井底主石门揭M17-1煤层防突设计

井底主石门揭M17-1煤层防突专项设计矿长总工程师编制编制时间：2016年1月10日措施会审表措施名称：井底主石门揭M17-1煤层防突专项设计送审单位：小河边煤矿技术室会审日期：2016年1月10日会审意见：审核签字矿长总工程师安全矿长采掘工程师生产矿长通风工程师机电矿长通风队长掘进队长打钻队长机电工程师机电队长安检科长监控主任调度主任目录一、概况1二、煤层、瓦斯、地质构造及巷道布置基本情况11、煤层情况12、瓦斯情况13、地质构造情况14、巷道布置情况2三、建立安全可靠的独立通风系统、抽采系统、监控系统及加强控制通风风流设施的措施21、通风系统情况22、抽采系统情况33、监控系统情况34、加强控制通风风流设施的措施4四、区域综合防突措施41、区域突出危险性预测42、区域防突措施43、区域措施效果检验54、区域验证6五、局部综合防突措施61、工作面突出危险性预测62、工作面防突措施73、工作面措施效果检验7六、安全防护措施8七、揭煤安全技术措施9八、防突组织管理措施9九、应急预案111井底主石门揭M17-1煤层防突专项设计一、概况先井底主石门距M17-1的法线距离为7米，并且巷道处于过M17-2煤门阶段，根据《防治煤与瓦斯突出规定》的相关规定，为确保顺利揭过M17-1煤层及该工作面的安全施工，防止煤与瓦斯突出事故的发生，结合本矿实际，特编制井底主石门揭M17-1煤层防突专项设计。二、揭煤区域煤层、瓦斯、地质构造及巷道布置基本情况1、煤层情况根据小河边煤矿地层综合柱状图，M17-1煤层位于龙潭组中段下部，煤层厚度一般为1.05-4.27m，平均厚度1.75m。结构比较简单，煤层倾角为8°，根据地质钻孔资料，井底主石门揭M17-1煤层区域煤层厚度为3.5m。M17-1与下伏M17-2煤层间的层间距为3.9m-14.40m,平均间距为7.86m。M17-1与上覆M12-1煤层间的层间距为8.3m-33m,平均间距为17.14m。根据K0+246m处地质前探资料，M17-1煤层煤厚为3.8m，M17-1煤层的顶底板岩性多为粉砂岩和泥质粉砂岩，M17-2于M17-1之间的层间距为8.21m。22、瓦斯情况根据井底石门K0+246m处地质前探资料，对M17-1煤层取1个煤样测定原始瓦斯含量及压力。M17-1煤层原始瓦斯含量为12.9559m3/t，原始瓦斯压力为2.186MPa，钻孔在钻进见煤过程中发生喷孔、顶钻、夹钻等瓦斯动力现象。3、地质构造情况小河边煤矿位于盘南背斜南翼中部，为单斜构造。地层总体走向北西西，倾向南南西，倾角10º左右。矿井断层不发育，仅在西部边界见F7断层，该断层总体走向北北东，倾向近东，倾角60～80º。根据之前揭露的地质情况，由于受F7大断层的影响，遇到的小断层较多，均为正断层，落差在0.5～2.5m左右。故本巷在掘进过程中有可能遇到断层。从综合柱状图上看，M17-1与邻近煤层间的层间距变化范围较大，因此在巷道掘进前方及帮外，M17-1煤层极有可能出现褶皱构造。4、巷道布置情况井底主石门主斜井井底测点Z6处开口，按157º方位,5‰坡度掘进，长度为700m，巷道断面为三心拱形，净高为3m、净宽为4.6m，净断面为12.46m²。附图一：小河边煤矿地层综合柱状图3附图二：井底主石门与相邻巷道位置关系图三、建立安全可靠的独立通风系统、抽采系统、监控系统及加强控制通风风流设施的措施1、通风系统井底主石门掘进施工时，采用FBD-2×30kw对旋式局部通风机通风，并安装双风机双电源及自动切换装置，配备Φ800mm的帆布涂胶风筒，风机安设在副井井底车场、防突风门外的进风流中。风机吸入风量为480m3/min，风筒出口风量为460m3/min。井底主石门掘进工作面通风系统路线如下：井底主石门掘进工作面→井底主石门专用回风上山→回风平硐→风井→地面。详见附图三。附图三：井底主石门通风系统示意图2、抽采系统矿井配备两套瓦斯抽采系统，一套高负压，一套低低负压。高负压抽采系统主要用于抽采本煤层瓦斯，配备2BEC42泵两台，一台工作，一台备用，电机功率为185kw，混合流量为145m3/min。掘进时从回风平硐将高负压抽采系统管路经井底主石门专用回风上山接到井底主石门掘进迎头50m范围内，管径为DN200mm，在防突风门附近的龙门架旁的直管段安设一套瓦斯抽采参数监测装置，随时可用于井底主石门掘进工作面抽采。43、监控系统（1）该工作面共需要安设甲烷传感器2个，即T1和T2。（2）T1探头放置于工作面距迎头小于5m，距顶≯300mm，距帮≮200mm，报警浓度为≥0.8%，断电浓度≥0.8%，复电浓度＜0.8%。断电范围为掘进工作面全部非本质安全型电气设备。（3）T2探头安设在井底主石门专用回风巷道交叉口往里10-15米位置。距顶≯300mm，距帮≮200mm，报警浓度为≥0.8%，断电浓度≥0.8%，复电浓度＜0.8%。断电范围为掘进工作面全部非本质安全型电气设备。4、加强控制通风风流设施的措施（1）防突风门的设置在井底主石门开口位置处设置2道正反向的防突风门，风门之间的距离为7m，防突风门距离专用回风巷口的距离为10m。安装防突风门的构筑标准进行施工，风筒穿过墙体、调节风窗及溜子孔均设置防逆流挡板，风门实现正反向连锁。（2）加强通风管理的措施1、进行揭煤作业前，通风队必须对影响范围内的通风设施进行全面检查，取保完好。局部通风机必须实行“三专两闭锁”、“双风机、双电源”并能自动切换，风机供风量符合《作业规程》的要求。52、每7天进行一次风电闭锁、瓦斯电闭锁试跳实验。3、每天进行一次风机自动切换实验。4、风筒吊挂按照安全质量标准化的标准进行，风筒末端出口采用防炮崩硬质风筒，放炮时防止被爆破冲击落地。四、揭M17-1煤范围根据《防突规定》，井底主石门揭M17-1煤层的揭煤范围为：从巷道距离M17-1煤层法向距5m至过完M17-1煤层进入煤层顶板法向距2m的范围。五、控制M17-1煤层层位措施1、法向距离10m前的层位控制（1）根据《防突规定》第61条，在揭煤工作面掘进至距煤层最小法向距离10m之前，施工2个穿透煤层全厚且进入顶（底）板不小于0.5m的钻孔，准确控制煤层层位，掌握煤层赋存位置、形态。（2）由于在法向距离10m前已经在井底主石门对M17-1煤层层位进行了初次控制，因此本设计依据初次控制的成果选择在K0+246m处进行第二次煤层层位控制，以此对M17-1煤层层位进行修正。（3）巷道掘进至K0+246m位置处，设计2个层位控制钻孔，钻孔分布在煤层上、中部。钻孔孔径为75mm，采用ZDY-1250型钻机配50mm光面钻杆进行施工，采用水力排6渣，改用压风排渣，钻孔穿透M17-1煤层顶板。具体钻孔施工参数详见附图五。附图四：井底主石门揭M17-1煤层地质前探钻孔设计图。2、法向距离10m至7m间的层位控制从K0+196.5m位置开始，在进行锚索支护（排间距3m，孔深8m）时观测见煤情况，若第一次出现锚索钻孔见煤，则之后每班掘进前在工作面迎头顶部用锚索钻机施工1个长孔（8m），垂直于顶板，见煤为止，准确记录工作面到M19煤层的垂直距离，用见煤垂距减去0.1m即为掘进工作面到M17-1煤层的法向距离。以此方法，准确控制井底主石门的掘进位置，确保法向距离接近7m时停掘，执行区域防突措施，预计位置为K0+246m。3、法向距离7m至5m间的层位控制（1）根据法向距离7m处区域防突措施钻孔施工情况，选取部分钻孔作出井底主石门揭M17-1煤层第三次地质前探成果图，结合前两次钻探成果，准确分析巷道前方煤层赋存情况，推算出法向距离5m处的巷道位置。（2）法向距离7m位置处开始，每次进行锚索支护时，采用上述方法准确记录M17-1煤层到巷道顶板间的垂直距离。当次垂直距离小于5.5m后，采用锚索钻机在巷道中心线顶部垂直施工钻孔，见煤为止，直到次垂直距离7达到5.1m时停掘，执行区域验证和工作面突出危险性预测。在此期间要根据见煤的垂直准确给出下一循环能够进尺的米数。4、法向距离5m至2m间的层位控制采用上述第3条的方法，先将见煤垂距控制到2.5m以内，然后每班采用同样的方式将垂距逐步控制到2.1m处停掘，执行揭露煤层前的最后验证，预测工作面的突出危险性。六、区域综合防突措施（一）区域突出危险性预测实测M17-1煤层原始瓦斯含量为12.9559m3/t＞8m3/t，实测原始瓦斯压力2.186MPa＞0.74MPa,。故根据《防突规定》第43条，预测井底主石门揭M17-1煤层区域为突出危险区。（二）区域防突措施1、井底主石门揭M17-1煤层区域为突出危险区，必须采取区域防突措施,。根据本矿实际情况，结合《防突规定》相关要求，井底主石门揭M17-1煤层采用穿层钻孔预抽石门揭煤区域煤层瓦斯的区域防突措施。在揭煤工作面距煤层的法向距离7m时执行第一轮区域预抽，在揭露煤层后的允许停掘位置执行第二轮区域预抽。第二轮预抽钻孔控制区域于第一轮钻孔控制区域相接。钻场设8在井底主石门工作面迎头。2、若第一轮区域防突措施施工存在和设计偏差的情况，或者因为掘进施工时间的关系（比如节假日），则应充分利用有利时间对第一轮区域防突措施进行补充，实施该补充措施的位置应选择在巷道距M17-1煤层法线距离为2m之前，钻孔设计应根据第一轮区域钻孔施工的成果及停掘位置进行设计，另行编制。3、预抽钻孔设计参数为：钻孔设计设计钻孔为第一轮54个，第二轮67个，孔径为75mm。钻孔控制到石门揭煤处巷道轮廓线外15m，煤层倾向上钻孔的控制范围为巷道顶板距M17-1煤层法向5m至穿过煤层进入煤层顶板2m法向距的位置。所有钻孔均穿透煤层进入顶板0.5m。第一轮区域预抽效果达标后，预留15米水平投影措施超前距，进行第二轮区域钻孔预抽。附图五：井底主石门预抽M17-1揭煤区域第一轮抽放（效检）钻孔设计图附图六：井底主石门预抽M17-1揭煤区域第二轮抽放(效检)钻孔设计图3、增透措施：因缺乏M17-1煤层透气性参数，在进行第一轮区域钻孔预抽时，考察钻孔的流量衰减情况，若衰减很大，则说明M17-1煤层的透气性非常差，必须采取煤层增透措施。9根据我矿实际情况，设计采用深孔松动欲裂爆破对预抽煤层区域进行爆破欲裂。深孔松动欲裂爆破的安全技术措施另行编制。3、封孔参数：封孔材料使用水泥砂浆，封孔深度为15m，当见煤深度小于15m时，封孔深度为实际见煤深度，封孔埋管选用32mmPVC管。4、连抽方式：钻孔施工完毕后立即进行封孔连抽，孔外采用DN40胶管连接，中间加一个DN32观察控制短接，短接上预留M8观察孔及球阀，所有钻孔连接到分支器，分支器出口连接到汽水分离器，再连接到抽放主管。（三）区域措施效果检验根据《防治煤与瓦斯突出规定》第51条规定，井底主石门揭M17-1煤层区域采用直接测定煤层残余瓦斯含量、残余瓦斯压力和根据瓦斯动力现象判断作为区域措施效果检验的指标。1、进行区域措施效果检验的前提条件：（1）钻孔施工完毕后，绘制钻孔控制范围成果图，确保设计预抽区域不留盲区。（2）每天一次进行抽放参数测定，统计抽放纯量，采用计算残余瓦斯含量的方法，当反算残余瓦斯含量小于8m³/t后，才能进行残余瓦斯含量和压力的直接测定。2、直接测定煤层残余瓦斯含量和压力10在揭煤预抽区域内，根据预抽钻孔成果图，结合《防突规定》的要求，施工4个效果检验钻孔，验证区域防突措施有效性，孔径为75mm，钻孔分别位于预抽区域内的上部、中部和两侧，其中有一个钻孔距离预抽区域内边缘的距离小于2m。若4个钻孔实测残余瓦斯含量均小于8m³/t，残余瓦斯压力均小于0.74MPa，则区域防突措施有效，掘进至距离M17-1煤层法向距离为5m时采取区域验证，否则，需采取补充区域防突措施。钻孔布置详见附图六、七。3、根据现象判断在对井底主石门揭M17-1煤层区域进行区域防突措施效果检验时，若发现了喷孔、顶钻及其他明显突出预兆，则按照《防突规定》第53条规定，判断区域预抽防突效果无效，揭M17-1煤层区域仍为突出危险区，必须采取补充区域防突措施。4、补充区域防突