1 前言     煤與瓦斯突出（以下簡稱突出）是煤礦井下采掘生產過程中一種極其復雜的動力現(xiàn)象。研究表明：在煤巷掘進工作面，煤體支承的上覆巖層自重應力向周圍煤體轉移，形成遠大于煤體單向抗壓強度的支承應力，其性質為剪切應力，使周圍煤體受到破壞，發(fā)生流變，形成靠近工作面處一定長度的卸壓帶，卸壓帶范圍內的煤體只承受自重應力，所含瓦斯得到充分放散，煤體已經失去突出危險，并且阻礙前方煤體的突出。卸壓帶內煤體隨著變形持續(xù)向深部發(fā)展，在一定深度范圍內，煤體受力與變形相關變化，處于動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，地應力和瓦斯壓力增高，透氣性下降，瓦斯難以釋放，形成應力集中帶。在煤體深部，隨著流變變形的停止而逐漸進入原始應力帶。     一方面，只要掘進工作面前方卸壓帶長度足夠長，每次爆破掘進后的瞬間，工作面前方仍有足夠長的卸壓帶來阻擋有突出危險的煤體，突出就不會發(fā)生。當卸壓帶變短、應力集中帶靠近掘進工作面時，工作面附近煤體處于極限平衡狀態(tài)，瓦斯壓力梯度增高，掘進作業(yè)會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，在突出準備階段，破壞煤的基本動力是彈性潛能釋放轉化的動能。其能量大小與煤的彈性有關，隨著彈性增大，工作面附近的彈性能量增大。由于煤質不同，其潛能釋放方式也不同，當煤遭到脆性破壞，能量快速、突然釋放；煤塑性強時，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，軟煤是突出的主要發(fā)源地。筆者認為，要想避免煤巷突出，應從兩個方面采取措施：     一是對圍巖和煤體進行卸壓，降低瓦斯壓力，轉移地應力；     二是增強煤塑性，重點消除軟煤分層突出威脅。     焦作礦區(qū)是一個具有嚴重突出危險的礦區(qū)，隨著礦井開采濃度的增加，特別是掘進工作面瓦斯突出危險性越來越嚴重，松動爆破、超前暴露出適用范圍局限、措施重復率高、占用時間長、措施成本高等缺點，嚴重制約著掘進速度的提高，造成采掘比例失調，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)掘進情況     見表     突出不僅嚴重威脅煤礦安全生產，而且制約煤礦生產能力的發(fā)揮。防突技術措施工序復雜，造成煤巷掘進速度緩慢。突出后處理事故時間很長，影響了正常的采掘接替，嚴重制約礦井的生產能力。    2 中高壓注水綜合措施防突作用機理     中高壓注水綜合防突措施就是：巷道兩側布置長鉆孔抽放工作面前方及兩側煤體瓦斯，向掘進工作面前方應力集中帶內打短鉆孔進行中高壓注水。     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表面，形成煤-水-甲烷體系平衡狀態(tài)。當該平衡遭到破壞時，煤吸水的牢固性和吸住的水量超過甲烷，從而減少煤中的瓦斯量。煤中水分增加，煤抗壓強度和彈性模數(shù)顯著減小，塑性增強。     水在煤層中流動主要表現(xiàn)為在裂隙和大孔中進行的滲透過程，在微孔中主要表現(xiàn)為流體的擴散，從而擠出瓦斯。用很高壓力注水時，液體不會使煤體破裂，煤層將沿已有的削弱面-裂縫裂開，水以超過煤層自然吸收能力的流量進行注水，導致裂縫的敞開和擴展，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，并把集中應力帶推向煤體深處。     通過研究和試驗表明，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，使應力集中帶前移，增加了巷道卸壓帶長度。     （2）高壓水通過軟煤分層時攜帶煤泥在煤層中運動，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）水封閉瓦斯流動通道，使瓦斯由吸附狀態(tài)轉為游離狀態(tài)更加困難。     （4）煤體濕潤，力學性質發(fā)生改變，彈性模數(shù)降低，增強煤體塑性，應力分布均勻。     （5）邊掘邊抽鉆孔及時抽出工作面正前瓦斯，同時截流抽放前方兩側煤體的瓦斯，擴大了措施控制范圍，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合的措施，在巷道兩幫邊掘邊抽鉆場抽放正前煤體瓦斯的同時，掘進工作面采取中高壓注水措施。     措施效果檢驗超標時輔助以φ42mm排放鉆孔，直至措施效檢有效后，留出效檢超前距采用遠距離放炮安全防護措施進行掘進作業(yè)。
                

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