采煤工作面专项防突设计.docx

采煤工作面专项防突设计11901采煤工作面专项防突设计及措施一、大概情况久丰紫马煤矿位于贵州省黔西南州晴隆县南部，属紫马乡管辖。地理坐标为东经105°1515105°1900，北纬25°331525°3600。井田范围为一不规则的多边形，其矿界范围由6个拐点构成，走向长约3.90km，倾斜宽约2.15km，面积7.6606km2。矿区外围有沙(子岭)兴(仁)公路经过，矿区距晴隆县城55公里，距兴仁县城45km；距南昆铁路兴义站(顶效)100km；现已有简易公路通达矿井，故矿区交通条件具备。贵州省动能煤炭技术发展服务2020年5月编制了（晴隆县紫马乡久丰紫马煤矿新设开采方案设计）并通过审查获得贵州省煤炭管理局批复，该方案设计能力30万t/a。根据贵州省安全生产监督管理局、贵州煤矿安全监察局、贵州省煤炭管理局文件(黔安监管办字【2007】345号“关于加强煤矿建设项目煤与瓦斯突出防治工作的意见，久丰紫马煤矿在该文件划定的煤与瓦斯突出区域内。该矿准采标高范围内共有2层可采煤层，煤层编号从上往下依次为K17和K19。根据贵州省能源局文件黔能源煤炭2020644号（关于对晴隆县久丰紫马煤矿K19煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告的批复），久丰紫马煤矿K19煤层鉴定范围标高+1417.7m以上的K19煤层内没有突出危险性。本次设计各煤层均按突出煤层设计和管理，其中鉴定范围标高+1417.7m以上的K19煤层按突出矿井中非突出区域管理。二、防治煤与瓦斯突出概述煤与瓦斯突出是一种复杂的矿井瓦斯动力现象，到目前为止，对各种地质，开采条件下突出发生的规律还没有完全把握。久丰紫马煤矿各级领导干部都必须把防治突出作为一项重要工作来抓，全体职工都必须严格执行（防治煤与瓦斯突出规定）。下面简称（规定）。1、本矿划定为突出危险区域，开采前应制定区域综合防突措施和局部综合防突措施。1区域综合防突措施应包括：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区域论证；2局部综合防突措施1、工作面突出危险预测；2、工作面防治突出措施；3、工作面防治突出措施效果检验；4、安全防护措施。2、防突工作坚持区域防突措施现行、局部防突措施补充的原则。做到不掘突出头、不采突出面。未按要求采取区域综合防突措施，严禁进行采掘活动。3、煤矿企业的主要负责人是防突工作的第一责任人。矿井应当设置防突机构，建立健全防突管理制度和各级岗位责任制。4、本矿视为突出矿井，在编制年度、季度、月度生产建设计划时，必须一同编制年度、季度、月度防突措施计划，保证抽采平衡。防突措施计划及人力、物力、财力保障安排由技术负责人编制，煤矿企业主要负责人、矿长审批，分管负责人、分管副矿长组织施行。5、突出矿井发生突出的必须立即停产，并立即分析、查找突出的原因；在强化施行综合防突措施，消除突出隐患后，方可恢复生产。6、管理人员和井下工作人员必须接受防突知识培训，经考试合格后方准上岗作业。人员培训必须根据（防治煤与瓦斯突出规定）。三11901工作面布置情况11901采煤工作面走向长760米，倾斜长度138米，煤层倾角2°，煤层平均厚度为1.82m，回风顺槽最低标高+1460.011m，运输顺槽最低标高+1455.642m。风巷距地表埋深110m；机巷距地表埋深130m。该采面位于矿主井南翼，为南翼一采区第首采工作面。工作面采用综采，采煤工作面采用刮板机运输，运输顺槽采用皮带运输机运输，工作面顶板采用型号为ZFS5200/18/28HL的液压支架支护，采煤方法为长壁后退式采煤，全部垮落法管理顶板。二矿井通风及系统情况1、矿井通风方式、方法矿井通风方式为中央并列式，通风方法为抽出式通风；主通风机采用FBCDZ20型防爆轴流式通风机两台，一台工作，一台备用，其额定参数为：风量；23405724m3/min静压：2417665Pa。配套电机型号YBF23555-8，电机功率2×132KW380V。反风方式通风机反转反风。目前矿井总进风风量为4400m3/min,总回风风量4420m3/min；采煤工作面采用“U型通风，新鲜风流由工作面运输顺槽进入，新鲜风流冲洗工作面，乏风经回风顺槽进入回风斜井，由回风斜井排出地面，具有独立的回风系统，采面计划配风量900m3/min。2、采煤工作面通风系统情况矿井已建有主斜井、副斜井、回风斜井井筒直通地面，已构成了独立通风系统。新鲜风流从主、副斜井进入11901运输斜巷，至11901工作面运输巷再进入采煤工作面，乏风由采煤工作面经11901工作面回风顺槽进入11901回风斜巷后经回风斜井排到地面。K19煤层按突出煤层设计和管理，其中鉴定范围标高+1417.7m以上的K19煤层按突出矿井中非突出区域管理。在煤巷掘进工作面和回采工作面采用工作面预测方法对无突出危险区进行区域验证.采煤工作面的突出危险性预测，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性预测一样。三、区域综合防突措施一区域突出危险性预测1、我矿为年产30万吨的新建矿井，区内地表已发现断层14条，全区均有分布，其展布方向为北东向10条，北西向4条。正、逆断层基本各一半。在已发现的14条断层中，落差大于或等于30m的断层有5条，其中：4条正断层F1、F2、F3、F4，1条逆断层F5。孔内见隐伏断层2条。2、根据中国矿业大学矿山开采与安全教育部重点实验室分别提交的（晴隆县久丰紫马煤矿K19煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告）鉴定范围标高+1417.7m以上的K19煤层按突出矿井中非突出区域管理。K19煤层在标高+1417.7m的压力值为0.22Mpa，+1417.7m以上无突出危险。3、根据贵州省安全生产监督管理局、贵州煤矿安全监察局、贵州省煤炭管理局文件(黔安监管办字【2007】345号（关于加强煤矿建设项目煤与瓦斯突出防治工作的意见）：“本矿井位于煤与瓦斯突出危险区域内。因而，煤巷掘进工作面和回采工作面必须采用工作面预测方法对无突出危险区进行区域验证.二区域防治突出措施本矿井可采煤层2层：分别是k19、K17煤层。可采煤层K19、K17煤层层间距平均为38m。、区域防突措施的选择根据现场及生产实际，该回采工作面主要采取如下区域防治突出措施施行瓦斯治理，并经消突评价为无突出危险区域时方能组织生产。在采面运输顺槽采用上向垂直顺层钻孔预抽回采工作面煤层瓦斯；在采面打顺层钻孔预抽回采工作面煤层瓦斯。3在采面打顺层排放钻孔排放回采工作面煤层瓦斯。、瓦斯抽放参数确实定1抽放半径：根据贵州贵州省动能煤炭技术发展服务二八年四月提供的（晴隆县久丰紫马煤矿开采设计方案），采煤工作面瓦斯抽放半径按2.5米。在今后的瓦斯治理工作中逐步总结探索并积累瓦斯治理经历，总结出合适本矿井瓦斯治理的抽放半径。2上下向垂直顺层钻孔设计要求：钻孔直径42mm,孔间距5米,所有预抽钻孔必须均匀布置，不留空白带。采用上向垂直顺层钻孔预抽回采工作面瓦斯时，其钻孔有效深度为120m；详见区域防突措施设计图如下：回采工作面顺层抽采钻孔布置示意图3钻孔施工质量：严格瓦斯抽放工程的监督管理，钻孔施工结束及时组织验收、封孔接抽。4封孔长度：抽放钻孔封孔深度不低于8米，5抽放参数要求：单孔抽放负压不小于13KPa，抽放浓度不小于30。6预抽时间确实定：按规定必须预抽至煤层残余瓦斯含量在8m3/t下面或残余瓦斯压力降到0.74MP下面，因目前无瓦斯压力相关数据资料，暂按吨煤瓦斯含量6.02m3/t设计。Q储量60×290×1.7×1.5×6.02×1.0=26.711万m3，估计瓦斯抽放量10.68万m3，平均单孔抽放流量估计为0.12m3/min，单孔抽放浓度30，则回采工作面估计抽放时间：106843/58×0.12×0.30×24×60×301.2个月采面预抽1.2个月后对其进行区域防突效果检验。三区域防突措施效果检验方法区域防突措施效果检验采用两种方法：1、计算残存瓦斯含量对区域防突措施效果进行检验残存瓦斯含量按下式计算。Wc=(Q气Qc)÷G式中：Wc评价单元煤层残余瓦斯含量，m3/t；Q气评价单元煤层瓦斯储量，m3Qc评价单元煤层抽排瓦斯量，m3；G评价单元煤层储量，t；当所计算残存瓦斯含量小于8m3/t时，则回工作面为无突出危险区。当实测残存瓦斯含量大于8m3/t时，则工作面为突出危险区。2直接测定残存瓦斯压力对区域防突措施效果进行检验1测压钻孔的布置采用上下向垂直顺层钻孔预抽回采工作面煤层瓦斯时，测压钻孔沿回采工作面推进方向在距采面下出口20米处的运输顺槽内布置第一个，随后每隔050米布置一个测压孔，以此类推，直至停采线，所有测压样孔径均为42mm，其取样孔深度为120米。2所有测压钻孔必须均匀分布，不准出现布孔空白区域。详见区域测压孔设计图如下:3为提高检验测定数据的代表性，各测压钻孔要尽可能布置在措施钻孔间距较大、预抽时间较短的位置。4测压孔施工结束后立即封孔进行测压，其压力观测时间不少于3天，当实测煤层瓦斯压力小于0.74Mpa时，则回工作面为无突出危险区。当实测煤层瓦斯压力大于0.74Mpa时，则工作面为突出危险区。、采用直接测定残存瓦斯压力对区域防突措施效果进行检验时，必须提早两天关闭该区域抽放系统的抽放，待检验结束后方能恢复其抽放。、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，发现明显突出预兆的位置周围100米内的预抽区域均断定为预抽防突措施效果无效，所在区域煤层仍属突出危险区。、上述两种区域防突措施效果检验方法进行检验时，若任何一个检验测试点的指标测定值到达或超过了有突出危险的临界值时，则断定为预抽防突措施效果无效，此检验测试点周围半径100米内的预抽区域均断定为预抽防突措施效果无效，即为突出危险。四区域验证区域验证主要采用两方法进行1采用钻屑瓦斯解吸标法进行区域验证1验证指标为：a钻屑瓦斯解吸指标：K1值b钻孔钻屑量指标：Smaxc钻屑温差：t(2)布孔及验证规定a布孔要求采面回风巷往下1m和机巷往上1m不布置考察孔，其余地段沿采面倾斜方向每隔10m布置一个验证孔，如余下区段小于20m，大于10m时，则在中间再打一个验证孔，若有软分层时，验证孔应布置在软分层中。验证孔采用42mm的钻头进行施工，从上往下或从下往上布置钻孔均可，验证孔必须垂直于煤壁施工，倾角与采面推进一致，验证孔深度8-10m，保留4m安全煤柱,详见检验孔设计图如下：b从第一米开场用专用工具采集每米段排粉量，打孔速度控制在0.5m/min量其体积或称其重量。c首先测出采面煤壁温度作为原始温度。随后从第一米开场用温度计测其每米段钻屑温度。d从开孔后每施工2米测定一次钻屑瓦斯解吸指标K1值，其测定时间必须在5min内完成。e当煤厚超过3m、煤层构造发生变化或采面遇构造带时，可考虑适当增加验证孔的数量,其检验方法和临界值指标不变,钻孔的位置和参数应根据现场情况重新修改确定。f将以上所测的各组数据与钻屑瓦斯解吸标法各项临界指标值比照，如各顶指标不超，则区域验证为无突出危险，并在措施验证孔投影内，保留4米安全超前保护距离，该循环可推进4-6米。h当以上各组数据收齐后，进行必要的分析比拟，三个参数中，只要有一处次到达或超过临界指标，则该区域有突出危险，必须执行局部综合防突措施。钻屑瓦斯解吸标法各项临界指标值表一2采用复合标法进行区域验证1验证指标为：a钻孔瓦斯涌出初速度：qmaxb钻孔钻屑量指标：Smaxc钻屑温差：t(2)验证方法及规定a、采面回风巷往下1m和机巷往上1m不布置考察孔，其余地段沿采面倾斜方向每隔10m布置一个验证孔，如余下区段小于20m，大于10m时，则在中间再打一个验证孔，若有软分层时，验证孔应布置在软分层中。验证孔采用42mm的钻头进行施工，从上往下或从下往上布置钻孔均可，验证孔必须垂直于煤壁施工，倾角与采面推进一致，验证孔深度8-10m，保留4m安全煤柱,详见检验孔设计图如下。b、采用瓦斯涌出初速度检验时，从第2米开场进行瓦斯涌出初速度的测定，其测定时间必须在打完孔后2min内完成。c、首先测出采面煤壁温度作为原始温度。随后从第一米开场用温度计测其每米段钻屑温度。d、当煤厚超过3m时，煤层构造发生变化或采面遇构造带时，可考虑适当增加验证孔的数量,其检验方法和临界值指标不变,钻孔的位置和参数应根据现场情况认真确定。e、将以上所测的各组数据与表二临界指标值比照，如各项指标不超，则区域验证为无突出危险，并在措施验证孔投影内，保留5米安全超前保护距离，该循环可推进46米。f、当以上各组数据收齐后，进行必要的分析比拟，三个参数中，只要有一处次到达或超过表二临界指标，则该区域有突出危险，必须执行局部综合防突措施。复合指标法各项临界指标值表二3、当采取上述两种方法进行区域验证时，无论在任何情况下，只要在该区域内任何一次区域验证为有突出危险或者超前钻孔等发现了突出预兆时，则该区域从此以后所进行的回采作业都要执行局部综合防突措施。四、局部综合防突措施一工作面突出危险性预测局部综合防突措施内容包括：工作面突出危险的预测、工作面防突措施、工作面措施效果检验和安全防护措施四项内容，局部“四位一体综合防突措施所包括的四项内容并非一定都要施行，但其中工作面安全防护措施是必须施行的。1、采用钻屑瓦斯解吸标法预测工作面突出危险性1预测指标：a钻屑瓦斯解吸指标：K1值b钻孔钻屑量指标：Smaxc钻屑温差：t(2)预测方法及规定a布孔要求采面回风巷往下1m和机巷往上1m不布置考察孔，其余地段沿采面倾斜方向每隔10m布置一个验证孔，如余下区段小于20m，大于10m时，则在中间再打一个验证孔，若有软分层时，验证孔应布置在软分层中。验证孔采用42mm的钻头进行施工，从上往下或从下往上布置钻孔均可，验证孔必须垂直于煤壁施工，倾角与采面推进一致，验证孔深度8-10m，保留4m安全煤柱,详见检验孔设计图如下。b从第一米开场用专用工具采集每米段排粉量，打孔速度控制在0.5m/min量其体积或称其重量。c首先测出采面煤壁温度作为原始温度。随后从第一米开场用温度计测其每米段钻屑温度。d从开孔后每施工2米测定一次钻屑瓦斯解吸指标K1值，其测定时间必须在5min内完成。e当煤厚超过3m时，煤层构造发生变化或采面遇构造带时，可考虑适当增加验证孔的数量,其检验方法和临界值指标不变,钻孔的位置和参数应根据现场情况认真确定。f将以上所测的各组数据与表一临界指标值比照，如各顶指标不超，则回采工作面为无突出危险，并在措施验证孔投影内，保留4米安全超前保护距离，该循环可推进46米。g当以上各组数据收齐后，进行必要的分析比拟，三个参数中，只要有一处次到达或超过表一临界指标时，该回采工作面有突出危险，需采取工作面防突措施。h当施工验证钻孔经过中有顶钻、喷孔等动力现或有明显的突出预兆时，则回采工作有突出危险，必须采取工作面防突措施。2、采用复合标法进行工作面突出危险性预测1验证指标为：a钻孔瓦斯涌出初速度：qmaxb钻孔钻屑量指标：Smaxc钻屑温差：t(2)验证方法及规定a、采面回风巷往下1m和机巷往上1m不布置考察孔，其余地段沿采面倾斜方向每隔10m布置一个验证孔，如余下区段小于20m，大于10m时，则在中间再打一个验证孔，若有软分层时，验证孔应布置在软分层中。验证孔采用42mm的钻头进行施工，从上往下或从下往上布置钻孔均可，验证孔必须垂直于煤壁施工，倾角与采面推进一致，验证孔深度8-10m，保留4m安全煤柱。详见检验孔设计图如下：b、采用瓦斯涌出初速度检验时，从第2米开场进行瓦斯涌出初速度的测定，其测定必须在打完孔后2min内完成。c、首先测出采面煤壁温度作为原始温度。随后从第一米开场用温度计测其每米段钻屑温度。d、从第一米开场用专用工具采集每米段排粉量量其体积或称其重量。e当煤厚超过3m时，煤层构造发生变化或采面遇构造带时，可考虑适当增加验证孔的数量,其检验方法和临界值指标不变,钻孔的位置和参数应根据现场情况认真确定。f、将以上每米段三个数据与表二临界指标比照，如各顶指标均不超，则工作面为无突出危险，并在措施验证孔投影内，保留4米安全超前保护距离，该循环可推进4-6米。g、当以上各组数据收齐后，进行必要的分析比拟，三个参数中，只要有一处次到达或超过表二临界指标，则回采工作有突出危险，必须采取工作面防突措施。(二)工作面防突措施1、小直径排放钻孔措施：(1)在采煤工作面沿走向方向打二排孔径75mm，孔深1015m的措施排放孔，钻孔布置在采面运输顺槽往上1m至采面回风顺槽往下1m的范围内，孔间距0.6-1.2m，钻孔距顶0.4m，距底0.4m,倾角分别为0°、-2°。详见小直径排放钻孔设计图如下： (2)小直径排放钻孔布孔要求a钻孔必须布置在煤层的软分层中。b钻孔的方位和倾角必须按设计要求施工。c钻孔每次施工的深度必须保证。(3)排放孔施工结束，经自燃排瓦斯8小时后，施行工作面防突措施效果检验。2采面超前排放钻孔和预抽瓦斯采煤工作面采用超前排放钻孔和预抽瓦斯作为工作面防突措施时，钻孔直径一般为75mm，钻孔在控制范围内应当均匀布置，在煤层的软分层中可适当增加钻孔数；超前排放钻孔和预抽钻孔的孔数、孔底间距等应当根据钻孔的有效排放或抽放半径确定。在采面运输顺槽往上15m至采面风巷顺槽往下15m的范围内沿推进方向施孔径75mm钻孔施行抽放，钻孔沿煤层走向布置，其排间距1m,孔间距2m，孔深2030米。钻孔每施工结束一个，及时进行封堵接抽，经抽放8小时后，施行工作面防突措施效果检验，详见短钻孔抽放设计图如下。回采工作面瓦斯排放钻孔和预抽瓦斯布置图三工作面措施效果检验1、工作面措施效果检验采用二种方法1采用钻屑瓦斯解吸标法检验工作面措施效果2采用复合指标法检验工作面措施效果上述两种方法检验工作面防突措施效果，其检验指标、操作方法与工作面突出危险性预测一致。当检验的任何一项参数小于表一、表二临界值时，断定工作面防突措施效果有效，当检验的任何一项参数大于表一、表二临界值时，则断定工作防突措施效果无效，需继续采取措施治理瓦斯，直至工作面防突措施有效为止。、检查所施行的工作面防突措施能否到达了设计要求和知足有关的规定、标准等，并了解、采集工作面及施行的相关情况、突出预兆(包括喷孔、卡钻等)，作为措施效果检验报告的内容之一，用于综合判定。四安全防护措施1、独立的通风系统1回采工作面有独立的通风系统，其通风系统为：主副斜井11901运输斜巷工作面运输顺槽工作面工作面回风顺槽11901回风斜巷风井地面。2工作面电器设备实行瓦斯电闭锁装置。2、所有下井人员必须携带隔离式压缩氧或化学氧自救器，并熟悉自救器的使用方法。3三条生命线设置1)压风自救装置a压风自救装置安装在回采工作面顺槽内的压风管道上；b压风自救装置设置在工作面进、回风巷道内，每间隔50米安设一组压风自救装置，第一组离采面的距离不超过40米；放炮地点、撤离人员与警戒人员所在的位置都应安设压风自救装置。c每组压风自救装置可供58个人使用，压缩空气供应量每人不得少于0.1m3/min。(2)供水管路a供水管路接至工作面。b供水管路每间隔50m留设一个三通阀门。c通信在采煤工作面上、下出口20m范围内及放炮站各安设一台直通调度室的电话。4、压风自救系统及井下避难所111901运输顺槽、回风顺槽必须每隔50米设一组压风自救系统，在11901运输顺槽、回风顺槽距采面小于500米处设临时避难硐室。2避难所必须设置向外开启的隔离门，室内净高2米，净宽4米、长4米。3避难所内必须支护保持良好，并设有与矿调度室直通的。4避难所内必须设有15套压风自救装置，并有减压装置和带有阀门控制的呼吸嘴，每人供风量不得少于0.3m3/min。5、瓦斯监测监控系统(1)加强对矿井安全监控系统的安装、调试和管理，保证矿井安全监控系统正常运行。(2)传感器的种类，数量、位置、安设地点，控制电缆线的安设、控制区域等符合（规程）规定。(3)加强安全监测监控系统的管理，并对传感器随时进行调校，保证数据的准确上传。(4)保证监测监控系统的正常运转，天天必须有专人检查和维护监测传感器，并保证监测到位。(5)瓦斯传感器的安装位置及断电范围：a采煤工作面瓦斯监测传感器T1安设在距工作面煤壁10m的回风巷内，其报警浓度为1.0%CH4，断电浓度为1.5%CH4，复电浓度为会审意见：年月日贯彻签字记录