切眼防突设计方案及措施.docx

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切眼防突设计方案及措施

23203切眼防突设计及措施

矿长：

王军明

编制：

路祖俊

日期：

2018年2月9日

一、基本情况：

根据《纳雍县庆荣煤矿二采区开采设计方案》及《纳雍县庆荣煤矿二采区安全专篇》的要求和庆荣煤矿采掘接替生产布局，决定布置施工23203切眼。

该巷道位于矿井下部的东翼，本巷从23203泄水巷往里310M处开口向上布置23203切眼，切眼开口处标高+1740.3M，按12度的方位沿32#煤层掘进。

切眼预计长80M，为保证该巷道掘进时不受煤与瓦斯突出的威胁，按照《防治煤与瓦斯突出的规定》，23203切眼掘进施工中，必须坚持“四位一体”的防突措施。

因此；根据本矿井实际情况，编制23203切眼专项防突设计并认真贯彻执行。

二、区域防治突出措施

1、掘进工作面预抽

1.1掘进工作面先抽后掘

掘进工作面进行先抽后掘或边掘边抽。

抽放方法：

在掘进工作面向迎头打顺层钻孔，在工作面掘进前进行预抽，降低掘进工作面瓦斯涌出量。

抽放钻孔布置：

抽放钻孔布置见图3-3，钻孔技术参数见表3-1。

图3-3掘进工作面钻孔布置示意图

注：

上图仅供参考，钻孔开孔位置应避开破碎处，钻孔的个数可以根据瓦斯及断面情况布置8-10个左右，可根据抽放情况增减。

表3-1掘进面先抽后掘钻孔技术参数表

钻孔

类别

钻孔与巷道中心线夹角

<°）

钻孔与水平面夹角

<°）

孔深

钻孔直径

开孔间距

迎头钻孔

8～10

同煤层倾角

＞60

75

0.3

注：

钻孔深度可根据煤层情况确定，条件允许情况下，深度越大效果越好

封孔工艺：

钻孔采用聚氨酯封孔，聚氨酯是聚氨荃甲酸酯的简称。

对于井下封孔而言，主要要求聚氨酯在发泡后，其内所形成的孔为封闭孔，即各孔之间互不连通，另外对发泡时间、发泡倍数、固化后的强度，可塑性等均有一定的要求。

可选用煤科总院抚顺分院研制生产的聚氨酯封孔材料，在钻孔内8～10m深度封孔，钻孔密封段长度仅2m，既能保证密封严密，又可节省封孔材料。

该聚氨酯封孔材料膨胀倍数20倍以上，聚氨酯发泡均匀、细小，孔隙又不联通，还有可塑性，适于动压区封孔；在抽放瓦斯负压60～80KPa、正压2MPa下，钻孔密封严实不漏气。

聚氨酯封孔采用卷缠药液法,缠药方法及钻孔内封孔管结构如图3-4所示。

抽放管为内径25mm的pv管，长为9～10m，管前端1m段加工有小蜂窝，在前端1.5m处套上橡胶垫圈，后端用铁线缠紧固定棉纱布1.5m卷缠药液法封孔操作程序为：

先称出封一个孔的甲、乙组成药液，分别装入两个容器，再将药液同时倒入混合桶，立即用棒快速搅拌均匀，当药液由黄褐色变为乳白色时，停止搅拌，将药液均匀倒在棉纱布上，边倒药液边向抽放管上卷缠棉纱布，并把卷缠好药液的封孔管迅速插入钻孔，大约5分钟后，药液开始发泡膨胀，20分钟后停止发泡，逐渐硬化固结。

为了避免封孔管晃动影响封孔质量，孔口处用木塞楔紧。

封一个钻孔的聚氨酯用量约为1Kg左右。

钻孔与管路的连接

聚氨酯封孔1小时后，便可与抽放管路连接<水泥砂浆封孔不但麻烦，还需经25小时后才可与抽放管路连接）。

钻孔与管路连接处应设置流量计和阀门。

钻孔封孔器与抽放管路的连接如图3-4所示。

瓦斯预抽一定时间后，根据抽放量的大小决定停止抽放的时间，继续向前掘进，掘进到距原钻孔底5m左右的超前距时，停止掘进，重新打钻孔抽放瓦斯，如此反复循环。

3-4抽放管联接示意图

1.2掘进工作面边掘边抽

除采取迎头打钻孔抽放外，可以边掘边抽，其优点抽放时不影响掘进，且抽放效果较好，缺点是需掘钻场，增加工程量，见图3-5，钻场规格宽2m，长4m，高与掘进巷道相同。

封孔工艺与先抽后掘的钻孔封孔方法相同。

图3-5掘进工作面边掘边抽示意图

以上两种方法中，掘进工作面先抽后掘影响掘进的进度，而边掘边抽虽不影响掘进速度，但需打钻场增加工程量，可以通过现场使用比较，选择效果较好的一种抽放方法。

三、局部防治突出措施

<一）掘进工作面

<1）在煤巷掘进工作面打3个直径为42mm、孔深l0m的钻孔，一个钻孔位于巷道工作面的中部，并平行于掘进方向，其他钻孔的终孔点位于巷道轮廓线外2～4m处，钻孔布置见图3-5-15。

图3-5-15煤巷掘进工作面突出危险性预测钻孔布置图

<2）钻孔每打1m测定钻屑量一次，每隔2m测定一次钻屑解吸指标。

根据每个钻孔沿孔长每M的最大钻屑量Smax和钻屑解吸指标△h2或K1预测工作面的突出危险性。

采用钻屑指标法预测工作面突出危险性时，应根据实测数据确定，如无实测数据时可按表3－5－7所列的指标临界值预测突出危险性。

3－5－7钻屑指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性的临界值

Δh2

Smax

K1

危险性

Pa

Kg/m

L/m

mL/（g·mm1/2>

≥200

≥6

≥5.4

≥0.5

突出危险工作面

＜200

＜6

＜5.4

＜0.5

无突出危险工作面

如果实测得到的Smax值、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。

<3）采用钻屑指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性，当预测为无突出危险性时，每预测循环应留有2m的预测超前距。

四、突出危险性预测

1、预测指标和方法

根据《防突规定》第七十四条：

可采用下列方法预测煤巷掘进工作面的突出危险性：

钻屑指标法；复合指标法；R值指标法；其他经实验证实有效的方法。

根据庆荣煤矿矿井开采实际，煤巷掘进工作面的突出预测方法采用钻屑指标法。

其突出预测指标为钻屑瓦斯解吸指标K1值和钻粉量S。

每个钻孔在钻进过程中，从第2m孔段<含2m）开始，每1m测定一次钻粉量，每2m测定一次钻屑瓦斯解吸指标K1值，根据工作面钻孔的最大钻粉量S和最大K1值预测工作面突出危险性。

测定结果可按表2-1填写。

表2-1庆荣煤矿突出危险性预测<效果检验）单

巷道名称：

23203切眼位置：

时间：

次数　　　　　

突出预兆、措施执行情况（详细的喷孔、夹钻等动力现象位置>：

预测钻孔布置及断面结构示意图、措施示意图、

检验孔布置：

钻孔编号

考察指标

钻孔深度

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

S（kg/m>

K1值>

2

S（kg/m>

K1值>

3

S（kg/m>

K1值

工作面突出危险性分析：

允许进尺

防突负责人意见：

预测人员：

防突负责人：

矿总工程师：

2、预测钻孔布置

可采用目前较为方便可行的钻屑指标法，根据《防突规定》，预测煤巷掘进工作面突出危险性时，应向前方煤体至少施工3个直径42mm、孔深8～10m的钻孔，测定钻屑瓦斯解吸指标和钻屑量。

钻孔应尽可能布置在软分层中，一个钻孔位于掘进巷道断面中部，并平行于掘进方向，其他钻孔的终孔点应位于巷道断面两侧轮廓线外2～4m处。

。

图2-1切眼煤巷掘进预测钻孔布置示意图

表2-2切眼煤巷掘进预测钻孔布置参数表

3、预测临界值

矿井尚未考察煤层钻屑瓦斯解吸指标K1值和钻粉量S的临界值，因此，在未实际考察出临界值的情况下，建议采用《防突规定》推荐的临界值进行突出危险性预报，待在今后的防突实践中考察确定出符合矿井实际临界值后再使用。

目前，采用钻屑瓦斯解吸指标K1值和钻粉量指标S时，其临界值参照《防突规定》。

表2-3钻屑指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性的参考临界值

钻屑瓦斯解吸指标K1

）

钻屑量S

0.5

6

5.4

4、突出危险性预报

当工作面任意一个预测钻孔、任意一项指标、任意一次测定结果大于<或等于）其临界值，该工作面判定为突出危险工作面。

但工作面突出危险性预测不仅仅依靠预测指标一种方法，而应采用综合判断方法。

当掘进工作面出现下列情况之一者，应视为突出危险工作面：

1）工作面处于地质构造带，包括断层、褶曲等；

2）煤层赋存条件发生急剧变化的区域，如煤层厚度、走向、倾角出现急剧变化等；

3）采掘应力叠加的区域；

4）在打钻过程中出现喷孔、顶钻等动力现象；

5）工作面出现明显突出预兆。

如判定为具有突出危险性的，必须采取防突措施，防突措施必须经过防突效果检验，检验不超标，方可继续掘进，否则继续采取补充防突措施，直到指标降至临界值以下。

每次预测<或效果检验）后，必须填写突出危险性预测<检验）报告单<并附有打印资料），待有关人员审查、签字后，分别交有关部门执行和存档。

预测为无突出危险工作面，在采取安全防护措施的前提下掘进，允许掘进距离为以最短预测钻孔在巷道掘进方向上的投影长度减去2m为准，见图5-2-2。

在采取安全防护措施前提下，掘进到位后，再进行突出危险性预测。

图2-2煤巷掘进工作面预测不超标时允许进尺平面示意图

每次工作面防突措施施工完成后，应当绘制工作面防突措施竣工图。

五、防突设计

根据矿井的实际情况和具体装备条件，有突出危险的煤巷掘进工作面应当优先选用超前钻孔<包括超前预抽瓦斯钻孔、超前排放钻孔）防突措施。

如果采用松动爆破、水力冲孔、水力疏松或其他工作面防突措施时，必须经实验考察确认防突效果有效后方可使用。

前探支架措施应当配合其他措施一起使用。

本设计采用超前排放钻孔和超前钻孔预抽瓦斯相结合防突措施<见煤巷掘进超前排/抽放钻孔布置示意图3-1

1、掘进工作面超前钻孔用于预测效果检验超标、预抽钻孔未控制的局部地点。

采用超前钻孔作为防治突出的措施时，应符合下列要求：

1）超前钻孔适用于煤层透气性好、煤质较硬的突出煤层。

2）超前钻孔直径应根据煤层赋存条件和突出情况确定，一般为75～120mm，地质条件变化剧烈地带也可采用直径42～75mm的钻孔。

钻孔超前于掘进工作面的距离不得小于5m，若钻孔直径超过120mm时，必须采用专门的钻进设备和制定专门的施工安全措施；

3）钻孔在控制范围内应均匀布置，在煤层的软分层中可适当增加钻孔数。

4）预抽钻孔或超前排放钻孔的孔数、孔底间距等应根据钻孔的有效抽放或排放半径确定；钻孔的有效抽放或排放半径必须经实测确定。

5）煤层赋存状态发生变化时，应及时探明情况，再重新确定超前钻孔的参数。

6）必须对超前钻孔进行效果检验，如果经检验措施无效，必须补打钻孔或采取其他补充措施。

7）超前钻孔施工前应加强工作面支护，打好迎面支架，背好工作面。

2、超前排放钻孔

1>煤巷掘进工作面可以优先选用超前排放瓦斯钻孔防突措施。

超前钻孔直径是确定影响超前钻孔效果的主要因素，钻孔直径愈大，排放和卸压效果愈好。

根据《防突规定》第八十九条规定，钻孔直径应当根据煤层赋存条件、地质构造和瓦斯情况确定，一般为75～120mm，地质条件变化剧烈地带也可采用直径42～75mm的钻孔。

若钻孔直径超过120mm时，必须采用专门的钻进设备和制定专门的施工安全措施；根据庆荣煤矿煤层赋存情况，采用超前排放钻孔时，为了提高瓦斯排放效果和减少排放时间，建议采用Φ75mm直径的排放钻孔，排放时间为不小于8h。

目前井下无实测资料，建议选用超前钻孔法时，最初可选用不低于75mm的超前排放钻孔二排共12个。

但应由矿技术负责人根据煤层赋存情况具体确定，但应长短结合、均匀布孔，不留死角。

每一轮抽放循环应保持有5m的重叠。

2）煤巷掘进工作面采用超前钻孔作为工作面防突措施时，应当符合下列要求：

<1）23203切眼宽度为2.0m，高度为2.0m，巷道两侧轮廓线外钻孔的最小控制范围为：

宽度15m。

<2）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。

预抽钻孔或超前排放钻孔的孔数、孔底间距等应当根据钻孔的有效抽放或排放半径确定；

<3）钻孔直径应当根据煤层赋存条地质构造和瓦斯情况确定，一般为75～120mm，地质条件变化剧烈地带也可采用直径42～75mm的钻孔。

若钻孔直径超过120mm时，必须采用专门的钻进设备和制定专门的施工安全措施；

<4）煤层赋存状态发生变化时，及时探明情况，再重新确定超前钻孔的参数；

施工完所有排放钻孔后，应排放不少于8h<今后应进行考察确定）后，再进行措施效果检验，当检验指标超标时，措施无效，必须采取防止突出的补充措施，直到效果检验指标降到临界值以下或无异常情况为准。

五、防突措施效果检验

1、煤巷掘进工作面

煤巷掘进工作面执行防治突出措施后，采用钻屑指标法进行措施效果检验。

检验孔应当不少于3个，深度应当小于或等于防突措施钻孔，钻孔布置见图。

如果煤巷掘进工作面措施效果检验指标均小于指标临界值，且未发现其他异常情况，则措施有效；否则，判定为措施无效。

防治突出专门机构必须按表3-5-8填写防治突出措施效果检验单，报矿总工程师批准。

掘进工作面效果检验孔布置图

当检验结果措施有效时，若检验孔与防突措施钻孔向巷道掘进方向的投影长度<简称投影孔深）相等，则可在留足防突措施超前距<一般为5m，在地质构造破坏严重地带应适当增加超前距，但不得小于7m）并采取安全防护措施的条件下掘进。

当检验孔的投影孔深小于防突措施钻孔时，则应当在留足所需的防突措施超前距并同时保留有至少2m检验孔投影孔深超前距的条件下，采取安全防护措施后实施掘进作业。

煤巷掘进工作面执行防突措施后，应当选择上述钻屑瓦斯解读指标法进行措施效果检验。

当采取了超前排放钻孔防突措施，经过一段时间的排放后,必须进行措施效果检验，其检验方法、临界指标与其突出危险性预测基本一致。

工作面的检验孔深应小于或等于措施孔深，并应布置在措施孔之间，检验孔应当不少于3个。

详见掘进工作面局部防突措施效果检验钻孔布置图5-2-4

图-1-4掘进工作面局部防突措施效果检验钻孔布置图

若检验值均不超过指标临界值，则认为措施有效，反之，认为措施无效。

当措施无效时，无论措施孔还留有多少超前距，都必须采取防突的补充措施，并经措施效果检验有效后，方可在采取安全防护措施的前提下进行作业。

当检验结果措施有效时，若检验孔与防突措施钻孔向巷道掘进方向的投影长度<简称投影孔深）相等，则可在留足防突措施5m超前距并采取安全防护措施的条件下掘进。

当检验孔的投影孔深小于防突措施钻孔时，则应当在留足所需的防突措施超前距并同时保留有至少2m检验孔投影孔深超前距的条件下，采取安全防护措施后实施掘进作业。

参见图-2-6。

图1-5措施效果检验后允许进尺距离示意

检验指标和临界值与预测时相同。

若一轮排放孔打后，检验孔达不到预定深度时，可分次进行检验，但超前距必须符合以上规定。

掘进工作面措施效果检验孔，应布置在措施孔之间，不能与措施孔交叉及重叠，不然所测定的数据不能真实反映煤体前方的情况。

六、安全防护措施

1、避难硐室：

<1）有突出煤层的采区必须设置采区避难所。

避难所的位置应当根据实际情况确定。

避难所应当符合下列要求：

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1.8m，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15人避难，且每人使用面积不得少于0.5m2。

避难所内支护保持良好，并设有与矿（井>调度室直通的电话；

2）避难所内放置足量的饮用水、安设供给空气的设施，每人供风量不得少于0.3m3/min。

如果用压缩空气供风时，设有减压装置和带有阀门控制的呼吸嘴；

3）避难所内应根据设计的最多避难人数配备足够数量的隔离式自救器。

<2）避难所设计

本矿设计的避难硐室沿煤层或岩层布置，采用梯形断面、工字钢及锚网喷支护，硐室净断面积6.6m2，硐室的几何尺寸为：

下宽×中高×深度＝3000×2200×2000mm，采用扩散通风，硐室内设食用水管路系统，直通矿调度室的通信系统和压风自救系统，每个避难硐室内设置两组自救袋，每组自救袋设置8个吸嘴，合计16个吸嘴，如下图所示。

避难硐室主要设置在皮带下山、进风下山、23202运输联络巷内，服务于整个矿井的开采。

2、设置反向风门<防突风门）

防突风门设计选用特制风门，防突风门设置应满足以下技术要求：

<1）避免在弯道和缓倾斜巷道中设置防突风门，防突风门必须设在掘进工作面的进风侧，以控制突出时的瓦斯能沿回风道流入回风系统。

<2）必须设置至少2道牢固可靠的防突风门，风门之间的距离不得小于4m。

<3）防突风门距工作面的距离和防突风门的组数，应当根据掘进工作面的通风系统和预计的突出强度确定，但防突风门距工作面回风巷不得小于10m，与工作面的最近距离一般不得小于70m，如小于70m时应设置至少三道反向风门。

<4）防突风门墙垛可用砖、料石或混凝土砌筑，嵌入巷道周边岩石的深度可根据岩石的性质确定，但不得小于0.2m；墙垛厚度不得小于0.8m。

门框和门可采用坚实的木质结构，门框厚度不得小于0.1m、风门厚度不得小于50mm。

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。

通过反向风门墙垛的风筒、水沟、刮板输送机道等，必须设有逆向隔断装置。

<5）人员进入工作面时必须把防突风门打开、顶牢。

工作面放炮和无人时，防突风门必须关闭。

<6）防突风门等通风构筑物的设置应坚固稳定，并加强通风管理，及时进行检查和维修。

3、远距离爆破

<1）23203切眼炮掘工作面必须采用远距离爆破。

<2）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由矿技术负责人根据曾经发生的最大突出强度等具体情况确定，但不得小于300m。

<4）远距离爆破时，回风系统必须停电、撤人。

放炮后进入工作面检查的时间由矿技术负责人根据情况确定，但不得少于30min。

4、压风自救系统

<1）压风自救装置安装在掘进工作面巷道内的压缩空气管道上；

<2）在以下每个地点都应至少设置一组压风自救装置：

距采掘工作面25～40m的巷道内、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等。

在长距离的掘进巷道中，应根据实际情况增加设置；

<3）每组压风自救装置应可供5～8个人使用，平均每人的压缩空气供给量不得少于0.15m3/min。

<4）矿井压风自救系统设置：

在采掘工作面每隔40m设置一组压风自救系统，其他地点每隔150m设置一组压风自救系统。

<5）压风自救系统必须派专人维护，确保设备完好、风量足够，且要求24小时随时可以使用。

5、工作面避难所

掘进距离超过500m的巷道内必须设置工作面避难所。

工作面避难所的设置要求同采区避难所。

6、其它安全防护措施

①矿井入井人员，必须随身携带隔离式<压缩氧或化学氧）自救器。

自救器的型号、数量及使用要求见第十一章第五节个体劳动保护。

②瓦检员必须坚守工作岗位，做到勤检多检，严禁瓦斯超限作业；

③机电部门必须经常检查电器设备的完好情况，确保井下“三大保护”正常运行，严禁电器设备有失爆现象；

④专职安全员在现场实施监察，严格执行防突措施及效果检验，严防弄虚作假，确保防突施工质量；

⑤必须按允许掘进距离组织施工，加强工作面支护工作，安全员现场监督，严禁超掘，确保预留的超前保护距离；

⑥严格按有关操作规程进行操作，严禁违章指挥、违章作业；

⑦加强防突知识的教育培训，井下从业人员必须熟悉煤与瓦斯的突出预兆和预防突出的基本知识及避灾路线；

⑧采取“先抽后采、先抽后掘”的防突技术原则；

⑨施工管理可采用放炮后交接班或定时放炮制度；

⑩矿长、矿总工程师每天必须及时签阅矿井瓦斯通风报表，并注意瓦斯变化情况。

⑾矿井按规定装备综合监测系统，按规定配置便携式瓦斯警报仪或瓦斯警报矿灯。