石門揭露煤層的安全技術(shù)措施

石門揭露煤層的安全技術(shù)措施的說明
礦井概況
1.1礦井的地理位置
內(nèi)蒙古太西煤集團(tuán)蘭山煤業(yè)長溝煤礦位于阿拉善左旗古拉本敖包境內(nèi)，古拉本礦區(qū)二道嶺立新井田19—18號勘探線之間。
1.1.2礦區(qū)內(nèi)的地形地貌
太西煤集團(tuán)蘭山煤業(yè)長溝煤礦地處賀蘭山中部，山勢較陡，溝谷較發(fā)育，地形地貌比較復(fù)雜，為典型的山區(qū)地形地貌特征。長溝煤礦主井井口標(biāo)高為：1994.455米；風(fēng)井井口標(biāo)高為：1993.548米；井底標(biāo)高為：1697.594米。
1.1.3礦井的地理交通位置
本礦井的交通主要是以公路對外聯(lián)系，本礦西距烏吉線上的本井火車站65km，西南距盟所在地巴彥浩特鎮(zhèn)48km，北距烏海站9km，東距包蘭線上的西大灘站55km，均有公路相通。以建成的烏海---巴彥浩特1級公路從礦井通過，大大提高了礦井對外的運(yùn)輸能力。礦井距秦皇島煤港1729km,距天津港1360km，距二連浩特市760km。
1.1.4地表水
本礦內(nèi)無地表徑流，平日無水。由于我礦上界為原通古淖露天煤礦已開采，原來開采后期充填沒有夯實(shí)，因此在雨季期間還要做好防水、防洪；另外二道嶺溝內(nèi)常年有溪流，因此雨季時，對長溝煤礦的生產(chǎn)、生活有一定的影響。
1.1.5礦井的氣候、氣溫、風(fēng)向、風(fēng)速；雨期及降水量、凍結(jié)期及凍結(jié)深度
本礦區(qū)終年干旱，雨量稀少，屬于高山大陸性氣候，四季晝夜氣溫變化較大歷年平均溫度為-0.8℃--1.3℃,全年最高氣溫為25℃，最低氣溫為-31.4℃。全年主導(dǎo)風(fēng)向的為西南風(fēng)，最大風(fēng)速為34m/s最大風(fēng)力為10級以上，年最大降雨量為296.7mm，年最大蒸發(fā)量為2618.7mm，雨季多集中在7—8月份，凍結(jié)期為半年，從10月份到第二年4月份，最大凍結(jié)深度為1.5m。
1.2礦井地質(zhì)
1.2.1地層
礦井出露的地層由老至新：三疊系延長群、侏羅系延安組、延安組、侏羅系安定組、第四系。
本礦含煤層形成于中侏羅世，聚煤環(huán)境與大型鄂爾多斯含煤盆地相似，為一套湖泊三角洲沉積，屬大型內(nèi)陸盆地的沉積類型。
1.2.2構(gòu)造
二道嶺礦區(qū)基本呈—不對稱菱形的復(fù)式向斜構(gòu)造，本礦井有斷層F24，該斷層為正斷層，斷距大約有17米左右。
1.3煤層質(zhì)量與煤層特征
1.3.1煤層（包括煤層厚度、傾角、含夾石情況）
本礦井可采煤層共有三層分別是：二1層上、二1層、二3層；二1層上煤層厚度為：3m，平均傾角為650、二1層5.8m（內(nèi)含夾矸0.8m，實(shí)際煤層厚度為5m）平均傾角為：650、二3層3.3m（內(nèi)含夾矸1.3m，實(shí)際煤層厚度為2m）平均傾角為720。
煤層基本特征表（表1）
煤層名稱 煤種 煤層傾角（度） 煤層厚度（米） 層間距
二1上層 無煙煤 56 2.3
二1層 無煙煤 65 5.8 19
二1層 無煙煤 72 3.3 17
1.3.2、煤質(zhì)：（煤種、硬度、爆炸指數(shù)、發(fā)火期）
煤質(zhì)屬無煙煤，硬度f=3.5～4，不易自燃。煤塵爆炸指數(shù)試驗(yàn)樣試驗(yàn)無爆炸危險性。煤層無自然發(fā)火傾向。
1.3.3頂?shù)装鍘r石情況
頂、底板節(jié)理比較發(fā)育，直接頂為砂質(zhì)頁巖。老頂為粉砂巖。直接底為砂質(zhì)頁巖，老底為中砂巖。
1.3.4、預(yù)計(jì)水文地質(zhì)（與老窯及鄰近采空區(qū)關(guān)系）
本煤層及頂?shù)装鍘r層無含水層，水量以地表水從斜井滲漏為主。1776水平上部為原小煤窯的采空區(qū)，應(yīng)注意地面降水形成洪水灌入井下。F24斷層西翼1700水平～1776水平未采動。無采空區(qū)。
1.3.5煤層含瓦斯性、煤塵、自然性、地溫
1）瓦斯
相對瓦斯涌出量41.22m3/噸，絕對瓦斯涌出量為39.03m3/min.，屬于高瓦斯礦井，瓦斯對礦井的生產(chǎn)安全威脅較大，抓好通風(fēng)與瓦斯管理是本礦井生產(chǎn)所面臨的頭等大事。

瓦斯實(shí)測最大值一覽表2
煤層
項(xiàng)目 二1上層 二1層 二3層
孔號 19 19 19
標(biāo)高 +1776 +1742 +1700
瓦斯含量%
瓦斯成份%

水平瓦斯含量表3
煤層
深度 二1上層 二1層 二3層
1700水平
1742水平
1776水平

2）煤塵
煤塵爆炸指數(shù)小于15%，無爆炸性，但煤塵對人體有害，會導(dǎo)致作業(yè)人員患肺病，所以在掘進(jìn)過程中必須采取有效的防滅塵措施。
3）煤的自燃情況
煤層自燃傾向性為Ⅲ類，煤炭為不易自燃煤層。由于煤的變質(zhì)程度高，含硫低，自燃發(fā)火的傾向性弱，一般不易自燃，但需注意人為的外因火災(zāi)。
4）地溫
煤礦內(nèi)無高溫異常的地區(qū)。距1700標(biāo)高井下溫度為18—20℃；礦區(qū)深部勘查地溫?zé)o高溫異常現(xiàn)象。
1.4礦井通風(fēng)方式
本礦通風(fēng)方式簡易采用兩翼對角式通風(fēng)，及主井進(jìn)風(fēng)，總回風(fēng)井回風(fēng)，掘進(jìn)工作面采用局部通風(fēng)機(jī)壓入式通風(fēng)方式給工作面供風(fēng)。
2、煤與瓦斯突出的地質(zhì)因素分析
煤（巖）與瓦斯突出的發(fā)生是各種自然因素綜合影響的結(jié)果。這些因素主要有：地應(yīng)力（地層靜壓力、地質(zhì)構(gòu)造的殘余力和礦山壓力）、瓦斯含量和瓦斯壓力、煤的物理性質(zhì)決定的。礦井的瓦斯突出主要集中在地質(zhì)構(gòu)造帶內(nèi)，突出點(diǎn)發(fā)生的位置與地質(zhì)構(gòu)造部位有關(guān)，比如強(qiáng)烈擠壓的褶皺帶、扭折帶、傾角變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)、斷層附近等等，這些地質(zhì)構(gòu)造部位應(yīng)力比較集中，由于采掘工程破壞了原始平衡，導(dǎo)致地質(zhì)構(gòu)造殘余應(yīng)力的突然釋放，引起煤與瓦斯突出，因此在施工過程中在石門揭煤層地點(diǎn)選擇中要避開地質(zhì)構(gòu)造帶。避免發(fā)生煤與瓦斯突出事故。
3、揭煤防突措施工藝流程
揭煤防突措施工藝流程圖1

3.1前探鉆孔
在石門掘進(jìn)工作面施工到距煤層法線距離10m之前，為了確切得掌握煤層的層位、傾角、厚度、頂?shù)装鍘r性、地質(zhì)構(gòu)造等情況，設(shè)計(jì)施工四個穿透煤層全厚且進(jìn)入底板不小于0.5m的前探鉆孔（沿巷道走向方向），其中一號孔為取芯孔，采用75型或150型鉆機(jī)，鉆孔施工時應(yīng)詳細(xì)記錄巖心資料。
3.2前探鉆孔同時作為測瓦斯壓力孔
煤層瓦斯壓力測定，鉆孔成孔后必須在30min內(nèi)進(jìn)行封孔測壓（封孔長度不得少于12.0m），必須在瓦斯壓力值穩(wěn)定之后（瓦斯壓力穩(wěn)定時間不得少于48小時）可拆表。
3.3前探鉆孔同時作為綜合指標(biāo)法預(yù)測孔
在取芯時，采集軟分層煤樣2kg左右，每個孔取一份，送通風(fēng)實(shí)驗(yàn)室，測定煤的瓦斯放散初速度指標(biāo)（p值）和煤的堅(jiān)固性系數(shù)（f值）。
3.4突出危險性預(yù)測
（1）因掘鑿斷面較大，為了防止誤揭煤層，保證預(yù)測可靠。在石門工作面掘進(jìn)至法線距離距煤層3m 處停止掘進(jìn)，應(yīng)打4個穿透煤層全厚的鉆孔，石門中央布置上、下向各一個，見煤點(diǎn)在石門掘鑿斷面兩側(cè)輪廓線以外2m范圍布置2個。
（2）每個鉆孔預(yù)測兩次，既在鉆孔進(jìn)入煤層中部和穿透煤層底板時各1次。
（3）鉆孔直徑ф50mm，為避免鉆孔積水，采用干式鉆進(jìn)，壓風(fēng)排渣。鉆機(jī)采用75型或150型鉆機(jī)。
（4）測定鉆孔瓦斯涌出初速度qm值，采用撫順分院研制的多級壓差流量計(jì)及專用膠囊封孔器。
（5）封孔、測量全過程要求在成孔后2min內(nèi)完成，封孔后測量室長度為煤層厚度的1/2或煤層厚度相等。
（6）在打鉆過程中測得的最大值確定有無危險。
（7）取4個鉆孔中測得的最大值確定有無危險。
3.5突出危險臨界值
因該煤層處于帷幕注漿控制范圍段高內(nèi)，帷幕注漿后（注漿壓力達(dá)20Mpa）至使巖體原始應(yīng)力重新分布，對煤層瓦斯的影響有待進(jìn)一步考證，且該礦區(qū)目前尚無明確的研究指標(biāo)，故按《突出細(xì)則》中規(guī)定的臨界值執(zhí)行。
綜合指標(biāo) D＞0.25 K＞15
單項(xiàng)指標(biāo) qm＞4.0 L/min (vr=20~30%)
4、揭煤防突措施
鑒于本礦石門為井田內(nèi)首次揭穿煤層，且揭煤深度達(dá)約300m，且煤層厚度2.3m，為安全起見，本設(shè)計(jì)根據(jù)預(yù)測參數(shù)而定，如果預(yù)測值大于臨界值，采用排放鉆孔配合深孔松動爆破為主要防突措施。
4.1排放鉆孔
（1）既施工排放鉆孔，鉆孔一次打穿煤層全厚。
（2）鉆孔直徑75mm，鉆孔間距0.6 m×0.6m，在控制范圍內(nèi)均勻布孔，終孔距離平均2m，鉆孔數(shù)目根據(jù)其掘鑿斷面積19.2m2，鉆孔數(shù)目49個。
（3）為加快煤層瓦斯排放，可采用松動爆破為輔助措施。
4.2揭煤防突措施
（1）因巷道斷面較大，為節(jié)約打鉆時間，安排2臺鉆機(jī)（75型或150型）同時施工。
（2）為保證施工質(zhì)量，施工單位必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)施工，施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制見煤深度、鉆孔深度，噴孔情況及實(shí)際鉆孔參數(shù)，以確定煤層位置、產(chǎn)狀和有無地質(zhì)構(gòu)造。并根據(jù)實(shí)際鉆孔參數(shù)，重新作圖，若控制范圍不夠或鉆孔間距過大，應(yīng)及時補(bǔ)充鉆孔。
（3）建立安全可靠的獨(dú)立通風(fēng)系統(tǒng)，在建井初期，礦井尚未構(gòu)成全風(fēng)壓通風(fēng)時，在石門揭穿突出煤層的全部作業(yè)過程中，與此石門有關(guān)的其他工作面都必須停止工作。
（4）從打前探鉆孔開始，為防備意外揭開煤層使瓦斯噴出或發(fā)生瓦斯突出，必須保證通風(fēng)機(jī)對回風(fēng)石門工作面不間斷供風(fēng)，（風(fēng)量不少于500m3/min）打鉆時應(yīng)經(jīng)常檢測瓦斯?jié)舛?，若打鉆時有噴孔，使風(fēng)流中瓦斯?jié)舛瘸?，需停止作業(yè)，將所有施工人員撤離工作面，切斷工作面范圍內(nèi)除扇風(fēng)機(jī)以外所有電源。
（5）應(yīng)指定專人加強(qiáng)現(xiàn)場觀測，并檢查工作面有無異常，如發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)立即停止作業(yè)，工作面人員撤離至安全地帶。
（6）作業(yè)人員必須攜帶本安型礦燈和隔離式自救器。
（7）工作面安裝瓦斯遙測儀，1號探頭懸掛在迎頭5m處，2號探頭懸掛在回風(fēng)流中，報警值為0.8%，斷電值為1.5%，斷電范圍為回風(fēng)石門掘進(jìn)工作面除扇風(fēng)機(jī)以外所有電源。
（8）在整個揭煤過程中，必須安排專職瓦斯檢查員隨時測定瓦斯?jié)舛炔⒆龊糜涗洝?BR>4.3瓦斯排放量考察
根據(jù)2號探頭及回風(fēng)量所測數(shù)據(jù)計(jì)算瓦斯排放量，以分析瓦斯排放效果。
4.4、措施效果檢驗(yàn)
鉆孔排放瓦斯充分卸壓后，在3m巖柱外向煤層打4個檢查孔，檢查孔位于排放孔之間，且距排放孔距離不得小于0.5m。
防突措施效果檢驗(yàn)的工藝及指標(biāo)采用鉆孔瓦斯涌出初速度法，當(dāng)檢驗(yàn)的指標(biāo)低于突出危險臨界值，防突措施有效。否則，表明煤層突出危險尚未消除，尚需采取補(bǔ)救措施，如補(bǔ)打排放孔或增加排放時間等，直至突出危險完全消失。
5、安全措施
為了減少因措施效果檢驗(yàn)失誤或其他不可預(yù)見的原因而發(fā)生的突出所造成的災(zāi)害，以及為了減少因瓦斯超限引起的瓦斯爆炸事故，在石門揭煤整個施工階段都必須認(rèn)真采取以下安全措施.
6通風(fēng)
6.1通風(fēng)
（1）通風(fēng)采用壓入式通風(fēng)
（2）工作面必須裝備經(jīng)校正的瓦斯自動檢測報警斷電儀。在井下作業(yè)的班（組）長、放炮員及工程技術(shù)人員必須攜帶便攜式瓦斯檢測報警儀。
（3）當(dāng)風(fēng)流中瓦斯?jié)舛瘸^1%時，應(yīng)停止打眼放炮；瓦斯?jié)舛冗_(dá)到1.5%時，工作面應(yīng)停止一切工作，全部人員撤至安全地點(diǎn)。
（4）井下工作面工作人員必須佩帶隔離式自救器。
6.2遠(yuǎn)距離震動放炮
（1）在采取防突措施并經(jīng)效果檢驗(yàn)確認(rèn)無突出危險，經(jīng)總工程師批準(zhǔn)后，可采用遠(yuǎn)距離震動放炮揭穿煤層。
（2）必須采用煤礦安全炸藥和煤礦許用銅腳線電雷管，且不準(zhǔn)摻混使用不同廠家生產(chǎn)或不同品種的電雷管。
（3）全斷面一次裝藥，一次放炮，放炮母線采用現(xiàn)石門施工放炮專用電纜，放炮必須采用大功率電容式發(fā)爆器（功率一次起爆150發(fā)以上）引爆。
（4）必須采用正向爆破，嚴(yán)禁反向爆破。
（5）放炮工作必須由專職放炮員擔(dān)任，放炮員、班組長、瓦斯檢查員必須在現(xiàn)場執(zhí)行“一炮三檢制”和“三人連鎖放炮”。
（6）炮眼長度及封孔長度必須符合《煤礦安全規(guī)程》。
（7）放炮地點(diǎn)必須設(shè)在風(fēng)門以外處，全部工作人員撤出風(fēng)門以外處，放炮時停止回風(fēng)石門范圍內(nèi)一切作業(yè)，礦井內(nèi)嚴(yán)禁有任何火源及不防爆的機(jī)電設(shè)備。
（8）放炮前30s停風(fēng)，放炮后應(yīng)立即恢復(fù)通風(fēng)。
（9）處理工作面瞎炮，殘炮按《煤礦安全規(guī)程》。
（10）在整個揭煤過程中應(yīng)配備一救護(hù)小隊(duì)在地面值班，以應(yīng)急救護(hù)之用。
（11）在整個揭煤過程中，進(jìn)入工作面的所有工作人員必須攜帶隔離式自救器，并嚴(yán)禁穿化纖服裝和戴電子表。
（12）井下應(yīng)設(shè)臨時避難所，避難所內(nèi)必須設(shè)有壓風(fēng)自救設(shè)施和與調(diào)度直通的電話。
（13）在整個揭煤過程中，礦方應(yīng)明確1名領(lǐng)導(dǎo)在現(xiàn)場指揮組織實(shí)施。
（14）未盡事宜，按《煤礦安全規(guī)程》有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。
6.3支護(hù)
（1）臨時支護(hù)
過煤段施工時（煤層頂板2m到穿過底板2m處垂直距離），視煤巖體破碎情況而定。采用錨噴掛網(wǎng)（錨桿長1800m，噴厚100mm混凝土），或采用U型棚作為臨時支護(hù)。
（2）永久支護(hù)
過煤段施工時，永久支護(hù)設(shè)計(jì)為：。
6.4其它事宜，按《煤礦安全規(guī)程》防治煤與瓦斯突出細(xì)則執(zhí)行。
7、延期突出的防治
延期突出盡管少見，但在石門類巷道揭煤時發(fā)生延期突出的幾率最高，它對安全生產(chǎn)及人身安全威脅很大，為預(yù)防延期突出，應(yīng)采取以下措施：
（1）一般延期突出均發(fā)生在炮后30min以內(nèi)，為此把放炮后礦山救護(hù)隊(duì)進(jìn)入工作面檢查的時間延長到1h。
（2）加強(qiáng)防突措施的現(xiàn)場施工和管理，確保措施的實(shí)施效果，消除由于實(shí)施上的偏差而帶來的突出隱患。
（3）認(rèn)真執(zhí)行鉆孔爆破設(shè)計(jì)及現(xiàn)場施工管理，確保爆破效果達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并對井壁及時進(jìn)行支護(hù)。
（4）在施工過程中要指定專人對工作面突出預(yù)兆進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)突出預(yù)兆，及時指揮人員帶上隔離式自救器，并迅速撤離地面。