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新丰23012工作面消突报告


郑州广贤工贸有限公司新丰煤矿 23012 工作面消突评价报告


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言 ..................................................... 1 矿井概况 ................................................ 2 1.1 矿井生产概况 ...................................... 2 1.2 矿井地质 .......................................... 2 1.3 二 1 煤瓦斯赋存情况 ................................. 4

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二 1 煤突出临界指标的确定 ................................. 5

3 23012 工作面瓦斯地质分析 ................................. 6 3.1 工作面概况 ........................................ 6 3.2 工作面地质条件 .................................... 6 3.3 工作面瓦斯 ........................................ 7 4 23012 工作面综合消突措施 ................................. 9 4.1 工作面瓦斯现状 .................................... 9 4.2 工作面突出危险性预测 ............................. 10 4.3 工作面防突措施 ................................... 11 4.4 工作面措施效果检验 ............................... 13 4.5 工作面安全防护措施 ............................... 14 5 工作面消突评价结论与建议 ............................... 16 5.1 结论 ............................................. 16 5.2 建议 ............................................. 16

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郑州广贤工贸有限公司新丰煤矿位于河南省登封市大金店镇陈楼 村境内, 行政区划隶属于大金店镇管辖。 新丰煤矿原设计生产能力为 30 万 t/a,2005 年 9 月由平顶山煤业(集团)设计院有限公司进行改扩建 设计,设计生产能力 60 万 t/a,河南省煤炭工业管理局 2008 年 10 月 29 日颁发的《煤炭生产许可证》批准生产能力为 35 万 t/a。 该矿主采二 1 煤层(为煤与瓦斯突出煤层) ,兼采一 3 煤层(非突出 煤层) ,矿井为煤与瓦斯突出矿井。二 1 煤层属不易自燃煤层,煤尘具有 爆炸性。矿井采用立、斜井二水平上、下山开拓方式,一水平标高+88m, 二水平标高-156m,采用走向长壁后退式采煤法,全部跨落法管理顶板。 原煤采用刮板机和胶带输送机接力连续运输后经箕斗提升至地面, 辅助 运输采用轨道运输。 矿井设计两水平上下山开拓。 矿井现在+88m 水平进 行二 1 煤生产,生产工作面为东 11111 工作面,接替工作面为 23012。 本次评价的 23012 工作面位于新丰煤矿 25 回风上山东侧,东部为东 13012 计划工作面,西部为东 11111 工作面,南部为原新新煤矿 11031 工作面采空区,北部为未开采区。 2011 年 5 月,该矿委托我公司对 23012 工作面进行消突评价,我公 司在收集了该矿工作面瓦斯地质相关资料、实测煤层瓦斯残存含量资 料、工作面防突措施资料以及瓦斯涌出量资料等的基础上,对该工作面 瓦斯突出危险性进行评价,并编制《郑州广贤工贸有限公司新丰煤矿 23012 工作面消突评价报告》。

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1.1

矿井概况
矿井生产概况

郑州广贤工贸有限公司新丰煤矿(以下简称新丰煤矿)前身为国有 登封市新新煤矿,始建于 1952 年,原设计生产能力 30 万吨/年,2005 年 9 月进行改扩建设计,设计年产量 60 万吨,2006 年核定年生产能力 为 35 万吨,为“六证齐全”矿井。 新丰煤矿位于登封市西南部大金店镇境内,井田东西长约 5km,南北 宽约 2.1km,井田面积 5.9623km2。矿井主采二 1 煤层,兼采一 3 煤层, 采用立(斜)井两水平双翼上下山开拓。矿井一水平标高+88m,二水平 标高-156m。矿井共有四个井筒,主井担负矿井提煤任务;副井(原七 井)担负矿井的进风、提矸、下料及升降人员任务。东风井和西风井均 为专用回风井,分别担负矿井东西两翼回风任务。矿井目前在+88 水平 布置有 23012 备用工作面和东 11111 生产工作面。 23012 工作面位于 25 回风上山东侧, 为复采工作面, 采用走向长壁 后退式采煤法,分层炮采采煤工艺,全部垮落法管理顶板。

1.2

矿井地质

1.2.1 矿井地质构造 本区属华北板块嵩箕构造区之箕山背斜中段即颍阳~卢店向斜南 翼中段。地层走向大致呈东西向,倾向北,倾角一般 26~35°,局部达 50°,构造格架基本为一单斜构造,仅在矿区的西、西北发育一组北东 向断裂,主要断层 5 条,主要表现为高角度逆断层和正断层。井田为向

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北倾斜的单斜构造,其构造复杂程度为简单型。本区含煤岩系为石炭系 上统太原组,二叠系下统山西组、下石盒子组和上石盒子组。含煤地层 总厚约 650m。共含煤 9 组共计 32 层,煤层总厚平均值 14.64m,含煤系 数为 2.25%。其中可采厚度具有工业价值的只有五 3、二 1 及一 3 煤层, 其它煤层不可采或偶尔可采,或为炭质泥岩所代替。 1.2.2 煤层、煤质及顶底板岩石 二
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煤层赋存于山西组下部大占砂岩之下,距上部砂锅窑砂岩

67.16m, 距香炭砂岩 29.16m, 距下部太原组 L7 灰岩约 10m, 距一 3 煤 48~ 50m。据钻孔与生产矿井揭露,二 1 煤厚 1.83~14.29m,平均厚 5.26m, 煤层结构简单,局部含夹矸 1~2 层,全区可采,属较稳定型煤层。 二 1 煤的视密度为 1.40t/m3,原煤灰分(Ad)为 7.61~37.56%,平 均 14.29%,全硫(St,d)为 0.27~1.28%,平均 0.40%。原煤磷(Pd)含 量为 0.004~0.038%, 平均 0.02%, 发热量 gr.v.d) 27.63~33.37MJ/kg, (Q 为 平均 30.77MJ/kg。二 1 煤为低中灰、特低硫、低磷、高热值、高熔点灰分 之贫煤。二 1 煤可作为一般动力用煤或民用煤。 本区二 1 煤层顶板岩性大部分为砂岩,少部分为泥岩或砂质泥岩, 局部具伪顶炭质泥岩,厚 1.35~11.45m。二 1 煤层顶板为砂岩者,饱和 单轴抗压强度 47.43~72.32MPa,属稳定~坚硬类岩石;二 1 煤层顶板 为泥岩者(包括砂质泥岩) ,饱和单轴抗压强度 18.62~43.61MPa,属不 稳定~中等稳定类岩石,生产中可出现冒顶、掉块、片帮等不良工程地 质现象。二 1 煤层底板岩性主要为砂质泥岩和细沙岩,局部具伪底炭质 泥岩,厚 1.65~9.53m,据区内以往岩石物理力学性质试验结果:岩石 饱和单轴抗压强度 11.66~61.25MPa,一般小于 20MPa,属不稳定~中 等稳定类岩石,在矿压和底板含水层水压作用下,易造成底鼓或底板突
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水。

1.3

二 1 煤瓦斯赋存情况

根据 1994~1997 年焦煤集团科研所对该矿实体煤层进行的瓦斯 参数测定,预测煤层瓦斯突出危险性指标 D=0.84~38.81,K=100~ 209,二 1 煤的破坏类型为Ⅳ~Ⅴ类,实测煤层原始瓦斯压力在 0.82MPa 以上,具体瓦斯参数值见表 1-1。根据表 1-1 各瓦斯参数值,新丰煤矿 开采二 1 煤层应判定为煤与瓦斯突出煤层,新丰煤矿为煤与瓦斯突出矿 井。

二 1 煤层瓦斯参数值一览表
项 目 +175、305 0.82 12.65 标高、煤层开采深度(m) +126、354 +75、405 ±0、480 1.08 1.5 1.73 14.68 16.98 0.0538 30.6 0.17 0.84 180 29 0.16 4.62 181 23 0.13 15.48 177 21.79 0.0591 21 0.21 14 100

表 1-1
-100、581 1.8 22.78 0.0315 23 0.11 38.81 209

瓦斯压力(MPa) 瓦斯含量 3 (m /t 燃) 煤层透气性系数 2 2 λ(m /MPa .d) 瓦斯放散初速度 ⊿P 煤层坚固性系数 f 突出危险性指标 D 突出危险性指标 K

据 2010 年 2 月河南省工业和信息化厅以豫工信[2010]66 号文件对 该矿瓦斯等级的批复,矿井瓦斯绝对涌出量 12.20m3/min,二氧化碳绝 对涌出量 6.83m3/min;矿井瓦斯相对涌出量 9.96m3/t,二氧化碳相对涌 出量 5.57m3/t。新丰煤矿二 1 煤层属煤与瓦斯突出煤层,新丰煤矿属煤 与瓦斯突出矿井。

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二 1 煤突出临界指标的确定

依据《防治煤与瓦斯突出规定》 ,新丰煤矿东 11111 工作面预测预 报措施、效果检验的临界值指标为:钻屑瓦斯解吸值△h2=200pa;钻孔 瓦斯涌出初速度 q=5L/min;钻屑量 S=6kg/m。三个指标均小于临界值 指标,即判定为无突出危险性。 新丰煤矿煤层预测预报和区域措施效果检验的临界值指标为: 瓦斯 含量 W=8m3/t。瓦斯含量小于临界值指标,即判定为无突出危险区。

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3.1

23012 工作面瓦斯地质分析
工作面概况

23012 工作面位于新丰煤矿东翼+88m 水平 11111 工作面东侧, 工作 面上順槽与一 3 回风上山相连, 下順槽与一 3 皮带上山相连; 工作面倾斜 长 128m, 走向长 260m, 开采标高+88m~+145m, 面积 33280m2, 煤厚 0.5~ 2.5m,平均 2.5m,煤层倾角 24~33°,平均 28.5°,容重 1.4t/m3,煤 炭资源储量 11.6 万吨, 预计可采 8 个月。 工作面对应地面标高+418.34~ +510.75m,煤层标高+92m~+175m;该工作面开采的煤层为二 1 煤层,第 二分层煤尘有爆炸性,为不易自燃煤层。对应地表为丘陵地带,无重要 建筑设施。 23012 工作面采用走向长壁采煤法,全部垮落法管理顶板。工作面 上、下顺槽采用工字钢支护,梁长为 2.2m,柱长 2.5m,棚距 0.3m,沿 煤层底板布置。 工作面采用 DZ-2200 单体液压支柱配合 2.4mπ型钢梁支 护, 最大控顶距 3.4m, 最小控顶距 2.2m, 放顶步距 1.0m, 支柱排距 1.0m, 柱距 0.5m。 工作面采用 SGB-620/40T 可弯曲刮板输送机和 DSJ65/20/30 可伸缩带式输送机接力运煤。工作面通风路线:地面→主井→-156m 水 平大巷→一 3 皮带上山→23012 下顺槽→工作面→23012 上顺槽→一 3 回 风上山→±0 回风大巷→25 回风上山→东风井→地面。

3.2

工作面地质条件

3.2.1 工作面地质构造特征 23012 工作面设计开采的二 1 煤层赋存于山西组下部大占砂岩之下,

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距上部砂锅窑砂岩 67.16m,距香炭砂岩 29.16m,距下部 L7 灰岩约 10m。 地层走向呈东西向,倾向北,倾角 24~33°,根据工作面掘进过程中揭 露煤层情况分析,煤层变化存在有增厚或变薄现象,规律不明显,多与 原始沉积有关,总体属较稳定型煤层。根据地质资料和上下顺槽掘进中 所揭露的地质情况,该工作面为单斜构造,有小型褶曲,无断层。 3.2.2 工作面顶底板情况 工作面二 1 煤层伪顶岩性为泥岩、砂质泥岩,零星分布。直接顶岩 性为粉砂岩及泥岩,厚度一般为 4.45m,呈灰黑色,富含植物化石及云 母碎片。老顶岩性为中、细粒砂岩,厚度一般为 4~10m。直接底板岩性 为砂质泥岩,局部具伪底炭质泥岩。厚 1.65~9.53m,据区内以往岩石 物理力学性质实验结果,岩石饱和单轴抗压强度为 11.66~61.25Mpa, 一般小于 20Mpa, 属不稳~中等稳定类岩石, 其力学强度一般相对较低, 生产中应加强底板维护和管理工作。

3.3

工作面瓦斯

3.3.1 工作面煤层瓦斯涌出量 根据该矿 2011 年 4 月份瓦斯检测资料计算, 23012 工作面回风巷绝 对瓦斯涌出量为 0.83m3/min。详见表 3-1。 23012 工作面瓦斯涌出量
地点 测风时间 2011.4.10 2011.4.20 2011.4.30 平均 风量 (m /min) 667 682 658 669
3

表 3-1
绝对瓦斯涌出量 (m /min) 0.8 1.02 0.66 0.83
3

瓦斯浓度 (%) 0.12 0.15 0.1 0.12

23012 工作面回 风巷

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3.3.2 工作面区段二 1 煤层残存瓦斯含量 经河南省煤层瓦斯抽采利用工程研究中心 2011 年 5 月 22 日对 23012 工作面测定结果,23012 工作面残存瓦斯含量为 4.77m3/t。

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4.1

23012 工作面综合消突措施
工作面瓦斯现状

(1)23012 工作面开采的是二 1 下煤层第二分层,由于第一分层已 先行开采,并且没有遗留煤柱,对于第二分层而言,属于直接下保护层 开采,具有极好的保护作用。23012 工作面煤层瓦斯在复采前瓦斯已得 到有效释放。 (2)东 11111 工作面深部的一 3 煤层于 2007 年已开采完毕,一
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煤层平均煤厚 0.85m,上距二 1 煤层 48~50m,为中距离下保护层,由于 下保护层一 3 煤层的开采,二 1 煤层透气性大幅度增加,二 1 煤层瓦斯经 长期放散,给 23012 工作面二 1 煤层瓦斯提前放散创造了良好的条件。 (3)23012 工作面早在 2009 年就已形成,其范围内的瓦斯在渗透 和扩散的作用下,通过上、下顺槽的暴露煤壁已大量排放瓦斯,工作面 瓦斯得到进一步释放。 (4) 根据该矿以前已复采的 21011、 11111 等工作面突出煤层分 中 层开采及国内中厚突出煤层分层开采的实践表明:第一分层开采后,下 部分层开采时没有发生过煤与瓦斯突出。 (5)根据 2011 年5月对 23012 工作面煤层取样化验结果,工作面 煤层残余瓦斯含量为 4.77m3/t,对照《防治煤与瓦斯突出规定》标准, 23012 工作面没有瓦斯突出危险性。 (6)新丰煤矿针对 23012 工作面实际状况和条件,制定有区域验 证即局部综合防突措施。23012 工作面局部综合防突措施详见图 4-1。

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图 4-1

23012 工作面局部综合防突措施框图

4.2

工作面突出危险性预测

(1) 预测预报孔沿采煤工作面倾斜方向每 10m 布置一个, 孔深 8m。 (2)预测预报指标及临界值为:△h2=200pa,q=5.0L/min(矿方自 定标准为 3.0L/min) ,S=6kg/m。 (3)当预测工作面没有突出危险时,采取浅孔注水湿润煤体措施 和安全防护措施后方可进行回采作业。 (4)当预测工作面有突出危险时,采取打排放钻孔、再次浅孔注 水湿润煤体措施。当措施效果检验不超临界值时,采取安全防护措施后 方可进行回采作业。 23012 工作面预测钻孔布置详见图 4-2。

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图 4-2 预测钻孔布置图

4.3

工作面防突措施

为确保 23012 工作面安全生产, 该矿规定不论预测地点有没有瓦斯 突出危险性,均采取煤层注水湿润煤体措施。当预测地点有瓦斯突出危 险性时,采用超前排放钻孔防突措施,必要时附加采用其它防突措施。 4.3.1 煤层注水湿润煤体 (1)采煤工作面采用浅孔注水湿润煤体措施,注水孔为沿工作面 单排孔垂直煤壁布置,距顶不小于 0.8m,孔间距为 3~5m,孔深 8m 以 上,孔径 φ42mm,水压 8~10MPa,注水采用工作面液压泵液压系统提 供水源。 (2)过地质构造带期间,地质构造带段及上、下 10m 范围内,必 须加密注水钻孔, 相邻两注水孔间距不得超过 2m, 同时也要重点加强该 段的措施效果检验,避免突出事故。 (3)采煤工作面采用浅孔注水湿润煤体措施时,同时注水不得超 过 2 个孔,应打一孔注一孔,待前一个注水孔注好后再打另一孔,注水 时间为相邻孔出水或煤壁渗水为止。 注水采用工作面液压泵液压系统提 供水源。注水钻孔要布置在煤壁无松动且较完整处,以保证注水效果。
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注水时,注水地点 20m 范围内不得同时进行与注水和防突无关的工作。 23012 工作面煤层注水钻孔布置详见图 4-3。

图 4-3 注水钻孔布置图 4.3.2 超前排放钻孔 当预测有瓦斯突出危险性时, 采用超前排放钻孔作为工作面防突措 施。排放钻孔设计为上、下两排,上排放钻孔距顶梁 0.5m 处开孔,垂 直于煤壁,倾角为+5°。下排放钻孔距上排放钻孔 0.5m,垂直于煤壁, 倾角为 0°。各排相邻孔间距为 3~5m,孔深 10m 以上,孔径 φ75 ㎜。 23012 工作面超前排放钻孔见图 4-4。

图 4-4 超前排放钻孔布置图

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4.4

工作面措施效果检验

该矿采用“三参数”指标法对 23012 工作面突出危险性进行工作面 措施效果检验,措施效果检验方法与工作面突出危险性预测方法相同。 4.4.1 措施效果检验方法采用“三参数”指标法,若效果检验结果 工作面无突出危险,经总工程师批准后,方可向前最多推采 5m,同时保 留不少于 3m 的注水孔超前距和 2m 的检验孔超前距。 若三参数检验指标 中任一指标大于或等于临界值时,工作面判定为有突出危险性。在指标 超限孔上、下侧各 10m 范围内不得采煤,同时必须采取防突措施,并进 行措施效果检验,直至措施有效为止。 4.4.2 防突措施效果检验后,检验人员要及时做出报表,报矿总工 程师审批后送达各有关单位、科室和领导。施工区队必须严格执行总工 程师审批意见,严禁超指标和超范围采煤。 4.4.3 “三参数”指标法测定方法 23012 工作面采用“三参数”指标法对 23012 工作面进行预测和效 果检验。 “三参数”指标法测定方法如下: (1)检验孔每钻进 2m 测定一次钻屑瓦斯解吸指标 ?h2,每钻进 1m 测定一次钻屑量 S 和钻孔瓦斯涌出初速度 q 值。 (2)测定 q 值时,检验孔打到预定深度后,将封孔器送入检验孔 内, 前端保留 1 米长的测量室。 连接封孔器的充气管与打气筒、 压力表, 用打气筒打气,压力达到 2kg/cm2 以上时,立即用胶管连通导气管与转 子流量计,打开流量计阀门,待流量计稳定后,读取流量值,流量值的 读取应注意:如转子流量计在读取时,浮子上下跳动幅度不大时,应读 平均值;如浮子上下跳动幅度大时,应读取最高值,其测定过程应在打

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完钻孔两分钟内完成。 (3)测定 ?h2 时,煤样自煤体剥落后排到孔口,应用 1-3mm 的筛子 接取煤样筛选,同时启动秒表计时。筛好后的煤样装入解吸仪的煤样解 吸瓶中,使煤样通大气,到 3 分钟时,旋转三通阀门使解吸瓶与解吸仪 连通,到 5 分钟时读取解吸仪水柱高度 ?h2,记录下数值,然后把煤样 包好并贴上标签(孔号、孔深) ,以便上井后称量校检,升井后,用天 平称出煤样重量,校正 ?h2,即可得出所测煤样的 ?h2。 (4)钻屑量的测定应用弹簧秤每 1m 测定一次。 (5)施工检验孔时要测量钻杆方位,确保钻杆和钻孔设计方向一 致,打钻要匀速钻进。

4.5

工作面安全防护措施

(1)避难硐室 23012 采煤工作面下顺槽与+88m 水平大巷通过联巷连通, +88m 水平 大巷设有避难硐室,服务于副井东翼及 23012 工作面,避难硐室内安装 有压风自救装置、供水施救装置、隔离式自救器、直通矿调度室的电话 机等。 (2)安全监控 23012 工作面回风顺槽已安装有工作面瓦斯传感器、上隅角便携式 瓦斯报警仪、回风巷瓦斯传感器、风速传感器、温度传感器、一氧化碳 传感器;运输顺槽已安装有进风巷瓦斯传感器和风速传感器。瓦斯传感 器的报警浓度、断电浓度、复电浓度、断电范围及安装位置符合要求。 这些传感器能够准确、及时地对 23012 工作面瓦斯、CO、温度、风速等 参数进行动态检测。
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(3)压风自救装置 23012 采煤工作面上下顺槽均安设有压风自救装置,其中上顺槽中 安设 35 个压风自救袋,下顺槽中安设 30 个压风自救袋,其数量满足工 作面一班工作人员使用。 (4)通讯系统 23012 工作面运输顺槽及回风顺槽分别装有本安型电话机, 电话与调 度室连通。 (5)隔爆设施 23012 下顺槽已设置隔爆水棚 11 架 33 袋, 每袋 40L; 23012 上顺槽 已设置隔爆水棚 11 架 33 袋,每袋 40L。 (6)瓦斯检测 23012 工作面开采时,配备专职瓦斯检查工使用光学瓦斯检测仪检 测瓦斯,23012 工作面队长、班组长配备便携式甲烷检测报警仪检测瓦 斯。

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5.1

工作面消突评价结论与建议
结论

(1)23012 工作面开采的是二 1 煤层第二分层,由于第一分层已先 行开采,并且没有遗留煤柱,对于第二分层而言,属于直接上保护层开 采,具有极好的保护作用。23012 工作面底部的一 3 煤层于 2007 年前已 开采完毕, 由于下保护层一 3 煤层的开采, 23012 工作面二 1 煤层瓦斯 给 提前放散创造了良好的条件。 23012 工作面早在 2009 年就已形成, 其范 围内煤层的瓦斯在渗透和扩散的作用下,通过上、下顺槽的暴露煤壁已 大量排放瓦斯,工作面瓦斯得到进一步释放。 (2)根据 2011 年5月 22 日河南省煤层瓦斯抽采利用工程研究中 心对 23012 工作面煤层瓦斯测定结果,该工作面煤层残存瓦斯含量为 4.77m3/t。对照《防治煤与瓦斯突出规定》标准,评价认为 23012 工作 面没有瓦斯突出危险性。 (3)新丰煤矿针对 23012 工作面实际状况和条件,制定有区域验 证即工作面局部综合防突措施。 评价认为新丰煤矿 23012 工作面已经消除了煤与瓦斯突出危险性。

5.2

建议

(1) 23012 工作面开采过程中, 仍应坚持采用区域验证即工作面局 部综合防突措施,包括工作面突出危险性预测、工作面防突措施、工作 面措施效果检验、安全防护措施。 (2)工作面生产过程中若遇效检指标超标或有突出预兆时,应采

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取工作面局部防突措施,并进行措施效果检验,不超临界值后方在安全 防护措施下可继续生产。 (3)矿井“六大避险”系统应按照当前上级新的要求尽快设计、 施工、完善。矿 23012 工作面已经消除了煤与瓦斯突出危险性。

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