确定突出危险性敏感指标及其临界值的实践

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11102机巷设计长420m,净断面9.0 m2,从11* 煤层倾向从下往上掘进。图3为该巷平面布置图。从 图3可见,巷道开口至170m未受采动影响,属原始 应力区,170—420m受上覆24煤层采宅区-侧煤柱 的应力影响。
11102机巷实际掘进421.4 m,共作突出危险预 测及措施效果检验91次,其中墨<0.5的36次,占 总次数的39.6%;0.5<K-<0 8的46次,占总次数 的50.5%;K,>0.8的9次,占总次数的9,9%。R、 Snlax仍不敏感,一般不超过《防治煤与瓦斯突出细 则》的参考临界值,△^:超过200Pa也不突出。
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万方数据
2001年lO月
矿业安全与环保
第28卷第5期
中选了4个通风系统简单、义有代表的掘进工作面 进行Kt突出危险临界值的实测工作。 3.2实测巷道置一值的情况 3.2.1 111102综放面机巷、切眼实测情况
111102切眼设计全长160m,1l 4矿工钢梯形棚 支护,净断面7.5 m2;111102机巷毛断而9.25 m2, 净断面9.0 ITl2,也为11。矿工钢梯形棚支护,煤厚 3,5~4.2m,倾角9~11。,沿底板掘进。该机巷及切 眼上部为24煤层的110202采空区,层间距63 m,根 据其相对位置及卸压角计算,切眼从机巷(开u)沿 走向105m以外不在保护范围以内,见图1。
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万方数据
确定突出危险性敏感指标及其临界值的实践
作者: 作者单位: 刊名:
英文刊名: 年,卷(期): 引用次数:
徐廷奎 水城矿务局大湾煤矿,
矿业安全与环保 MINING SAFETY & ENVIRONMENTAL PROTECTION 2001,28(5) 0次
参考文献:
11】 煤炭工业部.防治煤与瓦斯突出细则[M】北京:煤炭 I业自版社。1995
f2] 于不凡,白帆,刘明 煤矿瓦斯防治技术[M】北京:中 国经济出版社,1987
【31赵旭生,于平凡,马代辉煤与瓦斯突出危险等级划分 方法【J】.矿业安垒与环保,2000,27(2):4—5
(责任编辑:吴自立)
111102轨巷属应力集中带,当遇构造或应力叠 加时,在K-未超过0.8的情况下发生r突出。该巷 发生三次突出的足。值分别为0.613 6、0 662 0、 0.532 0,由此可见,应力集中又有构造带的突出危 险f临界值只能定为0.5。在这些地点掘进,无论预测 是甭属于突出危险工作面,最好先采取措施经检验 有效后再掘进。
图1 111102工作面乎面示意图
111102机巷492 m,共作突出危险预测和措施 效果检验61次,Kt均未超过0.5,也未发生动力现 象,机巷和切眼R指标不大于6,△h:和Smax分别 不超过200Pa和4 1 kg/m。
从图2可知,在21次的突出危险性预测中,K。 从机巷开口至99 111处开始超过0.5,达到0.651 9。 K。>0.5的共6次,最大达0 739 8 o结合图1可知, 111102切眼在保护范围段K.<0.5,在保护范围姒 外所作的9次突出危险性预测中,KI>0.5的达6 次,占总次数的28.6%,但未达到0.80该巷晶因未 超过预定的突出危险临界值,整个掘进过程中未采 取防突措施,也没有发生任何动力现象。再对比相似 条件下的其它巷道绝对瓦斯涌出量,1 11102机巷、 切眼的绝对瓦斯涌出量要少1 2—2.3 m3/rain。分析 认为:2+煤层的开采对11’煤层保护效果明显,一是 丘较小,二是绝对瓦斯涌出量也小。 3.2.2 111102轨巷实测情况
中图分类号:'II)713
文献标识码:C
文章编号:1008—4495(2001)05—0053—03
1 概述
大湾煤矿位于贵州省西部,设计能力95万t/a。 目前生产的一采区于1997年建成,装备有一个综采 放顶煤工作面和一个高档普采工作面。采煤方法为 倾斜长壁、俯斜开采。矿井开采二塘向斜深部煤层, 含煤地层为上二迭纪龙潭组,可采和局部可采煤层 9层,全区可采3层,在全区可采的3层中又以11* 煤层为主采层。11’煤层厚2.0~5.9 m,煤层结构复 杂,f<1.5,瓦斯含量10.87 m3/t,煤种为主焦煤。
该巷掘进过程中发生3次突出。第一次发生在 由f.向下114.5 111处,突出煤量60t,瓦斯涌出量 】782 m3,突出前预测的蜀为0 613 6,突出煤无分 选,巷道冒高I 6in,揭露F150。N.日=1.5m的一条 断层,迎头3架棚梁向后弯曲。分析认为突出的主要 原因是断层破坏顶部煤层的结构,放炮诱发突出。第 二次发生在144.4m处,也是放炮后突出,突出前预 测Kt=0.662 0,巷道下部煤体有一明显的软分层 (一般情况下是没有软分层的)。突出煤量128 t.瓦 斯涌出量6 558m3,动力现象明显:迎头5架棚粱严 莺弯曲,突出煤无分选现象。清理浮煤后巷道见顶 板,煤厚从4.2 m变为3.6 m。迎头只有1.1 m的空 顶区,属典型的煤体整体位移突出。此次突出属高应
4 结束语
引起煤与瓦斯突出的因素很多,不同矿井的情 况千差万别,同一矿井同一煤层的不同地点差异也 很大,必须实测确定敏感指标及临界值。但使用这些 临界值时还应分析每条巷道、每个回采工作面的各 种相关因素,制定严格的防护措施。
几乎每一次动力现象都和应力集中、地质构造 有关,因此构造带、高应力带,尤其是应力集中又有 构造带是防突管理的重点。
冒顶、迎头无孔洞,只是瓦斯比平时略偏高。 11102机巷在原始应力带和上履煤层煤柱的应
力集中区域掘进,墨≥0.8时就采取防突措施,届( 0.8时,正常掘进,整个421.4m的巷道掘进作业中 未发生突出事故。 3.3 突出危险临界值的确定 3.3.1 被保护带、原始应力带、应力集中无构造带 的突出危险临界值
图3 11102机巷平面示意图 11102机巷掘至240.2 m时,突出预测五= 0.886 7,用小直径钻孔排放,连续检验3次均不能降 至0.8以下,被迫采取超前排放钻孔,打钻时第一个 钻孔有喷孔现象。分析认为24煤层10219与10221 工作面之间有一落差为8.5 m的斜交正断层,该断层 未延展到1 1 102机巷,但其构造残余应力对该处有 影响。巷道掘至320 m时揭露一条F45—550N.£ 30—4Jo。、H=1.7m的斜交正断层,破坏煤层底板,过 断层期间最大Kt=1.219 2,采用超前排放钻孔措施 后,迅速降至0.8以下,发生不甚明显动力现象一 次,即打1.5m深的炮眼,崩出3.0m的空头,巷道无
3 敏感指标临界值的确定
3.1确定方法 确定方法采用的是直接测定,即预先定出一个
突出危险临界值,以这个临界值确定工作面突出的 危险性,观测巷道掘进过程中的瓦斯涌出情况、动力 现象,评定这个预定的突出危险性I临界值是否合适。 大湾煤矿所做的721突然危险性预测和措施效果检 验中,Kj≥O.8占总次数的13.6%,接近突出危险煤 层中真正具有突出危险的块段只有10%左右,因此 定0.8为实测巷道的突出危险l临界值,为安全起见, 在作突出危险性预测和措施效果检验时,除测钻屑 指标K。、△h2、Smax外,还测R值,只有R<6,K】< 0.8时才认为工作面无突出危险或措施有效。以这 种方法,在制定了严密的防护措施的前提下,自 1999年10月起,大湾煤矿在114煤层的掘进工作面
表1 钻属指标法预测突出危险的临界值
———苎/P生a—————/』kg等詈_· ——m。/—m/五g—兰(r· a—in阿;" )_。 突出危…险一性
根据表l的』临界值,截止1999年9月底,共作 突出危险性预测和措施效果检验721次,测得Ah:、 Smax、晶原始数据30 382个。通过分析,钻屑量很
大湾煤矿原设计为高瓦斯矿井,1997年12月 16日,在11‘煤层东集中机巷掘进中发生了煤与瓦 斯突出,突出煤量140 t,瓦斯涌出量13 913 m3,自 此,11+煤层为突出煤层,大湾煤矿定为突出矿井,在 1 1t煤层中作业严格采取了“四位一体”的防突措施。
2 突出危险预测敏感指标的确定
根据《防治煤与瓦斯突出细则》,突出危险性预 测和措施效果检验方法采用了钻屑指标法,防突措 施为超前钻孔和辅以小直径钻孔排放。《防治煤与瓦 斯突出细则》中的参考临界值见表1。
ຫໍສະໝຸດ Baidu 万方数据
2001年10月
矿业安全与环保
第28卷第5期
力叠加和煤层变化综合作用的结果。第=三次突出发 生在上段停头,下段只余21 N1时,而为0.5321,此 次突出的煤量及瓦斯涌出量与第二次相似,原因为 巷道虽处在110204采空区下,但煤柱应力仍存在, 再加上两个掘进头各自的支承应力前移叠加造成突 出= 3.2.3 11102机巷实测情况
收稿日期:2001—05—18 作者简介:徐廷奎(1963一).男,大学,总工程师,长期从 事壤矿技术工作。
低,一般为2.0—2.5,最大值4.1,A h:一般不超过 200,超过200也不突出。在721次的突出危险性预 测和措施效果检验中,以为计,0.5≤K.≤0.8的 270次,占总次数的37.4%,墨>0.8的96次,占 13.3%,Kt<0.5的355次,占总次数的49.3%。为 了把蜀降到表1规定的无突出危险程度,大湾煤矿 的掘进总在突出预测、防突措施、措施效果检验中缓 慢进行,防突费用相当高,掘进单进只有40~50 m/ 月,严重影响综放面的接续和矿井生产。根据国内外 专家的研究成果,结合大湾煤矿的打钻动力现象、突 出频度、突出强度、开采深度、煤层结构、地质复杂程 度、煤的坚固性以及按表1的K。临界值、采掘从未 发生动力现象等因素分析,得出的结论是:大湾煤矿 的防突敏感指标是届,但以K.<0.5作为临界值,与 矿井的突出危险程度不符,必须进行突出危险指标 蜀临界值的实测工作。
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蔷厦长厦,m 图2 1i1102田眼K-max分布吲
在沿走向的111102切眼进行实测后,接着实 测沿倾斜方向从上到下施工的111102轨巷(上段) 和从下向上施工的111102轨巷(下段),该巷设汁 长度620m,毛断面9.75 m2,净断面9.0m2,11 4 矿工钢梯形棚支护,设计上段施工180 nl停头由下 段向上贯通,由图I可见,该巷不在2。煤层 110202采窄区保护范围,相反,JE处于该采空K 一侧煤柱的高应力废域。上段从150~190 m+下段 从370~400m还受到110202采空区和110204采 空区煤柱的高应力叠加的影响。llll02轨巷(上 段)实际掘进184 m停头,作突出危险性预测和措 施效果检验33次;下段掘进438m,作76次。表2 为晶的实测情况。
表2 111102轨巷K.实测表

(0.5
预测检验次数/欢49
占百分比/%45 0
<0 6 30
27 5
<0 7 l3
1l 9
<0 8 7
64
<0 9 IO 92
从表2可见,K1<0.5的49次,占45%;0 5<K. <0.8的50次,占45.9%;K,<0.8的10次,占 9.2%。这些数据与111102切眼的数据比较,表明在 高应力影响下的蜀值是比较高的,反映了正值在 大湾煤矿114煤层的敏感性,其实测的△h:、Smax、R 仍不敏感。
111102机巷掘进492 111,属于被保护带,措施 效果检验61次,K-值不超过0.5,未出现动力现 象。111102切眼掘进160m,措施效果检验21 次,虽从99m开始不属保护范围,K.>0.5达6 次,最大为0.739 8,掘进未发生突出。11102机 巷掘进421.4 m,0~170m为原始应力带,171~ 421.4 m为应力集中带,掘进过程中K-<0.8掘 进,Kz>0.8采取措施,未发生突出。因此,可确 定被保护带、原始应力带、应力集中无构造带的 蜀突出危险临界值为0.8。 3.2.2 应力集中又有构造带的突出危险临界值
2001年10月
矿业安全与环保
第28卷第5期
确定突出危险性敏感指标及其临界值的实践
徐廷奎
(水城矿务局大湾煤矿,贵州六盘水553012)
摘要:介绍了大湾煤矿确定矿井突出危险敏感指标及其临界值的方法、措施和应注意的问题,提 出了应力集中构造带是防突管理的重点。
关键词:突出危险;K。临界值;地质构造;应力集中
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