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預(yù)抽瓦斯和排放鉆孔在防治煤與瓦斯突出作用機理方面是相同的,都是力求降低突出煤層中的瓦斯含量與應(yīng)力,使煤體收縮變形,增加煤層穩(wěn)定性,減弱和防止突出。
在工作面前方煤體內(nèi),始終保持有足夠數(shù)量的鉆孔,既可釋放地應(yīng)力和瓦斯壓力,又可排放瓦斯,在工作面前方形成一個卸壓帶,防止突出發(fā)生。
《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》中對煤巷掘進工作面采用超前鉆孔作為工作面防突措施時,有以下規(guī)定:
(1)鉆孔的最小控制范圍。巷道兩側(cè)輪廓線外鉆孔的最小控制范圍:近水平、緩傾斜煤層5m,傾斜、急傾斜煤層上幫7m、下幫3m。當煤層厚度大于巷道高度時,在垂直煤層方向上的巷道上部煤層控制范圍不小于7m,巷道下部煤層控制范圍不小于3m,如圖4-41所示。
圖4-41 煤巷掘進超前鉆孔控制范圍
(2)均勻布孔。鉆孔在控制范圍內(nèi)應(yīng)當均勻布置,在煤層的軟分層中可適當增加鉆孔數(shù)。預(yù)抽鉆孔或超前排放鉆孔的孔數(shù)、孔底間距等應(yīng)當根據(jù)鉆孔的有效抽放或排放半徑確定。
(3)鉆孔直徑。鉆孔直徑應(yīng)當根據(jù)煤層賦存條件、地質(zhì)構(gòu)造和瓦斯情況確定,一般為75~120 mm,地質(zhì)條件變化劇烈地帶也可采用直徑42~75 mm的鉆孔。若鉆孔直徑超過120 mm時,必須采用專門的鉆進設(shè)備和制定專門的施工安全措施。
(4)煤層賦存狀態(tài)發(fā)生變化時,及時探明情況,再重新確定超前鉆孔的參數(shù)。
(5)鉆孔施工前,加強工作面支護,打好迎面支架,背好工作面煤壁。
超前鉆孔或抽采瓦斯防治突出的效果,關(guān)鍵在于鉆孔控制范圍和有效影響半徑的選用。對于具體的煤層,有效影響半徑是抽采時間決定的,如果允許抽采的時間短,鉆孔就應(yīng)該密一些;否則,可以適當加大,但不能超過抽采極限半徑。
超前鉆孔有效排放半徑的測定可按下列步驟進行:
①沿工作面軟分層打3~5個相互平行,孔徑為42 mm的測量孔,孔長5~7 m,間距0.3~0.5 m。
②對各測量孔進行封孔,保證測量室長度為1 m。
③鉆孔密封后,立即測量瓦斯涌出量,并每隔2~10 min測定一次,每一個測量孔測定次數(shù)不得少于5次。
④在距最邊緣測量孔鉆孔中心0.5 m處,打一個平行于測量孔的超前鉆孔,在打超前鉆孔過程中,記錄鉆孔長度、時間和各測量孔中的瓦斯涌出量變化。
⑤超前鉆孔打完后,每隔2~10 min測定各測量孔的瓦斯涌出量。
⑥打完超前鉆孔后測定2h。
⑦繪出各測量孔的瓦斯涌出量變化圖。
如果連續(xù)3次測定測量孔的瓦斯涌出量都比打超前鉆孔前增大10%,即表明該測量孔處于超前鉆孔的有效排放半徑之內(nèi)。上述的測量孔距-放鉆孔的最遠距離,即為超前鉆孔的有效排放半徑。