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宝黔煤矿防治煤与瓦斯突出专项设计
毕 节 市 宝 黔 煤 矿防治煤与瓦斯突出专项设计贵州省毕节市新西南矿业股份有限公司一一年十一月 二 0 一一年十一月毕节市宝黔煤矿 毕节市宝黔煤矿 防治煤与瓦斯突出专项设计工程规模：15 万吨/年编 审制： 核：机电矿长： 生产矿长： 安全矿长： 总工程师： 矿 长：一一年十一月 二 0 一一年十一月目 录 ............................................. .............1 总说明 .............................................1 ................................... ...3 第一章 矿井概况 ...................................3第一节 矿井基本情况 .............................................................. 3 第二节 矿井开采条件 .............................................................. 4 第三节 矿井生产技改扩能情况 ............................................ 12 二、矿井生产能力及服务年限 ................................................ 13 三、矿井开拓及开采 ................................................................ 13 四、矿井通风 ............................................................................ 14 五、矿井主要设备 .................................................................... 14第二章 矿井煤与瓦斯突出情况 .......................16 第三章 煤层突出危险性预测和防治突出措施的效果检验 .18 煤层突出危险性预测和防治突出措施的效果检验第一节 一般规定 ...................................................................... 18 第二节 区域突出危险性预测 .................................................. 18 第三节 工作面突出危险性预测 ............................................ 21 第四节 防突措施效果检验 .................................................... 24第四章保护层开采 ................................27保护层的选择 第一节 保护层的选择 ............................................................ 27 第二节 保护层的开采 .............................................................. 27 第三节 被保护层的开采 .......................................................... 30第五章.................................. 瓦斯抽放 ..................................31第一节 矿井抽放瓦斯的目的及意义 .................................... 31 第二节 抽放方法与工艺 ........................................................ 31 第三节 瓦斯抽放系统计算及设备选型 .................................. 42 第四节 瓦斯抽放泵站 ............................................................ 55 第五节 抽放系统的安装 ........................................................ 58第六节 环境保护 .................................................................... 60 抽放瓦斯组织管理及主要安全技术措施................ 60 第七节 抽放瓦斯组织管理及主要安全技术措施 第八节 矿井瓦斯利用 ............................................................ 68第六章局部防突措施 ..............................69第一节 石门揭穿突出煤层防治突出的措施........................ 69 突出煤层煤巷掘进工作面防治突出措施................ 71 第二节 突出煤层煤巷掘进工作面防治突出措施 第三节 采煤工作面防治突出措施 ........................................ 73第七章安全防护措施 ..............................75第一节 采取安全防护措施的意义 ........................................ 75 第二节 震动放炮和远距离放炮 ............................................ 75 第三节 避难所 ........................................................................ 76 第四节 压风自救系统 ............................................................ 77 第五节 矿山救护与自救 ........................................................ 78 第六节 监测监控系统 ............................................................ 80第八章防突组织机构及管理制度 ....................90第一节 防突组织机构 .............................................................. 90 第二节 管理制度 .................................................................... 91第九章劳动定员及投资估算 ........................96第一节 劳动定员 ...................................................................... 96 第二节 投资估算 .................................................................. 99钻机操作规程 ............................................................................ 96 抽放瓦斯观测工作业操作规程 ................................................ 97 抽放瓦斯泵司机作业操作规程 ................................................ 98 瓦斯抽放工职责 ...................................................................... 100总说明一、概述 宝黔煤矿位于毕节市燕子口镇云台村，行政区划属毕节市燕子口镇所管辖， 矿井有公路与 321 国道相通，从矿区北西侧方向通过，交通方便。 宝黔煤矿为贵州省毕节市新西南矿业股份有限责任公司的下属矿井。设计生 产能力为 15 万吨/年。 宝黔煤矿从 2008 年建井以来， 未曾经出现过煤与瓦斯动力现象； 毕节市燕子 口镇宝黔煤矿按照《煤矿安全规程》第 176 条及《煤与瓦斯突出矿井鉴定规范》 （AQ）的规定，委托中国矿业大学矿山开采与安全教育部重点实验室对 其开采范围内的 M18、M73、M80 煤层进行了煤与瓦斯突出危险性鉴定。2011 年 7 月 30 日中国矿业大学矿山开采与安全教育部重点实验室提交了《毕节市宝黔煤矿 M18、M73、M80 煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告》 （修订版）鉴定结论为： （1） 毕节市宝黔煤矿 M18 煤层在鉴定范围（标高+1154 以上 ABCD 区域内的 M18 煤层） 内没有突出危险； （2）毕节市宝黔煤矿 M73 煤层在鉴定范围（标高+1154 以上 ABCD 区域内的 M18 煤层）内没有突出危险； （3）毕节市宝黔煤矿 M80 煤层在鉴定范围 （标高+1154 以上 ABCD 区域内的 M18 煤层）内没有突出危险。 二、防突专项设计情况 1、设计依据 ①《煤矿安全规程》 ②《防治煤与瓦斯突出细则》 ③《矿井抽放瓦斯工程设计规范》 ④中国矿业大学矿山开采与安全教育部重点实验室 2011 年 7 月提供的 《毕节 市宝黔煤矿 M18、M73、M80 煤层突出危险性鉴定报告》 ⑤宝黔煤矿其他资料 2、防突专项设计情况 宝黔煤矿委托资质部门对本矿突出情况进行了分析、研究煤层赋存情况、开 采技术条件、构造应力等，并结合中国矿业大学矿山开采与安全教育部重点实验 室 2011 年 7 月提供的 《毕节市宝黔煤矿 M18、 M73、 煤层突出危险性鉴定报告》 M80 。 1）区域防治突出措施 采取开采保护层和预抽煤层瓦斯的防治突出措施。12）局部防治突出措施 采取预抽煤层瓦斯和钻孔排放防治突出措施。 3）煤层突出危险性预测和防治突出措施效果检验 根据分析选择了和突出主要受控因素相关度较高，且易于测定的参数来预测 突出危险性和对防治突出措施效果进行检验。 指标选定为： ①P 值，煤层瓦斯压力。 ②K1 值。钻屑瓦斯解吸指标。 ③每米钻屑指标 Smax。 以上指标在实际的实验结果和现场大量实践都表明用于突出危险性预测和防 治突出措施的效果检验是切实可行的。 4、安全防护措施 采取震动放炮和远距离放炮，井下设避难所和压风自救系统，配备化学氧自 救器和设置监测、监控系统。 在本专项设计中，考虑了组建专门的防突领导小组和防突机构。构建了突出 矿井安全生产管理制度和提高从业人员防突技能的培训措施。 三、存在的问题及建议 1、由于本矿防治煤与瓦斯突出基础工作比较薄弱，瓦斯压力值 P、钻屑瓦斯 解吸指标值 K1 和每米钻屑 Smax 的临界值暂按《防治煤与瓦斯突出细则》的规定执 行。矿井在建设、生产过程中应进行大量的实测，并对实测数据进行整理分析， 最后确定符合矿井实际情况的煤层瓦斯压力值 P、K1 值和 Smax 值的临界值。 2、本矿区为构造扭、挤压区、断层发育、煤层厚度变化较大，煤体破坏程度 较高，故应加强瓦斯地质工作，用“瓦斯地区统计法”进一步对煤层突出危险性 区域进行预测。 3、严格按突出矿井进行管理。 加强培训， 提高管理人员和从业人员的防突意 识和防突操作技能。2第一章矿井概况 矿井概况第一节 矿井基本情况一、交通位置 矿井位于贵州省毕节市燕子口镇云台村境内， 矿井北西侧接 321 国道约 500m， 位于毕节市北东约 35km,交通比较方便（见交通位置图） 。交通位置图坡关乡 青龙山 林口镇 年丰 亮岩镇 宴塘乡 新庄 保旺 母享乡 大银镇 燕子口镇 阿市 红岩 峨峰 清水铺镇宝黔煤矿斯栗建华 黄塘 对坡镇 黑树镇 冷水河 层台镇小吉场镇 兴隆苗族乡八堡彝苗族 大坝 弯腰树 海子街镇 水菁镇 田坝桥镇 小坝镇 迎宾 汉屯 八寨镇何官屯镇毕节市德厚 铁匠寨 响水白族 清丰 鸭池镇 龙滩边 草坪 梨树镇 竹园彝族苗族乡 东关乡长春堡镇高等级公路政府驻地河流图县级行政中心 乡、镇、村寨 工作区例乡村道 乡村道 政府驻地3二、矿井自然概况 矿井自然概况 1、地形地貌 矿区位于普查区位于云贵高原乌蒙山区，最高点位于矿区中部的山峰海拔标 高 1500 米，最低点位于矿区东面的冲沟处，海拔标高 1130 米。属高原侵蚀地貌， 地形切割强烈，相对高差 370 米左右，属高原中低山地貌。 2、河流 矿区在水系上属长江水系，水流流向由南西向北东。矿区范围内冲沟较发育。 3、气象及地震 区内属亚热带高原季风气候区，气候潮湿，多阴雨，平均相对湿度 84％，气 温低，年平均气温 12.8℃，6-9 月为雨季，年平均降雨量 1200mm。 根据《中国地震动参数区划图（GB） 》及《建筑抗震设计规范》 （GB）附录 A-我国主要城镇抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设 计地震分组规定，本区地震基本烈度为Ⅵ度。 4.电源条件 矿井建设规模为 15 万吨/年，根据《煤矿安全规程》规定，矿井应采用双回 路供电。 本矿井设计采用双回路供电， 一回路由 35kV 燕子口变 10kV 燕燕矿线 003 开关引至矿井，距矿井 5km，导线型号为 LGJ-70；另一回路由 110kV 清水变 10kV 清燕线引至矿井，距矿井约 5km，导线型号为 LGJ-70。矿井采用双回路供电，电 源稳定、可靠。 5.水源 宝黔煤矿地面生产和生活用水引自原海子煤矿工业场地东南方向约 400m 处 山间无污染自流水，建专用水池供应生产、生活用水，水量充沛，井下生产及消 防用水可由处理后的井下水复用，矿井建设的水源能够保证。矿井开采 开采条件 第二节 矿井开采条件一、地质构造及煤层特征 1．地层 矿区内出露的地层有第四系(Q)、三迭系下统永宁镇组(T1yn)、飞仙关组 、龙潭组（P3l） 、二迭系中统茅口组（P2m）及栖 (T1f)、二迭系上统长兴组（P3c） 。现由新至老分述如下： 霞组（P2q） 第四系（Q）:由残、坡积成因的含碎石、砂质粘土及耕植土组成，分布于4洼地中，面积小，分布零星。 永宁镇组（T1y ） ：灰、深灰色灰岩夹泥质灰岩及钙质泥页岩，顶部常为白 云岩，产瓣鳃类化石。厚 298-636 米。 ：下部为灰绿、黄色粉砂质泥岩及粉砂岩，上部为紫红、紫 飞仙关组（T1f） 灰色，偶夹灰绿色薄至厚层泥质粉砂岩、粉砂岩，粉砂泥岩及泥岩，下部浅灰色 中厚层状灰岩，产瓣腮类化石。厚 450-475 米。 长兴组（P3c） ：上部及中部为灰色厚层状灰岩，含燧石结核，夹薄层泥岩。 下部为灰、深杰色中厚层状泥质粉砂岩为主，夹细砂岩、粉砂岩。含煤 1-3 层， 均为可采，产腕足类化石，厚 45-50 米。同上伏地层呈假整合接触。 龙潭组（P3l） ：为本区的主要含煤地层，由粘土岩、泥岩、细砂岩、粉砂岩、 煤层组成，按岩性及含煤组合特征，可划分为三段。本组与下伏地层为假整合接 触。 第三段（P3l3） ：灰色中厚层状细砂岩、粉砂岩为主，夹泥质细砂岩、粉砂 质泥岩、泥岩及粘土岩，含煤 2-5 层，M18 煤层全区可采，其余均不可采，M18 煤 层厚 1.0-1.2 米，平均厚 1.1 米，结构单一，煤层稳定，为龙潭组第三段同长兴 组的分界线，本段产植物化石，厚 35-40 米。 第二段（P3l2） ：灰到灰黄色中至厚层状细砂岩、粉砂岩夹泥质粉砂岩、泥 岩、粘土岩，含菱铁矿结核，含煤 2-3 层，煤层厚度小，均不可采。本段厚 35-38 米。 第一段（P3l1） ：灰至灰黄色薄至中层状泥质粉砂岩夹粉砂岩、细砂岩、粘 土岩、煤层及煤线，产植物化石及碎片，底部 1.0-9.5 米为灰白色含星点状、结 核状凝灰质粘土岩。本段含煤 5-10 层，其中 M73、M80 煤层全区可采，结构单一， 其它煤层均不可采，M73 煤层厚 1.2―1.4 米，平均 1.3 米，M80 煤层厚 0.8―1.0 米，平均 0.9 米。本段厚 30-35 米。 茅口组（P2m）:浅灰至深灰色中厚层块状灰岩，夹少量白云岩、白云质灰岩， 上部及下部含燧石团块及条带。厚度大于 174-283 米。 二迭系中统栖霞组（P2q） ：灰至深灰色中厚层至块状灰岩，上部白云质灰岩， 下部夹泥质灰岩，局部含燧石结核，厚 178-199 米。 2、构造 宝黔煤矿位于清水铺向斜北西翼南西端，区内为一简单的单斜层，总体走向 近北东-南西， 倾向 130°～165°， 平均 145°， 倾角 30°～32°， 平均倾角 31°，5n矿区北部发育一条 F1 正断层，走向 136°左右，倾向北东,断距大于 30 米，未见 其它构造现象。 总的来说，矿区地质构造属简单类型。 3、煤层 1）含煤性 ，其次为长兴组（P3c） 。其中含可采煤层 3 区内的煤系为二叠系上统龙潭组（P3l） 层，编号为 M18、M73、M80（煤层编号按《贵州省毕节煤田煤炭资源远景调查报告》 统一编号） 。本区含煤岩系可分为四个含煤段：第一、二、三段为龙潭组，第四段 为长兴组，简述如下： 第一段（P3l1） ：灰至灰黄色薄至中层状泥质粉砂岩夹粉砂岩、细砂岩、粘土岩及 煤层，产植物化石碎片，底部 1.0～9.5m 为灰白色星点状、结核状凝灰质粘土岩， 本段含煤 5～10 层，其中 M73、M80 为全区可采，煤层较稳定结构单一，其余煤层 均不可采 M73 煤层厚 1.2～1.4m，平均 1.3m，M80 煤层厚 0.8～1.0m，平均 0.9m。 本段厚 30～35m。 第二段（P3l2） ：灰至黄灰色中至厚层状细砂岩、粉砂岩夹泥质粉砂岩、泥岩、粘 土岩及煤层，含菱铁矿结核，含煤 2～3 层，均不可采，本段厚 35～38m。 第三段（P3l3） ：灰色中厚层细砂岩、粉砂岩为主，夹泥质粉砂岩、粘土岩及 煤层， 含菱铁矿结核， 含煤 2～5 层， 可采煤层一层即 M18， M18 煤层厚 1.0～1.2m， 平均厚 1.1m，结构单一，煤层稳定，其余煤层均不可采，产植物化石碎片。本段 厚 35～40m。 第四段 （P3c）:上部及中部为灰色厚层状石灰岩，含燧石结核，夹薄层泥岩； 下部为灰、 深灰色中厚层状泥质粉砂岩为主， 夹细砂岩、 粉砂岩及粘土岩， 含煤 1～ 3 层，均不可采。本段厚 45～50m。 2）可采煤层 区内可采煤层为 M18、M73 及 M80 煤层，煤层较稳定，全区可采；赋存于 龙潭组第一段（P3l1） 、第三段（P3l3）地层中。现将各可采煤层主要特征简述如下： M18 煤层（俗称大花煤） ：该煤层位于龙潭组第三段（P3l3）顶部，为龙潭组 同长兴组的分界标志，煤层厚 1.0～1.2m，平均 1.1m，结构简单，煤层较稳定，煤 层顶板为粉砂岩，底板为粘土岩。该煤层下距 M73 煤层约 90m。 ：该煤层位于龙潭组第一段下部，下距龙潭组底界 M73 煤层（俗称细花煤） 14m，煤层厚 1.2～1.4m，平均厚 1.3m，煤层结构单一，较稳定，煤层顶板为泥质6粉砂岩，底板为粘土岩。 M80 煤层 （俗称三夹煤） 该煤层位于龙潭组第一段下部， ： 上距 M73 煤层 4m， 煤厚 0.8～1.0m，平均厚 0.9m，煤层结构简单，较稳定，煤层顶板为粘土岩，底板 为粘土岩。 宝黔煤矿 3 层可采煤层特征详见表 3-1。 表 3－1顺 序 1 2 3 龙谭 组 区域 组 煤层 名称 M18 M73 M80 煤层厚度 （m） （1.0～ 1..2）/1.1 （1.2～ 1..4）/1.3 （0.8～ 1.0）/0.9可采煤层特征表煤层容 煤层间 煤层 重 距（m） 结构 （t/m3） 1.50 1.45 1.45 90 4 单一 单一 单一 稳定 性 较稳 定 较稳 定 较稳 定 煤 层 倾 角 （°） 顶底板岩性 顶 板 泥质粉砂岩 30 泥质粉砂岩 粘土岩 底 板 粘土岩 粘土岩 粘土岩4．煤质 1）物理性质 区内各煤层均呈黑色、灰黑色，玻璃光泽，条痕黑色或褐灰色、断参差状。 煤呈碎块状、块状，易燃、质硬。 2）煤岩的特征 宏观上观察煤层煤岩特征如下：煤层以光亮型为主，次为半亮煤及暗煤。结 构以条带状，以块状为主。 微观煤岩特征如下：有机组分：主要为基质镜质体，其次有均质镜质体。碎 屑镜质体、结构镜质体、团块镜质体。有机物总量 60.7～98.5%，一般为 70～80%。 无机组分：以粘土为主，次为石英，见少量的黄铁矿及高岭石，以浸染状分布于 基质镜体中或充填于裂缝中。 3）化学性质 ○灰份（Ad） 1 ：以 M73 煤层含量低，平均为 10.34％；M18、M80 煤层相对 较高，平均为 19.7％。 ○挥发份（Vdaf） 2 ：以 M73 煤层含量低，平均为 7.68％；M18、M80 煤层相 对较高，平均为 8.99％。 ○发热量：区内各煤层中原煤发热量在 25.274～31.387MJ/Kg 之间,属高热值 3 煤。 ○硫份（St,d） 4 ：以 M80 煤层含量低，平均为 0.16％；M73 煤层相对较高， 平均含量为 0.93％。煤层中所含硫主要以无机硫为主。7宝黔煤矿可采煤层煤质特征详见表 3－2。 表 3－2煤层号 M18 M73 M80 灰份 Ad(%) 11.47 10.34 27.92可采煤层煤质特征表工业分析 挥发份 固定碳 Vdaf(%) （Fod） 8.62 80.90 7.68 9.36 82.77 65.33 硫（St.d） 0.31 0.93 0.16 发热量 Qb.daf (MJ/KG) 31.387 31.751 25.274 牌号无烟煤原煤煤质为低灰～中灰、特低硫～低硫、高热值无烟煤。主要供当地民用。 5、煤层顶底板情况 矿区煤系地层为龙潭组（P3l）地层，由砂、泥岩等碎屑岩组成，属软质岩性， 该岩组结构疏松，新鲜岩石强度大，稳固性较好，但抗风化力差。风化后多变为 碎块及砂粒，其强度及稳固性迅速降低，较易垮塌。 M18、M73 煤层：顶板为泥质粉砂岩，底板为粘土岩。 M80 煤层：顶板为粘土岩，底板为粘土岩。 以上各开采煤层顶底板条件均不好，尤其是遇水后垮塌、底板易造成底鼓。井下 工程地质条件较差。 6、矿井瓦斯、煤炭自燃倾向性、煤尘爆炸性 1）瓦斯等级 毕节市燕子口镇宝黔煤矿按照《煤矿安全规程》第 176 条及《煤与瓦斯突出 矿井鉴定规范》 （AQ）的规定，委托中国矿业大学矿山开采与安全教育 部重点实验室对其开采范围内的 M18、M73、M80 煤层进行了煤与瓦斯突出危险性 鉴定。 2011 年 7 月 30 日中国矿业大学矿山开采与安全教育部重点实验室提交了 《毕 节市宝黔煤矿 M18、M73、M80 煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告》 （修订版）鉴定 结论为： （1）毕节市宝黔煤矿 M18 煤层在鉴定范围（标高+1154 以上 ABCD 区域内 的 M18 煤层）内没有突出危险； （2）毕节市宝黔煤矿 M73 煤层在鉴定范围（标高 +1154 以上 ABCD 区域内的 M18 煤层）内没有突出危险； （3）毕节市宝黔煤矿 M80 煤层在鉴定范围（标高+1154 以上 ABCD 区域内的 M18 煤层）内没有突出危险。 2）煤层自燃性 根据贵州省煤田地质局实验室 2006 年 8 月提供的 《煤炭自燃倾向等级鉴定报 告》 M18、M73、M80 煤层自燃倾向等级鉴定为Ⅲ级，属不易自燃。本设计按煤层 ， 自燃倾向性为三类不易自燃煤层进行设计。 3）煤尘爆炸性8根据贵州省煤田地质局实验室 2006 年 8 月提供的《煤尘爆炸性鉴定报告》 ， M18、M73、M80 煤尘均无爆炸危险性。本设计按煤尘无爆炸危险性进行设计。 7、矿井水文地质特征 1）含水层及隔水层 第四系(Q)含水岩组：主要为砂、泥岩、腐植土、亚粘土等松散堆积层、冲积 层，多分布于洼地、沟谷两侧及缓坡地带，厚度变化不大(0～5m)，它是直接受大 气降水补给。同时又是地表水汇集渗流的场所。 下三叠统永宁镇组（T1yn） ：为含水岩组，主要为中厚层状灰岩、泥灰岩、白 云岩组成，地表多砂地陡地带，含岩溶水，厚大于 100m。 下三叠统飞仙关组(T1f)：为一弱含水岩组，是矿床顶板间接充水岩组。岩性 灰绿色、紫红色泥岩、泥质粉砂岩及泥岩。厚度 435～480m，含岩溶裂隙水及基 岩裂隙水，含水性中等。 二叠系上统长兴组（P3c） ：为一弱含水岩组，是矿床顶板间接充水岩层，其 岩性上部主要为灰色、深灰色厚层灰岩，含燧石结核，夹薄层泥岩，下部为灰色、 深灰色中厚层状泥质粉砂岩为主，夹细砂岩、粉砂岩及粘土岩，厚 45～50m。含 基岩裂隙水。 二叠系上统龙潭组（P3l）:为一弱含水岩组，是矿区直接充水岩层。岩性为一 套砂岩、泥岩、粘土岩夹煤层（线）组成，厚 105～115m。含基岩裂隙水。 二叠系下统茅口组（P2m）:为一含水岩组，其岩性为灰色、深灰色中厚层至 块状灰岩，夹少量白云岩、白层质灰岩。岩溶发育，节理裂隙发育，含岩溶水及 基岩裂隙水，是矿床底板间接充水岩组，富水性较强。 二迭系下统栖霞组（P2q） ：为一含水岩组，其岩性为灰至深灰色中厚层至块 状灰岩，上部白云质灰岩，下部夹泥质灰岩，岩溶发育，节理裂隙发育，含岩溶 水及基岩裂隙水，富水性较强。 2）地表水 矿区位于云贵高原乌蒙山区，最高点位于矿区中部的山峰海拔标高 1500m， 最低点位于矿区东面的冲沟处，海拔标高 1130m。属高原侵蚀地貌，地形切割强 烈，相对高差 370m 左右，属高原中低山地貌。区内在水系上属长江水系，水流流 向由南西向北东。矿区范围内冲沟较发育。 矿界南面，有一由东至西流向的小溪沟，其流量随季节变化而变化，渗透性 较差，对矿床充水有一定的影响，矿山最低基准侵蚀面为 1130m。93）地下水补给、迳流、排泄条件 矿区地下水主要来源于大气降水， 另外一部分是地表浅层潜水及风化裂隙水， 多数不产生深部迳流循环，而是以下降泉的形式排入大河中。 4）矿井充水因素 根据矿区水文地质特征分析， 可能构成矿区充水因素的主要水源有以下几点： 大气降水补给，这是主要补给水源。 地表水渗入补给。 煤系中砂岩含水，但本身含水量较小。 5）矿井涌水量 根据贵州省煤矿设计院分别于 2006 年 8 月和 2008 年 1 月提交的《贵州省毕 节市 24 号矿权普查地质报告》和《贵州省毕节市宝黔煤矿补充勘查报告》 ，矿井 正常涌水量为 0.2m3/h，最大涌水量为 0.62m3/h。 矿坑涌水量预测方法的确定： 矿井位于接受大气降水的补给区，矿井涌水量采用大气降水入渗法计算，原 则上是根据矿区地貌、岩性、构造、岩溶发育程度等的差异，来确定矿区的入渗 系数、汇水面积等有关水文地质参数，按公式进行计算，大气降水的渗入量为矿 井涌水量。 水文地质参数的确定及矿井涌水量计算结果： 根据业主提供的原五井煤矿矿区内 C1 煤层涌水量实测资料，采用比拟法进行速 度 （ ） V = 4 m / smV = 1 m / s022估算未开采区域的矿井涌水量： Q=Q1× 式中： Q―预测矿井涌水量（m3/d） Q1―矿井现状实测涌水量（m3/d） F―矿区拟开采面积（km2） F1―矿区实际采空区面积（km2） S―预测未来地下水位下降值（m） S1―矿区现状水位降深值（m）距 离 （ 时 合 计 间 （） ）5 8 9本次设计矿井按正常涌水量为 40m3/h 考虑，最大涌水量为 70m3/h 考虑。 矿井在今后的开采过程中，必须加强矿井水文地质工作，详细记录好矿井日 涌水量，并观察涌水量的变化情况，并根据涌水量记录情况，修改涌水量的估算10公式。 在开采深部煤层时，加强水文地质工作及有疑必停也是本矿必须做和应高度 重视的工作。 综上所述，地下水补给条件单一，排泄条件较好，而上覆含水层地下水补给 条件较差，赋水性相对较弱，同时各含水层之间尚无水力联系，矿坑充水的自然 因素不明显，但客观上存在矿坑充水人为因素（井下采掘活动） ，两者的不可预见 性都较突出，因此认为该煤矿水文地质条件属于中等偏简单类型。矿区范围内浅 部有部分采空区，开采过程中除留足防水煤柱外，还必须加强探放水工作，坚持 “预测预报，有掘必探，先探后掘，先治后采”的原则，避免透水事故的发生。 二、地质储量 根据贵州省煤矿设计院分别于 2006 年 8 月和 2008 年 1 月提交的《贵州省毕 节市 24 号矿权普查地质报告》和《贵州省毕节市宝黔煤矿补充勘查报告》在矿区 采取地表地质测量、老硐清理，施工短坑配并合采样测试，收集水文地质、工程 地质、环境地质资料等手段完成普查任务，对矿区的地质勘探程度达到普查的程 度，查明了矿区内可采煤层有三层，煤质为无烟煤，确定了矿井工程地质条件较 差， 构造复杂程度简单， 水文地质条件复杂程度划为中等偏简单。 矿区范围内 M18、 M73 和 M80 号煤层 333+（334）？总的资源量 932 万吨,其中： 333 资源量 405 万 吨， （334）？资源量 527 万吨。 三、勘探程度、资源及开采条件评述 勘探程度、 1、勘探程度 2006 年 8 月贵州省煤矿设计院在该区进行了地质普查工作，并提交了《贵州 省毕节市 24 号矿权普查地质报告》及相关图纸资料。 2008 年 1 月贵州省煤矿设计院在该区进行了地质普查工作，并提交了《贵州 省毕节市宝黔煤矿补充勘查报告》及相关图纸资料。 2、资源及开采条件评述 根据贵州省煤矿设计院分别于 2006 年 8 月和 2008 年 1 月提交的《贵州省毕 节市 24 号矿权普查地质报告》和《贵州省毕节市宝黔煤矿补充勘查报告》在矿区 采取地表地质测量、老硐清理，施工短坑配并合采样测试，收集水文地质、工程 地质、环境地质资料等手段完成普查任务，对矿区的地质勘探程度达到普查的程11度，查明了矿区内可采煤层有三层，煤质为无烟煤，确定了矿井工程地质条件较 差，构造复杂程度简单，水文地质条件复杂程度划为中等偏简单。查明了矿区范 围内 M18、 M73 和 M80 号煤层总的资源量共 932 万吨,其中：332 资源量 74 万吨； 333 资源量 496 万吨，334） （ ？资源量 362 万吨； 其中 332+333 占总资源量的 61.1%。 通过上述地质勘探工作， 认为由贵州省煤矿设计院分别于 2006 年 8 月和 2008 年 1 月提交的《贵州省毕节市 24 号矿权普查地质报告》和《贵州省毕节市宝黔煤 矿补充勘查报告》对本区煤层赋存情况和地质构造有基本达到了普查的阶段，但 在矿山开采技术条件方面勘查、研究不足，矿井瓦斯含量、等级均为类比推测， 可靠性差；给设计带来了一定的难度，特别是风量计算和矿井瓦斯抽放方面，只 能根据相邻矿井类比取值，可靠性差。建议业主加大地勘费用投入，作进一步的 勘查工作，提高控制与研究程度。为安全、合理开采地下煤炭资源提供指导依据， 降低开采风险，提高企业经济效益。 3、存在的问题和建议 普查地质报告对可采煤层缺乏深入的分析和研究，建议在今后的生产中加强 管理，注意收集有关的资料并进行总结分析。 建议对矿井内的所有老硐的积水情况进行详细调查，并标识在井上下对照图 上。 勘探工作对矿井瓦斯、煤尘、自燃、煤与瓦斯突出、矿井涌水量等工作不够 深入，建议在生产过程中注意收集地质资料，补作以上的各类鉴定资料，从而指 导矿井安全生产。第三节 矿井生产技改扩能情况一、井田境界及储量 井田境界及储量 根据贵州省国土资源厅颁发的毕节市宝黔煤矿采矿许可证（副本） ，宝黔煤矿 矿区范围由 6 个拐点坐标圈定，矿区面积 3.2406km2，开采深度由+1450m 至+750m 标高，井田走向平均长 2.84km，倾向平均宽 1.355km。矿区内及其附近暂无其它 矿井，与周边相邻矿井也无矿界重合。其拐点坐标如下：12宝黔煤矿井田范围拐点坐标为 坐标 拐点 1 2 3 4 5 6 2、储量 根据贵州省国土资源厅文件 3 国土资储备字【2007】42 号 关于《贵州省毕 节市 24 号矿权普查地质报告》矿产资源储量评审备案证明，至 2006 年 8 月 30 日 止。矿区范围内 M18、 M73 和 M80 号煤层 333+（334）？总的资源量 932 万吨,其 中： 333 资源量 405 万吨， （334）？资源量 527 万吨。 二、矿井生产能力及服务年限 1、矿井工作制度 矿井设计按年工作日 330 天计算，每天三班作业，每班 8 小时。 2、矿井设计生产能力及服务年限 根据开采方案设计和已批准的矿井设计文件，本矿设计生产能力为 15 万吨/ 年。 服务年限 8.17 年。 三、矿井开拓及开采 矿井开拓及开采 1、开拓方式 矿井采用斜井开拓方式。 2、水平及采区划分 1）水平划分 宝黔煤矿根据煤层赋存情况，对该矿沿煤层走向划分三个水平，水平标高为 +1154m。 2）采区划分 全矿区划分为七个采区，各煤层间采用联合布置。13直角坐标 X
Y 00 603、开采顺序 矿井可采煤层为 3 层，分别为 M18、M73、M80、煤层。依据煤层开采“先采 上煤层，再采下煤层”的原则，本设计矿井采区内煤层开采顺序为先采 M18 煤层， 再采 M73 煤层，最后采 M80 煤层。 区段间的开采顺序为区段下行式。 4、采煤方法 本矿采用走向长壁后退式采煤法，放炮落煤，单体支柱配合铰接顶梁支护， 全部跨落法管理顶板。 四、矿井通风 1、通风方式 本矿井通风方式为中央并列式。 2、通风系统 本矿井通风系统为机械抽出式。 五、矿井主要设备 1、提升设备 本矿二采区为斜井开拓，主斜井为皮带运输，配备 STJ800 皮带运输机，长度 520m，功率 2×55kw，带宽 800mm，带速 1.6m/s。 副斜井为辅助运输，配备 JT－20 型单滚筒绞车，功率 135kw。 2、通风设备 矿井选用 FBCDZ-№-18 型防爆轴流式通风机二台，风量 m3/min, 负压 888～3000Pa，配套电机 YBF-315M-8，功率 2×90kw。 3、排水设备 矿井选用三台 MD46-50×6 型矿用多级分段式离心泵， 其流量 46 立方米/小时， 扬程为 300m；电机型号为 YB2-280S-2 型功率 75KW。 4、压风设备 矿井选用 UD75A-7 型 3 台螺杆式空气压缩机，电机型号为 Y2-280S-2 型，功 率为 75KW。 5、瓦斯抽放设备14选用 2BE1-253 型水环式真空泵 4 台， 技术参数： 流量 20m3/min,转速 660r/min， 电动机功率 55kw，电压 380/660v,耗水量 4.2m /h。 选用 ZDY-620 型钻机 2 台，钻进深度 150m，钻孔直径 mm（开孔Φ90、终孔Φ 65） ，钻杆直径Φ42mm，钻孔倾角 0～360°。 6、监测、监控设备 监测、 本矿配备 KJ110 监测、监控设备，设地面分站 1 个，井下分站 3 个。315第二章 矿井煤与瓦斯突出情况中国矿业大学矿山开采与安全教育部重点实验室应毕节市宝黔煤矿的要求对 矿井 M18、M73、M80 煤层突出危险性进行了技术鉴定。 一、中国矿业大学矿山开采与安全教育部重点实验室的鉴定情况 中国矿业大学矿山开采与安全教育部重点实验室的鉴定情况 鉴定方法采取《煤与瓦斯突出矿井鉴定规范》规定的“煤层突出危险性指标 法”对宝黔煤矿煤层进行鉴定。 1、现场考察及实验室测试结果 2010 年 12 月 10 目，中国矿业大学矿山开采与安全教育部重点实验室在毕节 市宝黔煤矿矿井内以图中圈定的 ABCD 所围区域进行施工钻孔。他们重点加强了对 该区域煤层破坏类型、瓦斯放散初速度、煤的坚固性系数、瓦斯压力的考察和测 定。 (1)煤层破坏类型的现场考察 (1)煤层破坏类型的现场考察 通过对宝黔煤矿 M18、M73、M80 煤层现场观察鉴定表明：M18 煤层属Ⅱ煤，表 面光亮，呈颗粒状，节理清晰；煤层无异常构造，硬度较低。M73 煤层属Ⅲ煤，光 泽半暗，呈不规则块状，断口参差及粒状，为构造煤；M80 煤层属Ⅲ煤，光泽半暗， 呈不规则块状，断口参差及粒状，为构造煤。 (2)煤的瓦斯放散初速度△ (2)煤的瓦斯放散初速度△P、坚固性系数 f 与煤层瓦斯压力 煤的瓦斯放散初速度 在矿井 ABCD 区取样测定的 M18、M73、M80 煤层瓦斯放散初速度△P、坚固性 系数 f 以及测定的瓦斯压力 p 如下表 2－1。 表 2－1 煤层 M18 M73 M80 2、鉴定结果分析 (1)动力现象的性质分析 (1)动力现象的性质分析 宝黔煤矿自 2008 年建井以来未曾经出现过煤与瓦斯动力现象，由于时间久远 及矿方相关技术人员更换，涌出瓦斯量及抛出煤量不明，动力现象特征不明显， 以实际发生的动力现象分析，尚不能确定为煤与瓦斯突出。 (2)煤层突出危险性指标的判断 (2)煤层突出危险性指标的判断16M18、M73、M80 煤层瓦斯基本参数测定结果 瓦斯压力P(MPa) 0.13 0.20 0.22 瓦斯放散初速度 (△P) 24.3 31.1 28.0 坚固性系数(f) 0.80 0.30 0.26根据现场考察和实验室测定，M18、M73、M80 煤层在矿井 ABCD 区突出危险性 的各单项指标值如下表 2－2： 表 2－2 指标项目 无突出危险煤层 M18 M73 M80 预测煤层突出危险性的各单项指标值 煤的破 坏类型 Ⅱ、III Ⅱ III III 瓦斯放散初 煤的坚固性 速度△P ≥10 24.3 31.1 28.0 系数f ≥0.5 0.80 0.30 0.26 瓦斯压力 MPa ≤0.74 0.13 0.20 0.22 备注M18、M73、M80 煤层在全部单项指标在 ABCD 区都未超过有突出危险煤层的临界 值，因此，M18、M73、M80 煤层均为无突出煤层。 3、鉴定结论意见 根据毕节市燕子口镇宝黔煤矿按照《煤矿安全规程》第 176 条及《煤与瓦斯 突出矿井鉴定规范》 （AQ）的规定，委托中国矿业大学矿山开采与安全 教育部重点实验室对其开采范围内的 M18、M73、M80 煤层进行了煤与瓦斯突出危 险性鉴定。 2011 年 7 月 30 日中国矿业大学矿山开采与安全教育部重点实验室提交 了《毕节市宝黔煤矿 M18、M73、M80 煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告》 （修订版） 鉴定结论为： （1）毕节市宝黔煤矿 M18 煤层在鉴定范围（标高+1154 以上 ABCD 区 域内的 M18 煤层）内没有突出危险； （2）毕节市宝黔煤矿 M73 煤层在鉴定范围（标 高+1154 以上 ABCD 区域内的 M18 煤层）内没有突出危险； （3）毕节市宝黔煤矿 M80 煤层在鉴定范围（标高+1154 以上 ABCD 区域内的 M18 煤层）内没有突出危险。17第三章 煤层突出危险性预测和 防治突出措施的效果检验第一节 一般规定煤层突出危险性预测是指采用一定的预测方法和措施，对煤层、煤层区域和 工作面附近煤体的突出危险性进行预测。 煤层突出危险性预测分为区域突出危险性预测和工作面突出危险性预测。 区域突出危险性预测应预测煤层和煤层区域的突出危险性，并应在地质勘探、 新井建设、新水平和新采区开拓或准备时进行。 工作面预测是预测工作面附近煤体的突出危险性，应在工作面推进过程中进 行。 突出煤层经区域预测后可划分为突出危险区、突出威胁区和无突出危险区。 在突出危险区域内，工作面进行采掘前，应进行工作面突出危险性预测。采掘工 作面经预测后，可划分为突出危险工作面和无突出危险工作面。 在突出危险工作面进行采掘作业前，必须采取防治突出措施。采取防治突出 措施之后，还要进行措施效果检验，经检验证实措施有效后，方可采取安全防护 措施进行采掘作业。每执行一次防治突出措施作业循环(包括措施、措施效果检验、 采掘作业)后，须再进行工作面预测，如预测为突出危险时，还必须再执行防治突 出的措施，只有连续 2 次预测为无突出危险时，该工作面方可视为无突出危险工 作面。 在无突出危险工作面进行采掘作业时，可不采取防治突出措施，但必须采取 安全防护措施。第二节 区域突出危险性预测中国矿业大学矿山开采与安全教育部重点实验室按照《煤与瓦斯突出矿井鉴 定规范》规定的“煤层突出危险性指标法”对宝黔煤矿 M18、M73、M80 煤层进行 鉴定；虽鉴定出 M18、M73、M80 煤层均无突出危险性。但在开拓或准备前应进行 突出危险性预测。 一、区域突出危险性预测方法简述 区域突出危险性预测方法简述 出危险性 煤层区域突出危险性预测方法有 “煤层突出危险性指标法” 瓦斯地质统计法” 、 “ 和“综合指标法” 。现分述如下： 层突出危险性指标法” 1、“煤层突出危险性指标法” 指标可用煤的破坏类型、瓦斯放散初速度指 。18标(△P)、煤的坚固性系数（f）和煤层瓦斯压力（p） 。判断煤层突出危险性的临 界值，应根据矿井的实测资料确定，如无实测资料时，可参考表 3－1 所列数据划 分，只有全部指标达到或超过其临界值时方可划为突出煤层。 表 3－1 指标项目 无突出危险煤层 预测煤层突出危险性的各单项指标值 煤的破 坏类型 Ⅱ、Ⅲ 瓦斯放散初 煤的坚固性 速度△P ≥10 系数f ≥0.5 瓦斯压力 MPa ≤0.74 备注注：煤的破坏类型分类可参见《防治煤与瓦斯突出细则》 。“瓦斯地质统计法” 。 2、 瓦斯地质统计法” 根据已开采区域确切掌握的煤层赋存和地质构造条件 与突出分布的规律，划分出突出危险区域与突出威胁区域。 “综合指标法” 。 3、 综合指标法” 在岩石工作面向突出煤层至少打两个测压钻孔，测定煤层 瓦斯压力；在打测压孔的过程中，每米煤孔采取一个煤样，测定煤的坚固性系数 (f)；将两个测压孔所得的坚固性系数最小值加以平均作为煤层软分层的平均坚固 性系数；将坚固性系数最小的两个煤样混合后，测定煤的瓦斯放散初速度指标(△ P)。 煤层区域性突出危险性，可按下列两个综合指标判断： D＝(0.0075H／f－3)( p－0.74) K=△p／f 式中 D―煤层的突出危险性综合指标； K―煤层的突出危险性综合指标； H―开采深度，m； p―煤层瓦斯压力，取两个测压钻孔实测瓦斯压力的最大值，MPa； △p―软分层煤的瓦斯放散初速度指标； f―软分层煤的平均坚固性系数。 综合指标 D、 的突出临界指标值应根据本矿区实测数据确定， K 如无实测资料， 可参照表 3－2 所列的临界值，确定区域突出危险性。 表 3－2 综合指标 D 和 K 预测煤层区域突出危险性的临界值 煤层突出危险性综合指标 K 无烟煤 20 其它煤种 15 (1) (2)煤层突出危险性综合指标 D O．25注：如果 D＝(O．O075H／f-3)(p-O.74)式中两个括号内的计算值都为负时，则不论 D 值大小，都为突出威胁 区域。二、区域突出危险性预测指标选择与临界值确定 区域突出危险性预测指标选择与临界值确定191、突出危险性预测指标选择依据： 突出危险性预测指标选择依据： 预测指标选择依据 宝黔煤矿可采煤层有 3 层，自上而下依次为：M18、M73、M80 煤层。煤层厚度 变化 M18 1.0～1.2m；M73 1.2～1.4m；M80 0.8～1.0m。煤种为无烟煤。中国矿业大学矿山开采与安全教育部重点实验室鉴定时实测煤的破坏类型为Ⅱ、III 类。 宝黔煤矿在地质构造单元分区上属简单类型，位于清水铺向斜北西翼南西端， 区内为一简单的单斜层，总体走向近北东-南西，倾向 130°～165°，平均 145°， 倾角 30°～32°， 平均倾角 31°， 矿区北部发育一条 F1 正断层， 走向 136°左右， 倾向北东,断距大于 30 米，未见其它构造现象。 2010 年矿井瓦斯等级鉴定均为低瓦斯矿井，鉴定的相对瓦斯涌出量最高为 0.75m3/t。中国矿业大学矿山开采与安全教育部重点实验室鉴定时实测瓦斯压力 0.13～0.22MPa。 以上分析可以得出 M18、M73、M80 煤层突出的主要受控因素及强度依次为：构 造应力、瓦斯压力、煤体破碎、地应力。 2、突出危险性预测指标选择： 突出危险性预测指标选择： 预测指标选择 对 M18、M73、M80 煤层突出的主要受控因素分析及强度排序，可以指导 M18、 M73、M80 煤层突出危险性预测时的指标选择与临界值确定。 煤层突出危险性预测指标的选择应遵循相关性和易操作性原则。即选择的指 标能反映煤层突出的主要受控因素及强度且便于实施。 M18、M73、M80 煤层区域突出危险性预测指标选择如下： 综合指标 D 和 K。该指标与开采深度、煤层瓦斯压力、软分层煤的瓦斯放散初 速度指标、软分层煤的平均坚固性系数有紧密的相关性。 3、突出危险性预测指标的临界值确定 突出危险性预测指标的临界值确定 综合指标 D、K 的突出临界指标值应根据本矿区实测数据确定，鉴于本矿无实 测资料，可参照表 3-4 所列的临界值，确定区域突出危险性。 三、区域突出危险性预测方法的确定 区域突出危险性预测方法的确定 按照《防治煤与瓦斯突出细则》第 30 条的规定，选择“综合指标法”对 C17 煤层以下各煤层区域突出危险性进行预测。p 实测按照《防治煤与瓦斯突出细则》 附录二规定执行；△p 实测按照《防治煤与瓦斯突出细则》附录七规定执行；f 实 测按照《防治煤与瓦斯突出细则》附录六规定执行。按公式计算得出综合指标 D 和 K。20第三节 工作面突出危险性预测一、指标选择与临界值确定 根据以上 M18、M73、M80 煤层突出的主要受控因素及强度分析；遵循相关性 和易操作性原则和《防治煤与瓦斯突出细则》第 31～44 条的规定。工作面突出危 险性预测指标选择如下： 钻屑瓦斯解吸指标K 钻屑瓦斯解吸指标K1。该指标系煤样瓦斯解吸特征系数，其值的大小与煤层瓦 斯压力、瓦斯解吸速度及煤的破坏程度等有关，而这些参数与突出危险性关系密 切，K1指标的测定值大小反映出了工作面突出危险性的大小。实验室的实验结果和 现场大量实践都表明K1值用于突出危险性预测是切实可行的。 每米钻屑指标 每米钻屑指标 Smax。每米钻孔煤屑的重量。该指标与煤体机械强度、地应力的 大小、瓦斯压力大小有关，具有综合影响的效果。测定值大小反映出了工作面突 出危险性的大小。现场大量实践都表明每米钻屑值 Smax 用于突出危险性预测具有操 作简单、实施方便、可靠性高等优点。该指标对应力集中带、煤体破坏程度有较 高的敏感度。选择该指标对本矿具有针对性。 K1、 Smax 值的突出临界指标值应根据本矿区实测数据确定，如无实测资料， 可参照表 3－3 所列的临界值，确定工作面突出危险性。 表 3－3 最大钻屑量 Smax Kg/m ≥6 ＜6 L/m ≥5.4 ＜5.4 K1、 Smax 值预测工作面突出危险性的临界指标值 钻屑瓦斯解吸指标 K1 ML/(g.min )1/2危 险 性 突出危险工作面 无突出危险工作面≥0.5 ＜0.5二、工作面突出危险性预测方法 1、工作面突出危险性预测方法 、工作面突出危险性预测方法 采用钻屑瓦斯解吸指标（K1）法和每米钻屑指标法（Smax）组合预测的方法对 工作面突出危险性进行预测。实施突出危险性预测时，若测定的参数： ⑴ 最大钻屑量 Smax 或钻屑瓦斯解吸指标 K1，有一个指标大于表 3－3 临界指标 值，预测结果为：突出危险工作面。 ⑵ 最大钻屑量 Smax 和钻屑瓦斯解吸指标 K1，两个指标都小于表 3－3 临界指标 值，预测结果为：无突出危险工作面。 2、突出危险性预测参数测定 、 仪器及设备： 仪器及设备21⑴ WTC 便携式矿用本质安全型智能测量仪器，用于测定煤与瓦斯突出预测预 报参数。主要测量钻屑瓦斯解吸指标 K1、综合指标 Kf(由 K1 指标和煤的坚固性系数 f 值组成的指标)。 ⑵ 电煤钻、风钻、防突钻机。 ⑶ 容器、便携式称重仪、秒表、筛子、其他仪器等。 参数的测定： 参数的测定： 按《防治煤与瓦斯突出细则》附录四规定的测定方法，测定最大钻屑量 Smax， 使用 WTC 测定钻屑瓦斯解吸指标 K1。 三、石门揭煤工作面突出危险性预测 按本节工作面突出危险性预测方法实施石门揭煤工作面突出危险性预测。 采用上述方法预测石门工作面突出危险性时，应符合下列要求： ⑴ 在石门工作面距煤层最小垂距为 3～10m 时，利用探明煤层赋存条件和瓦 斯情况的钻孔或至少打两个直径为 50～75mm 的预测钻孔，其钻进煤层时，测定每 米钻屑量，用 1～3mm 的筛子筛分钻屑，测定其瓦斯解吸指标 K1。封孔测定瓦斯压 力 p。 ⑵ 按 《防治煤与瓦斯突出细则》 附录四规定的测定方法， 测定最大钻屑量 Smax， 使用 WTC 测定钻屑瓦斯解吸指标 K1。按《防治煤与瓦斯突出细则》附录三测定瓦 斯压力 p。 ⑶ 按本章工作面突出危险性预测方法进行判断。 ⑷ 填报表 3－4。 工作面突出危险性预测记录表 表 3－4 矿 工作面名称 钻孔编号 井 煤层 测定日期 钻屑量 Smax 年 备 月 注 日钻孔深度 钻屑瓦斯解吸指标 (m) K1( mL / g．min1 / 2)突出危 险结论 总工程师 批 示 通风科(区长)地测科长22预测人员四、煤巷掘进工作面突出危险性预测 按本节工作面突出危险性预测方法实施煤巷掘进工作面突出危险性预测，但 应按下列步骤进行： ⑴ 在煤巷掘进工作面打 3 个直径 42mm、孔深 8～10m 的钻孔。钻孔布置在软 分层中，一个钻孔位于巷道工作面的中部，并平行于掘进方向，其他钻孔的终孔 点应位于巷道轮廓线外 2～4m。见图 3－1。 ⑵ 按 《防治煤与瓦斯突出细则》 附录四规定的测定方法， 测定最大钻屑量 Smax， 使用 WTC 测定钻屑瓦斯解吸指标 K1。 ⑶ 按本章工作面突出危险性预测方法进行判断。当预测为无突出危险工作面 时，每预测循环应留有 2m 的预测超前距。 ⑷ 填报表 3－4。 五、回采工作面突出危险性预测 按本节工作面突出危险性预测方法实施回采工作面突出危险性预测，但应按 下列步骤进行： ⑴ 在回采工作面每 10～15m 布置一个预测钻孔，孔深根据工作面循环推进度 确定，但不得小于 3.5m。预测孔布置见图 3－2。 ⑵ 按 《防治煤与瓦斯突出细则》 附录四规定的测定方法， 测定最大钻屑量 Smax， 使用 WTC 测定钻屑瓦斯解吸指标 K1。 ⑶ 按本章工作面突出危险性预测和防治突出措施的效果检验进行判断。当预 测无突出危险工作面时，每预测循环应留有 2m 的预测超前距。 ⑷ 填报表 3－4。 六、煤巷刷帮扩巷工作面突出危险性预测 按本节工作面突出危险性预测方法实施煤巷刷帮扩巷工作面突出危险性预 测，但应按下列步骤进行： ⑴ 在煤巷刷帮扩巷工作面每 10～15m 布置一个预测钻孔，孔深根据扩帮宽度 确定，但不得小于 3.5m。预测孔布置见图 3－2。 ⑵ 按 《防治煤与瓦斯突出细则》 附录四规定的测定方法， 测定最大钻屑量 Smax， 使用 WTC 测定钻屑瓦斯解吸指标 K1。 ⑶ 按本章工作面突出危险性预测方法进行判断。当预测为无突出危险工作面 时，每预测循环应留有 2m 的预测超前距。 ⑷ 填报表 3－4。23第四节 防突措施效果检验一、远距离和极薄保护层的保护效果检验 按照《防治煤与瓦斯突出细则》第 40 条的规定，保护层的开采厚度等于或小 于 0.5m、上保护层于突出煤层间距大于 50m 或下保护层与突出煤层间距大于 80m 时，都必须对保护层的保护效果进行检验。 宝黔煤矿开采 M18 煤层，可对其下各层形成保护。 由于煤层厚度变化较大，可能出现开采厚度等于或小于 0.5m 的情况。此时， 按规定必须对保护层的保护效果进行检验。 M73 煤层距其上的 M18 煤层 90m，距 M80 煤层 4m。开采 M73 煤层时，按 规定必须对保护层的保护效果进行检验。 检验应在被保护层中进行，检验按本章第三节工作面突出危险性预测方法进 行。 如果各项测定指标都降到表 3-3 所确定的临界值以下， 则认为保护层开采有效； 反之，认为无效。防治突出专门机构必须填写表 3－5，并报矿总工程师审批。 检验孔布置见图 3－2。 防治突出技术措施效果检验单 表 3－5 煤层 采 用 矿 井 地点 的 防 突 技 检验时间 术 措 施 年 月 日措施名称及方案设计措 施 施 工 概 况措 检 验 方 法施效果检 实验 测 数 据检验意见 矿总工程师 通风科（区）长 瓦斯专业队队长 检 验 人二、石门揭煤工作面防治突出措施的效果检验 按照本章第三节工作面突出危险性预测方法进行效果检验。如果各项测定指 标都降到表 3-3 所确定的临界值以下，则防治突出措施有效；反之，认为无效。防 治突出专门机构必须填写表 3－7，并报矿总工程师审批。24效果检验孔孔数为 4 个，其中石门中间一个，并位于措施孔之间，其它 3 个 孔位于石门上部和两侧，终孔位置应位于措施控制范围的边缘线上。 三、煤巷掘进工作面防治突出措施的效果检验 按照本章第三节工作面突出危险性预测方法进行效果检验。如果各项测定指 标都降到表 3－3 所确定的临界值以下，则防治突出措施有效；反之，认为无效。 防治突出专门机构必须填写表 3－5，并报矿总工程师审批。 效果检验孔孔深应小于或等于措施孔， 并应布置在两个措施孔之间 （图 3－2） 。 当检验孔孔深等于措施孔深（检验孔与措施孔孔深均采用钻孔向巷道方向的投影 孔深，简称投影孔深）时，经检验措施有效后，必须留有 5m 投影孔深的超前距。 当检验孔孔深小于措施孔深，且两孔投影孔深的差值不小于 3m 时，经检验措施有 效后，可留有 2m 投影孔深的超前距。 四、采面工作面防治突出措施的效果检验 按照本章第三节工作面突出危险性预测方法进行效果检验。如果各项测定指 标都降到表 3－3 所确定的临界值以下，则防治突出措施有效；反之，认为无效。 防治突出专门机构必须填写表 3－5，并报矿总工程师审批。 在回采工作面每 10～15m 布置一个检验孔，孔深根据工作面循环推进度确定， 但不得小于 3.5m。检验孔布置见图 3－4。 在措施效果无效区段，必须采取补充防治突出的措施，并经措施效果检验有 效后，方可采取安全措施施工，并应留有不小于 2m 的超前距。 五、刷帮扩巷工作面防治突出措施的效果检验 按照本章第三节工作面突出危险性预测方法进行效果检验。如果各项测定指 标都降到表 3－3 所确定的临界值以下，则防治突出措施有效；反之，认为无效。 防治突出专门机构必须填写表 3－5，并报矿总工程师审批。 在刷帮扩巷工作面每 10～15m 布置一个检验孔，孔深根据刷帮扩巷宽度确定， 但不得小于 3.5m。检验孔布置见图 3－4。25a巷道a b a＝2～4m b=8~10m 突出危险性预测孔布置图 图 3－1预测孔预测孔b b b b b b检验孔工作面b=10~15m 突出危险性预测孔布置图 图 3－2工作面b=10~15m 措施效果检测孔布置图 图 3－4措施孔 巷道 措施效果检验措施效果检测孔布置图 图 3－326第四章保护层开采第一节 保护层的选择一、保护层选择原则规定 根据《防治煤与瓦斯突出细则》第 45 条的规定，在突出矿井开采煤层群时必 须首先开采保护层。开采保护层是消除被保护煤层突出危险性的首选区域防突措 施。本矿为煤层群开采，按规定必须选择保护层并首先进行开采。 选择保护层必须遵守下列规定： 1、首先选择无突出危险的煤层作保护层； 2、 矿井所有煤层都有突出危险时， 应选择突出危险程度较小的煤层作保护层， 但在此保护层中进行采掘工作时，必须采取防治突出措施； 3、 选择保护层时， 应优先选择上保护层， 条件不允许时， 也可选择下保护层， 但在开采下保护层时，不得破坏被保护层的开采条件。 二、保护层的选择 宝黔煤矿是一个整合矿井，已建井 3 年。区内含可采煤层 3 层，从上到下依 次为 M18、M73、M80 煤层。经鉴定，三层煤均为无突出危险性。一采区 M18 煤层 已布置回采工作面，目前已完成 M18 煤层的开拓、准备巷道、回采巷道。 本着从实际出发，考虑技术经济的合理性，决定选择 M18 煤层为上保护层。 首采 M18 煤层，对其下煤层形成保护。第二节 保护层的开采一、开采保护层的一般原则规定 开采保护层的一般原则规定 1、从防治突出的角度出发，宝黔煤矿开采程序确定为：分层区段下行式，即 首采M18煤层、次采煤M73层、后采M80煤层。 2、按“四位一体”综合防突措施首采M18煤层。采空区内不得留有煤柱。特 殊情况非留煤柱不可时，应报县级以上主管部门批准，并将煤柱的位置和尺寸准 确地标在采掘工程图上。在被保护层的瓦斯地质图上，也应相应地标出煤柱的影 响范围，在这个范围进行采掘工作时，必须采取防治突出的补充措施。 3、M18煤层的开采厚度等于或小于0.5m的范围，被视为无法达到保护效果的 范围，该范围必须准确的标注在瓦斯地质图上，在开采时必须采区防突措施的补 充措施。 4、按照本矿开采方案设计，M18煤层留设一采区主斜井、一区采副斜井、一27采区回风井，矿区边界煤柱、村寨及断层保护等煤柱。除此之外，M18煤层回采区 域的煤炭均应采取沿空掘巷、沿空留巷的方式全部回收，不留任何煤柱。 5、M18采煤工作面初采时，必须采取加大回采工作面供风、加强采空区抽排 瓦斯和加强工作面支护等措施，有效防止被保护层初期卸压的瓦斯大量涌入采掘 工作面。 6、加强矿井技术管理工作，防止误穿突出煤层和进入突出危险区。 7、M18(保护层）开采时，采掘比为1：2，即一个回采工作面，二个掘进工作 面。严禁布置两个工作面相向回采和掘进。 8、主斜井、副斜井、风井、井底车场采用锚喷支护；回风上山、回风下山、 运输石门采用锚喷支护；采面回风巷和运输巷采用金属网支护。主斜井、副斜井 风井等巷道净断面为6.5平方米，1257运输石门巷道净断面为9.02平方米，其余巷 道净断面为4.3～5.2平方米。严禁擅自更改。 9、煤巷掘进、巷道交岔点施工均需加强临时和永久支护，防止空帮空顶诱发 煤层突出。采掘活动形成的高应力集中区（掘进迎头后50米，采煤工作面上下出 口30米范围内）的临时和永久支架（柱）均须用拉杆或撑木联成整体，防止应力 活动过程中发生突出。 10、在超过巷道高度的厚煤层段掘进，煤巷应不留顶煤掘进，每架金属支架 的两脚应用和金属支架同材质的底梁相连，防治巷底发生突出。严禁厚煤层段超 支护高度回采和放顶煤回采。 二、保护范围确定 1、计算依据 M18煤层与下覆M73煤层的层间距为90m，M73煤层与下覆M80煤层的层间距为 4m， M18煤层平均采高1.2m。 对应岩性，保护层开采影响系数β1、β2均取1。 2、有效保护范围确定 （1）上保护层最大有效保护距离 S上＝S?上β1β2 式中：S上―上保护层最大有效距离（m） S?上―上保护层理论有效距离（m），本矿井为90m β1―保护层开采影响系数，本矿井C17～C19之间为1，C19～C24之间为1。 β2―层间硬岩 （砂岩、 石灰岩） 含量系数， 本矿井C17～C19之间为1， 19～ C C24之间为1。28S上＝S?上β1β2＝90×1×1＝90（m） 根据矿井实际情况， 首先开采M18煤层后能对M73煤层起到保护作用 （M18煤层 与M73煤层的层间距为90m），但不能对M80煤层起到保护作用（M73煤层与M80煤层 的层间距为4m）。 （2）沿走向的保护范围 对停采的保护层采煤工作面，停采时间超过3个月，且卸压比较充分，该采煤 工作面的始采线、采止线及所留煤柱对被保护层沿走向的保护范围可按56?～60? 划定，如图4－1所示。采空区 保护层M18被保护层保护范围M73图 4－1 保护层采煤工作面的始采线、采止线和留煤的保护范围图 （3）沿倾斜的保护范围 保护层沿倾斜的保护范围，可按卸压角划定，如图4－2所示。M18采区 空 3 M7护 保层 护 保 层 护 范围被保图 4－2 保护层沿倾斜的保护范围图29开采M18煤层后形成对M73煤层的保护范围见附图：M18煤层采空区及M73煤层 保护范围平剖面图。 矿井开采保护层时，必须进行保护层保护效果及范围的实际考察，并不断积 累、补充完善资料，以便尽快得出确定本保护层有效作用范围的参数。 三、开采保护层的防治煤层突出措施 本矿选定的保护层具有突出危险性，开采保护层时应按规定实施防治煤层突 出的综合防突措施。 1、按本专项设计第五章实施防治煤层突出措施DD抽放瓦斯。 2、按本专项设计第三章进行防治煤层突出措施的效果检验。 3、按本专项设计第七章采取安全防护措施。 4、按突出矿井进行管理，确保各项防突工作的落实。第三节 被保护层的开采1、 对保护效果进行检验。 未消除突出危险性应采取防治突出措施的补充措施， 直至经检验防治突出补充措施有效为止。 2、确定被保护范围。 3、巷道应布置在保护层的保护范围内。 4、井巷揭穿煤层的地点应避开地质构造破坏带，且揭穿煤层的次数和掘进工 作量应尽可能减少。 5、揭煤点按第三章进行突出危险性预测。 6、M73煤层回采区域的煤炭均应采取沿空掘巷、沿空留巷的方式全部回收， 不留任何煤柱。在M73煤层回采结束时，应尽量回收煤柱，增大对其下煤层的保护。 7、M73、M80两煤层均采取分层沿煤层布置采区运输石门、轨道石门、回风上 山。按分层区段下行式，由上至下回采，M18煤层不得留设上山保护煤柱，以确保 对下层煤的保护效果。30第五章瓦斯抽放矿井抽放瓦斯的目的及意义 第一节 矿井抽放瓦斯的目的及意义为有效、可靠地防治煤与瓦斯突出灾害，本项设计按有关规定设计了 宝黔煤矿瓦斯抽放系统。 瓦斯抽放系统是防突措施中不可或缺的内容，钻孔抽放煤层瓦斯是防 治煤与瓦斯突出的主要方法之一。钻孔抽放煤层瓦斯消除煤层突出危险的 实质是向煤层内打一定数量的钻孔，造成了煤层局部卸压，并抽排煤层中 的瓦斯，使煤层中的潜能得到释放，同时降低煤体中的瓦斯压力和瓦斯含 量，并由此引起煤层的收缩变形，使煤层的综合应力下降、透气性增大， 综合应力和瓦斯压力梯度减小、煤体的强度增大，从而起到减弱煤层突出 的主动力和增强抵抗突出的阻力。这两个方面起到了消除或消弱煤层突出 危险性的效果。 因此，进行突出煤层的瓦斯预抽，降低或消除煤层突出危险性，减少 矿井瓦斯涌出量，是瓦斯抽放的目的。第二节 抽放方法与工艺一、瓦斯来源分析 根 据 矿 区 地 层 剖 面 图 分 析 ， M18 煤 层 下 邻 近 煤 层 分 布 较 远 ， 在 M18 煤 层 采 动 影 响 范 围 以 内 ， 因 此 矿 井 采 掘 过 程 中 的 瓦 斯 涌 出 主 要 来 源 于 M18 煤 层放炮落煤瓦斯涌出、掘进巷道暴露煤壁瓦斯涌出等，下邻近层向采空区 的瓦斯涌出较少。 二、抽放瓦斯方法选择 1． 选 择 抽 放 瓦 斯 方 法 的 原 则 选择矿井瓦斯抽放方法应根据矿井煤层赋存条件、煤层开采顺序、瓦 斯基础参数、瓦斯来源、巷道布置等要求确定，并遵循以下原则： (1)选 择 的 抽 放 瓦 斯 方 法 应 适 合 地 质 条 件 、 煤 层 赋 存 状 况 、 巷 道 布 置 、 和开采技术条件。 (2)应 根 据 矿 井 瓦 斯 涌 出 来 源 及 涌 出 量 构 成 分 析 ， 针 对 性 地 选 择 抽 放 有 瓦斯方法，以提高瓦斯抽放效果。 (3)在 满 足 瓦 斯 抽 放 的 前 提 下 ，应 尽 可 能 利 用 生 产 巷 道 ，以 减 少 抽 放 工 程量。31(4)选 择 的 抽 放 方 法 应 有 利 于 提 高 瓦 斯 抽 放 效 果 ， 降 低 瓦 斯 抽 放 成 本 。 (5)抽 放 方 法 应 有 利 于 钻 场 、钻 孔 的 施 工 和 抽 放 系 统 管 网 的 设 计 ，有 利 于增加钻孔的抽放时间。 2． 抽 放 瓦 斯 方 法 选 择 宝黔煤矿目前还没有充分地掌握矿井的瓦斯赋存情况，而且，除了本 煤层的钻孔抽放方式外，不具备采用其他抽放措施的条件。为此，根据矿 井 首 采 M18 煤 层 的 情况 ， 设 计 确 定 建 立 地 面 永 久 抽 放 系 统 。 为了降低瓦斯涌出量，为煤炭的开采提供安全生产环境。设计确定矿 井 抽 放 瓦 斯 方 法 为 ： 在 M18 煤 层 内 进 行 本 层 钻 孔 预 抽 瓦 斯 。 包 括 巷 道 掘 进 时先抽后掘，边抽边掘；回采工作面先抽后采，边采边抽；采空区埋管抽 放瓦斯等方式。 (1) 煤 层 巷 道 掘 进 抽 放 瓦 斯 钻场布置： 在 煤 巷 掘 进 工 作 面 后 5m 处 的 巷 道 两 帮 各 施 工 一 个 钻 场 。 据 矿 的 具 体 根 情 况 ，每 组 钻 场 在 煤 巷 两 侧 相 对 应 布 置 ，其 规 格 为 ：长 ×高 ×深 =4m×掘 进 巷 道 高 度 ×2m， 采 用 木 棚 支 护 。 相 邻 两 组 钻 场 之 间 的 间 距 为 30m。 钻孔布置： 在 每 一 钻 场 内 ，沿 走 向 布 置 3 个 边 掘 边 抽钻 孔 ，即 左 、右 钻 场 各 3 个 ， 孔 深 40m 左 右 。 钻 孔 编 号 为 “ 1～ 6” 左 边 钻 场 “ 1、 2、 3” 钻 孔 终 孔 位 置 。 在 工 作 面 前 方 煤 层 中 部 ，距 巷 道 轮 廓 线 的 距 离 分 别 为 2m、4m、6m，开 孔 位 置 距 巷 道 轮 廓 线 的 距 离 在 2m 以 上 。右 边钻 场“ 4 # 、5 # 、6 # ”钻孔 终 孔 位 置 、 开孔位置的要求与左钻场相同。该钻孔布置参数在对抽放量、抽放浓度等 考 察 后 可 作 适 当 调 整 。 钻 孔 、 钻 场 布 置 见 图 5-1， 钻 孔 参 数 见 表 5－ 1。++++++++++++++++ 图 5-1 巷 道 掘 进 瓦 斯 抽 放 钻 场 、 钻 孔 布 置 图32表 5－ 1 孔 号 1 2 3 4 5 6 与巷道中线 偏 角 (°) 0.O 3.O 6.0 0.0 － 3.0 － 6.0 倾角 (°) 2.O 3.O 3.0 0.0 － 1.0 － 2.O边掘边抽钻孔参数表 孔深 (m) 40.0 40.0 40.O 40.O 40.O 40.0 开 孔 位 置 (m) 距中线 2.6 3.1 3.1 － 2.6 － 3.1 － 3.1 距底板 0.8 1.4 1.2 O.8 1.4 1.2注 ： 1)开 孔 距 巷 道 中 线 ， 左 为 “ +” ， 右 为 “ ― ” 。 2) 钻 孔 方 位 以 巷 道 中 线 为 参 考 ， 偏 角 ， 左 偏 为 “ +” ， 右 偏 为 “―”。 3)钻 孔 倾 角 ， 仰 角 为 “ +” ， 俯 角 为 “ ― ” 。 4)当 煤 层 沿 走 向 有 起 伏 时 ， 根 据 具 体 的 角 度 对 钻 孔 倾 角 进 行 修 正。 (2)巷 (2) 巷 道 掘 进 时 先 抽 后 掘 瓦 斯 抽 放 在煤巷掘进工作面迎头向掘进巷道前方煤层打扇形钻孔，每个循环施 工 9 个 钻 孔 。 长 钻 孔 长 度 40m， 每 个 循 环 间 距 30 m， 钻 孔 终 孔 点 分 别 距 离 巷 道 中 心 线 0m、 2.5m、 4m， 进 行 瓦 斯 预 抽 。 如 图 5－ 2 所 示 。图 5－ 2 巷 道 掘 进 预 抽 示 意 图 以上钻孔倾角原则上须保证钻孔在煤层内，钻孔倾角与巷道底板平行 或根据煤层的厚度略有上、下倾角，方位角指与巷道中线的夹角，当掘进 工作面抽放钻孔个较多时，为扩大抽放区域面积，提高抽放效果，抽放钻 孔应以巷道中线为基准，向周围煤体呈放散状排列。33(3)回 (3) 回 采 面 瓦 斯 抽 放 本矿回采面抽放主要以预抽为主，选定倾向顺层钻孔抽放。矿井工作 面 长 度 设 计 为 80m，不 能 满 足 生 产 能 力 的 要 求 。因 此 ，工 作 面 长 度 应 在 120m 以 上 。 钻 孔 施 工 长 度 确 定 为 为 65～ 70m。 采 用 上 下 顺 槽 布 置 钻 场 因 而 钻 孔 施 工 长 度 确 定 为 30～ 40m，钻 场 间 距 15m 左 右 一 个 。布 置 如 图 5-3、图 5-4。回风巷道采 空 区钻场图 5-3回采工作面上行瓦斯抽放钻孔布置图钻 场回风巷道采 空 区钻 场图 5－ 4回采工作面上下行瓦斯排放钻孔布置图(4)采 (4) 采 空 区 瓦 斯 抽 放 由 于 该 矿 井 为 煤 层 群 开 采 ，在 矿 井 回 采 C 1 7 煤 层 时 是 作 保 护 层 开 采 。其 上、下，邻近层、围岩、煤柱和工作面的丢煤都会向采空区涌出瓦斯。采34空区瓦斯不仅在开采过程中向工作面涌出，而且在工作面采完密闭后仍有 瓦斯涌出。与本煤层预抽瓦斯相比，采空区抽放的特点是抽放量较大，但 抽放浓度比预抽要低，其抽放量的大小取决于采空区瓦斯涌出量的大小。 本 矿 采 用 半 封 闭 采 空 区 抽 放 方 法 ， 埋 管 抽 放 、 空 区 抽 放 方 法 (如 图 5-5)。 即 采图 5－ 5 三、抽放参数的确定 1． 抽 放 浓 度 的 确 定采空区埋管抽放布置图根 据 矿 井 的 具 体 情 况 ， 矿 井 的 瓦 斯 抽 放 浓 度 暂 定 为 30％ 。 2． 抽 放 时 间 掘 进 巷 道 的 预 抽 时 间 为 20 天 ， 回 采 面 预抽 钻 孔 可 作 为 边 采 边 抽 钻 孔 ，35当采面推进至该钻孔时，拆除钻孔。经验证明，由于预抽排放煤体瓦斯， 使煤体发生了收缩变形，当煤体原占据的空间体积不变时，煤体收缩一方 面引起了原有的裂隙加大，另一方面也可产生新的裂隙，最终使煤层的透 气性增大。因此，长时间的预抽还可以取得更好的效果。 3． 抽 放 负 压 按其它矿井的瓦斯抽放经验，回采工作面预抽的孔口抽放负压和掘进 工 作 面 抽 放 的 孔 口 负 压 均 为 15kPa 以 上 ， 空 区 抽 放 管 口 负 压 为 5kPa 左 右 。 采 四、抽放钻孔施工设备 1、 打 钻 (1)打 钻 设 备 的 选 择 对 于 抽 放 钻 孔 的 打 钻 设 备 ，推 荐 选 用 国 产 的 TUX-75 型 钻 机 。该钻 机 采 用整体箱式结构，具有体积小、重量轻、移动安装方便、传动效率高等优 点 。 主 要 用 于 井 下 钻 探 深 度 为 75m～ 100m 的 各 种 角 度 的 瓦 斯 抽 排 放 孔 ， 煤 层放水孔、注浆灭火孔、地质孔等多用途的工程钻孔施工，也可用于地面 钻 探 地 质 勘 探 孔 及 其 他 用 途 的 各 种 工 程 孔 。 其 主 要 技 术 参 数 如 表 5－ 2。 表 5－ 2 型号 钻进深度（ｍ） 钻孔直径 （ mm） 开孔 终孔 TUX--75 型 钻 机 主 要 技 术 参 数 表 TUX－ 75 型 75 Φ 90 Φ 65 Φ 42 0～ 360° 110、 182、 327 360、 220、 110 400 Φ 45 8 × 适应煤岩硬度系数： f＜ 8 卡盘形式： 常闭式液压卡盘钻 杆 直 径 （ mm） 钻孔倾角 输 出 转 速 （ r/mm） 输 出 扭 矩 （ N.m） 六 方 轴 行 程 （ mm） 六 方 轴 通 径 （ mm） 液 压 卡 盘 最 大 工 作 压 力 Mpa） （ 外 形 尺 寸 （ mm） 整 机 质 量 （ Kg） (2)钻 孔 施 工 技 术 安 全 措 施为确保打钻工作安全顺利进行，制定如下技术安全措施： 1） 一 般 要 求 ：36① 认 真 组 织 贯 切 学 习 安 全 措 施 、 煤 矿 安 全 规 程 》 相 关 内 容 以 及 《 ZK 《 一 75 型 钻 机 使 用 说明 书 》 人 人 都 必 须 考 试 合 格 后 ， 方 可 上 岗 。 ， ② 提 高 班 前 会 质 量 ，班 班 要 执 行 手 上 交 接 ，上 不 清 、下 不 接 ，当 班 隐 患 当 班 必 须 处 理 ，遗 留 问 题 必 须 向 下 一 班 交 待 清 楚 ，跟 班 人 员 把 好 三 大 关 ： 生产、质量、安全。 ③ 施 工 队 注 意 掌 握 煤 层 及 顶 底 板 岩 性 的 变 化 情 况 ，及 时 反 馈 信 息 ，地 质部门收集各种地质资料，为施工服务。 ④ 巷道的水沟流水要畅通，确保巷道无积水。 ⑤ 施 工 队 必 须 严 格 按 设 计 要 求 的 钻 孔 方 位 、倾 角 、开 孔 位 置 、孔 径 施 工，通风部门负责钻孔施工质量验收，每孔必检，对钻孔方位、倾角、长 度及见煤、喷孔等参数必须准确收集并作好记录。 ⑥ 邻 近 区 域 放 炮 需 撤 人 时 ，施 钻 人 员 必 须 按 要 求 撤 离 现 场 ，并 将 钻 机 电源切断。 2） 施 钻 的 管 理 和 规 定 ： ① 钻孔施工前，必须做好一切准备工作。钻机运输必须严格按运输的有关规定执行。钻机移设中须注意如下安全： a、 钻 机 移 设 前 必 须 切 断 电 源 ， 严 禁 钻 机 带 电 搬 运 。 b、拆 、卸 、安 装 钻 机 大 型 部 件 时 ，身 体 站 立 的 位 置 必 须 能 避 免 失 手 的 伤害。 ② 进入现场施工前，必须严格检查现场巷道内的瓦斯情况，只有在瓦 斯 浓 度 小 于 1％ 以 下 ， 方 可 进 行 作 业 ， 严 禁 瓦 斯 超 限 作 业 。 ③ 进入现场施工前，班组长必须对工作地点的安全情况进行一次全面检查，确认无危险后，方准其余人员进入作业地点，每个作业人员必须 经常认真检查作业地点的顶板、帮壁、支架等情况。发现危险时，必须立 即采取措施，进行处理，严格敲帮问顶制度。 ④ 施工前，必须将钻机固定牢固，严禁用钻杆抵钻机，严格按设计参数放线布孔。 ⑤ 作 业 人 员 必 须 携 带 便 携 式 瓦 斯 检 测 报 警 仪 (2 台 )和 压 缩 氧 自 救 器 。施 工 作 业 过 程 中 ，将 (2 台 )便 携 式 瓦 斯 检 查 仪 分 别 悬 挂 在 作 业 地 点 的 进 风 侧 和 回 风 侧 ， 瓦 斯 浓 度 超 过 1％ ， 必 须 立 即 停 止 作 业 ， 撤 出 人 员 ， 切 断 电 源 ， 向 调 度 室 汇 报 。 待 查 明 超 限 原 因 且 打 钻 地 点 瓦 斯 降 到 1％ 以 下 时 ， 才 准送电开钻。37⑥开钻前，首先检查钻机固定情况，然后开闸供水，当水从钻孔外返 出 后 方 准 开 钻 ， 进 钻 前 开 空 车 试 车 5 分钟 ， 严 禁 不 试 车 就 强 行 钻 进 。 ⑦ 操作人员衣帽、毛巾、灯线必须拴绑好，站立在电机另一侧，不能和给进手把呈一直线，钻进过程中不得翻越钻机，如需翻越则必须停止 钻机运转，且与操作台人员联系好后方能翻越。 ⑧ 钻进时要掌握压力，均匀给进，根据钻孔内煤岩软硬程度加压，不能随意加长压力把。 ⑨ 上、下钻具必须用管钳卡紧背牢方能进行工作，操作人员不得与 孔口呈直线，也不得挡住操作台人员视线，操作人员精力要集中，行动一 致，预防钻具冲出伤人。 ⑩ ? 钻孔内排出的钻屑，当班必须处理，以防止堵塞水沟、轨道。 钻进中出现顶钻、喷孔现象时，必须立即停止钻进，关闭供水，让其孔内瓦斯卸压自排，此时观察瓦斯便携仪，当排出的瓦斯使工作地点 附 近 巷 道 内 瓦 斯 浓 度 超 过 1％ 时 ， 切 断 电 源 ， 人 员 撤 离 现 场 。 当 工 作 地 点 附 近 巷 道 内 瓦 斯 浓 度 降 到 1％ 以 下 ， 方 可 恢 复 钻 进 ， 并 要 掌 握 速 度 慢 进 。 若再次出现顶钻、喷孔，则再次按上述措施执行。 钻 进 中 出 现 卡 钻 现 象 ，且 在 卡 钻 初 期 没 有 喷 孔 现 象 时 ，钻 杆 要 旋 转 往 外退，让水将钻屑排完后再进，如果卡钻伴随顶钻、喷孔，则首先采取上 面 的 措 施 后 再 按 卡 钻 处 理 方 法 处 理 (一 般 都 不 得 拨 出 钻 杆 )， 并 立 即 向 调 度 室汇报。 ? ? 一个班工作完毕后应关闭电机、并把起动器手把打到零位。 钻 孔 施 工 完 毕 后 ，先 用 黄 泥 堵 孔 ，防 止 瓦 斯 压 出 。并 且 在 24 小 时内必须完成封孔作业。 3） 特 殊 措 施 ① 在 施 钻 地 点 附 近 安 设 一 组 (6 个 )压 风 自 救 器 和 一 台 电 话 。 ② 调 整 通 风 系 统 ，使 采 面 回 风 不 直 接 流 经 施 钻 地 点 。开 钻 以 前 完 成 该 区域通风系统调整。 ③ 采 面 放 炮 时 ，撤 出 打 钻 人 员 至 安 全 地 点 ，放 炮 期 问 ，所有 人 员 均 不 得进入回风系统。 ④ 放 炮 后 ，待 打 钻 现 场 瓦 斯 不 超 限 ，整 个 区 域 无 异 常 ，则 可 保 持 正 常 打钻。 ⑤ 若施钻现场发生异常，则立即按安全路线撤离现场。 2． 钻 孔 封 孔 钻孔封孔方法主要有水泥注浆泵封孔、聚胺脂封孔、人工水泥沙浆封 孔 等 。封 孔 段 长 度 ： 封 孔 段 在 煤 层 ，封 孔 长 度 大 于 6m；封 孔 段 在 岩 层 ，封38孔 长 度 大 于 3 m。 (1)水 泥 注 浆 泵 封 孔 采 用 水 泥 注 浆 泵 封 孔 ，封 孔 长 度 容 易 达 到 设 计 要 求 ，封 孔 效 率 高 ，钻 孔 封孔效果好，但操作较为复杂。 瓦 斯 抽 放 孔 推 荐 采 用 KFB 型 矿 用 封 孔泵 进 行 封 孔 。 KFB 型 矿 用 封 孔 泵 主要应用于煤矿瓦斯抽放封孔，同时还广泛应用于煤层注水封孔、注浆封 孔及其它各种类型钻孔的封孔。该泵自身具有搅拌功能，封孔质量可靠， 封 孔 工 艺 简 单 ， 使 用 方 便 ， 易 于 维 护 。 其 额 定 压 力 1.2MPa， 流 量 为 0.5m 3 ／ min。 KFB 型 矿 用 封 孔 泵 其 主 要 由 (图 5-7 所 示 )电 动 机 (1)、安 全 离 合 器 (2)、 变 速 系 统 (3)、 搅 拌 机 (4)、 离 合 器 (5)、 离 合 器 操 作 手 柄 (6)、 送 浆 泵 (7) 及 机 座 (8)组 成 。5－ 6 封 孔 泵 结 构 图 封 孔 管 采 用 抗 静 电 的 工 程 塑 料 管 或 铁 管 。 抽 放 面 钻 孔 封 孔 长 度 为 5m， 掘 进 面 的 抽 放 钻 孔 封 孔 长 度 为 5m，封 孔 材料 采 用 425 # 硅 酸 盐 水 泥 ，配 比 为 l：0.4；孔 内 抽 放 管 长 度 6m，为 1.5
矿井 允 许 用 塑 料 管 或 铁 管 ，封 孔 长 度 为 5m，抽 放 管 在 孔 内 端 钻 10～ 20 个 直径 10mm 的 小 孔 ，并用 双 层 铁 筛 网 扎好。 封孔工艺过程 打钻将要结束时就可开始准备水泥砂浆。水泥砂浆一般应加入适量的 膨胀剂，以避免凝固后收缩出现裂缝。当钻孔倾角较小时可适当增大浆液 的浓度。39图 5－ 7 注 浆 泵 与 被 封 钻 孔 的 连 接 图 注 浆 泵 与 所 封 钻 孔 的 连 接 如 图 5-7 所 示 ，井 下 封 孔 操 作 方 法 为 ： ① 检查封孔泵是否完好，封孔所需用的工具，配件等是否带全； ② 检 查 抽 放 钻 孔 所 需 的 的 抽 放 管 是 否 齐 全 ， 长 度 是 否 达 到 要 求 (φ 48mm， 长 度 3m)。 ③ 根 据 井 下 顺 层 抽 放 钻 孔 的 封 孔 深 度 ，计 算 所 需 要 的 水 泥 量 ，封 5 米 的 孔 一 般 是 用 一 包 水 泥 (50kg)， 水 泥 ： 水 =1： 0． 4(重 量 比 )； ④ 直接将井下装水泥的袋子缠绕在抽放管上，送入钻孔内封住孔口， 其 做 法 如 下 (如 图 5－ 8 所 示 )： ― ― 将 抽 放 管 的 一 端 与 注 浆 管 摆 放 在 一 起 ， 其 重 叠 处 约 30cm 左 右 ； ― ― 准 备 编 织 袋 (将 水 泥 倒 入 封 孔 泵 的 搅 拌 器 内 后 ， 就 可 空 出 )； ――将袋子开口端向孔口处，将抽放管与注浆管缠绕； ――用麻绳或麻线等，将抽放管、注浆管及编织袋捆紧； ― ― 如 图 5-8 所示 送 入 孔 内 ； ――按泵的操作规程，开动封孔泵，搅拌水泥浆，均匀后开始注浆， 如 图 5-8 所 示 ， 水 泥 浆 先 将 编 织 袋 胀 大 ， 并 封 住 钻 孔 ， 继 续 注 浆 直 到 注 完 为止，注浆时，孔口可能会潺一些浆，但不会影响整个封孔质量；注完后 即可直接将注浆胶管拔出。 ⑤ 按以上方法进行下一个孔的注浆封孔； ⑥ 所有要封的钻孔封完后，要将封孔泵进行清洗。40图 5－ 8 (2)聚 胺 脂 封 孔井下注浆封孔方法示意图聚胺脂封孔就是由异氰酸酯和聚醚并添加几种助剂反应而生成硬质泡 沫体密封钻孔。 聚胺脂封孔采用卷缠药液与压注药液 2 种工艺方法。现主要应用的是 卷 缠 药 液 法 ， 封 孔 深 度 一 般 为 3～ 6m(见 图 5-9)。 聚胺脂封孔操作简单，省时省力，气密性好，抽放效果好，但封孔成 本略高于水泥浆封孔。 (3)人 工 水 泥 沙 浆 封 孔 人工水泥沙浆封孔就是使用配制好的水泥沙浆或黄泥沙浆通过人工方 式封入钻孔，水泥浆凝固，将钻孔与抽放管间的间隙密封。 人 工 水 泥 沙 浆 封 孔 操 作 简 单 ，封 孔 成 本 低 ，但 封 孔 效 率 低 ，气密 性 差 ， 抽放效果差。41钻孔抽放管 前挡板麻布聚胺脂后挡板图 5-9 3． 抽 放 参 数 监 测聚胺脂封孔示意图在抽放巷道口设瓦斯抽放监测传感器，对抽放管道的抽放负压、甲烷 浓度、抽放量进行监测，通过挂靠进入矿井监测监控系统。第三节 瓦斯抽放系统计算及设备选型一、瓦斯抽放设计参数 根据矿井提供的数据，宝黔煤矿目前共有两个掘进工作面，每个掘进 工 作 面 瓦 斯 涌 出 量 为 0． 63m 3 /min， 一个回采工作面。设计中考虑该矿的具体生产情况，按正常生产时， 一 个 采 煤 工 作 面 和 两 个 掘 进 工 作 面 作 业 ，瓦 斯 涌 出 量 按 7m 3 /min，抽 放 纯 瓦 斯 量 按 2.2m /min(掘 进 工 作 面 抽 放 量 为 0.5m /min， 回 采 工 作 面 抽 放 1.2m ／ min)， 瓦 斯 抽 放 浓 度 按 30％ 计 算 。 二、抽放管路系统的选择及计算 1． 抽 放 管 路 系 统 的 确 定 根据矿井采掘的具体布置，确定将抽放泵站设在地面，风井附近、地 势 平 坦 、无 地 质 灾 害 和 洪 水 影 响 的 地 点 。瓦 斯 泵 站 周 围 50 米范 围 内 无 主 要 建 筑 和 民 房 ， 在 泵 房 周 围 20 米 设 置 围 墙或 栅 栏 ， 并 严 禁 明 火 。 抽 放 管 路 路 线 ： 111801 运 输 巷 、 111801 回 风 巷 、 111801 工 作 面 预 抽 钻 孔→回风上山→回风斜井→瓦斯抽放泵站。 2． 抽 放 管 路 系 统 计 算423 3 2(1)瓦 斯 管 径 计 算 根据瓦斯抽放管服务的范围和所负担抽放量的大小，其管径按下式计 算： D=0.1457(Q 混 /V) 1 / 2式 中 D― ― 瓦 斯 管 内 径 ， m； V― ― 管 道 中 混 合 瓦 斯 的 经 济 流 速 ， m/s， 一 般 取 V=5～ 15m/s： Q 混 ― ― 管 内 混 合 瓦 斯 流 量 ， m /min。 考虑到井下大巷断面较小以及安装时对生产会有一定的影响，所以井 下抽放主干管采用一次架设完成。 按照大管径流速取大值、小管径流速取小值， 管路系统较长者流速 ， 取小值、管路系统较短者流速取大值的原则选取经济流速，抽放瓦斯管径 计 算 结 果 见 表 5－ 3。 表 5－ 3管路名称 纯瓦斯流量 （m3/min） 3 2 0.5×2 1 瓦斯浓度 （%） 40 40 40 15 抽放管径计算表 工况下混合瓦斯流量 （m3/min） 高负压 7.5 3.75 2.5 低负压 6.66 气体流速 （m/s） 12 12 12 12 管道内径 （m） 0.141 0.100 0.081 0.133 流量系 数 1.5 1.5 1.5 1.43主管 采面支管 掘进支管 主管(2)抽 放 管 材 的 选 择 和 管 径 的 确 定 高负压系统：抽放管主管 DN=0.141m，选择主管型号为 φ150×3.5mm；采面 支管 DN=0.100m，选择支管型号为 φ110×3.5mm；掘进支管 DN=0.100m，选择主 管型号为 φ100×3.5mm；管材选用焊接钢管或专用 PVC 阻燃抗静电瓦斯抽放管。 低负压系统：抽放管主管 DN=0.133m，选择主管型号为 φ150×3.5mm；管材 选用焊接钢管或专用 PVC 阻燃抗静电瓦斯抽放管。 (3)管 路 阻 力 损 失 计 算 瓦斯抽放管路阻力由管路摩擦阻力和局部阻力两部分组成。 （1）管路摩擦阻力 直管阻力损失按下式计算： 式中：H――阻力损失，Pa； L――直管长度，m； Q――瓦斯流量，m3/h； D――管道内径，cm；43H= 9.81LQ 2 ? K0 D5K0――系数，查表； △――混合瓦斯对空气的相对密度，查表。 抽放管路阻力损失计算应选择抽放系统服务年限内一条最长的抽放管路进行 计算。 （2）管路局部阻力 管路局部阻力损失按直管阻力损失的 15%计算。 经计算，矿井总阻力结果见表。 抽放管路阻力计算表管路名 称 主管 采面支 管 掘进支 管 合计 主管 合计 △ Q （m3/h） K0 D （cm） L（m） H（Pa） 高负压 700 800 700 低负压 1500 管路局部 管路总阻力 阻力（Pa） （Pa） 403 594 385 51
60280.84 0.84 0.84450 225 1500.71 0.71 0.7114.3 10.3 9.3660.914000.7114.35242786三、瓦斯斯抽放管路与抽放孔的连接 用弹簧软管将钻孔瓦斯抽放管与钻场汇流管相连，汇流管与钻场瓦斯 管连接后与巷道中的瓦斯抽放管连接。 瓦斯抽放主管道均采用法兰盘螺栓紧固连接，中间央橡胶密封圈，为 安装方便，抽放管路拐弯处也可采用弹簧软管代替铁管。图 5 - 10瓦斯抽放钻孔连接示意图l 一 弯 头 ：2 一 U 型 放 水 器 ；3 一 压力 观 测 器 ；4 一 孔 扳 ；5 一 异 径 管 ； 6 一 铠 装 胶 管 ： 7 一 阀 门 ： 8 一 瓦 斯抽 放 支 管44四、管路铺设 1． 管 路 铺 设 要 求 煤 矿 井 下 的 环 境 条 件 较 恶 劣 ，且 巷 道 高 低 不 平 ，坡 度 大 小 不 一 ，巷 道 受 压变形，空气湿润易锈蚀等，为此对煤矿井下抽放瓦斯管路的铺设有如下 要求： (1)瓦 斯 管 路 应 采 取 防 腐 、 防 锈 蚀 措 施 ： (2)倾 斜 巷 道 的 瓦 斯 管 路 ，应 用 卡 子 将 管 道 固 定 在 巷 道 支 护 上 ，以 免 下 滑： (3)管 路 铺 设 要 求 平 直 ， 尽 量 避 免 急 弯 ： (4)管 路 铺 设 时 ， 考 虑 流 水 坡 度 ， 求 坡 度 尽 量 一 致 ， 免 高 低 起 伏 ， 要 要 避 低洼处需安装放水器： (5)新 铺 设 的 管 路 要 进 行 气 密 性 检 查 。 2． 管 路 安 装图 5 - 11 瓦 斯 管 道 吊 挂 式 安 装 图 井下抽放瓦斯管路采用吊挂或打支撑墩沿巷道底板敷设；掘进面管路 可 采 用 巷 道 侧 帮 吊 挂 安 装 方 式 。 吊 挂 式 安 装 见 图 5－ 11。 地 面 瓦 斯 管 路 安 装 采 用 沿 地 表 架 空 敷 设 方 式 ，架 空 高 度 0.5m，每 隔 5～ 6m 设 置一 个 支 撑 架 (支 撑 墩 )， 必 要 时 在 支 撑 墩 上 设 半 圆 形 管 卡 固 定 管 路 ， 以 防 管 路 滑 落 。 地 面 管 路 敷 设 方 式 如 图 5－ 12 所 示 。图 5 － 12 瓦 斯 管 道 支 撑 墩 安 装 图453． 管 路 防 腐 防 锈 所有金属管路外表均要进行防锈处理。即在管路外表先涂刷二层樟丹， 再涮一层油性调和漆。 五、瓦斯管路的附属装置 为了便于管路系统负压的调节，掌握各抽放地点瓦斯抽出量、瓦斯浓度 的变化情况以及保证管网系统的正常抽放，设计时在各主、分、支管路上 考虑分别安设阀门、流量计和放水器。此外，在瓦斯泵站和地面管路上还 安设有防爆、防回火装置及放空管等。 1． 阀 门 瓦斯抽放管路和钻场连接管上均应安设阀门， 主要目的是用来调节和 其 控制各抽放点的抽放量、抽放浓度、抽放负压等。 每个钻场中，在每个抽放钻孔外安设一个闸阀。 2． 放 水 器 在 该 抽 放 管 路 系 统 最 低 点 安 设 自 动 放 水 器 (设 1～ 2 个 )， 及时 放 空 抽 放 管路中的水，提高系统抽放效率。在排气端低凹处还应设正压放水器。 推 荐 选 用 煤 炭 科 学 研 究 总 院 ****分 院 设 计 生 产 的 CF 型 全 自 动 负 压 放 水器，该放水器可满足不同的使用要求和各类安装条件，适用范围广、放 水可靠。 CF 系 列 抽 放 管 路 全 自 动 负 压 放 水 器 ，主 要 用 于 各 类 负 压 气 体 管 路 的 自 动放水，可满足不同的使用要求和各类安装条件，它不仅适用范围广、放 水可靠，而且安装方便、使用灵活。 主要技术指标 放水器的主要技术指标为： (1)适 用 负 压 范 围 ： -80～ -1KPa； (2)最 大 放 水 能 力 ： 216t／ d； (3)最 小 安 装 尺 寸 ： 485×350×415； (4)集 水 口 接 头 ： 1” 管 螺 纹 ； (5)负 平 衡 管 接 头 ： 1／ 2&管 螺 纹 ； (6)总 重 量 ： 22kg。46图 5-13 安装使用方法自动放水器安装示意图放水器应安装在容易积水的地方和管路的最低处。 需安装放水器的管 在 段一般应串接一个三通，以形成集水口。具体的安装过程和要求是： 如 图 5-13，在 CF 自 动 放 水 器 中 ，自 动 放 水 器 要 求 抽 放 管 道 距 底 板 的 高 度 至 少 有 0.42m。 放 水 器 应 安 设 在 管 道 的 下 方 ， 用 一 根 1 英寸 铁 管 或 能 承 受一定负压的胶管作进水管，将放水器的进水管与管道的集水口连接好， 再用 1 根能承受一定负压的 6 分钢管或胶管作放水器的负压平衡管，将瓦 斯抽放管与放水器负压平衡接口相连，即可进行自动放水。 安装的进水管应自抽放管路到放水器保持逐渐降低的趋势或水平状态， 不 得 有 低 于 放 水 器 进 水 口 的 部 位 (即 不 能 向 下 弯 曲 )，否 则 ，容 易 淤 积 泥 砂 ， 甚至不能正常放水。为了检修的方便，可在进水管串接一个球阀。在放水 器正常工作期问，该阀应一直处于开通状态，而且要求保持通畅。 同 时 ，也 可 选 择 人 工 放 水 器 。人 工 放 水 器 及 正 压 放 水 器 结 构 如 图 5-14、 5-15 所 示 。47l-钢 管 ； 2-闸 阀 DN25； 3-榫 子 头 ； 4-闸 阀 DN25； 5-钢 管 DN15图 5-14 负 压 放 水 器图 5-15正压放水器瓦斯排放口还必须安装防爆、防回火装置及放空管等，并请专门的设 计机关做消防、排空、避雷等方面设计 3． 计 量 装 置 在井下与主管道汇合的各抽放支管处各安设一个孔板流量计，以计量 各支管的瓦斯抽放量。在抽放系统的主管道上安设一个孔板流量计，计量 整个抽放系统的瓦斯抽放量。同时在每个钻场中用煤气表和三通阀进行单 孔计量。 瓦 斯 抽 放 计 量 采 用 的 孔 板 流 量 计 ， 见 图 5-16。 孔板流量计由抽放瓦斯管路中加的一个中心开孔的节流板、孔板两侧 的垂直管壁和耳义压孔等组成。当气体流经管路内的孔板时，流束将形成 局部收缩，在全压不变的条件下，收缩使流速增加、静压下降，在节流板 前后便会产生静压差。在同一管路截面条件下，气体的流量越大，产生的 压差也越大，因而可以通过测量压差来确定气体流量。混合气体流量由下 式计算：48图 5-16 Q h =k o b△ h1/2孔板流量计安装结构图式 中 ko 一 孔 板 流 量 计 系 数 ， 实 验 室 确 定 ： b 一瓦斯浓度校正系数，由有关手册查取； △ h 一 孔 板 两 侧 的 静 压 差 ， mmH20， 由 现 场 实 际 测 定 获 取 。 抽放的纯瓦斯流量，