一、工程概況
??????? B101工作面上順槽位于-800m水平后一采區(qū)，巷道東鄰-675回風大巷，北接-650石門，南鄰（-717至-675）邊界回風上山。該巷以西及上方均為未采區(qū)。
??????? B101工作面上順槽設計沿B2煤層頂板掘進，方位174°3′，巷道走向平距646.1m，標高-647.3m～-664.3m，傾角0°～15°。
??????? 根據(jù)B2煤層底板等高線圖（三維地震勘探）及底抽巷內(nèi)鉆孔施工資料，區(qū)域內(nèi)B2煤層主要呈黑色，條痕為棕黑色，玻璃光澤，主要由亮煤組成，夾少量鏡煤、暗煤及絲炭透鏡體或薄層，質(zhì)松軟，能搓成粉末，強度低，堅固性系數(shù)一般小于0.5。煤層結(jié)構(gòu)簡單，局部為復雜結(jié)構(gòu)。
??????? 該掘進區(qū)域B2煤層為1/3焦煤，發(fā)熱量（Qb，ad）平均24.25MJ/kg，水分（Mad）平均0.94%，灰分(Ad)含量平均17.54%，揮發(fā)分（Vdaf）平均為24.98%，磷(Pd)含量小于0.0042%，硫分（St,d）含量0.44%，真相對密度（TRD）1.50，煤層的粘結(jié)指數(shù)（GRI）平均為80。
??????? B101上順槽掘進采用綜掘工藝，錨網(wǎng)索支護，過地質(zhì)異常帶采用U型鋼+錨網(wǎng)索支護。
??????? 二、瓦斯地質(zhì)概況
??????? 1、煤層頂?shù)装迩闆r
??????? 該掘進區(qū)段B2煤層頂板由下向上依次為粉砂巖、細砂巖、中砂巖，厚度分別為0～6.4m、3.0m、18.0m左右。其中粉砂巖，灰黑色，裂隙不發(fā)育，較堅硬，層理不明顯，含植物根部化石；細砂巖，灰色，層理發(fā)育，質(zhì)堅硬，有較厚泥巖夾層；中砂巖，以淺灰白色為主，灰白色、淺灰綠色次之，礦物成分以石英為主，長石次之，泥鈣質(zhì)膠結(jié)，具有斜層理及未充填斜交裂隙。
??????? B2煤層直接底板由上至下為泥巖、中砂巖，厚度分別為0～1.0m、16.0m左右。泥巖，灰色，含植物化石。中砂巖，灰色，裂隙不發(fā)育，堅硬，成分以長石、石英為主，斜層理，緩波狀斜層理，局部發(fā)育垂直裂隙，泥質(zhì)充填。
??????? 2、地質(zhì)構(gòu)造
??????? 根據(jù)B102上下順槽、-650石門實際揭露、-675回風大巷探煤孔及首采區(qū)三維地震勘探報告提供的B2煤層底板等高線圖綜合分析，預測該巷自開門位置向前施工至約210.0m處，B2煤會受褶曲影響，煤層走向方向上煤層傾角起伏較大，褶曲影響范圍比較大；該處為應力集中區(qū)，到時巷道應加強支護；褶曲帶可能積聚瓦斯或圍巖破碎，給掘進施工帶來一定的安全風險。
??????? 煤層頂板以上1.5m范圍內(nèi)存在滑動構(gòu)造，滑動層面一定范圍內(nèi)圍巖破碎。掘進區(qū)域內(nèi)無巖漿巖侵入。
??????? 3、煤層瓦斯情況
??????? 根據(jù)B101上順槽底抽巷鉆孔施工期間收集的瓦斯資料，掘進范圍內(nèi)B2煤層瓦斯壓力在0.5～0.9MPa，瓦斯含量6.0～8.2m3/t，其中最大值出現(xiàn)在距開門口210m左右處。至2014年7月，第一評價單元經(jīng)預抽后區(qū)域內(nèi)瓦斯壓力降至0.2MPa，瓦斯含量降至4.05m3/t。預計掘進期間巷道內(nèi)風排瓦斯涌出量0.6～1.0m3/min，回風瓦斯?jié)舛?.1～0.15%。
??????? 三、區(qū)域綜合防突措施
??????? 根據(jù)河南理工大學對金黃莊礦井B2煤層突出危險性鑒定結(jié)果，B2煤層為突出煤層，此掘進區(qū)段按突出危險區(qū)管理。
??????? 巷道采用穿層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯區(qū)域防突措施，鉆孔控制到巷道兩幫輪廓線外15m范圍內(nèi)的所有煤體，鉆孔終孔點按不大于10m×5m間距布置（巷道軸線方向×巷道軸垂線方向）。該區(qū)域采用分單元預抽評價，直接測定殘余瓦斯壓力和殘余瓦斯含量進行效果檢驗。區(qū)域效果檢驗合格后在采取安全防護措施的前提下進行掘進作業(yè)。
??????? 巷道掘進過程中，執(zhí)行工作面循環(huán)預測（效檢），若預測（效檢）指標超標則執(zhí)行局部綜合防突措施。
??????? （一）區(qū)域防突措施
??????? B101工作面上順槽掘進前采用穿層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯區(qū)域防突措施使待掘區(qū)段達到消除突出危險的目的。
??????? 1、穿層鉆孔在B101工作面上順槽底抽巷（-675m回風大巷）內(nèi)施工，鉆孔控制到巷道兩幫輪廓線外15m范圍內(nèi)的所有煤體，鉆孔終孔點按不大于10m×5m間距布置（巷道軸線方向×巷道軸垂線方向）。
??????? 2、鉆孔孔徑94mm，實行“打一，封一，合一”，采用全程下套管、注水泥漿封孔。下套管時，最里段為3根1吋PVC花管，花管里段加防堵錐頭，最外段為2根1吋半PVC實管及1根1吋半鐵管，中間段使用1吋PVC實管連接。
??????? 3、鉆孔封孔后及時進行合茬抽采，孔口抽采負壓不小于13KPa，并進行了抽采自動計量。
??????? （二）區(qū)域防突措施效果檢驗及區(qū)域驗證
??????? 1、巷道采用分單元預抽效果評價，B101上順槽共分為四個計量評價單元，單元瓦斯預抽率≥35%后，進行區(qū)域措施效果檢驗。效果檢驗點按每30m布置一個，采用直接測定殘余瓦斯含量和殘余瓦斯壓力的方法進行預抽效果檢驗。至2014年7月，第一評價單元完成了效果檢驗工作，共布置4個效果檢驗點；其他單元效果檢驗工作正在進行。單元瓦斯預抽率計算如下：
??????? 單元預抽率(η)＝[單元瓦斯抽采量/單元瓦斯儲量]×100％
??????? 其中：單元瓦斯抽采量為鉆孔合茬抽采后累計抽采量之和，抽采量以抽采自動計量為準，統(tǒng)計的瓦斯抽采量必須為自動計量裝置完好情況的監(jiān)測數(shù)據(jù)，否則予以去除，不計入統(tǒng)計量；
??????? 單元瓦斯儲量＝評價單元面積×煤厚×容重×實測煤層原始瓦斯含量。
??????? 2、各效果檢驗點布置于評價單元內(nèi)鉆孔密度較小、孔間距較大、預抽時間較短的位置，并盡可能遠離各預抽鉆孔或盡可能與周圍預抽鉆孔保持等距離，且避開掘進巷道的排放范圍和掘進工作面的預抽超前距。
??????? 3、在瓦斯預抽率≥35%情況下，區(qū)域效果檢驗直接測定煤層殘余瓦斯含量小于8m3/t、殘余瓦斯壓力小于0.74MPa且檢驗鉆孔施工過程中未發(fā)生，噴孔、頂鉆及其它突出預兆，則預抽區(qū)域為無突出危險區(qū)；否則判定為突出危險區(qū)，必須補充實施區(qū)域防突措施，可采取增加鉆孔數(shù)量或延長抽采時間的方法，直至區(qū)域措施效果檢驗有效。
??????? 2014年7月19日，B101上順槽底抽巷第一評價單元瓦斯預抽率達59.3%，施工效檢孔實測掘進區(qū)域煤層最大殘余瓦斯含量4.05m3/t，最大殘余瓦斯壓力0.2MPa，且檢驗鉆孔施工過程中未發(fā)生，噴孔、頂鉆及其它突出預兆，故判定評價單元內(nèi)采取的區(qū)域防突措施有效。
??????? 4、在區(qū)域措施效果檢驗有效范圍內(nèi)進行掘進作業(yè)前，必須采用鉆屑指標法對掘進迎頭進行突出危險性預測。該巷道在掘進過程中執(zhí)行循環(huán)預測。
??????? 5、預測過程中指標不超標，且在預測鉆孔施工過程中無瓦斯異常涌出、噴孔、頂夾鉆現(xiàn)象，方可在留有2m預測（驗證）超前距并采取安全防護措施前提下，進行巷道掘進作業(yè)。
??????? 6、每次預測前必須復核上循環(huán)掘進長度。每個評價單元之間必須留有不少于20m的預抽超前距，掘進施工必須均衡進尺，嚴禁超掘。
??????? 7、預測結(jié)果若有突出危險或預測鉆孔施工過程中有瓦斯異常涌出、噴孔、頂夾鉆現(xiàn)象時，則認為工作面具有突出危險性，必須立即停止進尺并采取局部防突措施，只有經(jīng)局部措施效果檢驗合格后，方可進尺。
??????? 8、每次預測后，防突員必須如實將預測（驗證）結(jié)果填寫在防突牌板上，并認真做好記錄，預測（驗證）情況及時向礦調(diào)度室及相關領導匯報。
??????? 四、局部綜合防突措施
??????? （一）工作面突出危險性預測
??????? B101工作面上順槽掘進期間采用鉆屑指標法進行工作面突出危險性預測。指標的測定方法如下：
??????? 1、鉆屑瓦斯解吸指標值測定
??????? 在迎頭煤層內(nèi)施工3個孔徑為42mm、孔深為8～10m的測定鉆孔（存在軟分層時鉆孔布置在軟分層中）。
??????? 迎頭左邊測定鉆孔(1#)和右邊測定鉆孔(3#)開孔位置距巷道左幫和右?guī)头謩e為0.5m，終孔位置距巷幫輪廓線外4.0m。迎頭中間測定鉆孔(2#)開孔位置位于迎頭煤層中部，預測鉆孔布置如下圖。
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??????? 鉆孔施工采用φ42mm的鉆頭鉆進,螺旋鉆桿排渣，速度控制在1m/min左右，鉆進速度應均勻。
??????? 鉆孔每鉆進2m測定一次鉆屑瓦斯解吸指標△h2及K1值，△h2值采用MD-2瓦斯解析儀測定，K1值采用WTC瓦斯突出參數(shù)儀測定，取測定的最大值作為該鉆孔的鉆屑瓦斯解析指標值。
??????? 2、鉆屑量指標S值測定
??????? 鉆孔每鉆進1m測定一次該1m段全部鉆屑質(zhì)量，取測定的最大值作為該鉆孔的鉆屑量檢驗值。
??????? 3、預測結(jié)論的確定
??????? 鉆屑瓦斯解吸指標△h2臨界值為100Pa（干煤），K1臨界值為0.3（mL/g· ），鉆屑量指標S臨界值為3.0Kg/m。只有當三個預測鉆孔的最大鉆屑瓦斯解吸指標△h2、K1值及最大鉆屑量指標S值均在臨界值以下，且施工預測鉆孔過程中無頂鉆、夾鉆等異?，F(xiàn)象時，方可確定為無突出危險工作面，否則確定為突出危險工作面。
??????? 工作面出現(xiàn)下列情況之一時，應視為突出危險工作面。
??????? （1）地質(zhì)構(gòu)造破壞帶，包括斷層、褶曲、火成巖侵入等。
??????? （2）煤層賦存條件急劇變化的區(qū)域。
??????? （3）在工作面檢驗過程中出現(xiàn)噴孔、頂鉆、夾鉆等動力現(xiàn)象。
??????? （4）工作面出現(xiàn)明顯的突出預兆。（如：a、煤壁中發(fā)生煤炮聲、機槍聲、劈裂聲、蜂鳴聲、悶雷聲、斷梁折柱聲，聲音由遠及近，由小到大；b、頂幫來壓項板放線開裂，煤壁移動；c、煤體結(jié)構(gòu)松軟，煤層光澤暗淡；d、煤層層理紊亂；e、支架變形或斷梁折柱；f、瓦斯?jié)舛犬惓?，工作面溫度忽高忽低。?br /> ??????? （5）采掘應力迭加區(qū)域。
??????? （二）局部防突措施
??????? 1、工作面預測為突出危險時，必須立即停止掘進，執(zhí)行局部防突措施，局部防突措施采用抽采鉆孔措施。
??????? 2、抽采鉆孔孔徑不小于94mm，長度不小于40m，鉆孔控制巷道輪廓線外15m的范圍，鉆孔按終孔間距不大于2m在控制范圍均勻布置。局部防突措施鉆孔參數(shù)根據(jù)巷道施工時煤層賦存狀況另行設計。
??????? 3、鉆孔施工中如有瓦斯異常情況或經(jīng)分析有地質(zhì)構(gòu)造異常帶，施工單位應及時匯報礦調(diào)度室、地測技術部、通防技術部及相關領導，地測技術部及時分析地質(zhì)構(gòu)造的賦存情況，以確切弄清迎頭及前方地質(zhì)構(gòu)造賦存情況，并提供相關成果資料，以便通防部門采取針對性的補充防治突出措施。
??????? （三）局部防突措施效果檢驗
??????? 局部防突措施施工后必須進行效果檢驗（效檢方法同預測）。當效果檢驗有效時，應當在巷道掘進方向留有不少于20m的防突措施孔投影孔深超前距，并同時保留有至少2m校檢孔投影孔深超前距的條件下，采取安全防護措施后實施掘進作業(yè)。
??????? （四）安全防護措施?
??????? 1、通風系統(tǒng)
??????? 巷道掘進期間建立安全可靠、穩(wěn)定的局部通風系統(tǒng)，局部通風機的安裝位置、規(guī)格、數(shù)量必須滿足要求，回風系統(tǒng)必須保證暢通無阻，斷面必須滿足有關規(guī)定要求。
??????? （1）風量計算
??????? u?按工作面同時工作最多人數(shù)計算：
??????? Q1=4×N=4×11=44m3/min
??????? 式中：Q -- 風量，m3/min
??????? N -- 工作面同時工作最多人數(shù)，綜掘工作面額定每班最大人員數(shù)量9人，瓦檢員、安檢員2人，合計11人。
??????? u?按瓦斯絕對涌出量計算：
??????? Q2= = =281.3m3/min
??????? 式中：q -- 最大瓦斯絕對涌出量；根據(jù)B102上、下順槽掘進及-800m、-757m及-717m揭煤期間瓦斯涌出量q在1.0m3/min左右，取其1.5倍值為1.5m3/min；
??????? k -- 瓦斯涌出不均衡系數(shù)；取1.5
??????? C -- 回風瓦斯控制濃度；取0.8%
??????? u?風量取最大值：Q1＜Q2＝Q＝281.3m3/min
??????? u?風速驗算：
??????? 巷道最低風速0.25m/s，最高風速為4m/s。
??????? 工作面最大凈斷面Smax=12.45m2
??????? Qmin=0.25×S×60=0.25×12.45×60＝186.8m3/min；
??????? Qmax=4×S×60=4×12.45×60=2988m3/min；
??????? Qmin<Q<Qmax；
??????? 故掘進工作面所需最小風量 Q掘＝281.3m3/min。
??????? （2）局部通風機選型