1 前言     煤與瓦斯突出（以下簡(jiǎn)稱(chēng)突出）是煤礦井下采掘生產(chǎn)過(guò)程中一種極其復(fù)雜的動(dòng)力現(xiàn)象。研究表明：在煤巷掘進(jìn)工作面，煤體支承的上覆巖層自重應(yīng)力向周?chē)后w轉(zhuǎn)移，形成遠(yuǎn)大于煤體單向抗壓強(qiáng)度的支承應(yīng)力，其性質(zhì)為剪切應(yīng)力，使周?chē)后w受到破壞，發(fā)生流變，形成靠近工作面處一定長(zhǎng)度的卸壓帶，卸壓帶范圍內(nèi)的煤體只承受自重應(yīng)力，所含瓦斯得到充分放散，煤體已經(jīng)失去突出危險(xiǎn)，并且阻礙前方煤體的突出。卸壓帶內(nèi)煤體隨著變形持續(xù)向深部發(fā)展，在一定深度范圍內(nèi)，煤體受力與變形相關(guān)變化，處于動(dòng)平衡直至臨界平衡狀態(tài)，煤體受壓縮，積蓄很高的彈性潛能，地應(yīng)力和瓦斯壓力增高，透氣性下降，瓦斯難以釋放，形成應(yīng)力集中帶。在煤體深部，隨著流變變形的停止而逐漸進(jìn)入原始應(yīng)力帶。     一方面，只要掘進(jìn)工作面前方卸壓帶長(zhǎng)度足夠長(zhǎng)，每次爆破掘進(jìn)后的瞬間，工作面前方仍有足夠長(zhǎng)的卸壓帶來(lái)阻擋有突出危險(xiǎn)的煤體，突出就不會(huì)發(fā)生。當(dāng)卸壓帶變短、應(yīng)力集中帶靠近掘進(jìn)工作面時(shí)，工作面附近煤體處于極限平衡狀態(tài)，瓦斯壓力梯度增高，掘進(jìn)作業(yè)會(huì)破壞煤體的極限平衡狀態(tài)，破壞面以里的煤體連續(xù)剝離，暴露出新鮮面，高速破碎，瓦斯由已破碎有煤中解吸、涌出，形成瓦斯流，把粉碎煤拋向巷道，造成瓦斯突出。     另一方面，在突出準(zhǔn)備階段，破壞煤的基本動(dòng)力是彈性潛能釋放轉(zhuǎn)化的動(dòng)能。其能量大小與煤的彈性有關(guān)，隨著彈性增大，工作面附近的彈性能量增大。由于煤質(zhì)不同，其潛能釋放方式也不同，當(dāng)煤遭到脆性破壞，能量快速、突然釋放；煤塑性強(qiáng)時(shí)，能量大部分消耗于逐漸變形及平緩的變形。     焦作礦區(qū)絕大多數(shù)突出與軟煤分層有關(guān)，軟煤是突出的主要發(fā)源地。筆者認(rèn)為，要想避免煤巷突出，應(yīng)從兩個(gè)方面采取措施：     一是對(duì)圍巖和煤體進(jìn)行卸壓，降低瓦斯壓力，轉(zhuǎn)移地應(yīng)力；     二是增強(qiáng)煤塑性，重點(diǎn)消除軟煤分層突出威脅。     焦作礦區(qū)是一個(gè)具有嚴(yán)重突出危險(xiǎn)的礦區(qū)，隨著礦井開(kāi)采濃度的增加，特別是掘進(jìn)工作面瓦斯突出危險(xiǎn)性越來(lái)越嚴(yán)重，松動(dòng)爆破、超前暴露出適用范圍局限、措施重復(fù)率高、占用時(shí)間長(zhǎng)、措施成本高等缺點(diǎn)，嚴(yán)重制約著掘進(jìn)速度的提高，造成采掘比例失調(diào)，該礦區(qū)部分巷道措施情況如表1所示。     表1 焦作礦區(qū)部分礦井突出地區(qū)掘進(jìn)情況     見(jiàn)表     突出不僅嚴(yán)重威脅煤礦安全生產(chǎn)，而且制約煤礦生產(chǎn)能力的發(fā)揮。防突技術(shù)措施工序復(fù)雜，造成煤巷掘進(jìn)速度緩慢。突出后處理事故時(shí)間很長(zhǎng)，影響了正常的采掘接替，嚴(yán)重制約礦井的生產(chǎn)能力。    2 中高壓注水綜合措施防突作用機(jī)理     中高壓注水綜合防突措施就是：巷道兩側(cè)布置長(zhǎng)鉆孔抽放工作面前方及兩側(cè)煤體瓦斯，向掘進(jìn)工作面前方應(yīng)力集中帶內(nèi)打短鉆孔進(jìn)行中高壓注水。     該措施是邊掘邊抽鉆孔提前抽放瓦斯，增大煤體透水性。有利于煤層注水；較高的壓力水壓裂破壞煤體，增加煤體透氣性，提高瓦斯抽放效果。     煤的孔隙性決定煤吸附瓦斯的能力和煤的滲透特性。水分了具有明顯的極性，水分子間和水煤分子間的相互作用，大于甲烷和煤分子間的相互作用，容易被煤所吸附，以多分子層形式吸附在煤的內(nèi)表面，形成煤-水-甲烷體系平衡狀態(tài)。當(dāng)該平衡遭到破壞時(shí)，煤吸水的牢固性和吸住的水量超過(guò)甲烷，從而減少煤中的瓦斯量。煤中水分增加，煤抗壓強(qiáng)度和彈性模數(shù)顯著減小，塑性增強(qiáng)。     水在煤層中流動(dòng)主要表現(xiàn)為在裂隙和大孔中進(jìn)行的滲透過(guò)程，在微孔中主要表現(xiàn)為流體的擴(kuò)散，從而擠出瓦斯。用很高壓力注水時(shí)，液體不會(huì)使煤體破裂，煤層將沿已有的削弱面-裂縫裂開(kāi)，水以超過(guò)煤層自然吸收能力的流量進(jìn)行注水，導(dǎo)致裂縫的敞開(kāi)和擴(kuò)展，消除煤體不穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，降低近工作面部分的承壓能力，增加臨界狀態(tài)帶深度，并把集中應(yīng)力帶推向煤體深處。     通過(guò)研究和試驗(yàn)表明，中高壓注水綜合防突措施具有以下防突效果：     （1）高墳水逐漸使煤體破裂，使應(yīng)力集中帶前移，增加了巷道卸壓帶長(zhǎng)度。     （2）高壓水通過(guò)軟煤分層時(shí)攜帶煤泥在煤層中運(yùn)動(dòng)，并順煤層的裂縫向巷道空間或鉆孔拔出，使煤體疏松，提高煤層透氣性，瓦斯壓力梯度降低。     （3）水封閉瓦斯流動(dòng)通道，使瓦斯由吸附狀態(tài)轉(zhuǎn)為游離狀態(tài)更加困難。     （4）煤體濕潤(rùn)，力學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，彈性模數(shù)降低，增強(qiáng)煤體塑性，應(yīng)力分布均勻。     （5）邊掘邊抽鉆孔及時(shí)抽出工作面正前瓦斯，同時(shí)截流抽放前方兩側(cè)煤體的瓦斯，擴(kuò)大了措施控制范圍，有效防止瓦斯突出。    3 中高壓注水綜合防突措施    3.1 措施布置     中高壓注水綜合防突措施即邊掘邊抽與中高壓注水相結(jié)合的措施，在巷道兩幫邊掘邊抽鉆場(chǎng)抽放正前煤體瓦斯的同時(shí)，掘進(jìn)工作面采取中高壓注水措施。     措施效果檢驗(yàn)超標(biāo)時(shí)輔助以φ42mm排放鉆孔，直至措施效檢有效后，留出效檢超前距采用遠(yuǎn)距離放炮安全防護(hù)措施進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)。
                

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