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2904工作面区域防突设计

关于伍冲煤矿《2904采煤工作面防治煤与瓦斯突出设计》的

请示

贵州万峰矿业集团公司：

我矿2904工作面切眼即将贯通，为了防止在回采过程中发生煤与瓦斯突出事故，特编制《2904工作面防治煤与瓦斯突出设计》，呈报给你们。

当否，请批示！

附：

《伍冲煤矿2904工作面防治煤与瓦斯突出设计》

伍冲煤矿

2015年5月3日

万峰集团西秀区蔡官镇伍冲煤矿

2904工作面防治煤与瓦斯突出设计

编制：

何明周

编制时间：

2015年5月1日

作业规程（措施）会审情况

作业规程（措施）名称

2904工作面防治煤与瓦斯突出设计

参加人员

签字

参加人员

签字

参加人员

签字

矿长

工程师

总工程师

技术员

生产矿长

安全矿长

机电矿长

会审意见：

2015年月日

2904工作面防治煤与瓦斯突出设计

第一章概况

一、煤层情况

2904工作面布置在9#煤层中，9煤层位于煤系地层中上部，上距8#煤层10.49-22.17m，下距14#煤层62.52-69.94m，煤层厚度0.7-0.8m，平均煤厚0.75m。

平均倾角6°煤层结构单一，煤层较稳定，产状与地层产状一致。

二、煤层顶底板情况

煤层顶底板情况

顶底板名称

岩石名称

厚度（m）

岩性特征

老顶

粉砂岩

9.06

浅灰色，薄及中厚层状，波状层理，夹泥质条带，偶见裂隙发育，充填方解石薄膜，顶部0.20米为泥岩。

直接顶

石灰岩

1.33

灰色，中厚层状,粉晶结构，裂隙发育，充填方解石薄膜。

直接底

泥质粉砂岩

7.21

浅灰色，薄及中厚层状，波状层理，夹泥质条带。

老底

石灰岩

8.20

浅灰色，中厚层状，裂隙较发育，其内充填有方解石。

构造名称

走向

倾向

倾角

落差（m）

长度（m）

对掘进影响程度

三、地质构造

根据2904工作面运输顺槽、回风顺槽及周边已掘巷道（西皮下山等）施工情况以及矿井地质资料显示，2904工作面地质构造简单，没有断层和地质构造变化。

四、瓦斯地质情况

据贵州省能源局文件（黔能源煤炭[2012]496号）关于安顺市煤矿安全生产监督管理局《关于安顺市煤矿企业2012年度矿井瓦斯等级鉴定结果的请示》的批复，2012年度伍冲煤矿绝对CH4涌出量为3.79m3/min，CO2涌出量为2.33m3/min，相对CH4涌出量为9.36m3/t，CO2涌出量为5.75m3/t；据贵州省能源局文件（黔能源煤炭[2012]4号）关于安顺市煤矿安全生产监督管理局《关于安顺市煤矿2011年度矿井瓦斯等级鉴定结果的请示》的批复，2011年度伍冲煤矿绝对CH4涌出量为2.5m3/min，CO2涌出量为0.6m3/min，相对CH4涌出量为6.42m3/t，CO2涌出量为1.54m3/t；据贵州省能源局文件（黔能源发[2010]832号）关于安顺市工业和信息化委员会《关于安顺市小煤矿2010年度瓦斯等级鉴定结果的请示》的批复，2010年度伍冲煤矿绝对CH4涌出量为0.37m3/min，CO2涌出量为0.10m3/min；2009年度矿井绝对CH4涌出量为1.13m3/min，CO2涌出量为0.40m3/min，相对CH4涌出量为7.75m3/t，CO2涌出量为2.74m3/t，连续四年的瓦斯等级鉴定结果的批复，西秀区蔡官镇伍冲煤矿均为瓦斯矿井。

五、煤与瓦斯突出情况

根据（黔煤生产字〔2008〕880号），矿井M8、M9煤层经鉴定这两层煤分别在+1369.0、+1360.0m标高以上不具突出危险性。

M8、M9煤层未鉴定区域及M14煤层按具有突出危险性进行管理。

根据瓦斯突出鉴定批复及瓦斯涌出量预测，一盘区属于低瓦斯区域，其它盘区属于煤与瓦斯突出区域。

第二章工作面通风系统、抽放系统

一、通风系统

2904工作面形成后，新鲜风流从主井经西轨大巷→西皮下山→2904运输巷→2904工作面切眼→2904回风巷→西回上山→西回大巷，然后经风井排出地面，构成独立通风系统。

附：

2904工作面通风系统图

二、瓦斯抽放系统

矿井已建立地面永久高、低负压瓦斯抽放系统，高负压抽放系统瓦斯泵型号为2BEA-303型水环式真空泵两台，其中一台运转，一台备用，最大吸气量为41.0m3/min，额定流量：

500m3/min，配套电动功率为110Kw；低负压抽放系统瓦斯泵型号为2BEA-303型水环式真空泵两台，其中一台运转，一台备用，最大吸气量为41.0m3/min，额定流量：

500m3/min配套电动功率为110Kw。

其中高负压抽采系统主要用于工作面顺煤层钻孔和底板穿层钻孔抽放，低负压抽采系统主要用于采空区抽放。

抽放主管为300mm的PE管，支管连接到与主管连接，支管管径为150mm。

第三章区域综合防突措施

区域综合防突措施包括：

区域突出危险性预、区域防突措施、区域措施效果检验、区域验证。

第一节区域突出危险性预测

《防突规定》第四十二至第四十四条给出了突出危险性区域预测方法及预测指标。

《防突规定》要求：

区域预测一般根据煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析的方法进行。

由于2904采煤工作面在顺槽掘进期间未发生动力现象，因此，2904采煤工作面区域突出危险性预测主要采用直接测定煤层瓦斯参数，即煤层瓦斯压力、瓦斯含量指标，采用测定结果结合实验室参数、历史资料综合分析的方式进行区域预测。

预测指标所依据的临界值如下表所示。

煤层瓦斯压力或瓦斯含量进行区域预测的临界值

瓦斯压力P（MPa）

瓦斯含量Q（m3/t）

区域类别

P﹤0.74

Q﹤8

无突出危险区

除上述情况以外的其他情况

突出危险区

第二节区域防突出措施

根据2904工作面运输巷、回风巷实际情况，本设计采用顺层长钻孔大面积预抽的方法，对2904工作面采用顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯的区域防突措施，消除采煤工作面回采期间的突出危险性。

1、顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯的区域防突措施：

为了便于钻孔施工，设计采用平行钻孔，即钻孔与工作面平行。

为使钻孔控制整个预抽区域并均匀布孔，钻孔采用双向布置，即采用工作面回风巷向下、工作面运输巷向上分别布孔，控制全工作面。

为了确保工作面有足够的时间预抽煤层瓦斯，在2904工作面巷、回风巷掘进期间，分别从2904运输巷、2904回风巷向2904工作面施工顺层抽放钻孔，预抽2904回采工作面区域煤层瓦斯。

钻孔采用ZDY—750型防突钻机施工，根据预计的抽采时间，抽放影响半径拟定为2.5米,即每隔5m布置一个钻孔，钻孔直径为φ75mm。

施工完钻孔后，立刻用2根6m长的φ25mmPE管作为封孔管，用玛丽散封孔进行抽放，封孔深度不小于8m。

每个钻孔安装人工计量检测孔、每6个钻孔为一组，采用φ75mm胶管连接到抽放支管，抽放主管和支管上都必须安装计量装置和放水装置。

钻孔布置示意图

抽放钻孔参数见下表

2904回风巷（下行孔）抽放钻孔参数表

孔号

倾角°

方位角°

孔径mm

孔深m

孔号

倾角°

方位角°

孔径mm

孔深m

1

-6

149°

75mm

57

31

-6

149°

75mm

54

2

-6

149°

75mm

57

32

-6

149°

75mm

54

3

-6

149°

75mm

57

33

-6

149°

75mm

54

4

-6

149°

75mm

57

34

-6

149°

75mm

54

5

-6

149°

75mm

57

35

-6

149°

75mm

53

6

-6

149°

75mm

56

36

-6

149°

75mm

53

7

-6

149°

75mm

56

37

-6

149°

75mm

53

8

-6

149°

75mm

56

38

-6

149°

75mm

53

9

-6

149°

75mm

56

39

-6

149°

75mm

53

10

-6

149°

75mm

56

40

-6

149°

75mm

53

11

-6

149°

75mm

55

41

-6

149°

75mm

53

12

-6

149°

75mm

55

42

-6

149°

75mm

53

13

-6

149°

75mm

55

43

-6

149°

75mm

53

14

-6

149°

75mm

55

44

-6

149°

75mm

53

15

-6

149°

75mm

55

45

-6

149°

75mm

53

16

-6

149°

75mm

55

46

-6

149°

75mm

53

17

-6

149°

75mm

55

47

-6

149°

75mm

53

18

-6

149°

75mm

55

48

-6

149°

75mm

53

19

-6

149°

75mm

54

49

-6

149°

75mm

52

20

-6

149°

75mm

54

50

-6

149°

75mm

52

21

-6

149°

75mm

54

51

-6

149°

75mm

52

22

-6

149°

75mm

54

52

-6

149°

75mm

51

23

-6

149°

75mm

54

53

-6

149°

75mm

51

24

-6

149°

75mm

54

54

-6

149°

75mm

51

25

-6

149°

75mm

54

55

-6

149°

75mm

51

26

-6

149°

75mm

54

56

-6

149°

75mm

51

27

-6

149°

75mm

54

57

-6

149°

75mm

50

28

-6

149°

75mm

54

58

-6

149°

75mm

50

29

-6

149°

75mm

54

59

-6

149°

75mm

50

30

-6

149°

75mm

54

60

-6

149°

75mm

50

2904运输巷（上行孔）抽放钻孔参数表

149°

孔号

倾角°

方位角

孔径mm

孔深m

孔号

倾角°

方位角°

孔径mm

孔深m

1

6

329°

75mm

80

31

6

329°

75mm

72

2

6

329°

75mm

80

32

6

329°

75mm

72

3

6

329°

75mm

80

33

6

329°

75mm

72

4

6

329°

75mm

79

34

6

329°

75mm

71

5

6

329°

75mm

78

35

6

329°

75mm

71

6

6

329°

75mm

78

36

6

329°

75mm

70

7

6

329°

75mm

78

37

6

329°

75mm

70

8

6

329°

75mm

77

38

6

329°

75mm

69

9

6

329°

75mm

77

39

6

329°

75mm

69

10

6

329°

75mm

76

40

6

329°

75mm

68

11

6

329°

75mm

76

41

6

329°

75mm

68

12

6

329°

75mm

76

42

6

329°

75mm

67

13

6

329°

75mm

76

43

6

329°

75mm

67

14

6

329°

75mm

76

44

6

329°

75mm

66

15

6

329°

75mm

76

45

6

329°

75mm

65

16

6

329°

75mm

75

46

6

329°

75mm

64

17

6

329°

75mm

75

47

6

329°

75mm

63

18

6

329°

75mm

75

48

6

329°

75mm

62

19

6

329°

75mm

75

49

6

329°

75mm

61

20

6

329°

75mm

75

50

6

329°

75mm

60

21

6

329°

75mm

75

51

6

329°

75mm

60

22

6

329°

75mm

74

52

6

329°

75mm

60

23

6

329°

75mm

74

53

6

329°

75mm

60

24

6

329°

75mm

74

54

6

329°

75mm

60

25

6

329°

75mm

74

55

6

329°

75mm

60

26

6

329°

75mm

73

56

6

329°

75mm

60

27

6

329°

75mm

73

57

6

329°

75mm

60

28

6

329°

75mm

73

58

6

329°

75mm

60

29

6

329°

75mm

73

59

6

329°

75mm

60

30

6

329°

75mm

73

60

6

329°

75mm

60

注：

沿2904顺槽施工的钻孔倾角为+6°，沿2904回风巷施工的钻孔倾角为-6°；钻孔开孔布置在煤层中间。

第三节区域措施的效果检验

采用预抽煤层瓦斯区域防突措施经过一段时间抽放后，是否达到消除突出危险的目的，需要进行效果检验。

根据《防突规定》第五十三条，采用残余瓦斯含量或残余瓦斯压力直接测定值进行措施效果检验时，当所有测试点的残余瓦斯含量值均小于8m3/t或残余瓦斯压力小于0.74MPa时，认为预抽区域为无突出危险区，否则，为突出危险区，预抽效果无效；但若检验期间，施工的检验钻孔出现喷孔、顶钻及其他明显突出预兆时，发生明显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。

当区域措施效果检验无效时，应补充区域防突措施，直至措施有效。

根据本设计对回采工作面采取的区域防突措施，结合《防突规定》要求，对矿井回采工作面采取区域预抽后，区域措施效果检验的检验测试点应如下布置：

工作面区段宽度（两侧回采巷道间距加回采巷道外侧控制范围）超过120m，效果检验时则沿回采工作面推进方向每间隔30～50m至少布置2个检验测试点，顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯区域措施效果检验测试点布置示意图如图所示。

顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯区域措施效果检验测试点布置示意图

1、对预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施进行效检时，每隔40m布置2个校检钻孔（分别在运输顺槽、回风顺槽各布置一个）采集煤样。

钻孔尽可能与周围预抽钻孔保持等距离，根据2904工作面预抽煤层瓦斯钻孔的实际情况，共布置15个校检钻孔：

１号孔位于2904运输顺槽距切眼40m处；2号孔位于2904运输顺槽距切眼80m处；3号孔位于2904运输顺槽距切眼120m处；4号孔位于2904运输顺槽距切眼160m处；5号孔位于2904运输顺槽距切眼200m处；6号孔位于2904运输顺槽距切眼240m处；7号孔位于2904运输顺槽距切眼280m处；8号孔位于2904运输顺槽距切眼320m处；9号孔位于2904回风顺槽距切眼260m处；10号孔位于2904回风顺槽距切眼220m；11号孔位于2904回风顺槽距切眼180m处；12号孔位于2904回风顺槽距切眼140m处；13号孔位于2904回风顺槽距切眼100m处；14号孔位于2904回风顺槽距切眼60m处；15号孔位于2904回风顺槽距切眼20m处；（回采工作面措施校检测试点布置见下图）。

孔号

位置

孔径

倾角

方位角

深度

1

运输巷距切眼40m

75mm

6°

315°

60m

2

运输巷距切眼80m

75mm

6°

315°

60m

3

运输巷距切眼120m

75mm

6°

315°

60m

4

运输巷距切眼160m

75mm

6°

315°

60m

5

运输巷距切眼200m

75mm

6°

315°

60m

6

运输巷距切眼240m

75mm

6°

315°

60m

7

运输巷距切眼280m

75mm

6°

315°

60m

8

运输巷距切眼320m

75mm

6°

315°

60m

9

回风巷距切眼260m

75mm

-6°

135°

30m

10

回风巷距切眼220m

75mm

-6°

135°

30m

11

回风巷距切眼180m

75mm

-6°

135°

30m

12

回风巷距切眼140m

75mm

-6°

135°

30m

13

回风巷距切眼100m

75mm

-6°

135°

30m

14

回风巷距切眼60m

75mm

-6°

135°

30m

15

回风巷距切眼20m

75mm

-6°

135°

30m

注：

校检钻孔位于两个抽放钻孔中间，开孔位置在煤层中间

2、每个钻孔施工完毕后，先进行残存瓦斯含量测定，再封孔安装压力表用作测定煤层瓦斯压力，测压孔用2根6m长的φ25mm镀锌管作为封孔管，封孔长度不少于10m

3、只有效果检验钻孔施工过程中无任何突出预兆,而且区域效果检验指标煤层瓦斯含量小于8m3/t方可确定为无突出危险区域。

4、只要发现任何突出预兆或有一个预测指标大于或等于临界值时,则确定为突出危险尚未消除区域，必须补充区域防突措施。

5、区域防突措施经效果检验无效时，必须采取区域补充防突措施，补打抽放钻孔或延长预抽时间，直到措施有效为止。

若经效果检验确定为无突出危险区域时，还必须进行区域验证。

第四节区域验证

经区域预测为无突出危险区或经区域措施的效果检验为无突出危险区时，在其回采过程中应对该区域进行区域验证。

根据《防治煤与瓦斯突出规定》，结合我矿实际情况，采用钻屑解吸指标法对预抽后的回采区域进行连续验证，只有每次区域验证为无突出危险时，方可在采取安全防护措施后，允许回采工作面向前推进。

采用钻屑解吸指标法对工作面进行区域验证时，应沿采煤工作面每隔15m布置一个预测钻孔，孔深10m，预测钻孔布置见下图：

验证衡量标准及方法：

严格安装WTC仪操作规程操作，检验钻孔每进1m用弹簧秤测定一次钻屑量S值，每隔2m用WTC瓦斯防突参数仪测定一次钻屑解吸量K1值，依据《防治煤与瓦斯突出规定》Smax临界值取6kg/m，K1max临界值取0.5，只有所测的Smax＜6kg/m（孔径42mm）且K1max＜0.5，才能判定验证区域无突出危险。

当验证为无突出危险区时，方可在采取安全防护措施后推进，并保证每预测循环留3m以上的预测超前距。

当任一次钻屑瓦斯解吸指标K1值≥0.5或钻屑量指标Smax≥6kg/m，或任一次施工预测钻孔期间出现顶钻、喷孔等明显突出预兆时，则预测为突出危险工作面，工作面必须停止推进，并在以后的推进过程中严格执行局部防突措施。

第四章局部综合防突措施

局部综合防突措施包括以下内容：

工作面突出危险性预测；工作面防突措施；工作面措施效果检验；安全防护措施。

第一节工作面突出危险性预测

对回采工作面采取了区域综合防突措施后，当区域验证为无突出危险时，应当采取安全防护措施后进行回采作业。

但按《防突规定》，工作面每推进10～50m至少进行两次区域验证。

区域验证就是对回采工作面突出危险性进行预测，加之个别钻孔抽放效果欠佳或预抽钻孔未控制的局部低点以及地质构造带，煤厚变化带等需要进行突出危险性预测。

1、预测方法、指标和临界值

对采煤工作面的突出危险性预测，可采用下列方法：

钻屑指标法；复合指标法；R值指标法；其他经试验证实有效的方法,根据我矿实际,

采煤工作面的突出预测方法采用钻屑指标法。

其突出预测指标为钻屑瓦斯解吸指标K1值和钻粉量S。

在未实际考察出临界值的情况下，采用《防突规定》推荐的临界值进行突出危险性预报，采用钻屑瓦斯解吸指标K1值和钻粉量S时，其临界值参照《防突规定》见表

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

钻屑量S

K1（mL/g•min1/2）

（kg/m）

（L/m）

0.5

6

5.4

2、预测钻孔布置

在采煤工作面，每隔10～15m布置一个预测孔，钻孔应尽量布置在软分层之中。

若工作面存在地质构造或地质异常变化带，应在地质构造和地质异常带附近适当增补预测孔，预测孔深10m，孔径Φ42mm。

用煤电钻和配套螺旋钻杆施工，预测钻孔布置参见图。

采煤工作面预测钻孔布置示意图

3、突出危险性预报

当工作面任意一个预测钻孔、任意一项指标、任意一次测定结果大于（或等于）其临界值，该工作面判定为突出危险工作面。

只有全部指标均低于临界值时，方可判断此循环预测结果为无突出危险。

但工作面突出危险性预测不仅仅依靠预测指标一种方法，而应采用综合判断方法。

当采掘工作面出现下列情况之一者，应视为有突出危险：

工作面处于地质构造带，包括断层、褶曲等、火成岩侵入等；

煤层赋存条件发生急剧变化的区域，如煤层厚度、走向、倾角出现急剧变化等；

采掘应力叠加的区域；

在打钻过程中出现喷孔、顶钻等动力现象；

工作面出现明显突出预兆。

如判定为具有突出危险性的，必须采取防突措施，防突措施必须经过防突效果检验，检验不超标，方可继续掘进，否则继续采取补充防突措施，直到指标降至临界值以下。

预测为无突出危险工作面，在采取安全防护措施和留有不小于2m的预测孔超前距的前提下，直接进尺。

采掘到位后，再进行突出危险性预测。

预测不超标时采煤工作面允许进尺平面示意图

每次预测（或效果检验）后，必须填写突出危险性预测（检验）报告单，待有关人员审查、签字后，交有关部门执行和存档，突出危险性预测（检验）报告单参见表。

伍冲煤矿煤矿突出危险性预测（效果检验）单

巷道名：

位