基于鉆屑指標法的掘進工作面區(qū)防突技術(shù)研究

李宗保++蘇龍++胥鵬

摘 要：該文首先，介紹了區(qū)域防突措施，其次，采用鉆屑瓦斯解析指標法對煤礦井田提出煤礦防突措施，再次，進行了究掘進工作面區(qū)域防突措施效果檢驗，最后，通過鉆屑瓦斯解析指標對煤巷掘進工作面做出突出危險性預(yù)測。

關(guān)鍵詞：鉆屑瓦斯解析指標法 防突 效果檢驗

中圖分類號：TD713.2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（c）-0029-01

1 區(qū)域防突措施概述

區(qū)域防突措施是指在突出煤層進行采掘前，對突出煤層較大范圍采取的防突措施。區(qū)域防突措施有兩類：開采保護層和預(yù)抽煤層瓦斯。

保護層開采后，周圍的煤巖層向采空區(qū)移動，采空區(qū)上方巖體冒落并形成自然冒落拱，采空區(qū)下方巖體向采空區(qū)膨脹形成裂隙，使得采空區(qū)上下方煤巖體的地應(yīng)力和瓦斯壓力降低、煤層透氣性系數(shù)增大、煤層瓦斯排出，煤的強度加大。這樣，保護層的開采不僅減少了突出危險煤層的突出能量，同時又增強了煤層抵抗破碎的能力，而且還降低了突出煤層工作面前方的應(yīng)力梯度和瓦斯壓力梯度，從而消除了煤與瓦斯的突出。開采保護層是防治煤與瓦斯突出最有效的區(qū)域性措施，也是一種主要的技術(shù)措施。幾乎所有發(fā)生煤與瓦斯突出的國家，只要有保護層，都采用這種措施。因此在《防突規(guī)定》中明確指出“應(yīng)當優(yōu)先采用開采保護層”作為區(qū)域防突措施。

預(yù)抽煤層瓦斯的作用：在回采前預(yù)先抽放開采煤層的瓦斯，主要是通過預(yù)先抽放瓦斯以減小或消除煤層的突出危險性，其次也可以減少采掘過程中的瓦斯涌出量。預(yù)抽煤層瓦斯的作用，即是利用均勻分布在突出危險煤層中的大量鉆孔，經(jīng)過一定時間的預(yù)先抽放瓦斯，以降低突出危險煤層中的瓦斯含量和瓦斯壓力，從而使煤層變形收縮，煤體應(yīng)力下降，并相應(yīng)地使煤體的強度增高，使被抽放煤層減小或消除突出的危險性。受其消突原理及作用過程所限制，當預(yù)抽煤層瓦斯作為一種區(qū)域性的防治煤與瓦斯突出的措施時，主要用于單一煤層或無保護層可采的突出危險煤層。

2 鉆屑指標的測定方法

鉆屑指標法是突出危險性預(yù)測方法之一，其指標包括鉆屑量（S）和鉆屑解析值（K1）。由于這兩個指標能全面地反映工作面的突出危險性，因此，被廣泛地運用于突出煤層采掘工作面預(yù)測預(yù)報。煤巷采掘工作面通常采用鉆孔直徑42煤電鉆進行鉆屑量指標法測定。

鉆屑指標法的突出危險性預(yù)測方法，它的指標包括扦插量（S）和巖屑分析值（K1）之一。由于這兩個指標能夠充分反映了危險的突出工作面，因此，被廣泛應(yīng)用于采煤工作面突出預(yù)測。采煤工作面通常采用鉆孔直徑42煤電鉆進行鉆屑量指標法測定（見表1）。

（1）對于干煤樣，如果△h2<200Pa或K1<0.5 ml/g·min0.5，則措施有效，揭煤工作面已消除突出危險性，否則措施無效。

（2）對于濕煤樣，如果△h2<160Pa或K1<0.4 ml/g·min0.5，則措施有效，揭煤工作面已消除突出危險性，否則措施無效。

3 掘進巷道區(qū)域防突措施

使用“煤層底板穿層與順層鉆孔組合預(yù)抽區(qū)域瓦斯方案”實現(xiàn)“區(qū)域遞進式預(yù)抽采”作為本礦井掘進工作面區(qū)域綜合防突措施較為符合本礦井情況。

（1）預(yù)抽煤層瓦斯鉆孔應(yīng)當均勻布置在整個預(yù)抽區(qū)域內(nèi)，可參照周邊礦井有效抽放半徑2.5 m取值，即取鉆孔孔底間距為5 m。

（2）預(yù)抽瓦斯鉆孔封堵必須嚴密，順層鉆孔的封孔段長度不得小于8 m。

4 掘進工作面區(qū)域防突措施效果檢驗

當煤巷掘進工作面采取穿層鉆孔預(yù)抽區(qū)域防突措施一段時間后，先根據(jù)下式估算預(yù)抽條帶內(nèi)煤層的殘余瓦斯含量：

式中W殘——煤層殘余瓦斯含量，m3/t；W原——煤層原始瓦斯含量，m3/t；Q抽——預(yù)抽條帶內(nèi)抽出瓦斯純量，m3；k——瓦斯抽放影響系數(shù)，取k=1.2；d——掘進工作面巷道寬度，m；L——預(yù)抽鉆孔控制條帶的長度；m0——預(yù)抽區(qū)域內(nèi)的煤層平均厚度，m；——煤的容重，t/m3。

如果估算得到的預(yù)抽條帶內(nèi)煤層殘余瓦斯含量W殘接近8 m3/t時，可采用殘余瓦斯含量測定法對區(qū)域防突措施進行效果檢驗。

5 煤巷掘進工作面突出危險性預(yù)測

采用鉆屑指標法預(yù)測煤巷掘進工作面突出危險性時，在煤巷掘進工作面向前方煤體至少施工3個直徑42 mm、孔深8～10 m的驗證鉆孔，測定鉆屑瓦斯解析指標和鉆屑量。

根據(jù)煤礦煤層預(yù)測有危險區(qū)域?qū)嶋H情況，采用鉆屑指標法作為煤層煤巷掘進工作面的突出危險性預(yù)測方法。

煤巷掘進時，當煤層有軟分層時盡可能在掘進工作面煤層軟分層中施工3個預(yù)測孔，一個鉆孔位于巷道工作面中部，并平行于巷道掘進方向；其他兩個鉆孔靠近巷道兩幫0.5 m處開孔，終孔于巷道輪廓線外的2～4 m，鉆孔孔徑42 mm，垂直工作面鉆孔孔深8～10 m，控制范圍到巷道斷面外2～4 m，鉆孔布置。

6 結(jié)語

采用鉆屑指標法預(yù)測煤層預(yù)測有危險區(qū)域?qū)嶋H情況采用鉆屑指標法驗證回采工作面突出危險性的指標臨界值，應(yīng)根據(jù)試驗考察確定，在確定前可按表1的臨界值確定工作面的突出危險性。如果實測得到的S、K1或△h2的所有測定值均小于臨界值，并且未發(fā)現(xiàn)其他異常情況，則該工作面驗證為無突出危險工作面；否則，為突出危險工作面。

參考文獻

[1] 東輝，陳學(xué)習，張茂增.鉆屑指標法在突出掘進工作面的應(yīng)用[J].陜西煤炭，2010（1）：41，50-51.

[2] 顧廣耀，王家玉.大直徑鉆孔鉆屑指標法臨界值的研究[J].煤炭技術(shù)，2007 （3）：60-62.

[3] 防治煤與瓦斯突出規(guī)定《勞動保護》[S].

[4] 國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局令-百度文庫[EB/OL].endprint

摘 要：該文首先，介紹了區(qū)域防突措施，其次，采用鉆屑瓦斯解析指標法對煤礦井田提出煤礦防突措施，再次，進行了究掘進工作面區(qū)域防突措施效果檢驗，最后，通過鉆屑瓦斯解析指標對煤巷掘進工作面做出突出危險性預(yù)測。

關(guān)鍵詞：鉆屑瓦斯解析指標法 防突 效果檢驗

中圖分類號：TD713.2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（c）-0029-01

1 區(qū)域防突措施概述

區(qū)域防突措施是指在突出煤層進行采掘前，對突出煤層較大范圍采取的防突措施。區(qū)域防突措施有兩類：開采保護層和預(yù)抽煤層瓦斯。

保護層開采后，周圍的煤巖層向采空區(qū)移動，采空區(qū)上方巖體冒落并形成自然冒落拱，采空區(qū)下方巖體向采空區(qū)膨脹形成裂隙，使得采空區(qū)上下方煤巖體的地應(yīng)力和瓦斯壓力降低、煤層透氣性系數(shù)增大、煤層瓦斯排出，煤的強度加大。這樣，保護層的開采不僅減少了突出危險煤層的突出能量，同時又增強了煤層抵抗破碎的能力，而且還降低了突出煤層工作面前方的應(yīng)力梯度和瓦斯壓力梯度，從而消除了煤與瓦斯的突出。開采保護層是防治煤與瓦斯突出最有效的區(qū)域性措施，也是一種主要的技術(shù)措施。幾乎所有發(fā)生煤與瓦斯突出的國家，只要有保護層，都采用這種措施。因此在《防突規(guī)定》中明確指出“應(yīng)當優(yōu)先采用開采保護層”作為區(qū)域防突措施。

預(yù)抽煤層瓦斯的作用：在回采前預(yù)先抽放開采煤層的瓦斯，主要是通過預(yù)先抽放瓦斯以減小或消除煤層的突出危險性，其次也可以減少采掘過程中的瓦斯涌出量。預(yù)抽煤層瓦斯的作用，即是利用均勻分布在突出危險煤層中的大量鉆孔，經(jīng)過一定時間的預(yù)先抽放瓦斯，以降低突出危險煤層中的瓦斯含量和瓦斯壓力，從而使煤層變形收縮，煤體應(yīng)力下降，并相應(yīng)地使煤體的強度增高，使被抽放煤層減小或消除突出的危險性。受其消突原理及作用過程所限制，當預(yù)抽煤層瓦斯作為一種區(qū)域性的防治煤與瓦斯突出的措施時，主要用于單一煤層或無保護層可采的突出危險煤層。

2 鉆屑指標的測定方法

鉆屑指標法是突出危險性預(yù)測方法之一，其指標包括鉆屑量（S）和鉆屑解析值（K1）。由于這兩個指標能全面地反映工作面的突出危險性，因此，被廣泛地運用于突出煤層采掘工作面預(yù)測預(yù)報。煤巷采掘工作面通常采用鉆孔直徑42煤電鉆進行鉆屑量指標法測定。

鉆屑指標法的突出危險性預(yù)測方法，它的指標包括扦插量（S）和巖屑分析值（K1）之一。由于這兩個指標能夠充分反映了危險的突出工作面，因此，被廣泛應(yīng)用于采煤工作面突出預(yù)測。采煤工作面通常采用鉆孔直徑42煤電鉆進行鉆屑量指標法測定（見表1）。

（1）對于干煤樣，如果△h2<200Pa或K1<0.5 ml/g·min0.5，則措施有效，揭煤工作面已消除突出危險性，否則措施無效。

（2）對于濕煤樣，如果△h2<160Pa或K1<0.4 ml/g·min0.5，則措施有效，揭煤工作面已消除突出危險性，否則措施無效。

3 掘進巷道區(qū)域防突措施

使用“煤層底板穿層與順層鉆孔組合預(yù)抽區(qū)域瓦斯方案”實現(xiàn)“區(qū)域遞進式預(yù)抽采”作為本礦井掘進工作面區(qū)域綜合防突措施較為符合本礦井情況。

（1）預(yù)抽煤層瓦斯鉆孔應(yīng)當均勻布置在整個預(yù)抽區(qū)域內(nèi)，可參照周邊礦井有效抽放半徑2.5 m取值，即取鉆孔孔底間距為5 m。

（2）預(yù)抽瓦斯鉆孔封堵必須嚴密，順層鉆孔的封孔段長度不得小于8 m。

4 掘進工作面區(qū)域防突措施效果檢驗

當煤巷掘進工作面采取穿層鉆孔預(yù)抽區(qū)域防突措施一段時間后，先根據(jù)下式估算預(yù)抽條帶內(nèi)煤層的殘余瓦斯含量：

式中W殘——煤層殘余瓦斯含量，m3/t；W原——煤層原始瓦斯含量，m3/t；Q抽——預(yù)抽條帶內(nèi)抽出瓦斯純量，m3；k——瓦斯抽放影響系數(shù)，取k=1.2；d——掘進工作面巷道寬度，m；L——預(yù)抽鉆孔控制條帶的長度；m0——預(yù)抽區(qū)域內(nèi)的煤層平均厚度，m；——煤的容重，t/m3。

如果估算得到的預(yù)抽條帶內(nèi)煤層殘余瓦斯含量W殘接近8 m3/t時，可采用殘余瓦斯含量測定法對區(qū)域防突措施進行效果檢驗。

5 煤巷掘進工作面突出危險性預(yù)測

采用鉆屑指標法預(yù)測煤巷掘進工作面突出危險性時，在煤巷掘進工作面向前方煤體至少施工3個直徑42 mm、孔深8～10 m的驗證鉆孔，測定鉆屑瓦斯解析指標和鉆屑量。

根據(jù)煤礦煤層預(yù)測有危險區(qū)域?qū)嶋H情況，采用鉆屑指標法作為煤層煤巷掘進工作面的突出危險性預(yù)測方法。

煤巷掘進時，當煤層有軟分層時盡可能在掘進工作面煤層軟分層中施工3個預(yù)測孔，一個鉆孔位于巷道工作面中部，并平行于巷道掘進方向；其他兩個鉆孔靠近巷道兩幫0.5 m處開孔，終孔于巷道輪廓線外的2～4 m，鉆孔孔徑42 mm，垂直工作面鉆孔孔深8～10 m，控制范圍到巷道斷面外2～4 m，鉆孔布置。

6 結(jié)語

采用鉆屑指標法預(yù)測煤層預(yù)測有危險區(qū)域?qū)嶋H情況采用鉆屑指標法驗證回采工作面突出危險性的指標臨界值，應(yīng)根據(jù)試驗考察確定，在確定前可按表1的臨界值確定工作面的突出危險性。如果實測得到的S、K1或△h2的所有測定值均小于臨界值，并且未發(fā)現(xiàn)其他異常情況，則該工作面驗證為無突出危險工作面；否則，為突出危險工作面。

參考文獻

[1] 東輝，陳學(xué)習，張茂增.鉆屑指標法在突出掘進工作面的應(yīng)用[J].陜西煤炭，2010（1）：41，50-51.

[2] 顧廣耀，王家玉.大直徑鉆孔鉆屑指標法臨界值的研究[J].煤炭技術(shù)，2007 （3）：60-62.

[3] 防治煤與瓦斯突出規(guī)定《勞動保護》[S].

[4] 國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局令-百度文庫[EB/OL].endprint

摘 要：該文首先，介紹了區(qū)域防突措施，其次，采用鉆屑瓦斯解析指標法對煤礦井田提出煤礦防突措施，再次，進行了究掘進工作面區(qū)域防突措施效果檢驗，最后，通過鉆屑瓦斯解析指標對煤巷掘進工作面做出突出危險性預(yù)測。

關(guān)鍵詞：鉆屑瓦斯解析指標法 防突 效果檢驗

中圖分類號：TD713.2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（c）-0029-01

1 區(qū)域防突措施概述

區(qū)域防突措施是指在突出煤層進行采掘前，對突出煤層較大范圍采取的防突措施。區(qū)域防突措施有兩類：開采保護層和預(yù)抽煤層瓦斯。

保護層開采后，周圍的煤巖層向采空區(qū)移動，采空區(qū)上方巖體冒落并形成自然冒落拱，采空區(qū)下方巖體向采空區(qū)膨脹形成裂隙，使得采空區(qū)上下方煤巖體的地應(yīng)力和瓦斯壓力降低、煤層透氣性系數(shù)增大、煤層瓦斯排出，煤的強度加大。這樣，保護層的開采不僅減少了突出危險煤層的突出能量，同時又增強了煤層抵抗破碎的能力，而且還降低了突出煤層工作面前方的應(yīng)力梯度和瓦斯壓力梯度，從而消除了煤與瓦斯的突出。開采保護層是防治煤與瓦斯突出最有效的區(qū)域性措施，也是一種主要的技術(shù)措施。幾乎所有發(fā)生煤與瓦斯突出的國家，只要有保護層，都采用這種措施。因此在《防突規(guī)定》中明確指出“應(yīng)當優(yōu)先采用開采保護層”作為區(qū)域防突措施。

預(yù)抽煤層瓦斯的作用：在回采前預(yù)先抽放開采煤層的瓦斯，主要是通過預(yù)先抽放瓦斯以減小或消除煤層的突出危險性，其次也可以減少采掘過程中的瓦斯涌出量。預(yù)抽煤層瓦斯的作用，即是利用均勻分布在突出危險煤層中的大量鉆孔，經(jīng)過一定時間的預(yù)先抽放瓦斯，以降低突出危險煤層中的瓦斯含量和瓦斯壓力，從而使煤層變形收縮，煤體應(yīng)力下降，并相應(yīng)地使煤體的強度增高，使被抽放煤層減小或消除突出的危險性。受其消突原理及作用過程所限制，當預(yù)抽煤層瓦斯作為一種區(qū)域性的防治煤與瓦斯突出的措施時，主要用于單一煤層或無保護層可采的突出危險煤層。

2 鉆屑指標的測定方法

鉆屑指標法是突出危險性預(yù)測方法之一，其指標包括鉆屑量（S）和鉆屑解析值（K1）。由于這兩個指標能全面地反映工作面的突出危險性，因此，被廣泛地運用于突出煤層采掘工作面預(yù)測預(yù)報。煤巷采掘工作面通常采用鉆孔直徑42煤電鉆進行鉆屑量指標法測定。

鉆屑指標法的突出危險性預(yù)測方法，它的指標包括扦插量（S）和巖屑分析值（K1）之一。由于這兩個指標能夠充分反映了危險的突出工作面，因此，被廣泛應(yīng)用于采煤工作面突出預(yù)測。采煤工作面通常采用鉆孔直徑42煤電鉆進行鉆屑量指標法測定（見表1）。

（1）對于干煤樣，如果△h2<200Pa或K1<0.5 ml/g·min0.5，則措施有效，揭煤工作面已消除突出危險性，否則措施無效。

（2）對于濕煤樣，如果△h2<160Pa或K1<0.4 ml/g·min0.5，則措施有效，揭煤工作面已消除突出危險性，否則措施無效。

3 掘進巷道區(qū)域防突措施

使用“煤層底板穿層與順層鉆孔組合預(yù)抽區(qū)域瓦斯方案”實現(xiàn)“區(qū)域遞進式預(yù)抽采”作為本礦井掘進工作面區(qū)域綜合防突措施較為符合本礦井情況。

（1）預(yù)抽煤層瓦斯鉆孔應(yīng)當均勻布置在整個預(yù)抽區(qū)域內(nèi)，可參照周邊礦井有效抽放半徑2.5 m取值，即取鉆孔孔底間距為5 m。

（2）預(yù)抽瓦斯鉆孔封堵必須嚴密，順層鉆孔的封孔段長度不得小于8 m。

4 掘進工作面區(qū)域防突措施效果檢驗

當煤巷掘進工作面采取穿層鉆孔預(yù)抽區(qū)域防突措施一段時間后，先根據(jù)下式估算預(yù)抽條帶內(nèi)煤層的殘余瓦斯含量：

式中W殘——煤層殘余瓦斯含量，m3/t；W原——煤層原始瓦斯含量，m3/t；Q抽——預(yù)抽條帶內(nèi)抽出瓦斯純量，m3；k——瓦斯抽放影響系數(shù)，取k=1.2；d——掘進工作面巷道寬度，m；L——預(yù)抽鉆孔控制條帶的長度；m0——預(yù)抽區(qū)域內(nèi)的煤層平均厚度，m；——煤的容重，t/m3。

如果估算得到的預(yù)抽條帶內(nèi)煤層殘余瓦斯含量W殘接近8 m3/t時，可采用殘余瓦斯含量測定法對區(qū)域防突措施進行效果檢驗。

5 煤巷掘進工作面突出危險性預(yù)測

采用鉆屑指標法預(yù)測煤巷掘進工作面突出危險性時，在煤巷掘進工作面向前方煤體至少施工3個直徑42 mm、孔深8～10 m的驗證鉆孔，測定鉆屑瓦斯解析指標和鉆屑量。

根據(jù)煤礦煤層預(yù)測有危險區(qū)域?qū)嶋H情況，采用鉆屑指標法作為煤層煤巷掘進工作面的突出危險性預(yù)測方法。

煤巷掘進時，當煤層有軟分層時盡可能在掘進工作面煤層軟分層中施工3個預(yù)測孔，一個鉆孔位于巷道工作面中部，并平行于巷道掘進方向；其他兩個鉆孔靠近巷道兩幫0.5 m處開孔，終孔于巷道輪廓線外的2～4 m，鉆孔孔徑42 mm，垂直工作面鉆孔孔深8～10 m，控制范圍到巷道斷面外2～4 m，鉆孔布置。

6 結(jié)語

采用鉆屑指標法預(yù)測煤層預(yù)測有危險區(qū)域?qū)嶋H情況采用鉆屑指標法驗證回采工作面突出危險性的指標臨界值，應(yīng)根據(jù)試驗考察確定，在確定前可按表1的臨界值確定工作面的突出危險性。如果實測得到的S、K1或△h2的所有測定值均小于臨界值，并且未發(fā)現(xiàn)其他異常情況，則該工作面驗證為無突出危險工作面；否則，為突出危險工作面。

參考文獻

[1] 東輝，陳學(xué)習，張茂增.鉆屑指標法在突出掘進工作面的應(yīng)用[J].陜西煤炭，2010（1）：41，50-51.

[2] 顧廣耀，王家玉.大直徑鉆孔鉆屑指標法臨界值的研究[J].煤炭技術(shù)，2007 （3）：60-62.

[3] 防治煤與瓦斯突出規(guī)定《勞動保護》[S].

[4] 國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局令-百度文庫[EB/OL].endprint