10502运输巷掘进工作面瓦斯治理专项措施.docx

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10502运输巷掘进工作面瓦斯治理专项措施

盘县黑皮凹子煤矿

掘进工作面瓦斯治理措施

（10502运输巷）

编制日期：

2014年3月21日

10502运输掘进工作面瓦斯治理专项措施

根据目前黑皮凹子煤矿掘进工作面瓦斯涌出异常情况分析，结合国家煤矿相关《规定》的要求，黑皮凹子煤矿探索一套适合本矿发展的掘进工作面瓦斯治理专项措施。

一、目前黑皮凹子煤矿瓦斯涌出异常情况分析

根据《贵州勘察设计研究院》及钻勘资料分析，黑皮凹子煤矿可采煤层深度，初期一采区开采时一水平（+1500m标高）以上，所以说黑皮凹子煤矿开采深度越大，矿山压力就越大，瓦斯涌出量就增大，瓦斯梯度加大，煤与瓦斯突出的可能性大，所以工作面在掘进和施工钻孔过程中很可能存在有瓦斯超限、施钻有喷孔、有煤炮声现象。

二、目前黑皮凹子煤矿瓦斯治理情况分析

1、通风系统管理分析

目前黑皮凹子煤矿现在处于巷道掘进阶段，系统不稳定、复杂，再加上巷道起伏比较频繁，这样会造成矿井通风阻力增大，会导致风量不稳定，再加上掘进工作面局部通风管理困难，漏风系数较大，到掘进工作面迎头的风量较小，所以炮后会引起迎头和回风流瓦斯超限现象。

2、瓦斯抽放系统管理分析

（1）、目前黑皮凹子煤矿瓦斯抽放系统管理不完善，抽放队伍及防突队伍人力不足，所以导致瓦斯治理滞后，井巷工程开掘速度较慢。

（2）、抽放管路放水器安装位置不合理，而且放水器的装水容量较小，放水器的安装位置必须安在巷道低洼点和变坡点的位置。

（3）、抽放管路积水较多，没有定期放水，管道积水较多，抽放系统阻力就增大，钻孔抽放效果质量差，所以煤体瓦斯没有得到有效抽放。

（4）、黑皮凹子煤矿瓦斯压力较大，布置钻孔必须在钻孔参数上下功夫，必须根据现场煤层的倾角及目前巷道的方位来确定钻孔的方位、倾角、钻孔深度及钻孔的终孔点控制范围等。

（5）、黑皮凹子煤矿瓦斯涌出量较大，目前使用的钻头直径为75mm，可能满足不了瓦斯抽放的要求，可以考虑改进钻孔的直径扩大钻孔，可以提高煤体瓦斯抽放效果，目前市场上钻头直径大小有65mm、75mm、94mm、108mm、133mm等，黑皮凹子煤矿可以考虑直径为94mm的钻头。

（6）、黑皮凹子煤矿掘进工作面还未打顶板瓦斯抽放巷，未对计划掘进的巷道区域进行瓦斯预抽。

（7）领导对瓦斯抽采意识较差，眼前只有采煤工作，麻木了瓦斯抽采相关工作。

（8）未按要求进行预测预报工作。

3、以往惯例

黑皮凹子煤矿于2011年3月20日22点25分左右5煤层在+1644m石门揭煤过程中发生的顶钻、卡钻瓦斯动力现象为典型的煤与瓦斯突出预兆，属于煤与瓦斯动力现象。

根据《煤与瓦斯突出矿井鉴定规范》（AQ1024-2006）第5条中之突出矿井（或煤层）的判定原则（3）以及根据《煤矿瓦斯等级鉴定暂行办法》（安监总煤装〔2011〕162号）第三十七条的规定，鉴定认为：

5煤层瓦斯动力现象为煤与瓦斯动力现象性质，黑皮凹子煤矿5煤层为突出煤层；

2010年9月25日20点15分左右，主斜井掘至93米时见5煤层，标高为+1644米，石门揭煤过程中，有顶钻、卡钻现象.

三、成立瓦斯治理领导小组

矿成立10502运输巷掘进工作面瓦斯治理领导小组

组长：

卢宝安

副组长：

杨玉林

成员：

路明强、吴永高、吴秀永、王勤志、任广在、李本怀、马海权、杨用祥、卢瑞方、郑有吨、吴启用、陈永利、苏向阳、王书军。

1、组长（矿长）是10502运输巷掘进工作面瓦斯治理工作的第一责任者，贯彻执行国家的安全生产方针、法律、法规以及上级有关指示和决定，对10502运输巷掘进工作面瓦斯治理工作负主要领导职责。

2、副组长（总工程师）杨玉林负责10502运输巷掘进工作面瓦斯治理技术管理，协助组长研究确定工作面瓦斯治理方案、措施，采用先进技术治理瓦斯。

3、成员负责现场瓦斯治理工作。

安全副矿长吴永高负责10502运输巷掘进工作面瓦斯治理的政治思想教育、宣传教育管理工作与职工培训和后勤工作；

生产副矿长王勤志负责10502运输巷掘进工作面瓦斯治理安全监督、监察工作；

机电副矿长马海泉负责10502运输巷掘进工作面机电设备管理工作；

通风副总工程师吴秀永负责具体技术指导工作，研究现场瓦斯治理措施；

监控专工宋正斌负责安设、更换并定期标校瓦斯传感器；

机电专工卢瑞方负责机电设备防爆检查；

通风队队长吴启用负责采取有效措施，现场治理瓦斯；

瓦斯抽放防突队队长任广在负责对10302运输巷掘进工作面进行有效瓦斯抽放工作，从根本上解决瓦斯问题；

掘进队负责人郑有吨负责对采煤工作面员工进行培训教育，了解瓦斯危害，杜绝瓦斯超限作业。

四、黑皮凹子煤矿掘进工作面瓦斯治理方案

根据以上情况分析，结合现场实际情况，主要从钻孔的施工工艺、封孔方式及钻场的布置方式来探索一种适合黑皮凹子煤矿瓦斯治理方案，需要在实践中证明和不断改进。

掘进工作面在开工之前必须根据该工作面所处区域地质情况，编制专门防突安全技术措施和瓦斯治理方案，该措施、方案必须经主管领导召集有关部门认真审签，并向有关施工连队贯彻学习，下发到各个生产管理部门，如掘进队、抽放队、调度室、机电科、安全科等。

矿安全、通风、生产技术等部门管理人员必须经常深入现场监督检查措施、方案的执行情况，严禁造假，违者严肃处理。

工作面必须坚持“先抽后掘、先抽后采”的原则，掘进巷道必须在顶板抽放巷布置钻孔进行预抽后，并进行掘进工作面的预测预报工作后，确定无突出危险方可进行作业。

每个钻场布置穿层预抽瓦斯抽放钻孔12个，如煤体前方遇地质构造带时，，必须在巷道正头施工超前预抽钻孔，预抽时间不低于5天，当预抽瓦斯浓度低于30%时，然后再进行效果检验。

（1）、如果是掘进准备巷道，必须在顶抽巷布置穿层钻孔，每组钻孔不少于12个，，即对回采工作面进行前期瓦斯预抽，预抽时间视每个钻孔瓦斯抽放浓度、流量而定。

在地质构造变化带，必须加大抽放密度或力度。

（3）、工作面如果进行了顶板穿层钻孔预抽及掘进作业点预测预报后，瓦斯任较大时，必须在掘进迎头施工本煤层钻孔配合底板穿层钻孔进行预抽。

（4）、掘进过程中必须加强预测预报工作，未进行顶板预抽和掘进作业点预测预报及验证（验证必须无突出危险方可作业），工作面严禁作业。

（5）、在掘进作业点后路建设临时避难硐室，用于作业点临时避难及作业点放炮作业时使用，临时避难硐室建设必须按照规程标准进行建设。

（6）在煤巷中掘进前，要首先采用顶板抽放巷对设计采煤工作面的运输巷、回风巷进行顶板抽放，然后经区域效果检验有突出危性，再进行本煤层区域性防突措施，即进行本煤层瓦斯预抽，由工作面沿煤层软分层向煤层走向方向至少打16孔深不低于60米及其20个孔深不低于30米、孔径75mm的抽放钻孔.

（7）采用沿空掘巷形成风巷后，在风巷实施本煤层倾向预抽区段瓦斯的区域防突措施并结合区域顺层走向预抽本煤层瓦斯，多措并举预抽机巷瓦斯。

本煤层倾向预抽区段瓦斯的区域防突措施采取在风巷每隔3m，沿煤层倾向方向至少打孔深70米、孔径75mm的抽放钻孔.

（8）在煤巷掘进工作面对无突出危险区进行的区域验证有：

钻屑指标、复合指标法、R值指标法、其他经试验证实有效的方法。

本设计采用钻屑指标法。

钻屑指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性时，至少施工3个直径42mm、孔深10m的钻孔，测定钻屑瓦斯解吸指标和钻屑量。

钻孔应尽可能布置在软分层中，一个钻孔位于掘进巷道断面中部，并平行于掘进方向，其他钻孔的终孔点应位于巷道断面两侧轮廓线，区域防突措施进行检验的钻孔应控制区段内的整个开采块段和顺槽外侧一定范围内的煤层（巷道上帮轮廓线外至少4m、下帮轮廓线外至少3m）。

钻孔钻进2米每钻进1m测定该1m段的全部钻屑量S，每钻进2m至少测定一次钻屑瓦斯解吸指标K1或△h2值。

各煤层采用钻屑指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性的指标临界值应根据试验考察确定，如果实测得到的S、K1或△h2的所有测定值均小于临界值，并且未发现其他异常情况，则该工作面预测为无突出危险工作面；否则，为突出危险工作面。

（一）、钻孔的施工工艺

1、建议打钻工区购买5个孔径为75mm钻头，扩大瓦斯抽放钻孔的直径，钻孔直径越大，钻孔内释放出来的瓦斯就越多，提高煤体瓦斯的抽放效果。

2、钻场的布置方式及施工钻孔个数的确定

（1）、技术原理

①黑皮凹子煤矿穿层钻孔瓦斯抽放专项技术原理是在顶板瓦斯抽放巷设计钻场，在钻场内施工穿层钻孔进行瓦斯预抽，已达到煤层瓦斯卸压、瓦斯抽放消除煤与瓦斯突出危险性，保证掘进工作正常进尺。

首先，通过穿层钻孔抽放可以减少在掘进过程中由煤体涌入巷道的瓦斯，这样可以降低风排瓦斯量；其次，瓦斯预抽使煤体的地应力得到充分释放，瓦斯的抽采使煤体瓦斯压力显著降低，即通过降低发生煤与瓦斯出突的地应力和瓦斯压力来消除煤与瓦斯突出危险性。

因此我们可以看出穿层钻孔专项技术的核心是钻孔的施工、煤体的卸压和瓦斯的抽采、穿层钻孔措施后的消突效果的检验三个环节。

根据黑皮凹子煤矿煤层的赋存条件及煤层的平均厚度，再结合《防治煤与瓦斯突出》规定的要求，黑皮凹子煤矿穿层钻孔长度根据施工地点来确定，因为要控制巷道两帮20米范围内，长度不相同。

在顶板抽放巷每7米布置一个钻场，每个钻场布置12个穿层钻孔，钻孔之间间距0.2米，方位、倾角、长度根据顶抽巷巷道设计而确定。

根据采掘进计划，10502运输巷在顶抽巷进风斜巷打穿层钻孔，顶抽进风巷长160米，计划在顶抽巷进风斜巷共布置穿层钻孔23组钻孔，共有276个钻孔，钻孔直径75mm。

钻孔相关参数见布置图。

在掘进前，先对掘进作业点进行预测预报，经预测预报后，确定无突出危险后方可布置掘进作业。

10502运输巷预测预报共计划布置57个钻孔，每次预测钻探深度10米，允许掘进7米，每一循环3个钻孔，控制范围为巷道两帮4米，钻孔直径42mm。

②、黑皮凹子煤矿顺层长钻孔瓦斯抽放专项技术原理是在巷道两帮及迎头施工钻场，在钻场内和迎头沿巷道走向方向施工顺层长钻孔瓦斯抽放，以达到煤层瓦斯卸压、瓦斯抽放消除煤与瓦斯突出危险性，保证掘进工作正常进尺。

首先，通过顺层长钻孔抽放可以减少由煤体涌入巷道的瓦斯，这样可以降低风排瓦斯量；其次，钻孔的施工使煤体的地应力得到充分释放，瓦斯的抽采使煤体瓦斯压力显著降低，即通过降低发生煤与瓦斯出突的地应力和瓦斯压力来消除煤与瓦斯突出危险性。

因此我们可以看出顺层长钻孔专项技术的核心是钻孔的施工、煤体的卸压和瓦斯的抽采、顺层长钻孔措施后的消突效果的检验三个环节。

根据黑皮凹子煤矿煤层的赋存条件及煤层的平均厚度，再结合《防治煤与瓦斯突出》规定的要求，黑皮凹子煤矿钻孔长度设计在80m较为合理，因煤层厚度较厚,这样可预留前方20m保护煤柱，可掘进60m。

首先在迎头施工16个抽放钻孔，钻孔深度为80m，钻孔直径为75mm，钻孔的方位角及倾角要根据现场煤层倾角情况另行设计。

上帮钻场布置钻孔5个，下帮钻场布置钻孔5个，上帮钻场钻孔控制巷道轮廓线外20m，下帮钻场的钻孔控制巷道轮廓线外10m，钻场里面的钻孔实行边掘边抽放，每天24小时不间断进行抽放，迎头16个钻孔抽放的抽放时间为1天，从理论推算，在掘进期间允许的抽放时间（3天内）有效抽放半径为2m，迎头钻孔抽放时间只安排1天抽放时间，原因是施工迎头钻孔目的是起到巷道前方煤体瓦斯卸压作用，消除煤与瓦斯突出危险性，巷道在掘进过程中此16个钻孔起到排放瓦斯的作用，主要还是靠巷道两帮钻场对前方煤体瓦斯进行抽放。

为了保证前方煤体瓦斯能得到充分卸压和有效抽放，又能保证掘进工作面快速掘进，对上、下两帮钻场进行改进，黑皮凹子煤矿掘进工作面采用工字钢支护顶板，根本不存在顶板距离较大，不比锚杆支护巷道，可以考虑同步钻场，钻场之间的间距为60m施工一组，钻场的规格尺寸为：

长3m，深2m，高2m，图如下：

③、封孔方法及封孔深度

本煤层抽放钻孔封孔深度不低于8m，穿层钻孔抽放钻孔封孔深度不低于5m，封孔材料用聚胺脂药液法加棉纱进行封孔，封孔管的直径为40mmpvc管，pvc管外露长度为200～300mm。

（二）、钻孔施工进度、人员配备及掘进情况预算

（1）穿层钻孔

在底板抽放巷布置穿层钻孔276个，23组，预计施钻时间为每天24个小时（23天），包括封孔时间在内，施工人员按每小班3人配置，3人便于搬运钻机，节省出来的时间用于施工钻孔。

预计要23天才能打完下帮钻场。

通过以上情况分析及预算，施工钻场、钻孔及钻孔抽放时间共计30天，根据相关《规定》，巷道在掘进前，必须对掘进区域内的瓦斯进行预抽，预抽后进行预测预报，确定无突出后，并进行消突。

（2）顺层钻孔

在迎头先施工4个超前预抽钻孔，每个钻孔深度为80m，预计施钻时间为24个小时（1天），包括封孔时间在内，迎头钻孔施工完后，然后对迎头钻孔进行24小时（1天）抽放，施工人员按每小班3人配置，3人便于搬运钻机，节省出来的时间用于施工钻孔。

在迎头钻孔抽放24小时（1天）这个过程中，钻孔施工人员有1天时间来施工上、下两帮钻场的钻孔，孔数10个（上帮钻孔1号孔为65m其它4个孔都是80m；下帮1、2、3号孔为80m，4号孔为51m，5号孔为29m，布置钻孔的依据是以抽放半径为2～2.5m计算），预计24小时（1天）施工钻孔4个，剩下6个抽放钻孔一边掘进一边施工钻孔，预计要4个小班才能打完下帮钻场。

利用迎头抽放的时间，施工钻场内的钻孔时，必须先施工上帮钻场钻孔，再施工下帮钻孔，因上帮揭露的煤层较厚，容易施工钻孔，下帮的钻孔倾角要以俯角施工，不容易施工。

一组钻场施工时间预算，钻场的规格尺寸为：

长3m，深2m，高2m，一个小班可以施工一个钻场，包含顶板支护，2个钻场需要2个小班。

通过以上情况分析及预算，施工钻场、钻孔及钻孔抽放时间共计2天加2个小班，根据相关《规定》，必须留20米超前保护距，钻孔深度为80m，所以只能掘进60m，每小班按2.5m预算，1天能掘进7.5m，掘进60m共需要8天时间掘完，到此为止为一个环循，预算施工钻场、打钻抽放及进尺时间共计2天加2个小班，10天加2个小班共掘进60m，21天加1个小班掘进120米，一个月还剩下8天加2个小班，再来2天加2个小班的时间施工钻场、施工钻孔及抽放时间，只有6天时间掘进，每个小班按2.5m计算，这6天可掘进45m，预计26天掘进完毕。

（三）、对抽放钻孔管理及运行情况

（1）、施工钻孔采用的方式

施工人员在施工钻孔过程中，必须采用水压施工钻孔，使用水有两种好处，一是巷道无粉尘，因黑皮凹子煤矿粉尘具有爆炸性，巷道空气比较干净；二是用水压打钻，相当于是给前方煤体动压注水，煤体注水有利于煤体裂纹开裂，所含瓦斯得以排放，从而减少瓦斯压力差，煤体能量得到部分释放；湿润煤体能改变煤体的力学性质，对硬煤的破坏大，使硬煤层性质类似于软煤，对防治突出十分有利，从而减少煤与瓦斯突出的可能性或降低煤与瓦斯突出强度，所以建议黑皮凹子煤矿采用水压，无水情况下可采用压风打钻，在施工俯角钻孔时，考虑钻机排渣渣问题，可以用压风。

（2）、抽放钻孔及抽放管路的管理

掘进工作面在抽放下一组钻场之前必须把上一组抽放钻场的管路关闭，集中所有的负压来抽放迎头及迎头钻场，因下一组钻场的钻孔已经覆盖上一组钻场钻的控制范围，所以上一组钻场已经没有抽放的价值，否则白白的浪费抽放负压，反而会减少迎头及迎头钻场的抽放负压。

瓦斯抽放管路必须定期进行放水，如抽放管路积水较多的话，会使管道内阻力增加，对管路的抽放负压有一定消耗，所以导致抽放系统的抽放负压减小。

加强钻孔施工管理，在施工钻孔之前，必须用白色的自喷漆把钻孔编号喷在煤体上，把施工钻孔的点定好，便于施钻人员打钻。

（四）、通风管理

（1）、为了保证该掘进面有充足风量，满足生产需要，必须保证2×15KW风机正常使用，坚持开两级，严禁单级运行，确保迎头风量充足。

此项工作由通风队吴启用负责安排落实。

（2）、通风科负责组织人员对10502运输巷掘进工作面每10天测风一次，保证该面迎头风量符合规定。

此项工作由通风科吴启用负责安排落实。

（3）、通风队每天派人对井下所有通风设施进行一次全面检查，发现问题要及时处理，并每天安排专职通风工对10502运输巷风筒进行管理，保证无破口、无死弯，掘进头风筒距迎头小于5米，保证迎头风量充足。

此项工作由通风队吴启用负责安排落实。

（4）、通风队每天必须安排专职电工对风机自动倒台进行一次检验，并且经常对风电闭锁进行检验，确保灵敏、可靠，风机正常供风，并安排专人管理风机。

此项工作由张怀林负责安排落实。

（五）、瓦斯管理

（1）、根据10502运输巷瓦斯涌出量情况，结合现场条件，生产过程中如需采用打瓦斯释放孔作为解决目前高瓦斯带（掘进）的措施。

由防突科负责制定瓦斯释放钻孔布置图，安检科监督落实打钻、施工安全措施。

此项工作由防突科任广在、安检科王勤志负责安排落实。

（2）、瓦斯释放钻孔由掘进一队负责安排人员按照钻孔布置图施工。

此项工作由掘进队郑有吨负责安排落实。

（3）、10502运输巷掘进过程中必须采用远距离振动爆破施工，严禁采用风镐落煤。

此项工作由掘进队郑有吨负责安排落实。

（4）、当工作面回风流瓦斯浓度达到0.65%，要停止工作，当工作面回风流瓦斯浓度达到0.8%，切断电源，当工作面回风流瓦斯浓度达到0.8%，撤出人员，采取措施进行处理。

掘进巷道中若发现体积大于0.5m3的空间内积聚的瓦斯浓度达到2.0%时，附近20米内必须停止工作，撤出人员，切断电源，进行处理，此项工作由掘进队郑有吨负责落实。

（六）、瓦斯监测

1、通风队必须按照《规程》要求，每班派监测电工对10502运输巷掘进工作面瓦斯探头、瓦斯电闭锁进行校验检查，确保回风流瓦斯浓度达到0.8%时切断10502运输巷及回风巷所有非本质安全型电气设备，断电范围符合《规程》要求。

此项工作由通风队任管在负责安排落实。

2、掘进队在施工孔与瓦斯释放钻孔期间必须在钻场吊挂便携式瓦斯检测仪，开机检测瓦斯浓度，当瓦斯超过0.8%时要立即停止打钻。

此项工作由掘进队郑有吨负责安排落实。

（七）、消突效果检验（“四位一体”局部防突措施）

经预测Smax＞5kg，K1＞0.4ml/g.min1/2时，有突出危险性，必须采取补充防突措施，防突措施根据现场实际而定。

主要采用小直径密集钻孔预排瓦斯，钻孔直径为42mm，孔深10m，排放孔数量为12个，然后再经过效果检验，如Smax＜5kg，K1＜0.4ml/g.min1/2时，此时已消除突出危险性，允许掘进8m，留设2m保护煤柱。

但K1值只是作为检验有无突出危险性的其中之一的指标，有些数掘还是靠现场来收集，如现场的K1值指标为0.32ml/g.min1/2不超标，但在布置炮眼过程中发现有喷孔、煤炮声、卡钎等突出预兆时，必须停止作业，采取浅孔密集排放钻孔措施进行处理，施工完后然后进行效果检验。

以上方案可供参考，如在掘进过程中瓦斯无异常的情况下，可采取迎头不打抽放钻孔，直接采用同步耳垛钻场进行超前瓦斯预抽。