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某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案 四川矿山安全技术培训中心- 1 - 目目 录录 第一章第一章 矿井基本概况矿井基本概况- - 2 2 - - 第一节 矿井基本情况.- 2 - 第二节 矿井主要生产系统.- 10 - 第二章第二章 矿井现状及存在的主要问题矿井现状及存在的主要问题- - 1616 - - 第一节 矿井开拓开采问题分析.- 16 - 第二节 矿井通风系统问题分析.- 18 - 第三节 矿井瓦斯抽放系统问题分析.- 22 - 第四节 矿井瓦斯监控系统问题分析.- 26 - 第五节 煤与瓦斯突出防治系统问题分析.- 28 - 第三章第三章 矿井采掘部署调整矿井采掘部署调整- - 3232 - - 第一节 矿井开拓系统.- 32 - 第二节 采掘布置调整.- 33 - 第三节 采掘工作面面接替顺序调整.- 40 - 第四章第四章 矿井瓦斯治理矿井瓦斯治理- - 4343 - - 第一节 瓦斯综合治理措施选择.- 43 - 第二节 防治煤与瓦斯突出.- 52 - 第三节 防突措施.- 61 - 第四节 矿井安全防护措施.- 71 - 第五节 矿井防治突出管理.- 74 - 附录一：KJ90 系统监测趋势曲线图.- 99 - 附录二：附图- 100 - 1、矿井采掘部署调整工程平面图 2、矿井通风系统图（前期、后期） 3、矿井采面钻孔布置平面图 4、矿井抽采管网系统图 5、矿井监控系统图 6、矿井年度“抽、掘、采”接替规划表 某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案 四川矿山安全技术培训中心- 2 - 第三章第三章 矿井采掘矿井采掘部署部署调整调整 第一节第一节 矿井开拓系统矿井开拓系统 某煤矿作为煤与瓦斯突出矿井，其开采矿许可证上批准开采 B3 和 B4 煤层，其中 B3 煤层作为突出煤层开采。开采标高为 400535m，在标高范围内分为老区和新区两个相互独立系统。 老区：老区：采用平硐暗斜井开拓，平硐布置在顶板岩石中，暗斜 井井底标高为460m。目前+490 水平以上北翼已开采结束，南翼因 断层影响，尚未布置，+460 水平北翼均已采完，南翼已经回采部分 区域，此次设计对这部分不做考虑。 新区：新区：采用斜井开拓，斜井井口标高为525m，风井标高 530m，采用从下往上的开采方式。新区仅布置一个采区，采区内 分三个区段（400430m，430460m，460490m） ， 主斜井、总回风上山和人行上山位于距离 B4煤层约 30m 顶板岩层 中。 新区矿井开拓系统已经形成，且符合突出矿井管理要求，故不新区矿井开拓系统已经形成，且符合突出矿井管理要求，故不 再进行开拓巷道的布置和掘进。再进行开拓巷道的布置和掘进。目前主要在新区+400490m 水平进 行准备和回采，根据该矿的生产能力，新区各区段 B3、B4 煤层开 采期约 4 年。 某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案 四川矿山安全技术培训中心- 3 - 第二节第二节 采掘布置调整采掘布置调整 一、采面布置基本情况一、采面布置基本情况 某煤矿开采 B3 和 B4 煤层，其中 B3 煤层作为突出煤层开采, B4 作为保护层开采，采用“扒皮式”开采，即先采 B4 再采 B3；B4 煤层平均厚度 1.26、B3煤层平均厚度 1.24m，两层煤的平均间距为 6.29m。从该矿目前实际情况来看，进行一矿两面布置即可满足生产 要求。 该矿近几年主要在新区+400430m 和+430460m 两个区段进 行准备和回采，这两个区段一共可以布置 5 个工作面，其中 +400430m 水平内段布置 1 个工作面开采 B3 煤层。+430460m 水平布置 4 个工作面，外段 2 个，内段 2 个，分别开采 B3 和 B4。 这 5 个工作面的基本情况见下表 31，工作面具体布置情况见采掘工作面具体布置情况见采掘 工程平面图工程平面图。 表表 31 新区各区段基本情况说明新区各区段基本情况说明 工作面工作面 名称名称 情情 况况 说说 明明 43041 采面 430460m 水平外段，开采 B4 煤层，走向长 200m、倾斜长 120m 08 年 9 月开始回采，已推进 80m，已回采安全煤量约 2 万吨，保有回采储量 3 万吨。 43031 采面 位于430460m 水平外段，开采 B3 煤层，走向长 200m，倾斜长 120m，可采储量 5 万 吨，目前回采巷道均没布置。 43043 采面 位于430460m 水平内段，开采 B4 煤层，走向长 350m，倾斜长 130m，可采储量 9 万 吨，目前回采机巷、风巷已经形成，开切眼待掘。 43044 采面 位于430460m 水平内段，开采 B3 煤层，走向长 350m，倾斜长 130m，可采储量 9 万 吨，目前回采巷道均没布置。 某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案 四川矿山安全技术培训中心- 4 - 40033 采面 位于400430m 水平外段，开采 B3 煤层，走向长 100m，倾斜长 120m，上部 B4 煤层 在 08 年中旬已经开采结束，由于这个区段地质构造复杂，且受一个平移断层影响，可采 储量只有 1.6 万吨，回采巷道已经形成，开切眼待掘。 二、采掘部署调整二、采掘部署调整 （一）（一）09 年年度回采面确定年年度回采面确定 1、43041 回采工作面回采工作面 1）概况： 采面开采情况：该工作面开采 B4 煤层，下部 B3 煤层未动，于 08 年 9 月开始回采，已推进 80m，已回采安全煤量约 2 万吨，保有 回采储量 3 万吨。 煤层情况：该工作面 B4 煤层平均厚度为 1.26m，平均倾角为 140，距离 B3 层煤的平均间距为 6.29m，该区段内无大的断层，地 质构造简单。该矿各区段可以布置工作面的 B3、B4 煤层埋深情况 见下表： 表表 32 43041 回采工作面煤层埋深情况回采工作面煤层埋深情况 开采区段+400430+430460 外段外段+430460 内段 地表标高+710800+850950+725840 B3+400430+430460+430460 水平标高 B4+400430+430460+430460 煤层平均埋深340m450m335m 该工作面 B4 煤层保有回采储量 3 万吨，下部 B3 煤层保有回采 储量 5 万吨，根据防突细则规定，预抽煤层瓦斯必须保证煤层瓦斯 含量降至 8m3/t 以下，该工作面消突所需预抽 B4 煤层瓦斯量约为 30 万 m3 ，B3 煤层瓦斯量约为 50 万 m3； 某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案 四川矿山安全技术培训中心- 5 - 2）瓦斯抽放情况：该工作面于 08 年 1 月中旬开始抽采，采用 顺层孔和 430 底板巷网格抽放 B4 煤体瓦斯，采用下向孔和 430 底 板巷网格抽放 B3 煤体瓦斯，抽采钻孔数共 200 个，钻孔控制面积 走向长 200m、倾斜长 120m，钻孔完全履盖+430460m 水平外段工 作面。抽采 CH4浓度35%，抽采平均流量 3m3/min，单孔平均流量 达 16.8L/min，截止截止 08 年年 12 月底，累计抽采月底，累计抽采 B4 煤层煤层 CH4量量 32 万万 m3，B3 煤层煤层 CH4量量 50 多万多万 m3。 3）监测情况：根据监测趋势曲线图分析，在该区段在掘进和回 采 B4 煤层过程中无异常瓦斯涌出量变化，正常通风情况下，瓦斯 浓度为 0.35%，爆破后瓦斯最大浓度 0.72%，爆破后采掘面最大瓦 斯浓度是正常情况下的 2 倍。根据实际分析和最新研究表明：爆破 后采掘面最大瓦斯浓度达到正常情况下的 5 倍，才具有突出危险性。 结论：结论：根据以上情况分析，+430460 外段 43041 工作面的 B4 和下部 B3 煤层均已消突，可以做为年度首采面。可以做为年度首采面。 2、43043 回采工作面回采工作面 1）基本情况：该工作面开采 B4 煤层，目前回采机巷、风巷已 经形成，开切眼待掘。B4 煤层保有回采储量 9 万吨，下部 B3 煤层 保有回采储量 9 万吨，根据防突细则规定，预抽煤层瓦斯必须保证 煤层瓦斯含量降至 8m3/t 以下，该工作面消突所需预抽 B4 煤层瓦斯 量约为 54 万 m3 ，B3 煤层瓦斯量约为 90 万 m3； 2）抽放情况：该工作面于 08 年 5 月开始抽采，采用顺层孔抽 某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案 四川矿山安全技术培训中心- 6 - 放 B4 煤层，抽采钻孔数 70 个，下向孔抽放 B3 煤层，抽采钻孔数 70 个，控制范围为走向长 350m、倾斜长 120m，钻孔完全履盖 +430460m 水平内段工作面。抽采 CH4浓度35%，抽采平均流量 3m3/min，单孔平均流量达 16.8L/min，截止截止 08 年年 12 月，累计抽采月，累计抽采 B4 煤层煤层 CH4量量 56 万万 m3，抽采，抽采 B3 煤层煤层 CH4量量 56 万万 m3； 3）瓦斯涌出情况：根据监测趋势曲线图分析，在该区段在掘进 B4 煤层过程中无异常瓦斯涌出量变化，正常通风情况下，瓦斯浓度 为 0.25%，放炮后 CH4最大浓度 0.52%，爆破后采掘面最大瓦斯浓 度是正常情况下的 2 倍。根据实际分析和最新研究表明：爆破后采 掘面最大瓦斯浓度达到正常情况下的 5 倍，才具有突出危险性。 结论：结论：根据以上情况分析，+430460 内段 43043 工作面的 B4 煤层已经消突，但下部 B3 煤层还未消突，预计还需抽放 34 万 m3瓦斯才能消突。为了实现 “三区配套两超前”的布置格局，有两个 方案可供选择： 方案一：不增加底板网格预抽；方案一：不增加底板网格预抽；采用目前的抽放方法继续进行 预抽，但必须在 8 个月内能使该区段下部 B3 煤层达到消突要求； 方案二：增加底板网格预抽；方案二：增加底板网格预抽；如果采用目前的抽放方法继续进 行预抽，不能在 8 个月内使该区段下部 B3 煤层达到消突要求，则 必须布置底板网格抽放，加大抽放量，缩短预抽时间。 建议：建议：根据该矿目前抽放情况和实际开采情况，该区段能够不 增加底板网格预抽就能在预期时间内使该区段达到消突，为了减少 没必要的工程量，建议采用方案一。建议采用方案一。 某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案 四川矿山安全技术培训中心- 7 - 3、40033 回采工作面回采工作面 1） 、基本情况：该工作面开采 B3 煤层，回采巷道已经形成， 开切眼待掘。上部 B4 煤层在 08 年中旬已经开采结束，由于这个区 段地质构造复杂，且受一个平移断层影响，可采储量只有 1.6 万吨， 目前回采巷道已经形成。 2）区域防突措施： 上部 B4 煤层作为保护层开采，08 年中旬已经开采结束，保护 范围为：走向长 250m、倾斜长 120m，沿倾斜上、下方向的卸压角 4、3均为 75，完全履盖该区段 B3 煤层回采的整个工作面，保护 范围示意图如下： 煤 煤 煤采空区 煤层风巷 煤层机巷 图图 31 工作面保护范围示意图工作面保护范围示意图 目前该区段还未布置钻场进行预抽，消突所需预抽瓦斯量约为 16 万 m3。 3）监测情况：根据监测趋势曲线图分析，回采这个区段 B4 煤 层过程中，没有发生过突出，无大的异常瓦斯涌出现象，正常通风 情况下，工作面瓦斯浓度为 0.25%，放炮后 CH4最大浓度为 某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案 四川矿山安全技术培训中心- 8 - 0.45%，爆破后采掘面最大瓦斯浓度是正常情况下的 2 倍。根据实际 分析和最新研究表明：爆破后采掘面最大瓦斯浓度达到正常情况下 的 5 倍，才具有突出危险性。 结论：结论：根据以上情况分析，这个区段的保护层开采完了，理论 上可以在保护层保护范围内直接回采 B3 煤层，但从安全角度考虑， 建议建议:回采该工作面时，采用顺层预抽或边采边抽进行防治煤与瓦斯 突出。 （二）（二）09 年回采顺序年回采顺序 根据以上情况分析，该矿 09 年回采顺序如下： 1、43041 回采工作面可以定为年度首采面，可采期约 4 个月； 2、40033 工作面可以做为年度备采面进行开采。计划于 2009 年 4 月经抽采效果检验，突出危险性消除后回采，可采期约 4 个月； 3、43043 工作面作为年度备采面，计划于 2009 年 8 月经防 突效果检验，突出危险性消除后回采。 （三）（三）09 年采掘系统调整后需要布置的巷道年采掘系统调整后需要布置的巷道 矿井为煤与瓦斯突出矿井，为了实现瓦斯抽放工程与井巷工程 的有机衔接，达到 “三区配套两超前”的布置格局。该矿 09 年还需 布置的巷道有： 1、如果采用目前的抽放方法继续进行预抽，不能在 8 个月内使 +430460m 区段内段下部 B3 煤层达到消突要求，则必须在 某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案 四川矿山安全技术培训中心- 9 - +430460m 区段内段布置专用瓦斯抽放底板巷道； 2、+430460m 区段外段开采 B3 煤层的待掘回采巷道； 3、+400430m 区段内段开采 B3 煤层的待掘开切眼； 4、+460490m 区段外段专用瓦斯抽放底板巷道，即 460B1 底 板巷。 三、采掘部署调整后的四个煤量三、采掘部署调整后的四个煤量 1、开拓煤量：、开拓煤量：矿井开拓系统已经形成，不再进行开拓巷道的 布置和掘进。目前所划分的三个区段开拓煤量总计约 30 多万 t，开 采期约为 4 年。 2、回采煤量：、回采煤量：本年度首采面为 43041 采面，这个面的回采 巷道和开切眼在 08 年 9 月就已形成，可采储量约为 3 万 t，预计可 采期 4 个月。 3、准备煤量：（、准备煤量：（1）43043 工作面机、风巷道已经在 08 年 底形成，开切眼还没形成，现在正在对该区域进行顺层预抽瓦斯， 预计 2009 年 7 月中旬工作面达标煤量可达 9 万吨，可采储量 9 万吨 ，预计可采期 12 个月。 （2）40033 工作面作为备采面考虑，上部 B4 煤层开采结束，目前还未对该区域进行消突效果检验，可采储量 1.6 万吨。 4、安全煤量：、安全煤量：根据该矿抽放实际情况及采掘布置计划，该矿 本年度预计达到的安全煤量如下： （1）08 年底安全煤量：09 年年度首采面为 43041 采面，储 量约为 3 万吨，预计开采期 4 个月。 某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案 四川矿山安全技术培训中心- 10 - （2）09 年 6 月应达到的安全煤量：这个时段计划采面为 43043 采面和 40033 采面，这 2 个采面的储量分别约为：9 万吨 和 1.6 万吨，预计开采期分别为 12 个月和 4 个月。 第三节第三节 采掘工作面面接替顺序采掘工作面面接替顺序调整调整 矿井为煤与瓦斯突出矿井，为了实现瓦斯抽放工程与井巷工程 的有机衔接，根据该矿的开拓开采和采区巷道布置情况，为了达到 “三区配套两超前”的要求。该矿该矿 09 年主要掘进和回采工作面调整年主要掘进和回采工作面调整 的具体情况如下：的具体情况如下： 一、掘进巷道施工顺序一、掘进巷道施工顺序 1、2009 年年 1 月月6 月月 1）半煤岩巷：）半煤岩巷：+460490m 水平外段有一半煤岩巷准备掘进面， 即 460B1 底板道，长度约为 260m，预计 3 个多月完工。该巷道为 独立施工半煤岩石巷道，可与其它采掘工程同时施工，主要用于 460490m 外段 B3 和 B4 煤层专用底板网格瓦斯抽放； 2）煤巷：）煤巷： （1）+400430m 水平内段 40033 开切眼掘进，长度约为 120m，联通 40033 运输巷和回风巷，掘进该巷时，通风系统独立， 可与其它掘进巷道同时施工，该巷施工完毕后才能进行 40033 回 某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案 四川矿山安全技术培训中心- 11 - 采工作面回采作业； （2）+430460m 水平内段 43043 开切眼掘进，长度约为 130m，联通 43043 运输巷和回风巷，巷道待掘条带已进行了瓦斯 预抽，掘进该巷时，通风系统独立，可与其它掘进巷道同时施工， 该巷施工完毕后才能进行 43043 回采工作面回采作业； （3）+430460m 水平外段开采 B3 煤层的采区准备巷道，这 条煤巷正在进行待掘条带顺层瓦斯预抽，抽放到位，掘进条带突出 危险性消除后开始掘进。 2、2009 年年 6 月后月后 （1）+430460m 水平外段开采 B3 煤层的采区准备巷道，即 43031 风巷，长度约为 120m，这条煤巷正在进行待掘条带顺层瓦 斯预抽，抽放到位，掘进条带突出危险性消除后开始掘进； （2）+430460m 水平外段 43031 开切眼掘进，长度约为 120m，联通 43031 运输巷和回风巷，巷道待掘条带已进行了瓦斯 预抽，掘进该巷时，通风系统独立，可与其它掘进巷道同时施工， 该巷施工完毕后才能进行 43031 回采工作面回采作业。 3、2010 年以后年以后 （1）+430460m 水平内段 43033 工作面的回采巷道掘进； （3）+460490m 水平外段工作面的回采巷道掘进。 二、回采面接替顺序二、回采面接替顺序 矿井采面接替顺序为：430460m 水平外段 4304-1 采煤工 作面(B4) 400430m 水平内段 4003-3 采煤工作面(B3) 某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案 四川矿山安全技术培训中心- 12 - 430 m460m 水平内段 4304-3 采煤工作面(B4)430 m460m 水平外段 4303-1 采煤工作面(B3)。 三、采、掘接替计划采、掘接替计划 按上述计划组织施工，本矿将达到“四量”平衡，形成“三区 配套两超前”的采掘布置格局。该矿回采工作面日进尺约 1m，半煤 岩巷掘进月进尺约 60m，煤巷掘进月进尺约为 80m。根据该矿 09 年 主要掘进和回采工作面进展的具体情况，结合该矿“四量”情况和 突出矿井采掘部署要求，具体矿井采掘布置调整方案见下面的掘、具体矿井采掘布置调整方案见下面的掘、 采接替计划图采接替计划图 32。 工作面 名称 长度 （m) 走向 掘、采时间（月、日） 2009. 1 234567891011 460B1 底板道 12 260 120 倾向 130 倾向 120 120 120 总长 350 43043 开切眼 43031 机巷 43031 开切眼 43041 采面 43043 采面 40033 开切眼 2010. 1 备注 回采时间安排掘进时间安排 1 1 预计3万吨 16 15 15 16 1 30 15 预计4万吨 40033 采面 120 预计1.6万吨 15 120 43031 风巷 16 30 图图 32 09 年掘、采接替计划年掘、采接替计划 四、采掘部署调整井巷工程投资概算四、采掘部署调整井巷工程投资概算 经过采掘部署调整后，该矿需要在+460490m 区段外段做一条 瓦斯抽采巷（+460B1 底板巷）计 260m。岩石巷道平均成本按 1200 元/m 进行估算，则采掘部署调整投资成本约为 31.2 万元。 某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案 四川矿山安全技术培训中心- 13 - 第四章第四章 矿井瓦斯治理矿井瓦斯治理 第一节第一节 瓦斯综合治理瓦斯综合治理措施选择措施选择 一、瓦斯综合治理已经具备的基础条件一、瓦斯综合治理已经具备的基础条件 某煤矿于 07 下旬建立了地面固定式瓦斯抽放系统，首抽区域为 新区+430460m 区段，08 年 1 月开始投抽，主要采用扇形顺煤钻 孔和俯伪斜穿层钻孔进行预抽煤体瓦斯，于 08 年 11 月在 +430460m 区段外段增加了底板网格预抽。截止 08 年 12 月底，累 计抽采 CH4量约 194 万 m3，抽采率达 42%。钻孔抽采负压保持 30kPa，抽采 CH4浓度35%，抽采平均流量 3m3/min，单孔平均 流量达 16.8L/min。新区各个区段工作面瓦斯治理基础条件和特点如新区各个区段工作面瓦斯治理基础条件和特点如 下：下： 1、+ +430460m 区段外段：区段外段：该区段工作面布置的详细情况见表 31，瓦斯治理基础条件和特点有： 1）在 430 底板道布置底板穿层钻孔抽采煤体瓦斯，钻孔按 某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案 四川矿山安全技术培训中心- 14 - 1010m 网格布孔施工，终孔于 B4煤层顶板 0.5m。 2）在 4304-1机巷钻场内布置扇形顺煤钻孔和俯伪斜穿层钻孔， 抽采 4304-1工作面中下部煤体 CH4。顺层钻孔终孔点间距按 10m 布 置施工，俯伪斜穿层钻孔按 2020m 网格布置施工。 3）在 430 正反石门揭露 B3煤层位置布置 B3煤层扇形顺层钻孔， 钻孔终孔点向距按 10m 布置施工。具体抽放详细情况见表具体抽放详细情况见表 24； 2、+ +430460m 区段内段：区段内段：该区段工作面布置详细情况见表 31，瓦斯治理基础条件和特点有：1）这个区段还未形成专用底板 抽放巷道；2）在 4304-3机巷钻场内布置扇形顺煤钻孔和俯伪斜穿层 钻孔，抽采 4304-3工作面中下部煤体 CH4。顺层钻孔终孔点间距按 10m 布置施工，俯伪斜穿层钻孔按 2020m 网格布置施工。具体抽具体抽 放详细情况见表放详细情况见表 24； 3、+ +400430m 区段内段：区段内段：该区段工作面布置详细情况见表 31，瓦斯治理基础条件和特点有：1）该区段目前还未形成专用底 板抽放巷道；2）该区段上部 B4 煤层已经开采结束，地质构造比较 复杂，B3 煤层可采保有储量仅 1.6 万吨，目前未布置钻场进行预抽。 二、开采保护层二、开采保护层 鉴于 B4煤层在 B3煤层上部，煤层间距小，平均间距为 6.29m，属近距离煤层群；B3煤层发生过煤与瓦斯突出，B4煤层未 发生过煤与瓦斯突出，因此， B4煤层可以作为 B3煤层的保护层开 采，石门无煤柱开采，充分利用开采 B4煤层保护 B3煤层开采。 某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案 四川矿山安全技术培训中心- 15 - （一）保护层工作面设计（一）保护层工作面设计 根据该矿新区开采实际情况，可以在+430460m 区段内外段布 置 2 个工作面作为保护层工作面开采，即 43041 和 43043 工作 面。 在布置采煤工作面时，B3 煤层工作面巷道采用内错布置，使其进、 回风巷道处于 B4煤层采煤工作面的有效保护范围内。 （二）生产系统建立（二）生产系统建立 对于突出矿井的井巷布置， 煤矿安全规程已有明确要求： 1. 主要巷道应布置在岩层或非突出煤层中，应尽可能减少突出 煤层中的掘进工作量，开采保护层的采区，应充分利用保护层的保 护范围； 2. 应尽可能减少石门揭穿突出煤层次数，揭穿突出煤层地点应 避开地质构造带； 3. 在同一突出煤层的同一区段的集中应力影响范围内，不得布 置 2 个工作面相向回采或掘进。 （三）保护层保护范围和效果（三）保护层保护范围和效果 1、保护层与被保护层之间的有效垂距、保护层与被保护层之间的有效垂距 保护层的有效层间垂距应根据矿井实测资料确定，对暂无实测 资料的矿井可参照见表 41 确定。某煤矿开采近距离煤层群，煤层 属缓倾斜煤层，B4 煤层开采后，即便不抽放 B3 煤层瓦斯，也位于 有效层间垂距内。 表表 4 41 1 保护层的有效层间垂距保护层的有效层间垂距 某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案 四川矿山安全技术培训中心- 16 - 未抽放瓦斯(m )结合抽放瓦斯(m) 煤层倾斜 下保护层上保护层下保护层上保护层 急倾斜50408060 缓倾斜和倾斜803010050 2、沿走向的保护范围、沿走向的保护范围 对停采的保护层工作面，停采时间超过 3 个月，且卸压比较充 分，该工作面的始采线、停采线及所留煤柱对被保护层沿走向的保 护范围，在没有实测资料时，可暂按卸压角 5660划定。本设计 按 60划定沿走向的保护范围。 3、 沿倾斜的保护范围沿倾斜的保护范围 保护层沿倾斜的保护范围，可按卸压角划定，卸压角的数值同 煤层倾角、开采深度、地层岩性等因素有关。 各种条件下的卸压角，最好通过实地考察确定。在没有实测资 料时，可按细则表 17 中选取。某煤矿 B3煤层倾角 1214本 设计按煤层倾角 14考虑，则沿倾斜上、下方向的卸压角 4、3均为 75， 保护范围示意图见图 31 所示。 4、保护层回采工作面超前被保护层掘进工作面的距离、保护层回采工作面超前被保护层掘进工作面的距离 为了保证被保护层掘进工作面的安全，保护层回采工作面必须 超前被保护层的掘进工作面。根据细则的规定，其最小超前距 离不得小于保护层与被保护层层间垂距的两倍，并不得小于 30m。 某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案 四川矿山安全技术培训中心- 17 - 某煤矿开采近距离煤层群，B4煤层下距 B3煤层 2.511.4m，平均间 距为 6.29m，建议采用扒皮式开采，上下层不同采。 三、矿井瓦斯抽放三、矿井瓦斯抽放 对于 B3 煤层的已解放区域，可不再采取区域防突措施，即不 再进行底板网格抽放，但必须边采边进行顺层条带抽放。 （一）工程计划安排（一）工程计划安排 根据该矿目前工作面基本情况（表 31） 、抽放实际情况（表 24）和瓦斯综合治理的基础条件，该矿该矿 09 年瓦斯抽放的具体工程年瓦斯抽放的具体工程 计划安排如下：计划安排如下： 1、+460m+490m 水平外段，在+460B1 底板巷采用底板网格 抽放，钻孔按 1010m 网格布孔施工，终孔于 B4煤层顶板 0.5m， 钻孔总数约 120 个； 2、+400430m 区段内段，该区段上部保护层 B4 煤层已经开 采结束，按照防突细则相关要求，对于已解放区域，可不再采取区 域防突措施，即不再进行底板网格抽放，但建议但建议:采取边采边抽或顺采取边采边抽或顺 层预抽，把钻孔布置在层预抽，把钻孔布置在 40033 风巷或风巷或 43043 机巷，对该工作面机巷，对该工作面 B3 煤层按煤层按 3m 间距顺层布孔施工，对周边的保护煤柱采用俯伪斜穿间距顺层布孔施工，对周边的保护煤柱采用俯伪斜穿 层钻孔施工，层钻孔施工，钻孔数约 60 个。 （二）抽放时间确定（二）抽放时间确定 由于本矿未进行煤层瓦斯基本参数测定工作，缺乏煤层瓦斯压 力、瓦斯含量、透气性系数及衰减系数等煤层瓦斯基本参数。 参照邻近矿区芙蓉矿区同一煤层的瓦斯基本参数：B3 煤层煤瓦 某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案 四川矿山安全技术培训中心- 18 - 斯含量 18m3/t，B4 煤层吨煤瓦斯含量 14m3/t；煤层瓦斯压力梯度： 0.005770.00707MPa/m；最大瓦斯压力约 2.8MPa；煤层透气性 系数为（1.115.99）10-2m2/（MPa2.d） ，属于可抽煤层 。根据 矿方提供资料表示，预抽煤体瓦斯单孔流量为 0.0168m3/min。具体 抽放时间如下： 1、43041 工作面：工作面：根据该矿工作面基本情况（表 31） 、抽 放实际情况（表 24）和瓦斯治理基本条件分析，该区段 B3 和 B4 煤层于 08 年 12 底已经预抽达标，该区段已经消突，所以该工作面 可以作为年度首采面。 2、40033 工作面：工作面：根据该矿工作面基本情况（表 31） 、抽 放实际情况（表 24）和瓦斯治理基本条件分析。这个区段的保护 层开采完了，理论上可以在保护层保护范围内直接回采 B3 煤层， 但从安全角度考虑，建议回采该工作面时，采用顺层预抽或边采边 抽进行防治煤与瓦斯突出。 预计 2009 年 1 月中旬形成顺层预抽 40033 工作面 B3 煤体瓦 斯，建议：把钻孔布置在建议：把钻孔布置在 40033 风巷或风巷或 43043 机巷，对该工作机巷，对该工作 面面 B3 煤层按煤层按 3m 间距顺层布孔施工，对周边的保护煤柱采用俯伪斜间距顺层布孔施工，对周边的保护煤柱采用俯伪斜 穿层钻孔，穿层钻孔，预计需布置钻孔 60 个，预抽时间须保证 B3煤层瓦斯含 量降至 8m3/t 以下。40033 区段 B3煤层储量约为 1.6 万吨，则预抽 时间为： 天 4 1.6 10(188.0) 110 0.0168 60 1440 T 故采用顺层预抽 40033 工作面 B3 煤体瓦斯时间约为 3 个半 某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案 四川矿山安全技术培训中心- 19 - 月，09 年 1 月中旬形成顺层预抽 40033 工作面 B3 煤体瓦斯。所 以可以计划在 09 年 4 月开始回采。 3、43043 工作面：工作面：根据该矿工作面基本情况（表 31） 、抽 放实际情况（表 24）和瓦斯治理基本条件分析，截止到 09 年 1 月，该工作面 B4 煤层瓦斯已经预抽达标，预抽下部 B3 煤层瓦斯含 量降至 8m3/t 以下还需预抽的时间为： 天 4 34 10 210 0.0168 70 1440 T 故 43043 工作面下部 B3 煤体瓦斯还需预抽时间约为 7 个月。 所以该工作面可以计划在 09 年 8 月开始回采。 （三）矿井（三）矿井“抽、掘、采抽、掘、采“的关系的关系 按上述计划安排，根据该矿 09 年主要掘进和回采工作面的具体 情况，并结合“抽、掘、采”平衡要求，该矿具体“抽、掘、采 “的关系调整方案图见附图：09 年抽、掘、采接替时间安排。年抽、掘、采接替时间安排。 （四）打钻抽放投资概算（四）打钻抽放投资概算 该矿经过采掘部署调整后所需增加的抽放钻孔和打钻抽放投资 （抽放钻孔按 5 元/米进行估算）概算如下表： 表表 42 打钻抽放投资概算表打钻抽放投资概算表 抽放巷名称钻孔类型钻孔数（个）钻孔总长 （m） 资金概算（万元） +460B1 底板巷底板网格抽12072003.5 40033 风巷 顺层抽6036001.8 合计180108005.3 结合井巷工程投资概算，该矿经采掘部署调整后在防止煤与瓦 斯突出方面总投资约为 36.5 万元。 某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案 四川矿山安全技术培训中心- 20 - （五）下年度主要回采计划（五）下年度主要回采计划 1、43031 工作面：工作面：该工作面于 08 年 1 月中旬开始进行了预 抽，目前基本已经达到消突要求，上部 B4 煤层 09 年 4 月开采结束 后，再布置该工作面的回采巷道。所以该工作面可以作为 2010 的首 采面，可采期约 6 个月； 2、+460+490 区段外段：区段外段：该区段专用底板巷预计 09 年 4 月形 成和投抽，钻孔按 1010m 网格布孔施工，终孔于 B4煤层顶板 0.5m，钻孔数约为 120 个。该区段 B3 煤层预抽时间须保证 B3煤层 瓦斯含量降至 8m3/t 以下。该区段 B3煤层储量约为 4 万吨，则预抽 时间为： 天 4 4 10(188.0) 138 0.0168 120 1440 T 预抽时间约 4 个半月，故该区段可以在 09 年 9 月对该区段工作 面回采巷道进行施工，预计在 2010 年 2 月可以对该区段的 B4 煤层 进行回采，可采期约 5 个月； 3、43033 工作面：工作面：该工作面预计 09 年 7 月可以达到消突要 求，上部 B4 煤层预计 2010 年 6 月可以回采结束，再布置该工作面 的回采巷道。预计 2010 年 9 可以投产，可采期约 12 个月。 三、三、 矿井瓦斯抽放与利用矿井瓦斯抽放与利用系统调整系统调整 根据对某煤矿的主要灾害因素的分析，该矿在瓦斯治理上需要 开展的主要工作有：煤层瓦斯基本参数测定、矿井瓦斯抽放系统的 完善、煤层石门揭煤综合防突技术研究、保护层开采区域防突技术 研究等。 某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案 四川矿山安全技术培训中心- 21 - 1、煤层瓦斯基本参数测定及瓦斯赋存规律研究、煤层瓦斯基本参数测定及瓦斯赋存规律研究 某煤矿的煤层瓦斯基本参数相对来说比较欠缺，因此为了摸清 矿井各煤层的瓦斯赋存情况，首先应对煤层的瓦斯基本参数进行测 定。利用矿井现有巷道，在不同采区、标高分别设点对不同煤层的 瓦斯基本参数进行测定。从而为突出防治措施的制定、瓦斯综合治 理方案的确定，以及为瓦斯抽放设计提供依据和基础。 根据矿井不同标高、不同地点的瓦斯参数，结合矿井地质构造、 煤层赋存等具体条件，对煤层的瓦斯赋存规律进行研究，并编制矿 井瓦斯地质图。 2、石门揭穿煤综合防突技术、石门揭穿煤综合防突技术 在石门揭穿煤的过程中，对煤层的突出预测方法、突出敏感指 标及临界值、石门揭煤突出防治技术措施、安全防护措施等进行研 究，形成一套快速揭穿煤层的综合技术措施。 3、保护层开采技术研究、保护层开采技术研究 在工作面开采之前，在对应的工作面的煤底板布置岩石抽放巷， 在抽放巷道中向施工穿层钻孔，利用开采形成的采动卸压进行卸压 瓦斯抽放。此项工作需要作的主要内容有： 底板抽放巷道合理层位确定； 穿层钻孔抽放参数研究； 开采保护效果及保护范围研究。 4、矿井瓦斯抽放系统的完善、矿井瓦斯抽放系统的完善 某煤矿被定为突出矿井，现已建立地面永久抽放系统。针对该 某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案 四川矿山安全技术培训中心- 22 - 矿瓦斯抽采量偏小、前期布置的穿层钻孔抽放效果不理想、没有充 分发挥瓦斯抽采系统的作用等问题，主要进行如下调整进行瓦斯抽主要进行如下调整进行瓦斯抽 放系统完善：放系统完善： 1)大力开展瓦斯预抽各项参数的考察工作，总结出最适合于本 矿的抽采方法，不断提高矿井的瓦斯抽采率。掌握开采水平和回采 区域瓦斯含量达到或超过 8.0m3/t 的煤层（区域）应预抽煤层瓦斯； 2)利用采动煤岩移动卸压技术抽采煤层瓦斯。具备开采煤层群 条件的必须先开采瓦斯含量低、突出危险性小的煤层，并抽采受采 动影响的高瓦斯、突出煤层中的卸压瓦斯。 3)、掘进面要采用先抽后掘、边抽边掘技术。突出危险掘进工 作面和瓦斯绝对涌出量大于 3m3/min、放炮后瓦斯经常超限、有瓦 斯异常涌出现象、预测突出指标超限的掘进工作面，以及石门揭穿 突出煤层工作面，必须实施巷帮钻场深孔连续抽采措施，并确保掘 进工作面钻孔每平方米不少于 2 个； 4)、多措并举，采用煤巷掘进前的穿层条带预抽和大面积本煤 层顺层预抽相结合的立体抽放方式治理煤层瓦斯，防治煤与瓦斯突 出； 5)、建立矿井瓦斯发电站，节能减排、减少瓦斯排放对环境的 污染，同时达到以用促抽的目的； 6)、加快矿井采掘调整步伐，进行掘前、采前的大面积预抽， 并逐步实现“可保尽保、应抽尽抽”。合理布置抽放系统工程计划安排， 调整好“抽、掘、采”的关系。 某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案 四川矿山安全技术培训中心- 23 - 第二节第二节 防治煤与瓦斯突出防治煤与瓦斯突出 某煤矿 2003 年曾发生突出，由于地质勘探程度较低，矿井瓦斯 地质掌握程度较底；煤层突出危险的区域性分布规律也不清楚。因 此，目前应首先加强矿井区域突出危险性预测工作。 矿井可采两煤层中 B3、B4 煤层为突出煤层，因此矿井开采 B3 煤层时，应采取综合防突措施，而采取综合防突措施，必须优化巷 道布置与采掘布署，采取合理的开采工艺，建立包括突出危险性预 测、防治突出措施、防突措施的效果检验、安全防护措施等“四位 一体”的综合措施体系。 矿井在进行区域突出危险性预测前，所有采掘区域都必须按突 出危险区进行管理。在突出危险区内进行采掘作业时，必须执行 “四位一体”的综合防突措施，进行正规的日常预测循环作业，每 个预测和措施循环都要进行措施效果检验（在严重突出危险区可以 不进行预测，直接采取防突措施，但必须进行措施效果检验） ，只有 当预测或措施效果检验结果指标不超标时，方可在执行安全防护措 施的前提下进行采掘作业。 在采取防治突出措施时，优先采用煤层瓦斯预抽及开采近距离 保护层开采的区域性防突措施。矿井应在已经进行了区域性突出危 险性预测的基础上采取区域性防治突出措施，具体综合防突工艺流 某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案 四川矿山安全技术培训中心- 24 - 程见下图： 否是 无 有 是否消突 是否有危险 有 工作面预测 区域防突措施 无 效果检验 经常性检验 局部消突措施 安全防护措施 预抽煤层瓦斯 开采保护层 是否消突 保护效果考察预抽效果评价 安全防护措施 采掘30100 验证性工作面预测 有 是否有突出危险 无 无突出危险区 突出威胁区 突出危险区 区域预测 合理采掘部署突出煤层 采掘作业 图图 41 综合防突工艺流程图综合防突工艺流程图 一、区域性的预测一、区域性的预测预报预报 突出危险性区域预测的任务是确定井田、煤层和煤层区域的危 险性，是在地质勘探、新井建设和新水平开拓时进行的。建议对矿 井新区430460m 区段内、外段的采掘工作面不进行突出危险 性预测，直接上防治煤与瓦斯突出措施。 二、区域性突出危险预测方法区域性突出危险预测方法 区域性预测方法主要有单项指标法、综合指标法和地质统计法。 单项指标法主要用于预测煤层的突出危险性，综合指标法和瓦斯地 质统计法主要用于突出煤层的区域性预测。 某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案 四川矿山安全技术培训中心- 25 - 1、综合指标法综合指标法 综合指标法是利用综合指标 D、K 来预测煤层的突出危险性， 其预测方法为： 在岩石工作面向突出煤层至少打两个测压钻孔，测定煤层瓦 斯压力（P） ； 在打测压孔的过程中，每米煤孔采取一个煤样，测定煤的坚 固性系数（f） ； 将两个测压钻孔所测得的坚固性系数最小值加以平均作为该 煤层软分层的平均坚固性系数； 将坚固性系数最小的两个煤样混合后，测定煤的瓦斯放散初 速度指标（P） ； 按下列公式计算综合指标 D、K： D=（0.0075H/f3） （P0.74） K=P/f 式中 D煤层突出危险性综合指标； K煤层突出危险性综合指标； P煤层瓦斯压力，取两个测压钻孔实测瓦斯压力的最大值， MPa； P软分层煤的瓦斯放散初速度指标； f软分层煤的坚固性系数。 综合指标 D、K 的突出临界指标应根据本矿区实测数据确定，在没 有实测数据时，可参照表 43 所推荐的临界值，确定煤层的区域突 某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案 四川矿山安全技术培训中心- 26 - 出危险性。 表表 4 43 3 用综合指标用综合指标 D D 和和 K K 预测煤层区域突出危险性的临界值预测煤层区域突出危险性的临界值 煤层突出危险性综合指标 K煤层突出危险性综合指标 D无烟煤其他煤种 0.252015 2 2、 瓦斯地质统计法瓦斯地质统计法 瓦斯地质统计法是根据已开采区域突出地点分布与地质构造 （包括褶曲、断层、煤层赋存条件变化、火成岩侵入等）的关系， 结合未采区域的地质构造条件来大致预测突出可能发生的范围。不 同的矿区控制突出的地质构造因素是不同的，有的矿区的突出主要 受断层控制，而另一些矿区的突出主要受褶曲或煤层的厚度变化控 制。因此，各矿区可根据已采区域主要控制突出的地质构造因素， 来预测未采区域的突出危险性。 采用瓦斯地质统计法进行区域预测时，应根据已采区域确切掌 握的煤层赋存和地质构造条件与突出分布的规律，划分出突出危险 区域与突出威胁区域。划分突出危险区一般应符合下列要求： 在上水平发生过 1 次突出的区域，下水平的垂直对应区域应 预测为突出危险区； 根据上水平突出点分布与地质构造的关系，确定突出点距地 质构造线两侧的最远距离线，并结合地质部门提供的下水平或下部 采区的地质构造分布，按照上水平构造线两侧的最远距离线推测下 水平或下部采区的突出危险区域。 某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案 四川矿山安全技术培训中心- 27 - 某煤矿煤层突出危险区域性预测是一项十分复杂、漫长的专业 性极强的工作。矿井恢复生产后应加强矿井三维地震勘探，提前了 解新采区的地质构造分布情况，同时利用钻探等手段，探测巷道前 方的地质构造情况，为突出危险区域性预测提供可靠依据，为此， 矿井应注意收集以下有关资料。 3、地质构造、地质构造 某煤矿井田范围内为单斜构造，在采掘过程中要根据揭露的地 质情况 ，详实收集构造带位置、属性（正断层、逆断层、褶曲）规 模（断距、走向变化范围、倾角、长度等） 、展布方向等资料，建立 档案，绘制地质构造图。 4、突出标志性指标、突出标志性指标 突出标志性指标主要包括突出点、预测指标分布、煤层厚度及 软分层指标、结构指标、煤柱影响范围、突出危险带分布规律等资 料。 煤层厚度及其变化，软分层厚度增大往往是突出的标志；煤层 结构是指煤层整体受破坏的程度，、类破坏煤具有突出危 险倾向性；上部水平及邻近区域有突出点，其对应下部水平开采范 围也具有突出危险；突出煤层在煤柱影响区内具有突出危险。 三、掘进工作面突出危险性预测三、掘进工作面突出危险性预测 1、 预测方法预测方法 工作面的突出预测方法采用细则第 38 条规定的钻屑瓦斯解 某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案某煤矿采掘部署调整与瓦斯治理方案 四川矿山安全技术培训中心- 28 - 吸法。突出预测指标建议采用钻屑瓦斯解吸指标 K1和钻粉量 S，预 测仪器采用 WTC 突出危险参数仪。指标测定方法按照“WTC 突出危 险参数仪使用说明书”和细则的要求操作。每个钻孔在钻进过程 中，从第 2m 开始，每 1m 测定一次钻粉量，每 2m 测定一次钻屑瓦 斯解吸指标 K1，根据工作面钻孔的最大钻粉量 S 和最大 K1值预测 工作面