【文章內(nèi)容簡介】 護(hù)層開采，煤巷掘進(jìn)工作面防突只能采取局部性防突技術(shù)措施。 目前，我國突出礦井煤巷掘進(jìn)工作面局部性防突措施種類較多，各種措施都要具備一定的 適應(yīng)條件，都不是萬能，處處都適用。局部性防突措施的選擇應(yīng)根據(jù)各個礦井煤層賦存條件、地質(zhì)構(gòu)造、煤層瓦斯含量、瓦斯壓力、煤層透氣性、煤的堅(jiān)固系數(shù)、突出危險程度等各種影響因素差異不同，結(jié)合現(xiàn)有的技術(shù)水平、防突裝備、儀表等因素綜合分析，從中篩選出適合本 14 礦井、本區(qū)域、本工作面便于實(shí)施而有效的措施。 針對綜掘試驗(yàn)區(qū)煤層賦存、地質(zhì)構(gòu)造、瓦斯壓力以及突出危險程度，選擇以下三種較適應(yīng)的局部性措施進(jìn)行比較，從中篩選出切實(shí)可行的措施作為綜掘工作面防 突 技術(shù)措施。 邊掘邊抽措施 沿巷道掘進(jìn)方向每隔 40～ 50m機(jī)掘巷道兩側(cè)交錯布 置鉆場（長 寬 高＝ 33） ,鉆場內(nèi)安裝 150 型液壓鉆機(jī)施工抽放鉆孔，邊掘邊抽前方和巷道兩幫控制范圍內(nèi)的煤層瓦斯，形成一個沿工作面掘進(jìn)方向的瓦斯卸壓條帶。從效果分析肯定有效，此措施存在以下不足： （ 1）掘鉆場增加了井巷工程量和鉆場支護(hù)費(fèi)用； （ 2）機(jī)掘面磧頭附近掘進(jìn)機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)和巷道中皮帶運(yùn)輸機(jī)占用了巷道空間，搬運(yùn)鉆機(jī)和附屬裝置困難； （ 3）鉆孔施工、封孔、管路安裝輔助工程量大，相互影響大； （ 4）掘進(jìn)速度快保證不了抽放時間和抽放率。此措施影響機(jī)掘速度、成本高，對機(jī)掘速度影響大。 深孔預(yù)裂控制 爆破防突措施 在掘進(jìn)磧頭煤層中間沿掘進(jìn)方向施工 2 個爆破孔，在磧頭靠巷道兩幫各打一個控制孔，孔深 15～ 25m，孔徑 162。65～ 87mm,將乳化炸藥、導(dǎo)爆索竹片、膠帶捆扎、人工送入眼底，斷電、 15 撤人遠(yuǎn)距離爆破釋放工作面前方煤體內(nèi)瓦斯和地應(yīng)力。此措施存在以下缺點(diǎn)： （ 1）工藝復(fù)雜、技術(shù)要求高； （ 2）打孔、裝藥、放炮影響時間長， 8 小時之內(nèi)難于完成； （ 3）在嚴(yán)重突出危險地段、地質(zhì)構(gòu)造變化部位打孔易卡鉆、鉆孔收縮裝不進(jìn)藥達(dá)到設(shè)計(jì)效果； （ 4）嚴(yán)重突出地點(diǎn)放炮震動易造成誘導(dǎo)煤與瓦斯突出； （ 5）只適應(yīng)于煤層較硬、透氣性差、 突出危險性不大的掘進(jìn)工作面超前釋放工作面前方煤體中部分與其，防止掘進(jìn)時工作面瓦斯超限的一種輔助措施。 超前排放鉆孔措施 在掘進(jìn)工作面向磧頭前方和巷道兩幫布置若干個鉆孔，釋放煤體中突出潛能，使部分地應(yīng)力向工作面前方和巷道兩幫深處前移，降低和消除突出危險。此措施施工工藝簡單，是目前嚴(yán)重突出礦井掘進(jìn)工作面普遍采用，經(jīng)現(xiàn)場生產(chǎn)實(shí)踐證明是一種安全有效措施之一，缺點(diǎn)是： （ 1）小直徑鉆孔孔數(shù)較多； （ 2）工人勞動強(qiáng)度、體力消耗大。 通過對上述幾種局部性措施和適用條件進(jìn)行比較、分析，超前排放鉆孔措施適合試驗(yàn)區(qū)域防突 ，作為機(jī)掘工作面主要防突措施，深孔預(yù)裂控制爆破只作為輔助性局部措施。 16 打孔設(shè)備（鉆機(jī)）選擇 掘進(jìn)工作面不管采用排放鉆孔、深孔松動爆破、鉆孔抽放瓦斯，都離不開打孔設(shè)備。選擇好與機(jī)掘配套的裝備致關(guān)重要。采用一般鉆機(jī)施工排放鉆孔，在作業(yè)程序上打孔與掘進(jìn)交替到工作面前方作業(yè)，即掘一段巷道后，退出掘進(jìn)機(jī)，再搬出鉆機(jī)后，掘進(jìn)機(jī)方能向前作業(yè) ，這種作業(yè)方式，每一作業(yè)循環(huán)撤、搬鉆機(jī)多次，工藝復(fù)雜，輔助時間長，機(jī)械化掘進(jìn)的優(yōu)越性顯現(xiàn)不出來。與此同時，由于受機(jī)掘工作面空間限制，大功率鉆機(jī)搬運(yùn)極不方便，不利機(jī)掘面施工超前 排放鉆孔。 為提高突出煤層機(jī)掘工作面掘進(jìn)速度和安全的可靠性，簡化作業(yè)程序，盡量減少輔助作業(yè)時間，創(chuàng)造有利于機(jī)掘的時間和空間，減輕工人勞動強(qiáng)度，試驗(yàn)將地不改變掘進(jìn)機(jī)整體結(jié)構(gòu)和工作面條件的前提下，將重慶煤研所生產(chǎn)的 30 型輕便架柱式電動防突鉆機(jī)進(jìn)行改裝，將鉆機(jī)滑軌固定在掘進(jìn)機(jī)的截割臂上，隨著與掘進(jìn)機(jī)截割臂的上、下、左、右同步移動，在工作面前方狹小的空間按設(shè)計(jì)鉆孔角度、方位完成全部與其排放鉆孔施工。鉆機(jī)操作臺放置于掘進(jìn)機(jī)司機(jī)操作臺旁，鉆機(jī)電源開關(guān)隨工作面延伸前移，完成鉆機(jī)與掘進(jìn)機(jī)一體化 30 型機(jī)載防突鉆機(jī)，機(jī)載防突鉆 機(jī)安裝見示意圖 4— 1。 17 超前排放鉆孔措施參數(shù)的確定 超前排放鉆孔措施參數(shù)包括排放孔深度、個數(shù)、孔徑、有效排放半徑和排放時間等。 排放孔 深 度的確定 綜掘工作面排放孔深度的確定，應(yīng)考慮執(zhí)行一個防突措施循環(huán)后能滿足綜掘日循環(huán)進(jìn)度要求，還要考慮打孔設(shè)備的鉆孔能達(dá)到的深度。目前，綜掘平均日循環(huán)進(jìn)度 10～ 15m， ZQ50型風(fēng)煤鉆和 30 型鉆機(jī)鉆孔能力一般 15～ 25m， 綜掘工作面采取超前排放鉆孔措施的孔深度按 15～ 20m 為宜。 排放孔個數(shù)確定 排放鉆孔個數(shù)根據(jù)不同孔徑的有效排放半徑、煤層厚度、卸壓控制范圍、突 出危險程度適用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。本礦井經(jīng)考察不同孔徑排放鉆孔有效半徑見表 4－ 1。 表 4－ 1 鉆孔有效排放半徑與孔徑關(guān)系表 18 孔徑（ mm） 216。42 216。65 216。75 216。87 216。115 有效排放半徑（ m） 排放鉆孔個數(shù)計(jì)算： N= 2)2( r hkba?? 式中： N——排放鉆孔個數(shù)，個； a——巷幫卸壓寬度， m；取 3 b——巷道寬度， m；取 h——煤層厚度， m；取 k——突出危險程度系數(shù)；取 π——圓周率， ； r——鉆孔有效排放半徑， m 按上述公式計(jì)算綜掘面排放孔個數(shù)見表 4－ 2。 表 4－ 2 綜掘面排放鉆孔個數(shù)計(jì)算表 孔徑（㎜） 216。42 216。65 216。75 216。87 216。115 排放孔 10 8 5 4 3 19 個數(shù)（個） 根據(jù)計(jì)算可知，綜掘工作面排放鉆孔應(yīng)考慮較大直徑鉆孔，減少打孔個數(shù)和打孔時間。 鉆孔直徑 在打孔過程中，經(jīng)常出現(xiàn)卡鉆、噴孔現(xiàn)象，經(jīng)現(xiàn)場觀察分析： 一是鉆孔直徑與鉆桿直徑間隙過小，當(dāng)鉆孔周圍釋放瓦斯卸壓的同時，鉆孔直徑收縮變形后鉆桿與孔壁之間的間隙減小，鉆桿受孔壁擠壓造成排粉阻力增大而形成卡鉆；二是在煤層增厚 、構(gòu)造變化部位、煤層較軟地段施工鉆孔時，由于煤層瓦斯含量增加，瓦斯壓力大、地應(yīng)力增大而造成鉆孔噴煤和瓦斯。 在突出煤層鉆孔，必須考慮鉆桿外徑與孔壁之間的間隙，鉆頭直徑不得小于鉆桿直徑 30mm，形成鉆孔排放鉆屑和鉆孔釋放瓦斯有流動的通道來克服卡鉆、噴孔技術(shù)難題。 排放時間： 鉆孔有效排放時間通過現(xiàn)場測定考察一般 2～ 8 小時不等，由于煤層賦存條件變化，煤層瓦斯含量：瓦斯壓力以及地壓、突出危險程度等因素差異較大，在煤層較穩(wěn)定，無軟分層煤、無構(gòu)造變化地段。地壓和瓦斯壓力小，突出危險程度減小，施工排放鉆孔后， 2 小時左右 時間自然排放后進(jìn)行措施效果檢驗(yàn)， 20 檢驗(yàn)參數(shù)值能降到突出臨界值以下，而在接近煤層不穩(wěn)定、煤層增厚、前方有構(gòu)造變化的地點(diǎn)、有構(gòu)造出現(xiàn)，瓦斯含量和瓦斯壓力較大、突出危險程度增大，有效排放時間較長，有時達(dá)8 小時以上，甚至更長。經(jīng)檢驗(yàn)還不能完全消除突出危險，遇到這種特殊情況時，一般都要根據(jù)措施效果檢驗(yàn)結(jié)果補(bǔ)打排放鉆孔或者延長排放時間，直到再次檢驗(yàn)措施有效為止。 中深孔預(yù)裂控制爆破防突措施 當(dāng)綜掘工作面遇煤質(zhì)較硬、煤層穩(wěn)定、工作面前方無構(gòu)造變化，鉆孔自噴瓦斯能力較弱，施工排放鉆孔排放時間較長時，選擇中深孔預(yù)裂爆破技 術(shù)措施對工作面前方煤體進(jìn)行松動爆破，使煤體中瓦斯快速釋放。 采用 30 型風(fēng)煤鉆施工爆破孔和控制孔，孔徑為￠ 65mm，孔深 15～ 25m，控制工作面前方及巷道兩幫輪廓線外不小于2m，近本礦井考察的深孔預(yù)裂爆破有效影響半徑 3m 設(shè)計(jì)爆破孔和控制孔各布置 2 個，鉆孔布置如圖 4－ 6。 21 23m23m1525m152364說明：圖中 ４號孔為控制孔；3號 孔為爆破孔；6號 孔為檢驗(yàn)孔（效檢孔）。 圖 4－ 6 中深孔預(yù)裂控制爆破鉆孔布置圖 中深孔預(yù)裂控制爆破孔的裝藥長度為爆破孔長減超前距 (5－ 6m)，裝藥的原則是未松爆段均應(yīng)裝藥，盡量使煤體連續(xù)均勻預(yù)裂卸壓，裝藥必須到眼底，采用導(dǎo)爆索 和毫秒電雷管正向裝藥， MFB－ 100 型啟爆器、專用銅 芯 放炮電纜遠(yuǎn)距離（不小于 500m）放炮。 采用膠帶將藥卷、導(dǎo)爆索捆扎方式進(jìn)行人工裝藥，裝完藥先裝入 長的黃泥，然后裝入長度為 的水炮泥，水炮泥外充填黃泥長度不小于 2m，其余全部用水炮泥填滿至孔口。若孔口段煤體松軟，則必須用黃泥充填至孔口。 注意事項(xiàng)： 22 （１） 裝藥和充填炮泥時，應(yīng)防止折斷電雷管的腳線及防止擦破腳線膠皮造成接地； （２） 加長的雷管腳線其接頭必須扭接牢固，并用絕緣膠布包裹防止接地； （３） 電雷管必須進(jìn)行電