煤矿防突模式

PAGEword文档可自由复制编辑word文档可自由复制编辑煤矿防治煤与瓦斯突出模式编制单位：许疃煤矿二〇一四年九月目录TOC\o"1-2"\h\z\u1、矿井概况 11.1矿井基本情况 11.2矿井瓦斯地质情况 11.3矿井瓦斯灾害情况 22、瓦斯治理理念 33、瓦斯治理思路 34、瓦斯治理目标 35、区域防突措施 35.1、保护层开采 35.2底板穿层钻孔预抽 35.3顺层钻孔预抽 66、近突出煤层岩巷掘进防突 87、局部防突措施 97.1突出煤层煤巷掘进 97.2突出煤层工作面回采 108、石门揭煤防突措施 119、采煤工作面瓦斯治理措施 139.1顺层钻孔抽采 139.2高位钻孔抽采 139.3斜交钻孔抽采 149.4工作面超前大直径卸压钻孔 149.5采空区埋管抽采 1410、防突保障措施 1511、防突预警 1912、防突事故应急预案 2013、瓦斯利用 20许疃煤矿防治煤与瓦斯突出模式1、矿井概况1.1矿井基本情况许疃煤矿位于安徽省毫州市蒙城县许疃镇境内，北距淮北市80km，东北距宿州市约37km，西南距蒙城县城约28km。矿井北部与皖北煤电集团任楼煤矿毗邻，西北与界沟煤矿相邻，浅部止于二叠系山西组10煤层露头；深部以32煤层-800m水平地面投影和F5断层为界，走向长约9～12km，宽约3～7km，矿井面积约52.5923km2。许疃煤矿处于淮北平原中部。区内地势平坦，北部略高于南部，地表自然标高在24.50～26.50m之间，一般25.50m左右。矿井主采煤层32、71、72、82、10煤层平均总厚11.01m。矿井采用立井、集中运输大巷、分区石门开拓方式，走向长壁全部垮落法采煤。矿井现有生产采区四个，分别为82采区、82下采区、33采区和32块段（采区）。准备采区一个，83下采区。1.2矿井瓦斯地质情况矿井总体构造形态为一走向近南北，向东倾斜的单斜构造，在局部发育次级褶曲。矿井内断裂构造较为发育，落差大于10m的断层23条，其中正断层10条，逆断层13条。落差大于10m而小于30m的断层12条，落差等于或大于30m而小于50m的断层2条，落差大于50m的断层9条。2011年8月矿井升级为煤与瓦斯突出矿井，33采区32煤层-645m以深区域有煤与瓦斯突出危险性。瓦斯含量4.06～10.21m3/t。-450m～-800m区域属于Ⅱ类破坏类型煤层，实测瓦斯压力为0.25～1.7MPa，煤坚固性系数f为0.41～1.18，煤样的瓦斯放散初速度△P为5.41～17.9mmHg，吸附常数a为10.42～32.53m3/t，b为0.34～1.89MPa-1，透气性系数为0.11～0.45m2/MPa2·d，孔隙率平均为5.15%。82采区及82下采区范围内7、8煤层处于同一地质单元，实测71煤层瓦斯含量在4.13～6.90m3/t之间；72煤层瓦斯含量在3.63～6.74m3/t之间；82煤层瓦斯含量为2.50～6.66m3/t。7煤层（71、72）底板标高-615m以浅区域的破坏类型为Ⅱ类，实测瓦斯压力为0.2～0.64MPa，煤样的坚固性系数f值为0.33～0.53，瓦斯放散初速度为7～11mmHg，吸附常数a为21.23～39.42m3/t，b为0.29～0.88MPa-1，透气性系数为0.15～0.21m2/MPa2·d，孔隙率平均为6.38%。8煤破坏类型为Ⅲ～Ⅳ类，实测瓦斯压力为0.12～0.58MPa，煤坚固性系数f为0.2～0.82，煤样的瓦斯放散初速度△P为7～11mmHg，标高-651m处吸附常数a为20.18m3/t，b为1.20MPa-1，透气性系数最大0.21m2/MPa2·d，孔隙率平均为6.08%。2013年矿井瓦斯等级鉴定结果，矿井最大瓦斯绝对涌出量50.77m3/min，最大相对瓦斯涌出量8.64m3/t。1.3矿井瓦斯灾害情况自建矿以来，未发生过煤与瓦斯突出事故。2、瓦斯治理理念煤与瓦斯突出是可防、可控、可避免的；只有不到位的措施，没有治不了的瓦斯。3、瓦斯治理思路坚持“区域治理，不断提高区域预抽效果；坚持以瓦斯治理工程先行为前提，以技术创新为动力，以系列化装备为保障，不断丰富瓦斯治理手段，完善瓦斯治理模式；坚持煤与瓦斯共采、抽采与利用并重”的工作思路。4、瓦斯治理目标（1）坚决做到不采突出面、不掘突出头，杜绝瓦斯灾害事故，实现采掘工作面瓦斯零超限；（2）丰富瓦斯治理手段，进一步解放生产力，实现矿井安全高效发展；（3）通过技术创新达到瓦斯治理好、快、省，实现瓦斯抽采最大化、规范化、精细化、信息化。5、区域防突措施5.1保护层开采许疃矿目前32煤无保护层开采条件。5.2底板穿层钻孔预抽对于无保护层开采条件的突出煤层，选择底板穿层钻孔预抽煤层瓦斯作为区域性防突措施，从底板岩石巷道内施工穿层钻孔预抽煤层瓦斯，通过预抽煤层瓦斯，降低煤层瓦斯含量和瓦斯压力，达到区域消突的目的。（见图1）图1底板穿层钻孔预抽煤层瓦斯流程图5.2.1穿层钻孔预抽煤层瓦斯底板岩巷设计底板岩巷布置，一是考虑钻孔施工、瓦斯抽采的需要，便于钻孔布置和减少钻孔工程量；二是巷道设计要尽量减少揭煤次数并避开地质构造带；三是岩巷与突出煤层间要留有足够厚度的岩柱，具备足够的抵抗力。即底板岩巷一般布置在距突出煤层底板法距20～25m、与被保护巷道平距在20m左右，并在底板岩巷内每隔30～40m布置一个底板钻场，在底板钻场内施工穿层钻孔。（2）穿层钻孔布置钻孔终孔位置穿过突出煤层顶板1m处，钻孔控制机巷轮廓线外不小于15m，钻孔间距根据抽采半径和抽采期进行合理确定。煤巷条带一般按3～5m孔间距进行布置，并采用冲煤卸压提高预抽效果，钻孔直径为113mm以上。图2底板穿层钻孔布置示意图（3）钻孔施工一是应用大功率钻机和钻具。钻机一般选择使用ZDY-3500S型钻机施工，通过提高钻机功率，预防钻孔施工过程中抱钻、卡钻等孔内事故。选用三棱钻杆，提高钻孔的排渣能力、减少抱钻现象。二是边施工边抽采。钻孔施工结束后，立即进行合茬抽采，降低钻孔周边煤层的瓦斯压力和瓦斯含量，以降低周边钻孔施工难度。对于瓦斯压力大喷孔严重钻孔、没有穿煤到顶的钻孔采用递进式钻进，并进行抽采，以降低孔内煤层瓦斯压力和煤层瓦斯含量，待抽采一段时间后再进行施工。三是采用防喷孔抽采系统和配套装置。抽采负压不小于10KPa，预防因喷孔造成的瓦斯超限及伤人的问题。（4）竣工及抽采管理孔内下筛管：在穿层钻孔施工结束后，及时将筛管下至孔底，煤层解吸的瓦斯能够通过筛管进行抽采，避免因孔内瓦斯聚能导致滞后喷孔现象发生，同时可提高钻孔抽采效果，缩短预抽期。填图分析：钻孔施工结束后及时绘制钻孔竣工图，分析钻孔资料，发现问题及时调整设计或进行补钻，确保瓦斯治理工程实施到位。抽采管理：钻孔封孔结束后，通过抽采集中箱与抽采系统连接进行抽采，每个抽采钻孔均必须留设观察孔，钻孔抽采负压不低13KPa，钻孔合茬两个月内抽采浓度不得小于30%，并定期对抽采钻场进行检查和放水，确保抽采效果。5.3顺层钻孔预抽采煤工作面采用顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯区域防突措施。通过预抽煤层瓦斯，降低煤层瓦斯含量和瓦斯压力，达到区域消突的目的。图3顺层钻孔预抽煤层瓦斯流程图5.3.1顺层钻孔预抽煤层瓦斯（1）顺层钻孔设计钻孔设计孔径不小于113mm，钻孔间距3～5m，机风巷钻孔压茬10～15m。顺层钻孔布置见图4。图4顺层钻孔示意图（2）钻孔施工一是采用大功率钻机和钻具。选择使用ZDY-4000L型钻机施工，通过提高钻机功率，预防钻孔施工过程中抱钻、卡钻等孔内事故。应用三棱钻杆、降低钻孔的钻进难度、减少了抱钻现象。二是采用边施工边抽采。钻孔施工结束后，立即进行合茬抽采，降低钻孔周边煤层的瓦斯压力和瓦斯含量，以降低周边钻孔施工难度。三是安设防喷孔抽采系统和配套装置，抽采负压不小于10KPa，预防因喷孔造成的瓦斯超限及伤人的问题。（3）竣工及抽采管理孔内下筛管：在顺层钻孔施工结束后，及时将筛管下至孔底，煤层解吸的瓦斯能够通过筛管进行抽采。填图分析：钻孔施工结束后及时绘制钻孔竣工图，分析钻孔资料，发现问题及时调整设计或进行补钻，确保瓦斯治理工程实施到位。抽采管理：钻孔封孔结束后，与抽采系统连接进行抽采，每个抽采钻孔均必须留设观察孔，钻孔抽采负压不低于13KPa，钻孔合茬三个月内抽采浓度不得小于15%，并定期对抽采钻场进行检查和放水，确保抽采效果。6、近突出煤层岩巷掘进防突设计：巷道布置在距突出煤层法距25～30m层位，巷道设计时要尽量减少揭煤次数并避开地质构造带，提前绘制巷道预想剖面图。探查：所有岩巷施工期间必须执行“先探后掘”、“长孔探查、短孔验证”，必须在地质钻孔覆盖范围内施工，并保留不小于20m地质探查超前距。当距煤层法距大于10m时，每次探查钻孔不得少于3个，当煤层法距小于10m时，必须确切探明巷道周围和前方的煤层赋存情况，准确掌握巷道距煤层法距情况，当巷道距煤层法距小于7m时，按石门揭煤要求管理，进行区域消突，掘进期间执行边掘边探，严防误揭煤层。施工：严格按照设计要求进行施工，并在现场标点、编号、挂牌管理，明确现场允许进尺距离，严禁超掘。瓦斯传感器预警点设置为0.3%，断电点设置为0.6%，一旦出现瓦斯异常、遇地质构造等异常现象时，必须立即停止作业，待查明原因后方可恢复施工。地质钻孔管理：所有地质钻孔施工时必须合理利用扶正器、粗径钻具，减少钻具级差等保直措施并进行测斜，确保钻孔资料的准确性和可靠性。地质钻孔施工结束后必须进行封孔管理，炮掘巷道内钻孔封孔终孔位置距巷道轮廓线法距要大于5m，综掘巷道内钻孔封孔终孔位置距巷道轮廓线法距要大于3m。7、局部防突措施无突出危险区掘进工作面，掘进期间执行局部综合防突措施。突出区域煤巷掘进工作面采掘作业前采取底板穿层钻孔预抽煤层瓦斯作为区域防突措施（见5.2章节），经效果检验达标后，方可掘进施工，掘进期间执行局部综合防突措施。无突出危险区采煤工作面回采期间执行区域验证。突出危险区煤层瓦斯压力<3MPa的突出煤层采煤工作面回采前采取顺层钻孔预抽煤层瓦斯作为区域防突措施（见5.3章节），煤层瓦斯压力≥3MPa的，采用面内底板网格钻孔+顺层孔预抽，经效果检验达标后，方可回采，回采期间执行区域验证。7.1突出煤层煤巷掘进突出煤层煤巷掘进采取局部综合防突措施。突出煤层煤巷掘进防突实施方案：地质探查+预测（效果检验）+排放钻孔。地质探查：煤巷掘进前必须进行地质探查，探明巷道前方煤层赋存情况，便于防突措施的选取和设计，巷道掘进期间至少保留10m的地质探查超前距。充分利用底板巷等巷道施工期间地质探查资料进行验证。突出危险性预测：煤巷掘进前采用钻屑指标法进行突出危险性预测，指标达到临界值，采取排放钻孔措施。钻屑指标临界值煤样/Pa/mL/(g.min1/2)干煤2000.56kg/m湿煤1600.45.4L/m排放钻孔：沿掘进巷道方向施工排放瓦斯钻孔，排放钻孔孔底间距为2～3m（可根据指标测试情况进行调整），钻孔布置在软分层施工，巷道两帮外控制范围不小于7m，钻孔直径为94mm、排放钻孔控制巷道前方20m，巷道每掘进5m进行一次效果检验，排放钻孔超前距离不小于6m。效果检验：煤巷每掘进6m进行一次效果检验，效果检验指标均小于指标临界值，且未发现异常情况，则措施有效，否则，判定为措施无效。检验措施结果有效时，采取安全防护措施后继续作业。7.2突出煤层工作面回采突出煤层回采期间采取区域验证。突出危险性预测：工作面回采前采用钻屑指标法进行突出危险性预测，指标达到临界值，采取排放钻孔措施。排放钻孔：沿工作面走向施工排放瓦斯钻孔，工作面每隔3m施工一组，每组2个呈上下错茬布置（可根据指标测试情况进行调整），钻孔直径为94mm、排放钻孔控制巷道前方10m，工作面每回采4m施工一轮排放钻孔，排放钻孔超前距离为6m。效果检验：排放钻孔施工结束后进行效果检验，效果检验指标均小于指标临界值，且未发现异常情况，则措施有效，否则，判定为措施无效。检验措施结果有效时，采取安全防护措施后继续作业。8、石门揭煤防突措施突出煤层石门揭煤严格按照揭煤“7个节点控制法”执行。图5石门揭煤流程图①距煤层法距20m在法距突出煤层20m前必须掌握所揭煤体附近煤层赋存、地质构造和煤层瓦斯等情况。为准确控制突出煤层层位，施工地质探查钻孔，以保证能够确切地掌握距煤层法距、煤层倾角及地质构造情况等，为石门揭煤做准备。②距煤层法距10m在距煤层法距10m向煤层施工瓦斯压力测压钻孔，钻孔进入煤层顶板0.5m，并进行取芯测试瓦斯含量，瓦斯压力测试严格按照压力测定步骤实施。同时瓦斯压力测试钻孔兼作地质钻孔，进一步探明煤层赋存和地质构造情况，结合瓦斯压力和含量测试情况，设计预抽钻孔。③距煤层法距7m为有效降低揭煤区域煤体的瓦斯含量，在距煤层法距7m前停头施工预抽钻孔。钻孔穿透煤层进入顶板0.5m，控制范围符合《防突规定》要求。钻孔施工结束后立即接入抽放系统进行合茬抽放，抽放负压不小于13kPa，在抽采管路上安装瓦斯自动计量装置，根据抽采量计算煤层残余瓦斯压力和瓦斯含量，直至残余瓦斯压力降至0.74MPa以下，残余瓦斯含量降至8m3/t以下时进行效果检验，实测煤层残余瓦斯压力和煤层残余瓦斯含量，测试指标符合要求后，方可继续施工，否则继续进行抽采。④距煤层法距5m在距煤层法距5m进行区域验证，根据测试指标情况采取局部防突措施。采取的措施包括卸压拦截钻孔、迎头排放钻孔、煤层注水。⑤距煤层法距3m在距煤层法距3m，首先施工扩大棚，扩大棚要求比原巷道高0.6m，两侧各宽0.5m，以方便施工金属骨架钻孔，扩大棚施工结束后，在石门顶部施工金属骨架孔，控制巷道顶部及两侧肩窝。骨架管采用直径50mm、壁厚5mm的无缝钢管，煤层段使用带花眼的骨架管。骨架管安装好后，向骨架管中注入水泥浆加适量速凝剂，注液压力至少达到5MPa以上。使水泥浆通过花眼进入煤体，用以提高煤体的强度，起到加固、固化煤体，支撑顶板的作用，以杜绝揭煤过程中的漏冒顶现象。⑥距煤层法距1.5m(急倾斜煤层、岩石松软破碎为2m)距煤层法距1.5m(急倾斜煤层、岩石松软破碎为2m)处施工最后验证钻孔，进行突出危险性指标测试，指标测试符合要求后，采取远距离爆破措施揭开煤层。⑦穿煤层施工穿煤层施工期间，严格执行循环预测，若指标测试达到临界值，则施工排放钻孔，保留3m以上的预测超前距和6m以上措施孔超前距。执行远距离爆破。⑧离开煤层顶板法距2m或离开煤层底板法距5m执行循环预测（效果检验）。对于石门揭穿缓倾斜煤层，若区域预抽钻孔或顺层长钻孔控制巷道距煤层法距小于7m的，应补充穿层预抽（排）钻孔。9、采煤工作面瓦斯治理措施9.1顺层钻孔抽采为进一步降低工作面回采期间的瓦斯涌出，在工作面形成后，在工作面机、风巷沿煤层倾向施工顺层钻孔，抽采本煤层瓦斯和采动卸压瓦斯。即在工作面机、风巷沿走向每3～5m施工一组顺层钻孔，钻孔控制煤层全厚，并覆盖整个回采作面，钻孔孔径不小于113mm，钻孔封孔长度不小于15m，钻孔内全程下筛管，抽采负压不低于13KPa。顺层钻孔布置图见图4。9.2高位钻孔抽采在工作面风巷施工顶板高位钻场，在钻场内迎着工作面推进方向施工高位钻孔，钻孔布置在工作面冒落带顶部，钻孔压茬40m以上，钻孔施工结束后全程下护壁花管。高位走向长钻孔能够有效抽采采空区及邻近层卸压瓦斯，降低工作面瓦斯涌出量。图6顶板高位走向钻孔布置图9.3斜交钻孔抽采斜交钻孔瓦斯抽采原理与高位钻孔瓦斯抽采类似，该项措施作为高位钻孔抽采的补充措施，一般应用于不具备施工高位钻场条件的工作面收作线附近。钻孔布置在工作面冒落带顶部。每组钻孔施工完毕及时封孔并接入抽放管路，钻孔封至煤层顶板法距不少于6m。9.4工作面超前大直径卸压钻孔工作面煤壁瓦斯浓度大于1%，出现大面积片帮、掉顶，影响工作面正常推进，采用工作面超前大直径卸压钻孔，超前卸除工作面前方采动集中应力，抽采回采期间煤壁瓦斯。在工作面风巷每隔5m向工作面内施工平行切眼顺煤层钻孔，钻孔直径不小于133mm，钻孔施工超前工作面20m。9.5采空区埋管抽采在采煤工作面风巷预埋管路至采空区，通过移动抽采系统形成的负压抽采采空区和上隅角积聚的瓦斯，埋入采空区的管路安装一节防静电管路，并在抽采管路上安装CO、CH4等传感器。在工作面风巷采用交替迈步的方式向采空区预埋抽采管路，交替迈步距离一般为15～30m,直接抽采采空区瓦斯，减少采空区瓦斯涌向回采工作面，消除上隅角瓦斯超限的威胁，为工作面安全回采提供保障。图图7采空区埋管抽放示意图支路顶板岩层直立吸气管吸气口瓦斯采空区回风巷瓦斯抽放主管路10、防突保障措施（1）建立健全管理机构矿井有健全的瓦斯治理技术管理体系。成立了由矿长为组长的防突工作领导小组，设立了由总工程师为组长的技术管理体系，设置地测科、技术科、瓦斯办、通风区、防突区等技术部门和机构，配备充足的专业技术人员和管理人员，负责落实技术管理和现场管理工作。（2）加大投入，确保瓦斯治理资金到位持续加大防突和瓦斯治理资金和科研经费投入，坚持人、财、物优先满足防突和瓦斯治理，确保瓦斯治理工程实施到位、瓦斯治理设备投入到位、瓦斯治理技术研究到位。（3）严格制度落实，确保管理到位为了保障矿井瓦斯治理的安全有效，杜绝重大瓦斯事故发生，矿制定了一系列瓦斯管理制度，并在生产过程中严格监督落实，取得了较好的效果。主要有以下方面：一是瓦斯分析例会制度，坚持每天由总工程师主持召开瓦斯分析会，通风副总、地测副总、职能科室及各相关单位参加。对生产过程中的打钻、抽采、地质、瓦斯管理、放炮管理、防突管理、防火管理等进行分析，并对生产过程中存在的问题提出解决方案和处理方法。这一制度的主要优点不仅仅在于及时分析存在的瓦斯问题、制定切实可行的整改办法，更重要的是能够及时实现领导与基层之间、基层与基层之间的信息沟通和交流，同时通过潜移默化的过程不断提高全矿各单位管技干部对瓦斯的认识和治理水平，实现齐抓共管，及时消除瓦斯隐患。二是钻孔验收管理制度，为保证各类钻孔能够严格按照设计要求施工到位，从而保证安全生产，制定了一整套钻孔验收管理办法，明确各类钻孔验收的人员、程序、要求及处罚办法。对于穿层钻孔和顺层钻孔实行视频验收，对于其它钻孔实行现场联合验收。实行钻孔施工留名制，每个钻孔必须详细记录其施工时间、施工责任人、施工方位、倾角和钻孔深度等参数。严格责任追究，对于打钻验收过程中弄虚作假和不负责任的，按照严重“三违”处理，造成安全事故的，按集团公司规定要求，给予撤职或解除劳动合同处理。通过采取视频验收、联合收尺和钻孔留名责任追究制，钻孔施工的工程质量得到很大的提高，杜绝在施工中弄虚作假现象。三是防突教育培训制度，矿井通过单位组织自学和副总上大课等形式，大力推行全员防突安全教育培训工作，增强培训内容的针对性、实用性，重点加强全员“一通三防”、防突知识的培训，使广大干部职工从思想认识上更加重视矿井瓦斯治理工作，从操作技能上更加熟悉矿井瓦斯治理要求，从管理手段上更加满足矿井瓦斯治理需要。四是关键岗位管理，在生产过程中对于防突员和测气员等关键岗位进行重点跟踪管理，充分利用人员定位系统优势，对防突员和测气员进行路线跟踪和时间考察，并在防突员工作手册上由钻孔施工人员和现场班队长签字确认，杜绝防突员指标测试弄虚作假，对瓦斯检查实行三对口管理，并利用电话反调确保测气员无空班漏检现象。（4）时间、空间保障措施底板岩巷超前于工作面5年提前进行准备，瓦斯治理工程超前于工作面3年提前进行实施，为瓦斯治理提供时空保障，赢得足够的瓦斯治理时间和空间，实现“一个区段回采，一个区段抽采，一个区段准备”的良性生产格局。（5）规范防突效果评价防突措施施工结束后，及时填绘钻孔竣工图，发现问题及时补孔，确保防突措施符合设计要求，根据抽采量对抽采区域进行预评价，抽采达标后进行实测残余瓦斯含量和残余瓦斯压力，对预抽区域的采掘工作面瓦斯治理效果进行评价，再经过股份公司认定区域防突措施有效后，方可进行采掘作业。（6）日常管理①三个超前距管理严格采掘工作面三个超前距管理，严把进尺毫米关，采掘现场进行标点、编号、挂牌管理，现场跟班人员必须掌握允许进尺数和剩余进尺数，严禁出现超采超掘现象。②抽采系统管理对于底板穿层钻孔和顺层钻孔采用地面抽采系统进行抽采，对于工作面高位钻孔、采空区埋管等采用井下移动抽采系统进行抽采，加强抽采系统的维护和巡查，确保抽采系统运行稳定可靠。对于底板穿层钻孔和顺层钻孔每个钻孔均必须预留观察孔，定期对抽采钻场和钻孔进行检查，并由瓦斯办组织防突区、通风区每周对抽采系统的自动计量装置进行对比调校，确保抽采系统计量准确。对抽采浓度和流量下降的抽采钻孔必须查明原因进行处理，防止出现漏气、堵孔等现象影响抽采效果。③采掘工作面管理采掘工作面作业期间必须采取控顶控帮措施，严防工作面出现漏顶、片帮现象，对采掘工作面严禁丢顶煤