煤矿防治煤与瓦斯突出综合措施.doc

煤矿防治煤与瓦斯突出综合措施在开采突出煤层时，必须采取以防止突出措施为主时有避免人身事故的综合措施。综合措施的内容包括：（1）突出危险性预测（2）防治突出措施（3）防治突出措施的效果检验（4）安全防护措施1、突出危险性预测根据突出预测的范围和精度，煤层突出危险性预测分为区域突出危险性预测和工作面突出危险性预测。区域预测应预测煤层和煤层区域的突出危险性，并应在地质勘探、新井建设、新水平和新采取开拓或准备时进行。在进行区域预测后，把煤层划分为突出煤层和非突出煤层。突出煤层经区域预测后可划分为突出危险区、突出威胁区和无突出危险区。突出煤层在开采过程中，如果已确切掌握煤层突出危险区域的分布规律，并且有可靠的预测资料，在确认的无突出危险区内可不采取防治突出措施。预测方法有单向指标法、瓦斯地质法和综合指标法等。在突出危险区内，工作面进行采掘前应进行工作面预测。采掘工作面经预测后，可划分为有突出危险工作面和无突出危险工作面。在突出威胁区内，根据煤层突出危险程度，采掘工作面每推进30100m，应用工作面预测方法连续进行不少于两次预测验证。只有连续两次验证都为无突出危险时，该区域才能继续定为突出威胁区域。工作面预测是预测工作面附近煤体的突出危险性，应在工作面推进过程中进行。其他方法有综合指标法、钻屑指标法、钻孔瓦斯涌出初速度发和R值指标法等。（二）防止突出措施开采突出煤层时，必须采取综合防突措施，在采用防治突出措施时，应优先选择区域性防治突出措施，如果不具备采取区域性防治突出措施的条件，必须采取局部防治突出措施。1、区域性防治突出措施1）开采保护煤层。在突出矿井中，在煤层群中首先开采没有突出危险或突出危险小的，并能使相邻的突出煤层消除危险的煤层叫保护层，而后开采具有突出危险的煤层叫被保护层。位于被保护层之上的保护层叫上保护层，位于被保护层之下的保护层叫下保护层。开采保护层是防治煤与瓦斯突出最有效的、最经济的措施。保护层开采后，被保护层中对应区域内的煤体被充分卸压，导致煤层和围岩中积蓄的弹性能被释放，减弱了发动突出的主要动力：煤体卸压后会产生大量裂隙，使煤层的透气性增加，造成瓦斯潜能的释放，减弱了完成突出过程的主要动力：高压瓦斯的大量释放，使煤层的瓦斯含量降低，导致煤体强度增加，煤的坚固系数可提高1倍以上，这就增大了突出的阻力。这些因素综合作用的结果，必然导致被保护层突出危险的消失。保护层保护作用的有效范围，应根据矿井实际考察结果或参照防治煤与瓦斯突出细则确定。2)预抽煤层瓦斯。开采保护层时已有瓦斯抽放系统的矿井，应同时抽放被保护层的瓦斯。单一煤层和无保护层可开采的突出危险层，经试验预抽瓦斯有效果时，也必须采用抽放瓦斯的措施。煤层抽放瓦斯后，大量高压瓦斯的抽放导致瓦斯潜能的释放，减弱了完成突出过程中的主要动力，直接导致煤体强度的增大，增加了突出的阻力；另一方面，大量瓦斯的抽放又导致了煤体的卸压，释放了积蓄在煤体和围岩中的弹性能，减弱了发动突出的主要动力。这些因素的综合作用的结果，消除了突出的危险。采用预抽煤层瓦斯防治突出措施的有效指标，应根据矿井实际考察确定。如果无实际考察考察数据，可参照下列指标之一确定：（1）预抽煤层瓦斯后，突出煤层残余瓦斯含量应小于该煤层在在该突出区域始突深度的煤层瓦斯含量。（2）煤层瓦斯预抽率，即钻孔抽出瓦斯量与钻孔控制范围内煤层瓦斯储量的比值，应大于25。3）煤体注水。压力水进入煤层可以破碎工作面附近的煤体。水进入煤层内部的裂缝和空隙后，可使原始煤体湿润，改变煤的力学性质，增加了煤的可塑性和柔性，降低了煤的弹性，使煤体疏松，可减小煤体内部的应力集中和瓦斯放散初速度，应力分布变得比较均匀，使集中应力峰值移入煤体深处，巷道工作面前方应力系数减小，在采掘过程中煤体弹性能的释放变得比较缓慢。同时，水进入煤体后封闭了瓦斯流动的通道，并将瓦斯向煤体内部挤压，提高了煤体承受压力的能力（煤的微孔直径越小，承受的压力的能力越大），降低了瓦斯破碎煤体的可能性；另一方面，水侵入煤体的微空隙后使瓦斯难于排放。根据实际测定，运到地面的经过注水的煤层煤块，其中残留的瓦斯量比干燥的煤大2倍多，瓦斯发散初速度降低了90。综上所述，煤体注水能较有效的起到防止突出的作用。煤体注水不仅可以预防煤与瓦斯突出，也可以减小开采过程中粉尘的产生和飞扬。当水中加入一些阻化剂时，还可以防止煤炭自燃。2、局部防突措施1）石门揭煤防治突出措施。石门和其他岩石井巷揭穿初危险煤层时的方突出措施中，除抽放瓦斯外，还有水力冲孔、排放钻孔、水力冲刷、金属骨架和震动爆破等。（1）水力冲孔。当石门揭煤打钻出现喷煤、喷瓦斯的自喷现象时，可采用水力冲孔措施进行揭煤。即以岩柱或煤柱作屏障，在向煤柱打钻的同时送入一定压力的水，水压一般大于3Mpa，部分的破坏煤体可造成应力的不平衡，导致喷孔的发生和发展，喷出的煤、水和瓦斯可通过管道输送到远离工作面的地方分离。水力冲孔要求石门冲出的总煤量补小于煤层厚度的20倍。（2）排放钻孔。排放钻孔是在石门掘至距煤层垂距58m处向突出危险煤层沿倾斜和走向均匀地布置23圈钻孔，控制范围达到石门周围外35m，形成足够的卸压和排放瓦斯范围，在设计要求的范围内，瓦斯压力全部降到0.74Mpa以下。这一措施适用于不同厚度和倾斜的突出煤层，对瓦斯压力较高的煤层，也有较好的防突效果。（3）水力冲刷。水力冲刷是利用高压水枪冲刷石门工作面前方煤体，形成超前孔洞，使煤体得到卸压和排放瓦斯，已消除石门揭煤时的突出危险性，水力冲刷的主要问题是冲刷出的煤和瓦斯就地排放，形成了工作面地点不安全的环境。（4）金属骨架。金属骨架是用于石门揭煤的一种超前支架。在距煤层23m时，在工作面上部和两侧周边打钻孔，钻孔要穿透煤层全厚并进入岩层0.5m，单排孔间距一般不大于0.2m，双排孔间距一般不大于0.3m，然后在钻孔中插入长度不于孔深0.5m以上的钢管或钢轨，将其尾部固定架牢，形成一个整体护架。金属骨架措施的防突作用：一是钻孔卸压；二是钻孔排瓦斯；三是保护煤体。主要作用是保护煤体，增大突出的阻力。2）煤巷掘进工作面防治突出的措施。在有突出危险的煤层中掘进巷道，可以采用预抽瓦斯、水力冲孔、超前钻孔、深孔松动爆破、深孔控制卸压爆破、卸压槽和前探支架等防治突出的措施。（1）超前钻孔（包括大直径钻孔）。适用于煤层透气性较好、钻孔的有效影响半径大于0.7m、煤质稍硬的突出煤层。钻孔长度不小于10m，钻孔超前掘进工作面的距离不得小于5m。排放钻孔的控制范围，应包括巷道断面和巷道断面轮廓线内四周不小于2m的范围。超前钻孔的直径一般为7520mm，地质条件变化剧烈带也可以采用42mm直径的钻孔。（2）深孔松动爆破。深孔松动爆破是在工作面前方打若干个一定深度的炮眼，通过爆破使周围煤体破碎、使应力集中带向煤体深部推移，达到卸压和排放瓦斯的作用。该措施适用于煤质较硬、突出强度较小的煤层。深孔松动爆破的孔径为42mm，孔长不得小于8m，超前距离不得小于5m。深孔松动爆破应控制到巷道轮廓线外1.52m的范围内。（3）深孔控制卸压爆破。与一般深孔松动爆破相比，深孔控制卸压爆破有两个特点：以是将爆破孔长度810m增加到2025m;二是在爆破孔附近打了不装药的控制孔，以增大卸压和排放瓦斯的效果。（4）卸压槽。卸压槽是今年来推广应用的以中预防煤与瓦斯突出和冲击地压的方法。它是沿巷道两帮预先切割出一定宽度的缝槽，保持一定的超前距，使巷道前方一段距离内的煤体与煤层母体的部分脱离，在卸压槽的保护范围内掘进，可以避免突出和冲击地压的发生。（5）前探支架。前探支架一般是向工作面前方打钻孔，孔内插入钢管或钢轨，其长度为两次掘进长度再加0.5m。掘进每循环一次打一排钻孔形成两排钻孔交替前进，钻孔间距为0.20.3m。3）采煤工作面防治突出措施。对于有突出危险的采煤工作面，防治突出应以区域性措施为主，因为采煤工作面范围大，又是采煤场所，任何局部防突措施都将中断采煤作业，影响生产。当由于某种原因未采取区域防突措施时或在区域防突措施失效的区段，可采用排放钻孔、松动爆破、注水湿润煤体、大直径钻孔、预抽瓦斯等局部防突措施，并应尽可能的采用刨煤机或浅截深滚筒式采煤机采煤。（1）松动爆破。松动爆破适用于煤质较硬、围岩稳定性较好的煤层。沿工作面每隔23m一个孔深度不小于3m的松动爆破孔，每孔装药不得大于0.5kg，超前距离不得小于2m。（2）浅孔注水。浅孔注水湿润煤体可用于煤质较硬的突出危险煤层。沿工作面每隔23m打一个深度不小于3m的注水孔，注水压力不得低于8Mpa，最小超前距离不得小于2m。注水开始后发现水由煤壁或相邻注水钻孔流出时即可停止止水。（三）防治突出措施效果检验1、运距离、极薄保护层的保护效果检验保护层的开采厚度等于或小于0.5m，上保护层与突出煤层间距大于50m或下保护层与突出煤层间距大于80m时，都必须对保护层的保护效果进行检验。检验应按被保护层中推进巷道时进行。如果各项测定指标都降到煤层突出危险临界值以下，则认为保护层开采有效，反之，认为无效。2、预抽煤层瓦斯防治突出措施效果检验预抽煤层瓦斯在突出防治中有很大的效果，但预抽煤层瓦斯后对效果也需进行检验。对预抽瓦斯防治突出效果的检验应在煤巷掘进时进行。3、石门揭煤工作面防治突出措施效果检验石门防治突出措施执行后，应采取钻屑指标等方法检验措施效果。检验孔孔数为4个，其中石门中间一个，并应位于措施孔之间，其他三个孔位于石门上部和两侧，终孔位置应位于措施控制范围的边缘线上。如果检验结果的各项指标都在该煤层突出危险临界值以下，则认为措施有效，反之，则认为措施无效。4、煤巷掘进工作面防治突出措施效果检验煤岩掘进工作面执行防治突出措施效果检验时。检验孔孔深应小于或等于措施孔，并应布置在两个措施孔之间。如果测得的指标都在该煤层突出危险临界值以下，则认为措施有效，反之，认为措施无效。当措施无效时，无论措施孔还留有多少超前距都必须采取防治突出的补充措施，并经措施效果检验有效后，方可采取安全措施施工。当检验孔孔深等于措施孔深时，经检验措施有效后，必须留有5m的投影孔深的超前距。当检验孔孔深小于措施孔孔深，且两孔投影孔深的差值不小于3m时经检验有效后，可采用2m投影孔深的超前距。5、采煤工作面防治突出措施效果检验采煤工作面采用钻孔注水或松动爆破时，可采用钻孔瓦斯涌出初速度法、钻屑指标法或其他经试验证实有效的方法检验防治突出措施的效果。检验钻孔应打在措施孔之间。检验指标小于该煤层突出危险临界值时，则认为防突措施有效；反之，认为防突措施无效。在措施效果无效压段，必须采取补充防治突出的措施，并经措施效果有效后，方可采取安全措施施工，并应留有不小于2m的超前距。（四）安全设施及防护措施为降低煤与瓦斯突出造成的危害，减少不必要的伤亡，在井巷揭穿突出层或在突出煤层中进行采掘作业时，都必须采取安全防护措施。安全防护措施主要有震动放炮、远距离放炮，设置避难所、压风自救系统和隔离式自救器等。1、震动放炮对石门揭穿突出煤层采用震动放炮有严格规定，工作面必须有独立可靠地回风系统，必须保证回风系统中风流畅通，并严禁人员通行和作业。在其回风侧的巷道中，应设置两道坚固的反向风门，与该系统相连的风门、密闭、风桥等通风设施必须坚固可靠，防止突出后瓦斯涌出其他区域。爆破参数，放炮地点，方向风门位置避灾路线及停电、撤人、警戒范围等，必须有明确规定。设震动炮要有统一指挥，并有矿山救护队人员进入工作面检查，根据检查结果，确定采取回复送电、通风机排除瓦斯等具体措施。为降低震动放炮时诱发突出的强度，应采用挡栏设施。挡栏可用金属、矸石或木垛等构成。揭露煤层后在石门附近30m范围内掘进煤岩时必须强加支护，严格采取防突措施。震动放炮要求一次全面揭露或揭开煤层。对急倾斜和倾斜的薄煤层，都必须一次全断面揭穿煤层全厚；对急倾斜和倾斜的中厚煤层、厚煤层，一次全断面揭入煤层深度应大于1.3m；对缓倾斜煤层，应一次全断面揭穿岩柱。如果震动放炮未能按要求揭穿煤层，在掘进剩余部分时必须按照震动放炮的安全要求进行放炮作业。震动放炮未崩穿石门全新断面的岩柱和煤层时继续放炮仍需按照震动放炮有关规定执行，并需加强支护，设专人检查瓦斯和观察突出预兆；在作业中如发现突出预兆，工作人员应立即撤到安全地点。煤层特厚或倾角过小不能一次揭穿煤层全厚时，在掘进剩余部分时，必须采用抽放瓦斯、排放钻孔、水力冲孔等防突措施。在采用抽放瓦斯、排放瓦斯、水力冲孔之前，必须加强巷道及工作面支护，巷道支架背严背实后方可进行作业。作业时，必须采取保护工作面人员的安全措施；放震动炮前，对所有钻孔和在煤体中形成的孔洞都严密封闭空口，孔内注满水或以黄土、砂石充实。2、方向风门对突出危险区设置反向风门时，必须设在石门掘进工作面的进风侧，以控制突出时的瓦斯能沿回风流进回风系统。必须设置两道牢固可靠的反向风门，风门墙垛可用砖或混凝土砌筑，其巷道固边岩石的深度可根据岩石的性质确定，但不小于0.2m。墙垛厚度不小于0.8m门框和门扇的厚度不得小于50mm。两道风门之间的距离不得小于4m。放炮时风门必须关闭，对通过内垛的风筒必须设有隔断装置。放炮后，矿山救护队和有关人员进入检查时，必须把风门打开顶牢。反向风门距工作面的距离和反向风门的组数，应根据掘进工作面的通风系统和石门揭穿突出煤层时预计的突出强度确定。3、远距离放炮采用远距离放炮时，放炮地点应设在进风侧反向风门之外或避难所内，放炮地点距工作面的距离根据实际情况确定，但不得小于300m。放炮员操纵的放炮的地点，应配备压风自救系统或自救器。远距离放炮时，回风系统的采掘工作面及其他友人作业的地点都必须停电撤人，放炮30min后，方可进入工作面检查。4、井下避难所或压风自救系统井下避难所要求设在采掘工作面附近和放炮员操作放炮地点，避难所必须设置向外开启的隔离门，室内净高不得低于2m，高度和宽度应根据同时避难的最多人数确定，但每人使用的面积不得小于0.5，避难所内支护必须保持良好，并设有与矿井调度室直通电话，有供给空气的设施，每人供风量不得小于0.3m?/min。如果用压缩空气供风，应有减压装置和带有阀门控制的呼吸嘴，避难所内应根据避难最多人数，配备足够数量的自救器。压风自救系统要求设在井下压缩空气管路上，应设置在距采掘工作面2540m的巷道内放炮地点，撤离人员与警戒人员所在的位置以及回风道有人作业处。在长距离的巷道中应每隔50m设置一组压风自救系统，每组压风自救系统一般可供58人用，压缩空气供给量，每人不得小于0.1mm?/min。5、其他防护措施在有突出危险的采区和工作面，电气设备必须有专人负责检查维护，并应每旬检查一次防爆性能，严禁使用防爆性能不合格的电气设备；突出矿井每一入井人员，必须随身携带隔离式自救器。第 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