水力掏槽预防煤与瓦斯突出的理论分析及应用

摘要

煤与瓦斯突出严重影响煤炭生产正常进行，是困扰煤矿安全生产最严重的问题。 目前矿山常用的防突措施一般有超前钻孔、深孔松动爆破、煤层注水、深孔控制爆破等措施。这些措施的局限性、片面性太大，效果不是很明显，突出事故仍频繁发生。面临这种状况，为了进一步解决煤与瓦斯突出问题，煤炭科学研究总院唐山分院在大量水力采煤的实践基础上，针对突出煤层的特点，研发了新型的水力掏槽设备，提出了水力掏槽巷道掘进新工艺。 论文对突出煤层的瓦斯动力现象，煤与瓦斯突出机理及常用的防突措施进行了深入的分析，指出目前常用的防突措施在某种程度上可以降低煤与瓦斯突出强度和次数，但不能彻底解决突出问题。 在分析水力掏槽工艺的基础上，对水力掏槽防突机理进行了深入的理论研究，水力掏槽防突机理就是采用高压水射流在短时间内，掏出很大的槽孔，由于其作用范围、水压力等等因素，导致大量瓦斯释放、煤体应力状态重新分布的过程。 还进行了水力掏槽过程的数值模拟研究，模拟结果表明：经过掏槽后，槽孔周围煤体发生了很大的变形，两帮及槽底部的应力也发生了很大变化。模拟结果可以证明，水力掏槽预防煤与瓦斯突出的效果是非常显著的。 最后对水力掏槽预防煤与瓦斯突出效果进行了分析。水力掏槽掘进工艺在焦作矿区进行了大范围的应用，应用结果表明：经过比较水力掏槽措施巷道安全掘进速度，由每月平均40米提高到107～126米以上，较排放钻孔等常规防突措施掘进速度提前到2倍以上；采取水力掏槽消突措施每米进尺措施时间是超前排放钻孔的1/12，是注水防突措施的1/6；另外，试验期间直接经济效益为1430余万元。效果检验证明了水力掏槽防突措施的有效性、可靠性及可推广性。 水力掏槽防突措施可有效地预防煤与瓦斯突出，缓解了采掘接替紧张的局面，其经济和社会效益也十分显著。论文在水力掏槽掘进实践的基础上，研究水力掏槽防突的机理，对水力掏槽掘进新工艺的完善和推广具有重大价值。

目录

文摘

英文文摘

独创性说明及关于论文使用授权的说明

引 言

1文献综述

2煤与瓦斯突出的机理及常用的防突措施

3水力掏槽防突机理

4水力掏槽的数值模拟

5水力掏槽防突措施效果检验

结论与展望

参考文献

附录A

致谢

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