在開采突出煤層時,必須采取以防止突出措施為主時有避免人身事故的綜合措施。綜合措施的內容包括:
(1)突出危險性預測
(2)防治突出措施
(3)防治突出措施的效果檢驗
(4)安全防護措施
1、突出危險性預測
根據突出預測的范圍和精度,煤層突出危險性預測分為區(qū)域突出危險性預測和工作面突出危險性預測。區(qū)域預測應預測煤層和煤層區(qū)域的突出危險性,并應在地質勘探、新井建設、新水平和新采取開拓或準備時進行。
在進行區(qū)域預測后,把???層劃分為突出煤層和非突出煤層。突出煤層經區(qū)域預測后可劃分為突出危險區(qū)、突出威脅區(qū)和無突出危險區(qū)。突出煤層在開采過程中,如果已確切掌握煤層突出危險區(qū)域的分布規(guī)律,并且有可靠的預測資料,在確認的無突出危險區(qū)內可不采取防治突出措施。預測方法有單向指標法、瓦斯地質法和綜合指標法等。
在突出危險區(qū)內,工作面進行采掘前應進行工作面預測。采掘工作面經預測后,可劃分為有突出危險工作面和無突出危險工作面。在突出威脅區(qū)內,根據煤層突出危險程度,采掘工作面每推進30~100m,應用工作面預測方法連續(xù)進行不少于兩次預測驗證。只有連續(xù)兩次驗證都為無突出危險時,該區(qū)域才能繼續(xù)定為突出威脅區(qū)域。
工作面預測是預測工作面附近煤體的 突出危險性,應在工作面推進過程中進行。其他方法有綜合指標法、鉆屑指標法、鉆孔瓦斯涌出初速度發(fā)和R值指標法等。
(二)防止突出措施
開采突出煤層時,必須采取綜合防突措施,在采用防治突出措施時,應優(yōu)先選擇區(qū)域性防治突出措施,如果不具備采取區(qū)域性防治突出措施的條件,必須采取局部防治突出措施。
1、區(qū)域性防治突出措施
1)開采保護煤層。在突出礦井中,在煤層群中首先開采沒有突出危險或突出危險小的 ,并能使相鄰的突出煤層 消除危險的煤層叫保護層,而后開采具有突出危險的煤層叫被保護層。位于被保護層之上的保護層叫上保護層,位于被保護層之下的保護層叫下保護層。開采保護層是防治煤與瓦斯突出最有效的、最經濟的措施。
保護層開采后,被保護層中對應區(qū)域內的煤體被充分卸壓,導致煤層和圍巖中積蓄的彈性能被釋放,減弱了發(fā)動突出的主要動力:煤體卸壓后會產生大量裂隙,使煤層的透氣性增加,造成瓦斯?jié)撃艿尼尫?,減弱了完成突出過程的主要動力:高壓瓦斯的大量釋放,使煤層的瓦斯含量降低,導致煤體強度增加,煤的堅固系數可提高1倍以上,這就增大了突出的阻力。這些因素綜合作用的結果,必然導致被保護層突出危險的消失。
保護層保護作用的有效范圍,應根據礦井實際考察結果或參照《防治煤與瓦斯突出細則》確定。
2)預抽煤層瓦斯。開采保護層時已有瓦斯抽放系統(tǒng)的礦井,應同時抽放被保護層的瓦斯。單一煤層和無保護層可開采的突出危險層,經試驗預抽瓦斯有效果時,也必須采用抽放瓦斯的措施。
煤層抽放瓦斯后,大量高壓瓦斯的抽放導致瓦斯?jié)撃艿尼尫?,減弱了完成突出過程中的主要動力,直接導致煤體強度的增大,增加了突出的阻力;另一方面,大量瓦斯的抽放又導致了煤體的卸壓,釋放了積蓄在煤體和圍巖中的彈性能,減弱了發(fā)動突出的主要動力。這些因素的綜合作用的結果,消除了突出的危險。
采用預抽煤層瓦斯防治突出措施的有效指標,應根據礦井實際考察確定。如果無實際考察考察數據,可參照下列指標之一確定:
(1)預抽煤層瓦斯后,突出煤層殘余瓦斯含量應小于該煤層在在該突出區(qū)域始突深度的煤層瓦斯含量。
(2)煤層瓦斯預抽率,即鉆孔抽出瓦斯量與鉆孔控制范圍內煤層瓦斯儲量的比值,應大于25%。
3)煤體注水。壓力水進入煤層可以破碎工作面附近的煤體。水進入煤層內部的裂縫和空隙后,可使原始煤體濕潤,改變煤的力學性質,增加了煤的可塑性和柔性,降低了煤的彈性,使煤體疏松,可減小煤體內部的應力集中和瓦斯放散初速度,應力分布變得比較均勻,使集中應力峰值移入煤體深處,巷道工作面前方應力系數減小,在采掘過程中煤體彈性能的釋放變得比較緩慢。同時,水進入煤體后封閉了瓦斯流動的通道,并將瓦斯向煤體內部擠壓,提高了煤體承受壓力的能力(煤的微孔直徑越小,承受的壓力的能力越大),降低了瓦斯破碎煤體的可能性;另一方面,水侵入煤體的微空隙后使瓦斯難于排放。根據實際測定,運到地面的經過注水的煤層煤塊,其中殘留的瓦斯量比干燥的煤大2倍多,瓦斯發(fā)散初速度降低了90%。綜上所述,煤體注水能較有效的起到防止突出的作用。煤體注水不僅可以預防煤與瓦斯突出,也可以減小開采過程中粉塵的產生和飛揚。當水中加入一些阻化劑時,還可以防止煤炭自燃。
2、局部防突措施
1)石門揭煤防治突出措施。石門和其他巖石井巷揭穿初危險煤層時的方突出措施中,除抽放瓦斯外,還有水力沖孔、排放鉆孔、水力沖刷、金屬骨架和震動爆破等。
(1)水力沖孔。當石門揭煤打鉆出現噴煤、噴瓦斯的自噴現象時,可采用水力沖孔措施進行揭煤。即以巖柱或煤柱作屏障,在向煤柱打鉆的同時送入一定壓力的水,水壓一般大于3Mpa,部分的破壞煤體可造成應力的不平衡,導致噴孔的發(fā)生和發(fā)展,噴出的煤、水和瓦斯可通過管道輸送到遠離工作面的地方分離。水力沖孔要求石門沖出的總煤量補小于煤層厚度的20倍。
(2)排放鉆孔。排放鉆孔是在石門掘至距煤層垂距5~8m處向突出危險煤層沿傾斜和走向均勻地布置2~3圈鉆孔,控制范圍達到石門周圍外3~5m,形成足夠的卸壓和排放瓦斯范圍,在設計要求的范圍內,瓦斯壓力全部降到0.74Mpa以下。這一措施適用于不同厚度和傾斜的突出煤層,對瓦斯壓力較高的煤層,也有較好的防突效果。
(3)水力沖刷。水力沖刷是利用高壓水槍沖刷石門工作面前方煤體,形成超前孔洞,使煤體得到卸壓和排放瓦斯,已消除石門揭煤時的突出危險性,水力沖刷的主要問題是沖刷出的煤和瓦斯就地排放,形成了工作面地點不安全的環(huán)境。
(4)金屬骨架。金屬骨架是用于石門揭煤的一種超前支架。在距煤層2~3m時,在工作面上部和兩側周邊打鉆孔,鉆孔要穿透煤層全厚并進入巖層0.5m,單排孔間距一般不大于0.2m,雙排孔間距一般不大于0.3m,然后在鉆孔中插入長度不于孔深0.5m以上的鋼管或鋼軌,將其尾部固定架牢,形成一個整體護架。
金屬骨架措施的防突作用:一是鉆孔卸壓;二是鉆孔排瓦斯;三是保護煤體。主要作用是保護煤體,增大突出的阻力。
消防設施檢測內容有七大項。目前成立了專業(yè)的檢測研究室。
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