采用放頂煤開(kāi)采時(shí),必須遵守下列規(guī)定:
采用放頂煤開(kāi)采時(shí),必須遵守下列規(guī)定:
(一)礦井第一次采用放頂煤開(kāi)采,或在煤層(瓦斯)賦存條件變化較大的區(qū)域采用放頂煤開(kāi)采時(shí),必須根據(jù)頂板、煤層、瓦斯、自然發(fā)火、水文地質(zhì)、煤塵爆炸性、沖擊地壓等地質(zhì)特征和災(zāi)害危險(xiǎn)性編制開(kāi)采設(shè)計(jì),開(kāi)采設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)經(jīng)專(zhuān)家論證或委托具有相關(guān)資質(zhì)單位評(píng)價(jià)后報(bào)請(qǐng)集團(tuán)公司或者縣級(jí)以上煤炭管理部門(mén)審批,并報(bào)煤礦安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)備案。
(二)針對(duì)煤層的開(kāi)采技術(shù)條件和放頂煤開(kāi)采工藝的特點(diǎn),必須對(duì)防瓦斯、防火、防塵、防水、采放煤工藝、頂板支護(hù)、初采和工作面收尾等制定安全技術(shù)措施。
(三)采用預(yù)裂爆破對(duì)堅(jiān)硬頂板或者堅(jiān)硬頂煤進(jìn)行弱化處理時(shí),應(yīng)在工作面未采動(dòng)區(qū)進(jìn)行,并制定專(zhuān)門(mén)的安全技術(shù)措施。嚴(yán)禁在工作面內(nèi)采用炸藥爆破方法處理頂煤、頂板及卡在放煤口的大塊煤(矸)。
(四)高瓦斯礦井的易自燃煤層,應(yīng)當(dāng)采取以預(yù)抽方式為主的綜合抽放瓦斯措施和綜合防滅火措施,保證本煤層瓦斯含量不大于6m3/t或工作面最高風(fēng)速不大于4.0m/s
(五)工作面嚴(yán)禁采用木支柱、金屬摩擦支柱支護(hù)方式。
有下列情形之一的,嚴(yán)禁采用單體液壓支柱放頂煤開(kāi)采:
(一)傾角大于30°的煤層(急傾斜特厚煤層水平分層放頂煤除外)。
(二)沖擊地壓煤層。
有下列情形之一的,嚴(yán)禁采用放頂煤開(kāi)采:
(一)煤層平均厚度小于4m的。
(二)采放比大于1:3的。
(三)采區(qū)或工作面回采率達(dá)不到礦井設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的。
(四)煤層有煤(巖)和瓦斯(二氧化碳)突出危險(xiǎn)的。
(五)堅(jiān)硬頂板、堅(jiān)硬頂煤不易冒落,且采取措施后冒放性仍然較差,頂板垮落充填采空區(qū)的高度不大于采放煤高度的。
(六)礦井水文地質(zhì)條件復(fù)雜,采放后有可能與地表水、老窯積水和強(qiáng)含水層導(dǎo)通的。
【解讀】本條是關(guān)于采用放頂煤采煤法開(kāi)采時(shí)必須遵守的規(guī)定。
1.我國(guó)放頂煤開(kāi)采的現(xiàn)狀
我國(guó)放頂煤開(kāi)采主要分為綜采放頂煤和單體液壓支柱炮采放頂煤兩類(lèi)。根據(jù)對(duì)我國(guó)15個(gè)采用放頂煤開(kāi)采重點(diǎn)省、398個(gè)工作面的調(diào)研,綜采放頂煤工作面有198個(gè),占49.7%,生產(chǎn)能力通常在50~500萬(wàn)t/a,工作面傾角最大24°,采高2.0~4.5m,采放比1:0.5~1:10;單體液壓支柱放頂煤工作面有200個(gè),占50.3%,產(chǎn)量15~50萬(wàn)t/a,工作面傾角最大32°,采高一般為1.8~2.0m,采放比1:0.5~1:3。
放頂煤開(kāi)采過(guò)程中的危險(xiǎn)有害因素主要有:
(1)頂板方面,由于頂煤的大量冒放造成大范圍的圍巖移動(dòng)和應(yīng)力變化,使頂板管理難度加大,尤具是堅(jiān)硬頂板、頂煤,必須采取有效的預(yù)裂措施才能正常開(kāi)采。
(2)瓦斯方面,放頂煤開(kāi)采工作面的絕對(duì)瓦斯涌出量大幅度增高,瓦斯涌出的不均衡性和上隅角瓦斯超限幾率大大增加;在放煤區(qū)域,常常產(chǎn)生瓦斯積聚的空洞。
(3)煤塵方面,放頂煤工作面放煤期間,放煤口附近及整個(gè)工作面的煤塵十分嚴(yán)重。
(4)礦井水害方面,由于放煤引起的導(dǎo)水裂隙范圍加大,與含水層水、老空水、地表水溝通的可能性增大。(5)高瓦斯、易自燃煤層采用放頂煤開(kāi)采時(shí),兩方面災(zāi)害的防治措施存在矛盾,增加了災(zāi)害防治的復(fù)雜性。如:采用專(zhuān)用瓦斯排放巷,可以有效解決回風(fēng)隅角的瓦斯超限問(wèn)題,但同時(shí)也加大了采空區(qū)的漏風(fēng),增加了煤層自燃的危險(xiǎn)性。
(6)資源利用方面,由于放頂煤工作面放煤工藝和煤炭塊度等條件的影響,回收率比分層開(kāi)采減少5%~15%,如果放煤參數(shù)及放煤工藝不合理,回收率將更低。
2.對(duì)《規(guī)程》第六十八條修訂的原因
我國(guó)自上世紀(jì)80年代開(kāi)始實(shí)驗(yàn)推廣放頂煤開(kāi)采技術(shù)。作為一項(xiàng)高效集約化的開(kāi)采技術(shù),放頂煤開(kāi)采目前已經(jīng)有了很大的發(fā)展,為煤炭生產(chǎn)規(guī)模的發(fā)展和煤礦企業(yè)效益的提高發(fā)揮了積極作用。但近年來(lái),放頂煤開(kāi)采出現(xiàn)了"有條件要上,沒(méi)有條件創(chuàng)造條件也要上"的趨勢(shì),普遍忽視該采煤方法帶來(lái)的安全生產(chǎn)、資源浪費(fèi)等方面問(wèn)題,并發(fā)生了多起放頂煤開(kāi)采過(guò)程中的特別重大惡性事故。如:銅川陳家山2004年"11·28"、鶴壁二礦2005年"10·3"瓦斯爆炸事故等;而現(xiàn)行《煤礦安全規(guī)程》第68條對(duì)放頂煤開(kāi)采中存在的采放比過(guò)大、工作面爆破處理頂板、頂煤等問(wèn)題缺乏明確的規(guī)定。因此,為進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)放頂煤開(kāi)采的管理,迫切需要對(duì)《規(guī)程》該條的內(nèi)容進(jìn)行修訂。
3.本次修訂的主要內(nèi)容
本次修訂的主要內(nèi)容包括5個(gè)方面:
(1)增加了對(duì)礦井采用放頂煤開(kāi)采審批管理的內(nèi)容,防止出現(xiàn)不符合安全生產(chǎn)條件的放頂煤開(kāi)采工作面。"礦井第一次采用放頂煤開(kāi)采,或在煤層(瓦斯)賦存條件變化較大的區(qū)域采用放頂煤開(kāi)采時(shí),必須根據(jù)頂板、煤層、瓦斯、自然發(fā)火、水文地質(zhì)、煤塵爆炸性、沖擊地壓等地質(zhì)特征和災(zāi)害危險(xiǎn)性編制開(kāi)采設(shè)計(jì),開(kāi)采設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)經(jīng)專(zhuān)家論證或委托具有相關(guān)資質(zhì)單位評(píng)價(jià)后報(bào)請(qǐng)集團(tuán)公司或者縣級(jí)以上煤炭管理部門(mén)審批,并報(bào)煤礦安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)備案。”
(2)為防止放頂煤工作面爆破處理頂煤、頂板引起瓦斯爆炸,增加了嚴(yán)禁在放頂煤工作面采用炸藥爆破方法處理頂煤、頂板和卡在放煤口的大塊煤(矸)的規(guī)定。"采用預(yù)裂爆破對(duì)堅(jiān)硬頂板或者堅(jiān)硬頂煤進(jìn)行弱化處理時(shí),應(yīng)在工作面未采動(dòng)區(qū)進(jìn)行,并制定專(zhuān)門(mén)的安全技術(shù)措施。嚴(yán)禁在工作面內(nèi)采用炸藥爆破方法處理頂煤、頂板及卡在放煤口的大塊煤(矸)。
(3)對(duì)高瓦斯礦井的易自燃煤層采用放頂煤開(kāi)采,提出了災(zāi)害防治的要求。“高瓦斯礦井的易自燃煤層,應(yīng)采取以預(yù)抽方式為主的綜合抽放瓦斯措施和綜合防滅火措施。保證本煤層瓦斯含量不大于6m3/t或工作面最高風(fēng)速不大于4.0m/s。”
(4)增加了對(duì)采用單體液壓支柱放頂煤開(kāi)采的限制條件。"有下列情形之一的,嚴(yán)禁采用單體液壓支柱放頂煤開(kāi)采:
(一)傾角大于30°的煤層(急傾斜特厚煤層水平分層放頂煤除外)。
(二)沖擊地壓煤層"。
(5)對(duì)放頂煤開(kāi)采的采放煤高度進(jìn)行了限制。"有下列情形之一的嚴(yán)禁采用放頂煤開(kāi)采:
(一)煤層平均厚度小于4m的。
(二)采放比大于1:3的。
4.礦井第一次采用放頂煤開(kāi)采,或在煤層(瓦斯)賦存條件變化較大的區(qū)域采用放頂煤開(kāi)采時(shí),要進(jìn)行開(kāi)采設(shè)計(jì)的審批、備案
為了從根本上防止放頂煤開(kāi)采帶來(lái)的一系列隱患,從源頭上堵塞不符合安全生產(chǎn)條件的放頂煤開(kāi)采工作面的出現(xiàn),此次修訂明確了礦井首次采用放頂煤開(kāi)采,或在煤層(瓦斯)賦存條件變化較大的區(qū)域采用放頂煤開(kāi)采時(shí),必須根據(jù)煤層的情況編制包含災(zāi)害防治措施的開(kāi)采設(shè)計(jì),并進(jìn)行開(kāi)采設(shè)計(jì)的論證和審批。為保障論證的科學(xué)性和可靠性,要求國(guó)有重點(diǎn)煤礦,由集團(tuán)公司組織論證和審批;鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦、地方煤礦,需要委托具有相關(guān)資質(zhì)的單位進(jìn)行評(píng)價(jià)后,由縣級(jí)以上煤炭管理部門(mén)審批,并報(bào)煤礦安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)備案,以便實(shí)施監(jiān)察。
5.如何對(duì)放頂煤工作面采用預(yù)裂爆破對(duì)堅(jiān)硬頂板或堅(jiān)硬頂煤進(jìn)行弱化處理總的原則是嚴(yán)禁在工作面采用炸藥爆破的方法處理。如果采用炸藥爆破方法處理堅(jiān)硬頂煤或頂板,應(yīng)在未采動(dòng)區(qū)進(jìn)行。未采動(dòng)區(qū)是指未受工作面開(kāi)采產(chǎn)生的應(yīng)力變化影響的區(qū)域,通常指距離工作面20~30m以外的區(qū)域。
在工作面直接爆破處理堅(jiān)硬頂煤、頂板的危險(xiǎn)性較大。一方面,放煤產(chǎn)生的空洞容易積聚瓦斯,而頂部煤層破壞產(chǎn)生的裂隙又使得鉆孔爆破的火焰難以控制,因此大大增加了發(fā)生瓦斯爆炸的危險(xiǎn)性;另一方面,幾起特別重大惡性事故的發(fā)生也暴露出工作面炸藥爆破處理頂煤、頂板的危險(xiǎn)性。
對(duì)于堅(jiān)硬頂煤、頂板,可以采用分層開(kāi)采的方法。此外,在工作面可以采用水力弱化、空氣爆破等措施,在未采動(dòng)區(qū)可以采用工藝巷預(yù)裂爆破等措施。
6.高瓦斯、易自燃煤層采用放頂煤開(kāi)采時(shí)應(yīng)采取措施
高瓦斯和易自燃情況共存的放頂煤工作面,一方面瓦斯大要求增加風(fēng)量,另一方面,風(fēng)量增加又使得漏風(fēng)增大,容易引起自燃。因此對(duì)這類(lèi)工作面增加了限制條件和安全措施。應(yīng)當(dāng)采取以預(yù)抽方式為主的綜合抽放瓦斯措施以減少工作面的需風(fēng)量,要求抽放后本煤層瓦斯含量不大于6m3/t。工作面的最高風(fēng)速限制為4.0m/s,防止風(fēng)速過(guò)大造成的采空區(qū)漏風(fēng)增大。
7.禁止工作面采用木支柱、金屬摩擦支柱支護(hù)進(jìn)行放頂煤開(kāi)采放頂煤工作面嚴(yán)禁采用木支柱、金屬摩擦支柱支護(hù)方式。因?yàn)槟局е?、金屬摩擦支柱的初撐力難以保障,支架的整體性差,難以適應(yīng)放頂煤開(kāi)采引起的頂板壓力變化。當(dāng)前,煤礦支護(hù)裝備的進(jìn)步以及頻發(fā)的頂板事故也要求逐步淘汰落后的支護(hù)形式,加強(qiáng)工作面的支護(hù)安全。
8.采用單體液壓支柱放頂煤開(kāi)采的限制條件
由于單體液壓支柱的整體性、穩(wěn)定性較差,當(dāng)煤層傾角大于30°時(shí),工作面落煤、放煤的滑落,放煤時(shí)頂煤、頂板產(chǎn)生的傾向下落和壓力都容易造成支架不穩(wěn)和冒頂,因此,根據(jù)調(diào)矸的數(shù)據(jù)和專(zhuān)家意見(jiàn),確定煤層傾角大于30°的嚴(yán)禁采用單體液壓支柱放頂煤開(kāi)采。沖擊地壓的煤層采用放頂煤開(kāi)采,增加了誘發(fā)沖擊地壓災(zāi)害的危險(xiǎn)性,采用單體液壓支柱的工作面抗沖擊的能力弱,支架的整體性、穩(wěn)定性較差。
9.對(duì)放頂煤開(kāi)采煤層厚度的限制
厚度小于4m的煤層采用放頂煤開(kāi)采時(shí),損失資源的比例較大,回采率難以保證。而且,當(dāng)前我國(guó)開(kāi)采4m厚煤層的綜采支架和開(kāi)采技術(shù)已經(jīng)成熟,可以實(shí)現(xiàn)一次采全高,因此,嚴(yán)禁采用放頂煤開(kāi)采。
采放比1:3是指,假設(shè)工作面采高為3m,則一次采放煤的厚度最大為12m。如果采放比過(guò)大,一方面難以保證放出的煤量,損失的資源量較大;另一方面,瓦斯涌出、礦山壓力等方面的問(wèn)題也難以有效控制,容易造成瓦斯超限和頂板事故。
10.有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)的煤層嚴(yán)禁采用放頂煤開(kāi)采
該條規(guī)定與《規(guī)程》第一百八十三條、第一百八十六條和第一百八十七條保持一致,主要強(qiáng)調(diào)了區(qū)域的概念。也就是說(shuō),對(duì)于突出礦井的突出煤層,經(jīng)區(qū)域預(yù)測(cè),鑒定為突出危險(xiǎn)區(qū)、威脅區(qū)的,嚴(yán)禁采用放頂煤開(kāi)采;無(wú)突出危險(xiǎn)區(qū),可以采用放頂煤開(kāi)采。不允許在突出危險(xiǎn)區(qū)、威脅區(qū)布置放頂煤工作面后再采取局部消突措施進(jìn)行回采。
11.堅(jiān)硬頂煤、頂板采用放頂煤開(kāi)采時(shí)限制
堅(jiān)硬頂板、堅(jiān)硬頂煤不易冒落,且采取措施后冒放性仍然較差5頂板垮落充填采空區(qū)的高度不大于采放煤高度的,嚴(yán)禁采用放頂煤開(kāi)采。
對(duì)于堅(jiān)硬頂板、頂煤,可以在未采動(dòng)區(qū)域進(jìn)行預(yù)裂措施或其它措施來(lái)處理頂煤、頂板,處理后必須保證頂板跨落充填采空區(qū)的高度大于采放煤的高度,否則,采空區(qū)就會(huì)存在冒落空洞,增加瓦斯積聚的危險(xiǎn)性。由于針對(duì)頂板或頂煤的硬度進(jìn)行限制存在一定困難,比如有些煤巖的硬度較大,但裂隙發(fā)育,冒落較好,因此,直接采用了經(jīng)驗(yàn)型的綜合參數(shù)"冒放性"來(lái)限定。實(shí)際操作中必須根據(jù)礦井具體情況,通過(guò)觀測(cè),確定工作面頂板煤巖的冒放性,如可保證垮落的巖石能夠充填采放煤的高度、不在采空區(qū)內(nèi)留有空洞,方能采用放頂煤開(kāi)采。
12.對(duì)水文地質(zhì)條件復(fù)雜礦井采用放頂煤開(kāi)采限制
礦井水文地質(zhì)條件復(fù)雜,采放后有可能與地表水、老窯積水和強(qiáng)含水層導(dǎo)通的,嚴(yán)禁采用放頂煤開(kāi)采。
由于水文地質(zhì)條件復(fù)雜的礦井,若采用放頂煤開(kāi)采產(chǎn)生的頂?shù)装辶严遁^大,可能導(dǎo)通含水層或其它水源,因此嚴(yán)禁采用放頂煤開(kāi)采。