1、10206瓦斯治理巷道掘進(jìn)工作面特殊防突設(shè)計(jì)和安全技術(shù)措施第一章工作面的基本情況一、工作面概況1.10206瓦斯治理巷道地面位置在葛格溝東北部30m處，工作面標(biāo)高為727-691m，地面標(biāo)高為1360-1485m。該工作面位于10202和10204采空區(qū)下方，10206工作面位于東部上方，帶巷位于北部東翼，計(jì)劃外礦區(qū)位于南部，計(jì)劃外礦區(qū)位于西部。10206瓦斯治理巷道長(zhǎng)度為700米，沿2#煤在137方位掘進(jìn)，回風(fēng)旁路長(zhǎng)度為38米，在48方位掘進(jìn)。10206瓦斯治理巷道與10204軌道順槽之間的水平距離為20m。2.道路的斷面形狀為矩形。根據(jù)巷道層位、圍巖巖性及相關(guān)設(shè)計(jì)確定巷道斷面規(guī)格，斷面技術(shù)

2、參數(shù)見(jiàn)表1。支撐形式采用錨網(wǎng)(索)組合支撐。表1巷道斷面技術(shù)參數(shù)道路名稱面積(平方米)凈寬度(m)凈高(米)工程數(shù)量(m)10206瓦斯治理巷13.444.82.87003.施工方法為綜合開(kāi)挖和帶式輸送機(jī)運(yùn)輸。二、煤層瓦斯賦存條件1、2#煤層整體賦存穩(wěn)定，厚度在1.80 2.10 m之間，平均1.9m，煤層傾角2 3，平均2.3。2#煤層以下1.77米為3#煤層，3#煤層厚度為0.65米2#，02#層間距為7.1米.表2煤層頂?shù)装迩闆r表頂板和底板名稱搖滾名字厚度(m)巖石特征老丁粉砂巖2.0深灰色，半硬，柔和波狀床上用品。直接屋頂泥石4.27黑色，厚層狀，半硬，平行層理，混有粉砂質(zhì)條帶。直接底

3、部砂質(zhì)泥巖1.75黑色半硬質(zhì)剪切接頭。2.氣體狀況根據(jù)原相煤礦一采區(qū)工作面瓦斯涌出量預(yù)測(cè)報(bào)告，當(dāng)一采區(qū)2號(hào)煤層最大瓦斯含量為12m/t，掘進(jìn)速度為每月300米時(shí)，掘進(jìn)期間絕對(duì)瓦斯涌出量為2.96m3/min。3.煤粉2#煤粉具有爆炸性，火焰長(zhǎng)度為10毫米，自燃傾向性等級(jí)為級(jí)，不容易自燃。4.地質(zhì)結(jié)構(gòu)原10204軌道7#測(cè)點(diǎn)處有一個(gè)陷落柱，編號(hào)W2，長(zhǎng)軸51m，短軸38m，面積1380.2m2；原10204停采線揭露一條正斷層，走向N53E，傾向S37E，傾角65，落差1.6m，對(duì)掘進(jìn)有一定影響。第二章區(qū)域綜合防突措施一、區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)根據(jù)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2013年11月發(fā)布的太原華潤(rùn)煤業(yè)有限公

4、司02、2號(hào)煤層煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)報(bào)告，太原華潤(rùn)煤業(yè)有限公司2號(hào)煤層的破壞類(lèi)型屬于三類(lèi)破壞煤；煤層瓦斯壓力1.15兆帕，大于0.74兆帕；煤的堅(jiān)固系數(shù)為0.33，小于0.5；氣體排放的初始速度為16.4毫微克，大于10毫微克。根據(jù)煤礦瓦斯等級(jí)鑒定暫行辦法 (2011)等規(guī)定，評(píng)價(jià)結(jié)果如下：太原華潤(rùn)煤業(yè)有限公司原相煤礦2號(hào)煤層為合法開(kāi)采邊界內(nèi)的突出煤層；原相煤礦一采區(qū)工作面瓦斯涌出量預(yù)測(cè)報(bào)告預(yù)測(cè)時(shí)該區(qū)域最大瓦斯含量為12m/t，大于臨界值，即該區(qū)域2號(hào)煤層為突出煤層，該區(qū)域?yàn)橥怀鑫ｋU(xiǎn)區(qū)。2.區(qū)域防突措施1.區(qū)域防突措施的選擇10206瓦斯治理巷道掘進(jìn)700米，0 106米采用順層鉆孔預(yù)抽煤巷

5、條帶煤層瓦斯的方式，106 700米為開(kāi)采保護(hù)層段，并測(cè)試了開(kāi)采保護(hù)效果。表3 10206區(qū)域瓦斯治理巷道防突措施位置距離(m)區(qū)域防突措施0106沿煤層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶煤層瓦斯106700開(kāi)采保護(hù)層2.區(qū)域防突措施設(shè)計(jì)從0到106米，選擇瓦斯抽放鉆孔施工。ZDY1900S礦用隧道鉆機(jī)、73mm鉆桿和113mm復(fù)合鉆頭用于鉆井施工。1)10206瓦斯治理巷0 106 m前段2#煤層瓦斯抽采設(shè)計(jì)通過(guò)預(yù)掘巷道施工中該煤層鉆孔消突3)W2陷落柱后段采空區(qū)下瓦斯抽放設(shè)計(jì)保護(hù)層保護(hù)范圍的確定沿傾斜方向的保護(hù)范圍保護(hù)層工作面沿傾斜方向的保護(hù)范圍應(yīng)根據(jù)卸壓角度來(lái)確定，如圖1所示。當(dāng)本礦井未測(cè)得卸壓角度時(shí)，可

6、參考表4中的數(shù)據(jù)。保護(hù)層；b-保護(hù)層；c保護(hù)范圍的邊界線圖1保護(hù)層工作面沿傾斜方向的保護(hù)范圍表4保護(hù)層沿傾斜方向的卸壓角度煤層傾角(o)泄壓角(o)080807575107783757520738775753069907770原煤礦2#煤層為近水平煤層，煤層傾角小于10，上保護(hù)層沿傾斜方向卸壓角為75。沿傾斜方向的保護(hù)范圍為1.9m罷工方向的保護(hù)范圍如果帶保護(hù)層的采煤工作面停采3個(gè)月以上，卸壓充分，則帶保護(hù)層的采煤工作面沿走向與初始采線相對(duì)應(yīng)的保護(hù)范圍邊界線、停采線和剩余煤柱的邊緣位置可按卸壓角56 60劃定，如圖2所示。保護(hù)層；b-保護(hù)層；煤柱；d-采空區(qū)；e-保護(hù)范圍；F初始采礦線和停止采

7、礦線圖2保護(hù)層工作面初采線、停采線和煤柱的影響范圍原始煤礦10204工作面停采3個(gè)多月，卸壓充分。上保護(hù)層沿走向的卸壓角度為60，沿走向的保護(hù)范圍為4.1m最大保護(hù)垂直距離保護(hù)層和被保護(hù)層之間的最大保護(hù)垂直距離可參考表5選擇，或通過(guò)公式(D1)計(jì)算和確定：表5保護(hù)層和被保護(hù)層之間的最大保護(hù)垂直距離煤層類(lèi)別最大保護(hù)垂直距離(m)上保護(hù)層下保護(hù)層緩傾斜和傾斜煤層上保護(hù)層最大保護(hù)垂直距離：(草1)式中：上保護(hù)層理論最大保護(hù)垂直距離，m，與工作面長(zhǎng)度和開(kāi)采深度有關(guān)，可參考表6。當(dāng)時(shí)取，但不超過(guò)250米；-保護(hù)層開(kāi)采的沖擊系數(shù)，當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，-保護(hù)層開(kāi)采厚度，m；-保護(hù)層的最小有效厚度，m。可參考圖d.3

8、確定：-夾層硬巖(砂巖、石灰?guī)r)含量系數(shù)，用以表示夾層巖石在當(dāng)時(shí)、當(dāng)時(shí)的百分比。表6開(kāi)采深度與工作面長(zhǎng)度的關(guān)系開(kāi)采深度(m)(m)工作面長(zhǎng)度(m)507510012515020025040040505866717476500293949566266686002434435055596180021293641454950查表顯示02#煤保護(hù)層最大保護(hù)垂直距離為50m。綜上所述，02#煤層保護(hù)范圍的邊界線沿走向?yàn)?.9m，沿走向?yàn)?.1m。W2陷落柱后段共594米，在保護(hù)層保護(hù)范圍內(nèi)。3、區(qū)域防突措施施工技術(shù)要求1)排水鉆孔由綜合防治部設(shè)計(jì)，鉆井隊(duì)施工。施工前，應(yīng)制定并認(rèn)真執(zhí)行鉆井施工安全技術(shù)措施

9、。2)嚴(yán)格進(jìn)行鉆孔驗(yàn)收，由瓦斯工程師、安全員、班組長(zhǎng)負(fù)責(zé)，主要檢查鉆孔是否符合設(shè)計(jì)要求及相關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，認(rèn)真收集和記錄工作面的相關(guān)情況及實(shí)施措施，突出預(yù)兆(包括噴孔、卡鉆等)。)。三、區(qū)域防突措施效果檢驗(yàn)1、效果測(cè)試方法和指標(biāo)用DGC瓦斯含量直接測(cè)定儀測(cè)定殘余瓦斯含量W來(lái)檢驗(yàn)措施的效果，煤巷條帶每隔20 30m布置一個(gè)測(cè)試點(diǎn)，每個(gè)區(qū)域不少于3個(gè)測(cè)試點(diǎn)。鉆孔時(shí)應(yīng)盡可能避開(kāi)有防突措施的鉆孔，并鉆至預(yù)定位置取煤芯和煤壁每個(gè)標(biāo)定鉆孔應(yīng)布置在防突措施鉆孔密度小、孔距大、抽采時(shí)間短的位置，并盡可能遠(yuǎn)離測(cè)試點(diǎn)周?chē)拿總€(gè)抽采鉆孔或與周?chē)椴摄@孔保持等距離，避開(kāi)回采巷道的涌出范圍和保護(hù)范圍。在地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的地區(qū)

10、適當(dāng)增加標(biāo)定鉆孔的數(shù)量。四.區(qū)域核查1.區(qū)域核查方法和指標(biāo)區(qū)域驗(yàn)證采用鉆屑?xì)怏w解吸指數(shù)法。工作面在煤層適當(dāng)位置鉆三個(gè)鉆孔，鉆進(jìn)煤層時(shí)每隔2m采集一次粒徑為(1-3)mm的鉆屑，測(cè)量瓦斯解吸指數(shù)K1值。每鉆1米測(cè)量一次切削量。工作面進(jìn)入該區(qū)域時(shí)，應(yīng)至少連續(xù)驗(yàn)證兩次，首次預(yù)留2m的超前距離。連續(xù)兩次驗(yàn)證完成后，固體隧道段每20m進(jìn)行一次區(qū)域驗(yàn)證，開(kāi)采保護(hù)層段每40m進(jìn)行一次區(qū)域驗(yàn)證。結(jié)構(gòu)破壞區(qū)的連續(xù)區(qū)域驗(yàn)證。區(qū)域驗(yàn)證鉆孔的布置見(jiàn)附圖7。表7驗(yàn)證指標(biāo)臨界值最大鉆屑量Smax(千克/米)鉆屑?xì)怏w解吸指數(shù)K1(毫升/克)危險(xiǎn)60.5有一個(gè)指標(biāo)達(dá)到或超過(guò)閾值極限值是突出危險(xiǎn)工作面60.5無(wú)突出危險(xiǎn)的工作面

11、2.驗(yàn)證鉆井布局和控制范圍掘進(jìn)工作面設(shè)有三個(gè)驗(yàn)證孔，1號(hào)驗(yàn)證孔沿巷道中心線平行于掘進(jìn)方向布置，2號(hào)和3號(hào)驗(yàn)證孔分別距巷道兩側(cè)0.5m。最終孔點(diǎn)位于巷道斷面兩側(cè)輪廓線外3m處，鉆孔深度為9 10m。確認(rèn)無(wú)突出危險(xiǎn)，并保持2m的超前距離。3.區(qū)域驗(yàn)證完成后，將在工作面迎頭施工一個(gè)超前鉆孔，超前距離不小于15m，以查明地質(zhì)構(gòu)造，觀察突出預(yù)兆。掘進(jìn)施工時(shí)，每隔10m應(yīng)施工一個(gè)頂板檢測(cè)孔，以保證距02#煤層的最小正常距離不小于5m。第三章局部綜合防突措施一、人臉預(yù)測(cè)1、預(yù)測(cè)方法和指標(biāo)鉆屑瓦斯解吸指數(shù)法用于預(yù)測(cè)局部突出危險(xiǎn)性。工作面在煤層適當(dāng)位置鉆三個(gè)鉆孔，鉆進(jìn)煤層時(shí)每隔2m采集一次粒徑為(1-3)mm的

12、鉆屑，測(cè)量瓦斯解吸指數(shù)K1值。每鉆1米測(cè)量一次切削量。表8預(yù)測(cè)指數(shù)臨界值最大鉆屑量Smax(千克/米)鉆屑?xì)怏w解吸指數(shù)K1(毫升/克)危險(xiǎn)60.5有一個(gè)指標(biāo)達(dá)到或超過(guò)閾值極限值是突出危險(xiǎn)工作面60.5無(wú)突出危險(xiǎn)的工作面2.預(yù)測(cè)鉆井布局和控制范圍掘進(jìn)工作面布置3個(gè)預(yù)測(cè)鉆孔，1號(hào)預(yù)測(cè)鉆孔沿巷道中心線布置，平行于掘進(jìn)方向，2號(hào)和3號(hào)預(yù)測(cè)鉆孔分別距巷道兩側(cè)0.5m。最終鉆孔點(diǎn)位于巷道斷面兩側(cè)輪廓線外3m處，鉆孔深度為9 10m。預(yù)計(jì)無(wú)突出危險(xiǎn)，預(yù)留2m推進(jìn)距離。工作面預(yù)計(jì)鉆孔布置見(jiàn)附圖8。二、局部防突措施1.局部防突措施的選擇當(dāng)區(qū)域驗(yàn)證表明煤層存在突出危險(xiǎn)時(shí)，采用施工排水鉆孔的方法卸壓，消除煤層突出危

13、險(xiǎn)。2.局部防突措施的設(shè)計(jì)工作面迎頭布置一排11個(gè)排水鉆孔，鉆孔控制范圍為巷道輪廓線兩側(cè)5m。鉆孔深度15m，采用ZDY1900S液壓隧道鉆機(jī)鉆孔，孔徑113mm。排水鉆孔設(shè)計(jì)見(jiàn)工作面防突措施鉆孔布置圖。采用鉆屑瓦斯解吸指數(shù)法對(duì)措施的效果進(jìn)行了檢驗(yàn)，在工作面布置了三個(gè)檢測(cè)鉆孔，分別位于巷道的中部和兩側(cè)。鉆孔時(shí)應(yīng)盡可能避免帶防突措施的鉆孔。鉆井過(guò)程中每隔2m收集一次粒徑為(1-3)mm的鉆屑，測(cè)量氣體解吸指數(shù)K1，鉆井過(guò)程中每隔1m收集一次鉆屑量S。只有當(dāng)檢查鉆孔滿足以下兩個(gè)條件時(shí)，防突措施才算有效。否則，必須重新實(shí)施防突措施，直到驗(yàn)證措施有效。工作面防突措施鉆孔布置見(jiàn)圖9。表9校準(zhǔn)指數(shù)臨界值最

14、大鉆屑量Smax(千克/米)鉆屑?xì)怏w解吸指數(shù)K1(毫升/克)危險(xiǎn)60.5有一個(gè)指標(biāo)達(dá)到或超過(guò)閾值極限值是突出危險(xiǎn)工作面60.5無(wú)突出危險(xiǎn)的工作面2.檢查鉆孔布局和控制范圍掘進(jìn)工作面設(shè)有三個(gè)標(biāo)定孔，1號(hào)標(biāo)定孔沿巷道中心線平行于掘進(jìn)方向布置，2號(hào)和3號(hào)標(biāo)定孔分別距巷道兩側(cè)0.5m。最終孔點(diǎn)位于巷道斷面兩側(cè)輪廓線外3m處，鉆孔深度為9 10m。校準(zhǔn)時(shí)沒(méi)有明顯的危險(xiǎn)，并預(yù)留2m的超前距離。第四章安全措施一、局部通風(fēng)系統(tǒng)1.FBD 6.3/230反氣旋用于強(qiáng)制通風(fēng)。局部通風(fēng)機(jī)安裝在東翼膠帶巷的新鮮風(fēng)流中。選用直徑800毫米的抗靜電阻燃風(fēng)管。局部通風(fēng)機(jī)裝有“三專(zhuān)二鎖”和自動(dòng)切換裝置。2.工作面通風(fēng)進(jìn)風(fēng)流：地面主斜井主井旁路膠帶巷東翼皮帶巷(風(fēng)機(jī)和風(fēng)筒)10206瓦斯治理巷工作面?；仫L(fēng)流量：10206瓦斯治理巷工作面10206瓦斯治理巷回風(fēng)旁路東翼皮帶巷東翼回風(fēng)巷東翼總回風(fēng)巷第二總回風(fēng)巷回風(fēng)井地面。3、掘進(jìn)工作面風(fēng)量計(jì)算。1)根據(jù)瓦斯涌出量計(jì)算掘進(jìn)工作面風(fēng)量根據(jù)絕對(duì)瓦斯涌出量計(jì)算該區(qū)域內(nèi)瓦斯絕對(duì)涌出量統(tǒng)計(jì)值為2.96m3/min，抽采率按35%計(jì)算，掘進(jìn)期間瓦斯絕對(duì)涌出量為1.93 m3/min。q開(kāi)挖面=100 q開(kāi)挖面k開(kāi)挖面=1001.931.6309m3/min/min其中：100根據(jù)氣體計(jì)算選擇的常數(shù)；掘進(jìn)工作面