申南凹煤矿主井井筒过煤施工组织设计.docx

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申南凹煤矿主井井筒过煤施工组织设计

申南凹煤矿接替井主井井筒过1#煤上及1#煤下

揭煤施工组织设计

1概况

1.1矿井及井筒概况

申南凹煤矿接替井为改扩建矿井，位于山西省乡宁县东北约15公里，矿井设计生产能力为120万吨/年，主井、副井、回风立井位于同一个工业广场内，均采用立井开拓，普通凿井法施工。

副井井筒设计净Φ5m，井筒设计总深度为610.5m，主井井口设计永久标高为+1325.0m。

永久锁口段设计为8米，采用双层钢筋砼井壁支护，壁厚800mm，砼强度等级为C35；井筒基岩段采用普通凿井法施工，井壁结构为素混凝土,砼井壁厚度为450mm，混凝土强度等级为C35。

主立井井筒已施工至井筒垂深约565m处，并即将揭穿1#煤。

为确保施工安全及施工质量，根据《煤矿安全规程》、《防治煤与瓦斯突出规定》等有关规定，特编制申南凹煤矿接替井主井井筒过1#煤揭煤施工组织设计。

1.2井筒地质、瓦斯概况

1.2.1地质概况

根据《山西乡宁县申南凹焦煤有限公司井筒检查孔地质报告》及其附件和《主立井预想柱状图》等提供的地质资料，副井井筒凿井期间穿过的地层有新到老主要有：

第四系中上更新统（Q2），三叠系下统刘家沟组（T1I）、和尚沟组（T1h），二叠系下统山西组（P1s）、下石盒子组（P1x）、上统上石盒子组（P2s）、石千峰组（P2sh），石炭系中统本溪组（C2b）、上统太原组（C3t）和奥陶系中统峰峰组（O2f）。

井筒区地层走向北东，倾向西，平均倾角约∠5°~20°左右。

根据《主立井预想柱状图》可知：

1#煤上位于井筒垂深约568.5m～577.8m，煤层厚度约为4.85m，其中夹矸厚度为0.9m，顶板岩性为细砂岩，底板岩性为泥岩。

详见附图：

副井井筒2#煤预想地质剖面图

1.2.2瓦斯概况

根据该矿矿井地质报告资料：

晋煤安发【2007】2030号文，申南凹焦煤有限公司瓦斯等级鉴定结果，瓦斯相对涌出量为2.06m3/t，绝对涌出量为2.18m3/min，二氧化碳相对涌出量为1.03m3/t，绝对涌出量为1.52m3/min，为低瓦斯矿井。

根据山西地宝能源有限公司提供的《山西乡宁县申南凹焦煤有限公司井筒检查孔地质报告》显示：

主申-1号钻孔测定2号煤层CH4含量为1.49cm3/g，CO2含量为0.72cm3/g；自然瓦斯成分CH4为41.40%，CO2为8.74%。

副申-2号钻孔测定2号煤层CH4含量为1.60cm3/g，CO2含量为0.1cm3/g；自然瓦斯成分CH4为30.11%，CO2为3.07%。

1.3工艺流程

井筒揭2#煤施工工艺流程参见副井井筒揭2#煤施工工艺流程图，揭煤施工工序参见副井井筒揭2#煤施工工序图。

2前探钻孔设计

①为准确掌握煤层赋存情况，根据《防治煤与瓦斯突出规定》要求，在工作面距2#煤层顶板法距大于10M前，即井筒掘进至井筒垂深597.05M前停止掘进，打两个超前钻孔进一步探明煤层位置，并取芯将煤样送试验室分析煤层突出危险性指标。

钻孔穿过2#煤层并进入2#煤层底板下法距0.5M以上，一次性探明2#煤层赋存状况。

②根据前探钻孔资料，确定煤层层位、深度、厚度、顶板和底板岩性等煤层赋存状况，并绘制钻孔柱状图。

3测压

利用2个探煤孔兼作测压孔测定2#煤层瓦斯压力，煤层瓦斯压力测定方法为：

⑴测压管选择4″镀锌管，测1孔长度为15.68m，测2孔长度为16.74m。

⑵测压管一端装压力表，另一端在测压室部分开几个切口，切口部分以上焊上一个直径略小于钻孔直径的小档盘，档盘上面放两层胶垫圈，将测压管插入测压孔中。

⑶用特制粘土柱送入测压钻孔内，一次送0.3m～0.5m，并用堵棍捣实。

⑷当填粘土柱1.0m后，应打入一个0.5m长的木塞环，其直径略小于钻孔直径10～15mm。

⑸孔口段1.0m用快干水泥封堵，或用较硬的湿性粘土封孔，封孔后立即装上压力表（1.5级以上），应确保封孔质量和压力表接头不漏气。

⑹详细观察两测压孔压力与时间的关系，直至压力表稳定为止，稳定后的压力即为煤层瓦斯压力（表压）。

⑺测压管切口部分用铜丝网或小竹片包上，以防煤粉堵住切口。

瓦斯压力测定钻孔连续钻进并立即封孔测压，封孔材料采用快硬快干水泥。

测压过程中，设计专门表格详细做好原始记录，重点观测煤层瓦斯压力与时间的关系，不同时间瓦斯压力上升的情况。

4工作面突出危险性预测

对煤层突出危险性预测方法为：

利用超前探煤孔测定煤层瓦斯压力，在钻孔见煤时，每孔取一个煤样，测定煤的瓦斯压力P、煤的坚固性系数f、瓦斯放散初速度△p，并计算D、K值，当D、K值和瓦斯压力属以下情况之一时，预测工作面有突出危险性。

①P≥0.74Mpa；

②D≥0.25且K≥15时；

③各类钻孔施工过程中有吸钻、顶钻、喷孔等动力现象。

预测为无突出危险性工作面，在执行安全防护措施条件下，可直接采用远距离放炮方法揭开煤层。

当预测为突出危险性工作面，则实施以钻孔排放瓦斯为主的防突措施。

5防突措施

若预测为突出危险性工作面，必须先采取钻孔卸压、排放瓦斯的防突措施。

卸压、排放瓦斯钻孔按留3.0～5.0m岩柱进行设计。

由于井筒按每4.5m一模进行掘砌，所以当工作面施工至距2#煤层顶板法距3.0m～5.0m岩柱时，开始停头施工排放钻孔，钻孔在井筒工作面呈锥台形均匀布孔，孔径为Ø=75mm，周边排放终孔应在距井帮外2.0m处的煤层底板下，钻孔穿透煤层全厚。

详见附图：

副井井筒2#煤层排放瓦斯钻孔布置图

6防突措施的效果检验

①设计排放瓦斯钻孔全部施工完毕后，排放瓦斯至少一个小班，然后取煤样化验、分析。

②按上述工作面突出危险性预测方法对防突措施效果进行检验。

根据取煤样化验结果，当煤层无突出危险时，可采用远距离放炮揭穿煤层；如预测该煤层仍具有突出危险性时，采用补打排放瓦斯钻孔或增加排放瓦斯时间等防突措施，直至效果检验符合防突要求，方可采用远距离放炮方法揭开煤层。

7确定安全岩柱厚度措施

根据《防治煤与瓦斯突出规定》中的规定，经预测或防突效果检验煤层无突出危险后，在工作面距煤层顶板法距2M处，开始采用远距离放炮方法揭开煤层，采取以下措施确保安全岩柱厚度。

①在井筒施工过程中，地质人员经常了解、准确掌握煤岩层位置，并利用前探钻孔和排放孔，掌握煤层的准确位置。

②从工作面距煤层顶板法距5M处开始，每次在打炮眼前，在工作面底板东北、西北、东南和西南四个方位，垂直煤层方向各打一个超前探孔，深度3米以上。

任何一个探孔见煤后，立即停止掘进，汇报揭煤指挥小组，立即组织相关人员进行分析，确保揭煤安全岩柱厚度大于2m。

8过煤层支护形式

揭煤放炮前应将井筒砼井壁永久支护紧跟至工作面，揭煤范围段采用锚网喷+双层钢筋砼联合支护，揭开煤层并出矸后，临时支护够一个段高，立即进行永久支护，然后继续进尺，直至通过煤层并进入煤层底板下法距2.0M位置为止。

过煤段支护形式根据井筒实际揭露围岩情况确定，如果围岩破碎，采用以上支护形式；若井帮围岩较稳定，则采用双层钢筋砼支护。

9安全防护措施

9.1局部通风管理

9.1.1通风设计

井筒采用压入式通风，风量计算如下：

a、按工作面最多人数计算：

Q=4N=4×50=200m3/min

N——工作面最多人数，取N=50人。

b、按排除炮烟计算：

Q=

×{A（SL）2k}1/3=9.65m3/s=579m3/min

Q——爆破后工作面所需风量，m3/s

t——排除炮烟时间，井筒取40分钟

A——同时爆破的炸药量，312kg

l——井巷长度，615.5m

k——淋水系数，k=0.6

S——井筒净断面面积，38.47m2

c、井筒最低风速验算

根据《煤矿安全规程》有关规定，并结合立井施工揭穿煤层的具体情况，立井掘进的最低风速取0.15m/s，并按下式计算：

Q=60SV

式中：

Q—掘进工作面需风量，m3/min；

S—井筒净断面面积，m2；

V—最低风速，m/s；

井筒净断面面积为38.47m2，代入上式计算得：

Q＝60SV＝60×38.47×0.15＝346.23m3/min

d、按瓦斯涌出量计算：

Q=100kq=100×2×2.18=436m3/min

式中：

Q—掘进工作面实际需风量，m3/min；

q—掘进工作面的瓦斯绝对涌出量，m3/min；

k—掘进工作面的通风系数，一般取k=1.5~2.0；

根据上述计算，工作面所需风量为579m3/min。

副井配备2×30kw对旋轴流式局部通风机，配一趟Ø800mm高强胶质风筒通风，取井筒百米漏风率为1％，迎头供风量为650×（1-1％×6.155）＝610m3/min＞579m3/min，能够满足通风要求。

9.1.2局扇管理

①两台局扇（一台使用、一台备用）必须保证一台正常运转,另一台要处于热备状态。

局扇、开关等电气设备管理责任到人,配备司机（值班电工专职管理）并挂牌，不得随意停开。

②风筒吊挂必须整齐，固定牢靠，不得脱节。

揭煤期间，风筒到迎头距离不超过5m。

③局扇供电必须做到“三专两闭锁”。

工作面因停电或其它原因造成停风时，必须及时撤出人员，切断电源。

恢复通风前，必须经测气员检查瓦斯，只有在停风区域内瓦斯浓度不超过1%时，且局扇及其开关处瓦斯浓度不大于0.5%时，才能人工开启局扇。

9.2电气管理

①　井筒内及井口20m范围内的电器设备必须是本质安全型或防爆型，并按标准化挂牌管理。

②井下使用的电缆必须是符合《煤矿安全规程》有关规定的阻燃电缆。

③井筒通讯及信号设备全部采用本质安全型。

④井下动力供电必须采用检漏保护装置，保证检漏保护装置灵敏可靠；井下照明和信号装置必须具有短路、过载和漏电综合保护。

⑤由施工单位负责指定专人对局扇风电、瓦斯电闭锁和备用局扇班班进行试验，确保完好。

9.3远距离放炮安全措施

⑴打眼时，岩、煤炮眼的眼位和眼深应严格按爆破图表施工，并根据围岩和见煤情况适当调整。

⑵探测孔不得作为炮眼使用，放炮前所有不装药的眼孔要用黄泥、黄砂等不燃性材料填堵实，排放孔可用水炮泥封堵，孔口留0.4m～0.5m用炮泥封堵并捣实，以起到爆破自由面的作用。

⑶不得使用过期或变质的炸药。

一次放炮使用的电雷管，一定是同厂、同期生产的电雷管，使用前应严格对每个电雷管进行导通检查和电阻测定，退库存放再次使用前必须做二次导通试验。

⑷揭煤期间，远距离放炮采用6m铜脚线1～5段毫秒延期电雷管，电雷管总延期时间不得超过130ms，严禁跳段使用。

⑸装药前，井下一切电源由施工单位参加揭煤的专职电工负责检查、停电，并由放炮员、测气员、调度员分别向揭煤指挥小组汇报，在得到揭煤指挥小组的同意后方可进行装药工作。

⑹要严格执行“一炮三检”和“三人联锁”放炮制度，只有检测迎头及爆破地点附近20m以内瓦斯浓度小于1.0%时，才能装药放炮。

⑺联线必须由放炮员亲自操作，要使接线清洁并用胶布缠好，联线后必须由放炮员检查确认无误后，才能与母线接线。

爆破母线连接脚线、检查线路和通电工作只准放炮员一人操作。

⑻雷管和母线联线前必须处于短路状态。

使用大功率放炮器时，发爆器的把手、钥匙必须由放炮员随身携带，严禁转交他人，不到爆破通电时，不得将把手或钥匙插入发爆器。

⑼装药应采用正向装药结构，严禁采用反向装药。

⑽放炮前由施工单位跟班领导小组成员负责将井筒施工设备都保护好，吊盘提至距工作面30m以上，负责清点人数，把所有井盖门打开，把井口房及翻矸台上人员全部撤出井口棚外50m位置后，在井口附近20m以外四角至少安设四人警戒。

将井口20m以内一切电源由专人负责检查、停电。

⑾放炮员最后升井，由放炮员、测气员、调度员分别向揭煤指挥小组组长汇报，负责警戒和停电的负责人也要向揭煤指挥小组组长汇报，由施工单位跟班队长最后向揭煤指挥小组汇报，放炮员只有接到现场指挥的放炮命令后，方可放炮。

⑿放炮员接到放炮命令后，先发出放炮警号，至少再等5s，方可起爆。

爆破后，须立即将把手或钥匙拔出，摘掉母线并扭结成短路。

放炮40分钟后，救护队员由井口20m以外逐步向井口检查瓦斯情况，直到井口井盖门，当井口井盖门瓦斯含量不超过1.0%，瓦斯自动检测报警系统检测井下瓦斯浓度小于1.0%时，由揭煤领导小组安排救护队配齐用具下井检查，确认井下无危险，井筒内瓦斯浓度均小于1.0%，救护队队员上井后，测气员、放炮员再次进入迎头检查后，由揭煤小组值班成员向揭煤指挥小组组长汇报现场情况并请求恢复送电，只有接到揭煤指挥小组的恢复送电命令后方可恢复送电，最后施工人员进入井底工作面施工。

瞎炮、残炮处理，必须严格按《煤矿安全规程》的有关规定执行。

9.4瓦斯管理

⑴要加强工作面的通风、瓦斯检查和防爆器材的管理，严格执行操作规程和岗位责任制，严禁违反《煤矿安全规程》的相关规定。

⑵当掘进工作面回风流中瓦斯浓度超过1.0%或二氧化碳浓度超过1.5%时，必须停止工作，切断电源，撤出人员，并查明原因及时采取措施处理。

⑶对因瓦斯浓度超过规定被切断电源的电气设备，必须在瓦斯浓度降到1.0%以下时，方可通电启动。

⑷井筒揭煤施工期间必须设专职测气员，随时检查瓦斯浓度，如遇异常情况有权停止井下一切作业，并指挥人员及时升井。

⑸瓦斯检查要重视通风死角，对井筒内易产生局部瓦斯聚积的地点，如井壁刃脚下、吊盘下及封口盘下等位置，均应设点仔细检查，防止漏检。

⑹瓦斯监测使用KJ91A型安全监测监控系统，T1探头距工作面不大于5m，T2探头距封口盘10～15m。

T1、T2探头参数设定如下表。

因瓦斯超限或故障出现断电，必须采用人工送电。

探头

甲烷传感器

设置地点

报警浓度

断电浓度

复电浓度

断电范围

T1

距工作面≤5m

≥1.0%CH4

≥1.5%CH4

＜1.0%CH4

井筒内及井口20m范围内

所有非本质安全型电器设备

T2

距井口10m～15m

≥1.0%CH4

≥1.0%CH4

＜1.0%CH4

⑺测气员每班要检查并记录井下探头数值，如出现探头值与瓦斯监测仪测值不一致，现场按最大值处理，由施工单位负责在一小班内将两种仪器调校准确。

9.5防尘、防火管理

⑴　必须采取湿式打眼，放炮前后必须洒水洒透，出矸期间要根据矸石潮湿及粉尘情况及时补洒水。

打眼、出矸等有粉尘产生的施工工序，作业人员必须佩戴防尘口罩。

⑵　严格入井检身制度，严禁穿化纤衣物、戴电子表、带手机下井。

矿灯在井下任何人不得随意拆卸。

⑶　揭煤期间使用的大、小锤一律改成铜锤。

9.6异常情况处置与避灾自救

⑴　参加打钻探煤、揭煤的作业人员必须掌握煤与瓦斯突出前的预兆：

井帮压力增大；煤壁或岩帮破碎、变形、掉渣、煤块崩出；空气变冷，煤质干燥，煤体变暗；有煤炮声，煤层层理紊乱；瓦斯浓度变化大；井筒涌水由清变浑；打钻时，出现顶钻、卡钻或喷孔现象等。

⑵　在出矸、砌壁、打眼等工序施工时，现场均应设专人负责观察工作面围岩和井帮稳定情况，有专职瓦斯员检查瓦斯及温度变化情况，如发现工作面围岩特别破碎，片帮或压出，瓦斯浓度忽大忽小，温度骤降或发出声响等突出预兆异常现象，应立即停止工作，撤退人员升井，及时报告揭煤指挥小组，采取相应措施。

⑶下井人员一律佩戴隔离式自救器和矿灯，否则不准下井。

⑷　若在井下遇到紧急危险情况，作业人员可以立即乘坐吊桶，通过井上下信号升井。

9.7组织管理保障措施

⑴　揭煤前，由申南凹焦煤有限公司与河南煤炭建设集团共同成立揭煤领导指挥小组。

组长：

李志成、丁天堂

小组成员：

申南凹焦煤有限公司各部门负责人和河南煤建乡宁煤矿项目部各部门负责人。

⑵　揭煤期间每次放炮必须由领导小组成员以上人员带队，其它有关部门派人参加，参加单位和人员有瓦斯检查员1名，放炮员1名，安全检查员1名，电工1名，警戒员4名，矿山救护队1小分队。

⑶　每次揭煤放炮前，由河南煤建乡宁煤矿项目部提前1小时向揭煤指挥小组汇报，由揭煤指挥小组通知各有关单位参加人员在通知时间内在副井井口集合并贯彻措施。

⑷　揭开和通过煤层期间，矿技术科和河南煤建乡宁煤矿项目部必须安排地质人员共同负责收集资料，并完整地做好原始记录。

⑸　揭煤前由领导小组组长带队组织各有关单位人员对揭煤准备工作进行一次全面检查，并对检查发现的问题开专题会落实。

⑹　揭煤前，对参加揭煤人员进行一次防突专门培训，参加揭煤人员必须经考试合格，持证上岗。

9.8其它有关措施

⑴　揭煤放炮必须按远距离放炮措施一次性完全揭开煤层。

⑵　揭煤期间，井下和井口电话由施工单位安排专人24小时监守，保证通讯畅通。

⑶　施工过程中，两台绞车必须保证正常运转，工作面始终保持一个不摘钩的吊桶，待另一个吊桶下至吊盘或工作面后，这个吊桶才准起钩。

信号、通讯系统应保持畅通。

本设计编制依据

1、《煤矿安全规程》（2010版）

2、《山西乡宁县申南凹焦煤有限公司井筒检查孔地质报告》

3、《山西乡宁县申南凹焦煤有限公司井筒检查孔地质报告》附件

4、《副立井预想柱状图》

5、《防治煤与瓦斯突出规定》

附图：

1、副井井筒2#煤层预想地质剖面图

2、井筒揭煤施工工艺流程图

3、副井井筒揭2#煤施工工序图

4、副井井筒揭2#煤探煤兼测压孔平、剖面布置图

5、测定瓦斯压力封孔方法示意图

6、副井井筒揭2#煤爆破图表

7、副井凿井供电系统图

8、副井通风系统及避灾路线图