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10904采煤工作面局部综合防突安全技术措施

一通三防 煤客网 2019-11-130
(一)区域采掘情况
10904工作面属于矿井被保护层工作面,位于13号勘探线以北约273m~13勘探线以南约95m(即-50m四石门~-50m五石门之间)。该工作面上覆有11404工作面采空区(11404工作面机巷采至距-50m五石门37.9m、风巷采至距+10m六石门29.8m已停采回撤,机巷超前10904工作面始采位置344.2m,风巷超前10904工作面始采位置330.2m);下覆有K7工作面(未采部分)的机巷、风巷;工作面以北约20m为正在开采的10903采煤工作面。10904工作面作为10903采煤工作面接替工作面,现机巷、风巷已经形成;无其他采掘活动。工作面对应地表在盐井麻弯拱一带山地,上限标高+20m,下限标高-40m,地面标高为+500~+560m。工作面走向长度约368m、倾向长度平均114m。
(二)地质构造
根据机风巷揭露地质资料,在机风巷掘进过程中均未见断层构造,该工作面地质构造简单。
(三)煤尘及煤层自燃发火情况
根据重庆地质矿产所鉴定,K9煤层爆炸试验火焰长度为30mm,抑制煤尘爆炸最低岩粉比例为70%,鉴定结论为有煤尘爆炸性。煤层自燃等级为Ⅱ类,属于自燃煤层。
(四)水文地质情况
K9煤层顶底板主要为泥岩,属隔水层;且据-50mK9煤层机巷及+20mK9煤层风巷实掘情况,预计该工作面水文地质条件简单,开采时无涌水。但工作面回采后,采空区冒落带将有K14工作面采空区水沿冒落裂隙渗透入采空区,但水量较小,预计不超过2m3/h。
(五)煤层赋存情况
根据地质资料,该工作面K9煤层厚度平均为0.77m,煤层倾角平均为28°。K9为半暗型煤,金属光泽,呈块状、粉状,含黄铁矿晶粒。K9煤层与下覆K8煤层(平均厚0.28m)平均间距2.3m,K9煤层与下覆K7煤层平均间距7.78m,K9煤层与上覆K10煤层(未采)平均间距1.9m,K9煤层与保护层K14煤层间距17.4m。
附图1:10904工作面底板等高线图
附图2:10904工作面I-I’剖面图
附图3:10904工作面井上下对照图
附图4:10904工作面瓦斯地质图
附图5:10904工作面岩性综合柱状图
(六)突出危险性分析
根据对-50m四石门、-50m五石门、+10m五石门、+10m六石门安全揭开K9煤层的原始瓦斯含量为10.8598m3/t,大于8 m3/t,该区域K9煤层属突出煤层。故该工作面回采前必须进行区域消突并经区域效果检验、区域验证合格。
二、区域综合防突措施
(一)区域预测
矿井范围内K9煤层具有突出危险性。
(二)区域防突措施实施情况
10904工作面采用开采保护层作为区域防突措施;对未保护范围采取施工顺层下向钻孔预抽煤层瓦斯作为区域防突措施。
1.开采保护层区域防突措施:选择K14煤层作为K9的保护层进行开采(现保护层K14工作面机巷超前10904工作面始采位置344.2m,风巷超前10904工作面始采位置330.2m),同时在K14工作面回采前,矿在-50m瓦斯巷施工了穿K7-K14煤层的网格抽采钻孔,该部分钻孔同时穿过K9(K10)煤层,抽采其卸压瓦斯。根据《防治煤与瓦斯突出规定》附录D 保护层保护范围的确定作出保护关系图,10904工作面开采范围内K9煤层在倾向方向自风巷至以下35m(K10煤层倾向方向有29m)未受到保护,其他区域处于被保护范围。
附图6:K14、K10、K9煤层保护关系图
2.K9煤层未保护段顺层钻孔预抽煤层瓦斯区域防突措施
根据保护关系图,该工作面上部平均有约35m未受保护。故对上部未受保护区域在风巷施工下向顺层钻孔作为区域防突措施。该部分钻孔采用ZDY-750C型液压钻机进行施工,孔径φ89mm,孔间距6m。抽采队于2017年7月21日~8月9日、2017年11月26日~12月10日期间共施工44个钻孔,并进行了接抽。
3.K10煤层未保护段穿层钻孔防突措施
鉴于该工作面上覆K10煤层与K9煤层平均间距1.9m,且K10煤层也属突出煤层。为确保K9煤层回采安全,对K10煤层未保护段进行施工穿层钻孔作为强化防突措施。
该部分钻孔采用ZDY-750C型液压钻机进行施工,孔径φ89mm,孔间距12m*12m。抽采队于2017年7月17日~8月21日期间共施工39个钻孔,并进行了接抽。
附图7:10904工作面K9煤层钻孔竣工图
附图8:10904工作面K10煤层钻孔竣工图
4.根据《防治煤与瓦斯突出规定》附录D关于开采下保护层的最小层间距的确定方式,即不破坏上部被保护层的最小层间距离为6.8m(=10*0.77*cos28°=6.8m),小于K12煤层与K9煤层间距9.9m,故此判断K12煤层不被破坏。
(三)瓦斯抽采达标评判情况
10904工作面穿层网格钻孔控制区域(倾向长74m,走向长380m)作为评价单元1;10904工作面8-30#下向顺层钻孔控制区域(倾向长51m,走向长147m)作为评价单元2-1;10904工作面31-52#下向顺层钻孔控制区域(倾向长57m,走向长151m)作为评价单元2-2。
10904采煤工作面瓦斯抽采达标评判报告,截止2018年2月20日,单元1抽出瓦斯量429843m³,经计算抽采率为39.1%,残余瓦斯含量为6.32m3/t;单元2-1抽出瓦斯量108705m³,经计算抽采率为35.08%,残余瓦斯含量为6.8889m3/t;单元2-2抽出瓦斯量24709m³,经计算抽采率为7.02%,残余瓦斯含量为10.8938m3/t。故该工作面评价单元1和评价单元2-1已经抽采达标,已实现抽采达标。由于评价单元2-2抽采时间短,暂不对其评判,待10904工作面距评价单元2-1边界20m前,再次对单元2-2进行评判。
附件:10904采煤工作面瓦斯抽采达标评判报告
(四)区域防突措施效果检验
区域效果检验方法为穿层钻孔取煤样测定煤层残余瓦斯含量。
K9煤层区域防突措施效果检验测试点要求如下:
1.根据《防突规定》第五十五条规定:“采用预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施进行效果检验时,工作面倾斜长度未超过120m,沿工作面推进方向每隔30~50m至少布置一个检验测试点”,决定在采用预抽煤层瓦斯区域防突措施的未保护范围沿工作面走向布置检验测试点,其中1#取样检验点布置在+10m五石门以南15m处的未保护区域,之后沿工作面走向每隔30m~48m布置一个检验测试点,该段一共布置7个,即1#~7#测试点,其中6#、7#测试点在工作面未保护区域,7#测试点在6#测试点下25m(详见附图),要求每个取样孔对K9、K10煤层分别进行取样。采用ZYG-750C型钻机施工,孔径Φ89mm,在+10m瓦斯巷施工。
2.在取煤样测定残余瓦斯含量均在8m3/t以下,且施钻过程无卡钻、顶钻、瓦斯涌出异常等现象,再经审批后方进行下一步防突程序,否则必须延长区域防突措施抽采时间。
附图9:10904工作面区域效果检验孔布置图
(五)区域验证
1.该工作面采取连续区域验证。区域验证采用钻屑解析指标法,即采用ZFS-15型风煤钻机施工,孔径φ42mm,钻孔孔深不少于5m。临界指标(干煤)取K1为0.5ml/g·min1/2,钻屑量取S0为6kg/m。
2.工作面实施连续区域验证时,验证钻孔沿煤层倾斜方向布置,间距10~15m,其中上段未保护区域取10m、下段已保护区域取14m,同时在距离机、风巷3~5m位置各布置一个验证孔。
3.每循环回采必须保证至少2m验证超前距。相邻循环钻孔倾斜错位布孔。钻孔必须施工在软分层中,无软分层施工在煤层中部。
4.验证孔由采煤队指派2人(有施钻经验者)负责施工。同时由防突工对每个钻孔按要求测定钻屑瓦斯解析指标K1值和钻屑量,要求每钻进1m测定该一米全部钻屑量S值,每钻进2m测定一次钻屑瓦斯解吸指标K1值,钻孔最后一米必须测指标。施工钻孔时注意观察施钻过程中有无卡钻、顶钻等异常情况,作好记录。并负责量取工作面的煤层倾角、煤厚等数据。验证报告单经通风科审查原始记录无误并签字后,报矿总工程师审批回采进尺。
附图10:10904采煤工作面区域验证(预测)孔设计图
三、局部综合防突措施
只要有一次区域验证为有突出危险或发现了突出预兆,该工作面必须执行局部综合防突措施。执行局部综合防突措施时要求如下:
(一)工作面突出危险性预测
工作面突出危险预测方式方法同区域验证。
(二)工作面防突措施
在工作面预测指标超标或者施工钻孔过程中发生卡钻、顶钻、瓦斯浓度涌出异常等现象时必须采取超前排放局部防突措施,即在超标预测孔上、下10m范围施工超前排放钻孔,间距3m。超前排放孔采用ZRJ25-400/250型煤矿用架柱式乳化液钻机施工,孔径Φ75mm,孔深不小于10m,超前排放孔尽可能布置在软分层中(若无软分层则按设计要求布孔)。
工作面推进过程中,每循环至少保留3m防突措施超前距(地质构造带不小于5m)。
(三)工作面防突措施效果检验
采取超前排放局部防突措施后,必须进行防突效果检验。
1.效果检验采取钻屑解析指标法,采用风(电)煤钻(电煤钻必须实行两闭锁)施工,钻孔孔径Ф42mm。临界指标取K1为0.5ml/g·min1/2,钻屑量取S0为6kg/m。
2.效检孔必须布置在措施孔之间,终孔间距13m,孔深10m。要求每2m测定一次K1值、每1m测定该一米的全部钻屑量。经检验K1和S0均无超标且施钻时无喷孔等异常现象,由总工程师批准许采进尺,必须保持不小于2m的效检孔超前距(必须同时满足至少3m防突措施超前距),采取安全防护措施后进行回采作业。效检孔由防突工按要求布置钻孔参数,并负责参数测试。
3.效检值大于或等于临界指标或在施孔过程中有喷孔、卡钻等瓦斯动力异常现象时,视为防突措施无效,必须停止作业,另外增补区域防突措施或报公司研究制定防突措施。
附图11:10904采煤工作面超前排放孔及效检孔设计图
四、安全防护措施
(一)通风管理
1.工作面通风方式和路线
工作面采取 “U型通风”方式,上行通风。
新鲜风→-50m运输巷→-50m四半石门→-50m瓦斯巷→-50m瓦斯巷五石门联络巷→-50m瓦斯巷五石门→10904机巷→10904机巷→10904采煤工作面→(污风)→10904风巷→+10m六石门→+10m瓦斯巷→+10m总回风下山→-50m四石门→-50m回风巷→-50m总回风石门→回风斜井→地面。
2.工作面风量计算
(1)按绝对瓦斯涌出量计算:
Q1=100×q采×KCH4
=100×0.92×1.6
=147.2m3/min
式中:q采—工作面回风绝对瓦斯涌出量,m3/min
      KCH4—工作面风量备用系数,机采工作面可取1.4~2.0,该工作面属保护层开采取1.6。
(2)按二氧化碳涌出量计算:
Q采i=67×q采碳i×k采碳i=67×0.13×1.4≈12.2m3/min
式中:q采碳i —采煤工作面回风巷风流中平均绝对CO2涌出量,取0.13m3/min;
k采碳i —采煤工作面CO2涌出不均匀的备用风量系数,取1.4;
67—按采煤工作面回风流中CO2浓度不应超过1.5%的换算系数。
(3)按工作面同时工作面的最多人数计算:
Q2=4×NK=4×30×1.2=144m3/min
式中:4—为每人每分钟所需风量,即4 m3/min;
      N—为工作面同时工作的最多人数,即30人。
      K—矿井通风系数,包括矿井内部漏风和配风不均匀的因素,取1.2~1.45。
(4)按工作面温度计算:
Q3=42×Vc×Sc×Ki×Kl=42×1.1×5.09×1.0×1.0≈235.2m3/min
式中:Vc—工作面温度23℃,查表4-1取适宜风速取1.1m/s。
 Sc—工作面平均有效断面,(3.6×1.25+4.2×1.35)÷2≈5.09m2。
Ki—工作面高度系数,本工作面采高小于2m,查表4-2 取1。
Kl—工作面长度系数,本工作面长度114m,查表4-3取1.0。
42—单位换算与有效通风断面系数的乘积(60×70%)。
表4-1 采煤工作面进风流气温与对应风速
采煤工作面进风流气温/℃    采煤工作面风速V采 /(m/s)
<20    1.0
20~23    1.0~1.5
23~26    1.5~1.8
26~28    1.8·2.5
28~30    2.5~3.0
表4-2 采煤工作面采高调整系数
采煤工作面采高/m    系数k高
<2.0    1.0
2.0~2.5    1.1
>2.5    1.2
表4-3 采煤工作面采长调整系数
采煤工作面采长/m    系数k长
<15    0.8
15~80    0.8~0.9
80~120    1.0
120~150    1.1
150~180    1.2
>180    1.3~1.4
综上所述,工作面最低配风量应取以上四者的最大值255.6m3/min。
(5)风量验算
根据以上计算结果,可知10904工作面最大配风量为Q4,故该工作面配风量为255.6m3/min,通过风速验算工作面风量如下:
Q采≥15×S采大      (m3/min)
S采大=l大×h采×70%   (m2)
S采大—采煤工作面最大控顶有效断面积,m2;
l大  —采煤工作面最大控顶距,4.2m;
h采  —采煤工作面最大采高,1.35m;
15—采煤工作面允许的最小风速,m/min;
代入计算可得:Q采≥59.5 m3/min
Q采≤240×S采小(m3/min)
S采小=l小×h采×70%(m2)
S采小—采煤工作面最小控顶有效断面积,m2;
l小  —采煤工作面最小控顶距,3.6m;
h采  —采煤工作面最低采高,1.15m;
240—采煤工作面允许的最大风速,m3/min;
代入计算可得:Q采≤695.5 m3/min,通过计算可知59.5 m3/min≤255.6m3/min≤695.5m3/min,10904工作面按照255.6m3/min配风符合要求。回采过程中通风区应根据实际地质条件、温度、瓦斯等因素变化情况作出适当调整。
(二)瓦斯管理
1.在-50m四半石门、+10m南茅口上山下口配电点安设监测分站,随时监测工作面、上隅角、机巷、风巷等瓦斯和二氧化碳、一氧化碳、风速、方向、温度等变化情况。传感器安装位置及报警点、断电点、复电点、断电范围见下表。
瓦斯传感器及CO等传感器安设位置及报警、断电、复电浓度设置表
编号    安装地点    报警浓度(%)    断电浓度(%)    复电浓度(%)    断电范围
T0    10904采煤工作面上隅角    ≥1.0%    ≥1.0%    <1.0%    回风巷、工作面全部非本安型电气设备
T1    10904采煤工作面(10904风巷距工作面上端口不大于10m)    ≥1.0%    ≥1.0%    <1.0%    回风巷、工作面全部非本安型电气设备
T2    10904风巷(距+10m六石门与K9风巷岔口以北10~15m)    ≥0.8%    ≥0.8%    <0.8%    回风巷、工作面全部非本安型电气设备
T3    10904机巷(距工作面下端口不大于10m)    ≥0.4%    ≥0.4%    <0.4%    机风巷、工作面内全部非本安型电气设备
T4    10904机巷(距-50m五石门K9机巷岔口以北10~15m)    ≥0.4%    ≥0.4%    <0.4%    机风巷、工作面内全部非本安型电气设备
T5    采煤机(采煤机自带)    ≥1.0%    ≥1.0%    <1.0%    采煤机电源
T6    +10m五石门小斜坡绞车上方    ≥1.0%    ≥1.0%    <1.0%    绞车电源
编号    安装地点    报警浓度PPM    断电浓度PPM    复电浓度PPM    断电范围
TCO    10904风巷(距+10m六石门与K9风巷岔口以北10~15m)    ≥24    ≥24    <24    回风巷、工作面全部非本安型电气设备
Tco    10904工作面上隅角    ≥24    ≥24    <24    
TV    10904风巷(距+10m六石门与K9风巷岔口以北10~15m)    风速传感器    
T℃    10904风巷(距+10m六石门与K9风巷岔口以北10~15m)    温度传感器    
TX    10904机巷距进风石门10~15m处    风向传感器    
TF    10904风巷(距+10m六石门与K9风巷岔口以北10~15m)    粉尘传感器    
2.该面设专职瓦斯检查员,随时检查工作面区域内瓦斯,执行瓦斯巡回检查制度,每班检查不少于3次;每班对工作面及其进、回风巷、工作面上隅角等地点的瓦斯进行重点检查,每班向通风区调度室汇报瓦斯情况,出现瓦斯涌出异常,瓦斯超限等情况,必须停止作业,立即向矿调度室和通风区调度室汇报,并及时查明原因。
3.地面监测值班人员随时重点监视该头监测探头瓦斯情况,严格执行瓦斯波峰预测和瓦斯超限汇报制度。防突组打印防突钻孔施工时回风瓦斯浓度曲线,WTC指标测定打印单,绘制钻孔竣工大样图,与报批防突报告单同时报相关部门人员审查。同时,调度室监视回采、打钻等工序的瓦斯变化,发现瓦斯异常,必须立即停止现场作业,撤出人员;并立即报告矿总总工程师和矿值班领导,经采取措施处理后方可恢复作业。
(三)回采及防突钻孔施工期间撤人警戒要求
1.执行回采、防突钻孔施工期间回风区域撤人。明确当班现场跟班队干为第一责任人,负责落实安排有经验的员工撤出以下区域人员及相关风门锁死、警标设置等;落实到位后请示矿调度室确认,经同意后方可实施回采或防突钻孔施工作业。
2.撤人范围: 10904机巷及10904工作面无关人员、10904风巷、+10m六石门区域、+10m瓦斯巷C4-6、+10m总回风下山、-50m四石门、-50m回风巷栅栏之间区域及以上区域的回风区域。
3.以下地点必须设置提示警标:+10m六石门回风口以南10m、+10m瓦斯巷C4以北10m、+10m总回风上山上下口、-150m南翼回风上山上口、-50m四石门风门外、-50m总回风石门以北5~10m,悬挂“正在防突作业、禁止入内”的警戒牌。
4.以下地点设置正规栅栏、同时揭示警标、禁止人员通行: +10m总回风下山上下口、-50m总回风石门及以北10m处设置栅栏,作业期间揭示警标,禁止入内,回采作业前,通风区必须按照通风系统图构筑相关通风设施。
附图12:10904采煤工作面通风系统、避灾路线、监测监控、警戒示意图
(四)防尘管理
1.10904风巷安设3组防尘喷雾,10904机巷安设2组防尘喷雾,喷雾须覆盖巷道全断面。
2.10904机巷皮带、-50m运输巷皮带、溜子、煤仓等转载点设置防尘喷雾装置,区域内巷道的粉尘每班由采煤队进行清扫,每周对巷道进行至少2次冲洗,防止粉尘堆积和飞扬。
3.在10904机巷、10904风巷、+10m五石门内安设隔爆水袋,水量按安装处巷道断面计算,不少于200L/m2。
4.工作面作业人员必须带防尘口罩。
5.通风区测尘人员每月应测定2次该工作面、回风巷的粉尘浓度。                                                                                      
(五)电器设备管理
1.工作面防爆电气设备的防爆性能,开关应上架、电缆必须按规定吊挂,由机电科负责派人每周检查1次,并建立检查记录台帐。采煤队班组长每班检查1次电缆、开关及电机的外观情况,发现异常,立即向矿调度室汇报,严禁电气设备失爆。
2.该区域刮板运输机,回柱绞车,皮带机头等非本质安全型电气设备必须安设瓦斯电闭锁。
3.瓦斯电闭锁由通风区负责安装,每周进行1次断电试验,并做好记录。
(六)施工超前排放孔及预测(检验)孔的安全防护措施
1.开工前,由通风区在距采煤工作面上出口40m范围内的巷道中安设1组压风自救装置,10904工作面风巷每间隔50m安设1组压风自救装置;10904工作面机巷距工作面下出口50m至100m处的巷道中安设1组压风自救装置。以上自救器每组压风自救口袋不少于8个,每个压风自救口袋供风量不少于0.1m3/min。
2.工作面超前排放孔由采煤队施工,施工作业人员不超过3人;工作面施工预测(检验)孔作业人员不超过3人。施工超前排放孔及预测(检验)孔只准1台钻机施工,其他人员严禁进入,施工钻孔期间,采煤队按照上述第(三)项要求设置警戒绳牌,揭示警标,严禁非施钻人员进入,确需进入时,必须经矿调度室同意,且工作面停止超前排放孔施工后方可进入。
3.施工人员施工超前排放孔前必须首先检查工作面顶板的完好性,确保工作面中顶板支护完好和退路畅通。钻进过程中遇瓦斯变大,必须减缓钻进速度。同时施钻过程中,必须在钻机上方挂1台便携式瓦斯自动检测报警仪,其报警浓度为1.0%。施钻过程中,施钻点风流中瓦斯浓度达到1.0%时,必须立即停止施钻。瓦斯浓度忽大忽小,打眼时喷孔、卡钻、钻屑量突然剧增,孔内出现煤炮声,闷雷声等突出预兆时,必须立即撤出工作面全部作业人员至-50m运输大巷新鲜风流中,并向矿调度室汇报。瓦斯超限可待瓦斯浓度降到规定值以下后,经调度室同意后恢复打钻;如果频繁出现瓦斯超限或出现突出预兆,必须停止一切作业,撤出工作面所有人员并向调度室汇报,由矿总工程师负责召集有关人员共同研究后决定是否继续施工,其他人员无权决定。
4.在-50m四半石门外设置救护基地,施工超前排放孔及回采期间,救护队每班派至少2名救护队员现场值班(-50m运输巷新鲜风流中)。
5.施工中,相关部门必须严格执行防突措施的各项规定,并有准确的记录。现场如果由于地质条件或其它原因不能执行所规定的防突措施时,当班必须立即停止作业,并报告矿调度室,由矿总工程师组织有关部门研究,提出修改或补充措施,经总工程师批准后方可继续施工,其它部门或个人不得改变已批准的防突措施。
6.若在3m安全屏障内检验指标超标,则必须立即停止施工,由总工程师组织制定针对性措施,形成3m的安全屏障后方能施工其它防突钻孔。
7.在采煤过程中,当遇断层或煤厚急剧变化等异常情况

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