石门揭煤防突专项设计

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一、石门的基本概况

1、石门的位置以及与相邻巷道的位置关系等；

2、石门的长度、见煤距离、断面以及巷道支护方式；

3、工程地质（煤层层数、间距、厚度、倾角、顶底板岩石性质以及地质构造）以及水文地质（地表、井下水体，老窑、采空区，断层、裂隙水等）；

4、其它施工技术条件（煤层瓦斯、煤与瓦斯突出、煤层自然发火、煤尘爆炸等）。

二、区域综合防突措施设计

（一）区域突出危险性预测

1、当工作面迎头据煤层法向距离10m前时，在工作面向底（顶）板打2个穿透煤层全厚且进入底板不小于0.5m的前探取芯钻孔，并详细记录岩芯资料，以掌握煤层的厚度。赋存形态、地质构造和瓦斯情况等，并在此2个钻孔中进行瓦斯压力测定。

2、取芯钻孔的布置：2个钻孔起孔位置在巷道中心点距巷底高1m，向上仰角0-4°，其中一孔方位平行于掘进方向，两孔必须穿透煤层全厚并进入顶（底）板0.5m，取芯后，在24小时内退出钻杆并进行封孔，安装压力表测定瓦斯压力。

3、临界值参考确定：根据《防治煤与瓦斯突出规定》中规定，测定的瓦斯压力小于0.74Mpa时，工作面确定为无突出危险工作面，否则为突出工作面，应采取区域防突措施。 文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.

2文档收集于互联网，如有不妥请联系删除. （二）区域防突措施

1、工作面区域防突措施的选取

石门掲煤采用预抽煤层瓦斯作为区域防突措施。

2、当工作面预测后至煤层的最小法向距离为7m时，执行区域防突措施。

3、钻孔的最小控制范围是：石门掲煤处巷道上部轮廓线外12m，两帮轮廓线外12m,底部轮廓线外12m,按抽放半径2m计算，抽放钻孔数量为182个，为便于施工，减少钻场数量，石门施钻处的宽度加宽为3.6m，巷道底板布置6排钻孔，布置方式如下图，开孔间距为0.3

m，所有钻孔都要穿透煤层全厚进入底(顶)板0.5m以上，钻孔直径为φ75mm，钻孔参数表如下：

以从顶板掲煤9号孔为例计算如下

X=12×cos30º=10.4 Y=12×sin30º=6

钻孔与巷道中心线夹角(8º)：tanα=(4－0.6)÷(14＋10.4)=0.14

钻孔投影平距=√24.42＋（4－0.6）2=24.6

钻孔倾角(13.6°):tanβ=6÷24.6=0.244

钻孔斜长=√62＋24.62=25

以从底板掲煤9号孔为例计算如下： Y 文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.

3文档收集于互联网，如有不妥请联系删除. X

X=12×cos30°=10.4 Y=12×sin30°=6

钻孔与巷道中心线夹角(37.7°)：tanα=(4-0.6)÷(14-10.4)=0.77

钻孔投影平距（5.56）=√（4-0.6）2+（14-10.4）2=5.56

钻孔倾角（47°）：tanβ=6÷5.56=1.08

钻孔斜长=√62+5.562=8.2

4、预抽瓦斯采用地面永久抽放泵，抽放的瓦斯采用排空处理。

5、预抽瓦斯时间计算

（1）石门预抽区域瓦斯储量计算：

W=K×W1

W：预抽区域瓦斯储量（m3）

K:围岩涌出瓦斯系数，取1.15

W1：预抽区域煤层瓦斯储量（m3）；

W1=A1i×X1i

A1i：抽采区域煤层地质储量(t)；

X1i：煤层瓦斯含量(m3/t)；

（2）抽采单孔流量q

（3）抽采瓦斯浓度30％

（3）预抽时间

S=W÷（182q×30％）÷60(小时)

（三）区域防突措施效果检验

钻屑指标 突出危险性 文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.

4文档收集于互联网，如有不妥请联系删除. K1

(ml/g.min1/2)-1 △ h2指标

(pa) 钻屑量S

(kg/m) (L/m)

≧0.5 ≧200 ≧6 ≧5.4 有突出危险

﹤0.5 ﹤200 ﹤6 ﹤5.4 无突出危险

1、采用钻屑瓦斯解吸指标进行措施效果检验。方法如下：用直径65mm的钻杆从工作面的上、中、下、左、右五个方向各打一个钻孔，其中向上、下的钻孔的终孔位置距巷道轮廓线10m以上，左、右钻孔的终孔位置距巷道轮廓线10m以上；当终孔钻孔钻进到煤层时改用钻进42mm的钻杆继续钻进，每钻进1m采集一次孔口排出的粒径1-3mm的煤钻屑，测定其瓦斯解吸指标K1值，钻孔布置如下图，各参数见下表

效果检验钻孔布置参数表

序号 开孔位置 方位角 倾角（°） 孔深 备注

1 距巷底高1m 与巷道方位夹角

22° 0 26

2、石门掲煤工作面钻屑瓦斯解吸指标的临界值：干煤样k1值指标临界值0.5，湿煤样为0.4。

3、如果所有实测的指标值均小于临界值，并且未发现其他异常情况，则参数有效；反之，判定为参数无效，工作面继续采用防突措施。

三、局部综合防突措施设计 文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.

5文档收集于互联网，如有不妥请联系删除. （一）安全系统及安全设施设计

1、通风系统；

1）石门需风量计算及局部通风机选择；

①工作面同时工作最多人数计算

Q=4N=4×8=32m3/min

式中：N—工作面同时作业的最多人数取8人。

②气候条件计算

Q=60VS净=60×0.25×5.17=77.55m3/min

式中：V—巷道风速取0.25 m/s

S净—巷道最大净断面

③瓦斯涌出量计算风量

Q=100q瓦斯K=100×0.5×2=100m3/min

式中:Q—掘进工作面实际配风量

K—通风参数一般取1.5—2.0，取K=2.0

q瓦斯—掘进工作面CH4涌出量0.5m3/min

④炸药消耗量计算：

Q=25A/s =(25×28)/30=23.3m3/min

式中：Q—掘进工作面实际需要风量，m3/min

25—每千克炸药爆炸不低于25m3的风量。

A—掘进工作面一次爆炸所用的最大炸药量，kg

s—稀释炮烟的通风时间，取s＝30min。

⑤部通风的实际吸风量计算： 文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.

6文档收集于互联网，如有不妥请联系删除. 拟选YBT-5.5×2型局部通风机，其额定风量250~200m3/min，静压375~3690Pa，送风距离500~1000 m。

Ｑ＝Ｑ局Ikf=250×1×1.2=300（m3/min）

式中：Q—掘进工作面实际需要风量，m3/min；

Ｑ局—拟选掘进局部通风机的额定风量，m3/min；

I—掘进工作面同时运转的通风机台数，台；

kf—为防止局部通风机吸循环风的风量备用系数；

以上计算，设计Q=300m3/min作为工作面供风量。

⑥风速验算

按最高风速验算

Q1=240×S净=240×5.17=1241m3/min；

按最低风速验算

Q2=15×S净=15×5.17=77.55m3/min；

Q2＜Q掘＜Q1

77.55m3/min＜300m3/min＜1241m3/min；

V= Q/60S净=300/60×5.17＝0.97m/s；

风速符合《煤矿安全规程》第101条之规定。

有害气体的浓度验算

回风流中瓦斯或二氧化碳浓度不得超过0.75%；其它有害气体浓度应符合《煤矿安全规程》中的有关规定。

p瓦/Q掘×100%=0.5/300×100%=0.17%＜0.75%

符合回风流中瓦斯或二氧化碳不超过0.75%的要求。 文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.

7文档收集于互联网，如有不妥请联系删除. 根据以上计算，掘进时选用一台YBT—5.5KW通风机配Φ500mm的胶质风筒为碛头供风。

2）局部通风机安装及要求（三专两闭锁及双风机、双电源自动切换等）；

3）进回风线路（系统独立、可靠）；

4）附通风系统示意图。

2、安全监控系统

①传输线路铺设、设备设施及传感器安装；

②两闭锁的安装及技术要求；

③附监控系统设备布置图。

3、隔抑爆装置

根据矿井煤层巷道布置和可能爆炸的位置以及隔爆介质材料来源等确定选择被动式的隔爆棚作为采掘工作面防治瓦斯煤尘爆炸事故扩大的措施。由于掘进工作面隔爆棚主要保护范围限制在一个工作面内，所以选择辅助隔爆棚。

①隔爆棚的布置方式。由于小煤矿采区单翼走向长度不大，一般在500m左右。所以，隔爆棚选择在石门与每条煤层巷道交点以里50m~75m的范围内集中布置。

②隔爆棚区总用水量、水袋容积的确定。总用水量：根据有关规定，对辅助水槽棚按200L/m2进行计算，某煤矿的煤层巷道断面一般在4m2，所以总用水量为800L；水袋容积：由于煤层巷道断面较小，为便于通风和行人，所以选择SM型水袋，其水袋容积为20L、25L、文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.

8文档收集于互联网，如有不妥请联系删除. 30L。根据某煤矿巷道断面，可选择30L的水袋。

③水袋棚架数及水袋个数。根据每个水袋30L的容积和总用水量800L的要求，根据需要选用28个水袋 ；根据巷道上宽1.6m，每架水袋棚（支架）可安设2个水袋，即需要14架水袋棚（支架）。

④水袋棚及水袋的安设。如果巷道为支架支护，可以利用已有支架作为水袋棚，并利用巷道顶部的背材作为水袋的承重梁，水袋挂钩直接挂在背材上即可。每2架支架之间安设2个水袋，如果支架间距为1m时，每间隔1架支架的间距安设两个水袋，即水袋与水袋中对中的间距为1.5m左右。水袋安设的技术要求：

a) 水槽棚区应选择在断面变化不大的直线巷道内，与巷道的交叉口、转弯处的距离必须保持在50~75m；与风门的距离必须大于25m。

b)每一水袋之间的间隔与水袋同支架或巷道壁之间之和不得大于1.5m，特殊情况下不得超过1.8m，同一水袋棚上2个水袋之间的距离不得大于1.2m.

c)水袋外边缘与巷道壁、支架、顶板、构筑物之间的距离不得小于0.1m，水袋顶部至支架顶梁的距离不大于300mm。

d）沿巷道轴线方向水袋与水袋之间的距离为1.2~3.0m，水袋棚区的长度不小于20m。

e）水袋挂钩的钩角应成圆弧状，角度控制在60°±15°，钩尖长20~25mm。见水袋安装示意图3-6。

水袋安装及挂钩加工图3-6

f)水袋总宽度与水袋安装总尺寸之比，根据有关要求，采用下例