◎修長綱
相對于區(qū)域防突技術(shù),局部防突主要用于小范圍煤層內(nèi)的突出防治,這種防治主要用于掘進巷道工作面前方的煤體消突。與煤巷條帶順層長鉆孔掘前抽采措施比價,距離要短得多。所以,局部防突既包括石門及井筒揭煤防突,也包括煤巷掘進的小范圍煤體防突。巷道掘進工作面的突出次數(shù)最多,占總突出次數(shù)的87%;而且石門揭煤工作面的突出強度最大,平均強度達到342 t/次。石門及井筒揭煤突出防治屬于局部防突的范圍,因為這時設(shè)計的煤層范圍較小,距離較近,因此,放在局部防突的內(nèi)容中研究。
在突出礦井,煤層巷道掘進是突出防治的重點。一般而言,煤巷突出的強度并不大,平均也就40-50 t/次,但是煤巷突出的次數(shù)較多,是突出防治的重點。此外,煤巷在遇到集中應(yīng)力疊加區(qū)或復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造交匯帶,也能出現(xiàn)成千噸的特大突出,會導(dǎo)致嚴重后果。
在局部防突的過程中,由于工作面要求持續(xù)不斷地向前延伸,要求任何一項工藝措施都不能延誤較長的時間,不然就會影響整個施工進度。這就給局部防突提出了更高的要求,既要防止突出帶來的危害,又必須提高生產(chǎn)效率。
在煤礦立井掘進和石門掘進過程中,遇到煤層必須進行揭煤作業(yè)。從探測煤層開始到巷道穿越煤層,進入到煤層底(頂)板巖石2m 以上為止,石門及井筒揭煤。在揭煤過程中,必須實施突出預(yù)測、突出防治、效果檢驗及安全防護的措施,確保揭煤過程安全。在對高瓦斯煤層或突出煤層揭煤前,需對揭煤巷道周邊一定范圍內(nèi)的煤體采取防突措施,其技術(shù)措施主要是穿層鉆孔的瓦斯抽采,也可采用諸如煤體固化、金屬柵欄等措施。
在石門揭煤前,必須制定專門的石門揭煤設(shè)計。
1.突出預(yù)測方法及預(yù)測鉆孔的布置,控制突出煤層層位和測定煤層瓦斯壓力的鉆孔布置。
2.建立安全的獨立通風(fēng)系統(tǒng),并加強控制通風(fēng)風(fēng)流的措施。
3.揭穿突出煤層的防治突出措施。
4.)準確確定安全巖柱厚度的措施。
5.安全防護措施。
1.首先需要掌握煤層層位及突出危險程度,在井巷法向距離煤層10m 前(地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、巖石破碎)必須施工不少于2個探測鉆孔,控制煤層層位。在法向距離10m 處測定煤層瓦斯壓力等相關(guān)突出指標。掌握煤層的突出危險性,煤層的位置、厚度、傾角、頂?shù)装鍘r性及地質(zhì)構(gòu)造等,為設(shè)計預(yù)留安全巖柱的尺寸和編制防突設(shè)計提供可靠資料。探測鉆孔、測壓鉆孔可參照圖1 布置。
圖1 控制煤層位置的前探鉆孔和測壓鉆孔布置示意圖
1,2-控制煤層位置的前探鉆孔;3,4-測定瓦斯壓力鉆孔;5-煤層;6-打前探鉆孔時工作面的位置;
7-打測壓鉆孔時工作面的位置;8-留設(shè)安全巖柱時工作面的位置
2.根據(jù)《防突規(guī)定》,在石門工作面距煤層5 m(垂直距離)以外,至少打3 個鉆孔測定煤層的瓦斯,并測定鉆屑量和瓦斯解吸指標、煤的瓦斯放散初速度和堅固性系數(shù)等,以便預(yù)測煤層的突出危險性。
從突出"球殼失穩(wěn)"機理看,石門揭煤時突出的危險來自于煤層內(nèi)分層。軟分層越厚,軟分層中煤樣的初始釋放瓦斯膨脹能越大,越可能出現(xiàn)突出。因此,在進行石門揭煤突出預(yù)測中,必須采用完整煤芯取樣器取出整個煤厚的煤芯,確定煤層中軟分層的厚度及位置。測定煤層的瓦斯壓力和煤層溫度后在實驗室內(nèi)測出軟分層煤樣的初始釋放瓦斯膨脹能指標,以確定出該煤層在石門揭煤條件下的突出危險性。
在近距離煤層群內(nèi),煤層間距小于5m 或?qū)娱g巖層破裂時,各煤層中的瓦斯壓力相差較小,也可以用一個鉆孔測定這些煤層的綜合瓦斯壓力。
3.為避免誤穿煤層,導(dǎo)致突出事故,在石門工作面距煤層垂距5m 左右時,在石門工作面頂(底)部打超前探孔,超前距必須大于2m,以確保石門工作面與煤層之間的巖層厚度大于2m。
4.在進行石門揭煤前,必須在石門工作面與煤層之間留安全巖柱。在采用震動爆破措施時,要求最小的巖柱垂厚是:急傾斜煤層為2m,傾斜和緩傾斜煤層為1。5m。若巖層松軟、破碎,還必須適當(dāng)增加巖柱厚度。
5.經(jīng)突出預(yù)測確定有突出危險的煤層必須采取防突措施,并經(jīng)過效果檢驗有效后,應(yīng)用震動爆破的措施揭穿煤層;在預(yù)測有突出威脅時(即突出預(yù)測指標尚未達突出臨界值),也可以不采取防突措施,但必須用震動爆破揭穿煤層。
6. 經(jīng)過預(yù)測為有突出危險的煤層,須采取抽采瓦斯、排放鉆孔等有效的防突措施,并配以震動爆破揭穿煤層。在實施防突措施時,必須進行實際考察,得出符合本礦實際的有關(guān)參數(shù)。對暫時無實際考察資料的礦井,可臥參照《防突規(guī)定》執(zhí)行。