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(shè)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(fù)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(yù)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(yīng)力集中區(qū)，到時巷道應(yīng)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(yù)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(yù)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(yù)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(yù)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(yù)測（效檢），若預(yù)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(yù)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(yù)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(yù)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(yù)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(yù)抽率計算如下：
??????? 單元預(yù)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(yù)抽時間較短的位置，并盡可能遠離各預(yù)抽鉆孔或盡可能與周圍預(yù)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(yù)抽超前距。
??????? 3、在瓦斯預(yù)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(yù)兆，則預(yù)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(yù)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(yù)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(yù)測。該巷道在掘進過程中執(zhí)行循環(huán)預(yù)測。
??????? 5、預(yù)測過程中指標不超標，且在預(yù)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(yù)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(yù)測前必須復(fù)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(yù)抽超前距，掘進施工必須均衡進尺，嚴禁超掘。
??????? 7、預(yù)測結(jié)果若有突出危險或預(yù)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(yù)測后，防突員必須如實將預(yù)測（驗證）結(jié)果填寫在防突牌板上，并認真做好記錄，預(yù)測（驗證）情況及時向礦調(diào)度室及相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)匯報。
??????? 四、局部綜合防突措施
??????? （一）工作面突出危險性預(yù)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(yù)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(yù)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(yīng)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(yù)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(yù)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(yù)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(yīng)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(yù)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(yīng)力迭加區(qū)域。
??????? （二）局部防突措施
??????? 1、工作面預(yù)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(shè)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(yīng)及時匯報礦調(diào)度室、地測技術(shù)部、通防技術(shù)部及相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)，地測技術(shù)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(guān)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(yù)測）。當效果檢驗有效時，應(yīng)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(guān)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