防治煤与瓦斯突出设计.doc

盘县盘县 XXXXXXXX 镇镇 XXXXXXXX 煤矿煤矿 防治煤与瓦斯突出设计防治煤与瓦斯突出设计 编制单位 盘县 XXXX 镇 XXXX 煤矿 编 制 人 XXXX 编制日期 2011 年 3 月 10 日 会审单位及部门会审单位及部门 单位或部门姓名职务日期 矿 长 生产矿长 安全矿长 机电矿长 技术负责人 调度室 编 制 目目 录录 第一章第一章 矿井概况矿井概况 1 1 第二章第二章 矿井瓦斯情况矿井瓦斯情况 3 3 第三章第三章 防突设计防突设计 5 5 第一节第一节 区域防突区域防突 5 5 第二节第二节 区域措施效果检验区域措施效果检验 1414 第三节第三节 区域验证区域验证 1717 第四节第四节 局部综合防突措施局部综合防突措施 1818 第五节第五节 安全防护措施安全防护措施 4343 第四章第四章 防突管理及培训工作防突管理及培训工作 4848 盘县 XXXX 镇 XXXX 煤矿防突设计 1 第一章第一章 矿井概况矿井概况 一 矿井简介一 矿井简介 盘县XXXX镇XXXX煤矿位于盘县XXXX镇 矿区位于盘县北东方向 距盘县县 城 XXXX镇 约10km 有亦资 乐民公路穿过矿区 为四级碎石路面 矿区距 贵昆铁路XXXX站10km 交通方便 图1 地理坐标 东经104 26 07 104 26 46 北纬25 36 58 25 37 43 二 矿井地质构造及破坏程度二 矿井地质构造及破坏程度 盘县XXXX镇XXXX煤矿开采历史久远 自上世纪五十年代就有民采小窑对 煤层近地表部分进行小规模采掘 自九十年代开始发展为小窑井下开采 原 XXXX镇XXXX煤矿始建于1987年 属小型个体矿山 1993年6月办理采矿登记的 各种手续 生产逐步趋于正规 2004年年生产能力达到4万吨左右 后来经技 该扩建 逐步改进和完善开采系统 设计规模9万t 年 开采M1 M3 M5 M12 M17煤层 主采M1 M3煤层 有开拓系统一套 共用一个风井 采用斜井开拓 走向长壁后退式采煤法 放爆落煤回采工艺 原XXXX煤矿始建于1998年 2000年建成投产 年生产能力2 4 5万 年 2001年以来 矿井进行技改扩建 设计规模6 9万t 年 开采M1 M3 M5 M12 M17煤层 主采M1 M3煤层 有开拓系统一套 采用平硐和暗斜 井开拓 走向长壁后退式采煤法 放爆落煤回采工艺 整合后的XXXX镇XXXX煤矿设计生产规模9万t 年 原 XXXX 镇 XXXX 煤矿矿区范围内 M1 煤层已基本采空 M3 北 北西部已 基本采空 M5 M12 M17 基本未采 原 XXXX 镇 XXXX 煤矿矿区范围内 M1 煤 层未采 M3 煤层北 北东边已基本采空 M5 M12 M17 尚未开采 2007 年 6 月办理新的采矿许可证 矿山名称为盘县 XXXX 镇 XXXX 煤矿 生产能力 盘县 XXXX 镇 XXXX 煤矿防突设计 2 9 万吨 年 有效期限 1 年 拟开采深度为 1950 1800m 现在实际生产能力 9 万吨 年 截至 2006 年底 盘县 XXXX 镇 XXXX 煤矿共采出原煤 83 万吨 矿 山在生产过程中完成沿脉运输辅助平巷 切割巷道及上山 耙矿巷道等工程 现开采煤层为 M1 M3 煤层 区域构造属扬子准地台 普安旋钮构造变形区 矿井属盘县向斜西翼 区内未发现大的断层 褶皱 属于单斜构造 地层倾向北东东 倾角一般28 36 平均34 但节理 裂隙 小褶曲 揉皱等小构造发育 对煤层破坏 不大 对矿区开采无甚影响 构造复杂程度为中等 三 含煤地层三 含煤地层 矿区的煤系为二叠系上统龙潭组 P3l 是一套海陆交替相积 由灰色 细砂岩 粉砂岩 泥质粉砂岩 粘土岩及煤层组成的韵律层 偶夹灰岩 本 区含煤地层总厚度 330m 含煤 34 层 煤层总厚 17 35m 含煤系数 5 26 可采煤层 11 层 本矿区范围内含可采煤层 5 层 可采总厚度 9 9m 可采厚 度含煤率为 4 1 按煤系岩性特征及含煤情况从上至下分为 M1 M3 M5 M12 M17 总计可采煤层 5 层 M1煤层 煤层厚约1 0 1 6m 平均厚1 3m 局部有夹矸 厚0 04 0 13m 顶板为灰色薄层状粉砂岩及粘土岩 底板为灰色薄层状粘土质粉砂岩 粉砂岩 煤层构造简单 煤层倾向北东东 平均倾角一般34 M3煤层 上距M1煤层12 40m 厚1 8 2 6m 平均厚2 2m 局部夹粘土岩 矸石 厚0 02 0 04m 顶板为灰 深灰色薄层状粉砂岩夹薄层菱铁矿 底板 为深灰色薄层状砂质粘土岩夹薄层菱铁矿 煤层倾向北东东 平均倾角一般 34 煤层构造简单 M5煤层 上距M3煤层25 40m 厚1 2 1 8m 平均厚1 5m 全区稳定煤层 盘县 XXXX 镇 XXXX 煤矿防突设计 3 可采 顶板为灰 深灰色薄层状细砂岩 底板为深灰色薄层状砂质粘土岩 煤层倾北东东 平均倾角34 煤层构造简单 M12煤层 上距M5煤层20 40m 厚1 6 2 4m 平均厚2 1m 不含夹矸 顶 板为灰 深灰色薄层状细砂岩与薄层菱铁矿互层 底板为深灰色薄层状砂质 粘土岩 煤层倾北东东 平均倾角34 煤层构造简单 M17 煤层 上距 M12 煤层之下垂距 20 60m 厚 2 4 3 2m 平均厚 2 8m 不含夹矸 该煤层厚度相对不稳定差 顶板为灰 深灰色薄层状粘土 质粉砂岩与薄层菱铁矿互层 底板为深灰色薄层状砂质粘土岩 煤层倾向北 东东 平均倾角一般 34 煤层构造简单 第二章第二章 矿井瓦斯情况矿井瓦斯情况 一 瓦斯赋存状况一 瓦斯赋存状况 1 瓦斯成分 瓦斯是一种混合气体 主要成分是甲烷 CH4 和二氧化碳 C02 甲烷占 60 70 二氧化碳占 30 40 还有少量氢 一氧化碳 硫化氢 氧 和氮等气体 2 瓦斯赋存状态 瓦斯在煤体中存在的状态有二种 一种叫游离状态 一种叫吸附状态 在自然条件下 煤体中以吸附状态贮存的瓦斯约占 80 90 以游离状态贮 存的占 10 20 总体来说 瓦斯绝大多数是以吸附状态存在煤体的 3 瓦斯参数及煤层透气性系数 根据抚顺煤研所关于瓦斯风化带的划分方法 以每克可燃物质含 2 毫升 可燃气体相对应的深度为准 其上为瓦斯风化带 其下为瓦斯带 依据煤层 瓦斯含量推测 瓦斯风化带距地表平均 28 71m 左右 井田内可采煤层的瓦斯含量为 4 65 21 62ml g 各主要可采煤层瓦斯平 均含量在 7 51 19 93ml g 之间 全区平均含量为 13 43ml g 为富甲烷煤层 盘县 XXXX 镇 XXXX 煤矿防突设计 4 瓦斯梯度 煤层埋藏深度每增加 44 37m 时 其瓦斯含量增加 1 m3 t 瓦斯增长率 煤层埋藏深度每增加 100m 时 瓦斯含量增加 2 25 m3 t 二 矿井瓦斯储量二 矿井瓦斯储量 1 瓦斯储量 1 瓦斯储量计算范围 矿井内所有可采煤层及受采动影响的围岩 2 瓦斯储量 矿井瓦斯储量按下式计算 321 wwww 式中 w 矿井地质资源 储量 M m3 w1 矿井可采煤层瓦斯储量 M m3 n i ii wAwAwAwAw 1 29C26C9C5C3C1C111 A1i 矿井 i 可采煤层的地质储量 M t w1i 矿井 i 可采煤层的瓦斯含量 m3 t w2 受采动影响后能够向开采空间排放的各不可采煤层的瓦斯储量 M m3 n i ii wAw 1 222 A2i 受采动影响后能够向开采空间排放的 i 不可采煤层的地质储量 M m3 w2i 受采动影响后能够向开采空间排放的 i 不可采煤层的瓦斯储量 m3 t 因为地质报告没有提供己破坏其它不可煤层的地质储量 因此受采动影响 后能够向开采空间瓦斯 按可采煤层总储量的 10 计算 w3 受采动影响后能够向开采空间排放的岩层瓦斯储量 M m3 213 wwkw k 围岩瓦斯储量系数 一般取 K 0 05 0 20 取 K 0 1 根椐以上公式及计算原则 计算矿井瓦斯储量为 221 41Mm3 见表 2 1 1 表表 2 1 12 1 1 矿井瓦斯储量计算表矿井瓦斯储量计算表 盘县 XXXX 镇 XXXX 煤矿防突设计 5 煤层瓦斯 含量 m3 t 可采煤层地质 储量 万吨 可采煤层 瓦斯储量 Mm3 不可采煤层的 瓦斯储量 Mm3 受采动影响后能够 向开采空间排放的 岩层瓦斯储量 Mm3 矿井瓦斯 储量 19 5828126 9202 6929 61 38 7616414 3701 4415 81 510 125525 7602 5828 34 1213 932344 904 4949 39 1711 9652362 5506 2668 81 总计 201 27020 14221 41 三 煤 岩 与瓦斯 二氧化碳 突出危险性情况三 煤 岩 与瓦斯 二氧化碳 突出危险性情况 根据贵州省煤炭管理局文件 对盘县煤矿 2010 年度矿井瓦斯等级鉴定报 告的批复 XXXX 煤矿矿井绝对瓦斯涌出量为 5 34m3 min 相对瓦斯涌出量 30 3m3 t 鉴定结论本矿井突出矿井 因此必须按突出矿井管理 第三章第三章 防突设计防突设计 第一节第一节 区域防突区域防突 一 区域性综合防突措施一 区域性综合防突措施 开采突出煤层必须采取区域性综合防突措施 区域综合防突措施包括区 域突出危险性预测 区域防突措施 区域措施效果检验 区域验证等内容 区域防突措施包括开采保护层和预抽煤层瓦斯两类 开采保护层是防治煤与 瓦斯突出的主要措施 也是最有效和最经济的一种区域性防突措施 由于保 护层的开采 对突出煤层产生保护作用 使之在采掘过程中不再发生突出或 降低发生突出的危险性 从而达到防止煤与瓦斯突出的目的 一 一 开采保护层 开采保护层 1 保护层的确定 开采保护层是目前最有效 最经济的防突措施 根据保护层与被保层之 间的关系 分为上保护层和下保护层 选择保护层必须遵守下列规定 1 在突出矿井开采煤层群时 如在有效保护垂距内存在厚度 0 5m 及以 上的无突出危险煤层 除因突出煤层距离太近而威胁保护层工作面安全或可 盘县 XXXX 镇 XXXX 煤矿防突设计 6 能破坏突出煤层开采条件的情况外 首先开采保护层 有条件的矿井 也可 以将软岩层作为保护层开采 2 当煤层群中有几个煤层都可作为保护层时 综合比较分析 择优开采 保护效果最好的煤层 3 当矿井中所有煤层都有突出危险时 选择突出危险程度较小的煤层作 保护层先行开采 但采掘前必须按本规定的要求采取预抽煤层瓦斯区域防突 措施并进行效果检验 4 优先选择上保护层 在选择开采下保护层时 不得破坏被保护层的开 采条件 根据以上情况 矿井前期把根据以上情况 矿井前期把 5 5 煤层作为保护煤层 煤层作为保护煤层 2 开采保护层区域防突措施应当符合下列要求 1 开采保护层时 同时抽采被保护层的瓦斯 2 开采近距离保护层时 采取措施防止被保护层初期卸压瓦斯突然涌入 保护层采掘工作面或误穿突出煤层 3 开采保护层时 采空区内不得留有煤 岩 柱 特殊情况需留煤 岩 柱 时 经煤矿企业技术负责人批准 并作好记录 将煤 岩 柱的位置和尺寸准 确地标在采掘工程平面图上 每个被保护层的瓦斯地质图应当标出煤 岩 柱 的影响范围 在这个范围内进行采掘工作前 首先采取预抽煤层瓦斯区域防 突措施 当保护层留有不规则煤柱时 按照其最外缘的轮廓划出平直轮廓线 并 根据保护层与被保护层之间的层间距变化 确定煤柱影响范围 在被保护层 进行采掘工作时 还应当根据采掘瓦斯动态及时修改 3 保护层作用有效范围的确定 1 保护层与被保护层之间的最大保护垂距 研究表明 在一定的地质条件和开采条件下 保护层作用效果随层间距 加大而减小 达到一定临界距离以后 保护作用基本消失 保护层与被保护 层的最大保护垂距见表 3 1 1 表 3 1 1 保护层与被保护层的最大保护垂距 最大有效垂距 m 煤层类别上保护层下保护层 急倾斜煤层 60 80 盘县 XXXX 镇 XXXX 煤矿防突设计 7 缓倾斜和倾斜煤层 50 100 根据煤层赋存情况可知 当开采 1 煤层时 3 煤层得到保护 开采 17 煤 层时 19 煤层得到保护 2 沿走向的保护范围 1 正在开采的保护层采煤工作面 必须超前于被保护层的掘进工作面 其超前距离不得小于保护层与被保护层层间垂距的两倍 并不得小于 100m 2 对停采的保护层采煤工作面 停采时间超过 3 个月 且卸压比较充 分 该采煤工作面的始采线 停采线和所留煤柱对被保护煤层的保护范围可 按卸压角 56 60 划定 并按实际情况进行修改 沿走向的保护范围见图 3 1 2 图 3 1 2 沿走向的保护范围 3 沿倾斜的保护范围 被保护煤层沿倾斜的保护范围可按卸压角划定 卸压角的大小应采用矿 井的实测数据 沿倾斜的保护范围见图 3 1 3 图 3 1 3 沿倾斜的保护范围 二 二 预抽煤层瓦斯区域防突措施 预抽煤层瓦斯区域防突措施 盘县 XXXX 镇 XXXX 煤矿防突设计 8 1 煤层作为首采煤层开采 其工作面开采前 必须采用预抽瓦斯消突后 方能进行开采 预抽瓦斯防突的有效性指标 应根据矿井实测资料确定 根 据 煤矿安全规程 的规定 煤层瓦斯预抽率大于 30 确定 煤层瓦斯预抽 率应用钻孔控制范围内煤层瓦斯储量与抽出瓦斯量 包括打钻时钻孔喷出的 瓦斯量 自然排放量 来计算 采用煤层瓦斯预抽率作为有效性指标的突出 煤层 在采掘作业时 必须采用工作面预测方法对预抽效果进行经常复验 预抽煤层瓦斯可采用的方式 钻孔预抽煤层瓦斯以及井下穿层钻孔或顺 层钻孔预抽区段煤层瓦斯 穿层钻孔预抽石门 含斜井 揭煤区域煤层瓦斯 顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯等 预抽煤层瓦斯区域防突措施时 应当符合下列要求 1 穿层钻孔或顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯区域防突措施的钻孔应当控制 区段内的整个开采块段 两侧回采巷道及其外侧一定范围内的煤层 要求钻 孔控制回采巷道外侧的范围是 倾斜煤层巷道上帮轮廓线外至少 20m 下帮 至少 10m 其他为巷道两侧轮廓线外至少各 15m 以上所述的钻孔控制范围均 为沿层面的距离 2 穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施的钻孔应当控制整条煤 层巷道及其两侧一定范围内的煤层 该范围与第 1 点中回采巷道外侧的要求 相同 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 在采煤工作面运输巷布置顺层钻孔预抽煤层瓦斯 钻孔布置 每隔 5 10m 布置顺层抽放钻孔一个 抽放钻孔长度为 110 115m 工作面倾斜长 120m 盘县 XXXX 镇 XXXX 煤矿防突设计 9 回采工作面预抽煤层瓦斯钻孔布置见图 3 1 4 3 1 5 图 3 1 4 工作面顺层抽放示意图 4 在突出煤层中进行回采时 都应预测煤层的突出危险性 并根据煤层 的突出危险性和具体条件 采取防治突出措施 措施参数应根据矿井的实际 测定的结果或 规定 指标确定 4 在一个或相邻的两个采区中同一阶段的突出煤层中进行采掘作业时 不得两个工作面相向回采和掘进 突出煤层的掘进工作面 不得进入本煤层 或邻近煤层采煤工作面的应力集中区 6 突出煤层的采掘工作面靠近或处于地质构造破坏带时 都应认真检验 防治突出措施的效果 如果措施无效 应用时采取补救措施 7 采煤工作面瓦斯涌出量突然变大时 必须注意防止局部瓦斯富集区发 生瓦斯大量涌出 喷出或突出 盘县 XXXX 镇 XXXX 煤矿防突设计 10 图 3 1 5 穿层抽放 8 在井巷施工或生产中 应进一步测定煤层瓦斯压力 煤的破坏类型 瓦斯放散初速度 煤的坚固系数等有关参数 以便对矿井的瓦斯涌出动力现 象做进一步的分析和鉴定 9 穿层钻孔预抽石门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 石门和斜井揭煤处巷道轮廓线外 12m 急倾斜煤层底部 或下帮 6m 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 且当钻孔不能一次穿透煤层 全厚时 应当保持煤孔最小超前距 20m 见图 3 1 6 见图 3 1 7 盘县 XXXX 镇 XXXX 煤矿防突设计 11 单位 m 图 3 1 6 石门揭煤瓦斯抽放布置图 盘县 XXXX 镇 XXXX 煤矿防突设计 12 注 A A 剖面为第一次抽放位置 B B 剖面为第二次抽放位置 图 3 1 7 石门揭煤 底板 抽放钻孔布置图 盘县 XXXX 镇 XXXX 煤矿防突设计 13 5 顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施的钻孔应控制的条带长 度不小于 60m 巷道两侧的控制范围与本条第 1 点中回采巷道外侧的要求相 同 见图 3 1 8 图 3 1 8 顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯钻孔示意图 6 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边界前方不得小于 20m 7 厚煤层分层开采时 预抽钻孔应控制开采的分层及其上部至少 20m 下部至少 10m 均为铅垂距离 且仅限于煤层部分 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 盘县 XXXX 镇 XXXX 煤矿防突设计 14 10 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 应当采取改进封孔的措施 以提高封孔质量 第二节第二节 区域措施效果检验区域措施效果检验 执行煤层区域措施后 对煤层的突出危险性 需进行区域措施效果检验 确定措施有效 无效 以采取对应措施 一 开采保护层区域防突措施保护效果检验一 开采保护层区域防突措施保护效果检验 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证实有效的指标和方法 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表 3 2 1 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 表表 3 2 13 2 1 根据煤层瓦斯压力或瓦斯含量进行区域预测的临界值根据煤层瓦斯压力或瓦斯含量进行区域预测的临界值 瓦斯压力 P MPa 瓦斯含量 W m3 t 区域类别 P 0 74W 8 无突出危险区 其他情况突出危险区 二 预抽煤层瓦斯区域防突措施保护效果检验二 预抽煤层瓦斯区域防突措施保护效果检验 对预抽煤层瓦斯区域防突措施进行检验时 均应首先分析 检查预抽区 域内钻孔的分布等是否符合设计要求 不符合设计要求的 不予检验 盘县 XXXX 镇 XXXX 煤矿防突设计 15 预抽煤层瓦斯区域防突措施进行检验时 可采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 也可以采 用钻屑瓦斯解吸指标对穿层钻孔预抽石门 含斜井等 揭煤区域煤层瓦斯区 域防突措施进行检验 1 采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 对预抽煤层瓦斯区域防突措施进行检验时 应当根据经试验考察确定的 临界值进行评判 在确定前可以按照如下指标进行评判 可采用残余瓦斯压 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 0 74MPa 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 2 采用钻屑瓦斯解吸指标对穿层钻孔预抽石门 含斜井等 揭煤区域煤 层瓦斯区域防突措施进行检验 也可以采用钻屑瓦斯解吸指标对穿层钻孔预抽石门 含斜井等 揭煤区 域煤层瓦斯区域防突措施进行检验 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 如果所有实测的指标值均小于表 3 2 2 的 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 表表 3 2 23 2 2 钻屑瓦斯解吸指标法预测石门揭煤突出危险性的参考临界值钻屑瓦斯解吸指标法预测石门揭煤突出危险性的参考临界值 煤样 h2指标临界值 Pa K1指标临界值 干煤样 2000 5 湿煤样 1600 4 同时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 盘县 XXXX 镇 XXXX 煤矿防突设计 16 措施无效 所在区域煤层仍属突出危险区 3 采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 应当符合下列要求 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 若区段宽度 两侧回采巷道间距加回采巷道外侧控制范围 未超过 120m 以 及对预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施进行检验时若回采工作面长度未超 过 120m 则沿回采工作面推进方向每间隔 30 50m 至少布置 1 个检验测试点 若预抽区段煤层瓦斯区域防突措施的区段宽度或预抽回采区域煤层瓦斯区域 防突措施的回采工作面长度大于 120m 时 则在回采工作面推进方向每间隔 30 50m 至少沿工作面方向布置 2 个检验测试点 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 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 30 50m 至少布置 1 个检验测试点 对穿层钻孔预抽石门 含斜井等 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 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 在煤 巷条带每间隔 20 30m 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 各检验测试点应布置于所在部位钻孔密度较小 孔间距较大 预抽 盘县 XXXX 镇 XXXX 煤矿防突设计 17 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 在 地质构造复杂区域适当增加检验测试点 第三节第三节 区域验证区域验证 1 在石门揭煤工作面对无突出危险区进行的区域验证 应当采用用综合 指标法 钻屑瓦斯解吸指标法或其他经试验证实有效的方法进行 斜井揭煤 工作面的突出危险性预测按照石门揭煤工作面的各项要求和方法执行 2 在煤巷掘进工作面和回采工作面分别采用如下方法 1 钻屑指标法 2 复合指标法 3 K1 值指标法 4 其他经试验证实有效的方法 3 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 4 工作面预测方法对无突出危险区进行区域验证时 应当按照下列要求 进行 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 10 50m 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 盘县 XXXX 镇 XXXX 煤矿防突设计 18 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 5 当区域验证为无突出危险时 应当采取安全防护措施后进行采掘作业 但若为采掘工作面在该区域进行的首次区域验证时 采掘前还应保留足够的 突出预测超前距 6 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 该区域以后的采掘作业均应当执行局部综合防突措施 第四节第四节 局部综合防突措施局部综合防突措施 一 局部综合防突措施基本程序和要求一 局部综合防突措施基本程序和要求 1 防治突出的技术措施主要针对有突出危险的工作面 采取相应的综合 防突措施消除突出危险性 将有突出危险的工作面变成无突出危险的工作面 2 对有突出危险的采掘工作面 可以采用预抽煤层瓦斯 超前卸压钻孔 深孔松动爆破等常用局部性技术措施消除工作面突出危险 3 对石门揭煤工作面 主要采用预抽煤层瓦斯措施 对煤巷掘进工作面 向掘进工作面前方施工顺煤层钻孔预抽煤层瓦斯 超前卸压钻孔是应用最广 泛的局部防突措施 可应用于采掘工作面 深孔松动爆破主要适用于煤层强 度较大的煤层 卸压槽 煤层注水等措施应用较少 一方面技术还不成熟 另一方面工艺和设备复杂 小煤矿使用较少 盘县 XXXX 镇 XXXX 煤矿防突设计 19 4 开采突出煤层必须采取综合防突措施 首先对煤层突出危险性预测 分为工作面突出危险预测 从而采取上述不同的针对性防突出技术措施 之 后进行措施效果检验 如果检验的各项指标都降到该煤层突出危险临界值以 下 则认为措施有效 反之认为措施无效 要采取补救措施 在井巷揭穿突 出煤层或突出煤层中进行采掘作业时 都必须采取安全防护措施 基本程序 和要求 1 工作面突出危险性预测 以下简称工作面预测 是预测工作面煤 体的突出危险性 包括石门和斜井揭煤工作面 煤巷掘进工作面和采煤工作 面的突出危险性预测等 工作面预测应当在工作面推进过程中进行 采掘工作面经工作面预测后划分为突出危险工作面和无突出危险工作面 未进行工作面预测的采掘工作面 应当视为突出危险工作面 2 突出危险工作面必须采取工作面防突措施 并进行措施效果检验 经检验证实措施有效后 即判定为无突出危险工作面 当措施无效时 仍为 突出危险工作面 必须采取补充防突措施 并再次进行措施效果检验 直到 措施有效 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 每次工作面防突措施施工完成后 应当绘制工作面防突措施竣工图 并 列表 盘县 XXXX 镇 XXXX 煤矿防突设计 20 3 石门和斜井揭穿突出煤层前 必须准确控制煤层层位 掌握煤层 的赋存位置 形态 布置超前探钻孔 在揭煤工作面掘进至距煤层最小法向距离 10m 之前 应当至少打两个穿 透煤层全厚且进入顶 底 板不小于 0 5m 的前探取芯钻孔 并详细记录岩芯 资料 当需要测定瓦斯压力时 前探钻孔可用作测定钻孔 若二者不能共用 时 则测定钻孔应布置在该区域各钻孔见煤点间距最大的位置 见下图 1 2 AA 1 2 A A 3 10m 前探 图4 1 1 控 制 突 出 煤 的 层 前 探 钻 孔 布 置 示 意 图 1 2 控制煤层层位钻孔 3 突出危险煤层 0 5m 进岩层 0 5m 进岩层 在地质构造复杂 岩石破碎的区域 揭煤工作面掘进至距煤层最小法向 距离 20m 之前必须布置一定数量的前探钻孔 以保证能确切掌握煤层厚度 倾角变化 地质构造和瓦斯情况 4 石门和斜井工作面从距突出煤层底 顶 板的最小法向距离 5m 开 始到穿过煤层进入顶 底 板 2m 最小法向距离 的过程均属于揭煤作业 揭煤作业前应编制揭煤的专项防突设计 措施 报煤矿企业技术负责人批准 后实施 揭煤作业应当具有相应技术能力的专业队伍施工 并按照下列作业 程序进行 探明揭煤工作面和煤层的相对位置 在与煤层保持适当距离的位置进行工作面预测 或区域验证 盘县 XXXX 镇 XXXX 煤矿防突设计 21 工作面预测 或区域验证 有突出危险时 采取工作面防突措施 实施工作面措施效果检验 掘进至远距离爆破揭穿煤层前的工作面位置 采用工作面预测或措 施效果检验的方法进行最后验证 采取安全防护措施并用远距离爆破揭开或穿过煤层 在岩石巷道与煤层连接处加强支护 过煤门时 应采取与揭煤时相同的措施 5 石门和斜井揭煤工作面的突出危险性预测必须在距突出煤层最小 法向距离 5m 地质构造复杂 岩石破碎的区域 应适当加大法向距离 前进 行 在经工作面预测或措施效果检验为无突出危险工作面时 可掘进至远距 离爆破揭穿煤层前的工作面位置 再采用工作面预测的方法进行最后验证 若经验证仍为无突出危险工作面时 则在采取安全防护措施的条件下采用远 距离爆破揭穿煤层 否则 必须采取或补充工作面防突措施 当工作面预测或措施效果检验为突出危险工作面时 必须采取或补充工 作面防突措施 直到经措施效果检验为无突出危险工作面 6 石门和斜井工作面从掘进至距突出煤层的最小法向距离 5m 开始 必须采用物探或钻探手段边探边掘 保证工作面到煤层的最小法向距离不小 于远距离爆破揭开突出煤层前要求的最小距离 采用远距离爆破揭开突出煤层时 要求石门 斜井揭煤工作面与煤层间 的最小法向距离是 急倾斜煤层 2m 其他煤层 1 5m 要求立井揭煤工作面与 煤层间的最小法向距离是 急倾斜煤层 1 5m 其他煤层 2m 如果岩石松软 破碎 还应适当增加法向距离 盘县 XXXX 镇 XXXX 煤矿防突设计 22 7 在揭煤工作面用远距离爆破揭开突出煤层后 若未能一次揭穿至 煤层顶 底 板 则仍应当按照远距离爆破的要求执行 直至完成揭煤作业 全过程 8 当石门或斜井揭穿厚度小于 0 3m 的突出煤层时 可直接用远距离爆 破方式揭穿煤层 9 突出煤层的每个煤巷掘进工作面和采煤工作面都应当编制工作面专项 防突设计 报矿技术负责人批准 实施过程中当煤层赋存条件变化较大或巷 道设计发生变化时 还应当作出补充或修改设计 10 在实施局部综合防突措施的煤巷掘进工作面和回采工作面 若预测 指标为无突出危险 则只有当上一循环的预测指标也是无突出危险时 方可 确定为无突出危险工作面 并在采取安全防护措施 保留足够的预测超前距 的条件下进行采掘作业 否则 仍要执行一次工作面防突措施和措施效果检 验 二 二 工作面突出危险性预测工作面突出危险性预测 工作面突出危险预测方法主要根据引发突出的地应力 瓦斯和煤的物理 力学性质因素寻找能够反映突出危险信息的指标 根据探测方法主要分为钻 孔预测方法和传感器预测方法 前者主要利用向采掘工作面煤体内施工钻孔 测定突出危险预测指标 判定采掘工作面前方煤体是否具有突出危险 后者 主要利用传感器监测突出危险信息 通过监测的信息进行分析处理 判定采 掘工作面前方煤体是否具有突出危险性 在采掘工作面作业中 对煤层中有下列情况之一者 应视为突出危险工 作面 但需进行工作面突出危险性预测 以取得可靠的突出危险性指标数据 采取针对性的防治措施 盘县 XXXX 镇 XXXX 煤矿防突设计 23 1 对于各类工作面 除按防突规定应该或可以采用的工作面预测方法外 其他新方法的研究试验应当由具有突出危险性鉴定资质的单位进行 在试验 前 应当由煤矿企业技术负责人批准 应针对各煤层发生煤与瓦斯突出的特点和条件试验确定工作面预测的敏 感指标和临界值 并作为判定工作面突出危险性的主要依据 试验应由具有 突出危险性鉴定资质的单位进行 在试验前和应用前应当由煤矿企业技术负 责人批准 2 在主要采用敏感指标进行工作面预测的同时 可以根据实际条件测定 一些辅助指标 如瓦斯含量 工作面瓦斯涌出量动态变化 声发射 电磁辐 射 钻屑温度 煤体温度等 采用物探 钻探等手段探测前方地质构造 观 察分析工作面揭露的地质构造 采掘作业及钻孔等发生的各种现象 实现工 作面突出危险性的多元信息综合预测和判断 工作面地质构造 采掘作业及钻孔等发生的各种现象主要有以下方面 1 煤层的构造破坏带 包括断层 剧烈褶曲 火成岩侵入等 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 在突出煤层 当出现上述第 4 5 情况时 应判定为突出危险工作面 当有上述第 1 2 3 情况时 除已经实施了工作面防突措施的以外 应 视为突出危险工作面并实施相关措施 3 井巷和石门揭煤工作面危险性预测 1 石门揭煤工作面的突出危险性预测应当选用综合指标法 钻屑瓦斯解 盘县 XXXX 镇 XXXX 煤矿防突设计 24 吸指标法或其他经试验证实有效的方法进行 斜井揭煤工作面的突出危险性 预测按照石门揭煤工作面的各项要求和方法执行 2 采用综合指标法预测石门揭煤工作面突出危险性时 应当由工作面向 煤层的适当位置至少打 3 个钻孔测定煤层瓦斯压力 P 近距离煤层群的层间 距小于 5m 或层间岩石破碎时 应当测定各煤层的综合瓦斯压力 突出煤层测 压钻孔布置示意图见 3 4 1 1 2 3 A A 4 5m 岩柱 1 2 3 煤层测压钻孔 4 突出危险煤层 AA 3 1 2 图 3 4 1 突出煤层测压钻孔布置示意图 测压钻孔在每米煤孔采一个煤样测定煤的坚固性系数 f 把每个钻孔中 坚固性系数最小的煤样混合后测定煤的瓦斯放散初速度 p 则此值及所有 钻孔中测定的最小坚固性系数 f 值作为软分层煤的瓦斯放散初速度和坚固性 系数参数值 综合指标 D K 的计算公式为 D 0 0075H f 3 P 0 74 1 K p f 2 式中 D 工作面突出危险性的 D 综合指标 K 工作面突出危险性的 K 综合指标 盘县 XXXX 镇 XXXX 煤矿防突设计 25 H 煤层埋藏深度 m P 煤层瓦斯压力 取各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 f 软分层煤的坚固性系数 各煤层石门揭煤工作面突出预测综合指标 D K 的临界值应根据试验考察 确定 在确定前可暂按下表 3 5 16 所列的临界值进行预测 当测定的综合指标 D K 都小于临界值 或者指标 K 小于临界值且式 1 中两括号内的计算值都为负值时 若未发现其他异常情况 该工作面即 为无突出危险工作面 否则 判定为突出危险工作面 表表 3 4 23 4 2 石门揭煤工作面突出危险性预测综合指标石门揭煤工作面突出危险性预测综合指标 D D K K 参考临界值参考临界值 3 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 1 3mm 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 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 在确定前可暂按表 3 4 3 中所列的指标临界值预测突出危险性 表表 3 4 33 4 3 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 如果所 有实测的 指标值均 小于临界值 并且未发现其他异常情况 则该工作面为无突出危险工作面 工作面突出危险性综合指标 K工作面突出危险性综合指标 D 无烟煤其它煤种 0 252015 钻屑瓦斯解吸指标的临界值 h2 Pa K1 干煤 200 0 5 湿煤 160 0 4 盘县 XXXX 镇 XXXX 煤矿防突设计 26 否则 为突出危险工作面 目前我矿采用重庆煤科分院 WTC 型突出测定仪 测定的瓦斯解吸指标 K1 值 本矿可采用目前较为方便可行的钻屑指标法 使用 WTC 型突出测定仪 作钻屑指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性 见下图 3 4 4 石门揭煤工作 面预测钻孔布置示意图 3 4 4 石门揭煤工作面预测钻孔布置示意图 钻屑瓦斯解吸指标 K1 的测定方法 使用 WTC 型突出测定仪 每钻进 2m 取一次钻屑作特征测定 取样时 把秒表 筛子准备好 1mm 的筛子 在下 3mm 的筛子在上 钻孔钻到预定深度时 用组合筛子在孔口接钻屑 同时启动秒表 一面取样 一面筛分 当钻屑量不少于 100g 时 停止取样 并继续进行筛分 最后把已筛分好的 1 3mm 的煤样装入到 WTC 仪器的煤样 瓶中 并用筛子刮平使装入煤样体积和煤样瓶体积一致 迅速装入煤样罐内 盖好煤样罐并拧紧罐盖 松开盖上阀门 准备测试 当秒表走到 t0 t0一般 应取 1min 1 5min 2min 不应超过 2min 不足 1min 应等满 1min 时 拧 盘县 XXXX 镇 XXXX 煤矿防突设计 27 紧盖上阀门的同时启动仪器采样键进行测定 经 5min 后当仪器显示输入时间 时 用键盘输入 t0 按监控键 仪器显示输入钻深时 输入 L0 按监控键 仪器进行计算并显示结果 此值即为 K1 值 其操作流程如图 3 4 5 4 可采用下列方法预测煤巷掘进工作面的突出危险性 1 钻屑瓦斯解析指标法 本煤矿可采用目前较为方便可行的钻屑指标法 使用 WTC 型突出测定仪 预测煤巷掘进工作面突出危险性时 在倾斜或急倾斜煤层至少施工 2 个直径 42mm 孔深 8 10m 的钻孔 测定钻屑瓦斯解吸指标和钻屑量 图 3 4 5 瓦斯解吸指标 K1 的测定方法 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 2 4m 处 见下图 3 4 6 井上地 面打印 关 机 预 报 输入钻 屑量 本次测 定完毕 打钻 一个工作面 测定未结束 按提示输入时间 和打钻孔深度 五分 钟后 显示 K1 量杯装入煤样罐并 按采样键 停秒表 煤样装 入量杯 接粉并启 动秒表 倒掉原 煤样 预置临界值 选择组 数并输入工作面编号 清零 开机 预热 连接主机 与煤样罐 盘县 XXXX 镇 XXXX 煤矿防突设计 28 4m 8m 3 1 2 1眼底 2眼底 1 AAA A 1 2 为钻孔 3 为巷道 煤层顶板 图 3 4 6 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 值或 h2值 各煤层采用钻屑瓦斯解析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 在确定前可暂按表 3 4 7 的临界值确定工作 面的突出危险性 表表 3 4 73 4 7 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 钻屑瓦斯解吸指标 h2最大钻屑量 S K1 PAL m mL g min1 2 危险性 200 5 4 0 5 突出危险工作面 200 5 4 0 5无突出危险工作面 如果实测得到的 S 或 h2 值 K1 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 2 可采用复合指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性 在倾斜或急倾斜 煤层至少施工 2 个直径 42mm 孔深 8 10m 的钻孔 采用流量计测定钻孔瓦 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 0 5m 处 终孔点应位于巷道断 面两侧轮廓线外 2 4m 处 盘县 XXXX 镇 XXXX 煤矿防突设计 29 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 1 0m 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 根据试验考察确定 在确定前可暂按表 3 4 8 的临界值进行预测 表表 3 4 83 4 8 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 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 5 对采煤工作面的突出危险性预测 可参照上述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 10 15m 布置一个预测钻孔 深度 5 10m 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 操作步骤和方法为 1 在采煤进工作面每隔 10 15m 打 3 个直径为 42mm 孔深 8 lOm 的 钻孔 钻孔布置在软分层中 一个钻孔位于工作面的中部 并平行于采煤推 进方向 其他钻孔的终孔点位于中部孔外 3 5m 处 如图 3 4 9 所示 最大钻屑量 S钻孔瓦斯涌出初速度 q Kg mL mL min 危险性 6 5 4 0 5 突出危险工作面 6 5 4 0 5无突出危险工作面 盘县 XXXX 镇 XXXX 煤矿防突设计 30 图 3 4 9 采煤工作面突出危险性预测钻孔布置图 2 钻孔每打 1m 测定钻屑量一次 每隔 2m 测定一次钻屑解吸指标 根 据每个钻孔沿孔长每米的最大钻屑量 Smax 和钻屑解吸指标 h2 或 K1 预测工 作面的突出危险性 采用钻屑指标法预测工作面突出危险性时 应根据实测数据确定 如无 实测数据时 可按表 3 4 7 所列的指标临界值预测突出危险性 实测的任一 指标 Smax 值 K1 或 h2 值等于或大于临界值时 该工作面预测为突出危 险工作面 3 采用钻屑指标法预测采煤工作面突出危险性 当预测为无突出危险 性时 每预测循环应留有 2m 的预测超前距 用钻屑指标法预测采煤工作面危险性的临界值见表 3 4 10 表表 3 4 103 4 10 钻屑指标法预测采煤工作面危险性的临界值钻屑指标法预测采煤工作面危险性的临界值 h2 最大钻屑量 K1 pa Kg mL m mL g min1 2 危险性 200 6 5 4 0 5 突出危险工作面 200 6 5 4 0 5无突出危险工作面 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 三 工作面防突措施三 工作面防突措施 盘县 XXXX 镇 XXXX 煤矿防突设计 31 本矿实施区域性防突出措施 选择保护层开采 但对今后保护层开采采 掘工作面未受保护区域 除采取区域防突措施外 还应采取局部防突出措施 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 42 75mm 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 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 2 石门和斜井揭穿突出煤层工作面防突设计至少应当包括下列主要内容 1 石门和斜井揭煤区域煤层 瓦斯 地质构造及巷道布置的基本情况 2 建立安全可靠的独立通风系统及加强控制通风风流设施的措施 3 控制突出煤层层位 准确确定安全岩柱厚度的措施 测定煤层瓦斯压 力的钻孔等工程布置 实施方案 控制煤层层位 测定煤层瓦斯压力或预测 石门工作面突出危险性的前探钻孔 后两项工作可与控制煤层层位的前探钻 孔共用 前探钻孔 测压钻孔 安全岩柱厚度布置方式见下图 3 4 11 图 1 2 43 A B B A 5 2m 岩柱 5m 测压 10m 前探 1 2 控制煤层层位钻孔