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预抽瓦斯和排放钻孔在防治煤与瓦斯突出作用机理方面是相同的,都是力求降低突出煤层中的瓦斯含量与应力,使煤体收缩变形,增加煤层稳定性,减弱和防止突出。
在工作面前方煤体内,始终保持有足够数量的钻孔,既可释放地应力和瓦斯压力,又可排放瓦斯,在工作面前方形成一个卸压带,防止突出发生。
《防治煤与瓦斯突出规定》中对煤巷掘进工作面采用超前钻孔作为工作面防突措施时,有以下规定:
(1)钻孔的最小控制范围。巷道两侧轮廓线外钻孔的最小控制范围:近水平、缓倾斜煤层5m,倾斜、急倾斜煤层上帮7m、下帮3m。当煤层厚度大于巷道高度时,在垂直煤层方向上的巷道上部煤层控制范围不小于7m,巷道下部煤层控制范围不小于3m,如图4-41所示。
图4-41 煤巷掘进超前钻孔控制范围
(2)均匀布孔。钻孔在控制范围内应当均匀布置,在煤层的软分层中可适当增加钻孔数。预抽钻孔或超前排放钻孔的孔数、孔底间距等应当根据钻孔的有效抽放或排放半径确定。
(3)钻孔直径。钻孔直径应当根据煤层赋存条件、地质构造和瓦斯情况确定,一般为75~120 mm,地质条件变化剧烈地带也可采用直径42~75 mm的钻孔。若钻孔直径超过120 mm时,必须采用专门的钻进设备和制定专门的施工安全措施。
(4)煤层赋存状态发生变化时,及时探明情况,再重新确定超前钻孔的参数。
(5)钻孔施工前,加强工作面支护,打好迎面支架,背好工作面煤壁。
超前钻孔或抽采瓦斯防治突出的效果,关键在于钻孔控制范围和有效影响半径的选用。对于具体的煤层,有效影响半径是抽采时间决定的,如果允许抽采的时间短,钻孔就应该密一些;否则,可以适当加大,但不能超过抽采极限半径。
超前钻孔有效排放半径的测定可按下列步骤进行:
①沿工作面软分层打3~5个相互平行,孔径为42 mm的测量孔,孔长5~7 m,间距0.3~0.5 m。
②对各测量孔进行封孔,保证测量室长度为1 m。
③钻孔密封后,立即测量瓦斯涌出量,并每隔2~10 min测定一次,每一个测量孔测定次数不得少于5次。
④在距最边缘测量孔钻孔中心0.5 m处,打一个平行于测量孔的超前钻孔,在打超前钻孔过程中,记录钻孔长度、时间和各测量孔中的瓦斯涌出量变化。
⑤超前钻孔打完后,每隔2~10 min测定各测量孔的瓦斯涌出量。
⑥打完超前钻孔后测定2h。
⑦绘出各测量孔的瓦斯涌出量变化图。
如果连续3次测定测量孔的瓦斯涌出量都比打超前钻孔前增大10%,即表明该测量孔处于超前钻孔的有效排放半径之内。上述的测量孔距-放钻孔的最远距离,即为超前钻孔的有效排放半径。