11801采面防突专项设计.docx
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11801采面防突专项设计
水城县阿戛乡禹举明煤矿
（11801采煤工作面）
防突专项设计
工作面名称：
11801采煤工作面
编制人：
***
突专项设计审意见
会审时间：
年月日
会审单位及人员签字
施工队：
年月日
生产技术科：
年月日
防突队：
年月日
副总工程师年月日
安全矿长意见：
年 月 日
生产矿长意见：
年月 日
机电矿长意见：
年 月 日
总工程师意见：
年 月 日
矿长意见：
年 月 日
目 录
第一章概况·········································7
一、编制依据····································7
二、巷道基本情况································7
第二章区域综合防突措施·······························10
第一节工作面区域突出危险性预测·····················10
第二节工作面区域防突措施·························10
一、11801采煤工作面防突措施·······················10
二、抽放钻孔设计································11
三、封孔方式、材料及工艺·························14
第三节工作面防突措施效果检验·······················15
一、防突措施效果检验指标及临界值····················15
二、防突措施效果检验孔布置及检验····················16
第四节区域验证··································18
一、验证方法··································18
二、验证要求··································18
第三章工作面局部综合防突措施···························19
第一节工作面局部突出危险性预测······················19
第二节工作面局部防突措施··························21
第三节工作面局部防突措施效果检验····················22
第四节安全防护措施·······························23
第四章安全技术措施·································26
第五章组织管理措施·································36
第六章工作面煤与瓦斯突出应急预案······················37
第七章附则······································39
第一章概况
一、编制依据
1、《煤矿安全规程》、《防治煤与瓦斯突出规定》等相关规定。
2、《11801采煤工作面作业规程》。
3、水城县禹举明煤矿《防突工操作规程》和《防突岗位责任制》。
4、《水城县禹举明煤矿开采方案设计（变更）安全专篇》。
5、《水城县禹举明煤矿防突设计》。
6、《水城县禹举明煤矿瓦斯抽采设计》。
二、巷道基本情况
1、工作面概况
11801采面位于C18b煤层中，其南侧为（C9煤层）10901采空区，其他未开采；11801采面回风巷走向长320m，运输巷走向长220m，采面倾斜长48m。
祥见（11801采煤工作面巷道布置平面图）
2、工作面地质情况
11801采煤工作面其西侧5—8m为F12断层,F12为平推断层，F12断层走向170°—165°，倾向260°—255°，断距40—60m，该断层对回采无影响。
巷道水文地质条件简单。
根据11801运输巷、回风巷掘进情况分析，11801回风巷上部采空区水已放空，水情查明，水患已排除，该采煤工作面推采时无水患。
3、顶、底板情况
11801采煤工作面所在煤层顶板为粉砂岩，厚度2～5m，节理较发育，较稳定。
底板为泥岩，厚度25～30m，节理较发育，稳定。
4、煤尘及瓦斯概况
根据贵州省煤田地质局实验室2010年8月14日提交的《水城县阿戛乡禹举明煤矿煤尘爆炸性鉴定报告》，禹举明煤矿C1、C12、C18B煤层煤尘均有爆炸性，在掘进期间必须采取防止煤尘爆炸措施。
本矿为煤与瓦斯突出矿井。
根据2012年矿井瓦斯等级鉴定报告，采面最高绝对瓦斯涌出量为2.0m3/min，绝对二氧化碳涌出量为：
0.5m3/min，回采前必须先抽后掘，回采过程中，必须对采面老空区瓦斯一并抽放。
根据11801回风巷实测的瓦斯绝对涌出量为0.8m3/min，预计11801采煤工作面瓦斯涌出量为2.0m3/min。
煤层平均埋深80m,最大埋深114m。
根据以下公式C1煤层瓦斯含量为：
Wh=Wx+Wy
+
＝9.825m3/t
式中：
Wx——煤的瓦斯吸附量，m3/t；
Wf、Af、VΓ——煤的水分1.06、灰分24.51、挥发分23.42；
P——瓦斯压力，MPa；P=（2．03～10．13）H，H为垂高；按P=8H＝8×114＝0.912MPa
en——温度系数（en＝1.49）
e——自然对数底；
n——
；
a——2.4+0.21VΓ＝7.31；
b——1-0.004VΓ＝0.906；
Wy——游离瓦斯量，m3/t；
fn——煤的孔隙率，%，查表取10；
γ——煤的容重，γ=1.4t/m3；
KY——相当于煤层瓦斯压力下的瓦斯压缩系数，查表得KY=1.04；
t——温度，取t=20℃。
11801立眼在掘进过程中必须先抽后掘。
经计算，该煤层瓦斯含量在+1388m标高为9.825m3/t，大于8m3/t；经打钻测压，瓦斯压力0.84MPa,大于0.74MPa。
11801采煤工作面必须先抽后采。
5、煤与瓦斯突出预兆
（1）、有声预兆：
工作面煤体深处出现炒豆似的劈劈叭叭声，鞭炮声、机枪连射声、闷雷声、嘈杂声、嗡嗡声以及气体穿过含水裂缝时的吱吱声等。
（2）、无声预兆：
煤层层理紊乱，煤变软、变暗淡、无光泽、煤层干燥和煤尘增大，煤层受挤压褶曲、变粉碎、厚度变大，倾角变陡。
压力增大、煤壁外鼓、片帮、掉渣，顶板出现冒顶、断裂，底版出现鼓起，炮眼变形装不进药，打钻卡钻、顶钻等以及瓦斯涌出异常、忽大忽小，空气气味异常、闷人，煤温或气温降低或升高。
当现场发现有煤与瓦斯突出预兆，必须立即停止工作，撤出所受威胁区域的人员，向调度室汇报。
防突工作领导小组必须立即制定处理措施进行处理。
未处理安全之前严禁进行作业。
6、工作面通风、瓦斯概况
A、通风系统：
（1）、11801采面工作面采用负压通风，其进、回风路线为：
新风风流：
副斜井→1388车场→1388石门～11801运输巷→11801采煤工作面。
污风风流：
11801采煤工作面→11801回风巷→1436回风石门→回风斜井→主扇风机→地面。
具体见11801采面采煤工作面掘进通风系统示意图。
（2）采面电停风时，人员必须撤到1388石门车场，并及时向地面撤离。
B、瓦斯涌出量情况
预计11801采煤工作面回采期间瓦斯涌出量为2.0m3/min。
C、瓦斯管理
1、每班必须派二名专职瓦检员跟班检查瓦斯，一名在采面上隅角及回风巷随时检查瓦斯，一名在采面检查瓦斯，瓦斯检查员必须现场交接班，严禁脱岗、漏检、假检，严禁岗上睡觉。
2、矿长、矿技术负责人、爆破工、采掘班排长、电钳工下井时必须携带便携式甲烷检测报警仪。
3、必须按规定安设甲烷传感器监控瓦斯。
T1在工作面运输巷距工作面不大于5米，其报警浓度为≥0.5%、断电浓度为≥0.5%。
断电范围为工作面进风巷全部非本质安全型电器设备。
复电浓度为<0.5%；T2在采面回风巷，距采面切眼不大于5米，其报警浓度为≥0.8%、断电浓度为≥1.0%、断电范围工作面、进、回风巷中非本质安全型电器设备。
复电浓度为<0.8%；T3在采面专用回风巷口以里10~15米，T0探头在采面上隅角（架头外不大于1米，距顶板不大于0.3米），报警浓度为≥0.8%、断电浓度为≥1.0%、断电范围工作面和回风巷中非本质安全型电器设备。
复电浓度为<0.8%。
4、瓦斯传感器必须定期进行校验，现场必须使用校检合格的瓦斯传感器。
5、当工作面回风风流中瓦斯浓度超过0.8%或二氧化碳浓度超过1.5%时，必须停止工作，撤出人员，切断电源、进行处理。
6、作业地点风流中瓦斯浓度到达0.8%时，严禁使用电煤钻打眼和装药放炮。
第二章综合防突措施
第一节工作面突出危险性预测
本矿C18B煤层有煤与瓦斯突出危险。
经计算，煤层原始瓦斯含量为9.825m3/t，大于8m3/t。
预测11801采煤工作面回采区域有突出危险，按突出煤层进行管理。
第二节工作面防突措施
一、11801采煤工作面防突措施
11801采煤工作面的上层为C9煤层，最低回采标高为+1333m以上，由于C9至C18B煤层层间距离为60m，依据《防突规定》的缷压角划定保护范围，该工作面不在其保护范围内。
该工作面的运回两巷掘进前，采用专用瓦斯抽放巷穿层钻孔，抽放掘进条带瓦斯的区域防突措施，消突后现己完成掘进工程，形成安全生产系统，回采区段采用顺层钻孔抽放回采区域瓦斯，钻孔沿11801运输巷煤层布置平行钻孔，预抽11801采煤工作面区域块段瓦斯作为防突措施。
二、顺层抽放钻孔设计
1、根据《水城县禹举明煤矿瓦斯抽采设计》，瓦斯抽放钻孔终孔距离为5～10m。
因此，11801采煤工作面回采区域块段瓦斯抽采相邻钻孔距离设计为6m，预抽1～2个月（具体抽放时间根据预抽后的效果检验情况而定），可达到抽放效果。
禹举明煤矿11801采面所采C18B煤层倾角平均为75°，为急倾斜煤层。
根据《防治煤与瓦斯突出规定》第四十九条规定：
“采取各种方式的预抽煤层瓦斯区域防突措施，应当符合下列要求：
穿层钻孔或顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯区域防突措施的钻孔应当控制区段内的整个开采块段、两侧掘进巷道及其外侧一定范围内的煤层。
要求钻孔控制11801回风巷以下10m至运输巷以上20m范围，钻孔等距平行布置。
2、根据久益公司C9煤层瓦斯抽采半径测定报告（C9煤层抽放半径为2—5m），该工作面抽放半径选择为2.0m，即钻孔终孔间距为4.0m。
（详见附图）
孔号
方位
（°）
倾角
（°″）
孔深
（m）
开孔位置
备注
至切眼距离（m）
底板（m）
1
297
74°
41
巷道顶部
2
297
74°
41
3
297
74°
41
4—53
297
74°
41
孔距4m
54
224
60°
53
55
216
55°
55
56
210
53°
60
57
198
50°
65
58
195
47°
68
59
183
45°
73
三、封孔方式、材料及工艺
钻孔封孔采用聚氨脂人力进行封孔，封孔方式为卷缠药液法。
封孔材料为专制的抽放钻孔封孔袋。
封孔工艺：
封孔前用水或压风将孔内残存的煤、岩钻屑清洗干净，用封孔袋卷缠在抽放管上，插入钻孔，约5min封孔袋药液开始发泡膨胀，20min停止发泡，逐渐硬化固结。
为避免抽放管因碰撞晃动影响封孔质量，孔口处需用水泥砂浆封固抽放管，或用木楔楔紧。
钻孔封孔必须严密，封孔段长度不得小于8m。
钻孔施工完后必须及时接管抽放，钻孔接抽示意图如下：
第三节工作面防突措施效果检验
一、防突措施效果检验指标及临界值
本矿11801采煤工作面采用顺层钻孔预抽煤巷块段煤层瓦斯防突措施，根据现场及本矿实际情况，采用测定残余瓦斯含量作为区域防突措施效果检验主要指标，残余瓦斯压力作为辅助指标对区域防突措施进行效果检验。
由于禹举明煤矿尚未试验考察出适合本矿的临界值，根据《防治煤与瓦斯突出规定》残余瓦斯含量临界值取8m3/t，残余瓦斯压力小于0.74MPa。
当测定预抽区域残余瓦斯含量小于8m3/t及残余瓦斯压力小于0.74MPa时，视为无突出危险区，预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施有效，否则，即为突出危险区，区域防突措施无效。
二、防突措施效果检验孔布置及检验
由于11801采煤工作面回采区域范围220m×48m范围，根据《防治煤与瓦斯突出规定》，检验孔间距30-50m，所以11801采煤工作面煤层块段布置7个检验测试点。
检验测试点的布置本着“所在部位钻孔密度小，孔间距较大，预抽时间较短，并尽可能远离测试点周围的的钻孔或尽可能与周围的预抽钻孔保持等距离，且避开回采面的排放范围”的原则，在11801运输巷内布置措施效果检验孔，措施效果检验孔为顺层钻孔，孔深度根据钻孔倾角和采面斜长确定，深度在35m—45m之间。
取芯测定煤层残余瓦斯含量。
取芯后封孔埋管安设压力表测定残余瓦斯压力。
具体见（11801采煤工作面区域防突措施效果检验孔布置图）。
当施工钻孔时，发现有顶钻、卡钻及其他明显突出预兆时，发生突出预兆的位置周围半径100m内的预抽区域判定为措施无效，所在区域煤层仍属突出危险区。
11801采煤工作面煤层区域块段实施防突措施后，在对预抽煤层瓦斯区域防突措施进行效果检验时，必须分析、检查预抽区域内钻孔分布是否符合设计要求，不符合设计要求的，不得检验。
若措施符合要求，在进行检验时，当任何一个检验测试点测定的煤层残余瓦斯含量Q≥8m3/t或残余瓦斯压力P≥0.74MPa时，则此检验测试点周围半径100m范围内的预抽区域判定为预抽防突措施无效，测试点区域煤层仍为突出危险区。
区域防突措施效果检验钻孔设计参数表
孔号
方位
（°）
倾角
（°″）
孔深
（m）
开孔位置
备注
距切眼口距离（m）
1
296
75
40
20
2
296
75
40
60
3
296
75
40
100
4
296
75
40
140
5
296
75
40
180
6
210
47
55
220
第四节区域验证
当防突措施效果检验结果为无突出危险性时，在回采过程中必须进行区域验证。
一、验证方法
11801采煤工作面回采过程中，采用钻屑指标法中的钻屑瓦斯解吸指标（K1值）和钻屑量（S）作为验证指标的方法进行区域验证。
由于禹举明煤矿未试验考察出符合本矿的参考临界值，根据《防治煤与瓦斯突出规定》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见下表。
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（mL/g•min1/2）
钻屑量S
（kg/m）
0.5
6
如果实测得到的S、K1所有测定值均小于临界值，并且未发现其他异常情况，则该工作面区域验证为无突出危险工作面；否则，为突出危险工作面。
二、验证要求
1、工作面刚进入无突出危险区域时，立即连续进行两次区域验证；
2、11801采煤工作面每推进20m进行两次区域验证，遇地质构造破坏带连续进行区域验证；
3、每个验证循环必须在工作面施工6个孔深为10m、孔径42mm的钻孔，采用WTC突出参数考察仪，每米考查一次钻屑量，每2米考查一次K1值指标；
4、当区域验证为无突出危险时，必须采取安全防护措施后才能进行回采，回采前保留2m预测超前距；
5、只要有一次区域验证为有突出危险性或超前钻孔等发现了突出预兆，则该区域以后的回采过程必须执行局部综合防突措施。
第三章工作面局部综合防突措施
根据《防治煤与瓦斯突出规定》第五十八条的要求，只要有一次区域验证为有突出危险或超前钻孔等发现了突出预兆时，该区域以后回采作业都必须执行局部综合防突措施。
第一节工作面局部突出危险性预测
一、11801采煤工作面突出危险性预测方法
禹举明煤矿在生产实践中，对采煤工作面突出危险性进行预测运用的方法是钻屑指标法，因此11801采煤工作面主要采用钻屑指标法来预测工作面突出危险性。
对地质构造复杂区域，采用钻屑指标法预侧回采工作面的突出危险性，只要预测有突出危险，则判定回采工作面有突出危险性，必须采取局部防突措施。
禹举明煤矿拥有2台WTC型瓦斯突出参数测定仪。
二、钻屑解吸指标的测定
1、钻屑瓦斯解吸指标K1值，其测定方法为：
在采煤工作面的软分层中，沿煤层正倾斜方向每隔10-15米打1个钻孔，钻孔平行于回采方向，钻孔直径42mm、孔深为10m的钻孔；
2、钻屑解吸指标（K1）的测定。
使用仪器为WTC型瓦斯突出参数测定仪，测量方法为：
钻孔每钻进2m，取一次钻屑作钻屑瓦斯解吸指标k1值测定。
取样时，把秒表、筛子准备好（Φ1mm的筛子在下，Φ3mm的筛子在上），钻孔到预定深度时，用组合筛子在孔口接钻屑，同时启动秒表，一面取样，一面筛分，当钻屑量不少于100g时，停止取样，并继续进行筛分，最后把已筛分好的（Φ1mm～3mm）的钻屑装入煤样罐内，盖好煤样罐，准备测试。
当秒表走到t0时（通常规定t0为2min），进行测定，整个测定完成后，可进行下一个煤样的测定。
3、局部突出危险性预测钻孔使用风煤钻施钻。
在施工预测孔前必须对施工地点加强支护。
施钻时，施工人员衣袖必须扎紧，并不得戴手套施钻。
施工地点必须指派专职瓦检员加强瓦斯检查，并在施工地点上帮悬挂瓦斯监测传感器或便携式瓦斯检测报警仪随时监测瓦斯浓度变化情况。
施钻时若发现顶钻、卡钻或喷孔，必须停止钻进。
直接断定回采区域有突出危险性。
局部突出危险性预测钻孔布置见下图：
11801采煤工作面部突出危险性预测钻孔布示意置图
三、钻屑解吸指标K1值预测11801采煤工作面突出危险性
预测钻孔每打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米的最大钻屑Smax和钻屑解吸指标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时，各项指标的突出危险临界值，应根据现场测定资料确定。
由于禹举明煤矿目前尚无实测资料，可参考表（三）的临界值。
钻屑指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性的临界值表（三）
Smax
K1
突出危险性
Kg/m
mL/（g.min1/2）
≥6
≥0.5
有突出危险工作面
<6
<0.5
无突出危险工作面
实测得到的任一指标Smax值、K1值均小于临界值时，该工作面预测为无突出危险工作面，每预测循环应留有2m的预测超前距并采取安全防护措施进行回采；实测得到的任一指标Smax值、K1值等于或大于临界值时，该工作面预测为有突出危险工作面，必须采取局部防突措施，经效果检验有效后方可保留5m排放孔超前距并采取安全防护措施进行回采。
第二节工作面局部防突措施
11801采煤工作面经局部突出危险性预测有突出危险，必须采取局部防突措施。
局部防突措施为超前钻孔排放。
钻孔瓦斯排放半径设计为1.5m（即钻孔终孔间距为3.0m）。
根据《防治煤与瓦斯突出规定》要求，钻孔控制范围：
采煤工作面巷道前方10m。
因此，设计在采煤工作面沿回采方向施工一排平行排放钻孔，钻孔Ф75mm，深度不小于10m，钻孔开孔于采面煤体中部或软分层，间距为沿伪倾斜方向6m。
钻孔排放煤体瓦斯，同时释放煤层应力，待瓦斯释放煤体卸压后再进行防突措施效果检验。
11801采煤工作面局部防突措施排放钻孔参数表
孔号
方位
（°）
倾角
（°″）
孔深
（m）
开孔位置
备注
距风巷口距离（m）
1
103
0
10
10
2
103
0
10
16
3
103
0
10
22
4
103
0
10
28
5
103
0
10
34
6
103
0
10
40
7
103
0
10
46
8
103
0
10
52
9
103
0
10
58
10
103
0
10
64
11
103
0
10
70
12
103
0
10
76
13
103
0
10
82
14
103
0
10
88
11801采煤工作面施工瓦斯排放钻孔采用KHYD-ZJ型。
钻孔施工前必须加强工作面支护，在采面固定好钻机，防止钻机下滑。
排放钻孔尽量施工在软分层中。
施钻时要加强现场瓦斯检查，发现瓦斯浓度超过0.8%，必须停止施钻，查明原因处理。
当瓦斯浓度降到0.8%以下，再进行施钻。
施钻时要固定好钻机支架，施钻人员衣袖必须扎紧，不得戴手套。
施钻地点必须吊挂瓦斯监测传感器，随时监测瓦斯浓度变化情况。
打钻发现顶钻、卡钻现象时，不得强行钻进，必须等瓦斯排放一定时间卸压后再进行施钻。
第三节工作面局部防突措施效果检验
11801采煤工作面执行防突措施后，采用钻屑指标预测方法进行措施效果检验。
检验钻孔的数量与预测钻孔相同，但检验孔的孔深应小于或等于措施孔，并应布置在措施孔密度相对较小、孔间距相对较大的位置，尽可能与周围防突措施钻孔保持等距离。
在地质构造复杂地带应根据情况适当增加检验钻孔。
检验钻孔沿采面布置平行钻孔，直径为42mm，孔深10m。
11801采煤工作面局部防突措施效果检验应检查所实施的工作面局部防突措施是否达到了设计要求和满足有关的规章、标准等，并了解、收集工作面及实施措施的相关情况、突出预兆等（包括喷孔、卡钻等），认真分析，作出判断。
当测得的指标都在表（三）突出危险临界值以下，则认为措施有效，反之，则认为措施无效。
当检验结果措施有效时，则可在留足5m防突措施超前距离并采取安全防护措的条件下回采；当措施无效时，无论措施孔还留有多少超前距，都必须采取补充防突措施，并经措施效果检验有效后，方可采取安全防护措施后进行回采。
防治突出专业机构必须填写防治突出措施效果检验单，并报矿总工程师批准。
防治突出措施效果检验单的准许推采必须根据措施孔和检验孔的投影深度、检验指标的测定情况来确定，严禁超批、超采。
11801采煤工作面局部防突措施效果检验钻孔布置图如下：
采煤工作面措施效果检验钻孔布置图
第四节安全防护措施
根据矿井的实际情况，安全防护措施主要可采取实现独立通风、防突风门、远距离放炮、设置避难硐室、设置压风自救系统、个人携带隔离式氧自救器等方法。
一、独立通风系统
11801采煤工作面建有独立的通风系统，专用回风巷与1436回风石门连通，11801回风巷与1436车场用防突风门隔开。
新风风流：
副斜井→1388车场→1388石门→11801运输巷→11801采煤工作面
污风风流：
11801采煤工作面→11801回风巷→1436回风巷→回风斜井→地面
祥见11801采煤工作面通风系统示意图。
二、远距离放炮
11801采煤工作面推采时，放炮地点设11801运输巷进风流，距工作面距离不小于500m的安全地点或临时避难硐室内。
放炮母线使用铜芯专用放炮线。
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