3302工作面冲击地压方案新.doc

济宁能源阳城煤矿3302综放工作面冲击地压防治设计防治冲击地压办公室编制日期: 年 月 日会审单位及人员签字:防冲办： 年 月 日生产科： 年 月 日地测科： 年 月 日通防科： 年 月 日机电科： 年 月 日综机科： 年 月 日调度室： 年 月 日安全科： 年 月 日采煤副总： 年 月 日机电副矿长： 年 月 日生产副矿长： 年 月 日安全副矿长： 年 月 日总工程师： 年 月 日3302综放工作面冲击地压防治设计一、编制说明经煤炭科学研究总院鉴定，阳城煤矿3煤下部具有弱冲击倾向，3煤上部具有强击倾向，3煤顶板具有弱冲击倾向，3302工作面开采煤层为3层煤，按照煤矿安全规程、冲击地压煤层安全开采暂行规定（原煤炭工业部87煤生字第337号文颁）、山东省煤矿冲击地压防治规定（试行）和采煤技术管理规定要求，工作面回采期间按照开采冲击地压工作面进行管理。因此工作面在初采及正常回采需要做冲击地压监测、防护工作，发现有冲击危险及时解危，为保证此项工作安全顺利进行，特制定本设计。二、3302工作面概况井下位于1306工作面东部（下侧），北三采区下山以北，在三DF102、三DF60和三DF55之间，紧贴三DF102断层布设。开采水平为-650m水平，开采煤层为3煤，地面标高为+38.1+38.9m，工作面标高为-790-617m，工作面走向推进长度为870m，工作面面长（开采）斜距平均为195m，煤厚平均为7.5m。煤层直接顶粉砂岩，厚3.76m，深灰色，含植物化石叶片化石，底部0.4m含较多泥质及炭质。老顶为细砂岩，厚17.1m，浅灰灰白色，硅质胶结，夹粉砂岩条纹及薄条带，缓波状及混浊状层理，夹煤及菱铁质鲕粒条纹，具虫孔化石，层面含炭屑。直接底为泥岩，厚1.61m，深灰黑灰色，富含植物根化石，多夹细砂岩条纹，水平层理。3302工作面煤层倾角2230,平均27。主采煤层为3煤，为黑色，褐黑色条痕，玻璃光泽。成份：亮煤为主，次为镜煤，含少量暗煤及丝炭。阶梯状断口，条带结构。中上部多为块状硬质煤，下层为块状硬质煤，夹矸为泥岩。煤层平均厚7.49m，属稳定的厚煤层。硬度系数f1.5，属于中硬煤层。（三）工作面巷道布置1、轨道顺槽3302工作面上部顺槽为轨道顺槽,方位为N33016E，沿煤层底板布置，轨道顺槽采用锚网索梁支护。巷道为矩形断面,净宽3.8m, 净高3.3m，断面积12.54m2。主要用于该工作面的进风和运料。2、皮带顺槽3302工作面下部顺槽为皮带顺槽, 方位为N33016E，沿煤层顶板布置，皮带顺槽采用锚网索梁支护。巷道为梯形断面,平均净宽4.2m，净高3.3m,断面积13.86m2。主要用于该工作面的回风和运煤。3、工作面切眼切眼位于3302工作面的最南侧，方位为N12300” E，沿煤层底板布置，采用锚网索梁+12#矿用工字钢架棚支护。巷道断面为矩形,净宽7.6m,净高3.0m,断面积22.8m2。4、硐室及其它巷道布置在切眼靠近轨道顺槽端布置采煤机组装硐室，深2.0m，长18m，高3.0m，采用锚网索梁+工字钢单体液压支柱棚支护。在3302轨道顺槽距切眼约15m处布置一个液压支架组装硐室，宽4.3m，长10m，高3.4m。用锚网索梁支护。三、3302工作面监测区域确定1、重点监测区域鉴定采煤工作面开切眼附近；冲击地压监测经验表明，当工作面推进到采空区形成正方形区域时，冲击地压显现明显增加。当采空区形成正方形时采空区上覆顶板稳定性显著减弱，岩层断裂、运动加剧，容易形成顶板型冲击地压，这些位置附近的冲击危险性较高，3302工作面布置长度为188.6米，因此将该危险区域定为160米到220米，及其他见方来压应力集中区域；切眼位置紧邻三DF60断层，应力集中，压力较大；3302工作面轨顺区域临近1306工作面采空区且受断层影响，易形成应力集中区；F2断层（落差7m）贯穿整个工作面，其两侧容易形成应力集中带；因此在以上区域存在冲击危险性，具体位置见附图。2、 一般监测区域的确定采煤工作面及上下顺槽内所有区域。四、冲击地压监测施工前的准备工作提前将手持气动式钻机、卸载孔钻机、钻杆、钻头、电缆、胶管、编织袋等准备好，并连接好压风系统和供电系统。五、冲击地压监测方法（一）钻屑法监测1、监测范围3302工作面及两顺槽。2、监测孔布置（1）轨顺：在采帮6米的间距布置钻孔，孔深10m，孔距底板1.2m左右，钻孔方向为水平垂直巷帮。（2）工作面：在工作面煤壁以1030米的间距布置钻孔，孔深10m，孔距底板1.3m左右，钻孔方向为水平垂直煤壁。（3）皮顺：在两帮以6米的间距布置钻孔，孔深10m，孔距底板1.2m左右，钻孔方向为水平垂直巷帮。3、监测频次每天监测一次，当监测指标较高时，必须加密钻孔并增加监测次数。4、施工方法用手持气动式钻机打测试钻孔，采用插销式联接的麻花钻杆，每节长1米，42mm的钻头，钻孔的深度为10m。用胶织袋或塑料布等收集钻出的煤粉，用弹簧秤称量煤粉的重量，每钻进1m测量1次钻屑量。5、监测内容用专用表格记录打眼地点、时间、钻屑排出量，以及打眼过程中出现的钻杆跳动、卡钻、劈裂声和微冲击等动力现象。6、冲击危险的判定若钻屑量接近或超过临界煤粉量，或在钻孔过程中出现较多的卡钻，吸钻及声响等动力效应，则判定有冲击危险。临界煤粉量指标 表1钻孔深度（m）110钻粉率指数1.5临界煤粉量（Kg/m）3.96（二）电磁辐射仪监测1、测点布置顺槽每隔10米布置一个测点，每个测点测顶底两帮4处（轨顺不采帮不再监测），工作面煤壁每隔15米布置一个测点。2、监测频次每天一次，当出现异常情况，应增加监测频次。3、监测方法采用KBD5矿用本安型电磁辐射仪对工作面煤壁及切眼向外100米范围内的顺槽两帮进行监测（轨顺只监测采帮）。4、数据处理:每天监测完升井后，及时处理监测数据并打印曲线，并根据预报指标进行冲击危险预报。具体工作由防冲办负责。（三）微震监测法采用微震监测系统监控采煤工作面在回采期间顶板活动情况，分析附近区域震动密度及能量情况，发现能量大于1*104J或振动事件密度密集等异常现象时，及时通知现场做好警戒。六、解危方法在检测出有冲击地压危险区域，采用卸压钻孔或煤层注水进行解危卸压，具体工作由防冲办及防冲队负责。（一）卸压钻孔在检测出冲击地压危险区域，采取钻孔卸压预处理方式。卸压钻孔采用液压安全钻机，操作台距钻机不少于5m，远距离操作。打卸压孔之前，先进行应力监测，以查清压力带的范围、状态和危险程度。只允许从低应力区开始施工卸压孔，且要由低应力区向高应力区钻进，并同时记录每m钻孔的钻屑量、动力现象和特殊情况。卸压钻孔直径110130mm，钻孔布置在采高或巷道高度的中部，孔深应达到高应力集中区，在工作面孔深一般不小于12米。在回采工作面或巷道两帮打卸压孔时，孔距36m，单排布置。（二）煤层注水1、施工方法煤层注水施工包括钻孔、封孔、注水等三个工序。（1）注水设备使用BPW-320/6.3型清水泵（公称流量320L/min，公称压力6.3MPa）。（2）封孔用注浆使用DL308型气动便携式注浆泵。（气源压力 0.50.63Mpa 、出浆压力7Mpa、出浆量 45L/min、质量 25kg） 。（3）钻孔设备：采用SGZ-IB150型钻机打眼，配42mm1000mm钻杆及56mm钻头。（4）其他设备：单向阀、分流器、1寸钢管、6分软管、LCG-SK矿用高压注水水表、19mm高压胶管及截止阀、连接件等。注水孔要编号、设流量计和压力表，由专人管理，并填写日报表。2、 钻孔布置(1) 钻孔布置：从工作面轨顺向皮顺沿平行于工作面方向打单向孔，实行随采随注随打。(2) 钻孔间距：如注水超前距离过大，在非动压区内煤体导水性差，注水困难；如注水超前距离过小，煤体破碎度大，次生裂隙过于发育，注水易沿较大裂隙流出煤体，达不到较好的注水效果。综放面矿压观测资料表明，对实体侧顺槽的影响范围约为4050m，在距离工作面约6m内，次生裂隙过于发育，所以选择的注水超前距离为3050m，本设计确定第一个钻孔离开切眼的距离为30m，正常钻孔之间距离为20m。(3) 钻孔倾角：=-其中：钻孔倾角 煤层倾角。取23 钻孔下沉角。=arctg h/L h钻杆下沉距离（m） L钻杆长度（m） h/L钻杆下沉率，一般取0.3-0.5%，本设计取0.4%则：=-=23- arctg0.4%=23-14=2246(4) 钻孔长度：钻孔长度=工作面长度-20m =188.6m-20m=168.6m(5) 钻孔下沉量：h=钻孔长度钻杆下沉率 =168.60.4%=0.6744m(6) 钻孔开口高度：钻孔终孔高度定为距离煤层底板1.0m，则钻孔开口位置距离轨顺巷道底板距离=钻孔终孔高度+钻孔下沉量 =1.0+0.67441.6m要保证注水孔不得穿透断层带或裂隙区。孔口应布置在煤壁相对比较完整的地方，以利于封孔和防治漏水。注水孔要均匀布置，不得出现注水盲区，特殊情况出现注水盲区要补打注水孔，或者采取其它卸压措施。3、 注水时间煤层注水一般超前工作面进行，通常注水的超前时间不少于30天。4、 注水参数（1）注水压力：首先将乳化泵压力调至2MPa，观察数分钟，检查各部位有无渗漏现象，无漏液现象后逐渐调大压力至6.0MPa，注水过程中检查是否有泄漏现象，并记录下开始注水的时间、压力表读数及水表的读数。（2）注水流量：注水流量不宜过大，采用小流量注水，对煤体湿润效果更好，在时间允许情况下，纯注水量控制在30L/min左右。（3）米注水量：米注水量指单孔单位长度的钻孔的注水体积。Qm=kDemw其中：Qm米注水量。m/mK湿润校正系数。K=1.0De钻孔间距。De=20mm煤层厚度。m=6.88m煤体密度。=1.35t/mw煤体平均水分增量。一般取1-2% m/ t之间，本设计取1.5% m/ t。Qm= 1.0206.881.351.5%=2.79m/m（4）单孔注水量：单孔注水量=米注水量钻孔长度 =2.79168.6=470.39m（5）单孔累计注水时间：注水时间取决于米注水量、钻孔长度和注水渗量。t=（LQm）/（60q）1000H其中：t单孔累计注水时间。小时L钻孔长度。L=168.6mQm米注水量。Qm= 2.79m/mq注水流量。q=30L/mint=（168.62.79）/（6030）1000H=261.3H在实际注水中，可以把预定范围内煤体“出汗”作为煤体全部湿润的标志。24小时连续注水至煤体“出汗”后即可停止注水。5、注水效果检查：（1）在工作面注水部分，用钻屑法监测煤体应力情况，如仍有冲击危险还要采取其它卸压措施。（2）每5一l0天在工作面注水部分收集煤样进行含水率测定。沿工作面倾斜方向每5m取一个样品进行含水率化验，如含水率达不到要求，要增加注水时间或加强其它卸压措施。6、注水孔要均匀布置，不得出现注水盲区，特殊情况出现注水盲区要补打注水孔，或者采取其它卸压措施。七、冲击地压防护进行防治冲击地压基本知识教育，熟悉冲击地压发生的原因、条件、前兆等基础知识以及需要采取的防治措施。对于特定的作业地点，认真学习执行作业规程及相关的安全措施。冲击地压危险区段回采期间的防护措施：1、在工作面初回采期间，要特别注意冲击危险的防护，在溜尾处及轨顺的超前支承压力峰值区尽量避免人员逗留。工作面在溜尾50m范围内割煤时尽量不在轨顺安排替棚等工作；煤机割机头时，转载机顶封板上严禁有人。2、积极组织开展冲击地压的预测预报工作，出现危险时应积极组织人员撤离。3、加强工作面顶板的管理，支架顶梁与顶板接触严密，并达到初撑力，片帮严重的及时拉移超前架。4、加强顶板监测，每推进一个循环，测量一次采高和读一次带压力表支架读数。5、加强工作面顶板动态监测，做好顶板初次来压和周期来压的预报工作。6、两顺槽超前维护距离及支护强度必须符合作业规程的规定。 7、施工区域内的支柱必须采取可靠的防倒措施，所有的支柱必须用双股防倒绳栓到顶网上。8、作业地点必须将杂物清理干净，保持出口的畅通；备用材料必须放到离工作面安全出口150米外；无法外运的设备、管路、物品，必须有生根措施，用钢丝绳或铁丝组固定，且要做到部分拧紧、部分保持松弛状态。施工物料尽量放在巷道底板底脚处，且码放整齐，巷帮尽量不放。9、转载机顶封板上严禁存放杂料。10、施工区域内的管路尽量使用软管；施工区域内的电缆、管线要尽量放低。11、皮顺电缆吊挂必须使用专用电缆钩，并用8号铁丝将电缆钩的上下两端固定在帮网上，拧扣不少于3圈。12、作业人员要随时注意观察顶、帮压力变化情况，当出现冲击地压征兆时或接到撤离通知时，要及时撤离现场，进入到安全地点。13、所有人员必须按规定使用劳动保护用品，戴好安全帽，工作服、皮带、矿灯、自救器等保持配戴整齐。14、进入作业区域首先要对支护情况进行检查，及时处理存在的问题，在可靠支护下开展工作；严禁空顶作业，严格执行敲帮问顶制度。八、安全注意事项1、严格执行敲帮问顶制度。2、打钻孔前，必须检查作业地点顶帮完好情况，及时找掉危矸，当顶板破碎时，应首先进行可靠的支护，确保作业地点的安全。3、在工作面煤壁前打钻孔取样时，必须将前部运输机停机闭锁，并安排专人看护闭锁。需要站在转载机、皮带上打测试孔取样时，必须将转载机、皮带停机闭锁，并安排专人看护闭锁。4、钻屑法监测时，人员要把持好钻具，防止电缆或管路缠绕、伤人；铺设的胶织袋或塑料布等应足够大，确保将钻进时所有的煤粉搜集。5、打测试孔过程中，操作人员穿戴要整齐,并佩戴劳动防护用品，其他无关人员不得在作业地点附近逗留或作业。6、用手持式气动钻机打测试钻孔（1）必须使用完好的气动钻机，供风管路使用压力合适的完好胶管。各联接处必须联接牢固、可靠，使用“U”型销联接时销子必须上到位。压风管路中必须安装一个完好的截止阀。（2）每次使用气动钻机前，必须对供风管路、各联接头和风煤钻的完好情况进行认真检查，确认完好后方可使用。（3）在作业过程中出现联接头漏风、管路破裂等情况时，不得直接进行处理，必须可靠地关闭截止阀停掉压风并正确卸压后方可处理。（4）在使用气动钻机时，不得将气动钻机的转动部位放至人的任何身体部位，更不许用手直接抓住转动部位，防止出现误操作造成伤害。（5）向转动部位安装其它辅助工具或更换转动部件时，必须可靠的停掉压风并正确卸压后方可操作。（6）使用气动钻机期间，严禁使用弯折供风管路的方法停止压风，而应采用关闭截止阀的办法可靠的停风，在打开截止阀供风时应缓慢开启，开至合适位置，使风量合适。（7）严禁将敞口的压风管路正对人的任何部位。（8）监测完毕后，必须可靠的关闭截止阀停好压风，并将风管盘好，将气动钻机回收到指定地点。7、用卸载孔钻机打测试钻孔（1）安设钻机前钻场要确保稳固，钻机按照设计方位角安设好后，使用3棵1003150mm单体液压支柱打好压柱，液压支柱要使用好防倒绳。钻机安装必须平稳、牢固，以免施工作业时钻机歪倒伤人，并在施工过程中经常检查单体支柱是否泄压、松动。（2）钻机搭火、掐火时，由专职电工进行操作，并持证上岗。操作时严格执行“停电挂牌”制度，并安排专人负责在停电开关处看护，防止误送电。电工接好开关、按钮，以方便停送电，接长钻杆必须停电，确保施工安全。（3）参加打钻人员，必须熟知钻机性能，并在钻进时注意观察钻机各部位安全运转情况。（4）检查钻机的防护装置是否完好，各部分紧固件是否连接可靠，并向油箱内加足液压油。（5）检查油路系统各