鸡爬坎煤矿106煤柱采煤工作面局部防突方案设计.doc
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1、金沙县新化鸡爬坎煤矿106煤柱采煤工作面局部综合防突措施方 案 设 计根据金沙县鸡爬坎煤矿防治煤与瓦斯突出综合治理方案设计说明书的要求:“ 该矿老系统已全部回采完毕,矿井目前正在进行残留煤柱回收工作,鉴于矿井早前已采取了区域综合防突措施(本煤层瓦斯抽放),在进行残采时,可不必采取区域防突措施,但必须采取下列措施:、回收煤柱时必须采取局部防突措施并进行措施效果检验;、必须采取安全防护措施。”为此,我矿采取的局部综合防突措施方案是:(一)、局部综合防突措施基本程序和要求:1、工作面突出危险性预测(以下简称工作面预测)是预测工作面煤体的突出危险性,包括石门和立井、斜井揭煤工作面、煤巷掘进工作面和采煤
2、工作面的突出危险性预测等。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。2、突出危险工作面必须采取工作面防突措施,并进行措施效果检验。经检验证实措施有效后,即判定为无突出危险工作面;当措施无效时,仍视为突出危险工作面,必须采取补充防突措施,并再次进行措施效果检验,直到措施有效。无突出危险工作面必须在采取安全防护措施并保留足够的突出预测超前距或防突措施超前距的条件下进行采掘作业。煤巷掘进和回采工作面应保留的最小预测超前距均为2m。工作面应保留的最小防突措施超前距为:煤巷掘进工作面5m ,
3、回采工作面3m,在地质构造破坏严重地带应适当增加超前距,但煤巷掘进工作面不小于7m,回采工作面不小于5m。每次工作面防突措施施工完成后,应当绘制工作面防突措施竣工图。3、突出煤层的每个煤巷掘进工作面和采煤工作面都应当编制工作面专项防突设计,报矿技术负责人批准。实施过程中当煤层赋存条件变化较大或巷道设计发生变化时,还应当作出补充或修改设计。4、在实施局部综合防突措施的煤巷掘进工作面和回采工作面,若预测指标为无突出危险,则只有当上一循环的预测指标也是无突出危险时,方可确定为无突出危险工作面,并在采取安全防护措施、保留足够的预测超前距的条件下进行采掘作业;否则,仍要执行一次工作面防突措施和措施效果检
4、验。二、工作面突出危险性预测1、对于各类工作面,除规定载明应该或可以采用的工作面预测方法外,其他新方法的研究试验应当由具有突出危险性鉴定资质的单位进行;在试验前,应当由煤矿企业技术负责人批准。应针对各煤层发生煤与瓦斯突出的特点和条件试验确定工作面预测的敏感指标和临界值,并作为判定工作面突出危险性的主要依据。试验应由具有突出危险性鉴定资质的单位进行,在试验前和应用前应当由煤矿企业技术负责人批准。2、在主要采用敏感指标进行工作面预测的同时,可以根据实际条件测定一些辅助指标(如瓦斯含量、工作面瓦斯涌出量动态变化、声发射、电磁辐射、钻屑温度、煤体温度等),采用物探、钻探等手段探测前方地质构造,观察分析
5、工作面揭露的地质构造、采掘作业及钻孔等发生的各种现象,实现工作面突出危险性的多元信息综合预测和判断。工作面地质构造、采掘作业及钻孔等发生的各种现象主要有以下方面:(1)煤层的构造破坏带,包括断层、剧烈褶曲、火成岩侵入等;(2)煤层赋存条件急剧变化;(3)采掘应力叠加;(4)工作面出现喷孔、顶钻等动力现象;(5)工作面出现明显的突出预兆。在突出煤层,当出现上述第(4)、(5)情况时,应判定为突出危险工作面;当有上述第(1)、(2)、(3)情况时,除已经实施了工作面防突措施的以外,应视为突出危险工作面并实施相关措施。3、可采用下列方法预测煤巷掘进工作面的突出危险性:(1)钻屑指标法;(2)复合指标
6、法;(3)R值指标法;(4)其他经试验证实有效的方法。4、采用钻屑指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性时,在近水平、缓倾斜煤层工作面应向前方煤体至少施工3个、在倾斜或急倾斜煤层至少施工2个直径42mm,孔深810m的钻孔,测定钻屑瓦斯解吸指标和钻屑量。钻孔应尽可能布置在软分层中,一个钻孔位于掘进巷道断面中部,并平行于掘进方向,其他钻孔的终点应位于巷道断面两侧轮廊线外24m处。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。各煤层采用钻屑指标法预测煤巷掘进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。
7、 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钻屑瓦期解吸指标h2Pa钻屑瓦斯解吸指标K1(mL/gmin1/2)钻屑量S(kg/m)(L/m)2000.565.4如果实测得到的S、K1或h2 所有测定值均小于临界值,并且未发现其他异常情况,则该工作面预测为无突出危险工作面;否则,为突出危险工作面 。5、对采煤工作面的突出危险性预测,可参照上述6条所列的煤巷掘进工作面预测方法进行。但应沿采煤工作面每隔1015m布置一个预测钻孔,深度510m,除此之外的各项操作等均与煤巷掘进工作面突出危险怀预测相同。判定采煤工作面突出危险性的各指标临界值应根据试验考察确定,在确定前可参照煤巷掘进工作面突出
8、危险性预测的临界值。三、矿井工作面防突措施方案设计工作面防突措施是针对经工作面预测尚有突出危险的局部煤层实施的防突措施。其有效作用范围一般仅限于当前工作面周围的较小区域。(一)矿井掘进工作面防突措施(略)(二)矿井采煤工作面防突措施方案1、工作面突出危险性预测对采煤工作面尽管采取了大面积预抽并经预抽效果评价,确无突出危险方能开采,开采时仍需要经常复验。复验就是对采煤工作面突出危险性进行预测。加之个别钻孔抽放效果欠佳或预抽钻孔未控制的局部地点以及地质构造带,煤厚变化带等都需要进行突出危险性预测。预测方法与煤巷掘进工作面相同,有钻屑指标法、复合指标法、R值指标法及其他经实验证实有效的方法。(1)预
9、测钻孔布置在采煤工作面,每隔1015m布置一个预测孔,钻孔应尽量布置在软分层之中。若工作面存在地质构造或地质异常变化带,应在地质构造和地质异常带附近适当增补预测孔,预测孔深不宜过长,应控制在510m以内,孔径42mm。用煤电钻和配套螺旋钻杆施工,预测钻孔布置参见下图。(2)预测方法、指标和临界值预测指标和指标界值与煤巷掘进工作面基本相同。当采煤工作面预测结果为无突出危险时,在采取安全防护措施和留有不小于2m的预测孔超前距的前提下,方可回采(见下图),当采煤工作面预测有突出危险时,必须采取防突措施。2、防突措施虽然采煤工作面在回采前,已经在进、回风巷施工钻孔进行了区域性瓦斯抽放,但在回采过程中,
10、可能因为抽放效果的不佳或在局部地点钻孔控制不到位或采煤时措施效果检验指标超标,此时,应采取局部防突措施进行防突。局部防突措施可选用排放钻孔、松动爆破、煤层注水或其它经验证有效的方法,目前宜采用排放钻孔的局部防突措施,在条件具备时可试验煤层注水或松动爆破等局部防突措施。采用超前排放钻孔时,需要布置12排(根据煤层厚度情况确定,1.5m以下布置1排,1.5m布置2排),钻孔深1015m,孔径7590mm。超前排放钻孔的孔数、孔底间距等应当根据钻孔的有效排放或抽放半径确定,钻孔排放半径应根据实际考察确定。如为75mm的排放钻孔,可暂定孔间距1.0m,如为90的排放钻孔,可暂定孔间距1.2m。地质条件
11、变化剧烈地带也可以采用42mm的排放孔,孔间距可暂定为0.6m。钻孔布置方式见下图。施工完所有排放钻孔后,应排放至少2个小时后,再进行措施效果检验。采煤工作面排放钻孔平面布置示意图四、工作面措施效果检验l、在实施钻孔法防突措施效果检验时,分布在工作面各部位的检验钻孔应当布置于所在部位防突措施钻孔密度相对较小、孔间距相对较大的位置,并远离周围的各防突措施钻孔或尽可能与周围各防突措施钻孔保持等距离。在地质构造复杂地带应根据情况适当增加检验钻孔。工作面防突措施效果检验必须包括以下两部分内容: (1)检查所实施的工作面防突措施是否达到了设计要求和满足有关的规章、标准等,并了解、收集工作面及实施措施的相
12、关情况、突出预兆等(包括喷孔、卡钻等),作为措施效果检验报告的内容之一,用于综合分析、判断: (2)各检验指标的测定情况及主要数据。2、对石门和其他揭煤工作面进行防突措施效果检验时,应当选择本方案“工作面突出危险性预测”所列的钻屑瓦斯解吸指标法或其他经试验证实有效的方法,但所有用钻孔方式检验的方法中检验孔数均不得少于5个,分别位于石门的上部、中部、下部和两侧。 如检验结果的各项指标都在该煤层突出危险临界值以下,且未发现其他异常情况,则措施有效;反之,判定为措施无效。 3、煤巷掘进工作面执行防突措施后,应当选择本方案“工作面突出危险性预测”之6条所列的方法进行措施效果检验。 检验孔应当不少于3个
13、,深度应当小于或等于防突措施钻孔。 如果煤巷掘进工作面措施效果检验指标均小于指标临界值,且未发现其他异常情况,则措施有效;否则,判定为措施无效。 当检验结果措施有效时,若检验孔与防突措施钻孔向巷道掘进方向的投影长度(简称投影孔深)相等,则可在留足防突措施超前距并采取安全防护措施的条件下掘进。当检验孔投影孔深小于防突措施钻孔时,则应当在留足所需的防突措施超前距并同时保留有至少2m检验孔投影孔深超前距的条件下,采取安全防护措施后实施掘进作业。4、对采煤工作面防突措施效果的检验应当参照采煤工作面突出危险性预测的方法和指标实施。但应当沿采煤工作面每隔l015m布置一个检验钻孔,深度应当小于或等于防突措
14、施钻孔。 如果采煤工作面检验指标均小于指标临界值,且未发现其他异常情况,则措施有效;否则,判定为措施无效。 当检验结果措施有效时,若检验孔与防突措施钻孔深度相等,则可在留足防突措施超前距并采取安全防护措施的条件下回采。当检验孔的深度小于防突措施钻孔时,则应当在留足所需的防突措施超前距并同时保留有2m检验孔超前距的条件下,采取安全防护措施后实施回采作业。 下面本防突设计以图解方式,具体举例说明一下工作面局部防突措施效果检验方法: 例:本防突设计煤巷掘进采取了超前排放钻孔防突措施,经过一段时间的排放后,或当采取边掘边抽防突措施并经评价达到预抽效果后,在掘进过程中必须进行措施效果检验。其检验方法、临
15、界指标与突出危险性预测基本一致。工作面的检验孔深应小于或等于措施孔深,并应布置在措施孔之间。若检验值均不超过指标临界值,则认为措施有效,反之,认为措施无效。当措施无效时,无论措施孔还留有多少超前距,都必须采取防突的补充措施,并经措施效果检验有效后,方可在采取安全防护措施的前提下进行作业。 当检验孔孔深等于措施孔孔深(均为投影孔深)时,则留足措施孔5m超前距(投影距);当检验孔孔深小于措施孔孔深,且两孔投影孔深的差值不小于3m时,可保留2m的检验孔(投影)超前距,参见下图。措施效果检验后允许进尺距离示意图检验指标和临界值与预测时相同。若一轮排放孔打完后,检验孔达不到预定深度时,可分次进行检验,但
16、超前距必须符合以上规定。五、矿井安全防护措施 为了防止因预测失误,措施失效,检验失误或者发生延期突出等而导致发生人身伤亡事故,在突出煤层采掘活动中均要采取安全防护措施。安全防护措施包括设置反向风门、震动性放炮、远距离放炮、避难所、压风自救系统和隔离式(压缩氧和化学氧)自救器等。1、设置反向风门 在突出煤层的石门揭煤和煤巷掘进工作面进风侧,必须设置至少2道牢固可靠的反向风门。风门之间的距离不得小于4m。 反向风门距工作面的距离和反向风门的组数,应当根据掘进工作面的通风系统和预计的突出强度确定,但反向风门距工作面回风巷不得小于10m,与工作面的最近距离一般不得小于7Om,如小于70m时应设置至少三
17、道反向风门。 反向风门墙垛可用砖、料石或混凝土砌筑,嵌入巷道周边岩石的深度可根据岩石的性质确定,但不得小于0.2m:墙垛厚度不得小于08m。在煤巷构筑反向风门时,风门墙体四周必须掏槽,掏槽深度见硬帮硬底后再进入实体煤不小于0.5m。通过反向风门墙垛的风筒、水沟、刮板输送机道等,必须设有逆向隔断装置。 人员进入工作面时必须把反向风门打开、顶牢。工作面放炮和无人时,反向风门必须关闭。2、震动性放炮 震动性放炮主要用于石门(井巷)揭穿煤层,在石门和井巷掘进工作面,在执行防突措施并经措施效果检验有效后,可用震动放炮揭开煤层或预测煤层为无突出危险时可不采取防治突出措施,但必须采用震动放炮揭开煤层。震动放
18、炮的作用机理是利用炸药爆炸产生的震动力,破坏石门(井巷)附近的应力平衡,诱发应力与瓦斯能量的突然释放,达到诱发煤与瓦斯突出的目的。根据我国目前发生的突出情况及治理突出经验来看,揭煤一般都需要采取防治突出措施,即使预测无突出危险,从安全的角度考虑,也应采取防治突出措施后再揭开煤层。由于鸡爬坎煤矿煤层倾角910,若采用渐进法揭煤时,震动性放炮揭开煤层暴露面广,一旦诱导突出将给矿井巷道施工带来极大困难,因此,在采取防治突出措施并经效果检验有效后,就可以不采取震动性放炮揭开煤层,而采取远距离撤人放炮措施揭开煤层。因此,一般情况不采用震动性放炮作为揭煤的安全措施,以后在需要采取震动性放炮作为安全措施时,
19、由矿上根据揭煤地点的具体情况,按照规定的有关规定编制震动性放炮的专门设计。3、远距离放炮在突出煤层中的采掘工作面采用爆破作业时,都必须采用远距离放炮安全防护措施,具体可按煤炭行业标准MT9592005远距离爆破技术条件执行。石门揭煤采用远距离爆破时,必须制定包括放炮地点、避灾路线及停电、撤人和警戒范围等的专项措施。在矿井尚未构成全风压通风的建井初期,在石门揭穿有突出危险煤层的全部作业过程中,与此石门有关的其他工作面必须停止工作。在实施揭穿突出煤层的远距离爆破时,井下全部人员必须撤至地面,井下必须全部断电,立井口附近地面20m范围内或斜井口前方50m、两侧20m范围内严禁有任何火源。煤巷掘进工作
20、面采用远距离爆破时,放炮地点必须设在进风侧反向风门之外的全风压通风的新鲜风流中或避难所内,放炮地点距工作面的距离由矿技术负责人根据曾经发生的最大突出强度等具体情况确定,但不得小于300m;采煤工作面放炮地点到工作面的距离由矿技术负责人根据具体情况确定,但不得小于l00m。远距离爆破时,回风系统必须停电、撤人。放炮后进入工作面检查的时间由矿技术负责人根据情况确定,但不得少于30min。4、避难所或压风自救系统 有突出煤层的采区必须设置采区避难所。避难所的位置应当根据实际情况确定。 避难所应当符合下列要求: (1)避难所设置向外开启的隔离门,隔离门设置标准按照反向风门标准安设。室内净高不得低于2m
21、,深度满足扩散通风的要求,长度和宽度应根据可能同时避难的人数确定,但至少能满足l5人避难,且每人使用面积不得少于0.5m2。避难所内支护保持良好,并设有与矿(井)调度室直通的电话。 (2)避难所内放置足量的饮用水、安设供给空气的设施,每人供风量不得少于0.3m3min。如果用压缩空气供风时,设有减压装置和带有阀门控制的呼吸嘴; (3)避难所内应根据设计的最多避难人数配备足够数量的隔离式自救器。 突出煤层的采掘工作面应设置工作面避难所或压风自救系统。应根据具体情况设置其中之一或混合设置,但掘进距离超过500m的巷道内必须设置工作面避难所。 工作面避难所应当设在采掘工作面附近和爆破工操纵放炮的地点
22、。根据具体条件确定避难所的数量及其距采掘工作面的距离。工作面避难所应当能够满足工作面最多作业人数时的避难要求,其他要求与采区避难所相同。 压风自救系统应当达到下列要求: (1)压风自救装置安装在掘进工作面巷道和回采工作面巷道内的压缩空气管道上: (2)在以下每个地点都应至少设置一组压风自救装置:距采掘工作面25-40m的巷道内、放炮地点、撤离人员与警戒人员所在的位置以及回风道有人作业处等。在长距离的掘进巷道中,应根据实际情况增加设置; (3)每组压风自救装置应可供5-8个人使用,平均每人的压缩空气供给量不得少于0.1m3min。5、其它安全防护措施 (1)爆破时,回风系统必须停电撤人,严格执行
23、“一炮三检制”和“三人连锁放炮制”。放炮等候时间至少30分钟后方可进入工作面检查,待检查确定具备安全生产条件后,方可允许其他人员进入。残炮、瞎炮的处理按规程有关规定执行。 (2)采掘工作面应形成独立通风系统,严禁任何两个工作面之间串联通风及相向采掘,回风系统中不宜设置调节风窗。(3)揭穿或揭开煤层后,在石门附近30m范围内掘进煤巷时,必须加强支护。六、矿井防突管理设计 鸡爬坎煤矿作为煤与瓦斯突出矿井,根据规定的“防突管理及培训”有关规定,必须采取如下管理措施。 1、有突出矿井的煤矿企业主要负责人、突出矿井矿长应当分别每季度、每月进行防突专题研究,检查、部署防突工作;保证防突科研工作的投入,解决
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