一、重大危险源及有害因素辨识重大危险源及有害因素辨识表

二、矿井位置及工作面概况2.1矿井位置及工作面概况2.1.1矿井位置山西潞安集团左权佳瑞煤业有限公司北部与山西潞安集团左权阜生煤业有限公司相接、南部与山西左权突堤梅园煤业有限公司相临，西边为公共煤田(详见图2-1)，无越界开采。

图2-1山西潞安集团左权佳瑞煤业有限公司相邻煤矿关系图

2.1.2工作面概况及支护特征15101工作面地面位置距中央回风立井井口西南550米左右。井下东面为+980水平轨道大巷、+980水平回风大巷;西面未采;北面未采;南面为一采区专用回风下山、一采区集中轨道下山、一采区集中胶带下山、一采区集中回风下山。具体工作面布置如图2-2所示。

图2-2 15101综采放顶煤工作面巷道布置图

15101综采放顶煤工作面设计为双U型通风系统，顺槽巷道分别为进风顺槽、胶带顺槽、轨道顺槽、回风顺槽、工作面切眼为内切眼、外切眼，外加高抽巷。其中进风顺槽沿煤层顶板掘进。胶带顺槽、轨道顺槽、内切眼均沿煤层底板掘进。回风顺槽、外切眼为底板岩巷。所有巷道为锚网加锚索支护。进风顺槽、胶带顺槽、轨道顺槽帮每排布置4根Φ20×L2000mm高强度螺纹钢锚杆，顶板每排布置5根Φ20×L2400mm高强度螺纹钢锚杆，两帮及顶板均布置有钢筋托梁。回风顺槽和外切眼两帮每排布置2根Φ20×L2000mm的高强度螺纹钢锚杆，拱部每排布置5根Φ20×L2400mm高强度螺纹钢锚杆支护，两帮及拱部均布置有钢筋托梁。内切眼老塘帮每排布置4根Φ20×L2000mm高强度螺纹钢锚杆，顶板布置10根Φ20×L2400mm高强度螺纹钢锚杆，回采帮每排布置2根Φ18×L1800mm玻璃钢锚杆支护，顶部和老塘帮布置有钢筋托梁。回风顺槽和外切眼两帮每排布置2根Φ20×L2000mm的高强度螺纹钢锚杆，拱部每排布置5根Φ20×L2400mm高强度螺纹钢锚杆支护，两帮及拱部均布置有钢筋托梁。锚索为MS-φ18.9-1-7300mm，配套使用300×300×16mm的拱形钢托盘。高抽巷沿14号层掘进，帮部每排布置2根Φ20×L2000mm高强度螺纹钢锚杆，顶板布置3根Φ20×L2400mm高强度螺纹钢锚杆，顶部布置有钢筋托梁。各巷道支护状况见表2-1所示。

表2-1 15101综采放顶工作面各巷道支护情况表

2.2地质概况2.2.1煤层情况井田内仅15号可采,其它均为不可采的薄煤层或煤线，现将15号煤层特征叙述如下：15号煤层，俗称“丈八煤”，位于太原组下段中下部,上距K2灰岩10.79～13.49m,平均为11.68m。煤层层位极其稳定,全井田分布,井田内12个钻孔中均见此煤层,厚度5.00～8.57m,平均6.62m ,可采系数100%,是本井田唯一的可采煤层, 煤层结构较简单,含夹矸0-3层，一般1层，单层夹矸最厚可达0.37m。煤层顶板为砂质泥岩、泥岩，局部为粉砂岩，底板一般为泥岩。该煤层为稳定的全井田可采煤层。15101工作面开采煤层属太原组下部的15#煤层，赋存稳定，煤厚变异较小，平均厚度6.33m，煤层倾角-4°～+3°，煤层结构较复杂。煤体以黑色、块状为主，粒状次之，内夹黄铁矿，呈团块状，煤质为贫煤。普氏硬度系数f=3～5。

2.2.2顶底板情况15号煤层顶板：直接顶板：岩性主要为泥岩、砂质泥岩，局部相变为粉砂岩及细粒砂岩。属于不稳定～中等稳定顶板。砂质泥岩：灰黑色，厚层状，厚度5.65-10.50m，视密度2707kg/m3,含水率1.00%,自然抗压强度为17.1-19.7MPa，平均为18.4;抗拉强度为1.24-1.85MPa，平均为1.54MPa，属软岩。

老顶：一般为石灰岩。石灰岩：灰色,中厚层状,厚度5.00-7.85m,视密度2707kg/m3，含水率0.04%，自然抗压强度为32.0-36.4MPa，平均为34.2MPa，抗拉强度为2.26-2.74MPa，平均为2.51MPa，属中硬岩石。

15号煤层底板，直接底板：岩性为泥岩、砂质泥岩。

砂质泥岩：深灰色、灰黑色,厚度2.40-5.50m，视密度2712kg/m3,含水率0.74%,自然抗压强度为10.9-14.7MPa,平均为12.8MPa，抗拉强度为0.26-0.74MPa，平均为0.53MPa，属软岩。

老底：主要为中、细粒砂岩。

细粒砂岩：灰色,中厚层状,厚度1.10-6.75m。结合其它钻孔资料，属中等坚硬-坚硬岩石。15101工作面煤层及顶底板岩层综合柱状如图2-3所示。

图2-3 工作面煤层及顶底板综合柱状图

2.2.3区域地质构造山西潞安集团左权佳瑞煤业有限公司总体构造为一东高西低的单斜，在此基础上发育次一级的向斜、背斜。地层倾角均小于15°。

经三维地震勘探有小的断层存在，本区内发现有两条大于20m的断层，且均位于井田边界附近;其余10条均为小于20m的断层。均为正断层。

根据三维地震勘探结果，井下采煤时在井田东南角发现有4个大小不等的陷落柱(本矿区东部)，经三维地震勘探，有陷落柱存在，共计大小不等26个。

15101工作面总体地势东部高，西部低，局部地方底板可能出现起伏变化，煤层倾角在-11°～0°，在向斜及背斜转折端会造成煤层及顶板裂隙发育，岩层破碎。

根根据三维地震资料显示，回采过程中不会遇到大的地质构造，但局部区域岩层存在起伏变化，且可能受到两个与轨道顺槽相距23m左右的X11、X12陷落柱的影响，存在小型牵引断层。

2.2.4 地质及水文地质情况该工作面为一采区首采工作面，工作面煤层直接充水含水层为太原组岩溶裂隙含水层，该含水层赋水性一般较弱。15101工作面回采范围内地质条件较为简单，局部地方底板出现起伏变化，形成小型向斜及背斜构造，在向斜及背斜转折端会造成煤层及顶板裂隙发育，回采至该处时可能会出现涌水增大现象，向斜轴部在回采过程中还会形成积水区。我矿井奥灰水位为:+823-+825m，本工作面开采最低标高为+923m，故目前不涉及承压开采。X11和X12陷落柱经钻探验证不导水，高抽巷在掘进至F3断层时，不导水。在回采过程中，由于顶板自然脱落，造成裂隙发育，预计会破坏顶板K2、K3、K4三层含水层，但这三层含水层赋水性都较弱，且已经打设顶板疏放水孔，及时完善排水设施保证正常回采。根据电法勘探显示，15101工作面内无富水区域，15101工作面回采初期为了保证工作面正常回采，工作面内应加强排水设施管理，加强工作面排水能力，预防因顶板突然垮落，造成工作面涌水量增大而影响正常回采。根据地质资料了解,15101工作面正常涌水量为10m3/h，最大涌水量15m3/h。

2.3瓦斯、煤层及自燃发火等情况2.3.1矿井瓦斯情况井田内15号煤层甲烷含量较高，根据本井田煤层的埋藏深度及邻区生产矿井的瓦斯资料推测，本井田15号煤层为高瓦斯。

2.3.2煤尘爆炸危险性根据山西省煤炭工业局综合测试中心对山西左权佳瑞煤业有限责任公司风井278米处采样后进行的煤尘爆炸性试验，本次施工在佳瑞煤业井下工作面和补-1号孔采取的15号煤层煤样由山西省煤炭地质研究所进行了煤尘爆炸性试验，结果表明15号煤层煤尘有爆炸性危险。

2.3.3煤的自燃倾向性根据山西省煤炭工业局综合测试中心对山西左权佳瑞煤业有限责任公司风井278米处采样后进行的自燃倾向性性试验，本次施工在佳瑞煤业井下工作面和补-1号孔采取的15号煤层煤样由山西省煤炭地质研究所进行了煤的自燃倾向性检测，从检测结果看，15号煤层自燃倾向等级为Ⅱ类，属Ⅱ类自燃煤层。综上所述，本井田15号煤层属自燃煤层。

2.4采煤方法及回采工艺15101工作面采用倾斜长壁后退式综合机械化低位放顶煤一次采全高全部垮落采煤法。工作面采用MG300/730-WD双滚筒采煤机，采煤机截深0.80m;前、后运输设备均采用SGZ-764/630型可弯曲刮板输送机。工作面排头(尾)架为ZTA6500-19.5/34型;中间架为ZF4800-17/32型;采用全部垮落法管理采空区;工作面走向长度(切眼长)150m，工作面倾斜长452-464m，工作面采高3.0±0.1m，放煤高度3.33m，循环进度0.8m，放煤步距为0.8m，即“一采一放”为一个循环。

表2-2 15101综采放顶煤工作面主要参数表

2.5工作面主要设备2.5.1工作面支架(一)放顶煤液压支架(中间架)为ZF4800/17/32型，数量96架，布置于15101综采放顶煤工作面切眼。

主要技术特征：

1、 型号 ZF4800/17/32

2、 支撑高度 1700~3200mm

3、 工作阻力 4800KN

4、 支架宽度 1420~1590mm

5、 立柱 单伸缩机械加长(4根)

6、 支护强度 0.65Mpa

7、 立柱缸径 Φ200mm

8、 立柱柱径 Φ185mm

9、 支架操作方式 本架操纵

10、支架型式 四柱支撑掩护式低位放

11、泵站压力 31.5Mpa

12、推移步距 800mm

13、支架中心距 1500mm

14、行程(前后立柱 ) 870/630mm

15、初撑力 3958KN

16、底板平均比压 1.79Mpa

(二)、端头(尾)支架：ZTA6500/19.5/34型，数量6架，布置于切眼。

主要技术特征：

1、 型号 ZTA6500/19.5/34

2、 支撑高度 1950~3400mm

3、 工作阻力 6500KN

4、 支架宽度 1520～1690 mm

5、 立柱 双伸缩机械加长(4根)

6、 支护强度 0.75Mpa

7、 立柱缸径 Φ250/Φ180mm

8、 立柱柱径 Φ235/Φ160mm

9、 支架操作方式 本架操纵

10、支架型式 四柱支撑掩护式低位放ax

11、泵站压力 31.5Mpa

12、推移步距 800mm

13、支架中心距 1500mm

14、行程 1435mm

15、初撑力 6184KN

16、底板平均比压 1.80MPa

2.5.2工作面其他主要设备表2-3 15101综采放顶煤工作面配套设备技术特征表

2.6 工程概况15101综采放顶煤工作面目前已安装完毕，根据集团公司相关文件及主体矿要求，以及矿上安排，需要在初采前对顶板进行预裂。根据工作面现场情况首先把支架前移，然后将尾梁收回，将尾梁上方的顶网按打眼位置要求剪开，在后溜上方距切眼北帮0.5—1.2m处顶板进行打预裂爆破孔、所有炮孔施工完毕后，然后进行装药深孔爆破作业，最终达到顶板预裂要求。

三、顶板弱化处理方案3.1 主要设计参数根据理论计算和实践经验结合工作面开采情况，15101工作面初采前顶板预裂主要设计参数如下：

(1)顶板处理高度：开切眼顶板处理高度13.5m，端头最大垂直高度15.5m;

(2)孔径75mm;

(3)炸药密度：1194.265kg/m3;

(4)炸药爆速：2800m/s;

(5)径向装药不耦合系数：1.25;

(6)破碎区半径为0.39～0.84m;

(7)裂隙区半径为1.63～3.28m;

(8)孔距：4～6.0m;

(9)炮孔角度(水平仰角)：29～70°;

(10)封泥长度：不小于炮孔长度的20%～30%;

(11)抵抗线：大于4.8m。

3.2初始方案设计3.2.1炮孔布置工作面共施工炮孔27个，施工炮眼总长591.1 m。其中：

(1)切眼爆破炮孔布置，150m长的切眼共布置21个炮孔：

炮孔编号分别用数字：1、2、3、4、5、6、……20、21表示。炮孔轴线方向与切眼轴线方向平行，炮孔仰角如图(炮孔仰角指炮孔与顶板之间的夹角)。其中1、2、3、4、5、6、……20、21炮孔均距开切眼外帮0.5m～1.2m处顶板打眼(考虑顶板锚杆、锚索位置，可在次范围内调整)，切眼切断爆破中施工炮眼总长456.72m。

(2)顺槽破炮孔布置

①轨道顺槽炮孔2个(用轨A、轨B表示)。其中：

轨A、轨B炮孔在轨顺内帮布置，孔口均距切眼内帮7m;轨A孔口顺槽顶板0m，轨B孔口距顺槽顶板1m;炮孔轴线方向均与轨顺轴线方向垂直，炮孔仰角分别为46°和37°(炮孔仰角指炮孔与顶板之间的夹角);炮孔长分别为21.57m、25.00m。

②胶带顺槽炮孔4个(用胶1、胶2、胶A、胶B表示)。其中：

胶1、胶2炮孔孔口距运巷外帮0.3-0.7m，距切眼内帮的距离分别为7.5m、10.5m。炮孔轴线方向与胶顺轴线方向平行，仰角分别为44°和50°(炮孔仰角指炮孔与顶板之间的夹角)。炮孔长分别为20.9m、20.34m;

胶A、胶B炮孔在巷道内帮布置，孔口均距切眼内帮7m;运A孔口距巷道顶板0m，运B孔口距巷道顶板1m;炮孔轴线方向均与运巷轴线方向垂直，炮孔仰角分别为46°和37°(炮孔仰角指炮孔与顶板之间的夹角);炮孔长分别为21.57m、25.00m。

工作面设计炮孔参数与装药量见表3-1所示。炮眼布置见附图所示。

表3-1 15101综采放顶煤工作面设计炮孔参数与装药量

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四、施工机具和火工用品4.1钻孔施工机具工作面炮孔钻机采用ZLJ-350煤矿用坑道钻机3台(即通常叫150钻机，图4-1，也可用采用ZYJ-270/170钻机，图4-2，或矿上已有钻机，不管何种型号完成炮孔即可)。并配备Φ42mm钻杆(长1.5m钻杆55根;长1.0m钻杆20根)，金刚石钻头10个，直径75mm。预计此钻机钻进15号煤层顶板砂岩速度为4～6m/h，顶板石灰岩钻进速度为2～3m/h。

4.2炮泥制作机具PN-A型炮泥机2台(如图4-3)，炮泥规格Φ60mm×200m，用沙子与黄土制作。

图4-1 ZLJ-350电动钻机 图4-2 ZYJ-270/170钻机

图4-3 PN-A型炮泥机

4.3火工用品种类炸药：爆破所用炸药为三级煤矿许用乳化炸药，药卷规格为Φ60×500mm，1.5±0.3kg/卷。

雷管：雷管为煤矿许用8#毫秒延期电雷管。

导爆索：导爆索采用煤矿许用导爆索，导爆索是以太安、黑索金炸药为药芯、用棉线和塑料编织丝等作包缠物，并以塑料为防潮层组成，规格为Φ6.5±0.3mm，爆速≥6000m/s。深孔爆破爆破装药炮棍规格为Φ30×1000mm。所需的设备和火工品如表4-1、4-2汇总。

表4-1 15101综采放顶煤工作顶板预裂所需设备及材料一览表

4.4其它工具及材料预裂爆破需要用的其它工具及材料见表4-2所示

表4-2 爆破施工时所需其他工具

五、炸药运输工艺每个小班使用火工用品前，综采队根据当班使用量提前开出火工用品领料单，经生产技术部相关人员签字，综采队爆破工直接到地面爆破材料库领取，在保卫部、生产技术部、安监部人员的陪同下用人力运送到15101综采工作面爆破警戒线以外的安全地点，由综采队派专职人员负责专门看管，爆破地点需要时，人工运送到装药地点。

六、巷道通风15101工作面板预裂爆破作业必须采用全压式巷道通风。根据AQ1056-2008《煤矿通风能力核定标准》每千克炸药(三级煤矿许用)供风量不小于25m3/min;

如果一次起爆一个孔最大炸药量为54kg。计算可得工作面需要配风量为：Q=25×A=25×54=1350 m3/min

式中 ：A—一次起爆炸药量最大为54kg。

预裂爆破前要对工作面风量进行实测，风量不足时进行调风以达要求。

七、作业程序、施工工艺、施工方法7.1作业程序抽采队根据炮眼设计先行施工炮孔，炮孔施工完毕后，根据工作面现场条件，在条件具备的时候由综采队在太原理工大学指导下执行预裂爆破工作。

7.2钻孔施工工艺7.2.1钻孔施工劳动组织1、两台钻机，三班作业。

2、跟班队干或班组长1名，负责作业现场安全及该措施的执行。

3、每台钻机每班配备打钻人员3名，负责钻孔的施工。

7.2.2钻孔施工机具参数打钻选用ZDY-3200S型液压钻机，钻机功率为37KW，额定工作电压1140V，所用开关为QBZ-120型矿用隔爆开关，钻杆φ73mm×1500mm，钻头使用φ75mm金钢石复合片钻头，钻机重2040kg。

7.2.3打钻供电、供水、排水系统钻机供电：钻机电源由15101轨道顺槽绞车开关上引出。上级电源由电机车修理间临时采区变电所高开引出，通过15101工作面出煤巷3#移动变电站1140V电源供电。

打钻供水：打钻用水由15101工作面轨道顺槽静压水管路就近引出

打钻排水：15101工作面切眼临时水坑排至15101工作面胶带顺槽临时水仓，由15101工作面胶带排水系统排出。

7.2.4 钻孔参数共施工钻孔27个，分别用1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、胶1、胶2、胶A、胶B、轨A、轨B表示，需施工钻孔591.10米。开孔位置为切眼顶板，距切眼老塘帮0.5-1.2m。钻孔具体参数见附表7-1。

表7-1 15101综采放顶煤工作面顶板预裂钻孔参数表

7.2.5 钻孔施工顺序及编号管理钻孔施工过程中要编号并挂牌，注明钻孔相关参数，严格按照施工顺序进行施工，确保钻孔深度及角度符合设计要求，从轨道顺槽方面向胶带顺槽方向倾斜施工，分别用轨A、轨B 、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、胶1、胶2、胶A、胶B表示。

7.2.6作业步骤7.2.6.1钻机安装⑴ 在地面将钻机、钻杆、开关及其它器材仔细检查，确认完好合格，经调试正常后方可装车下井，运输到15101工作面轨道顺槽距切眼7米处。

⑵ 钻机等器材装车由地面严格按照运输管理规定运到施工地点。

⑶ 作业前，抽采队要提前与综采队取得联系以便配合进行打钻作业。

⑷ 将作业现场清理平整，根据作业要求铺设数层道木，道木之间要用8#双股铅丝捆绑牢固。