【正文】 ............... 25 中組煤層瓦斯抽放方法 ......................................................................... 26 設備選型及管路敷設 .......................................................................................... 28 防突技術效果 ...................................................................................................... 28 5 結論 ................................................................................................................................. 30 致 謝 ................................................................................................................................. 31 參考文獻 ............................................................................................................................. 31 楊柳礦 10414 工作面防突技術及應用 I 楊柳礦 10414 工作面 防突技術及 應用 摘 要 瓦斯災害作為礦井五大自然災害之首 ， 一直制約著煤礦生產效率的提高 ， 嚴重威脅日常生產和井下工人的生命安全 。本學位論文原創(chuàng)性聲明的法律責任由本人承擔。但受到開采技術 、管理水平、煤炭賦存條件以及職工的素質等影響，在煤礦事故頻發(fā)，帶來了巨大經濟損失和人員傷亡。 在瓦斯抽放鉆孔布置方面，前蘇聯(lián)研究表明下向鉆孔、水平鉆孔和上向孔三種方式的瓦斯抽放之比為 1::，且上向孔抽放在薄煤層及自然透氣性低的煤層中使用效果最好。成為一種產業(yè)加以發(fā)展。結果表明，在鉆孔數量及質量相同時，采用交叉鉆孔比傳統(tǒng)的平行鉆孔提高瓦斯抽放量 ~ 倍。 楊柳礦 10414 工作面防突技術及應用 5 瓦斯涌出規(guī)律研究現(xiàn)狀 大量資料表明，突出是有規(guī)律可循的 [19]。瓦斯抽采需要與煤炭開采保持協(xié)調，煤炭高效開采就受到了限制，工作面的接替問題也很突出 ，而且很多抽采技術都有局限性，例如：井下順煤層長鉆孔抽采的 楊柳礦 10414 工作面防突技術及應用 6 優(yōu)點是高效率低成本，但在鉆孔施工的時候可能會遇到夾鉆、卡鉆等現(xiàn)象。給煤礦安全生產帶來了嚴重威脅。煤與瓦斯突出事故樹如圖 21 所示。A39。X 639。X 939。 X239。 根據以上原則，可以得到基本事件的結構重要度系數的順序為： IΦ(5)=IΦ(6)IΦ(1)=IΦ(2)=IΦ(3)IΦ(4)=IΦ(7)=IΦ(8)=IΦ(9)=IΦ(10)=IΦ(11)=IΦ(12)=IΦ(13)=IΦ(14)。施工過程中要記錄鉆孔的各種數據，如：鉆孔傾角、長度、位置、開孔時間、見煤長度等。 60176。 70176。 90176。在測得原始瓦斯壓力和瓦斯含量的相關系數后，或者在實驗室的條件 下測算煤的一些參數，通過瓦斯含量與諸參數的關系計算出煤層瓦斯含量，這是間接測定法。南北長約 9 km，東西寬約 3～ 9 km，勘探面積約 km2。但在本采區(qū)內， 楊柳礦 10414 工作面防突技術及應用 18 巖漿活動較弱。本區(qū)含煤地層總厚約 900 m 左右，煤層總厚 m，可采煤層平均總厚 m，含煤系數 %左右。 10煤層為采區(qū)主要可采煤層，煤層基本不含夾矸，為單一穩(wěn)定煤層。根據 楊柳礦 10414 工作面防突技術及應用 20 《煤與瓦斯突出礦井鑒定規(guī)范》 (AQ10242021) 第 5 條規(guī)定，鑒定認為：楊柳煤礦10 煤層具有突出危險性；楊柳煤礦 104 采區(qū) 10 煤層整個區(qū)域為突出危險區(qū)。 選擇抽放瓦斯的原則 礦井瓦斯抽放方法的選擇必須根據巷道布置、煤層賦存條件、瓦斯來源、等因素進行選擇，一般遵循以下原理： (1) 瓦斯抽放方法需根據開采技術地質條件、瓦斯來源和煤層賦存條件選擇。 工作面回采前瓦斯抽放方法 10414 工作面主要瓦斯抽采方法為底板穿層鉆孔和順層鉆孔相結合 [2829]： (1) 在突出煤層底板距機巷、風巷和開切眼一定距離的巖層中施工抽采巷，與 104邊界巷形成全負壓通風系統(tǒng)。 由瓦斯基礎參數測定結果可以看出， 10 煤和 81煤的瓦斯含量和瓦斯壓力都比較高，采用綜采工作面推進速 度快，采落煤炭和工作面暴漏煤壁涌出瓦斯量會很大，10414 工作面日產量 t/d，回采工作面瓦斯絕對涌出量為 27 m3/min，通風系統(tǒng)風量為 1500 m3/min，回采工作面回風巷風流中瓦斯的平均絕對涌出量為 m3/min，僅靠通風的方式不能解決工作面瓦斯超限的問題。 楊柳煤礦東翼大巷及 104 采區(qū) 10 煤層正常區(qū)域的破壞類型為 Ⅱ 類； 10 煤層地質破壞帶煤體破壞類型屬于 Ⅲ ～ Ⅳ 類。 82 煤層厚 0～ m，平均 m，為中厚煤層。頂板為層狀細砂巖和泥巖，底板為泥巖，呈灰 灰黑色。區(qū)內查出褶曲 1 個，巖漿侵入點 2 個。工作面底板標高 568 m~ 610 m。 10 煤層選用 104 采區(qū) 10414機巷煤樣工業(yè)分析結果， 81煤選用北翼膠帶大巷變坡點下 60 m 煤樣工業(yè)分析結果。 70176。 80176。 ) 傾 角 (。在離待測煤層一段距離處打穿透煤層的鉆孔，每處左右兩個。其中事件最少的是 P3，一般來講，事件越少就越容易實現(xiàn)。X 639。A 839。)+(X539。突出成功樹結構函數表達式 (22)為： 39。把煤與瓦斯突出作為頂上事件，各類瓦斯、地質的條件構成諸多的基本事件，按照事故樹的編制規(guī)程，將各類因素和煤與瓦斯突出的關系用 “與 ”、 “或 ”關 系建立起分層的事故樹。在10414 機、風巷施工過程中也發(fā)生過 3 次瓦斯動力現(xiàn)象。不具備開采保護層條件的煤層，可采用瓦斯抽采技術降低煤層瓦斯含量。 另外，在沒有條件采用區(qū)域防突措施時，可采用局部防突措施：松動爆破、鉆孔排放瓦斯、水力沖孔、金屬骨架、超前鉆孔、超前支架、卸壓槽、煤體固化。隨后中國礦業(yè)大學和中梁山煤礦研究并應用了大面積預抽煤層瓦斯區(qū)域性地消除了煤與瓦斯突出 [14]。在煤層中的滲透作用強擴散距離大，并有方向性地改變了煤層的結構和物理特征?？傮w來講區(qū)域性防突措施的范圍較大效果也比局部性措施好。 Evaluation on the outburst danger。除文中已經注明引用的內容外，本論文的研究成果不包含 任何他人創(chuàng)作的、已公開發(fā)表或者沒有公開發(fā)表的作品的內容。 楊柳礦 10414 工作面在掘進和生產期間出現(xiàn)了瓦斯非正常涌出、瓦斯超限及突出的現(xiàn)象，嚴重制約 著煤炭安全生產。在開采層附近賦存有瓦斯含量大的煤層時，受采動影響，采空區(qū)上下形成大量裂隙，瓦斯就會流向采空區(qū)，進入生產空間。為提高瓦斯抽放量在不斷完善綜合抽放方式的基礎上，均研究和采用了強化抽放瓦斯的方式，研制出了強力鉆機，以提高鉆進速度和鉆進深度。 國內 防突 技術研究概況 我國煤礦 防突 技術自 20 世紀 50 年代開始，經歷了漫長曲折的研究與實踐。區(qū)的優(yōu)點在于施工不與采掘工作沖突，防突措施和正常的生產工作可同時進行 “ 四位一體 ” 綜合防突措施包括突出危險性預測、防治突出措施、防治突出措施的效果檢驗、安全防護措施四個方面。但我國瓦斯含量超過 20 m3/t 的特大突出礦井就有 30 個，此兩項在突出中的地位仍不容忽視。用事故樹對煤與瓦斯突出進行危險性評價，確定其具有 防突 的必要確定引起突出的主要因素。某些特定的基本事件不發(fā)生，也可以使頂上事件不發(fā)生，這些基本事件的集合就稱為徑集。(X5+X6) = (X1+X2+X3)A 439。X 1339。 X1339。在進風行人系統(tǒng)人少且便于安設護欄的地方的同一地點按照一定的傾角打兩個測壓鉆孔。然后將膨脹水泥倒入攪拌桶與水混合均勻至漿狀。 30 22 水泥漿 右 右 22176。 24 12 水泥漿 右 右 23176。 18 15 水泥漿 由 以上測定結果可知： 2測壓點 (566 m 東翼軌道大巷 3鉆場 )表壓力為 MPa， 絕對瓦斯壓力為 MPa， 為各測點的最大壓力， 此可作為東翼 104 采區(qū) 10煤的煤層絕對瓦斯壓力。初步設計礦井服務年限 年。該區(qū)域中小斷層發(fā)育，在工作面掘進過程中先后揭露 17 條大小不同的斷層，其中落差 m 以上的有 7 條。順層侵入 72煤層頂板的巖漿巖與 10煤層間距 ～ 130 m，平均 m，厚度 22～ 65 m 平均 m。根據變系數及可采性分析，屬較穩(wěn)定煤層。其上為 10412 工作面，下為 10416工作面 (兩面均未準備 )。從底板巖巷工作面電法勘探來看底板灰?guī)r水富水性較弱，對工作面不構成威脅。 從楊柳煤礦的地 質勘探 資料可以看出， 10 煤屬于 78 82煤層遠距離保護層 。 (4) 瓦斯抽放方法的選擇要利于巷道布置和維護。礦井總進風量，采煤工作面風量取 1800 m3/min，巖巷掘進頭風量為480 m3/s，煤巷掘進頭風量為 600 m3/s，礦井達到設計產量時通風最大負壓為 Pa，通風等積孔為 m2；礦井后期通風最困難時負壓： Pa，通風等積孔為 m2。 25m7m74m7 1 煤1 0 煤 8 1 煤 8 2 煤 圖 41 煤層示意圖 該礦大部分煤層都有不同程度的巖漿巖侵入，煤質遭到破壞，且侵入范圍較廣，其中以 7 81 和 10 煤層影響最大。煤層與頂底板情況： 10 煤層位于山西組的中部，上距鋁質泥巖 m，下距太原組一灰頂界面 m。戴廟斷層與小沈家斷層之間 10 106 采區(qū)上部全部被順層侵入的巖漿巖覆蓋， 52煤層頂板的巖漿巖與 10 煤層間距 ～ m，平均 m，厚度 23～ 40 m 平均 m。較平緩。均高于消除煤與瓦斯突出的規(guī)定值。 29 20 水泥漿 右 漏氣 11 東翼軌道大巷 DG34m 前1鉆場 564 左 左 60176。 21 17 水泥漿 右 右 25176。 16 12 水泥漿 右 右 22176。 施工完畢后需即刻對鉆孔進行清洗使鉆孔保持暢通，并在 24 小時內封孔。實踐證明，合理部署開采盡量避免不可控因素也是有效的防治措施。 X939。X 1139。X 639。X 339。 321 ??? (21) = (X1+X2+X3)它能夠發(fā)現(xiàn)和查明系統(tǒng)內部固有的和潛在的危險因素，并能夠進行定性、定量分析與評價，為制定安全技術措施和采取安全管理對策提供依據。 (3) 突出理論還沒有實現(xiàn)重大突破，不能為突出事 故的預防提供理論上的必然保障。 (3) 巷道上隅角、相向掘進工作面接近時，煤層煤柱的相對應上下方煤層處，回采工作面的集中應力區(qū)內掘進時容易誘發(fā)突出。最為有效且實施效果較好的措施有區(qū)域性防突措施、 “ 四位一體 ” 綜合防突措施 [16]。原聯(lián)邦德國認為刨煤機比滾筒采煤機安全，有 50%的長壁工作面使用刨煤機開采 [10]。集中抽放系統(tǒng)最先在捷克和德國使用使抽放時間得到了有效的延長，即利用石門布置集中抽放站，向煤層打放射狀鉆孔。 據不完全統(tǒng)計， 2021~2021 年來 在煤礦安全事故中， 瓦斯事故 1035 起，死亡人數 8463 人，頂板事故 3805 起，死亡人數為 5108 人，中毒窒息事故 667 起，死亡人數 1566 人，水災事故 473 起，造成 2744 人死亡，火災事故 152 起，死亡人數 930人 [24]。 （ 2） 第 8 學期第 3 周，完成 “ 開題報告 ” 。具體如下： （ 1） 總結防突技術現(xiàn)狀，論述研究內容意義； （ 2） 采用一定方法進行突出危險性評價； （ 3） 瓦斯參數測定； （ 4） 從開采前、開采后及鄰近層等采用不同的防突技術進行瓦斯治理并對治理效果進行檢驗； （ 5） 論文總結及展望。 據 初步統(tǒng)計， 2021年煤礦事故 779起，死亡 1384人 ，百萬噸死亡率 。研究表明，在開采深度大的條件下，采用直徑較大的鉆孔可以有效地提高抽放效果 [8]。 煤與瓦斯突出防治。進入 21 世紀后，區(qū)域防突又有了進一步的發(fā)展， 2021~2021 年中國礦業(yè)大學和陽泉煤業(yè)集團開展了超遠距離下保護層開采及卸壓瓦斯強化抽采試驗研究，在應用中使被保護層抽采率大于 70 %。瓦斯涌出普遍有如下規(guī)律： (1) 當采掘深度達到一定值后才會誘發(fā)突出，不同地質條件、開采方式發(fā)生突出的深度也大相徑庭。 保護層卸壓抽采的施工和措施的效果存在著一定的風險。為了 有目的、有