12192掘进工作面防治煤与瓦斯突出设计.docx
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12192掘进工作面防治煤与瓦斯突出设计
设计：
殷安云
审批意见
技术负责人：
生产矿长：
安全矿长：
审批结论
矿长：
一、基本情况
1、c19开切眼掘进工作面从C19运输巷沿倾斜向上回风巷进行上山掘进，巷道长度为80m。
为减轻瓦斯压力，煤层瓦斯采用本层预抽，预抽时间3个月。
全煤巷道，9＃工字钢梯形支架支护，巷道净高1.3m，上净宽2.0m，下净宽2.0m，计划工程量80m，服务年限半年左右。
矿井回风系统中没有电源，巷道布置区域没有其它采掘作业。
矿建立有地面固定瓦斯抽采系统，组建有专业防突队。
Φ65mm钻孔瓦斯自然排放半径0.53m，瓦斯预抽半径2m～3m。
2、掘进工作面附近开采情况：
巷道布置区域上部为2007年前采空区，下部为2004年前采空区，北部为原始煤层，南部为2002年前采空区。
3、相对地表位置：
相对地表位置为岔角村一带山坡，地面没有集中水体，没有大型建筑物，最大埋深290m。
4、煤层：
C19煤层覆存稳定，程南北走向，倾向285°，倾角22°，煤厚1.0m～1.3m，平均厚度1.2m。
5、瓦斯：
C19属于煤与瓦斯突出煤层,煤层瓦斯含量为12.7﹪。
2009年度瓦斯等级鉴定矿井相对瓦斯涌出量32.36m3/d·t，绝对瓦斯涌出量12.96m3/min。
6、地质构造：
工程布置区域内地质构造简单，根据其周围原开采揭露情况分析，本掘进工作面布置区域内不会遇到断距超过0.5m的断层。
二、通风系统和通风设施设置
采用11kw双风机自动切换压入式独立通风，风机为双电源“三专”供电，风机安装在距回风口10m外的新鲜风流中，回风系统中不能安排其它任何工作。
反向风门组设置在回风口外超过10m的进风流中，￠500mm双抗风筒吊挂在棚梁下，风筒出风口离开碛头距离不超过5m，局扇上架，离地高不少于0.3m。
瓦斯抽放期间抽放场保持正常通风，与采空区的贯通眼必须及时封闭。
三、防突方案
首先执行顺层条带瓦斯预抽区域防突措施，并通过效果检验证实措施有效后，再采取工作面“四位一体”综合防突措施组织掘进施工。
四、区域防突措施
利用矿井地面固定抽放系统，采用顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯作为c19开切眼掘进工作面的区域防突措施。
㈠、防突措施
1、抽放系统基本情况及要求
抽放泵型号为2BE1—203，一台工作一台备用，抽放管为PE管，主管Φ150mm，干管Φ100mm，预抽钻孔布置在钻场内，钻机型号为ZYG—150，钻头Φ65mm，孔口管为1寸白塑管（外经32mm，内经28mm）。
手工封孔，封泥必拌匀并捣实，封泥配合比水泥：
黄泥：
石膏为1：
4:
0.2，封孔长度为8m，封孔24h后方可连管。
2、抽放场、钻孔布置及抽放参数设计
①钻孔均布并平行，最低瓦斯抽放浓度为25%，孔口负压不低于13Kpa。
钻孔布置图附后
②切眼：
预抽钻孔布置方式为顺层倾向平行孔。
预抽钻孔控制范围为拟掘开切眼的巷道2侧12米。
在c19运输巷布置抽放场，由于没有其他作业施工，故不考虑设置钻场，直接在运输巷里施工钻孔。
按每3米施工一个平行孔。
钻孔数a=78÷3=26
钻孔参数：
钻孔方向110°
钻孔倾角23°
钻孔深度62m
③上山：
预抽钻孔布置方式为顺层倾向平行孔。
预抽钻孔控制范围为拟掘上山巷道右侧轮廓线外沿煤层走向长15m，沿煤层倾向方向长（82－10）﹦72m，
在12192平巷碛头往西沿煤层走向布置一个长（2＋2.7＋15－4）﹦16m的抽放场，钻孔排数a=3.2÷（2×2）=0.8，取1排。
单排孔数b=16÷（2×2）＋1=5孔
抽放钻孔数量n﹦a×b﹦1×5﹦5（个），为缩短抽放时间，取双排共10个孔。
瓦斯抽放量Q﹦（2＋2.7＋15）×80×3.2×1.4×（12.7－8）﹦3.3×104m3
预抽时间T=3.3×104÷（10×15÷1000×60×24）=153（天）。
瓦斯预抽率=3.3×104÷（（2＋2.7＋15）×80×3.2×1.4×12.7）=36.8%
上排孔参数：
钻孔方向156°下排孔参数：
钻孔方向156°
钻孔倾角16°钻孔倾角15°20′
钻孔深度72m钻孔深度72m
㈡、效果检验
1、效果检验方法
直接测定煤层残余瓦斯压力。
测压期间，预抽孔口管要保持完好并关闭（封闭）严密。
检查分析预抽钻孔的分布、参数、预抽指标符合预抽要求后，再采用被动测压法直接测定煤层残余瓦斯压力。
当钻场预抽瓦斯浓度下降到25%并预抽指标符合要求时，停抽，进行效果检验。
通过检验若残余瓦斯压力小于0.74Mpa，则采取局部综合防突措施组织生产，掘进进尺必须保证预抽有效超前距不小于20m，20m后的掘进施工过程中必须采取钻排放防突措施。
2、检验钻孔施工
检验钻孔布置在抽放场内，布置检验测试点3个，检验钻孔采用ZYG—150油压钻机，Φ65mm钻头钻进。
平巷：
钻孔方向66°上山：
钻孔方向156°
钻孔倾角－0°20′钻孔倾角－15°40′
钻孔深度62m钻孔深度72m
钻机必须撑稳撑牢，加固好钻场附近10m范围内支护，记录好钻进过程中的各种情况。
检验钻孔布置图附后
3、封孔
钻孔打好并排尘后进行封孔，封孔工作在停钻后24h内完成，封孔材料为水泥混合物，黄泥、水泥、石膏配比为4：
1：
0.2。
封泥要搅拌均匀，干湿度以手能搓能团而不感觉软为宜。
封孔方式为手工操作，封泥必倒实，封孔长度为8m。
Φ32mm（外径）白塑管，孔内管贯穿整个钻孔，连接紧密不漏水，孔内管10m之外全部打好透气孔。
4、煤层残余瓦斯压力观测
封孔后24h开始连接压力观测表（压力表型号为Y—200），即时进行压力观测，观测时间不少于30d，观测频率为前五天每天一次，后期每三天观测一次，每一次观测时间基本不变，前后波动范围不超过10min。
观测期压力波动范围在0.005Mpa之内，压力稳定时间达到10d，则测压结束，拆除测压仪表（拆仪表时用风筒吹着管口，切断电源，停止其它一切工作）。
5、资料整理分析及检验结论
若每个检验测试点残余瓦斯压力（最高值）均不超过0.74Mpa，且在检验钻孔施工过程中没有发生喷孔、顶钻、卡钻等突出预兆，且预抽钻孔和检验钻孔布置及封孔等符合要求，则检验结论为预抽防突措施有效，预抽区域为无突出危险区，采取局部综合防突措施组织生产，否则为突出危险区，必须补充实施防突措施，并进行防突措施效果检验，直到措施有效。
㈢、区域验证
验证方法为复合指标法，使用TWY预测仪测定瓦斯涌出初速度，用弹簧秤测量钻屑量指标。
在工作面掘进前，首先进行区域防突措施效果验证，在工作面掘进过程中经常进行防突验证，当验证为无突出危险时，采取安全防护措施组织生产，当验证为突出危险时，必须执行工作面防突措施，并进行效果检验，直到消除突出危险。
临界值指标，钻孔控制范围、验证孔施工，指标测试，预报等与“四位一体”综合防突措施内容相同。
五、“四位一体”综合防突措施
在工作面掘进过程中，对工作面煤体的突出危险性进行预测，根据预测指标、钻孔施工情况、上一循环预测指标情况将工作面划分为突出危险工作面和无突出危险工作面（未预测视为突出危险工作面）。
突出危险工作面必须采取防突措施，并进行防突措施效果检验，检验证实措施有效且上一预测循环指标低于临界值、检验孔施工过程中没有出现喷孔、顶钻、卡钻等动力现象时，即为无突出危险工作面，否则仍为突出危险工作面，必须采取补充防突措施，并再次进行效果检验，直到措施有效。
无突出危险工作面必须采取安全防护措施并保留不少于2m的预测超前距（采取了防突措施的必须保留不少于2m的检验孔超前距和不少于5m的防突措施超前距）条件下进行掘进作业。
1、预测预报
①、预测方法：
复合指标法。
使用TWY仪测定瓦斯涌出初速度，弹簧秤测定钻屑量指标。
②、临界值指标表
钻孔瓦斯涌出初速度q（L/min）
4
钻屑量S（kg/m）
6
③、预测孔施工：
采用MSK—1.5型煤电钻，标准预测钻头钻杆，在掘进工作面碛头的软分层中依次施工3个直径42mm，有效深10m的钻孔，其中一个位于巷道断面中部（1#中心孔）并平行于掘进方向,第二个（2#孔）位于巷道断面左侧，孔口离开左邦0.5m，第三个（3#孔）位于巷道断面右侧，孔口离开右邦0.5m。
A、平巷：
1＃孔为巷道前进方向，2#孔终孔位置控制到巷道下帮轮廓线外2m，3#孔终孔位置控制到巷道上帮轮廓线外4m。
钻孔布置示意图附后。
钻孔参数计算
1＃孔：
方向﹦336°＋90°﹦426°﹦66°
倾角﹦0°
孔深﹦10m
2＃孔：
方向﹦66°－artg（（0.5＋2×cos16°）÷10）﹦52°20′
倾角﹦artg（（－2）×sin16°÷（10÷cos（66°－52°20′）））﹦－3°
孔深﹦10÷cos（66－52°20′）÷cos（－3°）﹦10.3m
3＃孔：
方向﹦66°＋artg（（0.5＋4×cos16°）÷10）﹦89°30′
倾角﹦artg（4×sin18°÷（10÷cos（89°30′－66°）））﹦5°50′
孔深﹦10÷cos（66－89°30′）÷cos5°50′﹦11m
预测钻孔参数表
孔号
方向
倾角
孔深（m）
1
66°
0°
10
2
52°20′
－3°
11
3
89°30′
5°50′
11
B、上山：
1＃孔为巷道前进方向，2#孔终孔位置控制到巷道左侧轮廓线外2m，3#孔终孔位置控制到巷道右侧轮廓线外4m。
钻孔布置示意图附后。
钻孔参数计算
1＃孔：
方向﹦336°－180°﹦156°
倾角﹦16°
孔深﹦10m
2＃孔：
方向﹦156°－artg（（0.5＋2）÷（10×cos16°））﹦141°30′
倾角﹦artg（10×sin16°÷（10×cos16°÷cos（156°－141°30′））
﹦15°30′
孔深﹦10×cos16°÷cos（156－141°30′）÷cos15°30′﹦11m
3＃孔：
方向﹦156°＋artg（（0.5＋4）÷（10×cos16°））﹦181°10′
倾角﹦artg（10×sin16°÷（10×cos16°÷cos（156°－181°10′））
﹦14°30′
孔深﹦10×cos18°÷cos（148－173°20′）÷cos16°20′﹦11m
C、进钻速度（喷孔等异常情况时停钻）均匀控制在2min/m左右，进钻方向及倾角按“参数表”用挂罗盘和半园仪控制。
预测钻孔参数表
孔号
方向
倾角
孔深（m）
1
156°
16°
10
2
141°30′
15°30′
11
3
181°10′
14°30′
11
④、指标测试：
预测钻孔每钻进1m用弹簧秤测定该1m段的全部钻屑量S，并在暂停钻进后2min内用WTY仪测定钻孔瓦斯涌出初速度q。
测q的测量室长度为1m。
⑤、预报：
测试（或效果检验）工作完成后，对照“临界值指标表”、预测孔（或检验孔）施工情况和上一循环预测指标情况进行预报。
只有测试指标q和S均不超过临界值且在预测孔（或检测孔）施工过程中没有出现喷孔、卡钻、顶钻等动力现象、工作面没有出现明显的突出预兆、钻孔没有遇到地质构造且上一循环的预测指标低于临界值时，方可判定为无突出危险（或措施有效），按无突出危险（或措施有效）进行预报，在采取安全防护措施、留不少于2m预测超前距（措施有效后留不少于2m检验孔超前距并不少于5m措施孔超前距）进行生产作业。
否则按突出危险进行预报，此时必停止掘进，执行防突措施，并进行防突措施效果检验，直到消除突出危险。
预测或检验结论必及时填写在井下现场记录牌上，并当面通知现场管理员和班组长。
出井后及时填写好“报告单”和“通知书”送相关部门和相关人员审核，审核后送相关材料到生产部及安监部指导工作。
2、防突措施
采用MSK—1.5电煤钻施工超前排放钻孔作为掘进工作面的防突措施。
排放孔按照“措施孔布置图”及“参数表”要求，在巷道全断面范围内均匀布置，先用Φ42mm钻头施工有效深10m的小孔，再用Φ65mm钻头全部扩孔。
排放钻孔控制范围为巷道轮廓线外5m，排放时间不少于24h。
排放孔数量n﹦a×b﹦3×11﹦33个
钻孔排数a﹦3.2÷（0.53×2）﹦3排
单排孔数b=（2＋5＋2、8）÷（2×0.53）＋1﹦11个
A、平巷钻孔参数设计：
平巷排放钻孔参数表
孔号
方向
倾角
孔深（m）
孔号
方向
倾角
孔深（m）
1
143°40′
－3°10′
10.5
18
169°00′
3°
10.5
2
147°50′
－1°40′
10.5
19
173°00′
4°30′
10.5
3
152°00′
－0°10′
10
20
176°50′
5°50′
11
4
156°20′
1°20′
10
21
180°30′
7°10′
11
5
160°40′
2°50′
10
22
184°00′
8°20′
11.5
6
164°50′
4°20′
10.5
23
143°40′
－8°50′
10.5
7
169°00′
5°50′
10.5
24
147°50′
－7°20′
10.5
8
173°00′
7°10′
10.5
25
152°00′
－5°50′
10.5
9
176°50′
8°30′
11
26
156°20′
－4°20′
10
10
180°30′
9°40′
11
27
160°40′
－2°50′
10
11
184°00′
10°50′
11.5
28
164°50′
－1°20′
10.5
12
143°40′
－6°
10.5
29
169°00′
0°10′
10.5
13
147°50′
－4°30′
10.5
30
173°00′
1°40′
10.5
14
152°00′
－3°
10.5
31
176°50′
3°10′
11
15
156°20′
－1°30′
10
32
180°30′
4°30′
11
16
160°40′
0°
10
33
184°00′
5°50′
11.5
17
164°50′
1°50′
10.5
钻孔孔口与孔底在煤（岩）层倾向方向上的水平间距a
a﹦－2.1×cos16＋（n－1）×（2＋5＋2.8）×cos16÷10－0.25×（n－1）×cos16
﹦（0.73×n－3.1）×Cos16°
钻孔孔口孔底高差b
b﹦－2.1×Sin16＋（2＋5＋2.8）×Sin16÷10×（n－1）－b1
﹦（0.98×n－3.08）×Sin16°－b1
钻孔与巷道前进方向夹角y
artg（y）﹦a÷10
钻孔倾角z
Artg（z）﹦b÷10×Cos（y）
式中b1为同排孔口孔底不在同一面上的对应高差，从上往下第一、二排为0，底排为0.7，式中n为钻孔从左至右列编号。
钻孔深度L
L﹦10÷Cos（y）÷Cos（z）
B、上山钻孔参数设计：
钻孔孔口与孔底在煤（岩）层走向方向上的平间距a
a﹦－2.1＋（n－1）×（（2＋5＋2.7）÷10－0.25）﹦0.72×n－2.82
钻孔孔口孔底高差b
b﹦10×Sin16－b1
钻孔与巷道前进方向夹角y
artg（y）﹦a÷（10×Cos16）
钻孔倾角z
Artg（z）﹦b÷（10×Cos16÷Cos（y））
式中b1为同排孔口孔底不在同一面上的对应高差，从上往下第一、二排为0，底排为0.7，式中n为钻孔从左至右列编号。
钻孔深度L
L﹦10×Cos16÷Cos（y）÷Cos（z）
钻孔参数表
孔号
方向
倾角
孔深（m）
孔号
方向
倾角
孔深（m）
1
119°50′
15°40′
10.5
18
153°10′
12°50′
10.5
2
124°
15°50′
10
19
158°10′
12°40′
10.5
3
128°20′
16°
10
20
163°
12°20′
10.5
4
133°
16°
10
21
167°40′
12°
11
5
137°50′
16°
10
22
172°
11°40′
11.5
6
142°50′
15°50′
10.5
23
176°10′
10°10′
10
7
148°
15°40′
10.5
24
119°50′
10°20′
10
8
153°10′
15°20′
10.5
25
124°
10°20′
10
9
158°10′
15°
11
26
128°20′
10°20′
10
10
163°
14°40′
11
27
133°
10°20′
10
11
167°40′
14°10′
11.5
28
137°50′
10°10′
10
12
172°
12°50′
10.5
29
142°50′
10°10′
10
13
176°10′
13°
10
30
148°
9°50′
10.5
14
119°50′
13°10′
10
31
153°10′
9°40′
10.5
15
124°
13°10′
10
32
158°10′
9°30′
11
16
128°20′
13°10′
10
33
163°
9°10′
11
17
133°
13°
10
3、效果检验
①、检查防突措施实施情况。
若排放孔数量、任一排放孔方向、倾角、深度、孔径与“措施孔布置示意图”及“参数表”不相符合，则定为无效措施，应采取补充超前钻孔排放措施，直到措施孔符合“要求”为止。
②、检验指标测定：
钻孔工具及设备、检验方法、指标测试、临界值指标等与预测预报相同。
实施钻孔排放24h后进行指标测定。
检验孔不少于3个，有效孔深10m。
检验孔布置位置及方向、倾角详见“检验孔布置图”及“参数表”。
如果检验指标均小于临界值，且未发生喷孔、顶钻、卡钻等其它异常情况，则措施有效，否则停止施工，采取补充防突措施，并进行措施效果检验，直到措施有效方可生产。
③、钻孔参数设计
钻孔布置示意图附后。
A、平巷：
巷道前进方向﹦336°＋90°﹦426°﹦66°
1＃孔：
方向﹦66°＋artg（（0.98×cos16°÷2－0.25÷2）÷10）﹦68°
倾角﹦artg（（0.98÷2×sin16°－（1.1－0.6）÷2）÷（10÷cos（68°－66°）））﹦－0°40′
孔深﹦10÷cos（66°－68°）÷cos0°40′﹦10m
2＃孔：
终孔位置控制到巷道下帮轮廓线外2m
方向﹦66°－artg（（0.5＋2×cos16°）÷10）﹦52°20′
倾角﹦artg（（2×sin16°＋（1.1－0.6）÷2）÷（10÷cos（66°－52°20′）））
﹦－4°30′
孔深﹦10÷cos（66°－52°20′）÷cos（－4°30′）﹦10.3m
3＃孔：
终孔位置控制到巷道上帮轮廓线外4m
方向﹦66°＋artg（（0.5＋4×cos16°）÷10）﹦89°30′
倾角﹦artg（4×sin16°÷（10÷cos（89°30′－66°）））﹦5°50′
孔深﹦10÷cos（66－89°30′）÷cos5°50′﹦11m
平巷检验孔参数表
孔号
方向
倾角
孔深（m）
1
68°
－0°40′
10
2
52°20′
－4°30′
11
3
89°30′
5°50′
11
B、上山：
巷道前进方向﹦336°－180°﹦156°
1＃孔:
方向﹦156°＋artg（（0.98÷2－0.25÷2）÷（10×cos16））﹦159°10′
倾角﹦artg（10×sin16°÷（10×cos16÷cos（159°10′－156°）））﹦16°
孔深﹦10×cos16÷cos（159°10′－156°）÷cos16﹦10m
2＃孔：
终孔位置控制到巷道左侧轮廓线外2m
方向﹦156°－artg（（0.5＋2）÷（10×cos16°））﹦141°30′
倾角﹦artg（10×sin16°÷（10×cos16°÷cos（156°－141°30′））
﹦15°30′
孔深﹦10×cos16°÷cos（156－141°30′）÷cos15°30′﹦10.3m
3＃孔：
终孔位置控制到巷道右侧轮廓线外4m
方向﹦156°＋artg（（0.5＋4）÷（10×cos16°））﹦181°10′
倾角﹦artg（10×sin16°÷（10×cos16°÷cos（156°－181°10′））
﹦14°30′
孔深﹦10×cos16°÷cos（156－181°10′）÷cos14°30′﹦11m
上山检验孔参数表
孔号
方向
倾角
孔深（m）
1
159°10′
16°
10
2
141°30′
15°30′
11
3
181°10′
14°30′
11
④、效果检验预报：
与预测预报相同。
4、安全防护措施
①、入井人员必须携带压缩氧自救器，并熟练掌握压缩氧自救器的使用方法。
班组长随身携带便携式瓦斯自动检测报警仪。
②、碛头后方25m～40m范围内设置一组（10个）压风自救袋，并相应安设一台电话机。
③、距工作面100m外的进风流中设置一组正、反向风门，风门间距离不少于4m，风门距回风口距离不少于10m。
门墙用砖砌筑，嵌入巷道周边硬煤深度不少于0.5m，墙垛厚度不小于0.8m，门板厚度不小于50mm，墙洞上设防逆流装置，门坎包边，吊脚布等设置齐全，保持完好。
④、12192运道内安设一组隔爆水袋。
⑤、巷道要跟顶掘进，并及时支护，严格搞好工程质量，顶、邦必须卡紧背严。
⑥、石门设置好避灾硐室，硐室内装备压风自救装置20个，矿用程控电话机1部，灭火器2个，并接入供水管，配备20个压缩氧自救器。
掘进100m后在运道内装备一个避灾硐室。
⑦、放炮制度
严格执行“一炮三检”、“三人联锁”放炮制度，严格执行放炮前报告、许可制度，炮眼深度小于0.6m不得装药放炮。
放炮前关闭反向风门，断电、撤人、警戒任一工作未落实好均不许起爆。
严格执行一次打眼一次装药一次起爆，严禁第二次扭动放炮器锁匙。
放炮时从观察孔观察风流、瓦斯情况，放炮后必等待30min之后方可从爆破地点开始逐步向里进行瓦斯检查，发现瓦斯浓度异常立即返回，并及时向调度室报告和通知全井撤人。
爆破地点：
进风流中避灾硐室内。
断电范围：
工作面及回风系统中全部电源。
撤人范围：
放炮地点到工作面区域、反向风门内全部人员及回风系统中全部人员。
警戒地点：
放炮地点及各个可能进入工作面或工作面回风系统的巷道内风门外新鲜风流中。
⑧、及时设置、调校、维护好监测监控系统，确保监控有效。
⑨、避灾路线：
发生突出预兆或突出（包括其它地点突出）时，人员从作业地点迅速撤到12192进风上山→三石门→一平硐→地面。
井下其它地点人员迅速就近进入进风巷道，迎
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