主井揭煤专项设计613.docx
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主井揭煤专项设计613
新建90万吨主斜井井筒揭穿煤层专项设计
一、工程概况
1、煤层赋存情况
1、9号煤层：
位于太原组中部，据8个钻孔资料统计结果，井田内9号煤层厚0.24–2.03m，平均0.73m，煤层结构简单，不含夹矸，层位较稳定，为较稳定局部可采煤层。
其顶板为砂质泥岩，局部为砂岩、粉砂岩；底板为砂质泥岩、泥岩，局部为粉砂岩。
井田内9号煤层埋藏较深，不存在风氧化及剥蚀现象。
现状条件下，9号煤层尚未动用。
2、15号煤层：
位于太原组一段的中部，距K2灰岩底面7.30–11.79m，平均9.64m。
据8个钻孔资料统计结果，井田内15号煤层厚度1.46–3.90m，平均厚2.73m，煤层结构简单，煤层稳定，属全区稳定可采煤层，含夹矸0–1层，夹矸层不稳定，最大厚0.60m，呈层状。
其顶板为泥岩，局部为砂质泥岩、粉砂岩；底板为砂质泥岩、泥岩。
井田内15号煤层埋藏较深，不存在风氧化及剥蚀现象。
现状条件下，15号煤层尚未动用。
2、煤层瓦斯情况
根据煤炭工业太原设计研究院2012年8月编制的《山西潞安环能上庄煤业有限公司矿井兼并重组整合项目初步设计安全专篇》表明：
上庄煤业生产前期开采3号煤层时矿井最大绝对瓦斯涌出量48.95m3/min，最大相对瓦斯涌出量为25.85m3/t；生产中期开采15号煤层时矿井最大绝对瓦斯涌出量为68.86m3/min，最大相对瓦斯涌出量为36.36m3/t；生产后期联合开采15号煤层和9号煤层时矿井最大绝对瓦斯涌出量为76.99m3/min，最大相对瓦斯涌出量为40.65m3/t。
矿井最大绝对瓦斯涌出量为76.99m3/min；最大相对瓦斯涌出量为40.65m3/t。
按照《煤矿安全规程》第133条的规定，上庄煤业各生产时期均属高瓦斯矿井。
3、地质构造
井田位于山西省沁水煤田潞安国家规划区的东北部，井田内第四系黄土大面积覆盖，井田北部二叠系上统上石盒子组（P2s）沿沟底零星出露有二叠系下统下石盒子组（P1x）、山西组（P1s）及等地层。
井田含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组。
含煤地层总厚134.17～199.23m，平均165.47m，共含煤15层。
1、太原组：
为本区主要含煤地层之一，本组厚度为88.59～133.92m，平均110.38m，含煤10层，主要为15（15-3）、15-2、15-1、14、13、12、11、9、8、7号等，根据其岩性组合特征自下而上可分为三段：
一段（C3t1）：
自K1石英砂岩底至K2石灰岩底，厚17.63～39.58m，平均厚27.35m，底部为K1砂岩，泥质砂岩；下部为泥岩、薄煤层及薄灰岩；中上部为14、15号煤层及泥岩、砂质泥岩，其中15（15-3）号煤层为本区稳定可采煤层，煤层厚度1.46～3.90m，平均2.73m。
二段（C3t2）：
自K2石灰岩底至K4石灰岩顶，厚31.37～37.84m，平均厚35.77m，底部为K2灰岩，顶为K4灰岩，中部由砂岩、泥岩、K3灰岩及11、12、13号煤层组成。
三段（C3t3）：
自K4石灰岩顶至K7砂岩底，厚39.60～56.50m，平均厚47.26m，由砂岩、泥岩、灰岩及煤层组成，含K5、K6灰岩及7、8、3号煤层。
2、山西组：
为区内主要含煤地层之一，本组地层厚45.64～63.31m，平均55.09m，含煤5层，主要有3、3中、3上、2、1等煤层。
岩性主要为深灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、砂岩及煤层，其中3煤层厚1.16～3.40m，平均1.94m，为稳定可采煤层，其余煤层不稳定、不可采。
此次揭煤地点无断层等地质构造，不受地质构造因素影响。
4、井筒施工施工位置及布置情况
主斜井自地面明槽开口，井筒斜长537m，方位角为14º26’28”，倾角-25°。
开口标高+975.4m，落底标高+735.1m，高差210.3m，平均落差0.422m/m。
井筒断面形状为直墙半圆拱型，表土段及风化基岩段支护形式为钢筋混凝土浇筑，1-1断面掘宽6000mm，掘高4500mm，S掘=28.04m2，净宽5000mm，净高4000mm，S净=17.32m2，两侧墙基础800mm×1000mm；2-2断面掘宽6000mm，掘高4500mm，S掘=26.74m2；净宽5000mm，净高4000mm，S净=17.32m2，浇筑混凝土壁厚500mm，混凝土强度等级C30，铺底厚度600mm，混凝土强度等级C25；3-3断面支护形式为锚网喷，掘宽5300mm，掘高4350mm，S掘=20.04m2，净宽5000mm，净高4000mm，S净=17.32m2。
二、揭煤时的通风系统
根据矿井施工建设计划，目前该巷道已施工完成130m，揭穿9#煤地点预计在主斜井里程300m处，揭穿15#煤地点预计在主斜井里程420m处。
揭煤时的通风系统为：
地面局部通风机→通风筒→主斜井施工迎头→主斜井→地面
揭煤地点的局部通风情况：
主斜井工作面的局部通风机设置在主斜井地面施工场地内。
风机采用FBD-№7.1型高效对旋局部通风机，功率37KW×2，风机实现“三专两闭锁”和“双风机双电源自动切换”功能，风机工作风量740m3/min，风筒直径φ800mm，风筒出口风量730m3/min。
三、揭煤实施流程
根据揭煤工程地质、煤层突出危险情况，拟采取如下揭煤流程进行综合防突：
揭煤的整体程序见图2-1所示。
图2-1揭煤基本流程图
⑴为正确施工井筒揭煤前的瓦斯排放钻孔，必须在施工前打探钻孔，判断是否具有突出危险性，以及准确掌握地质构造情况及揭煤处煤层厚度，煤层与井筒的相对位置。
⑵如判断有突出危险性则采取区域综合防突措施和局部综合防突措施确保安全。
区域措施采取穿层钻孔预排9、15号煤层主井井筒轮廓线外一定距离范围内的瓦斯，消除各煤层的突出危险性，（因无抽放系统）局部措施也采取排放钻孔；如判断无突出危险性则采取安全防护进行揭煤作业。
⑶煤层加固措施，在井筒轮廓线一定范围施工一定数量的卸压钻孔及注浆钻孔（可利用排放钻孔），应用管棚注浆加固技术，通过注浆钻孔向煤体注浆形成拱形构筑物加固松散的煤体，防止煤体垮落。
⑷采用全断面一次成型、短循环、弱爆破、强支护的掘进工艺控制诱导突出的外因，尽量减少诱发突出的外在能量，杜绝因冒顶诱发的突出事故。
爆破参数优化，采用微差爆破技术减少因爆破应力波对煤体及注浆形成的拱形构筑物的影响。
⑸必须制定完善的揭煤安全防护措施与相关预案，建立严密的组织机构与明确的岗位责任制，实行精细化管理，确保工程质量。
1、施工顺序
1、在距煤层法向距离20m处沿巷道对煤层进行超前预探，沿煤层法向打4个探煤钻孔，进一步掌握煤层层位、及产状及瓦斯含量防止误揭煤层。
2、在掘进到距煤层法向距离10m处再次对煤层进行超前钻探，进一步掌握煤层层位及产状，并测定煤层瓦斯含量，对所揭煤层突出危险性进行初步预评价。
3、若在距煤层法向距离10m之前，预测煤层具有突出危险性，则在距离法向距离7m之前，对煤层采取区域综合防突措施直到措施有效。
6、在距离煤层法向距离7m时区域验证煤层无突出危险或采取局部防突措施效果检验有效后，掘进至距离煤层法向距离5m时对煤层采用工作面预测方法进行区域验证。
7、在距离煤层法向距离5m时区域验证煤层具有突出危险，则立即采取局部综合防突措施，直至措施检验有效。
8、在距离煤层法向距离5m时区域验证煤层无突出危险或采取局部防突措施效果检验有效后，从井巷距揭煤层最小法向距离5m开始，必须采用物探或钻探手段边探边掘，保证工作面到煤层的最小法向距离不小于远距离爆破揭开煤层前要求的最小距离1.5m。
9、在掘进至远距离爆破揭煤位置1.5m处进行最后验证，若煤层具有突出危险性则采取补充防突措施，直至措施检验有效。
10、在掘进至揭煤位置1.5m时进行最后验证，若煤层无突出危险性或采取补充防突措施效果检验有效后，实施远距离爆破揭煤。
11、井巷距揭煤层最小法向距离1.5m前至穿过煤层最小法向距离2m止，必须执行工作面循环预测，并实施以远距离爆破为主的安全防护措施。
2、煤层赋存及地质构造探测
（1）9#煤层赋存及地质构造探测
1、在距9#煤层法线距离20m处布置4个钻孔探明煤层厚度、倾角变化、地质构造和瓦斯情况情况。
钻孔布置示意图如图2-2所示，钻孔设计参数如表2-1所示。
断面1-1
断面2-2
图2-220m前探钻孔布置示意图
表2-1前探钻孔设计参数
地点
孔号
夹角
（º）
倾角
（º）
见煤长度（m）
终孔长度（m）
备注
垂向法距20m
1
0
-22
84
92
“夹角”是指与井筒轴线的夹角，“＋”号表示左偏，“-”表示右偏。
倾角中“＋”表示上倾，“－”下倾。
2
0
-28
56
63
3
7
-25
68
75
4
-7
-25
68
75
垂向法距10m
5
0
-25
36
43
6
15
-21
46
54
7
-15
-21
46
54
垂向法距5m
8
0
-32
14
19
9
10
-24
21
28
10
-10
-24
21
28
2、在距9#煤层法线距离10m处布置3个钻孔，再次对煤层进行超前探钻，探明煤层的赋存情况。
区域预测采用瓦斯压力测定法在工作面打3个瓦斯压力测定孔，测定煤层瓦斯压力和煤层瓦斯含量，进行区域突出危险性预测，当出现煤层瓦斯压力P≧0.74MPa、瓦斯含量W≧8m3/t或前探、测压等各类钻孔施工过程中喷孔、顶钻等其他异常现象之一的，则该区域为突出危险区域，当以上条件都不存在时为无突出危险区域。
钻孔布置示意图如图2-3所示，钻孔设计参数如表2-1所示。
断面3-3
断面4-4
图2-310m前探钻孔布置示意图
3、在距9#煤层法线距离7m，当预测为有突出危险区域，应采取区域防突措施，并对防突效果进行验证。
4、在距9#煤层法线距离5m处布置3个钻孔，再次对煤层进行超前探钻，探明煤层的赋存情况。
采用钻屑瓦斯解吸指标法预测区域突出危险性。
钻孔布置示意图如图2-4所示，钻孔设计参数如表2-1所示。
断面5-5
断面6-6
图2-45m前探钻孔布置示意图
5、在距9#煤层法线距离1.5m
井巷距揭煤层最小法向距离1.5m前布置3个钻孔，最后对煤层进行超前探钻，探明煤层的赋存情况并采用K1（Δh2）值和S值预测区域突出危险性。
6、井巷距揭煤层最小法向距离1.5m前至穿过煤层最小法向距离2m止，必须执行工作面循环预测，循环预测指标采用钻屑指标法。
（2）15#煤层赋存及地质构造探测
1、在距15#煤层法线距离20m处布置4个钻孔探明煤层厚度、倾角变化、地质构造和瓦斯情况情况。
钻孔布置示意图如图2-5所示，钻孔设计参数如表2-2所示。
断面1-1
断面2-2
图2-520m前探钻孔布置示意图
表2-2前探钻孔设计参数
地点
孔号
夹角
（º）
倾角
（º）
见煤长度（m）
终孔长度（m）
备注
垂向法距20m
1
0
-22
88
104
“夹角”是指与井筒轴线的夹角，“＋”号表示左偏，“-”表示右偏。
倾角中“＋”表示上倾，“－”下倾。
2
0
-28
59
71
3
7
-25
72
86
4
-7
-25
72
86
垂向法距10m
5
0
-25
38
52
6
15
-21
47
64
7
-15
-21
47
64
垂向法距5m
8
0
-31
15
25
9
10
-25
22
36
10
-10
-25
22
36
2、在距15
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