煤与瓦斯突出的原因是什么?石门揭穿突出危险煤层的防突措施有哪些?
煤与瓦斯突出的原因是什么?石门揭穿突出危险煤层的防突措施有哪些?
正确答案:煤与瓦斯突出是一种复杂的瓦斯动力现象。从瓦斯地质学角度看,地质条件对煤与瓦斯突出的分区分带起着明显的控制作用,影响煤与瓦斯突出的地质原因主要有煤层瓦斯含量与瓦斯压力、地质构造与地应力及煤层结构特征等。
突出常发生在地质变化比较剧烈、地应力较大的地区,如福曲向、背斜的轴部和断层破碎带;煤质松软干燥且瓦斯含量多、压力高就容易突出;开采深度愈大,煤层愈厚,倾角愈大,突出的次数就愈多,突出强度也愈大;煤体受到外力震动、冲击时,也容易发生突出。
石门揭穿突出危险煤层的防突措施:
(1)震动爆破或远距离爆破
通过在掘进工作面实施爆破来揭开煤层,并且利用爆破产生的强烈震动,来诱导煤和瓦斯突出。如果震动未能诱导突出,则强大的震动力也能使煤体破裂,瓦斯得以排放,围岩应力得以择放,从而达到预防突出的目的。
震动爆破揭开煤层以前,瓦斯压力小于1MPa,否则采用钻孔排放瓦斯使压力降低,然后再实施爆破。
(2)抽放瓦斯和钻孔排放
投放瓦斯是借助于机械产生的小于大气压力的负压,加速突出危险煤层中的瓦斯排放;钻孔排放是在煤层打一定数量的排放瓦斯钻孔,靠突出煤层中的瓦斯压力,使瓦斯从钻孔周围深部煤层中不间断地流向钻孔,并通过钻孔向大气中扩散,从而达到在一定范围内形成卸压带,降低煤休中的瓦斯压力或缓和煤体压力,预防煤和瓦斯突出的目的。
适用条件:
适用于煤层松软、透气性较大的中厚煤层。
(3)水力冲孔和水力冲刷
水力冲孔是在石门岩柱禾揭开之前,利用岩柱作安全屏障,向突出煤层打钻,并利用射入的高压水,诱导煤和瓦斯从排煤管中进行小突出,这样在媒体内部就引起剧烈的移动,在孔洞周围形成卸压带.解除了煤体应力紧张状态,从而消除了煤与瓦斯突出的危险。
借助高压细射流,在已成的钻孔内扩大钻孔的直径,以提高钻孔卸除应力的能力和提高钻孔的排放效果。
(4)金属骨架
金属骨架防止突出的原因有二:一是由于骨架支承了部分地压及煤体本身的重力,使煤体稳定性增加;二是金属骨架钻孔起了排放瓦斯的作用,使瓦斯压力得到降低。
适用于急倾斜、厚度不大、松软的突出煤层(煤层厚度大时,骨架容易发生强烈的弯曲,起不到支撑煤体的作用),其主要作用是增加石门揭穿煤层时巷道上方煤层的稳定性和排除煤体中的瓦斯。一般需要配合震动爆破一次揭开煤层。
(5)地面钻井抽放
从地面向含瓦斯煤层施工瓦斯抽放钻井。
适用于煤层裂隙发育较好、瓦斯含量高的煤层。用钻机从地面施工直径为200mm的钻井。
根据地质条件,当钻孔深度达到煤层与顶板交接处时,停止施工(遇到煤层便立即停止钻进)。把直径是100mm的钢管插入井中,用浆液进行浇注,将钢管固定,且保证封固的严密性。接高压水或二氧化氮泡沫对煤体进行压裂。为达到抽放效果,保证产气量,可在使用水压致裂法时充填石英砂。这样可以在直径400m的煤层起围内进行瓦斯预抽,有效地防止揭开石门时的瓦斯突出。