由于本工作面防突專門設計是在貫徹公司嚴格按照突出礦井管理的要求,認真執(zhí)行《采煤工作面區(qū)域綜合防突措施》并經(jīng)區(qū)域措施效果檢驗達標(詳見《采煤工作面消突評價報告》)后,為進一步確保采煤工作面安全、防治發(fā)生工作面突出事故而專門編制的本防突設計。
一、概述
1、工作面布置
礦井走向長約1200m,設計考慮一個水平、上下山二個采區(qū)雙向布置開采。水平標高+1400m。M23、M16煤層分層開采,M27、M30煤層聯(lián)合開采。由于M16煤在一采區(qū)內已經(jīng)基本采完,為了盡快達產,考慮首采工作面布置在一采區(qū)M23煤。
主斜井到設計標高后,沿M23煤層+1400水平布置運輸大巷,在礦井走向中部沿M23煤層中布置運輸上山、行人上山、回風上山;在+1480米標高布置絞車硐室,在回風上山+1456m標高M23煤層中布置1456m回風大巷與回風平硐連通,形成上山采區(qū)的開拓系統(tǒng)。
采區(qū)運輸上山、行人上山、回風上山施工完成后,從運輸上山+1445m和+1480m標高向南布置11601采面運輸順槽和回風順槽,用切眼連通上下順槽,形成首采工作面。二采區(qū)開拓系統(tǒng):在+1400水平運輸大巷一采區(qū)上山附近順M23煤層底板巖石內布置二采區(qū)運輸下山、行人下山、回風下山至+1260m,布置采區(qū)水倉,將回風下山與一采區(qū)回風上山連通,形成二采區(qū)的開拓系統(tǒng)。
2、地質情況
(1)工作面煤層情況
礦區(qū)內較穩(wěn)定煤層主要有4層,自上而下編號為M16、M23、M27、M30。
11601工作面標高位于+1472m~+1500m,位于龍?zhí)督M第一段(P3l1)中部,長興灰?guī)r之下,M23煤層之上,上距長興組燧石灰?guī)r底200~210m,平均205m左右;下距M23煤層45~50m,平均48m左右。M16煤層厚1.5~2.0m,平均厚1.80m,煤層穩(wěn)定,在走向與傾向上變化較小,傾角平均170。為穩(wěn)定簡單煤層。
(2)工作面瓦斯情況
根據(jù)貴州省能源局文件:黔能源發(fā)【2009】281號“關于畢節(jié)地區(qū)煤炭局《關于請求審批2009年度礦井瓦斯等級鑒定報告的報告》的批復”,織金縣綺陌鄉(xiāng)永興煤礦礦井絕對瓦斯涌出量為6.98m3/min,相對瓦斯涌出量為68.92m3/t。瓦斯等級為高瓦斯。各煤層瓦斯含量計算如表1所示。
表1 各煤層瓦斯含量計算表
煤層編號 | M16 | M23 | M27 | M30 |
水分Wf(%) | 0.26 | 1.09 | 0.55 | 0.54 |
灰分Af(%) | 11.19 | 10.78 | 10.37 | 12.95 |
揮發(fā)分Vr(%) | 5.89 | 5.67 | 5.44 | 6.65 |
瓦斯壓力P(MPa) | 計算垂深H(m) | 100.00 | 140.00 | 170.00 | 180.00 |
瓦斯壓力系數(shù)K(2.03-10.13) | 7.50 | 7.50 | 7.50 | 8.50 |
P=H·K | 0.75 | 1.05 | 1.275 | 1.53 |
溫度系數(shù)en | 溫度t(℃) | 20.0 | 20.0 | 20.0 | 20.0 |
? | 0.401 | 0.400 | 0.399 | 0.399 |
en | 1.493 | 1.492 | 1.491 | 1.490 |
系數(shù)a=2.4+0.21Vr | 3.637 | 3.591 | 3.542 | 3.797 |
系數(shù)b=1-0.004Vr | 0.976 | 0.977 | 0.978 | 0.973 |
煤的孔隙率fn | 10 | 10 | 10 | 10 |
煤的容重γ(t/m3) | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
瓦斯壓縮系數(shù)KY | 1.06 | 1.06 | 1.06 | 1.06 |
吸附瓦斯量Wx(m3/t) | 19.12 | 17.11 | 20.88 | 20.31 |
游離瓦斯量WY(m3/t) | 0.48 | 0.67 | 0.82 | 0.98 |
瓦斯含量Wh=Wx+WY(m3/t) | 19.60 | 17.78 | 21.70 | 21.29 |
(3)區(qū)域構造
礦區(qū)屬阿弓向斜北東段,綺陌背斜北西翼,一般15°~30°在礦區(qū)及附近主要發(fā)育有二條斷層。
F1:逆斷層,傾向220°,傾角70°,最大斷距50m,張家田南M30煤層逆于M27煤層之上,延伸大于2.2km。
F2:逆斷層,傾向225°,傾角82°~87°,最大斷距90m。延伸大于2.9km。
節(jié)理裂隙:礦區(qū)內節(jié)理較發(fā)育,主要有北東向、北西向兩組。北東向剪節(jié)理延伸長,節(jié)理面平直緊閉;北西向張節(jié)理延伸短,對巖石完整性破壞較大。
綜上所述,本區(qū)總體為一單斜構造,地層傾角平緩,斷層較少,構造復雜程度屬簡單—中等類型。
3、突出危險性
根據(jù)貴州省煤炭管理局文件(黔煤生產字【2008】539號)“關于畢節(jié)地區(qū)煤炭局《關于請求審批織金縣綺陌鄉(xiāng)永興煤礦M23、M16號煤層煤與瓦斯突出危險性鑒定報告的報告》批復,織金縣永興煤礦M16號煤層在礦井井田范圍內+1422米標高以上區(qū)域不具有突出危險性。
擴能前各礦都未發(fā)生過煤與瓦斯突出,周邊鄰區(qū)生產的三家寨煤礦開采時也未曾發(fā)生煤與瓦斯突出現(xiàn)象。
4、其他
根據(jù)織金縣綺陌鄉(xiāng)永興煤礦所作的煤塵爆炸性鑒定結果, M16煤層無煤塵爆炸性。M16煤層自燃傾向為Ⅲ類,屬不易自燃煤層,按煤塵無爆炸性和煤層不易自燃設計和管理。
二、采煤方法
11601回采工作面在暗斜井的右翼,采用走向長壁布置。11601采煤工作面推采長度200m,工作面長度80m,斜面積16000m2,煤層平均厚度厚1.8m,煤層傾角17°,采用成熟的應用最廣泛的采煤方法,即采用走向長壁后退式采煤方法,炮采工藝。
工作面采用液壓支柱進行支護;支柱排距為1000mm、柱距為,700mm,“三.四”排管理,即“見四回一”,最大控頂距4.2m,最小控頂距3.2m。全部垮落法管理頂扳。
三、工作面突出危險預測
1、預測方法
采煤工作面的突出危險性預測,可使用煤巷掘進工作面的突出預測方法,可選用綜合指標法、鉆屑瓦斯解吸指標法或其它經(jīng)試驗證實有效的方法預測工作面突出危險性。在沒有試驗證實有效的方法之前,本工作面防突專門設計采用鉆屑指標法(WTC)預測工作面突出危險性。
鉆屑指標法預測工作面突出危險性具體操作:預測孔鉆進煤層后每鉆進1m測定該1m段的全部鉆屑量S,每鉆進2m至少測定一次鉆屑瓦斯解吸指標K1。
(1)工作面進入該區(qū)域時,立即連續(xù)進行至少2次預測;
(2)工作面每推進10~50m(在地質構造復雜區(qū)域或采取了預抽煤層瓦斯區(qū)域防突措施以及其他必要情況時宜取小值)至少進行2次預測,其中任何不達標即需要采取工作面防突措施;
(3)在構造破壞帶連續(xù)進行預測。
采用鉆屑指標法預測采煤工作面突出危險性的指標臨界值應根據(jù)實驗考察確定,確定前可暫按表2的臨界值判定突出危險性。
如果實測得到的S、K1的所有測定值均小于臨界值,并且未發(fā)現(xiàn)其他異常情況,則該工作面為無突出危險性工作面;否則,為突出危險工作面。
表2?鉆屑指標法參考臨界值
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煤樣類型 | 鉆屑瓦斯解吸指標K1/(ml*(g*min1/2)-1) | 鉆屑量S/ |
(Kg*m-1) |
干煤樣 | 0.5 | 6 |
濕煤樣 | 0.4 | 5 |
如果實測得到的S、K1的所有測定值大于或等于臨界值的,應視為有突出危險,需要采取工作面防突措施。
2、預測鉆孔布置
預測鉆孔設計:采煤工作面長80m,在采煤工作面間隔15m均勻布置直徑42mm、孔深10m的預測鉆孔4個,測定鉆屑瓦斯解吸指標和鉆屑量,鉆孔位于采煤工作面中部,預測孔布置示意圖如圖1所示。
斷面圖????????????? 平面圖????????????
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圖1 預測孔布置示意圖
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3、預測孔施工機具及施工要求
預測鉆孔施工采用手持式氣動鉆機(ZQS-65/2.5),配42mm螺旋鉆桿鉆機。
預測鉆孔施工過程要求:
(1)推進給力均勻,不可大力蠻進,保證鉆桿鉆進速度均勻;
(2)平行工作面推進方向鉆進,保證鉆桿鉆進方向沿煤壁垂直采煤工作面推進;
(3)保證電煤鉆推進平衡,推進過程中不可搖動機身;
(4)注意施工過程,鉆孔排渣及瓦斯涌出情況,發(fā)現(xiàn)問題及時處理、匯報。
4、預測孔超前距及允掘距離
當預測無突出危險時,應當采取安全防護措施后進行回采作業(yè)?;夭勺鳂I(yè)應保留足夠的預測超前距(最小預測超前距為2m)。根據(jù)突出預測鉆孔順采煤工作面推進方向投影長度確定預測允掘距離。本次工作面突出危險性預測為無突出危險性則最大允掘距離為8m。
5、其他
工作面突出危險性預測鉆孔施工過程中或工作面出現(xiàn)下列任一情況的,應視為有突出危險,需采取工作面防突措施。
(1)噴孔、卡鉆等施工中的動力現(xiàn)象;
(2)出現(xiàn)斷層、裂隙、煤層厚度劇烈變化等情況;
(3)采掘應力疊加區(qū);