甘肃煤炭工程学校矿井安全技术教案：第一章 矿井瓦斯防治技术07.doc

3)抽放卸压瓦斯扩大保护范围 随着开采深度的增加，地应力、瓦斯压力、瓦斯含量增高，为了提高保护层的保护效果、可靠程度和保证被保护层顺利开采，抽放卸压瓦斯是可以对被保护层卸压作用起到补充和深化作用。 作用：（1）降低被保护层残余瓦斯压力； （2）扩大保护层间距。因为，随着层间距增大，突出煤层卸压程度减弱，瓦斯自然排放条件差。 根据前苏联经验，开采保护层，如结合抽放被保护层瓦斯，可使有效层间距增大1.4 ~ 1.6倍。 4)选择保护层的原则 （1）首先选择无突出危险的煤层作为保护层； （2）当所有煤层均有突出危险时，选择突出危险性小的煤层作为保护层； （3）优先选择上保护层。 选择下保护层时，其最小层间距应满足下式： 式中 Hmin----允许采用的最小层间距； M----保护层厚度； k---- 系数。 （4）所有可采煤层均有严重突出危险时，可选择不可采煤层作为保护层。 5)开采保护层应注意的几个问题 （1）尽量不在保护层采空区留煤柱； （2）保护层采高小于0.5m时，必须检查其保护效果，否则要采取其它防突补充措施； （3）开采保护层，具有瓦斯抽放系统的矿井，应同时抽放卸压瓦斯。 ∴保护作用实质：卸压和排放瓦斯，其中卸压作用是首要的、决定性的。 2、预抽煤层瓦斯 应用：无保护层可采、单一突出煤层开采。经过试验预抽瓦斯有效果时。 我国实施此措施的矿井占突出矿井总数的21%以上。 1)防突机理 通过向突出煤层内打大量的密集钻孔，达到： 钻孔造成煤层局部卸压； 通过钻孔排放瓦斯，释放煤层瓦斯潜能； 通过长时间抽放瓦斯，进一步降低煤层瓦斯涌出压力和瓦斯含量； 引起煤层收缩变形、地应力下降、煤层透气性和煤的坚固性系数增加。 2)适用条件与考察指标 适用条件：突出煤层，λ≥4.0×10-2 m2/(MPa2.d)。 要求指标： （1）瓦斯抽放率 30%； （2）PCH4(残余)＜0.8 PCH4 或 XCH4(残余)＜0.8 XCH4； （3）钻孔控制区，煤厚的收缩变形 ≥ 2‰ 。 3）钻孔布孔原则 采用：穿层钻孔或沿层钻孔。 （1）钻孔数量 穿层钻孔： 沿层钻孔： 式中：L----沿走向钻孔控制范围； H----沿斜向钻孔控制范围； R----钻孔有效抽放瓦斯半径； K----系数，1.2 ~1.3。 （2）钻孔间距 一般根据现场考察确定。无考察数据时可根据煤层瓦斯涌出规律，采用下式计算： 对于沿层上向或水平平行钻孔： 对于穿层钻孔： 3、煤层注水 应用：主要应用于回采工作面。 1）注水防突机理 2）注水工艺 打钻、封孔、注水 3）注水防突指标 保证煤层充分湿润，且煤体湿润均匀，水份≥5%， 注水量 0.02 ~ 0.04 m3/t煤。 4）钻孔布置 单排平行沿层钻孔。 5）钻孔参数 1）孔径 42~100mm。 2）孔长，决定于阶段斜长及煤层地质变化。 3）封孔长度 钻孔湿润半径的 1.1~1.2 倍。 4）注水压力 过高：使煤沿弱面破裂，造成水流失。 过低：注不进水，达不到湿润效果。 应做到：“压而不裂，注而不漏” 水平钻孔： 倾斜钻孔： 式中：Pg----煤层瓦斯压力； Pw----注水压力； H-----孔口至地表深度； α----钻孔与水平面的夹角； ρ----覆岩的平均密度； l-----钻孔长度； ±----“+”表示下向孔，“-”表示上向孔。 6）注意事项 （1）对于湿润性差的煤，注水中可加一定浓度的湿润剂。 （2）注水泵尽量采用排量大的高压泵； （3）保证封孔质量； （4）孔数应根据注水区与注水有效半径确定； （5）对于难注水煤层，尽量采用“间歇注水”。 （二）预防突出的局部性措施 1、超前钻孔（包括大直径钻孔） 掘进工作面或回采面前方，形成三个应力带： 卸压带：地应力和瓦斯压力均较原始值小，阻止突出； 集中应力带：地应力较原始值高，煤层透气性急剧降低，阻止瓦斯排放，此带内保持着较高的瓦斯压力梯度和瓦斯压力值，是发动突出的策源地。 作用机理：是在煤巷掘进工作面前方始终保持一定数量的排放瓦斯钻孔。它的作用是排放瓦斯，增加煤的强度，在钻孔周围形成卸压区，使集中应力区移向煤体深部，人为地造成并保持在工作面前方有一个较长的卸压带，以防止突出发生。 注意 （1）最小超前距 L≮5m； （2）防止打钻过程中，出现顶钻现象和喷孔； （3）确定合理的钻孔排放半径。 2．水力冲孔 可控地、缓慢地排放突出煤层瓦斯。 1）防突机理 岩柱为安全屏障，利用打钻和高压水射流冲击煤体，激发煤体发生可控的喷煤和喷瓦斯，煤和瓦斯排出，使被揭 2）适用条件 有自喷能力的突出危险煤层。 3）施工工艺、参数 水压 3 ~ 5 Mpa，水流量 40 ~50 m3/h。 3.震动放炮 震动放炮是采用增加炮眼数和装药量，一次爆破揭开煤层并成巷的爆破方法。 1）作