一、基本情況
1、巷道布置:12運(yùn)輸石門開口點(diǎn)坐標(biāo)為:X=2852722.319,Y=35459071.730,Z=+1500.00,巷道開拓方向方位角329%uB0,坡度為3‰,長度約370米,;開挖斷面為13.8m2,寬為4600mm,高為3500mm,支護(hù)厚度為100mm。該巷道成巷寬為4400mm,高為3400mm?;夭善陂g的通風(fēng)、運(yùn)輸。
2、地質(zhì)構(gòu)造及煤層、瓦斯賦存情況:本礦區(qū)位于盤關(guān)向斜黎明勘探區(qū)中部,0-792勘察線之間,總體為一單一向斜,地質(zhì)走向北東東,傾向北北西,傾角25%uB0~44%uB0。礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造以斷層構(gòu)造為主,并伴有小型褶曲。斷層走向主要為北東向,其次為北西向和少量的南北向。
5#煤:煤層厚度0-4.08m,平均厚度1.32m,煤層結(jié)構(gòu)單一,較穩(wěn)定,礦區(qū)內(nèi)出現(xiàn) 一個尖滅點(diǎn),其次在3線、351線傾向上有變薄趨勢,在走向上煤層厚度往東有變薄的趨勢,頂板泥質(zhì)粉砂巖為主,底板以泥巖為主。
由于建設(shè)單位未提供該礦區(qū)建設(shè)的相關(guān)地質(zhì)資料,為指導(dǎo)施工,采用邊探邊掘的施工方案,在2011年7月15日12運(yùn)輸石門的超前地質(zhì)鉆孔施工中,探明現(xiàn)K0+295米位置距5#煤層底板法線距離12m,探明揭煤點(diǎn)無地質(zhì)構(gòu)造,實(shí)測K1max=0.58ml/g.min1/2,瓦斯壓力為0.85Mpa。打鉆過程中各孔均出現(xiàn)噴孔現(xiàn)象,迎頭最高監(jiān)控瓦斯為1.26%。詳見12運(yùn)輸石門地質(zhì)探孔成果資料圖
3、防突工程量:12運(yùn)輸石門掘進(jìn)至5#煤層底板5m垂距起至出5#煤層頂板2m垂距止,累計(jì)防突工程量為25m(地面起295m~320m)。
4、巷道施工支護(hù)情況:12運(yùn)輸石門掘進(jìn)施工時采用普通鉆眼爆破法施工,為半圓拱巷道;設(shè)計(jì)采用錨網(wǎng)+錨索支護(hù),過5#煤層段采用U型鋼拱架支護(hù),掘進(jìn)斷面15.8m2,凈斷面12.9m2。
5、通風(fēng)系統(tǒng):12運(yùn)輸石門形成了獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)。選用一臺YBF2/160 M2-2(2X30KW)型主扇和一臺YBF2/160 M2-2(2X30KW)型輔扇配合?00mm的膠質(zhì)阻燃性風(fēng)筒壓入式通風(fēng),局部通風(fēng)機(jī)安設(shè)在地面距離井口20米以外,并按掘進(jìn)裝備系列化進(jìn)行裝備,實(shí)行“三專兩閉鎖、雙風(fēng)機(jī)、雙電源”。安裝主、輔扇自動切換裝置,確保供風(fēng)可靠。
新風(fēng):地面→局扇→磧頭。
回風(fēng):磧頭→12運(yùn)輸石門→地面。
6、臨界指標(biāo):煤層突出危險性預(yù)測(檢驗(yàn))臨界指標(biāo)按《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》規(guī)定執(zhí)行,即K1≥0.5ml/g﹒min-1/2(干煤)或K1≥0.4ml/g﹒min-1/2(濕煤);S≥6kg/m(?2mm);瓦斯涌出異常、有噴孔、卡鉆等現(xiàn)象視為超標(biāo)。
二、區(qū)域措施
(一)區(qū)域預(yù)測
12運(yùn)輸石門5#煤層揭煤點(diǎn)埋深約200m,標(biāo)高+1500m,5#煤層瓦斯含量9-11m3/t。5#煤層屬煤與瓦斯突出煤層,根據(jù)石門揭煤的相關(guān)規(guī)定,石門揭突出煤層,在距突出煤層頂(底)板5.0m垂距至出煤層底(頂)板2.0m垂距范圍均屬揭煤過程,具有突出危險性。
(二)區(qū)域防突措施
1、揭煤預(yù)抽鉆孔施工情況
(1)磧頭補(bǔ)打穿層鉆孔情況
2011年7月,在12運(yùn)輸石門12m巖柱磧頭打揭煤穿層鉆孔,共計(jì)施工64個鉆孔,鉆孔終孔于5#煤層頂板0.5m,并且取5#層煤樣進(jìn)行瓦斯含量快速測定,測出12運(yùn)輸石門見、出煤點(diǎn)處5#層瓦斯含量分別為8.9m3/t、10.6m3/t。磧頭補(bǔ)打鉆孔于8月5日全部形成抽放,接入移動泵抽放。
2、預(yù)抽效果
磧頭施工穿層鉆孔從2011年8月5日抽放至10月1日,共抽放58天,累計(jì)抽出瓦斯量27680m3,預(yù)抽率為37.8%。 (未計(jì)算鉆孔前期瓦斯排放量)
12運(yùn)輸石門穿層鉆孔預(yù)抽率。通過換算煤層殘余瓦斯含量=10.6*(1-37.8%)=6.59m3/t。
(三)區(qū)域措施效果檢驗(yàn)
12運(yùn)輸石門采用“鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法”預(yù)測5#煤層突出危險性,在距5#煤層底板7m垂距時在磧頭向揭煤處施工5個?5mm檢驗(yàn)鉆孔,鉆孔分別控制揭煤點(diǎn)中部、揭煤點(diǎn)前方、后方、右方5m位置及揭煤點(diǎn)中部左幫距預(yù)抽范圍1.5m處各施工一個,鉆孔見煤后每米測定K1值,并觀察施工中的動力現(xiàn)象。
測的5#煤層實(shí)測最大K1值分別為1#=0.12ml/g%uB7 ,2#=0.08ml/g%uB7 ,3#=0.11 ml/g%uB7 ,4#= 0.12ml/g%uB7 ,5#=0.21ml/g%uB7 ,施工過程中均無動力現(xiàn)象。所測得煤層鉆屑瓦斯解屑指標(biāo)K1值均小于臨界值,符合《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》相關(guān)規(guī)定,該區(qū)域?yàn)闊o突出危險性。
三、局部綜合防突措施
12運(yùn)輸石門對區(qū)域措施進(jìn)行效果檢驗(yàn),經(jīng)檢驗(yàn)該上山揭5#煤層區(qū)域無突出危險性,因此采用進(jìn)行局部綜合防突措施進(jìn)行揭煤。
(一)揭煤
第一步:在12運(yùn)輸石門距5#煤層底板5m巖柱時施工5個?5mm預(yù)測預(yù)報(bào)孔,鉆機(jī)施工,水或壓風(fēng)排粉,見煤后每米測K1值,并觀察施工中的動力現(xiàn)象。
若預(yù)測不超標(biāo)和無瓦斯涌出異常、有噴孔、卡鉆等現(xiàn)象,則無突出危險性,則保證5m超前距淺掘淺進(jìn)(進(jìn)尺不超過1米)至5#煤層底板3m巖柱;若預(yù)測超標(biāo)和經(jīng)綜合判定有突出危險性,,則必須施工抽(排)放防突措施鉆孔,鉆孔控制范圍:石門上部和兩側(cè)輪廓線8m以外,下部5m,經(jīng)檢驗(yàn)有效后保證5m超前距掘進(jìn)至5#煤層底板3m巖柱。
第二步:在12運(yùn)輸石門距5#煤層底板3m巖柱時施工5個?5mm預(yù)測預(yù)報(bào)孔,鉆機(jī)施工,水或壓風(fēng)排粉,見煤后每米測定K1值,并觀察施工中的動力現(xiàn)象。
若預(yù)測不超標(biāo)和和無瓦斯涌出異常、有噴孔、卡鉆等現(xiàn)象,則無突出危險性,則保證5m超前距淺掘淺進(jìn)(進(jìn)尺不超過1米)至5#煤層底板2m巖柱;若預(yù)測超標(biāo)和有瓦斯涌出異常、有噴孔、卡鉆等現(xiàn)象,則有突出危險性,則必須按第一步檢測超標(biāo)控制范圍重新設(shè)計(jì)抽(排)放防突措施鉆孔,鉆孔控制范圍:石門上部和兩側(cè)輪廓線8m以外,下部5m,經(jīng)檢驗(yàn)有效后保證5m超前距掘進(jìn)至5#煤層底板2m巖柱。
第三步:在12運(yùn)輸石門距5#煤層底板2.0m巖柱時施工5個?5mm預(yù)測預(yù)報(bào)孔,鉆機(jī)施工,水或壓風(fēng)排粉,見煤后每米測定K1值,并觀察施工中的動力現(xiàn)象。
若預(yù)測不超標(biāo)和有瓦斯涌出異常、有噴孔、卡鉆等現(xiàn)象,無突出危險性, 則采用遠(yuǎn)距離放炮揭開煤層,若預(yù)測超標(biāo)和經(jīng)綜合判定有突出危險性,則必須按第一步檢測超標(biāo)控制范圍重新設(shè)計(jì)抽(排)放防突措施鉆孔,經(jīng)檢驗(yàn)有效后采用遠(yuǎn)距離放炮揭開煤層。若未能一次揭穿至煤層頂板,則仍按照遠(yuǎn)距離爆破的要求執(zhí)行,直至完成揭煤作業(yè)的全過程。
詳見附圖:12運(yùn)輸石門揭5#煤層局部防突技術(shù)措施設(shè)計(jì)圖
12運(yùn)輸石門揭5#煤層揭煤放炮設(shè)計(jì)圖
第四步: 煤門施工直至進(jìn)入煤層頂板2m期間,在工作面設(shè)計(jì)打設(shè)5個預(yù)測孔,測定煤屑K1max及S值。預(yù)留超前預(yù)測屏障5米,進(jìn)行突出危險性預(yù)測,如預(yù)測超標(biāo),則有針對性的補(bǔ)打抽(排)放孔(根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況另行設(shè)計(jì)),如不超標(biāo)則按措施直至過完煤層并進(jìn)入煤層頂板2m。煤門施工直至進(jìn)入煤層頂板2m期間執(zhí)行12運(yùn)輸石門撤人遠(yuǎn)距離放炮。(過煤段預(yù)測孔布置圖根據(jù)現(xiàn)場揭露煤層情況實(shí)際布置)
(7)煤門施工直至進(jìn)入煤層頂板2m期間,鋼拱架間距可依據(jù)現(xiàn)場圍巖巖性及巖層穩(wěn)定情況進(jìn)行調(diào)整。
(8)任何一輪預(yù)測或檢驗(yàn)超標(biāo)時,采用抽(排)放或抽(排)放措施。抽(排)放或抽(排)放鉆孔視具體超標(biāo)情況另行設(shè)計(jì),經(jīng)項(xiàng)目總工程師審批后實(shí)施。各步實(shí)施抽放措施并經(jīng)評估達(dá)到要求后再行檢驗(yàn),直至檢驗(yàn)不超標(biāo)為止。
(二)探掘措施
1、在揭煤進(jìn)入距離煤層底板5米法線前,各班必須堅(jiān)持“先探后掘”的原則實(shí)施釬探,釬探采用5m鉆桿,布置在工作面頂部正中,腰線部兩側(cè)、巷道中心及底板中心,共計(jì)5個探孔。探孔方位頂板部以垂向煤層為準(zhǔn),實(shí)際前探距離投影距離約4米,掘進(jìn)進(jìn)尺低于1米,直徑?2mm,以便每炮前超前掌握煤層頂板位置和傾角。地質(zhì)人員或采掘技術(shù)人員必須每班到現(xiàn)場值班并收集地質(zhì)情況,當(dāng)工作面接近安全屏障控制位置時,各班必須嚴(yán)格控制掘進(jìn)進(jìn)度,按照許進(jìn)掘進(jìn)進(jìn)尺施工。
2、巖柱掘進(jìn)前由項(xiàng)目部作出“巖(煤)柱掘進(jìn)跟蹤圖”掛于調(diào)度室和12運(yùn)輸石門現(xiàn)場,并由值班技術(shù)人員負(fù)責(zé)填好當(dāng)班進(jìn)尺、累計(jì)進(jìn)尺和剩余巖柱尺寸;由地質(zhì)測量人員工作面附近圍巖完整的兩幫腰線處各布置一??深0.3m的眼孔作為標(biāo)記點(diǎn),并復(fù)核控制掘進(jìn)距離。
3、值班人員必須認(rèn)真負(fù)責(zé),進(jìn)班后必須督促施工人員按設(shè)計(jì)圖要求打探眼,不打探眼嚴(yán)禁進(jìn)尺。
(三)揭煤段支護(hù)設(shè)計(jì)
1、25號U型鋼拱架加強(qiáng)支護(hù)
巷道巖層主要為砂質(zhì)泥巖,巖層薄層、節(jié)理裂隙發(fā)育,極易產(chǎn)生層間脫落。因此揭煤施工中,從其3m垂距區(qū)開始進(jìn)行巷道的加強(qiáng)支護(hù),也可根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行適當(dāng)增加距離,加強(qiáng)支護(hù)采用超前管棚支護(hù)+加密鋼拱架+鋼筋網(wǎng)噴射混凝土支護(hù),鋼拱架安裝間距0.5m。
從其3m垂距區(qū)到2m垂距區(qū)和過煤層進(jìn)入煤層頂板2m期間,采用超前管棚采用DN50鋼管制作,單棚長度3.0m,棚間搭接2m,鋼管相對巷道坡度仰角10度,間距0.3m;在2m垂距位置揭煤施工前和揭開煤層后各施工一排超前管棚采用DN50鋼管制作,單棚長度6.0m,棚間搭接5m,間距0.3m,,管棚沿設(shè)計(jì)安裝輪廓線布置,第二排管棚必須穿過煤層進(jìn)入煤層頂板,兩層管棚將該段煤層全部抬起。
由于冒落未抵實(shí)空腔部分,采用15cm*15cm*120cm木料接頂處理,最后架設(shè)鋼筋網(wǎng)片并噴射C20混凝土封閉加固。
鋼拱架安裝期間,配合使用前探支護(hù),防止冒頂傷人。
鋼拱架安裝到位后,經(jīng)檢查安裝質(zhì)量合格,淺掘淺進(jìn)至距離煤層底板2m法距處,每循環(huán)進(jìn)度不超過1.0m。(詳見加強(qiáng)支護(hù)施工圖)
四、安全防護(hù)措施
(一)通風(fēng)、瓦斯管理
1、12運(yùn)輸石門過防突期間,12運(yùn)輸石門的局部通風(fēng)機(jī)必須加強(qiáng)維護(hù),不得無故停轉(zhuǎn)。局部通風(fēng)機(jī)必須安設(shè)風(fēng)電、瓦斯電閉鎖裝置,并定時進(jìn)行檢查,保證靈敏可靠。
2、通風(fēng)風(fēng)路暢通,回風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)嚴(yán)禁設(shè)置堅(jiān)固控風(fēng)設(shè)施。
3、瓦斯監(jiān)測監(jiān)控,瓦斯監(jiān)測傳感器布置詳見瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)圖,磧頭報(bào)警瓦斯?jié)舛葹?.0%、斷電點(diǎn)瓦斯?jié)舛葹?.5%,回風(fēng)報(bào)警瓦斯?jié)舛葹?.0%、斷電點(diǎn)瓦斯?jié)舛葹?.0%。每七天必須用標(biāo)氣樣和空氣樣對監(jiān)測探頭進(jìn)行一次調(diào)校,每7天對瓦斯超限斷電功能進(jìn)行一次測試。
3、12運(yùn)輸石門防突期間,必須配備專職安瓦員,隨時檢查磧頭及回風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛?,?dāng)發(fā)現(xiàn)有異常情況時,由當(dāng)班負(fù)責(zé)人在安瓦員協(xié)助下,立即撤出人員至進(jìn)風(fēng)流中的安全地點(diǎn),并向礦調(diào)及總工匯報(bào)請示處理。
(二)自救系統(tǒng)
第一組壓風(fēng)自救器距磧頭25-40m范圍內(nèi),面罩個數(shù)不少于當(dāng)班出勤人數(shù),然后放炮站??位置、站崗位置和回風(fēng)流中有人作業(yè)地點(diǎn)安設(shè)一組壓風(fēng)自救器,面罩5~8個,且每個面罩的供風(fēng)量不低于0.1m3/min。凡進(jìn)入該區(qū)域的人員必須隨身攜帶壓縮氧自救器,且會正確使用。
(三)隔爆、防塵及噴霧設(shè)施
1、隔爆設(shè)施:隔爆水袋安設(shè)在12運(yùn)輸石門中,位置距磧頭的距離為60~200m,按每平方米不少于200L,斷面積12.8m2,即安設(shè)40L水袋64個。
2、防塵凈化水幕和放炮噴霧器:防塵凈化水幕磧頭組距磧頭30~50m,回風(fēng)組距回風(fēng)口10m范圍內(nèi)。放炮噴霧器安設(shè)在距磧頭不大于30m處,水霧能封鎖全斷面,放炮前開啟。