平煤集团十二矿己15-17180机巷薄煤带防突技术的应用

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主题词： 薄煤带 防突技术应用

内容提要：己15-17180机巷薄煤带防突技术的应用，消除了突出危险性，保证了安全生产，加快了施工进度，产生了明显的经济效益和社会效益。为以后类似防突工作面探索了一条新的途径。

一、 工作面概况和瓦斯地质

1、工作面概况

己15-17180机巷布置在七采区己15煤层之中，巷道设计长度1050m，标高-470m—-500m，垂深670-700m，对应地面标高150-250m。

巷道采用29U钢可缩支架支护，巷道断面规格为：净宽×净高=4.2m×3.0m。

2、瓦斯地质

该面煤层赋存不稳定，煤厚变化较大，在0.4~4.75m之间，正常厚度为3.5m左右。煤层倾角在150~350之间，平均250。煤层顶底板均为砂质泥岩，透气性差。煤层瓦斯含量约15m3/t，瓦斯压力为1.8Mpa。瓦斯含量高，压力大，位于—350m标高以下的突出危险区域内，突出危险性较大。

二、 薄煤带成因简析

机巷从开口至今，一直在薄煤带内掘进，从已施工的150m巷道情况看，煤层赋存不稳定，煤厚变化较大，厚度在0.4~2.2m之间。煤层厚度变薄的原因，为后期构造运动所造成的，带内节理裂隙和小揉皱发育，层理紊乱。煤体结构在构造应力作用下遭到破坏，形成碎裂煤，甚至糜棱煤。从这些特征分析为后期水平方向受到挤压和剪切作用形成的。由于受力大小、作用范围和受力状态的非均衡性，煤层中范围和厚度大小不同的自然分层发生变形，丧失了原来的均质、层理清晰的条带状构造，而形成了破碎的颗粒状或粉状的构造破坏煤，也就是构造煤。所有的瓦斯突出都发生在构造破坏煤发育的地带之中。带内应力释放还不充分，保持着应力集中，造成瓦斯释放很困难。在距离开口61.5m、92m、121.5m位置，分别采取煤样进行分析，其坚固性系数f值在0.18~0.3之间，放散指数Δp在9.97~15.19之间，从分析结果看，该煤层为典型的突出煤层，加上带内应力高度集中，所以增大了突出危险性。

煤样分析结果表

三、 薄煤带中防突技术的应用

在薄煤带中掘进，突出危险性非常大。突出危险性效检指标经常超过其临界值。在施工到距开口61.5m位置时，四次施工超前排放钻孔，之后进行四次效检，突出危险性效检指标都超过其临界值，Smax=16kg/m， Qmax=28L/min。在施工超前排放钻孔的过程中，喷孔夹钻严重，并伴有强烈的煤炮声，最严重的一次喷孔达10m之远，造成瞬间瓦斯超限。特别是在施工至距开口56.5m时，打第10号超前排放钻孔时出现严重的喷孔现象并诱导发生了动力现象。在从机巷开口到距开口63m范围共执行防突措施23次，平均每2.7m就要执行一次防突措施。月进尺不足40m。如何才能既保证安全生产，防止煤于瓦斯突出事故的发生，又能加快施工进度，从而解决生产接替紧张的局面，是摆在我们面前光荣而又艰巨的任务。通过对该面的瓦斯地质条件进行认真分析和研究，决定采取以下针对性防突措施：

1. 前探钻孔

前探钻孔的目的，主要是在遇到异常情况时，通过布置和施工深孔来探明前方的地质构造，以便能够在掌握了地质资料后，采取针对性的措施。针对该面的具体情况设计施工2个深孔，孔深25m，孔径89mm，保留10m超前距，边掘边探。其中一个在迎头岩层里开孔，一个在迎头煤层里开孔。1号孔的目的是探清迎头前方煤层是否尖灭，2号孔的目的是探明前方煤层在什么位置变厚。通过在迎头进行5次前探钻孔的施工，对所得的资料进行分析，迎头煤厚有逐渐变厚的趋势，并且每往前掘进1m煤厚增加0.01m，并据此确定排放钻孔的施工参数。

2. 超前排放+浅孔抽放

（1）超前排放

超前排放钻孔是最简单而又行之有效的措施之一，它主要是利用钻孔人为的给掘进前方煤体卸压，同时为掘进前方的瓦斯增加通道，使其提前排放。在煤体瓦斯释放的同时，使得应力集中带前移，从而达到防突的目的。

当迎头煤厚小于1m时，布置一排7个超前排放钻孔，孔径89mm，孔深10m，平行于煤层顶板，并控制到巷道轮廓线外2m。超前距5m。

当迎头煤厚大于1m而不足2m时，布置2排钻孔，每排7个，共14个。同样平行于煤层顶板，并控制到巷道轮廓线外2m。超前距5m。当迎头煤厚大于2m并逐渐恢复正常后，布置3排钻孔，每排7个，共21个。

（2）浅孔抽放

超前排放钻孔的目的之一，是排放瓦斯。由于自然排放是被动的，.浅孔抽放是将被动的“排”变为主动的“抽”。具体的做法是：

在施工超前排放钻孔时，用专用封孔器将孔口封住，打一个孔，封一个孔，然后联到抽放管路上进行抽放，最后一个钻孔抽放时间为2个小时。对抽放参数进行测定，将其中10次的结果列表如下：

迎头浅孔抽放参数一览表

通过以上数据可以看出，浅孔抽放的效果是非常明显的。

不难看出将超前排放和浅孔抽放有机的结合起来，既达到了卸压的目的，也有效的减少了迎头前方的瓦斯含量。从而消除迎头的突出危险性。

3.合理修改突出危险性预测（效检）指标

原防突措施中制定的突出危险性预测（效检）指标为单项指标，即S值、q值和ΔH2值三项指标。在预测（效检）时，其中任一指标大于或等于其临界值，即视为有突出危险。在当前情况下，这种单项指标法已不适用该机巷。主要原因是：单项指标特别是S值和ΔH2值对该面的突出危险性不太敏感，不能真实有效地反映该面的突出危险性程度。尤其是S值，由于煤体结构非常松软，且煤体厚度较薄，在进行效检过程中测得的数据偏大，已失去其意义。为了真实有效的反映该面是否有突出危险性，应选用更为可靠的突出危险性预测（效检）指标。

在《防突细则》和《煤矿安全规程》允许的条件下，经过认真分析和比较，认为选用综合指标R值作为突出危险性预测（效检）指标更为合理。当R值大于或等于其临界值时，视为有突出危险。当R值为负值时，S值和q值任一指标大于或等于其临界值，既视为有突出危险。

R=（Smax-1.8）×（qmax-4），其中：

q值——瓦斯涌出初速度 ，L/min ;

S值——每m钻孔钻屑量，L/m（1kg=0.9 L）

R值的临界值取6

q值的临界值取4L/min ;

S值的临界值取5.4L/m

测试时，采用浅孔分段测试。测试孔深5.5m，超前距2m。每执行一次排放孔措施，进行两次效检，但两次进尺之和不超过5m。

实践证明，在某些情况下，单项指标法认为有突出危险的，综合指标法认为无突出危险，在掘进过程中也没有发生一次煤与瓦斯突出。说明采用综合指标R值作为突出危险性预测（效检）指标更为合理可靠。

四、 防突效果分析

在薄煤构造带中有针对性地制定和执行防突措施，即在探明前方地质条件的情况下，通过对瓦斯地质条件进行认真分析和研究，选用合理可靠的突出危险性预测（效检）指标，采取正确的、行之有效的防突措施，既保证了安全生产，又加快了施工进度，产生了明显的经济效益和社会效益。

1. 经济效益分析

通过在薄煤带中采取有效的针对性防突措施，月进尺由不足40 m，提高到65 m。每月多进25 m，仅此一项每年可产生效益：

煤价为：1100元/吨 原煤成本：380元/吨。

25×12×1.31×（1100-380）×12=339.552（万元）

如果采面提前2个月回采，可多出煤14万吨，产生效益：

14×（1100-380）=10080（万元）

累积增加产值：339.552+10080=10419.552（万元）

2 .社会效益分析

在薄煤带中采取有效的针对性防突措施以来，进尺比较顺利，巷道内瓦斯浓度控制在1%以下；效检指标未出现超标现象；没有再发生煤与瓦斯动力现象。不但加快了掘进速度，保证了安全生产，也为以后的防突工作积累了宝贵经验，同时也探索出一条新的途径。

2010/12/11

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