一、基本情況
1、巷道布置:12運輸石門開口點坐標為: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,支護厚度為100mm。該巷道成巷寬為4400mm,高為3400mm?;夭善陂g的通風、運輸。
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,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。
由于建設單位未提供該礦區(qū)建設的相關地質(zhì)資料,為指導施工,采用邊探邊掘的施工方案,在2011年7月15日12運輸石門的超前地質(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,探明揭煤點無地質(zhì)構(gòu)造,實測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運輸石門地質(zhì)探孔成果資料圖
3、防突工程量:12運輸石門掘進至5#煤層底板5m垂距起至出5#煤層頂板2m垂距止,累計防突工程量為25m(地面起295m~320m)。
4、巷道施工支護情況:12運輸石門掘進施工時采用普通鉆眼爆破法施工,為半圓拱巷道;設計采用錨網(wǎng)+錨索支護,過5#煤層段采用U型鋼拱架支護,掘進斷面15.8m2,凈斷面12.9m2。
5、通風系統(tǒng):12運輸石門形成了獨立的通風系統(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)阻燃性風筒壓入式通風,局部通風機安設在地面距離井口20米以外,并按掘進裝備系列化進行裝備,實行“三專兩閉鎖、雙風機、雙電源”。安裝主、輔扇自動切換裝置,確保供風可靠。
新風:地面→局扇→磧頭。
回風:磧頭→12運輸石門→地面。
6、臨界指標:煤層突出危險性預測(檢驗)臨界指標按《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。
二、區(qū)域措施
(一)區(qū)域預測
12運輸石門5#煤層揭煤點埋深約200m,標高+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、揭煤預抽鉆孔施工情況
(1)磧頭補打穿層鉆孔情況
2011年7月,在12運輸石門12m巖柱磧頭打揭煤穿層鉆孔,共計施工64個鉆孔,鉆孔終孔于5#煤層頂板0.5m,并且取5#層煤樣進行瓦斯含量快速測定,測出12運輸石門見、出煤點處5#層瓦斯含量分別為8.9m3/t、10.6m3/t。磧頭補打鉆孔于8月5日全部形成抽放,接入移動泵抽放。
2、預抽效果
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,累計抽出瓦斯量27680m3,預抽率為37.8%。 (未計算鉆孔前期瓦斯排放量)
12運輸石門穿層鉆孔預抽率。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
12運輸石門采用“鉆屑瓦斯解吸指標法”預測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檢驗鉆孔,鉆孔分別控制揭煤點中部、揭煤點前方、后方、右方5m位置及揭煤點中部左幫距預抽范圍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K1值均小于臨界值,符合《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》相關規(guī)定,該區(qū)域為無突出危險性。
三、局部綜合防突措施
12運輸石門對區(qū)域措施進行效果檢驗,經(jīng)檢驗該上山揭5#煤層區(qū)域無突出危險性,因此采用進行局部綜合防突措施進行揭煤。
(一)揭煤
第一步:在12運輸石門距5#煤層底板5m巖柱時施工5個?5mm預測預報孔,鉆機施工,水或壓風排粉,見煤后每米測K1值,并觀察施工中的動力現(xiàn)象。
若預測不超標和無瓦斯涌出異常、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(進尺不超過1米)至5#煤層底板3m巖柱;若預測超標和經(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)檢驗有效后保證5m超前距掘進至5#煤層底板3m巖柱。
第二步:在12運輸石門距5#煤層底板3m巖柱時施工5個?5mm預測預報孔,鉆機施工,水或壓風排粉,見煤后每米測定K1值,并觀察施工中的動力現(xiàn)象。
若預測不超標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(進尺不超過1米)至5#煤層底板2m巖柱;若預測超標和有瓦斯涌出異常、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控制范圍重新設計抽(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)檢驗有效后保證5m超前距掘進至5#煤層底板2m巖柱。
第三步:在12運輸石門距5#煤層底板2.0m巖柱時施工5個?5mm預測預報孔,鉆機施工,水或壓風排粉,見煤后每米測定K1值,并觀察施工中的動力現(xiàn)象。
若預測不超標和有瓦斯涌出異常、有噴孔、卡鉆等現(xiàn)象,無突出危險性, 則采用遠距離放炮揭開煤層,若預測超標和經(jīng)綜合判定有突出危險性,則必須按第一步檢測超標控制范圍重新設計抽(排)放防突措施鉆孔,經(jīng)檢驗有效后采用遠距離放炮揭開煤層。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運輸石門揭5#煤層局部防突技術措施設計圖
12運輸石門揭5#煤層揭煤放炮設計圖
第四步: 煤門施工直至進入煤層頂板2m期間,在工作面設計打設5個預測孔,測定煤屑K1max及S值。預留超前預測屏障5米,進行突出危險性預測,如預測超標,則有針對性的補打抽(排)放孔(根據(jù)現(xiàn)場實際情況另行設計),如不超標則按措施直至過完煤層并進入煤層頂板2m。煤門施工直至進入煤層頂板2m期間執(zhí)行12運輸石門撤人遠距離放炮。(過煤段預測孔布置圖根據(jù)現(xiàn)場揭露煤層情況實際布置)
(7)煤門施工直至進入煤層頂板2m期間,鋼拱架間距可依據(jù)現(xiàn)場圍巖巖性及巖層穩(wěn)定情況進行調(diào)整。
(8)任何一輪預測或檢驗超標時,采用抽(排)放或抽(排)放措施。抽(排)放或抽(排)放鉆孔視具體超標情況另行設計,經(jīng)項目總工程師審批后實施。各步實施抽放措施并經(jīng)評估達到要求后再行檢驗,直至檢驗不超標為止。
(二)探掘措施
1、在揭煤進入距離煤層底板5米法線前,各班必須堅持“先探后掘”的原則實施釬探,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5個探孔。探孔方位頂板部以垂向煤層為準,實際前探距離投影距離約4米,掘進進尺低于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)人員或采掘技術人員必須每班到現(xiàn)場值班并收集地質(zhì)情況,當工作面接近安全屏障控制位置時,各班必須嚴格控制掘進進度,按照許進掘進進尺施工。
2、巖柱掘進前由項目部作出“巖(煤)柱掘進跟蹤圖”掛于調(diào)度室和12運輸石門現(xiàn)場,并由值班技術人員負責填好當班進尺、累計進尺和剩余巖柱尺寸;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的眼孔作為標記點,并復核控制掘進距離。
3、值班人員必須認真負責,進班后必須督促施工人員按設計圖要求打探眼,不打探眼嚴禁進尺。
(三)揭煤段支護設計
1、25號U型鋼拱架加強支護
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)開始進行巷道的加強支護,也可根據(jù)現(xiàn)場情況進行適當增加距離,加強支護采用超前管棚支護+加密鋼拱架+鋼筋網(wǎng)噴射混凝土支護,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,,管棚沿設計安裝輪廓線布置,第二排管棚必須穿過煤層進入煤層頂板,兩層管棚將該段煤層全部抬起。
由于冒落未抵實空腔部分,采用15cm*15cm*120cm木料接頂處理,最后架設鋼筋網(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,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,淺掘淺進至距離煤層底板2m法距處,每循環(huán)進度不超過1.0m。(詳見加強支護施工圖)
四、安全防護措施
(一)通風、瓦斯管理
1、12運輸石門過防突期間,12運輸石門的局部通風機必須加強維護,不得無故停轉(zhuǎn)。局部通風機必須安設風電、瓦斯電閉鎖裝置,并定時進行檢查,保證靈敏可靠。
2、通風風路暢通,回風系統(tǒng)內(nèi)嚴禁設置堅固控風設施。
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,磧頭報警瓦斯?jié)舛葹?.0%、斷電點瓦斯?jié)舛葹?.5%,回風報警瓦斯?jié)舛葹?.0%、斷電點瓦斯?jié)舛葹?.0%。每七天必須用標氣樣和空氣樣對監(jiān)測探頭進行一次調(diào)校,每7天對瓦斯超限斷電功能進行一次測試。
3、12運輸石門防突期間,必須配備專職安瓦員,隨時檢查磧頭及回風流中的瓦斯?jié)舛?,當發(fā)現(xiàn)有異常情況時,由當班負責人在安瓦員協(xié)助下,立即撤出人員至進風流中的安全地點,并向礦調(diào)及總工匯報請示處理。
(二)自救系統(tǒng)
第一組壓風自救器距磧頭25-40m范圍內(nèi),面罩個數(shù)不少于當班出勤人數(shù),然后放炮站??位置、站崗位置和回風流中有人作業(yè)地點安設一組壓風自救器,面罩5~8個,且每個面罩的供風量不低于0.1m3/min。凡進入該區(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、防塵及噴霧設施
1、隔爆設施:隔爆水袋安設在12運輸石門中,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,回風組距回風口10m范圍內(nèi)。放炮噴霧器安設在距磧頭不大于30m處,水霧能封鎖全斷面,放炮前開啟。