金竹山一平硐煤矿防治煤与瓦斯突出专项设计.doc

湖南黑金时代金竹山矿业有限公司一平硐煤矿防治煤与瓦斯突出专项设计说 明 书湖南省煤炭科学研究所 湖南黑金时代金竹山矿业有限公司一平硐煤矿防治煤与瓦斯突出专项设计法人代表： 总工程师： 项目负责人： 湖南黑金时代金竹山矿业有限公司一平硐煤矿防治煤与瓦斯突出专项设计说明书项目名称：金竹山矿业有限公司一平硐煤矿防治煤与瓦斯突出专项设计项目完成单位：湖南省煤炭科学研究所主要设计人员名单：专 业姓 名签 字职 称设计人员矿井通风高级工程师项目负责人采矿工程高级工程师参加人员采矿工程高级工程师参加人员安全工程工程师参加人员地质工程高级工程师参加人员安全工程工程师参加人员安全工程工程师参加人员前 言金竹山矿业有限公司一平硐矿为煤与瓦斯突出矿井。至2011年底，一平硐有记载的煤与瓦斯突出54次，最大突出强度800t，平均突出强度157t。5煤层为该矿主采煤层，赋存极不稳定，存在分支现象，具有严重的突出危险性。于2009年8月1日正式实施的防治煤与瓦斯突出规定较防治煤与瓦斯突出细则在防治煤与瓦斯突出方面的要求更高、更严格，防治煤与瓦斯突出规定第六条中“防突工作坚持区域防突措施先行、局部防突措施补充”的原则；突出矿井采掘工作做到“不掘突出头、不采突出面”；未按要求采取“区域综合防突措施的，严禁进行采掘活动”，以及第十四条中“有突出危险的新建矿井及突出矿井的新水平、新采区，必须编制防突专项设计”；据此，2011年10月金竹山矿业有限公司委托湖南省煤炭科学研究所编制金竹山矿业有限公司一平硐矿防治煤与瓦斯突出专项设计。受金竹山矿业有限公司一平硐矿的委托，2011年10月省煤科所委派工程技术人员赴现场进行了勘察，结合一平硐煤矿实际情况，并依据金竹山矿业有限公司一平硐矿井初步设计说明书、安全专篇等有关资料，对照有关规定、标准，编制了金竹山矿业有限公司一平硐矿防治煤与瓦斯突出专项设计。该项目在实施过程中，得到了湖南黑金时代、涟邵安全生产管理局、金竹山矿业有限公司、一平硐煤矿领导的高度重视和大力支持，及有关部门技术人员的积极配合，项目组在此一并表示感谢！一、编制设计的依据1、煤矿安全规程，国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局，2011年。2、防治煤与瓦斯突出规定，国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局，2009年8月1日。3、煤矿瓦斯抽采基本指标（AQ1024-2006），国家安全生产监督管理总局，2006年。4、中华人民共和国国安全生产行业标准煤矿瓦斯抽放规范（AQ1027-2006）；5、中华人民共和国国安全生产行业标准煤矿井工开采通风技术条件（AQ1028-2006）；6、煤矿瓦斯抽采工程设计规范（GB50471-2008）；7、煤矿瓦斯抽采达标暂行规定，国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局，2011年10月；8、矿井其它相关资料。二、设计的指导思想1、本着“安全第一”的思想，尽可能使用最有效的防突措施消除5煤层的煤与瓦斯突出危险性，为矿井采掘做好准备，保证安全生产；2、严格按照防治煤与瓦斯突出规定等各种防治突出的要求进行设计，防突工作坚持区域防突措施先行、局部防突措施补充的原则；采掘工作做到不掘突出头、不采突出面。三、设计的主要内容1、区域“四位一体”，即突出危险性预测、区域防突措施、防突措施效果检验和区域验证，包括开采保护层和预抽瓦斯方案的选择、设计等。 2、局部“四位一体”，包括石门揭煤、煤巷掘进以及采煤工作面预测、防治突出措施、措施效果检验和安全防护措施；3、采掘部署情况；4、安全技术措施等综合措施的编写；5、矿井防突管理及培训；6、防治煤与瓦斯突出事故专项应急预案编写；7、防突仪器、装备的选择。四、建议由于对煤与瓦斯突出机理至今仍没有完全搞清楚，加上各矿煤层的赋存状况、地质条件存在的差异，对突出危险性预测指标及临界值、防突措施参数都应通过实际考察加以确定。因此，建议矿方委托具有资质的科研单位，对预抽瓦斯的防突效果、突出危险性预测指标及临界值、局部防突措施参数等进行考察，以便指导今后的防突工作，保障安全生产。目 录第一章 矿井概况11.1 交通位置11.2 煤系地层及煤质21.3 矿井地质构造41.4 水文地质51.5 矿井开拓开采51.6 矿井通风及瓦斯、突出情况6第二章 煤与瓦斯突出情况及防治对策72.1 一平硐矿煤与瓦斯突出情况72.2 煤与瓦斯突出防治对策8第三章 区域防突措施设计123.1 区域突出危险性预测123.2 区域性防治突出措施总体设计143.3 开采保护层153.4 预抽煤层瓦斯22第四章 局部防治突出措施设计424.1 石门揭煤局部防突措施424.2 煤巷掘进工作面局部防突措施设计494.3 采煤工作面局部防突措施设计534.4 安全防护措施55第五章 矿井抽采掘接替60第六章 安全技术措施656.1 石门揭煤方法和安全技术措施656.2 采、掘工作面安全技术措施67第七章 防突管理及培训707.1 防突队的建立及培训要求707.2 防突组织管理727.3 矿井的采掘设计及装备管理74第八章 防治煤与瓦斯突出事故应急预案768.1 煤与瓦斯突出事故应急预案概述768.2 事故类型和危害程度分析768.3 应急救援及其原则778.4 组织机构及职责788.5 预防与预警808.6 突出事故报告程序和现场保护808.7 应急处置838.8 应急物资与装备保障85第九章 防突仪器及装备87第十章 结论与建议88附录一：煤与瓦斯突出矿井基本情况调查表89附录二：煤与瓦斯突出记录卡片90附录三：矿井煤与瓦斯突出汇总表91附录四：防治煤与瓦斯突出岗位责任制92第_V_页 第一章 矿井概况1.1 交通位置金竹山实业公司一平硐煤矿，为国有独资省属煤矿，隶属于涟邵矿业有限公司。行政区划属娄底市冷水江市金竹山乡所辖。该矿于1956年建矿，位于涟邵煤田金竹山矿区西南部，桥头河向斜的西南端，东南翼起于1勘探以西200m与土朱矿井接界，西北翼以石子岭断层为界，走向长约为2.60km，倾向宽约为1.00km，面积约为2.5719km2。井田直角坐标边界由省国土资源厅批准，有249共26个拐点圈定，其坐标见下表1-1。矿井东距涟源市城区22km，西距冷水江市城区16km，矿井南部有湘黔铁路通过，设有金竹山站，涟（源）溆（浦）公路从矿井中部通过，交通较为便利（见图1-1）。图1-1公司位置不突出，是否将字体放大一点，让一目了然？ 金竹山实业公司一平硐煤矿交通位置图金竹山实业公司一平硐矿区边界拐点坐标表 表1-1 开 采 范 围矿 区 范 围 点 号XY 点 号XY23058825375517451305882537551745330585353755206523058535375520654305830037552355330583003755235553058250375525554305825037552555630578103755296553057810375529657305756553755285563057565537552855930574803755290773057480375529071330574353755295083057435375529501730570153755233010305701537552330183056960375519751130569603755197523305761037551185123057610375511852430575453755072513305754537550725253057640375506951430576403755069526305771537551025153057715375510252730581503755101016305815037551010283058275375510701730582753755107039305729037552745183057290375527454130569403755214019305694037552140423056940375516102030569403755161043305720037551285213057200375512854430573503755121522305735037551215453057755375511572330577553755115746305807537551126243058075375511264730588303755142525305883037551425483058840375513952630588403755139549305850037551215273058500375512151.2 煤系地层及煤质1.2.1 煤系地层井田内出露地层由老而新分别为：下石炭统石磴子组、下石炭统测水组、下石炭统梓门桥组、中上石炭统壶天群及第四系。煤系地层为下石炭统测水组。下石炭统测水组地层厚度71190.3m，平均165.0m。地层厚度较稳定，以砂质泥岩、粉砂岩为主。含煤七层，由上而下依次命名为1、2、3、4、5、6、7煤，其中3、5煤为主采煤层，2、4煤为局部可采煤层，1、6、7煤不可采。井田含煤地层平均总厚80m，煤层总厚6.06m，含煤系数为6.60%。可采煤层有2、3、4、5共4层，平均总厚5.76 m，可采含煤系数为6.0%，其中主要可采煤层为3、5煤层，平均总厚4.01m，占可采煤层总厚的69.6%。产状及其变化：东南翼煤层走向为NE2060，倾角较缓，一般为1025，西北翼煤层走向为NE530，倾角较陡，一般为2570，由浅往深地层倾角逐渐变缓。可采煤层在矿井内分布大致如下（具体见表1-2）：2煤层：煤厚02.37m，平均0.85m，煤层赋存不稳定，其中21采区东翼、23采区西翼大部分地段可采，21采区西翼、23采区东翼、22采区仅局部地段可采。3煤层：煤厚07.26m，平均1.57m，煤层赋存较稳定，井田范围内大部份地段可采，为矿井主要可采煤层之一。其中21采区东翼、23采区西翼、22采区的中部3、5煤合槽。4煤层：煤厚01.82m，平均0.92m，煤层赋存不稳定，仅局部地段可采，主要发育在东南翼浅部一带，西北翼不发育。5煤层：煤厚012.29m，平均1.8m，煤层赋存不稳定，普遍发育，仅局部地段不可采，为矿井主要可采煤层之一。其中21采区东翼、23采区西翼、22采区的中部3、5煤合槽。 可采煤层情况一览表 表1-2煤层名称煤 层夹石全井田厚度可采范围平均煤厚稳定性结构间 距层数岩性最小最大平均最小最大平均202.37 0.850.85不稳定较简单0.2725 10.00307.261.571.57较稳定复杂12砂质泥岩324.07.0401.820.90.90不稳定简单0527.010.050.1312.19 2.442.44不稳定简单01.2.2 煤质2煤层为中灰、中硫、低磷、中高发热量,煤质变化较大之无烟煤（其中东南翼2煤含硫较高，超过1%）；3煤层为低灰、低硫、低磷、高发热量优质无烟煤；4煤层为低灰、低硫、低磷、高发热量优质无烟煤；5煤层为低灰、低硫、低磷、高发热量优质无烟煤。1.2.3 资源储量经省国土资源厅、娄底市国土资源局评审认可，截止2005年末，一平硐煤矿前面有用一平硐矿，最好相统一。地质总储量1094.1万t，工业资源储量1094.1万t，高级（A+B）储量1094.1万t，可采储量684.2万t（见表1-3）。 2005年末一平硐煤矿储量汇总表 （万t） 表1-3水平煤层地 质储 量能 利 用 储 量暂不能利用储量合 计A+B+C+D工 业 储 量远景储量合计厚 度0.60.7(m)ABA+BCA+B+CD全矿总计1094.11094.11094.101094.1全矿井生产水平2232.7232.7232.70232.73357.8357.8357.80357.8432.232.232.2032.25471.4471.4471.40471.41.3 矿井地质构造本矿井位于桥头河向斜的西南端，构造形态整体上为一不对称向斜，东南翼地层走向为NE2060，倾角较缓，一般为1025，西北翼地层走向为NE530，倾角较陡，一般为2570，由浅往深地层倾角逐渐变缓。断层以正断层为主，主要大的断层有石子岭逆断层、利人井逆断层、时和春正断层，石子岭逆断层为井田边界断层，利人井逆断层、时和春正断层位于井田浅部，对采掘无影响。对采掘影响较大的断层主要为采区内部的小型正断层，发育在5煤及5煤顶板以上，落差一般为15m，两翼不对称，东南翼倾向为NW，西北翼倾向为NE，另外5煤底板逆断层也比较发育，这种断层落差较大，最大达150m以上，造成5煤层赋存不稳定。井田内褶曲不甚发育。1.4 水文地质本区属亚热带季风型气候，温湿多雨，降雨多集中在每年47月份，平均年降雨量为1438.4mm，平均年蒸发量为1315.2mm，月最大降雨量为481.2mm，历年最高气温为38.9C，最低气温为-7.4C，年平均气温18.1C。矿井地表水系不甚发育，主要大的河流有良溪河，其它大的地表水体还有仙神桥水库。最高洪水位标高为+230.5m。区内主要含水层有：中上石炭统壶天灰岩、下石炭统梓门桥灰岩（位于开采煤层之上）、测水组不含煤段底部之石英砂砾岩（位于开采煤层之上，）、含煤段砂岩（主要为2煤顶板、4煤底板砂岩，）和石磴子灰岩（位于开采煤层之下），其中壶天灰岩为含丰富的溶洞裂隙水，为强含水层，对矿坑无充水影响；梓门桥灰岩上部为裂隙深洞潜水，下部为裂隙承压水，含水性中等，对矿坑无充水影响；测水组上部底部之石英砂砾岩、下段砂岩均含弱裂隙承压水，含水性较弱，为矿井直接充水水源；石磴子灰岩含弱裂隙承压水，对矿井无充水影响。主要隔水层为测水组上段、梓门桥下段泥岩、砂质泥岩（位于开采煤层上部），5煤底板泥岩、砂质泥岩（位于开采煤层下部）。区内主要大的断层有石子岭逆断层、利从井前面有说 利人井逆断层，请核对。逆断层、时和春正断层，根据钻孔抽水试验和地表及附近井泉观察，这三个断层均充填良好，局部稍有裂隙，但透水性和含水性均十分微弱。一平硐矿井请将名称统一。地表小煤窑星罗棋布，开采历史悠久，现在生产的小窑有20个，这些小窑多以斜井或平硐开拓，成为大气降雨、地表水导通井下的主要通道，且部分小窑井筒切割梓门桥灰岩，其井筒成为地表水、梓门桥灰岩水导通井下的通道，这些小窑没有独立的排水系统，均有不同程度的积水。矿井充水水源为大气降水、地表水、老窿水、采空区积水。现最大涌水量为780m3/h，正常涌水量为260m3/h。1.5 矿井开拓开采 矿井为斜井开拓，分东、西两翼开采。采用采区前进、区内后退式开采顺序，采煤工作面为走向长壁后退式采煤方法，现主要开采3、5煤层。矿井设计分三个水平开采，一水平采用平硐上下山开采，开采标高为+100m以上，其全部采掘活动于2001年10月底结束；二水平为生产水平，采用斜井开拓，开采标高为-50+100m，共划分3个采区，即21、22、23采区；三水平为延深水平，开采标高为-50m-180m，划分为24、25两个采区，目前正在进行布置。1.6 矿井通风及瓦斯、突出情况矿井采用分区通风方式，抽出式通风方法。共有3个风井，每个风井均安装二台4-72-11N0:20B型风机，其中21风井主扇的装机容量130KW130kW单位中k为小写。，备用扇风机的总装机容量130KW130kW；新东风井主扇的装机容量130KW130kW，备用扇风机的总装机容量130KW130kW；18风井主扇的总装机容量55KW55kW，备用扇风机的总装机容量95KW95kW。该矿属煤与瓦斯突出矿井，2、3、4煤层为非突出煤层，煤层为突出煤层是否是多余的字，还是漏写了什么？请核对。据2005年9月统计最新至少是2010年的等级鉴定资料矿井瓦斯鉴定资料，一平硐煤矿相对瓦斯涌出量为10.63m3/t，绝对瓦斯涌出量为4.91m3/min。至2007年底怎么不把今年的突出事故统计在内？，一平硐已发生煤与瓦斯突出47次，最大突出强度800t，平均突出强度157t。据勘探资料，2、3、4、5煤层煤尘爆炸性指数均小于10%，煤尘无爆炸危险。矿井于1982年采煤尘样送湖南省煤研所化验，各煤层综合爆炸性指数均为4.17%，结论煤尘无爆炸危险。据1992年11月20日煤炭科学总院抚顺分院煤炭自燃倾向鉴定报告，本矿井各可采煤层自燃性倾向属三类不易自燃。矿井开采至今，没有发生过煤层自燃现象。第二章 煤与瓦斯突出情况及防治对策2.1 一平硐矿煤与瓦斯突出情况一平硐自建矿以来，有记载的突出54次请与前面一致，各煤层突出次数总和不是54次，而是48次？请核对。（见图2-1），5煤突出36次（占全部突出的66.6%），其中5煤分支突出30次（占全部突出的55.5%，占5煤突出的83.3%），3、5煤合槽突出2次，3煤突出3次，7煤突出7次。图2-1 一平硐矿突出情况统计在放炮、手镐落煤（掘进）和其他作业工艺均诱导过突出，其中，以放炮落煤发生突出的次数最多，共发生过突出27次，占总突出次数的50%；其次是手镐落煤（掘进），共发生过15次突出，占总突出次数的27.7%；其他作业方式发生过12次突出（见图2-2）。图2-2 一平硐矿由作业方式引发的突出分类图国内外大量研究和突出实例表明，突出多发生在地质构造带。断层构造陡变带、断层活动断裂带、逆冲推覆构造带、强度变形带是发生煤与瓦斯突出的敏感地带；该矿自建井至今共发生煤与瓦斯突出54次请统一，其中11次为在构造附近发生。纵观建矿以来的突出，5煤分支存在严重的突出危险性，也是最容易发生突出的地方。在今后的煤与瓦斯突出防治过程中，把握矿区突出发生的规律，准确掌握大到矿井，小到采区、工作面的地质构造以及地质构造的影响范围是该矿煤与瓦斯突出防治的重中之重。2.2 煤与瓦斯突出防治对策一平硐煤矿在生产期间发生了煤与瓦斯突出事故，并造成了人员的伤亡，这给矿井的安全生产造成了极大影响。针对一平硐煤矿的煤层赋存状况、开采技术条件制定切实可行的防治煤与瓦斯突出的对策，才能确保矿井安全、高效生产。根据我国目前的防突技术水平，结合一平硐煤矿的具体情况，采用包括突出危险性预测、防治突出措施、防突措施效果检验和安全防护措施在内的区域、局部“四位一体”的综合防突措施等。综合防突措施的执行系统过程见图2-3。第_96_页 图2-3 一平硐煤矿综合防突措施执行系统图2.2.1 突出危险性预测突出危险性预测是在进行采掘工作之前，对工作面前方一定范围煤层的突出危险性进行预测，以便有针对性地采取防突措施，减少防突措施工程量。突出危险性预测分为区域性预测和工作面日常预测两种，根据一平硐煤矿的具体情况，将以区域性预测为主，工作面日常预测为辅。2.2.2 防治突出措施防治煤与瓦斯突出措施分为区域性防突措施和局部防突措施两大类，一平硐煤矿的2煤层、3煤层与5煤层层间距较近，把2、3煤层作为保护层开采来消除5煤层的突出危险性，因此一平硐煤矿区域性防治突出措施将从两个方面着手，即开采保护层措施和大面积预抽煤层瓦斯措施。局部防突措施是采取了区域性防突措施但还未完全消除突出危险的地点或未采取区域性防突措施的地点所采取的一种防突措施。常用的局部防突措施有超前排放钻孔、预抽煤层瓦斯、深孔松动爆破、水力冲孔、水力疏松、煤层注水等。根据一平硐煤矿的情况，建议在掘进工作面、回采工作面采用超前排放钻孔措施或预抽煤层瓦斯。2.2.3 防突措施效果检验为了保证采掘作业的安全，在采取防突措施后，需对防突措施的效果执行检验，以判断是否消除了突出危险。没有突出危险才能允许掘进、回采；如有突出危险，还需采取防突措施，直到消除突出危险为止。防突措施效果检验所采用的方法和指标与工作面日常预测相同。2.2.4 安全防护措施由于煤与瓦斯突出机理的复杂性及相关影响因素太多，煤与瓦斯突出目前还难以完全控制，有时在采取防突措施并经措施效果检验有效后，还时有突出发生。因此，为了避免突出事故危害人身安全和尽量减少其影响范围，在突出煤层进行采掘作业时还必须采取安全防护措施。安全防护措施包括采用远距离放炮、设置避难所、压风自救系统和佩戴隔离式（压缩氧和化学氧）自救器。根据一平硐煤矿的具体条件，主要采用出班炮、设置反向风门、设置避难所、设置压风自救系统和佩戴隔离式自救器。2.2.5 防突管理及培训防治煤与瓦斯突出规定规定，有突出矿井的煤矿企业、突出矿井应当设置满足防突工作需要的专业防突队伍。为此，一平硐煤矿需成立防治煤与瓦斯突出工作领导小组和防突队。一平硐煤矿必须把防治突出作为安全培训的主要内容，管理人员和井下工作人员必须接受防突知识的培训，经考试合格后方准上岗作业。此外，根据矿井的实际情况，制定防突组织管理、防突技术管理、防突现场管理以及矿井采掘设计及装备管理制度。第三章 区域防突措施设计防治煤与瓦斯突出规定中明确指出：“防突工作坚持区域防突措施先行、局部防突措施补充”的原则，突出矿井采掘工作做到“不掘突出头、不采突出面”，”，未按要求采取“区域综合防突措施的，严禁进行采掘活动”。”。区域性防治突出措施是指在对突出煤层进行采掘作业前，对突出煤层较大范围内采取的防治突出措施。目前应用成熟的区域性防突技术措施有开采保护层和大面积预抽煤体瓦斯等措施。一平硐煤矿同时开采2、3、4、5四个煤层，针对该矿煤层赋存及开采情况，该矿区域防突措施为开采保护层为主，预抽煤体瓦斯为辅。3.1 区域突出危险性预测矿井开采突出煤层须进行区域突出危险性预测，区域预测一般根据煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析的方法进行，也可以采用其他经试验证实有效的方法进行。根据煤层瓦斯压力或者瓦斯含量进行区域预测的临界值应当由具有突出危险性鉴定资质的单位进行试验考察。在试验前和应用前应当由煤矿企业技术负责人批准。区域预测新方法的研究试验应当由具有突出危险性鉴定资质的单位进行，并在试验前由煤矿企业技术负责人批准。一平硐属煤与瓦斯突出矿井，矿井设计分三个水平开采，一水平开采标高为+100m以上，于2001年10月开采完毕；二水平为现生产水平，采用斜井开拓，开采标高为-50+100m，共划分3个采区，即21、22、23采区；三水平为延深水平，开采标高为-50m-180m，划分为24、25两个采区，25采区的-78水平正在开采，24采区目前正在布置，预计第一块工作面2013年布置出来。24采区、25采区-78-180m水平在回采之前，应进行区域性突出危险性预测。划分为突出危险区和无突出危险区。未进行区域预测的区域应视为突出危险区域；在突出危险区内，必须采取区域性防治突出措施。一平硐属于开拓后区域预测，建议该矿采用煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析的区域预测方法，应按照下列要求进行：1、煤层瓦斯风化带为无突出危险区域；2、根据已开采区域确切掌握的煤层赋存特征、地质构造条件、突出分布的规律和对预测区域煤层地质构造的探测、预测结果，采用瓦斯地质分析的方法划分出突出危险区域。当突出点及具有明显突出预兆的位置分布与构造带有直接关系时，则根据上部区域突出点及具有明显突出预兆的位置分布与地质构造的关系确定构造线两侧突出危险区边缘到构造线的最远距离，并结合下部区域的地质构造分布划分出下部区域构造线两侧的突出危险区；否则，在同一地质单元内，突出点及具有明显突出预兆的位置以上20m（埋深）及以下的范围为突出危险区（如图3-1）。图3-1 根据瓦斯地质分析划分突出危险区域示意图 1-断层；2-突出点；3-上部区域突出点在断层两侧的最远距离线； 4-推测下部区域断层两侧的突出危险区边界线； 5-推测的下部区域突出危险区上边界线；6突出危险区（阴影部分）3、在上述1、2项划分出的无突出危险区和突出危险区以外的区域，应当根据煤层瓦斯压力P进行预测。如果没有或者缺少煤层瓦斯压力资料，也可根据煤层瓦斯含量W进行预测。预测所依据的临界值应根据试验考察确定，在确定前可暂按表3-1预测。根据煤层瓦斯压力或瓦斯含量进行区域预测的临界值 表3-1瓦斯压力P（MPa）瓦斯含量W（m3/t）区域类别P0.74W8无突出危险区除上述情况以外的其他情况突出危险区一平硐属于开拓后区域预测，同时还应当符合下列要求：1、预测所主要依据的煤层瓦斯压力、瓦斯含量等参数应为井下实测数据；2、测定煤层瓦斯压力、瓦斯含量等参数的测试点在不同地质单元内根据其范围、地质复杂程度等实际情况和条件分别布置；同一地质单元内沿煤层走向布置测试点不少于2个，沿倾向不少于3个，并有测试点位于埋深最大的开拓工程部位。3.2 区域性防治突出措施总体设计区域性防治突出措施是指在对突出煤层进行采掘作业前，对突出煤层较大范围内采取的防治突出措施。国内外目前应用成熟的区域性防突技术措施有开采保护层和大面积预抽煤体瓦斯等措施。开采保护层是防治煤和瓦斯突出的主要措施，也是最有效的区域性措施。根据保护层的位置不同，分为上保护层（保护层位于突出危险层上部）和下保护层（保护层位于突出危险层下部）。保护层开采后，周围的煤岩层向采空区移动，采空区上方岩体冒落并形成自然冒落拱，采空区下方岩体向采空区膨胀形成裂隙，使得采空区上下方煤岩体的地应力和瓦斯压力降低、煤层透气性系数增大、煤层瓦斯排放，煤的硬度加大。这样，保护层的开采增加了煤层抵抗破碎的能力，而且还降低了突出煤层工作面前方的应力梯度和瓦斯压力梯度，从而消除了煤与瓦斯的突出。预抽煤层瓦斯也是一种区域性的防治煤与瓦斯突出的措施，它主要用于单一煤层或无保护层可采的突出危险煤层。预抽煤层瓦斯的作用：在回采前预先抽放开采煤层的瓦斯，主要是通过预先抽放瓦斯以减少或消除煤层的突出危险性，其次也可以减少采掘过程中的瓦斯涌出量。预抽煤层瓦斯的作用，即是利用均匀分布在突出煤层中的大量钻孔，经过一定时间的预先抽放瓦斯，以降低突出危险煤层中的瓦斯含量和瓦斯压力，从而使煤层变形压缩，煤体应力下降，并继续地使煤体的强度增高，使被抽放煤层减小或消除突出的危险性。一平硐矿开采2、3、4、5四个煤层，24采区：2煤与3煤平均间距18m，3煤与5煤间距59m，该采区东翼3、5煤局部合槽；25采区：2煤与3煤平均间距16m，3煤与4煤间距04m，4煤与5煤间距08m，该采区西翼3、5煤局部合槽。该矿24、25采区区域预测后，在突出危险区内，把2煤作为保护层开采来消除5煤层的突出危险性是可行的区域防突措施。根据首先开采保护层的原则，结合一平硐矿井下煤层赋存的特点，有针对性的制定了如下4种区域防治突出的方案：2煤层厚度大于等于0.5m，3、5煤层间距清晰，5煤底板分支不发育，开采2煤作为保护层，保护下临近邻近3、5煤层，同时在5煤底板做瓦斯抽放巷施工穿层钻孔预抽条带瓦斯；2煤层厚度大于等于0.5m，3、5煤层间距清晰，5煤底板分支发育，开采2煤作为保护层，保护下邻近临近3、5煤层，在2煤的保护下，沿3煤布置抽放巷，进行条带穿层预抽5煤瓦斯；2煤层厚度大于等于0.5m，3、5煤层合槽，开采2煤作为保护层，在5煤底板施工抽放巷进行5煤机巷的条带抽放，在机巷施工完毕后，进行本煤层顺层钻孔抽放措施；2煤层厚度小于0.5m，3、5煤层没有合槽的情况下，3煤层作为保护层，保护下邻近临近5煤层；3.3 开采保护层所谓保护层，是指突出矿井的煤层群中首先进行开采的非突出危险或突出危险小的煤层，开采保护层后，对有突出危险或突出危险大的煤层产生保护作用，使之消除或减少突出危险性，达到防治瓦斯突出的目的。选择保护层必须遵守下列规定：在突出矿井开采煤层群时，如在有效保护垂距内存在厚度0.5m及以上的无突出危险煤层，除因突出煤层距离太近而威胁保护层工作面安全或可能破坏突出煤层开采条件的情况外，首先开采保护层。有条件的矿井，也可以将软岩层作为保护层开采；当煤层群中有几个煤层都可作为保护层时，综合比较分析，择优开采保护效果最好的煤层；当矿井中所有煤层都有突出危险时，选择突出危险程度较小的煤层作保护层先行开采，但采掘前必须按本规定的要求采取预抽煤层瓦斯区域防突措施并进行效果检验；优先选择上保护层。在选择开采下保护层时，不得破坏被保护层的开采条件。保护层的有效层间垂距应根据矿井实测资料确定，对暂无实测资料的矿井可参考表3-2确定。 保护层与被保护层之间的最大保护垂距表 3-2煤层类别最大保护垂距（m）上保护层下保护层急倾斜煤层缓倾斜和倾斜煤层3.3.1 保护层的选择1、采区情况介绍一平硐煤矿开采4个煤层，2煤层：煤厚02.37m，平均0.85m，煤层赋存不稳定，局部地段可采；3煤层：煤厚07.26m，平均1.57m，煤层赋存较稳定，井田范围内大部份地段可采，为矿井主要可采煤层之一；4煤层：煤厚01.82m，平均0.92m，煤层赋存不稳定，仅局部地段可采；5煤层：煤厚012.29m，平均1.8m，煤层赋存不稳定，普遍发育，仅局部地段不可采，为矿井主要可采煤层之一。一平硐煤矿准备采区为24、25采区，构造形态整体上为一不对称向斜，25采区地层走向为NE2060，倾角较缓，一般为1020；24采区地层走向为NE530，倾角稍陡，一般为1025。据25采区已揭露资料分析，25采区东翼各煤层层间距正常，但该采区东翼5煤底部岩层逆断层相当发育，即存在5煤的构造分支煤；25采区西翼有3、5煤合槽现象。24采区西翼各煤层层间距正常，东翼局部3、5煤合槽。24采区5煤底板逆断层（5煤分支）不发育，5煤底板岩层产状正常。据21采区和23采区揭露资料预计25采区西翼-78区段以上为3、5煤合槽区，其它局部地段也有可能3、5煤层合槽，但无规律可循。其中24采区：2煤与3煤平均间距18m，3煤与5煤间距59m；25采区：2煤与3煤平均间距16m，3煤与4煤间距04m。4煤与5煤间距08m。5煤层断层较发育，存在分支情况，突出危险性较大；4煤层较薄、赋存不稳定，且与3煤、5煤距离非常近，不宜管理，均不宜选做保护层开采。2煤层较薄，局部赋存较稳定，3煤赋存稳定，突出危险性较小，可选做保护层开采；在24、25采区，均首先2煤作为保护层开采，次选为3煤作为保护层开采。2、开采保护层分类情况为了摸清煤层赋存情况，首先采用物探手段或者施工地质钻孔进行探明煤层赋存情况，确定煤层层间距，以便决定采取何种措施消突。改3煤层和5煤层标反了图3-2 探煤钻孔布置示意图2煤层作为保护层，保护下邻近临近3、5煤层（5煤底板不发育）2煤作为保护层开采，保护下临近层邻近层3煤、5煤，同时在5煤底板预抽机巷条带瓦斯，待5煤机巷掘出来后，从机巷、风巷施工本煤层顺层钻孔预抽5煤工作面瓦斯。先开采2煤层，然后开采3煤层，最后开采5煤层。2煤层作为保护层，保护下临近邻近3、5煤层（5煤底板发育）2煤作为保护层开采，保护下临近层邻近层3煤、5煤，同时5煤底板发育，不方便施工5煤底板巷。在2煤的保护下，施工3煤机巷，待机巷施工完毕好，从机巷施工钻孔预抽5煤机巷，待5煤机巷掘出来后，由5煤机巷、风巷施工顺层钻孔预抽5煤工作面瓦斯。先开采2煤层，然后开采3煤层，最后开采5煤层。2煤层作为保护层，保护下临近邻近3、5合槽煤层2煤作为保护层开采，保护下临近层邻近层3、5合槽煤，同时在5煤底板巷施工钻孔预抽机巷条带瓦斯，待5煤机巷掘出来后，从机巷、风巷施工本煤层顺层钻孔预抽5煤工作面瓦斯，然后施工3煤机巷。先开采2煤层，然后开采3煤层，最后开采5煤层。3煤层作为保护层，保护下临近邻近5煤层在无2煤作为保护层开采的情况下，把3煤作为5煤的保护层开采，同时在5煤底板巷施工钻孔预抽机巷条带瓦斯，待5煤机巷掘出来后，从机巷、风巷施工本煤层顺层钻孔预抽5煤工作面瓦斯。先开采3煤层，然后开采5煤层。3.3.2 保护范围计算保护层与被保护层之间的有效垂距以24采区西翼为例：2煤与3煤平均间距18m，3煤与5煤间距59m，煤层间距远小于50m。因此，开采2煤层能有效的保护下邻近层3、5煤层。走向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暂按卸压角5660划定。C煤柱；D采空区；E保护范围；F始采线、采止线图3-3 保护层工作面始采线、采止线和煤柱的影响范围沿倾斜方向的保护范围C保护范围边界线图3-4 保护层工作面沿倾斜方向的保护范围保护层工作面沿倾斜方向的保护范围应根据卸压角划定，如图3-3所示。在没有本矿井实测的卸压角时，可参考表3-3的数据。以该矿24采区西翼为例阐述如下：煤层倾角为16，2煤与3煤平均间距18m，3煤与5煤间距59m，平均7m。根据下表，则2煤层开采后，卸压角、分别取74、85、75、75。 保护层沿倾斜方向的卸压角 表3-3煤层倾角（o）卸 压 角 （o）0808075751077837575207387757530699077704065908070开采保护层区域防突措施应符合以下要求：1、开采保护层时，应同时抽采被保护层的瓦斯；2、开采距离保护层时，必须采取措施防止被保护层初期卸压瓦斯突然涌入保护层采掘工作面或误穿突出煤层；3、正在开采的保护层工作面必须超前于被保护层的掘进工作面，其超前距离不得小于保护层与被保护层层间垂距的3倍，并不得小于100m；4、开采保护层时，应尽可能的全部采出，采用无煤柱开采方法，除永久性主要巷道外，其它巷道一律不留煤柱。特殊情况需留煤(岩)柱时，应经煤矿企业技术负责人批准，并作好记录，将煤(岩)柱的位置和尺寸准确地标在采掘平面图上。每个被保护层的瓦斯地质图应标出煤(岩)柱的影响范围，在这个范围内进行采掘工作前，必须首先采取预抽煤层瓦斯区域防突措施；5、当保护层留有不规则煤柱时，必须按照其最外缘的轮廊划出平直轮廓线，并根据保护层与被保护层之间的层间距变化，确定其有效影响范围。在被保护层进行采掘工作时，还应根据采掘瓦斯动态及时修改；6、矿方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，以便尽快得出确定适合本矿井的保护层有效作用范围的相关参数。根据以上分析，计算保护范围如下：图3-4 保护层工作面始采线、停采线和煤柱的影响范围图3-5 保护层沿倾斜方向保护边界图3.3.3 开采保护层效果检验开采保护层的保护效果检验主要采用残余瓦斯压力、残余瓦斯含量、顶底板位移量及其他经试验证实有效的指标和方法，也可以结合煤层的透气性系数变化率等辅助指标。结合一平硐的实际，选用残余瓦斯含量进行效果检验，应当根据实测的最大残余瓦斯含量对预计被保护区域的保护效果进行判断。若检验结果仍为突出危险区，保护效果为无效。图3-4 保护层区域防突措施效果检验示意图3.4 预抽煤层瓦斯除了开采保护层作为区域性防治煤与瓦斯突出措施外，预抽煤层瓦斯也是有效的区域性防突措施，鉴于一平硐5煤层属于低透气性煤层，为了缩短预抽时间、提高预抽率，建议必要时可采取人工增大煤层透气性的强化抽放瓦斯措施，如水力压裂、松动爆破、水力割缝和煤层物理化处理等。预抽煤层瓦斯的方式有：地面钻井预抽煤层瓦斯以及井下穿层钻孔或顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯、穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯、顺层钻孔或穿层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯、穿层钻孔预抽石门揭煤区域煤层瓦斯、顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯等。根据本该矿的开拓部署，、煤层赋存条件等因素，本设计主要选取底板巷穿层钻孔条带式预抽、顺层钻孔预抽和石门揭煤预抽3种方式。据防治煤与瓦斯突出规定，采取预抽煤层瓦斯区域防突措施时，应当符合下列要求：1、穿层钻孔或顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯区域防突措施的钻孔应当控制区段内的整个开采块段、两侧回采巷道及其外侧一定范围内的煤层。要求钻孔控制回采巷道外侧的范围是：倾斜、急倾斜煤层巷道上帮轮廓线外至少20m，下帮至少10m；其他为巷道两侧轮廓线外至少各15m。以上所述的钻孔控制范围均为沿层面的距离，以下同；2、穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施的钻孔应当控制整条煤层巷道及其两侧一定范围内的煤层。该范围与第1项中回采巷道外侧的要求相同；3、顺层钻孔或穿层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施的钻孔应当控制整个开采块段的煤层；4、穿层钻孔预抽石门（含立、斜井等）揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施应当在揭煤工作面距煤层的最小法向距离7m以前实施（在构造破坏带应适当加大距离）。钻孔的最小控制范围是：石门和立井、斜井揭煤处巷道轮廓线外12m（急倾斜煤层底部或下帮6m），同时还应当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，且当钻孔不能一次穿透煤层全厚时，应当保持煤孔最小超前距15m；5、顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施的钻孔应控制的条带长度不小于60m，巷道两侧的控制范围与第1项中回采巷道外侧的要求相同；6、当煤巷掘进和回采工作面在预抽防突效果有效的区域内作业时，工作面距未预抽或者预抽防突效果无效范围的前方边界不得小于20m；7、厚煤层分层开采时，预抽钻孔应当控制开采的分层及其上部至少20m、下部至少10m（均为法向距离，且仅限于煤层部分）；8、预抽瓦斯钻孔封堵必须严密，穿层钻孔的封孔段长度不得小于5m；9、应做好每个钻孔施工参数的记录及抽采参数的测定；钻孔孔口抽采负压不得小于13kPa；预抽瓦斯浓度低于30%时，应当采取改进封孔的措施，以提高封孔质量。3.4.1 底板岩巷穿层钻孔预抽条带 1、底板岩巷穿层钻孔预抽条带措施据金竹山矿业有限公司一平硐煤矿2012年瓦斯抽采计划和采区接替情况，矿井2012年采用瓦斯抽放巷道抽放瓦斯的有25-78西瓦斯抽放巷和25-104西瓦斯抽放巷。矿井采区接替为24采区接替21采区和22采区，25采区接替23采区。21采区、22采区东翼、23采区的5煤层是在2煤层及3煤层开采的保护层下开采，未保护的范围已布置有瓦斯巷进行了瓦斯抽放。22采区西翼无5煤层，不需布置瓦斯抽放巷道。本设计只对24采区和25采区设计瓦斯抽放巷道对5煤层进行条带式预抽。建议矿方采用透晰析仪和钻探相结合的方法来控制瓦斯巷道所处的位置，矿井今后抽放瓦斯巷道和抽放钻孔的布置以这次设计为模板，对每一个具体地点进行分部设计和施工组织设计。5煤分支是由断裂构造产生的，是5煤层底板向下发生分岔的一种现象，5煤分支属构造破碎带内，瓦斯含量大，是最易发生煤与瓦斯突出的地方。从24采区至25采区西翼5煤层有分支，规模从小至大，倾角4060，分支长度540m，无规律。设计在距5煤层间距30m40m处布置瓦斯抽放巷，这样可以避开分支5煤，还可以避开距煤层较近的岩性差、压力大的岩层。在距5煤层间距30m40m处布置瓦斯巷抽放巷道，其水平距离为110150m，如对同一标高5煤层的顺层巷道进行条带式预抽，施钻难度大，抽放效果差，不宜采用。针对矿井的实际情况，本设计拟定对上一标高5煤层的顺层巷道进行条带式瓦斯抽放。25采区东翼5煤层有分支，规模特别大，已布置的瓦斯