II832石门揭煤防突设计
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某矿矿Ⅱ832运输石门揭煤
防突设计
某矿煤矿 2014年2月
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Ⅱ832运输石门揭煤防突设计
一、工程概况
1、井巷工程
Ⅱ832工作面开采煤层为8煤,工作面位于Ⅱ3采区北翼一区段,南至F19断层为界,北以8煤层工业广场保安煤柱线为界,上邻一水平833工作面(已回采完毕),下邻Ⅱ834工作面(未采面)。工作面标高为-483m⊥~-408m⊥,其中石门揭煤处标高为-474.1m⊥。
Ⅱ832运输石门设计从Ⅱ832岩机巷处拨门,拨门方位为357°1′,巷道以3‰坡度施工69.6m,再按14°上坡施工27.2m,最后变平施工至超过机巷拨门位置3m处,即拨门施工Ⅱ832机巷,巷道设计全长165.8m。该巷按设计施工,前段18m(平)巷顶距断层上盘8煤层14~17m,施工后段距断层下盘8煤层43~0m,在机巷拨门位置揭露8煤层。
Ⅱ832运输石门设计为半圆拱形断面,设计断面规格为4.6×3.8m,巷道采用二次锚网喷+注浆复合支护,巷道在距8煤层法距10m处改用架棚支护,架棚巷道断面规格为4.6×3.5m。
2、地层及构造 ⑴地层
从地质资料分析来看,Ⅱ832运输石门煤层岩性自上而下: ①、细砂岩:厚2.0~2.6m。②、泥岩:厚2.7~3.6m。③、中、细粒砂岩:厚7.0~9.5m。④、砂质泥岩:厚2.0~3.5m。⑤、8煤:厚6.0~15.15m。⑥、砂质泥岩:厚1.5~2.5m。⑦、细砂岩:厚2.0~7.0m。(详见综合柱状图1)。
⑵煤层赋存与断层构造情况
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Ⅱ832运输石门揭煤为8煤层,8煤层为稳定结构的特厚煤层,石门揭煤处煤层厚度在6-15m。宏观煤岩类型以半亮煤为主,顶部和局部有少量半暗型煤,构造以粉末、细小碎块状为主,鳞片状、块状次之,煤层松软,局部煤层灰份较高。普氏硬度平均f :0.3,煤层松软。煤层走向132°~151°、倾向42°~61°、倾角22°~28°。煤层柱状图如下:
地层厚度平均地最小~层厚度最大(m)(m)2.0~2.62.32.7~3.63.1系统组岩石名称岩性柱状细砂岩泥岩岩性描述灰色,含泥质,裂隙及滑面发育,下部含植物化石碎片。灰色,含有炭质,上部性脆,下部致密,滑面发育。浅灰色,块状,性硬,砂岩中有裂隙下二中、细粒往往被方解石充填,层理面上含有菱7.0~9.59.0下石砂岩铁矿及少量白云母碎片。迭盒砂质泥岩灰色,性脆,块状,无层理,含植2.0~3.53.0物化石碎片。黑色,为稳定结构的厚煤层,为半暗统子八煤层6.0~15.19.8半亮型煤,构造以鳞片状,粉末状为主,块状次之,煤层松软。系组砂质泥岩1.5~2.52.0灰~黑灰色,含有植物化石碎片。细砂岩2.0~7.06.0灰白色,见清晰的黑色条带层理面。
图1、Ⅱ832运输石门煤岩层综合柱状
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3、煤层瓦斯情况 ⑴煤层瓦斯赋存
Ⅱ832运输石门设计见煤点标高约-474.1m, 根据中国矿大对8煤层进行的煤与瓦斯突出危险区域划分,Ⅱ3采区位于突出危险区。Ⅱ832工作面瓦斯压力为2.6MPa,瓦斯含量为13.39 m3/t。
⑵区域瓦斯治理效果
根据矿井Ⅱ3采区区域瓦斯综合治理方案,Ⅱ3采区北翼采取开采保护层区域综合治理措施,即沿煤层倾角开采两个保护层面(Ⅱ1034、Ⅱ1036工作面)保护一个被保护层面(Ⅱ832工作面)见图2。目前Ⅱ1034、Ⅱ1036保护层面已回采结束,保护层开采期间,局部未保护区实施钻孔大面积预抽,通过利用地面井、底板穿层孔、高位拦截钻孔等立体式综合抽采卸压瓦斯。根据抽采瓦斯量统计,其被保护层面卸压瓦斯预抽率达80%以上,同时根据区域校检钻孔采用直接测残余瓦斯含量值。揭煤处位于Ⅱ1034保护层保护范围之内,预计该石门段残余瓦斯含量已达到8m3/t以下,瓦斯压力小于0.74MPa,已实现消突目标。
Ⅱ1034风巷 Ⅱ1036风巷 Ⅱ1036风巷 Ⅱ832风巷 保护范围 Ⅱ1034机巷 Ⅱ832机巷 未充分保护
图2、工作面的对应关系及保护范围示意图
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4、局部通风系统
根据矿技术科施工设计,结合通风系统的合理性与可靠性,将Ⅱ832运输石门局部通风机安装在Ⅱ831车场内,局部通风机及启动装置安装必须符合《煤矿安全规程》规定。该掘进工作面采用两台2×30KW对旋局扇单路风筒供风,一台运转一台备用,局扇供电实行 “三专三闭锁”。选用直径800mm阻燃风筒实施单路供风,风筒沿Ⅱ832岩机巷经Ⅱ832运输石门接到迎头。
通风路线如下:
石门进风:主、副井→三五采轨道大巷、三五采皮带机大巷→Ⅱ3轨道上山→Ⅱ831车场→Ⅱ832岩机巷→Ⅱ832运输石门。
南二进风井→五采行人进风下山→五采大巷→Ⅱ3轨道上山→Ⅱ831车场→Ⅱ832岩机巷→Ⅱ832运输石门。
石门回风:Ⅱ832运输石门→Ⅱ832岩轨巷→Ⅱ3回风上山→Ⅱ3回风平巷→二水平总回风上山→南二回风井→地面。
Ⅱ832运输石门→Ⅱ832岩轨巷→Ⅱ3回风上山→857集中巷、岩轨巷→五采行人上山→南二回风井→地面。
5、揭煤施工组织安排及揭煤流程
为保证揭煤工作顺利完成,根据防突管理规定相关要求,按照如下程序进行揭煤作业:
⑴矿成立石门揭煤领导小组,组长由矿长担任,矿总工程师和安全副矿长担任副组长,成员包括副总工程师和相关科室单位负责人。
⑵石门距煤法距10m(地质构造复杂、岩石破碎区域20m)前施工地质探查孔及测压孔。地质探查孔准确控制煤层层位,探明煤层赋存参数及地质构造;测压孔测定煤层瓦斯压力,残余瓦斯含量,评定该区域煤层
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的突出危险性。
⑶若测定瓦斯含量及压力低于突出临界值则判定该石门揭煤区域无突出危险性,采用先探后掘的方式掘进至距8煤层法距7m后,再次经效果检验无突出危险性后即可继续采用先探后掘的方式掘进至距8煤层法距5m之前。若测定瓦斯含量及压力大于突出临界值,则判定该区域为突出危险区。采用先探后掘的方式掘进至距8煤层法距7m之前,采取密集钻孔预抽的区域防突措施,直至突出危险性消除,并经过效果检验措施有效验收合格后,恢复掘进施工。
⑷在距煤层法距5m之前,采用钻屑瓦斯解析指标法或综合指标法进行工作面突出危险性预测。
⑸预测有突出危险时,实施工作面局部防突措施,直至突出危险性消除,经效果检验措施有效后,恢复掘进施工;验证无突出危险时,则直接采用先探后掘及远距离放炮措施掘进至距煤层法距3m位置。
⑹在距煤法距3m位置实施金属骨架煤体固化措施,金属骨架煤体固化措施实施结束后,采用先探后掘、远距离放炮措施掘进至距煤法距1.5m处。
⑺在距煤层法距1.5m位置时,采用钻屑指标法,进行突出危险性验证。验证有突出危险时,则继续实施工作面排放钻孔等防突措施,直至消除突出危险性,经效果检验确认措施有效后,恢复掘进施工;验证无突出危险时,则在采取安全防护措施的情况下,直接远距离放炮揭开煤层。
⑻若首次揭煤的远距离爆破未能一次揭穿煤层,则继续按照远距离爆破揭煤的安全技术措施执行,直至巷道全断面进入煤层。
⑼巷道见煤后,采用钻屑指标法实施工作面连续突出危险性预测,检测指标小于临界值时,方准进尺,但每循环预留不小于2m(投影)预测
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超前距。
石门揭煤防突流程见下图3:
①施工地质探查孔,准确控制煤层层位,探明地质 构造。②测压、测突出指①施工效检钻孔,若无突出危险性,先探后掘至距煤法距5m;②若有突出危
图3、石门揭煤流程图 7
二、地质探查钻孔及取样、测压钻孔设计
1、钻孔设计
揭煤前首先必须掌握所揭煤体附近煤层赋存、地质构造和瓦斯赋存等情况。在石门拨门前由地测科设计施工了3个地质探查孔,对石门预想地质剖面图进行了钻探核实。根据探查孔施工成果资料分析该处煤层赋存正常,允许巷道施工至距煤法距10m位置。在距煤法距10米位置施工4个钻孔进行取样、测压。地质探查钻孔、测压钻孔设计见图4、5、6、7。
Ⅴ 线Ⅱ832-482.2转92平面图(1:1000)北断缺岩轨巷B90B1-482.12-4217967.305.812-2446m(斜)-480.166CE-479.949CFⅡ1打钻位置18/01机 238686 巷235-5G9.28Ⅱ832 运输石门69722°4岩3Ⅱ859.G4轨巷-5547.30°.49A695319°F19 184G5-A52L05-5°H=25m ∠70°H=30m22
图4、探查钻孔设计平面布置图
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II832运输石门预想剖面图 1:1000-4408煤211补1补32-457.2II832机巷32°-4608煤)46m(斜F19 ∠30° H=30m±14°23K214°补1-1°-480.166CE-480.8II832岩机巷-479.949CF-48018/01打钻位置3‰
图5、探查钻孔设计剖面布置图
图6、测压钻孔设计平面布置图
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图7、测压钻孔设计剖面布置图 2、钻孔施工及瓦斯压力、含量测定要求
钻孔开孔位置距煤层法距10m,所有钻孔均要求取芯,测定f值及a、b吸附常数,工业指标,瓦斯含量W等。钻孔施工好后,立即安装测压表测压,见下图8。
⑴钻孔施工要求
①探查钻孔要求穿透煤层全厚且进入底板不小于0.5m。 ②钻孔孔径为94mm。
③钻孔若出水,必须增加注浆堵水设计。 ④每个钻孔都要进行测斜,确定钻孔落点准确。 ⑵瓦斯压力测定方法
钻孔施工:钻孔的开孔位置应选择在岩石完整的位置;钻孔施工应严格按设计钻孔参数进行,并保证钻孔平直、孔形完整,穿透被测煤层。在钻孔施工中,应准确记录钻孔参数、钻孔见煤时间、终孔时间,钻孔见煤深度。
安装测压管和回浆管:测压管为8×1.5mm的PA11尼龙压力管,用于测定瓦斯压力。测压管的总长度由钻孔长度确定。测压管最前端用纱布包裹,防止煤渣进入测压管。
回浆管为PVC管,2m长一节,用管箍相连,胶水密封。回浆管末端带有阀门。
将测压管和回浆管一起送入钻孔,回浆管在煤层底板位置设置三通,三通下方用棉线缠绕,棉线沿回浆管缠绕长度为500mm,厚度10mm。
安装注浆管:注浆管为黑布胶管,长4m,带有阀门和高压胶管快速接头,以便和注浆泵相连。将注浆管送入钻孔。
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密封钻孔口:为了防止注入的浆液流出钻孔,必须先对钻孔口密封。所需材料为聚胺脂、毛巾。
注浆:待聚胺脂凝固后,用注浆泵把水泥浆通过注浆管注入钻孔,待回浆管有浆液流出后停止注浆,并关闭注浆管上的阀门。
瓦斯压力观测:定期观测瓦斯压力,直至瓦斯压力稳定为止。各钻孔在封孔后前5天每小班观测并记录压力表读数和观测的时间,以后每1-2天观测一次。并做到压力观测不少于15天。
⑶DGC瓦斯含量测定方法
煤层瓦斯含量直接法主要通过井下取芯、井下解吸、煤样称重和粉碎、水分测定等方式测定煤层瓦斯含量。钻孔施工前确定取芯钻孔倾角、方位、钻头直径、开孔高度、取芯管及钻机型号,并做好相关记录。
岩芯管送达孔底后,进行取样钻进。取样钻进过程中记录起钻时间、记录钻进结果时间、对所取煤样进行分选和装筒,记录煤样筒密封时间。
同时做好取芯时间、取芯位置、取芯位置埋深、取芯人员、钻机及钻头型号、开孔时间及位置、开孔高度、开孔倾角及方位角、煤样粒度大小、煤层厚度、取芯深度、钻机钻进到预定深度时停钻时间、钻杆退出钻孔时间和开始解吸时间等参数。
煤样取出送达地面后,在实验室通过对煤样地面解析、煤样称重、粉碎、水分测定等对煤样瓦斯含量进行综合测定,从而得出煤层瓦斯含量。
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图8、瓦斯压力测定示意图 3、探查钻孔施工结果
根据探查成果资料分析Ⅱ832运输石门揭煤区域受断层影响,但煤层赋存情况稳定,钻孔施工过程中无喷孔现象,有少量出水现象。探查钻孔施工成果平剖面图见下图:
图8、探查钻孔成果平面图 12
图9、探查钻孔成果剖面图 三、区域性突出危险性预测
1、揭煤地点的突出危险性区划情况
根据某矿矿8煤层突出危险区域划分报告,矿井F10断层以南-300m及其以下划为突出危险区域。该石门揭煤处巷道底板标高为-474.1m,处于8煤突出危险区域。
2、 瓦斯压力或瓦斯含量测定
距煤法距10米处施工测压钻孔,直接测定煤层瓦斯压力和瓦斯含量,若测定结果瓦斯压力P大于临界值(0.74MPa)或瓦斯含量W大于临界值(8.0m3*t-1 ),则判定该石门揭煤区域为突出危险区,需要采取区域防突措施。否则该石门揭煤区域为无突出危险区,施工至距煤法距5米处采取局部防突措施。
四、区域性防治突出措施
1、区域防突措施设计
在距离煤层法距7m位置,施工底板穿层钻孔,预抽石门揭煤处及其附近区域煤层瓦斯:
预抽钻孔孔径为113mm,根据我矿及邻近矿井8煤层抽放经验推测
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我矿8煤层有效抽放半径大于2.5m,该石门揭煤处钻孔设计轴间距为3m。钻孔控制范围为巷道两帮不小于12m、石门揭煤处巷道上下沿层面距离不小于12m(钻孔控制范围,还必须同时满足巷道轮廓线上下不小于5m)。要求所有钻孔均采取有效的防喷孔措施,钻孔施工完毕封孔后接入抽放系统抽放。预抽钻孔平、剖面图见下图。
图10、预抽钻孔布置平面图
图11、预抽钻孔布置剖面图
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2、钻孔施工与管理
按照钻孔设计的相关要求,为保证区域钻孔布设的合理性,在所有钻孔施工前均由矿地质测量部门按照设计资料,对各钻孔开孔点按照间距不小于0.4m,标示钻孔前中、后中,施工部门施工时严格按照标示点组织开孔。
为保证钻孔施工质量,每个钻孔均由测气员、防突员共同负责验收,详细记录钻孔施工参数,保证钻孔施工的质量。防突区施工人员要认真填写钻孔原始记录,并及时将打好的钻孔资料反馈给瓦斯办,由瓦斯办技术人员上图分析。根据钻孔分析,确定补孔参数,确保预抽钻孔无空白带。防突区针对钻孔施工要求编制专门的钻孔施工安全技术措施。
3、抽采系统与计量管理
Ⅱ832运输石门预抽钻孔实行集中联管,并入南二地面永久抽采系统。瓦斯抽放管径设计为200mm,孔口抽放负压不小于-13kPa,为保证抽采瓦斯参数的准确性,利用矿KJ90NB监控系统子系统对抽采瓦斯量进行监控和统计,即在抽放管路上安装V锥流量计,并在V锥旁路安设孔板流量计。每周对V锥进行比对调校,确保计量准确。该处预抽时间不少于3个月。
1)抽采系统设计 ⑴抽采管路流量计算
Ⅱ832运输石门揭煤区域实测瓦斯压力为2.6MPa,推算瓦斯含量为13.39 m3/t,按保护层开采期间预抽卸压瓦斯量统计,瓦斯预抽率达60%以上,残余瓦斯含量为5.4 m3/t,根据残余瓦斯含量对抽采管路选型。Ⅱ832运输石门抽放期间通过地面永久抽采系统抽采纯瓦斯量预计最大为1.2m3 /min,按照抽放浓度不低于30%标准,则抽采管道流量计算为:
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6)钻进加尺时,要认真检查钻杆质量,弯曲或坏扣钻杆不准使用。 7)打钻前和打钻过程中,班长要经常检查钻机周围的气体情况,符合规定方可钻进。开孔时要准确校正钻孔方位及倾角。
8)钻孔施工过程中,操作人员要按照钻机操作规程和钻孔施工参数的要求精心施工,严格控制钻进速度,钻机不得在无人看管的情况下运转。在停机状况下用铁锤敲击,须将锤头用水沾湿。
9)必须使用风水联动装置,用风排渣时,必须在孔口下风侧1米范围内悬挂CO报警仪,并且施工地点需要配备不少于2台CO2灭火器或干粉灭火器。打钻时,钻场下风处必须悬挂便携式瓦斯报警仪。一旦瓦斯超限,要立即停止钻进,及时撤出人员,一切正常后再恢复施工。
10)在钻孔施工过程中,若出现喷孔,先停止钻进并汇报通防区值班人员,不得拔出钻杆。喷孔严重时测气员和施工负责人要迅速地将该巷道所有作业人员撤至安全地带,待经过处理且瓦斯等有害气体的浓度恢复正常后方可继续施工。
11)在正常钻进和上下钻杆时,上水龙头人员负责给钻机供电,钻机司机看清周围情况后再开钻。任何时候钻杆正后方不能站人,以防钻杆从孔内窜出伤人。钻机上钻杆时,加尺不能超过2米。
12)钻机施工人员必须随身携带隔离式自救器,并会使用。 13)每个班长(拨头)都要检查作业范围内顶板、巷帮和支护是否完好,当确定安全可靠后方可施工。钻机施工人员要听从当班班长指挥。
14)当班班长(拔头)在加尺前,认真丈量每一根钻杆的长度,按要求认真做好钻探原始记录。将钻探资料及时提交职能部门分析,按照设计要求标定钻孔方位和倾角。班中认真巡查,出现安全隐患及时汇报处理。
15)钻机人员必须严格按照安全技术措施要求精心施工,保质保量完
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成钻孔进尺任务。
16)钻机施工人员要熟悉避灾路线,遇到危险及时打开自救器配带好,按避灾路线撤到安全的地方。
3、远距离爆破措施
局扇要专人看管,挂牌留名,任何人不得随意开停局扇。风筒要吊挂整齐,严禁漏风、脱节,揭煤时风筒距迎头不大于5米,确保风筒不超距。
1)巷道掘进至距8煤层法距5m处,采用远距离爆破揭开煤层。远距离爆破揭煤由矿总工程师统一指挥协调,井下由一名副总作为现场指挥。撤出警戒区域内的作业人员,在揭煤影响范围内停电等,并由矿山救护队在指定地点看护。
2)远距离爆破揭煤前必须对迎头向后10米的U型钢棚进行加固,防止放炮崩倒支架,并安设两道金属挡拦。
3)装药、连线、放炮要求:
a、眼打完,检查合格后,方可吹眼装药。
b、装药前对迎头的所有钻孔和不用的炮眼都必须用黄泥封实,封泥深度大于最深炮眼深度的1.5倍,钻孔超出巷道轮廓线时,应预先封堵不小于1.0m,防止孔内瓦斯涌入巷道。装药时,必须在黄泥外装2个水炮泥,封泥必须至孔口,每发电雷管的脚线必须扭接短路,卷放于眼口。
c、装药时采用正向装药,连线方式符合要求。
d、由放炮员在起爆地点使用数值欧姆表实测爆破网络电阻值,所测总电阻值控制在±10%,超过此限或数值跳动严重时要查明原因,经验证无误后方可起爆。
e、使用三级煤矿许用水胶炸药和1~5段毫秒延期电雷管爆破,全断面一次起爆。严格执行“一炮三检”、“三人联锁”、“三警戒”、“三汇报”
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及“清底验炮”等放炮制度。
f、严格按照炮眼布置图和爆破说明书要求打眼、装药、放炮,布置图和爆破说明书具体由施工单位根据岩性、断面情况编制。
g、放炮采用毫秒延期雷管,最后一段的延长时间不超过130毫秒,不得跳段使用。电雷管使用前,必须进行导通实验,通过每一个雷管的电流达到电雷管引爆的2倍。放炮员提前准备好足够距离的放炮母线,并进行仔细的检查,放炮母线尽可能减少接头,以减少放炮母线的电阻,放炮母线接头用防水胶布和黑胶布双层包扎。
h、远距离放炮揭煤起爆30min后,由井下总指挥安排救护队员进入揭煤迎头检查煤层揭露、支架状况、瓦斯及通风情况,救护队员检查后要向井下指挥部汇报,在迎头及通风系统正常并征得地面总指挥同意后,方可解除警戒、恢复送电。经井下总指挥同意后,在救护队员的监护下,施工人员方可进入迎头整理支架、管理顶板,结束后迅速撤离现场。巷道最后一炮见煤时,该巷必须停止作业24小时,这期间要安排专人现场交接班,监测现场情况。根据监测结果,确定是否恢复作业。严禁私自送该头动力电,停电要挂牌。
i、放炮必须保证最小抵抗线岩巷不得小于300mm、煤巷不得小于500mm,采用湿式打眼,放炮前施工地点20米范围内必须洒水灭尘,并按规定安设放炮喷雾,否则严禁放炮。
j、放炮前要认真检查放炮地点前后20米范围内的瓦斯浓度,只有在瓦斯浓度小于0.8%时,并且断掉迎头及回风区域一切动力电源后,方可装药放炮。辅助装药工可在放炮员的监护下辅助放炮员装药;联线工作必须由放炮员亲自操作。放炮前,必须将施工点20米范围的电缆、信号线、风、水管路等各种生产设备用木板保护好。且必须对迎头向后10米的支架予以
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GLY250 GLY350 GLY500 GLY700 350 400 500 600 25~250 30~350 50~500 70~700 -0.1~0.5 -0.1~0.5 -0.1~0.5 -0.1~0.5 ≤0.6 ≤0.6 ≤0.6 ≤0.6 法兰、焊管 法兰、焊管 法兰、焊管 法兰、焊管 ③选型:根据V锥流量计选型计算结果,结合V锥流量计公称通径与流量范围、工作压力、公称压力安装方式对照表,Ⅱ832运输石门预抽钻孔永久抽采系统计量均选用GLY80型(公称通径200mm、流量范围8~80m3/min、工作压力-0.1~0.5Mpa、工程压力≤0.6 MPa )V型锥流量计;
④计量安装位置
永久抽采系统安设V锥流量计一套,具体位置在Ⅱ832运输石门与Ⅱ832岩机巷交叉口处。
⑿旁路孔板安设
在V锥流量计安设位置留设一旁路,通过旁路安设孔板流量计,对V锥计量进行校正比对,对于管道流量小于V锥最小量程的将采用人工计量的方式计量。
①安装时要求孔板圆孔与管道同一圆心,端面与管道轴线垂直,偏心度应小于1%~2%。
②孔板安装处前后应留有10m以上直线段,以消除涡流紊流的影响。 4、预抽消突标准
煤层瓦斯抽排量为钻孔施工风排量与V锥计量及人工计量之和,瓦斯抽排率达60%以上,瓦斯压力降低至0.74 MPa以下,经验收消除突出危险性后,方可在该区域掘进施工。
五、区域防突措施效果检验
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1、区域措施效检依据
《防治煤与瓦斯突出规定》第五十二条规定:采用预抽煤层瓦斯区域防突措施时,应当以预抽区域的煤层残余瓦斯压力或者残余瓦斯含量为主要指标或其他经试验证实有效的指标和方法进行措施效果检验。其中,在采用残余瓦斯压力或者残余瓦斯含量指标,对穿层钻孔预抽石门揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施进行检验时,必须依据实际的直接测定值。检验期间还应当观察、记录在煤层中进行钻孔等作业时发生的喷孔、顶钻及其他突出预兆。
《防治煤与瓦斯突出规定》第五十三条规定:对预抽煤层瓦斯区域防突措施进行检验时,应当根据经试验考察确定的临界值进行评判。在确定前可以按照如下指标进行评判:可采用残余瓦斯压力指标进行检验,如果没有或者缺少残余瓦斯压力资料,也可根据残余瓦斯含量进行检验,并且煤层残余瓦斯压力小于0.74MPa或残余瓦斯含量小于8m3/t的预抽区域为无突出危险区,否则,即为突出危险区,预抽防突效果无效;但若检验期间在煤层中进行钻孔等作业时发现了喷孔、顶钻及其他明显突出预兆时,发生明显突出预兆的位置周围半径100m内的预抽区域判定为措施无效,所在区域煤层仍属突出危险区。
当采用煤层残余瓦斯压力或残余瓦斯含量的直接测定值进行检验时,若任何一个检验测试点的指标测定值达到或超过了有突出危险的临界值而判定为预抽防突效果无效时,则此检验测试点周围半径100m内的预抽区域均判定为预抽防突效果无效,即为突出危险区。《防治煤与瓦斯突出规定》第五十四条规定:对预抽煤层瓦斯区域防突措施进行检验时,均应当首先分析、检查预抽区域内钻孔的分布等是否符合设计要求,不符合设计要求的,不予检验。按照以上规定,该区域将采用采用直接测定残余瓦斯
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压力和残余瓦斯含量等指标对穿层钻孔预抽瓦斯区域防突措施进行检验,并依据实际的直接测定值,检验区域治理措施效果。
2、区域措施效检钻孔设计
石门预抽钻孔联管抽排3个月以上,煤层瓦斯含量抽排率大于60%后,施工效果检验钻孔直接检测残余瓦斯压力。
在迎头施工5个区域效果检验钻孔,分别位于石门的上部、中部下部和两侧,其中2个钻孔位于排放区域内接近边缘的部位,即位于边缘线内侧不大于2米处。效检孔应保证每个钻孔避开已施工的区域预抽钻孔,检验测试点布置于所在部位钻孔密度较小、孔间距较大、排放时间较短的位置,并尽可能远离测试点周围的各排放钻孔。效检钻孔布置平、剖面见图。
图12、效检钻孔布置平面图
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图13、效检钻孔布置剖面图
每个效检孔均取煤样,直接测定残余瓦斯含量,然后再封孔测压,操作程序和操作要求同上。
残余瓦斯压力、含量突出临界值 煤样 10煤 残余瓦斯压力、含量指标临界值 Wc(m3/t) 8 Pc(MPa) 0.74 只有当所测残余瓦斯含量和残余瓦斯压力,均小于表中临界值,并且在效检孔施工过程中无喷孔、顶钻等瓦斯动力现象时,方准判定为措施有效,预抽区域煤层无突出危险。
3、瓦斯抽出率推算
残余瓦斯含量按公式(1)计算:
WC=(W0G-Q抽-Q排)/G (1) 式中:WC—煤的残余瓦斯含量,m3/t; W0—煤的原始瓦斯含量,m3/t; Q抽—评价单元钻孔抽排瓦斯总量,m3;
Q排—评价单元钻孔钻孔施工联管前风排瓦斯总量,m3;
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G—评价单元参与计算煤炭储量,t。
评价单元参与计算煤炭储量G按公式(2)计算: G=(L- H1- H2+2R)(l- h1- h2+R)mr (2) 式中:L—评价单元煤层走向长度,m;
l—评价单元抽采钻孔控制范围内煤层平均倾向长度,m;
H1、H2—分别为评价单元走向方向两端巷道瓦斯预排等值宽度,m。如果无巷道则为0;
h1、h2—分别为评价单元倾向方向两侧巷道瓦斯预排等值宽度,m。如果无巷道则为0;
R—抽采钻孔的有效影响半径,m; m—评价单元平均煤层厚度,m; r—评价单元煤的密度,t/m3。 瓦斯抽排率按公式(3)计算:
η=WC/W0 ×100% (3) η—评价单元瓦斯抽排率。
将各参数代入公式计算可得出各评价单元瓦斯抽采后的残余瓦斯含量。
因各评价单元走向、倾向方向两端均无巷道,则H1、H2、h1、h2均为0。
经计算,石门区域煤层瓦斯抽排率为60%以上,残余瓦斯含量小于8m3/t,方才满足要求。
六、区域验证
1、区域验证位置
区域验证位置选择在巷道距煤层最小法距5m处。
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