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文档简介
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二0一一年十一月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/年审核:机电矿长:生产矿长:平安矿长:总工程师:矿长:二0一一年十一月目录TOC\o"1-2"\h\z\u总说明1第一章矿井概况3第一节矿井根本情况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、矿井生产能力及效劳年限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第七节抽放瓦斯组织管理及主要平安技术措施60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第二节突出煤层煤巷掘进工作面防治突出措施71第三节采煤工作面防治突出措施73第七章平安防护措施75第一节采取平安防护措施的意义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2023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《煤矿平安规程》第176条及《煤与瓦斯突出矿井鉴定标准》〔AQ1024-2006〕的规定,委托中国矿业大学矿山开采与平安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。2023年7月30日中国矿业大学矿山开采与平安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《煤矿平安规程》②《防治煤与瓦斯突出细那么》③《矿井抽放瓦斯工程设计标准》④中国矿业大学矿山开采与平安教育部重点实验室2023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平安教育部重点实验室2023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》。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。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说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、平安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。构建了突出矿井平安生产管理制度和提高从业人员防突技能的培训措施。三、存在的问题及建议由于本矿防治煤与瓦斯突出根底工作比较薄弱,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那么》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。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。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。第一章矿井概况第一节矿井根本情况一、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〕。二、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〔GB18306-20010〕》及《建筑抗震设计标准》〔GB50011-2001〕附录A-我国主要城镇抗震设防烈度、设计根本地震加速度和设计地震分组规定,本区地震根本烈度为Ⅵ度。4.电源条件矿井建设规模为15万吨/年,根据《煤矿平安规程》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,建专用水池供给生产、生活用水,水量充分,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。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(T1f)、二迭系上统长兴组〔P3c〕、龙潭组〔P3l〕、二迭系中统茅口组〔P2m〕及栖霞组〔P第四系〔Q〕:由残、坡积成因的含碎石、砂质粘土及耕植土组成,分布于洼地中,面积小,分布零星。永宁镇组〔T1yn〕: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。飞仙关组〔T1f〕:下部为灰绿、黄色粉砂质泥岩及粉砂岩,上部为紫红、紫灰色,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米龙潭组〔P3l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°,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〕含煤性区内的煤系为二叠系上统龙潭组〔P3l〕,其次为长兴组〔P3c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第二段〔P3l2〕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第四段〔P3c2〕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〔P3l3M18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90mM73煤层〔俗称细花煤〕:该煤层位于龙潭组第一段下部,下距龙潭组底界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可采煤层特征表顺序区域组煤层名称煤层厚度〔m〕煤层容重〔t/m3〕煤层间距〔m〕煤层结构稳定性煤层倾角〔°〕顶底板岩性顶板底板1龙谭组M18〔1.0~1..2〕/1.11.50单一较稳定30泥质粉砂岩粘土岩2M73〔1.2~1..4〕/1.31.4590单一较稳定泥质粉砂岩粘土岩3M80〔0.8~1.0〕/0.91.454单一较稳定粘土岩粘土岩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eq\o\ac(○,1)灰份〔Ad〕: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%。eq\o\ac(○,2)挥发份〔Vdaf〕: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%。eq\o\ac(○,3)发热量:区内各煤层中原煤发热量在25.274~31.387MJ/Kg之间,属高热值煤。eq\o\ac(○,4)硫份〔St,d〕: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。宝黔煤矿可采煤层煤质特征详见表3-2。表3-2可采煤层煤质特征表煤层号工业分析发热量Qb.daf(MJ/KG)牌号灰份Ad(%)挥发份Vdaf(%)固定碳〔Fod〕硫〔St.d〕M1811.478.6280.900.3131.387无烟煤M7310.347.6882.770.9331.751M8027.929.3665.330.1625.274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〔P3lM18、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《煤矿平安规程》第176条及《煤与瓦斯突出矿井鉴定标准》〔AQ1024-2006〕的规定,委托中国矿业大学矿山开采与平安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。2023年7月30日中国矿业大学矿山开采与平安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。同时又是地表水聚集渗流的场所。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二叠系下统茅口组〔P2m〕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。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,另外一局部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2023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0.62m矿坑涌水量预测方法确实定: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,原那么上是根据矿区地貌、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。水文地质参数确实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,采用比较法进行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〕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。矿区范围内浅部有局部采空区,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〞的原那么,防止透水事故的发生。二、地质储量根据贵州省煤矿设计院分别于2006年8月和2023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到达普查的程度,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。2023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2023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到达普查的程度,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。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2023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根本到达了普查的阶段,但在矿山开采技术条件方面勘查、研究缺乏,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。为平安、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,从而指导矿井平安生产。第三节矿井生产技改扩能情况一、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:宝黔煤矿井田范围拐点坐标为坐标拐点直角坐标XY1305556035542690230556103554302033053930355431004305264035541610530526103554076063054100355415602、储量根据贵州省国土资源厅文件3国土资储藏字【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、矿井生产能力及效劳年限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效劳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。效劳年限8.17年。三、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。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〞的原那么,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JT1600×1200-20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2412~4500m3/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选用ZDY-620型钻机2台,钻进深度150m,钻孔直径mm〔开孔Φ90、终孔Φ65〕,钻杆直径Φ42mm,钻孔倾角0~360°。6、监测、监控设备本矿配备KJ110监测、监控设备,设地面分站1个,井下分站3个。第二章矿井煤与瓦斯突出情况中国矿业大学矿山开采与平安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平安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标准》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2023年12月10目,中国矿业大学矿山开采与平安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、煤的巩固性系数、瓦斯压力的考察和测定。(1)煤层破坏类型的现场考察通过对宝黔煤矿M18、M73、M80煤层现场观察鉴定说明:M18煤层属Ⅱ煤,外表光亮,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,呈不规那么块状,断口参差及粒状,为构造煤;M80煤层属Ⅲ煤,光泽半暗,呈不规那么块状,断口参差及粒状,为构造煤。(2)煤的瓦斯放散初速度△P、巩固性系数f与煤层瓦斯压力在矿井ABCD区取样测定的M18、M73、M80煤层瓦斯放散初速度△P、巩固性系数f以及测定的瓦斯压力p如下表2-1。表2-1M18、M73、M80煤层瓦斯根本参数测定结果煤层瓦斯压力P(MPa)瓦斯放散初速度(△P)巩固性系数(f)M180.1324.30.80M730.2031.10.30M800.2228.00.262、鉴定结果分析(1)动力现象的性质分析宝黔煤矿自2023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预测煤层突出危险性的各单项指标值指标工程煤的破坏类型瓦斯放散初速度△P煤的巩固性系数f瓦斯压力MPa备注无突出危险煤层Ⅱ、III≥10≥0.5≤0.74M18Ⅱ24.30.800.13M73III31.10.300.20M80III28.00.260.22M18、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《煤矿平安规程》第176条及《煤与瓦斯突出矿井鉴定标准》〔AQ1024-2006〕的规定,委托中国矿业大学矿山开采与平安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。2023年7月30日中国矿业大学矿山开采与平安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。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,方可采取平安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,但必须采取平安防护措施。第二节区域突出危险性预测中国矿业大学矿山开采与平安教育部重点实验室按照《煤与瓦斯突出矿井鉴定标准》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:1、“煤层突出危险性指标法〞。指标可用煤的破坏类型、瓦斯放散初速度指标(△P)、煤的巩固性系数〔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,只有全部指标到达或超过其临界值时方可划为突出煤层。表3-1预测煤层突出危险性的各单项指标值指标工程煤的破坏类型瓦斯放散初速度△P煤的巩固性系数f瓦斯压力MPa备注无突出危险煤层Ⅱ、Ⅲ≥10≥0.5≤0.74注:煤的破坏类型分类可参见《防治煤与瓦斯突出细那么》。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。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,测定煤的巩固性系数(f);将两个测压孔所得的巩固性系数最小值加以平均作为煤层软分层的平均巩固性系数;将巩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,可按以下两个综合指标判断:
D=(0.0075H/f-3)(p-0.74)(1)K=△p/f(2)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—软分层煤的平均巩固性系数。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,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D煤层突出危险性综合指标K无烟煤其它煤种O.252015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,那么不管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1、突出危险性预测指标选择依据: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M181.0~1.2m;M731.2~1.4m;M800.8~1.0m。煤种为无烟煤。中国矿业大学矿山开采与平安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。2023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平安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: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那么。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、软分层煤的平均巩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确实定按照《防治煤与瓦斯突出细那么》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那么》附录二规定执行;△p实测按照《防治煤与瓦斯突出细那么》附录七规定执行;f实测按照《防治煤与瓦斯突出细那么》附录六规定执行。按公式计算得出综合指标D和K。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那么和《防治煤与瓦斯突出细那么》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说明K1值用于突出危险性预测是切实可行的。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。现场大量实践都说明每米钻屑值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3-3K1、Smax值预测工作面突出危险性的临界指标值最大钻屑量Smax钻屑瓦斯解吸指标K1危险性Kg/mL/mML/(g.min1/2)≥6≥5.4≥0.5突出危险工作面<6<5.4<0.5无突出危险工作面二、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,假设测定的参数: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:⑴WTC便携式矿用本质平安型智能测量仪器,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指标和煤的巩固性系数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:按《防治煤与瓦斯突出细那么》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,应符合以下要求: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那么》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那么》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矿井工作面名称煤层测定日期年月日钻孔编号钻孔深度钻屑瓦斯解吸指标钻屑量备注(m)K1(mL/g.min1/2)Smax突出危险结论总工程师批示通风科(区长)地测科长预测人员四、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,但应按以下步骤进行: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那么》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,但应按以下步骤进行: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那么》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,但应按以下步骤进行: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那么》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。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那么》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,那么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矿井煤层地点检验时间年月日采用的防突技术措施措施名称及方案设计措施施工概况措施效果检验检验方法实测数据检验意见矿总工程师瓦斯专业队队长通风科〔区〕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,那么防治突出措施有效;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。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,那么防治突出措施有效;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,那么防治突出措施有效;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,方可采取平安措施施工,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,那么防治突出措施有效;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。aa预测孔巷道预测孔巷道aabba=2~a=2~4mb=8~10m突出危险性预测孔布置图图3-1检验孔预测孔检验孔预测孔措施效果检验孔工作面工作面bbbbbb措施孔巷道措施效果检验孔工作面工作面bbbbbb措施孔巷道措施效果检测孔布置图图3-3b=10~15m措施效果检测孔布置图图3-3b=10~15m措施效果检测孔布置图图3-4b=10~15m突出危险性预测孔布置图图3-2第四章保护层开采第一节保护层的选择一、保护层选择原那么规定根据《防治煤与瓦斯突出细那么》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以下规定: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那么规定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,被视为无法到达保护效果的范围,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90mβ1—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,C19~C24之间为1。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56º~60º划定,如图4-1所示。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。图4-2保护层沿倾斜的保护范围图开采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――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平安防护措施。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。第五章瓦斯抽放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那么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、瓦斯根底参数、瓦斯来源、巷道布置等要求确定,并遵循以下原那么:(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,有针对性地选择抽放瓦斯方法,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。(4)选择的抽放方法应有利于提高瓦斯抽放效果,降低瓦斯抽放本钱。(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,为煤炭的开采提供平安生产环境。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。根据矿的具体情况,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-++++++++++++++++图5-1巷道掘进瓦斯抽放钻场、钻孔布置图表5-1边掘边抽钻孔参数表孔号与巷道中线偏角(°)倾角(°)孔深(m)开孔位置(m)距中线距底板10.O2.O40.02.60.823.O3.O40.03.11.436.03.040.O3.11.240.00.040.O-2.6O.85-3.0-1.040.O-3.11.46-6.0-2.O40.0-3.11.2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30m,钻孔终孔点分别距离巷道中心线0m、2.5m、4m,进行瓦斯预抽。如图图5-2巷道掘进预抽示意图以上钻孔倾角原那么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。(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。图5-3回采工作面上行瓦斯抽放钻孔布置图图5-4回采工作面上下行瓦斯排放钻孔布置图(4)采空区瓦斯抽放由于该矿井为煤层群开采,在矿井回采C17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,即埋管抽放、采空区抽放方法(如图5-5)。图5-5采空区埋管抽放布置图三、抽放参数确实定1.抽放浓度确实定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,当采面推进至该钻孔时,撤除钻孔。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,采空区抽放管口负压为5kPa左右。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5-2TUX--75型钻机主要技术参数表型号TUX-75型适应煤岩硬度系数:f<8卡盘形式:常闭式液压卡盘钻进深度〔m〕75钻孔直径〔mm〕开孔Φ90终孔Φ65钻杆直径〔mm〕Φ42钻孔倾角0~360°输出转速〔r/mm〕110、182、327输出扭矩〔N.m〕360、220、110六方轴行程〔mm〕400六方轴通径〔mm〕Φ45液压卡盘最大工作压力〔Mpa〕8外形尺寸〔mm〕1100×650×1150整机质量〔Kg〕500(2)钻孔施工技术平安措施为确保打钻工作平安顺利进行,制定如下技术平安措施:1〕一般要求:①认真组织贯切学习平安措施、《煤矿平安规程》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、平安。③施工队注意掌握煤层及顶底板岩性的变化情况,及时反响信息,地质部门收集各种地质资料,为施工效劳。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: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平安: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防止失手的伤害。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。进入现场施工前,班组长必须对工作地点的平安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。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。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。开钻前,首先检查钻机固定情况,然后开闸供水,当水从钻孔外返出前方准开钻,进钻前开空车试车5分钟,严禁不试车就强行钻进。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,如需翻越那么必须停止钻机运转,且与操作台人员联系好前方能翻越。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。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。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。假设再次出现顶钻、喷孔,那么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,那么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。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,撤出打钻人员至平安地点,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,那么可保持正常打钻。⑤假设施钻现场发生异常,那么立即按平安路线撤离现场。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,封孔长度大于3m。(1)水泥注浆泵封孔采用水泥注浆泵封孔,封孔长度容易到达设计要求,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0.5mKFB型矿用封孔泵其主要由(图5-7所示)电动机(1)、平安离合器(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吋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。水泥砂浆一般应参加适量的膨胀剂,以防止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。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,长度是否到达要求(φ48mm,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。图5-8井下注浆封孔方法示意图(2)聚胺脂封孔聚胺脂封孔就是由异氰酸酯和聚醚并添加几种助剂反响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,但封孔本钱略高于水泥浆封孔。(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,封孔本钱低,但封孔效率低,气密性差,抽放效果差。钻孔抽放管前挡板麻布聚胺脂后挡板图5-9聚胺脂封孔示意图3.抽放参数监测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0.63m3/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7m3/min,抽放纯瓦斯量按2.2m3/min(掘进工作面抽放量为0二、抽放管路系统的选择及计算1.抽放管路系统确实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(1)瓦斯管径计算根据瓦斯抽放管效劳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,m3/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
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