二采区防突设计Word格式文档下载.docx
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井田内15号煤层采用单一水平开拓,水平标高+1150m。
副斜井底布置轨道大巷,轨道大巷底向北、东、西布置三组开拓巷道:
(1)向北布置+1150m水平轨道巷、皮带巷和回风巷;
(2)向东布置一采区运输上山,一采区轨道上山和一采区回风上山;
(3)向西煤层布置二采区运输下山,二采区轨道下山和二采区回风下山。
井田共划分为五个采区,四采区位于井田北部,+1150大巷左侧,采区东部为一采区;
东北部为规划的三采区;
南部为规划的五采区,西部既为二采区。
1.2二采区位置及范围
点号
坐标
Y
X
A
38450240
4123257.14
G
38452345.43
4123696.42
B
38450758.79
4123220.78
H
38452999.38
4124331.02
C
38451054.1
4122892.05
I
38453109.94
4124564.46
D
38451396.22
4122816.34
M
38451562.07
4125427.46
E
38451431.24
4122830.22
N
38450565.76
4124050.29
F
38452154.32
4123574.58
二采区位于一采区西部,与+1150大巷毗邻;
采区北部为规划的四采区;
南部为规划的五采区。
根据地质报告划定的采区范围,该采区南北走向平均长2.11km,东西倾斜平均宽1.74km,总面积3.86km2。
二采区由A、B、C、D、E、F、G、H、I、M、N、O等11个坐标点连线圈定(见下表)。
1.3二采区煤层和地质
该采区15煤层为可采煤层,煤层厚度根据资料分析,煤层厚度不稳定,在0.45-6.40m,平均3.89m,地层总体呈走向北东,倾向北西的单斜构造,倾角平缓,一般在0~15°
之间,局部区域达17°
,平均8°
左右。
煤层结构:
15煤,黑色,性脆,易碎,以亮煤、镜煤为主,其次为暗煤,丝炭少量。
含有黄铁矿晶粒,具条带状结构,层状构造;
工作面内煤层产状变化不大;
煤层厚度稳定;
15煤中局部含有软分层。
15煤普氏硬度系数f=0.17~0.8。
区内发育宽缓的小规模褶皱6个,其中背斜、向斜各三个。
穿过15煤层的断层16条。
本区属山地丘陵地貌,总体地势为中间高、两边低,北部高、南部低。
地表大部分被松树林、灌木林覆盖,局部地段有黄土盖层。
区内地表最高点为1710m,最低点1350m,最大相对高差360m。
1.4采区内瓦斯赋存情况及瓦斯涌出量预测
根据煤炭科学研究总院提供天池公司《15#煤层煤与瓦斯突出鉴定报告》、《15#煤层煤与瓦斯区域突出危险性预测报告》和河南理工大学提供天池公司《15#煤层瓦斯涌出量预测》可知:
二采区为突出危险区,煤层瓦斯含量在8m3/t-14m3/t之间,相对瓦斯涌出量涌出量在33.43m3/t-43.37m3/t之间,埋藏越深煤层瓦斯含量及瓦斯涌出量越大。
1.5采区生产布局
根据《防治煤与瓦斯突出细则》第11条要求,矿井巷道布置应符合下列要求:
1、主要巷道应布置在岩层或非突出煤层中;
2、煤层巷道应可能布置在卸压范围内,如采用沿空留巷或沿空护(送)巷;
3、井巷揭穿突出煤层的次数应尽可能减少;
4、井巷揭穿突出煤层的地点应避开地质构造破坏带;
5、突出煤层中的掘进工程量应尽可能减少;
6、开采保护层的矿井,应充分利用保护层的保护范围;
7、井巷揭穿突出煤层前,必须具有独立、可靠的通风系统;
8、有煤与瓦斯突出危险的煤层,严禁任何两个采掘工作面之间串联通风;
根据以上要求,二采区为单翼走向长壁开采,因此利用现已施工的三条采区下山继续沿煤层倾向向西延伸到采区西部边界,三条下山分别为轨道下山、皮带下山和回风下山。
轨道下山:
1150水平轨道大巷已在靠近大巷的采区东部布置二采区上部车场,然后通过15°
斜坡向下找煤,见煤层顶板后沿15号煤层顶板(坡度为7°
10′)布置采区轨道下山,直到采区西部边界。
轨道下山铺单轨担负采区除人员之外的全部辅助运输任务。
皮带下山:
该煤仓位于15号煤层顶板上方,仓下为一采区皮带上山,二采区皮带下山与一采皮带上山呈一条直线布置,即从二采区煤仓向西留出输送机上部硐室长度后与轨道下山平行,以11°
10′)布置二采区胶带下山,直到采区西部边界。
二采区主运输系统通过二采区煤仓(3#煤仓)与一采区胶带上山、主斜井井底煤仓(1#煤仓)、主斜井相连,形成采区原煤运输系统。
回风下山:
二采区南回风下山与一采回风上山呈一条直线布置,二采区北回风下山直接与回风立井井底的总回风大巷相连,形成二采区完整的通风系统。
各区段分煤层布置进、回风巷,形成单翼采煤工作面。
岩巷及石门揭煤工作面均采用爆破掘进,煤巷采用综掘机掘进。
回采工作面采用综合机械化采煤工艺,全部垮落法管理顶板。
目前二采区已完成15201工作面的生产,15202工作面为备用工作面。
2.采区主要系统
2.1通风系统
二采区风量由副井、行人斜井、副井、主斜井、专用进风斜井供给,采区内布置三条下山,其中轨道、皮带上山为进风,一条回风上山,回风经采区回风上山进入总回风道,再到北风井。
既“两进一回”采区通风系统。
掘进工作面采用局部通风机压入式独立通风,实行“三专”供电并能自动切换。
回采工作面采用全风压通风,首采工作面既15201采用“U+L”型通风,15202工作面采用“U”型通风。
2.2瓦斯抽放系统
工作面瓦斯抽放通过矿井地面瓦斯抽放站进行瓦斯抽放,分两套独立抽放系统,,一套高负压抽采系统,两台瓦斯抽放泵的规格型号为2BEC-62,电机功率为400kw,;
一套低负压抽采系统,两台瓦斯抽放泵的规格型号为2BEC-62,电机功率为355kw,最大抽放能力300m3/min。
2.3监控系统
矿井选用国产KJ-90NB型矿井安全监测监控系统。
整个监测监控系统由地面主站、井下传感器、传输电缆、监控系统软件组成。
甲烷传感器的报警浓度、断电浓度、复电浓度和断电范围以及各类传感器的安装数量见下表。
甲烷传感器
设置地点
报警浓度
断电浓度
复电浓度
断电范围
数量
采煤工作面
≥1.0﹪CH4
≥1.5﹪CH4
<1.0﹪CH4
工作面及回风巷非本安设备
3
采煤机(采煤机配)
采煤机电源
1
掘进工作面回风流中
掘进工作面非本安设备
2
采区回风巷
胶带巷机头
非本安设备
2.4紧急避险系统
因二采区工作面进、回风巷设计巷道长度为1200m,在煤巷掘进工作面每500m处设置一个工作面避难所,避难所内设置有直通矿调度的电话,15个压风自救装置,15个隔离式自救器和足量的饮用水。
同时在202进、回风分别建筑临时避难硐室。
2.5压风自救系统
采掘工作面应设置工作面压风自救系统。
在以下每个地点设置一组压风自救装置:
工作面迎头25-40米的范围内、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。
每组压风自救装置应可供5-8人使用,平均每人的压缩空气供给量不得小于0.1m3/min。
其中工作面迎头25-40米的范围内的压风自救装置至少可供8人使用。
2.6其它安全设施和措施
在煤巷掘进工作面进风侧,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5m。
反向风门墙垛用砖砌筑,嵌入巷道周边岩石的深度可根据岩石的性质确定,不得小于0.2m;
墙垛厚度不得小于0.8m。
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。
煤巷掘进工作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不得小于300m;
需要爆破的采煤工作面放炮地点到工作面的距离不得小于100m。
远距离爆破时,回风系统必须停电、撤人(人员必须撤到指定的安全地点)。
放炮30min后方可进入工作面检查。
3.掘进工作面区域与局部综合防突措施
3.1掘进工作面区域综合防突措施
3.1.1区域突出危险性预测
根据煤层瓦斯压力P或煤层瓦斯含量W进行预测。
预测所依据的临界值应根据试验考察确定,在确定前可暂按下表预测。
具体参数测定应符合下列要求:
预测所主要依据的煤层瓦斯压力、瓦斯含量等参数应为井下实测数据;
测定煤层瓦斯压力、瓦斯含量等参数的测试点在不同地质单元内根据其范围、地质复杂程度等实际情况和条件分别布置,原则上每50米,布置一组测定孔;
同一地质单元内沿煤层走向布置测试点不少于2个,沿倾向不少于3个,并有测试点位于埋深最大的开拓工程部位,划分出的无突出危险区和突出危险区。
根据煤层瓦斯压力或瓦斯含量进行区域预测的临界值
瓦斯压力P(MPa)
瓦斯含量W(m3/t)
区域类别
P﹤0.74
W﹤8
无突出危险区
经过煤层瓦斯压力P或煤层瓦斯含量W进行预测,无突出危险区直接采取安全防护措施后,掘进施工。
突出危险区必须采取区域防突措施。
3.1.2区域防突措施
掘进工区在巷道迎头左、右两帮施工一组两个抽放钻场(左、右帮各一个硐室)。
钻孔抽放范围控制在顺槽上、下两帮外各15m,前方120m范围(见下图)。
每循环进尺须确保顺层超前钻孔留有20m超前距。
顺槽抽放钻孔剖面图
顺槽抽放钻孔平面图
3.1.3区域措施效果检验
3.1.3.1检验指标
依据《防治煤与瓦斯突出规定》,进行效果检验可采用残余瓦斯压力或残余瓦斯含量指标。
本设计选用直接测定法测定残余瓦斯含量指标(W)进行检验,临界值为8.0m3/t。
(1)在W≥8.0m3/t区域,工作面为有突出危险。
(2)在W﹤8.0m3/t区域,工作面为无突出危险。
3.1.3.2效检方法
(1)顺槽掘进面所在区域经采取预抽煤层瓦斯的区域防突措施后,钻孔经预抽后,通防部按要求在进尺前,每50m为一检验区域,每一区域至少布置3个检验测试点(间距20~30m),每一测试点采集1个煤样。
只有经检测煤体瓦斯含量确实达到8m3/t以下后,才能确认抽采指标达标,否则,即为突出危险区,预抽防突效果无效,重新采取区域防突措施。
(2)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,发生明显突出预兆的位置周围半径100m内的预抽区域判定为措施无效,所在区域煤层仍属突出危险区。
(3)若任何一个检验测试点的残余瓦斯含量≥8.0m3/t时,当判定为预抽防突效果无效时,则此检验测试点周围半径100m内的预抽区域均判定为预抽防突效果无效,即为突出危险区。
3.1.4区域验证
(1)掘进工作面突出危险性预测、效果检验均采用钻孔钻屑量和钻孔钻屑瓦斯解析值K1值或△h2值两项指标考察。
对钻孔钻屑量和钻孔钻屑瓦斯解析值不能准确考察时,采用钻孔瓦斯涌出初速度进行考察,临界指标见表。
预测(效检)临界指标
最大钻屑量(Smax)
钻屑瓦斯解析值(K1)
△h2值
危险性
㎏/m
ML/(g·
min1/2)
(pa)
所有实测的指标值均小于
临界值,并且未发现其他
异常,为无突出危险工作面,
否则为突出工作面。
≥6
≥0.5(湿煤0.4)
≥200
<6
<0.5(湿煤0.4)
<200
(2)采用钻孔钻屑量、钻孔钻屑瓦斯解析值预测(效检)时,采用风煤钻或MQT—50煤帮钻机在工作面施工3个直径为42mm、深为10m的钻孔(校检孔长度不得超过措施孔最深孔长),见下图。
考察钻孔一个位于巷道工作面中部,另两个钻孔终孔位置应位于巷道轮廓线外2~4m处。
考察钻孔倾角可根据现场煤层倾角进行调整,以保证钻孔在全煤中钻进;
有软分层时钻孔要在软分层中钻进,以保证测定指标的准确性。
预测(效检)钻孔布置示意图
3.2局部综合防突措施
3.2.1工作面预测
掘进工作面突出危险性预测使用煤钻屑解吸指标法,沿掘进工作面每隔1.5m布置一个预测钻孔,孔深10m。
当预测为无突出危险工作面时,每预测循环应留2m预测超前距。
在实施局部综合防突措施的回采工作面,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,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作业;
否则,仍要执行一次工作面防突措施和措施效果检验。
如果区域验证检测指标超临界值,则必须采取施工密集浅孔的方法作为局部防突措施。
3.2.2局部防突措施
在掘进头施工抽、排放钻孔,钻孔直径为75mm,长度不小于15m,均匀对称的布置在煤层中,在煤层的软分层中可适当增加钻孔数,(见下图)。
钻孔布置图为水平间距0.6m,根据巷道断面宽度增减钻孔数量。
竖向钻孔间距可根据软分层位置做适当调整,但必须符合钻孔终孔点距巷道轮廓线距离。
中部所有钻孔位置必须与上下两排钻孔位置错开,增加防控面积,每一循环施工31个钻孔,总进尺421.2m。
平面布置图
剖面布置图
顺槽局部防突钻孔局部布置图
3.2.3局部效果检验
对防治瓦斯突出措施效果的检验方法和布孔与预测预报方法相同。
均采用钻孔钻屑量和钻孔钻屑瓦斯解析值两项指标进行考察。
对钻孔钻屑量和钻孔钻屑瓦斯解析值不能准确考察时,采用钻孔瓦斯涌出初速度考察。
(1)只有当所有检验钻孔的最大钻屑量及钻孔钻屑瓦斯解析值K1值两项或△h2值均在临界指标以下,该工作面方可确定为无突出危险工作面。
检验钻孔中任何一个的最大钻屑量大于等于6.0kg/m或钻孔钻屑瓦斯解析值K1值大于0.5或△h2值大于200Pa,工作面即视为突出危险工作面。
(2)效果检验为无突出危险工作面时,工作面必须采取安全防护措施进行掘进。
工作面允许掘进距离必须留有不少于5m的措施孔超前距和不少有于2m的检验孔超前距。
3.2.4安全防护
为了防止因预测误差、措施失效且效检误差、发生延期突出等而导致发生人身伤亡事故,进行采掘活动时均要采取安全防护措施。
4.回采工作综合防突措施
4.1区域突出危险性预测
根据煤层瓦斯压力P或煤层瓦斯含量W进行预测。
预测所依据的临界值应根据试验考察确定,在确定前可暂按表3.1预测。
4.2区域防突措施:
(1)钻孔布置方式
202工作面从两顺槽(202进风顺槽、202回风顺槽)施工对向瓦斯抽放钻孔,孔间距2m,孔径90mm,孔深105~110m,沿煤层倾角施工,如图所示。
4m
3m
2m
图预抽钻孔布置图
4.3区域预抽效果检验
但由于直接测定残余瓦斯压力,其测定工艺复杂,测定周期长,影响回采进度;
另一方面,如果采用直接测定残余瓦斯含量的方法换算残余瓦斯压力,不如直接采用指标残余瓦斯含量进行评价更快捷。
采用直接测定残余瓦斯含量进行效果评价,从技术角度来讲,测定周期短、工艺简单,不影响回采进度。
因此,本方案选用直接测定法测定残余瓦斯含量指标(W)进行检验,临界值为8.0m3/t。
4.3.1效检方法
从切眼到500m、700m到停采线范围内,沿工作面推进方向每间隔50m,在上下顺槽沿工作面方向各布置1个直接测定煤层残余瓦斯含量的检验测试点。
每个检验测试点取样深度50~90m,每个测试点沿倾向采取煤样3个,一个取样点深度分别为50m,另一个取样点深度分别为50m、40m(如图所示),效果检验区域在工作面推进方向至少超前100m。
效果检测测点布置
(1)对预抽煤层瓦斯区域防突措施进行检验时,均应当首先分析、检查预抽区域内钻孔的分布等是否符合设计要求,不符合设计要求的,不予检验。
(2)在进行直接测定预抽区域的煤层残余瓦斯含量前,根据钻孔联孔预抽时间进行检验区域划分,然后根据预抽前的煤层瓦斯含量及抽、排瓦斯量等参数进行评估分析,预测钻孔控制范围内煤层残余瓦斯含量降到8m3/t以下时,进行直接测定预抽区域煤层残余瓦斯含量。
(3)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,发生明显突出预兆的位置周围半径100m内的预抽区域判定为措施无效,所在区域煤层仍属突出危险区。
(4)若任何一个检验测试点的残余瓦斯含量≥8.0m3/t时,当判定为预抽防突效果无效时,则此检验测试点周围半径100m内的预抽区域均判定为预抽防突效果无效,即为突出危险区。
当直接测定的预抽区域煤层残余瓦斯含量降到8m3/t时,再由通防部编制好采煤工作面预抽瓦斯情况报告,报矿总工程师审批允许后,方可进行作业。
4.4区域验证
4.4.1区域验证要求
在回采工作面对无突出危险区进行区域验证时,按下列要求进行:
(1)当区域验证为无突出危险时,应当采取安全防护措施后进行作业。
但若为工作面在该区域进行的首次区域验证时,采前还应保留突出预测超前距不小于2m。
在工作面进入无突出危险区域时,立即连续进行至少2次区域验证。
(2)只要有一次区域验证为有突出危险或超前钻孔等发现了突出预兆,则该区域以后的作业均应当执行局部综合防突措施。
4.4.2区域验证方法
从切眼到500m范围,间隔20m进行2次区域验证,700m到停采线范围,间隔30m进行2次区域验证。
检验方法是从距进风顺槽15m到距回风顺槽15m的150m范围内沿采煤工作面每隔15m布置1个预测钻孔,直径42mm、孔深10m,共布置11个,工作面开采前连续进行区域。
钻孔应布置在软分层中,测定钻屑瓦斯解吸指标和钻屑量。
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(如图所示)。
区域验证布置
各煤层采用钻屑指标法预测指标临界值按表的临界值确定。
钻屑指标法预测工作面突出危险性的参考临界值
钻屑瓦斯解吸指标
Δh2(Pa)
K1(mL/g•min0.5)
钻屑量S
(kg/m)
200
0.5
6
(如果实测得到的S、K1或△h2的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)。
4.5局部防治治理技术
4.5.1工作面预测
采煤工作面突出危险性预测使用煤巷掘进工作面的突出预测方法,即煤钻屑解吸指标法,沿采煤工作面每隔15m布置一个预测钻孔,孔深10m。
4.5.2局部防突措施
工作面卸压区浅孔是顺煤层开采方向沿工作面布置,从距进风顺槽15m到距回风顺槽15m的150m范围内布置钻孔,钻孔直径75mm,间距(切眼到500m范围内为3m,共51个钻孔;
500m~1000m范围为2m,共76个钻孔,1000m到停采线为4m,共38个钻孔),工作面中部20m的范围钻孔间距应适当减小布置方式如图所示。
采用快速封孔器封孔,封孔深度1m左右,如图所示。
工作面卸压浅孔抽采示意图
工作面沿支架架箱敷设一趟Φ150mm脉吸管,每10m设一个用Φ90mm钢管制成的汇总管,每个接口用Φ25mm软胶管连接一个封孔器,每架一个,对应插入煤壁前方超前钻孔内,形成工作面抽采系统,并在工作面抽采管与风巷抽采管连接附近设置流量、深度等计量装置,如图所示。
采用“三八”制作业,抽排放钻孔安排在检修班施工,保证成孔后立即抽放。
钻孔打成立即插入瓦斯抽放快速封孔器进行抽放,而生产班割煤时临时取下采煤机前后15m内的封孔器,待割过煤后迅速插入进行抽放,以保证有足够的抽放时间,最后一个施工钻孔联网抽放时间不少于2h。
工作面卸压浅孔连接示意图
4.5.3效果检验
(1)只有当局部措施孔抽放4h以后,方可进行效果检验,检验参照采煤工作面突出危险性预测的方法和指标。
(2)效检钻孔布置在措施孔之间,在超标孔附近及两侧4~5m处各施工一个效检孔,效检孔不得与措施孔穿孔,否则,效检无效。
(3)连续进行两次效检,第1次效检不超标允许进尺3.6m,只有两次连续检验无危险时,才恢复正常循环效果检验(如图所示)。
(4)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,措施有效;
否则,判定为措施无效,仍为突出危险工作面,重新执行防突技术措施方案2,钻孔与第一次防突技术措施钻孔错开,并再次进行措施效果检验,直到措施有效。
(5)措施管理牌板的效果检验情况、允许进尺内容由防突员填写,累计进尺、剩余允许进尺内容由瓦检员填写,同时要有班组长等相关责任人的签名。
管理牌板吊挂在回风巷距切眼外50~100m范围内,并随工作面推进而外移。
效检钻孔布置图
4.5.4安全防护措施
1.采区避难所设置
采区必须设置采区避难所,避难所的位置根据实际情况确定。
(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,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20人避难,且每人使用面积不得少于0.5m2。
避难所内
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