1101工作面底板抽放巷防突专项设计1331.docx
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1、1101采面底板抽放巷专项防突设计及措施设计及措施名称:1101采面底板抽放巷防突设计及措施目录一、矿井基本情况:41、开拓、开采情况42、矿井通风、瓦斯情况43、煤层及煤质情况44、矿井煤与瓦斯突出情况55、瓦斯抽放系统6二、抽采工作面概况61、抽采工作面位置、范围和相邻工作面62、抽采范围7三、区域抽采防突设计及措施7(一)、区域突出危险性预测7(二)、区域防突设计8(三)、区域防突措施效果检验12(四)、区域性验证14(五)抽采达标评判14四、安全技术措施15(一)、一般要求15(二)、施钻的管理和规定16(三)、防突钻孔封孔18(四)钻孔与抽采瓦斯管连接19(五)抽采系统安全措施。20
2、(六)、检查20五、附图221、钻孔施工设计图222、防治煤与瓦斯突出基本流程图22一、矿井基本情况:1、开拓、开采情况矿井采用平硐+暗斜井开拓, +250m水平为扩建区域。+250m水平上开采标高垂高约153m划分为两个区段,即+310m区段和+250m区段。各区段的底板抽放巷布置在距煤层30米的底板茅口灰岩中。2、矿井通风、瓦斯情况矿井采用中央分列式通风方式,机械抽出式通风方法。矿井设两个进风井,一个回风井。+383m主平硐和+383m专用进风井为进风井,+525m回风平硐为回风井。新鲜风流从+383m主平硐进入后由主平硐和+383m水平运输巷进入到+250m水平扩建区域和+383m水平以
3、上的生产区域。目前矿井+525m回风平硐配备主要通风机两台(一台运转、一台备用),型号均为FBCZ-NO:14,配套电机功率30kw。根据初步设计该更换主要通风机为FBCDZ-NO:18对旋式通风机,配套电机功率2110kw。根据广安市矿山救护大队2010年度矿井瓦斯等级鉴定资料,该矿绝对瓦斯涌出量为2.571m3/min,相对瓦斯涌出量为28.76m3/T,属煤与瓦斯突出矿井。3、煤层及煤质情况矿井含煤地层为二叠系龙潭组(P1L1)下部,所产煤层为K11煤层,分层后为K12煤层。本煤系地层含煤五层,K11煤层在区内属稳定煤层,顶底板岩性稳定较好,属该区主采煤层外的其它煤层均不可采。煤层特征见
4、表。煤层层位厚度(m)顶板底板夹矸其它K11P2L10.951.23泥岩、砂质泥岩、灰岩泥岩、砂质泥岩含1-2层,厚0.00.10矸石为黑色炭质泥岩煤层层位稳定结构简单K12P2L10.891.2泥岩、砂质泥岩,石灰岩泥岩、砂质泥岩含1-2层厚0.460.01矸石炭质泥岩煤层层位稳定结构简单4、矿井煤与瓦斯突出情况 我矿于2009年8月委托中国矿业大学进行突出危险性鉴定,其具体参数如下:表3 突出危险性鉴定表12345678910111213141516瓦斯压力(MPa)煤体坚固性系数f瓦斯放散初速度p煤的破坏类型吸附常数吸附常数孔隙率(%)真密度()视密度()分析基水份/分析基灰份/分析基挥
5、发份/分析基固定碳钻孔瓦斯流量衰减系数煤层透气性系数瓦斯含量0.950.457.8III20.1020.6417.551.591.470.310.4712.8632.282.333.3249.9358.360.0330.49 6.09 5、瓦斯抽放系统a、矿井抽放系统 矿井在+520m水平总回风井地面建成了一座固定瓦斯抽放系统,安装了型号为2BEA-252型水环式瓦斯抽放泵,功率为37KW,极限真空33hPa,最大排气量26m3/min,抽放主管采用管径为200mm的UPVC管敷设至井下各主要巷道,抽放支管采用管径为125mm的UPVC管敷设至井下各待抽巷道及钻场。 b、防突设备矿井购置了ZD
6、Y-620型矿用坑道钻机2台,ZDY-1250型22 KW矿用坑道钻机1台进行防突钻孔,ZY-750型18.5KW矿用坑道钻机1台,1台封孔泵型号为BFK-10/1.2,4KW进行封孔,封孔材料采用水泥、石膏封孔,采用2台WTC瓦斯突出参数解析仪进行预测预报及效果检验。超前排放钻孔和预测预报及效果检验钻孔采用二、抽采工作面概况1、抽采工作面位置、范围和相邻工作面该工作面名称为1101采煤工作面底板抽放巷,位于+310m水平。1101采面轨道运输巷标高+310m,1101采面运输巷标高+320m,在该巷道施工钻场向1101采面轨道运输巷和1101采面运输巷布置穿层钻孔预抽煤层瓦斯,1101采面底
7、板抽放巷北翼为井田边界,上部为1101采煤工作面。2、抽采范围在1101采面底板抽放巷向1101采煤工作面布置网格穿层钻孔预抽煤层瓦斯,在掘进1101采煤工作面轨道运输巷及工作面运输巷前,已布置钻场,每个钻场布置30个钻孔控制1101采面轨道运输巷巷道轮廓线下帮10米,1101采面运输巷巷道轮廓线上方20米,走向长度707米和倾斜长度45米的一个掘进条带且预抽达标,现在抽采范围为1101采煤工作面运输巷20米以上,1101采煤工作面回风巷以下,北开切巷外10米的范围。三、区域抽采防突设计及措施(一)、区域突出危险性预测新水平、新采区、新区段开采前均要预测煤层的突出危险性,经预测后,突出煤层划分
8、为突出危险区和无突出危险区,未进行区域预测的区域视为突出危险区。区域预测方法,采用压力表测定煤层瓦斯压力瓦斯方法。划分出无突出危险区和突出危险区以外的区域,应当根据煤层瓦斯压力P或煤层瓦斯含量W进行预测。预测所依据的临界值按下表规定执行。根据煤层瓦斯压力或瓦斯含量进行区域预测的临界值瓦斯压力P/(MPa)瓦斯含量W/(m3/t)区域类别P0.74W8无突出危险区其他情况突出危险区采用测定煤层瓦斯压力区域预测方法时,还应当符合下列要求:预测所主要依据的煤层瓦斯压力、瓦斯含量等参数应为井下实测数据;测定煤层瓦斯压力、瓦斯含量等参数的测试点在不同地质单元内根据其范围、地质复杂程度等实际情况和条件分别
9、布置;同一地质单元内沿煤层走向布置测试点不少于2个,沿倾向不少于3个,并有测试点位于埋深最大的开拓工程部位。根据防治煤与瓦斯突出规定的防治煤与瓦斯突出基本流程参考示意图,进行开拓后区域预测,划分突出危险区或无突出危险区。附:防治煤与瓦斯突出基本流程参考示意图(二)、区域防突设计(1)钻孔间距的确定:钻孔孔底间距应小于或等于钻孔有效排放半径的2倍,还应根据煤层透气性系数决定,抽放时间短而煤层透气性系数低时取小值,否则取大值。采用密钻孔网格布置方式,由底板岩石抽放巷道每30m布置一个钻场。根据本矿透气性糸数设计钻孔间距为横向10米纵向10米。在钻场内向K1煤层均匀布置钻孔穿透K1煤层深入顶板0.5
10、m终止。 钻孔间距参考表100m钻孔瓦斯流量衰减系数煤层透数/(m2.MPa-2d-1)钻孔间距/m10-3-10-310-225难以抽放0.0510-210-158勉强抽放 0.0050.0510-110812容易抽放0.0051010(2)钻孔有效抽放半径的确定抽放钻孔有效半径的测定方法,通常是在抽放断面上打一个测压孔,准确地测出煤层的瓦斯压力,然后距测压孔由远而近地打抽放瓦斯钻孔,观察瓦斯压力情况。如果某一钻孔在规定的抽瓦斯时间内,能将测压孔的瓦斯压力降低到容许的数值,则该钻孔距测压孔的距离即为钻孔有效抽放半径。在未测定之前采用10m10m布置。以后按观察数据进行调整,根据测定,钻孔的有
11、效抽放半径一般为1.02.5 m.因此穿层钻孔按10m10m布置。(3)钻孔深度确定单一钻孔的瓦斯抽放量与其孔长基本上成正比关系,尽可能采用长钻孔以增加抽放量和效益,根据本矿钻机为ZY-750型,在钻场内向K1煤层均匀布置钻孔穿透K1煤层深入顶板0.5m终止,先向煤层水平施工一个钻孔,记录钻孔各阶段深度,确定煤层与底板抽放钻场距离,然后作防突钻孔施工图。(4)钻孔直径的确定钻孔直径根据钻机性能、抽放瓦斯量、抽放半径等因素确定,本矿设计钻孔直径为75mm钻头钻孔 (5)控制范围及每个钻场钻孔个数:1101采煤工作面运输巷20米以上,1101采煤工作面回风巷5米以下,走向长690米,倾斜长40米的
12、一个条带。根据抽放半径和控制范围共设计23个钻场,每个钻场布置钻孔12个,加原掘进条带钻孔共42个钻孔,10m10m 的网格钻孔全面覆盖1101采煤工作面。附:钻孔布置图。(6)水泥注浆泵封孔采用水泥注浆泵封孔,封孔长度容易达到设计要求,封孔效率高,钻孔封孔效果好,但操作较为复杂。矿用型注浆封孔泵主要应用于煤矿瓦斯抽采封孔,同时还广泛应用于煤层注水封孔、注浆封孔及其它各种类型钻孔的封孔。该泵自身具有搅拌功能,封孔质量可靠,封孔工艺简单,使用方便,易于维护。其额定压力1.2(2.4)MPa,流量为0.0080.01m3/min。矿用型注浆封孔泵其主要由矿用隔爆型电磁起动器,封孔管采用抗静电的工程
13、塑料管或铁管。以钻孔封孔长度为8m为例,封孔材料采用425硅酸盐水泥,孔内抽采管长度8m,为DN25mm矿用PVC管或铁管,抽采管在孔内端钻1020个直径10mm的小孔,并用双层铁筛网扎好。工艺过程:一般在打钻将要结束时就可开始准备水泥砂浆。水泥砂浆一般应加入适量的膨胀剂,以避免凝固后收缩出现裂缝。当钻孔倾角较小时可适当增大浆液的浓度、适当增大封孔长度。井下封孔操作方法为:1、检查封孔泵是否完好,封孔所需用的工具,配件等是否带全;2、检查抽采钻孔所需的抽采管是否齐全,长度是否达到要求(DN25mm,每根长度9m);3、根据井下钻孔的封孔深度,计算所需要的水泥量,按照水泥石膏水8:1:适当配制浆
14、液。4、采用直接将井下装水泥的编织袋缠绕在抽采管上,送入钻孔内封住孔口,其做法如下(如下图所示): 井下注浆封孔方法示意图将抽采管的一端与注浆管摆放在一起,其重叠处约30Cm左右;准备编织袋;将袋子开口端向孔口处,如图所示将抽采管与注浆管缠绕;用麻绳或麻线等,将抽采管、注浆管及编织袋捆紧;如图所示送入孔内,并保证封孔严实不漏浆;按泵的操作规程,开动泵搅拌水泥浆,均匀后并开始注浆,水泥浆先将编织袋胀大,并封住钻孔,继续注浆直到注完为止,注浆时,孔口可能会漏一些浆,但不会影响整个封孔质量;注完后即可直接将注浆胶管拔出。5、按以上方法进行下一个孔的注浆封孔。6、当钻孔为负倾角时在封孔段必须设置防止水
15、泥浆流入孔底的措施。7、所有要封的钻孔封完后,要将封孔泵清洗干净。(7)、钻孔与管路的连接钻孔与抽采瓦斯管连接时,设置孔板流量计、气压计、观测嘴、阀门及放水器。封孔装置与抽采管路之间用32mm高压胶管将抽采钻孔导管与钻场汇流管相联结,并用8号圆丝将两端扎紧,做到密闭不漏气,高压胶管不能拐120以下的急弯;汇流管与钻场瓦斯管连接,再与巷道中的瓦斯抽采支管连接。钻孔与管路联结见下图放水器阀门抽放支管汇总管钻孔封孔材料抽放管煤层流量测定管流量测定管煤层抽放管封孔材料钻孔汇总管抽放支管阀门放水器钢丝胶管(三)、区域防突措施效果检验1、根据防治煤与瓦斯突出规定,设计采用以预抽区域的煤层残余瓦斯压力方法进
16、行措施效果检验。 对预抽煤层瓦斯区域防突措施进行检验时,应当根据经试验考察,确定的临界值进行评判。在确定前可以按照如下指标进行评判:采用残余瓦斯压力指标进行检验,煤层残余瓦斯压力小于0.74MPa的预抽区域为无突出危险区,否则,即为突出危险区,预抽防突效果无效。 当采用煤层残余瓦斯压力的直接测定值进行检验时,若任何一个检验测试点的指标测定值达到或超过了有突出危险的临界值而判定为预抽防突效果无效时,则此检验测试点周围半径100m内的预抽区域均判定为预抽防突效果无效,即为突出危险区。2、 对预抽煤层瓦斯区域防突措施进行检验时,均应当首先分析、检查预抽区域内钻孔的分布等是否符合设计要求,不符合设计要
17、求的,不予检验。3、设计采用直接测定煤层残余瓦斯压力参数进行预抽煤层瓦斯区域措施效果检验,在每个钻场安设1个压力表,对预抽煤层残余瓦斯压力实时测定,应当符合下列要求:对穿层钻预抽区段煤层瓦斯区域防突措施进行检验时若区段宽度(两侧回采巷道间距加回采巷道外侧控制范围)未超过120m,以及对预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施进行检验时若回采工作面长度未超过120m,则沿回采工作面推进方向每间隔3050m至少布置1个检验测试点;若预抽区段煤层瓦斯区域防突措施的区段宽度或预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施的回采工作面长度大于120m时,则在回采工作面推进方向每间隔3050m,至少沿工作面方向布置2个检验测试
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