矿井延伸防突设计(修编).doc

河南煤业化工集团鹤煤公司河南煤业化工集团鹤煤公司 第六煤矿第六煤矿 三水平延深防突设计 修编 说 明 书 鹤煤公司六矿鹤煤公司六矿 二二 九年九月九年九月 鹤壁煤电股份有限公司 第六煤矿 三水平延深防突设计 修编 说 明 书 编编 制 牛制 牛现伟现伟 审审 核 核 总总工程工程师师 鹤煤公司六矿鹤煤公司六矿 二二 九年九月九年九月 目 录 前前 言言 1 第一章第一章 地质概况地质概况 5 第一节 地质构造 5 第二节 煤层情况 8 第三节 瓦斯地质 9 第四节 对矿井地质勘探安全条件资料的评价及存在问题 10 第二章第二章 三水平开拓及开采方式三水平开拓及开采方式 12 第一节 开拓方式及开采顺序 12 第二节 采区巷道布置及采煤方法 13 第三节 供电及通讯 14 第三章第三章 矿井通风矿井通风 16 第一节 概 况 16 第二节 矿井通风 17 第四章第四章 防突设计防突设计 23 第一节区域综合防突措施 23 第二节 局部综合防突措施 28 第五章第五章 矿井安全监测监控矿井安全监测监控 45 第一节 概 述 45 第二节 监测地点的确定 46 第三节 井下各类传感器装备量 47 第五章第五章 突出事故处理预案突出事故处理预案 48 第一节 突出特点 48 第二节 突出事故处理预案 49 第三节 矿井救护 52 前前 言言 根据新实行 防治煤与瓦斯突出规定 原有防突设计已不符 合现行规定要求 因此对 2003 年 4 月鹤煤公司设计处编制的 六矿 三水平延伸防突设计 进行修编 六矿井位于鹤壁市东 与市区紧邻 南与八矿相接 西北与五 矿 三矿相邻 隶属鹤壁市鹿楼和石林乡 地理位置为 东径 114 10 37 114 13 28 北纬 35 52 49 35 58 23 煤矿东距京广铁路 17km 北距安阳 李珍铁路 20km 鹤 壁 汤阴铁路与京广铁路相接 鹤壁至安阳 汤阴均有公路相通 交通便利 六矿 1964 年投产 设计生产能力为 75 万 t a 经改扩建后 生产能力提高到 120 万 t a 核定生产能力 130 万 t a 目前生产水 平为二水平 标高为 300m 三水平处于开拓延伸中 一 一 设计依据设计依据 1 2003 年 4 月鹤煤公司设计处编制的 六矿三水平防突设计 2 六矿地质 通风 机电 设计等相关资料 3 2009 年 8 月 1 日实施的 防治煤与瓦斯突出规定 二 二 设计的指导思想设计的指导思想 认真贯彻执行 防治煤与瓦斯突出规定 要求 防突工作坚持 区域防突措施先行 局部防突措施补充的原则 做到突出矿井采掘 工作 不掘突出头 不采突出面 区域综合防突措施包括 1 区域突出危险性预测 2 区域防突措施 3 区域措施效果检验 4 区域验证 局部综合防突措施包括 1 工作面突出危险性预测 2 工作面防突措施 3 工作面措施效果检验 4 安全防护措施 我矿三水平执行区域防突措施 局部防突措施工作流程如下 区 域 措 施 效 果 检 验 每 掘 10 到 50 m 进 行 区 域 验 证 工 作 面 预 测 工作 面措 施效 果检 验 执 行 安 全 防 护 措 施 后 采 掘 作 业 工作 面防 突措 施 执行 安全 防护 措施 后采 掘作 业 区 域 防 突 措 施 坚持 安全第一 预防为主 的方针 结合本矿井的地质特点 及设计情况 全面分析矿井建设与生产的安全技术条件 合理确定 本矿井的安全技术装备标准 提出切实可行的安全生产技术措施和 安全设施 真正做到为今后的安全施工和生产创造良好的条件 为 职工的生命安全及矿井的生产管理提供可靠的安全保障 三 编制内容依据的法律 条例 规程 规范 1 中华人民共和国煤炭法 2 中华人民共和国矿山安全法 3 煤矿安全监察条例 4 煤矿安全规程 5 煤炭工业设计规范 6 矿井通风安全监测装置使用管理规定 7 防治煤与瓦斯突出规定 三 设计的主要特点及安全评价三 设计的主要特点及安全评价 1 矿井通风系统为混合抽出式 主井 新副井 老副井 中央 风井进风 小庄风井 东风井回风 两个风井均设有返风道 矿井 通风系统比较复杂 2 六矿井属煤与瓦斯突出矿井 矿井建有安全监测系统 井下 各工作地点配置了相关的安全仪器 能够对各作业地点进行监测 监控 避免瓦斯爆炸事故的发生 根据矿井的安全条件 结合矿井开拓开采方式 设计对危害六 矿安全生产的各种因素进行了详细的分析研究 提出了相应的安全 防治技术措施 尤其对可能造成重大灾害的瓦斯 煤尘等提出了重 点的防范措施 贯彻以 预防为主 防治结合 的安全方针 矿井 在施工和生产时要严格安全生产管理 充分利用掌握好各种设备 在生产建设过程中能取得良好的安全保障效果 四 编制内容依据的法律 条例 规程 规范四 编制内容依据的法律 条例 规程 规范 1 中华人民共和国煤炭法 2 煤矿安全法 3 煤矿安全监察条例 4 煤矿安全规程 5 煤炭工业设计规范 6 矿井通风安全监测装置使用管理规定 7 防治煤与瓦斯突出规定 第一章第一章 地质概况地质概况 第一节第一节 地质构造地质构造 六矿位于鹤壁煤田东部 总体构造形态为地层走向近 SN 倾向 E 倾角 0 38 一般为 20 左右的单斜构造 主要构造形迹为轴 向近 EW 向 E 倾伏的一系列宽缓背 向斜与煤矿中部近 SN NE 向 的小型背 向斜相复合和 NE NNE 向正断层 一 断层一 断层 本区内井田总体构造为单斜形态 煤层走向 NNW 倾向 SE 一 般在 20 左右 在总体单斜的基础上 亦发育一些宽缓褶曲 断层较 为发育 多为高角度断层 断层走向多呈 NW 向 平行或雁形排列 并有成组出现的规律 如 F44 6F9 F40 F46等 450 600m 间控 制断层 11 条 其中由浅部延伸而来 4 条 新发现 7 条 断层特征见 表 二 褶曲二 褶曲 六矿井田主体呈单斜形态 亦发育着宽缓的褶曲 总体看来 南翼走向相对比北翼平稳 深部较浅部褶曲宽缓简单 主要褶曲分 析如下 1 张庄向斜 轴向近 EW 转 NE 向 从浅部一直延伸到深部 是 六 八矿的边界 浅部由 77 37 876 13 孔控制 深部由 687 1 687 3 孔控制 工作面也有揭露 两翼倾角 20 25 宽度为 400 800m 2 682 11 背斜 位于六矿南部 轴向近 EW 两翼倾角 21 28 宽度为 400 600m 延伸到深部 浅部由 72 2 682 8 682 11 孔控制 深部轴线由 2 2 孔控制 工作面也有揭露 450m450m 600m 600m 间断层特征表间断层特征表 序 号 断层 名称 断层 位置 走向倾向倾角 落差 m 断 层 走向长 m 断层 性质 断 层 控制程度 1F40 三水平北翼N20 E NW290 75 150 550 5000 正断层 由大77 大40 后7等十 几个钻孔控制 2 F40 4 三水平北翼N46 E NW316 60 15 501200 正断层 由14 2 687 21两个 孔控制 3 6F9 2 三水平东翼N20 30 E NW 60 70 20 301275 正断层 由682 14 682 10 876 7等孔 控制 4 6F15 1 三水平东翼N72 E NW162 70 30 501200 正断层 由682 12 686 17 687 8等孔 控制 5 6F15 2 三水平东翼N35 E NW305 70 40600 正断层 由70 10 687 8等孔 控制 66F7 三水平东翼N60 E SE150 60 501600 正断层 由676 31 672 12 670 18等孔 控制 76F5 三水平东翼N80 E SE170 75 40600 正断层由670 5 670 19等孔控制 8 6F11 三水平北翼N18 E NW70 10 24510 正断层 由675 15 686 5两个 孔控制 9 6F12 三水平北翼N50 E NW320 60 301500 正断层 由677 14 12 19 677 13等 孔控制 10 6F13 三水平北翼N55 E NW 50 60 10 20300 正断层 由10 1 687 16两个 孔控制 11 6F14 三水平北翼N55 E NW 50 60 10 20820 正断层 由687 19 孔控制 3 611 14 682 4 向斜 轴向近 EW 轴线大致位于 64 1 676 4 671 14 682 4 连线上 浅部紧密 深部宽缓 两翼倾 角上部为 20 25 下部为 10 12 并有工作面揭露 深部轴线 由 687 6 孔控制 4 675 8 背斜 轴向 NE 轴线位于 675 8 677 18 13 24 连 线上 浅部有工作面揭露 南翼倾角 26 宽度为 400m 深部因应 力集中 发育了 6F12 断层 5 75 7 向斜 轴向 NE 轴线位于 675 7 677 15 687 17 连 线上 过 F46 后转为 NNE 向 浅部有工作面揭露 南翼倾角为 23 两翼较缓 宽度为 400 800m 深部由 687 17 等孔控制 6 676 32 向斜 轴向 NW 轴线位于 672 12 676 32 675 1 676 11 676 2 677 15 675 2 676 37 668 11 连线上 至 中央轨道下山消失 两翼倾角上部为 20 22 下部为 13 15 宽度为 300 350m 7 677 20 背斜 轴向 NW 和 676 2 向斜平行 轴线在 677 6 677 10 677 16 677 12 连线上 向东南倾伏 至后 12 孔消失 两翼倾角为 15 20 宽度为 300 350m 从全矿范围来看 浅部褶曲比较复杂 发育了交叉的两组褶曲 即 NE 向和 NW 向 在两组褶曲相交处 出现了一些特殊构造 如背 斜与背斜相交处形成穹隆 向斜与向斜相交成构造盆地 向斜与背 斜相交处形成鞍壮构造 由于 F46断层 使这些特殊构造表现不明显 矿区深部补勘区褶皱比较简单 只用 NE 向一组褶曲 也较为宽缓 第二节第二节 煤层情况煤层情况 一 煤层一 煤层 本区含煤地层包括石炭系中统本溪组 上统太原组 二叠系下 统山西组 下石盒子组和上统上石盒子组 其中山西组二1为主要 可采煤层 其次为太原组一 1 1 煤层局部可采 现分别详述如下 二1煤 位于二叠系下统山西组的下部 层位稳定 其顶板为 黑色泥岩或砂质泥岩 老顶为灰色细 中粗砂岩 煤层底板为泥岩 或砂质泥岩 老底为灰色细 中粒长石碳砂岩 二1煤煤厚 0 72 17 5m 平均厚度 7 48m 黑色 强玻璃金刚光泽 以粉状 碎块状煤为主 夹少量块状煤 一 1 1 煤 位于山西组的底部 层位稳定 其顶板为太原组下部 的 L1石灰岩 底板为中石炭统本溪组铝质泥岩 一 1 1 煤煤厚 0 2 00m 平均厚度 1 35m 为局部可采煤层 偶含 1 2 层夹矸 该煤层厚度变化大 属不稳定煤层 该煤为黑色 具有金刚光泽 粉粒状及块状 有参差状断口 含较多的黄铁矿结核 透镜体及散 晶 二 煤质二 煤质 本区二1煤灰分产率为 7 70 33 38 平均为 18 34 瘦煤区 灰分产率为 11 15 17 61 属低 中灰分煤 全硫含量为 0 21 0 62 平均 0 35 属特低硫煤 含磷量为 0 016 0 030 平均 0 024 属低磷煤 该煤可作炼焦配煤 动 力用煤和炼制型焦的原料 本区一 1 1 煤灰分产率为 15 34 33 66 平均为 22 94 属中 灰分煤 全硫含量为 1 66 5 23 平均 2 96 属中高硫煤 含磷 量为 0 008 0 110 平均 0 057 属中磷煤 根据我国环保有关 规定 应在降灰 脱硫后使用 该煤可作合成氮肥 动力用煤或民 用燃料 三 煤尘及煤的自燃性三 煤尘及煤的自燃性 1 煤尘 据六矿及相邻煤矿煤尘爆炸性测定 二1煤具有爆炸危险性 其爆炸性火焰长度为 5 55mm 抑制爆炸的最低岩粉量为 45 70 根据鹤壁一矿资料 一 1 1 煤属爆炸危险性煤层 其爆炸火焰长度为 5 20mm 抑制爆炸的最低岩粉量为 30 均属有爆炸危险性煤层 2 煤的自燃倾向 六矿二1煤为贫瘦煤和瘦煤 以往未进行煤的自燃倾向测定 椐本矿采掘资料显示 井下煤层曾发生过自燃 发火期为 92 157 个月 属易自燃发火煤层 一 1 1 煤为贫煤 据 12 1 孔取样测定资 料 还原样与氧化样的着火点之差 T 为 51 属易自燃发火煤层 自燃发火期为 4 6 个月 第三节第三节 瓦斯地质瓦斯地质 一 瓦斯一 瓦斯 根据矿井地质报告 六矿从 1964 年投产至 1969 年 绝对瓦斯 涌出量为 16 32 45 95m3 min 相对瓦斯涌出量 14 64 29 43m3 t 矿井瓦斯等级为高沼气矿井 1970 2009 年 绝对瓦斯涌出量为 19 63 79 82m3 min 相对瓦斯涌出量 12 55 42 60m3 t 并先后发生 33 次煤与瓦斯突出和 3 次瓦斯爆炸 事故 突出最大煤量 398 4t 突出最大瓦斯量 50052m3 矿井目前 矿井瓦斯鉴定等级为煤与瓦斯突出矿井 六矿二1煤层具有储气条件好 瓦斯含量高 逸散条件差 构 造发育 煤的坚固性系数低 突出危险性指标高等特点 特别是在 向斜轴部及其附近 断层尖灭处等地带采煤时 应加强瓦斯涌出检 测 通风和防突工作 防患于未然 二 瓦斯压力二 瓦斯压力 由鹤煤 集团 公司科研所测得在南翼六采区独立回风掘进工 作面 标高 300m 瓦斯压力为 1 1Mpa 北翼专用回风巷三横川 标高 360m 瓦斯压力 1 6Mpa 已远远超出突出临界值 0 74Mpa 三 煤层透气性三 煤层透气性 本井田煤层透气性系数为 0 012 0 018m2 atm2 d 百米钻孔 自然瓦斯涌出量为 0 02m3 100m min 瓦斯抽放困难 四 坚固性系数四 坚固性系数 在突出点附近煤的坚固性系数 f 仅为 0 25 0 35 而在煤层的 正常区段坚固性系数 f 0 6 在突出点前后的 10m 区域 煤层变软 f 值变小 第四节第四节 对矿井地质勘探安全条件资料的评价及存在问题对矿井地质勘探安全条件资料的评价及存在问题 第六煤矿矿井地质报告 河南省煤炭工业局豫煤行 2002 70 号予以批准 可作为今后矿井生产的依据 矿方在以后的生产过程 中应注意以下几个方面的问题 1 断层影响带如裂隙带 次级裂隙带一般不太引人注意 易发 生突水 对矿井造成危害 在以后的开采时应特别引起注意 2 封闭不良或未封闭的钻孔导水也是矿井开采的一大危害 它 往往成为沟通含水层的通道 因此深部新一水平其它原老钻孔的揭 露层位 部位 封闭情况等都要引起注意 3 作为矿井涌水量最具随机性的成分是奥陶系水量和采空区的 水 它们具有来水量大和破坏性大的特点 开采时应慎重对待 尤 其重视触及奥陶系含水层的断层富水带的新一水平初次突水 建立 奥灰长观孔是掌握其动态的唯一途径 因此 应完善该观测系统 4 本区二1煤为具突出危险煤层 大部分断层的结构面由于属 压扭性 构成了煤层瓦斯运移的阻气边界 从而使其附近瓦斯聚集 含量较高 压力较大 开采中瓦斯动力现象增多 特别是小断层附 近 大断层的尖灭端 地层产状变化和向斜轴部附近等地带 煤层 瓦斯含量较高 瓦斯压力大 煤体坚固性系数低 煤与瓦斯突出的 危险性较大 应加强通风管理和瓦斯检测工作 防患于未然 5 六矿北部钻探工作量少 煤层埋藏较深 勘探程度较低 为 能确保煤矿生产的高产高效 建议在深部采区增加勘探工作量 切 实查明构造形态及煤层赋存状态 特别是对将要动用的采区 应进 行三维地震勘探 以了解小构造的发育情况 第二章第二章 三水平开拓三水平开拓及开采方式及开采方式 第一节第一节 开拓方式及开采顺序开拓方式及开采顺序 一 延深范围一 延深范围 东 以 800 等高线为界 西 以 450 等高线为界 南 到六矿 八矿边界 北 到六 五矿和六 三矿边界 二 设计生产能力及服务年限二 设计生产能力及服务年限 设计生产能力 120 万 t a 矿井服务年限 T Zk A K 9097 8120 1 4 54 年 三水平服务年限 T 6109120 1 4 36 年 式中 T 计算服务年限 年 Zk 可采储量 万吨 A 年产量 万吨 K 储量备用系数 工作制度 按矿井设计规范规定 年工作制度 300 天 每天 三班作业 每天净提升时间 14 小时 三 开拓方式三 开拓方式 矿井采用立井 暗斜井多水平开拓 二水平标高 300m 三水平 标高 600m 暗斜井 均为煤层底板岩巷 皮带暗斜井倾角 3 20 斜长 1766m 选用带宽 1000mm 皮带运煤 轨道暗斜井倾角 19 斜 长 930m 选用 2 5mm 单筒提升绞车 水平大巷 皮带 轨道暗斜井落底到 600 水平 在 600 水平 布置三水平大巷 做井底车场及相应硐室 大巷及硐室布置在煤层 底板岩层中 四 开采顺序四 开采顺序 1 沿煤层倾斜方向 采用自上而下按阶段依次回采 2 沿煤层走向 对于采区来说采用前进式开采 对于采区内部 来说 采用后退式开采 第二节第二节 采区巷道布置及采煤方法采区巷道布置及采煤方法 一 采区划分与巷道布置一 采区划分与巷道布置 三水平范围内采用上下山开拓 水平标高 600m 每个采区均布 置三条底板岩石上 下 山 即皮带上 下 山 轨道上 下 山 专用回风上 下 山 共划分 6 个采区 即 30 31 33 32 34 36 采区 移交 30 采区 首采工作面为 3001 综采面 为提高瓦斯抽放率 加大抽放力度 30 采区在距煤层底板 10 20m 位置布置区段岩中巷 见 1 5000 开拓工程及机械配备 移交标准平面图 二 采煤方法二 采煤方法 根据六矿地质条件及 煤矿安全规程 的规程 30 采区采煤方 法采用倾斜分层走向长壁全部冒落采煤法 回采工艺为综合机械化 采煤 采用 4MG200 w1型双滚筒采煤机割煤 液压支架选用 ZFH2400 16 26 型 随着科学技术的发展和技术水平的提高 在加强瓦斯抽放 使 瓦斯抽放率符合 煤矿安全规程 要求 解除煤层突出危险的条件 下 采用综合机械化采煤工艺回采顶分层 综合机械化放顶煤工艺 回采剩余底分层 第三节第三节 供电及通讯供电及通讯 一 供电一 供电 矿区 110KV 大湖变电站紧邻工业广场 是鹤煤集团的区域变电 站 该站内主变为 110 35 6KV 31500KVA 三卷变压器 2 台 6kv 母 线为单母线分段 矿井供电电源取自该变电站 从 6KV 母线段分别 馈出 21 个回路向各配电点供电 对于一级用户均采用双回路放射式 结线形式供电 以保证供电的可靠性 三水平延深工程供电范围主要包括 三水平中央泵房变电所 电机车库变电所 30 采区移动变电站和主皮带 主暗轨道 猴车道 等 其中主皮带 主暗轨道 猴车道等由二水平中央变电所供电 三水平中央泵房变电所供电电源电缆为 3 回 其中 2 回 YJV22 6kv 3 150mm2由二水平中央变电所两段母线 T 接引出 经主皮带 巷至三水平中央泵房变电所 单回电缆长度 2000m 另 1 回 YJV42 6kv 3 185mm2从大湖变电站 33 盘馈出 经电抗器 新副井井筒 二水平 主皮带巷 三水平中央泵房变电所 电缆长度为 3100m 其中井筒部分电缆长度 600m 井下部分电缆长度 2500m 在三水平 中央泵房变电所形成三段 6kv 母线分列运行的供电方式 供电安全 可靠 且具有灵活性 掘进工作面风机由专用变压器供电 以满足 三专 供电的要 求 二 通讯二 通讯 通讯系统利用六矿现有的 DDK 6M 程控交换机 容量为 400 门 在满足二水平通讯的前提下 利用新付井井底 LJA 1 50 分线箱 再 增设两趟 30 对通讯电缆 型号 HUVO30 2 1 2 单回通讯电缆长 度 2100m 分别在三水平中央变电所 电车库 主皮带机头 6 个掘 进头各 1 部 猴车道 3 部 采区移动变电站 2 部 共 14 部防爆拨号 电话 第三章第三章 矿井通风矿井通风 第一节第一节 概概 况况 一 系统概况一 系统概况 六矿采用混合抽出式通风方式 主井 新副井 老副井 中央 风井进风 小庄风井 东风井回风 小庄风井主要承担南翼通风 东风井主要承担东翼及北翼通风 采煤工作面采用 U 型通风 掘进 工作面采用压入式通风 六矿通风系统比较复杂 且为煤与瓦斯突出矿井 瓦斯涌出量 较大 因而矿井需风量也大 由于用风地点较多 需风量大 通风 线路长 一些巷道受压变形严重 通风断面较小 生产过程中存在 一些地点供风困难 目前六矿的突出问题是开拓煤量很少 采掘失 调 生产接替十分紧张 因此 三水平如何开拓 通风系统如何布 置 近期内是否需要新开北翼风井等问题 成为直接影响矿井生产 急待解决的一个重大问题 为此 2000 年 11 月鹤壁煤业 集团 公司六矿与焦作工学院签定了 鹤壁煤业集团六矿通风系统合理性 研究及其改造 项目 此项目于 2001 年 7 月完成 并提交了 鹤壁 煤业集团六矿通风系统合理性研究及其改造课题报告 此报告也 是这项三水平延深设计的依据之一 二 通风设备二 通风设备 三水平工程移交时 中央风井已停运 小庄风井于 1978 年投入 运行 现安装两台风机 1 2 号风机均为 AGF606 1 88 1 12 风机 1 号风机作为备用风机 东风井于 1995 年投入运行 现安装两台 AGF606 2 44 1 2 风机 现运行为 1 号风机 2 号风机作为备用风机 小庄风井设反风道 东风井为反转反风 反风量可达到正常风 量的 40 以上 第二节第二节 矿井通风矿井通风 一 通风系统一 通风系统 三水平投产通风线路 首采工作面 3001 通风线路 主 副井 井底车场 皮带暗斜井轨道暗斜井 3001 底板岩石 抽放巷 下顺槽 工作面 上顺槽 2145 底板岩石抽放巷 回风暗 斜井 东风井 二 风井数目 位置及服务范围二 风井数目 位置及服务范围 1 六矿由主井 新副井 老副井进风 中央 小庄 东风井回 风 小庄风井主要承担南翼通风 31 33 采区 东风井主要承担 东翼通风 30 32 34 采区 中央风井主要承担北翼通风 2 风井位置 小庄风井位于井田南部 井口坐标为 X 3972955 Y 516514 Z 163 225 中央风井位于井田中央部 井口坐标为 X 3974956 496 Y 517193 297 Z 151 2 东风井位于井田东部 井口坐标为 X 3976025 Y 518740 Z 175 5 三 采掘工作面及硐室通风方式三 采掘工作面及硐室通风方式 1 掘进工作面采用局部扇风机压入式通风 2 采煤工作面采用主扇风机负压通风 U 形通风方式 即一进 一回 3 井下各硐室利用矿井主扇负压及调节风门 风窗通风 四 矿井风量 风压及等积孔四 矿井风量 风压及等积孔 1 矿井风量 Q 按实际配风量计算 六矿生产模式为 两综一炮 三个面生产达到 120 万 t a 依据焦作工学院的通风网络解算结果 31 33 采区须实行跳采 所 在南翼布置一个综采面 北翼布置两个工作面 即一个综采面 一 个炮采面 小庄风井配风量小庄风井配风量 工作面名称风量 m3 s 备 注 综采工作面 1 23 煤巷掘进 3 10 岩巷掘进 2 5 硐室 10 计 73 备用系数 73 1 15 合计 83 95 东风井配风量东风井配风量 工作面名称风量 m3 s 综采工作面 1 23 炮采工作面 1 23 煤巷掘进 6 10 岩巷掘进 3 5 硐室 12 计 133 备用系数 133 1 15 合计 152 95 全矿井总需风量为 Q 83 95 152 95 236 90m3 s 14214m3 min 按高沼气矿井 Q 0 0926q瓦 T K Q硐 式中 Q 矿井总供风量 m3 min q瓦 矿井瓦斯平均相对涌出量 m3 t T 矿井平均日产量 t K 风量备用系数 Q 0 0926 27 58 4000 1 3 900 14180m3 min 按同时下井人数计算需要的风量 Q 4 N K 4 560 1 45 3248m3 min 取三者最大值 即矿井总风量 14214m3 min 2 矿井负压及等积孔 三水平投产初期 经过解算三水平投产初期各风机工况和主要用风地点风量为 解网风机工况表解网风机工况表 风机名称 风机角度 所在分支 风量 m3 min 风压 Pa 功率 kw 小庄风井风机 2515859963102310 东风井风机 4516096992936474 6 解网主要地点供风量 需风量对比表解网主要地点供风量 需风量对比表 位 置所在分支 供风量 m3 min 需风量 m3 min 备 注 小庄风井总回风 1575396 东风井总回 1599175 21105 北采面 571428 1300 1500 2824 采面 1061603 1300 1500 3001 采面 1441548 1300 1500 3301 风巷 61600600 固定风量 3301 机巷 62604600 3102 机巷 63600600 固定风量 2820 风巷 112600600 固定风量 2820 机巷 113600600 固定风量 3202 机巷 116626600 3002 风巷 149601600 3002 机巷 150600600 固定风量 3003 机巷 151600600 固定风量 南六专用回风下山 29604600 600 南大巷南段 28300300 固定风量 南五轨道下山 66303300 北七皮带下山 161301300 600 北大巷北巷 117308300 等积孔 小庄风井等积孔 A1 h0 38Q 316 530 38 99 93 2 13m2 东风井等积孔 A2 h0 38Q 299 590 38 161 65 3 55m2 中后期 2025 年 中后期时 31 30 采区都回采到采区的倒数第二区段 因通风 线路长 通风较困难 经过网络解算各风机工况和主要用风地点风 量为 解网风机工况表解网风机工况表 风机名称 风机角度 所在分支风量 风压 Pa 功率 kw m3 min 小庄风井风机 2517956533222 303 6 东风井风机 4518194753239 511 5 解网主要地点供风量 需风量对比表解网主要地点供风量 需风量对比表 位 置所在分支 供风量 m3 min 需风量 m3 min 备 注 小庄风井总回风 1785087 东风井总回 1808963 3106 采面 601302 1300 1500 3206 采面 1241222 1300 1500不足 3008 采面 1611368 1300 1500 3305 风巷 78605600 3305 机巷 81600600 固定风量 3107 机巷 67600600 固定风量 3207 风巷 127600600 固定风量 3207 机巷 128600600 固定风量 3208 机巷 131605600 3009 风巷 165600600 固定风量 3009 机巷 166600600 固定风量 3010 机巷 167604600 33 轨道下山 79304300 31 轨道下山 66300300 固定风量 32 下山下车场 132300300 固定风量 32 轨道下山 133300300 固定风量 以上可以看出 小庄现有 CAF 风机和东风井风机 只能勉强满 足供风需求 等积孔 小庄风机 A1 h0 38Q 328 780 38 94 22 1 97m2 东风井风机 A2 h0 38Q 330 510 38 157 92 3 30m2 由以上计算可知 六矿井属于中阻力矿井 五 矿井通风系统的合理性 可靠性及抗灾能力分析五 矿井通风系统的合理性 可靠性及抗灾能力分析 矿井采用抽出式通风 从技术角度上讲有以下优点 1 井下风流处于负压状态 当主扇因故停止运转时 井下风流 压力提高 可使采空区瓦斯涌出量减少 比较安全 2 漏风量小 通风管理比较容易 3 矿井风量按实际需要配风 并考虑漏风系数 保证了矿井生 产所需风量 4 矿井有 3 个能通达地面的安全出口 安全出口间距离大于 30m 保证了人员撤出的安全性 5 巷道内设置有常开风门 常闭风门 保证了风力的流向 6 井下各掘进面均配有两部 2 15kw 的局部扇风机 并考虑了 风电闭锁及备用风机 综上所述 六矿在通风方面 从系统 风量 通风设备 通风 设施等方面都作详细的考虑 因此六矿的通风系统近期是安全可靠 的 但到中后期 供风量不足 小庄风井的风机需要更换 在开采 32 采区时 需要打北风井 否则应以风定产 第四章第四章 防防突设计突设计 六矿区二1煤层具有储气条件好 瓦斯含量高 逸散条件差 构造发育 煤的坚固性系数低 突出危险性指标高等特点 特别是 在向斜轴部及其附近 断层尖灭处等地带采煤时 应加强瓦斯涌出 检测 通风和防突工作 以防患于未然 六矿三水平延伸防突设计 坚持区域防突措施先行 局部防突措施补充的原则 第一节第一节第一节第一节区域综合防突措施区域综合防突措施 一 区域突出危险性预测一 区域突出危险性预测 六矿 1970 年 9 月 25 日在南三岩石下山掘进工作面发生第一次 煤与瓦斯突出 突出点标高约为 190m 埋深 340m 突出煤量 30t 瓦斯量不详 1970 年被定为煤与瓦斯突出矿井 截止到目前 共突 出 33 次 2008 年 10 月 13 日 21431 综采工作面发生了自建矿以来 最大的一次煤与瓦斯突出事故 突出煤量 398 4t 瓦斯量 50052m3 统计 33 次突出 平均突出煤量 76 9 吨 平均突出瓦斯量 7200m3 统计 33 次突出 煤巷掘进工作面共发生 29 次 横川揭煤 3 次 采煤工作面 1 次 突出多发生在地质构造附近 如断层 煤 层变薄带 向斜轴部 多数突出发生在放炮后 即放炮震动引起 突出前均有明显的突出预兆 主要表现为响煤炮 煤层层理紊乱 煤强度变软 有时出现支架歪扭变形 突出时一般伴随有动力现象 且随着突出强度增加 动力现象逾为明显 建矿以来发生的瓦斯事 故 11 次 共死亡 34 人 其中突出 4 次 死亡 18 人 由鹤煤 集团 公司科研所测得在南翼六采区独立回风掘进工 作面 标高 300m 瓦斯压力为 1 1Mpa 北翼专用回风巷三横川 标高 360m 瓦斯压力 1 6Mpa 已远远超出突出临界值 0 74Mpa 根据六矿瓦斯地质情况 六矿三水平瓦斯含量及瓦斯压力 随开采深度的延伸增加 突出危险性更大 二 区域防突措施二 区域防突措施 区域防突措施选择区域防突措施选择 区域防突措施包括开采保护层和预抽煤层瓦斯两类 本井田主 要可采煤层为山西组二1 煤 属单一煤层 无保护层 因此选择预 抽煤层瓦斯 瓦斯抽放瓦斯抽放 1 抽放方法的选择 六矿三水平区域防突措施采取穿层孔预抽煤层瓦斯及顺层钻孔 预抽煤层瓦斯区域防突措施两种方法 穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯 对于严重突出的矿井 掘进打钻所需的煤巷或在打顺层钻孔时 一般难于保证安全 而且钻孔也难以达到所要求的设计参数 因此 在有围岩巷道的条件下 应采用穿层钻孔的布孔方式 六矿三水平各采区在每个工作面底板岩石中均布置有底板抽放 巷 通过对底板岩石抽放巷的布置为实现穿层钻孔预抽煤巷条带煤 层瓦斯创造了条件 为使预抽瓦斯措施取得良好的效果 穿层钻孔一般采用网格式 布孔方式 网格式穿层钻孔的钻孔间距 一般采用 10 10m 走向 倾向 的网格间距布孔 根据煤层透气性及采掘接替所允许的预抽时 间 网格间距可适当增加或减小 如采用 5 5 顺层钻孔预抽煤层瓦斯 此种布孔方式适用于无底板岩巷的巷道布置方式 目的是为了 防治采煤工作面的突出 钻孔从下顺槽打上向孔 从上顺槽沿煤层 打下向孔 在煤层内掘进巷道及开钻场时 都必须采取防突措施 钻孔孔径一般为 75 100mm 孔间距 2 3m 孔深要求能控制采煤工 作面整个长度 2 瓦斯抽放管路及抽放设备 六矿在 1990 年扩建时就建立了瓦斯抽放系统 2002 年又对瓦 斯抽放系统进行了系统改造 改造内容包括 把地面泵站的 SK 42 抽放泵换成两台 2BEC 52 型真空泵 流量 200m3 min 把二水 平大巷中6 8 的抽放管全部换成12 16 无缝钢管 增加了 孔板流量计及放水器等设施 另外 井下增加了移动瓦斯抽放泵站 以提高瓦斯的抽出率 增加抽放量 抽放系统利用已有移动瓦斯抽放泵站 管路引自三水平总回风 服务3001岩中巷 3002岩中巷及上下顺槽 主管路 325 9无缝钢管 L 250m 支管路 150 6无缝钢管 L 3330m 闸阀 Dg300 2个 Dg 150 10个 放水器 80个 六矿的瓦斯抽放系统基本上能满足要求 4 抽放钻场 钻孔布置 本井田煤层透气性系数为 0 012 0 018m2 atm2 d 百米钻孔 自然瓦斯涌出量为 0 02m3 100m min 瓦斯抽放困难 为提高抽放 率 缩短抽放时间 并为煤巷掘进提供便利条件 岩中巷及工作面 上 下顺槽中均布置抽放钻孔 在岩巷中 同侧钻场间距为 15 30m 两侧钻场相互错开 钻场内布置 20 35 个钻孔 呈扇形 布置 煤层巷道中每隔 1 2 2 0m 布置一个钻孔 三 区域措施效果检验三 区域措施效果检验 每次区域防突措施采取完毕后 由科研院校按规定进行区域效 果检验 直接测定残余瓦斯含量 临界值为 8m3 t 四 区域验证四 区域验证 在区域效果检验参数 残余瓦斯含量 符合规定 小于 8m3 t 后 由通风区进行区域验证 区域验证时 必须连续进行 2 次区域验证 且第一次区域验证 必须保留 2m 的验证超前距 只有当验证指标不超时方可进入掘进 1 区域验证采用复合指标法 即同时测定钻孔瓦斯涌出初速度 q 临界值为 4 5L min 和钻屑量 S 临界值为 5 0kg m 测量气室长 度为 1m 1 在煤巷掘进工作面布置 3 个直径为 42mm 深度为 8m 的钻 孔 验证钻孔中间孔布置在巷道中部 并平行于掘进方向 两侧孔 距巷帮 0 5m 具体布置见附图 钻孔应尽量布置在软分层中 2 三个验证孔每钻进 1m 测定该 1m 段的全部钻屑量 S 和钻孔瓦 斯涌出初速度 q 值 测定位置为 3m 4m 5m 6m 7m 8m 处 两侧 钻孔终孔点控制巷道断面两侧轮廓线外 2m 3 钻孔瓦斯涌出初速度的测定必须在打完钻后 2min 内完成 4 三个验证孔中 任何一个验证孔的任何一个测定深度的单项 参数超过或等于临界值时 判定该工作面为突出危险工作面 如果 所测参数小于临界值时 判定该工作为无突出危险工作面 5 采用复合指标法验证掘进工作面的突出危险性时 首次区域 验证必须保留不少于 2m 的超前距 2 在区域效果检验不超标的范围内进行的两次区域验证参数均 不超标时 则在采取安全防护措施的情况下进行掘进作业 掘完区 域防突措施循环之后 再按区域防突措施要求施工抽放钻孔 区域 效果检验 区域验证 以此类推 施工单位负责通知通风区进行区域验证 由施工单位技术主管负 责掌握掘进进度及区域验证位置 由开拓科 地测科 通防科 安 检科监督落实 3 区域验证人员在参数测定过程中要做好以下准备工作 给水柱计注水 并将两侧液面调整至零刻度线 检查仪器的密封性能 一旦密封失效 需更换新的 O 型密 封圈 喷咀应保持清洁 节流孔无杂物堵塞 保持气流畅通 测完后要对封孔器进行放气 不准硬拉 4 若区域验证指标不超规定 每次掘进前还至少打 1 个超前距 不少于 10m 的超前钻孔 以探明地质构造和观察突出预兆 只要超 前钻孔发现突出预兆 则自超前钻孔开钻位置向前掘进区域防突措 施控制范围内执行局部综合防突措施 5 在构造破坏带连续进行区域验证 6 区域验证指标参数超标时 则自超标点位置起开始执行局部 综合防突措施 第二节第二节 局部综合防突措施局部综合防突措施 区域验证超标后 采取工作面突出危险性预测 工作面防突措 施 工作面措施效果检验 安全防护等局部综合防突措施 一 工作面突出危险性预测一 工作面突出危险性预测 煤巷掘进工作面突出危险性预测煤巷掘进工作面突出危险性预测 煤巷掘进工作面采用复合指标法预测突出危险性 按下列步骤 进行 1 在煤巷掘进工作面布置 3 个直径为 42mm 深度为 8m 的钻孔 采用倒三角形布孔 中间孔平行于掘进工作面 两侧孔距巷帮 0 3 0 5m 终孔应尽量布置在软分层中 两侧钻孔终孔点应分别控制 到巷帮两侧及顶板轮廓线外 2 4m 2 预测孔每钻进一定深度测定一次钻屑量 S 和钻孔瓦斯涌出初 速度 q 值 测定位置为 3m 4m 5m 6m 7m 8m 处 测定 q 值及 S 值 3 三个预测孔中 任何一个预测孔 S 值或 q 值超过或等于临界 值时 判定该工作面为突出危险工作面 如果所测参数小于临界值 时 判定该工作面无突出危险工作面 4 参数的临界值暂按下表执行 以后应根据实际情况调整 钻屑量 S值 kg m 钻孔瓦斯涌出初速度 q L min 突出危险性 5 4 5 突出危险工作面 5 4 5无突出危险工作面 5 当预测为无突出危险工作面时 每预测循环应留有不小于 2m 的预测超前距 采煤工作面突出危险性预测采煤工作面突出危险性预测 采煤工作面突出危险性预测采用复合指标法 采煤工作面突出危险性预测可使用煤巷掘进工作面突出危险性 预测方法 沿采煤工作面每隔 10 15m 布置一个预测钻孔 孔深根 据工作面条件确定 但不得小于 6m 当预测为无突出危险工作面时 每预测循环应留有 2m 的预测超前距 本节中有关参数应在实践中不断完善 二 工作面防突措施二 工作面防突措施 石门和其它岩巷揭煤措施及防止误揭煤的措施石门和其它岩巷揭煤措施及防止误揭煤的措施 1 石门和其它岩巷揭煤措施 石门揭穿突出煤层 即石门自底 顶 板岩柱穿过煤层进入 顶 底 板的全部作业过程 都必须采取防治突出措施 并编制设 计 报公司总工程师批准 揭穿突出煤层应按下列顺序进行 探明石门 或揭煤巷道 工作面和煤层的相对位置 在揭煤地点测定煤层瓦斯压力或预测石门工作面突出危险性 预测有突出危险时 采取防治突出措施 实施防突措施效果检验 用远距离放炮揭开或穿过煤层 在巷道与煤层连接处加强支护 穿透煤层进入顶 底 板岩石 在地质构造破坏带应尽量不布置石门 如果条件许可 石门 应布置在被保护区或先掘出石门揭煤地点的煤层巷道 然后再与石 门贯通 石门与突出煤层中已掘出的巷道贯通时 该巷道应超过石门贯 通位置 5m 以上 并保持正常通风 石门揭穿突出煤层的设计 必须具有下列主要内容 突出预测方法及预测钻孔布置 控制突出煤层层位和测定煤 层瓦斯压力的钻孔布置 揭穿突出煤层的防治突出措施 准确确定安全岩柱厚度的措施 安全防护措施 石门揭穿突出煤层前 必须遵守下列规定 石门揭穿突出煤层前 必须打钻控制煤层层位 测定煤层瓦 斯压力或预测工作面的突出危险性 后两项工作可与控制煤层层位 的前探钻孔共用 报矿总工程师批准 在石门工作面掘至距煤层 10m 垂距即石门顶板距煤层底板 的法线距离 之前 至少打两个穿透煤层全厚进入顶 底 板不小 于 0 5m 的前探钻孔 并详细记录岩芯资料 地质构造复杂 岩石破碎的区域 石门工作面掘至距煤层 20m 垂距 之前 必须在石门断面四周轮廓线外 5m 范围煤层内布 置一定数量的前探钻孔 以保证能确切掌握煤层厚度 倾角的变化 地质构造和瓦斯情况等 在石门工作面距煤层 5m 垂距即石门顶板距煤层底板的法线 距离 以外 至少打两个穿透煤层全厚的测压 预测 钻孔 测定 煤层瓦斯压力 煤的瓦斯放散初速度指标与坚固性系数或钻屑瓦斯 解吸指标等 为准确得到煤层原始瓦斯压力值 测压孔应布置在岩 层比较完整的地方 测压孔与前探孔不能共用时 两者见煤点之间 的间距不得小于 5m 为了防止误穿煤层 在石门工作面距煤层垂距 5m 时 应在石 门工作面顶 底 部两侧补打 3 个小直径 42mm 超前钻孔 其超 前距不得小于 2m 当岩巷距突出煤层垂距不足 5m 且大于 2m 时 为了防止岩巷误 穿突出煤层 必须及时采取探测措施 确定突出煤层层位 保证岩 柱厚度不小于 2m 垂距 石门掘进工作面与煤层之间必须保持一定厚度的岩柱 岩柱 的尺寸应根据防治突出的措施要求 岩石的性质 煤层倾角等确定 石门掘进工作面揭煤时距煤层的最小垂距是 急倾斜煤层 2m 倾斜和缓斜煤层 1 5m 如果岩石松软 破碎 还应适当增加垂距 石门揭穿突出煤层前 当预测为突出危险工作面时 必须采 取防治突出措施 经效果检验有效后可用远距离放炮揭穿煤层 若 检验无效 应采取补充措施 经措施效果检验有效后 用远距离放 炮揭穿煤层 2 预抽瓦斯 排放钻孔措施的要求是 预抽瓦斯措施的要求 煤层透气性较好 并有足够的抽放时间 一般不少于 3 个月 时 可采用预抽瓦斯措施 抽放钻孔布置到石门周边外 3 5m 的煤层内 抽放钻孔的直径为 75 90mm 钻孔孔底间距以抽放半径的 2 倍为宜 在抽放钻孔控制范围内 如预测指标降到突出临界值以下 认为防突措施有效 排放钻孔措施的要求 在煤层透气性较好 并有足够的排放时间时 可采用钻孔排放 措施 排放钻孔应布置到石门周边外 3 5m 的煤层内 排放钻孔的直径为 75 90mm 钻孔间距根据实测的有效排放 半径而定 一般孔底间距不大于 2m 在排放钻孔的控制范围内 如果预测指标降到突出临界值以 下 措施有效 3 防止误揭煤的措施 在岩巷掘进过程中做好地质工作 做到 有疑必探 先探后掘 必须按以下措施实施 防止误揭煤 在突出煤层顶底板岩层中掘进巷道时 至少每掘进 40m 要施 工地质探测钻孔控制层位 防止瓦斯异常涌出或误揭突出煤层 用 穿层钻孔掩护掘进 在岩巷掘进工作面距煤层垂距 5m 时 应在岩巷掘进工作面顶 底 部两侧补打 3 个小直径 42mm 超前钻孔 其超前距不得小 于 2m 当岩巷距突出煤层垂距不足 5m 且大于 2m 时 为了防止岩巷 误穿突出煤层 必须及时采取探测措施 确定突出煤层层位 保证 岩柱厚度不小于 2m 垂距 4 石门揭煤及煤巷的支护形式 石门揭煤及煤巷的支护采用锚网加梯形棚 U 型棚 联合支护 以防冒顶 空顶 空帮 煤巷掘进工作面防治突出措施煤巷掘进工作面防治突出措施 根据六矿瓦斯地质条件 适宜采用边掘边抽与超前排放钻孔相 结合 高压注水与边掘边抽相结合的防突措施 1 采用 边掘边抽 及 超前排放钻孔 防突措施 上 下帮 掘钻场进行抽放 窝头打 80mm 超前排放孔 钻场布置在巷道上 下帮 一般错口布置 钻场间距 30m 左右 钻场规格一般为 2 6m 2 6m 梯形断面 钻场深度 4m 每个钻场布置 15 27 个钻孔 平行于巷道方向 孔深 60m 以上 施工结束后及时 抽放 掘进工作面正前布置 32 46 个超前钻孔 孔深 18 米 孔径 80mm 钻孔控制范围到轮廓线处 3 7m 钻孔施工完毕后 如效检 不超 即可进行掘进 掘进钻场防突措施 采用超前钻孔防突措施