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1、古蔺县三桂煤矿开采保护层防突设计编制人：王选俊 二一一年一月古蔺县三桂煤矿开采保护层专项防突设计第一章；开采保护层的设计依据；（1）煤矿安全生产法、煤矿安全规程、国有煤矿瓦斯治理规定、矿井瓦斯抽放管理规范、防治煤与瓦斯突出规定。（2）国务院安委会（2008）17号文件；关于进一步加强煤矿瓦斯治理工作指导意见。（3）川经煤炭函2009116号。批准我厂为突出矿井。（4）煤矿质量标准化验收标准、瓦斯治理示范矿建设体系 (5)根据国家煤监局防治煤与瓦斯突出规定：第七十三条 在突出矿井开采煤层群时，如在保护有效垂距内存在厚度1m及以上的无突出或弱突出煤层时，必须首先开采保护层。开采保护层后，在被保护层
2、中受到保护的区域可按无突出危险区进行采掘工作；在未受到保护的区域，仍必须采取区域防突措施。（6）开采保护层应遵循：如煤层群中有几个保护层时，应首先考虑上保护层。不但符合由上而下的开采顺序，而且突出危险层同水平的巷道能位于保护范围内。（7）开采保护层时还应同时抽放被保护层的瓦斯。（8）开采选择上保护层C15（Y4）做为保护层。其保护范围在煤层倾角35开采煤层间垂距C255-8米C249-11米C198-12米C15煤层，共计垂距22米-31米，平均28米。符合缓倾斜和倾斜煤层开采保护层的最大有效距离（上保护层小于50米的要求）。（9）C15号煤（当地俗称“打铁煤”）厚度1.01.15米，在矿区内
3、属煤层层位比较稳定的薄煤层，瓦斯涌出量较少。我厂技术组在2009年2月15日至2009年2月25日连续10天对C15号煤的300米巷道，暴露面积约1000m2的范围供风120m3/min进行实测，瓦斯浓度均在0.1%以下。访问本区域以往小窑开采C15号煤和开采其它煤层情况，C15号煤瓦斯涌出量最小，而且C15号煤层是矿区内赋存的C25号煤层以上的唯一一层可作为保护层的可采煤层。2006年我厂因在C24煤层中布置车场造成瓦斯突出，也想开采C15煤层作解放层，当时从C25掘进三个石门进入C15，并在C15煤层中从现行人巷底部石门处+820m标高位置往南掘了275米运输巷，倾向对应位置+870m标高
4、位置往南开掘200米回风巷，每隔40米掘一条上山贯通运输巷和回风巷。根据当时瓦检记录，工作面瓦斯稳定在0.04%左右，除因停风瓦斯超限几次外，其余时间瓦斯从未超过0.1%。且从未发现过突出征兆。（10）根据实际测定：2009年3月8日，我厂采用钻屑防突指标法，在C15煤层运输巷，回风巷选择三处不同位置每处钻三个孔，每个孔深12米，三次测得C15煤层的最大钻屑量分别是21N、22N、23N，K1值指标分别为0.01、0.02、0.03。离突出危险性临界值相差甚远，可以判断C15煤层无突出危险性，且通过比较C15煤层瓦斯压力最小，所以选择C15（Y4）煤层瓦斯压力最小层做保护层进行开采是符合煤与瓦
5、斯突出防治细则、煤矿安全规程等相关规定可以作为保护层开采。（11）我厂在+820m标高以上，由于过去采煤工艺比较落后，沿用局部通风机“树枝”状采煤法或房柱式采煤法，这些区域的采空区多数被煤柱包围，顶板有煤柱支撑没有垮落破坏，采空区没有通往地表的裂隙，房柱式空区内积聚了大量的瓦斯和老窑水，瓦斯并没因煤层的采动而得到释放，相反因吸附状态的瓦斯变成游离态瓦斯而使瓦斯压力大大增加，同时地压集中，弹性能得不到释放。这些区域布置巷道搞抽放从治灾的时间上来看已不可能，从目前的系统上来讲也不可能，唯有开采上解放层（C15）才能达到治理灾害的目的。（12）我厂目前主井总进风1102m3/min，主要用风地点两个
6、：即南二抽放巷和南三灰岩掘进头，两处加其余地点总用风量仅546m3/min，即使加上漏风，风量富余也有400m3/min多，所以开采保护层从通风能力上完全能满足要求。（13）我厂已按省、市及县局有关文件精神和规定要求进行了瓦斯抽放的有关工作，建成了瓦斯抽放站并进行了瓦斯试抽，但以前采用的顺层钻孔抽放施工方案效果不是十分理想，目前也未验收合格。我厂正在开掘一系列专用的底板灰岩巷搞瓦斯网格抽放，但这套巷道系统长近1300米，从施工到投入使用要一年多时间，加上预抽到瓦斯压力降到符合开采要求将经历相当长的时间，从治灾的时间和效果上不如开采解放层来治灾更容易达到目的。（14）我厂地质情况比较杂，有一条南
7、北走向的大断层横穿井田范围内，单纯采用底板网格抽放达不到治理断层瓦斯灾害的目的。开采解放层和抽放同时实施才能达到从根本上治理瓦斯灾害的目的。上部C25煤层虽已开采，即使采空区瓦斯已全部释放，但从+820m标高以下已发生过三次突出，进行深部开采必须先进行瓦斯灾害治理。尽快从上阶段到下阶段进行解放层开采从时间和空间上才满足治灾要求。综上所述，古蔺县文兴煤厂在开拓布置结合防突要求，优先选C15（Y4）煤层做为解放层开采的方案对其开采范围内的煤层群进行解放符合防突要求，而且是当前从采掘布置和时空顺序上来考虑的唯一可行的最优方案；在+820m标高以下采用底板网格孔预抽煤层瓦斯也是可行的矿井深部区域性防突
8、配合保护层开采的优化组合设计方案。在局部未受到保护的区域，选用局部防突措施进行防突治灾。第二章；保护层工作面基本情况1.（即5）煤层：厚1.0-1.15m，煤层赋存稳定，矿井内大部分可采，向深部变厚，为简单复杂结构。煤质为富灰、低偏中硫低磷无烟煤。Y4与Y3煤层间距为4m。顶板为黑色泥岩，有时为岩屑砂岩。底板为深灰色粉砂质泥岩，局部地方为岩质细砂岩。2.矿区走向长度900米，倾向宽度165米，煤层厚度1.2米；矿井开拓以人行下山巷道为界将划分为南北采区，再以煤层倾向划分3个区段（50米）布置采煤工作面后退式进行回采。3.工作面采用走向长壁后退式布置，走向长度150米，倾向长度80100米，采用
9、单体液压支柱支护顶板，全部垮落法处理采空区。工作面最大空顶距4.2米，最小空顶距3.2米，放顶步距1米。采煤工艺；炮采。煤炭自溜在运输巷装车到井底车场提升到地面。4.工作面通风采用负压抽出式通风，供风量；200m3min,工作面瓦斯浓度0.22%；回风流中的瓦斯浓度0.38%；工作面防尘系统采用地面水池引入在工作面进风巷装煤点，回风巷分别安装喷水龙头降尘。工作面已安装瓦斯传感器2台进行瓦斯监控。供电采用127V煤电钻。在工作面进风巷安装数字电话与地面调度室相通。第五章；保护范围和效果检验方法一.开采保护层后的保护范围；C15煤层开采以后对上部顶板的瓦斯和下部c19.c23.c24.c25等煤层
10、的瓦斯释放和减轻瓦斯压力。同时在开采C15煤层时，采用顶板穿层预抽钻孔对下部所有煤层瓦斯进行预抽，达到消除瓦斯突出的潜能。二效果检验方法；1.保护层的最大膨胀量大于千分之三，则检验和考察结果可实用于其它区域的同一保护层和被保护层。2.若保护层与被保护层的层间距离、岩性及保护层开采厚度发生变化时，应再次进行效果检验。3采用残余瓦斯压力、残余瓦斯含量、顶底板位移量证实的指标和方法，也可以结合煤层透气性系数变化率等辅助指标。4.检验时的判断指标按照预测指标执行。在检验期间发生喷孔、顶钻及其它突出预兆在其周围100米内判断为突出危险区。当采用残余瓦斯检验时，任何一个钻孔超标在其周围100米范围判断为突
11、出危险区。5.检验钻孔的布置要求；a.对区段宽度小于120米；回采工作面长度小于120米，沿工作面走向按3050米布置1个检验孔。大于120米布置2个检验孔。对煤巷条带穿层预抽措施的按3050米布置1个检验钻孔。对煤巷顺层预抽措施的按2030米布置1个测定区并不得少于3个检验钻孔。所有钻孔布置在密度较小、孔间距较大、预抽时间较短的位置。当地质构造复杂时要增加检验钻孔。b.检验钻孔与周围预抽钻孔保持相等距离。避开瓦斯排放范围和预抽超前距。三区域性预测方法；煤层瓦斯风化带为无突出危险区域。采用瓦斯地质分析方法划分出突出危险区域。突出位置以上20米（埋深）和以下范围划分为突出危险区。根据煤层瓦斯压力
12、和瓦斯含量划分为突出危险区和无突出危险区域。预测临界值如下表；瓦斯压力pMPa瓦斯含量w(m3.t-1)危险性0.748无突出危险区0.748突出危险区在井下同一地质单元内沿煤层走向布置测试点2-3个，煤层倾向布置测试点不少于3个。(6)在突出煤层中有下列情况之一者必须进行突出危险性预测，并按突出危险工作面进行管理。a、突出层构造破坏带（断层、褶曲、火成岩侵入）；b、煤层赋存条件急剧变化区域；c、采掘应力叠加区域；d、预测过程中的喷孔、顶钻动力现象；e、工作面出现明显突出预兆。第六章； 保护层工作面布置图和相邻煤层保护范围图 第一节；保护层工作面布置图第二节；保护层保护范围的确定；1.矿井首次
13、开采保护层时，必须进行保护层保护效果及范围的实际考察，并不断积累、补充完善资料，以便尽快得出确定本矿保护层有效作用范围的参数。2. 开采保护层时，采空区内不得留有煤(岩)柱；特殊情况需留煤(岩)柱时，应经矿务局总工程师批准，并将煤(岩)柱的位置和尺寸准确地标在采掘平面图上。每个被保护层的瓦斯地质图上，应标出煤(岩)柱的影响范围，在这个范围内进行采掘工作时，必须采取防治突出的措施。3. 保护层在特殊情况下非留煤柱不可时，必须按照表18填写煤柱记录表。保护层留有不规则煤柱时，必须按照其最外缘的轮廊划出平直轮廓线、并根据保护层与被保护层之间的层间距变化，确定其有效影响范围，在被保护层进行采掘工作时，
14、还应根据采掘瓦斯动态及时修改。4. 开采厚度等于或小于o5m的保护层时，必须检验保护层的实际保护效果。如果保护层的实际保护效果不好，在开采被保护层时，还必须采取防治突出的补充措施。 5. 在有抽放瓦斯系统的矿井开采保护层时，应同时抽放被保护层的瓦斯。 开采近距离保护层时，必须采取措施严防被保护层初期卸压的瓦斯突然涌入保护层采掘工作面或误穿突出煤层。第七章；开采保护层和相邻煤层瓦斯涌入工作面的管理1.在开采保护层时，布置钻孔抽采下部煤层的瓦斯。2.埋管预抽采空区的瓦斯。3.在C15煤层顶板布置瓦斯钻孔抽放保护层裂隙带内的瓦斯。4.在保护层工作面加强通风管理和瓦斯监测监控的管理工作。第八章；安全技
15、术措施一一般技术规定；1 开采保护层同时抽采被保护层的瓦斯。2.开采近距离保护层时防止被保护层的瓦斯涌入保护层工作面或误穿突出煤层。3.保护层工作面超前被保护层工作面100米以上。4.开采保护层时，采空区不得留煤柱，经批准留设时，必须标注在采掘工程平面图上。并在被保护层的瓦斯地质图上画出影响范围，以便采取防突措施。（一） 建立避灾硐室的要求；1. 深度小于6米，高度大于2米，宽度大于15人的位置，面积大于7.5m2,硐室支护保持良好，并与矿井调度室直通电话。2. 硐室内配备足够用水，供风量；0.3m3min人，采用压缩空气时有减压装置和有阀门控制的呼吸嘴和与地面调度室相通的电话。3. 硐室内配
16、备齐全最多人数的自救器。二安全防护措施（一）建立防突门（反向风门）的要求；1. 在掘进工作面进风侧建立2-3道，间距大于4米，距工作面距离根据工作面通风系统和预计突出强度确定（一般大于70米，若小于70米建立3道反向风门）。反向风门距工作面回风巷大于10米。2. 墙厚度大于0.8米，深入岩石内0.2米，深入煤体内0.5米，通过墙体的孔洞必须设置逆止门。3. 人员进入时，反向风门打开顶牢，爆破作业和无人时，反向风门必须关闭。（二）建立档栏实施的要求；1. 挡栏可用金属、矸石或木垛等构成，金属挡栏一般是由槽钢排列成的方格框架，框架中槽钢的间隔为0.4m,槽钢彼此用卡环固定，使用时在工作面的框架上再
17、铺上金属网，然后用木支架将框架撑成450的斜面。一组挡栏通常由两架组成，间距为6-8m。可根据预计的突出强度在设计中确定挡栏距工作面的距离（一般取6-8米）。（三）实施远距离爆破的要求；1. 明确爆破地点，避灾路线，停电，撤人和警戒范围。2. 作业时，撤出井下人员到地面，切断井下电源，井口前方50米，两侧20米范围内严禁任何火源。3. 煤巷掘进作业时，爆破地点在反向风门之外的进风流或避灾硐室内，距工作面的距离为300米，回风系统必须撤人断电，进入检查时间大于30min.（四）建立临时避灾点（压风自救系统）的要求；1. 掘进巷道长度超过500米，必须设置工作面避难场所。其要求与采区避灾硐室要求相
18、同。2. 压风自救装置安装在掘进工作面巷道和采煤工作面巷道内的压缩空气管道上。3. 在以下每个地点都应至少设置一组压风自救装置：距掘进工作面25-40m的巷道内、爆破地点、撤离人员与警戒人员所在的位置以及回风道有人作业处等。在长距离的掘进巷道中，应根据实际情况增加设置。4. 每组压风自救装置应可供5-8个人使用，平均每人的压缩空气供给量不得少于0.1m3min.三安全技术措施；1.每次作业时必须有专人检查保证工作面回风系统的稳定可靠性，反向风门、压风系统、个人防护必须可靠。2.爆破工作时，必须辙出回风流的人员，在通往回风流的交叉口设置警戒，严禁人员进入。（警戒人员的站岗位置在不受突出造成伤害的
19、地点或压风自救点的位置，在矿井回风井口20米范围内严禁任何烟火）。切断回风流中除监控设备和局部扇风机外的一切电源。3. 掘进工作面派专人检查各项安全防护设施的准备使用情况，对放炮管理严格按照煤矿安全规程、爆破操作规程进行操作。放炮前人员全部撤离在避灾硐室内和大于300米外的进风流中，经电话请示调度室同意放炮命令后方可放炮。5.放炮后进入工作面的检查必须等到30分钟以后由瓦检员、放炮员、班组长、现场跟班矿长四人进入检查安全情况，如有安全隐患立即处理完善。6.每次放炮和工作面无人作业时必须关闭防突风门和安装挡栏设施。7. 瓦斯排放钻孔布置参数；1.控制范围；巷道上部5米，下部3米，两帮各5米。钻孔
20、间距暂按20倍孔径计算取1.5米。地质构造区域必须加大控制范围，缩小孔径和孔间距进行布孔。8. 建立管理机构；A.矿部设立防突队专项进行防突工作的开展。设防突队长1名。防突队员9名。a) 防突设备配备表；序号仪器型号仪器名称数 量1CJG10型甲烷鉴定器12CJG100型甲烷鉴定器23CQ300C型瓦斯流量计14WTC1型瓦斯突出参数仪15ZYG260型防突钻机16ZBEA303型水环真空泵27ZYG100型防突钻机1865114mm扩孔钻头5942mm螺旋钻杆30010PE管瓦斯抽放管200011WTY2型瓦斯突出预报仪1c.防突现场管理；1.防突队根据矿部技术科下达的预抽预报钻孔参数结合防
21、突规定按时准确地进行预测预报并将检查结果认真填好现场防突牌板记录和预测报告单，下班时将原始预测预报单送技术负责人和矿长审核，根据审核意见确定工作计划。2.现场施工各种防突钻孔的相关参数监督管理工作由作业地点跟班铁种作业人员负责，严禁弄虚作假，否则承担相关责任。3.若预测指标无突出危险，工作场所无煤与瓦斯突出预兆，防突队根据审核批准的进度在现场防突记录牌板上据实填写；预测人员、时间、孔数、孔深、许掘距离、超前距离、掘进起止范围等。作业人员根据防突牌板的内容要求施工，每班施工进度由现场跟班人员记录和上报，严禁突破安全屏障，否则承担相关责任。4.若预测指标有突出危险或工作场所有突出预兆，严禁安排人员
22、从事与防突无关的工作，待矿部采取有效措施后方可作业。5.防突措施的钻孔布置由专职防突人员负责进行，在施工钻孔时的安全由施工班长负责监管。钻孔参数、封孔长度、管路安装质量等的监管由现场跟班人员和矿部通风部门负责。预抽（排放）指标的收集由防突队负责，突出危险性的判断由技术科负责初评上报技术负责人审批为准。4.实施防突措施后由防突队按时进行检查；管路、抽采（排放）情况、通风瓦斯和监测监控、电话通讯、防突风门等，确保抽采正常安全可靠。5.突出工作面的掘进作业前，由跟班人员和跟班矿长负责对安全防护措施进行检查确认合格后，严格按照作业规程、防突规定、煤矿安全规程等相关规定组织生产作业。9.凡进入工作面作业人员必须进行学习揭煤措施并经考试合格方能上岗。防突设计贯彻记录表；贯彻时间；贯彻地点；贯彻人员；学习人员；古蔺县三桂煤矿二一一年一月15