顾北主井井筒揭煤措施.docx

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顾北主井井筒揭煤措施

顾北矿井主井井筒远距离震动放炮揭

13-1、13-1下煤层施工安全技术措施

第一章概况

一、工程概况

顾北矿井主井井筒基岩段深181.9m，依据预计地质柱状图可知，在井筒累深531.65m～535.05m、536.45m～537.15m分别见13-1和13-1下煤层。

目前井筒已施工至累深m，再向下施工m将揭露13-1煤层，因本矿井为高瓦斯矿井，且首次揭煤，为确保安全，特制定本措施。

二、地质、水文概况

根据主井检查孔综合柱状图：

煤13-1，黑色，块状及粉末状，暗煤为主，夹量煤条带，属半暗～半亮型，煤层厚3.4m，煤层产状：

E7°S，<5º～６º；直接顶为灰色泥岩，泥质结构，层内含植物化石碎片，岩性较脆易碎，夹0.3m厚煤线，老顶为浅灰色中细砂岩与灰色砂质泥岩互层，以中细砂岩为主，底板为1.4m的灰色泥岩，内含植物化石碎片，其下依次为0.7m厚13-1下煤、4.9m厚泥岩，0.6m厚煤线和6.35m砂质泥岩；13-1煤上部累深503.85m～517.35m段为井筒第一含水层，该含水层高角度裂隙发育，含水以静储量为主，未注浆前，涌水量为35.6m3/h。

顾北矿井为高瓦斯矿井，该井筒基岩段施工前经地面预注浆堵水，注浆只对岩帽488m～498m和基岩段498m～550m段注浆。

通过地面预注浆形成的注浆帷幕封闭了瓦斯补给源，改变了煤与瓦斯的原生状态，对煤层可以起到封堵瓦斯通道、增加强度、提高煤的坚固系数，以达到降低突出危险指标；在井筒揭穿突出危险煤层时，加固区的煤体可以有效地阻止外部煤体向井筒中心移动，同样亦可阻止原始煤体瓦斯向井筒中心流动，从而大大减轻煤与瓦斯突出的危险性。

但该矿是首次揭露13-1煤，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”等“四位一体”的综合防治突出措施。

三、前探钻孔、测压孔

1.前探孔

根据《防治煤与瓦斯突出细则》要求，在工作面距13-1煤层法距10m外，即井筒施工至521m处停头，打了两个前探钻孔，深度为19.6m和17.8m，探明了煤层赋存情况，在累深526.43m处见13-1煤，并及时取13-1煤样，将煤样送到顾北项目部指定试验室进行化验K、△P、f值等有关突出危险性参数，经化验知f=0.63，⊿p＝６。

K=

2.测压

根据实际情况，为加快施工速度，减少工序转换，利用前探钻孔兼作测压孔，进行瓦斯压力测定，测得实际瓦斯压力为0.65Mpa。

3.预测煤层突出危险性

根据取样化验、测得钻孔实际瓦斯压力，利用综合指标法预测工作面煤层突出危险性。

选取公式：

D=（0.0075H/f-3）（P-0.74）

其中：

H——见煤深度，取526.43m

f——煤层坚固性系数，取0.63

P煤层瓦斯压力，取0.65Mpa

经计算：

D=（0.0075×526.43/0.63-3）（0.65-0.74）

=-0.29

K=△P/f

其中：

△P——煤层放散初速度，取6

f——煤层坚固性系数，取0.63

经计算：

K=9.52

式中△P、f均由实验室化验给出，H为掘进深度，P为两测压孔实测瓦斯压力最大值。

根据以上计算结果，K=9.52≤15和D=-0.29≤0.25且P=0.65Mpa≤0.74Mpa，工作面煤层无突出危险性，直接采用远距离震动放炮方法揭开煤层。

当预测指标出现下述情况之一，为有突出危险：

●P≥0.74Mpa。

●K≥15且D≥0.25。

●打钻、施工过程中出现喷孔、顶钻等动力现象。

煤层为突出危险性煤层，要采取防突措施：

在工作面距煤层最小垂距3m时，即井筒掘砌至累深528.43m处施工卸压排放钻孔。

四、卸压排放钻孔

1、卸压排放钻孔

确定该煤层为突出危险煤层时，必须首先采取打钻孔排放瓦斯的防治煤与瓦斯突出措施。

1）、卸压排放钻孔在井筒工作面呈锥台形均匀布孔，外圈孔终孔超出井筒轮廓线外的距离不得小于3m，钻孔间距1.5～2.0m，均匀布置，钻孔一次性穿过13-1下煤层0.5m。

●排放孔与测压孔见煤点的距离不小于1m。

●采用伞钻加长钻杆施工卸压排放钻孔。

●卸压排放钻孔布置如图。

2、排放效果的检验

●卸压排放钻孔施工完毕，取煤样化验。

●仍按工作面突出危险性预测方法预测煤层的突出危险性。

根据取样化验、测压结果，经防突效果检测，只有工作面无突出危险时，方可采取远距离放炮方法揭穿煤层；如经防突效果检验，该煤层仍有突出危险时，必须由总工程师召集有关人员，重新制定其它防治煤与瓦斯突出措施，经实施并经效果检验符合防突要求后，方可采用远距离放炮方法揭穿煤层。

第二章过煤层掘砌措施

一、方案选择：

远距离震动放炮揭穿煤层后，安全通过煤层是一个重要问题，过煤层的技术原则是使煤层暴露时间短，以避免延期突出的发生，采用锚网喷方法封闭煤层，即段高够一个凿井模板段高后，立即砌筑井壁。

若煤岩条件好，可不作锚网喷临时支护，采取快速施工直接通过煤层。

二、具体工艺：

1、远距离震动放炮揭开煤层并出矸后，应立即分段打锚杆挂金属网喷射混泥土快速封闭煤层，够段高后即以凿井模板砌筑井壁。

2、远距离震动放炮揭开煤层1.0m，出矸暴露煤层0.5m时，即在井壁上打锚杆、分片分段挂金属网，并立即喷射混凝土封闭煤层。

3、当煤当煤层较松软时，可用抓岩机直接抓煤装桶，运出井筒，如较硬，采用松动爆破法掘进，松动爆破仍按照远距离震动爆破的规定执行。

4、当掘出1.0m煤层后，如果煤层井壁松软、不好打锚杆时，只能用扎丝与上段金属网连好，再喷射混凝土。

依次够一个凿井模板段高时，立即砌筑井壁。

5、锚杆为φ18×1800mm树脂锚杆，间排距﹫800×800mm，金属网规格用6mm钢筋制成，规格1.0×2.2m，网格100×100mm，喷射混凝土标号为C20（配比为水泥：

砂：

瓜子片=1：

2：

2），喷射混凝土厚度不小于50mm。

因煤层松软荒径扩大，临时支护厚度不计入井壁厚度。

6、用锚网喷短段掘砌过煤层，直至通过煤13-1下底板2.0m,揭煤工作即告结束。

第三章通风系统及瓦斯管理

一、通风系统

1、风量计算

根据《淮南矿业集团生产矿井风量计算细则》计算如下：

、按工作面同时工作最多人数计算：

Q=4N=4×40=160m3/min

Q——风量，m3/min；

N——工作面同时工作最多人数，取40

、按瓦斯绝对涌出量计算：

Q=100qk=100×5×1.15=575m3/min

q——瓦斯绝对涌出量,取5；

k——瓦斯绝对不均衡系数，取1.15

、按同时爆破的炸药量计算：

Q=7.8/t（KAS2L2/ρ2）1/3

=7.8/60（0.6×461.6×55.42×7902/1.52）1/3=803.1m3/min

t——炮后排烟时间，取30min；

K——淋水系数，取0.6；

A——同时爆破的炸药量，461.6kg；

S——井巷通风断面积，55.4m2；

L——长度，取深度790m；

ρ——风筒进出风量比，取1.5

、风速验算：

240S=240×54.4=13296>803.115S=15×55.4=831>803.1

故揭煤所需最小风量为831m3/min，取840m3/min。

⑤、按百米漏风率验算：

Q=840/（1-3%×790/100）=1100.9m3/min

3%：

百米漏风率

2、局扇选型

根据上述风量计算及风速、百米漏风率的验算，揭煤期间利用原井筒施工所用的两台DSF-2×30型对旋式局部扇风机并联运转，进风量为1260m3/min>1100.9m3/min满足要求，压入式通风，采用一路φ1.0m强力胶质风筒导风，风筒采用井壁固定，局扇距井口不少于20m，风筒出风口距迎头不大于5m，风量不小于840m3/min。

并在井口20m外另安装一台同型号的局扇（热备），局扇必须设专人看管。

DSF-2×30型对旋式局部扇风机主要技术特征：

风量260～630m3/min

全风压360～6300Pa功率2×30Kw

二、瓦斯管理

1、按监测系统图所示，设置甲烷传感器，探头T1设在距工作面不大于5m处，且在风筒出风口的另一侧，距井壁不小于200mm。

探头T2设在井口向下10～15m处，距井壁不小于200mm。

探头

报警点

断电点

复电点

断电范围

T1

≥1.0％

≥1.5％

＜1.0％

井筒内全部非本质安全型电器设备

T2

≥1.0％

≥1.0％

＜1.0％

井筒内及井口20米范围内

全部非本质安全型电器设备

备注

人工复电

2、局扇必须保证正常运转，并指定专人看管，严禁随意停送电，局扇因故停止运转时，必须立即停止迎头工作，切断电源、撤出人员到地面。

3、工作面必须悬挂便携仪，并保证准确、灵敏、可靠。

4、每小班必须设一名专职测气员，三班现场交接，对工作面瓦斯情况进行测定，并负责检查各瓦斯探头，如有异常情况，及时停电、撤人并通知有关部门。

5、在井筒施工期间，加强瓦斯检查工作。

应做到以下几点：

●井筒施工期间应配备足够的瓦斯检查人员，平时每班至少检查三次，在揭煤期间执行井下专人检查瓦斯的制度。

●在施工超前探煤钻孔、测压、排放瓦斯期间，瓦斯检查人员应详细记录，填写专门的卡片、表格，并每日向揭煤专门机构和领导汇报。

●瓦斯检查要重视通风死角，对井筒内易产生局部瓦斯积聚地点，如井壁刃脚下、模板内、吊盘下、固定盘及封口盘下等应设点仔细检查，防止漏检。

●每班专人检查并记录瓦斯自动检测报警断电装置的工作状况。

瓦斯自动检测报警断电装置必须定期调试、校正，确保准确、灵敏、可靠。

●震动放炮装药、联线及过煤层时，瓦斯检查人员应随时检查瓦斯变化情况，如遇异常情况及时撤出人员并向上汇报。

严格执行“一炮三检”和“三人连锁放炮”制。

第四章组织管理

一、成立揭煤领导小组

二、项目部地测部门准确掌握煤13-1的层位，产状结构，顶底板岩性，并负责绘制成图，报有关部门。

三、打钻部门负责各类钻孔施工，施工时要有详细的钻孔资料记录，并绘制成表送有关部门。

四、项目部机电队负责电器设备的管理、维修。

井筒内及井口周围（包括上方）20米范围内，所有使用的电缆必须为矿用阻燃电缆，所有电器设备必须为防爆电器；井筒中所有通讯设备（包括通讯线）必须为本安型；向井下供电的变压器必须安装漏电保护装置。

五、施工队负责工作面施工及井口的环境整理。

六、安监部门负责本防突设计及防突措施实施的检查工作。

七、揭煤施工期间，施工单位必须有一名副经理以上干部现场跟班，顾北矿井建设项目部应每班安排一名相关专业干部全过程现场跟班。

第五章、震动放炮

一、震动放炮设计

震动性放炮是一种诱导突出的措施，在工作面打眼装药，利用强大的震动力给突出创造条件，使揭开的煤层建立了新的应力平衡。

1、爆破说明书

①、炮眼数目：

按公式N=5.5•S1/2•f2/3计算

N=5.5×70.91/2×52/3=135.4取135个

S：

井筒掘进面积S=70.9㎡

f：

岩石坚固性系数f=5

②、炸药用量：

炸药用量为正常掘进放炮的1.7倍，炸药用量为

Q=q×v=1.7×280=476㎏

V：

正常掘进炸药用量v=280㎏

实际炸药用量为461.6㎏。

（见爆破参数表）

③、炮眼布置：

见附图：

13-1煤放震动炮炮眼布置图

④、爆破原始条件：

见表6——1

⑤、爆破参数表：

见表6——2

⑥、爆破预期效果：

见表6——3

2、严格按照爆破图表及爆破说明书进行施工，炸药采用三级煤矿许用水胶炸药，雷管采用6m长铜脚线的1∽5段毫秒延期铜芯电雷管，总延期时间不得超过130ms，严禁跳段使用。

3、采用GFB-1200型放炮器进行起爆，每次放炮前必须检查其完好后，方可使用。

联线选用串联方式。

4、网路中的电流I按下式验算：

I=E/R总

=2500/（850.5+1.105）

=2.936A＞2.4A（电雷管串联引爆电流为1.2A，根据〈〈规程〉〉第210条规定，震动放炮必须使通过每一电雷管的电流达到其引爆电流的2倍），符合准爆要求。

式中：

E—为放炮器的瞬时电压，E=2500V；

R总—网络总电阻，R总=R雷管+R母线+R放炮器

R母线—母线电阻，R母线=ρ×L/S

=0.0175×50×2/10+0.0175×750×2/35

=0.925Ω

R雷管—雷管电阻，R雷管=6.3×135=850.5Ω

R放炮器=0.18Ω

ρ—电导率，取0.0175Ω·㎜2/m

L1、L2—母线长度，L1取50m×2S1=10mm2L2取750m×2

S1、S2—母线横截面，取S1=10mm2，S2=35mm2

附图：

13-1煤震动放炮电爆网路及电路图。

二、远距离放震动炮揭开13-1煤层组的范围为井筒工作面距13-1煤层顶板最小法距2m起至穿过煤层距13-1下煤层底板最小法距2m止。

三、远距离震动放炮的安全措施

●放炮时撤人范围：

井上、下工作人员均撤至地面距井口50m以外的地点。

●伞钻打眼时，炮眼的眼位、眼深应严格掌握，眼底距煤层顶板应保持0.2m，岩眼如打穿煤层时，应做好特别标志，并必须在岩眼底的岩石中充填0.2m的炮泥。

●炸药严格检查和挑选，确保质量，不得使用过期或变质的炸药。

●一次放炮使用的雷管一定是同厂、同批次生产的雷管，使用前应严格进行导通实验和电阻测定，雷管的电阻值差应在0.2欧姆范围内。

●揭煤期间放炮，一律改用铜脚线1～5段毫秒延期电雷管，雷管总延期时间不超过130ms，严禁跳段使用；炸药应选用三级煤矿许用水胶炸药；GFB-1200型高性能发爆器起爆。

严禁使用动力电源放炮。

●严格执行“一炮三检”、“一炮三泥”和“三人连锁”放炮制，只有检测迎头及20m范围内瓦斯浓度小于1.0℅时，才能放炮。

●采用远距离震动放炮揭穿煤层时，应将工作面所有不装药的眼孔（包括前探孔、测压孔、残眼）用砂浆、黄泥进行封堵，炮眼未装药的部分必须用黄泥充填封堵实，放炮前应尽量将井筒永久支护紧跟迎头。

●联线时，要使接线清洁，需由放炮员和班长检查确认无误的，才能与母线连接，并将接头处用绝缘胶布包好。

●联线放炮时，严格执行全面断电措施，井下及井口20m范围内所有电气设备以及井口上方照明灯、电缆必须切断电源，井口20m范围内严禁有任何火源，并有专人负责检查、停电。

●放炮前井筒施工设备都要妥善处理，如吊盘提至距工作面30m以上、井盖门打开、吊桶甩至井口以外。

●震动放炮由领导小组统一指挥。

放炮后至少经通风60分钟、瓦斯检测系统检测井下瓦斯浓度小于1.0℅、待炮烟吹散后，由矿山救护队员佩带氧气呼吸器、灾区电话等仪器设备由井口20m以外逐步向井口到井下全面检查瓦斯情况，直到迎头，当检查范围内的瓦斯含量都不超过1.0℅时，方可由现场总指挥下达人工送电及恢复工作的命令。

●恢复工作后，出矸、过煤、锚网、喷砼、砌壁等各工序施工时，现场均应有专人检查瓦斯，观察工作面瓦斯涌出动态，围岩以及温度变化情况，如发现工作面围岩特别破碎，片帮或压出，瓦斯涌出量剧增、温度突然下降或发出声响等现象，应立即停止工作，撤出所有人员升井。

●加强放炮管理，处理拒爆、残爆时，必须在班组长指导下进行，并应当班处理完毕。

如果当班未能处理完毕，放炮员必须同下一班放炮员现场交接清楚。

●处理拒爆时，必须遵守下列规定：

由于连线不良造成的拒爆，可重新连线起爆；在拒爆炮眼0.3m以外另打与拒爆炮眼平行的新炮眼，重新装药起爆；严禁用镐刨或从炮眼中取出原放置的起爆药卷或从起爆药卷中拉出电雷管；不论有无残余炸药严禁将炮眼残底继续加深；严禁用打眼的方法往外掏药；严禁用压风吹拒爆（残爆）炮眼；处理拒爆的炮眼爆炸后，放炮员必须详细检查炸落的煤、矸，收集未爆的电雷管；在拒爆处理完毕以前，严禁在该地点进行与处理拒爆无关的工作。

●前探孔探明煤层的确切层位后，应在见煤前调整掘进段高，揭煤时只放一炮即将煤层全面揭开，并穿过煤层全厚；如果未能一次揭穿煤层，在掘进剩余部分时（包括掘进煤层和进入底板2m范围内）必须按震动爆破的安全要求进行爆破作业。

第六章、安全措施

一、组织措施

1、揭煤前，施工单位与矿方应联合建立相应的机构或成立专业防突机构，负责井筒揭煤的有关组织、管理、技术、安全工作。

其责任制按《煤矿安全规程》和《防治煤与瓦斯突出细则》的有关规定执行。

2、必须建立与井筒技术条件相适应的各项管理制度和工作计划，并认真贯彻执行。

二、技术措施

1、在井筒施工中，对其他不具突出危险的煤层，在通过之前也应给予足够的重视。

掌握煤层位置，在揭开通过时应仔细观察，如炮眼的瓦斯涌出量、打眼时有无异常现象等。

如遇有异常情况应及时报告，并采取相应对策。

2、加强井筒地质工作，随时对照层位、岩性，及时修正。

对于井筒所有通过的煤层，都应避免误穿煤层或距煤层太近而来不及采取措施。

3、加强凿井期间的通风工作是非常重要的措施，选择凿井风机，风筒及风机布置位置等已考虑到揭穿突出煤层这一因素。

井筒采用双台风机并联压入式通风，并另备一台风机热备。

4、揭穿煤层前的准备工作

井筒掘进工作面掘到距煤13-1顶板法距2米时，确定为井筒揭穿煤层警戒位置，在此之前，应做好以下工作：

●禁止在井口20米以内使用明火、吸烟、烧焊。

●加强入井检身制度，严禁携带烟草、点火物品和穿化纤衣服、带电子表入井。

●地质工作应结合已施工段的井筒地质情况，提出突出煤层位置及岩性变化情况。

●井筒的通风设施、风机应全面检查，并保持良好状态。

●加强通风管理，风机不得随意停止，要保证迎头有足够的新鲜风流。

●开启井盖门的绞车必须在井口20m以外，井筒内及井口周围（包括上方）20m范围内，所有使用的电缆必须为矿用阻燃电缆，所有电器设备（包括矿灯）必须为本安型或防爆型电器。

●井筒上下的电气设备要实现“三专两闭锁”，揭煤前对所有电气设备、电缆线、照明、信号等进行一次防爆检查，失爆电气设备立即更换。

处理井上、下电器故障，一律不准带电作业，挂牌管理，专人负责。

●施工人员进行一次专门培训，使其真正掌握煤与瓦斯突出前的预兆：

①井帮压力增大；②煤帮或岩帮破碎、变形、掉渣、煤块崩出；③空气变冷，煤干燥，煤颜色变暗；④有煤炮声，煤层理紊乱；⑤瓦斯浓度变化大；⑥井筒涌水由清变混等。

●检查设备完好情况，包括钻机、砼喷射机及下料系统等。

揭煤前对钻具的使用，应该制定专门的操作规程，定岗、定员、定位。

●在打超前探煤钻孔、测压钻孔、排放钻孔时，应注意观察是否有顶钻、卡钻、喷孔等异常情况，详细记录及时汇报、分析。

探煤钻孔是井筒揭煤前的第一个见煤钻孔，要测定钻孔瓦斯涌出量。

5、揭煤期间出货时，工作面必须充分洒水，杜绝煤矸干燥。

6、施工中要设专人负责观察井帮稳定情况，必要时进行临时支护。

7、井下如需敲击、砸打必须用铜锤；装卸物品要轻拿轻放，以防撞击产生火花。

8、远距离放炮期间，要落实停、送电负责人，明确各电气开关位置，并挂牌作业；放炮前，由现场指挥通知电工停电，放炮后，根据现场指挥的命令，电工方可送电。

9、揭煤期间，下井人员一律佩戴隔离式自救器和防爆型矿灯，否则不准下井，矿灯在井下不得拆开。

井下及井口20m范围内的电气设备的防爆检查做到专人负责，挂牌管理。

10、揭煤施工过程中，两台绞车必须保证安全运转，工作面始终保持一个不摘钩的吊桶，待另一个吊桶下至吊盘或工作面后，这个吊桶才准起钩。

信号应保证准确、畅通。

11、揭开和通过煤层期间，应指派专人负责收集资料，并完整地做好原始记录。

12、煤层的施工工序比较复杂，施工工艺要求快，要加强队干在工作面跟班全面指挥，交接班要有详细记录，遇到变化立即报告调度站，通知有关人员进行处理，要当机立断，不得延误时间，影响工程的正常进行。

13、揭煤期间工作面必须有一部直通调度电话，并保持畅通。

瓦斯超限断电后井上下联系信号必须使用本安型电话机，井筒中通讯设备必须为本安装置。

14、避水、火、瓦斯灾变路线：

工作面→软梯→吊盘→安全梯→地面。

15、避灾路线在发生瓦斯超限或其他灾变事故时要确保路线畅通。

16、井筒安全梯在揭煤期间要紧跟吊盘，吊盘至工作面必须设软梯，并要保证能正常运转和使用。

17、未尽事项按《顾北矿井主井井筒揭13-1煤层防突施工组织设计》的规定执行。