超前钻孔在突出煤层掘进过断层期间的应用.doc

超前钻孔在突出煤层掘进过断层期间的应用国投新集生产部王仲亚摘要：新集矿区掘进工作面在过断层期间经常出现瓦斯异常涌出现象，甚至发生煤与瓦斯突出。通过采取施工超前卸压钻孔，有效解决了瓦斯防突问题。关键词煤巷掘进断层超前钻孔防治瓦斯Advance boreholes in outburst coal seam tunneling through fault during applicationXinji investment production department Wang ZhongyaAbstract：In Xinji Mine Heading Face in fault frequently occurs during gas abnormal emission phenomenon, even in coal and gas outburst. By taking the construction advance pressure relief hole, effectively solves the problem of gas outburst.Key wordscoal lane tunneling SPECT advance borehole gas prevention1概述新集矿区地质构造复杂，突出煤层多，瓦斯灾害严重。自建矿以来多次发生煤与瓦斯突出，其中71%突出灾害遇见断层、褶皱或煤层突变等地质构造。通过对这些突出事例的分析可以发现，突出与地质构造关系密切，构造带往往也是突出密集带，尤其是在巷道过断层期间更容易发生瓦斯异常涌出和突出现象。随着矿区开采深度的延深，煤层瓦斯压力、瓦斯含量越来越大，特别是在地质构造附近，瓦斯异常涌出严重威胁着安全生产。针对这一状况，在掘进工作面过断层期间，采取以施工超前卸压钻孔为主的综合防突措施，尤为重要。2巷道过断层期间防突方法的选择2.1 巷道过断层期间易发生突出原因分析通常，影响煤与瓦斯突出的3个主要因素为瓦斯、应力、煤体结构。在断层附近，煤层受构造力的挤压、搓揉、拖拽作用而形成构造煤，煤体结构遭到破坏，煤体强度大大削弱，突出所须的能量大大减少，同时，构造煤往往是瓦斯富集区，构造带内存有大量高压瓦斯，加之采掘活动造成煤体前方承载着较大的集中应力，因而更易突出。2.2 超前钻孔的优点采掘工作面防治突出措施较多，目前主要采用以超前钻孔为主的“四位一体”综合防突措施。超前钻孔分超前排放钻孔和超前抽放钻孔，它具有以下几个优点：一是操作方便，二是无安全隐患，三是瓦斯释放均匀，四是针对性强。在过断层期间，根据现场实际情况科学合理地设计超前钻孔，保证卸压时间，加强效果检验工作，是可以杜绝瓦斯异常涌出和煤与瓦斯突出事故发生的。3过断层期间超前钻孔的设计3.1 超前钻孔的布孔矿井在生产设计时一般将较大的断层作为设计边界，在采掘工作面揭露的断层主要为中小型断层（一般落差小于5m），这些断层基本上可以分为H（落差）h（煤厚）和Hh两类，对这两类断层分别采取不同的钻孔布孔方式。3.1.1Hh的断层钻孔布置图1过提前预测的Hh断层超前钻孔布置图当提前预测这类断层时，一般在距断层10m处开始采取专项措施，其钻孔布置如图1。钻孔布置时既要考虑迎头所在盘煤层的瓦斯，又要考虑断层对盘的煤层瓦斯，还要考虑断层面附近的瓦斯，因而钻孔应分别控制到断层两盘及断层面。图2迎头见Hh断层时超前钻孔布置图对薄及中厚煤层来说，Hh的断层钻孔布置图3过提前预测的Hh断层超前钻孔布置图这类断层多见于薄及中厚煤层，在厚煤层中这类断层通常作为块段边界。当得知掘进工作面前方将揭露这类断层时，一般在距断层1015m处开始采取专项措施，如图3。钻孔应大部分布置在本盘煤层，同时也应布置少量钻孔控制对盘煤层，以起到卸压和前探作用。对于迎头突然遇到这类断层时，由于迎头断实全岩，断层落差和煤层赋存状况较难判断，一般须先施工探煤钻孔，在探明煤层赋存条件和断层落差后参照巷道揭煤措施来执行，如图4。为减少钻孔穿岩石距离，减少钻孔施工难度，缩短钻孔施工时间，一般在距煤层法距3m位置施工超前卸压钻孔，孔深以保证一次循环进尺为准。图4迎头见Hh断层时超前钻孔布置图3.2超前钻孔的施工要求钻孔尽可能布置在软分层中，且上排孔见煤顶板，下排孔见煤底板；钻孔数应根据实测有效卸压半径及巷道断面情况确定；平面上钻孔的卸压范围要求控制到巷道断面轮廓线外24m。钻孔施工完毕经过一段时间卸压后进行效果检验。如果检验措施无效，就补打钻孔或延长卸压时间，直到检验有效为止。超前钻孔长度一般不得小于10m，钻孔超前于掘进工作面的距离一般不得小于5m，具备抽放条件的应尽量抽放，以增大卸压效果，过断层后应按正常的防突措施执行。3.3过断层期间的安全防护措施超前钻孔施工前都要加强工作面支护，打好迎面支架，背好工作面，为减小钻进时的突出可能，钻孔直径采用75mm；放炮作业选用远距离放炮，对综掘头要求割1棚架1棚以减少瞬间瓦斯涌出量；严禁采用对煤体有激励作用的风镐落煤；所有人员都随身携带隔离式自救器，反向风门及压风自救系统均按措施安设，电气设备有专人负责检查维护，杜绝失爆失保，回风系统独立可靠，反向风门坚固可靠，以防突出的发生。3.4 效果评价（1） 释放了瓦斯压力和地应力，增强了煤体的强度。在采取超前钻孔抽放措施后，煤层整体硬度系数可由0.45增到0.73。煤的坚固性及抗压能力得到增加，降低了煤层的突出危险性。（2） 瓦斯超限次数明显减少，瓦斯超限峰值大幅度降低，超限时间大幅度缩短。在采取专项措施前过断层时经常出现炮后瓦斯超限，且超限时间较长。在采取了超前钻孔卸压措施后，炮后瓦斯浓度较为稳定，只是偶尔瞬时超限，安全可靠性大大增强，杜绝了过断层期间瓦斯异常涌出现象和煤与瓦斯突出事故的发生。（3） 中厚煤层，特别是刘庄矿13-1煤层，断层常常成带出现且有大面积的煤层变薄现象，在过断层期间采用以超前钻孔为主的“四位一体”防突措施，能有效地探明断层前方的派生、伴生构造和煤厚情况，为巷道施工查明了地质情况，从而避免了无效进尺。（4） 提高了高突区域煤巷施工的工时利用率和掘进速度。采取措施后使得在突出区域特别是在具有延期突出危险的煤层中施工的职工消除了恐惧心理，减少了工作面响煤炮、煤壁颤动等突出危险征兆，改善了掘进工作面的安全生产环境，提高了掘进工时利用率；掘进过程中瓦斯超限次数和超限时间的大幅度减少，确保了每个循环安全进尺，使突出煤层的掘进速度提高了20%左右。4 认识与体会随着矿区开采深度的增大，矿山压力和瓦斯压力逐渐增大，在地质构造带，瓦斯涌出量大，易发生瓦斯动力现象。突出