湖南资江煤业集团有限公司405采区防突专项设计.doc

湖南资江煤业集团有限公司湖南资江煤业集团有限公司 405 采区防突专项设计 编编 制 通制 通 防防 部部 编制日期 二编制日期 二 一六年九月一六年九月 405 采区专项防突设计 1 前前 言言 3 一 设计依据 3 二 设计的指导思想 3 三 编制内容依据的法律 条例 规程 规范 5 第一章第一章 地质概况地质概况 7 第一节 地质构造 7 一 位置 7 二 地质构造 7 第二节 煤层情况 8 一 煤层 8 二 煤质 9 三 煤尘及煤的自燃性 9 第三节 瓦斯地质 9 一 瓦斯 9 二 瓦斯压力 10 三 煤层透气性 10 四 坚固性系数 11 第二章第二章 采区巷道布置及开采顺序采区巷道布置及开采顺序 11 第一节 生产能力 服务年限及开采顺序 11 一 采区范围及储量 11 二 生产能力及服务年限 11 三 开采顺序 12 第二节 采区巷道布置及采煤方法 13 一 区段划分 13 二 巷道布置 13 三 采煤方法 15 第三节 采区供电及通讯 16 一 采区供电 16 二 通 讯 16 第三章第三章 采区通风采区通风 17 第一节 概 况 17 第二节 采区通风 17 一 通风系统 17 二 采掘工作面及硐室通风 17 三 采区风量 17 四 通风设备 20 五 矿井通风系统的合理性 可靠性及抗灾能力分析 20 第四章第四章 防突设计防突设计 21 第一节 区域综合防突措施 22 一 区域突出危险性预测 22 二 区域防突措施 22 区域防突措施选择 22 405 采区专项防突设计 2 石门区域防突措施 22 瓦斯抽采 25 1 抽采方法的选择 25 2 回采工作面抽采瓦斯参数确定 31 3 瓦斯抽放设备及抽放管路 33 三 区域措施效果检验 34 四 区域验证 34 第二节 局部综合防突措施 35 一 工作面突出危险性预测 35 煤巷掘进工作面突出危险性预测 35 采煤工作面突出危险性预测 36 二 工作面防突措施 37 石门和其它岩巷揭煤措施及防止误揭煤的措施 37 煤巷掘进工作面防治突出措施 38 采煤工作面防治突出措施 42 防止采掘应力叠加的措施 42 三 工作面措施效果检验 43 掘进工作面效果检验 43 采煤工作面效果检验 44 四 安全防护措施 44 远距离放炮规定 44 石门揭穿突出煤层采用远距离炮时 必须遵守下列规定 45 突出危险区设置反向风门时 必须遵守下列规定 46 压风自救系统的设计安装 46 避难硐室构筑及装备 48 安全防护措施应注意以下几点 49 第五章第五章 矿井安全监测监控矿井安全监测监控 50 第一节 概 述 50 第二节 监测地点的确定 51 一 回采工作面传感器选型及配置 51 二 掘进工作面传感器选型及配置 51 三 其它地点传感器选型配置 51 第三节 井下各类传感器装备量 52 第六章第六章 突出事故处理预案突出事故处理预案 52 第一节 突出特点 53 第二节 突出事故处理预案 53 一 防止煤与瓦斯突出事故措施 53 二 防止煤与瓦斯突出事故灾害扩大措施 54 第三节 矿井救护 56 一 通风安全装备仪器 仪表 56 二 矿山救护队 56 405 采区专项防突设计 3 前前 言言 湖南资江煤业集团有限公司位于冷水江市布溪开发区境内 矿 井地理坐标为 东径 110 22 55 至 111 26 00 北纬 27 39 57 至 27 41 15 矿区距冷水江市 2 湘黔铁路从矿区通过 湘黔铁 路冷水江西站即为该矿火车外运站 S312 省道从冷水江市通过 冷 水江市至禾青公路从矿区通过 交通十分方便 矿井于 1958 年建矿 1966 年起改扩建为年产 15 万 t 矿井 1969 年简易投产 1973 年达到设计能力 1986 年经湖南省煤炭厅 批准 将资江井田与晓云井田合并开采 年生产能力由 15 万 t 扩建 到 30 万 t 1987 年完成扩建设计 1992 年完成扩建投产 2005 年 元月被湖南辉鹏投资有限公司收购 改制为民营企业 注册名称为 湖南资江矿业集团有限公司 2014 年 5 月变更改为湖南资江煤业集 团有限公司 现核定生产能力为 45 万 t 年 依据 煤矿安全规程 第一百七十九条及 防治煤与瓦斯突出规定 第十四条之规定 对 我矿 405 采区编制防突专项设计 一 设计依据一 设计依据 1 资江煤矿 405 采区地质说明书 2 湖南资江矿业集团有限公司开拓延深初步设计 3 资煤公司施茶亭井 煤层瓦斯基本参数测定 4 2009 年 8 月 1 日实施的 防治煤与瓦斯突出规定 二 设计的指导思想二 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 405 采区专项防突设计 4 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 405 采区执行区域防突措施 局部防突措施工作流程如下 区 域 措 施 效 果 检 验 有突突险无突出危 险 每 掘 10 到 50 m 进 行 区 域 验 证 有突出危险 无 突危险 工 作 面 预 测 有突出危险 无突出危险 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 有突危险 无突出危险 执行 安全 防护 措施 后采 掘作 业 区 域 防 突 措 施 405 采区专项防突设计 5 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 四 设计的主要特点及安全评价四 设计的主要特点及安全评价 1 本矿井属于煤与瓦斯突出矿井 矿井设计有地面永久瓦斯 抽放系统 实现瓦斯分源抽放和稳定抽放 从而减小煤层瓦斯含量 减小煤与瓦斯突出强度 进而消除突出的危险 2 本设计依据新 防治煤与瓦斯突出规定 防治煤与瓦斯突 出执行区域综合防突措施先行 局部综合防突措施补充的原则 坚 持做到不掘突出头 不采突出面 3 矿井建有监测监控系统 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 405 采区专项防突设计 6 4 井下电气设备选型 严格按照 煤矿安全规程 采用矿用 防爆型电气设备 并配备有专用通讯设备 5 制定了防治煤与瓦斯突出事故预案 从而可以减少人员伤 亡和财产损失 根据矿井的安全条件 结合矿井开拓开采方式 该设计对危害 矿井煤与瓦斯突出的各种因素进行了详细地分析研究 提出了相应 的安全防治技术措施 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按 煤矿安全规程 及 防治煤与瓦斯 突出规定 执行 加强安全生产管理 充分利用 掌握好各种设备 仪器 在生产建设过程中能取得良好的安全保障效果 405 采区专项防突设计 7 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 一 位置一 位置 405 采区是我公司四水平的第二个采区 该采区位于 305 采区 以北 为 305 采区的接替采区 其东与 403 采区接壤 西至 19 号勘 探线 采区范围为 200m 水平至 320m 水平 东西走向长约 750 米 倾 向长约 500 米 开采面积 375000 平方米 二 地质构造二 地质构造 根据湖南省煤田地质局第二勘探队提交的 湖南省冷水江市冷 水江矿区资江煤矿第 21 23 19 勘探线剖面图 本采区自上而下 划分为测水组和石磴子组 本采区煤系地层为下石炭统测水组 厚 140m 左右 按其含煤情况及岩性特点 以 4 号石英砂岩 砾 岩底 部为界 分上 下两段 上段共厚 56 90 109 62m 一般厚约 90m 其含煤系数低于 0 50 故上段煤层无工业价值 下段以泻湖 湖沼相为主 以深色泥岩 砂质泥岩 砂岩 炭 质泥岩及煤层组成 相旋回规律比较明显 本区内共含煤 7 层 由 上而下称之为 1 7 煤层 其中 2 3 4 煤层为可采层 1 5 6 7 煤一般只有层位 多以炭质泥岩形式出现 不可采 本 区内由于成煤期基底不平 对 5 煤层以下地层沉积影响较大 造成 局部地段 5 煤层底板直接与石磴子组灰岩接触 而缺失 6 7 煤层 基底起伏对于成煤条件具有一定制约作用 一般凹陷深的地段 地 405 采区专项防突设计 8 层沉积厚度大 旋回规律较明显 煤层多而且厚度较大 隆起地段 则相反 一般地层沉积较薄 煤层层数少 而且煤层变薄 一般 5 煤底沉积厚度小于 10m 者 往往不发育可采煤层 局部为砂质泥岩 长石石英砂岩厚 1 00 9 33m 一般 4m 左右 岩石等级为 级 接近煤层处时有 0 02 0 20m 厚的泥岩 当底板为砂质泥岩时 遇 水后有底鼓现象 除 2 煤层顶底板之外 为砂岩与粉砂岩 砂质泥 岩等互层 工程地质条件中等 本采区内的小断层小褶曲可能比较 多 但断层断距较小 断层破碎带影响不大 且未切穿主要含水地 层 因此 断层除破坏煤层的连续性外 对工程地质影响不大 工 程地质条件中等 第二节第二节 煤层情况煤层情况 一 煤层一 煤层 本采区煤系地层为下石炭统测水组 分上 下两段 上段共厚 56 90 109 62m 一般厚约 90m 其含煤系数低于 0 50 故上段煤 层无工业价值 本区内共含煤 7 层 由上而下称之为 煤层 其中 煤层为可采层 煤层局部可采 现分别详述如下 煤层 赋存较为稳定 一般厚度 0 1m 平均 0 8m 目前作 为保护层开采 10 25 煤层 上距 煤层一般 15m 左右 厚 1 1 2 82m 平均 1 9m 属较稳定煤层 倾角为 10 25 煤层 在本区域边界的 1913 孔探得 5 煤厚度 1 5 米左右 赋 存极不稳定矿井目前未开采 405 采区专项防突设计 9 根据矿井勘探资料 2 3 煤层在井田范围内具有结构简单 赋 存较稳定的共同特点 为主采煤层 煤层为局部可采煤层 二 煤质二 煤质 煤层原煤平均灰分 17 属中灰分煤层 原煤平均含硫 1 02 属中硫煤 最小含硫 0 46 最大含硫 2 71 变化较大 原 煤平均含磷 0 024 是良好的动力用煤和民用方面 煤层原煤平均灰分 17 7 属中灰分煤层 其结构复杂 常 夹泥岩或炭质泥岩 原煤平均含硫 0 44 属低硫煤 最大含硫 0 59 原煤平均含磷低 可以将块煤气化 动力用煤和民用方面 煤层原煤平均灰分 22 32 原煤平均含硫 0 41 属低硫煤 原煤平均含磷低 该粉煤气化 动力用煤和民用方面 三 煤尘及煤的自燃性三 煤尘及煤的自燃性 1 煤尘 据本矿 及相邻煤矿煤尘爆炸性测定 矿井 煤层均属 无爆炸危险性煤层 2 煤的自燃倾向 根据煤炭工业湖南煤炭质量监督检验站 2005 年 11 月检测的检 验报告煤字 051198 号 051199 号 051200 号 的结论 湖 南资江煤业集团有限公司施茶亭井主采的 煤层 煤层 煤层 均无煤尘爆炸性 煤层自燃倾向性等级均为不易自燃 405 采区专项防突设计 10 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 矿井绝对瓦斯涌出量为 16 71 20 36m3 min 相对瓦斯涌出量 26 6 35 74m3 t 矿井属于 煤与瓦斯矿井 1975 2005 年 并先后发生 286 次煤与瓦斯突出 矿井目前矿井瓦斯鉴定等级为煤与瓦斯突出矿井 405 采区属于晓云井田 晓云井田属煤与瓦斯突出矿井 根据 邻近上 305 采区采掘揭露煤层的实际数据分析 随着开采深度的增 加 其递增瓦斯量增加 除 煤层外 瓦斯突出梯度增大 煤与瓦 斯突出的危险性加剧 二 瓦斯压力二 瓦斯压力 根据湖南省煤炭科学研究院 资江煤业集团有限公司 煤层瓦斯基本参数测定 学术报告在 403 320 石门 403 279 石门中所测原始瓦斯压力 0 48Mpa 1 22 Mpa 1 5 Mpa 其中 煤层原始瓦斯压力 0 48 Mpa 低于突出临 界值 0 74Mpa 煤层原始瓦斯压力 1 22 Mpa 1 5 Mpa 超出 突出危险临界值 0 74 Mpa 三 煤层透气性三 煤层透气性 根据煤矿瓦斯抽采规范 AQ1027 2006 对煤层瓦斯抽采难易程 度的分类标准 煤层瓦斯抽采难易程度表 类 别钻孔流量衰减系数 d 1 煤层透气性系数 m2 MPa2 d 容易抽采 0 003 10 405 采区专项防突设计 11 可以抽采0 003 0 0510 0 1 较难抽采 0 05 0 1 该采区 煤层透气性系数为 1 29m2 MPa2 d 瓦斯钻孔流量衰减 系数为 0 028 d 1 属于可以抽采煤层 煤层透气性系数为 0 35m2 MPa2 d 瓦斯钻孔流量衰减系数为 0 033 d 1 属于可以抽采煤层 煤层透气性系数为 0 15m2 MPa2 d 瓦斯钻孔流量衰减系数为 0 021 d 1 属于可以抽采煤层 四 坚固性系数四 坚固性系数 根据湖南省煤炭科学研究院 资江煤业集团有限公司 煤层瓦斯基本参数测定 结果 矿井 煤层坚 固性系数 f 分别为 1 17 0 8 0 66 第二章第二章 采区巷道布置及开采顺序采区巷道布置及开采顺序 第一节第一节 生产能力 服务年限及开采顺序生产能力 服务年限及开采顺序 一 采区范围及储量一 采区范围及储量 1 范围 405 采区是我公司 4 水平的第二个采区 该采区位于 305 采区 以北 为 305 采区的接替采区 其东与 403 采区接壤 西至 19 号勘 探线 2 储量 采区范围为 200m 水平至 320m 水平 东西走向长约 750 米 倾 斜长约 500 米 开采面积 375000 平方米 该采区的地质储量约为 150 47 万吨 其中二煤地质储量为 43 59 万吨 三煤地质储量为 106 88 万吨 四 五煤为不可采 可采储量为 143 82 万吨 其中 二煤按回采率 97 计算 可采储量为 42 28 万吨 三煤按回采率 95 计 405 采区专项防突设计 12 算 可采储量为 101 54 万吨 二 生产能力及服务年限二 生产能力及服务年限 1 采区设计生产能力 工作面单产计算 A 面 LL1Mrc L 工作面斜长 取 125 米 L1 每日工作面进度 取 2 5 0 6 1 5 米 日 M 煤层采高 2 煤层取 1 2 米 3 煤层取 1 9 米 r 煤容重 取 1 5 吨 立方米 2 煤层 A 面 125 1 5 1 2 1 5 0 95 320 6 吨 日 A 年 330 320 6 10 58 万吨 3 煤层 A 面 125 1 5 1 9 1 5 0 95 507 6 吨 日 A 年 330 507 6 16 75 万吨 按每年 2 煤层与 3 煤层等比例开采计算 A 年 10 58 16 75 2 13 67 万吨 2 采区生产能力 AB A 年 A 采准 13 67 13 67 10 15 0 万吨 年 3 采区服务年限 T Z C AB 式中 T 采区服务年限 年 Z 采区可采储量 约 143 82 万吨 C 采区回采率 由于 2 煤层采高超过煤层高度 取 95 AB 采区生产能力 15 0 万吨 年 T 143 82 0 95 15 0 9 1 年 取 9 年 405 采区专项防突设计 13 三 开采顺序三 开采顺序 1 基本原则 由于矿井为煤与瓦斯突出矿井 其中 2 煤层为不突出煤层 3 煤层为突出煤层 故必须遵守先开采 2 煤层 再开采 3 煤层 按先 上部后下部的开采方式进行开采 2 开采顺序的确定 先由第一区段的 2 煤层开始 再开采 3 煤层 然后开采第二区段 煤层 以此类推 即 4522 工作面 4521 工作面 4532 工作面 4531 工作面 4524 工作面 4528 工作面 4527 工作面 4538 工作面 4537 工作面 区段内先开采东翼或开采西翼可视布置情况更改 若探得 4 煤 层有赋存 可视情况进行布置 但必须遵守基本原则规定 第二节第二节 采区巷道布置及采区巷道布置及采煤方法采煤方法 一 区段划分一 区段划分 405 采区 采区沿倾倾斜方向划分四个区段 其标高分别为 192m 229m 229m 259m 259m 289m 289m 320m 各区 段斜长 125 米 区段石门设计为 200 石门 229 石门 259 石门 289 石门 320 石门等 5 个石门 二 巷道布置二 巷道布置 1 轨道上山 405 采区专项防突设计 14 布置在石磴子灰岩中 圆弧拱形断面 净宽 净高 2 5m 2 5m 坡度为 17 至 322m 落底 轨道上山长 435 米 作为采区辅助运输和进风 行人用 2 皮带上山 布置在石磴子灰岩中 圆弧拱形断面 净宽 净高 2 5m 2 5 m 坡度为 15 至 325m 落底 皮带上山长 515 米 作为采区集中 皮带运输用 3 通风上山 布置在石磴子灰岩中 圆弧拱形断面 净宽 净高 2 5m 2 5 m 为与皮带上山保持一定的层间距 第一区段的坡度设计为 20 第一区段以下段坡度为 17 至标高 315m 落底后掘进平巷至 320 石门处另掘联络巷贯通 通风上山长 410 米 另下部平巷 80 米 通 风联络巷 20 米 作为采区专用回风上山 4 405 绞车房及上车场 上车场由 200 运输大巷与 405 轨道上山相通 圆弧拱形断面 净宽 净高 3 4m 2 8m 长 90 米 绞车房及其通道 圆弧拱形断面 长约 60 米 5 320 运输大巷 320 运输大巷从 403 320 运输大巷往 405 采区延伸 巷道布 置在石磴子灰岩中 工程量约 420 米 6 其他巷道 200 通风联络巷由 305 200 石门 305 通风上山与 405 通风上 山相通 为 405 通风上山的掘进施工而准备 长约 300 米 405 采区专项防突设计 15 320 皮带联络巷由 320 运输大巷与 405 皮带上山相通 为 405 皮带上山的设备安装 通风而准备 长约 30 米 200 皮带联络巷由 200 通风联络巷与 405 皮带上山相通 为 405 皮带上山的设备安装 通风而准备 长约 30 米 7 车场布置 上部车场为顺向平车场 中部车场为甩车场 下部车场为平车场 三 采煤方法三 采煤方法 1 开采条件 煤层 赋存较为稳定 大部分地段可采 一般厚度 0 1 8m 平均 0 89m 目前作为保护层开采 煤层倾角为 10 25 煤层 上距 煤层一般 15m 左右 厚 0 4 24m 平均 1 8m 属较稳定煤层 属主采煤层 倾角为 10 25 煤层 仅资江区段发育 上距 煤层 3 43m 左右 厚 0 3 0m 平均 1 29m 为局部可采煤层 属不稳定煤层 倾角 10 25 2 采煤方法 矿井采用走向长壁后退式采煤法 炮采工作面采用 ZQS 40 型风 煤钻打眼 爆破落煤 单体液压支柱配 型梁支护 采用机械回柱 405 采区专项防突设计 16 放顶 全部垮落法管理顶板的采煤工艺 2 煤层综采工作面采用 MG2 55 259 WD 型双滚筒交流电牵引采 煤机落煤 工作面支护使用 ZY1800 07 14 型掩护式液压支架支撑顶 板 工作面铺设 SGZ630 110 刮板运输机运煤 机巷采用 DTL80 40 30 型带式输送机和 SZB730 40 转载机运煤 全部垮落法 管理顶板 3 煤层综采工作面采用 MG140 330 BWD 型采煤机滚筒切割落煤 工作面支护使用 ZY2000 09 20 型支撑掩护式液压支架支撑顶板 工 作面机巷采用 DTL80 40 30 型带式输送机和 SZB730 40 转载机运煤 全部垮落法管理顶板 岩掘工作面 岩巷采用 YTP 26 型风钻打眼 爆破落矸 耙矸机 装矸 1t 固定式矿车运输 支护为砌碹 锚喷等 煤掘工作面采用 ZQS 40 型风煤钻打眼 爆破落煤 人工扒煤入刮板运输机运输 支 护材料采用 11 矿用工字钢支护或锚网支护 综掘煤巷采用型号为 EBZ135 型悬臂式掘进机组掘进 锚网支护顶板 皮带运输机运煤 第三节第三节 采区供电及通讯采区供电及通讯 一 采区供电一 采区供电 在 200m 水平 305 采区变电所安装一台 KBSG 315 6 型变压器供 采区生产动力用电 采区变电所安装一台 KBSG 200 6 型变压器供采 区轨道上山绞车用电 在 405 采区综采工作面移动变电站安装一台 KBSGZY 800 6 1140 变压器供综采工作面用电 从 303 200 采区变 405 采区专项防突设计 17 电所配出两趟 MYJV22 6kV 3 50 型电缆至新暗副井绞车房变电所 二 通二 通 讯讯 405 采区通讯系统利用 305 200 落底车场防爆分线盒出线 第三章第三章 采区通风采区通风 第一节第一节 概概 况况 矿井采用分区式通风方式 抽出式通风方法 主斜井和副井 原主平硐 为进风井 5 风井和 7 风井为回风井 5 风井在地面 通风机房安装 FBCDZ 22 2 160 型轴流式风机 2 台 其中一台运 行 一台备用 配套电机功率 2 160kW 额定风压 840 2780Pa 额定风量 60 122m3 s 反风方式为利用风机反转反风 5 风井主 要承担 405 采区通风 采煤工作面采用 U 型通风 掘进工作面采用 压入式通风 第二节第二节 采区通风采区通风 一 通风系统一 通风系统 首采工作面 4522 通风线路 主 副井 30 大巷 200 大巷 405 采区轨道 皮带下山 一 405 229 车场 4522 4522 工作面 4522 风巷 405 采区专用回风巷 0 回风大巷 5 风井 地面 405 采区专项防突设计 18 二 采掘工作面及硐室通风二 采掘工作面及硐室通风 1 掘进工作面采用局部扇风机压入式通风 2 采煤工作面采用负压通风方式 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 三 采区风量三 采区风量 采区按一个采面 两个掘进头 三个机电硐室实际需要风量之 和进行计算 采煤工作面所需风量 1 按瓦斯涌出量计算 Q 采 100q c co k 采 100 3 0 1 0 1 5 450m3 min 式中 q 采面绝对瓦斯涌出量 取 3 0 m3 min K 采 瓦斯涌出不均衡系数 取 1 5 c 采面回风流中允许的最高瓦斯浓度 取 1 co 采面进风流中瓦斯浓度 取 0 2 按采面温度计算 Q 采 60vsk 60 1 5 3 84 1 2 414 7m3 min v 采面与温度相对应的合适风速 取 1 5m s s 采面断面积 采高 控顶距 采高按 2 煤层计算取 1 2m 控 顶距取 3 5m 2 9m 2 3 2m 采面断面积取 3 84m3 K 工作面长度系数 取 1 2 3 按人数计算 Q 采 4N 4 30 120 m3 min 405 采区专项防突设计 19 N 采面同时工作的最多人数 取 30 人 4 按风速进行验算 按最低风速验算每个采面的最低风量为 Q 采 15S 15 2 0 2 6 78m3 min 按最高风速验算每个采面的最高风量为 Q 采 240S 240 1 6 2 6 1248m3 min 5 根据以上结果 回采工作面取 450 m3 min 独立回风的掘进工作面计算 1 按瓦斯涌出量计算 Q 掘 100 q 掘 kd 100 0 27 2 0 54m3 min q 掘 掘进工作面平均绝对瓦斯涌出量 取 0 27m min Kd 掘进工作面因瓦斯涌出不均匀的备用风量系数 取 2 0 2 按炸药使用量计算 Q 掘 Aj b t c 15 0 1 30 0 02 250m3 min Aj 掘进面一次爆破所用的最大炸药量 取 15kg b 每公斤炸药爆破后生成的当量 CO 的量 取 0 1m kg t 通风时间 取 30min c 爆破经通风后 允许工人进入工作面的 CO 浓度 取 0 02 3 按局扇的吸风量计算 Q 掘 Q 吸 I kf 200 1 1 2 240 m3 min 405 采区专项防突设计 20 Q 吸 按 11kw 局扇计算 取 200m3 min I 掘进工作面同时运转的局扇通风机台数 取 1 台 Kf 为防止局部通风机吸循环风的风量备用系数 取 1 2 4 按人数计算 Q 掘 4N 4 12 48 m3 min N 掘进工作面同时工作的最多人数 取 12 人 5 按风速进行验算 按最低风速验算每个掘进工作面的最低风量为 Q 掘 15S 15 2 0 2 6 78m3 min 按最高风速验算每个掘进工作面的最高风量为 Q 掘 240S 240 1 6 2 6 998m3 min 6 根据以上结果 掘进工作面取 250 m3 min 独立回风的硐室计算 绞车房 变电所各取 60 m3 min 充电硐室取 100 m3 min 共 220 m3 min 采区总风量确定 Q 采区 Q 采 2Q 掘 Q 硐 K 通 450 2 250 220 1 2 1404 m3 min 采区需配风量计算 Q 需 Km Q 采区 1 15 1404 1615m3 min Km 矿井通风系数 取 1 15 405 采区专项防突设计 21 四 通风设备四 通风设备 矿井采用分区式通风方式 抽出式通风方法 主斜井和副井 原主平硐 为进风井 5 号风井和 7 号风井为回风井 5 号风井在 地面主扇风机房安装 4 72 20B 型离心式风机 2 台 其中一台运行 一台备用 配套电机功率 132KW 电压 380V 额定风量 133800 187000m h 反风方式为利用反风道反风 7 号风井在地面主扇风机 房安装 4 72 20B 型离心式风机 2 台 一台运转 一台备用 二台 风机配电机 132KW 电压 380V 额定风量 133800 187000m h 额定 风压 1514 1199 Pa 采用双回路供电 构成矿井完整的通风系统 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 4 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 11kw 的局部扇风机 并考虑了 风电闭锁及备用风机 综上所述 矿井在通风方面 从系统 风量 通风设备 通风 设施等方面都作详细的考虑 因此矿井的通风系统近期是安全可靠 405 采区专项防突设计 22 的 在实际生产中 应根据实际供风情况 确定采区的产量 第四章第四章 防突设计防突设计 矿井将 煤层作为 煤层保护层进行开采 矿井 煤 层为可抽采煤层 但透气性偏低 瓦斯放散初速度值高煤层具有较 强的突出危险 应严格按照 四位一体 防突措施管理 以防患于 未然 405 采区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 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 我公司矿井属煤与瓦斯突出矿井 三 四 五 六 七煤为突 出煤层 其中三 四 五 煤突出最为严重 有记载以来 共发生 突出 286 次 但保护层开采后煤层顶底板透气性能较好 被保护煤 层瓦斯泄压后大量涌入保护层采空区 西翼各采区开采历史上从未 发生过本煤层煤与瓦斯突出现象 但随着矿井向深部延伸 地质条 件发生明显变化 三煤与四煤层间距部分地段有减少现象 四煤地 质构造比较发育 三采区东翼初采期间受采动应力的影响 四煤瓦 斯有可能冲破地质弱面向三煤工作面喷出 根据湖南省煤炭科学研究院 资江煤业集团有限公司 煤层瓦斯基本参数测定 在 403 320 石门 403 279 石 405 采区专项防突设计 23 门中所测原始瓦斯压力 0 48Mpa 1 22 Mpa 1 5 Mpa 其中 煤层原始瓦斯压力 0 48 Mpa 低于突出临界值 0 74Mpa 煤层原始瓦斯压力 1 22 Mpa 1 5 Mpa 超出突出危 险临界值 0 74 Mpa 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 矿井主要 以开采 煤层作为 煤层保护层 同时预抽被保护层的卸压瓦 斯 石门区域防突措施石门区域防突措施 1 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 2 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 测定煤层瓦斯压力或瓦 斯含量 评定突出危险性 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 405 采区专项防突设计 24 3 在石门工作面距煤层 7m 垂距即石门顶板距煤层底板的法 线距离 位置 进行抽采钻孔施工 区域措施效果检验 突出危险 性评判 编制石门揭煤专项设计 4 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 进行区域验证 如验证有突出危险性 必须进行预 抽或排放钻孔施工后进行效果检验 直至无突出危险性为止 5 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 并采用金属骨架控顶 防止漏突 6 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 7 石门揭穿突出煤层前 必须进行工作面预测 当预测为突出 危险工作面时 必须采取防治突出措施 经效果检验有效后采用全 井撤人放炮揭穿煤层 若检验无效 应采取补充措施 经措施效果 检验有效后 采用全井撤人放炮揭穿煤层 405 采区专项防突设计 25 8 抽瓦斯措施的要求 根据 防治煤与瓦斯突出规定 第 49 条 穿层钻孔预抽石门揭 煤区域煤层瓦斯区域防突措施在揭煤工作面距煤层的最小法向距离 7m 以前实施 钻孔的最小控制范围是 石门揭煤处巷道轮廓线外 12m 同时还应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 沿层面的距离 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 12m 的煤层内 抽放钻孔的直径为 75 90mm 钻孔抽放半径根据湖南省煤炭 科学研究院 2015 年 12 月科学技术研究报告 资江煤业集团有限公 司 煤层瓦斯基本参数测定 依据抽放时间选择抽放半径 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 9 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的两侧和上部轮廓线外至少 5 米 下 部至少 3 米的煤层内 排放钻孔的直径为 75 90mm 钻孔间距根据实测的有效排放 405 采区专项防突设计 26 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 采掘面瓦斯抽采采掘面瓦斯抽采 1 1 抽采方法的选择 抽采方法的选择 我矿抽采瓦斯的目的是为了降低煤层瓦斯含量 达到区域消突 和防止瓦斯超限的目的 为煤炭开采提供安全生产环境 根据矿井实际情况 405 采区将采取以下几种预抽煤层瓦斯的方 法 1 煤底板穿层钻孔对下伏邻近 煤和 煤条带区域 瓦斯抽放 为确保 煤 煤层煤巷掘进安全 在 煤回采前和 煤 煤层煤巷掘进前在 煤层布置机巷作为专用瓦斯抽采巷 从 专用瓦斯抽采巷向 煤层运输顺槽和回风顺槽条带区域 布置穿层钻孔 提前预抽 煤层顺槽条带区域原始和卸 压瓦斯 采区内每个区段布置一条专用瓦斯抽采巷 抽放半径取 5m 预抽待掘煤巷上下区域的瓦斯 钻孔控制范围为沿煤层层面上 下部各 15m 在抽放巷每隔 30 50m 布置一个钻场 每个钻场布置 25 个钻孔 沿倾向 5 个 走向 5 个 抽采钻孔封孔长度不少于 8m 405 采区专项防突设计 27 封孔方法 向上孔 孔内安装 3 6 根 2m 长用外接连接的 25 50mm 焊管 最里面一根每 100mm 钻四个 5mm 小孔 另设 1 根 15mm 2m 长的注浆管 孔口用聚铵酯 黄泥封口约 1 2m 约 1 小时让其 完全凝固 再向其内用注浆泵注入水泥浆 405 采区专项防突设计 28 水平孔 在孔内抽采管规定位置安设挡板 捆一些棉丝 接着用麻布醮聚铵酯 A B 胶交错推入到挡板前捣实 孔内设 6 根抽 采管 1 根 15mm 注浆管 还要设置一根 15mm2m 长排气管 外接 1 弯头 再加一根 0 5m 长的直管 短管向上竖直安装 孔口 用聚铵酯 黄泥封口约 1m 让其凝固 1 小时左右 再注入水泥浆至 排气管孔口出浆为止 向下孔 封孔方法和水平孔相同 405 采区专项防突设计 29 回采工作面本煤层顺层回采区域瓦斯抽放 回采工作面顺层钻孔抽采采用顺层钻孔大面积预抽 煤层回采区域煤体内瓦斯 在回采工作面的回风巷 运输巷布置钻孔 回风巷内布置下行孔 运输巷内布置上行孔 同 排钻孔孔距为 6m 各钻孔呈单排平行布置 钻孔交错布置 上行孔 与下行孔孔底交叉距为 6m 斜长 生产中应根据实际抽采效果进行调 整 封孔长度 8m 顺层钻孔预抽煤巷掘进条带区域瓦斯 405 采区专项防突设计 30 煤巷掘进工作面根据煤层赋存条件 结合采区巷道布置 如果 开采保护层或 2 煤柱未保护范围下采用预抽掘进条带的方法做为防 突措施 超前预抽采用以下方式 巷道每 40m 一循环 钻孔长 60m 每循环掘进 40m 煤巷当头前 方保留 20m 超前距离 矿井开采倾斜煤层 钻孔控制范围为 设计上下帮都按 15m 考虑 钻孔在控制范围内均匀布置 孔底间距按 4m 预抽钻孔孔数 按 9 15 个 在煤层的软分层中可适当增加钻孔数 钻孔直径根据煤层赋存条件 地质构造和瓦斯情况确定 一 般为 75 100mm 钻孔施工前 加强工作面支护 打好迎面支架 背好工作面 煤壁 405 采区专项防突设计 31 为确保保护层开采风巷瓦斯不超限 2 煤采煤工作面回采期间 采取以下措施 回采工作面上隅角埋管瓦斯抽放 随开采层的开采 邻近层卸压瓦斯可涌入开采层采空区 这时 抽放回采工作面上隅角瓦斯对解决开采层瓦斯很有必要 上隅角瓦斯抽放的主要原理是在工作面上隅角形成一个负压区 使该区域内瓦斯形成紊流状态与空气充分混合 由抽放管路抽走 这可以避免因工作面上隅角处局部位置因风流不畅 或无风 引起 的瓦斯超限 和减少风排瓦斯量 为操作方便 靠近采面上隅角段 管路要采用的抽放管与主抽放管路相连接 将抽放管的一端插入上 隅角 为提高抽放浓度 上隅角处应采用挡风帘 随着工作面的推 进 逐节回收主抽放管路 移动抽放管的连接 直至回采结束 抽 放管伸入上隅角的长度及位置应根据实际抽放效果不断调整 得到 合理的参数 为确保抽放点的合适位置 在主抽放管路末端可设置 一个分流器 分支出几个支管 插入上隅角的不同位置进行抽放 405 采区专项防突设计 32 图2 采煤工作面上隅角插管抽放示意图 采空区 挡风帘 抽放管 粗麻绳 支柱 抽放管路 采面回风巷 风巷高位钻孔抽放 为了解决 2 煤回采工作面可能出现瓦斯超限的问题 对回采工 作面采空区进行瓦斯抽放 在回采工作面回风巷每隔 10m 布置一个 顶板钻孔 钻孔偏角 16 22 左右 倾角 9 左右 钻孔长度 40 50m 钻孔打到顶板石英砂岩层位 封孔长度不少于 15m 钻孔 在回采前施工 随着工作面的推进 逐个启用已施工的高位钻孔 抽采支管接入采区高负压埋管瓦斯抽采系统 405 采区专项防突设计 33 2 2 回采工作面抽采瓦斯参数确定 回采工作面抽采瓦斯参数确定 回采工作面两翼走向长度为 370m 倾斜长度 125m 3 煤层厚 度 1 6m 根据百米钻孔抽放瓦斯流量统计 确定该采区原始计算依 据为 百米钻孔抽放流量为 0 033m3 hm min 根据湖南省煤炭科学 研究院 2015 年 12 月科学技术研究报告 资江煤业集团有限公司 煤层瓦斯基本参数测定 1 抽放钻孔及长度 抽放钻孔孔径 采用 ZYL 75 型抽放瓦斯钻机打孔 孔径为 75mm 抽放钻孔长度 上向孔 70m 下向孔 65m 上向孔与下向孔重 合交叉 5m 2 抽放钻孔间距确定 湖南煤炭科学研究院对 403 采区瓦斯含量进行了测定 测定 值三煤瓦斯原始含量 14 06m3 t 工作面预抽瓦斯量 根据规定要求 瓦斯预抽率 25 由公式得知 采煤工作面开 采前预抽出瓦斯量 Qr SH W WC 25 式中 Qr 采煤工作面预抽瓦斯量 m3 L 采煤工作面走向长度 取 370m S 采煤工作面倾斜长度 取 125m H 采煤工作面煤层厚度 取 1 6m 煤层容重 取 1 4 t m3 W 采煤工作面煤层瓦斯含量 取 14 06 m3 t 405 采区专项防突设计 34 Wc 采后吨煤残存瓦斯含量 取 4 m3 t Qr 370 125 1 6 1 4 14 06 4 0 30 312665m3 百米钻孔抽出瓦斯量 Qb 1440qbT 1440 0 033 90 4276 8m3 式中 Qb 百米钻孔抽出瓦斯量 m3 qb 百米钻孔抽放瓦斯流量 0 033m3 hm min T 预抽期 根据该采区瓦斯含量大煤层埋藏深 突出危险 性大等特点 预抽期定为 3 个月 即 90 天 工作面钻孔总长度 LZ 100Qr Qb 100 312665 4277 7310m 钻孔数量 由于钻孔长度平均为 67 5m 则钻孔总数 n LZ 67 5 7310 67 5 108 3 个 钻孔间距 根据湖南省煤炭科学研究院 2015 年 12 月科学技术研究报告 资江煤业集团有限公司 煤层瓦斯基本参数测定 当工 作面预抽 3 个月抽采影响半径为 1 96m 取 R 2m 预抽工作面实际钻孔总长度 Ls 67 5N 67 5 108 3 7310m 3 每分钟应抽瓦斯量 qmin QbLs 100 0 033 7310 100 2 41m3 min 4 抽放管路混合流量 管路内抽放瓦斯浓度按 25 预计 则混合流量 Qh Qmax 0 4 2 41 0 25 9 64m3 min 405 采区专项防突设计 35 3 3 瓦斯抽放设备及抽放管路 瓦斯抽放设备及抽放管路 资江煤业集团有限公司建立两套固定式高低负压瓦斯抽放系统 其中低负压2BE1 303型瓦斯抽采泵2台 配电机90Kw 高负压2BE1 405抽放泵2台 电机功率185KW 对井下实行高 低负压分开抽采 抽放主管采用PEC 280 10型煤矿专用瓦斯抽放管二趟 支管采 用PEC 160 8型煤矿专用瓦斯抽放管 沿五号风井 0大巷 303 回风上山 305回风上山 307回风上山 403回风上山至各石门 工 作面瓦斯抽放钻场 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 主管路 280 L 12500m 支管路 160 L 1130m 闸阀 15个 放水器 35个 矿井的瓦斯抽放系统基本上能满足要求 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 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 由通防队预测班进行区域验证 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 405 采区专项防突设计 36 1 区域验证采用钻屑指标法 测定钻屑解吸指标 k1 值 突出 预测指标临界值为 S 临 6kg m k1 临界值干煤样 0 5 湿煤样 0 4 当工作面预测指标 S S 临或 k1 值 0 5 时 确定本工作面 有突出危险性 必须采取防治突出措施 当工作面预测指标 S S 临 或 k1 k1 临 工作面预测为无突出危险工作面 1 在煤巷掘进工作面布置 3 个直径为 42mm 深度为 8 10m 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 验证孔每钻进 1m 测定该 1m 段的全部钻屑量 S 钻孔每推进 2m 测定 1 次钻屑解吸指标 k1 值 两侧钻孔终孔点控制巷道断面两 侧轮廓线外 2 4m 3 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 4 采用钻屑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 施工单位负责通知通防队进行区域验证 由通防部掌握掘进进度 及区域验证位置 由通防部 安监部监督落实 3 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 405 采区专项防突设计 37 施控制范围内执行局部综合防突措施 4 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