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川煤技术中心瓦斯与防灭火研究治理专项安全技术措施

一通三防 煤客网 2020-03-070
川煤技术中心瓦斯与防灭火研究治理专项安全技术措施
目前开采的2124-13采煤工作面因顶板周压造成上隅角瓦斯超限,为保证工作面的正常开采和通风瓦斯安全,经矿研究和四川省科建煤炭产业技术研究院有限公司(川煤技术中心瓦斯与防灭火研究所)编制的《2124-13采煤工作面瓦斯治理方案》,结合工作面实际,特编制专项安全技术措施如下。
一、组织保障
(一)为保证本工作面瓦斯治理的顺利、有效开展,矿成立以矿长为组长的领导小组,具体如下:
组  长:矿长
副组长:总工程师  生产矿长  安全矿长  机电矿长
成  员:各副总  各生产部室、综采三队、通防队等部门和单位负责人
职责:制定具体瓦斯防治工作实施方案,明确各部门和基层队的工作目标,有序开展瓦斯治理工作,确保取得实效。
1、组长(矿长)是矿井瓦斯防治工作及矿井安全生产第一责任人,对该工作面瓦斯防治工作负全责,保证瓦斯防治人、财、物的投入。
2、副组长(矿总工程师)是该工作面瓦斯防治工作技术总负责人,负责组织制定瓦斯治理方案、安全技术措施。  
3、副组长(生产矿长)负责落实瓦斯治理方案、措施的资金落实,负责瓦斯治理人员调配。
4、副组长(安全矿长)负责该工作面瓦斯治理期间的隐患排查整改、技术措施的落实。
5、副组长(机电矿长)负责该工作面协调有关机电方面的“一通三防”工作。
6、成员(通风副总)负责协助矿总工程师完成具体工作。
7、成员(机电副总)负责协助机电矿长完成具体工作。
8、成员(安全副总)负责协助安全矿长完成具体工作。
9、成员(地测副总)负责协助矿总工程师完成地测方面的具体工作。
10、各生产部门负责严格执行该工作面瓦斯治理方案及安全技术措施的执行到位。
11、综采三队及通防队负责本工作面瓦斯治理所需的人员配备、工程施工、安全管理及设备材料运输安装等工作。
(二)领导小组下设常务办公室,由总工程师担任办公室主任,负责日常整治工作安排。
二、瓦斯治理方案
该工作面日常瓦斯涌出量为4.86m3/min,在第一次初压时瓦斯涌出量为7.75m3/min,周压时11.68m3/min,瓦斯来源主要是上覆煤层24-3(距24-1煤层顶板1.4m,厚0.2-0.3m)及临近层23#(距24-1煤层顶板约34m,厚1.0-1.3m)、25-2(距24-1煤层底板约23m,厚1.1-1.5m)裂隙瓦斯,配风量1250m3/min。依据工作面开采中的分源瓦斯涌出数据,需采空区抽采瓦斯量应达5m3/min及以上。
1、上隅角设置悬空密闭及采空区埋管抽放瓦斯
1)在工作面的上偶角构筑悬空封闭,悬空封闭间距20米、倾斜长≧5米、厚3米以上,悬空封闭先采用纺织袋装矸封堵采空区漏风空间(如图1),若效果不好时应采用无机材料注浆封堵上偶角的采空区漏风,确保采空区的瓦斯抽采浓度达到10%及以上。
2)采空区埋管(如图1)均采用8寸PE管,埋管投抽条件是进入采空区的长度大于20米,并在端头设置向上筛孔支管。为减少采空区埋管的抽采阻力和实现分段治理,应每隔70m用三通并列埋设1次采空区埋管。

图1采空区埋管抽采
2、上隅角高位钻孔抽采瓦斯
在距工作面煤壁往回风巷方向每40m施工一组¢75mm高位抽放钻孔(如图2),每组布置6个孔,终孔高度距煤层顶板10-15米,每个钻孔参数由矿测量人员依据现实测坐标计算。高位钻孔必须保证2组及以上同时投抽,封孔采用高强封孔剂和1吋钢管,封孔长度≧10米,实现深孔负压抽采,抽采管必须插入到孔底,且每个管接头确保不漏气。

图2高位抽采钻孔
3、邻近煤层卸压钻孔抽采瓦斯
在工作面风巷对23#煤层进行增透卸压抽采(如图3),增透压裂孔每50米布置1孔,¢75mm卸压抽采孔每50米1组暂定3-5个孔,每个钻孔必须穿过23#煤层,封孔长度≧20米。增透压裂半径按40-50米设计,增透压裂点设在工作面风巷安全有电话处,与增透和瓦斯检查作业无关的人员必须撤出本工作面。
在工作面风巷对25#煤层进行拦截抽采参数测定,每50m施工1个¢75mm底板方向穿层钻孔(如图3),每个钻孔参数由矿测量人员依据现实测坐标计算,封孔长度≧20米。

图3邻近煤层卸压抽采钻孔
三、安全技术措施
1、水力压裂
1)封孔管加工
压裂钻孔需送入Φ18mm内径、壁厚为6mm的压裂管,压裂管每根长2m,采用丝扣连接,压裂煤层底板以上至终孔位置采用筛管。筛管采用压裂管周边钻Φ8mm筛孔,同时加前端堵头,详见图4。压裂钻孔孔外的一根无缝钢管尾端焊接Φ25mm高压插销式直通快速接头,确保能正常与高压缠绕钢编管连接。由于送入孔内钢管重量重,为确保钢管不从孔内向下滑,还需在最后一根钢管孔外段加工支撑块。

图4
2)压裂孔的封孔工艺
(1)孔内压裂管管内径为Φ18 mm,壁厚6.0 mm的无缝钢管,每根长2m,用相应接头进行连接;压裂煤层底板以上至终孔位置为筛管,筛管外用纱布包裹;孔口10m段压裂管内径为Φ25 mm,壁厚为8 mm,抗压能力不小于40MPa,每根长2 m。压裂管采用人工送入,直接送入压裂钻孔孔底。
(3)封孔注浆管采用6分钢管,每根钢管长2m,两头套丝,采用管箍连接,送入孔内10m,在距孔口6m开始钻孔,一周3个孔,不在同一圆周上,孔间距0.2m,孔径Φ8mm。注浆管口与球阀连接,球阀与注浆泵注浆管连接;注浆时开启球阀,注浆结束后及时关闭球阀;
(4)在第3根压裂管上捆绑托布条,其形状如“马尾巴”,其方法是将托布条一端绑在压裂管上,当压裂管筛管穿过23#煤层时停止送管,向孔外方向拉动压裂管,托布条收缩,起到封堵水泥砂浆及过滤水的作用。托布条长度不小于1 m,条数以与孔壁较紧密接触为准,为与压裂管绑捆结实,可在压裂管上焊接小齿。
(5)压裂钻孔孔口采用高效封孔水泥封堵,长度不低于8m,同时在孔口打入木塞,高效封孔水泥凝固8小时后方可对剩余孔段注浆。
(6)压裂钻孔采用水泥浆机械封孔,水泥与石膏粉混合比例为100:6,压裂孔注浆至23#煤层底板位置见反浆为止。
2、封孔材料及封孔工具
根据压裂钻孔的封孔要求,所需封孔材料及工具见表2。
表2 压裂钻孔封孔所需材料表
序号    名称    规格    单位    数量    备注
1    封孔泵    BFK—15/2.4    台    1    注浆
2    注浆钢管    2m不钻孔(6分)    根    8    注浆管
3    注浆钢管    2m带钻孔(6分)    根    4    注浆花管
4    管头    6分管接    个    12    连接
5    棉纱(马尾巴)        Kg    10    平孔或府孔时用
6    铁丝    16号    m    80    
7    球阀    6分    个    2    控制注浆
8    高强封孔剂    芙蓉树脂厂    吨    9    单孔材料250 kg

3、压裂增透安全技术措施
1)本工作面压裂增透采用工作面的综采用液压泵,在压裂过程中必须做好防护工作,并详细检查设备及管路的完好,具体由采队当班跟班负责人检查确认,并汇报矿调度室。
2)泵站运行及操作:由采队当班泵站司机负责开按通风现场指挥的要求开泵。泵站应支护良好、排水良好;>1.2m3/min水源、0.5MPa压风、通讯畅通、瓦斯传感器、监控分站、照明、巷道通畅无杂物、无积水。人员进入施工现场后必须查看现场环境,严格执行 “敲帮问顶”制度。
3) 按设备使用的注意事项和安全技术措施要求对设备进行详细检查,确认无异常后方可进行下一步操作;
4)加压前由抽采班当班安全负责人落实专人进行警戒,警戒区域内严禁有人作业,警戒安设地点距离压裂钻孔前后不小于50m;警戒设置设完毕后必须由跟班人员检查警戒范围内有无闲杂人员,确认无人后方可开泵;
5)压裂前必须由瓦检员对风流中瓦斯情况、机电设备附近瓦斯情况进行检查,确定无瓦斯异常现象后方可开泵;
6)乳化泵、增压机必须由熟练的操作工负责操作,做到持证上岗;
7)实施高压压裂的设备、连接管线等由抽采班运到试验地点,安装平整、支撑牢固,连接好管线,压裂敷设的高压管(包含卸压软管),必须用12.5mm钢丝绳锁在巷道内风水管路或吊挂锚杆上,锁卡间距不得大于5m。管路安装完毕必须进行密封性和承压试验,试验压力20Mpa稳定15分钟,并由机运部、通防部、安监部派技术人员进行验收。
8)压裂期间由通风部、机运部组织专业技术人员现场跟班,指导压裂工作的开展;
9)注水必须逐级加压,单次加压不得超过5MPa,最高压力不得大于30MPa,压力的调整必须经过现场跟班人员确认,泵站司机不得擅自调整注水压力;
10)注水过程中跟班人员必须时刻掌握速度,并每小时停泵一次对巷道顶板、淋水情况进行检查,有异常情况的查明原因并采取措施后方可继续压裂;乳化泵水箱供水应采用2趟∮25mm胶管同时供水,并随时注意观察供水情况,防止出现泵箱内水被打干的问题出现。
   11)压裂范围内巡查时必须停泵,且通过压裂钻场或钻孔区域时,严禁正对孔口,严禁在压裂钻孔处停留; 施工作业人员必须在距离孔口20m以外的新鲜风流中进行操作。
12)正常压裂期间必须有在压裂钻孔50m外回风流中安设甲烷传感器检测瓦斯情况,有异常及时汇报矿调度,并通知泵站司机停止压裂,待查明原因采取措施后方可恢复注水;
13)压裂期间各项操作必须进行“手指口述”安全确认;
14)各闸阀、截止阀的操作必须正确,严禁 使用“打、砸、敲”的方式开启或关闭;
15)每次停泵必须对压裂泵进行卸压,卸压完毕后查看压力表及电控箱显示压力,确认指示均为“0”后方可进行下一步操作;
16)卸压完毕后,泵站司机方可关闭电控箱,并将调压阀旋钮调回无压状态;
17)压裂结束后泵站司机必须按设备使用注意事项检查压裂设备、加注润滑油等,保证下一班的正常施工;
18)压裂结束后,施工单位及时对周边围岩情况进行全面检查,人员离开前必须将开关停电闭锁;
四、其它规定
1、在本工作面采取停产治理瓦斯措施期间,当工作面压力普遍处于高位时(超过30MPa)、台阶下沉(超过100mm)或有架前漏顶现象时,经矿长和总工程师同意后,根据工作面压力情况进行割煤向前推进,以便于铺设顶网,以保证工作面支架不被压死和出现冒漏顶事故。
2、工作面停产治理瓦斯期间的系统控制瓦斯浓度为<1%。为保证工作面临时推进回风系统及高位钻孔施工的瓦斯不≧1.0%,可用临时骨架风筒将瓦斯引至回风巷外,并在上偶角设置临时风障。
3、施工高位钻孔和防冒漏顶割煤必须在回风流中的瓦斯浓度不大于1.0%,方可作业。
五、瓦斯治理方案实施安排及相关职责
为保证本工作面瓦斯治理措施的顺利实施和保证治理效果,矿成立以矿总工程师为组长的瓦斯治理方案实施领导小组,具体如下:
组  长:矿总工程师
副组长:矿通风副总工程师
成  员:矿调度、通防部、安监部、生产技术部、地测科、物资管理部、机运部、综采三队、通防队等部门和单位负责人
职责:制定具体瓦斯治理方案实施安排及相关职责,明确各部门和基层队的工作目标,有序开展瓦斯治理工作,确保瓦斯治理效果。
1、组长(矿总工程师)是负责瓦斯治理工作的全面布局和措施实施具体安排的第一技术负责人,负责组织制定瓦斯治理方案和安全技术措施实施的全面工作。
2、副组长(通风副总)负责协助矿总工程师完成具体工作,并协调、监督瓦斯治理方案的实施。
3、成员(矿调度主任)负责瓦斯治理措施实施进展情况的考核、验收工作。
4、成员(通防部)负责瓦斯治理过程中相关数据、资料搜集,对相关措施执行情况进行监督、指导,并积极协调和联系相关单位做好“一通三防”业务保安工作;根据现场瓦斯治理情况进行评估、分析,并及时向组长、副组长及矿相关领导汇报治理效果情况。
5、成员(安监部)负责对本工作面各项措施的落实情况进行监督检查,发现问题立即督促整改。
6、成员(生产技术部)负责本工作面的顶板来压预测预报工作,遇到压力异常情况时,及时通知综采三队和通防队,做好顶板、瓦斯管理相关工作,并监督该工作面和两巷的支护、维护工作,确保过风断面和安全。
7、成员(地测科)负责根据矿井24-1煤层地质构造情况进行分析,如遇变化情况及时通报、通知相关单位做好防范措施。
8、成员(物资管理部)负责瓦斯治理方面的设备和材料供应,确保瓦斯治理设备、材料满足需求。
9、成员(机运部)负责安排矿防爆小组每天对该工作面进行防爆检查,对检查出的问题、隐患立即进行督促整改,并做好相关记录备查。
10、成员(综采三队)
1)严格按规定执行好重点工作面瓦斯管理措施,加强工作面及两巷过风断面的维护,确保最小过风断面不小于6m2。
2)确保机组每次割完煤应将机组停在工作面断面最大的位置,防止影响过风断面。
3)每班由跟班电工对工作面及两巷内的电气设备失爆情况进行检查,发现问题及时处理。
4)要保护好现场检测监控设备,正常使用好综合防尘设施,并按规定做好消防尘工作,杜绝煤尘堆积和飞扬。
5)严格按瓦斯治理实施方案要求做好人员组织安排,确保瓦斯治理工作顺利实施。
11、成员(通防队)
1)负责具体的人员组织和施工安排,并根据现场通风瓦斯、措施实施情况,及时掌握和分析措施实施效果的评估等,并将评估分析情况及时向小组组长汇报。
2)做好矿井风量调查及分配工作,最大限度保证2124-13运输巷入风1250~1350m3/min,如割煤期间瓦斯异常增大时,必须采取措施,防止瓦斯超限。
3)通防队每天安排测风员对该工作面、上隅角的风量、风速、瓦斯涌出量等情况进行分段测定,并将当天工程进度和第二天的工作安排在每天7:10分之前向小组组长和矿调度汇报。
4)通防队每天安排人员对工作面周边通风设施进行巡视,发现问题必须第一时间进行处理汇报、处理。
5)通防队抽放班要管理好现有抽采系统,每天必须有专人对运、回风巷及上隅角的抽采管路进行巡视、维护和放水工作,努力提高该工作面的瓦斯抽采效果,并加快回风巷高位抽放钻孔的施工,并确保钻孔深度、方位符合要求,且打钻人员现场交接班,正常情况下必须保证人停钻机不停的要求。
6)在工作面风巷对23#煤层进行增透卸压抽采,增透压裂孔每50米布置1孔,¢75mm卸压抽采孔每50米1组暂定3-5个孔,每个钻孔必须穿过23#煤层,封孔长度≧20米。增透压裂半径按40-50米设计,综采三队根据通防队的施工进度,做好撤架工作。
7)通防队监测班加强安全监控系统的管理和维护,每班有专人进行巡视,确保断电灵敏、可靠。
8)通防队瓦检班加强现场瓦检员的履职及工作面瓦斯检查工作,并在上隅角设置不少于5米的瓦斯检查杆或沿上帮敷设胶皮管,监控尾巷瓦斯浓度变化情况,并及时向通防队调度进行汇报。
9)通防队现场跟班人员每班要按措施要求做好现场通风瓦斯管理,了解通风瓦斯情况,并加强与施工单位沟通协调工作,确保瓦斯治理措施顺利实施。
10)通防队必须做好与施工单位的沟通协调工作,执行好瓦斯超限断电撤人制度,工作面每次停电后恢复供电时必须由通防队值班队干专门负责通知(回风流中瓦斯低于0.8%时,可以送工作面及运巷桥转电源,如因工作需要使用工作面溜子时,必须保证瓦斯在0.8%~1%以下),期间其他人员一律不准送电。
11)瓦斯超限时,瓦检员、跟班人员、班组长及安全员有权命令工作面停电撤人,查明原因,采取措施,经矿调度同意后方可恢复生产。
12)在贯彻本措施时,同时贯彻施工高位钻孔和运安设管路等相关安全技术措施。
13)所有参加作业的人员必须贯彻学习本措施,并签字备查。
六、灾害应急措施
1、当工面发生顶板、瓦斯、煤尘爆炸、火灾、水灾等灾害时,现场人员应立即将灾害时间、地点、灾害程度及受灾害威胁的人员等向矿调度室及队汇报清楚,以便及时调动矿山救护人员救援和撤离受灾害威胁的人员。
2、当工作面发生灾变时,现场的班组长、瓦检员、安监员有权命令停止人员作业,组织现场人员根据灾情有序抗灾或撤离灾区。
3、当无法撤离灾区时,应及时采用现场物料构筑临时避难场所,发出有规律的求救信号,等待救援。
4、当发生水灾时,人员应沿着最短路线向高处撤离灾区。
5、任何人发现井下火灾时,应视火灾性质、灾区通风和瓦斯情况,立即采取一切可能的方法直接灭火,控制火势,并迅速报告矿调度室。矿调度室在接到井下火灾报告后,应立即按灾害预防和处理计划通知有关人员组织抢救灾区人员和实施灭火工作。
矿值班调度和在现场的队、班组长应依照灾害预防和处理计划的规定,将所有可能受火灾威胁地区中的人员撤离,并组织人员灭火。电气设备着火时,应首先切断其电源;在切断电源前,只准使用不导电的灭火器材进行灭火。
抢救人员和灭火过程中,必须指定专人检查瓦斯、一氧化碳、煤尘、其他有害气体和风向、风量的变化,还必须采取防止瓦斯、煤尘爆炸和人员中毒的安全措施。
6、当发生火灾、瓦斯及煤尘爆炸事故时,应及时佩戴好自救器迎着新鲜风流撤离灾区。
7、进行避灾时,沿途应做一定的标记,以便救护人员及时营救。
8、应尽量保持体力和节约使用矿灯。
9、救灾路线:救护人员逆着撤退路线进入灾区救护。
10、自救互救方式
1)应急救援方针及原则
①统一指挥的原则:所有现场救护人员必须听从现场指挥负责人的安排。
②保护人员安全优先的原则:在保证救援人员安全的前提下,实施救援。在实施救援过程中做到以人为本、统筹兼顾、主次分明、重点突出。
③防止和控制事故蔓延优先的原则:必须采取一切可能的手段首先控制事故,然后防止事故继续蔓延,最终消灭事故。
④保护环境优先原则:在实施救援过程中,应先对已被破坏的环境进行有效控制,然后改变环境,使其达到安全要求:不要因急于救援继续破坏原来的环境,从而造成新的事故的发生或增加救援难度。
⑤自救互救的原则:事故发生后,在救援人员没有到达前及救灾过程中,事故地点及附近的职工应组织自救互救,利用现场一切器材和条件,及时采取措施,尽量减少人员伤亡和财产损失。
⑥救灾路线:救护人员逆着撤退路线进入灾区救护。
2)避灾路线
①当工作面冒顶时,人员一律就近撤离至两巷安全处,沿以下路线撤退:
工作面(冒顶段上部人员)→回风巷→2124-13煤层上山→2125-2煤层上山→+1220m水平一采18#降低回风石门或经+1400m水平运输石门到地面。
工作面(冒顶段下部人员)→运输巷→+1220m水平一采+1330m石门或经+1220m水平一采架空行人上山到地面。
②当工作面发生水灾时,人员沿以下路线撤退:
工作面→回风巷→2124-13煤层上山→2125-2煤层上山→+1220m水平一采18#降低回风石门→1400m水平运输石门→+1400m水平运输大巷→地面。
运输巷→2124-13煤层上山→2125-2煤层上山→+1220m水平一采18#降低回风石门→1400m水平运输石门→+1400m水平运输大巷→地面。
③当工作面发生火灾、瓦斯、煤尘爆炸时,逆着风流撤退:
进风流人员:工作面→运输巷→+1220m水平一采+1330m石门→+1220m水平一采架空行人上山→+1400m水平运输石门→+1400m水平运输大巷→地面。
回风流人员:回风巷人员立即佩戴好自救器就近撤离到新鲜风流中(2124-13工作面煤层上山向下走)避灾。
3)避灾路线图(见附图)
七、工作面恢复生产要求:
根据该工作面瓦斯治理效果,如回风流瓦斯浓度≤0.5%,工作面割煤期间瓦斯浓度≤0.8%时,经矿相关领导批准同意后,综采三队可以恢复正常生产。如瓦斯浓度未降到措施规定要求,严禁施工单位从事生产工作。



附图:2124-13采煤工作面避灾路线示意图

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