风井延伸石门揭煤专项设计.docx

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风井延伸石门揭煤专项设计

一、概述：

1、掘进巷道位置及施工情况：

该巷道位于一采区的中西部，巷道开门口标高+1205.5m。

地面位于副井西翼山坡地带，地面区域无水体、无建筑物，地面标高+1400～+1447m，垂深234.5m～249.4m。

风井设计长度817m，现已掘进40m，巷道在全岩中掘进至88米时，预计会揭露M14煤层，需石门揭煤。

风井延伸为二水平延伸巷道，二水平其他巷道均未开采，因此，风井延伸石门揭煤对其他巷道无影响。

2、煤层、煤质：

回风巷在掘进过程中会揭露M14煤层。

M14煤层黑色，沥青～玻璃光泽，细～中条带状结构，层状构造，由亮煤和暗煤组成。

掘进范围内煤层全厚3.2米，煤层结构复杂，含夹矸1层，厚度0.5m-0.7m。

顶板：

泥岩、粉砂岩、菱铁质粉砂岩。

底板：

泥质粉砂岩、泥岩、细砂岩。

表一：

煤质情况表

煤层

煤质分析（％）

发热量（Qb.daf）（MJ/kg）

煤种

水分

灰分

挥发分

全硫

（Mad）

（Ad）

（Vdaf）

（St.d）

M14

3．38

13.41

7.40

6.78

22.08

WY

3、地质构造情况：

风井延伸掘进过程中无断层，没有溶洞、陷落柱等地质构造情况。

4、瓦斯赋存：

风井延伸掘进工作面揭露M14煤层。

二水平M14煤层绝对瓦斯涌出量为1.306m3/min。

5、水文地质情况：

经风井延伸前探钻孔分析，五个钻孔出水量约1m3/h，为砂岩水，风井延伸揭煤区域无老窑、溶洞、陷落柱、强含水层。

6、地温：

井下掘进区域地温正常。

7、煤的自燃倾向及煤尘爆炸危险性：

M14煤层自燃倾向性为Ш类，M14煤层无煤尘爆炸危险性。

二、区域综合防突措施

（一）区域突出危险性预测

二水平M14煤层绝对瓦斯涌出量为1.306m3/min，M14煤层未做煤与瓦斯突出危险性鉴定。

根据《防治煤与瓦斯突出规定》第三十三条规定未进行区域预测的区域视为突出危险区。

所以，风井延伸巷道揭露M14煤层按石门揭煤进行设计。

（二）区域防突措施

1、区域防突措施的选择

根据《防治煤与瓦斯突出规定》第四十五条规定，设计采用穿层钻孔预抽揭煤区域煤层瓦斯作为区域防突措施。

根据《防治煤与瓦斯突出规定》第四十九条第四款规定；风井延伸揭煤措施在揭煤工作面距煤层的最小法向距离7米以前实施（在构造破坏带应适当加大距离）。

钻孔在风井延伸变坡点H3点前62米处施工。

2、预抽钻孔布置

风井延伸工作面施工穿层钻孔。

（1）在揭煤工作面距煤层法向距离为10m时应至少施工2个超前探查钻孔，风井已施工两次探放水，见附图1。

钻孔已穿透煤层全厚且进入顶底板不小于0.5米，并详细记录钻孔资料。

（2）严格控制好掘进距离，掘进至揭煤工作面距煤层法向距离为7米，即H3点前62米的位置时开始施工穿层抽采钻孔，共布置钻孔33个，钻孔控制范围为揭煤处巷道轮廓线外12m以上，同时控制范围的外边缘到巷道轮廓线的最小距离大于5米。

（3）开孔间距为0.6m，钻孔终孔倾向间距为3m，根据经验值，钻孔抽放半径为3米。

控制巷道上下、左右各12米范围内煤体，钻孔直径为89mm。

（4）钻孔施工完毕后使用压风冲孔，排除钻孔中的积水与钻屑后，下直径50mmPVC套管进行封孔。

（5）严格按照设计方位、倾角进行施工，并准确记录见煤的长度。

钻孔布置均匀，覆盖全区域，无盲区，具体参数见

见附图2：

《风井延伸石门揭煤钻孔设计示意图》及《钻孔参数图》。

3、封孔方式、材料及工艺

封孔材料采用水泥浆配合膨胀剂，水、灰比例为5:

7，水泥标号为425号。

每施工完一个钻孔后，立即进行封孔、抽放孔封孔长度为9m，封孔管尾端接3m镂空管，防止大块煤渣将封孔管口堵实影响抽放。

①封孔前先把套管连接好，套管规格为3m/根，连接方式为插接，插接连接处使用密封胶涂抹，保证连接牢固，套管尾端用3m镂空管连接。

②把连接好的套管与注浆管、返浆管用铁丝捆绑牢固。

③封孔时先把连接好的套管、注浆管和返浆管牢固地固定在钻孔内。

固定方法采用套管尾端和顶端上缠棉纱浇筑马丽散的方法，利用马丽散膨胀后的作用力使套管卡在钻孔内壁上。

套管要露出孔口5~l0cm。

④套管下入钻孔后，可用风动封孔注浆器，将按规定配制好的水泥浆送入套管与钻孔壁之间的空隙中。

⑤上行孔注浆管2米、返浆管7.5米，下行孔注浆管7.5米、返浆管2米，平孔注浆管2米、返浆管2米，返浆后继续打压至0.8Mpa，即封孔完毕。

⑥注浆结束后要用水把泵内水泥浆冲洗干净。

⑦注浆结束8小时后待水泥浆固定后方可连接管路抽放。

4、接抽工艺、瓦斯抽采系统设计、预抽负压及抽采达标时间

①接抽工艺

采用高压钢丝胶管连接抽放，在管路最低处及每100米距离需安设放水器、排渣器。

②瓦斯抽采系统设计

利用风井铺设Φ315mm管路作为高负压抽放主管路，在风井延伸巷道内延伸Φ315mm高负压主管路，在主管路上选适当位置安装钻孔连接器，在连接器上分设Φ40mm快速接头连接单孔抽放。

③预抽负压

钻孔孔口抽采负压不得低于13Kpa。

④抽采达标时间

采用管道瓦斯参数测量仪进行单孔人工测量，每七天测量一次，将测量结果记录在钻孔流量观测牌板和测量记录本上，利用测量的单孔流量、浓度计算七天的抽放量，建立抽放量台账。

A、煤层气含量计算

⑴煤层原始瓦斯含量

平桥丰河煤矿煤层瓦斯含量为18.77m3/t。

⑵煤层储量：

V=S·h·d

V—储量，t；

S—面积，m2；

h—煤厚，m；

d—煤的相对密度（容重）,t/m3（取1.5）。

风井延伸揭煤区域煤量：

V=672×2.2×1.5=2217.6t

⑶煤层气储量：

Q气=Q煤×W

式中Q气—煤层气资源量（m3）

Q煤—煤层资源储量（t）

W—煤层气含量（m3/t）

则　Q气=2217.6×18.77=41624.4m3

B、预抽期计算

根据预抽区域煤层气含量和以往单孔平均抽放量经验值对预抽期进行估算，以确定抽放期。

根据《防治煤与瓦斯突出规定》抽放率需达到30%。

则预抽区域最少需抽出煤层气储量为：

41624.4m3×30%=12487.3m3

以往单孔平均抽放量经验值为：

0.015m3/min，则33个抽放孔一天抽放纯量为：

0.015m3/min×60min×24h×33个=712.8m3/d

预抽期为：

12487.3m3÷712.8m3/d=17d

根据计算结果，风井延伸揭煤区域需经过17天抽放后方可进行区域措施效果检验。

（三）区域防突措施效果检验

1、检验方法、临界指标

采用直接测定煤层残余瓦斯含量法进行区域防突措施效果检验。

检验孔在揭煤工作面距煤层法向距离为7米的位置施工，检验钻孔参数及布置见设计图上的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号孔所示，当检验结果满足残余瓦斯含量Wa<8m3/t，且检验钻孔施工过程中无喷孔、顶钻等其他异常现象时，方可认为措施有效。

若实际直接测定的煤层残余瓦斯含量Wa>8m3/t，则该区域仍为突出危险区，应延长一周的抽采时间或采取增加抽采钻孔数量的补充措施，即在原有钻孔基础上增加抽放钻孔数量，在每两列钻孔之间施工1-2个抽采钻孔，缩小抽放钻孔抽放半径，直至效果检验达标为止。

检验操作由贵肥公司实验人员井下取样且填好井下瓦斯解吸量纪录表后在瓦斯实验室完成。

2、检验钻孔布置

区域防突措施检验孔测试点的布置严格按石门揭煤检验测试点的布置方法需布置4个检验测试点，检验测试点在风井延伸揭煤工作面距煤层法向距离为7米的位置施工，施工位置分别位于要求预抽区域内的上部、中部和两侧，并且检验测试点位于要求预抽区域内距边缘不大于2m的范围。

附图3：

效果检验钻孔布置图

（四）区域验证

1、区域验证方法采用钻屑瓦斯解吸指标法进行验证。

根据《防治煤与瓦斯突规定》第六十三条规定和第五十七条规定：

验证孔布置在揭煤工作面距煤层法向距离5m位置，设计3个，分别于巷道中部和两侧，区域验证由抽采工区负责完成。

区域验证、石门揭煤工作面突出危险性预测临界指标见表一，其具体操作详见局部综合防突措施中石门揭煤工作面突出危险性预测。

2、采用上述方法对工作面执行区域防突措施且经区域措施效果检验后的无突出危险区域进行区域验证时，先用钻机揭煤，再取煤样，向煤层的适当位置至少施工3个钻孔，在钻孔钻进到煤时每钻进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K1值。

3、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掘进。

只要有一次区域验证为有突出危险或超前钻孔等发现了突出预兆，则该区域以后的采掘作业均须执行局部综合防突措施。

4、区域验证后抽采工区将考察结果汇报调度室，抽采工区检测人员上井后必须及时将批准的《突出区域验证报告单》报送到有关单位，报告单上必须注明考察时钻孔内瓦斯浓度和钻孔施工示意图，并由矿各科室负责人及生产矿长、安全矿长、总工程师、调度室、掘进队签字批准并采取相应安全防护措施后方可掘进。

5、《突出预测预报（区域验证）报告单》要报送安监科、掘进队、抽采工区留存原件。

掘进队没有接到调度室的通知不准施工。

三、局部综合防突措施

（一）工作面突出危险性预测

1、掘进距煤层法向距离2米即H3点前92米时，开始工作面突出危险性预测，采用钻屑瓦斯解析指标法进行考察。

预测（效检）临界指标见下表：

表一：

预测石门揭煤工作面突出危险性的参考临界值

煤样

Δh2指标临界值/Pa

K1指标临界值/[mL·（g·

）-1]

干煤样

200

0.5

湿煤样

160

0.4

2、此时巷道为全岩，先用钻机揭煤，再取煤样，施工3个直径为42mm的钻孔。

预测钻孔分别位于巷道中部和两侧，预测钻孔倾角可根据现场情况进行调整。

3、对预测预报钻孔1、2、3号孔只作钻屑瓦斯解析指标K1值的考察。

4、WTC瓦斯突出参数仪的使用严格按《说明书》及《防突工操作规程》进行操作。

5、施工预测钻孔时，钻进速度应控制在1m/min，钻孔倾角可根据现场情况进行调整，以保证预测钻孔见煤后能在全煤中钻进。

钻孔施工至见煤后每钻进1m测试一次

K1值。

（二）揭煤局部防突措施孔设计

当区域验证或工作面突出危险性预测考察指标超过规定临界值时，立即采取施工排放孔排放瓦斯措施，排放孔直径不小于75mm，倾角与煤层倾角一致，所有排放孔在巷道方向上的投影长度不小于8m，石门揭煤工作面钻孔控制范围是：

石门两侧和上部轮廓线外至少5米，下部至少3米。

排放时间不小于8个小时（施工完最后一个排放孔开始计）。

此时巷道为全岩，排放孔先用钻机揭煤，再用MQT-50型煤帮钻机施工，排放孔网格间距为400mm×400mm，并均匀对称的布置在煤层中。

1、排放钻孔要按设计施工到位，对未施工到设计长度的钻孔要及时补打。

2、在施工排放钻孔出现喷孔、顶钻时，要立即停止钻进，并向调度室、矿总工程师汇报。

由公司领导和有关部室研究制定治理方案，采取措施后再施工。

（三）局部防突措施效果检验

对石门揭煤局部防突措施效果的检验方法采用钻屑瓦斯解吸指标法来进行考察，但检验孔数不得少于5个，分别位于石门揭煤工作面的上部、中部、下部和两侧。

施工效检钻孔时，钻进速度应控制在1m/min，钻孔倾角可根据现场情况进行调整，检验孔尽可能穿过煤层并进入顶底板0.5米，如不能一次穿过煤层全厚时，应当保持煤孔最小超前距15米。

在实施工作面防突措施效果检验时，分布在工作面各部位的检验钻孔应当布置于所在部位防突措施钻孔密度相对较小、孔间距相对较大的位置，并远离周围的各防突措施钻孔或尽可能与周围各防突措施钻孔保持等距离。

在实施工作面防突措施效果检验时，抽采工区应首先检查所实施的工作面防突措施是否达到了设计要求和满足有关的规章、标准等，并了解、收集工作面及实施措施的相关情况、突出预兆等（包括喷孔、顶钻等），作为措施效果检验报告的内容之一，用于综合分析、判断该预抽区域内瓦斯治理情况。

如果工作面措施效果检验各项指标均小于指标临界值，且未发现其他异常情况，则措施有效；否则，判定为措施无效。

若措施无效则采取增加施工排放孔的措施，直至措施有效为止。

（4）安全防护措施

1、钻机队按要求在风井延伸巷道施工地点配备2个完好灭火器。

2、在距风井延伸掘进工作面25-40m的范围内必须安设一组不少于8个呼吸袋的压风自救装置，在站岗警戒点及巷道有人作业地点（排水地点、转载点、钻孔施工点及其他有人作业地点等）安设一组不少于8个呼吸袋的压风自救装置。

压风自救装置必须安设在井下压风自救管路上，压风自救装置的总开关要处于常开状态，单个压风自救装置的开关处于常闭状态，不得随意关闭压风自救装置的供风，每个压风自救装置的供风量不小于0.1m3/（min·人）。

3、每一下井人员必须随身携带隔离式自救器。

班组长以上管理人员、放炮员、流动电钳工下井必须携带便携式瓦斯报警仪。

4、风井底已设置2道反向风门，人员进入工作面把反向风门打开、顶牢。

工作面爆破或无人时，反向风门必须关闭。

5、风井延伸是施工放炮：

（1）风井延伸石门揭煤进行远距离放炮时爆破地点位于副井中部车场信号躲避硐室内。

（2）停电范围：

风井延伸、风井延伸专用回风巷、总回风巷内所有非本质安全型电气设备。

停送电工作由掘二队负责，调度室统一协调指挥。

（3）警戒位置：

放炮时，警戒地点设在风井底风门外，瓦检员和安全员在撤人后必须检查风门的关闭情况，局部通风机运转情况并汇报调度室。

（4）撤人方法：

撤人站岗工作由石门揭煤现场盯班矿领导负责指挥，放炮前由风井延伸巷当班班长派一人a从风井延伸迎头开始撤人，a沿风井延伸巷将沿途巷道所有人员撤至副井中部车场附近，且由矿领导组织其他地点撤人工作，全部撤到距风井延伸迎头300m以外全风压供风的新鲜风处。

四、组织管理措施

1、为做好风井延伸防突工作，矿成立防突领导小组：

组长：

矿长

副组长：

生产负责人、安全负责人、技术负责人

成员：

安监科、技术科、机电科、调度室、瓦斯抽采工区、通防科及掘进队单位负责人。

2、相关部门职责：

（1）掘进队：

负责本单位实施措施（排放孔等）及上报；负责现场一切安全设施的日常管理；发现顶底板岩石及煤层倾角发生变化必须及时汇报调度室；对局扇严格进行维护管理，保证供风，没有调度室的放炮命令严禁放炮施工；现场班组长要汇报调度室放炮的具体时间，由调度室统一协调安排放炮工作。

（2）调度室：

负责整个掘进期间的协调指挥（考察、停送电、撤人站岗、放炮等工作），没有调度室命令风井延伸严禁施工；对出现的异常情况及时通知相关单位和领导。

按规定对瓦斯传感器进行标校，保证监控系统和通讯系统的正常可靠，并做好瓦斯电闭锁试验工作；负责统筹安排区域防突措施执行、区域防突措施效果检验，及时进行区域验证、工作面消突评估和工作面防突考察；监督防突措施在现场的落实。

（3）抽采工区：

负责工作面瓦斯抽放钻孔的施工，打钻时发现顶板淋水增大、钻孔出水、瓦斯喷孔、顶钻、夹钻现象及时汇报调度室，按设计认真组织钻孔施工；瓦斯抽放量统计、抽放钻孔竣工图绘制及时上报总工程师。

（4）技术科：

必须根据现场围岩变化情况及时确定支护方式和对现场爆破技术进行指导。

（5）机电科：

做好风电闭锁试验工作，负责对风井延伸的电气设备，每旬进行一次防爆检查并作好记录。

（6）安监科：

组织好瓦检员（安监员）对抽放系统的放水工作，负责监督防突措施的落实，没有按照措施落实严禁施工。

（7）通防科：

每周要对“一通三防”设施（包括栅栏、防突风门等）进行一次检查并有记录，及时构建、维护保养好通风设施；负责工作面压风自救装置及隔爆水袋的安设管理维护及巷道的定期冲尘。

五、安全技术措施

1、钻孔施工安全技术措施

（1）施工准备

①安装钻机前要检查、整修各个设备并检查风井延伸支护情况，防止冒顶片帮；清理各种脏杂物，挖好清水池和疏水沟，做好准备工作。

②钻机对准开孔位置，摆正钻机架，机座与地梁木之间用螺栓连接，固定于基台木上。

基台木要安放牢固，平稳，并用底固螺丝固定或卧入底板，四角打上压柱固定。

③机身安放平稳，上紧底固螺丝。

各种电气设备必须防爆，机械传动部分要安装防护栏、保护罩。

④电器设备的安装，必须严格按照《煤矿安全规程》和有关规定执行。

⑤在上山施工斜孔时，需支设趄柱，防止钻机下滑。

⑥准备好各种材料、配件、备用工具，摆放要整齐有序。

⑦调试钻机，检查钻机各传动部分运转是否正常;开关启、闭是否灵活可靠;各种零部件及钻具是否齐全、合格。

发现不符合规定的，必须进行处理或更换。

⑧施工前必须具备自然泄水条件。

（2）施工工艺

①按抽采工区技术人员所标定的孔位及防突设计中设计的方位、角度施工，不经技术人员同意，不得擅自改动。

②钻探工人穿戴要整齐、利落、衣襟、袖口、裤脚必须束紧。

③启、闭开关时，注意力要集中，做到手不离按钮、眼不离钻机，随时观察和听从司机命令，准确、及时、迅速地启动或关闭开关。

④禁止用手、脚或其它对象直接制动机械运转部分;禁止将工具和其它物品放在钻机、水泵、电机保护罩上。

⑤钻机后面和前面的给进手把活动范围内，不准站人，防止高压水、瓦斯将钻具顶出伤人;给压要均匀，根据孔内情况及时调整钻法及压力。

⑥采用清水钻进时，要保证有足够的水量，不准打干钻;为防止埋钻，钻具下至距孔底1～2米时，立即开泵送水，见返水后，才能钻进。

⑦钻进过程中，一旦发现“见软”、“见空”、“见水”和变层，要立即停钻，丈量残尺并记录其深度。

⑧若发现煤岩松动、片帮、来压、见水或孔内水量、水压突然加大或顶钻等异常情况时，必须立即停止钻进，但不得拔出钻杆，不得直对或任意跨越钻杆，迅速向有关部门和调度室汇报，并派人监视水情。

⑨施工时如遇喷孔现象，立即停止施工，将人员撤至防突风门外进风流中，并关闭反向风门，撤离人员过程中将沿途所有电源开关手动停电。

人员撤出后向调度室汇报。

2、施工抽放钻孔时，在钻场上方必须悬挂便携式瓦斯报警仪，随时检测钻场内的瓦斯浓度，施工时钻孔中出现喷孔、顶钻、响煤炮、瓦斯涌出忽大忽小、瓦斯浓度持续上升、矿压显现等明显的突出预兆时，必须立即停止施工，切断电源撤出人员至进风流安全地点，并及时向调度室汇报。

3、工作面进行防突考察时，只准使用同一台煤帮钻机施工钻孔，钻孔施工考察期间，严禁其他工作与之平行作业，以防伤人，防突考察工严格按防突考察仪器说明书和操作规定进行测定。

4、防突考察所用钻机、防突考察仪等必须随时保持完好。

对磨损、变形严重的钻具一律停止使用。

5、掘进队要加强局扇及开关维护保养，必须保证局扇能正常开启运行，放炮时必须开启两级风机，保证炮后瓦斯不超限。

平时不放炮时根据工作面瓦斯情况，由瓦检员决定开启局扇的级数。

6、工作面需防突考察时，掘进队要提前1小时向调度室汇报，由调度室通知瓦斯抽采工区及时进行防突考察。

考察时瓦斯抽采工区和掘进队要配合好。

7、掘进队要严格按批掘进尺组织施工，严禁超掘，抽采工区防突考察工要在现场做好防突考察循环进度控制点，防突基控点牌板距工作面不得大于20m。

掘进队要加强排放孔施工的管理，严格按本措施设计参数施工。

8、在风井延伸施工中，掘进队要加强交叉口的支护，对地质构造破碎等特殊地段必须加强支护。

9、防突考察后将考察结果汇报调度室，并由调度室汇报总工程师批准后方可掘进。

防突考察工升井后及时将批准的《区域验证（突出危险性预测预报）报告单》发放到有关单位，报告单上必须注明考察时钻孔内瓦斯浓度和是否有瓦斯涌出异常、喷孔、顶钻等现象，同时注明所用防突考察仪器编号、考察里程、防突措施（排放孔排放时要注明排放孔个数以及最长最短孔）等情况。

10、《区域验证（突出危险性预测预报）报告单》要报送调度室、安监科、掘进队，瓦斯抽采工区留存原件。

掘进队没有接到调度室的通知不准打眼放炮施工。

11、瓦斯抽采工区要加强风井延伸的瓦斯抽放系统管理，放水、清渣要及时，保证抽放效果。

12、瓦检员和施工人员要熟悉突出预兆及避灾路线，发现有突出预兆时，必须立即停止工作，将人员撤离到安全地点并及时向调度室汇报。

13、风井延伸迎头处理瞎炮和残炮时必须严格按《煤矿安全规程》中的规定执行，并严格执行远距离放炮制度。

14、避灾路线：

风井延伸若发生火灾、瓦斯事故险情或突出预兆时，当班班长必须组织当班人员按下列路线撤退：

①风井延伸工作面→②风井延伸→③副井→④地面；或就近找压风自救，佩带好自救器后按上述路线进行逃生。

附图4：

《风井延伸避灾路线示意图》。

15、突出预案：

①一旦发生突出事故调度室要及时命令机运科变电所值班电工立即切断井下所有动力电源，并把所有人员撤至地面。

②调度室及时通知救护队作好下井的准备工作。

③调度室立即通知井下各工作地点的瓦检员按避灾路线把人员全部撤到地面。

④监控室要加强井下瓦斯监测，发现异常情况及时汇报调度室和通防工区，并由调度室通知相关单位和领导。

六、措施的贯彻与学习

施工前，由施工单位负责人负责组织，施工单位技术人员负责向本区干部、工人传达贯彻批准的作业规程。

贯彻后进行考试、签字，成绩合格方可下井作业。

不考试、轮休或请假的人员必须补考，补考合格并签字后再下井作业，干部、工人学习考分别记录。

其他未尽事项严格按《规程》、《防治煤与瓦斯突出规定》和《风井延伸作业规程》执行。

附图：

1．风井第二次探放水实测图

2.风井延伸钻孔设计示意图及钻孔参数图

3．工作面突出危险性预测（检验）孔布置示意图

4．风井延伸避灾路线示意图

5.风井延伸通风系统示意图