【正文】 ，是由于骨架鉆孔起到了排放煤體瓦斯的作用，降低了石門周邊的瓦斯壓力以及骨架插入煤體，在煤門范圍內形成了一個金屬支撐框架，從而加大了煤體的抗壓強度。在揭穿煤層過程中，它抵抗著上方煤體的重量，并阻礙著煤體的位移，這樣抑制突出第一階段的運動，起到了預防瓦斯突出的作用。所以說金屬骨架本質上是一種加固煤體抵抗突出的“抗”的措施。 2022/2/13 141 ? 從眾多例子可知 ,金屬骨架措施在大多數情況下是能夠安全揭穿危險煤層的，但在傾角較小的厚煤層中，采用骨架是不好的，因為骨架長度大，易于撓曲，不能防止煤體的位移，防止瓦斯突出的效果較差。 ? 震動爆破后，在煤體中能否產生大的裂隙面，這與煤體結構有很大關系，當煤層比較破碎，但具有一些滑動面時，這就給煤體內產生裂隙面創(chuàng)造了有利條件，因而在地質構造帶條件下，采用金屬骨架措施不合適 2022/2/13 142 ? 由于金屬骨架是一種抑制突出的措施，而震動放炮卻是誘導突出的措施。具體使用何種措施，視具體情況應用。 ? 從金屬骨架措施的實踐中可以看出，進入深部開采時，金屬骨架是不能防止突出發(fā)生的，有的在揭開時防止了，但在過煤門時卻突出了，這說明突出的危險不僅來自石門斷面內的煤體，也來自石門周邊外的煤體，也就是說突出的能量來源也來自石門周邊外煤體的彈性能和瓦斯壓力能，由于金屬骨架措施不能釋放煤體的潛能，而只是起著抑制潛能發(fā)動的作用，所以預防突出的能力就很有限了。 2022/2/13 143 ? 三、金屬骨架措施實例子 ? 湖南里王廟煤礦用金屬骨架揭開厚危險煤層的實例 ? 湖南里王廟礦從 1960年就開始在薄煤層、中厚煤層內進行金屬骨架揭開危險煤層的研究試驗，經數次試驗都獲得了良好的效果。但在危險煤層煤質異常松軟，且在煤層透氣性甚小的條件下，試用金屬骨架配合震動性放炮來揭開煤層是比較恰當的。 ? (一 )煤層賦存條件與瓦斯壓力 ? 為合理地選擇揭開危險煤層的安全措施，須先探清地層條件及瓦斯壓力，于是在石門鑿至距四槽煤一的距離時，利用探水鉆進行勘查煤層的厚度、側角、圍巖性質、地層變化及瓦斯壓力等。 2022/2/13 144 ? 煤層賦存條件： ? 從鉆探資料獲得 (與實際變化一致 )煤層頂底板巖層變化甚大；煤層特厚 (為煤包 )，煤層底板為砂巖變厚褶曲多，真厚 ， (水平厚度 )，頂板為砂質頁巖，煤層傾角變緩 15176。 ~30176。 ，真厚度 ；地層條件復雜，如柱狀下圖左所示。 2022/2/13 145 2022/2/13 146 ? 瓦斯壓力： ? 距煤層 ，孔徑 66毫米，孔深 ，孔打好后立即將紫銅管送入孔底用黃泥堵孔 12米，孔口 泥封口，經過 24小時按上壓力表每天進行觀測；經 16天時間，其值由起始值 /cm2，獲得表壓力 /cm2，因時間關系未等穩(wěn)定 (如上圖右所示 )，即拆表開始進行石門揭開的準備工作。 2022/2/13 147 ? (二 )骨架的布置及構應 ? 金屬骨架鉆孔的布置： ? 根據實測的瓦斯壓力、煤層厚度、傾角及煤層松軟等因素，選用 φ50毫米無縫鋼管，采用單排骨架布置孔 (上部 10個兩幫各 3個 )。其深度 ~10米，因煤層特厚難以插入至頂板巖石內，僅插入煤體內 78米。骨架孔間距離 ，而骨架孔采用探水鉆機 φ75毫米鉆頭鉆進。如下圖所示。 2022/2/13 148 2022/2/13 149 ? 骨架孔在鉆進時，為準確的掌握鉆孔坡度方向一致性，易于施工，以防鉆孔交叉和坡度不一的現象發(fā)生。采用兩塊特制的定向板固定孔坡度方向位置 (直徑 57毫米孔距 )，把其固定在鉆機前后，使鉆機前后鉆桿通過定向板內孔洞，并控制坡度在5176。 (包括傾斜角及水平角 )，以石門中心線作為基礎方向。 2022/2/13 150 ? 金屬骨架的架設： ? 在骨架孔打好后，立即插入骨架，一直插到底 (打好一個即插入一根 )，共計 16根，巷頂 10根，兩幫各 3根，在骨架全部插入后，而骨架露出巷外的一端，頂部采用 (12公斤 /米 )的鋼軌托住 (作頂梁 )，再用 V型(長 ~ )馬釘固定在巖石內 (用水泥固定 )，兩幫直接用 V型馬釘將骨架 (每骨架兩個 )用水泥固定之。 2022/2/13 151 ? (三 )震動性爆破一次全斷面揭開四槽危險煤層 ? 震動性放炮的炮眼布置及方法： ? 其炮眼是根據巖石性質和石門規(guī)格等因素布置的，共布置 38個炮眼 (斷面 5m2)，總裝藥量 ，平均每平方米面積裝藥量為。 ? 炮眼排列見上圖，其眼深和裝藥量參數如爆破說明書。 ? 爆破時采用串并聯(lián)方法，每組串聯(lián)雷管數為 6~8個，后并聯(lián)在一起，共計 6組。如下圖所示。 2022/2/13 152 2022/2/13 153 炮眼角度 眼數 眼深 中間 其他 雷管數 每個炮眼裝藥量 總裝藥量 備注 炮 眼 號 數 個 m 四行 個 個 kg kg 炮泥裝填長度以堵滿至眼口為止 1 8 8 86176。 0 8 12 炮泥裝填長度以堵滿至眼口為止 9 14 6 86176。 0 6 10 炮泥裝填長度以堵滿至眼口為止 15 20 6 86176。 0 6 6 炮 泥裝填長度以堵滿至眼口為止 21 26 6 86176。 0 6 5 炮泥裝填長度以堵滿至眼口為止 27 32 6 86176。 0 6 5 炮泥裝填長度以堵滿至眼口為止 33 38 6 36176。 0 6 5 炮泥裝填長度以堵滿至眼口為止 合計 38 38 288 炮泥裝填長度以堵滿至眼口為止 2022/2/13 154 ? 震動性放炮進的安全措施： ? (1)震動性放炮所用的瞬發(fā)雷管預先檢查其電阻值，其值要大致相等。 ? (2)放炮時全體人員撤至地面，且距爆破處20米的所有設備工具都撤出。 ? (3)放炮時井下電源全部切斷，而地面局扇繼續(xù)運轉。 ? (4)放炮后 30分鐘，在井口瓦斯降至 %以下，由救護隊帶呼吸器赴現場檢查。 2022/2/13 155 ? (5)放炮后經 8小時排放，方開始進行清理工作。 ? (6)因煤層特厚難以一次揭開到頂板，所以待清理完后，掘進前打大直徑排放瓦斯鉆孔，先排后掘，必須按規(guī)定執(zhí)行。其大直徑鉆孔布置如下圖所示。 2022/2/13 156 2022/2/13 157 ? 爆破效果 ? 全斷面一次揭開 ，爆落巖石 13m3，煤 5噸，而巖石拋至 20~30米之處。 ? 在地面放炮處聽到響聲，隨之于井口冒白濃煙達半小時左右，井口瓦斯 %以上，經 35分鐘后瓦斯降到 %，救護隊赴現場檢查情況良好，無煤與瓦斯突出現象，隨后經觀察僅見到巷頂骨架露出而未有任何變形，骨架上的煤全無落下，外部的托梁鋼軌和 V型馬釘稍有部分變形，其余完整無損，一次揭開到整個煤面。如下圖所示。 2022/2/13 158 2022/2/13 159 用水力沖孔揭開煤層的措施 2022/2/13 160 ● 水力沖孔 對于有自噴（噴孔）能力的突出煤層，利用鉆孔切割和水射流的打擊，破壞煤巖內部應力平衡和瓦斯的不穩(wěn)定平衡，在人為控制下激發(fā)噴孔，隨著煤和瓦斯的大量排出，突出潛能被釋放，從而起到消除一定范圍內突出危險性的作用。 141337129 910114658151 22022/2/13 161 ? 一、水力沖孔的作用原理 ? 水力沖孔是在石門巖柱未揭開以前，利用高壓水槍預先沖刷原計劃揭露的煤層，并按照預定的沖刷范圍，使巖柱內側人為地形成空洞，使煤體局部卸壓，同時排除一定量的瓦斯，從而起到預防突出的作用。這種方法，適用條件廣，簡單易行，安全可靠。 2022/2/13 162 ? 水力沖孔工作完成后，仍應采用震動性放炮揭開煤層。 ? 水力沖孔所須的最小工作壓力決定于煤層的軟硬程度可按下式計算： ? H=50 f ? 式中： H—— 水槍的最小工作壓力； f——煤的硬度系數。 ? 選用上式時，若煤層有較大的裂隙，應乘以 。 2022/2/13 163 ? 二、南桐直屬一井 100米水平采用水力沖孔石門揭穿 4號層實例 ? 水力沖孔揭穿煤層的過程： ? 用水力沖孔措施揭穿四號層，根據石門瓦斯突出往往來自石門斷面周邊外煤體的情況，首先把煤門周邊以上 10米，左右 8米下部 6米的范圍約 400平方米面積作為需要卸壓的危險區(qū)，也就是在把這個區(qū)域作為水力沖孔的范圍，考慮到四號層突出危險嚴重，決定沖孔時安全巖柱為 5米， 2022/2/13 164 ? 在距煤層 5米的石門斷面上布置了十個孔徑為 75~90m/m的水沖孔，由上而下依次從 10個鉆孔中沖出煤炭 260噸，瓦斯數萬立方米，沖孔過程中瓦斯最大流量約 30m3/分，沖孔以后，在鉆孔周圍形成了排放瓦斯和卸壓區(qū)，逐步形成了需要降壓的區(qū)域。鉆孔布置如下圖所示。 2022/2/13 165 2022/2/13 166 ? 為了考查沖孔效果，在 400m2降壓區(qū)內布置了 11個考察孔，通過瓦斯壓力變化的觀測查明，每一個沖孔的影響半徑是隨沖出煤量和排放時間而變化。如下圖所示。 2022/2/13 167 2022/2/13 168 ? 根據瓦斯壓力的變化，初步認為沖孔影響半徑沿傾斜向上為 8~10米，向下為 2~4米，兩側為 4~5米，每孔排放面積約 80~140m2，在 10個水沖孔的排放作用下，使降壓區(qū)的面積超過了 400平方米。 2022/2/13 169 ? 為了防止沖孔作用的不均衡性，在石門周邊殘留剩余的未卸壓區(qū)，我們用高壓注水泵向沖孔中注入約 100m3的水進行檢查，并用真空泵從沖煤鉆孔中抽出近萬立方米的瓦斯。 2022/2/13 170 ? 為了確保通過煤層時的安全，防止過煤門時巷道頂部煤層的垮塌，在石門頂部用30~40公斤 /cm2的壓力注入了水泥 ，以增加煤體的強度。并且在沖孔不充分的地點打三個偵察孔測量瓦斯壓力，得出其剩余最大壓力為 /cm2，認為卸壓效果較好，為揭穿煤層創(chuàng)造了有利條件。 2022/2/13 171 ? 最后與通過 6號層相似，在石門兩邊做導峒，保留 2米的安全巖柱，將工作面刷成斜面進行爆破，如下圖所示。 ? 第一次以 213公斤炸藥，揭開了煤層，揭穿后以瓦斯遙測儀測定記錄了瓦斯涌出情況，其最大瓦斯涌出量為 ，在進入煤層后，瓦斯很小，煤體潮濕變硬，煤層完整，很少垮落，再次證明了瓦斯突出的威脅已基本解除，于是又繼續(xù)進行了 11次爆破，然后發(fā)石旋鋪底完成了整個揭穿工作。 2022/2/13 172 2022/2/13 173 ? 如何防止“過門坎” (即挑頂拉底 ) 時的突出 2022/2/13 174 ? 石門揭開煤層后，在過煤門時仍然發(fā)生突出，這是因為：當石門由煤層頂板向底板方向穿過時，特別是穿過中厚以上煤層而且不屬于傾斜及緩傾斜煤層時，煤門又長，由于初次揭開煤層時并未做到使煤層瓦斯充分放散而形成低壓帶，因而仍存在突出的可能。 2022/2/13 175 ? 當石門由煤層底板向頂板方向穿過時，當頂部揭開煤層后，底部仍留有較多的巖石，暴露的煤層無進行支護，在爆破底部巖石時，最容易從頂部的煤層中產生突出。這就是“過門坎” (或過煤門 )時的突出危險， 2022/2/13 176 ? 對于工作面由煤層頂板向底板方向掘進時，當工作面已掘至預定安全巖柱線時，為了防止由底板方向的突出，可在巷道底板打府角眼穿入煤層，利用放震動炮的方式與全工作面一起揭開 。另一種方法是采用深孔震動爆破，即在揭煤的同時，向巷道方向打若干深孔直接穿入煤層底板，一起放炮震動煤體。 2022/2/13 177 ? 對于工作面由煤層底板向頂板掘進時，為了減少“門坎”的長度，降低“門坎”的高度，提高爆破底部巖石的效果，應盡量將工作面刷成與煤層傾斜基本一致的斜面，在急傾斜煤層中，斜面比較容易刷，頂部和底部巖柱厚度相近，在用毫秒雷管一次全斷面爆破后，基本上可以全部揭開，因為“門坎”的問題不大，但在緩傾斜煤層，底部巖柱厚度大，需要幾次爆破才能過完煤層，所以應盡量刷成斜面，以減少“門坎”的長度。同時要做好斜面的支護工作，以免巖石片落，致使瓦斯壓力突破層間巖石而造成突出。 2022/2/13 178 ? 要降低第一次震動放炮揭開煤層后底部巖石的高度，必須提高底部巖石爆破的效果；同時，為了減少爆破“門坎”的次數，南桐局采用探水鉆打直徑 60m/m的深孔，可以多裝藥提高爆破效果；由于在爆破“門坎”時是容易產生突出危險的，所以若揭開煤層后需要打眼工作時，要注意觀測預兆，在爆破時要根據當時的危險程度確定人員的撤退范圍和放炮距離。在過完煤層垂直距離 2米后，才能認為