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1、焦煤科研嚴(yán)重突出煤層石門快速揭煤技術(shù)研究主筆：辛新平科研所副所長兼總工程師魏國營科研所瓦斯研究室主任焦作礦務(wù)局科學(xué)技術(shù)研究所二OOO年三月嚴(yán)重突出煤層石門快速揭煤技術(shù)研究主筆：辛新平科研所副所長兼總工程師魏國營主審：王俊臣科研所瓦斯研究室主任局副總工程師高工呂銀盛局副總工程師高工校對：吳鐵軍總工程師高工魏世義副處長工程師試驗(yàn)研究人員焦作礦務(wù)局：王俊臣呂銀盛盛天寶魏世義趙興旗謝文明科研所：辛新平魏國營纟侯發(fā)現(xiàn)魏志善姚學(xué)慶郭凡進(jìn)李學(xué)臣史有才王樹森趙大龍呂寶垠娛保良呂晶古漢山礦：郭國正吳鐵軍許克明王玉欽馮勝利
2、余榮強(qiáng)何華斌焦作工學(xué)院：楊小林王有凱員小友河南省監(jiān)理公司：劉民東王保群蔡振雷麥曉文二OOO年三月目錄第一章緒言11.1石門揭煤突出概況11.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.3焦作礦區(qū)石門揭煤防突技術(shù)狀況21.4課題的提出21.5木課題研究內(nèi)容和主要技術(shù)指標(biāo)31.6課題主要?jiǎng)?chuàng)新4第二章試驗(yàn)地區(qū)概況5第三章煤與瓦斯突出危險(xiǎn)煤層揭煤基礎(chǔ)73」煤與瓦斯突出機(jī)理73.2煤巖體變形場與瓦斯賦存之間的關(guān)系9第四章石門揭煤預(yù)留巖柱厚度的確定124」爆破對保留巖體的影響（詳見附件2）124.2預(yù)留巖柱厚度數(shù)值模擬13第五章石門揭煤
3、工作面瓦斯抽放方式195」抽放鉆孔的布置方式195.2瓦斯抽放參數(shù)的確定21第六章嚴(yán)重突出煤層石門快速揭煤方案優(yōu)化24第七章現(xiàn)場工業(yè)試驗(yàn)277」煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)的測試277.2預(yù)留巖柱厚度的控制307.3防治煤與瓦斯突出措施及效果考察307.4導(dǎo)嗣施工控制357.5突出危險(xiǎn)性效果檢驗(yàn)367.6震動(dòng)放炮揭開煤層377.7過煤門掘進(jìn)40第八章結(jié)論41第一章緒言1.1石門揭煤突出概況石門揭煤突出是指在放炮揭開煤層的瞬間，出于表層突然破碎，煤體應(yīng)力狀態(tài)和瓦斯賦存狀態(tài)突然改變，富含瓦斯的煤層在瓦斯壓力和地應(yīng)力作用
4、下，急劇向巷道空間拋岀大量煤巖和瓦斯，從而造成石門揭煤突出。我國是世界上煤與瓦斯突岀（以下簡稱突出）威脅最嚴(yán)重的國家之一，到目前為止，突出礦井已達(dá)250多對，總突出次數(shù)達(dá)萬次以上。在全國煤礦各類突出事故中，石門揭煤工作面平均突出強(qiáng)度最大，達(dá)316t/次，千噸以上的特人型突出事故中，石門揭煤工作面突岀就占77%⑴。世界上最大強(qiáng)度的突出發(fā)生在前蘇聯(lián)頓巴斯加加林礦，石門揭煤突出煤量達(dá)14000噸⑵；中國最大一次突出發(fā)生在四川天府礦務(wù)局三匯壩一井石門揭煤過程，突出煤量達(dá)12780噸，突出瓦斯140萬n?。由于石
5、門揭煤突出強(qiáng)度大，波及范圍廣,造成的破壞嚴(yán)重，能給礦井帶來毀滅性的災(zāi)難；同時(shí)，由于石門揭煤其施工工藝的特殊性，揭穿突出煤層全過程都冇突出危險(xiǎn)，并可能發(fā)生連續(xù)突出、延期突出和自行揭開突出，比一般類型突出對人身安全的危害更大，所以個(gè)別突出礦井不惜多掘數(shù)百米煤層巷道來繞過石門直接揭煤這個(gè)攔路虎，浪費(fèi)了大量的工程費(fèi)用，多數(shù)礦井在嚴(yán)重突出煤層石門揭煤過程中，為防治突出，防突措施步步設(shè)防，執(zhí)行措施占用吋間長，造成生產(chǎn)接替十分緊張，礦井發(fā)展步履維艱，經(jīng)濟(jì)形勢尤其困難。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀多年來，國內(nèi)外科研、生產(chǎn)單位在
6、石門揭煤突出預(yù)測及采取防突技術(shù)措施方面都進(jìn)行了較深入的研究，先后采用水力沖孔、金屬骨架、擴(kuò)孔鉆具卸煤、煤層固化和抽排瓦斯等技術(shù)措施，起到了積極的防突效果。相比之下，水力沖孔措施以高壓水流為動(dòng)力，對突出煤層進(jìn)行沖刷卸壓，起到有效的防突作用，但該措施需用高壓水源，設(shè)備龐大，管理復(fù)雜，難于保證沖出煤量均勻，II在執(zhí)行措施時(shí)易誘導(dǎo)突出，所以沒有得到很好的推廣應(yīng)用；金屬骨架和擴(kuò)孔鉆具卸煤措施主要適用于突出危險(xiǎn)不太嚴(yán)重的傾斜及急傾斜煤層⑶，在緩傾斜煤層中施工難度較大，目前也缺乏采取此措施時(shí)統(tǒng)一的合理參數(shù)計(jì)算方法，實(shí)
7、施過程帶有一定的經(jīng)驗(yàn)性，其應(yīng)用范圍也受到一定的局限；煤層固化措施⑷用固化液膠結(jié)煤體，增強(qiáng)了煤體自身的強(qiáng)度，能有效地阻止瓦斯突出的發(fā)生，但該措施屬于被動(dòng)的防突措施，作業(yè)成本高，且不利于過煤門掘進(jìn)時(shí)防突，其安全性也有待于進(jìn)一步提高；抽、排瓦斯結(jié)合導(dǎo)砌震動(dòng)放炮揭煤措施，能夠適用于緩傾斜煤層，有較高的安全程度，但執(zhí)行該措施一般需要很長的抽放和排放瓦斯時(shí)間，揭煤工期多數(shù)超過五個(gè)月，嚴(yán)重影響礦井生產(chǎn)接替。因此，在跨世紀(jì)的今天，迫切需要研究突出危險(xiǎn)煤層的快速揭煤新技術(shù)，在保障突出礦井安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，盡可能縮短揭煤時(shí)
8、間，緩解礦井接替緊張局面，大幅度提高礦井經(jīng)濟(jì)效益。1.3焦作礦區(qū)石門揭煤防突技術(shù)狀況焦作礦區(qū)主采二】煤層屈嚴(yán)重的突出危險(xiǎn)煤層，瓦斯含量高達(dá)20?34m3/t.r,瓦斯壓力0.6?1.68MPa（古漢山礦11采區(qū)91車場測得瓦斯壓力1?68MPa為我局目前最高瓦斯壓力），自1956年6月24日李封礦天官區(qū)第一次發(fā)生瓦斯突出至今，根據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，全局共發(fā)生各類突岀288次，（有文字記錄278次）；最大強(qiáng)度的突出，發(fā)生在演馬莊礦二水平石門揭煤時(shí)，突
