超前排放钻孔是最简单而又行之有效的措施之一,它主要是利用钻孔人为地给掘进前
方煤体卸压,同时为掘进前方的瓦斯增加通道,使其提前排放。在煤体瓦斯释放的同时,使
得应力集中带前移,从而达到防突的目的。
在迎头布置
3 排钻孔,每排 7 个,共计 21 个。排间距 0.5m,上排孔开孔距顶板 1.5m。
孔间距也是
0.5m。孔径 89mm,孔深 10~11m,巷道两帮的钻孔控制到轮廓线外 2m。如下图
所示。
通过这一措施的实施,煤壁前
5m 形成卸压带,5~10m 范围内为应力集中带,再往前
为原始应力带。应力集中带是煤与瓦斯突出的动力源,而卸压带则是阻碍突出的安全屏障。
超前距不能小于卸压带的长度,所以保留
5m 超前距。
2.浅孔抽放
超前排放钻孔的目的之一,是排放瓦斯。由于自然排放是被动的,
.浅孔抽放是将被动
的
"排"变为主动的"抽"。具体的做法是:
在施工超前排放钻孔时,将超前排放钻孔用专用封孔器将孔口封住,打一个孔,封一
个孔,然后联到抽放管路上进行抽放,最后一个钻孔抽放时间为
2 个小时。
对
21 个抽放孔在全部联网后的参数进行测定,刚开始抽放时,单孔瓦斯浓度在
13~68%之间。一般情况下,在最后一个钻孔抽放时间为 2 个小时后,单孔瓦斯浓度能下降
到
3%左右。21 个孔在开始抽放时抽放纯量为 0.7~1.1m3/min,2 小时以后抽放纯量下降到
0.2~0.4 m3/min。
不难看出,浅孔抽放能有效的减少迎头瓦斯的含量,减少突出的能量。
3.高压注水
高压注水,可使煤中裂隙和空隙的容积以及煤的结构发生变化,甚至造成煤的破裂和
松动,起到水力疏松煤体的作用,使煤层近工作面部分的卸压和排放瓦斯。煤体注水可使煤
体的力学性质发生明显的变化,从而使巷道前方的应力分布发生根本变化,即高应力区向
煤体深部转移,应力集中系数减小。因而能缓解由地压参与主要作用的煤与瓦斯突出。水对
煤体具有湿润软化作用,煤层湿润可以减小瓦斯放散速度,水对煤体中的瓦斯具有挤压封
堵作用,显著降低瓦斯涌出量。
高压注水在该面的具体做法是:选用专用注水器两台,封孔器长度
2~3m,最大封孔直
径不小于
120mm;高压流量表,压力表各 2 块,安装在注水封孔器之后,用于测定注水压
力和流量,工作面供水管路的压力和流量应保证在
8MPa 和 100 以上;注水时,钻孔封孔
深度不低于
2m,穿过煤层卸压带,以保证压力水不会由卸压带向外涌出,降低注水效果;
封孔时,应将封孔器安置在钻孔壁完整、无塌孔的区段,以保证钻孔有效可靠密封。在注水
封孔器前,安装流量和压力表,观测每一钻孔的流量和压力变化,记录每一钻孔的总注水
量;为提高注水速度和效果;注水时先注巷道轮廓外的帮孔,后注巷道断面内的钻孔,当
注水钻孔的注水压力明显下降(不小于
30%),并且邻近钻孔向外涌水时,方可结束注水
工作。
通 过 注 水 , 最 大 瓦 斯 涌 出 量 由
3.7m3/min 下 降 到 3.4m3/min , 最 小 瓦 斯 涌 出 量 由
0.68m3/min 下降到 0.57m3/min,瓦斯涌出量平均值由 2.71m3/min 下降到 2.21m3/min。标准
偏差
0.84 下降到 0.63。由此可见,经过水对煤体的湿润软化作用,瓦斯涌出量明显下降。同
时起到了卸压和排放瓦斯的作用,突出危险性预测(效检)指标也没有再出现异常。
四、效果分析
在该面突出条带内采取针对性的防突措施以来,防突效果非常明显。效检指标再没有出