石门揭煤防突设计.docx
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石门揭煤防突设计
******煤矿
石门揭煤工作面综合防突设计
二〇一一年十二月
目录
一、概述3
二、石门揭煤的一般程序4
三、石门工作面突出危险预测7
四、石门揭煤防突措施9
五、石门揭煤工作面防突措施效果检验11
六、安全防护措施11
七、安全措施16
一、概述
石门(斜井巷)揭穿突出煤层时发生的突出是各类井下巷道中突出强度最大的一种。
其特点是石门和井巷工作面前方的煤体因岩柱的隔离和阻挡,一般处于未卸压和未排放瓦斯状态中,而且揭煤巷道的断面远比煤巷大得多。
由于石门和井巷工作面的防突工作难度较大,所需的时间和工作量也较多,因此,《防突规定》对石门斜井巷揭煤做出了较为详细的规定。
根据《防突规定》要求,每次石门揭煤前应进行专项防突设计,设计内容至少应当包括几个方面:
按《突出规定》第八十条、八十一条、八十二条执行。
(1)石门和立井、斜井揭煤区域煤层、瓦斯、地质构造及巷道布置的基本情况;
(2)建立安全可靠的独立通风系统及加强控制通风风流设施的措施;
(3)控制突出煤层层位、准确确定安全岩柱厚度的措施,测定煤层瓦斯压力的钻孔等工程布置、实施方案;控制煤层层位、测定煤层瓦斯压力或预测石门工作面突出危险性的前探钻孔;后两项工作可与控制煤层层位的前探钻孔共用。
前探钻孔、测压钻孔、安全岩柱厚度布置方式见下图1。
(4)揭煤工作面突出危险性预测及防突措施效果检验的方法、指标,预测及检验钻孔布置等;
(5)工作面防突措施;
(6)安全防护措施及组织管理措施;
(7)加强过煤层段巷道的支护及其他措施。
矿技术负责人应根据石门揭煤工作面实际预测情况及煤层赋存情况具体确定预抽钻孔或超前排放钻孔的布置。
图1石门揭煤前的前探钻孔和预测钻孔布置示意
二、石门揭煤的一般程序
1、石门(含井巷,以下同)揭煤的一般顺序
石门和斜井工作面从距突出煤层底(顶)板的最小法向距离5m开始到穿过煤层进入顶(底)板2m(最小法向距离)的过程均属于揭煤作业。
揭煤作业前应编制揭煤的专项防突设计,报煤矿企业技术负责人批准。
揭煤作业应当具有相应技术能力的专业队伍施工,并按照下列作业程序进行:
1)探明揭煤工作面和煤层的相对位置;
2)在与煤层保持适当距离的位置进行工作面预测(或区域验证);
3)工作面预测(或区域验证)有突出危险时,采取工作面防突措施;
4)实施工作面措施效果检验;
5)掘进至远距离爆破揭穿煤层前的工作面位置,采用工作面预测或措施效果检验的方法进行最后验证;
6)采取安全防护措施并用远距离爆破揭开或穿过煤层;
7)在岩石巷道与煤层连接处加强支护。
2、石门揭穿突出煤层的具体要求
1)石门揭穿突出煤层前,必须打准确钻控制煤层层位,测定煤层瓦斯压力或预测石门工作面的突出危险性。
后两项工作可与控制煤层层位的前探钻孔共用。
2)在石门工作面掘至距煤层最小法线距离(垂距)10m之前,应当掌握煤层的赋存位置、形态。
至少打两个穿透煤层全厚且进入顶(底)板岩石不小于0.5m的前探取芯钻孔,并详细记录岩芯资料,见图2。
图2控制突出煤层前段钻孔布置示意
在地质构造复杂、岩石破碎的区域,石门工作面掘至距煤层20m(垂距)之前,必须在石门轮廓线外5m范围内布置一定数量的前探钻孔,以保证能确切地掌握煤层的位置、厚度、倾角的变化、地质构造和瓦斯情况等。
3)穿层钻孔预抽石门(含立、斜井等)揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施应当在揭煤工作面距煤层的最小法向距离7m以前实施(在构造破坏带应适当加大距离)。
钻孔的最小控制范围是:
石门和立井、斜井揭煤处巷道轮廓线外12m(急倾斜煤层底部或下帮6m),同时还应当保证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)的最小距离不小于5m,且当钻孔不能一次穿透煤层全厚时,应当保持煤孔最小超前距15m;
4)对穿层钻孔预抽石门揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施进行检验时(至少布置4个检验测试点,分别位于要求预抽区域内的上部、中部和两侧,并且至少有1个检验测试点位于要求预抽区域内距边缘不大于2m的范围),措施有效时,继续掘进;如措施无效时,则继续执行区域防突措施。
5)石门工作面的突出危险性预测必须在距突出煤层最小法向距离5m(地质构造复杂、岩石破碎的区域,应适当加大法向距离)以外进行工作面突出危险性预测,预测指标选用综合指标法、钻屑瓦斯解吸指标或其他经试验证实有效的方法进行。
6)为防止误穿煤层,在石门揭煤工作面距煤层最小法向距离小于10m(地质构造破坏带小于20m)时,必须边掘边探,确保最小法向距离不小于5m。
7)石门掘进工作面与煤层之间必须保持一定厚度的岩柱,岩柱的尺寸应根据防治突出的措施要求、岩石的性质、煤层倾角等确定。
采用抽放瓦斯和排放钻孔措施时,其岩柱厚度为5m。
采用金属骨架、煤体固化措施为2m。
当井巷断面较大、岩石破碎程度较高时,还应适当加大距离。
8)在地质构造破坏带应尽量不布置石门。
如果条件许可,石门应布置在被保护区或先掘出石门揭煤地点的煤层巷道。
石门与突出煤层中已掘出的巷道贯通时,该巷道应超过石门贯通位置5m以上,并且贯通点周围10m内的巷道应加强支护。
在掘进工作面与被贯通巷道距离小于60m的作业期间,被贯通巷道内不得安排作业,并保持正常通风,且在放炮时不得有人。
9)在经工作面预测或措施效果检验为无突出危险工作面时,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。
若经验证仍为无突出危险工作面时,则在采取安全防护措施的条件下采用远距离爆破揭穿煤层;否则,必须采取或补充工作面防突措施。
当工作面预测或措施效果检验为突出危险工作面时,必须采取或补充工作面防突措施,直到经措施效果检验为无突出危险工作面。
采用远距离爆破揭开突出煤层时,要求石门、斜井揭煤工作面与煤层间的最小法向距离是:
急倾斜煤层2m,其他煤层1.5m。
要求立井揭煤工作面与煤层间的最小法向距离是:
急倾斜煤层1.5m,其他煤层2m。
如果岩石松软、破碎,还应适当增加法向距离。
当石门揭穿厚度小于0.3m的突出煤层时,可直接用远距离爆破方式揭穿煤层。
10)石门揭煤防治突出措施可采用预抽煤层瓦斯、排放钻孔、水力冲孔、金属骨架煤体固化或其他经试验证明有效的措施,在实施防治突出措施时,都必须进行实际考察,得出符合本矿井实际的有关参数。
对一次性放炮未揭穿煤层,则掘进剩余部分时,也应采取防突措施。
***煤矿石门揭煤是防突工作的重点与难点,矿井必须按图3所示揭煤过程开展防突工作,其中石门工作面煤层层位控制及突出危险性预测、效检是石门揭煤的重要环节。
三、石门工作面突出危险预测
石门揭煤工作面的突出危险性预测应当选用综合指标法、钻屑瓦斯解吸指标法或其他经试验证实有效的方法进行。
针对***煤矿的实际情况,建议主要采用D、K综合指标法。
在石门工作面掘进至距煤层最小法向距离10m之前,应停止掘进,首先施工2个以上的穿透煤层全厚且进入顶(底)板0.5m以上的前探钻孔,控制煤层产状变化及位置(在地质构造复杂、岩石破碎的区域,石门工作面掘至煤层20m(垂距)之前,必须在石门轮廓线外5m范围内布置一定数量的前探钻孔,以保证确切地掌握煤层的位置、厚度、倾角的变化、地质构造和瓦斯情况等);在揭煤工作面距煤层的最小法向距离7m(在构造破坏带应适当加大距离)以前应当实施揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施。
根据***煤矿情况,钻孔直径选用75mm,钻孔的最小控制范围是:
石门和立井、斜井揭煤处巷道轮廓线外12m,同时还应当保证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)的最小距离不小于5m,且当钻孔不能一次穿透煤层全厚时,应当保持15m的煤孔最小超前距,经区域措施效检有效后,采用边掘边探的方式掘进至距煤层最小法向距离不小于5m(地质构造复杂、岩石破碎的区域,应适当加大法向距离)时(掘进期间应进行区域验证),进行工作面突出危险性预测,预测指标选用钻屑瓦斯解吸指标法进行。
***煤矿石门揭煤突出危险性预测钻孔布置示意图见图3。
预测结果按表1填写。
如预测为突出危险工作面时应采取预抽煤层瓦斯、排放钻孔等局部防突措施,钻孔直径75~120mm(***煤矿选用75mm),控制范围为:
石门两侧和上部轮廓线外至少5m,下部至少3m。
图3石门揭煤流程图
1,2--控制煤层层位钻孔;3~7--煤层瓦斯突出危险性预测钻孔
图5-11从煤层底板揭煤控制突出的预测钻孔布置示意图
表1***煤矿石门揭煤突出危险性预测(检验)记录表
石门
名称
煤层
编号
测定
日期
年月日
钻孔
编号
钻孔深度(m)
预测(检验)指标
备注
预测(检验)结论
总工程师批示
通风科(区)长
地测科长
预测人员
四、石门揭煤防突措施
***煤矿石门揭煤防突措施设计可参照如下进行,在石门揭煤前巷道施工到预定位置时需要根据巷道和煤层的具体条件编制石门揭煤的专项防突设计。
(1)在过煤长度太长时,为加快揭煤速度,可以采取分段打钻分段检验法,其钻孔布置可参照见图4。
石门布置时可加大巷道与煤层的夹角,以缩短揭煤过程。
(2)抽放钻孔控制石门周界外8m,且必须打穿煤层并进入顶(底)板岩石0.5m以上。
(3)抽放钻孔孔径要求Φ75mm,钻孔孔底间距以钻孔实测的预抽半径而定,一般预抽3个月,间距不大于2m。
(4)预测孔可兼作抽放钻孔,但参数应与措施孔相同。
(5)打措施孔前必须制订打钻措施和设计,设计应包括钻孔布置平面图、剖面图、开孔位置图、钻孔设计参数表、施工要求等。
竣工后应验收并认真绘制钻孔竣工图,如果与设计参数有较大误差时,应进行补孔。
(6)施工抽放钻孔时,岩柱尺寸必须保证垂距3m以上。
(7)必须保证有足够的预抽时间,当测定煤层瓦斯压力降到0.74MPa以下或瓦斯含量降至8m3/t以下时,再进行措施效果检验。
(8)石门工作面检验孔数为4~5个,其中石门中部1~2个,并位于措施孔之间、其它3个孔位于石门上部及两侧,其终孔位置应位于措施孔控制范围的边缘线上,当石门巷道与煤层夹角很小以致过煤长度太长时,可采用分段检验法。
8m
8m
钻孔布置平面图
图4石门抽放钻孔布置示意图
五、石门揭煤工作面防突措施效果检验
对石门和其他揭煤工作面进行防突措施效果检验时,应当选择钻屑瓦斯解吸指标法或其他经试验证实有效的方法,但所有用钻孔方式检验的方法中检验孔数均不得少于5个,分别位于石门的上部、中部、下部和两侧。
石门揭煤工作面防治突出措施效果检验钻孔布置示意图5。
图5石门揭煤工作面揭煤措施效果检验钻孔布置示意图
如检验结果的各项指标都在该煤层突出危险临界值以下,且未发现其他异常情况,则措施有效;反之,判定为措施无效。
六、安全防护措施
为了防止因预测失误,措施失效,检验失误或者发生延期突出等而导致发生人身伤亡事故,在突出煤层采掘活动中均要采取安全防护措施。
安全防护措施包括远距离放炮、避难所、压风自救系统、反向风门和隔离式(压缩氧和化学氧)自救器等。
一、反向风门
在突出煤层的石门揭煤和煤巷掘进工作面进风侧,必须设置至少2道牢固可靠的反向风门。
风门之间的距离不得小于4m。
见下图6反向风门和内墙垛铁风筒防逆风装置平面图。
反向风门距工作面的距离和反向风门的组数,应当根据掘进工作面的通风系统和预计的突出强度确定,但反向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。
1—木质带铁皮的风门;2—砖墙;3—铁风筒;4—胶皮风筒;5—防止瓦斯逆流铁板;
6—防止瓦斯逆流铁板立轴;7—定位圈;8—局部通风机;B1—正常通风时防止瓦斯逆流铁板位置;B2—突然逆风时防止瓦斯逆流铁板位置。
图6反向风门和内墙垛铁风筒防逆风装置平面图
人员进入工作面时必须把反向风门打开、顶牢。
工作面放炮和无人时,反向风门必须关闭。
反向风门墙垛可用砖、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。
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。
反向风门安装布置如图7。
图7反向风门安装布置示意图
二、金属挡栏
为降低放炮诱发突出的强度,可根据情况在炮掘工作面安设挡栏。
挡栏可以用金属、矸石或木垛等构成。
金属挡栏一般是由槽钢排列成的方格框架,框架中槽钢的间隔为0.4m,槽钢彼此用卡环固定,使用时在迎工作面的框架上再铺上金属网,然后用木支柱将框架撑成45°的斜面。
一组挡拦通常由两架组成,间距为6~8m。
可根据预计的突出强度在设计中确定挡栏距工作面的距离。
金属挡栏如图8所示。
木垛挡栏如图9所示。
挡栏距工作面的距离,可根据预计的突出强度在设计中确定;
1一突出危险煤层;2掘进工作面;3一石门;4一框架5一金属网;6一斜撑木支柱
图5-8金属挡栏示意图
l一突出危险煤层;2--掘进工作面;3一石门;4一木垛。
图9木垛挡栏示意图
三、避难所及压风自救装置
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、突出煤层的采掘工作面应设置工作面避难所或压风自救系统。
应根据具体情况设置其中之一或混合设置,但掘进距离超过500m的巷道内必须设置工作面避难所。
工作面避难所应当设在采掘工作面附近和爆破工操纵放炮的地点。
根据具体条件确定避难所的数量及其距采掘工作面的距离。
工作面避难所应当能够满足工作面最多作业人数时的避难要求,其他要求与采区避难所相同。
压风自救装置如下示意图10。
图10压风自救装置示意图
3、压风自救系统应当达到下列要求:
1)按规定在地面安设空气压缩机2台,管路安设到所有采掘工作地点及其它安全设计规定的地点。
2)压风自救装置安装在掘进工作面巷道和回采工作面巷道内的压缩空气管道上;
3)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;
4)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0.1m3/min。
四、远距离爆破
井巷揭穿突出煤层和突出煤层的炮掘、炮采工作面必须采取远距离爆破安全防护措施。
石门揭煤采用远距离爆破时,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。
在矿井尚未构成全风压通风的建井初期,在石门揭穿有突出危险煤层的全部作业过程中,与此石门有关的其他工作面必须停止工作。
在实施揭穿突出煤层的远距离爆破时,井下全部人员必须撤至地面,井下必须全部断电,立井口附近地面20m范围内或斜井口前方50m、两侧20m范围内严禁有任何火源。
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;采煤工作面放炮地点到工作面的距离由矿技术负责人根据具体情况确定,但不得小于100m。
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。
七、安全措施
1、出煤层中掘进上山时,应采取超前钻孔、掩护挡板或其它保证作业人员安全的防护措施。
2、出煤层中的煤巷更换、维修或回收支架时,必须采取预防煤体垮落而引起突出的措施。
3、必须采用抗静电、阻燃风筒。
风筒口到掘进工作面的距离应在作业规程中明确规定。
局部通风机采用双风机双电源,且主、备风机能自动切换。
同时采用专用变压器、专用开关、专用线路供电,并必须实现风电闭锁和瓦斯电闭锁。
4、使用局部通风机通风的掘进工作面不得停风;因检修、停电等原因停风时,必须撤出人员,切断电源。
恢复通风前,必须检查瓦斯。
只有在局部通风机及其开关附近10m以内风流中的瓦斯浓度都不超过0.5%时,方可人工开启局部通风机。
5、煤巷、半煤岩巷安装和使用局部通风机和风筒必须遵守《煤矿安全规程》第一百二十八、一百二十九、一百四十一条的规定执行。
6、在有突出的危险采区和工作面,电器设备必须有专人负责检查、维护,并应每旬检查一次防爆功能,严禁使用防爆性能不合格的电器设备。
7、突出的煤及时清理,对突出的孔洞应充填或支护,防止煤的自燃引起瓦斯爆炸。
清理突出煤时,必须编制防止煤尘飞扬、杜绝火源、垮塌以及再次发生事故的安全防护措施。
若发生大型或特大型突出时,一般不要放出空洞的松散煤体,以免造成空洞跨塌或引起再次突出,应及时砌碹或注浆封闭空洞,以免引起煤的自燃。
8、突出矿井每一入井人员,必须佩戴隔离式(压缩氧或化学氧)自救器
9)岩巷掘进遇到煤线或接近地质破坏带时,必须有专职瓦斯检查工经常检查瓦斯,发现瓦斯大量增加或其它异状时,必须停止掘进,撤出人员,进行处理。
10、矿井安装与外界相连通程控电话1台(电信),矿内井上、下安装30部内部电话。
其地面安装地点为:
调度监控室、炸药库,主要通风机房、瓦斯抽放泵房,变电所、压风机房、地面辅助生产系统;其井下安装为地点:
井下各采掘工作面、主要运输机的头尾、装载点、运输巷、变电所的固定通信。
11、矿井应按规定配备救护队员、氧气呼吸器及所需装备。
综上所说,***煤矿防治煤与瓦斯突出,应采取一整套综合防治突出措施,其内容包括区域综合防突措施、局部综合防突措施、安全防护措施及一系列防突安全管理规定及严格防突安全技术教育培训。
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