大直径钻孔防治煤与瓦斯突出的实践.pdf

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1、2010年10月矿业安全与环保第37卷第5期大直径钻孔防治煤与瓦斯突出的实践雷才国，孙炳兴(1．四川省华蓥山煤业股份有限公司，四川华蓥638650；2．煤炭科学研究总院重庆研究院，重庆400037)摘要：结合大直径钻孔在李子垭南二井的实践应用，对大直径钻孔的防突效果进行了考察分析，针对性地提出了科学、合理、有效的大直径钻孔设计和施工方案，可为类似条件下煤巷掘进防突提供一定的参考。关键词：大直径钻孔；高瓦斯；高地应力；煤与瓦斯突出中图分类号：TD713．3文献标志码：C文章编号：1008—4495(2010)05—0062—03煤与瓦斯

2、突出是一种复杂的动力现象，其机理1矿井概况众说纷纭，大多倾向于地应力(包括自重应力、构造应力和温度应力等)、高压瓦斯和煤的物理力学性质李子垭南二井设计生产能力45万t／／a，目前处于三者综合作用的学说j。目前，煤巷掘进防突措施基建阶段。原设计为高瓦斯矿井，因建井期间发生了一般采用直径120mm以下的钻孔排放或抽放瓦斯。煤与瓦斯突出事故，现为煤与瓦斯突出矿井。矿井主李子垭南二井采用上述方法，依旧发生了12次突采K煤层，煤厚0．09～4．37m，平均2．18m，软分出，后采用250mm大直径排放钻孔，在排放煤体瓦层煤厚1．2—1．4m，倾

3、角43。～83。。实测瓦斯压力斯的同时，工作面前方煤层地应力得到了卸压释放，3．4MPa，瓦斯含量18m／t，煤样瓦斯放散初速度迄今未发生动力现象，安全掘进了600多m的半煤△P=16，煤的坚固性系数．厂=0．2。巷。为使这一防突措施得到安全合理的应用，笔者2突出灾害原因分析探讨了大直径钻孔防突作用机理，并对其设计施工提出了要求，对煤巷掘进防突措施的实践应用有所2．1历次突出统计分析裨益。李子垭南二井建井以来共发生了l2次煤与瓦斯突出灾害事故，具体见表1。表1李子垭南二井动力现象记录由表1可知，突出事故除1次发生在石门揭煤收稿日期：2

4、009—1】一16；2010—05—11修订时，其余均为3102平巷掘进放炮时引起。煤与瓦斯作者简介：雷才国(1965一)，男，高级工程师，毕业于重庆大学采矿工程系，现为四川省华蓥山煤业股份有限公司总工突出7次，压出3次，倾出2次，突出吨煤瓦斯涌出程师。量为20～82m／t，仅为吨煤瓦斯含量的1．1～·62·2010年l0月矿业安全与环保第37卷第5期4．6倍，而一般煤与瓦斯突出的吨煤瓦斯涌出量为越大，煤的瓦斯解吸速度越快，发生突出所需要的瓦吨煤瓦斯含量的5～7倍。斯压力越小。2．2突出影响因素分析对于式(1)中各参数，李子垭南二井K

5、煤层的对历次突出的统计资料分析，可以得出李子垭．厂，，是常数而不可改变。为了减小和消除煤层的南二井K煤层引发突出的原因：突出危险性，应采取减小煤层地应力、降低瓦斯压力其一，煤层瓦斯压力大，瓦斯含量高，煤体破碎及含量和合理预测指标及临界值的措施，即采用大且软分层厚度大。K．煤层瓦斯压力高达3．4MPa，直径钻孔，使掘进工作面前方形成较大范围的卸压瓦斯含量18m／t，软分层厚1．2～1．4m且煤体破区并使卸压区地应力得以充分释放；对煤层瓦斯进碎，是李子垭南二井历次发生突出的根本原因。行抽排，使其残存瓦斯压力低于式(1)计算的最小其二，地应

6、力大，防突措施没有针对性。突出地瓦斯压力；采用合理的预测敏感指标及其临界值，提点煤层埋藏较深，煤岩体自重应力大；井田内构造的高预测(效果检验)的可靠性。力学性质属压扭性，煤层具有较强的构造应力，局部3．2大直径钻孔防突设计防突措施忽略了地应力对突出发生的影响。2009年6月22日以后，李子垭南二井在3102其三，预测指标不敏感，或其临界值确定不合掘进工作面开始实施大直径钻孔防突措施。完孔后理。采用《防治煤与瓦斯突出规定》中暂时推荐的预进行瓦斯排放，排放时间0—30d。放炮掘进前进行测指标及临界值：K。=0．5mL／(g·min)，S=

7、效果检验，效果检验不超标，保留20m．的措施超前6．0kg／m。突出前的预测值均不超标，有10次距，进行放炮掘进。预测(效检)指标及临界值采用：突出前的钻屑量5值不超标，即执行的预测指标不K1=0．4mL／(g·min)，钻屑量S=4．3kg／m。敏感或指标临界值偏高。大直径钻孔防突措施钻孔开孔位置见图1，钻孔布置总之，李子垭南二井K煤层瓦斯参数和煤的物见图2。理力学性质具备了突出发生的潜在条件且具有很高的突出倾向性。K煤层的埋藏深度及地质赋存条件，使煤层具有较高的地应力，在煤层瓦斯压力及含量有所降低和煤体强度有所增加的情况下，地应力

8、将成为引发突出的主要因素，容易导致以地应力为主，瓦斯因素次之的动力现象。这使李子垭南二井K煤层的防突工作不仅要考虑煤层瓦斯在突出发生中的作用，更应该注重地应力因素的影响。3大直径钻孑L防突措施3．1大直径钻孔设计理论依据