲孔是
36、在突出煤层中直接应用的一种防治突出措施，它又称钻冲法，是利用煤与瓦斯突出煤层所具有的特点，即钻孔钻进煤层时发生瓦斯和煤自孔内喷出，称为自喷现象。 针对这一现象，采用压力水钻冲孔，以激发喷孔，达到人为控制条件下释放突出能量，可消除一定范围内的煤层突出危险。,（二）加强型措施,防治煤与瓦斯突出规定要求石门全断面冲出的总煤量（t）数值不得小于煤层厚度（m）乘以20。若有钻孔冲出的煤量较少时，应在该孔周围补孔。 在钻冲孔时，随着钻孔的前进，喷孔持续不断地发生，煤、水、瓦斯经过孔道向孔外排出，孔道周围煤体剧烈向孔道方向位移，同时发生煤体的膨胀变形和顶底板的相向位移，在钻冲影响范围内引起地应力降低、煤层卸
37、压、裂隙增加，使煤层透气性增高，促进瓦斯的解吸和排放，煤的强度增高和湿度增加。,（二）加强型措施,水力冲孔的工艺是，以岩柱（穿层冲孔）或煤柱（本层冲孔）作安全屏障，向有自喷能力的突出危险煤层打钻，同时送入一定压力的水。通过钻头的切割和水射流的打击，部分地破碎煤体，破坏煤岩内部的应力和瓦斯的不稳定平衡，激发潜能的释放，促使喷孔的发生和发展。,（二）加强型措施,（二）加强型措施,水力扩孔 扩孔钻卸煤措施是利用可伸缩钻头、将石门前方煤体部分掏出，使煤体卸压和排放瓦斯，达到防突效果的一种方法。为了防止上悬煤体垮落，使用该措施时，在石门上部架设金属骨架。 该措施分两个步骤进行，第一步是架设金属骨架，第二
38、步是打钻卸煤。,（二）加强型措施,（二）加强型措施,与水力冲孔和冲刷相比，扩孔钻卸煤的显著优点： 1.不需特殊装备，仅用普通钻机即可实现扩孔。 2.采用扩孔钻卸煤和金属骨架相结合的措施能大大缩短石门揭煤时间。,（二）加强型措施,冲煤扫孔技术 压风冲煤扫孔技术的实质是利用井筒内压风，对施工后的排放钻孔进行吹扫，清除钻孔内积水加速瓦斯排放的同时，还冲出了一部分煤，使应力集中区域煤岩体的损耗进一步增大，应力集中峰值进一步降低 通过对钻孔附近进行反复“掏煤”，使远处煤体向钻孔附近范围内流动，形成钻孔附近煤层循环卸压，井壁四周应力集中峰值点进一步外移，煤层透气性增大，这更大大地加速了煤层瓦斯的排放，降低
39、了煤体中积蓄的瓦斯膨胀能和瓦斯压力，增强了煤体强度，使排放孔排放效果能更好、更快的达到要求，在井筒周围形成更大范围的安全防护带，从而防止竖井煤与瓦斯突出的发生。,（二）加强型措施,（三）安全保障措施,通过对石门和竖井揭煤工作面应力分布及突出特点的分析可知，采用抽排煤层瓦斯，降低瓦斯压力，释放瓦斯膨胀能，降低应力集中的影响，增加煤体强度，在石门和竖井筒周围形成足够厚度的安全区成为石门和竖井防治煤与瓦斯突出的主要技术方向。,（三）安全保障措施,金属骨架措施 金属骨架是用于石门（井巷）工作面揭穿突出危脸煤层的一种超前支架。这种支架是将钢管或钢轨插入预先在工作面断面周边处布置的钻孔内，其前端伸入煤层的
40、顶或底板岩石中，后端支撑在工作面中的支架上方。 该防突措施的作用：一是通过安装金属骨架的钻孔排放煤体中的一部分瓦斯，使一定范围内的煤体卸压；二是依靠金属骨架加强工作面前方煤体的稳定性。,（三）安全保障措施,石门和竖井揭煤工作面金属骨架措施一般在石门上部和两侧或竖井周边外0.51.0m范围内布置骨架孔。 骨架钻孔应穿过煤层并进入煤层顶（底）板至少0.5m，当钻孔不能一次施工至煤层顶板时，则进入煤层的深度不应小于15m。 钻孔间距一般不大于0.3m，对于松软煤层要架两排金属骨架，钻孔间距应小于0.2m。 骨架材料可选用8kg/m的钢轨、型钢或直径不小于50mm钢管，其伸出孔外端用金属框架支撑或砌入
41、碹内。 插入骨架材料后，应向孔内灌注水泥砂浆等不燃性固化材料。揭开煤层后，严禁拆除金属骨架。,（三）安全保障措施,（三）安全保障措施,煤体固化技术 石门和竖井揭煤工作面煤体固化措施适用于松软煤层，用以增加工作面周围煤体的强度。 向煤体注入固化材料的钻孔应施工至煤层顶（底）板0.5m以上，一般钻孔间距不大于0.5m，钻孔位于巷道轮廓线外0.52.0m的范围内，根据需要也可在巷道轮廓线外布置多排环状钻孔。 当钻孔不能一次施工至煤层顶板时，则进入煤层的深度不应小于10m。,（三）安全保障措施,各钻孔应当在孔口封堵牢固后方可向孔内注入固化材料。可以根据注入压力升高的情况或注入量决定是否停止注入。固化操
42、作时，所有人员不得正对孔口。 在巷道四周环状固化钻孔外侧的煤体中，预抽或排放瓦斯钻孔自固化作业到完成揭煤前应保持抽采或自然排放状态，否则，应打一定数量的排放瓦斯钻孔。从固化完成到揭煤结束的时间超过5天时，必须重新进行工作面突出危险性预测或措施效果检验。,（三）安全保障措施,过煤段的安全保障措施 当石门（岩石井巷）穿过所揭煤层后，加强过煤段支护后，可沿着所揭穿过的煤层倾向施工部分上向、下向顺层钻孔，进一步降低石门（岩石井巷）附近煤体的瓦斯含量，同时提高煤体硬度，在巷道（井筒）外形成更大范围的安全保护圈，能够有效的防止穿煤段顶板冒落和瓦斯突出涌出事故的发生，确保揭煤段巷道的绝对安全。,（三）安全保障措施,通过对石门和竖井揭煤工作面应力分布及突出特点的分析可知，采用抽排煤层瓦斯，降低瓦斯压力，释放瓦斯膨胀能，降低应力集中的影响，增加煤体强度，在石门和竖井筒周围形成足够厚度的安全区成为石门和竖井防治煤与瓦斯突出的主要技术方向。 此外，当石门（岩石井巷）穿过所揭煤层后，也可以利用顺层钻孔向煤层注水的措施。通过注水降低穿煤段煤层应力，从而使煤层的弹性潜能降低，增加了煤的可塑性，有利于集中应力向煤层深部转移，同时能够使瓦斯放散速度变缓，降低煤层释放瓦斯能力，减少发生突出的瓦斯内能，有效防治突出的发生。,（三）安全保障措施,