钻屑指标法在突出掘进工作面的应用

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1、东辉陈学习张茂增钻屑指标法在突出掘进工作面的应用2010年钻屑指标法在突出掘进工作面的应用东辉‘，陈学习，张茂增(1．中国矿业大学安全工程学院，江苏徐州2210082．华北科技学院安全工程学院，北京东燕郊101601)摘要：煤与瓦斯突出已经成为严重的矿山灾害之一，目前其常用的预测方法是钻屑指标法，而在预测过程中钻屑量和瓦斯解吸指标的测定准确度是最关键的，合理地选取一个敏感指标临界值，对防突工作很有效果。关键词：煤与瓦斯突出；钻屑量；钻屑解析指标；临界值中图分类号：TD712．5文献标识码：B文章编号：1671—749X(2010)01—0050—02①打钻地点瓦

2、斯含量的大小；②地应力状况；③煤体0引言结构的破坏程度；④钻孔直径的大小。对于某一固随着煤矿开采深度的加大，煤与瓦斯突出的危定钻头直径来说，钻屑量指标是一个常量，因而前三险逐渐增加，有必要进行煤与瓦斯突出预测，这样不个因素是影响煤与瓦斯突出的主要因素。钻屑量指仅能保证突出煤层开采的安全，同时也减少防突措标的大小综合地反映了这三个因素，单位孔长的钻施的盲目性。煤与瓦斯突出是地应力、瓦斯压力、煤屑量愈大，则发生突出的危险性愈大。岩物理力学性质等多因素的综合作用结果。在地应研究表明，钻屑量由以下四部分组成⋯：①钻力较大、瓦斯压力较高、煤强度低和煤结构遭破坏层孔实体煤芯

3、。此部分钻屑为钻孔半径r0周围出理紊乱的区域，煤和瓦斯突出危险性较大。在井下现破碎圈前的原始煤屑；②钻孔弹性变形所形成的采掘过程中，根据引起煤与瓦斯突出的主要因素，选附加煤屑量S③弹性区与破碎带交界处由于弹性取相适应的突出危险性预测敏感指标及突出敏感指载而产生的附加煤屑s以；④孔壁周围破碎带内煤体标的临界值，准确地预测采掘工作面煤与瓦斯突出扩容所形成的附加煤屑量5。危险性是矿井安全生产的一个重要环节。目前，国因此可得钻屑量的计算公式为：内外使用最普遍的是钻屑指标法，而在钻屑指标法S=S0+S1+S十Sp(1)中，钻屑量和钻屑解析指标是两个重要的参数。1．2钻屑解

4、析指标理论分析钻屑解析指标值实质是煤样瓦斯解析速度l钻屑指标理论分析随暴露时间延长而衰减的系数，其值大小主要取决1．1钻屑量的理论分析于煤体结构，与煤层中软分层和硬分层存在着明显在煤巷打钻的过程中，孔壁的煤体可能突然挤的规律性，对以瓦斯为主的突出危险煤层进行预测入孔内，并伴有不同程度的声响，严重时钻孔被卡。是有效的。K．是煤样从煤体脱落后，第1min内每如果继续钻进，单位长度排除的钻屑量大于正常情克煤的累积瓦斯解析吸量。值愈大，表征煤的瓦况时的钻屑量，这说明钻孔周围已经发生收缩变形斯含量大，破坏类型高，瓦斯解吸速度快，则越容易和破碎，其同矿山巷道的冲击地压、瓦斯

5、突出十分相突出。其理论如下：似。因此可以把钻屑量作为预测瓦斯突出的一个敏：(2)感指标。在理论上钻屑量的大小由四个因素决定：~／fl十2+t3式中p——煤样解析测定开始后，train时，解析每收稿日期：2009—06～11克煤样累积瓦斯解析量；作者简介：东辉(1983一)，男，江苏徐州人，中国矿业大学硕士研究生，主要研究方向为矿井瓦斯防治。。——解析测定开始前，煤样在暴露时间内第l期东辉陈学习张茂增钻屑指标法在突出掘进工作面的应用51损失的瓦斯解析量，ml／g；指预测指标超标的一个最低值，高于这个临界值就￡——取样到启动仪器时问，min；有突出危险性，就要采区防

6、突措施。重庆煤科院在≠2——解析测定时间，min；望峰岗井进行了大量的试验，得出了钻屑量S的临f。——煤样从煤体脱落到钻孔口时间(一般界值为7kg／m，钻屑解析指标的临界值为0．7取0．1L，L为钻孔长度m)min；mL／(g·min)。在预测突出过程中，敏感指标及其临界值是否2钻屑量及钻屑解析指标试验合适应以“三率”来确定。即预测突出率、预测突出2．1试验区域概况准确率、预测不突出准确率。国内外众多学者在划该试验矿区煤层结构以简单为主，夹矸多为泥分突出危险性时提出了以下原则：①实际发生的突岩、砂质泥岩和炭质泥岩；可采性以全区可采和大部出；②预测指标超标太大，预

7、测有危险但采取措施可采为主；稳定性属稳定～较稳定型。井田主体构(超前排放钻孔措施、抽放措施、慢速掘进甚至停止造为一单斜构造，西北翼地层倾角20。～26。，东南掘进等)后未发生突出；③在打钻过程中，有动力现翼一般10。一16。，局部直立倒转。全井田共查明1象(喷钻、夹钻、顶钻等现象)；④除了上述情况以个不对称褶曲，发现37条断层；其中正断层30条，外，其它情况都不属于突出危险工作面。逆断层7条；按照落差大小分，落差≥100m的有6预测突出率代表着预测有突出危险区段所占总条，<100m而≥50m的9条，<50m而≥20m的预测区段的比例的大小，当预测突出率越小，需采

8、取9条，<20m的l3条