石门揭露煤层的安全技术措施的说明.doc

山西阳城皇城相府集团史山煤业
有限公司副斜井石门揭露煤层的补充技术措施

根据测量成果，我公司副斜井开拓工程现已掘进至194米处，从探眼钻孔分析离9#煤层剩余6米，离9#煤层垂深剩余3米。为保证我公司副井安全揭露9#煤层，特制订以下安全措施。
一、成立揭露9#煤层领导组
组 长：原玉龙
副 组 长：谢家善 王彪 车向兵 赵高亮 郭鹏程
成 员：各科室及施工队人员
组长负责领导协调副井安全揭露9#煤层全面工作。
副组长谢家善负责组织人员进行揭露9#煤层的具体工作。
副组长王彪负责组织人员进行揭露9#煤层的措施贯彻、撤人警戒及揭煤的工序安排等工作。
副组长车向兵负责医疗救护的安排工作；副组长赵高亮负责揭煤时除风机外井筒内断电及揭煤后恢复送电工作；副组长郭鹏程负责瓦斯检查及分析汇报工作。
二、矿井概况
1、矿井的地理位置
山西阳城皇城相府集团史山煤业有限公司井田位于阳城县城北东约10km处，行政区划隶属于阳城县北留镇。其地理坐标为东经112°34′39″～112°36′54″，北纬35°29′17″～35°31′37″。
井田西南距阳城县城约10km，西距阳城八甲口站8km；往东24km处可与太焦铁路线上的晋城车站相接，南邻晋(城)～阳(城)高速公路。
2、矿区内的地形地貌
井田位于太行山脉西侧沁水盆地东南边缘，为低山丘陵地带。井田内沟谷纵横，梁峁绵延，地形较复杂。总的地势为东北高西南低，地形最高点位于井田东北部山梁上，标高995m，地形最低点位于井田西边界中部的沟谷，标高615m，地形最大相对高差380m。
3、水系
本区属黄河流域沁河水系。井田西距沁河约4km，沁河是附近最大的地表水体，属常年性河流。井田内无常年性河流和大的地表水体，仅局部沟谷有溪流，随季节性变化明显。雨季降水沿沟谷向西经郭峪、大桥沟在润城汇入沁河。沁河向南穿切太行山经河南省济源、沁阳、博爱、温县至武涉县南侧嘉应关注入黄河。
4、气象及地震情况
本区属东亚暖温带大陆性气候，一年内四季分明。据历史记载地震台网监测，阳城县历史上共发生有感地震23次，表现为震级小、频率低。根据《中国地震动峰值加速度区划图》GB18306－2001，该地区地震动峰值加速度和地震动反应谱周期分别为 0.05g和 0.45s。根据国家地震局 1：400万《中国地震综合等震线图》，本区地震基本烈度值为VI。
5、矿井地质
阳城县区域构造位置处在山西陆台的东南部，也即在太行山背斜的西翼，晋东南台凹的南端，南为秦岭巨型纬向构造带，居于晋东南“山”字型构造体系脊柱南端西侧的马蹄形盾地内。
区域地层总体走向北东，倾向北西，地层倾角一般小于10°，无岩浆活动。 区域上由南向北依次出露地层有奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系，上第三系及第四系松散沉积物广泛覆盖于上述各时代地层之上。
区域主要含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组。
总体上来说，该套含煤地层沉积稳定，岩石组合特征明显，研究程度较高。
6、构造
本井田位于太行山复式背斜西翼，沁水盆地东翼南段，晋获褶断带的西侧。井田南部发育一轴向近东西、向西倾伏的小型背斜，地层总体走向NE，倾向NW，为具次级波状起伏的单斜构造，倾角1°～3°。断裂构造不发育，未见岩浆岩侵入。根据《DZ/TO215－2002煤、泥炭地质勘查规范》，井田构造属简单类型。
7、煤层及煤质
本井田含可采煤层三层，即3、9、15号煤层。
本井田3号、9号煤显微煤岩类型为单组分组类微镜煤，15号煤为双组分组微镜惰煤。3、9、15号煤均为黑～灰黑色，强玻璃～似金属光泽，贝壳状、阶梯状断口，均一条带状结构，层状构造，内生裂隙较发育。9、15号煤层沿层理和裂隙充填有方解石和脉状黄铁矿细脉。。
8、煤层顶底板岩石工程地质特征
我矿于2009年11月27日委托山西省煤炭工业局综合测试中心对3号、9号煤层顶底板岩石物理、力学性质进行了测试，参考区域资料结合本次试验成果对各煤层的顶底板工程地质特征分析如下：
（1）3号煤顶底板工程地质特征
井田内3号煤直接顶板为细粒砂岩，抗压强度13.3MPa，抗拉强度0.6MPa，平均层厚2.5m；底部常有0.1～0.2 m的炭质泥岩及灰色泥岩伪顶，老顶为灰色泥岩、细粒砂岩互层，成分以石英为主，泥质、钙质胶结，平均层厚24m。底板为砂质泥岩，抗压强度23.2MPa，抗拉强度1.3 MPa，平均层厚8.8m。
（2）9号煤顶底板工程地质特征
井田内9号煤直接顶板为中粒砂岩，抗压强度73.6MPa，抗拉强度3.7 MPa，平均层厚11.66m；老顶一般为灰色泥质胶结的中、细粒砂岩，平均层厚20m；底板多以K4石灰岩为主，抗压强度64.5MPa，抗拉强度3.4 MPa，属半坚硬岩体，平均层厚0.9m。
（3）15号煤顶底板工程地质特征
区内15号煤层，其顶板为K2灰岩，厚7.40～11.50m，抗拉强度18.9 MPa，属半坚硬岩体；一般情况下K2灰岩下部有不足0.20m的泥岩伪顶，随煤层开采面崩落，其底板多为深灰色泥岩，抗拉强度8.7 MPa，属软弱－半坚硬岩体，平均层厚5m。
在开采9、15号煤层时，一定要强化顶、底板的管理，防止顶板大面积垮落、片帮等不良工程地质现象的发生，保证安全生产。
9、瓦斯
根据山西省煤炭工业厅文件晋煤瓦发【2010】512号文《关于山西阳城皇城相府集团史山煤业有限公司矿井煤层瓦斯涌出量预测的批复》，预测史山煤业有限公司在开采9号煤层时矿井最大瓦斯绝对涌出量17.53m3/min，瓦斯相对涌出量8.50m3/t，9号煤层为低瓦斯矿井。
10、煤尘
井田内3、9号煤层煤尘无爆炸性，但生产中也要做好矿井防尘工作，确保职工身体健康、矿井财产安全。
11、煤的自燃情况
井田内3、9号煤层不易自燃，矿井应加强明火管理，防止与明火接触，避免引燃事故的发生。
15号煤层根据煤质化验结果，原煤挥发分平均7.17％，全硫(St,d)平均2.96％，推断15号煤层自燃倾向性为自燃或容易自燃。
12、地温
据对各整合矿井及邻近生产矿井的调查，参考区域资料，地温梯度为1.6℃/百米，恒温带深度在70m左右，温度13℃～14℃。矿井范围及邻近煤矿均未发现地温和地压异常现象，该井田应属地温和地压正常区，不存在热害和冲击地压危险。
13、地质构造对开采影响的分析
本井田位于太行山复式背斜西翼，沁水盆地东翼南段，晋获褶断带的西侧。井田南部发育一轴向近东西、向西倾伏的小型背斜，地层总体走向NE，倾向NW，为具次级波状起伏的单斜构造，倾角1°～3°。断裂构造不发育，未见岩浆岩侵入。根据《DZ/TO215－2002煤、泥炭地质勘查规范》，井田构造属简单类型。对开采影响的较小。
14、矿井通风方式
本矿现有主斜井、副斜井及回风立井三个开拓巷道分别采用局扇风机供风，风量可以满足巷道用风需求。
15、煤与瓦斯突出的地质因素分析
煤（岩）与瓦斯突出的发生是各种自然因素综合影响的结果。这些因素主要有：地应力（地层静压力、地质构造的残余力和矿山压力）、瓦斯含量和瓦斯压力、煤的物理性质决定的。矿井的瓦斯突出主要集中在地质构造带内，突出点发生的位置与地质构造部位有关，比如强烈挤压的褶皱带、扭折带、倾角变化的转折点、断层附近等等，这些地质构造部位应力比较集中，由于采掘工程破坏了原始平衡，导致地质构造残余应力的突然释放，引起煤与瓦斯突出，因此在施工过程中在石门揭煤层地点选择中要避开地质构造带。避免发生煤与瓦斯突出事故。
我矿井田构造属简单类型，开采区域并不在地质构造带上，煤与瓦斯突出的可能性相对较小。
三、揭煤方法

揭煤防突措施工艺流程图

前探钻孔
↓
防突措施设计
↓
预测
↓ ↓
无突出危险

有突出危险
↓
探放钻孔或金属骨架超前支护
↓
措施效果检验
→
无效
→
补救措施
↓
有效
↓
安全防护措施
↓
揭穿煤层

1、前探钻孔
在石门掘进工作面施工到距煤层法线距离10m之前，为了确切得掌握煤层的层位、倾角、厚度、顶底板岩性、地质构造等情况，设计施工三个穿透煤层全厚且进入底板不小于0.5m的前探钻孔（沿巷道走向方向），采用ZLJ-350型钻机，钻孔施工时应详细记录岩心资料。
2、前探钻孔同时作为综合指标法预测孔
我矿由平安中心负责取芯化验，在取芯时，采煤样3kg左右，测定煤的瓦斯压力和瓦斯含量。
3、突出危险性预测
（1）因掘凿断面较大，为了防止误揭煤层，保证预测可靠。在石门工作面掘进至法线距离距煤层5m 处停止掘进，应打3个穿透煤层全厚的不小于10米的钻孔，石门中央布置一个，见煤点在石门掘凿断面两侧2m范围布置2个。
（2）每个钻孔必须预测，既在钻孔进入煤层中部和穿透煤层底板时预测。
（3）钻孔直径ф94mm，为避免钻孔积水，采用湿式钻进，进行排渣，离取心一米处进行干式打眼。
（4）测定钻孔瓦斯涌出初速度qm值。
（5）封孔、测量全过程要求在成孔后2min内完成，封孔后测量室长度为煤层厚度的1/2或煤层厚度相等。
（6）在打钻过程中测得的最大值确定有无危险。
（7）取3个钻孔中测得的最大值确定有无危险。
（8）我矿由平安中心预测煤层瓦斯压力和瓦斯涌出量，我矿煤层瓦斯压力小于0.74MPa，为低瓦斯矿井，不存在突出危险。
四、揭煤防突措施
鉴于本矿石门揭穿煤层深度井筒长约200m，且煤层厚度1.6m，为安全起见采用排放钻孔配合深孔松动爆破为主要防突措施。
1、排放钻孔
（1）既施工排放钻孔，钻孔一次打穿煤层全厚。
（2）钻孔直用风镐打眼，在控制范围内均匀布孔。
（3）为加快煤层瓦斯排放，可采用松动爆破为辅助措施。
2、揭煤防突措施
（1）巷道掘进至5米时进行第一次防突预测，测定K1max值，确认无突出危险后开始掘进。巷道掘进至2米时进行第二次防突预测，测定K1max值，确认无突出危险后，方可以进行揭煤工作。
（2）因巷道断面较大，为节约打钻时间，安排2台钻机同时施工。
（3）为保证施工质量，施工单位必须严格按设计施工，施工过程中，应严格控制见煤深度、钻孔深度，喷孔情况及实际钻孔参数，以确定煤层位置、产状和有无地质构造。并根据实际钻孔参数，重新作图，若控制范围不够或钻孔间距过大，应及时补充钻孔。
（4）采用压入式局部通风机，有专人管理局扇，在石门揭穿突出煤层的全部作业过程中，与此石门有关的其他工作面都必须停止工作。
（5）从打前探钻孔开始，为防备意外揭开煤层使瓦斯涌出量突然加大，必须保证通风机对石门工作面不间断供风，（风量不少于300m3/min）打钻时应经常检测瓦斯浓度，若打钻时有喷孔，使风流中瓦斯浓度超限，需停止作业，将所有施工人员撤离工作面，切断工作面范围内除扇风机以外所有电源。
（6）应指定专人加强现场观测，并检查工作面有无异常，如发现异常应立即停止作业，工作面人员撤离至安全地带。
（7）作业人员必须携带本安型矿灯和隔离式自救器。
（8）工作面安装瓦斯探头，工作面探头悬挂在迎头5m处，回风流探头悬挂在回风流中。工作面报警值为1.0%，断电值为1.5%；回风流报警值为1.0%，断电值为1.0%，断电范围为回风石门掘进工作面除局扇风机以外所有非本质安全型电器设备。
（9）在整个揭煤过程中，必须安排专职瓦斯检查员随时测定瓦斯浓度并做好记录。
3、瓦斯排放量考察记录
根据回风流探头及回风量所测数据计算瓦斯排放量，以分析瓦斯排放效果并存档。
五、安全措施
为了减少因措施效果检验失误或其他不可预见的原因而发生的突出所造成的灾害，以及为了减少因瓦斯超限引起的瓦斯爆炸事故，在石门揭煤整个施工阶段都必须认真采取以下安全措施.
1、警戒撤人
揭煤前的准备工作做好以后，井下所有人员撤至地面，跟班领导派人在离井口前方50米，两侧20米处进行警戒，方可进行揭煤工作。
2、通风
（1）通风采用压入式通风
（2）工作面必须装备经校正的瓦斯自动检测报警断电仪。在井下作业的班（组）长、放炮员及工程技术人员必须携带便携式瓦斯检测报警仪。
（3）当风流中瓦斯浓度超过1%时，应停止打眼放炮；瓦斯浓度达到1.5%时，工作面应停止一切工作，全部人员撤至安全地点。
（4）井下工作面工作人员必须佩带隔离式自救器。
3、远距离震动放炮
（1）在采取防突措施确认无突出危险后经总工程师批准，可采用远距离震动放炮揭穿煤层。
（2）必须采用煤矿安全炸药和雷管，不准掺混使用不同厂家生产或不同品种的电雷管。
（3）由于我矿副斜井一次装药放炮不能一次揭穿煤层，所以全断面采用二次装药，二次放炮，放炮母线采用现石门施工放炮专用放炮线。在第二次起爆时按第一次震动爆破的安全要求进行爆破作业。
（4）必须采用正向爆破，严禁反向爆破。
（5）放炮工作必须由专职放炮员担任，放炮员、班组长、瓦斯检查员必须在现场执行“一炮三检制”和“三人连锁放炮”。
（6）由于此次放炮属于揭露煤层工作，要求炮泥封孔必须封满炮眼。
（7）放炮地点必须设在地面，全部工作人员撤出井筒，放炮时停止回风石门范围内一切作业，矿井内严禁有任何火源及不防爆的机电设备。
（8）处理工作面瞎炮，残炮规定执行。
（9）在整个揭煤过程中应配备救护队在地面值班，以应急救护之用。
（10）一般延期突出均发生在炮后30min以内，为此把放炮后进入工作面检查的时间延长到30min。
（11）在整个揭煤过程中，矿方应明确1名领导在现场指挥组织实施。
（12）在整个揭煤过程中，进入工作面的所有工作人员必须携带隔离式自救器，并严禁穿化纤服装和戴电子表。
（13）在施工过程中要指定专人对工作面突出预兆进行观察，发现突出预兆，及时指挥人员带上隔离式自救器，并迅速撤离地面。
4、支护
（1）临时支护
过煤段施工时（煤层顶板2m到穿过底板2m处垂直距离），视煤岩体破碎情况而定。采用锚喷挂网（锚杆长2000mm，喷厚100mm混凝土）作为临时支护。
（2）永久支护
永久支护设计为锚网喷支护。
5、其它事宜，按《煤矿安全规程》防治煤与瓦斯突出细则执行。
以上措施在会审后由技术科进行贯彻执行，确保我矿副斜井工程安全揭露9#煤层。

山西阳城皇城相府集团史山煤业有限公司基建井
2011年8月5日

山西阳城皇城相府集团史山煤业
有限公司副斜井石门揭露煤层的补充技术措施

2011年8月