石门揭煤防突专项设计.doc
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1、石门揭煤防突专项设计一、石门的基本概况1、石门的位置以及与相邻巷道的位置关系等; 2、石门的长度、见煤距离、断面以及巷道支护方式;3、工程地质(煤层层数、间距、厚度、倾角、顶底板岩石性质以及地质构造)以及水文地质(地表、井下水体,老窑、采空区,断层、裂隙水等); 4、其它施工技术条件(煤层瓦斯、煤与瓦斯突出、煤层自然发火、煤尘爆炸等)。二、区域综合防突措施设计(一)区域突出危险性预测1、当工作面迎头据煤层法向距离10m前时,在工作面向底(顶)板打2个穿透煤层全厚且进入底板不小于0.5m的前探取芯钻孔,并详细记录岩芯资料,以掌握煤层的厚度。赋存形态、地质构造和瓦斯情况等,并在此2个钻孔中进行瓦斯
2、压力测定。2、取芯钻孔的布置:2个钻孔起孔位置在巷道中心点距巷底高1m,向上仰角0-4,其中一孔方位平行于掘进方向,两孔必须穿透煤层全厚并进入顶(底)板0.5m,取芯后,在24小时内退出钻杆并进行封孔,安装压力表测定瓦斯压力。3、临界值参考确定:根据防治煤与瓦斯突出规定中规定,测定的瓦斯压力小于0.74Mpa时,工作面确定为无突出危险工作面,否则为突出工作面,应采取区域防突措施。(二)区域防突措施1、工作面区域防突措施的选取石门掲煤采用预抽煤层瓦斯作为区域防突措施。2、当工作面预测后至煤层的最小法向距离为7m时,执行区域防突措施。3、钻孔的最小控制范围是:石门掲煤处巷道上部轮廓线外12m,两帮
3、轮廓线外12m,底部轮廓线外12m,按抽放半径2m计算,抽放钻孔数量为182个,为便于施工,减少钻场数量,石门施钻处的宽度加宽为3.6m,巷道底板布置6排钻孔,布置方式如下图,开孔间距为0.3 m,所有钻孔都要穿透煤层全厚进入底(顶)板0.5m以上,钻孔直径为75mm,钻孔参数表如下:以从顶板掲煤9号孔为例计算如下 X=12cos30=10.4 Y=12sin30=6钻孔与巷道中心线夹角(8):tan=(40.6)(1410.4)=0.14钻孔投影平距=24.42(40.6)2=24.6钻孔倾角(13.6):tan=624.6=0.244钻孔斜长=6224.62=25 以从底板掲煤9号孔为例计
4、算如下: Y XX=12cos30=10.4 Y=12sin30=6钻孔与巷道中心线夹角(37.7):tan=(4-0.6)(14-10.4)=0.77钻孔投影平距(5.56)=(4-0.6)2+(14-10.4)2=5.56钻孔倾角(47):tan=65.56=1.08钻孔斜长=62+5.562=8.24、预抽瓦斯采用地面永久抽放泵,抽放的瓦斯采用排空处理。5、预抽瓦斯时间计算(1)石门预抽区域瓦斯储量计算:W=KW1W:预抽区域瓦斯储量(m3)K:围岩涌出瓦斯系数,取1.15W1:预抽区域煤层瓦斯储量(m3);W1=A1iX1iA1i:抽采区域煤层地质储量(t);X1i:煤层瓦斯含量(m3
5、/t);(2)抽采单孔流量q(3)抽采瓦斯浓度30(3)预抽时间S=W(182q30)60(小时)(三)区域防突措施效果检验钻屑指标突出危险性K1(ml/g.min1/2)-1 h2指标(pa)钻屑量S(kg/m)(L/m)0.520065.4有突出危险0.520065.4无突出危险1、采用钻屑瓦斯解吸指标进行措施效果检验。方法如下:用直径65mm的钻杆从工作面的上、中、下、左、右五个方向各打一个钻孔,其中向上、下的钻孔的终孔位置距巷道轮廓线10m以上,左、右钻孔的终孔位置距巷道轮廓线10m以上;当终孔钻孔钻进到煤层时改用钻进42mm的钻杆继续钻进,每钻进1m采集一次孔口排出的粒径1-3mm的
6、煤钻屑,测定其瓦斯解吸指标K1值,钻孔布置如下图,各参数见下表效果检验钻孔布置参数表序号开孔位置方位角倾角()孔深备注1距巷底高1m与巷道方位夹角220262、石门掲煤工作面钻屑瓦斯解吸指标的临界值:干煤样k1值指标临界值0.5,湿煤样为0.4。3、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,则参数有效;反之,判定为参数无效,工作面继续采用防突措施。三、局部综合防突措施设计(一)安全系统及安全设施设计1、通风系统;1)石门需风量计算及局部通风机选择;工作面同时工作最多人数计算Q=4N=48=32m3/min式中:N工作面同时作业的最多人数取8人。气候条件计算Q=60VS净=600
7、.255.17=77.55m3/min式中:V巷道风速取0.25 m/sS净巷道最大净断面瓦斯涌出量计算风量Q=100q瓦斯K=1000.52=100m3/min式中:Q掘进工作面实际配风量K通风参数一般取1.52.0,取K=2.0q瓦斯掘进工作面CH4涌出量0.5m3/min炸药消耗量计算:Q=25A/s =(2528)/30=23.3m3/min式中:Q掘进工作面实际需要风量,m3/min 25每千克炸药爆炸不低于25m3的风量。 A掘进工作面一次爆炸所用的最大炸药量,kg s稀释炮烟的通风时间,取s30min。部通风的实际吸风量计算:拟选YBT-5.52型局部通风机,其额定风量25020
8、0m3/min,静压3753690Pa,送风距离5001000 m。局Ikf=25011.2=300(m3/min)式中:Q掘进工作面实际需要风量,m3/min;局拟选掘进局部通风机的额定风量,m3/min; I掘进工作面同时运转的通风机台数,台;kf为防止局部通风机吸循环风的风量备用系数;以上计算,设计Q=300m3/min作为工作面供风量。风速验算按最高风速验算Q1=240S净=2405.17=1241m3/min;按最低风速验算Q2=15S净=155.17=77.55m3/min;Q2Q掘Q177.55m3/min300m3/min1241m3/min;V= Q/60S净=300/605
9、.170.97m/s;风速符合煤矿安全规程第101条之规定。有害气体的浓度验算回风流中瓦斯或二氧化碳浓度不得超过0.75%;其它有害气体浓度应符合煤矿安全规程中的有关规定。p瓦/Q掘100%=0.5/300100%=0.17%0.75%符合回风流中瓦斯或二氧化碳不超过0.75%的要求。根据以上计算,掘进时选用一台YBT5.5KW通风机配500mm的胶质风筒为碛头供风。2)局部通风机安装及要求(三专两闭锁及双风机、双电源自动切换等);3)进回风线路(系统独立、可靠);4)附通风系统示意图。2、安全监控系统传输线路铺设、设备设施及传感器安装;两闭锁的安装及技术要求;附监控系统设备布置图。3、隔抑爆
10、装置根据矿井煤层巷道布置和可能爆炸的位置以及隔爆介质材料来源等确定选择被动式的隔爆棚作为采掘工作面防治瓦斯煤尘爆炸事故扩大的措施。由于掘进工作面隔爆棚主要保护范围限制在一个工作面内,所以选择辅助隔爆棚。隔爆棚的布置方式。由于小煤矿采区单翼走向长度不大,一般在500m左右。所以,隔爆棚选择在石门与每条煤层巷道交点以里50m75m的范围内集中布置。隔爆棚区总用水量、水袋容积的确定。总用水量:根据有关规定,对辅助水槽棚按200L/m2进行计算,某煤矿的煤层巷道断面一般在4m2,所以总用水量为800L;水袋容积:由于煤层巷道断面较小,为便于通风和行人,所以选择SM型水袋,其水袋容积为20L、25L、3
11、0L。根据某煤矿巷道断面,可选择30L的水袋。水袋棚架数及水袋个数。根据每个水袋30L的容积和总用水量800L的要求,根据需要选用28个水袋 ;根据巷道上宽1.6m,每架水袋棚(支架)可安设2个水袋,即需要14架水袋棚(支架)。水袋棚及水袋的安设。如果巷道为支架支护,可以利用已有支架作为水袋棚,并利用巷道顶部的背材作为水袋的承重梁,水袋挂钩直接挂在背材上即可。每2架支架之间安设2个水袋,如果支架间距为1m时,每间隔1架支架的间距安设两个水袋,即水袋与水袋中对中的间距为1.5m左右。水袋安设的技术要求: a) 水槽棚区应选择在断面变化不大的直线巷道内,与巷道的交叉口、转弯处的距离必须保持在507
12、5m;与风门的距离必须大于25m。b)每一水袋之间的间隔与水袋同支架或巷道壁之间之和不得大于1.5m,特殊情况下不得超过1.8m,同一水袋棚上2个水袋之间的距离不得大于1.2m.c)水袋外边缘与巷道壁、支架、顶板、构筑物之间的距离不得小于0.1m,水袋顶部至支架顶梁的距离不大于300mm。d)沿巷道轴线方向水袋与水袋之间的距离为1.23.0m,水袋棚区的长度不小于20m。e)水袋挂钩的钩角应成圆弧状,角度控制在6015,钩尖长2025mm。见水袋安装示意图3-6。 水袋安装及挂钩加工图3-6f)水袋总宽度与水袋安装总尺寸之比,根据有关要求,采用下例要求进行校核:巷道断面S10m2 ,符合要求。
13、4、防尘供水系统供水水源及管道直径选择;供水管道铺设及分水闸阀、喷雾装置安装位置;附防尘供水系统图。5、通讯系统矿井通讯线路铺设:电话机安装。地面主要通风机房、抽放泵站各安设一部电话,主井、副井绞车房各安设一部电话,提升斜井各甩车道、水泵房、避灾硐室各安设一部电话以及各采掘作业点各安设一部电话。以确保各机房硐室和各采掘作业点能直接与地面通讯联系。附通讯系统图。6、石门待揭煤层探测石门待揭煤层位置探测;地质探测钻孔设计图及施工参数表;石门预想剖面图绘制所需地质资料的收集整理与分析(要求在作业规程中必须附石门预想剖面图)。(二)安全防护措施设计1、压风自救系统压风管网系统安装及技术要求;压风自救袋
14、安装位置及技术要求(长度、宽度以及间隙等);附压风自救系统示意图。2、通风设施揭煤工作面进回风系统相邻巷道通风设施位置及技术要求;揭煤工作面进风系统正反向风门位置及技术要求。3、揭煤爆破设计1)密钻孔、高负压、强力抽,非震动炮快速揭煤(1)石门震动炮揭煤在煤矿中实施存在的问题防治煤与瓦斯突出规定第64条的有关规定: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线距离:急倾斜煤层2m,其它煤层1.5m。如果岩石松软、破碎,还应适当增加法向距离。一般煤系地层的岩石力学性质均比较差,为了保证全断面一次揭穿煤层,保证煤层顶底板岩柱的炮眼深度基本相等,都要先刷斜面。当施工震动炮眼
15、时,排渣工业用水的浸蚀作用,岩柱很容易垮落,尤其是倾角较小的煤层,岩柱的厚度和均匀性更难保证,这就导致了“安全屏障”不安全。钻眼放炮的时间长。全断面的炮眼数量多,炮眼深度大,一般在5m以上。由于我国目前凿岩机的能力有限,眼深在5m以后,其钻眼的速度明显下降。放一次震动炮的纯钻眼时间一般在1416个小时,装药放炮需要810个小时,再加上排放瓦斯的时间,放一次震动炮至少需要1.5天才能完成。装药难度大。由于炮眼的深度大,施工的时间长,特别是较松软的煤(岩)层的炮眼在施工过程中被工业水浸蚀后,很容易变形或垮孔,导致装药异常困难,甚至根本装不到位。爆破效果差、处理风险大。由于炮眼深度大,施工时间长,煤
16、系地层力学性能差,被工业水浸蚀后,眼孔易(垮孔)变形,装药不到位,造成残眼或爆破效果不佳。现场实践中多数震动炮都不能全断面揭穿煤层,都可能留门帘和门槛的现象。在处理门帘或门槛的过程中,突出的危险性更大。环节多,管理复杂。震动性放炮由于装药量大,人为诱导煤与瓦斯突出,为保证矿井安全生产,在技术上和管理上的要求均比正常放炮要求严格得多。炸药、雷管要进行专门的导通检查,爆破网络要专门设计、专门铺设并要进行导通检查,装药、联线工艺要求严细,放炮要求大范围的撤人、布岗、断电等,环节多,管理复杂,只要在某一个环节稍有疏漏,就有可能酿成不必要的事故。缓斜煤层打眼放炮问题。石门揭煤采用岩石电钻施工震动炮眼,因
17、岩石电钻转速低,钻进速度慢,揭一次煤,施工震动炮眼的时间长,钻孔变形后,炸药无法装到位,经多次放炮后才能将煤层揭开,严重影响了揭煤的安全。后来采用掘进揭煤平台的方法,作到了炮眼长度基本相同,但是增加了揭煤平台的岩巷工程量4-5m,延长了揭煤时间,提高了揭煤成本。为了促进矿井安全生产,搞好石门揭煤安全工作,缩短石门揭煤工期,寻求有利于管理,又便于操作的揭煤方法。石门工作面揭煤前经过高负压,强力抽放瓦斯后,煤层瓦斯压力和瓦斯含量都大幅度下降,采用非震动炮揭煤,炮后瓦斯浓度变化稳定,瓦斯涌出量小,揭煤时间大大的缩短。(2)密钻孔、高负压、强力抽,非震动炮快速揭煤的技术关键抽放防突技术。根据预抽防突原
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