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石门揭煤多方位立体式预抽瓦斯区域防突技术研究

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石门揭煤多方位立体式预抽瓦斯区域防突技术研究第46卷第1期煤炭科学技术Vol2018年第1期煤炭科学技术第46卷0引言煤与瓦斯突出是一种由地应力、瓦斯压力与煤岩体内部结构共同主导ꎬ由采掘工程、机械振动等作为诱因而引发的极具破坏能量的复杂煤岩体动力灾害现象ꎬ对矿井安全生产造成巨大的威胁[1]ꎮ由于采掘施工和开采的扰动ꎬ煤岩体原有应力平衡状态被打破ꎬ原始承压状态由均衡转为异常ꎬ出现应力集中区ꎬ在地应力和瓦斯压力的共同作用下ꎬ当集中应力超过煤岩体自身物理强度时ꎬ煤岩体出现破碎ꎬ并释放弹性潜能ꎬ如果初始时刻涌出的瓦斯足够多ꎬ会使煤体内部裂隙扩展并使煤体失稳抛出ꎬ造成突出事故[2-5]ꎮ在各类突出事故中ꎬ以石门揭煤突出平均强度最大ꎬ安全风险最高ꎬ一般为发生在揭煤前及揭煤过程中的连续突出或揭煤后的延期突出[6]ꎮ因此ꎬ石门揭煤防突成为了煤矿安全生产的重中之重ꎬ国内外学者对石门揭煤的突出机理和防治措施也展开了十分深入的研究ꎬ目前比较成熟的石门揭煤突出防治技术有:穿层预抽煤层瓦斯、水力压裂、水力冲孔、金属骨架、松动爆破、煤层注水和煤体固化等[7-15]ꎮ虽然突出防治技术不断创新完善ꎬ但石门揭煤突出事故仍时有发生ꎬ在我国西南地区尤为严重ꎮ西南地区煤矿普遍具有地质构造复杂、局部构造应力异常、煤层赋存状态变化大、煤层透气性差等特点ꎬ特别是盘江矿区还受煤层数量多、层间距小的影响[16]ꎮ采用传统的掘进工作面施工钻孔抽采瓦斯ꎬ存在以下问题:①揭煤需要控制范围较大ꎬ施工钻孔数量较多ꎬ钻场空间小、施工困难ꎬ难以保证打钻到位和封孔质量ꎻ②近距离多煤层群开采ꎬ石门巷道需同时揭开多个煤层ꎬ最深钻孔长达百米以上ꎬ难以保证钻孔终孔位置到达预定范围ꎬ可能会存在抽采空白带ꎻ③煤层顶底板多为泥岩ꎬ遇水膨胀ꎬ煤层松软ꎬ机械强度低ꎬ在巷道开挖应力扰动和钻孔施工多重应力损伤下ꎬ裂隙发育ꎬ容易塌孔ꎬ难以保证钻孔成孔质量等ꎮ若采用单一常规的方法ꎬ预抽瓦斯时间长ꎬ难以消除突出危险性ꎬ急需研究适合西南地区煤矿特殊复杂地质条件的揭煤新技术ꎮ基于此ꎬ笔者提出了石门揭煤多方位立体式预抽煤层瓦斯方法ꎬ通过立体式、全覆盖钻孔强化瓦斯抽采ꎬ降低煤层瓦斯含量、工作面前方瓦斯梯度ꎬ减小瓦斯内能ꎻ同时抽采钻孔施工使钻孔周围煤体卸压ꎬ提高煤体强度ꎬ降低煤体弹性潜能ꎬ达到防突的目的[17-20]ꎮ笔者阐述了石门揭煤多方位立体式预抽瓦斯的原理及方法

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