采區防突設計說明書(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 風流中瓦斯（或二氧化碳）的平均絕對涌出量， m3/min；礦井瓦斯涌出量指采掘工作面回風流絕對瓦斯涌出量，不含瓦斯抽放量。 KCH4—— 采面瓦斯涌出不均衡通風系數。（正常生產條件下，連續觀測 1個月，日最大絕對瓦斯涌出量與月平均日瓦斯絕對涌出量的比值）。 根據六礦統計資料采煤工作面 q 采 在 8～ 11m3/min 取 q 采 =11m3/min Q 采 =100 11 =1430 取 Q 采 =1500m3/min ② 巖巷掘進工作面所需風量計算 Q 掘 =(7. 8 )/t 式中： Q 掘 采用壓入式通風時，稀釋炮煙所需風量， m3/min t掘進巷道的通風時間， min，取 30； S掘進巷道的凈斷面， m3,取 ； L掘進巷道的通風長度， m，取 500； P風筒進出風量之比，取 ； A同時爆破的炸藥量， kg，取 18 kg。 Q 掘 =（ /30=160m3/min 取 Q 掘 =200m3/min ③ 煤巷掘進工作面所需風量計算 Q 掘煤 =100 q K 式中： Q 掘煤 煤巷掘進工作面所需風量 m3/min q煤巷掘進工作面絕對瓦斯涌出量 m3/min K瓦斯涌出不均衡系數， K= 根六礦收集資料，煤巷掘進工作面絕對瓦斯涌出量在 ～ m3/min，取最大值 q= m3/min Q 掘煤 =100 =423 m3/min 根據六礦煤巷掘進的實際供風量統計資料取 Q 掘煤 =450 m3/min 2 個煤巷掘進面共需配風 900m3/min。 ④ 抽放工 作面和硐室實際需風量 根據《規程》要求和生產礦井的實際配風情況。抽放工作面和硐室實際配風量如下： 抽放工作面配風量 600 m3/min； 采區變電所配風 120 m3/min； 井下火藥庫配風量 120 m3/min； 充電硐室配風量 120 m3/min； 采區絞車房配風量 120 m3/min； 其他地點配風量 240 m3/min； 風量合計：Q=1500+900+200+600+120+120+120+120+240=3920m3/min 五、通風設備 截至目前中央風井已停運 。小莊風井于 1978 年投入運行，現安裝兩臺風機， 2 號風機均為 風機， 1 號風機作為 備 用 風 機 。 東 風 井 于 1995 年 投 入 運 行 ， 現 安 裝 兩 臺，現運行為 1 號風機， 2 號風機作為備用風機。 小莊風井設反風道，東風井為反轉反風，反風量可達到正常風量的 40%以上。 六、礦井通風系統的合理性、可靠性及抗災能力分析 礦井采用抽出式通風，從技術角度上講有以下優點： 井下風流處于負壓狀態，當主扇因故停止運轉時，井下風流壓力提高，可使采空區瓦斯涌出量減少，比較安全； 漏風量小，通風管理比較容易； 礦井風量按實際需要配風，并考慮漏風系數，保證了礦井生產所需風量。 礦井有 3個能通達地面的安全出口，安全出口間距離大于 30m，保證了人員撤出的安全性； 巷道內設置有常開風門，常閉風門，保證了風力的流向。 井下各掘進面均配有兩部 2 15kw 的局部扇風機，并考慮了風電閉鎖及備用風機。 綜上所述，六礦在通風方面，從系統、風量、通風設備、通風設施等方面都作詳細的考慮，因此六礦的通風系統近期是安全可靠的。在實際生產中，應根據實際供風情況，確定采區的產量。 第四章 防突設計 六礦二 1煤層具有儲氣條件好，瓦斯含量高，逸散條件差，構造發育，煤的堅固性系數低，突出危險性指標高等特點，特別是在向斜軸部及其附近、斷層附近等地掘進采煤時，應加強瓦斯涌出檢測、通風和防突工作，以防患于未然。六礦 209采區防突設計堅持區域防突措施先行，局部防突措施補充的原則。 第一節 區域綜合防突措施 一、區域突出危險性預測 六礦 1970年 9月 25日在南三巖石下山掘進工作面發生第一次煤與瓦斯突出，突出點標高約為 190m，埋深 340m，突出煤 量 30t，瓦斯量不詳， 1970 年被定為煤與瓦斯突出礦井。截止到目前，共突出33次。 20xx年 10 月 13 日， 21431綜采工作面發生了自建礦以來最大的一次煤與瓦斯突出事故，突出煤量 ，瓦斯量 50052m3。統計33次突出，平均突出煤量 、平均突出瓦斯量 7200m3；統計 33次突出，煤巷掘進工作面共發生 29 次，橫川揭煤 3 次，采煤工作面1 次；突出多發生在地質構造附近，如斷層，煤層 變薄帶，向斜軸部；多數突出發生在放炮后，即放炮震動引起；突出前均有明顯的突出預兆，主要表現為響煤炮、煤層層理紊亂、煤強度變軟，有時出現支架歪扭變形；突出時一般伴隨有動力現象，且隨著突出強度增加，動力現象逾為明顯。建礦以來發生的瓦斯事故 11 次，共死亡 34 人，其中突出 4 次，死亡 18人。 由鶴煤（集團）公司科研所測得在南翼六采區獨立回風掘進工作面（標高 300m），瓦斯壓力為 ；北翼專用回風巷三橫川（標高 360m），瓦斯壓力 。已遠遠超出突出臨界值 。 二、區域防突措施 ㈠區域防 突措施選擇 區域防突措施包括開采保護層和預抽煤層瓦斯兩類，本井田主要可采煤層為山西組二 1 煤，屬單一煤層，無保護層，因此選擇預抽煤層瓦斯。 ㈡瓦斯抽放 抽放方法的選擇 209采區區域防突措施采取穿層孔預抽煤層瓦斯及順層鉆孔預抽煤層瓦斯區域防突措施兩種方法。 ①穿層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯 我礦 209 采區在每個工作面底板巖石中均布置有底板抽放巷，即2091 底板抽放巷、 2093 底板抽放巷、 2095底板抽放巷（即南翼三水平輔助回風巷北段），通過對底板巖石抽放巷的布置為實現穿層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯創造了條件 。 為使預抽瓦斯措施取得良好的效果，穿層鉆孔一般采用網格式布孔方式。網格式穿層鉆孔的鉆孔間距，一般采用 10 10m(走向傾向 )的網格間距布孔 ,根據煤層透氣性及采掘接替所允許的預抽時間 ,網格間距可適當增加或減小 ,如采用 5 5。 ②順層鉆孔預抽煤層瓦斯 此種布孔方式適用于無底板巖巷的巷道布置方式，目的是為了防治采煤工作面的突出。鉆孔從下順槽打上向孔，從上順槽沿煤層打下向孔。在煤層內掘進巷道及開鉆場時，都必須采取防突措施。鉆孔孔徑一般為 75～ 100mm，孔間距 2～ 3m，孔深要求能控制采煤工作面整個長度。 抽 放鉆場、鉆孔布置 ①鉆場布置、間距尺寸及支護方式、抽放時間 在瓦斯抽放巷道，煤巷掘進和工作面均按一定的間距和形式布置有瓦斯抽放鉆場，鉆場的支護方式與所在巷道的支護方式相同，在巷道掘進的過程中同時準備好。巖巷中，同側鉆場間距為 15～ 30m，兩側鉆場相互錯開，鉆場內布置 20～ 35 個鉆孔，呈扇形布置。煤層巷道中每隔 ～ 。開采煤層預抽瓦斯時間應大于 9 個月，煤層瓦斯預抽率應大于 30%，并應合理安排掘進、抽放、采煤三者的超前和接替關系，以保證瓦斯抽放時間。 ②鉆孔參數 ⑴鉆孔直徑 根據實際抽放經 驗，設計抽放瓦斯鉆孔直徑 90mm。 ⑵單個鉆孔長度 根據工作面長度及鄰近礦經驗，確定單個鉆孔長度為 60～ 75m。 ⑶鉆孔間距 根據采掘工程布置，結合實際經驗，確定工作面順槽抽放瓦斯鉆孔間距為 ～ 3m。 ⑷孔口負壓 根據實測效果及抽放量，設計確定抽放瓦斯鉆孔孔口負壓 20KPa。 ⑸回采面鉆孔布置 在工作面上、下順槽沿煤層傾向打瓦斯抽放鉆孔，孔與孔平行或交叉布置，孔間距 ～ 3m。生產中可根據實際抽放效果調整鉆孔布置，但必須保證上、下順槽的鉆孔孔底之間交叉長度不小于 5m。 ⑹巖石集中巷鉆孔布置 為使預抽 與其措施取得良好的防突效果，穿層孔一般采用網格式布孔方式，鉆孔間距，一般采用 10 10m（走向傾斜）。 ⑺采空區瓦斯抽放布置 采空區瓦斯采用插管抽放法，即在頂板冒落之前，把抽放瓦斯管直接插入采空區進行抽放，瓦斯管的末端約 2m 長的一段要有孔眼， 同時要盡量靠近煤層頂板，使其處于高濃度瓦斯帶。 ⑻高位抽放鉆孔布置 在工作面回風順槽每隔 100m 布置一個鉆場，向工作面方向打高位抽放鉆孔，以抽放工作面上順槽裂隙帶瓦斯。每個鉆場布置 5～ 8個抽放鉆孔。鉆孔深為 120m～ 130m。 封孔方式、材料及工藝 鉆孔封孔應滿 足密封性能好，操作便捷，封孔速度快，造價低的要求，對所有抽放鉆孔設計選用聚氨脂封孔。封孔方式為卷纏藥液法。封孔深度：煤孔大于 5m，巖孔大于 3m，保證封孔嚴密。 ㈢ 2091 工作面抽放瓦斯參數確定 2091 工作面走向長度為 585m，傾斜長度 105m ，煤層厚度 。根據百米鉆孔抽放瓦斯流量統計，確定該采區原始計算依據為：百米鉆孔抽放流量為 min。 抽放鉆孔及長度 ⑴抽放鉆孔孔徑：采用 ZY— 200 型抽放瓦斯鉆機打孔，孔徑為90mm。 ⑵抽放鉆孔長度：上向孔 65m，下向孔 45m， 上向孔與下向孔重合交叉 5m。 抽放鉆孔間距確定 ⑴河南理工大學研究人員對 209采區瓦斯含量進行了測定，測定值 。 ⑵工作面預抽瓦斯量 根據公司要求，瓦斯預抽率按 30%，由公式得知，采煤工作面開 采前預抽出瓦斯量： Qr=SHγ（ W— WC） 30% 式中： Qr—— 采煤工作面預抽瓦斯量， m3； L—— 采煤工作面走向長度， 取 585m； S—— 采煤工作面傾斜長度， 取 105m； H—— 采煤工作面煤層厚度 , 取 ； γ —— 煤層容重，取 t/m3 ； W—— 采煤工作面煤層瓦斯含 量；取 m3/t ； Wc—— 采后噸煤殘存瓦斯含量，取 4 m3/t。 Qr=585 105 （ － 4） =2788531m3 ⑶百米鉆孔抽出瓦斯量 Qb=1440qbT=1440 270=6610m3 式中： Qb—— 百米鉆孔抽出瓦斯量， m3； qb—— 百米鉆孔抽放瓦斯流量， T—— 預抽期，根據該采區瓦斯含量大煤層埋藏深，突出危險性大等特點，預抽期定為 9 個月，即： 270天。 ⑷工作面鉆孔總長度 LZ=100Qr/Qb=100 2788531/6610=42186m ⑸鉆孔間距 由于鉆孔長度平均為 55m，則鉆孔總數 n= LZ/=42186/55=767個 鉆孔間距 R=2L/（ n－ 2） =2 585/（ 767－ 2） =，取 R= 實際布置抽放孔數 N=2L/R =2 585/=975 個 ⑹預抽工作面實際鉆孔總長度 Ls=55N=55 975=53625m 每分鐘應抽瓦斯量 qmin =QbLs/100= 35595/100=抽放管路混合流量 管路內抽放瓦斯濃度 按 40%預計，則混合流量。 Qh= Qmax/=㈣瓦斯抽放設備及抽放管路 六礦在 1990 年擴建時就建立了瓦斯抽放系統； 20xx年又對瓦斯抽放系統進行了系統改造，改造內容包括：①把地面泵站的 SK— 42抽放泵換成兩臺 2BEC— 52 型真空泵，流量 200m3/min；② 把二水平大巷中 6″、 8″的抽放管全部換成 12″、 16″無縫鋼管；③增加了孔板流量計及放水器等設施。 另外，井下增加了移動瓦斯抽放泵站，以提高瓦斯的抽出率，增加抽放量。 抽放系統利用已有移動瓦斯抽放泵站 ，管路引自 209采區皮帶下山，服務 2091底板抽放巷， 2093底板抽放巷及 2091工作面上下順槽。 ⑴主管路：φ 325 9無縫鋼管， L=250m。 ⑵支管路：φ 150 6無縫鋼管， L=1830m。 ⑶閘閥： Dg300， 2個； Dg=150， 10個。 ⑷放水器： 80個。 六礦的瓦斯抽放系統基本上能滿足要求。 三、區域措施效果檢驗 每次區域防突措施采取完畢后，由科研院校按規定進行區域效果檢驗（直接測定殘余瓦斯含量，臨界值為 8m3/t）。 四、區域驗證 在區域效果檢驗參數（殘余瓦斯含量）符合規定（小于 8m3/t）后 ，由通風區進行區域驗證。 區域驗證時，必須連續進行 2 次區域驗證，且第一次區域驗證必須保留 2m 的驗證超前距，只有當驗證指標不超時方可進入掘進。 區域驗證采用復合指標法，即同時測定鉆孔瓦斯涌出初速度q(臨界值為 )和鉆屑量 S(臨界值為 )，測量氣室長度為 1m。 (1)在煤巷掘進工作面布置 3個直徑為 42mm、深度為 8m的鉆孔，驗證鉆孔中間孔布置在巷道中部，并平行于掘進方向，兩側孔距巷幫（具體布置見附圖），鉆孔應盡量布置在軟分層中。 (2)三個驗證孔每鉆進 1m測定該 1m段的全 部鉆屑量 S和鉆孔瓦斯涌出初速度 q 值，測定位置為 3m、 4m、 5m、 6m、 7m、 8m 處，兩側鉆孔終孔點控制巷道斷面兩側輪廓線外 2m。 (3)