小屯煤矿防突设计

小屯煤矿防治煤与瓦斯突出专项设计编制单位通防部编制人部门负责人编制日期2010年4月1日贵州大方煤业有限公司会审意见调度室地测部工程技术部机电部救护队安监部通防部机电副总工程师掘进副总工程师安全副总工程师机电副总经理安全副总经理总工程师总经理目录前言1第一章矿井基本情况5第一节井田概况5第二节地质特征5第三节瓦斯、煤尘和自燃11第四节矿井开拓、开采与支护13第五节矿井通风及瓦斯抽放情况14第二章煤与瓦斯突出危险性分析及防治对策15第一节煤与瓦斯突出危险性分析15第二节煤与瓦斯突出防治对策15第三章区域综合防突措施16第一节区域突出危险性预测16第二节区域防突措施18第三节区域措施效果检验22第四节区域验证25第四章局部综合防突措施25第一节工作面突出危险性预测25第二节工作面防突措施30第三节工作面措施效果检验32第五章安全防护措施34第一节避难所34第二节远距离放炮35第三节压风自救系统35第四节反向（防突）风门36第六章防突管理36第一节防突组织管理36第二节防突技术管理37第三节煤与瓦斯突出预兆及突出事故应急预案43第七章防突仪器、装备39图纸目录1、小屯煤矿瓦斯地质图2、小屯煤矿采掘工程平面图3、小屯煤矿掘进工作面基础接续表4、小屯煤矿通风系统图5、小屯煤矿抽放系统示意图6、小屯煤矿监测系统布置图7、小屯煤矿避灾路线示意图前言煤与瓦斯突出是煤矿生产中遇到的一种极其复杂的矿井瓦斯动力现象。它能在极短的时间内，由煤体向巷道或采场空间抛出大量的煤炭，并喷出大量的瓦斯，不仅会造成人员伤亡，还会造成国家财产损失。因此，煤与瓦斯突出是严重威胁煤矿安全生产的重大自然灾害之一。到目前为止，国内外对各种地质、开采条件下突出发生的规律还没有完全掌握，而小屯矿井在建设过程中，井筒揭煤和煤巷掘进时，已有K1值超过05ML/（GMIN1/2）和炮后瓦斯涌出量较大等异常情况发生。2009年11月，中国矿业大学对小屯煤矿6上、6中、6下和7煤进行了煤与瓦斯突出危险性鉴定，鉴定结果四层煤均为突出煤层。为保障公司矿井员工人身安全、保护公司财产的安全，根据党和国家“安全第一，预防为主”的安全生产方针、煤矿安全规程、煤矿瓦斯抽采基本指标和防治煤与瓦斯突出规定第十四条的规定，特编制本防突专项设计。第一章矿井基本情况第一节井田概况小屯井田位于贵州省大方县城南部，井田中心直距县城约60KM，行政区划属大方县小屯乡、大方镇、羊场镇管辖。地理坐标东经10532471053923，北纬270215270748。矿井井田范围为西至龙潭组地层底界，北至井田勘探边界线，东至路穿岩周家大洞安塘岩脚新田一线，南至北纬270215纬线。南北长7102KM，一般8KM，东西宽461110KM，一般约75KM，面积约664KM2。小屯矿井位于321与326国道线交叉处南侧，位于大方县南部，位于大方电厂东侧。贵毕高速公路从北西部进入井田，至3勘探线浅部北西侧，沿3勘探线转向东穿过井田；大方至纳雍的县级公路沿井田西侧浅部边缘经过。矿井内交通较方便。井田西至龙潭组地层底界，北至1勘探线，东至路穿岩周家大洞安塘岩脚新田一线，南至北纬270215纬线。南北长7102KM，一般8KM；东西宽461110KM，一般约75KM，面积约6651KM2。地理坐标东经10532451053930，北纬270215270745。一采区位于该井田中西部，北起7勘探线，南至J10勘探线以南；西起煤系地层浅部，以贵毕高等级公路为界；东至五采区保护煤柱。南北长约35KM，东西宽约195KM，面积约68KM2。第二节地质特征一、地质构造1、地层井田内地层从上到下依次为第四系，三叠系，二叠系等。含煤地层为二叠系龙潭组，含煤4778层，厚度410430M。参见表121。表121勘探区地层简表系统组段主要岩性一般厚度M第四系Q冲积、残积、坡积物等。020茅草铺组T1M灰色中厚层状灰岩、白云岩及泥质灰岩。井田内出露不全九级滩段T1Y3灰紫色泥质粉砂岩，产瓣鳃类动物化石。24395玉龙山段T1Y2灰色厚层状灰岩，及中厚层状泥质灰岩。17070三叠系T下统T1夜郎组T1Y沙堡湾段T1Y1灰色厚层状灰岩夹钙质泥岩及泥质灰岩、粉砂质泥岩、粉砂岩。5657长兴组P2C燧石灰岩及硅质岩、泥质灰岩。1366龙潭组P2L灰色泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩、泥岩及煤层。18789上统P2峨嵋山玄武岩组P2勘查区南部有出露，北部缺失，边界位于2、3勘探线之间。080二叠系P下统P1茅口组P1M灰色薄中厚层状灰岩及含燧石灰岩。不详井田内赋存不全，井田北部缺失，其界线位于9、10勘探线之间，地表出露于井田西部3勘探线以南，岩性主要为灰绿色玄武岩或拉斑玄武岩，致密块状，坚硬，具小气孔构造。其顶部06M左右为凝灰岩、含砾凝灰岩。该组厚度080M，与上覆龙潭组地层呈假整合接触。2、构造（1）总体构造形态井田位于扬子板块川滇黔盆地黔北断拱（三级构造单元）大方背斜东翼，井田总体呈一宽缓的单斜构造，地层走向呈北东南西向，倾向南东，倾角一般810左右，煤系浅部地段局部达2040。至井田3勘探线以南，浅部地层走向转向近南北向，倾向近东，底板等高线呈一向西凸出的弧形；3勘探线以南见有数条断层，井田3勘探线以北浅部见有宽缓的次级褶曲，褶曲轴及断层都基本呈北北东南南西向展布。（2）断层井田内断层以北北东向为主，少量东西向，落差大于或等于30M的断层中，均为北北东向。从平面分布看，北北东向断层集中于302401号钻孔一线，对煤系地层的切割破坏较大，断层发育部位，地质构造条件相对复杂。井田内共发现断层18条，地表发现12条，断距大于30M的断层8条，主要集中在井田南部906302401号钻孔一线，断距小于30M的断层4条，详见表122，地下隐伏断层6条，见表123。地面断层钻孔控制情况见表124。表122落差小于30M的断层统计产状序号断层编号位置长度性质走向倾向倾角断距断层依据1F311102孔南侧240M正北东北西7820M错断TLY3底界2F51302孔东侧260M正南北东6920M地面控制点，见破碎带3F9905号孔东侧300M逆北东北西8120M重复TLY3底界4F10井田北部浅部边界附近500M正南北东6825M错断煤系底界表123隐伏断层（断点）统计序号编号断点深度地层断距推断性质断层依据1F201113770M35M逆断层见砂岩角砾，挤压严重，部分为糜棱岩，重复1419号煤层2F203125029M10M正断层6中煤层见挤压现象，倾角变大达50，断失B16中间地层3F204133022M10M正断层断失B16中地层4F702135843M8M正断层重复78号煤层间地层5F401121379M30M正断层见挤压现象，擦痕发育，倾角变大达586F90517295约10M正断层岩芯挤压破碎严重，见大量泥质粉砂岩、灰岩角砾，破碎带7M。表124地面断层钻孔控制情况断层编号钻孔号断点深度断失地层地层断距断层带简述90619200M部分TLY1地层10M见构造角砾岩F211027831M部分T1Y2地层40M见挤压现象，部分为角砾岩F490611130M部分TLY2地层10M见挤压、揉皱现象，岩芯破碎F740113751MT1Y1地层、部分P2C地层30M见挤压现象，岩芯破碎根据贵州大方煤业有限公司小屯煤矿一采区补充勘探地质报告一采区范围内，仅以往勘探的201孔、203孔、204孔、702孔揭露的F2011、F2031、F2041、F7021四条断层，均位于该采区的北东部，同属隐伏断层。补勘施工的10个钻孔中，均未见断层揭露点。但根据业主方在采区浅部以中施工的措施巷道，揭露的资料显示巷道中小型断层、层滑构造十分发育，煤岩层产状变化较大，煤层厚度不稳定。根据现有对区内断层的控制程度和一采区面积计算，一采区断层发育密度为221条/KM2，其中落差10M的断层3条。通过对井田内断层落差与延展长度的规律分析，断层落差在30M以上，延展长度一般大于900M，断层落差在20M30M，延展长度一般在200M600M之间；对于落差较小的断层，由于在井田内控制断点少，大部分仅见到一个断点，因此对延展长度规律的分析依据太少。断层发育规律一采区内断层以北北东向为主，少量东西向，落差大于或等于15M的断层中，均为北北东向。从平面分布看，北北东向断层集中于78勘探线之间，属于一采区的构造应力集中区，对煤系地层的切割破坏较大，断层发育部位，地质构造条件相对复杂。区域构造特征表明，本井田的构造面貌与燕山运动有关，由于本井田的断层大部分属张扭性断层，其走向基本都呈北北东向，与大方背斜轴向基本一致，说明是在燕山运动过程当中形成的。对大方背斜的地质构造分析研究，本井田南部应是全区构造应力相对集中的部位。（3）断层对采区、工作面布置的影响根据2004年贵州地勘院提供的小屯井田勘查地质报告显示，一采区内的断层主要发育在北东部，走向与地层走向、褶曲走向基本一致，以断层带形式相对集中。F2011断层以往地质资料推断落差35M，推断倾向SE，断至7煤以下煤系地层，但根据201钻孔资料显示并没有发现该断层位置及落差。该推断断层位于一采区边缘，对工作面布置基本没有影响。F2031断层断点推断F2031正断层，断点深度25052M，推断落差15M，推断倾向E，断至6煤组，该断层位于首采区北翼厚度不可采区域的北端至白瓦厂水库煤柱，对工作面布置影响较小。F2041断层断点推断F2041正断层，断点深度33026M，推断落差11M，推断倾向SE，缺失B16中煤层间地层，该断层位于一采区北部，对工作面布置及回采影响较大。F7021断层断点推断F7021正断层，断点深度32692M，推断落差6M，推断倾向NW，缺失B1至6上煤层间地层，该断层位于一采区北翼与二采区边界处，对工作面及二采区工作面布置及回采有一定影响。（4）褶曲大方背斜经过井田内西部地段，由于大方背斜的影响，井田浅部地层波状起伏，并伴有一定的次一级褶曲，现对井田内主要的褶曲分述如下大方背斜为区域性褶曲，轴向北东，部分位于本井田西部边界处，轴部为茅口组灰岩。白瓦厂向斜白瓦厂向斜经轿子山一吊水岩一白瓦厂一线，轴向呈北北东南南西，北部出井田边界至大海坝，南部经滑坡至喻家寨西北侧，消失于井田边界处茅口灰岩地层中，井田内长约88KM。轴部主要为TLY2地层，两侧地层倾角58，为一宽缓对称向斜。其北段有部分钻孔控制，南段无钻孔控制。控制程度较低。生纸山背斜位于白瓦厂向斜的南东部，其轴向与白瓦厂向斜基本平行展布，井田内走向长约88KM，地层倾角69，为一宽缓对称背斜。3勘探线以北，其轴部及两翼均有钻孔控制，基本控制了背斜形态及变化幅度；3勘探线以南无控制，滑坡内部分为推断，控制程度低。大田坝向斜位于井田西部边界大方背斜西翼，与大方背斜轴向平行。走向长约32KM，对本井田煤层无影响。另外，井田北部边界谢家寨附近发育一组轴向平行，走向北北东南南西，延伸长度约14KM的小褶曲（中寨向斜、谢家寨背斜），其规模较小，且位于煤系地层下部，对33号煤层局部有一定影响。（5）褶曲对一采区地层产状的影响小屯井田位于扬子板块川滇黔盆地黔北断拱（三级构造单元）大方背斜南东翼，井田总体呈一宽缓的单斜构造，地层走向呈NESW向，倾向SE。从区域地质资料来看，大方背斜向北东延伸过五凤井田，向南西延伸过白布井田，位于小屯井田北西边缘，煤系地层出露区域以外。因此小屯井田一采区总体的构造形态受大方背斜的控制，在大方背斜两侧均发育伴生褶曲。在大方背斜内侧小屯井田一采区，依次发育比较宽缓的白瓦厂向斜、生纸山背斜，从生纸山背斜至井田中部、南东部，井田呈比较平缓的单斜构造，倾角一般28。大方背斜、白瓦厂向斜、生纸山背斜对一采区地层产状有一定影响。根据施工巷道揭露资料和煤层底板等高线资料分析，在井田北西边缘，大方背斜轴部至下部煤系出露地段，地层倾角受其影响，一般2040，局部达5070；上部煤系出露区域，地层变缓至1530；进入白瓦厂向斜北西翼，煤层倾角一般815，白瓦厂向斜北西翼煤层倾角一般58，最大13左右。从一采区6中煤底板等高线分析，在一采区南翼，白瓦厂向斜与生纸山背斜两翼倾角一般在210之间；在北翼，两褶曲倾角除白瓦厂向斜北西翼外侧，浅部倾角较大，一般815，其余区段两翼倾角一般58，轴部一般25。通过野外出露地层观测，一采区内出露地层主要为二叠系、三叠系，出露地层显示，二叠系下统茅口灰岩（P1M）受燕山运动影响强烈，出露地层产状变化很大，出现强烈的褶皱、断裂现象；煤系地层二叠系龙潭组（P2L），位于茅口灰岩上部，仅靠近大方背斜轴部出露，受大方背斜影响，出露产状一般倾角很大；出露的三叠系地层，距离大方背斜轴较远，产状一般变化不大，影响较小。由此可以初步分析，在井田深部，远离大方背斜区域，受大方背斜影响较小，地层产状相对稳定；井田浅部，距离大方背斜轴部较近，受其影响也大，地层产状不稳定。通过地表出露层位产状的观测和补勘提供煤层底板等高线等资料的分析，初步结论基本一致。（6）构造综合评价及类型根据本井田精查阶段勘探成果资料，井田含煤地层沿走向、倾向的产状有一定的变化，南部断层较发育，北部沿走向和倾向发育宽缓褶皱，构造复杂程度整体为第二类中等复杂类型构造。一采区范围内属井田浅部，受大方背斜影响构造较为复杂，该区北翼（井硐以北）分布有褶皱，断层、不可采区及煤厚异常点，但断层均以落差3M的小断层为主，南翼从精查阶段勘探成果和此次补勘资料分析，没有发现断层和主采煤层不可采点，因此一采区构造类别应为第二类中等复杂构造。二、煤层1、含煤性本井田含煤地层为龙潭组（P2L）地层，含煤层一般3033层，含煤总厚21032598M，平均2295M，含煤系数140，可采及局部可采煤层约6层，33号煤层基本全井田可采，6中煤层大部可采，局部可采煤层有6上、6上、7、34号4层煤，零星可采煤层有8、10、14、19、23、32号煤层等，可采煤层总厚度5611315M，平均930M，可采含煤系数约57。矿井一期开采首采区煤层6上、6中、6上、7号4层煤，位于煤系地层的顶部，首采区基本全区可采煤层为6中煤层，大部可采煤层为7号煤层，局部可采煤层有6上、6下号煤层共2层煤层。2、煤层对比（1）层间距对比及顶底板岩性情况6上煤层位于龙潭组最上部，煤层厚度有一定变化，一般095M，井田中部为一岛状可采区，以及北东部103号孔可采，可采厚度一般095M，最厚点出现在井田东部103号钻孔处，局部偶夹一层夹石。顶板岩性至B1为界，厚度0741450M。岩性以粉砂岩、泥质粉砂岩及细砂岩为主，局部为粉砂质泥岩。底板岩性本井田内只在702号钻孔与6中煤层合并，其余部位与6中煤层间距一般272M，直接底板一般为泥岩、粉泥、泥质粉砂岩、间接底板随厚度增大而粒度变粗。6中煤层位于龙潭组上部，为6号煤层组中主要煤层，煤层厚度变化较大，平均厚245M，总体趋势由北向南东部变薄，采用厚度平均228M，井田局部见厚度异常点，中部7勘探线8勘探线之间有一呈东一西展布的带状变薄区。煤层含夹石02层。下距6下煤层080M796M，平均间距443M；硫分比6上煤层低。顶板岩性见6上煤层底板。底板为6下煤层顶板，以泥岩、粉砂质泥岩为主，少量泥质粉砂岩、粉砂岩，一般中部含一层薄煤。6下煤层位于龙潭组上部，上距6中煤层一般3M左右，煤层厚度0336M，总体呈南薄北厚的趋势，南东部402、1004号钻孔一线及以东尖灭，井田北东部可采，中部906、202号孔一带发育较厚。煤层在J9线至10线之间通常含一层夹石，岩性为泥岩。下距7号煤层703M1497M，平均间距1147M，间距较稳定。顶板岩性见6中煤层底板。底板岩性以7号煤层顶部为界统计，厚度一般1130M左右，直接底板一般为一层泥岩，厚度一般050M，间接顶板为细砂岩或粉砂岩，中下部含12层薄煤。7号煤层位于龙潭组中上部，下距B3标志层274M1024M，平均间距735M，顶板一般含动物化石，特征明显。煤层采用厚度变化较大，一般086M，自西向东，煤层由厚逐渐变薄，东部见有较大的向西凸出的舌状尖灭区，中部亦有一尖灭点，西部大部可采，可采面积约占总面积二分之一。顶板岩性见6下煤层底板。底板岩性；直接底板一般为薄层含根泥岩，间接底板一般为泥质粉砂岩、粉砂岩。（2）煤层稳定性根据对煤层厚度、结构及其变化情况和可采情况的分析，6中、33号煤层属第二型较稳定煤层；6上、6下、7煤层属第三型不稳定煤层，见表下表。主要可采煤层顶底板岩石物理力学性质试验成果煤层编号抗压强度MPA抗拉强度MPA抗剪强度MPA泊松比轴向自由膨胀率顶88310657535168132125256551180720415130240340284800373215196号煤组底顶63480604418201778705231438038038010270310298109115856047号底24731114763161416183951411220400340402803102990030120073（3）煤层本身的物理特征为使煤层对比更加可靠，本次勘探运用煤层本身的物理差异辅助其它对比方法进行了煤层对比。据勘探资料，7号以上煤层以黑色、灰黑色为主，大部分煤层以块状为主，粉粒状次之，光泽较强，镜煤、亮煤显玻璃光泽、沥青光泽，暗煤为油脂光泽，条带状结构，阶梯状、平坦状、少量贝壳状断口，偶见参差状和棱角状断口；内生和外生裂隙较发育，常见矿物杂质、黄铁矿、方解石薄膜充填浸染于裂隙中，黄铁矿一般以结核状为主，星散状次之。宏观煤岩类型以半暗型半亮型为主，煤岩组份以亮煤、暗煤为主，镜煤及丝炭含量较少，镜煤呈细条带状、线理状，亮煤、暗煤呈中、宽条带状，丝炭呈透镜状。（4）煤层对比的可靠程度本次勘探工作中运用了以标志层为主，层间距、测井曲线及煤层的物理特征为辅的多种对比方法，获得了良好的效果。7号煤层是一采区内的标志层，对比可靠；6煤组中的6上、6中、6下煤层的间距在一采区内相当稳定，为一个煤组；且上有B1标志层、下有B2标志层控制，因此，6上、6中、6下、7号煤层的对比较可靠。3、可采煤层根据对煤层厚度、结构及其煤质变化情况和可采情况的分析，对利用勘探手段获得的煤层厚度、煤质资料等进行分析处理、数理统计运算，找出能反映其变化的特征数，以获取划分煤层稳定程度的指标，所采用的指标（见表1）有厚度平均值（X）、厚度标准偏差（S）、煤层厚度变异系数（）、煤层可采系数（KM）。煤层变异系数反映了煤层厚度变化的程度和幅度；煤层可采系数能较可靠地反映煤层的可采性。根据表1的定量划分指标，结合井田内煤层煤类单一（无烟煤），煤质变化中等的情况，对各可采煤层稳定程度进行了定量评价，其结果见表2。表1评价煤层稳定性的主、辅指标稳定煤层较稳定煤层不稳定煤层煤层类型主要指标辅助指标主要指标辅助指标主要指标辅助指标薄煤层KM09525095KM0802535080KM0603555厚和中厚煤层25KM0952540095KM0804065080KM065特厚煤层30KM0953050095KM0855075085KM070说明评价煤层稳定性的主、辅指标参照矿井地质规程1984。从表1、表2可以看出，两者基本一致，说明各煤层稳定程度评价的定性划分结果是可靠的。表2一采区7号煤层以上可采煤层稳定性评价表煤层编号样本点数平均值X（M）标准偏差S变异系数（）可采系数KM煤质变化情况煤层稳定程度（型）6上260820374540中等不稳定6中302321153593中等较稳定6下300990745326中等不稳定7300990282865中等不稳定根据表2统计结果，在4层可采煤层中，较稳定煤层1层（6中），厚度232M，占可采煤层总厚度的45，不稳定煤层3层，总厚度280M，占可采煤层总厚度的近55。且由于本井田勘探主要目的层6中煤层为较稳定煤层，从研究程度看，本次补勘结合原勘查工作已查明了主要可采煤层的厚度、结构、可采范围及顶底板岩性等，并作定性和定量相结合的方法评价了可采煤层的稳定性，另外还分析了可采煤层厚度、结构的变化规律。因此，井田煤层稳定程度类型确定为第二型较稳定型。一采区基本全区可采煤层为6中煤层，大部可采煤层为7号煤层，局部可采煤层有6上、6下号煤层共2层煤层，可采煤层见表3。表3一采区7号煤层以上主要可采煤层情况统计表第三节瓦斯、煤尘和自燃一、煤层瓦斯赋存情况1自然瓦斯成分各煤层甲烷成分介于8580（6上煤层）9398（6下煤层）之间，其平均值为9031；二氧化碳含量平均值为282，最高为384（6中煤层），最小为218（7号煤层）；氮含量平均值964，6上煤层最高，为1395，6下煤层最低，为601。2甲烷含量平均值1379毫升/克可燃质，最高1584毫升/克可燃质（6中煤），最低为34号煤1295毫升/克可燃质。3瓦斯压力根据贵州大方煤业有限公司小屯煤矿一采区补充勘探地质报告煤层瓦斯压力在测试的钻孔井深内为1974526925MPA；瓦斯压力梯度为煤层编号间距M全层厚度（M）夹石层数采用厚度（M）可采情况可靠程度结构复杂程度稳定程度至煤系顶界平均20586上01740822601013907326局部可采可靠简单不稳定09172606中044650232300204460821830基本全区可采可靠中等较稳定0807964436下03460993001021107130局部可采可靠简单不稳定7031497114771048013643至煤系底界124950177099300015709530大部可采可靠简单不稳定注最小值最大值平均值（采用工程点数）04461242MPA/100M。4瓦斯分布规律6上煤层甲烷含量平均为1516毫升/克可燃质，小于15毫升/克可燃质主要分布于勘探区南部地区，西北呈横“U”字形分布；其余地段为1520毫升/克可燃质。906号孔甲烷含量达2217毫升/克可燃质。6中煤层甲烷含量平均为1584毫升/克可燃质，甲烷含量20毫升/克可燃质由西向东，由南向北呈“W”分布。6下煤层煤层甲烷含量平均为1523毫升/克可燃质，甲烷含量7M512M12M石门揭煤工作面突出煤层开切眼回采工作面3顺层钻孔或穿层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施的钻孔应当控制整个开采块段的煤层；钻孔可根据实际采面布置合理设计。回采工作面顺层抽放钻孔布置示意图4穿层钻孔预抽石门（斜井）揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施应当在揭煤工作面距煤层的最小法向距离7M以前实施（在构造破坏带应适当加大距离）。钻孔的最小控制范围是石门、斜井揭煤处巷道轮廓线外12M，同时还应当保证控制范围的外边缘到巷道轮廓线（包括预计前方揭煤段巷道的轮廓线）的最小距离不小于5M；穿层钻孔预抽石门揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施示意图70M顺槽工作面15M15M5主要巷道揭穿煤层瓦斯治理也可以采用平行超前巷道向该巷道施工穿层或顺层钻孔预抽煤层瓦斯，实现区域治理。结合矿井实际，顺槽或底抽巷在掘进揭煤前可采取此措施进行区域治理。6顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施的钻孔控制的条带长度为70M，巷道两侧的控制范围15M；顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施示意图7当煤巷掘进和回采工作面在预抽防突效果有效的区域内作业时，工作面距未预抽或者预抽防突效果无效范围的前方边界不得小于20M。8预抽煤层瓦斯钻孔应当在整个预抽区域内均匀布置，钻孔间距应当根据实际考察的煤层有效抽放半径确定。9预抽瓦斯钻孔封堵必须严密。穿层钻孔的封孔段长度不得小于5M，顺层钻孔的封孔段长度不得小于8M。应当做好每个钻孔施工参数的记录及抽采参数的测定。钻孔孔口抽采负压不得小于13KPA。预抽瓦斯浓度低于30时，采取改进封孔的措施，提高封孔质量。第三节区域措施效果检验一、措施效果检验采取的指标小屯矿井采用的开采保护层或预抽瓦斯钻孔区域防突措施，如穿层钻孔、顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施和穿层钻孔预抽石门（斜井）揭煤区域煤层瓦斯防突措施，用残余瓦斯压力或者残余瓦斯含量指标进行检验时，必须依据实际的直接测定值。穿层钻孔预抽石门（斜井）揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施也可以采用钻屑瓦斯解吸指标进行措施效果检验（详见第四章第一节采用钻屑瓦斯解吸指标法预测石门揭煤工作面突出危险性）。检验期间还应当观察、记录在煤层中进行钻孔等作业时发生的喷孔、顶钻及其他突出预兆。二、区域措施效果检验的判断和划分采用残余瓦斯压力指标进行检验，如果没有或者缺少残余瓦斯压力资料，也可根据残余瓦斯含量进行检验，并且煤层残余瓦斯压力小于074MPA或残余瓦斯含量小于8M3/T的预抽区域为无突出危险区，否则，即为突出危险区，预抽防突效果无效；也可以采用钻屑瓦斯解吸指标对穿层钻孔预抽石门（斜井）揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施进行检验，如果所有实测的指标值均小于临界值则为无突出危险区，否则，即为突出危险区，预抽防突效果无效。但若检验期间在煤层中进行钻孔等作业时发现了喷孔、顶钻及其他明显突出预兆时，发生明显突出预兆的位置周围半径100M内的预抽区域判定为措施无效，所在区域煤层仍属突出危险区。三、开采保护层的区域措施效果检验开采保护层的保护效果检验主要采用残余瓦斯压力、残余瓦斯含量、顶底板位移量及其他经试验（应符合防突规定第四十二条要求的程序）证实有效的指标和方法，也可以结合煤层的透气性系数变化率等辅助指标。当采用残余瓦斯压力、残余瓦斯含量检验时，应当根据实测的最大残余瓦斯压力或者最大残余瓦斯含量按防突规定第四十三条第（三）项的方法对预计被保护区域的保护效果进行判断。若检验结果仍为突出危险区，保护效果为无效。四、用直接测定煤层残余瓦斯压力或残余瓦斯含量等参数进行预抽煤层瓦斯区域措施效果检验时，应符合下列要求1对穿层钻孔或顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯区域防突措施进行检验时，应在回采工作面推进方向每间隔3050M，至少沿工作面方向布置2个检验测试点。开切眼150M30上5M30上5M30上5M30上5M30上5M回采巷道检验测试点30上50M30上50M30上50M30上50M检验测试点穿层钻孔见煤点煤巷掘进顺槽位置检验测试点钻孔见煤点石门轮廓线12M12M预抽回采区域煤层瓦斯措施检验测试点布置示意图当预抽区段煤层瓦斯的钻孔在回采区域和煤巷条带的布置方式或参数不同时，按照预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施和穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施的检验要求分别进行检验；2对穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施进行检验时，在煤巷条带每间隔3050M至少布置1个检验测试点；穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯措施检验测试点布置示意图3对穿层钻孔预抽石门（斜井）揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施进行检验时，至少布置4个检验测试点，分别位于要求预抽区域内的上部、中部和两侧，并且至少有1个检验测试点位于要求预抽区域内距边缘不大于2M的范围；穿层钻孔预抽石门揭煤区域措施效果检验测试点布置示意图70M顺槽工作面15M15M20M20M20M检验测试点12080870M1上上15M15M4对顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施进行检验时，首先进行测压，根据测压情况进行抽放效果评估。评估为无突出危险区域时，进行掘进施工。施工过程中在煤巷条带每间隔2030M至少布置1个检验测试点，且每个检验区域不得少于3个检验测试点；测压钻孔布置图顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯措施效果检验测试点布置示意图5各检验测试点应布置所在部位钻孔密度较小、孔间距较大、预抽时间较短的位置，并尽可能远离测试点周围的各预抽钻孔或尽可能与周围预抽钻孔保持等距离，且避开采掘巷道的排放范围和工作面的预抽超前距。地质构造复杂区域适当增加检验测试点。第四节区域验证一、验证方法在石门揭煤工作面对无突出危险区进行的区域验证，应当采用本设计第四章第一节（二）项所列的石门揭煤工作面突出危险性预测方法进行。在煤巷掘进工作面和回采工作面分别采用本设计第四章第一节（三）项和第四节所列的工作面预测方法对无突出危险区进行区域验证。二、区域验证要求1在工作面进入该区域时，立即连续进行至少两次区域验证；2工作面每推进1050M（在地质构造复杂区域或采取了预抽煤层瓦斯区域防突措施以及其他必要情况时宜取小值）至少进行两次区域验证；3在构造破坏带连续进行区域验证；4在煤巷掘进工作面还应当至少打1个超前距不小于10M的超前钻孔或者采取超前物探措施，探测地质构造和观察突出预兆。第四章局部综合防突措施第一节工作面突出危险性预测工作面突出危险性预测是预测工作面煤体的突出危险性，包括石门、斜井揭煤工作面、煤巷掘进工作面和采煤工作面的突出危险性预测等。工作面预测在工作面推进过程中进行。无突出危险工作面必须在采取安全防护措施并保留足够的突出预测超前距或防突措施超前距的条件下进行采掘作业。煤巷掘进和回采工作面应保留的最小预测超前距均为2M。工作面应保留的最小防突措施超前距为煤巷掘进工作面5M，回采工作面3M；在地质构造破坏严重地带应适当增加超前距，但煤巷掘进工作面不小于7M，回采工作面不小于5M。一、工作面突出危险性的综合预测和判断工作面地质构造、采掘作业及钻孔等发生的各种现象主要按照以下方面预测1煤层的构造破坏带，包括断层、剧烈褶曲等；2煤层赋存条件急剧变化；3采掘应力叠加；4工作面出现喷孔、顶钻等动力现象；5工作面出现明显的突出预兆。二、石门揭煤工作面突出危险性预测采用综合指标法、钻屑瓦斯解吸指标法进行验证1综合指标法综合指标法是利用综合指标D、K来预测煤层的突出危险性，其预测方法为在岩石工作面向突出煤层至少打两个测压钻孔，测定煤层瓦斯压力（P）；在打测压孔的过程中，每米煤孔采取一个煤样，测定煤的坚固性系数（F）；将两个测压钻孔所测得的坚固性系数最小值加以平均作为该煤层软分层的平均坚固性系数；将坚固性系数最小的两个煤样混合后，测定煤的瓦斯放散初速度指标（P）；按下列公式计算综合指标D、KD（00075H/F3）（P074）KP/F式中D煤层突出危险性综合指标；K煤层突出危险性综合指标；P煤层瓦斯压力，取两个测压钻孔实测瓦斯压力的最大值，MPA；P软分层煤的瓦斯放散初速度指标；F软分层煤的坚固性系数。综合指标D、K的突出临界指标应根据本矿区实测数据确定，在没有实测数据时，可参照下表所推荐的临界值，确定煤层的区域突出危险性。用综合指标D和K预测煤层区域突出危险性的临界值煤层突出危险性综合指标K煤层突出危险性综合指标D无烟煤其他煤种02520152钻屑瓦斯解吸指标法采用钻屑瓦斯解吸指标法预测石门揭煤工作面突出危险性时，由工作面向煤层的1号孔4号孔3号孔2号孔石门掘进巷道5M4号孔2、3号孔1号孔AAA1号孔3号孔2号孔煤巷掘进工作面AAA24M24M810M3号孔号孔号孔24M适当位置至少打3个钻孔，在钻孔钻进到煤层时每钻进1M采集一次孔口排出的粒径13MM的煤钻屑，测定其瓦斯解吸指标K1或H2值。测定时，应考虑不同钻进工艺条件下的排渣速度。预测钻孔在石门中央、石门上部应至少布置一个钻孔，在石门两侧应布置一个或两个钻孔。揭煤预测钻孔布置示意图各煤层石门揭煤工作面钻屑瓦斯解吸指标的临界值应根据试验考察确定，在确定前可暂按下表中所列的指标临界值预测突出危险性。钻屑瓦斯解吸指标法预测石门揭煤工作面突出危险性的参考临界值煤样H2指标临界值PAK1指标临界值（ML/GMIN1/2）干煤样20005湿煤样16004三、煤巷掘进工作面突出危险性预测可采用钻屑指标法、复合指标法、R值指标法1钻屑指标法钻屑指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性时，在近水平、缓倾斜煤层工作面应向前方煤体施工3个直径42MM、孔深810M的钻孔，测定钻屑瓦斯解吸指标和钻屑量。钻孔应尽可能布置在软分层中，一个钻孔位于掘进巷道断面中部，并平行于掘进方向，其他钻孔的终孔点应位于巷道断面两侧轮廓线外24M处。钻孔每钻进1M测定该1M段的全部钻屑量S，每钻进2M至少测定一次钻屑瓦斯解吸指标K1或H2值。煤巷掘进工作面预测钻孔布置示意图煤巷掘进工作面24M24M810M3号孔1号孔2号孔05M05M1M流量测量管封孔器各煤层采用钻屑指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性的指标临界值应根据试验考察确定，在确定前可暂按下表的临界值确定工作面的突出危险性。钻屑指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性的参考临界值钻屑量S钻屑瓦斯解吸指标H2PA钻屑瓦斯解吸指标K1（ML/GMIN1/2）（KG/M）（L/M）200056542复合指标法复合指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性时，在近水平、缓倾斜煤层工作面应当向前方煤体至少施工3个、直径42MM、孔深810M的钻孔，测定钻孔瓦斯涌出初速度和钻屑量指标。钻孔应当尽量布置在软分层中，一个钻孔位于掘进巷道断面中部，并平行于掘进方向，其他钻孔开孔口靠近巷道两帮05M处，终孔点应位于巷道断面两侧轮廓线外24M处。钻孔每钻进1M测定该1M段的全部钻屑量S，并在暂停钻进后2MIN内测定钻孔瓦斯涌出初速度Q。测定钻孔瓦斯涌出初速度时，测量室的长度为10M。煤巷掘进工作面复合（R值）指标法预测钻孔布置图各煤层采用复合指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性的指标临界值应根据试验15M15M15M10M考察确定，在确定前可暂按下表的临界值进行预测。如果实测得到的指标Q、S的所有测定值均小于临界值，并且未发现其他异常情况，则该工作面预测为无突出危险工作面；否则，为突出危险工作面。复合指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性的参考临界值钻屑量S钻孔瓦斯涌出初速度Q（L/MIN）（KG/M）（L/M）56543R值指标法R值指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性时，在近水平、缓倾斜煤层工作面应向前方煤体至少施工3个、在倾斜或急倾斜煤层至少施工2个直径42MM、孔深810M的钻孔，测定钻孔瓦斯涌出初速度和钻屑量指标。钻孔应当尽可能布置在软分层中，一个钻孔位于掘进巷道断面中部，并平行于掘进方向，其他钻孔的终孔点应位于巷道断面两侧轮廓线外24M处。钻孔每钻进1M收集并测定该1M段的全部钻屑量S，并在暂停钻进后2MIN内测定钻孔瓦斯涌出初速度Q。测定钻孔瓦斯涌出初速度时，测量室的长度为10M。根据每个钻孔的最大钻屑量SMAX和最大钻孔瓦斯涌出初速度QMAX按式3计算各孔的R值RSMAX18QMAX43式中SMAX每个钻孔沿孔长的最大钻屑量，L/M；QMAX每个钻孔的最大钻孔瓦斯涌出初速度，L/MIN。判定各煤层煤巷掘进工作面突出危险性的临界值应根据试验考察确定，在确定前可暂按以下指标进行预测当所有钻孔的R值有R6且未发现其他异常情况时，该工作面可预测为无突出危险工作面；否则，判定为突出危险工作面。四、采煤工作面突出危险性预测可参照本节第三条所列的煤巷掘进工作面预测方法进行。但应沿采煤工作面每隔1015M布置一个预测钻孔，深度510M，除此之外的各项操作等均与煤巷掘进工作面突出危险性预测相同。工作面预测钻孔布置示意图判定采煤工作面突出危险性的各指标临界值应根据试验考察确定，在确定前可参照煤巷掘进工作面突出危险性预测的临界值。第二节工作面防突措施工作面防突措施是针对经工作面预测尚有突出危险的局部煤层实施的防突措施。其有效作用范围一般仅限于当前工作面周围的较小区域。石门揭煤工作面的防突措施包括预抽瓦斯、排放钻孔、水力冲孔、金属骨架、煤体固化等措施。金属骨架、煤体固化措施，应当在采用了其他防突措施并检验有效后方可在揭开煤层前实施。斜井揭煤工作面的防突措施应当参考石门揭煤工作面防突措施进行。根据工作面岩层情况，实施工作面防突措施时要求揭煤工作面与突出煤层间的最小法向距离为预抽瓦斯、排放钻孔及水力冲孔均为5M，金属骨架、煤体固化措施为2M。当井巷断面较大、岩石破碎程度较高时，还应适当加大距离。补充工作面防突措施中每次工作面放突措施施工完成后，都要绘制工作面防突措施竣工图，分析措施孔控制范围，指导检验孔布置。一、石门揭煤工作面防突措施1预抽瓦斯和排放钻孔在石门揭煤工作面采用预抽瓦斯、排放钻孔防突措施时，钻孔直径一般为75120MM。石门揭煤工作面钻孔的控制范围是石门的两侧和上部轮廓线外至少5M，下部至少3M。预抽瓦斯和排放钻孔在揭穿煤层之前应当保持自然排放或抽采状态。2打钻时具有自喷（喷煤、喷瓦斯）现象的煤层。石门揭煤工作面可采用水力冲孔防突措施，钻孔应至少控制自揭煤巷道至轮廓线外35M的煤层，冲孔顺序为先冲对角孔后冲边上孔，最后冲中间孔。水压视煤层的软硬程度而定。石门全断面冲出的总煤量（T）数值不得小于煤层厚度（M）乘以20。若有钻孔冲出的煤量较少时，应在该孔周围补孔。3石门揭煤工作面金属骨架措施一般在石门上部和两侧0510M范围内布置骨架孔。骨架钻孔应穿过煤层并进入煤层顶（底）板至少05M，当钻孔不能一次施工至煤层顶板时，则进入煤层的深度不应小于15M。钻孔间距一般不大于03M，对于松软煤层要架两排金属骨架，钻孔间距应小于02M。骨架材料可选用8KG/M的钢轨、型钢或直径不小于50MM钢管，其伸出孔外端用金属框架支撑或砌入碹内。插入骨架材料后，应向孔内灌注水泥砂浆等不燃性固化材料。揭开煤层后，严禁拆除金属骨架。二、煤巷掘进和采煤工作面防突措施煤巷掘进工作面应当优先选用超前钻孔（包括超前预抽瓦斯钻孔、超前排放钻孔）防突措施。如果采用松动爆破、水力冲孔、水力疏松工作面防突措施时，必须经试验考察确认防突效果有效后方可使用。前探支架措施应当配合其他措施一起使用。煤巷掘进工作面在地质构造破坏带或煤层赋存条件急剧变化处不能按原措施设计要求实施时，必须打钻孔查明煤层赋存条件，然后采用直径为4275MM的钻孔排放瓦斯。若突出煤层煤巷掘进工作面前方遇到落差超过煤层厚度的断层，应按石门揭煤的措施执行。1煤巷掘进工作面采用超前钻孔作为工作面防突措施时，应当符合下列要求巷道两侧轮廓线外钻孔的最小控制范围近水平、缓倾斜煤层5M，倾下帮3M；钻孔在控制范围内应当均匀布置，在煤层的软分层中可适当增加钻孔数。预抽钻孔或超前排放钻孔的孔数、孔底间距等应当根据钻孔的有效抽放或排放半径确定；钻孔直径应当根据煤层赋存条件、地质构造和瓦斯情况确定，一般为75120MM，地质条件变化剧烈地带也可采用直径4275MM的钻孔。若钻孔直径超过120MM时，必须采用专门的钻进设备和制定专门的施工安全措施；煤层赋存状态发生变化时，及时探明情况，再重新确定超前钻孔的参数；钻孔施工前，加强工作面支护，打好迎面支架，背好工作面煤壁。2煤巷掘进工作面采用松动爆破防突措施时，应当符合下列要求松动爆破钻孔的孔径一般为42MM，孔深不得小于8M。松动爆破应至少控制到巷道轮廓线外3M的范围。孔数根据松动爆破的有效影响半径确定。松动爆破孔的装药长度为孔长减去556M；松动爆破按远距离爆破的要求执行。3煤巷掘进工作面水力冲孔措施应当符合下列要求本矿井煤层采用水力冲孔措施，按扇形布置至少5个孔，在地质构造破坏带或煤层较厚时，适当增加孔数。孔底间距控制在3M左右，孔深通常为2025M，冲孔钻孔超前掘进工作面的距离不得小于5M。冲孔孔道沿软分层前进；冲孔前，掘进工作面必须架设迎面支架，并用木板和立柱背紧背牢，对冲孔地点的巷道支架必须检查和加固。冲孔后或暂停冲孔时，退出钻杆，并将导管内的煤冲洗出来，以防止煤、水、瓦斯突然喷出伤人。4煤巷掘进工作面水力疏松措施应当符合下列要求沿工作面间隔一定距离打浅孔，钻孔与工作面推进方向一致，然后利用封孔器封孔，向钻孔内注入高压水。注水参数钻孔间距40M，孔径4250MM，孔长6010M，封孔24M，注水压力1315MPA，注水时以煤壁已出水或注水压力下降30后方可停止注水；水力疏松后的允许推进度，一般不宜超过封孔深度，其孔间距不超过注水有效半径的两倍；单孔注水时间不低于9MIN。若提前漏水，则在邻近钻孔20M左右处补打注水钻孔。5在掘进过程中松软煤层增多变厚，平巷工作面采用前探支架。一般是向工作面前方打钻孔，孔内插入钢管或钢轨，其长度可按两次掘进循环的长度再加05M，每掘进一次打一排钻孔，形成两排钻孔交替前进，钻孔间距为0203M。6采煤工作面可采用的工作面防突措施有超前排放钻孔、预抽瓦斯、松动爆破、注水湿润煤体等防突措施。采煤工作面采用超前排放钻孔和预抽瓦斯作为工作面防突措施时，钻孔直径一般为75120MM，钻孔在控制范围内应当均匀布置，在煤层的软分层中可适当增加钻孔数；超前排放钻孔和预抽钻孔的孔数、孔底间距等应当根据钻孔的有效排放或抽放半径确定。采煤工作面的松动爆破防突措施适用于煤质较硬、围岩稳定性较好的煤层。松动爆破孔间距根据实际情况确定，一般23M，孔深不小于5M，炮泥封孔长度不得小于1M。应当适当控制装药量，以免孔口煤壁垮塌。松动爆破时，应当按远距离爆破的要求执行。采煤工作面浅孔注水湿润煤体措施可用于煤质较硬的突出煤层。注水孔间距根据实际情况确定，孔深不小于4M，向煤体注水压力不得低于8MPA。当发现水由煤壁或相邻注水钻孔中流出时，即可停止注水。1号孔5号孔3号孔4号孔石门掘进巷道5M号孔2、3、4号孔1号孔AAA2号孔第三节工作面措施效果检验在进行防突措施效果检验时，分布在工作面各部位的检验钻孔应当布置于所在部位防突措施钻孔密度相对较小、孔间距相对较大的位置，并远离周围的各防突措施钻孔或尽可能与周围各防突措施钻孔保持等距离。补孔位置应在最具有突出可能性的地点和位置，要具有代表性。在地质构造复杂地带应根据情况适当增加检验钻孔。一、工作面防突措施效果检验必须包括以下两部分内容检查所实施的工作面防突措施是否达到了设计要求，并了解、收集工作面及实施措施的相关情况、突出预兆等包括喷孔、卡钻等，作为措施效果检验报告的内容之一，用于综合分析、判断；各检验指标的测定情况及主要数据。二、揭煤工作面措施效果检验对石门和其他揭煤工作面进行防突措施效果检验时，应当选择本章第一节（二）项所列的钻屑瓦斯解吸指标法，检验孔数不得少于5个，分别位于石门的上部、中部、下部和两侧。石门揭煤工作面防突措施效果检验钻孔布置示意图如检验结果的各项指标都在该煤层突出危险临界值以下，且未发现其他异常情况，则措施有效；反之，判定为措施无效。三、煤巷掘进工作面措施效果检验煤巷掘进工作面执行防突措施后，应当选择本设计第四章第一节（三）项所列的方法进行措施效果检验。检验孔应当不少于3个，深度应当小于或等于防突措施钻孔。如果煤巷掘进工作面措施效果检验指标均小于指标临界值，且未发现其他异常情况，则措施有效；否则，判定为措施无效。四、采煤工作面措施效果检验对采煤工作面防突措施效果的检验参照采煤工作面突出危险性预测的方法和指标实施。但应当沿采煤工作面每隔1015M布置一个检验钻孔，深度应当小于或等于防突措施钻孔。如果采煤工作面检验指标均小于指标临界值，且未发现其他异常情况，则措施有效；否则，判定为措施无效。当检验结果措施有效时，若检验孔与防突措施钻孔向巷道掘进（回采）方向的投影长度（简称投影孔深）相等，则可在留足防突措施超前距5M（3M