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1、15112工作面循环放顶安全技术措施详解焦煤集团1890煤矿15112工作面循环放顶安全技术措施施工负责人： 张 林 军技术负责人： 李 树 华编 制 人：赵 康 编 制 时 间：2015年2月26日15112工作面循环放顶安全技术措施一、工作面概况 （一）1890煤矿15112工作面位于井田南翼5#煤层，水平标高： +1700m- +1755m,平均走向长1172m， 可采储量141万吨，开切眼处煤层倾角为10。 （二）煤层顶板岩性：老顶粗砂岩浅褐色、含砾砂岩；直接顶含砾粗砂岩浅褐色，初步判定岩石普氏系数f=6-8，单向抗压强度7.9Mpa。 （三）地面位置：该工作面地表为荒山。附：5#煤层

2、柱状图 （四）回采工作面参数 1.平均走向长：1172m， 距开切眼100m范围内工作面平均长度：250m。 回风巷深孔巷段斜长125m。 深孔巷运输巷段斜长125m。 2.距开切眼100m范围内煤层平均倾角为：10 3.煤层平均厚度：3.85m 4.煤层容重 ：1.35/m3 5.开采方法：综合机械化一次采全高 6.支护方式：采用5800-22/43型支撑掩护式液压支架支撑顶板。 支护强度：0.84MPa ，支护工作阻力：5800KN，最大支撑高度：4.3m 7.落煤方式：使用MG400/920-QWD型交流电牵引双滚筒采煤机旋转自行落煤。 8.工作面运煤方式：采用SGZ800/2400刮板

3、运输机。 （五）开切眼参数：开切眼长度250m，宽度8m，高3m，平均倾角16。二、钻眼机具及爆破器材说明 （一）深孔钻机：型号SKZ-120B1备注适应岩种F=8-16钻孔直径76102mm使用气压0.50.7Mpa使用水压0.81.5Mpa耗气量78m/min钻具一次推进1000mm钻具回转速度60r/min耗水量812L/min钻具重量1200Kg冲击器：CIR-90风动冲击器钻头直径80mm钻机数量4台 （二）爆破器材： 1.炸药类型：三级煤矿许用乳化炸药（防静电塑料筒包装，60mm/1kg），爆速：2800m/s，殉爆距离：炸药有效期内2cm，耐温：-40-50，起爆性能：正常情况下

4、能起爆乳化炸药，外壳为聚氧乙稀塑料。 2.导爆索：煤矿安全防水抗拉导爆索。 3.雷管：毫秒延期电雷管。 4.发爆器：MFB100型电容式发爆器。 5.装药结构：两根起爆导爆索，第一根主导爆索靠近炮头1m处，第二个安全导爆索靠近二次炮头5m处。 6.药卷规格：60400mm。 7.装药器： 1台 8.封孔材料及器具 （1）速凝水泥渗水后3分钟，在直径80mm钢管中其阻力不小于100KN。 （2）封孔材料及比例： 水：砂：土=5：20：75 （3）封孔送料管规格型号：901500mm 9.三级煤矿许用乳化炸药的性能指标序号炸药名称猛度mm作功能力ml爆速m/s殉爆距离cm1三级煤矿许用乳化炸药82

5、1028002 10.乳化炸药爆破效果分析 （1）深孔内部爆破的作用机理：深孔内部爆破由于无自由面，且采用不偶合装药结构，其爆炸冲击波和应力波作用下的岩石破坏为一个复杂的动力学过程。炸药在岩石中爆炸所产生冲击波和应力波强烈地作用于岩体，使炮孔周围岩石沿径向发生着不同特征的破坏。根据岩石破坏特征的不同，通常分为压碎区、裂隙区和震动区。爆炸冲击波的冲击压缩效应 在炸药爆炸的瞬问，高温高压作用在炸药与孔壁之间隙中的空气上形成空气冲击波，并瞬即作用在岩石上，产生在岩石内以超音速传播的冲击波，对岩石施加极强的冲击压缩效应，其峰值压力远远高于岩石的动抗压强度，造成药卷周围岩石被极度压碎形成粉碎区。爆炸应力

6、波的压缩、拉伸效应 虽然粉碎区范围很小，但消耗了冲击波的大部分能量，使得在粉碎区界面上冲击波衰减为应力波，并继续在岩石中径向传播。应力波通过后，岩石在径向上受压应力作用，切向上受拉应力作用。由于岩石本身抗拉强度较低，在拉应力的作用下会产生一定范围的径向裂隙。深孔内部爆破后，岩石中的径向裂隙区及其扩展范围，是超前预爆破处理坚硬顶板方式成败与否的关键。 爆炸震动波的震动效应 爆炸应力波造成岩石径向产生裂隙后，进一步衰减为弹性震动波，并沿径向向深部传递，仅使岩石产生弹性震动，由强而弱直至消失。爆炸气体的气楔效应 在爆炸后，由于充分有效的堵孔方式，高压爆生气体将在孔内形成新的准静态应力场，并因高压而挤

7、入初始径向裂隙，产生“气楔效应”，由于高压爆生气体的作用时间较应力波动态作用时间长得多，并在一定时间内其压力值相对稳定，从而使初始裂隙得到充分的扩展。 （2）内部爆破所产生的裂隙区半径确定 对于深孔不偶合装药结构的内部爆破，其产生的初始裂隙区半径用下式计算： （mm） 式中：Pc冲击波作用在孔壁岩石上的初始冲击压力，MPa； rb炮孔半径，mm St岩石抗拉强度，MPa 岩石特性系数，=/（1），为岩石泊松比 a应力波衰减指数，a=2 其中： 式中：0炸药密度，kg / m3 V炸药爆速，m/ s n爆炸产物冲击孔壁时的压力增大系数，一般n = 815 k装药径向不偶合系数，k =炮孔半径/药

8、卷半径煤矿许用乳化炸药产生爆炸裂隙区的范围 炸 药 类 别炸药密度0g/cm3炸药爆速Vm/s压力增大系数n装药不偶合系数k初始冲击压力PcMPa炮孔半径rbmm岩石抗拉强度StMPa岩石特性系数岩石泊松比应力波衰减指数a裂隙区半径Rtmm 三级煤矿许 用乳化炸药1.00-1.30280099/6cm=1.51572545220.320.241.681142由于岩体自身存在着不同程度的原生弱面（节理、裂隙等），影响了爆炸应力波的传播及产生爆炸裂隙的范围，实际爆炸裂隙区的半径会比计算数值略小。采用煤矿许用乳化炸药，超前预爆破所产生的裂隙区范围明显减小，影响了爆破后的岩体整体结构强度的降低，将会导

9、致顶板来压步距及来压强度的增大，进而威胁回采工作面安全生产，为解决这一隐患，采用加密钻孔布置处理顶板来压步距及来压强度的增大的隐患。三、循环放顶炮孔布置方式（一）周期来压预爆孔间距：根据矿井对5#煤层15111综采工作面开采的情况，确定15112回采工作面循环放顶步距为12m。（二）炮孔布置：循环放顶孔口分别布置在15112运输巷上帮、15112回风巷下帮、15112深孔巷上下帮，每组孔布置两个孔，分别为老顶切断孔、端头切断孔。（三）炮孔转角选择：回风巷、深孔巷、运输巷炮孔水平转角的选择 1.老顶切断孔的水平转角（与巷道轴线夹角）回风巷、深孔巷下帮取70，运输巷、深孔巷上帮取80。 2.端头切

10、断孔水平转角均取20（四）炮孔终端高度h上的确定 1.针对老顶切断孔的顶端装药高度h上，以岩石爆破冒落后将采空区充填满为目的，根据岩石冒落后碎胀系数取1.3、回采高度取3.6m，则：1.3h上=3.6+ h上 ，h上=12m。 2.针对端头切断孔顶端装药高度h上，考虑顶板冒落后形成自然平衡拱的两端高度将低于老顶切断孔的处理高度，并考虑顶板岩层内淋水的影响，取h上=12m。（五）炮孔下端装药高度h下的确定炮孔下端装药高度应保障炮孔爆破不影响回采工艺要求，保证工作面不漏顶、不片帮，保证炮孔有足够的充填堵塞长度，同时考虑目前顶板垮落的状况，根据上述原则确定如下： 1.老顶切断孔下端装药高度取h下=6

11、m（距煤层面）； 2.端头切断孔下端装药高度取h下=6m（距煤层面）（六）炮孔在煤层倾斜面上的投影长对于老顶切断孔，在煤层倾斜面上的投影长度，用下式计算：L投=SH式中：L投老顶切断孔在煤层倾斜面上的投影长，m； S工作面上、下段倾斜长，由于倾角变化的影响，取125m； H两巷老顶切断孔终端之间的距离，取20m。因此L投=12520=105m，考虑到回风巷下向深孔钻进排岩粉困难等因素，回风巷炮孔与水平面夹角应-1。 1.老顶切断孔在煤层倾斜面上的投影长：回风巷、深孔巷下帮炮孔取L投=40m，运输巷、深孔巷上帮炮孔取L投=65m。 2.端头切断孔在巷道轴线的投影长，考虑到其装药终端与老顶切断孔装

12、药末端的联系，取L投=20m。四、炮孔参数计算（一）运输巷、深孔巷上帮老顶切断孔设计炮孔顶端装药高度h上=12m，炮孔下端装药高度h下=6m，炮孔水平转角=75，炮孔在煤层倾斜面上的投影长度L投=65m，煤层倾角=10，计算炮孔参数如下： 1.炮孔终端至水平面高度h： 2.炮孔在水平面上投影长d： 3.炮孔与水平面夹角： 4.炮孔深度L： 5.炮孔与煤层面夹角： 6.封孔长度L2： 7.装药长度L1： 8.装药量Q： （二）回风巷、深孔巷下帮老顶切断孔设计炮孔顶端装药高度h上=12m，炮孔下端装药高度h下=6m，炮孔水平转角=80，炮孔在煤层倾斜面上的投影长度L投=40m，煤层倾角=10，计算

13、炮孔参数如下： 1.炮孔终端至水平面高度h： 2.炮孔在水平面上投影长d： 3.炮孔与水平面夹角： 4.炮孔深度L： 5.炮孔与煤层面夹角： 6.封孔长度L2： 7.装药长度L1： 8.装药量Q：（三）运输巷、深孔巷上帮端头切断孔设计炮孔顶端装药高度h上=12m，炮孔下端装药高度h下=6 m，炮孔水平转角=20，炮孔在巷道轴线上的投影长度L投=20m，煤层倾角=10，计算炮孔参数如下： 1.炮孔终端至水平面高度h： 2.炮孔在水平面上投影长d： 3.炮孔与水平面夹角： 4.炮孔深度L： 5.炮孔与煤层面夹角： 6.封孔长度L2： 7.装药长度L1： 8.装药量Q：（四）回风巷、深孔巷下帮端头切

14、断孔 设计炮孔顶端装药高度h上=12m，炮孔下端装药高度h下=6 m，炮孔水平转角=20，炮孔在巷道轴线上的投影长度L投=20m，煤层倾角=10，计算炮孔参数如下： 1.炮孔终端至水平面高度h： 2.炮孔在水平面上投影长d： 3.炮孔与水平面夹角： 4.炮孔深度L： 5.炮孔与煤层面夹角： 6.封孔长度L2： 7.装药长度L1： 8.装药量Q： 五、装药堵孔结构及起爆方式（一）装药结构 1.根据顶板岩石物理力学性质、岩体结构等，按松动爆破原则，用类比法并折合成所选炸药单耗，采用不偶合装药结构。 2.为保证起爆的可靠性，每一个炮孔的炸药串由两根导爆索起爆，主导爆索插入孔底第一个药卷，副导爆索插入

15、距孔底45m处的药卷。导爆索插入药卷的长度不小于200mm，导爆索由毫秒延期电雷管引爆，每次只准起爆一组炮孔，同一炮孔内的雷管段别必须一致。（二）堵孔结构 1.为保障超前预爆破效果及防止爆炸气体外泄，炮孔的充填堵孔形式及质量至关重要。 2.本工作面预爆破炮孔的堵孔结构采用塑刚结构，即在充填堵孔段的前端采用充填黄土细砂等塑性材料，后端采用专用堵孔水泥，以保证爆炸气体不冲出孔口并对岩体产生持续的作用，充分利用炸药能量，提高超前预爆破效果。 3.塑刚结构的堵孔方式作用：前端充填的黄土细砂等塑性材料能够使爆炸应力波迅速衰减，同时随着自身被压缩密实，对爆炸气体的阻力也迅速提高；后端专用堵孔水泥是为了进一

16、步加强对炮孔的封堵作用，彻底避免冲孔事故的发生，同时也有效的防止了出现空气冲击波及飞散物的危害。 4.中部充填的黄土细砂配比为：黄土：细沙：水=75：20：5，由封孔器输送至孔内。六、安全技术措施（一）操作深孔钻机安全技术措施结合作业地点采用工作任务法进行危险源辨识和风险评估工 序危险源/危害因素风险类型风险及后果描述事故类型风险评估可能性损失风险值风险等级准备未进行敲帮问顶三类掉落活煤、活矸伤人其它事故J3F112五人工搬运搬运动作不协调四类伤人其他事故J3C248三搬运带电开关四类漏电伤人其他事故J3C248三钢丝绳捆绑不牢固四类绊倒伤人其他事故J3C248三搬运路线有障碍物四类绊倒伤人其

17、他事故J3C248三无极绳绞车运输绞车未使用标准连接销、杆四类掉道，脱车伤人其他事故H2E315中司机精神不集中五类碰车，掉道其他事故H2E315中信号不清晰或未打信号开机四类碰车，掉道，伤人其他事故H2E315中无证人员操作五类碰车，掉道，伤人其他事故J3F118低未执行“行车不行人”四类伤人其他事故J3C248三立钻未铺设木枕或铺设不牢靠二倒钻、伤人其他事故I4G120四立柱支设不牢靠二倒钻、伤人其他事故I4G120四连接管路未使用U卡四类伤人其他J3C248三滑架未固定牢靠二滑落伤人其他事故I4G120四未捆绑防倒链二倒钻、伤人其他事故I4G120四施工人员动作不协调四类伤人其他事故J3

18、C248三登高作业未挂保险绳四类伤人其他事故J3C248三打钻未湿式打眼三尘肺病其他事故H2E315五钻孔仰角、转角与设计不符合四打眼报废其他事故J3F118五接钻杆未配合默契二倒钻、伤人其他事故I4G120四打钻时，人员靠近推进机构二伤人其他事故I4G120四接钻杆人员未站稳四类绊倒伤人其他事故J3C248三拆钻拆卸顺序颠倒二倒钻、伤人其他事故I4G120四钻机未停电闭锁二误启动伤人其他事故I4G120四配合不协调四类伤人其他事故J3C248三拆管路时风水未关四类伤人其他J3C248三登高作业未挂保险绳四类伤人其他事故J3C248三针对以上危险源辨识以及风险评估结果制定如下安全技术措施：1.

19、人工搬运 （1）装车时必须捆绑牢固可靠。（2）搬运前，检查搬运路线，将杂物清理干净。（3）搬运开关、泵箱前，检查馈电是否停电闭锁挂牌。（4）搬运滑架必须不小于4人，并要求一头先起、一头先放。（5）操作台、泵箱由人工拉运至立钻位置，拉拽的钢丝绳必须直径不小于6mm，并要求捆绑牢固。（6）搬运过程要求步伐稳步匀速。（7）卸车时，钻机机件必须轻拿轻放，同起同落，放置牢靠稳固。 2.无极绳绞车运输 （1）无极绳绞车使用前，先派专人检查沿线信号是否完好，有无施工人员、设置警戒、尾轮紧固件等情况，只有在保证各系统完好、警戒设置到位、无施工人员等条件下方可启动绞车。 （2）在15112运输巷无极绳绞车运行期

20、间禁止行人，严格执行“行人不行车，行车不行人”的规定。 （3）司机操作要全神贯注、精力集中、不得与他人交谈。 （4）运输车到达卸车位置后，必须使用木楔将运输车前后车轮楔牢。 （5）无极绳绞车停止运行后，必须进行停电闭锁挂牌。 3.立 钻 （1）在立钻机前，检查立钻位置顶帮情况，如有问题，及时进行处理。 （2）清理立钻位置杂物。 （3）在立钻位置铺设枕木，并铺设平稳。 （4）在立钻机立柱时，必须有四人以上人员相互配合将钻机立柱立到铺设好的枕木基础上。 （5）立柱顶端必须垫木板，防止立柱顶端和顶板打滑，并捆绑防倒链，防止钻机立柱倾倒砸伤人员。 （6）拴挂好链条后，两人扶柱，一人开始旋转立柱底座丝扣

21、上台器，使立柱逐渐与顶底板接触牢固。 （7）立柱竖立稳固后，施工人员对顶板上的防倒链进行紧固。 （8）上抬滑架必须不小于4人，要求动作协调一致，动作缓慢将滑架抬到指定高度后，开始平行移动，使滑架固定卡扣与立柱上的滑架销轴相符，然后将滑架推到位。 （9）滑架上好后班组长根据打眼规定参数开始进行固定滑架水平旋转卡扣及滑架固定卡扣，要求卡扣螺栓必须固定牢固。 （10）钻机立好后施工人员开始连接供风、供水管路，管路连接必须使用专用U型卡，严禁用铁丝或其它物品替代。 （11）装管路时必须将管路里的杂物吹干净，吹管路时，严禁将管路出口对着施工人员，风水不能开启过猛或过大。 （12）风水管路连接好后，开始接

22、泵站、回转机与操作台之间的液压管路，确保在各管路连接完毕后，才可启动电机开关。 （13）准备就绪后，开始给泵站送电，设备进行试运转，期间出现漏风、漏油时必须及时进行处理，确认完好后再开始打钻。 4.打 钻 （1）打钻前，再次对施工地点进行安全检查，并将钻具等物件按照标准化要求码放整齐，不影响行人。 （2）打钻前，检查油箱中的油量，油面不得低于探针上的液面高度线，加油时，不能将滤网拆掉，以防污物进入油箱并检查液压管路接法是否正确、牢固，油冷却器通入清洁用水。 （3）开钻时，进钻速度不要太快，并给予适当的水量以减少粉尘，保证钻头顺利定位，使钻架不致受力较大出现倒钻伤人事故。 （4）待钻头钻进23m

23、时应及时停钻，重新校对钻孔仰角和水平转角，确保钻孔符合设计要求，然后再加大风量并适当加大推进力。 （5）开钻时，操作人员必须保持精力集中,随时判断孔内情况，手不离操纵手把。 （6）钻进中不允许反转，防止钻杆、冲击器、钻头脱扣，随时注意岩粉水混合物排出情况是否正常，在岩粉水混合物排出不正常时，先将冲击器提升一段减少排气阻力，将水吹出一部分，再慢慢推向孔底进行处理。 （7）钻进时，应随时注意检查风、水管路，设备运转声音是否正常，发现异常现象，应立即停钻检查处理。 （8）停钻时，要给少量的压风，避免泥沙浸入冲击器内部；若停钻时间较长时，需将冲击器提离孔底1-2m处再固定。继续钻进时，应先给风、水再缓

24、慢推进，逐渐接近孔底后再钻进。 （9）加接钻杆时，需停止冲击器送水、风，要特别注意孔内清洁，避免泥沙进入冲击器内部损坏机器等事故。 （10）钻杆一定要经过检查，是否弯曲、磨损和钻杆内是否有堵塞物，否则，应将钻杆校直或报废。 （11）接钻杆前必须先使用滑架卡钻器将钻杆卡牢，然后带好回转机与回转器处专用卡，回转机反转与钻杆脱离，后退1根钻杆长度，施工人员将操作手把打到零位，施工人员将钻杆带丝头放进回转机，然后将另一头与卡扣处顺时针旋转连接如果出现距离不够可将回转机向上移一定距离，确保连接。 （12）钻杆连接好后，先开水，再开风，开始开动钻机打钻。 （13）在打钻孔时，必须严格按照参数执行，每班交接

25、班时必须做好记录。 （14）在打钻过程中，必须安排专人负责观察顶、底、帮情况，如发现打钻过工程中顶、底、帮出现脱层或有片帮时，必须停止打钻,先将顶、帮重新支护，消除安全隐患后方可进行打钻。 （15）深孔钻机操作台放置不影响绞车钢丝绳运转，轨道外侧，人员操作时严禁随意在钢丝绳运转区域走动，必须在操作台处操作。 （16）操作人员位置，距钻机3m的位置为安全距离，避免钻机倒落伤人事故发生。 （17）加强通风、洒水、除尘及瓦斯监测管理，负责人必须携带便携式瓦斯传感器，随时进行瓦斯监测。 5.拆 钻 （1）首先通过回转机从滑架后退一根钻杆位置，然后通过操纵阀开启卡钻装置，将上部钻杆卡牢，停止施工，施工人

26、员将专用卡将钻杆与回转机连为整体，回转机倒转，将钻杆卸松后停止施工，人员将钻杆拆除，然后再将回转机开至卡钻装置位置，操作操作台，松掉卡钻装置，回转机带动钻杆后退，继续拆钻杆，如此循环，将全部钻杆卸下，码放到指定存放框架存放。 （2）卸钻杆时，在卸钻过程中发生卡钻现象应立即停止卸钻杆，并送水送风同时活动钻具，将故障排除后方可继续卸钻杆。 （3）拆钻机之前，需将电机开关停电闭锁挂牌，以免误启动造成伤人。 （4）各管路必须处于“无压”状态，才可进行拆除工作。 （5）拆除工作安排有序，相互协调一致，先拆管路后拆滑架、立柱，枕木等。 （6）需登高作业时，扶梯或平台必须架设牢固平稳，并拴好保险带，保险带挂

27、钩挂在顶板钢带上。（二）装药安全技术措施 1.爆破材料的储存,运输,井下爆破必须按煤矿安全规程中的有关规定执行。 2.装药前，首先对工作地点进行敲帮问顶，并贯穿于施工中的每一个环节，无法撬下来的危岩活矸，要打上临时木点柱加强支护，否则，不准作业。 3、装药前，认真检查机械设备，装药时，装药人员不得正对炮孔。 4、炸药装入炮眼后不得冲撞或捣实。 5、同一工作面不得使用两种不同品种的炸药。 6、准备好防滑装置，防滑装置操作要按照顺序执行。 7、每三卷炸药卷连接成一串，将导爆索插入第一串炸药的第二节里，将导爆索打结。 装药步骤：将第一串炸药塞到孔内，末端距洞口1520cm，一人握紧第一串炸药的末端，

28、另一人将第二串炸药与第一串连接，将连在一起的药卷推向孔内，末端距孔洞口1520cm，采用相同的工序将另一串药卷与上一串药卷连接，推向孔内。当孔内装入8m长的药卷后，使用钻机顶药卷，顶药卷时需拆掉钻头并用硬纸板捆在钻杆上开始顶药卷，将连接成一串的药卷与孔洞口药卷连接，然后一人操作钻机（必须由熟练工操作），一人手握药卷中部，使钻杆顶住药卷末端，顶紧后，停钻，手握药卷人员撤离，然后开启钻机慢慢将药卷顶入孔内，末端距孔洞口1520cm，停钻。采用相同的工序将另一串药卷与上一串药卷连接，推向孔内。所有药卷按要求装入后，使用钻机顶住药卷末端，将药卷顶向孔的终端，推进器推到距孔20cm时，停止推进，停钻，采用8#铁丝将钻杆与帮上的锚杆连接，防止钻杆滑出伤人，然后退出U型销，推进器退下，人员取一根钻杆，将钻杆与孔端钻杆连接，开启钻机，使推进器与钻杆连接，对正U型销插口，停止推进，插入U型销，拆除钻杆上捆绑的铁丝，继续推进，同理接下一根钻杆，直至按参数要求到位。退钻杆时每取一节钻杆，必须将孔内钻杆与帮上锚杆捆绑牢固。（三）封孔安全技术措施 1.准备好封孔材料,细质黄土、水、砂（特殊情况下封孔材料再定）按比例20：5：1进行均速搅拌。 2.准备调试封孔设备，正常后，检查风压是否达到封孔要求，