【正文】 目 錄 1 綜掘工作面瓦斯治理研究的必要 性 ?????????? 1 2 綜掘面瓦斯治理研究的主要思路和方 案 ???????? 1 試驗區(qū)選 擇 ???????? ??????????? 1 驗區(qū)概 況 ???????????????????? 2 突出煤層突出危險區(qū)域上綜掘可行性分 析 ?????? 2 綜掘 工作面瓦斯涌出規(guī)侓及防治措 施 ???????? 3 3 防治煤與瓦斯突出綜合措施研 究 ??????????? 5 區(qū)域突出危險性預(yù) 測 ??????????????? 5 工作面突出危險預(yù)測預(yù)報方法研 究 ????????? 6 4 綜掘工作面防突措施的選 擇 ???????????? 13 邊掘邊抽措 施 ????????????????? 14 深孔預(yù)裂控制爆破防突措 施 ??????????? 14 超前排放鉆孔措 施 ??????????????? 15 打孔設(shè)備（鉆機）選 擇 ?????????????? 16 超前排放鉆孔措施參數(shù)的確 定 ?????????? 17 中深孔預(yù)裂控制爆破防突措 施 ?????????? 20 防突措施效果檢 驗 ??????????????? 22 安全防護措 施 ????????????????? 24 防突施工管理措 施 ??????????????? 25 5 研究方案的組織實 施 ??????????????? 27 排放鉆孔實施情 況 ??????????????? 27 30 型機載防突鉆機超前防突試 驗 ???????? 27 綜掘工作面防突措施應(yīng)用情 況 ????????? ? 28 6 經(jīng)濟社會效益分 析 ???????????????? 30 7 主要結(jié) 論 ???????????????????? 30 1 綜掘工作面瓦斯治理研究的必要性 高瓦斯突出礦井綜掘工作面瓦斯治理與防突是全國至世界各 國突出煤層開采技術(shù)上至今未完全解決的技術(shù)難題。在西方較發(fā)達(dá)國家突出煤層一般不采用綜掘。我國個別突出礦井綜掘工作面發(fā)生煤與瓦斯突出事故后，由于沒有與綜掘相配套的防突技術(shù)措施，而被迫將綜掘改為炮掘。 華鎣山廣能集團李子埡煤業(yè)公司屬高瓦斯突出礦井，為提升礦 井 生產(chǎn)能力，實現(xiàn)高產(chǎn)高效，首先必須解決采掘接替緊張矛盾。隨著我國采掘機械化的迅速發(fā)展。李子埡煤業(yè)公司決定采用綜掘機掘煤巷。綜掘面瓦斯涌出和煤與瓦斯突出的威脅，綜掘速度受到 限 制，為解決綜掘面普遍存在的安全與速度兩大難題，華鎣山廣能集團公司對李子埡煤業(yè)公司下達(dá)了 “綜 掘工作面瓦斯治理研究 ”的科研課題，為確保突出煤層綜掘工作面在安全前提下，充分發(fā)揮綜掘效能，提高掘進速度，取得良好的安全與經(jīng)濟效益非常必要。 綜掘面瓦斯治理研究的主要思路和方案 試驗區(qū)選擇 根據(jù)礦井采掘布置情況，綜掘工作面選擇在 +572ｍ水平，北翼 25 盤區(qū)內(nèi)。 2 試 驗區(qū)概 25 盤區(qū)位于李子埡向斜軸部以東，南至 23041 采面機巷（已采），北至 4 勘探線蘆家河保安煤柱為邊界，東與小煤窯采空區(qū)為界，西以李子埡向斜緩斜煤層與急傾斜煤層交界的軸部線為界。 25 盤區(qū)地面標(biāo)高 1200～ 850m,煤層標(biāo)高 650m～ 550m,開采深度 400m 左右，盤區(qū)走向長 1840m，傾斜長 650m，盤區(qū)面積120361m2。 該區(qū)向斜以南寬緩，北邊略緊湊，軸線附近有 F10 大斷層，斷層落差 H=58m，盤區(qū)內(nèi)小斷層發(fā)育，軸線兩端 250m 范圍內(nèi)沿走向均有突出危險。 開采煤層為 k12 煤層，煤層厚度 ～ ，結(jié)構(gòu)為 （ ） ，煤層走向 N130E～ N400E，煤層傾角 00～ 250，21K煤層上部為砂質(zhì)灰?guī)r，碳質(zhì)灰?guī)r、直接頂為泥巖，薄層灰?guī)r組成厚度 13～ 30m,老頂為石灰 巖，厚度為 12～ 16m， f=11～ 15；21K煤層直接底為砂質(zhì)泥巖，遇水膨脹， f＝ 5～ 6，厚度 ～，平均厚度 ，下部為11K煤層，平均厚度 ，底部為砂巖，泥巖互層，中間夾薄層狀石灰?guī)r，厚度 。 突出煤層突出危險區(qū)域上綜掘可行性分析 李子埡煤業(yè)公司屬 煤與瓦斯 突出礦井，從歷次煤與瓦斯突出規(guī)律、突出點分布情況分析，具有明顯的分區(qū)分帶性，突出 3 強度與突出瓦斯量遠(yuǎn)不及其它突出礦井嚴(yán) 重，在突出危險區(qū)域內(nèi)同樣存在無突出危險工作面，如沿采空區(qū)邊緣追尾掘進，下一個采煤工作面風(fēng)巷處于卸壓帶內(nèi)，受采動應(yīng)力的影響煤體中地壓和瓦斯部分釋放，削弱了煤與瓦斯突出的基本條件，經(jīng)連續(xù)多年對沿空巷道進行檢驗性預(yù)測，鉆屑瓦斯解吸指標(biāo) K1 ≤21min./ gml， △ H2≤10mmH2O， S＜ 30N/m，是突出危險區(qū)內(nèi)的無突出工作面，有利于上綜掘。 在突出危險區(qū)原始煤體巷道進行綜掘，由于瓦斯大量涌出和煤與瓦斯突出危險的存在，對綜掘工作面安全掘進構(gòu)成的威脅是一個需要認(rèn)真研究、解 決的技術(shù)難題，從本礦井乃至全國突出礦井，發(fā)生煤與瓦斯突出面積只占總面積的 10%左右，只是局部地點（斷層、褶曲構(gòu)造點附近、煤層分岔、煤層增厚、軟分層增厚煤層結(jié)構(gòu)造到破壞地段）才出現(xiàn)煤與瓦斯突出，大面積均不出現(xiàn)突出。只要加強瓦斯、地質(zhì)預(yù)測預(yù)報、采取針對性、可能性的有效技術(shù)安全措施，降底煤層中瓦斯壓力和改變地應(yīng)力分布后，進行綜掘也是可行的。 綜掘工作面瓦斯涌出規(guī)侓及防 治 措施 瓦斯涌出規(guī)侓 為減少綜掘工作面搬家次數(shù)，綜掘巷道設(shè)計長度一般在800～ 2022m，局部通風(fēng)機送風(fēng)距離往往大于 2022m，隨著綜掘進度的 加快和巷道的不斷延伸，巷道中瓦斯涌出量會急劇增加， 4 由于 25 盤區(qū)煤層賦存屬單一復(fù)合煤層，上下分層間距小，平均為 左右，當(dāng)上部煤層掘進后，下分層煤中的瓦斯會向上分層煤掘進巷道涌出，一般涌出量占 50～ 60%。當(dāng)掘進存在鄰 近 層瓦斯涌出源，卸壓后的鄰進層瓦斯向上部巷道涌出時，隨綜掘巷道的延長加上巷道兩幫煤層瓦斯涌出時同，巷道回風(fēng)流中瓦斯涌出量為 2～ 。在掘進巷道頂部形成甲烷積聚層，當(dāng)煤層傾角變陡，巷道斷面 10 m2 左右，巷道高幫頂部是瓦斯積聚的空間，巷道中風(fēng)速小于 ，巷道中風(fēng)流量層流 狀態(tài)，巷道中甲烷的存在是發(fā)生瓦斯爆炸和燃燒的氣源。 防治瓦斯積聚的措施 提高巷道風(fēng)速，保正足夠風(fēng)量稀釋瓦斯，掘進巷道長度在 500m 內(nèi)采用 22KW 局扇、 216。600mm風(fēng)筒進行通風(fēng)，當(dāng)巷道長度超過 500m 時，采用大功率局扇、直徑為 216。800～ 1000mm 風(fēng)筒進行通 風(fēng) ， 保 正 工 作 面 風(fēng) 筒 出 口 風(fēng) 量 不 低 于350m3/min。 利用工作面施工預(yù)測孔時間，提前施工超前排放瓦斯鉆孔，釋放工作面煤層中部分瓦斯，防止掘進時工作面瓦斯涌出量積聚上升而造成工作面和回風(fēng)風(fēng)流中瓦斯?jié)舛瘸蕖? 加強對綜掘巷道電氣設(shè)備的失爆檢查，防止 5 電氣火花，皮 帶運輸機安裝綜合保護裝置，防止摩擦火花，掘進機內(nèi)外噴霧裝置保持良好，防止截割部割煤時產(chǎn)生火花引爆瓦斯。 巷道中按規(guī)定安裝隔爆水袋、保持足夠水量，設(shè)施完好。 防治煤與瓦斯突出綜合措施研究 區(qū)域突出危險性預(yù)測 區(qū)域突出危險性預(yù)測，就是根據(jù)已經(jīng)掌握的開采水平、盤區(qū)較大范圍內(nèi)的瓦斯壓力、煤層賦存條件、瓦斯含量、地質(zhì)構(gòu)造、相鄰區(qū)域突出預(yù)測資料及煤與瓦斯突出點分布，突出規(guī)律等情況，采用綜合指標(biāo)法和瓦斯地質(zhì)流計法進行綜合分析區(qū)域的突出危險程度，編制瓦斯地質(zhì)圖便于分區(qū)、分片、分帶進行防突管理，為防突措施的編制提供科學(xué) 依據(jù)，采取針對性的、有效防治突出的措施消除其突出危險。 根據(jù) 25 盤區(qū)的瓦斯地質(zhì)資料可知，盤區(qū)西邊界處于急傾斜煤層于緩傾斜煤層交界的褶皺部位，其軸線以東附 近 有 F10 大斷層、其斷層落差 58m， 25 中部西底板回風(fēng)石門穿過軸部煤層時，已查明小斷層 3 條，說明在大斷層附進小斷層十分發(fā)育，在軸部的兩端測定煤層瓦斯壓力最大值達(dá) ，煤層瓦斯含量高于其它區(qū)域達(dá) ，煤的硬度系數(shù) f≤ ， 25 盤區(qū)軸 6 部以西的急傾斜煤層 5205 采區(qū)和 5207 采區(qū)以及軸部以東緩斜煤層相鄰的北三、北四走向工作面、 23041 工作面 以西段煤層標(biāo)高 +630m 范圍內(nèi)的構(gòu)造部位均發(fā)生過多次煤與瓦斯突出動力現(xiàn)象，是李子埡井田內(nèi)煤與瓦斯突出非常明顯的區(qū)域，在 25區(qū)北邊界煤層放水巷煤層等高線 +630m 標(biāo)高以下范圍實測得鉆屑瓦斯解吸指標(biāo) K1＞ 21min./ gml，在 25 區(qū)南邊界的 2501 材料上山接煤實測得鉆屑指標(biāo) K1＝ 21min./ gml、 △ H2＝ 30mmH20，在 25 煤層標(biāo)高 +630m 水平以東所測 K △ H2 值均小于本礦突出臨界指標(biāo)值。根據(jù)以上資料綜合分析判定 25 盤 區(qū)煤層標(biāo)高