11110回采工作面瓦斯综合治理方案.doc

11110工作面瓦斯综合治理方案 1 工作面概况 1.1工作面概况 11110工作面位于11采区下部东侧,上部为11090工作面已采,邻近区域无采掘活动。采面走向长度540米,倾斜长度120米,面积36000㎡。煤的容重为1.6t/ m3,工作面工业储量374400t,工作面可采储量336960采出率为90。开采方式为炮采放顶煤开采。切眼采用“ZH2000/16/24Z型悬移支架”支护;切眼巷道净宽2400mm,净高2000mm,设计净断面S净4 .8m2。 1.2煤层地质构造 11110采煤工作面的所采煤层二1煤,赋存于二叠系下统山西组底部。煤层由于受沉积环境及后期构造变动的影响,厚度不均匀,变化较大,平均厚度为6.5m,煤层的倾角为7-14。煤质为黑色无烟亮煤,质轻性脆有沥青光泽,煤质松软,强度极低,易冒落。煤层无自燃发火倾向,煤尘无爆炸危险性。根据我矿11采区二1煤层-118m 以浅范围煤与瓦斯突出鉴定报告测定的瓦斯压力均小于0.74MPa,煤层瓦斯含量均小于8m3/t,属非突出区域。煤的坚固性系数f值为0.11,但由于本区正处于荥巩煤田的瓦斯逸散区向瓦斯富集区变化的过渡区,因此存在煤层瓦斯赋存多变的可能,应加强瓦斯治理工作。 1.3顶底板岩性 二1煤层直接顶板多为砂质泥岩或泥岩,局部为细砂岩;直接底板多为泥岩、炭质泥岩或砂质泥岩,局部地段仅以薄层炭质泥岩与太原群上部灰岩相隔,下距灰岩0.3934.51m,间距变化甚大。具体见 表1。 表1 煤层顶底板情况 顶底板名称岩石名称厚度/米特征 顶板直接顶 砂质泥岩 或泥岩 37m 黑色细密含云母片及植物化石,底为炭 质泥岩,污手有滑感,少夹煤线。 伪顶炭质泥岩小于0.5m 灰黑色、叶片状,含炭程度较高,局部 夹煤线和细砂岩,含方解石脉,具有劈 理片理结构。 底板 直接底 炭质泥岩 或砂质泥 岩 15m 灰黑色,上部含较多饼煤条带,栉羊齿 化石,下部粒度变粗,近似粉砂岩。 1.4工作面通风 该工作面采用U型通风方式,风流路线为地面→主、副井→ 井底车场→-116水平轨道运输巷→采区轨道上山→第四中车场及第 五中车场→11110下顺槽→11110切眼→11110上顺槽→1110上顺槽回 风斜巷→回风上山→风井→地面。 工作面配风量按11110采煤工作面作业规程规定,配风量为 760m3/min。 1.5工作面瓦斯地质概况 该工作面受地质构造带影响,瓦斯呈现区域性、成条带状发布, 局部瓦斯较高。 该工作面在掘进过程中,进行了本煤层打钻预抽瓦斯;工作面形 成后,在上、下两巷及切巷向工作面布置平行顺层钻孔进行预抽瓦斯。 2 突出危险性预测 2.1突出危险性预测指标及其临界值 2.1.1突出危险性预测指标 按照防治煤与瓦斯突出规定第76条,采用复合指标法瓦斯涌出初速度q值、钻屑量S值预测11110工作面突出危险性。其中任一指标达到或超过其临界值,即判定工作面有突出危险性。 2.1.2临界值的选定 ○1钻孔瓦斯涌出初速度q 按照防治煤与瓦斯突出规定第76条,钻孔瓦斯涌出初速度q的临界值定为5.0L/min。 ○2钻屑量S 按照防治煤与瓦斯突出规定第76条,钻屑量S的临界值定为6.0Kg/m。 2.2测定仪表、常用工具、人员配备 2.2.1测定仪表 钻孔瓦斯涌出初速度q的测定采用WY-Ⅰ型瓦斯q值测定仪,流量测量范围0.530L/min。 钻屑量S的测定采用弹簧秤,弹簧秤测定范围0.510Kg。 2.2.2常用工具 预测人员应携带以下常用工具①秒表1只;②坡度规1个;③皮卷尺一个规格10m;④钢丝钳1把。 2.2.3人员配备 由于防突预测工作专业性较强,操作工艺要求精细严密,测试过程要求在2min内完成,因此该工作面至少配备2名预测人员,1人负责钻孔瓦斯涌出初速度和钻屑量的测定,1人负责测试杆的连接准 备和打气封孔工作,其它工作由采煤队配合完成。 2.3预测钻孔布置方式 2.3.1钻孔布置参数 正常情况下,预测钻孔布置在工作面煤壁距巷底1m处,钻孔方位垂直煤墙,钻孔倾角按既能控制本煤层又能控制顶煤确定控制本煤层钻孔和控制顶煤钻孔间隔布置。钻孔直径为42mm、深度为8m,孔间距为10m,孔数一般为1112个。在上顺槽下帮往下5m和下顺槽上帮往上5m分别开始布孔。钻孔施工参数如图1所示。 3m 25 0.7m 切巷0.7m0.6m C、剖视图 图1 预测钻孔布置示意图 备注图1中的数据计算以煤厚5米,切巷长度120m为基础。当煤层赋存条件变化时,测试钻孔数量及钻孔参数等可适当变化。2.3.2钻孔施工顺序 预测钻孔施工顺序可按现场情况确定,也可分段打钻,但必须沿煤壁逐个顺序施工,不准跳打跳测。 2.3.3施工说明 1、进行煤与瓦斯突出危险性预测和防突措施效果检验时,采用风煤钻干式打眼方式。 2、钻进时应避免钻杆摆动,钻进速度应控制在0.51.0m/min。 3、每次预测效检时,必须按照钻孔布置参数进行打钻施工,严格按照预测操作规程进行操作。在预测效检结束前,不准开溜子,不准装药。 4、随着工作面回采,根据工作面煤层沿推进方向上的坡度起伏变化,预测效检孔也作同坡度的相应变化;顶底煤厚度变化时,预测效检钻孔参数也随之作相应变化;切巷长度发生变化时,预测效检钻孔的数量也随之作相应调整。 5、施工钻孔前,必须利用皮尺和坡度规确定钻孔开口位置和倾角,确保按设计参数施工。 6、相邻两个循环的预测孔严禁重叠,要交替布孔。 2.3.4测定记录说明 在测定开始前应测量并记录工作面位置、煤层厚度及有无地质变化等;在测定过程中应详细记录钻孔的位置、方位、倾角、深度以及钻进时有无喷孔、卡钻、顶钻、响煤炮等动力现象。 2.4测试方法及步骤 2.4.1测试方法 测试钻孔在第1m打完后,自第2m开始,必须每米测定一次q 值和S值,严禁跳打跳测。 2.4.2钻孔瓦斯涌出初速度q值测定步骤 1、按钻孔深度要求将测定装置的封孔器、导气管、测量室管等与各种辅助部件连接好,检查是否漏气。 2、钻孔第1m打完后,自第2m开始,每钻进1m测定一次q值; 3、钻进时应避免钻杆摆动,钻进速度应控制在0.51.0m/min; 4、钻孔钻进至预定测试深度,迅速拔出钻杆,用专门的封孔器封孔,封孔后测量室长度为1m,并用打气筒进行充气,充气压力0.2MPa左右; 5、在封孔操作的同时,将WY-Ⅰ型瓦斯q值测定仪与导气管口连接好;封孔完成后,观测仪表指针摆动情况; 6、按WY-Ⅰ型瓦斯q值测定仪操作要求测定q值; 7、钻孔瓦斯涌出初速度的测定必须在打完孔后2min内完成,然后继续打孔进行下一位置测试。 2.5钻屑量S测定步骤 1、钻屑量S的测定与钻孔瓦斯涌出初速度q同孔同时进行; 2、钻孔第1m打完后,自第2m开始,每钻进1m测定一次S值; 3、在钻孔打到预定孔深时,在继续钻进的过程中,在孔口用专用口袋接取钻屑,打钻结束后拔出钻杆所带出的钻屑也要接入专用口袋中,并用弹簧秤称取钻屑重量; 2.6注意事项 1、突出危险工作面应配备专职测试人员,责任心强,上岗前应进行防突知识培训,经考试合格后,方可上岗。 2、测试q值以前要先检查测试器具是否齐全; 3、检查测试杆、压力表、流量计及软管的气密性,保证密封良 好; 4、测试后对封孔器进行放气,不准硬拉; 5、测试工作由防突预测员操作,采煤队负责预测钻孔的施工,跟班队长、瓦检工监督。 6、预测结果由防突预测员填写防突牌板,跟班队长、瓦检工共同签字。 7、打钻含打措施孔及效检孔时应加强巷道支护,防止煤体片落,打钻过程中若发现有突出预兆必须立即停止打钻,停电撤人。 2.6突出危险性判断方法 2.6.1突出危险性判断方法 1、瓦斯涌出初速度q值、钻屑量S值分别取其最大值作为该指标的测定结果,任一指标达到或超过临界值,即q≥5L/min或S≥6Kg/m,该工作面即为突出危险工作面,必须停止作业,执行防治突出措施,然后进行效果检验,指标全部低于临界值后,方可在采取安全防护措施的条件下,进行作业。 2、根据防治煤与瓦斯突出规定第68条规定在实施局部综合防突措施的煤巷掘进工作面和回采工作面,若预测指标为无突出危险,则只有当上一循环的预测指标也是无突出危险时,方可确定为无突出危险工作面,并在采取安全防护措施、保留足够的预测超前距的条件下进行采掘作业;否则,仍要执行一次工作面防突措施和措施效果检验。 3、根据防治煤与瓦斯突出规定第70条规定,工作面地质构造、采掘作业及钻孔等发生的各种现象主要有以下方面 一煤层的构造破坏带,包括断层、剧烈褶曲、火成岩侵入等; 二煤层赋存条件急剧变化; 三采掘应力叠加; 四工作面出现喷孔、顶钻等动力现象; 五工作面出现明显的突出预兆。 在突出煤层,当出现上述第四、五情况时,应判定为突出危险工作面;当有上述第一、二、三情况时,除已经实施了工作面防突措施的以外,应视为突出危险工作面并实施相关措施。 2.6.2预测效检超前距 1、预测为无突出危险工作面时,每预测循环应留有不小于3m 的预测超前距。 2、防治突出措施效果检验有效时,允许的进尺量必须同时保证在工作面推进方向留有不少于5m的措施孔超前距和不少于3m的检验孔超前距。 3、预测效检超前距以各预测效检钻孔沿工作面推进方向投影的最小值为准。 3 防治突出技术措施 3.1防突措施的选择及其参数确定 当预测指标不超,允许推进5m,保留3m以上预测超前距。当工作面出现明显的突出预兆或预测指标超标时,必须采取以下消突措施。 3.1.2浅孔抽放 在工作面或超标钻孔上下10m范围内施工浅孔进行集中抽放措施工作面抽放浅孔布置示意图见图2。上、下排钻孔分别距底板1.3m、0.6m。上排钻孔终孔控制到棚梁以上5m,钻孔间距为1.2m。钻孔直径75mm,采用ZQSJ-90/2.4A手持式气动钻机施工,钻孔深度10m。采用快速封孔器封孔联网进行抽放,抽放时间以校检指标不超为标准。 图2 工作面浅孔动压抽放钻孔布置示意图 3.1.3浅孔释放 在工作面或超标钻孔上下10m范围内施工浅孔进行集中抽放措施工作面抽放浅孔布置示意图见图3。上、下排钻孔分别距底板1.3m、0.6m。上排钻孔终孔控制到棚梁以上5m,钻孔间距为0.6m。钻孔直径75mm,采用ZQSJ-90/2.4A手持式气动钻机施工,钻孔深度10m。 图3 工作面浅孔释放钻孔布置示意图 3.2措施孔施工要求及安全技术措施 3.2.1措施孔施工要求 1、措施孔必须按设计施工至设计深度,钻孔不但要控制本煤层,还要控制顶煤。 2、现场配备皮尺、坡度规等测量工具严格按设计进行测量,确保钻孔施工的精确度角度误差不得大于1度。 3、在地质构造破坏带或煤层赋存条件急剧变化处,由技术科及时探明情况,向通防科提供地质变化参数,由通防科调整钻孔设计,经矿总工程师批准后方可施工。 3.2.2安全技术措施 1、人员一定要熟悉打钻操作规程,并严格按照操作规程进行施工。 2、孔危险时,人员严禁用眼睛正对钻孔观察孔内情况。 3、人员应衣扣整齐,灯带系于上衣之外,并与旋转的钻杆保持一定距离,避免被绞伤。 4、过程中,如发生夹钻、顶钻时,停止打钻,待瓦斯释放一段时间后再续打至设计孔深;如发现喷孔时,必须暂停钻进,并退出钻杆,待喷孔停止后方可恢复钻进。 5、班长、瓦检工要对钻孔的施工情况进行监督,严格按照设计要求的孔数、孔深和角度进行验收,由班组长、瓦检工及时向调度室及矿领导汇报。 6、工地点下风流2m处,必须悬挂便携式瓦斯检查仪。当瓦斯超过1时,必须立即停止打钻,查找原因,立即处理。 7、地点必须配备消防水管和喷雾装置,用以打钻过程中降尘和孔内降温使用,防止钻孔瓦斯燃烧伤人事故发生。 4 防突措施效果检验 1、工作面执行防突措施后,必须进行措施的效果检验,效果检验采用的检验指标、钻孔布置同突出危险性预测一样,只有当钻孔瓦斯涌出初速度q值、钻屑量S值二个指标都低于其临界值时,在采取安全防护措施的条件下,工作面才可以进行作业。 2、依据防治煤与瓦斯突出规定选定各指标的临界值为钻孔瓦斯涌出初速度q值临界值为5L/min,钻屑量S值临界值为6Kg/m。 3、经效果检验,如果当钻孔瓦斯涌出初速度q值、钻屑量S值二个指标任一指标达到或超过其临界值,则必须加打排放抽放钻孔。钻孔补完之后必须进行措施的效果检验,直至所有效检孔的2个效检指标均不超标,方可作业。 4、检验孔孔深为8m,并应布置在两个措施孔之间,严禁使用措施孔或预测孔作为效果检验孔,检验孔开口位置必须避开措施孔,以防与措施孔打透。 5、防治突出措施效果检验有效时,允许的进尺量必须同时保证在工作面推进方向留有不少于5m的措施孔超前距和不少于3m的检验孔超前距。 5 瓦斯防治措施 5.1 上隅角插管抽放 在工作面回风巷上帮,安设一个直径200mm的分支器分支器上加工5个直径50mm的接口,分支器一端接入瓦斯抽放系统,另一端通过软管接上隅角插管。所连瓦斯抽放为井下瓦斯泵房,泵房内 共安装4台2BE-253型真空水环式瓦斯抽放泵,其最大抽放流量为40m3/min。抽放器由长3m、直径l00mm钢管加工,前端封闭,旁侧密集布置直径5mm的小孔抽放器入图4。抽放器埋入上隅角高处抽放器布置如下图5,埋入深度在2m3m,随采面推进循环前移。附近设浓度和流量检测口,定期测量抽放参数。为防止吸入的煤、岩尘堵塞管路,在分支器和抽放管道之间安装除渣器。 抽放队必须安排专人对上隅角抽放进行专人管理。 挂环 上隅角插管样式 图4 插管制作样式 抽放器 图5 上隅角插管布置示意图 顶板 、抽放器、软管、排渣器、阀门 5、风障 1105回采工作面上隅角抽放原理及管路布置图 图6 上隅角插管布置示意图 5.2 高位钻孔抽放 高位钻孔是在回风巷向煤层顶板施工的钻孔,主要是利用采动应力场中采空区冒落形成的裂隙空间作为瓦斯流动通道,在抽放负压作用下使瓦斯流向钻孔,从而能够抽出大量瓦斯,解决上隅角和回风流瓦斯超限问题。 根据11110工作面煤层赋存情况及煤层厚度,在11110上顺槽由切眼起,每隔30m施工一个高位钻场,钻场内共施工8个钻孔,每排4个,孔径94mm。钻孔布置示意图见图7,具体参数见表1 表1 高位钻孔参数一览表 孔号距底板 m 仰角 偏角 孔深 m 孔 号 距底板 m 仰角 偏角 孔深 m 1 1.8 30 8 69.3 5 1.8 28 38 68 2 1.2 22 8 64.7 6 1.2 19 38 63.5 3 1.8 28 25 68 7 1.8 27 47 65 4 1.2 20 2 5 63.8 8 1.2 18 47 60.3 正视图 俯视图 图 7 高位钻场钻孔布置示意图 5.3 煤层注水 5.3.1注水目的 1、通过煤体浅孔动压注水方式,充分湿润煤体,注水降尘,减少割煤产尘量,防止煤尘堆积,预防煤尘爆炸。 1 2 3 45 67 8 2、煤层进行浅孔动压注水后,深部煤体受压裂,瓦斯将会均匀释放,可有效预防瓦斯超限事故。 5.3.1 技术参数 1钻孔湿润半径1.5m。 2注水压采用矿井静压水。 3注水孔布置沿切眼上下安全出口,距底板1.2m处,每隔3m 水平施工1个注水孔,孔径42mm。 4钻孔采用手持式钻机配合φ42麻花钻杆1m/节进行施工;钻孔孔深8m;钻孔孔径Φ42mm。 5使用ZFⅡ-22型胶囊注水封孔器进行封孔,封孔器放置在孔内6m处。注水后封孔器不取出。 6注水时间以孔口出水或孔壁出水后停止。停止注水8个小时后,可以对该孔重新注水。 7注水有效后,每一循环注水保留不少于2m的超前距。随着工作面的推进,当注水封孔器被取出后,在该孔两侧1.5m处各施工1个注水钻孔,进行注水。 注水封孔器 图8 煤层注水示意图 6 6.1 安全防护装备 6.1.1 压风自救系统 安全防护措施 1、由抽放队负责按防治煤与瓦斯突出规定要求在该工作面 上、下两巷安装压风自救系统，采煤队负责对压风自救系统进行日常 管理。 2、压风自救系统安设在压缩空气管路上。 3、在上切口向外 25～40m 处安装一处压风自救，安装数量为 10 个。在下切口向外 50～100m 处安装一处压风自救，安装数量分别为 40 个。安装高度自手把向下距底板高度 1.2～1.3m。 4、放炮地点、撤离与警戒人员所在的位置以及回风巷道有人作 业处，均应设置压风自救。 5、一组压风自救系统一般可供 5 人使用，压缩空气供给量，每 人不得少于 0.1m3/min。 6、压风自救系统要及时维护，以保证系统的完好性。 6.1.2 个体防护 进入该工作面的所有人员必须随身佩带隔离式压缩氧自救器， 并 能正确熟练使用。 6.1.3 专用回风系统 1、该工作面必须具有独立的通风系统，确保其回风直接进入采 区回风上山。 2、必须保证回风巷道畅通无阻，有效回风断面不小于 6m2，禁 止在回风侧设置控风设施。 6.2 安全技术措施 6.2.1 监测监控 1、调度室必须在该工作面安装瓦斯传感器和断电仪，安装位置、 报警点、断电点、断电范围及复电点的设置按照11110 采面回采作 - 16 - 业规程执行。 2、每周定期调校,保证测值准确、灵敏可靠，保证瓦斯超限时， 断电仪能切断整个工作面及上下两巷内全部非本安型电气设备电源。 3、巷道洒水时应避开传感器，以免影响监测值的准确。 4、调度室监控员密切注意该工作面的瓦斯情况，发现问题及时 报告当班调度及矿领导。 5、调度室在现场进行传感器更换或修理时，必须携带便携仪， 瓦斯异常时及时汇报。 6.2.3 电器设备管理 1、机电队对该区域电气加强管理，防爆检查员每周检查 2 次以 上。 2、跟班外线工每班按防爆细则要求对工作面机电设备进行 检查，发现问题及时处理。 3、采煤队及业务部门管理人员经常深入现场，严格检查，消除 隐患，杜绝失爆。 4、该工作面新安装或移动电气设备时，使用单位应提前通知机 电队，必须经机电队防爆员验收合格后方可投入使用。 6.2.4 防灭火 1、 打钻地点必须配备至少 2 台完好的灭火器和不少于 50kg 黄土， 并有可靠的水源。 2、当打钻过程中有发火迹象或孔口出现明火时，应立即停止施 工，根据情况进行灭火，火焰熄灭后用黄泥将孔口封堵严实并及时向 矿调度室汇报。 6.3 其它安全措施 （1）在该工作面及上、下两巷内的所有采掘及巷修作业，必须 严格执行“四位一体”防突措施。 （2）本措施未提及之处，严格按煤矿安全规程防治煤与 、 瓦斯突出规定及有关规定执行。 - 17 -