采取综合技术解决保护层疑难防突问题

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1、采取综合技术解决保护层疑难防突问题采取综合技术解决保护层疑难防突问题　　重庆南桐矿业有限责任公司　　　　南桐是全国煤与瓦斯突出特别严重的矿区之一，随着瓦斯突出危险性的增加和国家对瓦斯防治指标与要求的提高，出现了众多瓦斯突出与防治技术的疑难问题。近年来，我们采取了许多的科技攻关和引用新设备、新材料，采取一些新技术，使一些疑难防突问题得到一定程度的解决。　　一、疑难问题及其危害　　（一）煤层透气性差，预抽难度大　　原始煤层透气性系数仅有0.7～1.2mD。一百米煤层钻孔初始抽（排）瓦斯流量80～135m3/d，但衰减很快，

2、衰减系数大约为0.003～0.022d-1，以至极限有效防突抽采半径3.5m，一年的有效防突抽采半径仅有2～2.5m。由此可见，要达到预抽防突的要求，一是要施工大量的间距很小的钻孔，二是抽采时间和空间都得大量超前于开采。前者增加了生产成本，后者受采掘部署限制而难以实现。　　（二）煤层倾角大，垮冒易诱发突出　　南桐煤田煤层赋存变化大，走向发生了4次90°的转折，倾向发生2次倒转，40％左右的煤层属急倾斜煤层。无论是煤层巷道掘进和倾斜长壁工作面回采，若不采取特殊措施，都易因垮冒破坏防突屏障而诱发突出。同时急倾斜煤层突出后工

3、作面过突出孔洞时突出的煤炭难以控制地下溜，使孔壁失去支撑而容易再次发生垮冒和突出。　　(三)煤层松软，易发生钻孔突出　　煤层坚固性系数为0.1～0.3，同时在一些部位还存在破坏类型为Ⅴ类的软分层和软煤体。此种煤层不仅在采掘时易发生突出，而且施工防突钻孔过程中也易发生突出。我公司在施工φ42mm的水平防突孔和仰斜防突孔时曾发生了15次钻孔突出，多次造成伤亡事故。　　(四)存在冲击地压危险，常规预测突出的指标不可靠　　我公司不仅煤与瓦斯突出严重，而且部分矿井还存在冲击地压危险。当冲击地压与瓦斯突出交织在一起时，使突出的机理

4、与防治技术更难，还使单纯的《防突细则》规定的突出危险预测指标值也不能合理、可靠地预测（含检验）出突出危险性。　　(五)伪倾斜保护层工作面保护范围的划定困难　　由于我公司对急倾斜煤层采取伪倾斜（伪斜柔性掩护支架和分段走向密集）采煤法，这就造成开切眼、工作面、采止线呈伪倾斜。对于伪倾斜工作面的保护范围的划定无技术成果可借鉴，按伪斜长壁工作面的法则划定，势必因岩层的冒落与移动的条件不同而脱离实际，生产实践也证明划定结果不可靠。　　(六)采掘部署紧张，装备落后　　2年前采掘部署十分紧张，3个煤量可采期达不到要求，保护层开采无超

5、前量，有的区段切断为2个工作面开采，生产集中，瓦斯抽采巷不能超前，甚至个别区域取消了瓦斯抽采巷道，无瓦斯治理的时间和空间。另外，各矿主要通风机使用时间都超过25年，风量不足，运行不可靠；瓦斯抽采系统也严重老化、破损，可靠性差；安全监测系统容量小、老化、不可靠，并只能进行瓦斯监测；抽采和防突钻机能力小、数量少，全公司抽采钻孔大约50000m/a，满足不了抽采的需要。　　二、解决问题的技术与效果　　(一)提高煤层透气性的技术　　1.深孔控制预裂爆破　　我公司与北京科技大学共同研究了深孔控制性预裂爆破提高煤层透气性技术。穿层

6、钻孔（从岩层巷穿过顶或底板进入煤层的钻孔）或沿层钻孔（沿着煤层施工的钻孔）施工后，每隔一个钻孔装入炸药进行爆破，结果钻孔初步瓦斯排（抽）量明显提高，但衰减速度加快，适合于孔间距小于5m的短时间瓦斯预抽和排放。目前还有待定量研究。　　2.水力洗孔　　穿层钻孔施工结束后，不取钻杆和钻头，通过钻杆向孔底注入压力为1～3MPa的静压水，同时开机转动钻杆，并使钻杆在煤孔段作来回运动，让煤炭受到洗刷和排出，以增大钻孔直径，扩大钻孔的卸压范围，提高煤层透气性。现每米钻孔洗出的煤炭一般为150～500kg，当量孔径可从65mm增加到3

7、50～600mm，使钻孔的卸压半径达3.0～5.1m。据此，我们通过施工直径为65～75mm、间距为7～8m的穿层瓦斯预抽（排）钻孔，经过1～3个月的抽（排）后，抽（排）率可达30％～50％，能达到消除突出的目的。　　3.平行沿层钻孔　　根据我公司突出煤层φ70mm的钻孔实际钻屑排出量都大于12kg/m，得出当量钻孔直径为180mm，其卸压单径可达1.5m。因此，我们在实施防突过程中，回采前在工作面回风巷沿煤层向下施工直径为70mm、间距为3m的钻孔进行区域性卸压，增加瓦斯排放速度。通常经1～3个月的卸压和瓦斯排放后，

8、就能消除采煤时的瓦斯突出。　　(二)防治急倾斜煤层垮冒诱导突出的技术　　1.石门揭煤处注马利散　　马丽散是两种液态树脂混合后发生数倍的体积膨胀并具有一定的胶结能力的新型材料。我们在石门揭煤防突措施实施后，在巷顶设计轮廓线上部0.8～1.2m处施工间距为0.8m左右、直径为60～75mm的钻孔，然后用专用注射泵通过钻孔向煤层注入马利