基于钻屑指标法的掘进工作面区防突技术研究

李宗保++苏龙++胥鹏

摘 要：该文首先，介绍了区域防突措施，其次，采用钻屑瓦斯解析指标法对煤矿井田提出煤矿防突措施，再次，进行了究掘进工作面区域防突措施效果检验，最后，通过钻屑瓦斯解析指标对煤巷掘进工作面做出突出危险性预测。

关键词：钻屑瓦斯解析指标法 防突 效果检验

中图分类号：TD713.2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）09（c）-0029-01

1 区域防突措施概述

区域防突措施是指在突出煤层进行采掘前，对突出煤层较大范围采取的防突措施。区域防突措施有两类：开采保护层和预抽煤层瓦斯。

保护层开采后，周围的煤岩层向采空区移动，采空区上方岩体冒落并形成自然冒落拱，采空区下方岩体向采空区膨胀形成裂隙，使得采空区上下方煤岩体的地应力和瓦斯压力降低、煤层透气性系数增大、煤层瓦斯排出，煤的强度加大。这样，保护层的开采不仅减少了突出危险煤层的突出能量，同时又增强了煤层抵抗破碎的能力，而且还降低了突出煤层工作面前方的应力梯度和瓦斯压力梯度，从而消除了煤与瓦斯的突出。开采保护层是防治煤与瓦斯突出最有效的区域性措施，也是一种主要的技术措施。几乎所有发生煤与瓦斯突出的国家，只要有保护层，都采用这种措施。因此在《防突规定》中明确指出“应当优先采用开采保护层”作为区域防突措施。

预抽煤层瓦斯的作用：在回采前预先抽放开采煤层的瓦斯，主要是通过预先抽放瓦斯以减小或消除煤层的突出危险性，其次也可以减少采掘过程中的瓦斯涌出量。预抽煤层瓦斯的作用，即是利用均匀分布在突出危险煤层中的大量钻孔，经过一定时间的预先抽放瓦斯，以降低突出危险煤层中的瓦斯含量和瓦斯压力，从而使煤层变形收缩，煤体应力下降，并相应地使煤体的强度增高，使被抽放煤层减小或消除突出的危险性。受其消突原理及作用过程所限制，当预抽煤层瓦斯作为一种区域性的防治煤与瓦斯突出的措施时，主要用于单一煤层或无保护层可采的突出危险煤层。

2 钻屑指标的测定方法

钻屑指标法是突出危险性预测方法之一，其指标包括钻屑量（S）和钻屑解析值（K1）。由于这两个指标能全面地反映工作面的突出危险性，因此，被广泛地运用于突出煤层采掘工作面预测预报。煤巷采掘工作面通常采用钻孔直径42煤电钻进行钻屑量指标法测定。

钻屑指标法的突出危险性预测方法，它的指标包括扦插量（S）和岩屑分析值（K1）之一。由于这两个指标能够充分反映了危险的突出工作面，因此，被广泛应用于采煤工作面突出预测。采煤工作面通常采用钻孔直径42煤电钻进行钻屑量指标法测定（见表1）。

（1）对于干煤样，如果△h2<200Pa或K1<0.5 ml/g·min0.5，则措施有效，揭煤工作面已消除突出危险性，否则措施无效。

（2）对于湿煤样，如果△h2<160Pa或K1<0.4 ml/g·min0.5，则措施有效，揭煤工作面已消除突出危险性，否则措施无效。

3 掘进巷道区域防突措施

使用“煤层底板穿层与顺层钻孔组合预抽区域瓦斯方案”实现“区域递进式预抽采”作为本矿井掘进工作面区域综合防突措施较为符合本矿井情况。

（1）预抽煤层瓦斯钻孔应当均匀布置在整个预抽区域内，可参照周边矿井有效抽放半径2.5 m取值，即取钻孔孔底间距为5 m。

（2）预抽瓦斯钻孔封堵必须严密，顺层钻孔的封孔段长度不得小于8 m。

4 掘进工作面区域防突措施效果检验

当煤巷掘进工作面采取穿层钻孔预抽区域防突措施一段时间后，先根据下式估算预抽条带内煤层的残余瓦斯含量：

式中W残——煤层残余瓦斯含量，m3/t；W原——煤层原始瓦斯含量，m3/t；Q抽——预抽条带内抽出瓦斯纯量，m3；k——瓦斯抽放影响系数，取k=1.2；d——掘进工作面巷道宽度，m；L——预抽钻孔控制条带的长度；m0——预抽区域内的煤层平均厚度，m；——煤的容重，t/m3。

如果估算得到的预抽条带内煤层残余瓦斯含量W残接近8 m3/t时，可采用残余瓦斯含量测定法对区域防突措施进行效果检验。

5 煤巷掘进工作面突出危险性预测

采用钻屑指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性时，在煤巷掘进工作面向前方煤体至少施工3个直径42 mm、孔深8～10 m的验证钻孔，测定钻屑瓦斯解析指标和钻屑量。

根据煤矿煤层预测有危险区域实际情况，采用钻屑指标法作为煤层煤巷掘进工作面的突出危险性预测方法。

煤巷掘进时，当煤层有软分层时尽可能在掘进工作面煤层软分层中施工3个预测孔，一个钻孔位于巷道工作面中部，并平行于巷道掘进方向；其他两个钻孔靠近巷道两帮0.5 m处开孔，终孔于巷道轮廓线外的2～4 m，钻孔孔径42 mm，垂直工作面钻孔孔深8～10 m，控制范围到巷道断面外2～4 m，钻孔布置。

6 结语

采用钻屑指标法预测煤层预测有危险区域实际情况采用钻屑指标法验证回采工作面突出危险性的指标临界值，应根据试验考察确定，在确定前可按表1的临界值确定工作面的突出危险性。如果实测得到的S、K1或△h2的所有测定值均小于临界值，并且未发现其他异常情况，则该工作面验证为无突出危险工作面；否则，为突出危险工作面。

参考文献

[1] 东辉，陈学习，张茂增.钻屑指标法在突出掘进工作面的应用[J].陕西煤炭，2010（1）：41，50-51.

[2] 顾广耀，王家玉.大直径钻孔钻屑指标法临界值的研究[J].煤炭技术，2007 （3）：60-62.

[3] 防治煤与瓦斯突出规定《劳动保护》[S].

[4] 国家安全生产监督管理总局令-百度文库[EB/OL].endprint

摘 要：该文首先，介绍了区域防突措施，其次，采用钻屑瓦斯解析指标法对煤矿井田提出煤矿防突措施，再次，进行了究掘进工作面区域防突措施效果检验，最后，通过钻屑瓦斯解析指标对煤巷掘进工作面做出突出危险性预测。

关键词：钻屑瓦斯解析指标法 防突 效果检验

中图分类号：TD713.2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）09（c）-0029-01

1 区域防突措施概述

区域防突措施是指在突出煤层进行采掘前，对突出煤层较大范围采取的防突措施。区域防突措施有两类：开采保护层和预抽煤层瓦斯。

保护层开采后，周围的煤岩层向采空区移动，采空区上方岩体冒落并形成自然冒落拱，采空区下方岩体向采空区膨胀形成裂隙，使得采空区上下方煤岩体的地应力和瓦斯压力降低、煤层透气性系数增大、煤层瓦斯排出，煤的强度加大。这样，保护层的开采不仅减少了突出危险煤层的突出能量，同时又增强了煤层抵抗破碎的能力，而且还降低了突出煤层工作面前方的应力梯度和瓦斯压力梯度，从而消除了煤与瓦斯的突出。开采保护层是防治煤与瓦斯突出最有效的区域性措施，也是一种主要的技术措施。几乎所有发生煤与瓦斯突出的国家，只要有保护层，都采用这种措施。因此在《防突规定》中明确指出“应当优先采用开采保护层”作为区域防突措施。

预抽煤层瓦斯的作用：在回采前预先抽放开采煤层的瓦斯，主要是通过预先抽放瓦斯以减小或消除煤层的突出危险性，其次也可以减少采掘过程中的瓦斯涌出量。预抽煤层瓦斯的作用，即是利用均匀分布在突出危险煤层中的大量钻孔，经过一定时间的预先抽放瓦斯，以降低突出危险煤层中的瓦斯含量和瓦斯压力，从而使煤层变形收缩，煤体应力下降，并相应地使煤体的强度增高，使被抽放煤层减小或消除突出的危险性。受其消突原理及作用过程所限制，当预抽煤层瓦斯作为一种区域性的防治煤与瓦斯突出的措施时，主要用于单一煤层或无保护层可采的突出危险煤层。

2 钻屑指标的测定方法

钻屑指标法是突出危险性预测方法之一，其指标包括钻屑量（S）和钻屑解析值（K1）。由于这两个指标能全面地反映工作面的突出危险性，因此，被广泛地运用于突出煤层采掘工作面预测预报。煤巷采掘工作面通常采用钻孔直径42煤电钻进行钻屑量指标法测定。

钻屑指标法的突出危险性预测方法，它的指标包括扦插量（S）和岩屑分析值（K1）之一。由于这两个指标能够充分反映了危险的突出工作面，因此，被广泛应用于采煤工作面突出预测。采煤工作面通常采用钻孔直径42煤电钻进行钻屑量指标法测定（见表1）。

（1）对于干煤样，如果△h2<200Pa或K1<0.5 ml/g·min0.5，则措施有效，揭煤工作面已消除突出危险性，否则措施无效。

（2）对于湿煤样，如果△h2<160Pa或K1<0.4 ml/g·min0.5，则措施有效，揭煤工作面已消除突出危险性，否则措施无效。

3 掘进巷道区域防突措施

使用“煤层底板穿层与顺层钻孔组合预抽区域瓦斯方案”实现“区域递进式预抽采”作为本矿井掘进工作面区域综合防突措施较为符合本矿井情况。

（1）预抽煤层瓦斯钻孔应当均匀布置在整个预抽区域内，可参照周边矿井有效抽放半径2.5 m取值，即取钻孔孔底间距为5 m。

（2）预抽瓦斯钻孔封堵必须严密，顺层钻孔的封孔段长度不得小于8 m。

4 掘进工作面区域防突措施效果检验

当煤巷掘进工作面采取穿层钻孔预抽区域防突措施一段时间后，先根据下式估算预抽条带内煤层的残余瓦斯含量：

式中W残——煤层残余瓦斯含量，m3/t；W原——煤层原始瓦斯含量，m3/t；Q抽——预抽条带内抽出瓦斯纯量，m3；k——瓦斯抽放影响系数，取k=1.2；d——掘进工作面巷道宽度，m；L——预抽钻孔控制条带的长度；m0——预抽区域内的煤层平均厚度，m；——煤的容重，t/m3。

如果估算得到的预抽条带内煤层残余瓦斯含量W残接近8 m3/t时，可采用残余瓦斯含量测定法对区域防突措施进行效果检验。

5 煤巷掘进工作面突出危险性预测

采用钻屑指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性时，在煤巷掘进工作面向前方煤体至少施工3个直径42 mm、孔深8～10 m的验证钻孔，测定钻屑瓦斯解析指标和钻屑量。

根据煤矿煤层预测有危险区域实际情况，采用钻屑指标法作为煤层煤巷掘进工作面的突出危险性预测方法。

煤巷掘进时，当煤层有软分层时尽可能在掘进工作面煤层软分层中施工3个预测孔，一个钻孔位于巷道工作面中部，并平行于巷道掘进方向；其他两个钻孔靠近巷道两帮0.5 m处开孔，终孔于巷道轮廓线外的2～4 m，钻孔孔径42 mm，垂直工作面钻孔孔深8～10 m，控制范围到巷道断面外2～4 m，钻孔布置。

6 结语

采用钻屑指标法预测煤层预测有危险区域实际情况采用钻屑指标法验证回采工作面突出危险性的指标临界值，应根据试验考察确定，在确定前可按表1的临界值确定工作面的突出危险性。如果实测得到的S、K1或△h2的所有测定值均小于临界值，并且未发现其他异常情况，则该工作面验证为无突出危险工作面；否则，为突出危险工作面。

参考文献

[1] 东辉，陈学习，张茂增.钻屑指标法在突出掘进工作面的应用[J].陕西煤炭，2010（1）：41，50-51.

[2] 顾广耀，王家玉.大直径钻孔钻屑指标法临界值的研究[J].煤炭技术，2007 （3）：60-62.

[3] 防治煤与瓦斯突出规定《劳动保护》[S].

[4] 国家安全生产监督管理总局令-百度文库[EB/OL].endprint

摘 要：该文首先，介绍了区域防突措施，其次，采用钻屑瓦斯解析指标法对煤矿井田提出煤矿防突措施，再次，进行了究掘进工作面区域防突措施效果检验，最后，通过钻屑瓦斯解析指标对煤巷掘进工作面做出突出危险性预测。

关键词：钻屑瓦斯解析指标法 防突 效果检验

中图分类号：TD713.2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）09（c）-0029-01

1 区域防突措施概述

区域防突措施是指在突出煤层进行采掘前，对突出煤层较大范围采取的防突措施。区域防突措施有两类：开采保护层和预抽煤层瓦斯。

保护层开采后，周围的煤岩层向采空区移动，采空区上方岩体冒落并形成自然冒落拱，采空区下方岩体向采空区膨胀形成裂隙，使得采空区上下方煤岩体的地应力和瓦斯压力降低、煤层透气性系数增大、煤层瓦斯排出，煤的强度加大。这样，保护层的开采不仅减少了突出危险煤层的突出能量，同时又增强了煤层抵抗破碎的能力，而且还降低了突出煤层工作面前方的应力梯度和瓦斯压力梯度，从而消除了煤与瓦斯的突出。开采保护层是防治煤与瓦斯突出最有效的区域性措施，也是一种主要的技术措施。几乎所有发生煤与瓦斯突出的国家，只要有保护层，都采用这种措施。因此在《防突规定》中明确指出“应当优先采用开采保护层”作为区域防突措施。

预抽煤层瓦斯的作用：在回采前预先抽放开采煤层的瓦斯，主要是通过预先抽放瓦斯以减小或消除煤层的突出危险性，其次也可以减少采掘过程中的瓦斯涌出量。预抽煤层瓦斯的作用，即是利用均匀分布在突出危险煤层中的大量钻孔，经过一定时间的预先抽放瓦斯，以降低突出危险煤层中的瓦斯含量和瓦斯压力，从而使煤层变形收缩，煤体应力下降，并相应地使煤体的强度增高，使被抽放煤层减小或消除突出的危险性。受其消突原理及作用过程所限制，当预抽煤层瓦斯作为一种区域性的防治煤与瓦斯突出的措施时，主要用于单一煤层或无保护层可采的突出危险煤层。

2 钻屑指标的测定方法

钻屑指标法是突出危险性预测方法之一，其指标包括钻屑量（S）和钻屑解析值（K1）。由于这两个指标能全面地反映工作面的突出危险性，因此，被广泛地运用于突出煤层采掘工作面预测预报。煤巷采掘工作面通常采用钻孔直径42煤电钻进行钻屑量指标法测定。

钻屑指标法的突出危险性预测方法，它的指标包括扦插量（S）和岩屑分析值（K1）之一。由于这两个指标能够充分反映了危险的突出工作面，因此，被广泛应用于采煤工作面突出预测。采煤工作面通常采用钻孔直径42煤电钻进行钻屑量指标法测定（见表1）。

（1）对于干煤样，如果△h2<200Pa或K1<0.5 ml/g·min0.5，则措施有效，揭煤工作面已消除突出危险性，否则措施无效。

（2）对于湿煤样，如果△h2<160Pa或K1<0.4 ml/g·min0.5，则措施有效，揭煤工作面已消除突出危险性，否则措施无效。

3 掘进巷道区域防突措施

使用“煤层底板穿层与顺层钻孔组合预抽区域瓦斯方案”实现“区域递进式预抽采”作为本矿井掘进工作面区域综合防突措施较为符合本矿井情况。

（1）预抽煤层瓦斯钻孔应当均匀布置在整个预抽区域内，可参照周边矿井有效抽放半径2.5 m取值，即取钻孔孔底间距为5 m。

（2）预抽瓦斯钻孔封堵必须严密，顺层钻孔的封孔段长度不得小于8 m。

4 掘进工作面区域防突措施效果检验

当煤巷掘进工作面采取穿层钻孔预抽区域防突措施一段时间后，先根据下式估算预抽条带内煤层的残余瓦斯含量：

式中W残——煤层残余瓦斯含量，m3/t；W原——煤层原始瓦斯含量，m3/t；Q抽——预抽条带内抽出瓦斯纯量，m3；k——瓦斯抽放影响系数，取k=1.2；d——掘进工作面巷道宽度，m；L——预抽钻孔控制条带的长度；m0——预抽区域内的煤层平均厚度，m；——煤的容重，t/m3。

如果估算得到的预抽条带内煤层残余瓦斯含量W残接近8 m3/t时，可采用残余瓦斯含量测定法对区域防突措施进行效果检验。

5 煤巷掘进工作面突出危险性预测

采用钻屑指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性时，在煤巷掘进工作面向前方煤体至少施工3个直径42 mm、孔深8～10 m的验证钻孔，测定钻屑瓦斯解析指标和钻屑量。

根据煤矿煤层预测有危险区域实际情况，采用钻屑指标法作为煤层煤巷掘进工作面的突出危险性预测方法。

煤巷掘进时，当煤层有软分层时尽可能在掘进工作面煤层软分层中施工3个预测孔，一个钻孔位于巷道工作面中部，并平行于巷道掘进方向；其他两个钻孔靠近巷道两帮0.5 m处开孔，终孔于巷道轮廓线外的2～4 m，钻孔孔径42 mm，垂直工作面钻孔孔深8～10 m，控制范围到巷道断面外2～4 m，钻孔布置。

6 结语

采用钻屑指标法预测煤层预测有危险区域实际情况采用钻屑指标法验证回采工作面突出危险性的指标临界值，应根据试验考察确定，在确定前可按表1的临界值确定工作面的突出危险性。如果实测得到的S、K1或△h2的所有测定值均小于临界值，并且未发现其他异常情况，则该工作面验证为无突出危险工作面；否则，为突出危险工作面。

参考文献

[1] 东辉，陈学习，张茂增.钻屑指标法在突出掘进工作面的应用[J].陕西煤炭，2010（1）：41，50-51.

[2] 顾广耀，王家玉.大直径钻孔钻屑指标法临界值的研究[J].煤炭技术，2007 （3）：60-62.

[3] 防治煤与瓦斯突出规定《劳动保护》[S].

[4] 国家安全生产监督管理总局令-百度文库[EB/OL].endprint