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突出煤层掘进水力掏槽防突技术研究
2019-05-10  出处:煤客网  煤客新闻网  煤矿网  来源:网络   人气:0   

安全的前提下大幅度提高掘进速度,已成为缓解采掘紧张局面、改变矿井经济与安全面貌的当务之急。

2.水力掏槽措施防突机理研究分析

水力掏槽措施实质就是外力在较短时间内破坏煤体的原有平衡稳定状态,部分煤体破碎被冲出,槽洞周边煤体向外发生位移,促使所受应力状态发生变化,有效应力降低,并释放大量瓦斯的过程。

水力掏槽措施的过程就是高压射流破碎煤体、释放大量瓦斯、改变改善煤体应力状态的过程。煤体的破坏首先是高能量的高压射流破碎煤体,形成直径较小的槽孔;然后在煤体瓦斯压力梯度和射流残余能量反射的作用下破碎孔周围的煤体,形成大直径的槽孔;而槽孔上部煤体由于稳定状态被破坏,在水力和重力的作用下充分垮落,

形成近似矩形槽硐。煤体在掏槽期间是渐进的被破碎,煤体的应力和瓦斯潜能也是渐进的释放,掏槽过程中排出了大量瓦斯和一定数量的煤炭,因此在煤体中形成一定的卸压、排放瓦斯区域,在这个区域内,破坏了突出发生的基本条件,起到有效防治或抑制突出的效果。图1是通过ANSYS数值模拟,槽孔底部的煤体和顶板发生了位移,位移模式分别为底部煤体鼓起和顶板下沉。

在地应力作用下,煤层具有塑性变形位移流动的特征,即流变性能。掏槽期间,掏出了很大的孔洞,在经过一段时间后发现孔洞的体积明显减小,甚至被周围煤体的位移所充填。煤体位移的作用缓慢地由孔洞壁向周围煤体传播,也就不断地扩大了掏槽的卸压排瓦斯范围,掏槽时和掏槽后的瓦斯排放量可达掏槽有效影响区域内瓦斯总量50%左右.预防突出效果显著。图2是焦作矿区突出煤层排放措施孔硐面积(通常为圆孔硐)与瓦斯有效排放影响半径关系曲线图.

 理论研究与分析表明:水力掏槽措施在提高煤体透气性、改善煤层应力状态以及措施后煤体物理性质变化都具有非常积极的影响,对突出的防治具有针对性和可行性。

3.工业船

3.1试验地区

演马庄矿突出煤层掘进工艺为超前排放钻孔防突、远距离爆破、掘进矿车运输。

采取防突措施时间占巷道施工总时间的70%以上,突出地区巷道掘进速度平均为45m/月,炮后瞬间最高瓦斯浓度一般为0.9~7%。二二采区为新开拓采区。主采二1煤层,老顶为中粒砂岩,直接项为砂岩,厚度4m,有0.2~0.3m厚的泥岩伪顶,底板为砂质泥岩,煤层倾角11°,平均厚度6m,构造软煤分层厚度为O.5~1.2m。

试验工作面实测煤层瓦斯含量为30.69m3/t.r,瓦斯压力为0.96MPa,瓦斯吸附常数a=45.696m3/t,b=O.961MP-1,△P=31,透气性系数为4.15m2/mpa2 .d ,硬度f=O.1~0.8,软分层厚度为0.3~1.2m,煤层具有严重的突出危险,同标高地区曾发生多次规模较大的突出。

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