贵州省晴隆县永荣煤矿综合防突措施.doc
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1、贵州省晴隆县永荣煤矿综合防突措施永荣煤矿通风科2011年6月22日目 录第一章煤瓦斯突出危险性分析.1一、煤层赋存、顶底板等情况.1二、瓦斯特征.1三、煤层的物理力学性质.1四、各煤层瓦斯突出危险性鉴定结果.1第二章综合防突措施.2一、开拓布置方式、采区巷道布置的防突措施.2二、煤层开采顺序、采煤方法的防突措施.2三、区域综合防突措施.3四、局部综合防突措施.10第三章预测预报措施.17第四章安全防护措施.17一、远距离爆破.17二、设置反向风门.18三、设置避难硐室. .19四、压风自救系统.19五、其它安全防护措施. .20第五章防突机构.21第一章煤瓦斯突出危险性分析一、煤层赋存、顶底板
2、等情况本矿可采煤层为C14、C15 两层,分布在龙潭组二段中下部。C14 煤层厚1.422.2m,首采区1.82.2m,倾角1922,煤层层位和厚度均较稳定。煤层结构简单,一般含夹矸02 层,厚度在0.050.15m 之间,夹矸为炭质页岩。顶板为薄层粘土岩、粘土质粉砂岩、粉砂岩,底板为灰白色粘土岩。C15 煤层厚1.102.40m,首采区1.62.1m,倾角1922,煤层层位和厚度均较稳定。煤层结构简单,一般含夹矸02 层,厚度在0.050.23m 之间,夹矸为炭质页岩。直接顶板为厚约0.5m 的炭质粘土岩,间接顶板为中厚层状的粉砂岩、细砂岩。底板为粘土质粉砂岩、粘土岩。二、瓦斯特征本矿地质勘
3、探程度较低,缺乏瓦斯压力、瓦斯含量等相关参数,相邻发祥煤矿2009年委托中国矿业大学对C14、C15 煤层进行了瓦斯参数测定,其结果如下:最大埋深处C14、C15 煤层瓦斯压力为4.91Mpa、3.36Mpa;最大埋深处C14、C15 煤层瓦斯含量为27.25m/t、23.94 m/t;C14、C15 煤层透气性系数分别为:C14 =0.91651.0904m(MPa2.d)-1,C15 =2.40512.7762m(MPa2.d)-1C14、C15 煤层百米钻孔自然瓦斯流量衰减系数100分别为0.0424d-1、0.0473d-1;C14 煤层百米钻孔瓦斯极限抽放量Q j14为1543m,C
4、15 煤层百米钻孔瓦斯极限抽放量Q j15为961m,三、煤层的物理力学性质C14煤层:带状结构、块状构造,硬度小、脆度大。C15煤层:带状结构、块状构造,硬度中等、脆度大。四、各煤层瓦斯突出危险性鉴定结果参考相邻发祥煤矿突出鉴定结果,根据有关文件规定,本矿具有突出危险性。第二章综合防突措施根据突出矿井的有关规定,突出矿井应当根据突出矿井的实际状况和条件,制定区域综合防突措施和局部综合防突措施。在煤层中进行采掘活动时,应尽量首先开采保护层,同时,必须采取突出危险性预测预报、防突技术措施、防突措施效果检验、安全防护措施的“四位一体”防突措施。建立和完善矿井防突机构,采掘过程中,对突出煤层采取“四
5、位一体”的防突措施,确保安全生产。一、开拓布置方式、采区巷道布置的防突措施本矿采用斜井开拓,主斜井、副斜井均穿C15 煤层后在岩层中布置,回风斜井、回风上山均为利用原沿C14 煤层布置的老巷改造而成。二、煤层开采顺序、采煤方法的防突措施1、根据开采方案设计和安全设施设计,本矿采用“下行式”开采顺序,首先开采C14 煤层,然后开采C15 煤层,区段内石门穿层后联合,区段下行式开采。2、采煤方法:采用走向长壁式采煤法,后退式回采,单体液压支柱支护,普通机械化开采,全部垮落法管理顶板。3、瓦斯抽放系统在地面建瓦斯抽放泵站,设置高、低负压两套瓦斯抽放系统。在14101 采面运输巷向本煤层打顺层钻孔,高
6、负压预抽本煤层瓦斯,使煤层瓦斯含量降至8m/t 以下,实现区域消突,同时向同区段C15 煤层施工穿层钻孔预抽C15煤层待掘巷道及其两侧煤层条带区域瓦斯并实现区域消突。采区西翼利用在C14、C15 煤层间布置的底抽巷对C14、C15 煤层待掘巷道及其两侧煤层条带区域进行预抽并实现区域消突;一采区二区段在C15 煤层底板下20m 稳定岩层中布置底板瓦斯抽放巷,高负压预抽C14、C15 待掘巷道及其两侧煤层条带区域瓦斯,实现区域消突。在已消突条带中进行煤巷掘进期间采用顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯,实现区段内的整个开采块段消突。4、通风方式及通风系统本矿采用抽出式通风方式,主副斜井进风,回风斜井专用回
7、风。回采工作面独立通风,无串联通风;掘进工作面采用局部通风机压入式供风,局部通风机采用“三专”、“双电源”供电,使用“双风机”供风,掘进工作面供电系统实现“风电”和“瓦斯电”闭锁,满足矿井防突的规定。三、区域综合防突措施区域综合防突措施包括下列内容: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。1、突出危险性预测本矿突出危险性区域预测属开拓后区域预测。经区域预测后,突出煤层划分为突出危险区和无突出危险区,未进行区域预测的区域视为突出危险区。本矿按有煤与瓦斯突出危险考虑。2、区域防突措施区域防突措施包括开采保护层和预抽煤层瓦斯两类。(1)开采保护层措施根据现已形成的开拓、开采巷道
8、格局,结合本矿煤层赋存条件,首采区选择首先开采C14 煤层。(2)保护范围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、采止线及所留煤柱对被保护层沿走向和倾向的保护范围可参照图1 和图2 划定。保护层开采后,应将被保护层的准备巷道布置在如图1、图2 所示的被保护范围内煤柱图1 保护层工作面始采线、停采线和煤柱的走向影响范围图2 保护层开采后沿倾向保护范围开采保护层时,采空区内不得留有煤柱;特殊情况需留煤(岩)柱时,应经矿长批准,由矿总工程师组织实施,并将煤(岩)柱的位置和尺寸准确地标在采掘工程平面图上。(3)保护效果分析C14 与C15 煤层层间距183
9、5m,将C14 作为保护层开采后,预计被保护层C15 煤层瓦斯排放率以达到4113.5%,从而降低被保护煤层的瓦斯含量和瓦斯压力,减小或消除被保护煤层的突出危险。图3 邻近层瓦斯排放率与层间距的关系曲线(4)开采保护层应注意的问题1)井巷、石门揭穿突出煤层的地点应避开地质构造破坏带,且揭穿突出煤层的次数和突出煤层中的掘进工作面应尽可能减少。2)在开采保护层时,应同时抽放被保护层的瓦斯,近距离保护层开采,必须采取措施严防被保护层初期卸压的瓦斯突然涌入保护层采掘工作面或误穿突出煤层。3)首次开采保护层时,必须进行保护层保护效果及范围的实际考察,并不断积累、补充完善资料。4)正在开采的保护层工作面,
10、必须超前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间垂距的3 倍,并不得小于100m 。5)同一煤层的同一区段,在应力集中的影响范围内,不得布置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层采煤工作面的应力集中区。6)开采保护层时,采空区内不得留有煤柱;特殊情况需留煤(岩)柱时,应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平面图上。在这个范围内进行采掘工作时,必须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,必须按照其最外缘的轮廊划出平直轮廓线,并根据保护层与被保护层之间的层间距变化,确定其有效影响范围。在被
11、保护层进行采掘工作时,还应根据采掘瓦斯动态及时修改。7)掘进工作面必须采用独立、可靠的通风系统,掘进工作面的局部通风机采用双风机双电源和三专(专用变压器、专用开关、专用线路)供电,掘进工作面的所用机电设备必须采用“风电闭锁”和“瓦斯电闭锁”。8)井巷揭穿突出煤层前,必须具有独立的、可靠的通风系统。在石门掘进工作面的进风侧,必须设置两道牢固可靠的反向风门,以控制突出时的瓦斯能沿回风道进入回风系统。(5)瓦斯抽放措施1)首采面顺层钻孔预抽在14101 工作面顺槽利用高负压瓦斯抽放系统,对本煤层打顺层钻孔预抽煤层瓦斯实现待开采块段的区域消突。2)在11401 采面运输巷、回风巷向下邻近层打穿层钻孔抽
12、采下部C15 煤层待掘巷道及其两侧煤层条带区域瓦斯,以控制整条煤层巷道及其两侧15m 范围内的煤层,实现区域消突。3)利用在C14 与C15 煤层间岩层中布置的(C14)底板瓦斯抽放巷,采用高负压抽放系统预抽C14、C15 待掘巷道及其两侧煤层条带区域瓦斯,以控制整条煤层巷道及其两侧15m 范围内的煤层,实现区域消突。以后的其它区段的底板抽放巷则布置在C15煤层底板下20m 外稳定岩层中。4)所有煤层瓦斯含量降到7.8m/t 后再进行掘进作业。待掘巷道实现条带消突后进行掘进,掘进期间在运输巷向回采区域煤层打顺层钻孔进行高负压预抽,实现区段内的整个开采块段消突。5)石门和井巷揭煤前采用穿层钻孔预
13、抽石门(井巷)揭煤区域煤层瓦斯的区域防突措施。6)预抽煤层瓦斯时,应注意以下问题:在未达到预抽有效性指标的区段进行采掘作业时,必须采取补充的防治突出的措施。钻孔应控制整个预抽区域并均匀布孔。在未受到保护的煤层中掘进钻场等巷道时,必须采取“先抽后掘”和“四位一体”的防治突出措施。由于本矿瓦斯含量较高。采掘工作前必须将控制范围内的煤层瓦斯含量降到8m/t以下或将煤层瓦斯压力降到0.74MPa 以下。采取各种方式的预抽煤层瓦斯区域防突措施时,应当符合下列要求:a.煤层倾角25时,穿层钻孔预抽煤巷条带瓦斯消突控制范围为待掘巷道轮廓线以外至少15m,煤层倾角25时,为煤层巷道上帮轮廓线外至少20m,下帮
14、至少10m。顺层钻孔预抽块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内的煤层,控制范围为:煤层倾角25时,巷道上下帮轮廓线外至少15m,煤层倾角25时,煤层巷道上帮轮廓线外至少20m,下帮至少10m。b.待掘巷道实现条带消突后掘进时在走向上的消突范围边界必须超前迎头20m 以上;c.穿层钻孔预抽石门(井筒等)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:斜井揭煤处巷道轮廓线外12m,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
15、穿透煤层全厚时,应当保持煤孔最小超前距15m;d.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前方边界不得小于20m;e. 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。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。3、区域措施效果检验(1)本矿开采保护层的保护效果检验采用检验残余瓦斯压力指标的方法。若检验结果仍为突出危险区,保护效果为无效。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
16、力P(MPa)区域类别P0.74 无突出危险区其他情况突出危险区检验时必须根据实测的最大残余瓦斯压力或最大残余瓦斯含量对被保护区域的保护效果进行判断,具体方法如下:1)11401 作为保护层开采期间,在采煤工作面运输巷、回风巷向C15 煤层被保护区打穿层检验钻孔,钻孔布置如下图所示:15 煤层卸压边界考察钻孔示意图2)11402 作为保护层开采期间,在+956 底板瓦斯抽放巷向C15 煤层被保护区打穿层检验钻孔。3)其它区段C14 煤层开采开采期间,在C15 煤层底板下布置的底抽巷向C15 煤层被保护区打穿层检验钻孔。(2)预抽煤层瓦斯区域防突时,以预抽区域的煤层残余瓦斯压力为主要指标和方法进
17、行措施效果检验。必须依据实际的直接测定值。煤层残余瓦斯压力小于0.74MPa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。但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措施无效,所在区域煤层仍属突出危险区。进行检验时,若任何一个检验测试点的指标测定值达到或超过了有突出危险的临界值而判定为预抽防突效果无效时,则此检验测试点周围半径100m 内的预抽区域均判定为预抽防突效果无效,即为突出危险区。检验时,应当首先分析、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。直接测
18、定煤层残余瓦斯压力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:1)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3050m 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3050m,至少沿工作面方向布置2 个检验测试点。14101采面检验钻孔布置详见下图:预抽区段煤层瓦斯措施检验孔
19、布置示意图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;2)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3050m 至少布置1 个检验测试点,检验测试点布置详见下图;3)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,具体详见下图:4)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、
20、预抽时间较短的位置,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。4、区域验证(1)石门(斜井)揭煤工作面对无突出危险区进行的区域验证,采用钻屑瓦斯解吸指标法进行。在煤巷掘进工作面和回采工作面采用钻屑指标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1050m(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;4)在煤巷掘进工作
21、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。(2)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。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。四、局部综合防突措施1、工作面突出危险性预测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。(1)采煤面工作面每推进1050m(在地质
22、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。采用钻屑指标法进行突出危险性预测,沿采煤工作面每隔1015m 布置一个预测钻孔,深度510m,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 或h2 值。工作面突出危险性的指标临界值应根据试验考察确定,在确定前可暂按下表的临界值确定工作面的突出危险性。钻屑量S 钻屑瓦斯解吸指标h2Pa钻屑瓦斯解吸指标K1(mL/g21min)钻屑量S,2000.5(kg/m)(L/m)65.4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如果实测得到的S 、K1 或h2
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