【導(dǎo)讀】四川寶光能源有限責(zé)任公司綏陽(yáng)縣田灣煤礦。中煤國(guó)際工程集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院。綏陽(yáng)縣田灣煤礦防治瓦斯突出設(shè)計(jì)。參加編制人員名單。專(zhuān)業(yè)姓名職務(wù)或職稱(chēng)簽名。所長(zhǎng)、教授級(jí)高工。給排水高級(jí)工程師。順序圖名圖號(hào)專(zhuān)業(yè)。1井下壓風(fēng)管路及壓風(fēng)自救系統(tǒng)布置平面圖242-101采礦。6預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)措施及煤與

　　

【正文】 通過(guò)鉆場(chǎng)迎著工作面推進(jìn)方向打一組與煤層 斜交 的鉆孔，鉆孔數(shù)量為 5～ 6個(gè)，鉆孔位于工作面上方 20～30m范圍內(nèi)的裂隙帶內(nèi)，鉆孔長(zhǎng)度為 40～ 60m，鉆孔成扇形布置。抽采方法見(jiàn)圖 424。 對(duì)于老采空區(qū)瓦斯，礦井可根據(jù)老采空區(qū)瓦斯實(shí)際涌出情況采用密閉采空區(qū)插管等方式進(jìn)行抽采，礦井可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況確定。 綏陽(yáng)縣田灣 煤礦 防治 瓦斯 突出 設(shè)計(jì) 25 423 采空區(qū)埋管抽采示意圖 圖 4 24 采空區(qū)鉆孔抽采瓦斯布置 示意圖 （ 3） 掘進(jìn)工作面先抽后掘 本 礦井為煤與瓦斯突出礦井，掘進(jìn)時(shí)煤層瓦斯含量高，掘進(jìn)工作面推進(jìn)速度快，其瓦斯涌出量大，為防止掘進(jìn)工作面發(fā)生突出和通風(fēng)安全需要，設(shè)計(jì)考慮掘進(jìn)工作面先抽后掘。根據(jù)《煤礦瓦斯抽采基本指標(biāo)》 AQ102620xx,掘進(jìn)前煤層必須將煤層瓦斯含量降到 8m3/t 以下，或?qū)⒚簩油咚箟毫档?以下。設(shè)計(jì)建議采取超前預(yù)抽煤層瓦斯作為 突出危險(xiǎn)區(qū) 煤層掘進(jìn)工回風(fēng)順槽運(yùn)輸順槽瓦斯抽放管 閥門(mén)綏陽(yáng)縣田灣 煤礦 防治 瓦斯 突出 設(shè)計(jì) 26 作面的防突措施。在掘進(jìn) 突出危險(xiǎn)區(qū) 煤層 巷道 時(shí)先抽后掘，每 120m 一循環(huán)，沿煤巷掘進(jìn)方向施工 15 個(gè)順層長(zhǎng)鉆孔預(yù)抽 C1煤層瓦斯，鉆孔長(zhǎng) 130m，孔徑 89mm，順層鉆孔控制范圍 為煤巷輪廓線外 8m，每循環(huán)掘進(jìn) 120m，煤巷磧頭前方保留 10m 防突措施超前距 。同時(shí)在巷道掘進(jìn)工作面后方 5m 處的巷道兩幫各施工一個(gè)鉆場(chǎng)，相鄰兩組鉆場(chǎng)之間的間距為 40m， 鉆場(chǎng)開(kāi)口 寬3m、高 3m、深 2m，相鄰兩幫鉆場(chǎng)間距 20m，這樣布置可防止人為增加巷道斷面造成瓦斯積聚現(xiàn)象。 在每一鉆場(chǎng)內(nèi)沿走向布置 3 個(gè)邊掘邊抽鉆孔，即左右鉆場(chǎng)各 3 個(gè)，孔深 45m 左右，隨著工作面的推進(jìn)，鉆場(chǎng)和鉆孔也交替向前排列，鉆孔初期預(yù)抽煤層瓦斯，后期主要 抽采煤壁兩側(cè)的瓦斯，防止掘進(jìn)工作面瓦斯超限。如圖 425 所示。 圖 425 掘進(jìn)工作面先 抽后掘鉆孔布置示意圖 （ 4）石門(mén)揭煤預(yù)抽 石門(mén)掘進(jìn)到離煤層 10m 的法線距離，從石門(mén)向煤層打穿層鉆孔對(duì)煤層瓦斯進(jìn)行預(yù)抽，見(jiàn)圖 426，這是防止石門(mén)揭穿煤層時(shí)煤與瓦斯突出的有效方法。 130122020451220綏陽(yáng)縣田灣 煤礦 防治 瓦斯 突出 設(shè)計(jì) 27 圖 426 石門(mén)揭煤預(yù)抽鉆孔布置示意圖 開(kāi)采保護(hù)層 設(shè)計(jì)采用開(kāi)采保護(hù)層作為其區(qū)域防突措施之一。 （ 1）保護(hù)層的確定 本礦井共有四層煤，自下而上依次為 C C C C4煤層， C1煤層為全區(qū)可采煤層， C1 煤層為大部可采煤層， C C煤層為零星可采煤層，綏陽(yáng)縣田灣 煤礦 防治 瓦斯 突出 設(shè)計(jì) 28 屬近距離煤層群?？刹?C4 煤層下距 C1煤層 ～ ，平均 。 根據(jù)本礦的煤層賦存情況和選擇保護(hù)層的有關(guān)規(guī)定，設(shè)計(jì)選擇 C1 煤層作為下保護(hù)層首先開(kāi)采，煤層開(kāi)采順序?yàn)樯闲惺健Ｔ蛴兴狞c(diǎn)：一是本礦只有 C1煤層是全區(qū)可采煤層；二是 C1煤層與 C4煤層的平均層間距達(dá) 60m 左右，若選擇 C4 煤層作為上保護(hù)層，首先開(kāi)采，不能有效保護(hù)下面的 C1 煤層；三是 根據(jù)現(xiàn)有指標(biāo)分析， C1 煤層的突出危險(xiǎn)性比 C4 煤層的突出危險(xiǎn)性小 (建井期間必須請(qǐng)有資質(zhì)的單位對(duì) 各 煤層的突出危險(xiǎn)性進(jìn)行重新鑒定 )， C4有突出危險(xiǎn)；四是先采下部的 C1 煤層對(duì)上部的 C4 煤層不構(gòu)成破壞。 但設(shè)計(jì) 同時(shí)注意到，首采 C1 煤層時(shí)，其上部鄰近煤層的瓦斯將通過(guò)采動(dòng)裂隙涌入本煤層工作面和采空區(qū)，只靠本煤層順層鉆孔預(yù)抽、邊采邊抽和采空區(qū)埋管抽采瓦斯，能否有效解決工作面瓦斯超限問(wèn)題，還有待今后生產(chǎn)實(shí)踐中檢驗(yàn)，生產(chǎn)中要引起高度重視。 （ 2）保護(hù)層作用有效范圍的圈定 A：保護(hù)層與被保護(hù)層之間的有效垂距 礦井范圍內(nèi) C1 、 C4 煤層為傾斜煤層， C4 煤層位于被保護(hù)層之上，根據(jù)《防治煤與瓦斯突出 規(guī)定 》中的《表 保護(hù)層與被保護(hù)層之間的 最大保護(hù) 垂距》提供的數(shù)據(jù)， 最大保護(hù) 垂距為小于 100m。 本礦 C4 煤層下距 C1煤層 ～ ， C1 煤層作為 下 保護(hù)層，首先開(kāi)采，能有效保護(hù) 上 面的C4 煤層 。 B：沿走向的保護(hù)范圍 正在開(kāi)采的保護(hù)層工作面，必須超前于被保護(hù)層的掘進(jìn)工作面，其超前距離不得小于保護(hù)層與被保護(hù)層層間垂距的 3 倍，并不得小于 100m。 對(duì)停采的保護(hù)層采煤工作面，停采時(shí)間超過(guò) 3 個(gè)月、且卸壓比較充分，該采煤工作面的始采線、采止線及所留煤柱對(duì)被保護(hù)層沿走向的保護(hù)范圍可暫按卸壓角 56176。劃定 ， 如圖 427 所示。 礦井在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，必須根據(jù) C1煤層的實(shí)際采、止線位置和 C1 煤層與 C4煤層的實(shí)際層間距劃定 C4 煤層的有效保護(hù)范圍，并 進(jìn)行驗(yàn)證。 C4 煤層的采、掘工作面應(yīng)布置在有效保綏陽(yáng)縣田灣 煤礦 防治 瓦斯 突出 設(shè)計(jì) 29 護(hù)范圍之內(nèi)，在 C4煤層的有效保護(hù)范圍之外進(jìn)行采、掘活動(dòng)前，必須采取防突措施，經(jīng)效果檢驗(yàn)有效后，并采取安全防護(hù)措施后方可進(jìn)行采掘作業(yè)。 圖 427 保護(hù)層工作面始采線、采止線和煤柱的影響范圍 示意圖 C：沿傾斜的保護(hù)范圍 保護(hù)層沿傾斜的保護(hù)范圍，根據(jù)《防治煤與瓦斯突出 規(guī)定 》中的《表 保護(hù)層沿傾斜的卸壓角》提供的數(shù)據(jù)，按上卸壓角 90176。、下卸壓角 65176。劃定。 如圖 428 所示。 圖 428 保護(hù)層工作面沿傾斜方向的 保護(hù)范圍 示意圖 綏陽(yáng)縣田灣 煤礦 防治 瓦斯 突出 設(shè)計(jì) 30 礦井采用采區(qū)式布置方式，采區(qū)內(nèi)階段開(kāi)采順序?yàn)橄滦惺?，工作面后退式回采?C1 煤層作為保護(hù)層， C4 煤層作為被保護(hù)層，根據(jù) 保護(hù)層沿傾斜的保護(hù)范圍， C1 保護(hù)層工作面必須超前于 C4 被保護(hù)層工作面 2 個(gè)階段，即 C1保護(hù)層工作面開(kāi)采二個(gè)階段后才能開(kāi)采第一個(gè)階段的 C4被保護(hù)層工作面。 礦井首次 在 被 保護(hù)層 （ C4 煤層 ） 進(jìn)行采、掘作業(yè) 時(shí)， 必須 對(duì) 保護(hù)層 的保護(hù)效果及范圍進(jìn)行效果 檢驗(yàn)，經(jīng)效果檢驗(yàn)有效后 方可 進(jìn)行采、掘作業(yè) ；若 效果檢驗(yàn) 無(wú) 效 ， 必須采取防突措施，經(jīng)效果檢驗(yàn)有效后，并采取安全防護(hù)措施后方可進(jìn)行采掘作業(yè) ；礦井初期 必 須 對(duì) 保護(hù)層 的實(shí)際 保護(hù)效果及范圍 進(jìn)行 考察 、驗(yàn)證 ，并不斷積累、補(bǔ)充 、 完善資料，以便盡快得出確定本礦保護(hù)層有效作用范圍的參數(shù)。 （ 3）開(kāi)采保護(hù)層的幾個(gè)技術(shù)問(wèn)題 1）主要運(yùn)輸大巷、總回風(fēng)巷均布置在煤層底板的茅口灰?guī)r中。 2）揭穿突出煤層的地點(diǎn)盡可能避開(kāi)地質(zhì)構(gòu)造破壞帶。 3）必須進(jìn)行瓦斯綜合抽放。 4）礦井采用采區(qū)式布置方式，開(kāi)采保護(hù)層時(shí)， 采 空區(qū)內(nèi) 不得留有煤（巖）柱。特殊情況需留煤（巖）柱時(shí)，必須經(jīng)礦總工程師批準(zhǔn)，并將煤柱的位置和尺寸準(zhǔn)確地標(biāo)在采掘平面圖上。應(yīng)標(biāo)出煤柱的影響范圍，在這個(gè)范圍內(nèi)進(jìn)行采掘活動(dòng)時(shí)，必須采取防 治突出的措施。 5）防止在應(yīng)力集中的影響范圍內(nèi)布置突出煤層采掘工作面。 （ 4） 每個(gè)采掘工作面必須編制專(zhuān)門(mén)的防突設(shè)計(jì)和作業(yè)規(guī)程，報(bào)總工程師批準(zhǔn)后實(shí)施。 所有從業(yè)人員必須學(xué)習(xí) 防突設(shè)計(jì)和作業(yè)規(guī)程，經(jīng)考試合格后方可上崗。 為防止 采煤工作面初采至初次來(lái)壓期間及工作面回采期間周期來(lái)壓時(shí)誘發(fā)突出，采取如下措施： 1）在采煤工作面初采至初次來(lái)壓期間，必須對(duì)采煤工作面及進(jìn)回風(fēng)巷進(jìn)行礦壓觀測(cè)并加強(qiáng)對(duì)采煤工作面及回風(fēng)巷的瓦斯涌出量進(jìn)行監(jiān)測(cè)監(jiān)控，綏陽(yáng)縣田灣 煤礦 防治 瓦斯 突出 設(shè)計(jì) 31 掌握采煤工作面初次來(lái)壓以及工作面回采期間周期來(lái)壓時(shí)間。 2）加強(qiáng)進(jìn) 、 回風(fēng)巷的維護(hù)工作，確 保有效過(guò)風(fēng)斷面，保證工作面風(fēng)流暢通，風(fēng)量滿(mǎn)足要求。 3）加強(qiáng)對(duì)采煤工作面前方超前影響帶內(nèi)和采空區(qū)采動(dòng)應(yīng)力帶內(nèi)的瓦斯抽放工作，降低瓦斯壓力和瓦斯涌出量。 4）適當(dāng)降低工作面推進(jìn)速度，確保瓦斯?jié)舛炔怀蕖? 5） 工作面初次來(lái)壓前，對(duì)工作面前方煤壁，上、下巷幫煤體進(jìn)行突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)（或檢驗(yàn)），防止初采期間因垮冒而誘發(fā)突出事故。 6）開(kāi)采被保護(hù)層 C4 煤層前， 應(yīng)進(jìn)行工作面預(yù)測(cè)。采 、 掘工作面經(jīng)預(yù)測(cè)后，可劃分為突出危險(xiǎn)工作面和無(wú)突出危險(xiǎn)工作面。 在突出危險(xiǎn)工作面進(jìn)行采掘作業(yè)前，必須采取防止突出措施。采取防止突出措施之后，還 要進(jìn)行措施效果檢驗(yàn)，經(jīng)檢驗(yàn)措施有效后，方可采取安全防護(hù)措施進(jìn)行采掘作業(yè)。 被保護(hù)層 C4 煤層 采掘 工作面 應(yīng) 在被保護(hù)范圍內(nèi)， 并且在保護(hù)范圍留有一定的富余系數(shù) ； 在非保護(hù)區(qū)域， 必須采取綜合防突措施，并 經(jīng)效果檢驗(yàn)有效后方可 采取安全防護(hù)措施 進(jìn)行采、掘作業(yè) 。 C4煤層 工作面初次來(lái)壓前的預(yù)防突出和瓦斯涌出措施與 C1煤層初次來(lái)壓前的預(yù)防突出和瓦斯涌出措施相同。 在無(wú)突出危險(xiǎn)工作面進(jìn)行采掘作業(yè)時(shí)，可不采取防治突出措施，但必須采取安全防護(hù)措施。 區(qū)域防突措施效果檢驗(yàn) 任何防突措施只是在一定的礦山地質(zhì)條件下是有效的，當(dāng)條件變 化時(shí)（如遇構(gòu)造）就可能無(wú)效。此外，各種措施的參數(shù)都是根據(jù)一定的地質(zhì)、開(kāi)采條件決定的，當(dāng)條件改變而措施參數(shù)未作相應(yīng)改變時(shí)，同樣會(huì)影響措施實(shí)施的有效性。因此，必須對(duì)防突措施的有效性進(jìn)行檢查，以便事先確定防突措施的各項(xiàng)指標(biāo)是否滿(mǎn)足要求，如不滿(mǎn)足要求應(yīng)及時(shí)采取補(bǔ)救措施。 綏陽(yáng)縣田灣 煤礦 防治 瓦斯 突出 設(shè)計(jì) 32 任何一種防突措施，只要它能卸壓和排放瓦斯，就可以起到防止突出作用。因此，檢驗(yàn)防突措施效果，首先應(yīng)檢驗(yàn)工作面前方煤體應(yīng)力或瓦斯?fàn)顟B(tài)的改變程度，以判斷是否消除了突出危險(xiǎn)。因此，原則上所有突出危險(xiǎn)預(yù)測(cè)方法都適用于防突措施效果檢驗(yàn)。 本礦井采用開(kāi)采保護(hù)層 和 預(yù)抽煤層瓦斯作為區(qū)域 防突措施， 根據(jù)《防治煤與瓦斯突出 規(guī)定 》 和 《煤礦瓦斯抽采基本要求》（ AQ102620xx）的 規(guī)定 ， 突出煤層工作面采掘作業(yè)前必須將控制范圍內(nèi)煤層的瓦斯含量降到煤層始突深度的瓦斯含量以下或?qū)⑼咚箟毫档矫簩邮纪簧疃鹊拿簩油咚箟毫σ韵?。若沒(méi)能考察出煤層始突深度的煤層瓦斯含量或壓力，則必須將煤層瓦斯含量降到 8m3/t 以下或?qū)⒚簩油咚箟毫档?（表壓）以下 。 （ 1） 開(kāi)采保護(hù)層的保護(hù)效果檢驗(yàn)主要采用殘余瓦斯壓力、殘余瓦斯含量指標(biāo)和方法。根據(jù)實(shí)測(cè)的最大殘余瓦斯壓力或者最大殘余瓦斯含量對(duì)預(yù)計(jì) 被保護(hù)區(qū)域的保護(hù)效果進(jìn)行判斷。 煤層瓦斯含量 小于 8m3/t 或煤層瓦斯壓力 小于 ，則 保護(hù)效果為 有 效 ； 煤層瓦斯含量 大 于 8m3/t 且 煤層瓦斯壓力 大 于 ，則 保護(hù)效果 無(wú) 效。 判斷指標(biāo)和方法見(jiàn)表 431。 表 431 根據(jù)煤層瓦斯壓力或瓦斯含量進(jìn)行區(qū)域預(yù)測(cè) 的臨界值 瓦斯壓力 P(MPa) 瓦斯含量 W (m3/t) 區(qū)域類(lèi)別 ＜ ＜ 8 無(wú) 突出危險(xiǎn)區(qū) 除上述情況以外的其它情況 突出危險(xiǎn)區(qū) （ 2） 預(yù)抽煤層瓦斯區(qū)域防突措施進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，可根據(jù)殘余瓦斯含量進(jìn)行檢驗(yàn)，煤層殘余瓦斯壓力小于 或殘余瓦斯含量小于 8m3/t 的預(yù)抽區(qū)域?yàn)闊o(wú)突出危險(xiǎn)區(qū)，否則，即為突出危險(xiǎn)區(qū)，預(yù)抽防突效果無(wú)效；也可以采用鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)對(duì)穿層鉆孔預(yù)抽石門(mén)（含立、斜井等）揭煤區(qū)域煤層瓦斯區(qū)域防突措施進(jìn)行檢驗(yàn)，如果所有實(shí)測(cè)的指標(biāo)值均小于表 432 的臨界值則為無(wú)突出危險(xiǎn)區(qū)，否則，即為突出危險(xiǎn)區(qū)，預(yù)抽防突效果無(wú)效。 綏陽(yáng)縣田灣 煤礦 防治 瓦斯 突出 設(shè)計(jì) 33 表 432 鉆屑瓦斯解吸指標(biāo) 法 預(yù)測(cè) 石門(mén)揭煤 工作面突出危險(xiǎn)性的臨界值 煤樣 △ h2 指標(biāo)臨界值 /Pa K1 指標(biāo)臨界值 /mL/() 干煤樣 200 濕煤樣 160 （ 3） 若檢驗(yàn)期間在煤層中進(jìn)行鉆孔等作業(yè)時(shí)發(fā)現(xiàn)了噴孔、頂鉆及其他明顯突出預(yù)兆時(shí)，發(fā)生明顯突出預(yù)兆的位置周?chē)霃?100m 內(nèi)的預(yù)抽區(qū)域判定為措施無(wú)效，所在區(qū)域煤層仍屬突出危險(xiǎn)區(qū)。 （ 4） 采用煤層殘余瓦斯壓力或殘余瓦斯含量的直接測(cè)定值進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，若任何一個(gè)檢驗(yàn)測(cè)試點(diǎn)的指標(biāo)測(cè)定值達(dá)到或超過(guò)了有突出危險(xiǎn)的臨界值而判定為預(yù)抽防突效果無(wú)效時(shí)，則此檢驗(yàn)測(cè)試點(diǎn)周?chē)霃?100m 內(nèi)的預(yù)抽區(qū)域均判定為預(yù)抽防突效果無(wú)效，即為突出危險(xiǎn)區(qū)。 （ 5） 對(duì)預(yù)抽煤層瓦斯區(qū)域防突措施進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，均應(yīng)當(dāng)首先