主井揭煤措施分析文档格式.docx
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补1
1
13.19
4.21
82.26
（2）矿井瓦斯情况
根据山西省煤炭工业厅晋煤瓦发[2010]457号文《关于临汾市2009年度30万吨／年及以上煤矿矿井瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定结果的批复》。
今后要加强井下瓦斯监测和安全通风工作，以防瓦斯造成危害。
矿井瓦斯等级鉴定结果表表2
采样点
年度
瓦斯（CH4）
二氧化碳（co2）
批复等级
相对涌出量m³
/t
绝对涌出量m³
/min
山西乡宁瑞政煤业有限责任公司
2号
2008年
3.74
2.26
1.56
0.94
低
2009年
4.7
2.91
1.21
0.75
低
六、井温
主立井检查孔进行了简易井温测量，深测点505.11m，井底温度21.9℃；
据此测算该区地温梯度3℃/100m，不属于地温梯度异常区。
第二节地质概况
一、井筒地质
主立井检查孔揭露的地层有第四系上更新统（Q4）；
上石盒子组（P2s）；
二叠系下统下石盒子组（P1X）、山西组（P1s）、石炭系下统组（C3t）现分述如下：
（1）第四系全新统（Q4）：
以黄色粉质粘土组成，厚度5.97m。
与下伏基岩呈角度小整合接触。
（2）二叠系（P）：
①上统石盒子组（P2s）
埋深5.97m～325.96m，厚度为319.99m。
本组按岩性分为三段。
上段（P2s3）：
埋深5.97m～50.84m，层厚44.87m。
上部5.97～22.04m,层厚16.07m，以强风化带。
岩性以紫红色泥岩为主，加两层粉灰色粉砂岩、细砂岩
中段（P2s2）：
埋深50.84m-211.44m，层厚160.60m。
上部50.84～134.6m，层厚83.80m。
岩性上部为灰绿色粉砂岩、细沙岩组成，夹5层灰绿、紫红色泥岩。
中部以灰绿色泥岩为主，底部为灰色、灰白色泥岩组成。
中部134.64～186.03m，层厚51.39m。
岩性以灰绿色、灰白色砂质为主加3层紫红色、绿色泥岩。
下部186.03～211.44m层厚25.41m。
岩性以灰绿色、灰白色砂质为主，夹3层紫红色、灰绿色泥岩。
下段（P2S1）：
埋深211.44m—327.71m，层厚116.27m。
上部211.44m～253.75m，层厚42.31，岩性上部以紫红色、灰绿色岩为主夹5层灰绿色、灰白色泥岩。
中部253.75m～266.87m层厚13.21m岩性以灰色、灰白色砂岩组成，夹薄层紫红、灰白色砂岩。
下部266.87～327.71m层厚60.84m岩层以紫红色、灰绿色泥岩、砂质岩为主，夹3组～4层灰沙岩。
②下统下石盒子组（PIX）
K8砂岩底至Kl0砂岩底，埋深327.1m-418.62m，层厚90.91m。
本组按岩性组分可分为上、下两段：
上段（PIX2）：
埋深327.71m-355.38m，层厚427.67m．K9砂岩底至Kl0砂岩底，岩性为色、灰白色砂岩为主，顶部见有薄层灰色泥岩。
下段（P1X2）深埋354.46～418.62m层厚60.16m。
k8砂岩底至K9砂岩底，上部由灰黑色、深黑色泥岩、砂质岩组成；
中部有灰色砂岩组成；
下部由灰色泥岩组成。
③下统山西组（P1S）
埋深418.62～451.67m，厚33.05m。
与下伏太原组地层呈整合接触，为本井天主要含煤地层之一。
深灰色粉砂岩、灰黑色泥岩及煤层组成。
底部见有薄层细砂岩（K7）,含煤3层（1、2、3）。
（3）石炭系上统太原组（C3t）：
埋深451.67m～507.15m，揭露厚55.48m（未
揭穿）。
岩性主要为灰-灰黑色泥岩、砂纸泥岩、粉砂岩、加两层灰沙岩（K3、k2），见煤4层（7、7下8、10）。
二、构造
本井田位于河东煤田南部乡宁矿区北部，乡宁矿区地处鄂尔多斯断块东缘的南部，关王庙北东向褶皱带中部，离石断裂带南端。
构造线主要为北东方向。
根据主立井检查孔揭露的地层与周围其他钻孔揭露的地层一致，未见重复缺失等构造问题。
钻孔岩芯中有一些裂隙，大多被方解石充填，部分泥岩中具滑面，局部较发育，对井筒围岩稳定性会产生一定的影响。
三、煤层
（1）、主立井井筒检查孔揭露的含煤地层为山西组和太原组（未穿），煤系地层揭露厚度92.56m。
共含煤7层（1、2、3、7、7下8、10号）。
其中山西组含煤3层（1.2.3号）；
太原组含煤四层（7、7下8、10号）含煤总厚9.05m，含煤系数9.78%;
其中主要可采煤层4层，总厚5.37m可采煤层总系数5.80%。
（2）、山西组
主立井检查孔揭露本组厚34.72m，含煤3层（1.2.3号），含煤总厚5.47m，含煤系数13.16%，其中可采煤层3层（1号：
0.92m；
2号：
3.92m；
3号：
0.63m）含煤总厚5.47m,可采含煤系数13.16%。
煤层底板为泥质、砂质泥岩，表明煤层形成于下三角洲平原泥岩沼泽环境，且厚底、结构、顶、地板特征，物性特征等具全区可比性。
（3）、太原组
主立井检查孔揭露本组57.78m岩性主要为深灰色泥岩、灰色泥岩、砂纸泥岩、粉质泥岩，夹一层灰沙岩，（K2：
7.92），含煤4层（8、9、10号），含煤总厚3.02m，其中可采煤层1层（10号：
2.03m）。
（4）、可采煤层
主立井检查孔揭露煤层有1、2、3、10号煤层。
1号煤层：
位于山西组上部，上距K8岩层（下石合子组底部）4.67m,厚度0.92m顶板泥性为泥岩、粉砂岩、细砂岩、炭质泥岩，顶板岩性均为泥岩，岩层结构简单，偶含一层夹矸。
2号煤层：
位于山西组中部，上层K8岩层6.80m，煤厚3.92m,夹矸1.55m。
顶板为泥岩、细砂岩、中砂岩、粉砂岩，地板为泥岩、粉砂岩、砂纸泥岩，含两层炭质泥岩夹矸，夹矸厚1.55。
煤层结构较为简单，为区内稳定可采煤层。
3号煤层：
煤层位于山西组下部，2号煤层之下1.44m处，煤层厚度0.63m不含夹矸。
10号煤层：
位于太原组中下部，K2灰岩之下，煤层厚度2.03m,煤层结构简单。
顶板为石灰岩，地板为泥岩、细砂岩。
（5）、煤质
①、物理性质
黑色、玻璃光泽，条带状结构，参差状断口，见黄铁矿结核，以亮煤为主。
1﹟煤视密度为1.28；
2﹟煤视密度为1.39。
②、化学性质
取主立井三个煤芯煤样，其中一个在不可采煤层采取，未参与评价。
这两个煤样浮煤干燥无灰基挥发分分别为21.77%、17.01%，粘结指数分别为83.67，均为焦煤。
a、水分（Mad）：
1﹟号煤原煤水分为0.3%，浮煤水分为0.34%；
2号煤原煤水分为0.28%，浮煤水分为0.34%；
原煤和浮煤水分相差不大。
b、全水分（Mt）：
1﹟号煤全水分为1.9%，属特低全水分煤；
2号煤全水分为1.8%，属特低全水分煤。
C、灰分（Ad）
1﹟号煤原煤灰分为9.94%，浮煤灰分为8.41%，属特低浮煤；
2号煤原煤灰分为14.76%，浮煤灰分为7.16%，属低灰煤，原煤轻浮选后浮煤灰分较低。
d、挥发分（Vdaf）：
1﹟号原煤干燥无灰基挥发分为23.87%，浮煤干燥,无灰基挥发分为21.77%，属中等挥发分煤；
2﹟号原煤干燥无灰基挥发分为14.76%，，浮煤干燥无灰基挥发分为17.01%，属低挥发分煤。
浮煤挥发分与原煤相差不大。
e、全硫（St.d）:
1﹟号煤层原煤硫分为1.06%，属中硫煤；
2﹟号煤层原煤硫分为0.38%，属特低硫煤。
各种硫测试验结果显示，各煤层全硫中以有机硫为主，硫铁矿硫和硫酸盐硫少量。
f、发热量（Qgr.d）:
个煤层原煤干燥基干燥发热量较高。
其中：
1﹟号原煤干燥基高位发热量为29.74MJ/kg,2﹟号原煤干燥基高位发热量为28.2MJ/kg,均属高发热量煤。
g、元素分析：
1﹟号煤层浮煤干燥无灰基氢含量为4.5%；
2﹟号煤层浮煤干燥无灰基氢含量为4.58%。
h、煤灰成分与灰熔融性
各煤层灰煤成分以SiQ2和AI2Q3为主，二者占煤灰成分的85%以上，其次为Fe2Q3。
1﹟、2﹟煤层变形温度均大于1500℃。
i、其他有害元素
氟：
1煤层氟含量为132×
10-6属中氟煤；
2煤层氟含量为127×
10-6属低氟煤。
氯：
1、2煤层氯含量分别为0.026%、0.02%均属低氯煤。
砷：
：
1、2煤层砷含量分别为0.9×
10-6、0.8×
10-6均属一级含砷煤。
j、粘结指数
1﹟、2﹟煤层粘结指数分别为83、67，均为中粘结煤。
第三节水文地质概况
主立井井筒充水来源主要为坚硬岩层承压含水层（组），岩性为细砂岩、中粒砂岩、粗砂岩；
仅太原组为岩溶裂隙承压含水层（组），岩性为石灰岩。
根据钻孔成果上石盒子组上段砂岩裂隙比较发育，富水性弱至中等，而山西组、太原组的砂岩、石灰岩岩溶裂隙不发育，富水性极弱。
根据井筒检查孔抽水试验成果因上层混合水受附近排水的影响，设计与施工时应按副立井井筒检查孔该涌水量的富水性弱来考虑。
而山西组富水量极弱，没有水文地质参数，未能预算。
太原组也属富水性极弱含水层。
但井筒开凿中，揭露岩层断面比井筒检查孔大，井筒遇到裂隙或裂隙集中的发育可能性也大，水量涌出量也可能有增大现象。
1、井筒涌水量预计
根据设计主立井井筒检查孔资料显示进行了3次试验，即【Q松散岩层＋（P2S＋P1x）风化带、基岩裂隙水】、【P1S砂岩裂隙水（K8砂岩底至K7砂岩底）】和【C3t基岩裂隙水＋灰岩溶隙水】。
【Q松散层＋（P2S＋P1x）风化带、基岩裂隙水】层抽水试验，由于受附近矿井排水的影响，难以得到正常涌水量及动水位值，无法取得各种地质参数，不能对井筒涌水量进行预测。
【P1S砂岩裂隙水（K8砂岩底至K7砂岩底）】层段抽水试验结果，为无水（或因附近矿井排水所导致）。
【C3t基岩裂隙水＋灰岩溶隙水】该层水最终稳定水位为418.80m,稳定最大降深值423.60m。
该层段钻孔涌水量估算值约6.75×
10-3升/秒，富水性及弱。
2、井筒水文地质类型
富康源煤矿主立井井筒的直接充水含水层以砂岩裂隙含水层为主，直接充水含水层的含水性极弱，不给条件和径流条件较差，以区内承压水微弱的侧向径流为主要充水水源，大气降水为此要冲水来源；
直接充水层的单位用水量q＜0.6×
10-3L/S.m,水文地质边界简单，地质结构简单，单奥陶系灰岩承压水有底鼓突水的危险性。
因此本井筒水文地质勘查类型划分为第二类第二型，即以裂隙含水层为主的水文地质条件中等矿床。
根据底行、地貌、地层岩性、地质构造、岩体风化及岩溶发育程度，第四系覆盖厚度、地下水静水压力等因素，综合确定本井筒工程地质条件的类型：
地层岩性较复杂，地质构造发育，风化、有软弱夹层及局部破碎带和保水砂层影响岩体稳定，岩体中等完整，岩体质量等级为Ⅲ级-Ⅳ级，局部Ⅴ级，主立井地质条件为中等类型。
第三章井筒布置及爆破方案
一、井筒的布置
主立井井筒布置在富康源煤业工业广场东南部，设计净直径Φ5.0m，井筒设计深度456.5m。
井口坐标：
x=3998505.911，y=504403.926，，h=1488.0
二、施工方案
井筒掘进深度456.75m，井筒净径5.0m，前8m临时锁口段用红砖支护，净直径6.2m，支护厚度490mm，砼砌壁厚度表土600mm，基岩500mm。
根据该井筒的施工条件，决定采用普通凿井施工法。
三、爆破方案：
1、一次爆破采用多打眼少装药分两次震动爆破揭穿煤层的方案，第一次爆破后待各项指标符合煤矿安全规程规定时，在进行第二次爆破。
a、第一次爆破
掏槽眼.
采用直眼二阶掏槽，炮眼按同心圆布置，一阶掏槽眼，圈径1.2m，眼深7.5m，眼数6个，眼距0.628m。
二阶掏槽眼圈径2.4m，眼深7.5m，眼数12个，眼距0.628m。
b、辅助眼
一阶辅助眼内圈径为3.6m，眼深为7.3m，眼距0.628m，眼数18个：
2、二次爆破：
二阶辅助圈径4.8m，眼深7.33m，眼距0.628m，眼数24个,。
c、周边眼
周边眼圈径为6.0m，眼深7.3m，眼距0.471m，眼数40个。
详见：
附件1：
爆破参数表
附件2：
预期爆破效果表
附件3：
炮眼布置图
3、爆破材料及器材
炸药选用乳化炸药，药卷规格为φ35×
200mm，雷管选用脚线长度为12m，1—3段毫秒延期电雷管。
全断面分两次爆破。
因炮眼数量多，所需起爆电流大，故选用380V交流电为起爆电源，在距井口20m外处安设起爆箱，箱内设刀闸式开关，放炮电源平时不接通，仅在放炮时接在刀闸上，放炮后立即拆除上锁，并关闭电源。
放炮电缆随钢丝绳下放至吊盘上，吊盘以下至工作面采用不小于10mm2的铜芯线，揭煤时必须使用安全等级不低于三级的煤矿许用炸药。
图中1为药卷，2为水炮泥，3为封泥。
（3）装药连线、爆破
检查炮眼瓦斯压力及瓦斯浓度符合规程规定后，用压风将炮孔中的岩粉及水吹出，井筒工作面的电器设备提离工作面，检查工作面杂散电流不超规定时，按照爆破图表中规定的各炮孔装药量进行对号装药，采用正向爆破，装药时雷管脚线扭结短路，用炮棍将引药及药卷送入孔底，然后水泡泥--炮泥封孔至孔口，按照上述方法将第一次爆破的炮眼装药封孔后，，将第一次爆破炮眼雷管两个脚线扭开分别联接到爆破母线上，撤出工作面的全部工具，材料、设备撤到规定的安全高度，关闭井下一切电源，所有人员撤到地面距井口不少于20m以外（含井口及二层台人员），打开井盖门，放炮员启开放炮箱，把短路的放炮线线拧开，连接在二级引爆闭合状态闸刀的最终端，发出放炮警号三声，间隔不少于5秒钟后，合上第一级闸刀，
再次发出放炮警号后合上第二级闸刀引爆雷管起爆炸药，待井口及井下回风流中瓦斯浓度不超过0.8%瓦斯压力不超过规程规定时按照上述方式打眼装药爆破二阶辅助眼及周边眼，爆破时严格执行“一炮三检”及“三人连锁”制度。
第四章辅助系统
一、通风系统
新鲜风：
通风机----井口----井筒-----工作面
乏风流：
工作面-----井筒-----地面
风量计算
（1）按掘进工作面爆破排除炮烟所需风量计算
Qh=7.8×
｛KA（S.L）²
｝1/3/T
式中
Qp――掘进工作面所需风量，m3/min
K――淋水系数 取0.3
A——一次起爆炸药量，取239kg
S――井筒净断面，取19.625m2
T――炮后排烟时间，取30min
L――稀释炮烟长度，取456.5m
【0.3×
239×
（19.625×
456.5）²
】1/3/40
≈349.4m3/min
（2）按工作面交接班时最多人数所需风量计算
Q＝4×
N＝4×
15＝60m3/min
式中 Q――掘进工作面所需风量，m3/min
N――工作面交接班人数，取15人
（3）按瓦斯涌出量计算
根据《山西乡宁焦煤集团富康源煤业有限公司矿井瓦斯涌出量预测报告》，掘进工作面瓦斯涌出量预测结果
以瓦斯涌出量计算的需风量为：
Q＝
×
Kd＝51m3/min
式中：
Q—需风量，m3/min；
q—瓦斯涌出量，取0.3m3/min；
Kd—掘进工作面因瓦斯用处不均匀的备用风量系数，取1.7。
（4）按掘进工作面风速验算
煤巷掘进最低风量Q煤掘≥60×
0.25×
S掘＝294.4m3/min
煤巷掘进最高风量Q掘≤60×
4.0×
S掘＝4710m3/min
S掘—掘进工作面的断面积，19.625m3/s。
工作面配风量符合《煤矿安全规程》、《煤矿生产能力核定标准》的要求。
通过以上分析计算取最大值，并结合实际，确工作面配风量取349.4m3/min（5.82m3/s）。
风机技术参数见下表表3
设备名称
型号
规格
风压Pa
台数
风量（m³
/min）
压入式轴流局部通风机
FBD6.0
电压380V/660V功率2×
15KW
650-4750
2
470-250
局部通风机管理规定
（一）保证局部通风机吸入口至掘进工作面回风口之间的最低风速，全岩巷道不得低于0.15m/s，煤巷和半煤岩巷不得低于0.25m/s的要求等。
（二）局部通风机距主井口的距离不得低于20m。
（三）局部通风机的安装必须牢固可靠、离地1m以上并搭设防雨棚、风筒与局部通风机的连接必须牢固有可靠并能实现自动倒台，风筒间的连接、必须牢固可靠，严禁反接，吊挂必须质量整齐，横竖成线，逢环必挂，风筒出风口距掘进工作面距离5m。
（四）、局部通风机必须实现“五专一化一切”的标准。
（五）、局部通风机配套通风设施及防尘、隔爆、监测设施的安装位置等。
二、压风系统
风源来自地面压风机房安装的两台30.5m³
空压机、储气罐设计压力为0.84MPa，容积2.0m³
，最高允许工作压力0.8MPa，其中一台工作一台备用，利用井筒悬吊的159mm风管向井下提供压风，用稳车悬吊风管。
压风系统：
压风机房-井口-井筒-吊盘分风器-工作面
三、供排水系统
1、供排水方式
井筒用水由地面铺设一路Ф108×
4mm无缝钢管供给，井筒内敷设一趟Ф57×
3.5mm无缝钢管，采用井壁固定。
在上层吊盘设释压水箱。
以适合凿岩等用水的需要。
2、排水管选型
D=
Q:
排水量取50m³
/h
Vd：
排水管内水流速度取2m/s
根据计算采用Ф108无缝钢管作为排水管
3、排水管壁厚度计算
σ=0.5×
d×
（
）-σc
σ：
管壁厚度mm
d：
无缝钢管直径Ф108mm
σπ：
无缝钢管的容许应力70MPa
P：
管内液体压力取5MPa
σc：
管壁附加厚度取1mm
代入上式得δ=0.25mm，取δ=4.5mm
4、排水方式
当涌水量小于10m3/h时，采用工作面风动潜水泵向吊桶排水，吊桶带水排至地面。
当井筒涌水量小于20m3/h时，在吊盘上安装1台D46-80×
6型卧泵，有工作面风泵排水至吊盘沉淀水箱，再有卧泵将水排至地面，排水管路采用稳车吊挂。
3、防治水措施
1、揭煤施工中,坚持物探先行，钻探验证，化探跟进的施工方案，做到有备无患。
施工时，必须根据井筒实际揭露岩性及井筒预测柱状图对照分析，做好防治水措施。
2、为了做到防患于未然，当井筒涌水量大于5m3/h，小于20m3/h时，工作面涌水用潜水泵排至吊盘上水箱通过高扬程卧泵排至地面，当预计井筒涌水量大于20m3/h时，采取工作面预注浆或冷冻法施工。
3、宣传教育职工认真学习透水预兆，一旦发现，挂红、挂汗，压力增大，淋水量增大，工作面变冷，出现水雾，有臭鸡蛋味道等突水征时按照避灾路线紧急撤离,。
第五章井筒揭过煤层安全技术措施
1、施工安全技术措施
本矿井属低瓦斯矿井，根据《防治煤与瓦斯突出细则》、《煤矿安全规程》有关规定，井筒穿过厚度超过0.3m以上煤层，井筒揭穿煤层前必须采取“突出危险性预测、防治突出措施、防治突出措施的效果检验、安全防护措施”四位一体的综合措施。
本井筒揭煤采取先探放、后揭露的施工方案，揭煤时采取对煤层全断面分两次揭露。
主要措施为：
①成立揭煤领导小组：
组长：
杨伟才
副组长：
孙进学
成员：
李玉华张凯曹強蛟冯铁锁郭晋鹏袁立东
杨伟才负责揭煤工作的全面指挥协调工作。
孙进学主要负责揭煤现场指挥及瓦斯检测工作。
李玉华负责地质资料收集及现场技术服务工作。
张凯负责揭煤施工工程质量落实工作。
曹強蛟负责停送电及设备保障工作。
郭晋鹏负责揭煤施工现场工程质量工作。
袁立东负责揭煤警戒保卫工作。
冯铁锁负责揭煤现场测量工作。
②收集地质资料，准确控制各煤层层位。
③在工作面距煤层垂直距离10m处，打２个前探钻孔（若工作面附近有地质构造如断层、褶曲或煤层走向与倾角急剧变化等打3个孔），查明煤层赋存情况，检查瓦斯压力预测工作面突出危险性。
④在工作面距煤层垂直距离5m时，打2个测定煤层瓦斯压力的钻孔，进一步检查瓦斯压力进行突出危险性进行预测。
⑤当预测无突出危险或突出煤层厚度小于0.3m，预测煤层瓦斯压力大于1Mpa时，打直径90~130mm的瓦斯排放钻孔，进行瓦斯排放。
采用分次震动放炮揭穿煤层；
，若采用钻孔排放措施施工，则井筒施工到距煤层顶面垂直5m时，利用钻机施工排放钻孔，钻孔穿透煤层全厚并超过煤层底面0.5m，外圈钻孔孔底超过井筒轮廓线外的距离不小于2m，孔间距2m左右，在工作面内均匀布置。
⑥再次检查瓦斯压力，预测工作面煤层突出危险性，通过钻孔排放瓦斯，当瓦斯压力降至1MPa以下，工作面风流中瓦斯浓度和二氧化碳浓度分别在0.8%和1.2%以下，施工瓦斯排放效果检验的各项指标符合要求后，最后采用地面远距离分次放炮揭穿煤层，
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