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石門揭煤的防突措施

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石門和巖石井巷揭開煤層的防突措施
一、一般規(guī)定及要求
二、石門及豎井揭煤應(yīng)力分布特點及突
       出危險性分析
三、石門及巖石井巷揭煤工作程序
四、石門及井巷揭煤前的探測及預(yù)測
五、石門及井巷揭煤的防突技術(shù)措施
第十八章  石門和巖石井巷揭開煤層的防突措施
《防突規(guī)定》對石門和巖石井巷揭煤定義為：石門和立井、斜井工作面從距突出煤層底（頂）板的最小法向距離5m開始到穿過煤層進(jìn)入頂（底）板2m（最小法向距離）的過程均屬于揭煤作業(yè)。
第十八章  石門和巖石井巷揭開煤層的防突措施
石門揭煤突出：指石門自煤層底（頂）板在爆破揭開和穿過煤層過程中，由于巖柱的突然破碎，煤體應(yīng)力狀態(tài)和瓦斯賦存狀態(tài)突然改變，富含瓦斯的煤層在地應(yīng)力和瓦斯壓力作用下，快速向巷道空間拋出大量煤巖，并伴有大量瓦斯涌出。
石門和巖石巷道揭穿煤層時發(fā)生的突出是煤礦中突出強(qiáng)度最大的一種。其特點是石門和巖石巷道工作面前方的煤體因巖柱的隔離和阻擋，處于集中應(yīng)力和高瓦斯?fàn)顟B(tài)。
一、一般規(guī)定及要求
1）組織機(jī)構(gòu)
2）防突專門設(shè)計
3）管理要求
4）探測與施工要求
5）通風(fēng)要求
6）安全巖柱厚度
7）揭穿突出煤層的防突措施

一、一般規(guī)定及要求
組織機(jī)構(gòu)

煤礦企業(yè)各新建礦井和已生產(chǎn)礦井的石門和巖石井巷在揭穿突出煤層前，必須成立以新建礦井籌備處主任和生產(chǎn)礦井礦長為組長的揭煤領(lǐng)導(dǎo)小組，領(lǐng)導(dǎo)小組成員由新建礦井籌備處、生產(chǎn)礦井總工程師和施工建設(shè)單位項目經(jīng)理等組成；
    領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)組織防突專門設(shè)計的編制、審定、報批，防突工程的實施、驗收，防突效果檢查、揭煤安全管理和突發(fā)事件應(yīng)的急處理等工作。

一、一般規(guī)定及要求
防突專門設(shè)計
	
    集團(tuán)公司各新建礦井和已生產(chǎn)礦井的石門和巖石井巷在揭穿突出煤層前，必須提前1個月編制防突專門設(shè)計，報煤礦企業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人審批后，建設(shè)單位方可實施揭煤作業(yè)。
    石門和巖石井巷揭煤作業(yè)前應(yīng)編制揭煤的專項防突設(shè)計，由礦（或建井籌備處）負(fù)責(zé)編制，報集團(tuán)公司批準(zhǔn)后，方可組織施工。
一、一般規(guī)定及要求
石門和巖石井巷揭煤專門設(shè)計應(yīng)包含以下內(nèi)容：
（1）石門和巖石井巷基本參數(shù)、掘進(jìn)和支護(hù)工藝方法；
（2）石門和巖石井巷揭煤區(qū)域地層（煤層和頂?shù)装鍘r層）賦存情況；
（3）石門和巖石井巷揭穿煤層瓦斯賦存情況及突出危險性初步評價；
（4）控制煤層層位的鉆孔布置；
（5）煤層區(qū)域突出危險性預(yù)測及防突措施效果檢驗方法、指標(biāo)和判定標(biāo)準(zhǔn)等；
（6）揭穿突出煤層的瓦斯抽放鉆孔的布置；
（7）控制煤層層位鉆孔、突出危險性預(yù)測鉆孔和瓦斯排放鉆孔的施工和驗收要求；
（8）掘進(jìn)至遠(yuǎn)距離爆破揭穿煤層前的工作面位置，采用工作面預(yù)測或措施效果檢驗的方法進(jìn)行最后驗證；
（9）煤層加固措施的設(shè)計、施工和驗收要求；
（10）安全防護(hù)措施并用遠(yuǎn)距離爆破揭開或穿過煤層；
	11）組織管理措施。
一、一般規(guī)定及要求
管理要求	
    煤與瓦斯突出礦井（生產(chǎn)礦井）突出煤層，石門和巖石井巷揭煤深度大于該煤層突出危險區(qū)域上線標(biāo)高的應(yīng)為突出煤層；石門和巖石井巷揭煤深度大于礦井目前開采水平的應(yīng)參照突出煤層管理。
    高瓦斯礦井（生產(chǎn)礦井），石門和巖石井巷揭煤深度大于礦井目前開采水平的應(yīng)參照突出煤層管理，經(jīng)突出危險性預(yù)測證明所揭穿煤層無突出危險性后，可按無突出危險煤層管理。
    新建高瓦斯礦井和煤與瓦斯突出礦井，石門和巖石井巷揭穿煤層應(yīng)參照突出煤層管理，經(jīng)突出危險性預(yù)測證明所揭穿煤層無突出危險性后，可按無突出危險煤層管理。
一、一般規(guī)定及要求
探測與施工要求

石門和巖石井巷距突出煤層法線距離不小于10m處（地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、巖石破碎的區(qū)域為20m處），必須用打鉆的方法控制煤層層位，必須測定煤層瓦斯壓力或用其他方法預(yù)測石門（豎井等）工作面前方煤層的突出危險性；工作面距突出煤層法線距離不小于7m處必須停止掘進(jìn)，施工瓦斯抽（排）放鉆孔，在瓦斯抽放范圍邊緣經(jīng)效果檢驗消除突出危險性后，方能按專項設(shè)計要求揭穿煤層。
	當(dāng)突出煤層厚度小于0.3m時，可直接采用遠(yuǎn)距離爆破揭穿煤層。
一、一般規(guī)定及要求
探測與施工要求
       石門和巖石井巷所揭穿煤層必須采用煤層瓦斯壓力或瓦斯含量來進(jìn)行突出危險區(qū)域預(yù)測工作
       預(yù)測數(shù)值大于突出臨界值，按照突出煤層管理
       經(jīng)區(qū)域預(yù)測和區(qū)域效果檢驗判定為無突出危險的區(qū)域，需要采用局部“四位一體”方法，工作面突出預(yù)測的指標(biāo)為綜合指標(biāo)（D、K）或鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)（?h2、K1），如預(yù)測數(shù)值大于突出臨界值，該煤層應(yīng)補(bǔ)充施工局部防突措施。

一、一般規(guī)定及要求
	石門和巖石井巷應(yīng)盡可能布置在無地質(zhì)構(gòu)造破壞帶，如果條件允許，石門和巖石井巷應(yīng)布置在被保護(hù)區(qū)，利用附近已有的巖石巷道或煤層巷道，提前向揭煤區(qū)域施工瓦斯抽采鉆孔，抽采揭煤區(qū)域的瓦斯，縮短揭煤時間。
       石門和巖石井巷與已掘出的巷道貫通時，該巷道應(yīng)越過石門貫通位置5m以上，并保持正常通風(fēng)。
探測與施工要求
一、一般規(guī)定及要求
通風(fēng)要求
	 石門揭煤時，需建立安全可靠的獨立通風(fēng)系統(tǒng)，并加強(qiáng)控制通風(fēng)風(fēng)流設(shè)施的措施。
       在建井初期，礦井尚未構(gòu)成全風(fēng)壓通風(fēng)時，在石門揭穿突出煤層的全部作業(yè)過程中，與此石門有關(guān)的其他工作面都必須停止工作。
	 掘進(jìn)新井筒或延深進(jìn)風(fēng)井筒時，風(fēng)機(jī)應(yīng)安裝在地表離開井筒一定的安全距離以外，以免受可能發(fā)生突出時從井筒噴出的瓦斯影響。如果延深的井筒為進(jìn)風(fēng)井，則在井筒穿越突出煤層期間，井下的所有生產(chǎn)工作均應(yīng)停止。
一、一般規(guī)定及要求
安全巖柱厚度
	采用遠(yuǎn)距離爆破揭開突出煤層時，要求石門、斜井揭煤工作面與煤層間的最小法向距離是：急傾斜煤層2m，其他煤層1.5m。要求立井揭煤工作面與煤層間的最小法向距離是：急傾斜煤層1.5m，其他煤層2m。如果巖石松軟、破碎，還應(yīng)適當(dāng)增加法向距離。
	在揭煤工作面用遠(yuǎn)距離爆破揭開突出煤層后，若未能一次揭穿至煤層頂（底）板，則仍應(yīng)當(dāng)按照遠(yuǎn)距離爆破的要求執(zhí)行，直至完成揭煤作業(yè)全過程。
	所有突出煤層外的掘進(jìn)巷道（包括鉆場等）距離突出煤層的最小法向距離小于10m時（在地質(zhì)構(gòu)造破壞帶小于20m時），必須邊探邊掘，確保最小法向距離不小于5m。
一、一般規(guī)定及要求
揭穿突出煤層的防突措施	
  石門和巖石井巷揭煤防突措施是在安全巖柱的保護(hù)下緩慢地釋放煤體及圍巖的突出潛能，達(dá)到預(yù)防突出的目的。其主要防突措施有排放鉆孔法和抽放瓦斯法。同時也可采用水力沖孔、擴(kuò)孔鉆卸煤以及沖煤掃孔等加強(qiáng)型措施提高瓦斯抽采效果。此外，還可以配合金屬骨架、固化煤體、煤層注水、順層鉆孔等安全保障型措施。
二、石門及豎井揭煤應(yīng)力分布特點及突出危險性分析
（一）石門揭煤突出危險性分析
（二）豎井工作面揭煤突出危險                性分析
（一）石門揭煤突出危險性分析
煤與瓦斯突出和掘進(jìn)工作面附近集中應(yīng)力區(qū)范圍的大小有直接的關(guān)系
集中應(yīng)力區(qū)的大小決定了煤體中儲存的彈性潛能和瓦斯內(nèi)能的大小，以及造成突出時突出程度、破壞程度的大小。
（一）石門揭煤突出危險性分析
在掘進(jìn)過程中，工作面不斷接近煤層，集中應(yīng)力區(qū)的作用越來越明顯。
對于掘進(jìn)工作面前方的煤體來講，工作面前方的煤體在集中應(yīng)力的作用下，進(jìn)入流變階段
開始進(jìn)入瞬時和穩(wěn)定流變的含瓦斯煤體，在急劇增高的集中應(yīng)力作用下產(chǎn)生加速變形和破壞，將上一流變階段的煤體進(jìn)一步破碎，為深部煤體提供側(cè)向壓力，同時為瓦斯內(nèi)能的聚積創(chuàng)造了條件。
如果此時聚積的瓦斯內(nèi)能做功，足以把破碎煤體沖垮并拋出粉碎，隨即發(fā)生煤與瓦斯瞬時突出
（一）石門揭煤突出危險性分析
石門揭開煤層之前，煤層內(nèi)瓦斯未經(jīng)排放，或排放后仍然保持著較高的瓦斯壓力，當(dāng)爆破揭開煤層的瞬間，具有突出危險的煤層壓力狀態(tài)遭到破壞
由于內(nèi)外瓦斯壓力梯度很大，受地應(yīng)力破壞的煤體在高瓦斯壓力的作用下拋向巷道空間，同時又使內(nèi)部的煤體暴露暴露的煤體又在地應(yīng)力的作用下破壞，破壞后又被高壓瓦斯拋向巷道空間
這樣連鎖的破碎及煤體拋出使突出向煤體深部擴(kuò)展，形成連續(xù)的突出
（一）石門揭煤突出危險性分析
	 在揭煤前，一般都采取打鉆孔抽排瓦斯等措施，將揭煤處周邊煤體內(nèi)一定范圍的瓦斯抽排掉，以形成一定范圍的安全防護(hù)帶，保證揭煤作業(yè)的安全。
       在石門揭煤后，應(yīng)該及時加強(qiáng)支護(hù)、防止空頂和冒落，不給遠(yuǎn)處具有突出危險的煤體突然暴露的機(jī)會，就能有效地防止煤與瓦斯突出的發(fā)生。
（一）石門揭煤突出危險性分析
石門揭煤比煤巷掘進(jìn)更容易突出，主要原因是：
與煤巷掘進(jìn)所在煤層相比，石門揭煤處的煤體處于頂?shù)装鍘r層及周圍煤體的封閉中，且還處于石門的集中應(yīng)力區(qū)，煤層中的彈性潛能和瓦斯內(nèi)能得不到釋放，在揭煤爆破的作用下極易發(fā)生突出。
而在煤巷揭煤時的突出地點煤體有一個自由面，可以釋放一部分彈性潛能和瓦斯內(nèi)能。
（一）石門揭煤突出危險性分析
石門揭穿煤層的突出次數(shù)占突出總數(shù)的6.1%，但因在礦井采掘過程中，石門揭開煤層的工作量（或次數(shù)）遠(yuǎn)比煤巷掘進(jìn)少得多，所以石門揭開煤層時的突出發(fā)生機(jī)率最高，并且突出強(qiáng)度極大，其平均強(qiáng)度為其它各類巷道平均強(qiáng)度的6倍，絕大多數(shù)的特大型突出（80%以上）也是發(fā)生在石門揭開煤層時，突出的大量瓦斯波及范圍廣。
因此，石門揭開突出煤層具有極大的危險性。其特點是突出強(qiáng)度大，造成的破壞性強(qiáng)，在整個揭穿煤層過程中都存在突出危險性，有的甚至在揭穿同一煤層時發(fā)生兩次突出。
（一）石門揭煤突出危險性分析
石門突出的四種類型：
爆破揭穿煤層時的突出； 
自行沖破巖柱的突出；
過煤門的突出；
延期突出。
以爆破揭開煤層時的突出所占比例最大，因為它對發(fā)生突出的條件來講最有利。
（二）豎井工作面揭煤突出危險性分析
豎井揭穿有煤與瓦斯突出危險煤層是豎井施工中的重大安全技術(shù)問題。
2006年1月5日，淮南礦業(yè)集團(tuán)望峰崗礦近千米的主井井筒在穿過5.86m厚的C13突出危險煤層時，就發(fā)生了一起特大型煤與瓦斯突出事故，突出煤量2831t、瓦斯量0.0927Mm3。
隨著煤礦開采深度的增加，豎井揭穿煤與瓦斯突出危險煤層的危險性日趨增大。
（二）豎井工作面揭煤突出危險性分析
豎井揭煤工作面應(yīng)力分布規(guī)律：
（二）豎井工作面揭煤突出危險性分析
豎井揭煤工作面應(yīng)力分布規(guī)律：
（二）豎井工作面揭煤突出危險性分析
豎井揭煤工作面應(yīng)力分布規(guī)律：
	1）豎井工作面接近煤層時，在其前（下）方應(yīng)力分布分為三個區(qū)，即完全卸壓區(qū)、部分卸壓區(qū)和未卸壓區(qū)。工作面前（下）方有“漏斗”形采動卸壓區(qū)（中心為最大卸壓區(qū)；四周為部分卸壓區(qū)）。在工作面前方，煤巖體的卸壓程度隨著遠(yuǎn)離井筒中心線而降低；工作面距煤層距離不同，各區(qū)的影響范圍也不同。工作面距離煤層越近，煤層中一定范圍內(nèi)的卸壓程度越大。
	2）在井筒四周、工作面前后存在應(yīng)力集中區(qū)。工作面距離煤層越近，應(yīng)力集中區(qū)的影響范圍和峰值越大。
	3）同一標(biāo)高處，井壁四周的集中應(yīng)力分布是不同的。傾斜煤層沿傾向以井軸為界分為兩部分，上側(cè)區(qū)域的應(yīng)力集中度及影響范圍較下側(cè)區(qū)域大，這是由于上側(cè)區(qū)域的煤巖體受自重傾斜分量的壓縮所致。
（二）豎井工作面揭煤突出危險性分析
當(dāng)工作面揭開突出危險煤層時，工作面前方存在的卸壓區(qū)使前方煤巖體向上突出的能量降低，發(fā)生煤與瓦斯突出的危險性相對較小。
當(dāng)掘進(jìn)工作面進(jìn)入突出危險煤層時，如若井壁不能及時支護(hù)，強(qiáng)度較低的煤層處于應(yīng)力集中區(qū)域，暴露的煤壁與巖石便承載著煤層瓦斯壓力和地應(yīng)力的作用（特別是在傾斜煤層的上側(cè)，還要附加煤體的自重影響），當(dāng)煤壁阻礙煤與瓦斯突出的安全區(qū)不足以抵擋瓦斯壓力和地應(yīng)力的綜合作用時，處于應(yīng)力集中區(qū)內(nèi)的煤體便發(fā)生失穩(wěn)破壞，造成煤與瓦斯突出的發(fā)生。
（二）豎井工作面揭煤突出危險性分析
合理的保留巖柱的長度對阻礙發(fā)生煤與瓦斯突出也是至關(guān)重要的，井筒內(nèi)巖柱可以部分地釋放煤層的地應(yīng)力，使煤層卸壓，有利于瓦斯的排放。
當(dāng)巖柱強(qiáng)度不足以抵擋地應(yīng)力和瓦斯壓力作用時，亦會造成煤與瓦斯突出的發(fā)生。
因此，豎井揭煤中最易發(fā)生突出的位置是工作面進(jìn)入煤層后受應(yīng)力集中影響的煤壁，尤其是傾斜煤層的上側(cè)，因該區(qū)域不僅受應(yīng)力集中影響，而且還受重力影響。
（二）豎井工作面揭煤突出危險性分析
井壁至四周應(yīng)力集中峰值處的無突出危險煤巖體構(gòu)成的安全區(qū)，是阻礙煤與瓦斯突出的關(guān)鍵。
因此，釋放井筒周圍一定范圍內(nèi)的煤與瓦斯突出能量，使其變?yōu)闊o煤與瓦斯突出危險安全區(qū)，阻止煤與瓦斯突出發(fā)生，成為豎井揭穿突出危險煤層的技術(shù)關(guān)鍵。
（二）豎井工作面揭煤突出危險性分析
蘆嶺新副井對揭煤處采用排放鉆孔方法，共施工160個鉆孔，其中先期96個排放鉆孔，后期補(bǔ)充54個排放鉆孔
（二）豎井工作面揭煤突出危險性分析
蘆嶺新副井揭8煤的實測參數(shù)表明：
采取措施前，煤層瓦斯壓力（含量）在距井筒中心距離越遠(yuǎn)處，數(shù)值越大，呈弧線的上升；煤層透氣性系數(shù)在距井筒中心距離越遠(yuǎn)處數(shù)值越小，呈弧線的下降；煤層瓦斯壓力（含量）與煤層透氣性系數(shù)出現(xiàn)漏斗形狀。
采取措施后，預(yù)排瓦斯范圍內(nèi)實測煤層瓦斯壓力（含量）降低，與煤層透氣性系數(shù)增大，井筒周圍距井心14m范圍內(nèi)的瓦斯壓力、瓦斯含量及透氣性系數(shù)都達(dá)到了預(yù)期的要求，在井筒周圍形成了一定寬度的阻止煤與瓦斯突出發(fā)生的安全區(qū)。
（二）豎井工作面揭煤突出危險性分析
三、石門及巖石井巷揭煤工作程序
三、石門及巖石井巷揭煤工作程序
為了保證揭煤整體工作的連續(xù)性和安全性，按照“區(qū)域防突措施先行，局部防突措施補(bǔ)充”的要求，將揭煤作業(yè)的整個內(nèi)容進(jìn)行重新定義，即從距煤層最小法向距離10m（地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、巖石破碎的區(qū)域法向距離20m）之前至穿過突出煤層頂板（底板）法線距離大于2m的全部作業(yè)過程。
三、石門及巖石井巷揭煤工作程序
三、石門及巖石井巷揭煤工作程序
石門及巖石井巷揭煤安全措施需要在以下四個地點進(jìn)行：
距煤層法向距離10m處（地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、巖石破碎的區(qū)域法向距離20m）
距煤層法向距離7m處
距煤層法向距離5m處
距煤層法向距離1.5～2m處。
主要包括超前探測、區(qū)域預(yù)測、區(qū)域防突措施、區(qū)域效果檢驗和遠(yuǎn)距離放炮揭煤五個部分
三、石門及巖石井巷揭煤工作程序
超前探測與區(qū)域預(yù)測
在距煤層法向距離10m處（地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、巖石破碎的區(qū)域法向距離20m），施工3個前探鉆孔
一是探明石門和巖石井巷掘進(jìn)工作面距煤層的相對位置；
二是利用前探鉆孔測定煤層瓦斯壓力，并取樣測定瓦斯放散初速度和煤的堅固性系數(shù)。
具備直接法測定瓦斯含量的條件時，也可以對煤層原始瓦斯含量進(jìn)行測定。
地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜時，可適當(dāng)增加前探和預(yù)測鉆孔數(shù)量。通過瓦斯參數(shù)測定結(jié)果，結(jié)合打鉆過程中瓦斯動力現(xiàn)象預(yù)測前方煤層的突出危險性。
三、石門及巖石井巷揭煤工作程序
防突措施
對于區(qū)域預(yù)測為無突出危險的區(qū)域采用施工少量排放鉆孔防突措施；
對于預(yù)測為突出危險區(qū)域，必須采取防突措施（抽排鉆孔），并經(jīng)效果檢驗（殘余瓦斯壓力或殘余瓦斯含量）有效后，補(bǔ)充添設(shè)金屬骨架，注入馬麗散加固煤體；
如檢驗無效，必須繼續(xù)補(bǔ)充采取防突措施，并再次檢驗有效后方可繼續(xù)向下施工。
三、石門及巖石井巷揭煤工作程序
區(qū)域效果檢驗
對于石門和巖石井巷區(qū)域消除突出危險和無突出危險區(qū)域，繼續(xù)施工時采用“四位一體”局部防突措施，采用綜合指標(biāo)（D、K值）和鉆屑解吸指標(biāo)（K1及?h2值）對工作面的突出危險性進(jìn)行預(yù)測，預(yù)測有突出危險的區(qū)域必須采用局部防突措施。由于石門和巖石井巷揭煤鉆孔工程量大，應(yīng)在距煤層法向距離7m處徹底消除了揭煤控制范圍內(nèi)煤層的突出危險性，盡量使距煤層法向距離5m時不需補(bǔ)充施工抽放鉆孔。
石門和豎井、斜井工作面從掘進(jìn)至距突出煤層的最小法向距離5m開始，必須采用物探或鉆探手段邊探邊掘，保證工作面到煤層的最小法向距離不小于遠(yuǎn)距離爆破揭開突出煤層前要求的最小距離。
三、石門及巖石井巷揭煤工作程序
遠(yuǎn)距離放炮揭煤
施工至距煤層法向距離1.5m～2m處，在必要的安全防護(hù)措施下，利用遠(yuǎn)距離放炮揭開煤層。
在揭煤工作面用遠(yuǎn)距離爆破揭開突出煤層后，若未能一次揭穿至煤層頂（底）板，則仍應(yīng)當(dāng)按照遠(yuǎn)距離爆破的要求執(zhí)行，直至完成揭煤作業(yè)全過程。
工作面需穿過煤層進(jìn)入底板巖層距煤層法向距離2m以上。
四、石門及井巷揭煤前的探測及預(yù)測
（一）控制煤層層位鉆孔的布置和要求
（二）瓦斯壓力測定鉆孔的布置和封孔
（三）突出危險性預(yù)測
（一）控制煤層層位鉆孔的布置和要求
石門和豎井、斜井揭穿突出煤層前，必須通過鉆探準(zhǔn)確控制煤層層位，掌握煤層的賦存位置、形態(tài)，也可用物探等手段探測煤層的層位、賦存形態(tài)和底（頂）板巖石致密性等情況。
在揭煤工作面掘進(jìn)至距煤層最小法向距離10m（地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、巖石破碎的區(qū)域距煤層法向距離20m處）之前，應(yīng)當(dāng)至少打3個穿透煤層全厚且進(jìn)入頂（底）板不小于0.5m的控制煤層層位鉆孔，在煤層傾向上部布置1個鉆孔，走向上布置2個鉆孔；鉆孔控制巷道輪廓外不小于12m范圍。
3個控制煤層層位鉆孔中至少有2個為前探取芯鉆孔，并詳細(xì)記錄巖芯資料。
（一）控制煤層層位鉆孔的布置和要求
（一）控制煤層層位鉆孔的布置和要求
保證控制層位鉆孔施工質(zhì)量，詳細(xì)記錄巖芯資料，繪制揭煤地點煤層賦存平、剖面圖，掌握煤層厚度、傾角、地質(zhì)構(gòu)造、井筒與煤層的相對位置。若發(fā)現(xiàn)斷層、褶曲或煤巖層產(chǎn)狀異常等，必須增加控制鉆孔。
 施工控制層位鉆孔同時收集煤樣，可以初步進(jìn)行鉆屑指標(biāo)的測試（參考值）；并送入實驗室進(jìn)行瓦斯放散初速度值（ΔP）、煤的堅固性系數(shù)（f）分析，結(jié)合測壓結(jié)果，計算綜合指標(biāo)D、K值，對煤層突出危險性進(jìn)行綜合分析。
 揭煤工作面從距煤層法向距離不小于5m處（地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、巖石破碎的區(qū)域距煤層法向距離10m處），實行邊探邊掘，探孔超前距離不得小于5m，探孔數(shù)量根據(jù)實際情況確定，但不得小于3個，應(yīng)準(zhǔn)確探明煤層層位。
（二）瓦斯壓力測定鉆孔的布置和封孔
石門和巖石井巷工作面距煤層法向距離不小于10m處進(jìn)行煤層原始瓦斯壓力測定，瓦斯壓力測定可利用已施工的控制層位鉆孔，測壓鉆孔數(shù)目不少于3個，兩個鉆孔的間距應(yīng)大于10m，其中煤層傾斜方向上部必須布置1個鉆孔，鉆孔布置在無地質(zhì)構(gòu)造的地段；測壓鉆孔布置在石門揭煤輪廓外不小于6m范圍。近距離煤層群的層間距小于5m或?qū)娱g巖石破碎時，應(yīng)當(dāng)測定各煤層的綜合瓦斯壓力。
測壓鉆孔在每米煤孔采一個煤樣測定煤的堅固性系數(shù)f，把每個鉆孔中堅固性系數(shù)最小的煤樣混合后測定煤的瓦斯放散初速度ΔP，則此值及所有鉆孔中測定的最小堅固性系數(shù)f值作為軟分層煤的瓦斯放散初速度和堅固性系數(shù)參數(shù)值。
若不利用前探鉆孔測定瓦斯壓力時，則測定鉆孔應(yīng)布置在該區(qū)域各鉆孔見煤點間距最大的位置，同時并對未利用測壓的控制層位的鉆孔必須用水泥砂漿進(jìn)行封堵。
（三）突出危險性預(yù)測
石門和巖石井巷揭煤的突出危險性預(yù)測包括區(qū)域性預(yù)測和工作面突出預(yù)測兩部分。
	       石門和豎井、斜井揭煤的區(qū)域預(yù)測指標(biāo)（煤層瓦斯壓力和煤層瓦斯含量）需要在距煤層最小法向距離10m前進(jìn)行。
           經(jīng)區(qū)域突出危險性預(yù)測，石門（巖石井巷）揭煤處存在突出危險時，必須在距煤層法向距離不小于7m處采取區(qū)域防突措施；
           當(dāng)預(yù)測為無突出危險時，對于淺部煤層（埋深小于等于500m）可不采取區(qū)域防突措施，直接施工至距煤層法向距離5m處；對于深部煤層（埋深大于500m）建議在距煤層法向距離不小于7m處采取施工部分抽排鉆孔措施。經(jīng)區(qū)域預(yù)測為無突出危險區(qū)域和已消突區(qū)域的需采用局部“四位一體”綜合防突措施。
（三）突出危險性預(yù)測
石門和豎井、斜井揭煤工作面的突出危險性預(yù)測必須在距突出煤層最小法向距離5m（地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、巖石破碎的區(qū)域，應(yīng)適當(dāng)加大法向距離）前進(jìn)行。測定煤層鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)△h2、k1值或綜合指標(biāo)D、K值。工作面預(yù)測鉆孔不得小于3個，鉆孔均勻布置，終孔須穿透煤層進(jìn)入煤層頂板0.5m，控制井筒輪廓線外4～6m范圍。
在經(jīng)工作面預(yù)測或措施效果檢驗為無突出危險工作面時，可掘進(jìn)至遠(yuǎn)距離爆破揭穿煤層前的工作面位置（距煤層法向距離不小于1.5~2m），再采用工作面預(yù)測（鉆屑指標(biāo)法）的方法進(jìn)行最后驗證。若經(jīng)驗證仍為無突出危險工作面時，則在采取安全防護(hù)措施的條件下采用遠(yuǎn)距離爆破揭穿煤層；否則，必須采取或補(bǔ)充工作面防突措施。
當(dāng)工作面預(yù)測或措施效果檢驗為突出危險工作面時，必須采取或補(bǔ)充工作面防突措施，直到經(jīng)措施效果檢驗為無突出危險工作面。
五、石門及井巷揭煤的防突技術(shù)措施
（一）主要揭煤技術(shù)措施
（二）加強(qiáng)型措施
（三）安全保障措施
五、石門及井巷揭煤的防突技術(shù)措施
《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》中對石門、豎井和斜井等巖石巷道揭煤區(qū)域性措施規(guī)定如下：
穿層鉆孔預(yù)抽石門（含立、斜井等）揭煤區(qū)域煤層瓦斯區(qū)域防突措施應(yīng)當(dāng)在揭煤工作面距煤層的最小法向距離7m以前實施（在構(gòu)造破壞帶應(yīng)適當(dāng)加大距離）。
鉆孔的最小控制范圍是：石門和豎井、斜井揭煤處巷道輪廓線外12m（急傾斜煤層底部或下幫6m），同時還應(yīng)當(dāng)保證控制范圍的外邊緣到巷道輪廓線（包括預(yù)計前方揭煤段巷道的輪廓線）的最小距離不小于5m，且當(dāng)鉆孔不能一次穿透煤層全厚時，應(yīng)當(dāng)保持煤孔最小超前距15m。
五、石門及井巷揭煤的防突技術(shù)措施
五、石門及井巷揭煤的防突技術(shù)措施
當(dāng)掘進(jìn)至工作面法向距離不小于5m處，經(jīng)工作面突出危險性預(yù)測（驗證）石門、豎井和斜井等巖石巷道揭煤工作面存在突出危險時，可采取局部防突措施。
 石門（斜井等）揭煤工作面的防突措施包括預(yù)抽瓦斯、排放鉆孔、水力沖孔、金屬骨架、煤體固化或其他經(jīng)試驗證明有效的措施。
石門揭煤工作面鉆孔的控制范圍是：石門的兩側(cè)和上部輪廓線外至少5m，下部至少3m。

五、石門及井巷揭煤的防突技術(shù)措施
豎井揭煤工作面的防突措施包括預(yù)抽瓦斯、排放鉆孔、金屬骨架、煤體固化或其他經(jīng)試驗證明有效的措施。
豎井揭煤工作面鉆孔控制范圍是：近水平、緩傾斜、傾斜煤層為井筒四周輪廓線外至少5m；急傾斜煤層沿走向兩側(cè)及沿傾斜上部輪廓線外至少5m，下部輪廓線外至少3m。
揭煤工作面施工的鉆孔應(yīng)當(dāng)盡可能穿透煤層全厚。當(dāng)不能一次打穿煤層全厚時，可分段施工，但第一次實施的鉆孔穿煤長度不得小于15m，且進(jìn)入煤層掘進(jìn)時，必須至少留有5m的超前距離（掘進(jìn)到煤層頂或底板時不在此限）。
五、石門及井巷揭煤的防突技術(shù)措施
由于石門和巖石井巷揭煤的特殊性，一般在距煤層法向距離7m處的區(qū)域防突措施便要求消除揭煤處規(guī)定范圍的突出危險性，工作面的突出預(yù)測也要求在法向距離不小于5m處進(jìn)行，因此實際操作過程中，可以在法向距離7m時一同完成上述工作，但是在此后的施工過程中應(yīng)堅持循環(huán)預(yù)測（驗證），如存在突出危險性時，補(bǔ)充局部防突措施。
五、石門及井巷揭煤的防突技術(shù)措施
《防突規(guī)定》石門和巖石井巷揭煤中的主要區(qū)域技術(shù)手段為穿層抽放，局部技術(shù)手段包括預(yù)抽瓦斯、排放鉆孔、水力沖孔、金屬骨架、煤體固化或其他經(jīng)試驗證明有效的措施，在實際揭穿突出煤層過程中上述措施往往綜合運(yùn)用
為了保證揭煤工作的經(jīng)濟(jì)性、安全性，實現(xiàn)快速揭煤，可將上述措施分為主要揭煤技術(shù)措施（預(yù)抽鉆孔、排放鉆孔）、加強(qiáng)型措施（水力沖孔、水力擴(kuò)孔、沖煤掃孔等）和安全保障型措施（金屬骨架、煤體固化、順層鉆孔等）。
（一）主要揭煤技術(shù)措施
通過對石門和豎井揭煤工作面應(yīng)力分布及突出特點的分析可知，采用抽排煤層瓦斯，降低瓦斯壓力，釋放瓦斯膨脹能，降低應(yīng)力集中的影響，增加煤體強(qiáng)度，在石門和豎井筒周圍形成足夠厚度的安全區(qū)成為石門和豎井防治煤與瓦斯突出的主要技術(shù)方向。

（一）主要揭煤技術(shù)措施
鉆孔預(yù)排瓦斯消除突出的原理

利用鉆孔增加應(yīng)力集中區(qū)煤巖體的損耗，在非彈性變形能作用下造成鉆出空間周圍煤體卸壓變形，使應(yīng)力集中峰值降低、石門和豎井四周應(yīng)力集中峰值點外移。
同時利用工作面前方煤體卸壓變形、煤體的透氣性大大增加的有利條件，通過對石門和井筒周圍一定范圍內(nèi)煤體瓦斯的抽采，降低煤體中積蓄的瓦斯膨脹能、煤體孔隙瓦斯壓力，使煤體部分孔隙閉合，增強(qiáng)煤體強(qiáng)度。
當(dāng)煤體瓦斯預(yù)抽達(dá)到一定程度后，瓦斯膨脹能減小到不足以粉化、拋射煤巖體時，預(yù)排范圍內(nèi)的煤體便失去了突出危險。在石門和井筒周圍形成一定厚度的安全區(qū)，從而防止石門和豎井煤與瓦斯突出的發(fā)生。
（一）主要揭煤技術(shù)措施
排放鉆孔是揭煤的一種常用防突措施。該措施是在揭煤前由工作面向前方煤體打鉆孔，排放煤體瓦斯并使煤體產(chǎn)生卸壓，從而在工作面揭煤時起到防突的作用，由于防突需要的排放鉆孔數(shù)量較多，且一般成排布置，故又稱多排鉆孔。
排放鉆孔防突措施工藝簡單，效果較好。對于石門揭開緩傾斜煤層，由于鉆孔較長，并且鉆孔的巖石段較大，尤其是遇到硬巖石時，打鉆的時間多，工作量大。
排放鉆孔法
（一）主要揭煤技術(shù)措施
    1）排放鉆孔應(yīng)控制到揭煤處輪廓線外6～12m的煤層范圍內(nèi)。
	2）排放鉆孔的直徑為Φ75～120mm，鉆孔間距根據(jù)煤層透氣性和生產(chǎn)計劃允許排放的時間來確定，一般要求孔底見煤間距不大于2m。
	3）鉆孔應(yīng)一次打穿煤層全厚。
    4）排放鉆孔在揭穿煤層之前應(yīng)當(dāng)保持自然排放
	5）適用于煤層透氣性較好、有足夠排放時間的工作面，對瓦斯抽放效果較差的工作面（豎井工作面），可以配合沖煤掃孔加速瓦斯排放技術(shù)共同使用。
排放鉆孔必須滿足下列條件：
（一）主要揭煤技術(shù)措施
天府磨心坡礦的實測結(jié)果表明，排放鉆孔除能部分排放煤體所含瓦斯使瓦斯壓力降低外，還能使煤體產(chǎn)生收縮變形、卸壓和煤層透氣性的提高，這些均有利于防治突出。
（一）主要揭煤技術(shù)措施
預(yù)抽瓦斯法

預(yù)抽瓦斯是揭煤采用的一種最有效的防突措施。在煤層透氣性比較小的揭煤工作面尤其適用，在有條件的礦井應(yīng)優(yōu)先采用。該項措施是在揭煤工作面采用排放鉆孔措施自然排放瓦斯作用的基礎(chǔ)上，預(yù)先抽放煤層中的瓦斯，加快瓦斯排放和突出煤體卸壓速度，一般要求：
	 1）煤層透氣性較好，并有足夠的抽放時間（一般不少于3個月）。
	 2）抽放鉆孔孔底應(yīng)布置到井筒周界外6～12m的煤層內(nèi)。
	 3）抽放拈孔的直徑通?？扇ˇ?5～120mm，鉆孔孔底間距一般為2～3m。
	 4）預(yù)抽瓦斯鉆孔在揭穿煤層之前應(yīng)當(dāng)保持抽采狀態(tài)。
（一）主要揭煤技術(shù)措施
（二）加強(qiáng)型措施
水力沖孔

水力沖孔是在突出煤層中直接應(yīng)用的一種防治突出措施，它又稱鉆沖法，是利用煤與瓦斯突出煤層所具有的特點，即鉆孔鉆進(jìn)煤層時發(fā)生瓦斯和煤自孔內(nèi)噴出，稱為自噴現(xiàn)象。
針對這一現(xiàn)象，采用壓力水鉆沖孔，以激發(fā)噴孔，達(dá)到人為控制條件下釋放突出能量，可消除一定范圍內(nèi)的煤層突出危險。
（二）加強(qiáng)型措施
《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》要求石門全斷面沖出的總煤量（t）數(shù)值不得小于煤層厚度（m）乘以20。若有鉆孔沖出的煤量較少時，應(yīng)在該孔周圍補(bǔ)孔。
在鉆沖孔時，隨著鉆孔的前進(jìn)，噴孔持續(xù)不斷地發(fā)生，煤、水、瓦斯經(jīng)過孔道向孔外排出，孔道周圍煤體劇烈向孔道方向位移，同時發(fā)生煤體的膨脹變形和頂?shù)装宓南嘞蛭灰?，在鉆沖影響范圍內(nèi)引起地應(yīng)力降低、煤層卸壓、裂隙增加，使煤層透氣性增高，促進(jìn)瓦斯的解吸和排放，煤的強(qiáng)度增高和濕度增加。
（二）加強(qiáng)型措施
水力沖孔的工藝是，以巖柱（穿層沖孔）或煤柱（本層沖孔）作安全屏障，向有自噴能力的突出危險煤層打鉆，同時送入一定壓力的水。通過鉆頭的切割和水射流的打擊，部分地破碎煤體，破壞煤巖內(nèi)部的應(yīng)力和瓦斯的不穩(wěn)定平衡，激發(fā)潛能的釋放，促使噴孔的發(fā)生和發(fā)展。
（二）加強(qiáng)型措施
（二）加強(qiáng)型措施
水力擴(kuò)孔

擴(kuò)孔鉆卸煤措施是利用可伸縮鉆頭、將石門前方煤體部分掏出，使煤體卸壓和排放瓦斯，達(dá)到防突效果的一種方法。為了防止上懸煤體垮落，使用該措施時，在石門上部架設(shè)金屬骨架。
該措施分兩個步驟進(jìn)行，第一步是架設(shè)金屬骨架，第二步是打鉆卸煤。
（二）加強(qiáng)型措施
（二）加強(qiáng)型措施
與水力沖孔和沖刷相比，擴(kuò)孔鉆卸煤的顯著優(yōu)點：
      1.不需特殊裝備，僅用普通鉆機(jī)即可實現(xiàn)擴(kuò)孔。
      2.采用擴(kuò)孔鉆卸煤和金屬骨架相結(jié)合的措施能大大縮短石門揭煤時間。
（二）加強(qiáng)型措施
沖煤掃孔技術(shù)

壓風(fēng)沖煤掃孔技術(shù)的實質(zhì)是利用井筒內(nèi)壓風(fēng)，對施工后的排放鉆孔進(jìn)行吹掃，清除鉆孔內(nèi)積水加速瓦斯排放的同時，還沖出了一部分煤，使應(yīng)力集中區(qū)域煤巖體的損耗進(jìn)一步增大，應(yīng)力集中峰值進(jìn)一步降低
通過對鉆孔附近進(jìn)行反復(fù)“掏煤”，使遠(yuǎn)處煤體向鉆孔附近范圍內(nèi)流動，形成鉆孔附近煤層循環(huán)卸壓，井壁四周應(yīng)力集中峰值點進(jìn)一步外移，煤層透氣性增大，這更大大地加速了煤層瓦斯的排放，降低了煤體中積蓄的瓦斯膨脹能和瓦斯壓力，增強(qiáng)了煤體強(qiáng)度，使排放孔排放效果能更好、更快的達(dá)到要求，在井筒周圍形成更大范圍的安全防護(hù)帶，從而防止豎井煤與瓦斯突出的發(fā)生。
（二）加強(qiáng)型措施
（三）安全保障措施
通過對石門和豎井揭煤工作面應(yīng)力分布及突出特點的分析可知，采用抽排煤層瓦斯，降低瓦斯壓力，釋放瓦斯膨脹能，降低應(yīng)力集中的影響，增加煤體強(qiáng)度，在石門和豎井筒周圍形成足夠厚度的安全區(qū)成為石門和豎井防治煤與瓦斯突出的主要技術(shù)方向。

（三）安全保障措施
金屬骨架措施

金屬骨架是用于石門（井巷）工作面揭穿突出危臉煤層的一種超前支架。這種支架是將鋼管或鋼軌插入預(yù)先在工作面斷面周邊處布置的鉆孔內(nèi)，其前端伸入煤層的頂或底板巖石中，后端支撐在工作面中的支架上方。
該防突措施的作用：一是通過安裝金屬骨架的鉆孔排放煤體中的一部分瓦斯，使一定范圍內(nèi)的煤體卸壓；二是依靠金屬骨架加強(qiáng)工作面前方煤體的穩(wěn)定性。
（三）安全保障措施
石門和豎井揭煤工作面金屬骨架措施一般在石門上部和兩側(cè)或豎井周邊外0.5～1.0m范圍內(nèi)布置骨架孔。
骨架鉆孔應(yīng)穿過煤層并進(jìn)入煤層頂（底）板至少0.5m，當(dāng)鉆孔不能一次施工至煤層頂板時，則進(jìn)入煤層的深度不應(yīng)小于15m。
鉆孔間距一般不大于0.3m，對于松軟煤層要架兩排金屬骨架，鉆孔間距應(yīng)小于0.2m。
骨架材料可選用8kg/m的鋼軌、型鋼或直徑不小于50mm鋼管，其伸出孔外端用金屬框架支撐或砌入碹內(nèi)。
插入骨架材料后，應(yīng)向孔內(nèi)灌注水泥砂漿等不燃性固化材料。揭開煤層后，嚴(yán)禁拆除金屬骨架。
（三）安全保障措施
（三）安全保障措施
煤體固化技術(shù)

石門和豎井揭煤工作面煤體固化措施適用于松軟煤層，用以增加工作面周圍煤體的強(qiáng)度。
向煤體注入固化材料的鉆孔應(yīng)施工至煤層頂（底）板0.5m以上，一般鉆孔間距不大于0.5m，鉆孔位于巷道輪廓線外0.5～2.0m的范圍內(nèi)，根據(jù)需要也可在巷道輪廓線外布置多排環(huán)狀鉆孔。
當(dāng)鉆孔不能一次施工至煤層頂板時，則進(jìn)入煤層的深度不應(yīng)小于10m。
（三）安全保障措施
各鉆孔應(yīng)當(dāng)在孔口封堵牢固后方可向孔內(nèi)注入固化材料。可以根據(jù)注入壓力升高的情況或注入量決定是否停止注入。固化操作時，所有人員不得正對孔口。
在巷道四周環(huán)狀固化鉆孔外側(cè)的煤體中，預(yù)抽或排放瓦斯鉆孔自固化作業(yè)到完成揭煤前應(yīng)保持抽采或自然排放狀態(tài)，否則，應(yīng)打一定數(shù)量的排放瓦斯鉆孔。從固化完成到揭煤結(jié)束的時間超過5天時，必須重新進(jìn)行工作面突出危險性預(yù)測或措施效果檢驗。
（三）安全保障措施
過煤段的安全保障措施

當(dāng)石門（巖石井巷）穿過所揭煤層后，加強(qiáng)過煤段支護(hù)后，可沿著所揭穿過的煤層傾向施工部分上向、下向順層鉆孔，進(jìn)一步降低石門（巖石井巷）附近煤體的瓦斯含量，同時提高煤體硬度，在巷道（井筒）外形成更大范圍的安全保護(hù)圈，能夠有效的防止穿煤段頂板冒落和瓦斯突出涌出事故的發(fā)生，確保揭煤段巷道的絕對安全。
（三）安全保障措施
通過對石門和豎井揭煤工作面應(yīng)力分布及突出特點的分析可知，采用抽排煤層瓦斯，降低瓦斯壓力，釋放瓦斯膨脹能，降低應(yīng)力集中的影響，增加煤體強(qiáng)度，在石門和豎井筒周圍形成足夠厚度的安全區(qū)成為石門和豎井防治煤與瓦斯突出的主要技術(shù)方向。
此外，當(dāng)石門（巖石井巷）穿過所揭煤層后，也可以利用順層鉆孔向煤層注水的措施。通過注水降低穿煤段煤層應(yīng)力，從而使煤層的彈性潛能降低，增加了煤的可塑性，有利于集中應(yīng)力向煤層深部轉(zhuǎn)移，同時能夠使瓦斯放散速度變緩，降低煤層釋放瓦斯能力，減少發(fā)生突出的瓦斯內(nèi)能，有效防治突出的發(fā)生。

（三）安全保障措施

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