平煤八矿新副井戊二轨道上山石门揭煤设计(毕业设计).doc

1、河南理工大学本科毕业设计平煤八矿新副井戊二轨道上山石门揭煤设计摘 要：在煤与瓦斯突出矿井中，石门揭突出煤层危险性大，时间特别长，是矿井安全技术的重点和采掘部署的瓶颈工程。本文阐述了国内外关于煤与瓦斯突出机理的综合学说，详细分析了石门揭煤突出的原理，包括其突出影响因素、发生条件、突出煤体的力学特性与瓦斯流动规律，之后对通过对平行布孔抽放瓦斯、扇形布孔抽放瓦斯、交叉布孔抽放瓦斯比较，提出平煤八矿戊9-10煤层的揭煤方案石门短导硐、交叉布孔抽放瓦斯和震动放炮相结合的揭煤措施。并按防治煤与瓦斯突出细则制定了“四位一体”防突措施及相关安全防护及防突措施。关键词：煤与瓦斯突出，石门揭煤，突出机理，短导硐揭

2、煤技术49Design of Cross-cut Crossing Seam at New Auxiliary Shaft Rail Raise in Pingmei Corporation 8 MineAbstract： In the mine which gush the coal and gas,rockcross cutvuncovers the coal prominent coal bed serious risk,the timeexepect long，it is the mine security technology key point and the excavation

3、 deployment bottleneck project. This article elaborated domestic and foreign about coal and gas prominent theory, multi analysis rock cross cut has uncovered the coal prominent principle,including its prominent influence factor,has the condition,the prominent coal body mechanics characteristic and t

4、he gas mobile rule,to through to paralle cloth Kong Pulls and puts the gas fan-shaped cloth Kong Pulls out puts the gas， overlapping cloth hole pulls out put the gas compares afterwards,proposed the even coal eight ores fifth heavenly stems 9-10coal bed uncovers coal plan-rock cross cut short to lea

5、d uncovers the coal measure which hole,overlapping cloth hole Pulls out puts.The gas and the vibration fires a gun unifies.And formulated “a four body”according to “Preventing and controlling Coal ang Gas Prominent Regulation” to guard against suddenly the measure and the correlation security protec

6、tion and guards against suddenly the measure.Key words： Coal and gas prominent；rock cross cut uncovers the coal; prominent theory; short hole to lead uncovers the coal measure.目 录1绪论11.1前言11.2国内外研究现状21.2.1煤与瓦斯突出机理的研究现状21.2.2煤与瓦斯突出预测的研究现状41.2.3石门揭煤工作面突出机理51.2.4石门揭煤的研究现状62试验区概况102.1矿井概述102.2试验区概况112.2

7、.1揭煤地点概况112.2.2瓦斯地质情况122.2.3瓦斯地质分析133揭煤工作面突出危险性预测143.1试验区瓦斯地质特143.2前探钻孔143.3煤层压力测定163.4石门揭煤工作面突出危险性分析174石门揭煤技术方案及参数184.1石门揭煤预留岩柱厚度的确定184.2石门揭煤防突措施的选定204.3短导硐的施工方案234.4抽放钻孔的布置方式234.4.1抽放钻孔的布置方式的选择234.4.2交叉钻孔布孔方式264.4.3抽放钻孔施工要求264.4.4抽放钻孔工艺274.4.5抽放钻孔安全技术措施284.6揭煤爆破技术方案285安全岩柱和效果检验325.1突防效果检验325.2预留岩柱

8、厚度的控制335.3炮前的防突措施效果检验336防突系统和安全防护356.1通风系统356.1.1通风系统与局部通风356.1.2反向风门356.2监测监控356.3安全防护366.3.1压风自救系统366.3.2隔爆水槽366.3.3综合防尘366.3.4其它366.4供电及停电376.5揭煤放炮眼布置376.5.1炮眼布置376.5.2爆破网络计算376.7震动放炮安全技术措施386.7.1爆破器材386.7.2打眼与装药396.7.3爆破396.7.4其它406.8避灾路线416.9组织管理416.10进入煤层掘进期间的防突措施426.11防瓦斯超限437过煤门施工措施447.1措施选定

9、447.2措施技术参数的确定447.3措施实施的具体要求447.4措施的效果检验457.4.1瓦斯涌出初速度q值测试步骤467.4.2钻屑瓦斯解吸量指标的测定方法和步骤467.4.3临界值及判断467.4.4效检时467.4.5效检后46结论47致谢48参考文献491绪论1.1前言煤炭是国民经济和社会发展的基础，在我国一次能源生产和消费结构中始终占70%左右。据预测，到2010年煤炭将占60%左右，2050年将占50以上，在相当长的时期内，煤炭仍将是我国的主要能源。当前快速增长的经济，对煤炭工业发展提出了更高的要求。我国煤矿主要是井工开采，生产环境条件复杂，与其它行业相比，煤矿安全尤为重要。安

10、全是煤炭生产的头等大事，安全对煤炭生产起着保证、支撑和推动作用，是煤炭工业可持续发展的前提。目前，随着煤矿开采深度的延伸和开采强度的加大，地压和瓦斯涌出量越来越大，突出危险性也不断加大。在很短时间内，从煤(岩)壁内部向采掘工作间突然喷出煤(岩)和瓦斯的现象，即煤(岩)与瓦斯突出，它是一种伴有声响和猛烈能效应的动力现象，能摧毁井巷设施、破坏矿井通风系统，使井巷充满瓦斯和煤(岩)抛出物，造成人员窒息、煤流埋人，甚至可能引起瓦斯爆炸与火灾事故，导致产中断。因此，煤与瓦斯突出是煤矿最严重的自然灾害之一，严重威胁着煤矿的安全生产，制约着我国煤炭工业的发展。从1834年3月22日法国鲁阿尔煤田依萨克矿井发

11、生了世界上有记载的第一次突出至今，己发生过突出的国家有法国、前苏联、中国、波兰、日本、美国等20多个国家和地区。据不完全统计，截止1981年发生突出的次数已超过3万次，其中强度最大的一次突出发生在1969年7月13日前苏联顿巴斯矿区加加林矿井，突出煤14200t，喷出瓦斯达250万m3。我国是世界上煤与瓦斯突出最严重的国家之一，其特点是突出矿井分布面广，且分布于不同类型的煤层，突出矿井的始突深度不一，中小型突出占较大多数，大强度突出次数也不少；在区域上的表现为南北都有分布，但南强北弱。建国后，第一次煤与瓦斯突出于1950年4月20日发生在辽源矿务局富国矿的西二坑，此后，随着我国煤炭工业的迅猛发

12、展，老矿井开采的愈来愈深，新矿井又不断增多，突出矿井也日益增多，不仅突出次数大幅度增加，而且其突出强度也在提高，其中最大的一次突出发生在1975年8月8日天府矿务局三汇坝一矿主平铜震动性放炮揭穿6号煤层时，突出煤岩12780t，突出瓦斯140万m3，居世界第二。1988年10月16日南桐鱼田堡煤矿二水平东翼三采区+20m石门，打震动炮眼时发生自行冲破岩柱的突出。突出煤炭8765吨，岩石61m3，瓦斯201万m3，煤粉堵塞巷道1388m，瓦斯逆流1846m。近些年来，我国煤矿的安全生产形势日益严峻，煤矿安全事故也层出不穷，80%以上都是瓦斯事故，其中以石门揭煤突出最为严重，造成了大量的人员伤亡和

13、财产损失。截止2004年，国有重点煤矿中，有高瓦斯矿井152处、煤与瓦斯突出矿井154处，高瓦斯、突出矿井数量约占49.8%，煤炭产量约占42%，45户安全重点监控企业中，有高瓦斯、突出矿井250处，其矿井数量和产量分别占60.2%.、60.6%3。对于煤与瓦斯突出，特别是石门揭煤突出，各国都投入了大量的人力、物力、财力，许多国家还建立了专门的研究机构，专门研究其机理和防治工作；我国于五十年代成立了抚顺煤炭研究所，主要承担煤和瓦斯突出的研究工作，以后相继有中国矿大、安徽理工、河南理工等高等院校也都进行这方面的研究工作1。由于石门揭煤突出强度大，波及范围广，造成的破坏严重，能给矿井带来毁灭性的灾

14、难；同时，由于石门揭煤其施工工艺的特殊性，揭穿突出煤层全过程都有突出危险，并可能发生连续突出、延期突出和自行揭开突出，比一般类型突出对人身安全的危害更大，所以个别突出矿井不惜多掘数百米煤层巷道来绕过石门直接揭煤这个拦路虎，浪费了大量的工程费用，多数矿井在严重突出煤层石门揭煤过程中，为防治突出，防突措施步步设防，执行措施占用时间长，造成生产接替十分紧张，矿井发展步履维艰，经济形势尤其困难。1.2国内外研究现状1.2.1煤与瓦斯突出机理的研究现状煤矿开采过程中，直到十六世纪末，在煤矿的井工开采中，才遇到有害气体，到十八世纪初期英国有的深井开始发生甲烷爆炸。随着工业的发展，煤炭开采日益加剧，矿井瓦斯

15、事故也日益加剧，引起了世界各采煤国家的密切关注，研究工作也取得了一定的成果，但由于突出机理的复杂多样性，迄今为止形成了多种假说，国外主要存在三种假说，分别是瓦斯作用说、地应力说和综合作用说。（1）瓦斯作用说：该学说认为，煤内存储的高压瓦斯是突出中起主要作用的因素，在这类假说中“瓦斯包”说占重要地位，它认为在煤层中存在着瓦斯压力与瓦斯含量比临近区域高得多的煤窝，即瓦斯包，其中煤松软、孔隙与裂隙发育它具有较大的存储瓦斯的能力，被透气性差的煤所包围，存储着高压瓦斯：当巷道揭穿“瓦斯包”时，在瓦斯压力作用下将松软的煤窝破碎并抛出而形成煤与瓦斯突出。另一类瓦斯作用说认为，甲烷在煤中以不稳定的化合物形式存

16、在，例如有多聚甲烷或结晶水化物存在，或者煤可以自然地分解并放出大量瓦斯，当巷道揭开饱含不稳定化合物煤区时，因温度上升或瓦斯压力下降，促使它们急剧地分解，放出大量瓦斯并夹带着煤喷出。（2）地应力说：该学说认为，突出主要是高地应力作用的结果。然而对高地应力的构成又有不同说法，一种认为除自重应力外还存在着地质构造应力，当巷道接近存储构造应变能高的硬而厚的岩层时，后者将像弹簧一样地伸张，将煤破坏和粉碎，从而引起瓦斯剧烈涌出而形成突出；另一种认为采掘工作面前方存在着应力集中，当弹性厚顶板悬顶过长或突然冒落时，可能产生附加的应力，在集中应力作用下，煤发生破坏和破碎时，伴随着大量瓦斯涌出而构成突出。（3）综

17、合作用说：该学说认为突出是地应力、瓦斯、煤的力学性质等因素综合作用的结果。因为它较全面地考虑了动力与阻力两个方面的因素，因而得到各界学者的普遍承认，在综合作用说的多种说法中又以苏联B.B.霍多特的能量假说影响最大，他认为，突出是煤的变形潜能W和瓦斯内能突然释放所引起的近工面 煤体的高速破碎，并推断出激发突出的三个条件，可表述为如下三个公式：激发突出的第一条件：对于回采 W+ F+ U (11)对于掘进 W F +U (12)对于石门揭煤 W +Q F+ U (13)式中：W煤的变形潜能；顶岩石的动能；Q煤内游历瓦斯所含的内能；F煤向巷道的移动功；U煤的破碎功。激发突出的第二条件：VpVx (1

18、4)式中：Vp 煤的破碎速度；Vx 煤裂隙中瓦斯压力下降速度，取决于煤的裂隙性。激发突出的第三条件：要求在煤破碎完成之前，瓦斯压力应保持在比己破碎煤 的抛出阻力更大的水平上，即：P(m /s )*g (f* cos a sin a )+ a (1-5)式中：s煤破碎区段的横段面积；f煤沿某一表面移动时该面的摩擦系数；a煤沿某一表面移动时该面与水平面所成的倾角；g重力加速度；m 煤的质量；a为了把煤抛出必须给煤的加速度； 煤移动方向向上抛出时取“+”，反之取“一”。测算表明，在瓦斯矿井中，激发突出的第二与第三条件实际上总是可以满足的，故能否满足第一条件便成为发生突出的主要而必需的条件。霍多特认为

19、，只有当煤中应力状态突然改变时，煤层可能产生高速破碎，下述原因可以引起煤中应力状态的突然改变：煤层中坚硬区段或坚硬包裹体的承载能力以脆性破坏形式消失了；围岩作用于煤层的动载荷；放炮落煤时，巷道迅速进入煤层；放炮揭开煤层。地应力与瓦斯压力在上述过程中起到本质作用，而煤和围岩构造的非匀质性是突出的最普遍原因。1.2.2煤与瓦斯突出预测的研究现状各国对于突出预测的研究，主要是以突出的综合作用假说来进行的，围绕地应力、煤层瓦斯压力与含量及煤地力学性质等因素开展实验和现场的试验工作。其中，前苏联在煤与瓦斯突出防治方面做了大量研究工作，而且研究成果居世界领先水平，建立了较完善的突出危险性预测体系，包括区域

20、性预测、局部性预测以及工作面预测，顿涅兹克工学院研究利用煤体的两个主要变形指标弹性模量E和剪切模量G来确定煤层突出危险性，研究对180个煤层进行了采样，包括顿涅兹克、马凯耶夫、苏维埃和奥尔忠尼启泽等几个煤炭联合公司所属矿井65个突出危险煤层。关于煤样纵向和横向弹性波传播速度测定，则利用煤层中涌出的氦体积或氖浓度的变化预测，此外，前苏联的主要煤田还研究出了石门揭煤预测突出危险性的指标，如沃尔库京斯基、诺里利斯基、萨哈林以及近海的一些煤田，当测定瓦斯压力高于1Mpa时则认为揭煤处有危险。在不断完善突出跟踪预测的基础上，有些国家已经开展了研究瓦斯突出的动态预测技术和突出危险区域的预测技术。如：俄罗斯

21、己建立了区域预测预报的专家系统，将突出煤层划分为突出危险区(占突出煤层面积的20%30%)和非突出危险区(占突出煤层面积的70%80%)，从而解放了一大片煤层，降低了防突工作量；德国应用V30等瓦斯涌出动态参数连续预报突出，己有较成熟的经验总的来说对瓦斯突出预测已初步形成了一些卓有成效的方法，并在实际使用中取得了一定地成效。将其按预测范围大小可归纳为三类：一是区域性预测，它主要是确定煤田、井田、煤层和采掘区域的突出危险性；二是局部性预测，它是在区域性预测的基础上，根据钻探或物探、采掘工程等资料，进一步对局部地区或地点的突出危险性做出评价；三是工作面预测，它是在区域性预测和局部性预测的基础上，根

22、据突出预兆的各种异常效应，如声、电、磁、热等，对突出危险性进行警报。我国的突出危险性预测方法分为区域突出危险性预测和工作面预测两种，区域突出危险性预测，即区域预测，用于预测煤层和煤层区域(包括井田、新水平和新采区)的突出危险性，在地质勘探、新井建设、新水平和新采区开拓和准备时进行；工作面预测又叫点预测、日常预测，用于工作面煤(岩)层的突出危险性预测，它包括石门揭煤、煤巷掘进和回采工作面的突出危险性预测。其对应地机理为：区域性预测多以瓦斯地质动力因素、现场测定瓦斯压力及实验室测定煤的突出倾向性参数，采掘集中应力等作为判断突出危险性和划分突出危险性的主要手段；在工作面预测方面，主要以当时的地应力、

23、瓦斯与煤(岩)物理力学性质的分布状态作为判断依据在石门揭煤的瓦斯突出危险性预测上，我国主要采用综合指标法和钻屑瓦斯解吸指标法来实现有效的突出危险性预测。此外，还有用于区域性预测所采用的单项指标法和综合指标法，在煤巷掘进工作面采用的钻孔瓦斯涌出初速度法、R值指标法和钻屑指标法等等，这些都需要现场实突出临界值，有依赖现场经验的部分。1.2.3石门揭煤工作面突出机理瓦斯对煤岩体的变形有很大影响。一是含瓦斯煤岩体骨架变形是由有效应力控制的，瓦斯压力使煤岩体产生拉伸变形，瓦斯影响煤岩体骨架内部的裂纹及孔隙的张开、闭合。二是瓦斯使煤岩体的应力应变关系发生改变，从而使煤岩体的弹模及抗压强度等发生变化。煤体中

24、瓦斯以游离和吸附两种形态存在于空隙空间中，吸附量占总量的8090%以上，因此瓦斯解吸将影响瓦斯的流动状况。根据近代岩石变形破坏机理，煤岩的变形破坏过程是其内部裂纹裂缝发生发展起主导作用的过程，因而围压的作用是阻止岩石裂纹裂缝的发生发展，也即阻止岩石的破坏，而瓦斯压力的力学作用也相当于围压作用，只不过瓦斯压力增加相当于围压降低。实验室宏观试验得出的瓦斯压力对煤岩力学响应和力学性质的影响包括了吸附和游离瓦斯的共同作用，对于单一煤种吸附量受瓦斯压力影响。煤岩体强度将随瓦斯压力的增加而降低；瓦斯压力越高，弹性模量越低。通过以上理论分析研究，石门揭煤工作面由岩巷向煤层掘进时，集中应力带逐渐前移至煤岩交界

25、处，爆破作业使集中应力带处于巨大的载荷作用下，造成了叠加于原蠕变变形上的流变变形波，煤岩体变形处于峰值强度后，当这一变形持续的时间足够长时，在某方向的变形将有可能发动大强度突出；若岩体局部破碎或岩柱厚度不足时，甚至会冲破岩柱及部分煤体自行揭开突出。如果在震动放炮后，煤体内突出的准备阶段并未完结，煤层内的应变发生不稳定蠕变，新暴露面附近的煤内产生能量积累，经一定的流变时间煤体或未爆的岩体处于过载应力状态时，突然破碎而发生延期突出。另外，缓倾斜煤层煤门巷道较长，由于煤、岩强度的显著差异，揭开岩盖后，煤层承受很高的应力，如果卸压不充分，含高压瓦斯煤体强度很低，集中应力区域煤体加速蠕变变形破坏，推垮松

26、弛区域煤体而发动连续突出。根据突出煤层石门揭煤特点，控制石门揭煤各种类型瓦斯突出，一方面必须采取高强度瓦斯抽排措施，使石门工作面正前全段煤门范围充分卸压，这样，即使煤岩体变形处于峰值后，进入加速破坏的蠕变阶段，由于瓦斯的充分释放，煤岩体强度增加，承载能力增强，突出也不能发生，只能产生片帮等现象；另一方面要控制石门工作面两侧向正前补给瓦斯，以控制延期突出和过煤门连续突出。而在震动放炮揭开煤层前首先要防止石门自行揭开突出，必须通过研究煤岩体力学性能、煤岩体变形场与瓦斯赋存之间的关系，确定足够厚度（即强度）的预留岩柱。1.2.4石门揭煤的研究现状在煤矿生产中，石门揭穿煤层比煤层平巷、上下山和采煤工作

27、面具有最有利于突出的发生与发展的条件，因此它的危险性也最大，不仅突出强度大、概率高而且典型突出次数最多，国内外最大的突出均发生在石门揭煤时，即在爆破揭开煤层的瞬间，由于表层突然破碎，煤体应力状态和瓦斯赋存状态突然改变，富含瓦斯的煤层在瓦斯压力和应力作用下，急剧向巷道空间抛出大量煤岩和瓦斯而造成石门揭煤突出严重影响了矿井和采区的顺利接替，因此一直是防突研究的重点。根据石门条件下发生的突出情况不同，石门突出可分为：爆破揭开石门时的突出、延期突出、过煤门时的突出和自行冲破岩柱的突出，其中以放炮揭开煤层时的突出所占的比例最大。在这些石门揭煤研究过程中，国内外都取得了宝贵的技术成果。(1)石门揭穿煤层前

28、，必须遵循：必须打预测煤层突出危险性钻孔，控制突出煤层层位的前探钻孔和测定煤层瓦斯压力钻孔。预测煤层突出危险性钻孔可以和测定瓦斯压力钻孔合并，要求能够确切掌握煤层的突出危险性、煤层的层位、倾角、厚度、顶底板岩性、地质构造等煤层赋存情况，为安全岩柱设计尺寸和安全快速揭穿煤层提供可靠资料；前探钻孔，在石门工作面掘至距煤层(垂距)10m之前，至少打两个穿透煤层全厚，并进入顶(底)板不少于0.5m的钻孔，详细记录岩芯资料。如果遇到地质构造复杂、岩石破碎的地区，在石门工作面掘至距煤层20m之前，就必须在石门四周外缘5m的范围内布置一定数量的钻孔，保证确切掌握煤层厚度、倾角变化、地质构造和瓦斯情况等。同时

29、，为防止误穿煤层，在距煤层垂距5m以上时，可在石门工作面顶(底)部两侧补打3个直径为42mm底超前钻孔，但其超前距离不得小于2m；测压钻孔，可兼作预测孔。在石门工作面距煤层5m以外，至少打两个穿透煤层全厚的钻孔，测定钻屑量和钻屑瓦斯解吸指标、煤的瓦斯涌出初速度和坚固性系数等；为准确测到瓦斯压力值，测压孔应布置在岩层致密完整处，并且测压孔的见煤点与前探钻孔的见煤点之间的间距不得小于5m，否则应将后者密封。在近距离煤层群内，层间距小于5m或层间岩层破碎时，可测得这些煤层的综合瓦斯压力；石门掘进工作面与煤层之间必须留设一定厚度的安全岩柱，岩柱的尺寸应根据预防突出措施的要求、岩石的性质、煤层倾角和地应

30、力大小等确定。但两者间底最小垂厚应为：急倾斜煤层不小于3m，缓倾斜煤层不得小于2m；采用震动放炮措施时，最小垂厚是：急倾斜煤层2m，缓倾斜煤层1.5m.如果岩石松软、破碎，还应当适当增加垂距；石门揭穿突出煤层前，若预测有突出危险时，必须采取预防突出措施，并经效果检验有效后，方可用震动放炮揭穿煤层；当预测无突出威胁时，可不采取预防突出措施，但必须采用震动放炮揭穿煤层和安全防护措施；石门揭穿突出煤层前，经预测有突出危险性或瓦斯压力大于1MPa时，必须采用抽放瓦斯、水力冲孔、排放钻孔、金属骨架或其他经实验有效的预防突出措施，并配以震动放炮揭穿煤层；如果煤层瓦斯压力小1MPa或煤层厚度小于0.3m时，

31、可采用震动放炮揭穿煤层。在实施预防突出措施时，必须进行实际考察得出符合本矿井实际的有关参数。采用排放钻孔措施预防石门揭穿缓倾斜煤层突出时，当钻孔不可能一次打穿煤层全厚时，可采取分段打钻，但第一次打钻的钻孔穿煤长度不得小于15m，见煤后掘进必须留5m煤内钻孔超前距离。采用金属骨架措施时，必须与抽放瓦斯、水力冲孔或排放钻孔等措施配合使用；(2)从石门工作面距突出煤层垂距不小于10m处开始，直至穿过煤层进入顶(底)板2m的全过程作业中，都必须采取防突措施，并须编制专门设计；(3)石门揭穿突出煤层的专门设计必须包括：预测有突出危险的钻孔布置，控制突出煤层层位和测定煤层瓦斯压力钻孔的布置；建立安全可靠的

32、独立通风系统，并加强控制通风风流设施的措施；揭穿突出煤层时的预防突出措施；准确确定安全岩柱厚度的措施；制定石门揭穿突出煤层全部作业过程中防治突出和保证人员安全的措施。石门揭煤具体防突技术也有很大发展，有水力冲孔、排放钻孔、金属骨架、震动放炮等，目前在我国揭煤技术上存在着的一些问题主要有：(1)预测准确性不高：由于受地层条件，施工条件限制以及操作技能影响，很难准确测定瓦斯压力，并且所费时间很长，而且钻孔指标的测试是随孔径、孔深、取样方法不同而不同的随机变量，很难真实反映揭煤点突出状况；此外还缺乏煤结构因素考虑，有时出现钻屑解吸值很大而没有突出危险，却盲目增加了防突工程量，有时又出现钻屑解吸指标很

33、小却发生突出的情况；(2)震动性放炮易诱发突出：震动放炮是一项安全措施，是在没有把握消除突出危险的情况下，采取多打眼，多装药的办法，一次性揭开煤层让该突的煤层在放炮时突出，不伤害人员，但由于装药量大，极易诱发突出，且突出强度很大，孔洞处理困难，且因震动放炮的震动强烈而致煤层暴露面积大，易导致巷道两帮出现集中应力急升，后续施工中在刷齐巷道时常造成突出；(3)安全揭煤岩柱很难准确控制：放炮施工受打眼、装药、岩柱等条件变化，不易控制得恰到好处，为了保证揭煤安全，往往岩柱留得偏大(按规定需有1.5-2m安全岩柱)，经常揭不开煤；(4)揭煤时间长：不管采取何种防突措施，一般都需几个月时间，甚至几年时间，

34、揭煤时全井断电撤人，影响全矿井几个班生产，难以进行安全生产管理；(5)耗费大：放一次震动炮一般耗炸药13050Kg，雷管100发左右，由于震动大，巷道跨落、冒顶的维护等都增加了支护材料消耗，如果发生突出处理孔洞时材料消耗更大，这些都使得掘进成本相应增加。2试验区概况2.1矿井概述平煤八矿位于平顶山市区东部，一九八一年投产，设计生产能力300万吨/年。八矿井田东以沙河为界，西以21勘探线与十矿相邻，南以煤层露头线为界，北部12勘探线东以白石沟断层为界，12勘探线以西以丁5.6 煤层-650m等高线为界，井田东西走向长12.5km，南北倾斜宽3.36km，面积41.24 km2。八矿采用立井多水平

35、采区上下山开拓方式开发，采用走向长壁全部垮落的采煤工艺，一水平标高- 430m，二水平标高为- 693m。八矿是个多煤层同时开采的严重突出矿井，回采的煤层共有四层：丁5.6、戊9.10、己15和己16.17，其中戊9.10和己15煤层为突出煤层，至今发生大小突出共35次，突出煤量3222吨，瓦斯量247900立方米。丁5.6煤层伪顶为炭质泥岩，直接顶为丁4煤层底板，直接底为丁7煤层顶板、泥岩，该岩层遇水易膨胀，底鼓现象较严重；戊9.10煤层顶板一般为砂质泥岩，顶板裂隙较发育，属复合顶板，极难管理，老顶为细中粒砂岩，灰色、钙质胶结，呈厚层状，比较坚硬，老底为细砂岩比较坚硬；己15煤层直接顶为灰色

36、砂质泥岩，底板极软即己16.17煤层顶板，灰黑色砂质泥岩，顶部含泥质较大，己16.17煤层底板为砂质泥岩。2006年矿井瓦斯及二氧化碳鉴定结果为：绝对瓦斯涌出量71.257m3/min，相对涌出量14.594m3/min；二氧化碳绝对涌出量32.292m3/min，相对涌出量6.818m3/min，确定为煤与瓦斯突出矿井。八矿目前的通风系统为中央并列与分区对角的混合式通风系统，主要通风机工作方法为抽出式，共布置四个进风井筒（副井进风、新副井，主井、北风井辅助进风），四个回风井筒（东风井、西一风井、西二风井、丁一风井）；目前，矿井总进风量27161m3/min，东风井安装两台K4-73-11N0

37、32F离心式主扇，服务于己一、己三及己三扩大采区，主扇工作风量5568m3/min，工作风压3250Pa；西一风井安装两台K4-73-01N032F离心式主扇，服务于己二下延、戊二采区下延，主扇工作风量7100m3/min，工作风压3400Pa；西二风井安装两台GAF26.6-15.8-1型轴流式主扇，服务于一水平己四、戊四采区、二水平己二、戊二采区，主扇工作风量8563m3/min，工作风压3200Pa；丁一风井安装两台BDK-12-N036型轴流式主扇，服务于丁一、戊一采区，主要通风机工作风量6449m3/min，工作风压2900Pa。安全监测系统：八矿现用的KJ2000安全监测系统，监测

38、机房配备两台主机，一台运行一台备用，八台大屏幕显示器，并与公司实现联网，井下共有KG2007型工作分站37台；KG3003型低沼瓦斯传感器71台，局扇开停传感器71台，瓦斯断电仪42台，馈电状态传感器46台，重点工作面安装一氧化碳传感器6台，温度传感器12台，矿井和采区总回风安装风速传感器12台，风门开关传感器24台。八矿位于李口向斜轴的南北转折仰起端，井田西翼与十二矿、十矿井田内分布的北西向牛庄向斜、郭庄背斜以及原十一矿逆断层的末端相邻，并受其控制；东翼则靠近北东向的洛岗大断层；故该井田既受北西向构造的控制，又受北东向构造的控制，处于区域北西向与北东向构造的交汇部位。井田内发育三个明显的褶皱

39、构造：一处是盆形的任庄向斜，反映了北西向与北东向构造联合作用的结果；一处是轴向北东的前聂背斜，反映了北东向构造作用的结果；另一处是轴向近南北的焦赞山向斜，属复合构造作用的结果。井田内煤层走向变化明显，靠近十矿井田东翼的煤层走向呈北西向展布，至井田中部煤层走向侧转呈北西和近东西向。井田内有三条大断层：位于井田南部边界呈北西向展布的任庄正断层，落差120m；位于井田中部呈北东向展布的辛店正断层，落差40m；横贯已一、已三采区呈北西向展布的张湾正断层，落差20m。此外，井田内部还发育有大量的北西向和北东向的小断层，均以压扭性构造为主。2.2试验区概况2.2.1揭煤地点概况八矿戊二轨道上车场开口，开口

40、位置距副井1348m，开口标高-416m，方位角32，施工坡度-13。半圆拱形断面，净宽3800mm，净高3600mm，S净=12.7m2。设计工程量约1044.5m，穿岩段采用锚网喷支护，喷浆厚度120mm；过煤段采用架U29棚子支护，棚间距500mm，之后喷浆封闭，喷浆厚度150mm。由于八矿开二队从上端已施工430m停头，停头处巷道底板距戊9-10煤层顶板3.2m岩柱停掘，2006年10月30日建井一处综合四队从八矿新副井二水平向上已施工308.5m，停头处巷道顶板距戊9-10煤层底板5m停掘，因此该巷剩余工程量306m全部为揭穿、过戊9-10煤。根据实际揭露的地质资料推算，揭煤位置地面

41、标高+210.0m，戊9-10煤层底板标高-562m，煤层埋深772m，煤层厚度3.5m，直接顶板为3m厚的砂质泥岩，其上部厚0.8m的戊8煤层，底板为厚约6m砂质泥岩夹2层0.2m厚的煤线，煤层倾角612，预计下山施工至490m处将揭露戊9-10煤层。根据建井一处在八矿二水平的施工情况及地质资料，该煤层在八矿地区为突出煤层，所以此工作面按突出危险工作面管理。图2-1 戊二轨道上山揭煤示意图2.2.2瓦斯地质情况煤层产状：走向296304，倾向32，倾角612，煤层厚度（结构式）1.2（0.3）2.0软分层厚度及层位0.30.5m，靠近中上部煤层节理较发育煤层赋存比较稳定、厚度变化不大。煤种牌

42、号：肥煤水份2.8%，灰份23.8%挥发份31.8%煤的容重1.43煤的坚固性系数（f）=0.20.6，煤的破坏类型，煤尘爆炸指数27.1%44.2%，煤的自燃火期46个月，煤层瓦斯含量18（m3/t），煤层瓦斯压力2.4（MPa）以上，绝对瓦斯涌出量最大3.5m3/min。煤层顶板特性底板为厚约6m的深灰色砂质泥岩，含2层约0.2m厚的煤线。该地点的地质柱状图见图2-2。图2-2 戊二轨道上山地质柱状图2.2.3瓦斯地质分析该工作面地质构造较简单，煤层赋存比较稳处于戊910煤层顶板砂质泥岩中，之后巷道向下按13坡度穿层施工。根据三维地震资料测定的P和f值范围一般为：P在1032；f值在0.2

43、0.6；K值在70142，煤层瓦斯压力在1.4MPa以上。与本次揭煤点相距约100m的东测压点测得瓦斯压力为1.9MPa（表压力）。揭煤地点构造软煤普遍发育，瓦斯压力和瓦斯放散初速度较大，具备发生突出的煤体强度、放散初速度和煤层压力条件。根据八矿地质资料分析，该工作面按煤与瓦斯突出危险工作面进行管理。3揭煤工作面突出危险性预测3.1试验区瓦斯地质特揭煤地点结构破坏严重，形成大面积的软煤分层，并在该分层中发育一系列次级褶皱，这些褶皱轴向与地层走向一致或以小角度相交。断层多为顺层断层，在断层带上煤层受到严重破坏。以主断面为界，之上多为未受构造影响的原生结构煤，条带结构，垂直节理。揭煤地点煤层瓦斯含

44、量为18m3/t，煤层瓦斯压力1.4MPa以上，具有突出危险性。3.2前探钻孔八矿戊二轨道上车场开口，开口位置距副井1348m，开口标高-416m，方位角32，施工坡度-13。半圆拱形断面，净宽3800mm，净高3600mm，S净=12.7m2。设计工程量约1044.5m，穿岩段采用锚网喷支护，喷浆厚度120mm；过煤段采用架U29棚子支护，棚间距500mm，之后喷浆封闭，喷浆厚度150mm。由于八矿开二队从上端已施工430m停头，停头处巷道底板距戊9-10煤层顶板3.2m岩柱停掘，2006年10月30日建井一处综合四队从八矿新副井二水平向上已施工308.5m，停头处巷道顶板距戊9-10煤层底

45、板5m停掘，因此该巷剩余工程量306m全部为揭穿、过戊9-10煤。由地勘资料和已掘进巷道揭露的资料分析，首采面的瓦斯地质条件较复杂，为了准确掌握煤层的位置、赋存状态和瓦斯地质条件，及为保护岩柱的设计尺寸提供基本的数据。在八矿戊二轨道上车场开口，开口位置距戊9-10煤层10m时，在掘进工作面正头施工前探钻孔2个，使钻孔穿透全煤层并进入顶（底）板不小于0.5m，用来探明戊9-10煤层的赋存状态。前探钻孔的设计参数如表。表中1、2号孔全钻取芯，当1、2号探孔有疑时施工备用探孔以探清地质情况。在施工前探钻孔的过程中，根据防突细则第32条、第34条及第60条的规定，对揭煤点的突出危险性选用钻屑瓦斯解吸指

46、标h2作为突出预测指标，进行第一次突出危险性预测，预测指标的临界值如表3-1。表3-1 前探钻孔参数表钻孔序号位置倾角中线夹角孔径（mm）见煤深度（m）止煤深度（m）钻孔总长（m）备注距中线（m）距腰线（m）10-0.513075穿煤0.5全取钻芯20015075穿煤0.5全取钻芯备用探孔0-128075穿煤0.5全取钻芯表3-2 突出预测指标临界值突出预测指标钻屑瓦斯解吸指标h 2（pa）干煤湿煤临界值200160预测时所有探煤孔都要进行预测，预测位置为见煤后每2m预测一次，当钻孔钻进到预定取样孔深时，立即启动秒表计时，并用1mm和3mm分样筛重叠起来在孔口接钻孔中排出的钻屑，并经筛分成13

47、mm粒度，装入解吸仪的煤样瓶中，秒表记时到3min时转动三通阀，使煤样瓶与测量系统接通，与大气隔绝，秒表记时到5min时刻解吸仪的示值即为h2。为了防止误穿煤层，在石门距戊9-10煤层法距5m时，在掘进工作面正头施工补打3个小直径（42mm）超前探钻孔，且保证其超前距离不少于2m，小于2m时应重新打超前探钻孔。用以探明戊9-10煤层的准确赋存和层位，前探钻孔的设计参数如表。在探孔施工中同时用h2进行第二次突出危险性预测。表3-3 小直径超前探钻孔参数表钻孔序号位置倾角（度）水平角（度）孔径（mm）见煤深度（m）止煤深度（m）钻孔总长（m）备注距中线（m）距底板（m）1左偏1.50.113左偏1442穿煤200.115042穿煤3右偏1.50