Ⅱ32主石门揭7煤防突专项设计.doc

淮北矿业股份有限公司某煤矿

Ⅱ32主石门揭7煤防突专项设计

二〇一三年八月

审批会签表
名 称： Ⅱ32主石门揭7煤防突专项设计
会审主持人：

姓名
日期
备注
编制
单位
编制人

审核人

审

批

安监处

生产技术部

安全生产信息中心

通风区

防突区

掘进二区

保运二区

副 总

副 总

副 总

副 总

Ⅱ32主石门揭7煤防突专项设计

根据《防治煤与瓦斯突出规定》、《煤矿安全规程》、《安徽省人民政府办公厅关于印发安徽省煤矿瓦斯综合治理与利用0法的通知》、《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》等文件规定，编制Ⅱ32主石门揭7煤防突专项设计。
一、工程概况
（一）井巷工程
Ⅱ32主石门从Ⅱ102采区四区段石门处开窝，按14°方位3‰上坡施工，底板标高为-694.56m，巷道设计净宽×净高＝4.4×4m，设计长度为144987m见4煤。A6点向前48.8m处为巷道顶板距离7煤层底板法距7m位置，A6点向前89.8m为预计揭7煤位置。
（二）煤层赋存与断层构造情况
该巷道煤岩层总体为单斜构造，构造简单，产状为8°～15°∠8°～21°，平均倾角为13°，7煤层平均厚度为0.8m。巷道施工层位主要岩性为砂岩、泥岩、铝质泥岩，局部含紫斑泥岩、火成岩。（煤岩层综合柱状见附图1）。
（三）局部通风系统
使用4台2×15KW对旋式局部通风机供风，两主两备，风量约为540m3/min。实行双电源供电，主备局部通风机实现自动切换，并安设风电闭锁和瓦斯电闭锁装置，严格执行“三专、三闭锁”的规定。
回风路线为：Ⅱ32主石门→Ⅱ102专用回风上山→86总回→中央风井→地面
（四）揭煤施工组织安排
为保证揭煤安全，成立揭煤领导小组，组长：矿长；副组长：矿总工程师；成员由掘进副总、通风副总、地质副总、安全副总、机电副总及掘进二区、防突区、通风区、保运二区、安监处、生产技术部、安全生产信息中心、经营管理部等单位主要负责人组成。
揭煤领导小组负责揭煤前区域治理效果的验收以及揭煤过程中安全技术措施的落实，协调解决揭煤工作中出现的各种问题。
揭煤流程见附图2。
二、前探钻孔设计
（一）钻孔设计
为准确控制煤层的层位，掌握煤层的赋存条件、地质构造等，当巷道施工至距7煤层底板法距10m处前，施工4个探查钻孔。

当巷道施工至距煤层底板法距7m处，施工12个探查钻孔。
前探钻孔设计见附图4。
（二）钻孔施工要求
1、钻孔终孔需穿透煤层且进入其顶板不少于0.5m，并进行测斜、取芯。
2、详细记录钻孔开孔位置、见煤深度、穿煤长度和终孔长度、取芯钻孔岩（煤）芯的采取率以及施工过程有无喷孔、顶钻等异常现象。
三、测压孔设计
（一）钻孔设计与施工
在距7煤法距10m位置施工2个测压钻孔，测定煤层瓦斯压力、瓦斯含量、煤的坚固性系数f、瓦斯放散初速度△P，及综合煤样的吸附常数、工业分析、真假比重、孔隙率，观测煤芯破坏类型等。
（二）测压方法、封孔工艺及要求
1、测压钻孔必须穿透全煤，进入煤层顶板不小于0.5m，岩石段应全程封孔。
2、测压钻孔施工前，需在开孔位置0.5m范围内施工注浆钻孔，注浆孔施工至7煤层底板5m位置。
3、钻孔施工需保证钻孔平直、孔形完整，穿透被测煤层。在钻孔施工中，应准确记录钻孔参数、钻孔见各煤层段的长度、钻孔在煤层中的长度以及钻孔开孔时间、见煤时间及结束时间。
4、钻孔终孔当班进行注浆封孔，待浆液凝固后安装压力表和闸阀，压力表量程取用4Mpa。
5、钻孔施工结束后，瓦斯地质科建立观测台账，由钻孔施工人员进行压力观测，每个圆班观测记录一次，连续观测20~30天，当连续3天内压力变化不超过0.015MPa时，认为压力稳定，可停止观测，观测台账交由瓦斯地质科，出测压报告。
四、区域突出危险性预测
7煤层具有突出危险性，需执行区域防突措施。
五、区域防突措施
（一）预抽煤层瓦斯措施设计
1、在工作面距7煤层法距7m处采取预抽煤层瓦斯区域防突措施。
预抽钻孔开孔于Ⅱ32主石门迎头及两帮钻场内。钻场规格：长×宽×高=5×5×3m。
抽采钻孔控制范围：Ⅱ32主石门轮廓线外不小于15m，同时还保证控制范围的外边缘到巷道轮廓线的最小距离不小于5m。
2、钻孔轴向间距为3m，共设计104个钻孔，平均孔深40m，计4600m。孔径108mm，在控制断面内均匀布置，所有钻孔必须穿过7煤层顶板不小于0.5m。对俯角钻孔要求穿过煤层顶板后继续施工15m（作为封孔后孔内塌落煤粉储藏空间用，防止煤粉堵孔影响抽采）。
区域抽放钻孔设计见附图5。
3、因本次揭煤区域范围较小，钻孔数量少，故预计划分为1个评价单元。
施工进度按2台钻机每天施工3个钻孔计算，共需30天施工结束，经计算得钻孔竣工预抽70天后，评价单元时间差异系数为30%。
时间差异系数为：30/（30+70）=30%
预计该区域单孔抽放纯量为0.02m3/min，总纯量为1.76 m3/min，浓度按30%计算，混合量为5.9m3/min。故选取GLY20型自动计量（量程为2~20 m3/min）对区域预抽钻孔进行计量。
经济流速取12m/s，计算管径：d＝0.1457（Q／v0.5＝0.1457×（5.9／12）0.5＝102mm
故管径不小于102mm。为减小抽采系统阻力，选取直径 200mm抽采管路。
（二）钻孔施工与管理
1、钻孔开孔位置要提前画出，并标出孔号。开孔方位采取1m偏移量法确定，方位误差不得大于±1.5°，角度误差不得大于±1°，位置误差不得大于±0.1m，否则钻孔作废。
2、钻孔孔径不小于108mm，必须穿透煤层全厚，进入煤层顶板0.5m。终孔后采用封孔管进行封孔，封孔长度不小于10m，孔口处留0.2m作为合茬用。钻孔施工期间必须规范使用抽采器。
3、随机抽取钻孔进行测斜，测斜率不小于2%，对于终孔误差超过2m的钻孔一律予以报废。

4、钻孔结束后，施工人员向监测机房提出申请，由监测工对钻孔深度进行视频验收，验收后及时建立视频验收台账。
5、视频要对稳钻、穿煤、冲煤、提钻、封孔全过程进行记录，并作为历史资料保存。
6、钻孔结束后，及时把原始记录送至瓦斯地质科，由瓦斯地质科对钻孔施工情况进行上图分析，并及时调整钻孔设计和补孔设计。
（三）瓦斯抽排计量管理
设计管道最低流速不小于2m/s，抽采计量管径为200mm，计算得最低混合流量为：
Q＝v×d2／0.021228≥2×（0.20／2）2／0.021228＝0.94m3/min
因自动计量最小量程为2 m3/min，故最低混合流量不小于2m3/min，共计30个钻孔。
故钻孔施工期间，前30个钻孔采用人工计量为抽采量统计依据，人工计量需每周测定1次钻孔浓度、负压、流量及环境温度；待测得总抽采量符合最低要求后，采用自动计量装置进行计量，计量需建立报表和台账。每周至少进行一次自动计量与旁路孔板计量标校（比对），并建立计量装置标校台帐由分管副总审查签字。
六、区域措施效果检验
（一）效果检验钻孔设计
根据《防治煤与瓦斯突出规定》和《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》采用测定残余瓦斯含量和残余瓦斯压力进行区域防突措施效果检验。布置5个检验测试点，分别位于预抽区域内的上部、中部和两侧，钻孔布置在钻孔间距较大、预抽时间较短的位置，且至少一个孔距离预抽区域边缘不大于2m。
区域预抽效果检验钻孔设计见附图6。
区域防突措施效果检验指标必须满足残余瓦斯含量WC＜8m3/t，残余瓦斯压力P＜0.74Mpa，且检验钻孔施工过程中无喷孔、顶钻等其他异常现象，方可认为措施有效。否则，必须补充措施或延长抽采时间，直至效果检验有效。
（二）瓦斯预抽率
根据自动计量、手动计量统计台账和通风报表计算抽采瓦斯量和风排瓦斯量，根据下式计算瓦斯预抽率，台账必须由矿领导签字后方可作为计算依据。
瓦斯预抽率=（抽采瓦斯量+风排瓦斯量）/原始瓦斯储量×100%
（三）冲出煤量
钻孔施工要求必须进行冲煤扫孔，冲出煤量不小于0.3t/孔。原始记录需记录冲孔时间及冲出煤量。建立统计台账，所有钻孔施工结束后，对冲出煤量进行统计计算。
七、工作面预测
（一）工作面预测位置
距7煤层法距5m、3m、1.5m处进行工作面预测。
（二）工作面预测方法
在石门工作面距离煤层法距5m、3m、1.5m处分别采用钻屑解吸指标法进行工作面预测，由工作面向煤层施工5个预测钻孔，分别位于石门的四周和中部。采用钻屑解吸指标法预测石门揭煤工作面突出危险性，在钻孔钻进到煤层时每钻进1m采集一次孔口排出的粒径1～3mm的煤钻屑，测定其瓦斯解吸指标△h2值。
（三）验证孔数量、验证孔设计参数
距7煤层法距5m、3m、1.5m处预测钻孔设计分别见附图7、附图10、附图12。
（四）验证参数及其临界值
如果所有预测指标值均小于表2所示临界值，并且钻孔施工过程中无喷孔、顶钻等其他异常现象，则预测该工作面为无突出危险工作面，可掘进至远距离爆破揭穿煤层前的工作面位置，再采用工作面预测的方法进行最后验证；否则，为突出危险工作面，必须执行局部防突措施。
表2 钻屑瓦斯解吸指标法进行区域抽采措施效果检验的参考临界值
煤样
Δh2指标临界值(Pa)
K1指标临界值（mL/g•）
干煤样
200
0.5
湿煤样
160
0.4

八、工作面防突措施
（一）采取工作面防突措施的依据
根据《防治煤与瓦斯突出规定》要求，本次揭煤工作面防突措施可采用施工排放钻孔、金属骨架、煤体固化措施。
（二）工作面防突措施方法
当石门揭煤距煤层法距5m处预测有突出危险性时，应采取超前排放钻孔措施，排放煤层瓦斯。排放钻孔孔径91mm，必须穿透煤层全厚，根据工作面突出危险性预测指标及埋深、煤厚等情况具体确定排放时间。本次共设计排放钻孔48个，控制石门两侧和上部轮廓线外5m，下部轮廓线外3m，钻孔间距为3m，均匀布孔。
工作面超前排放钻孔设计见附图8。
瓦斯排放衰减稳定后，对措施效果进行检验和评价。若工作面仍有突出危险性，应补充排放钻孔、增加排放时间。直至煤层突出危险性消失。
在距煤层法距2m前采取金属骨架进行加固煤体。要求金属骨架位于巷道轮廓线外0.5m，钻孔间距为0.3m，金属骨架钻孔必须进入7煤层底板0.5m，采用直径为50mm的钢管，其伸出孔外端，插入骨架材料后，在岩石段灌注水泥砂浆，待凝固后注入马丽散进行固化煤体。
工作面金属骨架孔设计见附图11。
九、工作面防突措施效果检验
（一）检验方法与指标
采用钻屑解析指标法对石门揭煤局部防突措施进行效果检验，检验钻孔数不得少于5个，分别位于石门的四周和中部。当检验无突出危险时，采取边探边掘。
工作面防突措施效果检验指标临界值见表2。
（二）工作面防突措施效果检验要求
检验钻孔应布置于防突措施钻孔密度相对较小、孔间距相对较大的位置，检验孔深必须见煤层底板为止。
工作面局部防突措施效果检验钻孔设计见附图7、附图10、附图12。
十、安全防护
Ⅱ32主石门揭7煤工作面采用反向风门、避难硐室、压风自救、远距离放炮及防护木垛等安全防护措施。
（一）反向风门
在Ⅱ32主石门内设置2道牢固可靠的反向风门。风门之间的距离不得小于5m，距揭煤工作面回风巷不得小于10m，采用砖砌筑，嵌入巷道周边岩石不得小于0.2m，墙垛厚度不得小于0.8m，通过反向风门墙垛的风筒、水沟等，必须设有逆向隔断装置。
（二）避难硐室
距离揭煤位置向后300m施工一个工作面避难所，避难所内支护保持良好，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，深度满足扩散通风的要求，长度和宽度应根据同时避难的人数确定，每人使用面积不得少于0.5m2；设有与矿井调度室直通的电话；同时设有压风自救系统，每人供风量不得少于0.3m3／min。压风自救系统应有减压装置和控制阀门。
（三）压风自救
在距工作面25～40m内、放炮地点、警戒人员与撤离人员所在的位置及回风道有人作业处安设压风自救装置。每组5～8人同时使用，每人供风量不少于0.1m3/min 。
（四）远距离放炮
1、在揭煤时必须采用远距离爆破，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。
2、远距离放炮必须编制专门设计，炮眼布置和装药量要满足全断面一次揭开岩柱，要求能一次爆破成功; 爆破地点设置反向风门外的进风侧；
3、放炮前，对所有钻孔和煤体中的孔洞，都应严密封闭孔口，孔内注满水、砂或填土;
4、远距离放炮时由总工程师统一指挥，并由矿山救护队在指定的地点值班，放炮后至少等30min后，由矿山救护队人员进入工作面检查揭煤、顶板、支护、瓦斯等情况。应根据检查结果，确定是否采取恢复送电、通风及排除瓦斯等具体措施，等24小时后方可进入迎头进行采掘作业。
5、在进行远距离放炮时，必须保证回风系统中风流畅通，并严禁人员通行和作业。在其进风侧的巷道中，应设置两道坚固的反向风门。与该系统相连的风门、密闭等通风设施必须坚固可靠，防止突出后的瓦斯涌入其他区域。
6、远距离放炮后，如一次没有揭穿煤层，在掘进剩余部分时，必须仍按远距离放炮进行作业。
远距离爆破断电、撤人和警戒范围见附图13。
（五）、防护木垛
在距揭煤地点20m至30m处设置一组防护木垛(二个)，以减小突出强度的冲击。档栏由方木组成，排列成井字架，木垛要采用木楔固定，两档栏间距5m，档栏架设示意图见下图。

（六）、安全防护措施的要求
安全防护措施应严格执行《煤矿安全规程》和《防治煤与瓦斯突出规定》等文件的相关规定。同时，根据矿井的具体情况和Ⅱ32主石门揭煤的实际情况，要求如下：
1、施工单位应编制完善的揭煤措施，并对相关人员进行技术培训，重点对突出预兆等基本知识进行培训。
2、采用远距离控制爆破全断面一次揭开煤层时，应尽量增加钻孔数量，减少单孔炮眼长度和总装药量。
3、揭煤前安排专人对Ⅱ32主石门监测系统、电器设备进行检修，杜绝失爆现象发生，确保正常运行。
十一、安全技术措施
（一）掘进区
1、掘进区负责加强防突措施钻孔作业地点的巷道支护；负责清理作业场所文明环境和理顺排水系统，确保压风、供水的正常使用，为钻孔施工创造条件。
2、掘进区要严格按预测报告单的要求控制进尺，严禁超挖超掘。每次预测前，掘进单位必须提前提出预测申请，并明确预测班次。
3、防突牌板、预测（检验）点标志牌由掘进区负责管理，严禁随意挪动或损坏。
4、当遇到突出预兆或发生煤与瓦斯突出时，负责组织施工场所内所有人员按避灾路线及时撤离现场，并汇报安全生产信息中心。
（二）防突区
1、编制防突钻孔施工安全技术措施，检查防突措施钻孔施工情况。
2、负责建立该掘进工作面瓦斯抽放台帐、防突设备及抽放参数仪器使用完好台帐等。
3、负责矿井瓦斯抽采系统的安装、维修和巡查工作。
4、负责施工本工作面的预测孔、效果检验孔及局部防突措施钻孔等工作，施工过程中必须详细记录开孔位置、钻孔倾角、方位、孔深及岩性情况。
5、施工过程中遇到的卡钻、顶钻、吸钻、喷孔严重、瓦斯涌出忽大忽小或其它异常时要详细记录。当工作面出现突出预兆时，要立即停止作业，切断电源，撤出人员，并及时向公司安全生产信息中心、防突区调度汇报情况。待采取措施后，方可继续作业。
（三）通风区
1、按防突管理要求，负责完善矿井通风系统，加强通风设施的维护，保证作业场所通风系统稳定可靠，风量满足现场施工需要。
2、负责矿井安全环境监控系统的设计、安装、维护、校验、按规定打印和提供监控资料。
3、工作面的瓦斯监测资料必须每天进行分析，掌握工作面瓦斯涌出的变化规律及发展趋势，用以指导防突工作。
4、当遇到突出预兆或发生煤与瓦斯突出时，瓦斯检查员应协助施工单位班队长组织人员及时撤离现场，并汇报公司安全生产信息中心。
（四）保运二区
1、负责工作面及其回风系统中所有电气设备的管理，根据规定进行电气设备完好检查，杜绝失爆现象
2、负责根据钻孔施工需要及时给钻机搭、拆火和延接电源线工作。
（五）地测科
1、掘进工作面在设计和作业规程编制前，负责提交掘进地质说明书，并对地质构造带、施工区与相邻区域的构造等作详细说明。并提供预计地质剖面图。
2、收集突出危险区域地质资料、巷道及采面地质素描，并根据已有的地质资料，结合相邻区域地质资料，及时动态预测预报工作面前方地质情况；对已控地质构造或探明的地质构造，地质部门必须在地质预报中做详细说明。
3、负责向公司总工程师和防突机构提供煤与瓦斯突出防治所需要的地测资料。
（六）瓦斯地质科
1、编制矿井瓦斯地质图和工作面防突预测图。并负责建立煤与瓦斯突出档案，掌握煤与瓦斯突出规律。
2、负责对预测孔、效果检验孔的防突参数进行测定，并负责预测预报、测点位置标注、防突牌板吊挂和及时填写预测牌板中的预测结果、填写并报批发送预测报告单等工作。
3、负责监督防突措施的落实情况，确保掘进单位不超尺生产。
4、负责建立防突设备及仪器仪表使用完好台帐，负责对防突仪器仪表的使用、维护、检修和校检。
5、根据工作面现场情况进行综合分析，负责设计防突措施钻孔等参数并报批发送各相关单位。
6、钻孔设计改变时，必须及时向防突区提供相关修改设计图纸、设计说明书，以便及时调整防突工程。
7、负责对防治煤与瓦斯突出工作进行综合分析，找出矿井防突工作存在的问题，安排布置下一步的防突工作。
8、发生煤与瓦斯突出后，负责现场调查，做好详细记录，填写突出卡片，分析突出原因。总结经验，制定防范措施并上报主管部门。
（七）安全生产信息中心
1、负责该工作面掘进期间有关生产事宜的协调，并做好该工作面的综合调度记录。
2、接到工作面有突出预兆等异常情况的汇报时，及时向公司总值班汇报处理。
3、负责对该工作面的电话安装、维护。
4、负责将相关领导、业务部门关于防治突出工作的通知或决定及时、准确传达到位；并掌握、收集有关施工单位执行通知的情况，及时向相关领导、业务部门反馈通知执行情况。
5、井下出现险情或突出事故必须按事故救援应急预案的处理程序及时通知有关领导和业务部门进行抢险救灾。
（八）安监处
1、负责监督、检查防突措施的执行、落实。
2、负责监督、检查作业场所的安全管理，确保防突工程安全进行。
3、深入现场了解生产进度，落实各类防突作业规程、措施的执行情况；
4、当遇到突出预兆或发生煤与瓦斯突出时，安检员应协助施工单位班队长组织人员及时撤离现场，并汇报公司安全生产信息中心。
5、对防突工作中存在的隐患，要监督限期整改；对威胁安全生产可能造成突出事故的作业场所，责令其停止工作，撤出人员。

十二、附图
附图1、Ⅱ32主石门煤岩层综合柱状图（1：200）
附图2、Ⅱ32主石门揭7煤流程图
附图3、Ⅱ32主石门揭7煤预计地质剖面图1：200）
附图4、Ⅱ32主石门揭7煤前探钻孔设计（1：500）
附图5、Ⅱ32主石门揭7煤区域预抽钻孔设计（1：500）
附图6、Ⅱ32主石门揭7煤区域效果检验钻孔设计（1：500）
附图7、Ⅱ32主石门揭7煤法距5m处预测钻孔设计（1：500）
附图8、Ⅱ32主石门揭7煤排放钻孔设计（1：500）
附图9、Ⅱ32主石门揭7煤局部措施效果检验钻孔设计（1：500）
附图10、Ⅱ32主石门揭7煤法距3m处预测钻孔设计（1：500）
附图11、Ⅱ32主石门揭7煤骨架钻孔设计图（1：500）
附图12、Ⅱ32主石门揭7煤法距1.5m处预测钻孔设计（1：500）
附图13、Ⅱ32主石门揭7煤远距离爆破断电、撤人和警戒范围图（1：5000）

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