11601回风巷专项防突设计.docx
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11601回风巷专项防突设计
贵州万海隆矿业（集团）
水城县三岔沟煤业有限公司
11601回风巷专项防突设计
矿长：
总工程师：
生产副矿长：
安全副矿长：
机电副矿长：
编制：
李献书
二0一二年十二月十六日
11601回风石门专项防突设计会审
参加部门
签名
日期
参加部门
签名
日期
安全副矿长
生产副矿长
机电副矿长
机电副总工
采矿副总工
安全科
地测科
调度室
通防科
会审意见：
总工意见：
矿长意见：
前言--------------------------------------------------------------------------------3
一、工作面概况------------------------------------------------------------------4
二、通风系统等-----------------------------------------------------------------10
三、区域突出危险性预测及方法-------------------------------------------14
四、工作面突出危险性预测及方法----------------------------------------19
五、安全防护措施--------------------------------------------------------------24
六、加强揭过煤支护等措施-------------------------------------------------25
七、组织管理措施--------------------------------------------------------------26
八、组织管理制度-------------------------------------------------------------35
11601回风巷揭煤专项防突设计
前言
11601回风巷掘进工作面，是顺着煤层掘进的巷道，必须严格按照突出威胁进行管理，为确保安全，在具有突出危险性的煤层中掘进时，必须采取“先抽后掘”和“四位一体”的防治突出措施。
掘进工作面的防突一般采用下列程序：
一、工作面概况
1、工程位置：
11601回风巷开口于11601探煤上山60m处沿煤层顶板掘进以354°方位角沿煤层走向掘进至井田可采边界。
预计总工程量300m。
2、巷道周围开采情况：
工作面对应上覆煤层K13、K14、K15、K16、K17煤层和下覆煤层K29为可采煤层，上覆煤层K13、K14、K15煤层大部已经开采，K16煤层局部开采。
K17、K29煤层除浅部被小窑开采外，未开采。
在掘进过程中必须做好探放水工作和防治煤与瓦斯突出的工作。
3、地面建筑及地形情况：
对应地表无建筑物，无公路等公共设施，地形为高山陡坡，沟壑纵横，属高山山地地貌。
4、巷道围岩情况：
巷道布置在K16煤层内，属于二叠系上统龙潭组（P3l）第二段中，该段岩性由灰、灰绿色、深灰色薄至中厚层砂岩、粉砂岩、粘土岩夹钙质粉砂岩、煤层组成。
含煤10-20层，单层厚0.10m-1.99m，可采煤层五层（K13、K14、K15、K16、K17）。
层厚229m。
5、地质构造：
矿区位于比德向斜的西南翼北段的比德井田西端，以单斜构造为主。
地层走向北西向，倾向50-85°，倾角在10-20°之间。
断裂构造不发育，仅局部具挠曲现象。
因此，矿区构造复杂程度为简单。
6、水文地质：
水文地质单元主要依据地形地貌、地层岩性和地质构造条件共同确定，将拥有相对完整的地下水补给、迳流、排泄区，且与相邻区域地下水无直接水力联系的范围确定为一个完整的水文地质单元。
经调查，三岔沟煤矿区水文地质单元边界为：
北面以北丁向大扁坡山脊为界，东边以凹河为界，南面以下马场、洛水大洞冲沟为排水边界；西端以近南北向断层为界，构成一个较为完整的水文地质单元，面积约为32.0Km2。
该区位于贵州省中西部，属云贵高原斜坡地带，区内地势西高东低，地势起伏较大，一般标高1500-1700m，相对高差200m左右，最高1923.10m，以中低岩溶地貌为主，下三叠统飞仙组、长兴组灰岩在区内常形成悬崖陡壁，东侧凹河切割较深，为区域最低侵蚀基准面标高1300m。
该区溪流属长江水系，乌江支流。
溪流从矿区东部流过，多年平均流量为154.5m3/s，最大洪峰流量4660m3/s（1968.7.13），最小流量4.84m3/s（1966.5.12），年水位变幅10-14.55m，多年平均12.45m，为煤矿区最低侵蚀基准面（1300m）。
矿区水文地质类型可判定为水文地质条件中等、顶板直接进水的裂隙充水矿床，在掘进过程中无大的突水现象，但在构造裂隙段有小流水或滴水现象，如出现较大的流水或突水出现，应立即停止作业，同时向调度室汇报，待采取安全技术措施后方能继续掘进，以保安全生产。
8、煤层赋存情况
该巷道位于K16煤层中，煤层倾角110--150，平均130，属于缓倾斜煤层。
9、瓦斯情况
（1）矿界范围内原有煤矿瓦斯涌出情况
①根据贵州省煤炭管理局文件：
黔煤生产字[2008]1504号《对六盘水市煤矿2008年度矿井瓦斯等级鉴定报告的批复》，六盘水市水城县比德三岔沟煤矿绝对瓦斯涌出量为0.98m3/min，相对瓦斯涌出量为9.41m3/t，鉴定等级为低瓦斯。
②根据《资源/储量核实报告》，ZK23钻孔煤层瓦斯含量13.42～13.61m3/t。
（2）煤矿整合后瓦斯预测分析
矿井瓦斯等级鉴定时生产规模较小，随着矿井生产规模扩大和开采深度增加，矿井的瓦斯涌出会增大，因此，其鉴定结果的瓦斯数据不能作为整合后矿井瓦斯预测的数据。
因此，本矿根据经验公式和《矿井瓦斯涌出量预测方法（AQ1018－2006）》标准，预测矿井瓦斯涌出量。
经计算，矿井的绝对瓦斯涌出量为22.66m3/min，相对瓦斯涌出量为35.9m3/t。
在生产中应加强矿井的通风和瓦斯抽放，满足矿井排放瓦斯的要求。
矿井需重视矿井通风及瓦斯管理，加强矿井通风管理工作，保证通风系统的可靠，有效，加强瓦斯含量的测定工作，严格执行《煤矿安全规程》（2006）的相关规定。
本巷虽在岩层中掘进，但也必须加强通风和瓦斯管理，必须按突出矿井和突出煤层进行管理，确保施工过程的安全。
10、煤尘爆炸性
根据贵州省煤田地质局实验室提供的《煤尘爆炸性鉴定报告》，K14、K15煤层的煤尘有爆炸性。
K16、K17、K29煤层无鉴定资料，因此，K14、K15、K16、K17、K29煤层的煤尘按有爆炸性设计管理。
矿井按有爆炸性管理。
应及时对K16、K17、K29煤层的煤尘爆炸性进行鉴定。
掘进中必须加强防尘管理。
11、煤层自燃发火倾向性
根据贵州省煤田地质局实验室提供的《煤层自燃倾向性鉴定报告》，K14煤层为一类容易自燃煤层，K15煤层为三类不易自燃煤层。
K16、K17、K29煤层无鉴定资料，因此，K14、K16、K17、K29煤层按一类容易自燃煤层设计，K15煤层按三类不易自燃煤层设计。
矿井按容易自燃矿井设计管理。
应及时对K16、K17、K29煤层进行自燃倾向性鉴定。
本巷掘进虽在岩层中掘进，但可能会穿过薄煤层或煤线，因此必须做好煤层自然的管理工作。
12、煤与瓦斯突出
根据2007年10月17日贵州省安全生产监督管理局、贵州煤矿安全监察局、贵州省煤炭管理局文件（黔安监管办字[2007]345号）《关于加强煤矿建设项目煤与瓦斯突出防治工作的意见》：
对煤与瓦斯突出矿区和突出危险矿区的煤矿建设项目，凡未进行煤与瓦斯突出危险性鉴定的，一律按煤与瓦斯突出矿井设计。
水城县所在水城矿区被划定为突出矿区，三岔沟煤矿矿区范围内的可采煤层未进行煤与瓦斯突出危险性鉴定，因此，按煤与瓦斯突出矿井进行设计和管理。
本矿将及时请具有资质的单位进行煤与瓦斯突出危险性鉴定，对矿井防治煤与瓦斯突出提供科学的依据；经煤与瓦斯突出危险性鉴定后，按鉴定结论进行管理。
本巷在掘进过程中必须加强瓦斯防治工作的管理，把防突工作放在重中之重来抓，确保施工的安全。
13、地温情况及冲击地压
本井田属地温正常区，无热害影响。
14、冲击地压：
地质资料中未提供冲击地压的相关资料，本矿井及周围矿井尚未有冲击地压情况的发生，本规程按没有冲击地压危险考虑。
15、地质钻孔综合柱状图示及巷道布置平面示意图如下：
附一、地质钻孔综合柱状图示见下：
附二、巷道布置平面示意图：
二、建立可靠独立的通风系统、抽放系统、监控系统及加强控制通风风流设施的措施
1、矿井通风系统
我矿为整合设计生产能力30万吨/年的在建矿井，设计通风方式为中央分列式，即主副平硐进风，回风斜井回风，通风方法为抽出式。
本工作面通风采用局部通风机从地面向工作面供风。
2、工作面通风系统
1）工作面采用从回风斜井局部通风机供风，实现独立通风。
2）实现“双风机、双电源”通风安全保障。
当1台风机故障或停电时，另1台风机的电源能自动切换，并能在10min内正常启动。
3）风机必须安装在距回风斜井283m的位置。
4）局部通风机选用2×15Kw，风量在100--370m3/min之间。
5）工作面回风流巷道内严禁设置调风设施和巷道堆积物超规定，确保通风畅通无阻。
6）工作面通风路线为回风斜井→局部通风机（经风筒）→11601回风巷工作面→11601回风巷→11601探煤上山→11601运输石门→回风斜井→地面。
3、工作面通风安全保障措施
1）风量分配
本工作面采用从回风斜井局部通风机供风，暂未考虑风量分配，如果局部通风机不能满足工作面供风需求，将及时给予更换能满足供风需求的局部通风机。
2）工作面实现独立通风。
3）实现“双风机、双电源”通风安全保障。
当1台风机故障或停电时，另1台风机的电源能自动切换，并能在10min内正常启动。
4）工作面回风流巷道内严禁设置调风设施，确保畅通无阻。
5）通风系统图示如下：
2、抽放系统情况：
在距回风斜井井口东部60米处建设了瓦斯抽放泵站，抽放泵站内安装了型号为2BEA-303-0型低负压抽放泵两台（一用一备），配套电机功率75kw，选用Φ315mm型PVC管路作为主管路，支管路管径Φ200mm。
安装了型号为2BEC40型高负压抽放泵两台（一用一备），配套电机功率110kw，选用Φ200mm型焊缝钢管作为主管路，支管路管径Φ200mm。
经过试运转，瓦斯抽放系统运行正常。
井下采用PVC管路进行抽放，管路支管已经接到11601回风巷掘进工作面，进行11601回风巷掘进工作面前方揭煤区域煤层的瓦斯预抽，根据抽放情况，只要吨煤瓦斯含量小于8m3/t或者瓦斯压力降至0.74MPa以下，方可进行。
3、监控系统情况：
因我矿开采的煤层属于高瓦斯煤层，根据《煤矿安全》第158条规定，高瓦斯矿井，煤（岩）与瓦斯矿井，必须装备矿井安全监控系统。
我矿现已安装的监控系统为KJ90NA型煤矿监控系统，该系统的安装、使用和维护均符合规程要求。
并且我矿安装的安全监测监控系统已经与相关上级部门安全监测监控中心联网，使得我矿对瓦斯等灾害的监控实行全天候实时监控，确保我矿的生产安全。
而且监控系统分别对矿井主要通风机、局部通风机、瓦斯抽放泵站的开停状态，一旦矿井系统完成，将对井下各个掘进工作面及其回风流中的瓦斯浓度、温度、烟雾、风门开闭、断电、馈电等进行实时监控。
（1）T1瓦斯传感器安设在11601回风巷内距工作面煤壁≤5米处，监测工作面风流中的瓦斯浓度，当T1≥1.0%时报警、断电，当T1≥1.5%时切断11601回风巷内所有非本质安全型动力电源，当T1＜1.0%时复电。
（2）T2瓦斯传感器安设在11601回风巷内与回风斜井交叉口往掘进方向10~15m处，监测工作面回风流中的瓦斯浓度，当T2≥1.0%时报警、断电，当T2≥1.5%时切断11601回风巷掘进工作面用进回风流内所有非本质安全型动力电源，当T2＜1.0%时复电。
11601回风巷监测监控布置图示如下。
4、加强控制通风风流设施的措施：
①加强通风管理，11601回风巷施工前，必须把所有影响范围内的通风设施作全面的检查，如有损坏，必须立即进行修复加固，确保完好。
②所有通风设施必须保证牢靠、完好，风筒必须吊挂平直，风筒出口必须距工作面≦5米。
接头严实不漏风，确保有足够的风量。
严禁无风和微风作业。
③建立健全矿井的“四位一体”管理体系；加强防突相关人员的知识培训。
加强通风瓦斯管理，防止瓦斯超限作业和局部瓦斯积聚。
④加强放炮管理；严格按充许掘进进度进行作业，严禁超掘。
⑤加强瓦斯检查工作，确保无瓦斯超限作业和其它违章指挥。
三、区域突出危险性预测、区域防突措施、防突措施效果检验、验证的指标、方法及检验孔布置
1、区域突出危险性预测
根据《防治煤与瓦斯突出规定》之要求，区域预测主要依据是煤层瓦斯压力，瓦斯含量井下实测数据。
根据《防治煤与瓦斯突出规定》之要求，在巷道施工至距离煤层法向距离10米处至少施工2个地质钻孔准确掌握K16煤层赋存条件、地质构造等地质资料；再在适当位置施工1个钻孔至K16煤层顶板0.5米处。
所有钻孔施工完毕之后，立即封孔测压，测定K16煤层综合煤层的瓦斯压力，抽采单位每班观测一次煤层瓦斯压力并做好记录，发现异常及时汇报调度室。
最终压力稳定24小时为止。
将测定结果及时报通防科。
地质、测压钻孔布置如下图示：
测压结束后：
当瓦斯压力＜0.74MPa时，说明没有突出危险性；当瓦斯压力≥0.74MPa时，说明有突出危险性。
本设计以此作为预测掘进区域煤与瓦斯突出危险性的方法。
2、区域防突措施
根据矿井建设实际，当区域预抽为突出危险区域时，根据《防治煤与瓦斯突出规定》相关要求，必须采取区域防突措施，由于K16煤层为缓倾斜煤层，本设计分区段（5次）采用穿层钻孔预抽煤层瓦斯的方法作为区域性防突措施。
钻孔控制范围要求为巷道轮廓线外至少各12m，同时在适当位置选择三个钻孔封孔测压。
抽放期间，通风科必须收集资料，以便进行抽放效果评价（区域防突措施设计见下图）。
区域防突措施设计图示如下：
侧视图
11601回风巷揭K16煤抽放钻孔设计参数表
序号
倾角
夹角
孔深
序号
倾角
夹角
孔深
序号
倾角
夹角
孔深
序号
倾角
夹角
孔深
1
52
-74
21.6
10
21
-14
13.0
19
10
9
24
28
5
16
41.4
2
52
-54
13.4
11
21
0
12.7
20
10
19
25.1
29
1
-12
61.5
3
52
-34
7.2
12
21
14
13.0
21
10
29
27.1
30
1
-8
60.7
4
52
0
5.9
13
21
32
14.9
22
5
-16
41.4
31
1
-3
60.2
5
52
34
7.2
14
21
56
18.3
23
5
-12
40.2
32
1
0
60.1
6
52
54
13.4
15
10
-29
27.1
24
5
-5
39.5
33
1
3
60.2
7
52
74
21.6
16
10
-19
25.1
25
5
0
39.3
34
1
8
60.7
8
21
-56
18.3
17
10
-9
24
26
5
5
39.5
35
1
12
61.5
9
21
-32
14.9
18
10
0
23.2
27
5
12
40.2
合计
1076
说明：
1、设计参数来源于现场收集。
2、钻孔个数为35个，总钻尺为1076米，控制前方60米，控制两帮各12米。
3、巷道方位76°，以巷道方位为零度，向左偏为负，向右偏为正。
4、钻孔采用封孔胶和膨胀水泥进行封孔，封孔必须封严实，必须保证封孔段长度不小于5米。
5、施工过程中如果出现喷孔、岩（煤）层赋存状况发生异常等情况，必须立即汇报到矿调度室。
6、图中单位为米。
区域防突措施实施完毕后，根据抽放钻孔实际施工情况具体分析，首先确定钻孔施工质量符合设计，即就是预抽钻孔的控制范围是否达到设计要求，钻孔施工是否符合设计均匀分布的原则等。
上述条件满足后，即对区域防突措施进行效果检验。
3、区域防突措施的效果检验的指标、方法和检验孔布置
当测定煤层瓦斯压力≥0.74MPa时，K16煤层回风巷必须采取区域性防突措施（详见区域防突措施），采取防突措施后，必须进行防突措施效果检验。
本设计在巷道未穿过煤层时采用测压法作为区域防突效果检验指标，具体方法，停止钻孔抽放，由工作面向煤层适当位置施工4个测压钻孔，所有钻孔施工完毕后，立即进行封孔测压，最终压力稳定后，查看瓦斯压力，当瓦斯压力＜0.74MPa时，说明防突措施有效，该区域无突出危险性；否则为突出危险区域。
效果检验钻孔在巷道中央、巷道上部应至少布置一个钻孔，在巷道两侧应布置两个钻孔，且至少有一个检验孔位于要求预抽区域内距边缘不大于2米的范围。
如巷道布置有其它钻孔，效果检验钻孔应尽量远离这些钻孔。
在钻孔钻进到煤层时，每进1米采集异常孔口排出粒径1~3毫米的煤钻屑，测定其瓦斯解析指标K1。
当K1值指标＜0.5ml/（g·min1/2）-1，且未发现其它异常情况时，说明防突措施有效，该区域为无突出危险区域，否则为突出危险区域（钻屑瓦斯解析指标法检验钻孔见工作面措施效果检验图）。
11601回风巷区域防突措施钻屑瓦斯解析指标法检验钻孔见工作面措施效果检验钻孔的布置如下图：
当区域效果检验为突出危险区域时，应当根据实际情况再次实施相应、合理的区域防突措施（详见“区域防突措施”）。
区域补充防突措施实施完毕之后，再次经过效果检验，直到该区域效果检验为无突出危险区为止。
4、区域验证
在石门揭煤工作面对无突出危险区进行的区域验证，验证采用工作面预测的方法进行。
验证后按照下一步要求进行作业：
1、当经过区域验证为无突出危险区域时，在执行安全防护措施后，即可进行揭煤掘进。
2、当若区域验证该区域为突出危险区域时，还需要进行工作面突出危险性预测，当预测为无突出危险性时，必须在执行安全防护措施后，即可进行揭煤掘进。
否则，必须采取局部防突措施，只有经过工作面防突措施效果检验为无突出危险工作面后，才能在执行安全防护措施的情况下进行揭煤掘进工作。
四、工作面突出危险性预测、工作面防突措施、防突措施效果检验的指标、方法及检验孔布置
1、工作面突出危险性预测
只要有一次区域验证为突出危险区域，则必须进行工作面突出危险性预测，本设计采用钻屑指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性。
具体操作方法为：
由工作面向煤层的适当位置至少施工3个直径42mm、孔深8~10米的钻孔，钻孔应尽可能布置在煤层的软分层中，一个钻孔布置在位于掘进断面的中部，并平行于掘进方向，其它钻孔的终孔点应位于巷道断面两侧轮廓线外2~4米处。
在钻孔钻到煤层时，钻孔每钻进1米测定该1米段的全部钻屑量S，每钻进2米至少测定一次钻屑瓦斯解析指标K1值。
如果实测得到的K1值和S值均小于临界值，而且未发现其它喷孔、夹钻等异常情况，则该工作面为无突出危险工作面（钻孔布置图同区域措施效果检验图）。
K1值和S值临界值如下表：
钻屑瓦斯解析指标K1值（g·min1/2）
钻屑量S
（kg/m）
（L/m）
0.5
6
5.4
（1）工作面突出危险性预测为无突出危险工作面且无其它突出预兆的情况下，执行安全防护措施后，方可进行掘进。
（2）工作面突出危险性预测为突出危险工作面时，必须采取局部防突措施（见“工作面防突措施”）。
2、工作面防突措施
1）瓦斯抽放钻孔
抽放钻孔布置范围在巷道两帮轮廓线外至少5米，钻孔孔底间距为2米。
工作面防突措施实施完毕之后，且所实施的措施示范达到设计要求和满足有关的规章、标准后。
在抽放钻孔的控制范围内，当进行工作面防突措施效果检验指标降到突出临界值以下，认为防突措施有效，否则加密钻孔，加大抽放负压，加强抽放。
再次进行工作面防突措施效果检验直到指标达到临界值以下，且煤体瓦斯含量小于8m3/t及抽放率必须大于30%消突后方可采取安全防护措施进行掘进，同时利用抽放钻孔探明前方煤层赋存情况。
2）瓦斯排放钻孔
经区域验证有突出危险性时，也可施工排放孔排放瓦斯消突措施，只有再经过工作面防突措施效果检验确认无突出危险性时方可进行放炮掘进。
排放孔设计根据实际煤层的倾角确定，原则上排放孔的控制范围为巷道两侧轮廓线外至少5米，巷道前方15米范围，排放孔直径为75~120毫米，排放孔终孔点在煤层中的间距为1.5米。
11601回风巷工作面排放孔设计图如下：
11601回风巷工作面排放孔设计图
说明：
1）图中倾角可根据煤层实际进行调整，以巷道方位为0度，向右偏为正，向左偏为负。
2）施工孔径为75毫米，孔底间距为1.5米。
3）如图所示，钻孔开孔间距为为0.3米。
11601回风巷工作面排放孔设计参数表
孔号
夹角
倾角
孔深
孔号
夹角
倾角
孔深
1
-19°
16°
15m
7
2°
16°
15m
2
-15°
16°
15m
8
6°
16°
15m
3
-11°
16°
15m
9
11°
16°
15m
4
-6°
16°
15m
10
15°
16°
15m
5
-2°
16°
15m
11
19°
16°
15m
6
0°
16°
15m
合计
165m
3、工作面防突措施效果检验
当局部防突措施实施完毕后，应当对防突措施进行效果检验。
其具体方法为：
在巷道进入距离最小法向距离5米的位置开始在工作面迎头施工5个直径为42毫米，分别位于巷道的上部、中部、下部及两侧，孔深8m~10m的钻孔，距巷道两帮或顶、底部平距300毫米，终孔点位于巷道断面轮廓线外2~4m处，采用钻屑指标法，考察K1值指标和每米最大钻屑量S。
若K1值指标＜0.5ml/（g·min1/2）-1，且未发现其它异常情况，则该工作面局部防突措施有效，在采取安全防护措施后，方可充许向前掘进；否则，若K1值指标≥0.5ml/（g·min1/2）-1，则该工作面局部防突措施无效，必须补充实施局部防突措施直到符合上述要求后，在没有其它突出预兆的情况下，方可继续往前掘进。
防突措施效果检验孔布置示意图
五、安全防护措施
1、揭煤前，必须确保井下人员全部撤出到地面。
2、下井作业人员必须携带且能正确使用隔离式化学氧自救器，经检身房检查未携带或不会使用自救器的人员，严禁入井。
3、11601回风巷掘进在距工作面25~40m的位置安设压风自救，不得少于工作面最多工作人数需要，在巷道内每50m安设一组压风自救，每组压风自救应可供5~8人使用，平均每个人的压缩氧供给量不得少于0.1m3/min。
4、在放炮掘进前，班组长必须将风筒等通风设施，确保通风设施等完好无损，方可在撤出井下所有人员并清点好人数后通知放炮员放炮。
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