严重突出煤层石门快速揭煤技术研究

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1、焦煤科研严重突出煤层石门快速揭煤技术研究主笔：辛新平科研所副所长兼总工程师魏国营科研所瓦斯研究室主任焦作矿务局科学技术研究所二OOO年三月严重突出煤层石门快速揭煤技术研究主笔：辛新平科研所副所长兼总工程师魏国营主审：王俊臣科研所瓦斯研究室主任局副总工程师高工吕银盛局副总工程师高工校对：吴铁军总工程师高工魏世义副处长工程师试验研究人员焦作矿务局：王俊臣吕银盛盛天宝魏世义赵兴旗谢文明科研所：辛新平魏国营纟侯发现魏志善姚学庆郭凡进李学臣史有才王树森赵大龙吕宝垠娱保良吕晶古汉山矿：郭国正吴铁军许克明王玉钦冯胜利

2、余荣强何华斌焦作工学院：杨小林王有凯员小友河南省监理公司：刘民东王保群蔡振雷麦晓文二OOO年三月目录第一章绪言11.1石门揭煤突出概况11.2国内外研究现状11.3焦作矿区石门揭煤防突技术状况21.4课题的提出21.5木课题研究内容和主要技术指标31.6课题主要创新4第二章试验地区概况5第三章煤与瓦斯突出危险煤层揭煤基础73」煤与瓦斯突出机理73.2煤岩体变形场与瓦斯赋存之间的关系9第四章石门揭煤预留岩柱厚度的确定124」爆破对保留岩体的影响（详见附件2）124.2预留岩柱厚度数值模拟13第五章石门揭煤

3、工作面瓦斯抽放方式195」抽放钻孔的布置方式195.2瓦斯抽放参数的确定21第六章严重突出煤层石门快速揭煤方案优化24第七章现场工业试验277」煤层瓦斯基础参数的测试277.2预留岩柱厚度的控制307.3防治煤与瓦斯突出措施及效果考察307.4导嗣施工控制357.5突出危险性效果检验367.6震动放炮揭开煤层377.7过煤门掘进40第八章结论41第一章绪言1.1石门揭煤突出概况石门揭煤突出是指在放炮揭开煤层的瞬间，出于表层突然破碎，煤体应力状态和瓦斯赋存状态突然改变，富含瓦斯的煤层在瓦斯压力和地应力作用

4、下，急剧向巷道空间抛岀大量煤岩和瓦斯，从而造成石门揭煤突出。我国是世界上煤与瓦斯突岀（以下简称突出）威胁最严重的国家之一，到目前为止，突出矿井已达250多对，总突出次数达万次以上。在全国煤矿各类突出事故中，石门揭煤工作面平均突出强度最大，达316t/次，千吨以上的特人型突出事故中，石门揭煤工作面突岀就占77%⑴。世界上最大强度的突出发生在前苏联顿巴斯加加林矿，石门揭煤突出煤量达14000吨⑵；中国最大一次突出发生在四川天府矿务局三汇坝一井石门揭煤过程，突出煤量达12780吨，突出瓦斯140万n?。由于石

5、门揭煤突出强度大，波及范围广,造成的破坏严重，能给矿井带來毁灭性的灾难；同时，由于石门揭煤其施工工艺的特殊性，揭穿突出煤层全过程都冇突出危险，并可能发生连续突出、延期突出和自行揭开突出，比一般类型突出对人身安全的危害更大，所以个别突出矿井不惜多掘数百米煤层巷道來绕过石门直接揭煤这个拦路虎，浪费了大量的工程费用，多数矿井在严重突出煤层石门揭煤过程中，为防治突出，防突措施步步设防，执行措施占用吋间长，造成生产接替十分紧张，矿井发展步履维艰，经济形势尤其困难。1.2国内外研究现状多年來，国内外科研、生产单位在

6、石门揭煤突出预测及采取防突技术措施方面都进行了较深入的研究，先后采用水力冲孔、金属骨架、扩孔钻具卸煤、煤层固化和抽排瓦斯等技术措施，起到了积极的防突效果。相比之下，水力冲孔措施以高压水流为动力，对突出煤层进行冲刷卸压，起到有效的防突作用，但该措施需用高压水源，设备庞大，管理复杂，难于保证冲出煤量均匀，II在执行措施时易诱导突出，所以没有得到很好的推广应用；金属骨架和扩孔钻具卸煤措施主要适用于突出危险不太严重的倾斜及急倾斜煤层⑶，在缓倾斜煤层中施工难度较大，目前也缺乏采取此措施时统一的合理参数计算方法，实

7、施过程带有一定的经验性，其应用范围也受到一定的局限；煤层固化措施⑷用固化液胶结煤体，增强了煤体自身的强度，能有效地阻止瓦斯突出的发生，但该措施属于被动的防突措施，作业成本高，且不利于过煤门掘进时防突，其安全性也有待于进一步提高；抽、排瓦斯结合导砌震动放炮揭煤措施，能够适用于缓倾斜煤层，有较高的安全程度，但执行该措施一般需要很长的抽放和排放瓦斯时间，揭煤工期多数超过五个月，严重影响矿井生产接替。因此，在跨世纪的今天，迫切需要研究突出危险煤层的快速揭煤新技术，在保障突出矿井安全生产的基础上，尽可能缩短揭煤时

8、间，缓解矿井接替紧张局面，大幅度提高矿井经济效益。1.3焦作矿区石门揭煤防突技术状况焦作矿区主采二】煤层屈严重的突出危险煤层，瓦斯含量高达20〜34m3/t.r,瓦斯压力0.6〜1.68MPa（古汉山矿11采区91车场测得瓦斯压力1・68MPa为我局目前最高瓦斯压力），自1956年6月24日李封矿天官区第一次发生瓦斯突出至今，根据资料统计，全局共发生各类突岀288次，（有文字记录278次）；最大强度的突出，发生在演马庄矿二水平石门揭煤时，突