嘉禾矿业2251内运道局部防突设计

毕业设计设计题目：嘉禾矿业2251内运道局部防突设计学生姓名： 专业班级： 指导老师： ： 评阅人： 前言本矿井设计是根据由国家有关部门批准的嘉禾煤矿浦溪井的《煤矿防突规程》资料进行编写的。该矿井开采毕业设计是在本人的努力及指导老师的辅导下完成的。在设计中遵循布局合理、生产集中、系统完善、环节畅通、注重政策性、思想性、科学性、先进性和实践性，本设计是老师的悉心辅导与个人努力的结晶。在进行设计过程中，依据我国当前的各项改革开放方针和煤炭工业的各项具体政策，严格按照《煤矿安全规程》和《煤矿矿井采矿设计手册》的要求进行，注重加强基本理论、基本方法和基本技能方面的学习，并注重与其它课程的联系，特别是课本与规程的衔接与配合。本次设计在指导老师的细心指导下，通过自己的独立思考，仔细、认真、圆满的完成了任务。特别是老师严谨的治学态度，给我们留下深刻的印象，这将使终生受益，在此表示衷心的感谢！目录前言 21.掘进工作面概况 31.1煤层赋存情况与巷道参数 31.2煤层结构 31.3掘进工艺与施工组织： 51.4通风系统 51.5抽采系统与抽采量 52.采取的区域防突措施 62.1已采取的区域防突措施 62.2区域防突措施效果 73.工作面瓦斯预测 73.1掘进工作煤层介绍和瓦斯情况 73.2局部防突预测 84.防突设计 94.1防突方法、仪器及指标 94.2工作面防突措施： 94.3测定方法和步骤 104.4煤钻屑采样 104.5测定操作步骤 104.6突出临界值确定 114.7防突措施 114.8效果检验 124.9限掘管理 124.9.1局部防突措施流程 124.9.2安全防护措施 135.安全技术措施 145.1严格执行“四位一体”综合防突措施。 145.2限制进度措施 156.组织管理措施： 15附图 16瓦斯避灾路线 18致谢 22参考文献 231.掘进工作面概况1.1煤层赋存情况与巷道参数2251内运道该工作面5煤层位于斗岭组中段的中部，煤厚0.8-2.50m，平均1.8m。煤层形态为层状或似层状，连续性不太稳定，厚度变化幅度较大，对煤层开采有一定影响。煤呈粉末状或碎片状，易于落煤。1.2煤层结构项目名称单位指标备注煤层结构简单煤层厚度米0.8～2.5偶见夹矸煤层倾角度5--90平均倾角250煤层硬度普氏系数f0.158-0.212硬度较低煤炭品种无烟煤支护形式及断面：（1）采用梯形钢棚支护，棚距0.7m，柱窝0.15m，扎角78°～80°，未见底处必须下长木地梁，使用板皮，挡矸帘等接顶、背邦严实；（2）巷道必须沿煤跟顶掘进，使用好前探梁、剽尖等搞好临时超前支护，严格控制好垮顶（帮）煤；（3）当煤层厚度≥1.8m时巷道净断面为：2.2m×2.0m（净宽×净高）；当煤层厚度≤瓦斯突出情况：该工作面所采煤层为V煤，属煤与瓦斯突出工作面；绝对瓦斯涌出量为11.079m³/min，煤层具有金属光泽，易碎成粉末，煤尘较大，煤尘无爆炸性，煤层不易自燃。1.3掘进工艺与施工组织：（1）1259（-28m）底板巷2#钻场揭煤后往北往南交替作业施工2251内外风巷。2251运输石门揭煤后即往南掘进施工2251运输巷。（3）2251内外风巷掘到位后即往西分别开掘2251内外切眼与2251运输巷贯通，形成2251工作面通风、运输系统及工作面的全负压通风，确保2251工作面采煤期间的通风、运输、行人的需要。1.4通风系统（1）加强局部通风管理，及时延接风筒至当头,风筒出口距当头不超过3m，并确保当头风量不低于80m3/分。（2）配专职质安员加强该区域内安全监督及通风瓦斯检查，严禁隐患不整改时作业，严禁瓦斯超限作业，严禁无风作业。（3）通风部门维护好该区域内的通风设施，确保通风系统稳定可靠。及时安装好“三专两闭锁”装置及瓦斯探头，并确保正常使用。(4）及时在1#石门硐室安装好压风自救系统，外运道掘进压风自救系统不落后当头40m。（5）通风方式为压入式通风，阻燃风筒为Φ400mm，风量为90m3/分，系统独立可靠，要有独立的专用回风巷。新鲜风：副井→-50大巷→-100车场→2251底板巷→局扇→当头。乏风：当头→2251底板巷→-100回风巷→正负零总回风巷→北一风井1.5抽采系统与抽采量（1）瓦斯泵及管径：主管采用管路为φ355mm、φ225mm、φ108mm三种型号的PE管、玻离钢管、铁管及各转弯处使用橡胶管，支管采用管路为φ20mm镀锌铁管，各抽放孔支管与抽放管路的连接采用真空厚壁胶管（φ25mm），并用扎丝紧固，以保证管路气密性，同时安装了人工放水器。（2）管路安装：地面抽放泵房—主井底—--50运输大巷—-100车场—2251底板巷（3）按照煤与瓦斯突出工作面瓦斯监测仪安装要求：在2251底板巷安装瓦斯断电仪：a、在距掘进工作面5m处安装一个探头T1，监测掘进工作面当头瓦斯浓度，其报警浓度为≥0.8%，CH4断电浓度≥0.8%CH4,复电点瓦斯浓度<0.8%；断电范围为掘进工作面及回风巷中全部非本质安全型电器设备电源。b、在距回风巷10m处安装第二个探头T2，当掘进工作面风流瓦斯超限时，即：瓦斯浓度≥0.8%时，起报警作用和断电作用，复电点瓦斯浓度<0.8%；断电范围为掘进工作面及回风巷中全部非本质安全型电器设备电源。2.采取的区域防突措施2.1已采取的区域防突措施（1）搞好底板巷瓦斯预抽，在2251底板巷或施工好的瓦斯抽放钻窝内，由瓦斯研究室补充设计并施工好瓦斯预抽钻孔将该区域的瓦斯抽放盲区在煤巷掘进前提前抽放，以消除2251内运道在掘进过程中的瓦斯威胁。（2）底板巷瓦斯预抽放孔布置:在2251底板巷沿掘进工作面开采的走向方向每间隔5m为一组按2.75m的抽放半径施工瓦斯抽放孔进行瓦斯抽放，将掘进工作面推进方向的瓦斯在开采前抽放完，以消除掘进工作面的瓦斯突出危险。（3）该当头属原始煤体掘进，底板巷抽放可能还存在一定的盲区，必须安装好瓦斯抽放系统进行本煤层抽放瓦斯。2.2区域防突措施效果（1）煤层自然倾向性等级为Ⅲ级，不易自燃（2008年9月由湖南省煤安检测检验中心鉴定）。原始煤层瓦斯压力P为0.99MPa，经区域预抽后煤层残余瓦斯压力为0.35MPa小于0.74MPa,证明预抽区域措施效果检验有效，准予开采。2.3其他需要说明的事项（2）区域预测钻孔直径φ=65mm，沿掘进工作面方向布置预测钻孔，若△h2≥160Pa或Smax≥5kg/m，则按抽放半径2.75m的钻孔施工抽放孔或按排放半径2.75m的钻孔施工排放孔，孔深穿过煤层顶板，经抽放或排放后，沿掘进工作面前方布置检验钻孔，且深度应当小于或等于在掘进工作面的防突措施钻孔深度，检验孔打在抽放或排放孔之间，当△h2＜160Pa及Smax＜6kg/m时按《防突规定》第六十条的要求下达允采通知书。（3）预测孔（检验孔）每打1m测定钻屑量一次，每隔1m测定一次钻屑指标。根据每个钻孔沿孔长每米的最大钻屑量Smax和钻屑解吸指标△h2值确定掘进工作面的突出危险性。3.工作面瓦斯预测3.1掘进工作煤层介绍和瓦斯情况（1）掘进工作面所采煤层为Ⅴ煤，Ⅴ煤位于斗岭组中段的中部，煤层呈粉末状或碎片状，易于落煤。煤层厚度不一，在0.8-2.5m之间，平均厚度1.8m，倾角5-90°，平均25°，容重1.38t/m3。为比较稳定的主要可采煤层。煤层具有金属光泽，易碎成粉末，煤尘较大。煤层自然倾向性等级为Ⅲ级，不易自燃（2008年9月由湖南省煤安检测检验中心鉴定）。原始煤层瓦斯压力P为0.99MPa，经区域预抽后煤层残余瓦斯压力为0.35MPa小于0.74MPa,证明预抽区域措施效果检验有效，准予开采。突出煤层鉴定的单项指标临界值煤层破坏类型瓦斯放散初速度△p坚固性系数f瓦斯压力（相对压力）P（MPa）临界值Ⅴ≥10≤0.5≥0.743.2局部防突预测(1）掘进工作面的瓦斯抽放孔的布置：沿掘进工作面的推进方向每间隔6m布置一组按1.5m的抽放半径施工孔深为8-10m的瓦斯抽放孔进行瓦斯抽放，孔底间距为3m,孔径φ=80mm，将掘进工作面推进方向的瓦斯在掘进前抽放完，以消除工作面在掘进期间的瓦斯突出危险。（2）掘进工作面在正常推进过程中，必须严格执行好“四位一体”综合防突措施，严格按规定要求施工好预测孔，当预测值超标时，必须在工作面安装好瓦斯抽放系统进行瓦斯抽放,瓦斯抽放后还必须补打φ80mm的大直径瓦斯排放孔。（3）预测钻孔直径φ=80mm，沿掘进工作面方向布置预测钻孔，深度8-10m。若△h2≥180Pa或Smax≥5kg/m，则按抽放半径1.5m的钻孔施工抽放孔或按排放半径0.6m的钻孔施工排放孔，孔深为8～10m，经抽放或排放后，沿掘进工作面前方布置检验钻孔，且深度应当小于或等于在掘进工作面的防突措施钻孔深度，检验孔打在抽放或排放孔之间，当△h2＜180Pa及Smax＜5kg/m时按《防突规定》第六十条的要求下达允采通知书。（4）预测孔（检验孔）每打1m测定钻屑量一次，每隔2m测定一次钻屑指标。根据每个钻孔沿孔长每米的最大钻屑量Smax和钻屑解吸指标△h2值确定掘进工作面的突出危险性。4.防突设计4.1防突方法、仪器及指标预测方法：采用钻屑瓦斯解吸指标法；预测仪器：MD—2煤钻屑瓦斯解吸仪；临界值指标：△h2=180Pa；Smax=5kg/m防突措施：施工φ42mm瓦斯抽放钻孔与φ80mm的大直径排放孔；预测钻孔布置（见图）4.2工作面防突措施：（1）在突出煤层中有下列情况之一者，必须视为突出危险工作面，采取“四位一体”的防突措施。（2）在突出煤层的构造破坏带，包括断层、褶曲、火成岩侵入等。（3）煤层赋存急剧变化的区域。（4）采掘应力迭加的区域。（5）在掘进工作面预测过程中出现喷孔、顶钻等动力现象。（6）掘进工作面出现明显的突出预兆。预测预报（7）预测方法：采用钻屑指标法预测煤巷掘进工作面的突出危险性，并按下列步骤进行。（8）预测孔布置。在煤巷掘进工作面打2个（倾斜或急倾斜）或3个（缓倾斜煤层）直径为42mm，孔深8至10m的钻孔，钻孔布置在软分层中，一个钻孔位于巷道工作面中部，并平行于掘进方向，其它钻孔的终点应位于巷道轮廓线外2-4米处。4.3测定方法和步骤测定前的必要准备（1）给水柱计注水，并将两侧液面调整至零刻度线。（2）检查仪器（MD-2型预测仪）的密封性能。一旦密封失效，需要更新的“Ｏ”型密封圈。（3）准备好配套装备，如秒表、分样筛等。（4）在预测钻孔下面摆好储粉桶，做好接钻屑的准备工作。4.4煤钻屑采样（1）开孔后，手持电钻钻速为1m/min，每钻进1米收集所有钻屑，并用弹簧称称其重量，即得一个S值。在钻孔探至预定采样深度（2、4、6、8、10米）时，启动秒表，开始计时，当钻屑排出孔口时，用组合筛在孔口收集钻屑，经筛分后，取1-3mm煤样装入煤样瓶中，煤样应装至煤样瓶标志线位置。4.5测定操作步骤（1）首先打开MD-2型瓦斯解吸仪两通旋塞，然后将已采煤样的煤样瓶迅速放入解吸室中，拧紧解吸室上盖，打开三通旋塞，使解吸室与水柱计和大气均连通，煤样处于暴露状态。（2）当煤样暴露时间为3min时，迅速逆时针方向旋转三通旋塞捏手，使解吸室与大的敢隔绝，仅与水柱计连通，开始进行解吸测定，并重新开始计时。（3）每隔1min记录下解吸仪水柱计压差。连续测定10min。（4）各参数测定完毕后，选用本次测定的最大△h2和最大钻屑Smax，即为本次预测值。4.6突出临界值确定（1）采用钻屑指标法预测掘进工作面的突出危险性时，各项指标的突出临界值，应根据现场测定资料确定。我矿无实测资料，突出临界值暂定为△h2=180pa，S＝6.0Kg/m。（2）实测得到的任一指标Smax，△h2值等于或大于临界值时，该工作面为突出危险工作面。（3）当预测指标小于突出临界值时，该工作面为无突出危险工作面，每循环应留有2m的预测超前距。4.7防突措施发现预测指标超过临界值时，采用大直径超前钻孔防突措施。（1）瓦斯涌出特别大的区域尽可能采用坑道钻机施工，一般地点可采用电煤钻施工，钻孔深度尽可能达到8-10m。（2）超前钻孔的数量按下式计算：(L1+L2)Ｎ＝2πR2式中：L1——钻孔的控制断面顶宽，m（巷宽+4）L2——钻孔的控制断面底宽，m（巷宽+4）H—钻孔所控制断面的高，m（巷高+2）R—钻孔的有效排放半径，0.6m说明：控制范围为巷道轮廓外2m，考虑到钻机难以施工负角度钻孔，巷底控制范围为0.3m。如巷道上宽1,8m，下宽2.2m，巷高2m，则至少施工17个超前钻孔。（3）超前钻孔的布置：依据巷道断面和钻孔终点的问题，在巷道范围内排形均匀布置，最下排开孔点距巷底0.3m。4.8效果检验（1）按预测的方法进行效果检验，检验孔应布置于措施孔之间，检验孔数量同预测孔数量，如果检验指标低于突也临界值则措施有效，否则要继续施工超前钻孔直到措施有效4.9限掘管理（1）经预测为无突出危险的工作面必须留有2m超前距，如预测指标超标，经施工超前钻孔后经检验有效时，必须留有5m超前距。（2）防突施工人员出井后及时把钻探原始资料防突技术员，防突技术员编写限掘单报矿总工程批准后交给调度室、采掘连队和质安队。３、采掘连队按限掘单要求掘进，严禁超掘，及时按规定填写好现场限掘牌板。调度室根据限掘单和值班长汇报填写调度室的限掘管理牌板，井上、井下的防突牌板必须对口。4.9.1局部防突措施流程（1）先由施工队写联系单（操作票），再由钻探队防突工到作业地点按设计施工，如有突出危险必须采取工作面防突措施，并进行措施效果校检。经检验证实措施有效后，即判定为无突出危险工作面；当措施无效时，仍为突出危险工作面，必须采取补充防突措施，并再次进行措施效果检验，直到措施有效。然后由防突技术员按防突规定的要求下达允采距离，经矿总工程师批准后，配送到施工连队。最后由施工队按矿总工程师批准的允采距离施工。防突技术员把资料整理好存档，备查。4.9.2安全防护措施在突出煤层掘进作业中，必须采取安全防护措施：（1）为确保措施施工力量，实施措施前，必须对施工人员进行防治煤与瓦斯突出基本知识学习和防突措施的培训。（2）在实施防突措施的掘进工作面，必须对掘进工作面事先加强支护，掘进工作面打好安全档同时加固支护，否则，施工人员有权拒绝施工。（3）加强通风瓦斯管理，要确保工作面有足够的风量。（4）工作面按要求安装好瓦斯遥测探头及报警断电装置，并要求灵敏可靠，与该系统相连的通风设施必须坚固可靠。（5）在采区和掘进工作面的电气设备必须有专人负责检查、维护，并应每旬检查一次防暴性能，严禁使用防暴性能不合格的电气设备。（6）为确保超前距离，每次的防突工程量（包括钻孔个数每个钻孔深度）必须由当班瓦检员验收，同时打钻后的允许推进距离应在工作面有明显的标志。（7）每一入井人员，必须随身携带隔离式自救器。（8）进入工作面所有人员必须熟悉煤与瓦斯突出预兆。发现突出预兆必须停止作业。值班长立即组织人员按瓦斯、火灾避灾路线撤出至安全地点，并汇报调度室。（9）煤与瓦斯突出预兆有：A、有声预兆：顶板来压，不断发生掉渣及支架断裂声，煤层发生震动，发出闷雷声，响煤炮等；B、无声预兆：煤层赋存状态突变，瓦斯涌出量增大或忽高忽低，工作面气温降低，煤层层理紊乱，硬度降低，光泽暗淡，煤体干燥，打眼时顶钻、夹钻、喷孔等。（10）作业人员在进入工作面前必须先经瓦检员检查掘进工作面瓦斯情况，确认瓦斯不超限和无突出危险后，其他人员才能进入。（11）严格执行“四位一体”的综合防突措施。工作面遇下列情况之一时，必须按突出危险工作面进行管理：（12）工作面遇断层、褶曲、煤层赋存急剧变化区；B、采掘应力迭加区；C、工作面出现明显突出预兆，打钻时出现喷孔、顶钻等动力现象；D、工作面初采初放期间，钻探队必须按钻孔排放半径施工足够的排放孔，排放孔深度不得小于8m。（13）掘进队、钻探队必须及时准确填写好工作面允采牌板，工作面过烂，煤壁片帮严重地段可不预测，但须经瓦检员确定认可，严禁超掘。根据工作面地质情况及时调整掘进方向。（14）严禁用煤镐挖未经放炮松动的原始煤体。（15）必须经常保持监测装置和闭锁装置完好。5.安全技术措施5.1严格执行“四位一体”综合防突措施。（1）钻探部门应及时做好预测预报及施工排放孔，否则严禁进尺作业。（2）采用钻屑指标进行突出危险性预测预报，根据每个钻孔的最大钻屑量Smax和钻屑解吸指标△h2预测工作面的突出危险性。（3）当预测值为Smax≥6kg/m或△h2≥180pa，必须按要求实施本煤层抽放，当抽放后必须施工足够的大直径排放孔，孔深不少于8m。（4）钻探部门根据预测结果及时下达限掘通知单，施工单位及时填写限掘牌板严禁超掘。（5）掘进作业前、钻探前、架棚后都必须用支柱打好防突关门挡，防突关门挡要求：在当头紧贴煤体先立两根支柱，再横两圆木于支柱前方，然后用竹帘、毛柴、杂木棍等背严。5.2限制进度措施对预测指标经常性处在临界状态或在探钻、掘进过程中出现卡钻、喷孔、顶钻、响煤炮等动力现象，以及巷道布置在地质构造等情况时，必须严格执行“限制进度”措施，即每天进尺不得大于0.7m；且无论预测值是否超标，必须进行本煤层瓦斯抽放。（1）必须严格按规定放好出班炮，放炮深度必须大于或等于当班掘进深度，严禁用手镐挖未经放炮松动的煤体。（2）在急倾斜煤层中掘进时，必须打好镖头，使用前探梁等，搞好超前支护，严防垮煤诱导煤与瓦斯突出，对垮煤形成的空洞必须及时用木垛、毛柴、煤矸等充填接实严禁空顶作业。6.组织管理措施：（1）总经理对本矿井的防治突出的管理工作负全面责任。（2）公司总工程师对防治突出技术工作负全面责任。（3）生产、机电副总经理负责分管范围内的防突措施的贯彻、检查的落实。（4）安全副总经理负责检查监督防突措施的执行和落实。（5）通风、地质、机电副总工程师对分管业务范围内的防治突出技术工作负责，（6）瓦斯室主任、通风区长、区分管防突的副区长负责防突日常管理工作，以及防突措施的审查落实等。（7）防突队长负责防突管理和钻探施工的执行情况。（8）防突技术员负责日常防突工作，以及防突资料的收集、整