采面防突设计及综合防突措施.docx
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采面防突设计及综合防突措施
第一章煤层、瓦斯、地质构造及区域巷道布置情况
一、矿井基本情况
（一）井田范围、采区划分
晴隆县中营镇仁禾煤矿为“五证”齐全的生产矿井，设计生产能力30万吨／a，为瓦斯矿井（M04在+1110M水平以上无突出危险性）。
井田面积1.357km2,可采煤层12层（M01、M04、M05、M7、M8、M10、M14、M23、M24、M25、M28、M29），平硐、暗斜井开拓，并列式通风。
矿井划分为上、下煤组进行开采，上煤组为4、5、7、8、10、14号煤层，下煤组为23、24、25、28、29号煤层。
先采上煤组，后采下煤组。
上、下煤组之间采用石门联络，各煤层之间采用正、反石门联络，联合布置，分煤层开采。
上煤组划分为一个水平，两个采区进行开采。
水平标高+1099m。
+1099m标高以上为一采区，+1099m标高以下为二采区；下煤组划分为两个水平，三个采区进行开采。
水平标高+1099m、+883m。
下煤组+1099m标高以上为三采区，+1099-＋883m标高为四采区，+883m标高以下为五采区；采区分界线以水平标高为界；开采顺序为先采上煤组，后采下煤组；上煤组先采一采区，后采二采区，区段下行式开采。
同一区段内先采4号煤层，后采5、7、8、10、14号煤层。
晴隆县中营镇仁禾煤矿构造复杂程度属中等型。
晴隆县中营镇仁禾煤矿水文地质条件为中等型。
根据2011年～2013年《矿井瓦斯等级鉴定报告》的批复，晴隆县中营镇仁禾煤矿为瓦斯矿井。
矿区无冲击地压现象。
本矿属地温正常型矿井。
目前，矿井在设计的一采区进行采掘作业（煤层编号：
M04），采掘标高均以+1110ｍ以上。
（二）煤层赋存情况
1、煤层顶、底板
4号煤层：
顶板为粉砂岩，局部为泥质粉砂岩，坚固性好，在矿山内属顶板较好支护的一层；底板为粉砂质泥岩或细砂岩，局部为泥岩，无膨胀底鼓现象。
5号煤层：
顶板为粉砂岩夹薄层黑色泥岩，局部为粉砂质泥岩，见煤后需要支护；底板为粉砂质泥岩，局部为泥岩，无膨胀底鼓现象。
1、煤的工业性分析（见下表）
煤质工业分析结果表
煤层编号
原煤
浮煤
原煤
煤质牌号
Ad
Vdaf
St,d
Ad
Vdaf
St,d
Qb,daf
最小-最大
平均（点数）
最小-最大
平均（点数）
最小-最大
平均（点数）
最小-最大平均（点数）
最小-最大平均（点数）
最小-最大平均（点数）
最小=最大
平均（点数）
4
17.09-38.84
23.20（11）
22.27-31.37
27.20（11）
0.29-0.85
0.64（11）
6.22-11.40
9.03（11）
20.77-30.50
27.0（11）
0.60-0.85
0.73（5）
8170-8590
8470（6）
肥-焦煤
5
17.51-45.90
24.80（9）
11.35-34.68
25.60（8）
1.81-7.05
2.11（9）
3.47-10.81
8.00（9）
15.28-31.74
24.94（9）
0.90-2.28
1.54（9）
8330-8835
8605（5）
肥-焦煤
4、5煤层适宜气化、动力、炼焦配煤和民用。
2、可采煤层赋存特征表（见下表）
可采煤层赋存特征表
编
号
煤厚（m）
煤层平
均间距
（m）
稳定性
煤层可采性
煤层
结构
煤层倾角
顶底板岩性
最小~最大
顶
底
平均
1
0.19~0.73
不稳定
局部
无夹矸
20-25
粉砂岩
泥岩
0.66
28.88
4
0.82~2.85
较稳定
全区
0～2
20-25
粉砂岩
泥岩
1.69
11.26
5
1.14~1.7
较稳定
大部
0～2
20-25
粉砂岩
泥岩
1.42
6.51
7
0.6～4.47
较稳定
大部
0～1
20-25
粉砂岩
泥岩
1.78
5.93
8
0.93～1.66
较稳定
局部
0～1
20-25
粉砂岩
泥岩
二、矿井瓦斯等级、瓦斯参数
（一）瓦斯等级
根据2011年～2013年的《矿井瓦斯等级鉴定》报告的批复，其结果为瓦斯矿井。
（二）瓦斯参数
1、仁禾煤矿煤与瓦斯突危险性鉴定情况
根据贵州省煤炭管理局《关于<关于请求审批晴隆县仁禾煤矿煤与瓦斯突出危险性鉴定报告的报告>的批复》，仁禾煤矿在开采标高+1110米以上的M04煤层无突出危险性（煤层瓦斯压力0.33MPa）。
2、煤层瓦斯含量。
根据《安全专篇》相关内容，即按照《采矿工程设计手册》推荐的经验公式计算得出，M04煤层在+667m及标高以上瓦斯原始含量12.34m3/min。
三、矿井通风系统
本矿通风方式采用并列式，通风方法采用抽出式，即主平硐、副平硐进风，专用回风平硐回风。
回采工作面采用U型通风，掘进工作面采用局部通风机接风筒压入式通风。
回风平硐安装主要通风机型号FBCD№22/2×90型防爆对旋式轴流通风机两台，一台工作，一台备用，其技术参数为：
风量6440～3890m3/min，风压525-1740Pa，防爆电机型号YBF2-315L-2-1，功率为2×90KW,电压380/660V，选用ACS800-04变频调速装置4台。
10402采面实际配风量727m3/min，根据实际测定，10402采面正常回采时瓦斯绝对涌出量3.27m3/min（2014年2、3、4月份10402回风巷最大瓦斯浓度0.45%）。
四、矿井抽采系统
本矿现有高负压抽放泵（2BE3-40）2台，1台工作，1台备用，担负本矿的高负压瓦斯抽放，最大抽气量92m3/min，压力16000Pa，真空泵配套电机功率为110kW，转速390r/min；另有低负压抽放泵（2BE3-40）2台，1台工作，1台备用，担负本矿的低负压瓦斯抽放，最大抽气量82m3/min，压力16000Pa，真空泵配套电机功率为110kW，转速390r/min。
电机型号均为3i5S-4型。
高、低负压抽放管选用Φ325型PE管作为抽放主管；高、低负压支管选用Φ200型PE管。
根据计算瓦斯泵的Hp和Qp，利用矿现已安装的4台水环真空泵，担负本矿的高、低负压瓦斯抽放工作，完全满足需要。
抽放装备一览表
设备名称
型号
数量
电机功率
最大气量
高负压泵
2BE3-40
2台
110kw
92m3/min
低负压泵
2BE3-40
2台
110kw
82m3/min
合计
4台
348m3/min
五、10402采面情况
（一）10402采面与相邻巷道位置关系
10402采煤工作面位于本矿一采区东南翼，为走向长壁后退式回采工作面。
沿10402采面倾斜方向，下部（即东北面）为10402运输巷，距离10403回风巷平距12米，南翼为10401采面采空区，西翼为三条暗斜井，地面为表土不厚的顺坡向堆积物，10402工作面距地表161.800-225m。
运输巷、回风巷标高分别为：
+1200.000-1207.400m、1253.100.366-1263.200m。
（二）地质构造
10402采煤工作面地质条件简单，除东翼有1个断距为1.0-3.5米的断层外，无其它的地质构造。
地层柱状图
（三）10402采面基本要素（见下表）
10402采面基本要素表
工作面要素
最大（m）
最小（m）
平均（m）
地质储量
10.625万吨
工作面走向长
362
308
335
可采储量
10.094万吨
工作面倾向长
140
110
125
回采率
95﹪
煤层厚度
2.0
1.5
1.75
容量
1.45吨∕m3
采高
2.0
1.5
1.75
瓦斯等级
瓦斯
煤层倾角
23度
21度
22度
煤层坚固性系数
0.5
煤层牌号
焦煤
预计采出原煤
10.094万吨
第二章区域性防突措施
区域防突措施是指在对突出煤层进行采掘作业前，对突出煤层较大范围内采取的防治煤与瓦斯突出措施。
区域防突措施包括开采保护层和预抽煤层瓦斯两类。
一、区域突出危险性预测
根据贵州省煤炭管理局《关于<关于请求审批晴隆县仁禾煤矿煤与瓦斯突出危险性鉴定报告的报告>的批复》，仁禾煤矿在开采标高+1110米以上的M04煤层无突出危险性（煤层瓦斯压力0.33MPa）。
二、区域防突措施
开采保护层是目前最有效、最经济的防突措施。
保护层，分为上保护层和下保护层；根据保护层与被保层之间的关系，分为上保护层和下保护层。
选择保护层必须遵守下列规定：
①在高瓦斯矿井开采煤层群时，如在有效保护垂距内存在厚度0.5m及以上的无突出危险煤层，除因突出煤层距离太近而威胁保护层工作面安全或可能破坏突出煤层开采条件的情况外，首先开采保护层。
也可以将软岩层作为保护层开采。
②当煤层群中有几个煤层都可作为保护层时，综合比较分析，择优开采保护效果最好的煤层；
③当矿井中所有煤层都有突出危险时，选择突出危险程度较小的煤层作保护层先行开采，但采掘前必须按本规定的要求采取预抽煤层瓦斯区域防突措施并进行效果检验；
④优先选择上保护层。
在选择开采下保护层时，不得破坏被保护层的开采条件。
我矿可采煤层为M01、M04、M05、M7、M8、M10、M14、M23、M24、M25、M28、M29煤层，煤层开采顺序为由上至下，M01号煤层与M04号煤层间距为28.88m。
本矿M01煤层不稳定，至未进行开采。
故M04煤层无保护层。
但是，10402采面回采，是做为M05煤层保护层开采。
第三章局部防突措施
一、工作面突出危险性预测
10402采煤工作面的突出危险性预测可使用煤巷掘进突出危险性预测方法，沿采煤工作面每隔10-15m布置一个预测钻孔，钻孔直径42mm，孔深根据工作面条件选定，一般为5.0m-10.0m，当预测为无突出危险工作面时，每预测循环应留2m预测超前距。
设计选用钻屑瓦斯解吸指标法。
采用钻屑瓦斯解吸指标法预测采煤工作面突出危险性时，突出临界指标按照下表的指标临界值预测突出危险性。
预测突出危险性的临界值
△h2
最大钻屑量Smax
钻屑解吸指标K1
危险性
pa
kg/m
L/m
ML/（g.min1/2）
≥200
≥6
≥5.4
≥0.5
突出危险工作面
<200
＜6
＜5.4
＜0.5
无突出危险工作面
（一）10402采面工作面突出危险性预测方法
预测仪器：
WTC-3瓦斯突出参数仪
预测指标：
Smax和K1。
打钻设备：
风煤钻、加接钻杆
钻屑指标法预测工作的具体操作
（1）钻屑量的测定：
钻屑量的测定可采用重量法或容积法。
重量法：
每钻1m钻孔，收集全部钻屑，用弹簧称称重。
容积法：
每钻1m钻孔，收集全部钻屑，用量具测量钻屑体积。
（2）钻屑解吸指标K1值的测定：
使用WTC-3型瓦斯突出参数仪进行测量。
打开电源，预热10min，并把仪器调零。
向仪器内输入K1和Smax的临界值。
在煤层内选择好钻孔位置后，用风煤钻打眼，直径42mm，打钻速度控制在1m/min左右。
钻孔每钻进2米，取一次钻屑做解吸指标测定。
取样时一手拿秒表一手拿筛子（直径1mm的筛子在下，直径3mm的筛子在上），钻孔钻到预定深度时，用组合筛子在孔口接钻屑，同时启动秒表，一边取样，一边筛分，当钻屑量不少于100g时，停止取样，并继续进行分筛，最后把已分筛好的直径1-3mm的煤样装入防突参数仪的取样罐，盖好罐盖，同时记录时间，取样时间不得超过2min，按下采样键，仪器进入自动测量阶段。
5min后输入取样时间数据，按监控键，再输入钻孔长度数据，再按监控键，则仪器计算出K1值并显示K1值，然后倒掉煤样再进行下一个煤样的测定。
（二）10402采面突出危险预测标准
1、有下列情况之一者,应预测工作面突出危险性。
、在构造破坏带包括断层、褶曲等；
、煤层赋存条件急剧变化的区域；
、应力叠加；
、在工作面预测过程中,出现喷孔顶钻等动力现象；
、工作面出现明显突出预兆。
回采过程中，
、
、
项情况发生时，除已经实施了工作面防突措施的以外，应视为突出威胁性工作面并实施相关措施。
、
项情况出现时，应判定为突出危险工作面。
2、钻屑指标法实测值任一指标（Smax、K1）等于或大于临界值时，预测具有突出危险。
钻屑指标法实测值指标（Smax、K1）均小于临界值预测无突出危险时,并且只有当上一循环实测值预测无突出危险，方可确定无突出危险。
两个指标都小于临界值时，该工作面预测为无突出危险工作面。
当预测为无突出危险时，只允许回采8m，保证前面有2m（遇构造带时应不小于3米）投影孔深的预测超前距离，当采面回采至允掘距离时，工作面停采再采取下一个预测循环，经预测无突出危险后方可恢复回采。
二、工作面防突措施
（一）预抽煤层瓦斯
1、钻孔布置
10402采面回采之前，采用顺层钻孔（运输巷、回风巷）预抽回采区域煤层瓦斯，具体钻孔布置见下图。
其中，抽放半径：
1.5米，钻孔间距3米，钻孔直径75mm，钻孔长度50m-65m，钻孔必须均匀布置。
瓦斯抽放钻孔封堵必须严实，封孔长度≥8m，采用聚胺脂封孔材料人工封孔，封孔管直径45mm（PE管）；钻孔孔口抽采负压不低于13kp。
预抽率35%。
2、抽采达标及消突评价
对预抽煤层瓦斯防突措施进行检验时，应当根据经试验考察确定的临界值进行评判。
在确定前可以按照如下指标进行评判：
可采用残余瓦斯压力指标进行检验，如果没有或者缺少残余瓦斯压力资料，也可根据残余瓦斯含量进行检验，并且煤层残余瓦斯压力小于0.74MPa或残余瓦斯含量小于8m3/t的预抽区域为无突出危险区，否则，即为突出危险区。
但若检验期间在煤层中进行钻孔等作业时发现了喷孔、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。
按《煤层瓦斯含量井下直接测定方法》（GB/T23250，以下简称《含量测定方法》）现场测定煤层的残余瓦斯含量，按《煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法》（AQ/T1047，以下简称《压力测定方法》）现场测定煤层的残余瓦斯压力。
3、防突措施效果检验测定点应当符合下列要求：
1、沿采煤工作面推进方向（运输巷、回风巷）每间隔30～50m至少布置1组测定点。
2、各测定点应布置在原始瓦斯含量较高、钻孔间距较大、预抽时间较短的位置，并尽可能远离预抽钻孔或与周围预抽钻孔保持等距离，且避开采掘巷道的排放范围和工作面的预抽超前距。
在地质构造复杂区域适当增加测定点。
3、对顺层钻孔，钻孔有效控制范围按钻孔长度方向的控制边缘线、最边缘2个钻孔及钻孔开孔位置连线确定。
钻孔长度方向的控制边缘线为钻孔有效孔深点连线，相邻有效钻孔中较短孔的终孔点作为相邻钻孔有效孔深点。
4、抽采达标应满足的其它条件
1、采掘工作面同时满足风速不超过4m/s、回风流中瓦斯浓度低于0.8%时，判定采掘工作面瓦斯抽采效果达标。
2、瓦斯抽采率不小于35%。
3、煤层残余瓦斯压力<0.74Mpa，残余瓦斯含量<8m3/t。
（二）钻孔排放
当工作面预测为突出危险性（或者突出威胁性）工作面时，必须采用超前排放钻孔作为10402采面工作面的防突措施。
根据10402回采工作面煤层的赋存条件和瓦斯涌出情况，超前钻孔的直径为42-75mm，超前钻孔的有效排放半径为2.5m，钻孔要布置在煤层的软分层中，超前钻孔的的数量≥20个，钻孔长度为15m，如措施有效时，允许回采长度为≤12m，超前距离为≥3m（在地质构造严重地带≥5m）。
煤层赋存状态发生变化时，应及时探明情况，再重新确定超前钻孔的参数。
超前钻孔的排放时间不得少于24小时，然后进行一次效果检验，确认措施有效后，再进行回采。
在措施无效的情况下，必须停止回采，重新补打排放钻孔，经排放后，再次进行效果检验有效后方可推进。
超前钻孔施工前要加强工作面支护，打好迎面支架，背好工作面。
三、工作面防突措施效果检验
回采工作面采取防治突出措施后，按照钻屑指标法进行措施的效果检验，检验孔的深度为5m-10m，要布置在两个措施孔之间，检验孔沿工作面每10m-15m一个进行布置，如果每一个孔测得的指标都在该煤层突出危险临界值以下，则认为措施有效，措施有效时，采面推进必须留有2m（遇构造带时应不小于3米）投影孔深的检验孔超前距离。
当措施无效时，无论措施孔还留有多少超前距离，都必须采取补充超前钻孔的措施，直至措施效果检验有效后，方可采取综合安全防护措施进行回采。
当检验结果措施有效时，若检验孔与防突措施钻孔深度相等，则可在留足防突措施超前距（3-5m）并采取安全防护措施的条件下回采。
当检验孔的深度小于防突措施钻孔时，则应当在留足所需的防突措施超前距并同时保留有2m检验孔超前距的条件下，采取安全防护措施后实施回采作业。
四、安全防护措施
（一）避难硐室
1、永久避难硐室
在一采区井底联络巷设一采区避难硐室。
永久避难所应当符合下列要求：
（1）避难所应安装符合标准的防爆门和密闭门。
室内净高不得低于2m，深度满足扩散通风的要求，长度和宽度应根据可能同时避难的人数确定，但至少能满足60人避难，且每人使用面积不得少于1.0m2。
避难所内支护保持良好，并设有与矿（井）调度室直通的电话。
（2）避难所内放置应急药品，并安设供给空气的设施，且每人供风量不得少于0.3m3/min。
如果用压缩空气供风时，应设有减压装置和带有阀门控制的呼吸嘴（60个）。
硐室内应有水管、甲烷探头、氧气探头等监控设备。
（3）避难所内应根据设计的最多避难人数配备足够数量的压缩氧自救器（60个）。
（4）配备10L泡沫灭火器2台，0.5m3砂箱1个。
2、临时避难硐室
10402运输巷、10402回风巷与副平硐暗斜井联络巷之间设有临时避难所，其建设标准如下：
（1）避难所设置两道向外开启的隔离门，隔离门设置标准按照反向风门标准安设（门厚不小于500mm）。
室内净高不得低于2m，深度满足扩散通风的要求，长度和宽度应根据可能同时避难的人数确定，但至少能满足15人避难，且每人使用面积不得少于0.5m2。
避难所内支护保持良好，并设有与矿（井）调度室直通的电话。
（2）避难所内放置应急药品，并安设供给空气的设施，且每人供风量不得少于0.3m3/min。
如果用压缩空气供风时，应设有减压装置和带有阀门控制的呼吸嘴（30个）。
硐室内应有水管、甲烷探头、氧气探头。
（3）避难所内应根据设计的最多避难人数配备足够数量的压缩氧自救器（30个）。
（二）压风自救系统
本矿配有19.9m3/min空气压缩设备2台，主管直径75mm，支管直径54mm。
在10402运输巷、10402回风巷均安装满足需要且符合规定的压风自救系统和装置。
压风自救系统应当达到下列要求：
1、压风自救装置安装在回采工作面巷道内的压缩空气管道上。
2、在以下每个地点都应至少设置一组压风自救装置：
距工作面25～40m的巷道内、放炮地点、撤离人员与警戒人员所在的位置以及回风巷有人作业处等。
在长距离的掘进巷道中，应根据实际情况增加设置。
本措施规定：
在10402运输巷、回风巷均安装压风自救装置，距10402工作面25～40m的巷道（10402运输巷、回风巷）内各安装1组，其它地点每隔50米安装1组。
3、每组压风自救装置应可供5～8个人使用，平均每人（每1个自救袋）的压缩空气供给量不得少于0.1m3/min。
（三）供水施救系统
矿井在主平硐西侧建有250m3防尘及消防水池。
井下各用水地点均安装有防尘管路及三通、净化水幕、喷雾等防尘设施，各转载点均安设有喷雾设施，采掘工作面均安装有隔爆水袋。
并安排专人定期对主要进回风大巷及各采掘作业地点煤尘进行冲洗清扫和粉尘测尘工作，给从事井下工作的职工按规定发放劳动保护用品。
防尘管路：
主管直径75mm，支管直径54mm。
在永久避难硐室、临时避难硐室和压风自救装置地点均安装有三通和阀门。
供水施救系统保持24小时供水。
（四）通信联络系统
选用DDK－3A型矿用电话站，DDK－3A型矿用电话站容量为64门，能满足矿井内部通讯。
井下通过安全栅成为本安型通信，井下和地面的重要部门可设置成直通用户。
与外界联系采用程控电话。
（五）人员定位系统
矿井人员定位系统（KJ236（A）型）已经安装并运行正常，巷道入口处、巷道交岔处设有分站，所有的作业人员都配戴识别卡。
在10402采面上下出口、运输巷回风巷中部地段、10402运输巷、10402回风巷入口处分别设有分站和基站，所有的作业人员都配戴识别卡。
（六）监测监控系统
本矿采用KJ83（N）型瓦斯监测监控系统，对全矿井所有作业地点及相关的地点实施全程监测监控。
T0：
设置在10402采面上隅角。
T1：
设置在10402采面回风巷道内，距离采面≤10ｍ。
T2：
设置在10402采面回风巷道内，距离回风口10ｍ-15ｍ。
T3：
设置在10402采面运输巷道内，距离采面≤10ｍ。
其参数设置如下：
10402采面甲烷传感器参数设置一览表
传感器
编 号
报警深度
（≥）
断电浓度
（≥）
复电浓度
（＜）
断电范围
备注
T0
0.8
1.5
0.8
工作面及其回风巷中全部非本质安全型电器设备。
同时悬挂便携式瓦斯报警仪
T1
0.8
1.5
0.8
工作面及其回风巷中全部非本质安全型电器设备。
T2
0.8
0.8
0.8
工作面及其回风巷中全部非本质安全型电气设备。
T3
0.5
0.5
0.5
工作面及其回风巷中全部非本质安全型电气设备。
瓦斯传感器安装要求：
在巷道中垂直悬挂在巷道上方风流稳定的位置，距顶板（顶梁）不得大于300mm，距巷道侧帮不得小于200mm。
另外，矿井安全员、电钳工、放炮员、班组长及矿级管理人员入井必须携带便携式瓦斯检测报警仪。
安全监控设备必须定期进行调试、校正，每月至少1次。
甲烷传感器、便携式甲烷检测报警仪等采用载体催化元件的甲烷检测设备，每7天必须使用校准气样和空气样调校1次。
每7天必须对甲烷超限断电功能进行测试。
（七）放炮管理
1、采用远距离放炮。
初采时，放炮地点设在10402采面运输巷中段（有压风自救装置地段），中、后期回采时，放炮地点设在10402运输巷与副平硐暗斜井联络巷临时避难硐室。
放炮员必须在距离10402采面300（初期回采时，放炮地点设在10402运输巷内，距离采面300米之外）米以外的安全地点进行放炮。
放炮30分钟后，由安全员、瓦检员先行进入工作面检查瓦斯和其它安全状况，经检查确认无安全隐患后，方可准许其他人员进入工作面。
2、撤人范围、设岗地点
撤人范围：
10402采面、10402运输巷、10402回风巷、10402运输巷专用回风巷，以及回风斜井等地点。
设岗地点（共2处）：
岗1：
10402运输巷入口处。
岗2：
10402回风巷入口处。
3、断电范围：
10402采煤工作面及其运输巷全部非本质安全型电器设备。
4、其它措施
（1）采面放炮地点20米范围内，瓦斯浓度达到0.8%时，不得装药、放炮。
（2）炮眼封填材料要用水炮泥和黄泥，严禁使用块状或可燃性材料作封泥。
无封泥的炮眼禁止放炮，严禁裸露
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