预防煤与瓦斯突出的主要技术措施

编号：AQ-JS-00828

( 安全技术)

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预防煤与瓦斯突出的主要技术

措施

Main technical measures to prevent coal and gas outburst

预防煤与瓦斯突出的主要技术措施

使用备注：技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解，进而形成更加科学的技术安全观，并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施，最终达到提高安全性的目的。

防突措施分类：

区域性防突措施：实施以后可使较大范围煤层消除突出危险性

的措施，称为区域性防突措施；

局部防突措施：实施以后可使局部区域(如掘进工作面)消除突出

危险性的措施称为局部防突措施。

(一)、区域性防突措施

区域性防突措施主要有开采保护层和预抽煤层瓦斯两种。

1、开采保护层

保护层：在突出矿井中，预先开采的、并能使其它相邻的有突

出危险的煤层受到采动影响而减少或丧失突出危险的煤层称为保护

层。

被保护层：后开采的煤层称为被保护层。保护层位于被保护层

上方的叫上保护层，位于下方的叫下保护层。

1)、开采保护层的作用

(1)地压减少，弹性潜能得以缓慢释放。

(2).煤层膨胀变形，形成裂隙与孔道，透气系数增加。所以被保护层内的瓦斯能大量排放到保护层的采空区内，瓦斯含量和瓦斯压力都将明显下降。

(3)煤层瓦斯涌出后，煤的强度增加。据测定，开采保护层后，被保护层的煤硬度系数由0.3～0.5增加到1.0～1.5。

2).保护范围

保护范围：指保护层开采后，在空间上使危险层丧失突出危险的有效范围。划定保护范围，也就是在空间和时间上确定卸压区的有效范围

（1）垂直保护距离

保护层与被保护层间的有效垂距

表8-5-2保护层与被保护层间的有效垂距

名称

上保护层，m

下保护层，m

急倾斜煤层

缓倾斜与倾斜煤层

<60

<50

<80

<100

(2)沿倾斜的保护范围确定沿倾向的保护范围就是沿倾向划定被保护层的上、下边界。

ψ1

=180°-β-Δ-α(8-5-1)

ψ2

=180°-g-Δ+α(8-5-2)

式中ψ1、ψ2──岩石冒落角；

β──倾斜方向采空区下边界岩石移动角，参见表8-5-3；

γ──倾斜方向采空区上边界岩石移动角，γ=90°+α/2；

Δ──冒落角与移动角之间的夹角，参见表8-5-3；

α──煤层倾角。

(3)沿走向的保护范围。超前距一般不得小于两个煤层之间垂直距离的两倍，至少不小于30m。

(4)煤柱的影响

2.预抽煤层瓦斯

对于无保护层或单一突出危险煤层的矿井，可以采用预抽煤层瓦斯作为区域性防突措施。这种措施的实质是，通过一定时间的预先抽放瓦斯，降低突出危险煤层的瓦斯压力和瓦斯含量，并由此引起煤层收缩变形、地应力下降、煤层透气系数增加和煤的强度提高等效应，使被抽放瓦斯的煤体丧失或减弱突出危险性。

(二)局部防突措施

1、松动爆破

作用机理：松动爆破是向掘进工作面前方应力集中区，打几个钻孔装药爆破，使煤炭松动，集中应力区向煤体深部移动，同时加快瓦斯的排出，从而在工作面前方造成较长的卸压带，以预防突出

的发生。松动爆破分为深孔和浅孔两种。深孔松动爆破一般用于煤巷或半煤岩巷掘进工作面，钻孔直经一般为40～60mm，深度8m～15m(煤层厚时取大值)。浅孔松动爆破主要用于采煤工作面，鸡西矿务局大通沟煤矿的施工参数为：孔径42mm、孔深2.4m、孔间距3.0m。钻孔垂直煤壁，松动炮眼超前工作面1.2m

2、钻孔排放瓦斯

作用机理：石门揭煤前，由岩巷或煤巷向突出危险煤层打钻，将煤层中的瓦斯经过钻孔自然排放出来，待瓦斯压力降到安全压力以下时，再进行采掘工作。

3、水力冲孔

作用机理：水力冲孔是在安全岩(煤)柱的防护下，向煤层打钻后，用高压水射流在工作面前方煤体内冲出一定的孔道，加速瓦斯排放。同时，由于孔道周围煤体的移动变形，应力重新分布，扩大卸压范围。此外，在高压水射流的冲击作用下，冲孔过程中能诱发小型突出，使煤岩中蕴藏的潜在能量逐渐释放，避免大型突出的发生。

4、超前钻孔

作用机理：它是在煤巷掘进工作面前方始终保持一定数量的排放瓦斯钻孔。它的作用是排放瓦斯，增加煤的强度，在钻孔周围形成卸压区，使集中应力区移向煤体深部

5、金属骨架

作用机理：当石门掘进工作面接近煤层时，通过岩柱在巷道顶部和两帮上侧打钻，钻孔穿过煤层全厚，进入岩层0.5m。孔间距一般为0.2m左右，孔径75～100mm。然后将长度大于孔深0.4～0.5m 的钢管或钢轨，作为骨架插入孔内，再将骨架尾部固定，最后用震动放炮揭开煤层(图9-5-8)。此法适用于地压和瓦斯压力都不太大的急倾斜薄煤层或中厚煤层

6、超前支架

作用机理：多用于有突出危险的急倾斜煤层厚煤层的煤层平巷掘进时。为了防止因工作面顶部煤体松软垮落而导致突出，在工作面前方巷道顶部事先打上一排超前支架，增加煤层的稳定性。

7.卸压槽

它的实质是预先在工作面前方切割出一个缝槽，以增加工作面

前方的卸压范围，

8、震动放炮

震动放炮是采用增加炮眼数和装药量，一次爆破揭开煤层并成巷的爆破方法。在此情况下，因爆破震动，围岩应力和瓦斯压差急剧变化，创造了最有利的突出条件

1）、岩柱厚度岩柱厚度愈大，爆破前突出的可能性愈小，但愈难一次揭开全煤层。《规程》规定，急倾斜煤层岩柱厚度不小于1.5m。缓倾向和倾斜煤层，为了全断面一次揭开煤层，可将工作面做成台阶状或斜面，然后布置炮眼。

2）、炮眼数和炮眼布置

要求能一次揭开煤层全断面。一般情况下，震动放炮的炮眼数为普通放炮的2～3倍，炮眼数N也可按北票矿务局的经验公式计算:

N=5.5s1/2

f2/3

(9-5-3)