煤矿遇断层的巷道设计(编辑修改稿)

煤矿遇断层的巷道设计(编辑修改稿)内容摘要：

进行突出危险性区域预测工作，在未进行区域预测以前，所有采掘区域都必须按突出危险区进行技术管理。 根据预测结果，可以把突出煤层分别划分为突出危险区、突出威胁区和无突出危险区。 在不同区域，其管理原则和方式如下： （ 1）突出危险区 在突出危险区内进行采掘作业时，必须执行“四位一体”综合防突措施，进行正规的日常预测循环作业，每个预测循环都要进行突出预测和效果检验（在严重突出危险区可以不进行预 测，直接采取防突措施，但必须进行效果检验），只有当预测或措施效果检验结果不超标时，方可在执行安全防护措施的前提下进行采掘作业。 当上循环采取了防突措施进尺到位后，应进行工作面突出危险性预测，预测无突出危险时也应采取防突措施，只有连续 2 次预测无突出危险时该工作面方可视为无突出危险工作面。 每个预测循环应留有不小于 2m的预测孔超前距；效果检验结果不超标时掘 13 进工作面的允许进尺量应同时保证留有 5m的措施孔超前距和不小于 2m的检验孔超前 14 图九顺河煤矿“ 四位一体”综合防突措施工艺流程图 预抽煤层瓦斯预抽效果评价是否有效无 效有无无 效有 效有无有 效采掘作业安全防护措施是否有效效果检验局部防突措施是否有危险工作面预测区域防突措施是否有危险验证性工作面预测采掘30～ 100 米安全防护措施无突出危险区 突出威胁区 突出危险区区域预测合理采掘部署突出煤层经常性检验 15 距，采煤工作面应同时保证留有不小 于 3m的措施孔超前距和不小于 2m的检验孔超前距。 所有超前距均以钻孔在巷道采掘方向的投影孔深为准。 （ 2）突出威胁区 在突出威胁区内采掘作业时， 根据 区域突出危险程度，每推进 30～ 100m，应用工作面预测方法连续进行不少于两次的区域预测验证，并且预测工作从巷道开始掘进和工作面始采即进行，其中任何一次验证有突出危险时，该区域应改划为突出危险区。 同时，在威胁区采掘作业过程中，每个班都应密切观察煤层软分层厚度、煤层产状、地质构造、炮后瓦斯涌出量等异常情况，当出现异常情况时，应立即停止采掘作业，通知有关人员 ， 进行突出危 险性预测。 （ 3）无突出危险区 在无突出危险区内作业时，可以不采取防突措施，但必须采取安全防护措施。 矿井瓦斯突出治理应全面规划、总体布局、统筹安排、系统控制，依法（《规程》、《细则》等规章制度）治理。 按照防治规划和年、季、月计划，落实人、财、物的保障措施，落实责任、分工负责、严密组织，严格考核，保证防治战略的有效实施。 、区域防突措施 区域突出危险性预测 突出危险性区域预测的任务是确定井田、煤层和煤层区域的危险性，是在地质勘探、新井建设和新水平开拓时进行的。 区域性 突出危险预测方法 区域性预测方法主要有单项指标法、综合指标法和地质统计法。 单项指标法主要用于预测煤层的突出危险性，综合指标法和瓦斯地质统计法主要用于突出煤层的区域性预测。 可以采用综合指标法和瓦斯地质统计法对新采区的突出危险性进行预测。 （一） 综合指标法 综合指标法是利用综合指标 D、 K 来预测煤层的突出危险性，其预测方法为： （ 1）在岩石工作面向突出煤层至少打两个测压钻孔，测定煤层瓦斯压力（ P）； （ 2）在打测压孔的过程中，每米煤孔采取一个煤样，测定煤的坚固性系数 16 （ f）； （ 3）将两个测压钻孔所测得的坚固性系数 最小值加以平均作为该煤层软分层的平均坚固性系数； （ 4）将坚固性系数最小的两个煤样混合后，测定煤的瓦斯放散初速度指标（△ P）； （ 5） 按下列公式计算综合指标 D、 K： D=（ － 3）（ P－ ） K=△ P/f 式中 D—— 煤层突出危险性综合指标； K—— 煤层突出危险性综合指标； P—— 煤层瓦斯压力，取两个测压钻孔实测瓦斯压力的最大值， MPa； △ P—— 软分层煤的瓦斯放散初速度指标； f—— 软分层煤的坚固性系数。 综合指标 D、 K 的突出临界指标应根据本矿区实测数据确定，在没 有实测数据时，可参照《细则》所推荐的临界值（见表 六 ），确定煤层的区域突出危险性。 （二） 瓦斯地质统计法 瓦斯地质统计法是根据已开采区域突出地点分布与地质构造（包括褶曲、断层、煤层赋存条件变化、火成岩侵入等）的关系，结合未采区域的地质构造条件来大致预测突出可能发生的范围。 不同的矿区控制突出的地质构造因素是不同的，有的矿区的突出主要受断层控制，而另一些矿区的突出主要受褶曲或煤层的厚度变化控制。 因此，各矿区可根据已采区域主要控制突出的地质构造因素，来预测未采区域的突出危险性。 表 六 用综合指标 D 和 K 预测煤层 区域突出危险性的临界值 煤层突出危险性综合指标 D 煤层突出危险性综合指标 K 无烟煤 其他煤种 20 15 采用瓦斯地质统计法进行区域预测时，应根据已采区域确切掌握的煤层赋存 17 和地质构造条件与突出分布的规律，划分出突出危险区域与突出威胁区域。 划分突出危险区一般应符合下列要求： （ 1） 在上水平发生过 1 次突出的区域，下水平的垂直对应区域应预测为突出危险区； （ 2） 根据上水平突出点分布与地质构造的关系，确定突出点距地质构造线两侧的最远距离线，并结合地质部门提供的下水平或下部采区的地质构造分布，按照上水平构造线两侧的最远距离线推测下水平或下部采区的突出危险区域。 煤与瓦斯突出与地质构造、瓦斯压力和瓦斯含量、煤层埋深、煤层软分层分布与变化等有密切的关系，且这些因素的分布具有一定的规律性。 本煤矿可通过地质勘探资料、采掘工程实际揭露的煤层赋存和构造分布资料、实际测定的相关资料、邻近矿井的资料等，利用统计、瓦斯地质分析以及测定相关参数的方法进行区域预测， 提前了解新采区的地质构造分布情况，同时利用钻探等手段，探测巷道前方的地质构造情况，为突出危险区域性预测提供可靠依据，为此，矿井应注意收集有关资料。 （ 1） 地质构造 本煤矿井田范围内为单斜构造，节理裂隙不发育，但是结合相邻矿井的开采实际情况分析。 因此矿山进行深部煤层开采时，应加强管理和防范。 在采掘过程中要根据揭露的地质情况 ，详实收集构造带位置、属性（正断层、逆断层、褶曲）、规模（断距、走向变化范围、倾角、长度等）、展布方向等资料，建立档案，绘制地质构造图。 （ 2）突出标志性指标 突出标志性指标主要包括突出点、预测指标分布、煤层厚度及软分层指标、结构指标、煤柱影响范围、突出危险带分布规律等资料。 其中，煤层厚度及其变化，软分层厚度增大往往是突出的标志；煤层结构 是指煤层整体受破坏的程度， Ⅲ 、 Ⅳ 、 Ⅴ 类破坏煤具有突出危险倾向性；上部水平及邻近区域有突出点，其对应下部水平开采范围也具有突出危险；突出煤层在煤柱影响区内具有突出危险。 突出危险区域性预测结果技术管理 煤层突出危险区域性预测可将突出煤层划分为突出危险区、突出威胁区、无 18 突出危险区。 区域性突出危险划分结果应按技术管理程序报相关部门审批后才能实施。 在有可靠预测资料后，由矿总工程师确定煤层在不同区域煤层的突出危险程度，并经上级行业管理部门审批后，在确认无突出的危险区内，可不采取防治突出的措施 ，直接生产 ， 但必须采取安全防护措施。 在突出威胁区内 的每个回采工作面，可以通过测定瓦斯压力和含量、掘进中的突出性预测指标和瓦斯涌出变化情况、动力现象、软分层分布、地质构造分布特征等，再次进行一次相对小范围的区域预测， 根据煤层突出危险程度，采掘工作面每推进 30～ 100m，应采用工作面预测方法连续进行不少于两次区域性预测验证，其中任何一次验证有突出危险时，该区域应改化为突出危险区。 只有连续两次验证都无突出危险时，该区域仍定为突出威胁区。 在突出危险工作面进行采掘作业前，必须采取防突措施，并经效果检验有效后，方可采取安全防 护措施进行采掘作业。 每执行一次措施、措施效果检验、采掘作业循环后，须再进行工作面预测，如预测无突出危险，还须再执行防突措施，只有连续两次预测为无突出危险时，该工作面可视为无突出危险工作面。 针对 大沟煤矿 62 煤层的区域预测指标应进行专门研究后确定。 区域性防突措施的选择 目前普遍采用的区域性防突措施是开采保护层和预抽煤层瓦斯，其中开采保护层是最有效的一种防突措施。 在突出矿井，单一突出煤层和无保护层可采的条件下，一般采用预抽瓦斯作为区域性防突措施。 根据 大沟煤矿 开拓部署方案，目前开采单一煤层（ 62 号煤层），在目前条件下，开采保护层尚不能作为区域性防突措施，但今后应积极探索开采保护层措施。 大沟煤矿 目前 已初步建立了矿井瓦斯抽放系统，但是瓦斯抽放设备极不完善，而且由于缺乏实测煤层瓦斯压力、瓦斯含量、煤层透气性系数、瓦斯抽放半径等一系列瓦斯抽放参数，因此，只能借鉴邻近桂花煤矿坑道采样测试参数，若遇地质构造突变，容易发生抽放措施达不到防突目的，建议在 由具有国家许可资质的单位合作开展瓦斯参数测定、矿井瓦斯抽放与利用可行性论证的基础上，设 19 计并建立与矿井安全生产规模相适应的地面瓦斯抽采系统。 在采掘工作面采用大面积预抽煤层瓦斯作为区域性防突措施。 在区域预测为有危险的回采工作面回采前，布置抽放钻孔进行大面积预抽，从而消除或降低突出危险性， 预抽煤层瓦斯消除突出危险原理见图 10。 掘进工作面预抽防突方案 掘进工作面的防突主要有两种方案：预抽瓦斯与排放瓦斯。 预抽瓦斯又可分为掘进条带预抽瓦斯和边掘边抽，根据掘进地点的不同，掘进工作面防突可分为平巷掘进面的防突和上山（下山）掘进面的防突。 下面按平巷掘进面的防突和上山（下山）掘进面的防突两个方面分别叙述。 （一） 平巷掘进面防突 平巷掘 进工作面条带预抽瓦斯防突 平巷掘进工作面条带预抽瓦斯防突主要是在平巷掘进前 首先开拓煤层顶、底板的岩石巷道， 在岩石巷道内向即将施工的煤平巷施工条带钻孔抽放瓦斯来减弱或消除掘进条带的突出危险性。 在岩石巷道掘进过程中，必须边探边掘，及时掌握施工动态和围岩变化情况， 保证岩石巷道与煤层间法向距离不小于 5m， 防止误穿突出煤层。 在岩巷掘进过程中及时在巷帮布置平行水平预抽钻孔， 钻孔 孔径应不小于 φ 75mm， 采用 3 3m 间距布置，即钻孔终孔点间距为 3m（当预留预抽煤层瓦斯 施工抽放钻孔 煤体应力降低 消除（或降低）煤与瓦斯突出危险性 释放煤岩弹性能 减少突出的激发作用 煤体强度增高 释放瓦斯潜能 发展突出的瓦 斯作用减少 煤体抵抗破坏能力增加 瓦斯压力梯度降低 图 10 预抽煤层瓦斯消除突出危险原理图 20 的抽放时间长时，间距可适当加大，抽放时间短时，缩短钻孔间距）。 钻孔设 计首先设计第三排钻孔，第三排钻孔施工点与巷道底板边角的连线与煤层底板之间的交点作为基点，然后向平巷下帮布置一个点，向上帮布置两个点。 封孔方式采用聚氨酯或水泥砂浆封孔，深度应不小于 6m，以保证抽放效果。 钻孔终孔位置需穿过煤平巷轮廓线外 10m，如图 11 所示。 平巷掘进工作面顺层预抽瓦斯防突 平巷掘进工作面顺层预抽主要是控制掘进工作面两帮瓦斯向掘进工作面涌出。 在工作面两旁布置钻场，其中上帮钻场长 5~8m，下帮钻场长 3~5m，钻场间距应根据钻机能力确定，一般为 50~100m，钻孔深度 以大于钻场间距 10m 为宜， 初步设计孔径应不 图 11 平巷掘进工作面预抽条带瓦斯钻孔布置示意图 掘进头钻孔煤层岩石运输巷煤平巷煤平巷岩石运输巷 21 小于 φ 75mm，终孔间距取 ，钻孔呈平行于巷道走向布置。 施工过程中，如果突出危险性较大，预抽时间超出设计时间，对煤巷掘进施工造成较大影响时，应该适当增加钻孔密度。 封孔方式采用聚氨酯或水泥砂浆封孔，深度应不小于6m，以保证抽放效果。 钻孔布置图见图 12 所示。 预抽瓦斯防突的有效性评价指标 按照《规程》第一百九十条的规定，预抽瓦斯后必须对预抽防突效果进行检验，其有效性指标根据矿井实测资料确定，无实测资料时，可参照以下指标之一确定： ① 残余瓦斯含量。 预抽后的煤层残余瓦斯含量小于该煤层始突深度处的原始瓦斯含量； ② 瓦斯预抽率。 瓦斯预抽率应大于 30％ ，用该指标时，采掘过程中必须用工作面预测方法进行经常性复验。 瓦斯预抽率计算公式： 100储抽涌喷 ＋＋ Q Q % 式中： Q 喷 —— 打钻中各钻孔喷出的瓦斯总量， m3； Q 涌 —— 打钻后、连接抽放管路前各钻孔涌出的瓦斯总量， m3； Q 抽 —— 抽放的瓦斯总量， m3； Q 储 —— 钻孔控制范围内的煤层瓦斯储量， m3； 图 12 平巷顺层预抽钻孔布置示意图 上帮下帮煤平巷工作面钻场 22 Q 喷 、 Q 涌 可根据施工钻孔和连接抽放管路前巷道风。