回车线东段揭煤设计文档格式.docx
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预揭煤层空间100m范围内的构造赋存情况在掘进过程中有大量钻孔控制,控制程度较高;
通过井下钻孔探明,在揭煤处有逆断层F2:
80~100°
H>40m,东段F2下盘煤层断煤交面线:
位于巷道顶板向上3.60m左右,预计对巷道揭煤影响较大。
2.4、瓦斯地质
副井井筒揭10#煤层时,在-440m水平,实测10#煤层瓦斯压力P=0.18MPa,10#煤突出危险性指标ƒ=0.44、Δp=7;
钻孔施工过程中也没有出现喷孔,顶钻、夹钻等钻孔瓦斯异常涌出现象,在实际揭煤过程中,也未曾出现任何瓦斯动力和预测指标超标现象,且工作面及回风最大瓦斯浓度0.12%、0.08%。
同时,根据附近勘探钻孔资料统计分析结果,预计揭煤区域10#煤层燃质基瓦斯含量5~8m3/t,瓦斯压力0.3~0.8MPa,按照突出危险煤层管理。
2.5、水文地质
待掘区段水文地质条件简单。
主要充水水源为山西组10#煤层顶、底板的砂岩裂隙水,以静储量为主。
根据地质探孔资料,探孔结束时均有出水,水量为0.5~6m3/h;
根据井田及区域水文地质资料调查,水量一般为3~8m3/h;
根据井筒在各含水层涌水量,比拟本区段最大涌水量为20m3/h。
3、目前通风情况
目前,回车线巷道通风采用2台2×
15kw对旋局扇(一备一用),配1路直径700mm胶质风筒。
迎头风量192m3/min。
揭煤巷道回风影响的区域为:
回车线(西段)、水泵房通道、主风井措施联巷、-430m回风石门及风井地面井口20m范围。
工作面
概况
巷道名称
回车线东段
水平名称
-440m
采区名称
/
设计标高
设计
工程量
210m
煤层名称
上覆
下伏
10#煤层
掘进区
段范围
东段:
从J口点向东13m为停头位置,距10#煤层最小法距22m。
至外水仓转线点共90m未掘。
上覆(下伏)煤层采掘情况
无采掘。
煤层
控制
情况
该区域靠近F2断层,煤层赋存不稳定,厚度变化较大,2.0~4.0m、倾角70~80°
,层内有大面积滑面。
巷道预揭煤层地点空间30m范围内煤层产状约280°
±
10#煤副井检查孔、超前探放孔,控制程度较高。
掘进区段地层特征
掘进区段为穿层巷道,由10#煤层顶板进入10#煤层底板。
施工段主要岩层为粉~细砂岩、砂质泥岩,煤及碳质泥岩;
中厚层状,发育有竖向裂隙,断层附近层理不清晰,揉皱现象明显。
煤层顶板岩性:
直接顶板为0~1.5m泥岩,老顶为5m左右细砂岩。
直接底板为8m左右泥岩,老底为9m左右细砂岩。
煤层顶底板岩性注记清晰。
煤层与巷道空间关系
回车线东段巷道由距10#煤层顶板法距22m穿层进入10#煤层。
4、地质说明书
地
质
构
造
情
况
1、掘进区段的岩层为向斜构造,岩层产状:
280°
;
2、该区段有井检孔及探孔控制,控制程度较高;
3、掘进东段过F2大断层,受其影响,次生小断层较发育。
4、东段F2下盘煤层断煤交面线位于巷道顶板向上3.60m左右。
断层名称
走向(°
)
倾向(°
倾角(°
落差(m)
性质
控制程度
对施工影响
F2
170~180
80~100
70~80
>
40
逆
查明
较大
瓦斯
地质
1、一水平10#煤层45-5、46-6钻孔可燃基瓦斯含量分别为7.33、8.73l/g.daf。
2、2010年7月份在副井筒工作面-440m标高以上测得10#煤层瓦斯压力为0.18MPa,Δp=7,ƒ=0.44。
水文
及
防治水
措施
待掘区段水文地质条件简单;
主要充水水源为山西组10#煤层顶、底板的砂岩裂隙水,以静储量为主;
根据西、东段探孔资料,探孔结束时均有出水,水量为0.5~6m3/h。
1、根据井田及区域水文地质资料调查:
水量一般为3~8m3/h。
2、根据井筒在各含水层涌水量,比拟本区段最大涌水量:
20m3/h。
最大涌水量
20m3/h
正常涌水量
3~8m3/h
影响生产其它因素
地温
本区地温梯度2.4°
~3.0°
,掘进区段温度在28.6°
~29.5°
地压
由于埋深不大,自重应力较小,构造应力大小及方向未做观测。
资料来源
综合
井检孔资料、综合资料、探孔资料。
(二)揭煤工序设计
图1回车线东段揭煤工序流程图
1、揭煤方法
回车线揭煤巷道施工标高-440m,平巷施工揭10#煤层。
采取区域综合防突措施先行,局部综合防突措施补充的原则,从10#煤顶板开始揭穿10#煤层。
2、揭煤流程
⑴回车线东段受F2大逆断层影响,次生构造发育,地质复杂,则巷道距10#煤顶板最小法距20m前,在工作面施工前探和取芯钻孔,以便掌握煤层的层位、倾角、厚度、顶底板岩性以及地质构造和瓦斯情况。
⑵在回车线巷道施工至距10#煤层顶板最小法距10m外,施工测压钻孔,测定10#煤层瓦斯压力(瓦斯压力测定按《煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法》执行,实施时编制施工措施)、煤的坚固性系数f、瓦斯放散初速度Δp以及煤样的吸附常数、工业分析、真假比重、孔隙率,并观测煤芯破坏类型。
⑶根据实测10#煤层瓦斯基本参数、揭煤区域地质构造、煤层顶板岩性等综合预测井底车场回车线揭煤区域10#煤层突出危险性。
⑷如预测揭煤区域10#煤层有突出危险,则必须距离煤层最小法距7.5m外执行区域综合防突措施:
施工钻孔预抽10#煤层瓦斯,直至区域措施效果检验有效为止。
如预测揭煤区域10#煤层无突出危险,则可不执行区域防突措施,在采取安全防护措施下掘进至距煤层最小法距5.5m处。
⑸在工作面距10#煤层顶板法线距离5.5m前,采用钻屑瓦斯解吸指标法进行工作面突出危险性预测(即区域验证)。
如工作面预测有突出危险则执行工作面局部防突措施:
施工钻孔抽采揭煤区域10#煤层瓦斯,直至局部措施效果检验有效为止。
如工作面预测为无突出危险时,采取安全防护措施进行边探边掘和永久支护施工至距煤层顶板法线距离2m处。
⑹在工作面距煤层最小法距2m前,采用钻屑瓦斯解吸指标法对工作面的突出危险性进行最后验证,若检验指标超标,补充防突措施,直至检验有效。
当验证为无突出危险时,则采取远距离爆破等安全防护措施,由龙王庙矿及井巷施工单位联合编制揭煤防突安全技术措施,报矿总工程师批准后,揭开煤层。
⑺预计揭煤工期157天,揭煤工期安排如图2。
二、前探钻孔
为保证确切掌握10#煤层厚度、倾角变化、地质构造和瓦斯情况,在回车线巷道距10#煤顶板最小法距20m外,设计施工4个前探钻孔。
要求前探孔均穿透煤层全厚且进入10#煤层底板不小于1.0m。
钻孔控制巷道荒径轮廓线外至少10m范围,其中一个钻孔与巷道掘进方向一致。
表1回车线东段最小法距20m探煤钻孔设计参数
孔号
方位角(°
预计见煤点长度(m)
孔深(m)
备注
1
125
16.0
——
44
2
104
-18.7
28
34
3
142
-15.5
35
41
4
0.2
38
42
合计
161
图2回车线东段揭煤工期安排
三、测压、取样
1、施工方案
为准确掌握回车线揭煤区域10#煤层的原始瓦斯压力P值,在工作面距10#煤顶板最小法距10m外设计施工测压钻孔3个,其中一个钻孔布置在巷道轮廓线外15m,测压钻孔与其他钻孔见煤点间距不少于5m。
取10#煤煤样3.5~4.0Kg送重庆煤科院化验,测定煤层瓦斯放散初速度(Δp)、煤的坚固性系数(f)及a、b吸附常数值等,计算综合指标D值、K值,煤层瓦斯含量W。
表2回车线东段最小法距10m测压钻孔设计参数
8.7
23
87
-30.5
17
22
167
-32.7
24
30
合计
80
2、测压方法
测压同时采用快速测压法和自然升压法两种形式,测压钻孔施工完成后,进行测压孔封孔及瓦斯压力测定工作。
采用宿州市金鼎安全技术服务有限公司的“两堵一注”下向孔测压成套装置测压。
封孔深度不小于10m。
3、封孔工艺
3.1、测压孔按设计要求施工到位后起钻,并用压风对钻孔进行吹洗,确认孔内无积水后方可进行下一步工作。
3.2、将孔底封堵段(马尾巴棉纱)依次连接花管和测压管,使花管外于钻孔最底端,并在连接外用铁丝固定一定量棉纱,用直通连接测压管,并使测压管外端超出钻孔0.5m左右,外接球阀,连接完管路后旋转向外轻来测压管,直到旋转抽拉不动,使得棉纱完全堵住钻孔。
注入配制好的JD-WFK-2型速凝膨胀封孔剂浆液,注至孔口外停止注浆。
待24h后浆液凝固,装配好各测压元件。
3.3、然后对测压孔注氮进行主动升压快速测定煤层瓦斯压力,注氮工序为:
1)注浆封孔完成后,将压力表连接到测压管路上;
2)连接压力表三通上的一端与一个压力表开关相连;
3)将高压氮气钢瓶和压力表开关相连;
4)打开氮气钢瓶和压力表开关立刻向孔内注入氮气(以预估煤层瓦斯压力的1.2倍为宜,即按照0.6MPa压力注氮),然后关闭压力表并关阀,停止注氮。
3.4、观察测压孔压力与时间的关系,定时观察压力表,做好记录、设立台帐,绘制压力变化曲线,直到压力表稳定为止,稳定后的表压即为煤层瓦斯压力。
3.5、如果测压钻孔出水,必须治水措施。
如果钻孔出水压力小于0.3MPa,直接封孔,采取技术措施区分水压和瓦斯压力;
如果钻孔出水压力0.3MPa及其以上,必须到煤前0.5m起钻,用大钻头扩孔,下套管,注高压水泥浆,待完全凝固后,在套管里面打φ75mm钻孔,进行封孔测压。
3.6、封孔测压必须编制专门的施工组织措施。
图3测压方法示意图
4、取样
取10#煤层煤样3.5~4.0Kg送重庆煤科院煤层突出危险倾向性实验室分析化验,测定煤层瓦斯放散初速度(Δp)、煤的坚固性系数(f)及a、b吸附常数值等,计算综合指标D、K值,煤层瓦斯含量W。
四、区域突出危险性预测
1、采用瓦斯压力或瓦斯含量对揭10#煤区域进行突出危险性预测。
指标采用实测瓦斯压力和瓦斯含量,以及前探,预测等钻孔施工过程中有无喷孔、顶钻等异常现象。
符合以下条件之一,即为突出危险区。
①瓦斯压力P≥0.74MPa;
②瓦斯含量W≥8m3/t;
③前探,预测等各类钻孔施工过程中有喷孔、顶钻、吸钻等动力现象。
2、如果实测瓦斯压力P<0.74MPa,瓦斯含量W<8m3/t,且钻孔施工中无喷孔、顶钻、吸钻等动力现象,即为无突出危险。
五、区域防治突出措施
当区域预测有突出危险,工作面掘进至距10#煤层顶板最小法距7.5m外施工区域防突措施。
区域防突措施为穿层钻孔预抽10#煤层瓦斯措施,设计如下:
回车线东段巷道掘进至距10#煤顶板最小法距7.5m位置停头,在工作面施工抽采钻孔,巷道揭煤处为急倾斜煤层,则钻孔最小控制范围是:
揭煤处沿煤层底板巷道两帮轮廓线外13.7m,巷道底板轮廓线下5.2m、巷道顶板向上3.6m的煤体(揭煤处巷道顶板向上3.60m左右为F2断煤交线)。
钻孔控制范围的外边缘到巷道轮廓线(包括预计前方揭煤段巷道的轮廓线)的最小距离为5m,所有钻孔均进入10#煤层底板0.5m以上。
钻孔孔底间距6m(参考邻近矿井芦岭煤矿10#煤层瓦斯预抽采一个月的抽采半径4m),均匀布孔,抽采钻孔孔径91mm。
预抽瓦斯钻孔封堵必须严密。
穿层钻孔的封孔段长度不得小于5m,预抽采时间90天,设计抽采率
表3区域抽采钻孔设计参数
孔深(m)
84
13.7
101
13.9
21
117
13.1
133
12.9
5
148
12.4
6
161
11.5
25
7
82
-1.1
20
8
100
9
-1.0
10
11
149
12
163
-0.9
13
79
-18.1
14
97
-18.8
19
15
116
-17.9
16
134
-17.6
151
-16.5
18
166
-15.0
390
区域防突措施实施后,必须绘制措施竣工图。
六、区域防突措施效果检验
10#煤区域防治突出措施执行后,必须采取效果检验。
效果检验指标采用实测残余瓦斯压力Pc或残余瓦斯含量Wc。
校检时布置4个检验测试点,分别位于巷道中下部、预抽区域内的下部和两侧,并至少有一个检验测试点位于预抽区域内距边缘不大于2m范围内。
同时取10#煤煤样测定残余瓦斯含量。
测定残余瓦斯压力期间停止抽采。
区域防突措施效果检验,必须同时满足以下条件方可判定措施有效,否则判定措施无效。
1、预抽区域内煤层瓦斯抽排率η≥45%;
2、残余瓦斯压力临界值Pc<0.74Mpa;
3、残余瓦斯含量临界值Wc<8m3/t;
4、检验钻孔施工过程中无喷孔、顶钻及其它突出预兆。
表4回车线区域措施效检钻孔设计参数
125
7.9
90
157
86
效果检验无效时,必须采取补充措施或延长抽采时间,直至效检合格。
七、区域验证(工作面预测)
回车线揭煤外虽然受F2断层影响,但岩层为单斜构造,地质相对比较简单,则设计掘进工作面最小法距煤层5.5m时,进行工作面突出危险预测预报。
预测方法采用钻屑瓦斯解吸指标法。
若区域预测为无突出危险或经区域防突措施效果检验有效后,在工作面距10#煤层顶板最小法距5.5m位置,采用钻屑解吸指标法(K1、
值)进行工作面突出危险预测预报(区域验证)。
施工3个钻孔,其中1#孔位于掘进巷道断面中部,平行于掘进方向,2#、3#钻孔控制到揭煤外巷道轮廓线外7.5m位置。
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K1、
值。
测定时,应考虑不同钻进工艺条件下的排渣速度。
预测指标临界值按表5执行。
表5钻屑瓦斯解吸指标法预测揭煤工作面突出危险性的参考临界值
煤样
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
如果所有实测的指标值均小于临界值,并且未发现其他瓦斯涌出异常现象,则该工作面为无突出危险工作面;
否则,为突出危险工作面。
表6工作面预测钻孔设计参数
预计见煤(m)
108
2.4
69
-21.5
172
-18.0
36
八、工作面防治突出措施
工作面预测有突出危险时,必须采取工作面防突措施。
防突措施采用局部抽采瓦斯措施。
设计抽采钻孔孔径91mm,穿透煤层全厚进入底板0.5m,钻孔控制范围为:
巷道的两侧轮廓线外7.5m,巷道的下部轮廓线外3.2m,巷道顶板向上3.6m的(揭煤处巷道顶板向上3.60m左右为F2断煤交线)范围内的10#煤层煤体。
设计抽采钻孔12个,总工程量149m,均匀布孔,钻孔孔底间距6m(参考邻近矿井芦岭煤矿10#煤层瓦斯预抽采一个月的抽采半径4m)。
穿层钻孔的封孔段长度不得小于5m,设计抽采率
,预抽采时间6天(图2:
工期安排10天,其中有4天为施工钻孔时间)。
防突措施实施后,绘制措施竣工图。
表7工作面抽采钻孔设计参数
78
24.8
109
25.6
140
25.0
21.0
74
2.2
2.3
169
1.8
106
-23.8
144
-23.1
九、工作面措施效果检验
工作面局部防突措施孔全部达到设计要求,且控制范围内煤体瓦斯预抽率η≥45%后,采用与工作面突出危险性预测指标相同的方法和临界值对回车线(东段)揭开10#煤层工作面防突措施进行效果检验,检验钻孔数5个。
检验钻孔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的抽采钻孔之间,检验孔深必须见煤层底板为止,分别分布在巷道上部、中部、下部和两侧,且必须有孔布置在措施孔控制范围内距边缘1.5m的位置。
表8工作面措施效果检验设计参数
91
14.1
156
2.5
88
-7.9
159
-7.0
59
如检验结果的各项指标都在突出危险临界值以下,同时工作面未发现如钻孔喷孔、顶钻等动力现象或其它突出预兆等异常情况,则措施有效;
反之,判定为措施无效,必须采取局部防突补充措施,局部防突补充措施为瓦斯抽采局部防突措施,具体设计同前面第八项“工作面防治突出措施”,并进行效果检验,直至检验有效。
经措施效果检验有效后,方可进入最小法距10#煤层顶板5.5m以内施工。
十、安全岩柱
为了准确控制安全岩柱,防止误穿煤层,在回车线巷道距10#煤层顶板最小法距5.5m~2.0m,每循环进尺前在迎头布置3个小直径超前钻孔,即工作面底板巷帮两侧分别布置一个-15°
向下钻孔与向外与巷道夹角30°
,另一个为布置在工作面正中沿巷道掘进方向的水平钻孔,钻孔深度为4.0m,每循环进尺后,控制安全岩柱(最小法距)始终不得小于2.0m。
十一、最后验证和工作面循环效检(预测)
1、在工作面掘至距10#煤层顶板最小法距2.0m位置,采用工作面预测方法,即钻屑瓦斯解吸指标法对煤层的突出危险性进行最后验证,指标临界值按第七项“区域验证(工作面预测)”执行,钻孔布置同工作预测(长度不同),要求穿透煤层。
若检验指标超标,采取局部补充防突措施,直至检验有效;
当验证为无突出危险时,则执行远距离爆破措施揭开煤层。
2、回车线工作面过煤门坎进入煤层为全(或部分)煤断面后,采用钻屑指标法进行循环预测(检验),即工作面应向前方煤体至少3个直径42mm、孔深8~10m的钻孔,钻孔应尽可能布置在软分层中,一个钻孔位于巷道(有煤)断面中部,并平行于掘进方向,另两个钻孔的终孔点应位于煤层中巷道荒断面轮廓线外3m外。
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
指标临界值采用表9值。
如果测定结果达到或超过临界值,必须施工局部补充防突措施,补充措施为瓦斯抽采工作面防突措施,设计同第八项“工作面防治突出措施”,直至消除突出危险,方可掘进进尺。
表9钻屑指标法预测掘进工作面突出危险性的参考临界值
钻屑瓦斯解吸指标
(Pa)
K1(mL/g·
钻屑量S
(kg/m)
(L/m)
5.4
回车线掘进工作面必须保留的最小预测(效检)超前距,在轴线上投影均为2m。
十二、远距离爆破揭煤
1、实施远距离放炮范围:
回车线巷道工作面距离10#煤顶板最小法距2.0m开始,直至穿过10#煤层进入10#煤层底板最小法距2.0m时止。
需6茬炮进入煤层底板2.0m,完成揭煤工作。
2、放炮选用FD-200D型(一用一备)矿用发爆器起爆。
3、爆破采用Ⅲ级煤矿许用水胶炸药,规格Φ35×
200mm;
起爆采用毫秒延期电雷管,1~5段,总延期时间不超过130ms,不允许隔段使用。
4、揭煤炮眼严格按照炮眼布置图要求施工,严格按照爆破图表打眼装药;
远距离放炮严格按《远距离放炮技术条件》(MT-T959-2005)执行;
掘进深度1.5m。
底部两排炮眼必须装彩带,所有不装
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- 回车 东段 设计