石门揭煤专项防突设计.docx
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石门揭煤专项防突设计
五水平硬子槽石门大槽煤层
揭
煤
专
项
防
突
设
计
2009年11月
青山煤矿五水平硬子槽石门大槽煤层
揭煤专项防突设计
一、基本概况
1、巷道布置
五水平硬子槽石门揭煤位置于五水平大西口进550m处，巷道掘进至揭煤距离还有25m左右（见五水平开拓巷道图）。
由矿开拓一区进行揭煤工作。
2、煤层情况
地质构造简单，煤层呈单斜形态。
煤层厚约，走向N55°E，倾角SE65°。
3、地质构造
地质构造简单，岩层呈单斜形态。
本区岩层有二迭系下统茅口组（P1m2）,三迭系上统安源紫家冲段之砾岩亚段（T3a11）及紫家冲下亚段（T3a12-1）,现分述如下:
（1）二迭系下统茅口组（P1m2）
灰白色厚层状结晶灰岩，岩溶裂隙不均衡发育，为井田含水层，俗称茅口灰岩，与煤系底层底部砾岩不整合接触。
（2）底部砾岩亚段（T3a11）
A、灰色砾岩夹砂岩、粉砂岩。
砾石成分为石英、燧石、含灰色粉砂岩团块及少量灰岩，分选行、滚圆度差，泥硅质胶接，中厚层状，厚20m左右。
B、紫家冲下亚段（T3a12-1）：
灰黑色泥岩、粉砂岩，中部夹一层砾岩或砂岩，中厚层状，厚50m左右。
其下部大槽煤层为本区开采煤层，厚至。
4、瓦斯情况
（1）根据四水平相对应位置分析：
此处岩石中无瓦斯涌出，煤层不在瓦斯突出危险区内。
（2）根据瓦斯地质分析，本区域内属于无突出区域，由于煤层瓦斯参数不祥，所以在石门揭煤区域内进行瓦斯压力测定，测定方法按照《煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法》[AQ/T1047-2007]中规定的操作程序执行。
5、通风系统
石门揭煤前，在四水平硬西石门的相对位置采用反井钻机施工方法施工一个回风眼子，在大巷内安装两套正向和反向防突风门，形成单独的通风系统。
二、区域突出危险性预测
1、当工作面迎头距煤层法向距离10m前时，在工作面向顶板打2个穿透煤层全厚且进入顶板不小于的前探取芯钻孔，并详细记录岩芯资料，以掌握煤层的厚度、赋存形态、地质构造和瓦斯情况等。
并在此2个钻孔中进行瓦斯压力测定。
2、取芯钻孔的布置：
两钻孔起孔位置中巷道中心点距巷底高1m,向上仰角为0-4°，其中一孔方位平行于掘进方向，两孔深度必须穿透煤层全厚并进入顶板，取芯后，在24小时内退出钻杆并进行封孔，安装压力表测定瓦斯压力。
3、临界值参数确定：
根据《防治煤与瓦斯突出规定》中规定，测定的瓦斯压力P小于时，工作面确定为无突出危险工作面，否则为突出工作面，应采取区域防突措施。
三、揭煤处的区域防突措施
工作面两个测压钻孔中有一个测定的瓦斯压力P大于时，必须采取区域防突措施。
1、工作面防突措施的选取
该工作面属水平首次揭煤，采用预抽煤层瓦斯作为区域防突措施。
2、当工作面预测后掘进至煤层的最小法向距离为7m左右时，执行防突措施。
3、钻孔的最小控制范围是：
石门揭煤处巷道上部和东西两边的轮廓线外12m，底部6m。
根据抽放半径8m计算，抽放钻孔数量为6个，布孔方式如下图1，图中1、2、3号钻孔距巷底高1m,2号孔为中心点，其他开孔间距为,下排钻孔的仰角为0～4°；上排钻孔与下排钻孔的间距为，见煤处至巷道轮廓线的距离为5m，仰角为46°。
所有钻孔都要穿透煤层的全厚，钻孔直径75mm，钻孔各种参数见下表。
4、预抽防突设施设备：
抽放泵型号2BV6－131，功率15kw；钻机型号ZL－380，功率；抽放管路由2、4寸抽放钢管组成。
5、预抽瓦斯采用井下移动抽放的方式进行：
将抽放泵安装在大巷进风风流中，瓦斯排放口接至专用回风巷中，直接排到回风中。
图1石门预抽瓦斯钻孔布置示意图
石门预抽瓦斯钻孔布置参数表（表2）
序号
开孔位置
方位角（°）
仰角（°）
孔深m
封孔长度（m）
1
距巷底1m
118
0～4
5
2
距上孔
孔距
144
0～4
5
3
169
0～4
5
4
距巷底
120
42
5
5
距下孔平孔距
144
46
5
6
168
42
5
四、区域防突措施的效果检验
1、采用钻屑瓦斯解吸指标进行措施效果检验。
方法如下：
用直径65mm的钻杆从工作面的上、中、下、左、右五个方向向煤层各打一个钻孔，其中向上的钻孔的终孔位置距巷道轮廓线10m以上；当钻孔钻进到煤层时改用直径42的钻杆继续钻进，每钻进1m采集一次孔口排出的粒径1～3mm的煤钻屑，测定其瓦斯解吸指标△h2值。
钻孔布置见下图，各种参数见下表。
图2效果检验钻孔布置示意图
效果检验钻孔布置参数表（表3）
序号
开孔位置
方位角（°）
倾角（°）
孔深（m）
备注
1
距巷底高1m
120
6
13
2
距巷底高1m
144
6
3
距巷底高1m
167
6
13
4
距巷底高m
144
49
5
距巷底高m
144
-10
13
2、石门揭煤工作面钻屑瓦斯解吸指标的临界值：
干煤样Δh2指标临界值200（Pa），湿煤样时为160（Pa）。
3、如果所有实测的指标值均小于临界值，并且未发现其他异常情况，则措施有效；反之，判定为措施无效,工作面继续采取防突措施。
五、石门揭煤前的局部防突预测
1、当区域性防突预测或防突措施检验为无突出危险后，可继续掘进到揭煤位置，即工作面轮廓线距煤层法向距离为5m时，采取揭煤工作面突出危险性预测，预测方法采用钻屑瓦斯解吸指标法.
2、布孔数量为3个，方法如下：
用直径65mm的钻杆从工作面的上、左、右三个方向向煤层各打一个钻孔，当钻孔钻进到煤层时改用直径42的钻杆继续钻进，每钻进1m采集一次孔口排出的粒径1～3mm的煤钻屑，测定其瓦斯解吸指标△h2值。
钻孔布置见下图，各个钻孔参数见下表。
3、石门预测时的钻屑瓦斯解吸指标的临界值为干煤样Δh2指标临界值200（Pa），湿煤样时为160（Pa）。
4、如果所有实测的指标值均小于临界值，并且未发现其他异常情况，则该工作面为无突出危险工作面，工作面在超前钻孔的控制下可继续掘进至远距离爆破揭穿煤层前的位置，即工作面轮廓线最小法向距离为2m时，停止作业；再采用工作面预测的方法进行最后验证，若经验证为无突出危险工作面时，则在采取安全防护措施的条件下采用远距离爆破揭穿煤层；否则，必须采取或补充工作面防突措施。
图3石门预测钻孔布置示意图
效果检验钻孔布置参数表（表3）
序号
开孔位置
方位角（°）
倾角（°）
孔深（m）
备注
1
距巷底高m
144
25
11
2
距巷底高1m
120
6
12
3
距巷底高1m
167
6
11
六、石门揭煤前的局部防突措施
1、工作面经预测为突出危险工作面时，防突措施的选取。
该揭煤工作面采用瓦斯排放钻孔的防突措施。
2、瓦斯排放钻孔的布置（见下图）。
（1）揭煤工作面钻孔的控制范围是：
石门的两侧和上部轮廓线外至少5m，下部至少3m。
（2）钻孔在控制范围内应均匀布置，排放钻孔的孔数为20个、孔底间距根据钻孔的有效排放半径确定为3m。
（3）排放钻孔直径为75mm。
钻孔各种参数见下表。
图3石门揭煤工作面瓦斯排放钻孔布置示意图
瓦斯排放钻孔参数表（表4）
序号
孔径（mm）
方位角（°）
倾角（°）
孔深（m）
备注
1
75
125
25
所有钻孔必须穿透煤层后还要穿顶板岩石不少于。
2
75
139
31
3
75
154
24
4
75
169
31
5
75
181
25
6
75
125
14
7
75
139
17
8
75
154
18
10
9
75
169
17
10
75
181
14
11
75
125
0～3
12
75
139
0～3
10
13
75
154
0～3
14
75
169
0～3
10
15
75
181
0～3
16
75
125
18
17
75
139
20
18
75
154
20
10
19
75
169
20
20
75
181
18
七、防突措施的效果检验
1、当工作面实施了瓦斯排放防突措施后，必须进行效果检验。
本工作面采用钻屑瓦斯解吸指标法方法进行检验。
2、效果检验孔数为5个，布孔方式分别位于石门的上部、中部、下部和两侧，钻孔布置方法如下图，各个钻孔参数见下表。
图4效果检验钻孔布置示意图
效果检验钻孔布置参数表（表5）
序号
开孔位置
方位角（°）
倾角（°）
孔深（m）
备注
1
距巷底高
144
2
10
2
距巷底高
124
2
11
3
距巷底高
162
2
11
4
距巷底高
144
20
13
5
距巷底高
144
-15
12
3、检验方法如下：
用直径65mm的钻杆从工作面的上、中、下、左、右五个方向向煤层各打一个钻孔，当钻孔钻进到煤层时改用直径42的钻杆继续钻进，每钻进1m采集一次孔口排出的粒径1～3mm的煤钻屑，测定其瓦斯解吸指标△h2值。
4、石门预测时的钻屑瓦斯解吸指标的临界值为干煤样Δh2指标临界值200（Pa），湿煤样时为160（Pa）。
5、如检验结果的Δh2指标在煤层突出危险临界值以下，且未发现其他异常情况，则措施有效，可按要求进行揭煤作业；反之，判定为措施无效，仍要继续采取防突措施。
八、石门揭煤前的最后验证
当检验结果为无突出危险时，采用钻屑指标法进行最后验证。
操作方法如下：
（1）布孔数量为3个，用直径65mm的钻杆从工作面的上、左、右三个方向向煤层各打一个钻孔，当钻孔钻进到煤层时改用直径42的钻杆继续钻进，每钻进1m采集一次孔口排出的粒径1～3mm的煤钻屑，测定其瓦斯解吸指标△h2值。
钻孔布置见下图，各个钻孔参数见下表。
图5石门揭煤前最后验证钻孔示意图
最后验证钻孔布置参数表（表6）
序号
开孔位置
方位角（°）
倾角（°）
孔深（m）
备注
1
距巷底高m
144
25
8
2
距巷底高1m
125
6
8
3
距巷底高1m
160
6
8
（2）石门预测时的钻屑瓦斯解吸指标的临界值为干煤样Δh2指标临界值200（Pa），湿煤样时为160（Pa）。
（3）如果所有实测的指标值均小于临界值，并且未发现其他异常情况，则该工作面为无突出危险工作面，在采取安全防护措施的条件下采用远距离爆破揭穿煤层。
九、安全防护措施
1、在揭煤过程中，所有五水平的作业人员必须携带隔离式自救器下井，并在放炮地点放置适量的自救器。
2、防突风门：
（1）在石门大巷进风侧与专用回风巷之间，安装2道牢固可靠的反向风门，风门之间的距离不得小于4m。
（2）反向风门墙垛采用砖、料石或混凝土砌筑，嵌入巷道周边岩石的深度不得小于，墙垛厚度不得小于。
（3）通过反向风门水沟、轨道上，必须设有逆向隔断装置（可用足够重量的沙袋做反向风门下部轨道面的逆向隔断装置）。
（4）人员进入工作面时必须把反向风门打开、顶牢；工作面放炮和无人时反向风门必须关闭。
3、远距离爆破作业：
（1）工作面采用爆破作业，放炮地点设在五水平斜坡下部车场。
远距离爆破后必须间隔时间不得少于30min后由一小队救护队员进入工作面检查瓦斯和放炮效果等情况。
图6揭煤工作面防突风门示意图
（2）石门工作面从距突出煤层底（顶）板的最小法向距离5m开始到穿过煤层进入顶（底）板2m（最小法向距离）的过程均属于揭煤作业，揭煤过程中有矿总工程师组织通风区、生产科、安全科、调度室、救护队等单位人员在现场指挥揭煤工作。
4、石门过煤层时的措施：
（1）当工作面第一次远距离爆破揭煤后，间隔24h后对工作面采取出碴作业，并对工作面穿煤后及时架铁棚支护。
（2）穿煤过程中，使用好前探支护，及时榴术，防止棚顶煤因自重下落时造成瓦斯突出；如果棚邦有空，须及时塞紧塞实接好顶。
（3）揭煤后必须采用钻屑指标法进行预测预报，操作方法如下：
在工作面前方煤层施工2个直径42mm，终孔到顶板岩石的钻孔。
测定钻屑瓦斯解吸指标和钻屑量。
一个钻孔位于巷道工作面中部、并平行于掘进方向。
另一钻孔的终孔点位于巷道上部轮廓线2m处。
钻孔每钻进1m。
测定该1m段的全部钻屑量S。
每钻进2m，测定一次钻屑瓦斯解吸指标△h2值。
预测工作面突出危险性的指标临界值按△h2值为200pa，S最大值为6kg/m来确定工作面的突出危险性。
如果实测得到的S、△h2的所有测定值均小于临界值，并且未发现其他异常情况，则该工作面预测为无突出危险工作面；否则，为突出危险工作面，工作面要继续执行防突措施。
图6钻屑指标法钻孔布置示意图
5、避灾路线：
工作面发生煤与瓦斯突出事故时，人员撤离路线：
大巷揭煤工作面——大巷进风巷——五水平大西大巷——五水平中央石门——五水平斜坡——四水平大西——四水平井底——地面。
6、其他瓦斯管理措施：
（1）测压钻孔采用ZL-380型液压钻机施工。
钻进过程中，在孔口附近2m范围内加强瓦斯检查，并悬挂便携式瓦检仪，进行瓦斯实时监测；同时观察钻孔内瓦斯动力现象，发现顶钻、喷孔等现象时，必须停止作业，汇报到调度室。
（2）工作面从第一次揭煤后，在半小时后对工作面进行瓦斯检查，设好标准栏杆；间隔24h后对工作面采取出碴作业。
同时安设瓦斯监测监控装置，瓦斯传感器报警值为%，断电值为1%。
工作面的所有非本质安全型电气设备都必须实行瓦斯、风电闭锁。
（3）严格加强瓦斯管理，不定期检查瓦斯，并通知现场工作人员。
严禁空班、漏检或假检。
（4）所有作业过程中，若工作面风流中瓦斯浓度达1%时，必须停止打眼；爆破地点附近20m内风流中瓦斯浓度达1%时，严禁放炮。
（5）爆破作业时必须严格执行“一炮三检”和“三人联锁放炮”制度和“三警戒”（警戒人、警戒牌、警戒绳）制度。
十、组织管理措施
1、矿总工程师对本工作面的防突工作负技术责任，组织编制、审批、检查本工作面的防突工作措施的落实情况。
2、矿井的生产科、安全科等职能部门负责人对本职范围内的防突工作负责；掘进区、瓦斯队、通风区等及所属跟班领导及班组长对本工作面的防突工作负直接责任；瓦斯队钻工、检验人员、生产科跟班验收人员、瓦斯查检员等对所在岗位的防突工作负责。
3、瓦斯队和开拓区在施工前，由各单位技术员负责向本区（队）职工贯彻学习，并严格组织实施本设计中措施。
瓦斯队、开拓区在施工过程中必须有跟班领导镇守把关。
4、掘进作业时，开拓区严格执行防突措施的规定并将每班工作面推进量汇报到矿调度室，调度室进行准确的记录。
5、瓦斯队每次实施的措施数据（如各种钻场钻孔数据、抽放量、防突措施数据、措施效果检验数据、验收记录）和现场防突各种图纸、表格等及时记录并保管存档。
6、生产科、安全科加强现场检查各种措施钻孔的实施情况，并对防突工作进行验收。
7、瓦斯队应当随时检查本设计中综合防突措施的实施情况，并及时将检查结果向矿长、矿总工程师汇报，生产科、瓦斯队、通风区单位等应当对发现的问题立即组织解决。
8、瓦斯检查员作为现场防突直接管理者应随时检查工作面瓦斯，发现下列情况之一者，有权停止作业，协助班组长立即组织人员按避灾路线撤出，并报告矿调度室：
（1）发现有突出预兆时；
（2）预测孔不合格的；
（3）本班无超前钻孔或超前孔距达不到要求的；
（4）掘进作业时未严格执行防突措施的；
（5）施工作业人员破坏防突设施致使设施无效时；
（6）掘进作业时由于地质条件或者其他原因不能执行防突措施的。
9、矿安全监察科在瓦斯队安监员负责对本工作面防突工作的监督检查。
10、由于地质条件或者其他原因不能执行所规定的防突措施时，施工单位必须立即停止作业并报告矿调度室，经矿总工程师组织有关人员到现场调查后，由生产科提出修改或补充措施，重新审批后方可继续施工；其他部门或者个人不得改变已批准的防突措施。
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