采空区施工专项安全技术措施

采空区施工专项安全技术措施

第一节?编制说明及依据

???????一、编制说明

???????神东矿区活鸡兔井（一期）生态环境综合治理工程（二区）剥挖工程一标段开采范围内存在有大量采空区。为了保证采剥安全，并保障员工在生产作业过程中的人身安全，结合采空区实际情况及近期采空区作业现状，特制定本标段采空区安全专项治理方案。

???????二、?编制依据

???????????1、项目设计方案及施工设计图纸；

???????2、《煤矿安全规程》及其它相关依据性文件，现行的法律法规、规范等；

???????3、《中华人民共和国矿山生产法》（1992年5月7日）；

???????4、《中华人民共和国矿山生产法实施条例》（1996年10月11日）；

???????5、《煤炭工业露天矿设计规范》（GB20197-2005）；

???????6、《中华人民共和国煤炭法》（1996年8月29日）；

???????7、、《中华人民共和国劳动法》（1994年7月第八界全国常委会第八次会议通过）；

???????8、、《中华人民共和国职业病防治法》(2001年10月27日第九届全国常委会第二十会议通过);

?????????9、神木县有关文件及建设单位相关文件；

???????第二节?采空区管理组织机构及职责

???????为采空区施工、治理安全，确保施工质量、工期，我公司项目部特成立了采空区作业安全管理机构。

???????????一、采空区作业安全管理小组

???????为了贯彻落实采空区安全治理方案，保障安全生产及员工生产作业期间的人身安全，成立采空区作业安全管理小组，各成员如下：?

???????组?长：高军伟

???????副组长：申喜军?蔡龙兴?李刚

???????成?员：生产技术办?安管办?各生产区队。

???????????二、安全管理小组成员岗位及部门职责

???????组?长：负责采空区作业的全面管理。

???????????副组长：对采空区作业的实施方案的科学性、合理性进行把关，协助组长进行全面管理。

???????????生产技术办：负责采空区安全治理方案的日常执行管理工作，协助日常监督工作，负责本方案的制定、修改及完善工作。

???????安管办：负责监督本方案的落实情况，及时制止生产中存在的不安全行为，并对本方案提出安全生产的意见和建议。

???????各生产区队：负责组织本队员工认真学习本安全治理方案，并在生产中严格执行。

???????采空区管理是活鸡兔井安全生产管理中极为重要的部分，要求各个岗位、部门在采空区作业过程中严格执行以下管理措施：

???????第一，在采空区作业以前，必须将本实施方案传达贯彻到每一位员工，使每位员工学习掌握，经培训考试合格后方可上岗作业。

???????第二，必须严格按照岗位职责办事，无论哪一级人员，不得更改既定的措施。

???????第三，在采空区作业过程中，所有环节执行“三不作业”原则，即：前一环

节措施未落实不作业，本环节措施不明确不作业，遇见突发隐患不作业。一定要严格按照既定的应急响应程序执行。

???????第三节?采空区作业安全隐患分析

???????经风险评估，该工程采空区作业主要存在以下安全隐患：

???????一、顶板垮塌陷落造成人员伤亡、设备损坏

???????在空巷上方作业时，作业的设备有钻机、液压挖掘机、自卸汽车以及其他辅助设备及操作人员，所以空巷顶板一旦塌陷，容易造成人员伤亡或设备损坏。

???????二、煤炭自燃可能引发火灾

???????空巷在未露天开采前是密闭的，露天开采后和外界空气连通，可能引起煤炭自燃，进而引发采区内火灾。

???????三、老采空区内有可能存在高温区或在开采过程中产生高温区，从而在爆破

装药时引发意外。

???????四、采空区内积水

???????从设计及勘探资料来观察，采空区巷道内低凹处有近1m深的积水，工作面推进方向与煤层倾向一致，造成人员伤亡和设备损坏可能性较小。

???????五、采空区有害气体

???????空巷在未露天开采前是密闭的，露天开采后和外界空气连通，可能引起煤炭自燃、伴有气体、烟雾冒出、对人体造成伤害。

???????针对上述安全隐患，制定本治理方案。

???????第四节?采空区施工方案

???????为施工安全，提高效率，减少困难，降低危害，确保钻机、挖机等大型机械、设备安全进入工作面进行施工作业。我们所采用的方法是，按露天台阶开采方式循

环渐进。其主要工艺是：首先探清地下采空区的形状和确定采空区顶板台阶的最小安全厚度，再根据最小安全厚度和施工大型机械、设备确定末台阶高度和根据其他因素选择其余爆破参数，然后进行剥挖。

???????????实践证明，只要探明了地下采空区的形状，确定末台阶的最小安全厚度，有适宜的钻孔设备，选用合理的爆破参数和采剥工艺，地下采空区顶板岩体可以用露天开采方法来剥挖。保证正常台阶剥挖过渡到末台阶时，能有效地剥挖采空区顶板上全部岩体，同时也证明：

???????????1、地震CT技术探测采空区形状和体积误差小，基本上能反映地下采空区的实际情况。

???????????2、可以采用厚跨比估算法和普氏拱理论估算法来确定采空区末台阶的最小安全厚度，而且适用可靠。

???????????3、采剥末台阶岩体的爆破参数确定合理，工艺先进。

???????????一、末台阶最小安全厚度的确定

???????在采空区顶板岩体中，最后采剥的台阶，称之为末台阶，它在人员和施工机械、设备等的作用下，不发生塌陷破坏的最小厚度称为末台阶最小安全厚度。在采空区剥挖施工过程中，随着按露天台阶开采进行，施工台阶越来越接近采空区，即采空区顶板岩体的厚度越来越薄。当厚度小于一定数据时，就会发生塌陷，造成设备和人员安全事故。末台阶的最小安全厚度是保证施工作业人员和机械、设备的安全和有效地开采全部采空区顶板岩体的关键。

???????????1、厚跨比估算法

???????当采空区顶板为完整顶板时，其顶板的厚度H与其跨越采空区的跨度W之比满足：H/KW≥0.5，则认为顶板是安全的。

???????式中：K--安全系数，取1.3)；

?????????????H--顶板厚度，m；

?????????????W--采空区巷道的跨度，最大取8m；

???????得出顶板安全厚度H为5.2m.

???????2、普氏拱理论估算法

???????采空区未坍塌时，处于自然平衡状态，如岩石发生变形与位移形成压力拱，其拱高为:

???????????H=b+h×tan(45-φ/2)

???????????式中：H---压力拱拱高，m；

???????????φ---岩石内摩擦角，（取均值28.02?）；

???????????b---空场宽度之半，取4m；

???????????h---空场最大高度，取9m（活井1-2煤层最大厚度为9m）；

????????????---岩石强度系数,(保守取法)取Ⅵ：1.5～Ⅵa：2；

???????普氏压力拱理论计算的基本前提是硐室上方的岩石能够形成自然压力拱，这就要求硐室上方有足够的厚度且有相当稳定的岩体，以承受岩体自重和其上的荷载。因此，计算出压力拱拱高H之后，还要加上一定的稳定岩层厚度才为最终的安全顶板厚度。本计算中取稳定岩层厚度等于压力拱拱高，则顶板安全厚度为压力拱拱高的2倍。我们取末台阶的最小安全厚度即最小安全厚度为2H=2×6.27=12.m。

???????通过上述两种计算和分析，我们确定施工末台阶最小安全厚度为12.m。另外，这一厚度参考工程经验比法也相近。

???????影响露天采场下采空区顶板安全厚度的因素很多，除岩体本身的强度等内在因素外，还有诸如爆破震动及地表雨水浸蚀等外在因素。这些因素相互干扰，复杂多变，构成了确定顶板安全厚度的众多不确定性。因此，具体仍要根据实际情况及时制定切实的工艺、措施。

??????????二、施工工艺

???????????采空区末台阶的剥挖，采用KY-250B型钻机穿孔，钻头直径d=125mm。炮孔平面呈三角形布置。为了确认采空区顶板的实际位置，保证△h（炮孔孔底距采空区顶板的合理高度）的精度，获得好的爆破效果，在平面上每隔一定距离布置一个穿透末台阶剥挖层的探测孔。采空区形状复杂和采空区边界不明确处适当加密探

测孔。探测孔同时又是爆破孔。探测孔和其它穿透末台阶采剥层的炮孔，装药前用铁丝悬吊木塞堵住孔底口。然后在孔内木塞上方填3m砂子或岩粉和细小碎石。炮孔堵塞物为钻孔矿岩粉。当矿岩粉不够时用细砂或细小碎石堵塞。采用复式导爆索传爆，导爆管起爆，排间微差间隔时间为25ms。大型挖机挖装，挖装时若遇到原采空区内矿柱，采用QZ-100K简易钻机处理。穿孔时，当孔位遇到浮碴不能正常穿孔时，用黄泥加少量石灰和水护孔。

???????????1、爆破参数的确定

???????????采空区末台阶采用多排孔微差爆破。爆破参数的确定程序是，先确定最小的炮孔堵塞长度l、炸药单耗q、炮孔孔底距采空区顶板的合

???????理高度△h和孔距a、排距b。

???????（1）、最小炮孔堵塞长度l=20d。最小而可靠的炮孔堵塞长度能充分利用炮孔空间多装炸药，扩大孔网参数，充分利用爆炸能量改善台阶上部岩石的破碎质量。

???????（2）、炸药单耗按q=0.60～0.65kg/m3。

???????????（3）、孔底到采空区顶板的合理高度△h是直接影响末台阶回采的关键参数之一。实际爆破设计中，取△h=3m。

???????（4）、炮孔孔距a=10～12m,爆破中取a=11m。

???????（5）、通过计算，炮孔排距b=4m。爆破设计布孔时，在采空区末台阶下盘没有采空的情况下，应考虑炮孔超深1.0～1.8m。爆破自由面处无采空区时，第一排孔的最小抵抗线W,根据爆堆坍散距离与岩石移动速度而定。依挖机作业要求，爆堆坍散距离宜控制在30～35m。前排孔的堵塞长度一般等于最小抵抗线W。

???????2、剥离、采装和运排

???????具体执行该工程《施工组织设计》中的施工组织与设计部分。