前 言
一、修订背景
煤与瓦斯突出是破碎的煤、岩和瓦斯在地应力和瓦斯的共同作用下,由煤体或岩体内突然向采掘空间抛出的动力现象,是煤矿井下严重灾害之一。一般广义的煤与瓦斯突出除了煤与甲烷突出外,还包括岩石与甲烷突出,岩石与油气突出,岩石与二氧化碳突出,煤、岩、二氧化碳与甲烷突出。煤与瓦斯突出破坏性主要表现为:突出形成的冲击波破坏采掘空间内的设施;抛出的煤、岩伤害或掩埋现场工作人员;瞬间涌入采掘空间的大量瓦斯使井下风流中瓦斯浓度迅速增高,造成人员窒息死亡,甚至遇到火源时可能引起瓦斯爆炸事故。突出事故不但造成经济上的重大损失,而且可能造成人员伤亡,在社会上也造成严重影响。
我国是世界上煤与瓦斯突出最严重的国家。据统计,自1950年辽源矿务局发生首次煤与瓦斯突出以来,迄今为止全国先后有300对以上煤矿发生了煤与瓦斯突出20000次以上,死亡人数在2000人以上。全国15071个矿井中有647个为突出矿井。
我国政府非常重视煤与瓦斯突出防治工作。在防突技术和管理方面,50多年来,我国各级煤炭部门、煤矿企业、专业科研单位和有关高等院校进行了大量的科学研究和现场试验工作,形成了突出预测、防突措施、措施效果检验和安全防护措施一整套的技术和管理体系,并研制了一系列相应的装备和仪表,已基本形成了我国的防突技术和管理体系。特别是自1988年我国原煤炭部颁布《防治煤与瓦斯突出细则》并在1995年修订后,全国防治煤与瓦斯突出工作取得了明显的实效,发生煤与瓦斯突出的次数在逐年减少,尤其在1992年以后的4年中,年平均次数比发生最多的1980年降低了60%。在1994年达到了20年来的最低水平。突出死亡人数也有较大幅度的减少,一般都在50人/年以下。
但近些年来,尤其是2000年以后,我国煤矿的生产条件、政策环境和技术发展都出现了很大的变化。当前,我国防治煤与瓦斯突出技术和管理的特点和存在的突出问题主要有:
⒈ 国家提出了构建和谐社会的发展目标,更突出地强调以人为本,而搞好安全生产是构建和谐社会,落实以人为本的重要内容。因此,国家比以往任何时候都更加强调安全生产的重要性。
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⒉ 随着开采深度的增加,煤层瓦斯含量、地应力加大,突出危险程度更为严重;而且随着采掘新技术新装备的大量采用,煤矿的生产强度大幅度提高,生产技术条件也发生了巨大变化。
此外,近几年随着国家对瓦斯治理和管控的力度提高,瓦斯爆炸事故显著下降,相对来讲,煤与瓦斯突出事故逐渐成为影响煤矿安全形势持续好转的主要灾害事故。例如,2007年1~7月,全国发生的62起较大以上瓦斯事故中,有25起是煤与瓦斯突出事故,其中国有重点煤矿发生的10起较大以上瓦斯事故中,有9起为煤与瓦斯突出事故;在2008年3人以上22起瓦斯事故中,煤与瓦斯突出事故占60~70%。
⒊ 国家近期再次启动了煤与瓦斯突出机理研究课题,取得了一定成果,使得人们对突出机理有了更为清楚的认识。但总体来看,由于突出过程的复杂性和现有科学技术的局限性,对突出现象发生的许多方面还难以作出科学、全面、完整的解释。
⒋ 近几年对各种方式的开采保护层配套技术、各种抽采瓦斯钻孔施工技术等都进行了大量的研究和试验,取得了显著的进展。这为突出矿井区域防突措施的推广应用提供了很好的技术条件。但到目前为止,我国区域性防突措施推广应用的范围和深度还远远不够。开采保护层和预抽煤层瓦斯等区域性防突措施是当前行之有效的防突治本措施,但实施这些措施需要较长的措施时间和较大的资金投入,绝大多数的中小突出矿井没有采取区域防突措施而直接实施局部防突措施,出现“拼刺刀”现象,以至近年来突出伤亡事故没有得到有效遏制。
⒌ 突出危险性预测的准确性有待进一步提高;由于煤层赋存的不均匀性,超前掌握煤层内相关参数手段的局限性,以致难以大面积、准确预测煤层的突出危险性;在采掘工作面的突出危险性预测技术上,仍主要依赖少数的钻孔指标,预测的超前性难以满足高产高效的要求,预测指标的适应性和临界值的确定技术还不能满足不同煤层条件的要求。
⒍ 突出矿井的瓦斯地质工作仍然需要继续加强。包括煤层瓦斯参数的测定技术改进及推广应用、矿井地质构造和煤层赋存条件的预测、探测技术,各种地质构造区域煤层瓦斯含量、瓦斯压力和地应力变化规律及其与突出危险性的关系;都是防突工作的重要组成部分,是做好防突工作的基础,应当在突出矿井广泛开展。
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⒎ 在1995年版《防治煤与瓦斯突出细则》颁布实施后,国家根据煤矿安全生产形势的变化和国家政策的需要,已陆续发布了一系列与防突有关的新标准、实施意见和要求等,在实施中已对完善防突技术、管理的体系起到了积极作用。
⒏ 突出矿井的防突技术管理工作还很不健全。煤与瓦斯的防治是一项技术性很强的工作,环节多,复杂程度高。因此,突出矿井应建立科学化、系统化、信息化的防突技术管理体系,应加强各级人员的技术培训。
因此,在1988年首次颁布并在1995年修订的《防治煤与瓦斯突出细则》,成为多年来指导广大突出矿井防突工作的指南,对我国煤矿防治煤与瓦斯突出起到了重大的作用。但自《防治煤与瓦斯突出细则》(1995年)颁布13年来,我国煤矿的地质条件和生产技术条件已发生了非常大的变化,煤矿突出危险性也越来越严重,《细则》中的技术内容所针对的条件有的也已经有所改变;一些防突技术也得到了新的发展,新工艺、新装备不断涌现,同时我国防突的理念也在不断升华;尤其是国家发展必须贯彻落实以人为本的基本要求,对防治煤与瓦斯突出的技术、管理提出了新的、更高的目标。所以,作为承载了我国防治煤与瓦斯突出的基本技术和管理体系和规范、引导煤矿防突技术发展方向的《防治煤与瓦斯突出细则》必须适应这些新的条件和要求,而修订《防治煤与瓦斯突出细则》是控制当前煤与瓦斯突出事故相对高发的不利局面、理顺和完善防突体系、优化防突技术的重大举措。
二 修订原则
本次修订是针对当前我国煤矿防治煤与瓦斯突出工作的实际情况,在原煤炭工业部颁发的1995版《防治煤与瓦斯突出细则》的基础上,参照了国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局等有关部门发布的有关规章、标准、要求等进行。本次修订坚持如下修订原则:
1、坚持以人为本的原则,立足于安全第一,立足于保护人的安全健康; 2、坚持源头治理的原则,立足于超前防治。充分吸纳近年来科技攻关成果、成功经验和有效措施,重点强化区域防突措施,同时进一步完善局部防突措施;
3、坚持依法治突的原则,立足于严格管理。修订后的内容必须与近年来新颁布的有关法律法规相衔接,与防治煤与瓦斯突出的标准、规范相衔接,与行政许可和现行管理体制相衔接,并上升到部门规章,体现权威性。
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三、修订过程
(一)征集修改意见阶段
2008年4月18日,国家煤矿安全监察局在北京召开《防治煤与瓦斯突出细则》修订专家座谈会,成立了修订领导小组和修订工作小组,明确了修订原则、任务、目标和分工,要求修订工作由国家煤矿安全监察局科技装备司负责,修订工作组办事机构设在中国煤炭工业劳动保护科学技术学会。明确了修订具体工作由煤炭科学研究总院沈阳研究院(原抚顺分院)、重庆研究院(原重庆分院)、淮南矿业集团公司和平煤集团公司等单位的专家进行,修订草案执笔人为曹垚林、孙东玲、甘林堂和薛明志。正式启动了《防治煤与瓦斯突出细则》的修订工作。
2008年4月,国家煤矿安全监察局科技装备司在国家安全生产监管总局的网页上发布征求《防治煤与瓦斯突出细则》修改意见的通知,面向全国征集对《防治煤与瓦斯突出细则》修订工作的意见。
(二)现场调研阶段
2008年4月下旬,提出调研工作初步方案,确定了调研的重点内容和调研方式,并对国内外与防治煤与瓦斯突出有关的最新标准,规范、法规、要求、文件等进行了收集整理。
2008年5月上旬,在安徽及淮南矿业集团等地区开展调研,分别听取安徽省安监局、发改委、淮南矿业集团、淮北矿业集团、新集煤电集团、皖北煤电集团、皖南煤业集团意见。
(三)修订草案初稿起草阶段
2008年4月20~23日,修订工作小组起草并确定修订大纲;
2008年4月24日~5月5日,修订工作小组在对全国23个单位反馈的237条修订意见和建议进行认真梳理的同时,认真总结了原《防治煤与瓦斯突出细则》各地执行情况,借鉴国内外防治煤与瓦斯突出工作经验,起草了《防治煤与瓦斯突出规定》第一稿讨论稿;
(四)修订草案修改完善阶段
2008年5月9日~6月31日,修订工作小组针对现场调研的建议,编写完成《防治煤与瓦斯突出规定》第二稿讨论稿;
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2008年7月1日~8月31日,修订工作小组结合科研院所反馈意见,编写完成《防治煤与瓦斯突出规定》第三稿讨论稿;
2008年9月8日~9月12日,分别在北京西郊宾馆和重庆市召开了《防治煤与瓦斯突出规定》第三稿讨论稿修订会议,根据王树鹤副局长的要求和各地专家意见,修订工作小组于9月26日编写完成了《防治煤与瓦斯突出规定》第四稿讨论稿;
2008年9月27日在北京和平里宾馆王树鹤副局长召集国家煤监局有关司室及修订工作小组讨论了《防治煤与瓦斯突出规定》第四稿讨论稿,根据王树鹤副局长的要求和各司室意见,修订工作小组于10月14日编写完成了《防治煤与瓦斯突出规定》第五稿讨论稿(网上征求意见稿);
2008年10月15日在国家安全生产监管总局的网页上公布征求意见稿,面向全国征集修订意见;
(五)完成征求意见稿阶段
2008年11月5日~8日王树鹤副局长在北京和平里宾馆召集各地煤矿企业、科研院校有关专家逐条讨论、分析完善《防治煤与瓦斯突出规定》第五稿(网上征求意见稿),同时修订工作小组在对全国29个单位或个人针对《防治煤与瓦斯突出规定》网上征求意见稿反馈的321条修订意见和建议整理分析的同时,根据王树鹤副局长的要求和各地专家意见,于11月26日编写完成了《防治煤与瓦斯突出规定》第六稿(征求意见稿)。
(六)完成送审稿阶段
2008年11月27日~12月2日,在再次分析完善的基础上修订工作小组完成了《防治煤与瓦斯突出规定》第七稿(即送审初稿)
2008年12月3日~12月5日,在北京平安府宾馆由国家煤监局技装司纪国友司长主持、安监总局、国家煤监局有关司室与修订工作小组共同参加,对送审初稿逐条进行了认真讨论、修改和完善,在此基础上,于2008年12月7日形成了《防治煤与瓦斯突出规定》送审稿。
孙所长参加的应该在这之后还有1稿。
网上再次征求意见阶段,最终完善阶段和局长会议通过阶段。
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四、《防治煤与瓦斯突出规定》的基本结构
为防患煤与瓦斯突出事故的发生,坚持以人为本、源头治理、依法治突的原则,解决我国煤与瓦斯突出防治工作中存在的问题,根据我国煤矿防突工作的现状,把《防治煤与瓦斯突出细则》修改为《防治煤与瓦斯突出规定》,修订后的《防治煤与瓦斯突出规定》以原《防治煤与瓦斯突出细则》内容为主要调整主体,增加现有的先进防突技术、装备和管理技术和现有的与防治煤与瓦斯突出有关的法规、标准、规范、要求的内容。并对《防治煤与瓦斯突出规定》的框架作了修改,对《防治煤与瓦斯突出规定》的部分章节进行了适当调整,同时充实了一些新内容。
(一)增加二章规定
增加“一般规定”一章,作为第二章,将其放在第一章“总则”之后、第三章“区域综合防突措施”之前;增加“法律责任”一章,作为第六章,将其放在第五章“防治岩石与二氧化碳(瓦斯)突出措施”之后、第七章“附则”之前。
针对近年来煤矿防突工作实践中暴露出的突出问题,将原《防治煤与瓦斯突出细则》和《煤矿安全规程》中涉及“突出煤层和突出矿井鉴定”、“建设和开采基本要求”与“防突管理及培训”的有关内容从各章节抽出,并按现实情况进行了修改,作为修订后《防治煤与瓦斯突出规定》独立的一章。主要目的:一是理顺原《防治煤与瓦斯突出细则》对鉴定、设计、基建、开采、装备、机构设置、培训及管理等各项要求的内容关系,使之更加清晰、明了;二是增加在现有形式下对相关情况的规定。
增加“法律责任”一章内容,该章全部为新增内容,主要目的:一是使得《防治煤与瓦斯突出规定》与前期颁布的有关安全生产法律、法规能够更好地衔接、协调;二是使得煤矿安全监察机构与煤矿安全监管机构对相关单位在防突工作中出现重大问题时可依法惩罚。
(二)拆分原细则四章为二章
将原《防治煤与瓦斯突出细则》的第二章“煤层突出危险性预测和防治突出措施效果检验”、第三章“区域性防治突出措施”、第四章“局部防治突出措施”和第六章“安全防护措施”相关内容拆分为二章,形成《防治煤与瓦斯突出规定》中第三章“区域综合防突措施”和第四章“局部综合防突措施”。主要目的:一
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是更加强调源头治理、超前防治的原则,突出区域综合防突措施和局部综合防突措施之间的关系和各自的程序、作用;二是以便于更加明了各自的相关要求和技术特点。
(三)保留了原细则的三章及附录
保留原《防治煤与瓦斯突出细则》的第一章“总则”作为《防治煤与瓦斯突出规定》的第一章“总则”,但其内容作出相关修改;保留原《防治煤与瓦斯突出细则》的第五章“防治岩石与二氧化碳(瓦斯)突出措施”作为《防治煤与瓦斯突出规定》的第五章“防治岩石与二氧化碳(瓦斯)突出措施”,但其内容作出相关修改;保留原《防治煤与瓦斯突出细则》的第七章“附则”作为《防治煤与瓦斯突出规定》的第七章“附则”,但其内容作出相关修改。
现《防治煤与瓦斯突出规定》的框架结构共7章142条。
五、修订后各章的重点内容
(一)第一章 总则
本章规定的内容有:《防治煤与瓦斯突出规定》制定目的、适用范围,与煤炭行业现行的各项规程、规范、标准之间的关系,突出煤层、突出矿井的含义,防突机构、管理制度及岗位责任制的要求,综合防突技术体系,防突工作原则,突出停产整顿要求。
(二)第二章 一般规定
本章规定的内容有:突出煤层和突出矿井鉴定相关要求,新井建设和开采期间的基本要求,矿井防突的管理制度及人员培训等内容。并按这三个方面分别作为三节进行了规定。
(三)第三章 区域综合防突措施
本章规定的内容有:区域综合防突措施基本程序和相关要求,区域突出危险性预测,区域防突措施,区域防突措施效果检验,区域验证,并按这五个方面分别作为五节进行了规定。
(四)第四章 局部综合防突措施
本章规定的内容有:局部综合防突措施基本程序和相关要求,工作面突出危险性预测,工作面防突措施,工作面防突措施效果检验,工作面安全防护措施,并按这五个方面分别作为五节进行了规定。
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(五)第五章 防治岩石与二氧化碳(瓦斯)突出措施
本章规定的内容有:岩石与二氧化碳(瓦斯)工作面突出危险性预测、工作面防突措施、工作面防突措施效果检验、工作面安全防护措施。
(六)第六章 法律责任
本章规定的内容有:相关法律责任及责任追究等,法律责任部分基本对应前面章节的规定内容设定。对违反其他各章具体规定的各种行为分别设定了不同程度的惩罚力度,同时规定了各实施惩罚机构。
(七)第六章 附则
本章规定的内容有:本规定的实施日期,原《防治煤与瓦斯突出细则》废止。
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条文说明
第一章 总 则
第一条 为了加强煤与瓦斯突出的防治工作,有效预防煤矿突出事故,保障煤矿职工生命安全,根据《安全生产法》、《矿山安全法》、《国务院关于预防煤矿生产安全事故的特别规定》等法律、行政法规,制定本规定。
【说明】说明了制定《防治煤与瓦斯突出规定》(以下简称《规定》)目的和主要依据。
第二条 煤矿企业(矿井)、有关单位的煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出(以下简称突出)的防治工作,适用本规定。
现行有关煤矿安全规程、规范、标准、规定等中涉及突出的防治规定与本规定不一致的,依照本规定执行。
【说明】说明了《规定》的适用范围。
《规定》属于部门规章。《规定》与国家法律、行政法规有冲突的,应执行国家的法律和行政法规,但此前颁布实施的《煤矿安全规程》等部门规章与《规定》不一致的,则应执行《规定》。同时,相关的行业标准、规范和相关规定等不得违背《规定》,否则,应执行《规定》。
第三条 本规定所称突出煤层,是指在矿井井田范围内发生过突出的煤层或者经鉴定有突出危险的煤层。
本规定所称突出矿井,是指在矿井的开拓、生产范围内有突出煤层的矿井。 【说明】以前的突出煤层定义是实际发生过煤与瓦斯突出的煤层。但由于非突出煤层没有必要的安全技术措施,一旦发生突出非常容易造成人员伤亡,因而,等到实际发生了突出才确定为突出煤层并按突出煤层管理的做法,意味着用人员伤亡的代价来换取安全管理措施的提升,不符合我国当前以人为本、建设和谐社会的大政方针。同时,随着技术水平的提高,煤层突出危险性预测的技术也更加完善,在实际发生突出之前提前鉴定煤层的突出危险性是可行的。因此,《规定》对突出煤层的定义中增加了经过“鉴定”(非其他的评价、论证等)有突出危险的煤层也属突出煤层。这样就能够实现在实际造成损失之前即实施对突出危险煤层的防治技术和安全措施,做到防患于未然。
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此外,定义中的“在矿井井田范围内”是指经国土资源部门批准的矿井范围。在此范围内的煤层只要有一处实际发生了突出或经鉴定有突出危险,则整个矿井井田范围的该煤层均为突出煤层。
如果在矿井的生产乃至开拓范围内存在或出现了突出煤层,则整个矿井全部为突出矿井,应按突出矿井管理。否则,如果在当前的开拓、生产范围内不存在突出煤层,则该矿井不是突出矿井。
第四条 有突出矿井的煤矿企业主要负责人及突出矿井的矿长是本单位防突工作的第一责任人。
有突出矿井的煤矿企业、突出矿井应当设臵防突机构,建立健全防突管理制度和各级岗位责任制。
【说明】明确了有突出矿井的煤矿企业主要负责人和突出矿井的矿长是防突工作的第一责任人,其他人则对第一责任人负责。
有突出矿井的煤矿企业、突出矿井均要有防突工作的机构和人员,并应建立防突的措施审批、执行等管理制度,并按岗位职责落实到部门和人。
第五条 有突出矿井的煤矿企业、突出矿井应当根据突出矿井的实际状况和条件,制定区域综合防突措施和局部综合防突措施。
区域综合防突措施包括下列内容: (一)区域突出危险性预测; (二)区域防突措施; (三)区域措施效果检验; (四)区域验证。
局部综合防突措施包括下列内容: (一)工作面突出危险性预测; (二)工作面防突措施; (三)工作面措施效果检验; (四)安全防护措施。
【说明】我国煤矿的条件千差万别,突出灾害的条件、特点及适合的防治技术要求也有较大差异,《规定》作为全国实施的部门规章只能作出基本的、一般性的要求,不可能满足完全满足某个具体矿区、矿井的实际需要。因此,各煤矿企业、突出矿井应根据本矿区、矿井的地质、生产条件、特点以及人员技术状况等具体情况,在
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《规定》的基础上制定出适合本矿区、矿井的特点和满足安全生产需要的区域综合防突措施和局部综合防突措施。
其中区域综合防突措施包括了四项内容:区域突出危险性预测、区域防突措施、区域措施效果检验、区域验证。而区域防突措施则具体指开采保护层、区域预抽煤层瓦斯。
局部综合防突措施中的局部与区域综合防突措施中的区域相对应,实际内容则是工作面突出危险的预测、防突措施、效果检验、安全防护等四项内容。同样,工作面的防突措施则具体指超前排放钻孔、水力冲孔等措施。
以前,煤矿通常把局部综合防突措施叫做“四位一体”的综合防突措施,有时也把“四位一体”扩展到包含区域预测、区域防突措施、区域措施效果检验等内容。本规定确立的区域综合防突措施和局部综合防突措施各包括四项内容,也可以通俗地分别称作区域“四位一体”的综合防突措施和局部“四位一体”综合防突措施。但在实施过程中,这两个“四位一体”的综合防突措施所包括的四项内容并非一定都要实施。例如区域预测或工作面预测也可以不做,但应按突出危险区或突出危险工作面处理;而经过预测没有危险的,就可以不采取防突措施;同样,如果没有实施防突措施,就不存在措施效果检验的问题。其中唯一一项必须实施的内容就是两个“四位一体”中的最后一项——区域验证和工作面安全防护措施。
第六条 防突工作坚持区域防突措施先行、局部防突措施补充的原则。突出矿井采掘工作做到不掘突出头,不采突出面。未按要求采取区域综合防突措施的,严禁进行采掘活动。
区域防突工作应当做到多措并举、可保必保、应抽尽抽、效果达标。
【说明】在以往的实际工作中,大部分矿井仍然主要依靠和大量实施局部防突技术措施。但随着矿井深度的增加、瓦斯含量的增大,很多煤矿的突出灾害越来越严重,以至于近几年频繁出现在局部防突措施的实施过程中诱发了突出伤人事故。而区域防突措施则能够将更大范围的煤层大幅度降低或消除突出危险,使采掘作业和实施局部防突措施的作业人员能够远离严重突出煤层,保障作业人员安全。
“防突工作坚持区域防突措施先行、局部防突措施补充的原则”,就是对突出危险煤层应首先实施区域防突措施,依靠区域防突措施来大范围、大幅度降低或消除突出危险,而对于实施区域措施后的个别仍未完全消除突出危险的局部煤层则实施局部综合防突措施。另外,作为一个矿井的防突工作的重心和主要的人力、财力、物力应
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该放在区域防突措施方面,应立足于主要依靠区域防突措施进行防突,而局部防突措施仅仅作为补充、辅助措施。即区域防突措施应该是首先实施,同时也应该作为主要措施。
这一原则是《规定》基本的指导思想,也是在总结了几十年来我国防突工作的经验教训、考虑了我国当前经济社会发展水平后,对防突工作指导方针所提出的重大的革命性转变。
此外,突出煤层的任何区域都要经过“区域综合防突措施”的程序(参见第三章第一节)后方可进行采掘。
第七条 突出矿井发生突出的,必须立即停产,并立即分析、查找突出原因;在采取措施消除突出隐患、强化实施综合防突措施后,方可恢复生产。
非突出矿井首次发生突出的,必须立即停产,按本规定的要求建立防突机构和管理制度,编制矿井防突设计,配备安全装备,完善安全设施和安全生产系统,补充实施区域防突措施,达到本规定要求后,方可恢复生产。
【说明】如果突出矿井发生了突出,则说明防突技术或管理出了较严重的问题。也可能是原来的技术措施本身不太完善,也可能是条件发生了变化,也可能是实施中出现了较大偏差等等。所以,如果问题不解决就继续生产将可能再次发生突出事故。因此,应立即停止全矿突出煤层的采掘工作,尽快查找问题所在并采取措施解决问题。
非突出矿井如果首次发生了突出(须经鉴定或事故调查确认),则说明已升级为突出矿井。但由于原来没有按突出矿井管理,矿井生产系统、设备、制度等均不符合突出矿井的要求,也没有相应的机构、人员、技术措施等,即不具备突出矿井安全生产的基本条件,所以,应立即全矿停产。直到经过整改达到突出矿井安全生产的各项基本要求后方可恢复生产。
第二章 一般规定
第一节 突出煤层和突出矿井鉴定
第八条 地质勘探单位应当查明矿床瓦斯地质情况。井田地质报告应当提供煤层突出危险性的基础资料。
基础资料应当包括下列内容: (一) 煤层赋存条件及其稳定性;
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(二) 煤的结构类型及工业分析;
(三) 煤的坚固性系数、煤层围岩性质及厚度;
(四) 煤层瓦斯含量、瓦斯成分和煤的瓦斯放散初速度等指标; (五) 标有瓦斯含量等值线的瓦斯地质图;
(六) 地质构造类型及其特征、火成岩侵入形态及其分布、水文地质情况; (七) 勘探过程中钻孔穿过煤层时的瓦斯涌出动力现象; (八) 邻近煤矿的瓦斯情况。
【说明】煤层的突出危险性评估是煤矿建设立项和可研的必要步骤,因此,煤矿建设单位应要求地质勘察单位进行相关勘察并提供可供突出危险性评估的煤层地质勘探资料。
第九条 新建矿井在可行性研究阶段,应当对矿井内采掘工程可能揭露的所有平均厚度在0.3m以上的煤层进行突出危险性评估。
评估结果作为矿井立项、初步设计和指导建井期间揭煤作业的依据。
【说明】平均厚度0.3m以上的煤层虽然不一定都开采,但矿井建设和生产中可能在这个层位部署巷道或巷道穿过以及因距离近而容易误穿的煤层,如果有突出危险,将对煤矿安全造成威胁,因而都应进行突出危险性评估。0.3m以下的煤层一般不易形成灾害性的突出事故,不作为必须评估的对象。
进行评估的单位自然应该对突出煤层的必要条件有了解,但没有要求相关资质。所以,若评估结果为有突出危险的煤层,矿井立项、初步设计和建井期间的揭煤作业均应按突出煤层管理,但由于评估单位不具有足够专业的技术和规范的鉴定管理体制,评估结果达不到鉴定的程度,因而,评估结果不是鉴定结论,即不是最终结果。
第十条 经评估认为有突出危险的新建矿井,在建井期间应当对开采煤层及其他可能对采掘活动造成威胁的煤层进行突出危险性鉴定。
【说明】可能对采掘活动造成威胁的煤层是指矿井开拓开采工程可能揭露、穿过或因距离近而容易误穿的煤层。在评估为有突出危险的新建矿井,在建井期间应对这些煤层由具有煤与瓦斯突出危险性鉴定资质的单位,利用开拓和准备工程对开拓范围的煤层进行有关瓦斯参数的测定,并在投产前做出突出煤层鉴定,以决定生产中是否按突出煤层管理。
评估为无突出危险的煤层可不进行突出煤层鉴定,但出现《规定》第十一条的情况时则必须进行鉴定。
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第十一条 矿井有下列情况之一的,应当立即进行突出煤层鉴定;鉴定未完成前,应当按照突出煤层管理:
(一)煤层有瓦斯动力现象的;
(二)相邻矿井开采的同一煤层发生突出的; (三)煤层瓦斯压力达到或者超过0.74MPa的。
【说明】煤层的动力现象有很多种,但一旦发生了动力现象就有可能是突出,应进行科学、公正的确认。但是否属于突出则需要根据专业技术经验和规范的鉴定程序来判别,以避免突出确认的随意性,所以,应进行突出煤层鉴定。
有共同边界的相邻矿井的同一煤层地质条件一般是相近的,所以,在相邻矿井的某煤层确认发生了突出后,则本矿井的同一煤层也可能有突出危险,应予鉴定。
此外,即使本矿井、邻近矿井均未发生动力现象,但随着瓦斯压力等条件的变化也会变为有突出危险。因此,当测定的瓦斯压力达到或超过0.74MPa的煤层也应进行突出煤层鉴定。
第十二条 突出煤层和突出矿井的鉴定由煤矿企业委托具有煤与瓦斯突出危险性鉴定资质的单位进行。鉴定单位应当在接受委托之日起120天内完成鉴定工作。鉴定单位对鉴定结果负责。
煤矿企业应当将鉴定结果报省级煤炭行业管理部门、煤矿安全监管部门、煤矿安全监察机构备案。
煤矿发生瓦斯动力现象造成安全生产事故,经事故调查认定为突出事故的,该煤层即为突出煤层,该矿井即为突出矿井。
【说明】突出煤层鉴定是技术性非常强的工作,也事关煤矿安全生产,国家安全生产监督管理总局对鉴定资质有严格的管理,不仅要求有长期从事防突技术研究的人员,还要有满足要求的实验设备和完备的管理体制,以确保鉴定质量。煤矿企业只能委托有煤与瓦斯突出危险性鉴定资质的单位进行相关鉴定。
但鉴定单位对鉴定结果负责,所以,煤矿企业应将鉴定结果报各相关省级部门备案。
除了有资质单位的鉴定外,如果依法成立的事故调查组认定动力现象为突出的,也视同鉴定结论。
第十三条 突出煤层鉴定应当首先根据实际发生的瓦斯动力现象进行。
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当动力现象特征不明显或者没有动力现象时,应当根据实际测定的煤层最大瓦斯压力P、软分层煤的破坏类型、煤的瓦斯放散初速度Δp和煤的坚固性系数f等指标进行鉴定。全部指标均达到或者超过表1所列的临界值的,确定为突出煤层。
鉴定单位也可以探索突出煤层鉴定的新方法和新指标。
表1 突出煤层鉴定的单项指标临界值
煤层突出 瓦斯放散初速度 坚固性系数 瓦斯压力(相对压力)
破坏类型
危险性 △p f P(MPa) 突出危险 Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ
≥10
≤0.5
≥0.74
【说明】在进行突出煤层鉴定时,如果有动力现象而且根据动力现象的特征能够判断为突出,则可以直接鉴定为突出煤层。否则,就应该测定瓦斯压力、煤的物理力学性质等参数,根据参数进鉴定。
煤与瓦斯突出的机理非常复杂,现有的根据煤层瓦斯等参数鉴定突出煤层的方法和指标应用多年,基本能够满足安全生产需要,但也有很多值得探讨的地方。因此,鼓励各鉴定单位进行突出煤层鉴定方法和指标的探索,以便使鉴定更加科学、可靠。但探索的新方法、新指标等应在相关领域的专家中获得一定的共识后,并按程序修改《煤与瓦斯突出矿井鉴定规范》,必要时还要修改《规定》的相关内容后,方可实施。
第二节 建设和开采基本要求
第十四条 有突出危险的新建矿井及突出矿井的新水平、新采区,必须编制防突专项设计。设计应当包括开拓方式、煤层开采程序、采煤方法、通风系统、防突设施设备、区域综合防突措施和局部综合防突措施等内容。
突出矿井新水平、新采区移交生产前,必须经煤矿安全监管部门按管理权限组织防突专项验收;未通过验收的不得移交生产。
突出矿井必须建立满足防突工作要求的地面永久瓦斯抽采系统。
【说明】近年来,国家对煤炭的需求不断加大,许多新建矿井转入深部开拓开采,由于对深部煤层的突出危险性掌握不清,很多新建矿井没有按照突出矿井的要求编制
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防突专项设计,或者防突专项设计的治理措施与开采煤层的突出危险程度不相吻合,导致矿井建井期间多次发生重大瓦斯伤亡事故。如:淮南矿业集团公司谢一矿望峰岗井主井井筒施工期间,按原设计采用局部综合防突措施,措施的控制范围和治理手段达不到防突治理的要求,以致2006年1月5日发生了煤量2153m3、瓦斯量约50万m3的煤与瓦斯突出事故,12名矿工兄弟事故中牺牲,为此,矿接受了事故教训,调整了开采程序的开拓布置,开拓布局按照深部突出煤层开采前先采取区域治理措施,即采用岩巷先行,保护层开采先行的开采方法,把突出煤层瓦斯降到低瓦斯状态下,然后再进行突出煤层开采,控制住了突出事故的发生。可见,有突出危险的新建矿井及突出矿井的新水平、新采区,如果不按要求编制防突专项设计并严格实施,工作面采掘及投产后的接替安排都将无法在安全和生产中得到有效保障。
另外,本次防突规定编制重点强调了区域防突治理,要求突出矿井未采取区域综合防突措施并达到要求指标的,严禁进行采掘活动,做到“不掘突出头,不采突出面”。这就要求防突治理首先要从开拓方式和煤层开采程序入手,实施保护层开采等预先抽采瓦斯措施,为工作面采掘活动留足安全开采的时间和空间,也就是说防突专项设计的内容必须包括开拓方式、煤层开采程序、采煤方法、通风系统、防突设施设备、区域综合防突措施和局部综合防突措施等内容,要充分考虑安全的需要,否则瓦斯安全事故根本不可避免。因此,为了做好防治突出工作,就要把方案、设施做好规划,编制出突出煤层防治突出专门设计,避免矿井发生突出后,再去改变矿井的开采程序、开拓方式或生产系统,还得花大量的时间与资金进行必要的技术改造,这对生产是极为不利的。
而且,突出矿井新水平、新采区由于在不同构造单元突出倾向性及突出危险程度不相等,投产前,收集的瓦斯基础资料也不够丰富,加之突出矿井采掘接替相对紧张,新水平、新采区工作面往往仓促投产,投产前瓦斯治理工程存在不到位或瓦斯治理工程与突出危险程度不匹配,必须按照管理权限由煤矿监管矿部门组织,对新水平、新采区专项的防治突出的治理效果能否满足安全生产,防治突出工程、防突通风、抽采系统是否和已知的瓦斯危害程度相配套等进行验收,满足生产方可移交生产。
第十五条 突出矿井应当做好防突工程的计划和实施,将防突的预抽煤层瓦斯、保护层开采等工程与矿井采掘部署、工程接替等统一安排,
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使矿井的开拓区、抽采区、保护层开采区和突出煤层(或被保护层)开采区按比例协调配臵,确保突出煤层采掘前超前实施区域防突措施。
【说明】编制有效的防突专项设计后,还要在建井期间和正常生产期间把防突专项设计要求落实到位,就要根据防突专项设计要求的不同突出危险地段提出的治理措施,结合矿井生产采掘计划,制定出矿井的年度、季度、月度防突出计划,以便加强对防突出工作的管理,调整好矿井的开采程序,合理搭配保护层工作面、主采卸压煤层工作面,为突出煤层区域治理留足时间和空间,从而保证矿井生产接替不失调。
也就是说,可根据掘采掘计划的安排,结合区域预测结果,事先预测出将要被开采的采区煤层的突出危险程度,提前做好防治突出的措施的编制和人力和物力的安排;同时还可根据突出危险程度,将采区或工作面事先作出轻重、缓急的安排,使防治突出的工作做到有序不紊,最大限度地减少突出对生产的影响。
第十六条 突出矿井的巷道布臵应符合下列要求和原则: (一)运输和轨道大巷、主要风巷、采区上山和下山(盘区大巷)等主要巷道必须布臵在岩层或非突出煤层中;
(二)应减少井巷揭穿突出煤层的次数;
(三)井巷揭穿突出煤层的地点应合理避开地质构造破坏带; (四)突出煤层的巷道应优先布臵在被保护区域或其他卸压区域。
【说明】
1、突出矿井布置采掘工作面时,把主要巷道布置在岩层或非突出煤层中(突出煤层的巷道优先布置在被保护区域或其他卸压区域,与本情况相同),减少甚至避免发生突出对矿井造成危害。这样做能少扰动突出煤层[只在石门揭煤时扰动突出煤层],加快掘进速度,巷道的维修工作量少,对生产的影响也少。掘进时不需要采取防突出措施,既降低了掘进成本,又简化了生产管理。
2、根据生产实践,井巷揭穿突出煤层时,突出事故发生的次数的频率较其它条件下高,突出的强度最大、伤亡的人数较多;因此,为防止井巷揭穿突出煤层发生重大安全事故,每次揭煤过程都需要采取多种防治措施,投入大量的人力、物力,揭煤
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工期长,不但严重影响采掘效率,也会给企业的经营带来经济负担和不必要的浪费。从安全与生产的各方面考虑,都要求尽量减少井巷揭穿突出煤层的次数。
3、煤与瓦斯突出多发生于地质构造地带,这是由于煤受到强烈的地质变化的作用后,结构遭到破坏,改变了煤层原有的储存与排放瓦斯条件,同时由于结构变化、存在着较高的构造应力,加之煤层自身强度降低,因而就造成有利于产生突出的一系列有利的因素。为了避免石门揭穿煤层时发生突出,石门应可能避免布置在地质构造复杂和被破坏的地带
第十七条 突出矿井地质测量工作必须遵守下列规定:
(一)地质测量部门应当与防突机构、通风部门共同编制矿井瓦斯地质图,图中应标明采掘进度、被保护范围、煤层赋存条件、地质构造、突出点的位臵、突出强度、瓦斯基本参数及绝对和相对瓦斯涌出量等资料,作为区域突出危险性预测和制定防突措施的依据;
(二)地质测量部门应当在采掘工作面距离未保护区边缘50m前编制临近未保护区通知单,报矿技术负责人审批后交有关采掘区(队);
(三)突出煤层顶、底板岩巷掘进时,地质测量部门必须提前进行地质预测,掌握施工动态和围岩变化情况,及时验证提供的地质资料,并定期通报给煤矿防突机构和采掘区(队);遇有较大变化时,应随时通报。
【说明】突出矿井的瓦斯地质图,是一种突出的历史资料的积累,它是在矿井日常工作中,根据防突机构、通风部门收集的矿井不同区域瓦斯涌出量、煤与瓦斯突出事故分析资料,结合地质测量部门对地质资料不断积累完善的基础上共同得出的,因此,必须由矿井地质测量部门与防突机构、通风部门共同编制完成。通过瓦斯地质图,应能反映矿井不同块段瓦斯涌出规律、煤与瓦斯突出规律以及不同块段煤层瓦斯赋存与地质构造的关系规律,所以图中必须包括采掘进度、被保护范围、煤层赋存条件、地质构造、突出点的位置、突出强度、瓦斯基本参数及绝对和相对瓦斯涌出量等资料,正是由于它能反映瓦斯地质的相关规律,也可以用于区域预测,反映突出危险程度不
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同的区域,同时可以作为制定防治突出措施的依据,对防治突出工作起积极的指导作用,因此,为了治理突出,就必须及时编制好矿井瓦斯地质图。
由于煤与瓦斯突出的发生是瓦斯、地应力和煤的物理力学性质共同作用的结果,在施工地点不变的情况下,施工过程准确掌握地质构造变化,防止误揭煤层,避免突然遇到构造应力或采掘活动应力集中区,是防止重大安全事故发生的必需,因此必须及时预测工作面前方构造或应力集中区位置,以便及时制定并采取针对性防治措施,对地质测量部门提出上述要求。
第十八条 突出矿井开采的非突出煤层和高瓦斯矿井的开采煤层,在延深达到或超过50m或开拓新采区时,必须测定煤层瓦斯压力、瓦斯含量及其它与突出危险性相关的参数。
高瓦斯矿井各煤层和突出矿井的非突出煤层在新水平开拓工程的所有煤巷掘进过程中应密切观察突出预兆,并应在开拓工程首次揭穿这些煤层时执行石门和立井、斜井揭煤工作面的局部综合防突措施。
【说明】随着矿井向深部延伸,高瓦斯和突出矿井的煤层瓦斯含量和瓦斯压力都会有所上升,由于是新水平、新采区煤层巷道新揭露煤层,对煤层瓦斯赋存情况尚不清楚,无法采取针对性的防治措施,因此在开拓新采区或延深达到、超过50m时,必须收集瓦斯基础资料,即测定煤层瓦斯压力、瓦斯含量及其它与突出危险性相关的参数,不断丰富瓦斯基础资料,以便在今后采掘作业的瓦斯治理中指导矿井制定并采取针对性的防治措施。同时,由于对新揭露煤层的瓦斯赋存情况尚不清楚,如果不采取任何措施,贸然进行施工,原有的非突出煤层可能升级为突出煤层,瓦斯突然升级不可控制就可能酿成重大安全事故,要求在开拓工程首次揭穿这些煤层时执行石门和立井、斜井揭煤工作面的综合防突措施。另外,高瓦斯和突出矿井非突出煤层新水平开拓工程的煤巷掘进过程中,对块段内瓦斯资料尚不清楚,一般不采取防治措施,最有可能出现瓦斯异常事故,考虑突出发生前通常都有预兆,以瓦斯变化预兆最为常见,所以掘进过程中密切观察突出预兆,发现异常及时撤人,可以防止瓦斯突然升级造成事故。
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第十九条 突出煤层的采掘作业应符合以下要求:
(一)严禁采用水力采煤法、倒台阶采煤法及其它非正规采煤法;
【说明】水力采煤法、倒台阶采煤法一般适用于倾斜和急倾斜煤层,通常利用水的冲出、矿压、煤的自重垮塌后落煤,由于水力采煤法、倒台阶采煤法采煤过程对垮塌上方煤体没有支护,冲出或垮塌后的上方煤体应力向周边转移,应力活动剧烈,瓦斯压力梯度增加,当超过其极限值时,便会发生突出。而且倒台阶采煤法在工作面形成台阶,容易造成局部应力集中,也为突出创造了条件,所以为防止突出煤层采掘作业发生突出,要求突出煤层中上述采煤方法严禁采用。
(二)急倾斜煤层宜采用伪倾斜正台阶、掩护支架采煤法;
【说明】急倾斜突出煤层由于煤质松软,煤层倾角较大,受煤休自重影响,容易发生垮塌,垮塌后将导致煤层中应力活动剧烈,瓦斯压力梯度增加,当超过其极限值时,便会发生突出。为了消除煤体自重对发生突出的影响,要求急倾斜煤层采用伪倾斜正台阶、掩护支架采煤法。
(三)急倾斜煤层掘进上山时,应采用双上山或伪倾斜上山等掘进方式,并应加强支护;
【说明】在急倾斜煤层中掘进上山时,因突出煤层煤质松软,煤层倾角较大,受煤休自重影响,容易发生由冒顶而诱发的突出。冒顶或突出出来的煤块,顺上山而下,极易将上山下部出口处堵塞,同时,也会破坏通风设施,使瓦斯迅速积聚。工作人员若不能迅速撤离现场,易被冒落或突出的煤块埋没、砸伤或窒息而死亡。为了使工作人员在发现突出或冒顶预兆时能迅速撤离工作面,在掘进急倾斜煤层上山没有其它更好的防治突出措施之前,采用双上山掘进、增加突出煤层掘进上山安全出口是明智选择。
急倾斜突出煤层上山采用伪倾斜上山掘进,为的是降低煤体自重对突出或冒顶的影响,同时有利于人员撤离。但在实际工作中,效果并不明显,其原因是急倾斜煤层伪倾斜上山掘进,其采用的伪倾斜角度不可能小于或等于煤的自然安息角。因而为了防止冒顶、片帮,在急倾斜突出煤层掘进上山时,特别强调要加强支护。
(四)掘进工作面与煤层巷道交叉贯通前,被贯通的煤层巷道必须
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超过贯通位臵,其超前距不得小于5m,并且贯通点周围10m内的巷道应加强支护。在掘进工作面与被贯通巷道距离小于60m的作业期间,被贯通巷道内不得安排作业,并保持正常通风,且在放炮时不得有人;
【说明】煤巷掘进过程,随进尺向前,超前应力会向前方转移,造成掘进前方应力集中,贯通时被贯通的煤层巷道前方也会形成集中应力,为了防止煤巷掘进工作面前方相互影响,造成应力叠加诱发突出,煤巷必须超过石门贯通位置5m以上。另外,现在随着机械化程度的提高,煤巷进尺速度加快,煤巷贯通时,必须提前排放被贯通头的瓦斯,否则,被贯通的煤巷中因通风不良或没有通风而造成瓦斯聚集,突然贯通时就可能发生瓦斯爆炸事故,特别放炮贯通时,当炮眼底距煤巷帮的距离小于炮眼的最小抵抗线时,火药容易发生爆燃或喷出火焰,故贯通煤层巷道时必须保证煤巷的正常通风。由于进尺速度很快,需要提前60m停止被贯通头施工,既防止产生应力集中,又防止放炮对被贯通头产生安全造成隐患。
(五)采煤工作面应尽可能采用刨煤机或浅截深采煤机采煤;
【说明】发生煤与瓦斯突出除了要具备应力、瓦斯和煤的物理力学性质三大自然因素之外,还要有人为的诱发煤层突然卸载的条件(采掘速度的快慢)。由于煤层中的应力从不平衡到平衡需要一定的时间周期,当回采速度增快时,在煤层中的应力还未达到新的稳定状态时回采工作面就快速进入应力不稳定的区域,就容易引起突出。因而可以通过降低工作面的推进速度的方法来防止煤与瓦斯突出。采用刨煤机或浅截深采煤机采煤时,由于截深浅,引发煤层应力的变化速率和强度都较低,应力重新恢复平衡所需的时间周期也短,每次切割煤层时基本上都是在卸压带中工作,因而可以防止截煤时发生突出。
(六)煤、半煤岩炮掘和炮采工作面,必须使用安全等级不低于三级的煤矿许用含水炸药(二氧化碳突出煤层除外)。
【说明】我国三级煤矿许用炸药的合格标准是:装药量150克时悬挂于瓦斯罐中做悬吊试验,不引爆瓦斯。这是要求使用煤矿许用炸药要和矿井瓦斯等级相符,确保在井下使用能够满足安全生产的要求。因为瓦斯主要赋存于突出煤层中,每次落煤过
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程都会有大量瓦斯涌出,特别是爆破作业,爆破时一次落煤量大,瓦斯短时间涌出量相应较大,短时间极有可能处于爆炸界限,安全等级不低于三级的煤矿许用含水炸药在煤层中爆炸后产生的高温热源在爆落煤体中瓦斯大量涌出前会很快消除,不会点燃短时间涌出的瓦斯。
第二十条 突出煤层任何区域的任何工作面进行揭煤和采掘作业前,均必须执行安全防护措施。
突出矿井的入井人员必须随身携带隔离式自救器。
【说明】综合防治突出措施中最后一个关口是安全防护措施。虽然防治突出有一套行之有效的预测方法和防治、措施,但因发生突出的随机性很强,突出发生后波及的区域也较大,当意外出现一些偏差发生突出事故时,首先对人员威胁最大,所以必须有一套完整的安全防护措施,以保证人员安全,而且要求安全防护措施实施的地点要包括受威胁的所有区域,这里考虑安全防护措施实施范围的必要性,主要安全防护措施是指施工的突出煤层所在的所有区域,但考虑井下人员流动性较大,要求突出矿井的所有入井人员必须随身携带隔离式自救器。
隔离式自救器是依靠自救器本身提供的氧气,供佩戴人员呼吸并同外界空气完全隔绝的一种救生装置。因本身能产生氧气供佩戴人员呼吸,所有它就不受外界空气中有毒气体的种类及其浓度和氧气含量限制。所以在有煤与瓦斯突出危险的矿井中施工,必须采用隔离式自救器。
第二十一条 所有突出煤层外的巷道(包括钻场等)距突出煤层的最小法向距离小于10m时(在地质构造破坏带为小于20m时),必须边探边掘,确保最小法向距离不小于5m。
严重突出的矿井,为了防治突出,常采用预抽突出煤层瓦斯的方法,防止在随后的采掘工作中出现煤与瓦斯突出。为了抽采突出煤层中的瓦斯,就要在突出煤层的顶底板岩石中开凿岩巷,通常岩巷距煤层要有一定的安全距离(其距离视煤层顶、底板岩性而定)。在突出煤层顶底板掘进岩巷时,如果遇没有预知的断层,就可能造成煤(岩)层层位移动,导致上(下)方的突出煤层移动至巷道前方,也就不会对因层位移动至巷道前方的突出煤层采取卸压措施,可能要误穿突出煤层酿成重大瓦斯事故。
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例如:淮南矿业集团新庄孜矿2008年4月12日,62110底板巷掘进炮后发生瓦斯异常涌出,迎头右侧遇断层误揭B9煤层发生小型突出事故,迎头右侧出现孔洞,异常涌出瓦斯量755m3。原中梁山矿务局某矿在掘进抽放钻场及六枝矿务局某矿掘进底板抽采巷道时都发生过千吨级的大突出。
所以要求顶底板岩巷距突出煤层的最小法向距离小于10m时(在地质构造破坏带为小于20m时),必须边探边掘,确保留足安全岩柱,最小法向距离不小于5m,当小于5m时必须采取瓦斯和地应力卸放措施。
第二十二条 同一突出煤层正在采掘的工作面应力集中范围内,不得安排其他工作面回采或者掘进。具体范围由煤矿技术负责人确定,但不得小于30m。
突出煤层的掘进工作面应当避开邻近煤层采煤工作面的应力集中范围。
【说明】在突出煤层同一区段做相向回采或掘进时,容易造成应力集中,且应力集中系数较高,特别是采煤工作面回采过程,其超前和采后的应力活动非常剧烈,如果采掘工作面进入另一采掘工作面的应力集中范围,极易发生突出事故。邻近煤层开采对本煤层开采的影响情况与同一煤层采掘过程的应力集中情况相似,根据层间距离扰动剧烈情况不同,所以规定的同一煤层与邻近煤层采掘过程的要求稍有不同。
在突出煤层的煤巷中安装、更换、维修或回收支架时,必须采取预防煤体垮落而引起突出的措施。
【说明】在更换、推移和回收支架时,支架失去支撑作用,其上方的煤体在已被压碎的情况下,极易冒落,特别是突出煤层,本身的强度就不大,更容易冒落,而煤体的冒落极易诱发突出。为了避免支架上方煤体垮塌,特别是避免因垮塌诱发突出,在突出煤层煤巷中从事安装、更换、维修或回收支架时,必须采取诸如在架设好新支架后再更换老支架等预防煤体垮落而引起突出的措施。
第二十三条 突出矿井的通风系统应符合下列要求:
(一)井巷揭穿突出煤层前,必须具有独立的、可靠的通风系统;
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(二)突出矿井、有突出煤层的采区、突出煤层工作面都必须有独立的回风系统,采区回风巷必须是专用回风巷。
(三)在突出煤层中,严禁任何两个采掘工作面之间串联通风; (四)煤(岩)与瓦斯突出煤层采区回风巷及总回风巷必须安设高低浓度甲烷传感器;
(五)突出煤层采掘工作面回风侧严禁设臵调节风量的设施。易自燃煤层的回采工作面确需设臵调节设施的,须经煤矿企业技术负责人批准;
(六)严禁在井下安设辅助通风机;
【说明】由于一旦发生突出,其危害可能很大,整个回风风流中可能瓦斯浓度很高,突出的煤(岩)可能充斥巷道。为了顺利将突出时的煤(岩)、瓦斯引入回风系统,避免突出时的煤(岩)、瓦斯波及其它区域,避免突出时的瓦斯向进风系统逆流、扩大突出影响范围,甚至造成更多人员伤亡,要求揭煤的突出煤层采掘作业必须具备独立可靠的通风系统,采区回风巷必须是专用回风巷。避免突出时的瓦斯向进风系统逆流、扩大突出影响范围,采掘工作面回风侧严禁设置调节风量的设施。另外,为了真实反映突出时突出的瓦斯情况,分析突出强度,为以后的防突工作收集可靠的资料,要求采区回风巷及总回风巷必须安设高低浓度甲烷传感器。
事例:淮南矿业集团新庄孜矿2002年11月25日5213下顺槽掘进过程,因遇断层发生特大突出事故,突出煤量1114吨,瓦斯量6万多立方,因该采区通风系统稳定畅通(回风系统无阻挡),通风设施牢固,突出的煤冲出迎头向后60多米,突出的高浓度爆炸界限的瓦斯从迎头直接经过采区专用回风巷进入总回风道流经几千米巷道,没有发生死亡事故。就是由于通风系统畅通,没有发生逆流进入进风系统,而且,突出的瓦斯流进入回风道后,回风道内也没有电器设备无人作业,避免了瓦斯熏人事故和瓦斯爆炸事故。
井下安设辅助通风机的目的是因为某些用风地点风量不足,为了在用风地点风量不足的情况下,在通风阻力过大的分区增加足够风量,形成与主要通风机呈串联运行的通风网络,以提高该分区通风风压和克服过大的通风阻力。辅助通风机一般设置在
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某一段巷道或硐室内,通风机房两端有绕道相连,绕道内设有隔绝风门。可见,辅助通风机运行过程,设有大量电器设备,而且一旦辅助通风机停止运转,对矿井通风系统影响较大,造成通风系统不稳定,风压变化较大时,高瓦斯突出煤层瓦斯卸放可能会突然增大,容易造成瓦斯事故。因此,突出矿井严禁在井下安设辅助通风机。
(七)突出煤层掘进工作面的通风方式必须采用压入式。
【说明】局部通风的方式有压入式、抽出式和混合式三种。抽出式和混合式通风均存在将污浊风流经过局部通风机抽出,而工作面含有瓦斯的污浊风流经过局部通风机时,较为危险,尤其在临时停风致工作面风流中瓦斯浓度超过1%或3%需要排放瓦斯时。突出煤层工作面瓦斯涌出是不均衡的,瓦斯涌出异常,有时可能突然增大,被吸入局部通风机可能产生摩擦火花,极易造成瓦斯爆炸事故,因此规定,突出煤层掘进工作面的通风方式必须采用压入式。
第二十四条 煤(岩)与瓦斯突出矿井严禁使用架线式电机车。 煤(岩)与瓦斯突出矿井井下进行电焊、气焊和喷灯焊接时,必须停止突出煤层的掘进、回采、钻孔、支护以及其它所有扰动突出煤层煤体的作业。
【说明】煤与瓦斯突出矿井凡井下有扰动煤体的行为都可能造成瓦斯涌出,瓦斯涌出后积存在烧焊地点或巷道顶部,其供氧充足,此种情况很可能会出现,一旦遇明火,就会引起瓦斯燃烧或爆炸事故,而烧焊会飞溅出火花和焊渣,架线电机车经过巷道,也会因架线电机车集电器与架线间摩擦产生较大火花,会直接引发事故发生,所以煤与瓦斯突出矿井对烧焊和使用架线电机车做出此项规定。
第二十五条 清理突出的煤炭时,必须制定防煤尘、防片帮、防冒顶和防瓦斯超限、防火源的安全技术措施。
突出孔洞应当及时充填、封闭严实或者进行支护,并当恢复采掘作业时,应在其附近30m范围内加强支护。
【说明】突出的煤,粉碎程度较高,比表面积大,容易与空气中的氧气相结合,再加上突出孔洞附近通风不良,突出煤氧化后所产生的热量容易积存,很容易发生自燃发火。所以,必须及时清理突出的煤。例如:芙蓉矿务局芙蓉矿,煤层突出后,突
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出煤尚未清理完就发生自燃,时间最短不超过20天。突出的煤一般都很干燥、破碎,清理时不采取防尘措施,就会造成煤尘飞扬,若煤尘爆炸指数高,遇火源则容易发生煤尘爆炸。而突出孔洞附近煤层松软、地应力大,容易发生冒顶与片帮;突出孔洞附近通风欠佳的情况下,空气中的瓦斯容易积聚超限,甚至达到爆炸界限。上述这些情况都容易引发事故,因而清理突出的煤时,需要编制必要的安全防护措施。
另外,由于突出孔洞附近煤层松软,受突出影响后松动圈范围增大,地应力大,容易发生冒顶与片帮,同时,突出孔洞内煤的粉碎程度较高,比表面积大,容易发生自燃发火事故,因此,恢复作业前,必须对孔洞进行充填,封闭严实。而且,突出后孔洞周围的瓦斯和地应力短时间内不能充分释放,突出危险性较正常地点仍大,所以恢复采掘作业前,应在其附近30m范围内加强支护。
第三节 防突管理及培训
第二十六条 有突出矿井的煤矿企业主要负责人应当每季度、突出矿井矿长应当每月专题研究、检查、部署防突工作;保证防突科研工作投入,解决防突所需的人力、财力、物力;确保抽、掘、采平衡,确保防突工作和措施的落实。
煤矿企业技术负责人及矿井技术负责人对防突工作负技术责任,负责组织编制、审批、检查防突工作规划、计划和措施;煤矿企业分管负责人、矿井分管副矿长负责落实所分管的防突工作。
煤矿企业、矿井各职能部门负责人对本职范围内的防突工作负责;区、队、班组长对管辖内防突工作负直接责任;防突人员对所在岗位的防突工作负责。
煤矿企业、矿井安全监察部门负责对防突工作的监督检查。
【说明】安全生产责任制是对各级领导干部、职能部门和各类人员规定的,防治煤与瓦斯突出工作也不例外。要求在他们各自的职责范围内,明确掌握各级领导部门
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应该干什么,对安全应负哪些方面的责任,发生突出伤亡事故应该受到怎样处罚。这一制度的防治突出工作中所有制度的核心,只有通过安全生产责任制,才能明确责任,把防治突出工作具体分解到各岗位工人、各级干部、职能部门及其它工作人员身上,分工负责,才能形成完整有效的防突安全管理体系,从源头上消除事故隐患,从制度上防止煤与瓦斯突出事故发生。
第二十七条 有突出矿井的煤矿企业、突出矿井应当设臵防突机构,组建满足防突工作需要的专业防突队伍。
突出矿井应当编制突出事故应急预案。
【说明】近年来,国有大型煤矿瓦斯爆炸事故基本得到遏制,但煤与瓦斯突出事故仍有发生,主要是防治突出措施得不到落实,防突管理不到位。本条明确规定了突出矿井必须设置相关机构、队伍,实际上也明确了防突管理的责任单位和部门,要求该机构部门严格落实国家防突管理的相关规定,监督检查防突措施的现场落实,组织防突计划的编制实施,排查整改防突现场隐患,参与或主持突出事故调查、分析和处理,以及日常防突管理工作。目的就是为了防止防突工作无人管理,无人负责,确保安全生产。
第二十八条 有突出矿井的煤矿企业和突出矿井在编制年度、季度、月度生产建设计划时,必须一同编制年度、季度、月度防突措施计划,保证抽、掘、采平衡。
防突措施计划及人力、物力、财力保障安排由技术负责人负责组织编制,煤矿企业主要负责人、突出矿井矿长负责审批,分管负责人、分管副矿长负责组织实施。
【说明】编制有效的防突专项设计后,还要在建井期间和正常生产期间把防突专项设计要求落实到位,就要根据防突专项设计要求的不同突出危险地段提出的治理措施,结合矿井生产采掘计划,制定出矿井的年度、季度、月度防突出计划,以便加强对防突出工作的管理,调整好矿井的开采程序,合理搭配保护层工作面、主采卸压煤层工作面,为突出煤层区域治理留足时间和空间,从而保证矿井生产接替不失调。也就是说,可根据掘采掘计划的安排,结合区域预测结果,事先预测出将要被开采的采
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区煤层的突出危险程度,提前做好防治突出的措施的编制和人力和物力的安排;同时还可根据突出危险程度,将采区或工作面事先作出轻重、缓急的安排,使防治突出的工作做到有序不紊,最大限度地减少突出对生产的影响。
第二十九条 各项防突措施按照以下要求贯彻实施:
(一)施工防突措施的区(队)施工前,负责向本区(队)职工贯彻并严格组织实施防突措施;
(二)采掘作业时应当严格执行防突措施的规定并有详细准确的记录;由于地质条件或者其他原因不能执行所规定的防突措施的,施工区(队)必须立即停止作业并报告矿调度室,经矿井技术负责人组织有关人员到现场调查后由原措施编制部门提出修改或补充措施,并按原措施的审批程序重新审批后方可继续施工;其他部门或者个人不得改变已批准的防突措施;
(三)煤矿企业主要负责人和煤矿企业技术负责人每季度至少一次、矿长和矿技术负责人每月至少一次现场检查各项防突措施的落实情况;
(四)煤矿企业、矿井的防突机构随时检查综合防突措施的实施情况,并及时将检查结果分别向煤矿企业负责人、煤矿企业技术负责人和矿长、矿井技术负责人汇报,有关负责人应当对发现的问题立即组织解决;
(五)煤矿企业、矿井进行安全检查时,必须检查综合防突措施的编制、审批和贯彻执行情况。
【说明】由于防突工作的特殊性,要求各项防突措施的编制必须严谨并要在现场严格落实到位。这就要求防突措施编制后,必须组织向施工区队认真贯彻,通过学习,每个工人对施工环节的情况事先有一个形象全面的了解,使人人做到心中有数,大家
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在防突工作中心往一处想,劲往一处使。各负其责,规范行为,有机配合,统一行动。同时要求参与防突工作的各级领导干部、职能部门和各类人员随时对照检查防突措施的执行,确保防突措施落到实处。
第三十条 突出煤层采掘工作面每班必须设专职瓦斯检查工并随时检查瓦斯;发现有突出预兆时,瓦斯检查工有权停止作业,协助班组长立即组织人员按避灾路线撤出,并报告矿调度室。
在突出煤层中,专职爆破工必须固定在同一工作面工作。
【说明】突出发生前,通常都有预兆,以瓦斯变化预兆最为常见,必须在每个采掘工作面设专职瓦斯检查员,掌握突出前的预兆,这是发现突出、避免伤亡的有效组织措施之一。由于瓦斯突出是一个动态过程,有很强的随机性,若不能及时地发现预兆、采取措施,就不能预防突出、减少损失。因而专职瓦斯检查工应随时检查瓦斯,这是根据实际工作经验总结出的一种及时发现突出预兆的有效办法。
另外,煤矿井下采用爆破作业时,爆破工序是生产工序非常重要的一个环节,打眼、做炮头、装药、警戒、爆破、验煤各个过程如果操作不当都可能引发安全事故,造成崩人或明火发生,在突出煤层中作业同时涉及瓦斯问题,如果遭遇火源,会引发更大安全事故。专职爆破工固定在同一工作面工作,能够对现场爆破方面各个过程非常清楚,能够及时采取针对性措施,有利于爆破和突出煤层安全管理。
第三十一条 防突技术资料的管理工作应当符合下列要求: (一)每次发生突出后,矿井防突机构必须指定专人进行现场调查,认真填写突出记录卡片;提交专题调查报告,分析突出发生的原因,总结经验教训,提出对策措施;
(二)每年第一季度应当将上年度煤与瓦斯突出矿井基本情况调查表(见附录A)、煤与瓦斯突出记录卡片(见附录B)、矿井煤与瓦斯突出汇总表(见附录C)连同总结资料报省级煤矿安全监管部门、驻地煤矿安全监察机构;
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(三)所有有关防突工作的资料均应当存档;
(四)煤矿企业每年必须对全年的防突技术资料进行系统分析总结,提出整改措施。
【说明】本条是针对防突资料的收集、整理、归档所要求的,主要是针对突出事故,总结经验,以在以后的防突管理工作中积累经验,提出整改措施。
第三十二条 突出矿井的管理人员和井下工作人员必须接受防突知识的培训,经考试合格后方准上岗。各类人员的培训要求为:
(一)突出矿井的井下职工必须接受防突基本知识和规章制度的培训;
(二)突出矿井的区(队)长、班组长和有关职能部门的工作人员,应培训的主要内容包括突出的危害及发生的规律、区域和局部综合防突措施、防突的规章制度等;
(三)突出矿井的防突员是特殊工种人员,必须每年接受一次煤矿三级及以上安全培训机构组织的防突知识、操作技能的专项培训;培训的主要内容为防突的理论知识、突出发生的规律、区域和局部综合防突措施以及有关防突的规章制度等;
(四)有突出矿井的煤矿企业和突出矿井的主要负责人、技术负责人应当接受煤矿二级及以上培训机构组织的防突专项培训。培训的主要内容为防突的理论知识和实践知识、突出发生的规律、区域和局部综合防突措施以及防突的规章制度等。
【说明】煤矿企业井下作业环境特殊,危害因素多,要求所有入井职工必须经入井知识考试合格方或入井工作。煤与瓦斯突出矿井井下安全环境更是恶劣,突出理论的未知性、突出事故的突发性、防突措施的针对性、及时性都是未来一段时间内需要研究攻克的重大课题,但煤与瓦斯突出也有其规律性,只有经过防突知识培训,提高职工
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防治突出工作的自觉性、积极性和创造性,牢固掌握防突基本知识,提高安全生产技能,才能在突出事故发生前及时消除事故隐患,增强防突事故预防及应急应急能力,避免突出事故进一步扩大。所以要求防突各级工人和管理人员都要经过防突知识培训。特别是突出矿井的防突员,作为煤矿井下防突特种作业人员,其作业的场所、防突预测预报操作的防突仪器、操作的程序内容等,对于防突现场的突出危险程度预测,指导防突措施的现场采取,把握周围职工安全操作行为具有重大意义,如果掌握不当,就会对其本人及周边的安全造成重大危害,因此,对防突员更要加强培训,严格考核,要求其持证上岗。
各级管理人员是矿井防突工作的决策者、指挥者,他们防治突出的意识强弱,防突知识掌握的多少,突出事故应急、救援指挥能力高低,对煤矿防突安全生产和发生突出事故的抢险救援,具有十分重要的意义。防突安全管理能力和水平不是凭空而来的,必须经过专门的防突知识培训,培训合格后,持证上岗。
第三章 区域综合防突措施
第一节 区域综合防突措施基本程序和要求
第三十三条 突出矿井应当对突出煤层进行区域突出危险性预测(简称区域预测)。
经区域预测后,突出煤层划分为突出危险区和无突出危险区。 未进行区域预测的区域视为突出危险区。
【说明】原《防治煤与瓦斯突出细则》(以下简称《细则》)规定区域预测结果分为突出危险区、突出威胁区、无突出危险区。但实际上突出煤层中只有受到保护层保护的区域按无危险区管理,凡是瓦斯压力、地应力等较小的区域都划为突出威胁区。但实际上,威胁区、无危险区二者之间的如何划界问题、安全生产的如何差别化管理问题一直在困扰着防突领域的技术、管理人员。本次《规定》中则本着更保证安全又明确技术、管理层次的原则,去除突出威胁区,保留危险区和无危险区。但考虑到任何预测都有风险,所以,对于预测的无危险区采取比原来的突出威胁区更严格的验证程序,因而,即达到了更加保证安全的目的,又简化了、明确了管理层次。
《规定》要求所有突出煤层都要进行区域预测,因为预测后不仅仅是划分出危险区和无危险区,更让技术、管理人员了解了本区域突出危险的程度,以便在生产中心
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中有数。当然,对于有些情况需要简单化处理的,也可以不进行区域预测,但相应区域应按危险区来采取措施,这对保证安全是必要的。
第三十四条 区域预测分为新水平、新采区开拓前的区域预测(简称开拓前区域预测)和新采区开拓完成后的区域预测(简称开拓后区域预测)两个阶段。
【说明】本条说明了区域预测的阶段划分。
区域预测实际上是贯穿了从新建矿井可研阶段的突出危险性评估(从广义上讲也是一种区域预测)、建井、新水平新采区开拓、到区段工作面准备的整个过程。只是在不同阶段预测对象的范围不同,预测依据的资料来源和翔实程度不同,预测结果的指导作用也不同。各阶段的区域预测范围越来越小,依据的资料则越来越丰富、可靠,而指导作用也越来越具体。所以,为了充分发挥区域预测的作用但又考虑到便于执行,《规定》将区域预测分为了两个阶段:开拓前区域预测和开拓后区域预测,对两个阶段预测所依据的数据资料和预测结果的指导作用作了规定。
但实际上,区域预测应是在生产中不断进行的,每当有了新的实测数据或有了新的分析考察资料,都应重新完善或修正原来的区域预测结果,以便使预测结果越来越准确,越来越接近实际。所以,尽管《规定》只分为两个阶段,但煤矿进行的区域预测则一般不应仅限于两次,尤其是开拓后区域预测,应随着采区内资料的增加不定期地或者每隔一定时期进行区域预测。
第三十五条 新水平、新采区开拓前,当预测区域的煤层缺少或者没有井下实测瓦斯参数时,可以主要依据地质勘探资料、上水平及邻近区域的实测和生产资料等进行开拓前区域预测。
开拓前区域预测结果仅用于指导新水平、新采区的设计和新水平、新采区开拓工程的揭煤作业。
【说明】本条说明了开拓前区域预测的做法和作用。
在新水平、新采区开拓前,为了做好开拓、开采设计,应了解其区域内的煤层突出危险性及其程度,以便选取适当的防突技术方案、设计符合安全生产需要的安全生产系统和采煤方法等,因此,应首先进行区域预测。
但这个时候一般是没有井下实测的瓦斯参数等可靠数据资料的,而主要靠相对于井下实测数据而言准确性较差的地质勘探钻孔测定的瓦斯参数,并参考上水平或邻近区域的瓦斯资料等。所以,预测结果的可靠性较低,但可以从宏观上反映该区域突出危险性的总体情况,作为指导新水平、新采区的开拓、开采设计是基本能够满足要求
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的,也是非常必要的。
此外,在新水平、新采区开拓期间的石门揭煤过程中,由于尚没有或缺乏根据井下实测数据,也就没有更准确的开拓后区域预测资料,所以,仍然需要根据开拓前区域预测结果来确定石门揭煤工作面需要采取怎样的防突技术方案等。
第三十六条 开拓后区域预测应当主要依据预测区域煤层瓦斯的井下实测资料,并结合地质勘探资料、上水平及邻近区域的实测和生产资料等进行。
开拓后区域预测结果用于指导工作面的设计和采掘生产作业。 【说明】本条说明了开后区域预测的做法和作用。
在新采区开拓基本完成后,采区上山、主要的石门等都已经掘进完成,再下一步就是要进入区段和回采巷道的准备了,将直接面对是否需要采取区域防突措施、采取怎样的措施等等具体问题,就需要更准确地掌握将首先进入的区段等区域煤层的突出危险性等情况。而这时,也有条件利用已经完成的开拓、准备巷道等工程在井下实测有关的瓦斯参数了。因此,此时就要立即开展(或者在开拓进行过程中逐渐实施)必要的测定工作,并主要根据这些准确性更高的井下实测资料,在参考勘探和邻近区域资料的基础上进行开拓后区域预测。
由于开拓后区域预测依据的资料更多、更准确,因而,预测结果的可靠性更大,达到了直接指导工作面的设计和采掘作业的程度,可以用作主要依据以决定是否采取措施、采取哪些措施、选取怎样的参数等。
第三十七条 对已确切掌握煤层突出危险区域的分布规律,并有可靠的预测资料的,区域预测工作可由矿技术负责人组织实施;否则,应当委托有煤与瓦斯突出危险性鉴定资质的单位进行区域预测。
区域预测结果应当由煤矿企业技术负责人批准确认。 【说明】本条说明了由谁实施区域预测。
区域预测是技术性非常强的工作,有一些技术力量比较强、有过若干年防突技术经验的煤矿是能够较好地掌握本矿的瓦斯地质规律的,这些矿井的区域预测工作可以自行组织实施。
但有些煤矿,尤其是绝大多数的中小煤矿,缺乏专业技术人员,更没有技术经验。这些煤矿的区域预测应该委托有资质的单位进行,这些单位不光有专业人员和经验,更有一套完善的技术管理体制,能确保科学、公正地开展工作和得出预测结果。当然,有些情况为了简化作业,也可以不进行区域预测,直接按突出危险区采取区域防突措
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施。
第三十八条 经评估为有突出危险煤层的新建矿井建井期间,以及突出煤层经开拓前区域预测为突出危险区的新水平、新采区开拓过程中的所有揭煤作业,必须采取区域综合防突措施并达到要求指标。
经开拓前区域预测为无突出危险区的煤层进行新水平、新采区开拓、准备过程中的所有揭煤作业应当采取局部综合防突措施。
【说明】本条主要说明了开拓前区域预测划分的突出危险区、无突出危险区和建井前评估的有突出危险煤层、无突出危险煤层在开拓、开采中的要求。
新建矿井在建井前若被评估为有突出危险的煤层,尽管还不是突出煤层,但因为暂时没有进一步的资料来确认,所以,为安全起见,在建井期间的所有揭煤作业暂按突出突出煤层处理,即揭煤前应首先采取区域综合防突措施。执行区域综合防突措施时,也可进行需要实测瓦斯压力等参数的“开拓后区域预测”,这样预测为无危险区后即可直接采用区域验证的方法进行下一步的防突程序,也可以不经过“开拓后区域预测”而直接采取区域防突措施,并进行效果检验和区域验证。
此外,本条还强调,对于经开拓前区域预测划分为突出危险区的煤层即使在新水平、新采区开拓过程中的揭煤作业,也应先执行区域综合防突措施,执行过程同上。但突出煤层的新水平、新采区经开拓前区域预测划分为无突出危险区的,考虑到进行这些预测时也已经包括了邻近区域的实测数据或生产资料甚至少量的本区域实测数据,而且石门揭煤工作面防突的范围集中、目标明确,所以,为简化程序,可以直接实施局部综合防突措施。
第三十九条 经开拓后区域预测为突出危险区的煤层,必须采取区域防突措施并进行区域措施效果检验。经效果检验仍为突出危险区的,必须继续进行或者补充实施区域防突措施。
经开拓后区域预测或者经区域措施效果检验后为无突出危险区的煤层进行揭煤和采掘作业时,必须采用工作面预测方法进行区域验证。
所有区域防突措施均由煤矿企业技术负责人批准。
【说明】本条说明了开拓后区域预测划分的突出危险区、无突出危险区煤层在开采中的要求。
在经开拓后区域预测划分出的突出危险区,必须采取区域防突措施。为了保证作业人员安全,不允许在没有经过区域防突措施大范围、大幅度地降低或消除突出危险
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之前,直接进入乃至接近突出煤层。根据《规定》第四十九条第(四)项规定,石门揭煤区域的区域防突措施应在距煤层最小法向距离7m前实施这意味着如果没有采取区域防突措施,工作面到煤层的最小法向距离不得小于7m。
经过开拓后区域预测划分出的无突出危险区,以及经采取区域防突措施和措施效果检验后转变成的无突出危险区,即可开始进入石门揭煤、煤巷掘进和采面回采的作业,但在进行这些作业时,应采用工作面预测方法进行区域验证。即在石门等揭煤工作面应在距离煤层最小法向距离5m前采用石门揭煤工作面预测的方法进行区域验证,在煤巷掘进工作面和回采工作面也分别采用相应的工作面预测方法进行验证。当经区域验证无危险时方可进行揭煤、掘进和回采,否则,还应该执行局部综合防突措施。
第四十条 区域防突措施应当优先采用开采保护层。
突出矿井首次开采某个保护层时,应当对被保护层进行区域措施效果检验及保护范围的实际考察。如果被保护层的最大膨胀变形量大于千分之三,则检验和考察结果可适用于其他区域的同一保护层和被保护层;否则,应当对每个预计的被保护区域进行区域措施效果检验。此外,若保护层与被保护层的层间距离、岩性及保护层开采厚度等发生了较大变化时,应当再次进行效果检验和保护范围考察。
保护效果检验、保护范围考察结果报煤矿企业技术负责人批准。
【说明】优先采用开采保护层区域防突措施,即是应首先考虑是否有开采保护层的条件,当有条件时应直接采用开采保护层,而不再考虑预抽煤层瓦斯措施,当然,也可考虑在开采保护层的前提下将预抽煤层瓦斯作为辅助手段结合使用;优先开采保护层,即是应突破正常的可采煤层条件,积极创造开采保护层的条件,在没有理想保护层的情况下,应试验应用薄煤层回采技术,尽可能开采薄煤层作为保护层,当被保护层突出危险性非常大的情况下也应考虑开采煤线或软岩层;优先开采保护层要综合考虑安全效益、开采保护层与后期开采被保护层的经济效益。
当一个矿井的保护层与被保护层每次出现一个新的组合时,都要对被保护层进行区域措施效果检验和保护范围的实际考察,即被保护层瓦斯参数是否在无突出危险临界值以下。但有时即使是检验结果无突出危险,也可能是由于考察区域的被保护层瓦斯参数本来就很小或是预抽等其他措施的效果,不一定是开采保护层的卸压效果。所以,为确认是开采保护层形成的效果,可以考察被保护层的最大膨胀变形量,如果大于千分之三,则说明开采保护层确实对被保护层起到了卸压保护效果,则本矿井再次
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出现这个保护层与被保护层的组合时就可以不经再次考察即采用上次考察的结论和参数。但如果最大膨胀变形量小于千分之三,则说明卸压保护效果较小或不足,就说明即使本次考察的被保护层没有突出危险,也难保证下一个同一组合的被保护层工作面煤层没有危险,所以,“应对每个预计的被保护区域进行区域措施效果检验”,即每个被保护层工作面区域都要进行检验。
当然,若保护层与被保护层的层间距离、岩性及保护层开采厚度等发生了较大变化时,即使首次考察时的最大膨胀变形量小于千分之三,也应当再次进行效果检验和保护范围考察,因为条件已经发生了较大的变化。
第四十一条 突出危险区的煤层不具备开采保护层条件的,必须采用预抽煤层瓦斯区域防突措施并进行区域措施效果检验。
预抽煤层瓦斯区域措施效果检验结果须经矿技术负责人批准。
【说明】目前能够作为区域防突措施的只有开采保护层和区域预抽煤层瓦斯,所以,对于确实不具备开采保护层条件,即必须采用预抽煤层瓦斯区域防突措施,并且应对每个预抽区域都进行区域措施效果检验。
第二节 区域突出危险性预测
第四十二条 区域预测一般根据煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析的方法进行,也可以采用其他经试验证实有效的方法。
根据煤层瓦斯压力或者瓦斯含量进行区域预测的临界值应当由具有煤与瓦斯突出危险性鉴定资质的单位进行试验考察。在试验前和应用前应当由煤矿企业技术负责人批准。
区域预测新方法的研究试验应当由具有煤与瓦斯突出危险性鉴定资质的单位进行,并在试验前由煤矿企业技术负责人批准。
【说明】区域预测可采用《规定》叙述的“根据煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析的方法”,而且为了便于研究试验新方法和一些矿区切合自身特点进行革新等,鼓励技术进步,也可以采用其他经试验证实有效的方法。
原《细则》叙述了两个区域预测方法:瓦斯地质统计法和综合指标法。但实际上,瓦斯地质统计法只有在已经进行了采掘,有了一些统计资料时才能使用,而且无法不能划分出无危险区,所以,不是一个可以单独使用的方法。综合指标法在没有全部依靠数据,而没有考虑“现象”,只有和瓦斯地质统计法配合使用才更完善。所以,《规
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定》把二者综合在一起,暂称之为“根据煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析的方法”。
此外,尽管突出的本质是相同的,各矿的指标临界值不会有太大的差别,但各矿的突出存在不同的主要因素和特点,煤层赋存、地质构造、生产条件等都有很大差异。所以,无论对于区域预测还是各类工作面预测,《规定》都要求经过试验考察选择适合本矿特点的突出预测指标和满足安全生产要求的临界值,而《规定》中列出的临界值仅供在试验确定前暂时使用。
由于区域预测、工作面预测新方法、新指标以及指标的临界值的研究与试验考察需要一定的理论基础和实践经验,所以,《规定》要求具有煤与瓦斯突出危险性鉴定资质的单位进行研究和试验考察。同时,“在试验前和应用前应当由煤矿企业技术负责人批准。”,主要目的是让试验在慎重、安全可靠的条件下进行。
第四十三条 根据煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析的区域预测方法应当按照下列要求进行:
(一)煤层瓦斯风化带为无突出危险区域;
(二)根据已开采区域确切掌握的煤层赋存特征、地质构造条件、突出分布的规律和对预测区域煤层地质构造的探测、预测结果,采用瓦斯地质分析的方法划分出突出危险区域。当突出点及具有明显突出预兆的位臵分布与构造带有直接关系时,则根据上部区域突出点及具有明显突出预兆的位臵分布与地质构造的关系确定构造线两侧突出危险区边缘到构造线的最远距离,并结合下部区域的地质构造分布划分出下部区域构造线两侧的突出危险区;否则,在同一地质单元内,突出点及具有明显突出预兆的位臵以上20m(埋深)及以下的范围为突出危险区(如图1);
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-3010-30032-350-3506-4004-4005-450-450
图1 根据瓦斯地质分析划分突出危险区域示意图
1—断层;2—突出点;3—上部区域突出点在断层两侧的最远距离线;4—推测下部区域断层两侧的突出危险区边界线;5-推测的下部区域突出危险区上边界线;6—突出危险区(阴影部分)
(三)在上述(一)、(二)项划分出的无突出危险区和突出危险区以外的区域,应当根据煤层瓦斯压力P进行预测。如果没有或者缺少煤层瓦斯压力资料,也可根据煤层瓦斯含量W进行预测。预测所依据的临界值应根据试验考察确定,在确定前可暂按表2预测。
表2 根据煤层瓦斯压力或瓦斯含量进行区域预测的临界值
瓦斯压力P(MPa)
P﹤0.74
其他情况
瓦斯含量W(m3/t)
W﹤8
区域类别 无突出危险区 突出危险区
【说明】根据煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析的方法,是把原来的瓦斯地质统计法和综合指标法综合起来,从而形成一套能够对一个区域进行完整的区域预测的方法。其基本做法是,先把区域中那些能够根据实际发生的突出或明显突出预兆以及煤层瓦斯风化带分布等划分成危险区、无危险区的部分划分出来,然后,对于其他区域则根据煤层瓦斯压力或含量进行预测和划分。
煤层瓦斯风化带也可以根据瓦斯气体的成分、瓦斯含量等资料进行划分。
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根据煤与瓦斯突出的机理,在相同的瓦斯、地应力条件下,煤层越破碎,突出的可能性越大,而且构造的不同部位瓦斯、地应力也有差别。所以,有很多突出都是发生在构造坏带,而其他区域由于煤层较硬等原因,并不突出。
此外,所谓地质单元,就是地质特征相近的、未受到大的地质构造阻隔的一片区域。在同一地质单元内,应该具有相同的煤质,相近的构造影响程度、煤层破坏程度、软分层厚度等,区内煤层基本连续,瓦斯能够沿煤层在区内流动。由于地质单元的这一特征,在同一地质单元内瓦斯压力、含量的分布将遵从随埋藏深度由浅到深逐步增大的规律,突出危险性也是基本上完全随着瓦斯压力、含量的增大而升高。因此,在一个地质单元内,只要准确测定了某点的瓦斯参数,则此点以下区域的瓦斯压力或含量肯定大于该点,且按一定的梯度增加;只要某点发生了突出,则该点以下区域也将具有发生突出的条件。
所以,本条第(二)项中根据瓦斯地质分析划分突出危险区的方法,就是先根据瓦斯地质的分析,寻找突出点及具有明显突出预兆的位置与构造的关系,如果关系明显,则统计得出构造两侧的影响范围,即该构造延伸区域两侧同样的范围内应划分为突出危险区;然后,对于那些与构造关系不明显的突出及明显突出预兆位置,由于所在范围内煤质差别不大,而突出发生与否仅仅决定于瓦斯参数、地应力的大小,所以,在同一地质单元内已发生突出及明显突出预兆的点以下的区域应划分为突出危险区。而其他地质单元内的煤层条件有差异,因此,不能单纯按埋深条件划分。此外,由于已经发生了突出位置的瓦斯等条件应该是大于或等于发生突出的临界条件的,所以,根据突出点(或明显突出预兆位置)划分突出危险区时,突出危险区的范围应在比突出点埋藏更浅一些的位置,所以,《规定》将有突出危险区的埋深比实际突出点上提了20m。
此外,突出预兆有多种,但最能综合代表突出危险性的预兆是喷孔。因此,《规定》中的“明显突出预兆”指喷孔。
但是,大部分区域是没有实际的突出或预兆等资料可供参考的,而且瓦斯风化带的范围很小,所以,更多的范围将需要根据煤层瓦斯参数确定其突出危险性。本条第(三)项即是对于预测区域内那些经过第(一)、(二)项方法划分后仍未定性的或没有相关资料的范围,根据煤层瓦斯压力或瓦斯含量进行预测和划分。由于在某一瓦斯压力下,不同煤质的煤层瓦斯含量差别非常大,而直接的、初始的突出动力来自于瓦斯压力,所以,《规定》在进行区域预测时优先选择瓦斯压力,而只有在没有或者缺
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少瓦斯压力资料时方采用瓦斯含量指标。当然,如前所述,瓦斯压力、含量指标的临界值应该经过实际考察确定,在考察确定前暂参考表2的指标。
第四十四条 采用本规定第四十三条进行开拓后区域预测时,还应当符合下列要求:
(一)预测所主要依据的煤层瓦斯压力、瓦斯含量等参数应为井下实测数据; (二)测定煤层瓦斯压力、瓦斯含量等参数的测试点在不同地质单元内根据其范围、地质复杂程度等实际情况和条件分别布臵;同一地质单元内沿煤层走向布臵测试点不少于2个,沿倾向不少于3个,并有测试点位于埋深最大的开拓工程部位。
【说明】《规定》第四十三条的区域预测方法可用于开拓前区域预测,也可用于开拓后区域预测,仅仅是资料的来源和准确性有区别而已。但由于开拓后区域预测直接指导安全生产作业,需要对依据资料的准确性有必要的要求。因此,《规定》 特别在本条对于预测时依据的煤层瓦斯参数的来源做了要求。
首先,进行开拓后区域预测时,主要依据的瓦斯参数应采用井下实测值。用其他参数反算的、推测的数据准确性太低,可用于参考,但不足以作为进行开拓后区域预测的主要依据。同样,限于目前技术的限制,用地面钻井测定煤层瓦斯参数的准确性还很低,也不能用于开拓后区域预测。但是,这些数据也有一定的参考意义,都可用于进行开拓后区域预测的辅助参考资料,但不能作为主要依据资料。
此外,对测定参数对于预测区域的代表性也作出了规定,即测定的参数要能在相当的程度上代表预测区域的煤层瓦斯状况。为此,要求对区域内的每个地质单元分别进行测定,否则,由于各地质单元间地质条件差别太大,测定了某个单元的瓦斯参数并不能其他单元的参数。同时,在一个地质单元内也要在不同的位置、埋藏深度的地方,布置有一定数量的测试点,以便较准确掌握该地质单元内的瓦斯参数,即在单元内沿煤层走向、倾向分别不少于2个、3个测试点,并且在地质单元内埋深最大的开拓工程部位,要至少一个测试点。
第三节 区域防突措施
第四十五条 区域防突措施是指在突出煤层进行采掘前,对突出煤层较大范围采取的防突措施。区域防突措施包括开采保护层和预抽煤层瓦斯两类。
开采保护层分为上保护层和下保护层两种方式。
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预抽煤层瓦斯可采用的方式有:地面井预抽煤层瓦斯以及井下穿层钻孔或顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯、穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯、顺层钻孔或穿层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯、穿层钻孔预抽石门(含立、斜井等)揭煤区域煤层瓦斯、顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯等。
预抽煤层瓦斯区域防突措施应当按上述所列方式的优先顺序选取,或一并采用多种方式的预抽煤层瓦斯措施。
【说明】区域防突措施与工作面防突措施的最大区别就在于措施作用范围的不同。区域措施的作用范围更大,这一方面能使作业人员在远离突出危险煤层的更安全的地点进行区域防突措施的施工,另一方面,当采掘工作面在区域防突措施有效作用范围内施工时,由于有效作用范围足够大,所以,即使出现瓦斯压力、地应力非常大、煤体破坏严重的异常情况,也不足以突破措施的作用范围,即使措施施工的控制范围出现了一定偏差、即使采掘工程的位置出现了一定的偏离,仍然能够保证工作面到突出危险区煤层之间有足够的间隔。
就目前的技术状况看,区域防突措施只有开采保护层和预抽煤层瓦斯两大类。 其中开采保护层有多种分类方法,但按保护层与被保护层的相对位置关系可分为上保护层和下保护层两种方式,这两种方式在保护效果、保护作用范围、开采条件上都有较大的差别。
预抽煤层瓦斯区域防突措施,按使用的工程类别分,有地面井、穿层钻孔、顺层钻孔预抽,其中穿层钻孔、顺层钻孔按控制的区域种类和大小,又可分成若干种形式。根据近些年的研究、实践和区域防突措施的基本要求,《规定》列出了六种方式的预抽煤层瓦斯区域防突措施,这六种方式都可以作为区域防突措施使用。
这六种方式的预抽煤层瓦斯区域防突措施是按照优先推荐选用的顺序排列的,应最优先选用排在前面的方式。其中,有条件的矿区应优先选用地面井预抽煤层瓦斯区域防突措施,例如煤层透气性好的矿区等。但我国目前对于该种措施的地面井布置等相关技术参数、效果等还缺少必要的试验考察,目前还不宜作为单独使用的方式。其余的采用井下穿层钻孔、顺层钻孔预抽的五种预抽煤层瓦斯区域防突措施,在《规定》中按照其正常实施的安全性、效果可靠性排序列出,因此,在条件允许的条件下,应优先采用排在前面的方式。同时,由于预抽煤层瓦斯区域防突措施还不能达到开采保护层那样可靠的防突效果,而且各种方式预抽措施的实施条件、效果特点也有差别,所以,有条件的煤矿最好能同时或在不同的阶段分步实施两种或多种方式的预抽煤层
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瓦斯区域防突措施,以便提高区域防突措施的效果和可靠性。
第四十六条 选择保护层必须遵守下列规定:
(一)在突出矿井开采煤层群时,如在有效保护垂距内存在厚度0.5m及以上的无突出危险煤层,除因突出煤层距离太近而威胁保护层工作面安全或可能破坏突出煤层开采条件的情况外,首先开采保护层。有条件的矿井,也可以将软岩层作为保护层开采;
(二)当煤层群中有几个煤层都可作为保护层时,综合比较分析,择优开采保护效果最好的煤层;
(三)当矿井中所有煤层都有突出危险时,选择突出危险程度较小的煤层作保护层先行开采,但采掘前必须按本规定的要求对其中的突出危险区采取预抽煤层瓦斯区域防突措施并进行效果检验;
(四)优先选择上保护层。在选择开采下保护层时,不得破坏被保护层的开采条件。
【说明】鉴于开采保护层是最有效、可靠的防突措施,所以,本条主要对哪些情况下必须开采保护层,以及选择保护层时应遵循哪些原则作了规定。
当开采包括有突出煤层的煤层群时,如果某个煤层离突出煤层太近,则在该煤层回采时突出煤层的瓦斯和煤有可能突破中间的岩层而涌入工作面,威胁作业安全,而且如果同时突出煤层位于开采煤层的上方,则回采时还将破坏突出煤层而导致无法开采。所以,与突出煤层太近的煤层不能作为保护层开采。
但除了上述情况以外,如在有效保护垂距内存在厚度0.5m及以上的无突出危险煤层时,都必须首先开采保护层,而不能选择单独采用预抽措施。这作为一条强制的规定内容。此外,当确实没有适合的煤层作为保护层时,如果突出煤层的突出危险性非常大而且也有很高的开采经济价值,也可考虑采一层较软的岩层作为保护层,但这仅要求煤矿考虑和必要时进行论证,而不作为必须执行的规定。
本条第(三)项中如果各煤层都有突出危险而选择突出危险性小的煤层作为保护层时,则由于保护层也有突出危险,也应按要求采取区域综合防突措施,即进行区域预测,并对其中的突出危险区采用预抽煤层瓦斯区域防突措施和效果检验,并在采掘时进行区域验证。
第四十七条 开采保护层区域防突措施应当符合下列要求: (一)开采保护层时,同时抽采被保护层的瓦斯;
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(二)开采近距离保护层时,采取措施防止被保护层初期卸压瓦斯突然涌入保护层采掘工作面或误穿突出煤层;
(三)正在开采的保护层工作面超前于被保护层的掘进工作面,其超前距离不得小于保护层与被保护层层间垂距的3倍,并不得小于100m;
(四)开采保护层时,采空区内不得留有煤(岩)柱。特殊情况需留煤(岩)柱时,经煤矿企业技术负责人批准,并作好记录,将煤(岩)柱的位臵和尺寸准确地标在采掘平面图上。每个被保护层的瓦斯地质图应标出煤(岩)柱的影响范围,在这个范围内进行采掘工作前,首先采取预抽煤层瓦斯区域防突措施。
当保护层留有不规则煤柱时,按照其最外缘的轮廊划出平直轮廓线,并根据保护层与被保护层之间的层间距变化,确定煤柱影响范围。在被保护层进行采掘工作时,还应根据采掘瓦斯动态及时修改。
【说明】本条说明了实施开采保护层区域防突措施时必须遵照执行的一些要求。 开采保护层必须同时抽采被保护层瓦斯,这作为一条规定。这是因为当开采远距离保护层时,如果不同时抽采被保护层瓦斯,将可能不足以消除突出危险,而当开采近距离保护层时,尽管不存在不足以消除突出危险的问题,但若不抽采将会大量瓦斯涌入保护层工作面,威胁生产安全。而且在开采保护层时,被保护层在卸压后瓦斯大量解吸、透气性急剧增加,是抽采效率最高的时候。所以,《规定》要求开采保护层时必须同时抽采被保护层瓦斯。
在开采近距离保护层时,由于层间岩层厚度本来就小,尽管正常情况下层间岩层能够阻挡突出煤层瓦斯突入保护层工作面,但当遇到岩层厚度变薄时,岩层的强度就可能难以阻挡被突出煤层的作用了。而且,如果遇到落差较大的断层等构造时,也将减小岩层厚度,削弱层间岩层的强度。当然,由于在工作面的初次放顶期间顶底板活动最剧烈,而且目前实际出现的事故也大都集中在初采期。所以,《规定》对近距离保护层工作面防止初采期卸压瓦斯突然涌入保护层采掘工作面或误穿突出煤层等问题要求采取必要的措施。
鉴于一般要保护层工作面推过一定距离后,卸压作用才能传递到被保护层,所以,被保护层应在保护层工作面回采完后或者回采过一定距离后才能开始掘进。《规定》要求的最小超前距离提高到100m,主要是考虑原《细则》要求的30m对于近距离煤层在技术上是够的,但缺乏足够的富裕系数,实际很难准确控制。
保护层留煤柱是最忌讳的事情,因为留煤柱的区域将会产生应力集中,使地应力
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比原来更高,更不利于降低突出危险。所以,应严格煤柱的管理,对于确实需要保留煤柱时,应履行一定审批程序,并做好记录。而且,鉴于煤柱影响区没有有效的保护作用,所以,还应采取其他的区域防突措施。
如果保护层煤柱区的边界线是不规则的,那么就很难计算划定其影响范围。所以,为方便、可靠地划定煤柱影响区,可用一段或数段直线代替煤柱区边界线,并使煤柱区最外的边缘线均处于该直线划定的煤柱区范围内,然后,根据这个由直线组成的煤柱区边缘线计算、划定其影响区范围。
第四十八条 保护层和被保护层开采设计依据的保护层有效保护范围等有关参数应当根据试验考察确定,并报煤矿企业技术负责人批准后执行。
首次开采保护层时,可参照附录D确定沿倾斜的保护范围、沿走向(始采线、终采线)的保护范围、保护层与被保护层之间的最大保护垂距、开采下保护层时不破坏上部被保护层的最小层间距离等参数。
【说明】必须根据保护范围等参数的考察结果进行保护层开采设计。因而,考察获得的有关参数直接影响到保护层开采设计和安全生产,为慎重确定有关参数,要求有关结果报煤矿企业负责人批准。
但鉴于首次开采保护层(某个新的保护层与被保护层的组合)时,尚没有实际考察结果,所以,其开采设计可参考《规定》附录D中的参考数据,以后的开采设计则应按实际考察结果进行。
第四十九条 采取各种方式的预抽煤层瓦斯区域防突措施时,应当符合下列要求:
(一)穿层钻孔或顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯区域防突措施的钻孔应控制区段内的整个开采块段、两侧回采巷道及其外侧一定范围内的煤层。要求钻孔控制回采巷道外侧的范围是:倾斜、急倾斜煤层巷道上帮轮廓线外至少20m,下帮至少10m;其他为巷道两侧轮廓线外至少各15m;以上所述的钻孔控制范围均为沿层面的距离,以下同;
(二)穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施的钻孔应控制整条煤层巷道及其两侧一定范围内的煤层。该范围与本条第(一)项中回采巷道外侧的要求相同;
(三)顺层钻孔或穿层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施的钻孔应控制整个开采块段的煤层;
(四)穿层钻孔预抽石门(含立、斜井等)揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施应在
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揭煤工作面距煤层的最小法向距离7m以前实施(在构造破坏带应适当加大距离)。钻孔的最小控制范围是:石门和立井、斜井揭煤处巷道轮廓线外12m(急倾斜煤层底部或下帮6m),同时还应保证控制范围的外边缘到巷道轮廓线(包括预计前方揭煤段巷道的轮廓线)的最小距离不小于5m,且当钻孔不能一次穿透煤层全厚时,应保持煤孔最小超前距15m;
(五)顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施的钻孔应控制的条带长度不小于60m,巷道两侧的控制范围与本条第(一)项中回采巷道外侧的要求相同;
(六)当煤巷掘进和回采工作面在预抽防突效果有效的区域内作业时,工作面前方距未预抽或预抽防突效果无效范围的边界不得小于20m;
(七)厚煤层分层开采时,预抽钻孔应控制开采的分层及其上部至少20m、下部至少10m(均为铅垂距离,且仅限于煤层部分)。
【说明】对于预抽煤层瓦斯防突措施,当满足一定的条件时,才能达到区域防突措施的效果和要求。本条即对各种方式的预抽煤层瓦斯区域防突措施需要满足的基本条件作出了要求。
(一)用穿层钻孔或顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯区域防突措施,就是能够同时对一个区段煤层范围的瓦斯进行预抽。这种方式最能发挥区域防突措施的作用,是应最优先采用的方式,也是区域防突措施技术发展的方向和目标。这里的一个区段,就包括该区段工作面回采区域的煤层(开采块段),进、回风巷、运输巷、切眼等回采巷道所在位置及其外侧一定范围的煤层。
而这其中体现区域防突措施的最关键的要求,就是要求钻孔控制的回采巷道外侧煤层的范围的大小。鉴于重力对于突出也有作用,所以,在倾斜、急倾斜煤层中,当巷道基本属于走向巷道时,沿倾斜上方一侧巷道轮廓线外要求控制的范围要稍大些,为不小于20m,下方则小一些,为不小于10m。而对于除此以外的所有其他情况的煤层、巷道,则《规定》要求控制设计巷道位置的轮廓线外至少15m的范围,以便起到区域防突措施的作用,即在缓倾斜、近水平煤层中掘进任何方向的巷道以及倾斜、急倾斜煤层中掘进基本属于沿倾向的巷道时,均要求钻孔控制设计巷道位置的轮廓线外至少15m的范围。
《规定》对钻孔控制范围的要求,除了特别说明的以外,均是指沿煤层层面的距离。
(二)用穿层钻孔预抽煤层瓦斯是技术上难度小、效果较为可靠的方式。但对于
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前述的预抽方式,如果用穿层钻孔预抽整个区段煤层则工程量很大、工期很长,所以,考虑到投入、工期等问题,如果用穿层钻孔先期预抽解决好煤巷位置及其两侧煤层的条带区域的瓦斯问题(即穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施),待煤巷掘进后,再由煤巷向回采区域煤层打顺层钻孔进行预抽,形成穿层钻孔与顺层钻孔相结合的格局,实践证明也是一种有效和可靠的方式,并在很多矿区得到了推广应用。
当然,还有一种用顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯的方式,《规定》将穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施与其分开并优先列出,主要是考虑到穿层钻孔的条带预抽方式实施的难度更小、效果更为可靠。
当然,穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施要求钻孔能控制整条煤层巷道位置及其两侧一定范围的煤层,而且同样为起到区域防突措施的作用,要求控制巷道位置两侧的范围足够大,这一范围的要求与本条第一项中回采巷道外侧的要求相同。
(三)和本条第(二)项的情况一样,当不能实施本条第(一)项的预抽方式时,则需要对一个区段的回采区域(开采块段)煤层进行预抽。预抽可以采用顺层钻孔、穿层钻孔。用顺层钻孔预抽存在的问题主要是突出煤层钻孔困难,钻孔长度通常很难覆盖整个回采区域。但顺层钻孔施工成本低、速度快,可以在较短的时间内施工出更多的钻孔,用更密集的钻孔对煤层进行有效和可靠的预抽。所以,当施工技术上能满足要求时,应尽可能采用顺层钻孔对回采区域煤层进行预抽。
但显然,如果顺层钻孔的成孔长度无法覆盖整个回采区域煤层时,就要采用穿层钻孔预抽。穿层钻孔通常在技术上没有关键障碍,但缺点是成本高、施工速度慢,这对于本来透气性就低,需要密集钻孔预抽的突出煤层是一个不利因素,应予注意。
(四)《规定》提出了穿层钻孔预抽石门(含立、斜井等)揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施,主要是考虑到揭煤往往是很多工程的先导步骤,尤其是在开拓准备阶段进行揭煤时往往还没有采取任何区域防突措施。但揭煤又是突出危险性、突出的规模、危害最大的作业,更需要区域防突措施的保护。事实上,有很多在石门揭煤时,由于只采取了控制范围很小的局部防突措施,而因冒顶、片帮等原因导致严重突出煤体距离工作面太近或直接暴露到工作面空间,导致了突出的发生。因此,对于在突出危险区先期揭煤的石门,也应实施控制范围更大的区域防突措施。考虑到此时可供实施的其他区域措施很少,因此,《规定》提出了“穿层钻孔预抽石门揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施”。
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当采用此区域防突措施时,由于要施工大量的穿层钻孔,将会使前方岩柱的强度降低,而且距离煤层稍远时反而容易布置钻孔且不易误揭煤层,所以,要求在距离煤层最小法向距离7m以前实施该区域措施。
该区域防突措施的钻孔要求控制石门和立井、斜井等巷道设计揭煤处的轮廓线外12m;而对于石门揭开急倾斜煤层的巷道底部重力作用不利于突出,而且底部的钻孔施工较困难,所以,石门揭开急倾斜煤层时,底部煤层可以只控制巷道轮廓线外6m;当立井揭开急倾斜煤层时,则是沿煤层倾斜方向的下方重力作用不利于突出,也可以只制巷道轮廓线外6m。本条所说的要求控制巷道轮廓线外的范围均指沿煤层层面的距离。
此外,当煤层与揭煤的巷道(石门、斜井或立井)夹角很小时,钻孔控制范围的边缘到揭煤处巷道沿层面的距离尽管达到了12m或6m,但有可能巷道(包括尚未掘进的巷道部分)上某点到控制范围边缘的直线距离很小(如图1),甚至远小于12m或6m,造成没有受到预抽的突出危险煤层到巷道的距离很近,不足以抵抗高瓦斯、地应力的作用,威胁揭煤作业安全。所以,为避免这种情况的出现,除了预抽钻孔控制范围边缘到沿煤层层面的距离不小于12m、6m外,还要能够保证控制范围边缘上的任意一点到揭煤巷道(包括尚未掘进的巷道部分)轮廓上任意一点的直线距离不小于5m。这样就始终保证了未经预抽的突出煤层到巷道轮廓之间有至少5m的岩柱。
对于厚煤层或缓倾斜、近水平煤层,钻孔穿煤的长度可能需要很大才能穿透到煤层顶板(底板),这有时不容易做到,且也没有十分的必要。所以,这时至要求煤孔超前15m即可,即是揭开煤层时所有没有穿透到顶板(底板)的钻孔,其煤孔部分的长度应该至少仍留有15m的长度。
(五)顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施,单纯从技术上分析,主要的优点是不需要辅助抽采的岩巷,施工速度快、工程量小,容易施工密集钻孔,防突效果好。其技术上的缺点主要是钻孔施工成孔的技术难度大,钻孔的实际轨迹偏移也大,而预抽区域的大小依赖于钻孔成孔长度,所以,预抽区域的规模受到限制。但最关键的问题是钻孔施工、预抽等都与巷道掘进相矛盾,当掘进进度要求紧时,预抽的时间、空间条件将很容易被压缩,难以保证预抽防突效果。
同样,顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施要求钻孔能控制整条煤层巷道位置及其两侧一定范围的煤层,这一范围的要求也与本条第一项中回采巷道外侧的要求相同。
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《规定》将其作为优先次序的最后一个方式列出,主要是考虑了技术、管理两方面的情况综合考虑的。但如果煤矿能给予足够的施工顺层钻孔的空间和预抽时间,这一措施也是非常好的区域防突措施。
(六)考虑到掘进或回采的推进作业容易超过允许推进距离,《规定》把区域预抽煤层瓦斯措施的超前距增加到20m,比两侧控制范围的要求有所增加。
(七)对于厚煤层,如果掘进或回采工作面位于煤层的底部分层时,则预抽钻孔应控制掘进和回采的分层及其上部的分层,但如果上部分层厚度很大,则至少要控制距采掘的分层法向距离20m以内煤层;同样,如果沿上部分层采掘,则应控制本分层及其下部分层,如果下部分层厚度很大,自至少控制法向距离10m以内的煤层;当沿中间分层采掘时,也应控制上、下分层,且若上、下分层厚度很大时,应分别至少控制20m和10m。
第五十条 预抽煤层瓦斯钻孔应当在整个预抽区域内均匀布臵,钻孔间距应当根据实际考察的煤层有效抽放半径确定。
预抽瓦斯钻孔封堵必须严密。穿层钻孔的封孔段长度一般不小于5m,顺层钻孔的封孔段长度一般不小于8m。
应做好每个钻孔施工参数的记录及抽采参数的测定。钻孔孔口抽采负压一般不小于13kPa。预抽瓦斯浓度低于30%时,应当采取改进封孔的措施,以提高封孔质量。
【说明】本条是对预抽的一般性要求。
作为防突措施,预抽瓦斯钻孔应尽可能均匀布置,以使煤层内各处的瓦斯和地应力能普遍降低,否则,钻孔密集区的煤层瓦斯、地应力可能非常小,而钻孔稀疏区的煤层瓦斯、地应力仍然比较大,甚至仍然没有达到区域防突措施的效果,整个区域仍有突出危险。这不仅造成那些密集区的钻孔工程浪费,而且当根据抽采瓦斯量计算效果评价指标时,有可能整个区域的指标达到了要求,但其中钻孔稀疏区的煤层仍然有突出危险,造成误判。
第四节 区域措施效果检验
第五十一条 开采保护层的保护效果检验主要采用残余瓦斯压力、残余瓦斯含量、顶底板位移量及其他经试验(应符合本规定第四十二条要求的程序)证实有效的指标和方法,也可以结合煤层的透气性系数变化率等辅助指标。
当采用残余瓦斯压力、残余瓦斯含量检验时,应当根据实测的最大残余瓦斯压力
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或最大残余瓦斯含量按本规定第四十三条第(三)项的方法对预计被保护区域的保护效果进行判断。若检验结果仍为突出危险区,保护效果为无效。
【说明】开采保护层区域防突措施的效果俗称保护效果。残余瓦斯压力、残余瓦斯含量反映了煤层开采保护层后的实际瓦斯赋存水平,而开采保护层前后的顶底板位移量则反映了煤层卸压的程度,都可用于评判保护效果。此外,作为卸压的结果,开采保护层期间及前后煤层透气性的变化,也反映了煤层卸压的程度,也可作为辅助判断指标。除此之外,也可以采用按《规定》第四十二条第三款的程序进行试验考察确定的指标进行保护效果的检验,否则,不能用于保护效果的检验。
残余瓦斯压力、残余瓦斯含量是《规定》允许使用的保护效果检验指标。在采用这些指标进行检验时,应按照规定第四十三条第(三)项的方法判断开采保护层的保护效果,但判断所主要依据的指标应是措施实施区域的实测值,而其他的数据资料仅能用于辅助判断或参考。
第五十二条 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残余瓦斯含量为主要指标或其他经试验(应符合本规定第四十二条要求的程序)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残余瓦斯含量指标对穿层钻孔、顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施和穿层钻孔预抽石门(含立、斜井等)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,其他方式的预抽煤层瓦斯区域防突措施可采用直接测定值或根据预抽前的瓦斯含量及抽、排瓦斯量等参数间接计算的残余瓦斯含量值。
对穿层钻孔预抽石门(含立、斜井等)揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施也可以参照本规定第七十三条的方法采用钻屑瓦斯解吸指标进行措施效果检验。
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。
【说明】对于预抽煤层瓦斯区域防突措施,《规程》允许采用残余瓦斯压力或残余瓦斯含量指标进行效果检验,其他指标如果未经按《规定》第四十二条第三款的程序进行试验考察,不得用于对预抽煤层瓦斯区域防突措施效果的检验。
对于残余瓦斯压力和残余瓦斯含量指标,可以采用直接测定法获得直接测定值,也可以根据预抽前的瓦斯含量减去预抽或预排瓦斯量的方法计算得到残余瓦斯瓦斯含量的间接计算值。直接测定值是测定点位置的煤层瓦斯压力、含量,而间接计算值实际上是整个评价计算区域内的平均煤层瓦斯含量,在评价计算区域内各点的实际瓦
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斯含量将是处于间接计算值上下的一定范围内。在钻孔抽采过程中,周围煤体中的瓦斯以不同的速度向钻孔流动,但对大多数透气性低的煤层来说,这种流动非常慢,以至于某点的瓦斯流向钻孔后,该点煤体中的一部分吸附瓦斯变为游离瓦斯来补充流走的瓦斯,同时,更远处的瓦斯也缓缓向该点流动,使得该点的瓦斯压力、含量的降低并不明显。因此,尽管测定得到的钻孔抽放或排放半径并不大,但实际向钻孔流动瓦斯的范围是很大的。因此,尤其当四周是未预抽或未受采动影响的煤层时,某一个评价计算区域内钻孔计量得到的抽、排瓦斯量实际来源的范围将大于其钻孔的控制范围,因此,如果将区域内的瓦斯储量减去此抽、排量并计算后得到的残余瓦斯含量的间接计算值将比实际偏小,这一情况不利于确保效果检验的安全可靠性。而且,评价计算区域的范围越小,偏小得幅度越大。有鉴于此,在对预抽煤巷条带煤层瓦斯和穿层钻孔预抽石门(含立、斜井等)揭煤区域煤层瓦斯两种区域较为狭小的防突措施进行检验时,不能采用间接计算的残余瓦斯含量指标进行措施效果检验,而只能采用直接测定的残余瓦斯压力或残余瓦斯含量。
此外,鉴于钻屑瓦斯解吸指标法能够实现对穿层钻孔预抽石门揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施范围内的煤层进行相关指标的测定,所以,对于穿层钻孔预抽石门揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施的效果检验,除了可以用直接测定的煤层残余瓦斯压力或残余瓦斯含量指标进行检验外,也可以参照本规定第七十三条的方法采用钻屑瓦斯解吸指标进行检验。
当然,喷孔是公认的直接预示着有突出危险的现象,可直接用于区域防突措施的效果检验。顶钻、煤炮等现象也在某种程度上代表了突出危险性,也可作为辅助判断的参考。所以,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。
第五十三条 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(应符合本规定第四十二条要求的程序)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;也可以采用钻屑瓦斯解吸指标对穿层钻孔预抽石门(含立、斜井等)揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施进行检验,如果所有实测的指标值均小于表4的临界值则为无突出危险区,否则,即为突出危险区,预抽防突效果无效。
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