杉木树矿业有限公司N2492工作面综掘防突专项设计

杉木树矿业有限公司N2492机、风巷综掘防突专项设计单 位签 字日 期编 制审 核生调部技 术地 质机 运通 风通 风 科安 监 处安全副总地测副总机运副总采掘副总通风副总总工程师目 录1 工作面概况- 2 -1.1 工作面简介- 2 -1.2 煤层赋存及地质条件- 2 -1.3地表及水文地质情况- 2 -1.4 地质构造- 3 -2 工作面瓦斯地质灾害及突出危险性分析- 3 -2.1 周边在掘及已掘巷道瓦斯涌出情况- 3 -2.2周边已掘巷道瓦斯涌出情况- 3 -3 综合防突措施的可行性分析- 4 -3.1 掘进工作面综合防突措施分类- 4 -3.2 可行性分析- 4 -4 “四位一体”综合防突措施- 5 -4.1 区域综合防突措施- 5 -4.1.1区域突出危险性预测- 5 -4.1.2区域防突措施- 6 -4.1.3 区域措施效果检验- 8 -4.1.4 区域验证- 8 -4.1.5允许进尺- 8 -4.2 局部综合防突措施- 9 -4.2.1工作面突出危险性预测- 9 -4.2.2工作面防突措施- 10 -4.2.3 效果检验- 12 -4.2.4 安全防护措施- 12 -5 其它措施- 14 -6 避灾线路- 14 -7 组织管理措施- 15 -1 工作面概况1.1 工作面简介（1）N2492工作面位于N24采区东翼。（2）工作面上部存在一生产小窑巷道两河口煤矿主平硐,与机巷法线距离为147米，风巷法线距离为88米；掘进施工巷道以北为N24112采空区，与N2492风巷最窄保安煤柱平距为10米，东为N24采区边界保安煤柱，南为已回采结束的N2472工作面，西为采区中部保安煤柱。工作面布置如图一所示。（3）工作面上至+410m标高，下至+330m标高，对应地面标高在+450+680m，如图二、图三所示。1.2 煤层赋存及地质条件（1）N2492工作面位于滥泥坳向斜北翼。属向南倾斜的一单斜构造；煤岩层产状为倾向135155、倾角 812，平均10；煤层自然发火期36月；绝对瓦斯涌出量33.93m3/min；相对瓦斯涌出量18.37m3/t；煤层爆炸指数22.86%。（2）B3+4为光亮色无烟煤，平均煤厚3.4m。煤层顶底部煤质差，中部含鲕状菱铁矿晶粒，局部有一薄层状砂质泥岩或粘土岩。（3）B3+4煤层伪顶为深灰色泥质砂岩煤层，平均厚2m，含一层煤线，即“青杠炭”；直接顶为深灰色中厚层状泥质粉砂岩（灰色厚层状砂），平均厚2.5m；直接底为浅灰色粘土岩（灰色砂质泥岩），平均厚2.4m。1.3 地表及水文地质情况风巷掘进至420m左右时碛头对应地表有一陡坎，机巷埋深较大，对应地貌呈中部凹陷两端凸起状，起伏较大（见图三所示）。该面水文条件复杂，工作面对应地表存在一季节性河流-石炭沟河，根据历年对该河流进行的涌水量观测，在雨季石炭沟河最大涌水量能达到30万m3/d，不排除有断裂构造导通石炭沟河的可能性，因此在掘进过程中，防治水人员及现场施工人员应加强巷道的水文情况观测力度，搞好探掘工作，防止发生透水伤人及淹巷、淹井事故。1.4 地质构造据现有资料，本工作面中巷掘进过程中在中2导线点附近揭露了两条小断层，机、风巷不会受大断层及地质构造的影响，但在掘进期间可能会揭露新的小断层。1.5 掘进工艺机、风巷采用综合机械化掘进工艺进行掘进。2 工作面瓦斯地质灾害及突出危险性分析瓦斯涌出及煤与瓦斯突出危险性情况，可根据工作面周边已掘或正在掘进巷道的瓦斯涌出、局部预测及突出情况进行瓦斯地质灾害分析。2.1 周边在掘及已掘巷道瓦斯涌出情况周边正在掘进巷道瓦斯涌出情况，见表1所示。表1 N2492工作面邻近区域瓦斯涌出量情况表地 点平均绝对瓦斯涌出量(m3min)炮后最大瓦斯涌出量(m3min)相对瓦斯涌出量(m3t)备 注范 围平 均范 围平 均范 围平 均N2492中巷0.665.362.251.577.381.625.6616.977.54综 掘N2472风巷1.96.01m2.531.134.741.363.08.166.41炮 掘N24东B通风上山0.251.470.860.319.871.811.012.741.87炮 掘2.2周边在掘及已掘巷道煤与瓦斯突出预测情况周边已掘巷道局部预测指标及突出情况，见表2所示。表2 N2492工作面邻近区域煤与瓦斯突出危险性预测情况表地点钻屑量(Kg/m)初速度 (l/m.min)解吸指标衰减系数硬度系数突出危险性预测及效果检验（次）Smax平均qmax平均K1平均ZsJ平均f平均N2492中巷2.05.83.81.08.03.40.870.90.89共92超标3N2472风巷2.07.02.30.28.21.80.850.920.89共104超标2N24东B通风上山2.02.32.150.51.61.050.710.90.80共16次超标0根据上述数据分析，工作面周边巷道掘进期间有发生炮后瓦斯“三级报警”及预测指标超标的情况，工作面机、风巷在掘进期间有发生瓦斯“三级报警”及煤与瓦斯突出的可能性，所以机、风巷在掘进之前必须采取切实可靠的区域综合防突措施。此外，机巷从挂口处掘进到96m、408m对应地表有两处较大陡坎，最大埋深322m、最小埋深178m（如图四所示），风巷对应地表较平缓，最大埋深120m、最小埋深90m（如图五所示）。3 综合防突措施的可行性分析3.1 掘进工作面综合防突措施分类（1）区域综合防突措施主要是在掘进工作面施工大直径抽采（卸放）孔（钻孔个数24个；孔深60m；孔径120mm）预抽（卸放）煤巷条带瓦斯；（2）局部综合防突措施主要是在掘进工作面施工大直径抽采（卸放）孔（钻孔个数24个；孔深10m煤柱外为N24112采空区）巷道轮廓线外钻孔终孔位置控制范围为5m（注：图一中N2492尾巷、N2492风巷AB段控制范围为0m、BC段若遇煤体湿润或顶板有淋水时，控制范围为0m）,南帮为15m；若巷道底板以下煤层厚度大于3.0m，则控制底板以下3.0m煤层；若底板以下煤层厚度小于3.0m时，则控制全煤厚,且所有钻孔均应布置在B3+4煤层中 (措施孔布置详见图六、图七)。当采取区域措施后，工作面前方60m煤体区域范围的煤层残余瓦斯压力小于0.74Mpa或残余瓦斯含量小于8 m3/t且预留不小于20m的安全距离，方可进入煤层掘进。在允许的掘进范围内作业时还应连续采用工作面预测方法进行区域验证，允许掘进进尺掘完后，再次施工大直径钻孔，如此循环。 （3）预抽（卸放）瓦斯要求 预抽煤巷条带瓦斯采用先抽后掘的方式预抽煤巷条带瓦斯必须保证碛头前方不小于60m、巷道两侧轮廓线外15m范围煤体中吨煤瓦斯含量小于8 m3/t，才可进行掘进作业。本区域防突措施钻孔的设计长度为80m。根据该区域最大平均吨煤瓦斯含量13.37 m3/t，预抽瓦斯要大于5.37m3/t，即预抽率40.2%。预抽时间T的计算方法如下式所式：；式中：预抽时间 min；前方80m煤体的瓦斯含量m3；瓦斯预抽率40.2%；钻孔个数；钻孔单孔纯流量，120mm钻孔取0.10.18 m3/min、75mm钻孔取0.060.12 m3/min；瓦斯涌出不均衡系数，=1.21.5；钻孔控制煤体范围断面积m2；抽采孔的长度,80m；煤体容重， 1.6t/ m3；吨煤瓦斯含量，取13.37 m3/t。机、风巷120mm抽采钻孔预抽时间为：=81.6801.613.37=139647m3；=13964740.2%(240.161.3)= min，约8天。若为75mm的抽采钻孔，则预抽时间为：=13964740.2%(240.111.3)= min，约11天。 钻孔卸放瓦斯原则上大直径卸放孔瓦斯卸放时间不小于24小时或根据煤层透气性系数确定卸放时间。4.1.3 区域措施效果检验当实施区域防突措施后，达到设计预抽时间，测定出残余瓦斯含量参数及瓦斯压力。当没有或缺少残余瓦斯压力资料，则可根据预抽的瓦斯量计算出煤层残余瓦斯量，残余瓦斯含量小于8m3/t,则可在采取安全防护措施的条件下进行掘进作业；否则，应重新补充区域综合防突措施，再进行区域效果检验。4.1.4 区域验证采取区域措施及效果检验有效后，在煤巷掘进工作面前方煤层至少打1个超前距不小于10m的超前钻孔，了解前方地质构造情况，而且根据观察钻孔的喷孔等情况，分析、了解煤层的突出危险性。施工队进入机、风巷碛头掘进的过程中，必须采用工作面预测的方法对区域防突措施进行区域验证。在该区域首次进行区域验证时，若验证结果为无突出危险，仍要保留足够的预测超前距，然后再进行第二次验证。综掘保留了5m、炮掘保留3m的预测超前距。有下列情况之一时必须采取大直径抽采（卸放）孔的区域防突措施。碛头预测指标超标，或有其他突出预兆；掘进（综掘）期间瓦斯浓度1.3%；其他经评价为有突出危险的。4.1.5允许进尺当采取区域综合防突措施且各项验证指标符合规定、预留不小于20m的安全距离后，按总工程师签发的允许掘进长度组织掘进。进入工作面掘进期间，还应采用工作面预测方法进行区域验证且始终保持不小于5m的预测超前距。若采用工作面预测方法验证为有突出危险或其他突出预兆时，该区域则按突出危险区域管理，增补局部综合防突措施或重新采取区域综合防突措施。4.2 局部综合防突措施4.2.1工作面突出危险性预测（1）工作面突出危险性预测与区域验证方法相同。（2）工作面预测时，采用复合指标法具体要求如下: 向工作面前方煤体施工5个42mm、孔深810m钻孔，靠近巷道两侧的钻孔应距巷帮0.5m，终孔点位于巷道两侧轮廓线 外24m处（如图八、图九所示）。 工作面在正常状况下（工作面主要为类煤），采用复合指标法预测工作面的突出危险性, 即测定钻孔瓦斯涌出初速度和钻屑量指标。 若工作面地质构造稳定，煤层结构属、类煤层，且无软分层时，采用复合指标法预测工作面的突出危险性，若所测Smax3.0Kg/m或qmax2.0L/mmin时，必须采用钻屑指标法测出瓦斯解吸指标K1或h2值以及煤体硬度系数f。 若工作面遇地质构造带或煤层结构属、煤层时，则必须同时采用复合指标法和钻屑指标法预测工作面的突出危险性以及煤层硬度系数f。 若所测Smax2.5Kg/m或qmax2.0L/mmin，还要必须测出钻孔瓦斯衰减系数ZsJ。 上述预测方法中，若任何一项指标预测超标，则视当前工作面为突出危险工作面,否则视当前工作面为无突出危险工作面。具体预测指标判别标准如表4所示。表4 局部突出危险性预测指标判别标准名称单位判别指标突出危险性评价备注最大钻屑量(Smax)Kg/m5有5无最大瓦斯涌出初速度(qmax）L/min.m4有4无钻孔瓦斯衰减系数（ZsJ）0.55有0.55无解吸指标（K1）0.5有f0.350.5无0.7有0.5f0.350.7无1.0有f0.51.0无4.2.2工作面防突措施 （1）大直径抽采（卸放）孔，如图十、图十一所示。采用大直径抽采（卸放）孔作为局部防突措施时，其布孔方式及孔径与区域防突措施钻孔相同，只是钻孔个数少（1624个）,深度短（60m）,钻孔控制巷道轮廓线外煤体范围小（缓倾斜煤层两帮5m，倾斜煤层高帮7m、矮帮3m），预抽率40%，预抽时间与区域综合防突措施的计算方法相同，则：=47.6601.613.37=61096m3；=6109640%(240.11.3)=7833min，约6天。采用大直径抽采（卸放）孔的局部防突措施，一般是在采取区域综合防突措施后，效果不理想、遇地质条件急剧变化、巷道底板以下B3煤层增厚等情况时采用。当采取了大直径局部抽采（卸放）措施后，预留10m的安全距离进行掘进作业。 （2）小直径卸放孔在实施区域大直径抽采（卸放）孔措施后，若遇以下情况，则在碛头补充施工小直径卸放孔，做到不留空档、孤岛、三角区；若预测不超标、预留足够的预测超前距，采取安全防护措施后进行采掘作业，当有如下情况之一时： 煤层的地质构造带及附近； 煤层厚度急剧变化或异常变化的地带； 类煤厚度达0.5m及以上或类煤（软分层）厚度达0.3m及以上时； 施工钻孔时，发生喷孔、卡钻、响煤炮、煤体变冷等突出预兆； 煤层产状、赋存条件急剧变化地段； 煤柱应力集中地段和采掘应力叠加的区域以及矿压显现和瓦斯涌出异常地带； 大直径抽采（卸放）孔的空档区域（小三角区）； 当预测指标接近临界指标，但所有指标不超标，综掘掘进期间瓦斯浓度达到0.8%，施工42mm小直径卸放孔、深度为9m，缓倾斜煤层控制巷道两侧轮廓线外5m，倾斜煤层控制巷道两侧轮廓线外高帮7m、矮帮3m（且所有钻孔应施工在B3+4煤层中）。若巷道底板以下煤厚大于3m，下排孔终孔位置控制巷道底板以下3m煤厚；若煤层厚度小于3m，下排孔终孔位置控制全煤厚；预留5m的安全距离（如图十二、图十三所示）；必须由施工队按图九要求施工小直径卸放孔。（3）煤层注水当碛头为上山掘进时可采用煤层注水防突措施，煤层注水主要是使用压力水疏松煤体，造成煤的破裂和松动，使煤层临近碛头的局部煤体卸压和排放瓦斯。注水孔一般按间距4.0m，孔径4250mm，孔长6.010m，封孔深度12m，注水压力1315Mpa，注水时以煤壁已出水或注水压力下降30%后即可停止注水。（4）前探支架当碛头煤层松软、III类煤层增厚时，向工作面前方打钻孔，孔内插入钢管或钢轨，形成超前支护，钻孔长度按两次掘进循环的长度再加0.5m，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0.3m。局部综合防突措施可以单个采用，也可采取多个并用的方式进行。4.2.3 效果检验在实施局部防突措施后，必须进行效果检验，区域措施的区域验证及局部措施的效果检验方法与工作面突出危险性预测方法相同。检验孔个数应不少于5个，且布置于措施孔间的空档区域，检验孔长度措施孔长度（如图八所示）。若检验指标不超标，则预留不少于5.0m的措施超前距，按总工程师签发的允许掘进长度组织掘进（在此允许长度的掘进期间，按照我矿要求根据具体情况还要进行工作面突出危险性预测，若预测超标，则签发的允许掘进长度取消，重新采取局部防突措施，再进行效果检验）；当采用上述检验方法中的任意一项指标超过临界值（对照表4），则必须再次实施局部防突措施，并再次进行措施效果检验。4.2.4 安全防护措施（1）完善N2492区域的通风系统及安全防护设施。进、回风系统必须设置正、反向风门，反向风门上铁板，风窗孔及风筒孔必须设置逆止板。（2）在巷道挂口点回风侧2030m范围内安设40个隔爆水袋，当巷道掘进距离超过200m后，保证隔爆水袋距碛头距离不大于200m。（3）在碛头2540m范围内安设一组压风自救袋，个数不少于10个；在工作面巷道内每隔50m及每个放炮岗点各安装一组压风自救袋，每组23个（其安装要求为：安设在非水沟侧与底板距离为1.2m的顶板完整的地方，间距为0.5m/个；压缩空气供给量，每个袋子不得少于0.1m3/min）。（4）工作面作业过程中，瓦检员、值班队干或其他值班人员、班长、防突预测人员等应随时注意观察工作面煤壁情况，发现突出预兆及时撤人、汇报。（5）在施工钻孔过程中，孔内有水涌出时，必须立即停止施钻工作（但不能立即抽出钻杆），并及时向调度信息中心汇报，听从调度信息中心安排。（6）每班到工作面的值班队干或班长进班到达工作面后，必须先对该面的所有压风自救系统进行一次全面检查，确保压风自救系统灵活可靠。（7）施工队电钳人员每班安排专人对工作面电气设备进行检查，杜绝电气设备失爆。（8）作业人员入井前必须携带并认真对领取的自救器进行完好性检查，确保自救器完好可靠。（9）掘进允许进度应控制在总工程师签发的预测单允许进度范围内，严禁超掘。（10）值班队干、班长、电钳工、防突预测人员以及进入综掘工作面的其它管理人员必须佩带好便携式瓦检仪。（11）巷道掘进过程中出现以下几种情况必须将综掘改为炮掘： 机、风巷在开掘的30m长度内采用炮掘； 当碛头在地质构造时； 当碛头类煤层厚度大于0.8或类煤层厚度大于0.5m时。（12）当巷道掘进超过500m时，必须在巷道内的适当位置施工避难硐室（硐室个数、布置位置、断面尺寸参数由生调部技术祖另补专项安全技术措施确定）。（13）通风科防突组每天收集煤层厚度变化情况及突出危险性预测参数收集与分析，发现瓦斯涌出异常，及时停掘，重新采取区域或局部防突措施。（14）在N2492机、风巷采用综掘掘进期间,跟班队干随时观察揭露的煤岩体情况,遇明显地质变化及时汇报,再由地质部门分析、采取措施后方能恢复掘进。5 其它措施（1）对已掘巷道及时进行喷浆，减少巷道煤帮瓦斯的涌出，减小回风流瓦斯浓度。（2）严格按煤矿安全规