XX矿井的揭煤设计0815

XX矿井首采区石门揭煤专项防突设计1揭煤区域的基本情况1.1煤层赋存情况矿井开采的二1煤层赋存于山西组下部，煤层赋存标高-322～-700m，埋深约410.00～780.00m，煤层上距砂锅岩砂岩73.01～81.54m，平均75m左右，下距L8灰岩17.79～20.43m，平均18.97m，煤层全区发育，全部可采，属稳定型厚煤层。煤层厚度4.33～8.10m，平均厚度6.08m。二1煤层直接顶板为泥岩、砂质泥岩，间接顶板为细、中粒砂岩（大占砂岩）。底板为灰黑色泥岩、砂质泥岩。揭煤地点位于首采工作面的下顺槽，巷道底板标高-470m。煤层走向大致呈北20～45°东，倾向南东，倾角7～12°，煤厚6.10m，优质无烟煤。煤层直接顶以泥岩砂质泥岩为主，夹细砂、粉砂岩薄层，层厚2.10～12.25m，平均厚5.57m。砂质泥岩为深灰色薄层及中厚层状，裂隙不发育。泥岩多为深灰色块状，裂隙不发育。在直接顶与煤层之间，局部夹0.20～0.50m的灰黑色泥岩和炭质泥岩。煤直接底板为灰黑色泥岩或砂质泥岩，泥岩为致密块状，砂质泥岩为薄至中厚层状，水平层理发育，下部的泥岩及砂质泥岩中夹菱铁质泥岩薄层，局部裂隙发育。1.2煤层瓦斯情况揭煤点附近，在地勘期有3个钻孔瓦斯参数，建井期一个揭煤点瓦斯参数，基建期3个井下钻孔瓦斯参数，按照3个不同时期距离揭煤点由近到远的位置关系排列，各参数如表1-1。表1-1揭煤点附近瓦斯参数测定结果表时期钻孔编号距揭煤点的距离/mP/(Mpa)W/(m3/t)ΔPf33021850.7622.2712.311.0033015500.879.7935015509.0337029600.784.563.130.77建井期主井揭煤4601.4026.0712.000.333号交叉点1#4250.9112.6230.500.183号交叉点2#4252.6020.0528.000.20风井底东65m1#6001.3517.5429.000.24风井底东65m2#6001.0015.8331.000.32地勘期基建期河南理工大学在测定3号交叉点处采得煤样，利用高压容量法测得吸附常数a、b值分别为40.930和1.496。1.3地质构造井田位于焦作煤田中深部，处于北东向区域大断裂九里山断层的上升盘（下盘），南部紧依近东西向大断裂凤凰岭断层，井田基本构造形态为地层走向大致呈北20～45°东，倾向南东，倾角7～12°的单斜构造，伴有中小正断层多条，正断层有利于瓦斯的逸散。揭煤地点位于F216-1断层和DF3-6断层之间，最小法向距离100m，附近无其它地质构造。因此，揭煤点基本不受地质构造的影响。1.4揭煤时的巷道布置情况（附揭煤时的巷道形象进度图）2揭煤时的通风系统根据矿井施工建设网络计划，首次揭煤时间2011年3月20日，揭煤地点为首采工作面12091下顺槽车场处。揭煤工作面揭煤时的通风系统为：主副井→东轨道大巷→12091揭煤工作面局部通风机→12091下顺槽车场→两道防突风门→揭煤工作面→12091下顺槽顶板穿层巷→12采区回风斜巷→总回风巷→风井→地面揭煤时的矿井通风系统图见附图。揭煤工作面的局部通风情况：12091下顺槽揭煤工作面的局部通风机设置在东轨道大巷内，经12采区下车场到12091下顺槽车场至揭煤工作面。风机采用FBDNo-6型高效对旋局部通风机，功率15KW×2，风机实现“三专两闭锁”和“双风机双电源自动倒台”功能，风机工作风量350m3/min，风筒直径φ600mm，风筒出口风量300m3/min。3石门揭煤实施流程石门距煤层最小法向距离10m前打2个穿过煤层全厚的超前探测钻孔，探明煤层位置、产状→在距离煤层最小法向距离7m采取区域防突措施，并进行效果检验，直到有效→在揭煤工作面距煤层最小法向距离5m前用工作面预测方法进行区域验证（局部综合防突措施的工作面预测）→如果区域验证有突出危险，实施工作面防突措施，并进行工作面措施效果检验，直到措施有效→如果区域验证为无突出危险或采取工作面防突措施并经效果检验有效时，则采用前探孔边探边掘，直至到远距离爆破揭穿煤层前的工作面位置（最小法向距1.5m）→采用工作面预测的方法进行最后验证，若经验证仍为突出危险工作面时则再次实施工作面防突措施，直到验证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→如果首次揭煤的远距离爆破未能一次揭穿煤层，则继续按照揭煤的安全、技术措施“过煤门”，直到进入顶板2m以上→揭煤结束。石门揭煤实施流程图距煤层最小法向距离10m前打2个穿煤层全厚的超前探孔，探明煤层位置、产状进行区域预测有无突出危险否是在距离煤层最小法向距离7m采取区域防突措施效果检验Δh2、k1有无突出危险强化区域防突措施在揭煤工作面距煤层最小法向距离5m前用工作面预测方法进行区域验证（局部综合防突措施的工作面预测）有无突出危险实施工作面防突措施进行工作面措施效果检验，钻屑瓦斯解吸指标法Δh2、k1有无突出危险强化工作面防突措施采用前探孔边探边掘，直至到远距离爆破揭穿煤层前的工作面位置（最小法向距1.5m）工作面预测、效检、验证有无突出危险强化工作面防突措施在采取安全防护措施的条件下采用远距离爆破揭煤作业是否进入煤层顶板2m以上揭煤结束有有有有有无无无无无局部综合防突措施区域综合防突措施4揭煤区域防突措施4.1确定安全岩柱厚度在石门距煤层最小法向距离10m前打2个穿过煤层全厚的超前探测钻孔，探明煤层位置、产状，准确确定距采取区域防突措施的巷道掘进位置。设计钻孔参数如表4-1。孔号孔径倾角方向角预计见煤点孔深备注1Φ90mm0平行巷道中线62.3m96.5m穿过煤层全厚0.5m2Φ90mm-80平行巷道中线10m16.5m穿过煤层全厚0.5m钻孔布置图如图4-1。图4-1超前探测钻孔布置示意图根据实际见到的煤层顶底板钻孔长度，计算煤层倾角、煤层厚度，确定巷道与煤层的位置关系、煤层产状结构。4.2区域预测根据矿井地勘时期、建井时期、基建时期测得的瓦斯参数可以看出，所有瓦斯参数测点的瓦斯压力均大于0.74MPa，瓦斯含量在9个样本中只有1个小于8m3/t，瓦斯含量最大达到26.07m3/t。因此，在首采区范围内的煤层评估为有煤与瓦斯突出危险煤层，根据《防治煤与瓦斯突出规定》第三十八条第一款“经评估为有突出危险煤层的新建矿井建井期间，以及突出煤层经开拓前区域预测为突出危险区的新水平、新采区开拓过程中的所有揭煤作业，必须采取区域综合防突措施并达到要求指标”的规定，在该处揭煤前，必须采取区域综合防突措施。为了进一步判断揭煤区域的突出危险性，同时更多掌握矿井煤层瓦斯赋存相关参数，充分利用1#、2#前探钻孔，在前探钻孔进入煤层后，取煤样测定瓦斯含量，钻孔施工完毕后进行封孔测定瓦斯压力。既探测了煤层位置、产状，又获取了煤层瓦斯参数，又相当于进行了一次区域突出危险性验证。4.3区域防突措施在石门距煤层最小法向距离10m前探明煤层位置、产状后，确定巷道掘进至距煤层的最小法向距离7m的位置，严禁超掘。按照目前掌握的煤层产状，巷道向前掘进16.8m后，巷道距煤层的最小法向距离为7m。根据《防治煤与瓦斯突出规定》第四十九条第四款规定，打穿层钻孔进行预抽煤层瓦斯，设计钻孔最小控制范围：石门揭煤处巷道轮廓线外12m，同时还保证控制范围的外边缘到巷道轮廓线（包括预计前方揭煤段巷道的轮廓线）的最小距离不小于5m，1～13#钻孔穿透煤层全厚，14、15#控制到巷道轮廓线外5m处，16#钻孔煤孔超前距15m。为了均匀布置钻孔，在煤层倾向上沿煤层面5m设计1个钻孔，在煤层走向上沿煤层面4m设计1个钻孔，钻孔布置三视图如图4-2、4-3、4-4所示。区域治理措施穿层钻孔剖面图图4-2区域治理措施穿层钻孔平面图图4-3区域治理措施穿层钻孔正视图图4-34.4区域措施效果检验根据区域防突措施抽采钻孔的抽采影响范围和抽采过程中测定的钻孔抽采参数计算区域瓦斯抽采率，当抽采率不小于30%或抽采时间不少于3个月时，进行区域措施效果检验。根据《防突规定》第五十二条第二款规定，采用钻屑瓦斯解吸指标法进行效果检验。检验孔的布置如图4-4。检验钻孔布置图图4-4钻屑瓦斯解吸指标法检验石门揭煤工作面突出危险性的指标临界值如表4-2。表4-2钻屑瓦斯解吸指标法指标临界值煤样Δh2指标临界值/PaK1指标临界值/[ml·(g·min1/2)-1]干煤样2000.5湿煤样1600.4如经区域措施效果检验仍有煤与瓦斯突出危险，则在超指标的位置附近补打抽采钻孔，进行强化预抽，然后再进行效果检验，直至检验孔均在指标临界值以下，方可在采取安全防护措施的前提下进行掘进作业，直至距煤层的最小法线距离5m，严禁超掘。4.5区域验证在揭煤工作面距煤层最小法向距离5m时，采用局部综合防突措施的工作面预测的方法进行区域验证。根据《防突规定》第五十七条第一款和第七十一条第一款规定，采用钻屑瓦斯解吸指标法进行验证。如经过验证为无突出危险，则在边探边掘的措施下，掘进至法向距离煤层1.5m处，进行最后的验证（或揭煤工作面预测）；如果经过验证为有突出危险，则采用工作面防突措施进行消除突出危险。5揭煤工作面局部防突措施5.1揭煤工作面预测方法工作面预测方法采用钻屑瓦斯解吸指标法进行预测。由工作面向煤层打3个直径42mm、孔深8m的钻孔。由于是顶板揭煤巷，巷道底板比正前先见煤，因此，设计预测钻孔平行于巷道底板，并距底板1.5m。一个钻孔位于掘进巷道断面的中部，并平行于掘进方向，另两个钻孔在巷邦两侧各一个，其终孔点位于巷道轮廓线外2～4m处，在钻孔钻进到煤层时每钻进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或Δh2值。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；否则，为突出危险工作面。表5-1钻屑瓦斯解吸指标法预测石门揭煤工作面突出危险性指标临界值煤样Δh2指标临界值/PaK1指标临界值/[mL·(g·min1/2)-1]干煤样2000.5湿煤样1600.4揭煤工作面预测钻孔布置示意图见图5-1、5-2。巷道轮廓线外4m巷道8m巷道轮廓线外4m巷道轮廓线2号预测检验孔1号预测检验孔3号预测检验孔预测检验钻孔布置平面图图5-1预测检验钻孔布置正面图图5-25.2揭煤工作面防突措施按照目前掌握的煤层产状，巷道向前掘进11.3m后，巷道距煤层的最小法向距离为5m，采用局部综合防突措施的工作面预测的方法进行区域验证。当进行区域验证为有突出危险时，采用补打密集抽采钻孔方式进行防突工作，即揭煤工作面防突措施。根据《防治煤与瓦斯突出规定》第八十二条规定，在揭煤工作面采用预抽瓦斯防突措施，采用直径Φ90mm钻孔进行预抽煤层瓦斯，设计钻孔最小控制范围：石门的两侧和上部轮廓线外5m，下部3m，共设计钻孔91个。1～10#钻孔穿透煤层全厚，11、12、13#与10#钻孔等长。为了使其达到预期的消突效果和均匀布置钻孔，在煤层倾向上沿煤层面5m设计1个钻孔，在煤层走向上沿煤层面2m设计1个钻孔，钻孔布置三视图如图5-3、5-4、5-5所示。揭煤工作面防突措施钻孔布置剖面图图5-3揭煤工作面防突措施钻孔布置平面图图5-3揭煤工作面防突措施钻孔布置正视图图5-35.3效果检验工作面效果检验方法采用钻屑瓦斯解吸指标法进行检验。具体操作与揭煤工作面预测方法一致。当经效果检验为无突出危险时，掘进；当经效果检验为有突出危险时，根据具体情况重复采取揭煤工作面防突措施。6组织管理措施为保证揭煤工作的顺利进行，成立揭煤施工领导小组，负责指挥揭煤施工作业，要求做到技术措施到位，施工质量到位。组长：吴铁军副组长：蔡正龙李鑫胡志亮徐国强成员：宋俊杰韩利李文军秦超郭运河王平超吕先义刘鹏李大军职责范围：组长：负责整个揭煤工作的统一指挥和安排。技术副指挥长：组织有关部门制定、审批、贯彻揭煤措施，并组织有关单位和人员实施。安监科负责人：负责组织安检部门严格监督揭煤措施的落实、执行及揭煤过程中的安全工作。机电负责人：负责揭煤期间各项措施中机电管理