12051瓦斯综合治理设计

内蒙古庆华集团百灵煤炭有限责任公司 10201 综采工作面瓦斯综合治理设计 编制单位： 通 防 部 编写人员： 日 期： 2014 年 1 月 15 日 2 会 审 意 见 编审人员签字 单 位 签 字 栏 单 位 签 字 栏 防 突 科 地测副总 地 测 科 通防副总 通 防 部 机电副总 机 电 部 防突矿长 机 运 部 生产矿长 安 质 部 安全矿长 调 度 室 总工程师 矿 长 内蒙古庆华集团百灵煤炭有限责任公司 目录 第一章 工作面概况 .1 一、工作面概况 1 二、瓦斯地质情况 3 三、地质构造2 四、水文条件2 第二章 安全生产系统 .4 一、通风系统 4 二、压风自救系统 4 三、监测监控系统 7 四、防尘和防灭火 8 五、供电系统 8 六、工作面掘进工艺 9 七、工作面回采工艺 9 八、排水系统 10 九、抽放系统 10 十、通讯系统 10 十一、紧急避险系统.9 第三章 12051 工作面危险源辨识 11 一、瓦斯参数计算 11 二、煤与瓦斯突出危险源辨识 15 三、瓦斯事故危险源辨识 16 四、煤尘事故危险源辨识 16 五、火灾危险源辨识 16 六、水灾危险源辨识 16 七、机电事故危险源辨识 17 八、顶板事故危险源辨识 17 第四章 12051 工作面顺槽及底板巷掘进期间瓦斯防治技术 17 一、区域防突 措施 17 二、局部 防突 措施 20 第五章 12051 工作面回采期间瓦斯综合治理技术措施 26 一、区域综合防突措施 26 二、局部综合防突措施 27 三、瓦斯综合治理方案 30 第六章 瓦斯治理效果预测分析 .31 一、钻孔量计算 31 二、瓦斯抽出量及抽出率计算 32 4 第七章 安全防护措施 .33 一、远距离放炮 33 二、反向风门及避难硐室 34 三、突出应急措施 34 四、其他 34 内蒙古庆华集团百灵煤炭有限责任公司 1 第一章 工作面概况 一、工作面工程概况 百灵煤矿 10201 采煤工作面位于一采区北侧，北临二采区边界，南部为 10201 外段采空区（43 米保护煤柱），西无采空区，东部上临二层小井采空区（45 米保护煤柱）。 10201 工作面井下标高为+1310m+1335m，对应地面标高为 +1538m+1560.7m,切眼 长度 146m，走向长 度 569m，可采储量 32.7 万吨（详见 附表 1-1）。 地面相对位置及邻近采区开采情况表 附表 1-1 水平名称 +1200 采区名称 一采区 地面标高（m） +1538+1560.7 井下标高（m） +1310+1335 地面相对位置及建筑物 该工作面位于百灵井田一采区 16 勘探线至 18 勘探线之间，地表为低矮丘陵地形，地面无建筑物。 井下位置及掘进对 地面设施的影响 南临 10201 外段采空区（隔离煤柱 43 米）， 东部上邻二层小井采空 区（隔离煤柱 45 米），西无采空区，北临二采区边界，对地面设施无影响。 邻近采区开采情况 南部为 10201 外段采空区，东部上部有二层小井采空区，其余 邻区均未开采。走 向 （m） 569 倾斜长 （m） 146 面 积 （m2） 79716 煤层结构煤层总厚度 （m） 0.72-3.71 2.19 单斜构造 煤层倾角 （） 20-24 23 10201 工作面共布置 4 条巷道：10201 回风顺槽，设计长度 569m，担负工作 面回采期间的辅助运输及回风任务； 10201 运输顺槽， 设计长度 579m，担负工 作面回采期间的煤炭运输及进风任务；10201 工作面运煤联络巷，设计长度 146m，担负 回风顺槽掘进期间的运输任务； 10201 工作面切眼长度 146m。 10201 工作面回风顺槽、运输顺槽断面为异形断面，采用锚网梯+锚索支护， 2 断面为 12.47m2、13.8 m2（详见附图 1）。 3950 4305205 轨 道 皮 带回 风 顺 槽 巷 道 断 面 图 4608 4020 运 输 顺 槽 巷 道 断 面 图 内蒙古庆华集团百灵煤炭有限责任公司 3 二、瓦斯地质情况 煤层赋存及瓦斯情况：该工作面所采 2#煤层煤质呈黑色，油脂玻璃、沥青光 泽，条带状、线状、少量为致密块状。断口呈 贝壳状、阶梯状。属于半光亮 半暗 型煤。煤的平均容重为 1.41.55t/m3。全硫含量 0.50.54%，属特低硫煤， 发热 量均在 23.03Mt/kg(5500 卡)以上。2#煤层厚度为 0.723.71m，平均厚度 2.19m， 煤层倾角 20-24，平均 23 ，呈单斜构造，煤质松软，具有突出危险性。该煤层 一般含 1-4 层夹矸，夹矸厚度 0-0.7m（总厚）。 根据 2011 年河南理工大学出具的内蒙古庆华集团阿拉善百灵煤炭有限责 任公司 2 号和 3 号煤层突出危险性鉴定报告百灵煤矿 2#煤层的破坏类型属于 和类， 坚固性系数 f 的最小值为 0.23，瓦斯放散初速度 为 11，瓦斯压力最大 值为 0.95MPa，四 项指 标均达到了判定煤层突出危险性单项指标的临界值，鉴定 结论为 2#煤层具有突出危险性。 煤层顶底板岩性：伪顶为炭质页岩，厚度为 0.050.42m，平均厚度 0.2m，黑 色，致密、较薄， 层理发 育，极易破碎脱落；直接 顶为细砂岩，厚度 9.8319.36m，平均厚度 14.3m，灰白色、灰白细砂岩，致密， 坚硬。含石英、长石、 岩屑；煤层底板直接底为页岩，厚度 0.040.23m，平均厚度 0.12m，灰色，较薄、 易碎层理发育，硬度较低；老底为细砂岩，厚度 3.268.62 m，平均厚度 5.4m，灰 白色、白色细砂岩，致密， 较硬，含石英、 长 石等（详见表 12）。 岩性特征表 表 1-2 顶板名称 岩石名称 厚度 （m） 岩 性 特 征 老 顶（直 接顶） 细砂岩 9.8319.63 14.3 灰白色、灰白 细砂岩，致密，坚硬。含石英、长石、 岩屑。 伪 顶 炭质页岩 0.050.42 0.2 黑色，致密、较薄，层理 发育，极易破碎脱落。 4 煤 层 二 煤 0.723.71 2.19 煤层结构较为简单 ，一般含 1-4 层夹矸，夹矸厚度 0-0.7m（总厚） 直接底 页 岩 0.040.23 0.12 灰色，较薄、易碎层理发育，硬度较低。 老 底 细砂岩 3.268.6 5.4 灰白色、白色细砂岩，致密，较硬，含石英、长石等。 三、地质构造 该工作面构造简单，褶曲宽缓，总体上呈一单斜形态。该工作面内无较大的 断层等地质构造。 四、水文条件 该巷道位于百灵井田第二含水带，裂隙率为 3.2%，单位涌水量 q=0.00365 升/ 秒米，渗透系数 K=0.004m/d，水质为 HCO3CL-KNa 型水，水文条件简单。 工作面距离上部二层老窑较远，受上部老窑水威胁较小。 因此： 1、施工中必须执行“ 边探边掘、有掘必探”的措施。 2、迎头必须具备 50m3/h 的排水能力并保证排水管路畅通完好。 3、施工中水沟不得拖后耙装机 20 m。 第二章：安全生产系统 一、通风系统 （一）掘进通风系统 10201 工作面回风、运输顺槽在掘进期间均采用压入式通风，回风流经中部 回风斜巷直接进入总回风大巷（1320 北翼回风中巷）。 1、通风线路： (1)10201 工作面回 风顺槽 新鲜风：地面材料副斜井1320 轨道运输石门经 245kw 局部通风机压 风、直径 800mm 风筒 1320 北翼回风中巷 1320 中部区段回风石门10201 内蒙古庆华集团百灵煤炭有限责任公司 5 工作面回风顺槽掘进工作面。 乏风：掘进工作面10201 工作面回风顺槽1320 中部区段回风石门1320 回风中巷1330 专用回风巷立井地面。 (2) 10201 工作面运 输顺槽 新鲜风：地面主、副斜井1260 轨道运输石门1260 北翼运输中巷经 245kw 局部通 风机、直径 800mm 风筒压风1260 中部区段运输石门10201 运输顺槽掘进工作面。 乏风：掘进工作面10201 工作面运输顺槽1260 中部区段运输石门 1260 中部回风斜巷1320 北翼回风中巷1330 专用回风巷立井地面（详 见附图 1）。 2、局部通风机选型： （1）按掘进巷道的绝对瓦斯涌出量计算： Q 掘 =100Q 瓦 K =1002.751.6=440 m3/min Q 瓦 依据内蒙古安科安全生产检测检验有限公司 2013 年 10 月对百灵煤 矿矿井瓦斯涌出量鉴定报告掘进面最大绝对瓦斯绝对涌出量 2.75m3/min。 K通风不均衡系数，取 1.6。 （2）工作面最多人数计算 工作面同时工作最多人数为 40 人，每人每分钟需风量为 4m3，则 Q 掘 =4N=420=80m3/min N-工作面同时工作最多人数，取 20 人。 （3）按局部通风机实际吸风量选风机 FBD7.1/245KW 局部通 风机实际吸风量为 600850 m3/min，风筒直径为 800mm。 （4）风量验算 按煤矿安全规程规定，巷道风速必须满足以下要求： Vmin0.25 m/s ，Vmax4 m/s， 由于 Q=60VS，过风断面 S=13.8m3/min 6 则：Q min=600.2513.8=207 m3/min Qmax=60413.8=3312m3/min 结果：Q min 50、P1.6Mpa时，采用快速管 接头连接。以上措施可有效的预防和减轻瓦斯、煤尘爆炸造成的危害程度，有效 降低井下作业场所的粉尘浓度，为职工创造良好的作业环境。 矿井所采煤层属不易自燃煤层。我公司采取防治外因火灾的措施有：井下设 有消防材料库；井下电气设备严格执行防爆标准选型和胶带机采用阻燃带等措 施并设置了相应的防灭火设施；地面有 600m3水池一个，并设置消防材料库。 五、供电系统： 1、12051 综采工作面供电系统电源（6KV）来自西翼变电所，经采区变电所 移动变电站变压后，分别以 1140V和 660V电压供皮带机、刮板机和乳化液泵站 内蒙古庆华集团百灵煤炭有限责任公司 9 等设备使用。根据开拓方式、排水及采掘机械设备布置，采区设置矿用隔爆型移 动变电站，掘进期间，配电点设置在西轨变电所，回采期间，设置于轨道大巷内。 2、拟定供电系统图 根据用电负荷情况，对该工作面用电设备进行分组，拟定供电系统（详见附 图 6）。 3、高压配电装置选用 PBG436 型隔爆型高压真空配电装置。 蓄电池电机车均配有一台车载式瓦斯断电仪。掘进工作面局扇配置专用变 压器、专用 线路、 专用开关、风电闭锁、瓦斯 电闭锁方式供电。所有开关设备的分 断能力和动、 热稳定性、电缆的热稳定性均能满足最大三相短路的要求。井下照 明和信号装置，由具有短路、过载和漏电保护的照明信号综保装置配电。 六、工作面掘进工艺 12051 轨道及皮带顺槽掘进采用远距离爆破法掘进，底板岩巷采用爆破法掘 进。 1、掘进中 12051 轨道（皮带）顺槽运输系统：轨道（皮带）顺槽的物料用矿车从 西翼轨道大巷到第六（五）中部车场进入轨道（皮带）顺槽后，运至工作面；掘进煤 从顺槽通过皮带进入西翼胶带大巷皮带运至煤仓后升井。 2、掘进中 12051 轨道底板瓦斯抽排巷运输系统：物料通过矿车从西翼轨道大 巷经第六中部车场后进入底板瓦斯抽排巷，矸石用矿车通经第六中部车场，到达 西翼轨道运输大巷后送至副井升井。 七、工作面回采工艺 12051 工作面回采采用倾斜长壁采煤法，全部跨落法管理顶板，工作面长度 125m，工作面年推进度 500m左右，回采工作面轨道、胶带顺槽沿煤层单巷布置， 相邻区段采用沿空送巷，工作面胶带顺槽直接与胶带大巷胶带机搭接，工作面轨 道顺槽通过车场与轨道大巷连接。回采中煤炭运输采用胶带运输方式，工作面开 采的煤炭经工作面刮板输送机、顺槽转载机、可伸缩带式输送机、大巷胶带输送 机运至井底煤仓。 八、排水系统 在底板巷、皮带、 轨道顺槽掘进工作面后靠巷道外侧设置 0.4m深0.4m深的 10 水沟，工作面涌水经水沟流经-300m水平西翼轨道大巷水沟，流入井底水仓排出 地面。低洼处不能自流的可以从底抽巷打钻孔排水。 九、抽放系统 地面瓦斯抽放泵站负责对 12051 工作面除上隅角插管抽放外的其他所有地 点的瓦斯进行抽放，抽放系统主管路长度 3800 余米（12051 工作面回风斜巷地 面瓦斯抽放泵站），主管路净直径 500mm；支管 净直径 300 mm。 井下西区瓦斯泵站负责对 12051 工作面上隅角插管抽放，抽放系统主管路 长度 500 余米（12051 工作面回风斜巷西区瓦斯抽放泵站），净直径 300 mm， 管路随掘进工作面的延伸而延伸。 抽放泵：地面抽放泵站共安装抽放泵 2 台（一台备用），流量 350m3/min，井 下西区安装 2 台抽放泵（一台备用），流量 120m3/min。 抽放系统监测：抽放系统采用自动监测和人工监测相结合，可全天 24 小时 监测抽放参数。 十、通讯系统 底抽巷、工作面及其轨道、运输顺槽等场所设置矿用选号式报警广播电话机， 并以专线连接，分别构成电力直通电话和综采工作面直通电话。 掘进期间，在底抽巷、皮带、 轨道巷正头的压风自救处、避难硐室及皮带机 头的压风自救处各设一部直通电话。回采期间，在皮带巷机头和机尾、工作面机 尾、轨道顺 槽口附近各设一部直通电话。 十一、紧急避险系统 分别在轨道顺槽、胶带顺槽约 400m位置各施工 1 个安全硐室，每个硐室放 置 2 个可移动式救生舱。 井下紧急避险系统与监测监控、人员定位、压风自救、供水施救、通信联络 等系统相连接，确保在矿井突发紧急情况下遇险人员能够安全避险。 内蒙古庆华集团百灵煤炭有限责任公司 11 第三章 12051 工作面危险源辨识 一、瓦斯参数计算 （一）、煤层原始瓦斯含量预算 根据已知煤层瓦斯压力和试验室测出的煤对瓦斯吸附等温线，可用下式确 定纯煤（煤中可燃质）的瓦斯含量： kKpeMbpaXtnads1031.01)( 式中 X纯煤（煤中可燃质）的瓦斯含量，m 3/t； p煤层瓦斯压力，1.40MPa； a吸附常数，试验温度下煤的极限吸附量， 24.94m3/t； b吸附常数，0.97MPa -1； ts试验室作吸附试验的温度，25； t井下煤体温度，25； Mad煤中水分含量，%，取 0.86； n系数，按下式确定： p t07.93.2 K煤的孔隙容积，0.054m 3/t； k甲烷的压缩系数，1.09 经计算 X=9.86 m3/t 如需确定原煤瓦斯含量，则可按下式进行换算： 100 adMAX 式中 X0原煤瓦斯含量，m 3/t； Aad煤中灰份含量， %，根据新 义防突总体设计资料，取 13.3； Mad煤中水分含量，%，同上取 1.3。 经计算 X0=8.42 m3/t 12 （二）、掘进工作面瓦斯涌出量预算 1、煤壁绝对瓦斯涌出量 Q12001 vLqvmnQ =1.25 m3/min。 式中 n：暴露煤面个数；单巷掘进 n=3 m0：煤层厚度，取平均值 m0=6.75m； v：巷道平均掘进速度，0.002m/min ； L0：巷道瓦斯涌出量达到最大稳定值时的巷道长度，取 600m； qv：暴露煤壁瓦斯涌出初速度， minm 2。 =0.035m3/m2min VV：煤的挥发分，取平均值 12.5%； X0：煤层瓦斯含量，取 8.42m3/t 2、掘进落煤瓦斯涌出量 Q2CXSQ02 =19.90.0021.46（8.42-3.19） =0.3 m3/min 式中 S：煤巷掘 进断面 S=19.9m2； V：巷道平均掘进速度，0.002m/min； ：煤的容重：1.46t/m 3 X0：煤层原始瓦斯含量，m 3/t；取 8.42 XC：煤层残存瓦斯含量，m 3/t；根据河南理工大新 义矿瓦斯抽放初步 设计资料，取 3.19 掘进工作面绝对瓦斯涌出量 Q 绝 为： Q 绝 = Q1+ Q2=1.25+0.3=1.55m3/min 3、相对瓦斯涌出量 Q 相 Q 相 = Q 绝 /A= Q 绝 （VS ）=1.25（0.00219.91.46）=21.5m3/t； 式中 Q 绝 ：掘进工作面绝对瓦斯涌出量 内蒙古庆华集团百灵煤炭有限责任公司 13 A:产煤量 t/min （三）、回采面瓦斯涌出量预算 回采工作面相对瓦斯涌出量按下式计算： Q 采 q 1q 2 式中 q1开采层相对瓦斯涌出量，m 3/t； q2邻近层相对瓦斯涌出量，m 3/t； 1、开采层相对瓦斯涌出量： 开采煤层（包括围岩）相对瓦斯涌出量按下式计算 tmXkqC /6.)19.342.8(6.018.2)( 301321 式中 k1:围岩瓦斯涌出系数，陷落法顶板管理工作面，k 1取 1.2 k2:工作面丢煤瓦斯涌出系数，为回采率的倒数，工作面回采率为 0.85%，则 k2=1.18 k3:采煤方法系数， 86.01421Lhk ； L:回采工作面长度，125m； h:巷道煤体瓦斯排放带宽度，m，取 h10m ； m0:煤层厚度， m,取平均 值 4.8 m1:煤层采高， m,取 4.63 X0:煤的原始瓦斯含量，m 3/t；取 8.42 Xc:煤的残存瓦斯含量， m3/t。取 3.19 根据开采层瓦斯涌出量计算公式预测 12051 回采工作面开采层瓦斯涌出量， 经计算，12051 工作面开采煤层瓦斯涌出量为 10.07m3/t。 2、临近层相对瓦斯涌出量按下式计算： nciiieXkmq10)( 式中 mi第 i 邻近层厚度，m； me开采层 开采厚度，m；取 4.63 X0i第 i 个邻近层的原始瓦斯含量，m 3/t，取 8.42； 14 Xci第 i 个 邻近层残余瓦斯含量， m3/t；取 3.05 ki第 i 个邻近层瓦斯排放率，当邻近煤层位于冒落带内时，k i=1 二 1煤层开采后，对其有影响的上邻近层二 3 煤层和二 4煤层，它们到二 1 煤层的距离分别为 15m 和 26m。二 3层平均厚度为 0.44m，二 4层平均厚度为 0.32m, 12051 工作面的二 1煤层开采高度 4.63m。 根据公式，则 12051 工作面邻近层相对瓦斯涌出量为： tmq /85.0)19.342.8(60)19.342.8(60 32 根据前面的计算结果，回采工作面的围岩瓦斯涌出量可用公式 Q 采 q 1q 2，可得工作面的瓦斯涌出量计算结果如下： 12051 回采工作面的相对瓦斯涌出量 Q 采相 =6.6+0.85=7.45m3/t； 3、12051 回采工作面的绝对瓦斯涌出量 Q 采绝 = Q 采相 A=7.451.52=11.32m3/min A:回采工作面日均产量：t/d,12 采区设计生产能力 0.80Mt/a （四）、采面瓦斯储量与可抽量 开采二 1煤时，考虑到新义矿业公司主采煤层为二 1煤，其它煤层皆不可采， 故瓦斯储量计算为二 1煤层的瓦斯储量，可按如下公式计算： XACWk 式中 Wk瓦斯储 量，万m 3； C围岩瓦斯储量系数 ，取C = 1.05； A二 1煤工业储量， A=80.5万吨； X二 1煤实测平均瓦斯含量，X=9.69m 3/t。 Wk=1.0580.59.69819万m 3 可抽量是指瓦斯储量中能被抽出的瓦斯量，由下式计算： kkcW 式中： 内蒙古庆华集团百灵煤炭有限责任公司 15 Wkc瓦斯可抽量，万 m3； k瓦斯抽放率，按照新义煤矿的现状预计 ，取 k = 35%； Wk瓦斯 储量，万 m3。 c81935 286.7 万m 3 二、煤与瓦斯突出危险源辨识 12051 工作面开采二 1煤层，全层发育III IV构造软煤,煤的坚固性系数f 值 在 0.220.65 之间，瓦斯解吸指标h 2最大 值 600pa,瓦斯放散初速度P值在 15.028.0 之间，从煤体结构参数分析可以看出二 1煤普遍较软，具备发生煤与 瓦斯突出的煤体结构条件。 根据瓦斯抽放工程初步设计二 1煤层瓦斯压力在 0.301.40MPa之间，最 大值为 1.40MPa。12051 工作面第六中部车场施工中，测得煤层瓦斯含量在 8.3812.84m 3/t，平均值为 8.69 m3/t，最大 值为 9.69m3/t，理论计算得出煤层瓦斯 含量为 8.42m3/min,均具 备发生煤与瓦斯突出的瓦斯含量和瓦斯压力条件。 综上所述，该工作面在巷道掘进、回采期间均具有煤与瓦斯突出危险性。 12051 轨道及皮带顺槽掘进及回采期间都要采取防突措施，若防突措施不到位或 管理上有缺陷可能会发生煤与瓦斯突出，底板巷掘 进期间若探煤工作不到位，可 能发生误揭煤层而导致煤与瓦斯突出事故的发生。 三、瓦斯事故危险源辨识 1、根据新义煤矿煤与瓦斯突出矿井鉴定报告二 1、二 3煤层均具有突出危 险性，顺槽掘 进及工作面回采期间要采取防突措施，若防突措施不到位或管理上 有缺陷时有发生煤与瓦斯突出的危险。 2、底板巷距二 1煤距离较近，若管理不善，有发生瓦斯超限甚至煤与瓦斯突 出的危险。 3、掘进及回采期间， 预计最大瓦斯涌出量分别为 1.58m3/min 和 12.69m3/min，通过本煤层预抽、工作面浅孔抽放、穿层孔水力冲孔+抽放、上隅角 16 插管抽放、天井埋管抽放、裂隙带抽放、加 强通风管理等瓦斯综合治理措施，可 以满足生产需要，但若管理不善或瓦斯涌出异常时，会引起瓦斯积聚，造成瓦斯 超限甚至引起瓦斯燃烧与爆炸事故。 四、煤尘事故危险源辨识 在掘进及回采过程中的诸多环节都会产生煤尘，我矿二 1煤煤尘有 爆 炸 危 险 性 。若 煤 尘 浓 度 超 标 时 ，还 会 引 起 尘 肺 病 。 五、火灾危险源辨识 二 1煤层为不易自燃煤层，无煤层自燃引起火灾的危险性，但掘进及回采 过程中，在放炮、供电 、打 钻、运输等方面，如果管理不善，可能会引起火灾事故。 六、水灾危险源辨识 12051 工作面距 12041 工作面较近，可能会引起老空水水灾。距离 L7和奥 灰岩富水区较远，但若有裂隙构造可能会引起 L7和奥灰突水，掘进过程中要加 强观测，若 发现异常及时采取有效措施，防止水灾事故发生。 七、机电事故危险源辨识 在生产作过程中，由于管理不善，井下电气设备会失爆，若有瓦斯积聚可 能会引起瓦斯爆炸事故；同时电气设备会因过载、漏电或带电检修，造成人身触 电事故。 八、顶板事故危险源辨识 在掘进及回采期间，由于管理不善或地质因素影响，可能会发生冒顶事故。 内蒙古庆华集团百灵煤炭有限责任公司 17 第四章 12051 工作面顺槽及底板巷掘进期间瓦斯防治技术 根据煤层赋存情况，该区煤层平均厚度约 4.8m，煤厚变化较大。为了保证 该顺槽的安全快速掘进，在掘进过程中 12051 轨道顺槽、工作面切眼采用底板 抽放巷穿层钻孔水力冲孔卸煤、预抽煤巷条带瓦斯措施为主，顺槽工作面浅孔 抽放措施为辅的综合防突措施，达到消突目的。 12051 胶带顺槽与 12041 工作面采空区间隔煤柱为 2m，根据集团公司相关 规定，煤巷掘进工作面与采空区间隔煤柱不大于 3m 时原则上按无突出危险区 管理，该工作面在掘 进期间不再采取区域防突措施，执行连续验证和超前探测 措施。 一、区域防突措施 （一）、水力冲孔及水力压裂 1、钻场及钻孔布置：每隔 25m 布置 1 个钻场，钻场规格为宽 4.5m，高 3.5m， 深 5m。在钻场 内布置 5 排、每排 7 个共 35 个钻孔，孔底间距控制在 6m，控制顺 槽两帮各 15m，孔径 133mm。（钻孔具体布置及参数见图 2 及表 1）。 2、施工顺序：每个钻场布置一个压裂孔，先压裂后冲孔，保证 32#压裂孔压 裂合格后方可正常冲孔。打钻判别煤层位置冲整个煤段返水变清。 注 ： 如 因 棚 距 影 响 ， 钻 孔 可 前 后 平 移 10-30m 作作作 作作 到 下 一 个 钻 场 中 心 12.5m作作 图 2-底板巷水力冲孔钻孔布置图 18 表 1 钻场水力冲孔钻孔参数 编号 孔长（m） 岩孔长（m） 煤孔长（m） 与中线夹角（度） 仰角（度） 1 24.4 13.6 10.8 右偏 90 62 2 25.1 14 11.1 右偏 65 59 3 26.6 14.8 11.8 右偏 47 54 4 29.4 16.4 13 右偏 35 47 5 32.8 18.3 14.5 右偏 28 41 6 36.6 20.4 16.2 右偏 23 36 7 40.6 22.7 17.9 右偏 19 32 8 21.9 12.2 9.7 右偏 90 79 9 22.5 12.6 9.9 右偏 37 73 10 24.4 13.6 10.8 右偏 20 62 11 27.3 15.2 12.1 右偏 14 52 12 30.9 17.3 13.65 右偏 11 44 13 34.9 19.5 15.4 右偏 8 38 14 39.5 22 17.5 右偏 7 33 15 21.6 12.1 9.5 左偏 90 86 16 22.3 12.4 9.9 左偏 16 75 17 24.1 13.5 10.6 左偏 8 63 18 26.9 15 11.9 左偏 5 53 19 30.4 17 13.4 左偏 4 45 20 34.9 19.5 15.4 左偏 3 38 21 39.5 22 17.5 左偏 3 33 22 22.6 12.6 10 左偏 90 72 23 23.2 12.9 10.3 左偏 52 68 24 25.1 14 11.1 左偏 33 59 25 27.7 15.5 12.2 左偏 23 51 26 30.9 17.2 13.7 左偏 18 44 27 34.9 19.5 15.4 左偏 15 38 28 40.6 22.7 17.9 左偏 12 32 29 27.3 15.2 12.1 左偏 90 52 30 27.7 15.5 12.2 左偏 72 51 31 28.9 16.1 12.8 左偏 57 48 32 31.5 17.6 13.9 左偏 46 43 内蒙古庆华集团百灵煤炭有限责任公司 19 33 34.9 19.5 15.4 左偏 37 38 34 38.4 21.4 17 左偏 31 34 35 43 24 19 左偏 27 30 注：实际岩孔、煤孔长度据探煤 资料适当调整。 3、打钻：冲孔前要先按预定孔径和角度施工钻孔，详细记录排渣情况，并判 定煤层准确位置（压裂措施另行编制）。 4、冲孔：冲孔前安装防喷装置将喷嘴送到煤层预定位置，设定泵压在 815MPa，开泵进行水力冲孔，然后从外向里逐渐冲孔，同时转动钻杆，并抽拉 钻杆，以利于排渣，冲孔后可从里向外再冲孔，采用往复式冲孔的方法，直至出 清水为止。 为防止埋钻和憋孔，可控制冲孔速度或间歇式冲孔，但大量出煤期间， 不能停钻，加 钻杆可乘出煤量较小且返水量正常时进行。发生憋孔时可停止供水， 但不能停钻，以利于排粉。 5、冲孔标准：以每米煤孔冲出煤量为冲孔考核指标，每米煤孔冲出煤量不小 于 1t/m，且 单孔冲出煤量不得小于 5t。 6、抽放标准：瓦斯抽出率按 35%计算，单个 钻场总抽出量不小于 2.8 万 m3。 （二）、区域防突措施效果检验 1、区域措施效果检验指标及临界值 根据我矿实际情况，采用残余瓦斯含量作为检验指标对区域防突措施进行 检验。残余瓦斯含量临界值取为 8m3/t，当残余含量小于 8m3/t 时，视为无突出危 险区，否则 ，为突出危 险区，预抽措施无效。 2、区域防突措施效果检验孔布置及检验 按照“测试 点布置于所在断面 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”的原则 布置检验 孔， 检验孔布置在断面中部，在煤巷条 带每间隔 3050m 布置一个检验测试点。 （三）、 区域验证 当区域防突措施检验结果为无突出危险性时，在掘进过程中必须进行区域 20 验证。 1、验证方法 煤巷掘进过程中采用测定钻屑指标法中的钻屑瓦斯解析指标（h2）、钻屑量 （S）及复合指 标法中的 钻孔瓦斯涌出初速度指 标作为验证指标的方法进行验证。 其临界值分别为： （1）钻孔瓦斯涌出初速度指标 q3.5L/min 有突出危 险工作面 q3.5L/min 无突出危险工作面 （2）钻孔钻屑解吸指标 h2150Pa（干煤） h2110Pa（湿煤）有突出危险工作面 h2150Pa（干煤） h2110Pa（湿煤）无突出危险工作面 （3）钻屑量指标 S4kg 有突出危险工作面 S4kg 无突出危 险工作面 2、验证要求 （1）、顺槽掘进时， 连续进行区域验证。 （2）、掘进工作面每推进 8m 进行一次区域验证。 （3）、每个验证循环必须在工作面施工一个深 15m 的超前钻孔（超前距 10m）或采用超前物探措施探测地质构造和观 察突出预兆。 二、局部防突措施 根据我矿实际情况，12051 轨道顺槽经水力冲孔卸压、穿层钻孔预抽煤巷条 带瓦斯区域防突后，已消除突出危险性。若一次区域验证超标，执行局部防突措 施；若连续两次区域验证超标，在轨道顺槽内补充顺层条带区域防突措施，以确 保掘进期间不发生煤与瓦斯突出事故。 12051 胶带顺槽执行连续验证和超前探测措施。当验证为无突出危险时，在 保证足够的突出预测超前距和采取安全防护措施的情况下进行直接掘进；当验 内蒙古庆华集团百灵煤炭有限责任公司 21 证为有突出危险时，执行局部防突措施后，进行效果检验，当检验为无突出危险 时方可掘进，只要有一次区域验证为有突出危险或超前钻孔等发现了突出预兆， 则该区域以后的掘进作业均应执行局部综合防突措施。 （一） 突出危险性预测 1、突出危险性预测与效果检验方法及临界值 经区域措施效果检验无突出危险后，在掘进前还必须进行工作面突出危险性 预测（即区域验证），指标采用钻孔瓦斯涌出初速度指标、钻屑解吸指标指标和钻 孔钻屑量指标，其临界值如下： （1）钻孔瓦斯涌出初速度指标 q：3.5L/min （2）钻孔钻屑解吸指标h 2：150Pa（干煤）、h2110Pa （湿煤） （3）钻屑量指标 S：4kg 2、预测/效检孔布置： 效检孔控制巷帮以外 3m，效检孔孔径 42mm，孔数 3 个，尽可能布置在软 分层中。12051 轨道顺槽效检孔布置见图 3，效检孔参数见表 2；12051 胶带顺槽 效检孔布置见图 4，效检孔参数见表 3。 进行预测/效检必须符合如下规定： （1）、在掘进工作面打 3 个直径为 42mm，深 15m 的钻孔，一个钻孔位于掘 进巷道断面中部，并平行于掘进方向，其他两个钻孔的终孔应位于巷道轮廓线以 外 3m 处。 （2）三个孔全部测定 q 值。钻孔深 2m 后，每米测定一个 q 值。 （3）三个孔全部测定钻屑量。钻孔深 2m 后，每 1m 测定一次钻屑量。 （4）测定钻孔瓦斯涌出初速度时，测量室长度 1.0m，并做到封严不漏气，封 孔气压不低于 0.2MPa，测定工作在 2 min 内完成。 表 2 12051 轨道顺槽效检钻孔布置参数表 孔 号 孔深 (m) 距中线 距离 (m) 距腰线 距离 (m) 与中线 夹 角（度） 倾 角 （度） 1、 1 15.5 1.5 0 18 0 2 15 0 0 0 0 22 图 3 12051 轨道顺槽效检钻孔布置示意图 表 3 12051 胶带顺槽效检钻孔布置参数表 孔 号 孔深 (m) 距中线 距离 (m) 距腰 线 距离 (m) 偏角 （度） 仰俯角 （度） 1 15 0 0 0 0 2 15.2 0.8 0 12 下俯 2 3 15.5 1.5 0 18 0 图 4 12051 胶带顺槽效检钻孔布置示意图 如果每个预测指标都低于临界值，则该工作面无突出危险可掘进；任何一个 效检指标超过临界值，则必须采取补充防突措施。 （二）、煤巷掘进前， 进行突出危险性预测， 预测有突出危险时采取浅孔超前 抽放措施进行消突，控制范围为工作面前方 15m、巷道轮廓线外 5m，根据巷道 2 3m 1 2 18 15 m 1 作 内蒙古庆华集团百灵煤炭有限责任公司 23 断面，12051 轨道顺槽抽放措施孔按下列方式布置（详见附图 7），其钻孔参数见 表 4；12051 胶带顺槽抽放措施孔按下列方式布置（详见附图 7），其钻孔参数见 表 5。 表 4 12051 轨道顺槽煤厚8m 时工作面浅孔超前抽放 钻孔布置参数表 孔号 孔径(mm) 孔 深(m) 距中线距离(mm) 俯（仰）角(度) 偏角(度) 1 89 17 2000 -25 左偏 19 2 89 16 1500 -25 左偏 15 3 89 15.5 1000 -25 左偏 10 4 89 15.2 500 -25 左偏 5 5 89 15 0 -25 0 6 89 15.2 500 -25 右偏 5 7 89 15.5 1000 -25 右偏 10 8 89 16 1500 -25 右偏 15 9 89 17 2000 -25 右偏 19 10 89 17 2000 -18 左偏 19 11 89 16 1500 -18 左偏 15 12 89 15.5 1000 -18 左偏 10 13 89 15.2 500 -18 左偏 5 14 89 15 0 -18 0 15 89 15.2 500 -18 右偏 5 16 89 15.5 1000 -18 右偏 10 17 89 16 1500 -18 右偏 15 18 89 17 2000 -18 右偏 19 19 89 17 1500 -11 左偏 19 20 89 16 1000 -11 左偏 15 21 89 15.5 500 -11 左偏 10 22 89 15.2 0 -11 左偏 5 23 89 15 500 -11 0 24 89 15.2 1000 -11 右偏 5 25 89 15.5 1500 -11 右偏 10 26 89 16 2000 -11 右偏 15 27 89 17 2000 -11 右偏 19 28 89 17 2000 -3 左偏 19 29 89 16 1500 -3 左偏 15 30 89 15.5 1000 -3 左偏 10 31 89 15.2 500 -3 左偏 5 32 89 15 0 -3 0 33 89 15.2 500 -3 右偏 5 34 89 15.5 1000 -3 右偏 10 35 89 16 1500 -3 右偏 15 36 89 17 2000 -3 右偏 19 表 5 12051 胶带顺 槽煤厚8m 时工作面浅孔超前抽放钻孔布置参数表 24 孔 号 孔 径(mm) 孔 深(m) 距中线距离 (mm) 设计仰俯角 (度) 偏角(度) 1 89 15 0 -25 0 2 89 15.2 500 -25 右偏 5 3 89 15.5 1000 -25 右偏 10 4 89 16 1500 -25 右偏 15 5 89 17 2000 -25 右偏 19 6 89 15 0 -18 0 7 89 15.2 500 -18 右偏 5 8 89 15.5 1000 -18 右偏 10 9 89 16 1500 -18 右偏 15 10 89 17 2000 -18 右偏 19 11 89 15 0 -11 0 12 89 15.2 500 -11 右偏 5 13 89 15.5 1000 -11 右偏 10 14 89 16 1500 -11 右偏 15 15 89 17 2000 -11 右偏 19 16 89 15 0 -3 0 17 89 15.2 500 -3 右偏 5 18 89 15.5 1000 -3 右偏 10 19 89 16 1500 -3 右偏 15 20 89 17 2000 -3 右偏 19 1、当煤厚8m 时，按 4 排、 9 列，共布置 36 个孔，孔底间距间 20083000mm，孔口间排距 500400mm。 2、当 8煤厚6m 时，按 3 排、9 列，共布置 27 个孔，孔底间距间 20083000mm，孔口间排距 500400mm。 3 当 6煤厚2m 时，按 2 排、9 列，共布置 18 个孔，孔底间距间 20083000mm，孔口间排距 500400mm。 4、当煤厚2m 时，按 1 排、9 列，共布置 9 个孔，最大孔底 间距间 2008mm， 孔口间距 500mm。 （三）局部防突措施效果检验 在采取浅孔超前抽放防突措施后，方可进行突出危险性效果检验。效检孔布 置及方法参照危险性预测。 进行效检必须符合如下规定： 1、当效果检验无突出危险时，无论措施孔多深，每效检循环都必须留 10m 措施孔投影超前距、2m 效检孔投影超前距。 2、当效果检验有突出危险时，则必须采取补充防突措施。 内蒙古庆华集团百灵煤炭有限责任公司 25 3、采取补充抽放措施后，若效果检验仍有突出危险性，则增加抽放时间，直 至措施有效。 4、效果检验孔要布置在措施孔中间，不得与措施孔交叉，严防与措施孔穿 透。 第五章 12051 工作面回采期间瓦斯综合治理技术措施 一、区域性防突措施 （一）、本 煤 层 抽 放 26 由于 12051 工作面采用倾向长壁采煤法，且煤体赋存有一定倾角，为使本煤 层抽放效果达到预期要求，在轨道、胶带顺槽掘进的同时，紧跟掘进巷道施工本 煤层抽放孔，皮带顺槽及轨道顺槽均从停采线外 25m 处开始施工，控制范围为 停采线外 25m；钻孔深 67.5m，孔径为 89mm，孔间距 2m，抽放孔倾角以煤层视 倾角为基础加 2，煤厚 3m 以下时布置一排，煤厚 36m 时布置 2 排，煤厚 6m 以上时，布置 3 排，从轨道、胶 带顺槽进行顺层对抽，保证有相互交叉 10m 的重 叠区，本煤层孔布置见附图 8，钻孔参数见表 6、7。 表 6 12051 轨道顺槽本煤层孔参数 孔号 孔径（mm） 孔深（m） 孔间距（mm） 俯（仰）角（度） 偏角（度） X 89 68.5 2000 上仰 4 0 X 89 67.5 2000 上仰 3 0 X 89 68.5 2000 上仰 2 0 表 7 12051 胶带顺槽本煤层孔参数 孔号 孔径（mm） 孔深（m） 孔间距（mm） 俯（仰）角（度） 偏角（度） X 89 68.5 2000 上仰 2 0 X 89 67.5 2000 上仰 1 0 X 89 68.5 2000 上仰 0 0 （二）、区域防突措施效果检验 回采前，采用残余瓦斯含量作为检验指标对 12051 回采区域进行区域防突 措施效果检验。残余瓦斯含量临界值取为 8m3/t，在轨道和皮带顺槽每隔 40m 各 布置一个检验孔测定煤层残余瓦斯含量，当残余含量小于 8m3/t 时，视为无突出 危险区，否 则， 为突出危 险区， 预抽措施无效。 当残余瓦斯含量大于或等于 8m3/t 时，必须在该点不小于 100m 范围内补充 区域防突措施，直到其瓦斯含量小于 8m3/t 时为止。 （三）、区域验证 内蒙古庆华集团百灵煤炭有限责任公司 27 工作面消突后，在回采过程中，还必须对区域防突措施效果进行连续性区域 验证。 工作面验证指标临界值如下： 1、钻孔瓦斯涌出初速度指标： qm3.5L/min 有突出危险工作面 qm3.5L/min 无突出危险工作面 2、钻孔钻屑解析指标 h2150pa（干煤）h2110pa（湿煤） 有突出危险工作面 h2150pa （干煤）h2110pa（湿煤） 无突出危 险工作面 3、钻屑量指标 S4kg/m 有突出危险工作面 S4kg/m 无突出危险工作面 二、局部防突措施 （一）、局部防突措施 12051 工作面在回采前，已进行了本煤层抽放，回采期间必须进行工作面突 出危险性预测（即区域验证），无论效检指标超标与否，均采用回采工作面浅孔抽 放的局部防突措施。 局部抽放孔根据不同煤厚在工作面布置，直径为 69mm、孔深 15m，孔间 距 2m，排间 距 1m。当煤厚2m 时，施工 1 排措施孔；当煤厚在 26m 时，施工 2 排措施孔；当煤厚在大于 6m 时，施工 3 排措施孔。工作面浅孔抽放孔垂直切眼， 倾角视煤层视倾角而定，具体布置见附图 9。 （二）、局部防突措施效果检验 在采取浅孔超前抽放防突措施后，方可进行突出危险性效果检验。效检孔沿 工作面每 10m 一个，深度 15m, 检验方法同掘进时局部防突措施检验方法。 进行效检必须符合如下规定： 1、当效果检验无突出危险时，无论措施孔多深，每效检循环都必须留 10m 28 措施孔投影超前距、2m 效检孔投影超前距。 2、当效果检验仍有突出危险时，则必须采取补充防突措施。补充防突措施 为：根据煤层情况，按照原防突设计，开孔位置下移 200mm 再施工相应的抽放孔， 重新执行防突措施，直至防突措施有效。 （三）工作面注水 1、深孔注水 在 12051 回采工作面上、下巷巷帮利用回采工作面本煤层瓦斯抽放孔作为 注水孔对工作面煤体进行注水作业。当本煤层瓦斯抽放孔不能满足工作面注水 要求时，必 须在其附近重新施工注水钻孔。 （深孔注水孔布置及参数见图 5 及表 8）。 表 8 上、下巷巷帮注水孔参数表 孔号 孔径（mm） 孔深（m） 距巷道底板 高度（m） 钻孔偏角 （） 仰角 （） 注水压力 （Mpa） 注水量 (m 3) 1 89 60 1.2 0 10-15 100 2 89 60 1.2 0 10-15 100 89 60 1.2 垂直巷帮 0 10-15 1001205作作 作 图 5 12051 工作面深孔注水孔布置示意图 2、浅孔注水 内蒙古庆华集团百灵煤炭有限责任公司 29 利用回采工作面浅孔瓦斯抽放孔作为浅孔注水孔对工作面进行注水作业。 （浅孔注水孔布置及参数见图 6 及表 9）。 表 9 工作面浅孔注水孔参数表 孔号 孔径（mm） 孔深（m） 距巷道底板 高度（m） 钻孔偏角 （） 仰角 （） 注水压力 （Mpa） 注水量 (m 3) 1 69 10 1 上仰 3 5-10 1 2 69 10 1 上仰 3 5-10 1 69 10 1 垂直煤壁 上仰 3 5-10 1 图 6 12051 工