1401运输顺槽沿M4煤层掘进专项防突设计3.docx

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1401运输顺槽沿M4煤层掘进专项防突设计3

永贵能源新田煤矿

1401运输顺槽沿M4煤层掘进专项防突设计

编制单位：

新田煤矿通防部

措施编号：

通F—AJ—2012—0923

2012年09月23日

设计名称：

1401运输顺槽沿M4煤层掘进专项防突设计

编制人：

审核人：

通防部长：

会审意见：

会审意见记录表

会审意见记录表

会审意见：

部门

签字

防突队

掘进队

生产技术部

机电部

安监部

调度室

生产副总

通防副总

机电矿长

安全矿长

总工程师

目录

一、概况6

1、地面相对位置及开采情况6

2、煤（岩）层赋存特征6

3、地质构造情况6

4、瓦斯地质情况6

5、水文地质情况6

6、煤（岩）层地质柱状图7

7、工作面通风系统及加强控制风流设施的措施7

8、矿井及工作面监控系统8

9、矿井抽采系统及顺槽抽采管路选择8

二、区域综合防突措施9

（一）区域突出危险预测：

9

（二）区域防突措施:

10

（三）区域防突补充措施：

10

（四）区域防突措施效果检验：

12

（五）区域验证：

12

三、局部综合防突措施12

工作面预测（效检）流程图:

13

（一）工作面突出危险性预测:

13

（二）工作面防突措施:

14

（三）工作面防治突出措施效果检验：

18

四、安全防护措施:

19

（一）工作面避难所19

（二）反向风门19

（三）远距离放炮19

（四）压风自救系统19

（五）个人安全防护20

五、瓦斯突出应急预案：

21

六、组织管理管理：

21

（一）机构设置：

21

（二）施工管理措施:

23

1401运输顺槽沿M4煤层掘进专项防突设计

一、概况

1、地面相对位置及开采情况

采区名称:

一采区。

巷道名称：

1401运输顺槽。

巷道长度：

1401运输顺槽巷道设计长约1213m。

巷道净断面设计为梯形：

宽×高=5500×3250mm。

井下位置及掘进对地面的影响：

井下位于一采区，南翼与北翼交界处，1401运输顺槽附近，地面无村庄、建筑物、河流等，掘进对地表无影响。

相邻近巷道、采区开采情况：

1401运输顺槽下部为1#底抽巷，北面为1401回风顺槽，南面为南翼1#底抽巷，东为北翼轨道大巷、运输大巷及回风大巷。

2、煤（岩）层赋存特征

1401运输顺槽开口位置为1#联巷上平段与运输顺槽交叉点前5m，现工作面顶板向下1m为7号煤层，顶板为菱铁质砂岩，巷道将以16°上山穿层施工，依次揭露6#煤、5#煤，预计于75m顶板揭露4#煤然后沿煤层掘进，4#煤层平均厚度2.79m（地质资料，实际测定约为3.2m），

4#煤层底板为泥砂岩，厚约0.3m，顶板为泥质粉砂岩，厚约4.87m，坚固性系数f=1.6～1.8。

煤层埋藏深度：

该区域4#煤埋深为338～380m。

矿井瓦斯等级：

高瓦斯突出矿井。

煤尘爆炸指数：

4#煤层无煤尘爆炸危险性。

煤层自燃发火：

4#煤属不易自燃发火煤层。

3、地质构造情况

根据1#、2#底板瓦斯抽放巷道实际揭露地质资料分析，本巷道在掘进过程中不会揭露较大断层，但应加强“逢掘必探，先探后掘”工作，探清4#煤层的具体位置，避免准备工作不足的情况下误揭4#煤层，注意采取区域及局部防突措施，消突达到掘进条件后方可施工。

4、瓦斯地质情况

新田煤矿煤层具有深隐伏（毕节地区埋深最深，最浅部埋深338米）、四周无露头、高瓦斯压力（4#煤层在1#底抽巷道实测最大值0.98Mpa）、高瓦斯含量（4#煤层在1#底抽巷道实测煤层瓦斯含量13.63~30.003m3/t）且具有突出危险性的特点，瓦斯治理难度较大。

在施工过程中必须严格按防突设计做好区域效果检验和验证工作，并加强瓦斯检查。

5、水文地质情况

根据《1401运输顺槽地质说明书》显示，1401运输顺槽主要充水因素为层间裂隙含水，上距长兴灰岩底板大于30m，下距茅口灰岩约80m，施工过程中受水害影响不大但是必须坚持“逢掘必探，先探后掘”的探放水原则，防止遇到导水断层对施工造成危害。

6、煤（岩）层地质柱状图

7、工作面通风系统及加强控制通风风流设施的措施

（1）矿井通风情况

矿井采用中央并列抽出式通风，主井、副井进风，风井回风。

主要通风机型号FBCDZNo.27，电机功率为2×200KW，一台工作，一台备用。

矿井总进风量为10867m3/min，总回风量为11057m3/min。

（根据2012年9月实测风量计算）。

（2）1401运输顺槽工作面通风情况

1401运输顺槽局部供风采用安装在1#联巷入口处2台2×45KW局部通风机供风，通风方式为压入式通风，两台风机分别接在Ⅰ、Ⅱ两个回路上，自局部通风机出口铺设一路直径为φ1000mm风筒供风至工作面。

局部通风机安装后必须实现“三专两闭锁”和“双风机双电源”并能自动切换。

1401运输顺槽掘进工作面供风路线：

1#联巷入口处风门外2×45kW局部通风机→风筒→1401运输顺槽迎头→1401运输顺槽→1401运输顺槽回风联络巷→回风大巷→回风斜井→地面。

1401运输顺槽通风系统详见：

附图一《1401运输顺槽通风系统示意图》。

（3）加强控制通风风流设施的措施

①1401运输顺槽局部通风机必须保证是双风机双电源并能自动切换，风电、瓦斯电闭锁必须可靠。

②1401运输顺槽必须使用好分风装置，拐弯段使用负压风筒或铁质弯头。

③1401运输顺槽必须保证风门墙上铁风筒内的防逆流挡板完好可靠，否则由防突队重新加工更换。

④1401运输顺槽迎头必须使用负压风筒，长度不小于5米，离迎头距离根据巷道岩性必须符合《作业规程》要求。

⑤通防部每旬对1401运输顺槽片区风门进行检查，包括检查风门墙体、铁风筒、风门的强度、风门包边沿口、防逆流装置等情况。

对不完好的必须及时进行整改，保证达到相关标准。

严禁回风侧巷道堵塞，必须保证通风断面畅通。

⑥防突队每天要有专人检查风筒，对破口及时进行缝补，同时要求逢环必挂。

加强迎头负压风筒的管理，每次放炮前必须加固迎头20米范围内的风筒，防止放炮崩坏或埋压风筒造成瓦斯超限。

⑦施工单位要加强局扇的运行管理，并按要求进行检修维护，机电部门要加强对供电系统的管理，保证供电稳定可靠。

⑧工作面必须及时出矸，严禁煤岩堆积超过巷道断面的三分之一，影响通风断面。

8、矿井及工作面监控系统

矿井已经于2009年12月安装了一套国内较先进的KJ90NA煤矿安全与生产监控系统，能够准确及时监测井下的瓦斯、风速等环境因素及主要设备的开停和风门的开关状态。

同时能监测地面主扇及瓦斯抽采泵的运行状况。

主要安装了高低浓度瓦斯传感器、风速传感器、温度传感器、CO传感器、风机开停传感器、风门开关传感器等。

1、在1401运输顺槽距迎头≤5m范围内（风筒对帮，距顶板不大于300mm，距帮部不小于200mm位置）安装T1瓦斯传感器，用于监测工作面的瓦斯浓度。

2、在1401运输顺槽距回风流10~15米范围内距顶板不大于300mm，距帮部不小于200mm位置）安装T2瓦斯传感器并安装一氧化碳传感器，用于监测工作面回风流的瓦斯及一氧化碳浓度。

3、当巷道掘进长度超过500m时，在巷道中部新增设一台瓦斯传感器T3，监测巷道中部风流中的瓦斯浓度。

4、甲烷传感器的报警浓度、断电浓度、复电浓度和断电范围：

编号

预警浓度

报警浓度

断电浓度

复电浓度

断点范围

T1

≥0.8%

≥0.8%

≥0.8%

＜0.8%

1401运输顺槽、回风巷全部非本质安全型电气设备

T2

≥0.8%

≥0.8%

≥0.8%

＜0.8%

1401运输顺槽、回风巷全部非本质安全型电气设备

T3

≥0.8%

≥0.8%

≥0。

8%

＜0.8%

1401运输顺槽、回风巷全部非本质安全型电气设备

在1401运输顺槽局部通风机与风门之间安设一台瓦斯传感器T4，用于监测风门外局部通风机前瓦斯浓度在供风的局部通风机供电线路上安装风机开停传感器，用于监测风机开停状态；在工作面的动力电源开关上安设风电、瓦斯电闭锁装置。

附图二：

1401运输顺槽监测监控系统布置示意图，附图三：

1401运输顺槽断电系统控制图。

9、矿井抽采系统及顺槽抽放管路选择

矿井于2010年10月安装完成地面永久瓦斯抽放系统的安装，瓦斯抽放泵5台，型号为2BEC52，电机功率280KW，单台抽采能力为233m3/min。

目前使用一台瓦斯抽放泵，其中高负压主管管径为560mm、支管管径为377mm，瓦斯抽放管材质为聚乙烯管。

1401运输顺槽瓦斯抽采管路的选择

抽采管管径采用下式计算：

D=0.1457（Q混总/V）1/2

式中：

Q混总—抽放总混合流量，m3/min；

D—抽放管直径，m；

V—管路内的瓦斯流速，取15m/s。

1401运输顺槽瓦斯抽采管路：

抽采瓦斯按浓度30％，瓦斯纯量15m3/min，则Q=50m3/min；

计算得D=0.2660m；取D=377mm。

1401运输顺槽通过计算主管安装一趟管径不小于DN377的抽采管路就可满足工作面顺槽瓦斯抽采需要。

1401运输顺槽工作面DN377高负压抽放管路由回风斜井DN560/377三通上敷设一趟DN377高负压抽采管路到工作面，对瓦斯抽采钻孔进行抽采。

瓦斯抽采管路在1401运输顺槽入口处必须安装在线流量监控装置和总控制蝶阀。

瓦斯管路末端距耙装机不得超过50m，以便工作面考察指标超限时，形成工作面瓦斯抽采系统。

二、区域综合防突措施

（一）区域突出危险性预测

根据河南理工大学对主斜井实测数据和新田煤矿在1#、2#底抽巷实测数据分析，新田煤矿4#煤层测定各项指标均已全部超过了突出鉴定单项指标临界值，新田煤矿4#煤层为煤与瓦斯突出危险煤层，因此该区域4#煤按突出危险区进行管理。

新田煤矿4#煤层原始瓦斯压力、含量实测值

煤层

取样地点

瓦斯压力

（Mpa）

瓦斯含量

（m3/t）

备注

4#

主斜井揭煤点

1.19

16.15

河南理工大学实测

1#底抽巷

0.98

30.00

新田煤矿揭煤钻孔施工前实测

2#底抽巷

2.50

24.21

新田煤矿揭煤钻孔施工前实测

（二）区域防突措施

根据矿井生产安排，1401运输顺槽通过底板瓦斯抽放巷施工穿层钻孔作为区域防治突出措施，区域防突措施具体施工方法及要求如下：

1、1401运输顺槽实施穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施

1401运输顺槽取在1#底抽巷施工穿层钻孔对施工区域进行预抽，根据巷道设计，1#底抽巷1~6号钻场在巷道左侧每20米布置一个钻场（钻场规格4×4×2.8m）；7~114号钻场顶板破碎架棚段每5米在巷道顶板布置一个钻场；115~133号钻场每20米在巷道顶板布置一个钻场。

钻孔终孔点间距网格状，网格尺寸为5×5.14m、5×4.88m，所有钻孔必须穿过4#煤层，并进入煤层顶板不少于0.5m后方可停钻。

底板瓦斯抽放巷穿层钻孔抽采范围控制到顺槽巷道两帮轮廓线外至少15米范围内（揭煤区域至少12米）。

2、钻孔设计参数及设计图纸。

见新田煤矿1#、2#瓦斯抽放巷瓦斯治理工程设计

（三）、区域防突补充措施：

迎头钻场顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯

当1401运输顺槽工作面在预测有突出危险时，首先由防突队在迎头先施工18个抽采钻孔，根据迎头最短钻孔超前工作面不小于20m为依据作下一组抽放钻场，迎头钻孔终孔位置距工作面迎头距离不得小于60m（即每一循环钻孔超前工作面长度不小于60m），控制两帮沿层面方向轮廓线外不小于15m。

迎头抽采钻孔采用“马丽散+水泥复合封孔法”进行封孔，封孔深度不得低于8m，且在钻场抽放负压为13kpa时不得出现漏气现象。

表四：

1401运输顺槽区域防突措施补充设计钻孔设计参数表

钻场编号

钻孔编号

与巷道中心线夹角（°）

倾角（°）

设计长度（m）

开孔高度（m）

开孔直径（mm）

终孔直径（mm）

封孔长度（m）

钻孔间距（m）

迎头钻场

1

15

2

62

1.2

94

94

8

0.5×0.4

2

11

2

80

1.2

3

8

2

80

1.2

4

4

2

80

1.2

5

0

2

80

1.2

6

-2

2

80

1.2

7

-6

2

80

1.2

8

-9

2

80

1.2

9

-15

2

62

1.2

10

13

3

72

1.6

11

9

3

80

1.6

12

6

3

80

1.6

13

2

3

80

1.6

14

0

3

80

1.6

15

-4

3

80

1.6

16

-8

3

80

1.6

17

-11

3

80

1.6

18

-13

3

72

1.6

注：

（1）钻孔终孔在巷道中心线左侧为正（＋），终孔在巷道右侧为负（－）。

先施工迎头5、14号钻孔，然后根据钻孔实际揭露煤层情况进行倾角调整后施工其他钻孔。

（2）每循环施工钻孔前由防突队工程技术人员提前对钻孔点眼放线，并根据煤层实际情况另行编制钻孔施工安全技术措施。

（3）1401运输顺槽区域防突补充设计钻孔布置平面图与断面图如下；抽才钻孔施工完后必须及时封孔连抽，保证抽放钻孔控制范围超前工作面迎头不低于20m，控制巷道两帮轮廓线以外不低于15m。

（四）区域措施效果检验：

优先采用测定残余瓦斯压力进行效检并在掘进过程中采用测定残余瓦斯含量作为补充

1、底抽巷测定残余瓦斯压力、含量

1401运输顺槽底抽巷在钻孔施工过程中，防突队每隔30~50m左右施工一个测压孔，测压孔施工在两组钻孔中间，测压孔封孔兼作为取样孔测定瓦斯含量，测压孔封孔必须封到M4煤，即测压孔封孔深度为15～20m，封孔后测定4#煤层瓦斯压力。

经测定4#煤瓦斯压力、含量小于表三临界值时，说明区域措施效果检验有效，当区域措施有效时，对1401运输顺槽进行区域验证后根据验证结果采取相应局部综合防突措施。

经测定4#煤瓦斯压力、含量大于表三临界值时，说明区域措施效果检验无效，停止掘进，加强1401运输顺槽底抽巷停头对应位置前后100米范围内的抽放，或者执行区域防突补充措施。

2、在掘进过程中测定残余瓦斯含量

为保证区域措施效检的准确性，除采取在底抽巷内测压力外，在巷道掘进期间，由防突队每隔25～30m至少取2个煤样进行化验，取煤样时使用取芯管进行取煤样化验，测定煤层瓦斯含量，检验穿层钻孔预抽是否有效。

取煤样进行化验时，取煤样的深度必须控制在8m~15m处。

经取样化验煤层瓦斯含量小于8m3/t时，说明区域措施有效；经取样化验煤层瓦斯含量大于等于8m3/t时，则区域措施无效，必须停止掘进，加强1401运输顺槽停头对应1401运输顺槽底抽巷内前后100米范围内的瓦斯抽放。

或者执行区域补充措施。

煤层瓦斯压力及瓦斯含量临界值表：

效检指标

瓦斯压力P

瓦斯含量Q

突出倾向

单位

（Mpa）

（m3/t）

临界值

P＜0.74

Q＜8

无突出危险

P≥0.74

Q≥8

有突出危险

表三：

3、当在1401运输顺槽底抽巷内测定的残余瓦斯含量与1401运输顺槽内取煤样测定的结论不一致时，以较大值作为效检结论。

（五）区域验证

工作面掘进期间采用“工作面突出危险性预测”的方法进行连续验证。

验证时利用预测预报（效果检验）钻孔作为探煤钻孔探明前方构造及观察突出预兆。

工作面经区域验证无突出危险时采取安全防护措施后组织掘进施工，经验证有突出危险时，执行局部防突综合措施。

三、局部综合防突措施

根据《防治煤与瓦斯突出规定》要求，并结合矿井实际，1401运输顺槽局部综合防突措施严格按照以下流程执行：

工作面预测（效检）流程图：

（一）、工作面突出危险性预测

1、工作面突出危险性预测采用钻孔钻屑量S值和钻孔钻屑瓦斯解析值△h2两项指标进行。

工作面预测时实测S或△h2的测定值超过临界值时，工作面有突出危险性，必须采取局部防突措施进行消突；工作面预测时实测S或△h2的测定值均未超过临界值，并且未发现其他异常情况时，工作面预测为无突出危险性，采取安全防护措施后可组织施工进。

预测临界指标值见下表：

表四：

工作面突出危险性预测临界值表

△h2值（△h2max）

最大钻屑量（Smax）

危险性

（mm水柱）

㎏/m

有一个指标达到或超过临界值即为突出危险工作面

≥20（湿煤16）

≥6

＜20（湿煤16）

＜6

无突出危险工作面

2、采用钻孔钻屑量S值、钻孔钻屑瓦斯解析值△h2预测时，在工作面施工3个直径为42mm、深为8～10m的钻孔。

钻孔施工要求如下：

有软分层时钻孔必须在软分层中钻进，以保证测定指标的准确性；

预测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；

当煤层厚度超过巷道高度时，除按措施要求在巷道中部和两侧布置3个预测钻孔之外，若留顶煤掘进则必须在迎头巷道上部时，在巷道迎头上部增加一个预测钻孔；若留底煤掘进时则必须巷道迎头下部钻增加一个预测钻孔；

预测钻孔布置详见附图五：

工作面预测钻孔布置示意图。

施工预测钻孔时，钻进速度应控制在1m/min。

钻孔每钻进2m测试一次△h2值，每钻进1m测定该1m段的全部钻屑量S值。

⑥工作面预测为无突出危险时，每循环应留有2m的预测超前距，工作面预测有突出危险时，必须采取局部防突措施进行消突。

⑦MD-2型钻屑瓦斯解析仪的使用严格按《说明书》及《防突工操作规程》进行操作。

（二）、工作面防突措施：

采取浅孔抽放措施

当工作面预测结果为有突出危险时，由106队按以下设计参数施工浅孔抽采钻孔，对工作面进行消突。

施工浅孔抽采钻孔对工作面进行消突时，以最后一个钻孔连抽时间起抽采8小时后才能进行工作面措施效果检验。

1、钻孔施工要求

（1）工作面在预测指标超限时，必须实施浅孔抽放钻孔，浅孔抽采钻孔施工长度不小于10m，钻孔要均匀地布置施工，具体施工参数及布置见附图。

（2）浅孔抽放钻孔每施工完一个孔必须由现场安检员进行验收签字备查并向调度室汇报，验收合格后方能撤钻。

2、浅孔抽采钻孔的封孔及连抽

（1）工作面实施浅孔抽采时，防突队必须及时安排封孔人员到现场进行封孔连抽，封孔时采用白布缠裹玛丽散封孔，钻孔封孔管采用长度为4m、直径为40mm的PE管制作（末端加工筛孔，筛孔总个数不得少于70个，筛孔的总面积必须大于DN40PE管的横截面积），必须保证钻孔封孔深度为2m，编织袋缠裹玛丽散长度不少于0.8m，并保证封孔不漏气。

（2）现场做到打一个钻孔封一个钻孔，封一个钻孔连抽一个钻孔，保证钻孔的抽放时间不小于8小时。

3、掘进进尺的控制：

浅孔抽采措施效果检验方法同（三）工作面防突措施效果检验。

（1）实施浅孔抽采措施后经效检指标不超限时，若检验孔与措施孔向巷道掘进方向的投影长度（简称投影孔深）相等时，则可在留足5m措施超前距（在地质构造破坏地带必须留有不小于7m的措施超前距）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措施孔时，则应当在留足所需的措施孔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掘进。

（2）任何一次效检验证有突出危险性时，立即由防突队另行编制措施组织液压钻机施工长距离抽采钻孔抽采进行消突，直至措施有效。

（3）严格按批掘进尺组织施工，严禁超挖超掘；浅孔抽采措施效检后允许掘进进尺施工到位时必须进行预测预报（效果检验），只有经预测预报（效果检验）无突出危险后方能组织施工。

（4）安监部及通防部必须加强掘进进尺的控制监督，工作面预测指标超限或炮后回风流中瓦斯浓度超过0.8%后应及时实施浅孔抽采措施。

4、其他要求

（1）防突队在现场准备满足封孔连抽用的封孔管、封孔材料及连抽软管等材料，确保及时封孔连抽。

（2）施工单位必须严格按照的设计施工浅孔抽采钻孔，防突队必须严格按要求进行封孔，安监部及通防部进行监督。

（3）在掘进过程中，防突队必须安装一趟Φ377mm的瓦斯抽放管，要求紧跟耙装机。

安装标准按照相关规定执行。

5、浅孔抽采钻孔设计及布置图如下

（1）钻孔施工参数

钻孔编号

与巷道中心线夹角（。

）

倾角（。

）

长度（m）

孔径（mm）

钻孔间距（m）

备注

1

26

煤层倾角为α时，第一排钻孔倾角为α+3°，第二排钻孔倾角为α，第三排钻孔倾角为α-3°。

13

76

0.5

2

20

13

76

0.5

3

13

13

76

0.5

4

7

12

76

0.5

5

0

12

76

0.5

6

-7

12

76

0.5

7

-13

13

76

0.5

8

-20

13

76

0.5

9

-26

13

76

0.5

10

26

13

76

0.5

11

20

13

76

0.5

12

13

13

76

0.5

13

7

12

76

0.5

14

0

12

76

0.5

15

-7

12

76

0.5

16

-13

13

76

0.5

17

-20

13

76

0.5

18

-26

13

76

0.5

19

26

13

76

0.5

20

20

13

76

0.5

21

13

13

76

0.5

22

7

12

76

0.5

23

0

12

76

0.5

24

-7

12

76

0.5

25

-13

13

76

0.5

26

-20

13

76

0.5

27

-26

13

76

0.5

（2）钻孔布置图如下

6、钻孔施工注意事项

在工作面掘进过程中遇小断层，煤层未断开时，通过预测预报不超限，则采取安全防护措施后进行远距离放炮掘进。

如遇断层较大，将煤层断开时，则由施工单位使用5米的钎子进行探清前方煤岩变化情况，在使用5米的钎子探不清前方煤岩变化情况时，则由防突队施工前探钻孔探明前方煤层变化情况、净岩柱厚度等，探清净岩柱厚度后，如净岩柱小于7米，必须对煤层瓦斯压力和瓦斯含量进行测定，测定瓦斯压力可考虑在1401运输顺槽底抽巷内相应位置测定，如测定后有突出危险，则由通防部重新编制揭煤措施并按揭煤措施进行揭煤。

若工作面前方遇到落差超过7米的断层，则直接按揭煤措施进行揭煤。

在施工各种钻孔（排放钻孔、爆破孔、锚杆锚索孔等）出现夹钻、卡钻、顶钻、喷孔时，要立即停止掘进，并向调度室汇报。

采取措施进行消突后采用远距离放炮掘进。

施工单位要将钻孔设计图纸在现场进行悬挂，确保钻孔按设计施工到位。

正常通风情况下，当预测预报（效果检验）指标不超限但炮后回风流瓦斯≥0.8%时，下一次放炮前必须按1401运输顺槽浅孔抽采钻孔参数施工钻孔进行抽采，抽采时间不小于8小时后再校检，同时防突队必须立即对1#底抽巷对应1401运输顺槽迎头停头位置前100米范围内加强