南一1205回采巷道掘进工作面专项防突设计1.docx
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南一1205回采巷道掘进工作面专项防突设计1
铁煤集团大隆矿
掘进工作面专项防突设计
施工地点：
南一1205回采巷道
编制单位：
大隆矿防突科
编制单位负责人：
赵哲
编制人：
黄旭
编制日期：
2012年3月24日
会审意见：
通风副总职称：
总工程师职称：
单位
安监处
生产科
机电科
矿调度
姓名
职称
单位
保安区
地测大队
放炮队
施工单位
姓名
职称
会审时间：
年月日
1专业例会
时间：
2012年3月23日
地点：
防突科会议室
主持人：
参加人员：
会议主要内容：
⑴经煤炭科学研究总院沈阳研究院鉴定，大隆矿12煤层相对瓦斯压力3.10MPa，本工作面所掘进范围12煤层与13煤层最小层间距为0.78m，经鉴定13煤层为突出煤层，因此12煤层按照突出煤层管理，执行区域综合防突措施。
⑵12煤层与13煤层的平均层间距为2.42米，对1205回采巷道掘进工作面采用顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施结合穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施。
区域措施钻孔有效影响半径定为5m，顺层、穿层钻孔控制条带的长度为80米，控制巷道两侧轮廓线外各15米。
⑶在区域预测为无突出危险区域或经区域措施效果检验为无突出危险区域进行掘进作业时，要用工作面突出危险性预测方法进行区域验证。
⑷选择钻屑指标法作为南一1205回采巷道掘进期间的工作面突出危险性预测方法，测试最大瓦斯解吸指标Δh2max和最大钻屑量Smax。
经煤炭科学研究总院沈阳研究院鉴定，大隆矿12煤层相对瓦斯压力3.10MPa，本工作面所掘进范围12煤层与13煤层最小层间距为0.78m，经鉴定13煤层为突出煤层，因此12煤层按照突出煤层管理，特编制南一1205回采巷道掘进工作面专项防突设计。
2巷道概况
2.1施工概述
二水平1205工作面位于南翼采区西侧，回采巷道包括1205运顺材料道、1205运顺、1205切眼、1205回顺、1205回顺材料道、1205回风道，先施工1205运顺材料道（58.7）米与探道（31.9米）；之后施工1205运顺（563.2米）与探道（38米），1205运顺先于12层材料中巷贯通后在调向掘进；1205运顺掘进到设计位置后，调角施工切眼（225米）；1205切眼掘进到设计位置后，调角施工回顺（483.5米）；1205回顺掘进到设计位置后，调角施工1205回顺材料道（85.9米）；最后由1205回顺施工1205回风道（岩石巷道144.8米）与12层回风中巷贯通；南一1205回采巷道总掘进量1631米，施工标高在-480~-570米范围内，两条探道探FS1-405-3断层,1205运顺掘至F15断层，1205切眼局部在F15断层20米范围内掘进。
2.2巷道用途
为南一1205综采工作面回采形成运输、行人、通风等系统。
2.3构造
本工作面所采煤层呈一单斜构造，北高南低，倾向190°～220°,倾角6～12°。
主要断层有：
断层名称
倾向
倾角
落差（m）
影响程度
FS1-405-3
110°
50°
5-8
有一定影响
F15
220°
60°
10-50
有一定影响
2.4煤层
本工作面所采煤层为二水平南一采区12层煤，为复合煤层，煤质一般。
煤层最大厚度为4.63m，最小为3.00m，平均厚度为3.89m。
煤层局部含多层夹石,单层夹石最大厚度为1.00m，最小为0.03m，夹石累计平均厚度为1.05m。
本工作面上覆南一405、南一705、南一7061、南一905、南一906工作面，已回采完毕，采动活动已稳定，对下覆12煤层的开采影响较小。
12煤层下伏13煤层，层间距最大厚度为4.72m，最小为0.78m，平均厚度为2.42m。
本工作面煤种为长焰煤，煤层自燃发火期为3～6个月。
煤质情况：
灰分（Ad）:
35.5%，全水（Mt）:
14.6%,发热量（Qnet,ar）:
17.76（MJ/Kg）；挥发份（Vdaf）:
42.0%；真密度1.33（g/cm³）,煤尘爆炸指数42.52%。
2.5顶底板岩性及煤岩层物理性质
12#煤
伪顶：
砂质泥岩、泥岩，灰黑色，含植物化石，最大厚度1.30m,最薄0m,平均厚度0.5m左右。
直接顶：
粉砂岩，局部有粗砂,灰白色，含植物化石，最大厚度为8.28m，最薄0m,平均6.03m左右。
老顶：
粉砂岩，细砂岩，粗砂岩，灰色，含石英，分选差，泥质胶结。
最大厚度为89.04m，最薄68.77m,平均76.34m左右。
直接底：
粉砂岩，细砂岩，灰色，以长石石英为主。
最大厚度4.73m，最薄0.78m，平均厚度2.42m左右。
2.6火成岩、陷落柱及冲刷带
经钻孔分析，本工作面无陷落柱和火成岩侵入体，无河流冲刷带。
图1综合柱状图
图2南一1205掘进工作面设计图
3通风系统
3.1通风方式
本工作面采用压入式通风。
3.2通风路线
副井→井底车场→副暗斜井→二水平南翼大巷→南一13层车场→南一12层材料中巷→南一1205回采巷道→南一12层材料中巷→南一12层回风中巷→南翼总排→回风暗斜井→中央风井→地面。
3.3风门
⑴构筑数量：
3组（一组正反向风门，地点：
12层材料中巷与12层回风中巷联络川；两组防突反向风门，地点：
南翼皮带中巷，12层材料中巷）。
⑵构筑位置：
（见南一1205回采巷道掘进工作面防突安全防护设施安置图）。
3.4风筒
选用直径1m抗静电阻燃风筒。
3.5局部通风机
⑴安装位置：
南一12层材料中巷（见南一1205回采巷道掘进工作面通风系统和避灾路线图）。
⑵设备选型及数量：
型号为2BKJ45KW×2，数量为2台。
3.6控制风流措施
3.6.1通风系统
⑴保安区定期对南一1205回采巷道掘进工作面的风量进行测定，实测风量必须大于计划风量，满足巷道最低风速要求，并做好记录。
⑵通风设施必须有设计，并严格按设计及质量标准建筑施工。
⑶根据南一1205回采巷道掘进期间瓦斯涌出情况，及时调整工作面配风量，防止瓦斯超限。
3.6.2局部通风机
⑴局部通风机必须实现“三专两闭锁”，由掘进单位设专人挂牌管理。
⑵每日进行风机自动切换试验，并做好记录；保安区每周标校瓦斯传感器，同时进行瓦斯电闭锁试验，确保传感器断、复电灵敏可靠。
3.6.3风筒
⑴风筒要吊挂平直、逐节编号，严禁风筒破口、漏风。
⑵施工单位负责风筒吊挂，吊挂高度符合行车要求；如高度不够，要有防止刮破风筒的措施。
4综合防突措施
4.1区域综合防突措施
4.1.1区域突出危险性预测
采用煤层瓦斯压力结合瓦斯地质分析的方法进行开拓后区域突出危险性预测。
根据下水平现有巷道布置及煤层揭露情况，综合分析了岩层裂隙发育、煤层揭露时间、巷道断面大小及现有打钻和封孔设备情况，选择由12层材料中巷施工2个顺层钻孔，采用直接法测定瓦斯压力。
在完成封孔工作24h后，在测压管端头装上球阀及压力表。
当读数稳定一周时，这个数既为最终的瓦斯压力。
因为我矿12、13、14、15、16煤层揭露及掘进过程中未发生过煤与瓦斯突出动力现象，故采用瓦斯压力单项指标法对该区域突出危险性进行预测。
临界值按《防治煤与瓦斯突出规定》选择。
表1根据煤层瓦斯压力进行区域预测的临界值
瓦斯压力P（MPa）
区域类别
P﹤0.74
无突出危险区
P≥0.74
突出危险区
经开拓后区域预测为突出危险区，必须采取区域防突措施并进行区域措施效果检验。
经效果检验仍为突出危险区的，必须继续进行或者补充实施区域防突措施。
经开拓后区域预测或者经区域措施效果检验后为无突出危险区，进行掘进作业和过断层时，必须采用工作面预测方法进行区域验证。
本工作面所掘进范围12煤层与13煤层最小层间距为0.78m，经鉴定13煤层为突出煤层，工作面掘进期间采取措施对12煤层与13煤层层间距进行探测，当层间距≤1.5m时，要对掘进工作面前方13煤层采区区域防突措施。
4.1.2区域防突措施
4.1.2.1区域防突措施选择
根据巷道布置及煤层揭露情况，巷道断面大小及现有打钻和封孔设备情况，并且12煤层与13煤层的层间距最大4.73m，最小0.78m，平均2.42m左右；对1205回采巷道掘进工作面采用顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施结合穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施。
4.1.2.2区域防突措施施工方法
在1205回采巷道掘进施工拉门位置、调角位置施工顺层、穿层抽放钻孔进行条带预抽，在1205运顺、切眼、回顺工作面每掘进30米在巷道两侧交替施工钻场，在钻场内施工顺层、穿层抽放钻孔进行条带预抽，共需施工43个钻场，其中36个钻场施工区域防突措施钻孔。
预抽钻孔具体施工方法及钻孔参数如下：
图3南一1205运顺材料道区域防突措施钻孔平面图
图4南一1205运顺材料道区域防突措施钻孔沿12层材料中巷剖面示意图
图5南一1205运顺材料道区域防突措施钻孔沿1205运顺剖面示意图
表11205运顺材料道预抽钻孔参数表
孔号（#）
孔长（m）
倾角（°）
方位（°）
1
12
-14
-90
2
24
-14
-90
3
36.5
-14
-90
4
48.5
-14
-90
5
61
-14
-90
6
73
-14
-90
7
65
-14
-90
8
57
-14
-90
9
15
-23
-90
10
28
-22
-90
11
40
-21
-90
12
53
-20
-90
13
66
-19
-90
14
79
-30
-90
15
70
-30
-90
16
63
-29
-90
17
21
-29
-90
18
25
-28
-90
19
32
-27
-90
20
40
-26
-90
21
33
-25
-90
22
29
-25
-90
注：
钻孔方位角是指钻孔与巷道掘进方向的夹角，左为负，右为正。
钻孔倾角以实测煤层倾角为准
有效抽放半径为5m。
如穿层钻孔在设计长度未能穿透煤层则继续施工，直至钻孔穿透煤层进入底板岩石0.5m。
图6南一1205运顺材料道调角位置区域防突措施钻孔平面图
图7南一1205运顺区域防突措施钻孔沿1205运顺材料道剖面示意图
图8南一1205运顺区域防突措施钻孔沿1205运顺剖面示意图
表21205运顺材料道调角位置预抽钻孔参数表
孔号（#）
孔长（m）
倾角（°）
方位（°）
1
96
-12
-53
2
89
-12
-53
3
80
-12
-53
4
75
-12
-53
5
68
-12
-53
6
90
-20
-53
7
82
-21
-53
8
76
-21
-51
9
69
-22
-51
10
62
-22
-51
11
52
-28
-51
12
47
-28
-51
13
42
-29
-51
14
35
-29
-51
15
30
-30
-51
注：
钻孔方位角是指钻孔与巷道掘进方向的夹角，左为负，右为正。
钻孔倾角以实测煤层倾角为准
有效抽放半径为5m。
如穿层钻孔在设计长度未能穿透煤层则继续施工，直至钻孔穿透煤层进入底板岩石0.5m。
在1205运顺、切眼、回顺掘进期间采用每掘进30米在左、右帮交替施工钻场，在钻场内施工预抽钻孔。
预抽钻孔具体施工方法及钻孔参数如下：
顺层钻孔与穿层钻孔控制条带的长度为80米，控制巷道两侧轮廓线外各15米。
图9南一1205运（回）顺、切眼条带预抽钻孔布置平面示意图
图10南一1205运（回）顺、切眼区域防突措施钻孔沿工作面、钻场剖面示意图
图11南一1205运（回）顺、切眼区域防突措施钻孔沿工作面剖面示意图
表3巷道两侧钻场内预抽钻孔参数表
1205运顺材料道、运顺
孔号（#）
孔长（m）
倾角（°）
方位（°）
1
80
-8°30'
0
2
81
-8°30'
±3°30'
3
82
-8°30'
±9°30'
4
29
-8°30'
±26
5
77
-14°30'
0
6
79
-14°30'
±3°30'
7
83
-145°30'
±9°30'
8
31
-14°30'
±26
9
24
-25°30'
0
10
27
-25°30'
±3°30'
11
31
-25°30'
±9°30'
12
18
-25°30'
±26
1205切眼、回顺、回顺顺材料道
孔号（#）
孔长（m）
倾角（°）
方位（°）
1
80
8°30'
0
2
81
8°30'
±3°30'
3
82
8°30'
±9°30'
4
29
8°30'
±26
5
77
4°30'
0
6
79
4°30'
±3°30'
7
83
4°30'
±9°30'
8
31
4°30'
±26
9
24
-6°
0
10
27
-6°
±3°30'
11
31
-6°
±9°30'
12
18
-6°
±26
注：
钻孔方位角是指钻孔与巷道掘进方向的夹角，左为负，右为正。
钻孔倾角以实测煤层倾角为准
有效抽放半径为5m。
如穿层钻孔在设计长度未能穿透煤层则继续施工，直至钻孔穿透煤层进入底板岩石0.5m。
图12南一1205探道条带预抽钻孔布置平面图
图13南一1205探道区域防突措施钻孔沿1205运顺剖面示意图
图14南一1205探道区域防突措施钻孔沿探道剖面示意图
表41205探眼预抽钻孔参数表
孔号（#）
孔长（m）
倾角（°）
方位（°）
1
54
-4
38°30'
2
54
-4
46°30'
3
54
-4
-53
4
61
-4
-53
5
68
-4
-53
6
50
-10
38°30'
7
50
-10
46°30'
8
50
-10
-53
9
55
-10
-53
10
58
-10
-53
11
25
-19
38°30'
12
25
-19
46°30'
13
25
-19
-53
14
30
-19
-53
15
31
-19
-53
注：
钻孔方位角是指钻孔与巷道掘进方向的夹角，左为负，右为正。
钻孔倾角以实测煤层倾角为准
有效抽放半径为5m。
如穿层钻孔在设计长度未能穿透煤层则继续施工，直至钻孔穿透煤层进入底板岩石0.5m。
图15南一1205回顺材料道条带预抽钻孔布置平面图
图16南一1205回顺材料道区域防突措施钻孔沿12层材料中巷剖面示意图
图17南一1205回顺材料道区域防突措施钻孔沿工作面剖面示意图
表51205回顺材料道预抽钻孔参数表
孔号（#）
孔长（m）
倾角（°）
方位（°）
1
11.5
-14
-90
2
21.5
-14
-90
3
32
-14
-90
4
42
-14
-90
5
52.5
-14
-90
6
63
-14
-90
7
73
-14
-90
8
83.5
-14
-90
9
74
-14
-90
10
64
-14
-90
11
9
-25
-90
12
15
-22
-90
13
27
-20
-90
14
36
-19
-90
15
44
-19
-90
16
56
-18
-90
17
66
-18
-90
18
75
-15
-90
19
67
-17
-90
20
56
-17
-90
21
10
-29
-90
22
18
-29
-90
23
23
-28
-90
24
32
-28
-90
25
38
-27
-90
26
43
-24
-90
27
38
-25
-90
28
32
-25
-90
注：
钻孔方位角是指钻孔与巷道掘进方向的夹角，左为负，右为正。
钻孔倾角以实测煤层倾角为准
有效抽放半径为5m。
如穿层钻孔在设计长度未能穿透煤层则继续施工，直至钻孔穿透煤层进入底板岩石0.5m。
预抽煤层瓦斯钻孔在整个预抽区域内均匀布置。
预抽瓦斯钻孔封孔必须严密，封孔长度为8m。
工作面距未预抽区域或预抽防突效果无效区域20m时停止掘进，施工下一控制条带预抽钻孔
做好每个钻孔施工参数的记录及抽采参数的测定。
4.1.3区域防突措施效果检验
因为我矿12、13、14、15、16煤层揭露及掘进过程中未发生过煤与瓦斯突出动力现象，故采用残余瓦斯压力单项指标法对区域防突措施进行效果检验。
临界值按《防治煤与瓦斯突出规定》选择。
表6根据煤层瓦斯压力进行效果检验的临界值
瓦斯压力P（MPa）
检验结果
P﹤0.74
措施有效
P≥0.74
措施无效
采用直接测定煤层残余瓦斯压力进行预抽煤层瓦斯区域措施效果检验，效果检验需符合下列要求：
对区域防突措施进行效果检验时，在煤巷条带每间隔20m布置两个检验测试点；一个测试点施工一个顺层测压钻孔，对顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施进行效果检验；一个测试点施工一个穿层测压钻孔，对穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施进行效果检验。
每组测压钻孔在巷道两侧交替施工；开孔位置选在钻孔密度较小、孔间距较大、预抽时间较短的位置。
测压钻孔选择孔径82mm，钻孔施工完后，先用水清洗钻孔，清除钻屑，保证钻孔畅通，将测压管送入钻孔内，在孔口位置将测压管固定，将425#硅酸盐水泥倒入搅拌桶，充分搅拌均匀后用注浆泵注浆。
穿层测压钻孔的封孔段长度为5m，顺层测压钻孔的封孔长度为8米。
在完成封孔工作后，在测压管端头装上球阀及压力表。
当读数开始稳定时，这个数既为最终的残余瓦斯压力。
在进行预抽煤层瓦斯区域防突措施效果检验前检查措施钻孔的施工和抽采情况，不符合设计要求的，不予检验。
表7测压钻孔参数表
孔长（m）
倾角（°）
方位（°）
45（穿层）
1205运顺及材料道-16
1205切眼0
1205回顺及材料道-2
±20
42（顺层）
顺煤层
±20
注：
钻孔方位角是指钻孔与巷道掘进方向的夹角，左为负，右为正。
若检验期间在煤层中进行钻孔等作业时发生了喷孔、顶钻及其它明显突出预兆时，发生明显突出预兆的位置周围半径100m内的预抽区域判定为措施无效，所在区域煤层仍属突出危险区。
若判定为预抽防突措施效果无效时，则此检验测试点周围半径100m内的区域均判定为预抽防突措施效果无效，即为突出危险区。
4.1.4区域验证
⑴区域验证：
①南一1205回采巷道按照突出煤层进行管理，采取区域防突措施经区域措施效果检验有效后，工作面在该区域掘进，使用工作面突出危险性预测的方法连续进行区域验证，保留2m突出预测超前距掘进。
②该工作面每次进行区域验证时，要向底板施工钻孔探测层位，如工作面下方12煤层与13煤层层间距不足1.5m，要对工作面下方13煤层进行区域验证。
⑵当区域验证为无突出危险时，则采取安全防护措施后进行掘进作业；只要有一次区域验证为有突出危险或钻孔发生了突出预兆，则该区域以后的掘进作业均执行局部综合防突措施。
4.1.5超前探测钻孔
工作面掘进期间沿巷道掘进方向，距离巷道顶板1.5m在巷道中心施工1个孔径82mm、孔深不低于20m的超前探测钻孔（孔深根据地质条件施工），钻孔超前工作面不小于10m，探测地质构造和观察突出预兆。
若有异常立即停止作业，汇报矿调度采取相应措施。
4.2局部综合防突措施
4.2.1工作面突出危险性预测
4.2.1.1现象预测法
当工作面出现喷孔、顶钻等动力现象及其他明显的突出预兆时判定为突出危险工作面并实施相关措施。
发生下列现象之一的，判断为突出危险工作面。
⑴煤层的构造破坏带，包括断层、剧烈褶曲、火成岩侵入等；
⑵煤层赋存条件急剧变化；
⑶采掘应力叠加；
⑷工作面出现喷孔、顶钻等动力现象；
⑸工作面出现其它明显的突出预兆。
在突出煤层，当出现上述第⑷、⑸情况时，判定为突出危险工作面；当有上述第⑴、⑵、⑶情况时，除已经实施了工作面防突措施的以外，应视为突出危险工作面并实施相关措施。
4.2.1.2指标预测法
1．局部突出危险性预测方法的选择
选择煤钻屑指标法作为南一1205回采巷道掘进工作面的工作面突出危险性预测方法，测试最大瓦斯解吸指标Δh2max和最大钻屑量Smax。
2．指标临界值的确定
根据《防治煤与瓦斯突出规定》，确定南一1205回采巷道掘进期间防突预测敏感指标临界值。
表8南一1205回采巷道掘进期间防突预测敏感指标临界值
钻屑瓦斯解吸指标Δh2（Pa）
钻屑量S（L/m）
200（干煤样）
160（湿煤样）
5.4
3．测定方法
用煤钻屑指标法预测工作面突出危险性时，应按下列步骤进行：
①在掘进工作面打3个直径42mm、孔深（巷道掘进方向投影长）8m的钻孔，钻孔应布置在软分层中，一个钻孔位于巷道工作面中部，并平行于掘进方向，其它钻孔的终孔点应布置在巷道断面两侧轮廓线外3m处。
图18钻屑指标法钻孔布置图
表9预测孔参数表
孔号（#）
孔深（m）
倾角（°）
方位角（°）
2#、3#
9
顺煤层
±27
1#
8
顺煤层
0
注：
钻孔方位角是指钻孔与巷道掘进方向的夹角，左为负，右为正。
②钻孔每钻进1m测定该1m段的全部钻屑量S，每钻进2m测定一次钻屑瓦斯解吸指标Δh2值。
根据最大钻屑量Smax和最大瓦斯解吸指标Δh2max预测确定工作面的突出危险性。
③当实测的指标小于临界值时，该掘进工作面预测为无突出危险工作面，否则为突出危险工作面，执行工作面防突措施；
④当采用钻屑指标法预测掘进工作面突出危险性时，如预测为无突出危险时可以掘进，但必须留有2m预测超前距。
⑤对13层煤进行区域验证（工作面突出危险性预测）时，施工1个钻孔测试最大瓦斯解吸指标Δh2max和最大钻屑量Smax。
4.2.2工作面防突措施
图19超前排放钻孔布置示意图
⑴工作面预测指标超限时，立即执行工作面防突措施。
本工作面采用超前排放钻孔防突措施，具体操作方法如下：
在工作面施工7个孔径82mm的钻孔（暂定有效排放半径1.25m），钻孔参数见表3。
钻孔呈三花孔布置，孔间距为0.5m。
施工完毕后对超前排放钻孔防突措施及时进行效果检验，如效果检验措施无效，要补打钻孔（补打钻孔设计根据情况另行编制）。
表10工作面防突措施排放钻孔参数表
孔号（#）
孔长（m）
倾角（°）
方位（°）
1
13
顺煤层
-30
2
12
顺煤层
-21
3
10.5
顺煤层
-12
4
1
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