煤矿1401采煤工作面综合防突措施.doc
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1、金 坡 煤 矿1401采煤工作面专项防突设计编制单位: 防突队编 制: 陈玉根 编制日期: 2013年6月28日审 批 栏人 员意 见日 期防突队长机电矿长安全矿长总工程师矿 长1401采煤工作面专项防突设计编制依据1、煤矿安全规程2011年版2、防治煤与瓦斯突出规定简称防突规定3、1401采煤工作面作业规程第一章概述工作面走向长380m,倾斜宽130m,煤层倾角为14o,煤层平均厚度为1.2m,面积为494002,储量8.3万吨。第一节 工作面位置及井上下关系1401采煤工作面为本矿井一水平一采区东翼M4煤层设计首采工作面,煤层顶板标高为13491386m,北为M4煤层采空区,南为本矿井深部
2、未采动区,东为矿井边界保护煤柱,西为1401运输石门。地面标高为15901676m,工作面上复岩柱204327m,为山体,开采放顶后,对地面可能会造成轻度影响。第二节煤层情况本工作面设计开采煤层为二叠系龙潭组第M4号煤层,通过回风顺槽,运输顺槽,上山及工作面切眼揭露,工作面内煤层厚度为1.11.3米。厚度稳定。煤层结构较简单,煤种为无烟煤,普氏硬度系数(f)为45级,与顶底板的接触关系均为整合接触关系。第三节煤层顶底板一、煤层顶板为泥质细砂岩及泥岩,为层状、块状结构,厚度为23m,较稳定,普氏硬度系数(f)35级。二、煤层底板为泥岩,层状及块状结构,厚度为1.0m,较稳定,普氏硬底系数为3级,
3、遇水膨涨明显。 第四节地质构造一、 断层情况以及对回采的影响。 根据工作面顺槽和切眼揭露情况,工作面内无断层。二、局部地段煤层顶底板稍有起伏,并造成煤层变厚至1.4米或变薄至1.1米,对回采影响不大。三、裂隙发育情况及对回采的影响。通过上、下顺槽及工作面切眼揭露,煤层顶板裂隙,大多为走向、近走向方向,为方解石充填,基本不含水、对开采不大。第五节水文地质一、含水(顶部和底部)分析4号煤顶部30m内无含水层、导水层,在1020m之间有炭质泥岩层并能起到一定的隔水作用,上部无老窑、无积水,底部10m内无含水层、导水层。二、工作面内上方岩层及地面无岩溶洞及暗河。三、工作面涌水量预计及水源分析。工作面开
4、采放顶后对上部岩层会造成冒落破碎、裂隙弯曲,可能会有一小部分大气降水,通过裂隙渗透到工作面老塘的后方,预计水量为35m3/h,对开采不会造成影响。四、对水害的处理及预防1、回风巷以上水平设有隔离防水安全煤柱,轨道运输巷以上水平的水可通过该巷道自行流出井外。本工作面面开采不受水害威胁。2、在工作面生产过程中,应注意观察顶板及老塘水量变化情况,发现有水量变大及其它异常应加强顶板管理。发现有突水预兆时,要迅速把人员全部撤出工作面。3、正常的涌水可通过1401工作面运输顺槽,自行流入到井底水仓内排出。第六节 采煤方法及回采工艺 1401采煤工作面采用走向长壁后退式采煤法,由东向西回采。全部垮落法管理顶
5、板。工作面采用单体液压支柱配合匀铰接顶梁支护顶板,支护排距为1.2m,柱距为0.7m,采用“三四”排控顶。工作面采用割煤机割煤。第二章 工作面通风系统及监测监控 第一节工作面的瓦斯情况 各煤层瓦斯抽采率应达到的指标范围煤层M4M9M15一采区 (+1340m以上)矿井瓦斯涌出量(m3/min)22.63 19.32 21.60 采面瓦斯涌出量(m3/min)9.75 7.86 8.80 矿井瓦斯抽采率应达到的指标(%)352535采面瓦斯抽采率应达到的指标(%)202020二采区 (+1000m以上)矿井瓦斯涌出量(m3/min)30.39 25.39 26.99 采面瓦斯涌出量(m3/min
6、)13.17 10.40 11.06 矿井瓦斯抽采率应达到的指标(%)353535采面瓦斯抽采率应达到的指标(%)303030 各煤层瓦斯含量降至8m3/t以下所需抽放率范围煤层瓦斯含量(m3/t)瓦斯含量降到8m3/t所需瓦斯抽放率一采区 (+1340m以上)M412.64 36.73%M911.84 32.45%M1513.03 38.58%二采区 (+1000m以上)M415.87 49.58%M914.68 45.49%M1515.54 48.52%各煤层设计瓦斯抽放率煤层M4M9M15矿井瓦斯抽采率(%)505050采面瓦斯抽采率(%)505050掘进头抽采率(%)505050采空区
7、抽采率(%)505050 第二节 工作面的通风情况一、1401采面采用U型通风,配风量为480m3/min。 通风路线:新鲜风流从主斜井(副平硐)一采区运输大巷(轨道上山)1401运输石门1041采面运输顺槽1401工作面1401工作面回风顺槽区段回风石门一采区回风上山回风平硐引风道地面。二、风量计算1、按瓦斯涌出量计算所需风量Q1=100qRm3/min =1006.321.5=948m3/min2、按工作面最多人数计算所需风量Q2=4RN =41.525=160m3/min以上式中Q工作面所需风量(m3/min)R工作面瓦斯涌出的不均匀系数,取1.5q工作面绝对瓦斯涌出量(m3/min)N
8、工作面最多人数,取25人。依据以上二个方面,工作面需要配风量计算,根据目前本矿井实际生产情况,工作面按948m3/min配风。三、风量验算按煤矿安全规程规定进行风量验算工作面最小允许风量Q允=0.25S60 =0.25(1.64.01.5)60 =144m3/min工作面最小允许风量Q配948m3/min大于Q允144m3/min,符合煤矿安全规程的有关规定。第三节 安全监测监控系统一、便携式甲烷报警仪的配备和使用1、当班的班长下井必须携带便携式甲烷报警仪,并悬挂在工作面回风上隅角位置,对工作面瓦斯进行不间断检测。2、机电流动电工、维修工及当班电工下井进入工作面必须携带便携式甲烷报警仪,在检查
9、、维修及调式机电设备时,必须对作业地点20m范围内进行瓦斯检查,当瓦斯浓度超过1%时,不得进行通电、检查及维修作业。3、生产、安全技术管理人员下井到工作面检查,指导工作时必须携带便携式甲烷报警仪,并实时监测生产现场及所到地点的瓦斯含量,发现有瓦斯超限时,必须组织人员及时处理。二、光学式瓦斯检查仪的配备及使用1、本矿使用的光学瓦检仪型号为GWJTA,每班必须有一名专职瓦检员,携带光学瓦检仪对工作面不少于3次的检查,并填写瓦斯检查记录牌板及工作面瓦斯日报。当工作面及两巷瓦斯含量达到0.8%时,必须通知当班施工人员采取措施。2、在工作面回风巷20m处设置瓦斯检查测量记录挂式牌板,瓦检员必须把所测量数
10、据如实填写。三、瓦斯安全监控系统1、矿井的瓦斯监控系统为煤炭科学研究院重庆分院研制的KJ90系统,在工作面、回风巷,分别安装瓦斯报警传感器,对工作面进行不间断监测。工作面进风流瓦斯报警值设定为0.8%,断电值设定为1.5%,复电值为0.8%,工作面回风风流瓦斯报警、断电设定为0.8%。2、传感器的悬挂要求:传感器必须垂直悬挂,距顶板不得大于300mm,距巷帮不得小于200mm。3、监控系统设专人维护,出现问题要及时处理。确保系统正常运行,闭锁装置可靠。4、地面总控室设专人值班,时时掌握系统的运行情况,发现工作面监控点瓦斯超限及时向矿长汇报。5、采面上隅角必须悬挂便携式报警仪。第四节通讯系统矿调
11、度安装一台威通讯系统一套,本规程施工的1401工作面,运输巷机尾20m处安装一部防爆电话,泵站处安装一部防爆电话,运输巷皮带机机头、机尾转载点处均装设电话,各电话之间均可相互联络,各机均可与调度室联通,随着工作面的推进,运输巷机尾处的电话要随时外移。第五节 瓦斯抽放系统回采工作面采用的瓦斯抽放方法1、 高负压顺层钻孔预抽煤层及围岩的瓦斯在C4煤层的1401工作面运输顺槽和回风顺槽作为瓦斯抽放巷道,向C4煤层打顺层钻孔抽放C4煤层的瓦斯。由1401运输顺槽平行布置上向顺层抽放钻孔,由1401回风顺槽向平行布置下向顺层抽放钻孔,上、下向钻孔压荐5m,抽放管径160mm。 2、钻孔布置、钻孔参数确定
12、 (1)钻孔直径:设计考虑65mm (2)钻孔长度:70m。(3)钻孔间距离孔口孔底均为35m。(4)抽放负压、瓦斯浓度与封孔长度:抽放负压不下于13KPa,单孔瓦斯抽放浓度不小于30%;封孔长度不小于8m。 3、封孔方式、材料及工艺 钻孔封孔材料采用两种马丽散配合搅拌而成。 封孔方法:封孔前用水或压风将孔内残存的煤、岩钻霄清洗干净,然后放入套管(孔内抽放管)。套管直径30mm,封孔长度不小于8m。套管顶端应钻510个直径为10mm的筛孔,以免煤、岩屑及杂物堵塞。挡盘直径要略小于钻孔直径。 4、低负压采空区插管抽放方法 采空区瓦斯不仅在开采过程中向工作面涌出,而且在工作采完密闭后也有瓦斯涌出。
13、为有效地降低矿井瓦斯涌出量,在工作面回采过程中采空区插管抽放,抽放管径200mm。5、1401采面的高、低抽放管道与矿井高低负压抽放主管联结,进行抽放。第六节 压风自救系统和紧急避险系统1、压风自救系统:在风井地面压风站装设两台24.5/min空气压缩机,用100 mm的钢管从风井口总回风巷总回风下山1401运输石门1401运输巷1401采面。并随着工作面的开采推进,随时拆撤。要求出风口距工作面下端头不得大于20米。在运输巷50米设置一处57个取风开罩口。紧急情况时,人员可以随时取新风。2、矿井在1340运输大巷上帮按要求设置了永久避难硐室,安装了各类生存系统、监测监控系统、人员定位系统、通讯
14、系统等系统,以防井下发生灾变人员暂无法撤至地面时紧急避灾之用。第三章 综合防突措施第一节 矿井煤与瓦斯突出危险性鉴定情况煤炭科学研究总院对我矿M4煤层瓦斯正在进行鉴定中。第二节 区域综合防突措施 一、区域突出危险性预测根据防治煤与瓦斯突出规定相关规定和矿井的技术力量,1401采煤工作面直接执行区域防突措施。二、区域防突措施1401采煤工作面保护层四煤层未开采,工作面采取本煤层顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯的区域防突措施,预抽平均时间均在6个月以上,本煤层顺层预抽钻孔参数如下:在工作面上、下顺槽掘进期间,在运输巷和回风巷分别每间隔5m,向工作面回采区域施工一个平行钻孔,从运输巷施工的上向本煤层预抽
15、钻孔孔深70m,从回风巷施工的下向本煤层预抽钻孔孔深70m;钻孔孔径65mm,沿顶板倾角施工,上向钻孔与下向钻孔保持压茬5m以上;本煤层预抽钻孔施工完一个连抽一个,采用聚胺脂或聚胺脂加水泥砂浆封孔,封孔段长度8m,确保不漏气并与矿井高负压抽放系统相连预抽回采区域煤层瓦斯。三、区域防治措施效果检验根据防治煤与瓦斯突出规定52、53条之规定,1401回采工作面采取实测残存瓦斯压力或残存瓦斯含量的区域防突措施效果检验方法进行区域防突措施效果检验。1、本煤层顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯的效果检验方法及认定标准(1)采用实测残存瓦斯压力的方法时,即沿1401回采工作面回采方向每间隔3050m布置二个检验
16、孔(地质构造带间距缩短至20m),检验孔均匀布置并能全面检验1401采煤工作面回采区域预抽煤层瓦斯的效果,检验孔采用聚胺脂+水泥砂浆封孔,封孔段长度15m,并在测试管外露末端安装示值1Mpa压力表;若采用实测残存瓦斯含量的方法检验区域防突措施的效果时,钻孔的布置与实则残存瓦斯压力的相同,检验的方法:在井下采用专用仪器直接测定每个检验钻孔45-48m段的钻屑的解吸瓦斯量,通过计算求得煤层的残存瓦斯含量。(2)本煤层顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯的效果的认定标准:每个检验测试孔实测残存瓦斯压力均小于区域防突措施预测临界值0.74Mpa或8m3/t,认定本煤层顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯的区域防突措施
17、有效,则1401采面为无突出危险区。否则,认定1401采煤工作面本煤层顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯的区域防突措施效果无效,在此检验测试孔周围半径100m内的预抽区域仍划为突出危险区。2、只有经区域防突措施效果检验认定预抽的回采区域为无突出危险,在回采前再进行区域验证防突措施仍有效后,方可采取安全防护措施进行回采作业。否则,被认定为突出危险区的预抽区域必须补充预抽钻孔及延长预抽时间,再重新进行区域防突措施效果检验直至有效,经区域验证认定区域防突措施仍有效后,方可采取安全防护措施进行回采作业。3、1401采煤工作面区域防突措施检验工作相关要求(1)进行区域防突措施检验前,必须分析、检查预抽区域内钻
18、孔的分布等是否符合设计要求,不符合设计要求不得进行检验工作。(2)区域防突措施效果检验无效的区域(即突出危险区),不得进行回采作业,应补充预抽钻孔及延长预抽时间,加强瓦斯抽放工作,重新进行区域防突措施效果检验有效后,再进行区域验证工作。(3)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,不管其它瓦斯参数是否小于临界值,发生明显突出预兆的位置周围半径100m内的预抽区域均划为突出危险区。四、区域验证1401采煤工作面的回采区域预抽煤层瓦斯效果经检验有效后,方可进入区域验证程序。根据我矿实际情况,1401采煤工作面区域验证的方法及操作要求如下:1、1401采煤工作面区域验证
19、规定(1)根据防治煤与瓦斯突出规定57、58条之规定,1401采煤工作面回采时,必须连续进行2次区域验证,经区域验证区域防突措施仍有效,方可采取安全防护措施进行回采作业。(2)当工作面煤层赋存正常情况下每推进1050m至少再进行2次区域验证,若遇到地质构造破带必须连续进行区域验证且每次验证必须预留不小于3m的突出预测超前距。(3)1401采煤工作面进行区域验证过程中,若其中一次区域验证有突出危险或钻孔等作业期间发现突出预兆,则被验证区域以后的回采作业必须采取局部综合防突措施。2、1401采煤工作面区域验证方法及操作要求:(1)区域验证方法采用钻屑指标法,即用弹簧称测定钻屑量指标,使用WTC瓦斯
20、参数仪测定钻屑瓦斯解吸指标K1值。(2)区域验证操作要求:每个钻孔每施工2m验证一次瓦斯解吸指标,每1m验证一次钻屑指标,根据每个钻孔沿孔长每1m的最大钻屑量Smax和钻屑解吸指标K1值验证预抽区域防突效果。(3)验证钻孔布置及钻孔参数:沿工作面每间隔1015m布置一个区域验证钻孔(断层构造两侧510m内间隔34m布置一个),孔深10m,孔径42mm,每个区域验证钻孔位置应布置在距煤层顶板1.0m左右处,如遇软煤层,钻孔布置在软煤层中。(4)验证指标及指标临界值的确定:根据我矿实际情况,K1值为主要验证指标,钻屑量为辅助指标,利用这两项指标来验证预抽区域防突效果。因我矿煤与瓦斯突出危险性预测指
21、标的临界值无实测数据,故依据防治煤与瓦斯突出规定第75条,K1值的临界值定为0.5mL/g.min1/2;Smax值的临界值定为6kg/m。(5)首次进行区域验证时,在工作面回采前至少保留3m突出预测超前距。所测指标的结果均小于临界值时,认定验证区域仍为无突出危险区,采取安全防护措施进行回采作业。否则,必须采取局部综合防突措施。第三节 局部综合防突措施一、 突出危险性预测根据国家煤矿安全监察局编防突规定读本第五条解释:“四位一体”的综合防突措施所包括的四项内容并非一定都要实施,其中唯一一项必须实施的内容就是“四位一体”中的最后一项。由于突出过程具有复杂性和现有科学技术的局限性,突出危险性预测有
22、一定的局限性和误差。为确保工作面安全,1401回采工作面不进行突出危险性预测,直接进行其他的综合防突措施:工作面防突措施、工作面措施效果检验和工作面安全防护。二、工作面防突措施由于回采工作面的防突范围大,实施防突措施的空间小,施工困难等特点,以及要求尽可能少地影响回采速度,故本1401回采工作面采用的防突措施为:在回采工作面的上、下顺槽中,沿煤层倾向施工预抽瓦斯钻孔的防突措施。其特点是在平巷中沿煤层倾斜方向布置钻孔,可以预先在工作面前方使煤层卸压和排放瓦斯,对回采工作的影响小,防突范围大,措施效果较好。见1401采面预抽钻孔及检验钻孔布置图(1)1401回风顺槽顺层钻孔预抽瓦斯防突措施:下向孔
23、施工方法:由开切眼向东方向(轨道下山方向),在回风顺槽内向下沿煤层倾向,每5m施工一个顺层钻孔。钻孔参数:钻孔长度50m,开孔间距6m,终孔间距6m;钻孔倾角与煤层倾角一致;所有钻孔开孔位置距顶板0.8m,并布置在软分层中。(2)1401运输顺槽顺层钻孔预抽瓦斯防突措施:上向孔施工方法:由开切眼向东方向,在运输顺槽内向上沿煤层倾向,每6m施工一个顺层钻孔。钻孔参数:钻孔长度55m,开孔间距6m,终孔间距6m;钻孔倾角与煤层倾角一致;所有钻孔开孔位置距顶板0.8m,并布置在软分层中。(3)下向孔与上向孔必须保持5m压茬。(4)每施工完一个预抽孔,必须及时封孔,封孔后与高负压抽放系统连接抽放。封孔
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