大方县大水乡大安煤矿1153回风巷第9抽放段消突评价报告.doc

贵州黔宜能源集团有限公司大方县大水乡大安煤矿1153回风巷第9抽放段消突评价报告二0 一四年五月八日目 录一、绪论 1 1.1立项背景1 1.2突出区域划分方法研究现状1 1.3突出区域划分的研究方法3二、矿井概况3 2.1矿山交通位置、矿界范围3 2.2矿区地质征5 2.2.1地层5 2.2.2煤层6 2.2.3煤质72.3井田水文地质概况92.4瓦斯、煤层爆炸性和煤的自燃倾向性13三、大安煤矿1153回风巷第9抽放段突出参数测定16 3.1瓦斯含量测定16 3.1.1瓦斯含量直接测定原理及方法16 3.1.2现场瓦斯含量测定18 3.2煤样的采集19 3.3坚固性系数测定20 3.3.1测定原理20 3.3.2仪器设备21 3.3.3测定步骤21 3.3.4数据处理22 3.3.5测定结果22 3.4煤样瓦斯放散初速度P测定22 3.4.1测试原理23 3.4.2试样制备23 3.4.3测定结果24 3.5吸附常数测定24 3.5.1制样24 3.5.2设备24 3.5.3测定步骤25 3.5.4注意事项26 3.5.5测定结果27四、结论27一 绪论1.1立项背景煤与瓦斯突出（以下简称突出）是煤矿井下采掘过程中发生的一种煤与瓦斯的突然运动，它是一种伴有声响和猛烈力能效应的动力现象，能在很短的时间（几秒钟到几分钟）内，使采掘工作面的煤壁遭到破坏，并从煤壁内部突然向巷道或采掘空间喷出大量的煤与瓦斯，充填巷道，在煤体中形成某种特殊形状的孔洞；喷出煤和瓦斯时伴随着强大的冲击力，能摧毁井巷设施，破坏矿井通风系统，甚至使矿井的风流逆转，造成煤流埋人、人员窒息和爆炸事故。因此，煤与瓦斯突出是最严重的威胁煤矿安全生产的自然灾害之一。但根据国内外开采突出煤层的实践证明，突出煤层并非处处都有突出危险，突出只发生在突出煤层中的局部地带，其突出危险带的面积还不到突出煤层面积的10%20%，其长度在10100m之间，而突出危险带的分布也很不均匀，有的相距较近，有的相隔很远，达1000m以上。因此，世界上各个突出严重的国家都非常重视突出区域的划分和预测工作。大安煤矿是贵州黔宜能源集团有限公司（以下简称黔宜集团）下属矿井，预测区域1153回风巷掘进工作面第9抽放段已经布置。根据“毕安监【2014】27号”文件精神，黔宜集团瓦斯实验室受大安煤矿委托，对大安煤矿1153回风巷掘进工作面第9抽放段进行了残余瓦斯含量检测。1.2突出区域划分方法研究现状根据防治煤与瓦斯突出规定，目前突出区域划分方法一般是根据煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析的方法进行。根据煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析的区域预测方法应当按照下列要求进行：（1）煤层瓦斯风化带为无突出危险区域；（2）根据已开采区域确切掌握的煤层赋存特征、地质构造条件、突出点的分布的规律和对预测区域煤层地质构造的探测、预测结果，采用瓦斯地质分析的方法划分出突出危险区域。当突出点及具有明显突出预兆的位置分布与构造带有直接关系时，则根据上部区域突出特点及具有明显突出预兆的位置分布与地质构造的关系确定构造线两侧突出危险区边缘到构造线的最远距离，并结合下部区域的地质构造分布划分出下部区域构造线两侧的突出危险区；否则，在同一地质单元内，突出点及具有明显突出预兆的位置以上20m（深埋）及以下的范围为突出危险区（如图1-1）；（3）在上述（一）、（二）项划分出的无突出危险区和突出危险区以外的区域，应当根据煤层瓦斯压力P进行预测。如果没有或者缺少煤层瓦斯压力资料，也可以根据煤层瓦斯含量W进行预测。预测所依据的临界值应根据试验考察确定，在确定前可暂按表1-1预测。 表1-1 根据煤层瓦斯压力或瓦斯含量进行区域预测的临界值瓦斯压力P(MPa)瓦斯含量W（m/t）区域类别P0.74W8无突出危险区除上述情况以外的其他情况突出危险区此外，在采用上述方法进行区域预测时，还应当符合下列要求：（1）预测所主要依据的煤层瓦斯压力、瓦斯含量等参数应为井下实测数据；（2）测定煤层瓦斯压力、瓦斯含量等参数的测试点在不同地质单元内根据其范围、地质复杂程度等实际情况和条件分别布置；同一地质单元内沿煤层走向布置测点不少于3个，并有测试点位于埋深最大的开拓工程部位。1.3突出区域划分的研究方法根据“毕安监【2014】27号”文件精神，受大安煤矿的委托，对1153回风巷掘进工作面第9抽放段区域内（如附图所示）煤层进行了残余瓦斯含量检测。二 矿井概况2.1矿山交通位置、矿界范围大方县大水乡大安煤矿位于大方县城以东，行政区划隶属大方县大水乡管辖，距乡政府7km，距大方电厂80km，距黔西电厂38km，经贵毕高等级公路至贵阳市143公里，交通较为方便（见交通位置示意图1-1-1）。地理位置为东经10558041055943，北纬271110271205。企业性质属私营，行业管理部门为百里杜鹃安全生产监督管理局。矿区交通位置见下图。大安煤矿根据贵州省国土资源厅于2007年5月颁发采矿许可证(证号为：5200000711029)，矿区范围由11个拐点坐标圈定，拐点面积为2.7108km2;井田走向长约1.82.1km,倾向宽约0.8km。生产规模15万吨/年。表1-4-1 井田范围拐点坐标表 拐点号XY030098163559589013009820355967622301039035596762330103883559759543009791355976065300978835598633630090003559863073009000355977698300924335597089930086823559613510300882835595880开采深度：+1750+1350m；矿区面积：2.7108km22.2矿区地质特征2.2.1地层井田位于纸厂背斜南东翼北段地层平缓，倾角520，一般为10左右。由化窝至金坡，走向长5km，矿区构造简单。井田内出露地层有下二迭统茅口组（P2m）、上二迭统龙潭煤组（Pl）和长兴组（Pc）、下三迭统夜郎组玉龙山段（吨1y2）及第四系(Q)。区内地层由老到新分述如下：1、下二迭统茅口组（P2m）：岩性为灰白色、灰色厚层状，中粒结晶石灰岩，局部夹簿层状及透镜状燧石结核，致密，坚硬，性脆，多方解石脉，含有珊瑚及筳蝌化石。出露不全厚度不详，与上部龙潭煤组地层呈假整合接触。2、上二迭统龙潭煤组（Pl）：组成岩石有粉砂岩、泥灰岩、细沙岩、炭质泥岩，煤层、粘土页岩及铝土岩等，最小厚度120m，最大厚度140m，一般厚度128m。颜色为灰白色、灰色、深灰色、至黑色。煤层顶板岩石中多含羊齿植物化石。主要可采煤层有4、9、15号三层，局部可采煤层13号、14号两层煤。在矿区范围内，该两层煤仅有少量可采点。4号煤层顶部生物泥灰岩为标志层，厚度2.583.50m，层位、岩性厚度均稳定，含腕足类化石。15号煤层底部铝土岩，厚度2.295.87m；一般厚度4.40m，为灰白色至深灰色，含黄铁矿结核多，为煤组底部的标志层。3、上二迭统长兴灰岩（Pc）：厚度2340m；一般厚度30m。灰白色、灰色，厚层状石灰岩，含少量黑色燧石结核，有不规则的方解石脉，含腕足类及珊瑚类化石，中下部夹深灰色钙质粉砂岩一层，厚度2m左右。4、下三迭统玉龙山夜郎组（吨1y2）：厚度205270m，上部为簿层状灰色、浅灰色石灰岩，致密性脆，层面有蠕虫状构造，地形多呈溶洞、漏斗、坡立谷、孤峰。下部为浅灰色、灰色薄层状泥质石灰岩，间夹黄绿色钙质泥岩，致密性脆，以上层为过渡性质，无明显分层现象，厚约在3040m。底部与长兴灰岩的接触面上有一薄层灰白色泥岩及硅质层凸镜状薄层，风化后呈白色，含高岭土为沙堡湾泥岩。5、第四系（Q）：主要为坡积风化土壤砂砾，分布在山坡、洼地、沟谷，厚度010m。范围较小，不整合于其它地层之上。2.2.2煤层矿区内主要可采煤层为M9、M15煤层，位于龙潭组，煤层特征简述如下：（1）M9煤层位于龙潭组第二段底部，上距长兴组灰岩82.6593.51m，平均88.08m，M9煤层厚1.002.15m，平均厚1.5m，在井田范围内全区可采，无夹矸，结构单一，属较稳定煤层。直接顶板为深灰色粉砂质泥岩或粉砂岩，稳定性好。底板为灰黑色泥岩或粉砂质泥岩，稳定性较好。（2）M15煤层位于龙潭组第一段底部，上距M9煤层55.4260.79m，平均57.55m。下距茅口组灰岩1.579.85m，平均5.29m，M15煤层厚1.113.08m，平均厚度约1.5m，在井田范围内全区可采，有一层夹矸，属较稳定煤层。顶板为黑色泥岩，局部为灰岩。底板为深灰色泥岩，稳定性差。可采煤层的特征见表2-3-1。表2-3-1 可采煤层特征表煤层名称煤厚（m）最小最大/平均倾角（）层间距(m)最小最大/平均稳定程度顶板底板M90.832.00/1.7361255.4260.79/57.55较稳定粉砂质泥岩或粉砂岩泥岩或粉砂质泥岩M150.821.52/1.23612较稳定泥岩泥岩，局部为灰岩2.2.3煤质（一）煤层矿区内有可采煤层两层，即9、15号煤层。1、9号煤（俗称大花煤）煤层厚度1.002.15m，一般厚度为1.5m，层位稳定，厚度变化不大，简单结构，不含夹矸。2、15号煤（俗称细花煤）上距9号煤5476m，一般58m。煤层厚度1.113.08m，一般厚度1.5m。层位稳定，厚度变化不大，复杂结构，夹矸36层，夹矸单层厚0.050.49m。煤中多含黄铁矿晶粒及结核，节理为方解石充填，沿层面方向居多。(二) 煤层顶、底板条件9号煤层：伪顶为泥岩或碳质泥岩，厚0.2m；直接顶为深灰色粉砂岩，钙质胶结，局部夹菱铁质薄层，稳定可靠；底板为灰白色粘土页岩，少数为黑色泥岩或钙质粉砂岩。15号煤层：伪顶为泥岩，厚01.5m，直接顶为粉砂岩，顶板基本稳定；底板为铝土岩，浅至深灰色，厚层状，局部含钙质，具鲕状结构。表1-4-1 可采煤层特征表煤层编号平均厚度(m)平均间距(m)顶底板岩性稳定性倾角（）容重(吨/m3)顶板底 板91.558粉砂岩页岩、泥岩较稳定91.5151.5粉砂岩铝土岩较稳定91.5（三）煤层对比区内煤组地层岩性变化不大，煤层间距基本稳定，标志层特征明显，区内发育稳定，区内主要煤层的对比是可靠的。煤层对比的依据主要有二：一是利用标志层，二是特殊岩层。主要标志层及特殊岩层的对比；煤组地层中发育良好，岩性、层位稳定的标志层是煤层对比的主要依据，标志层特征详见煤岩对比图。9号煤层直接顶板为深灰色粉砂岩，钙质胶结，局部夹菱铁质薄层，该层稳定可靠，厚度4.556.02m，平均厚度5.20m，15号煤层底板铝土岩浅至深灰色，厚层状，局部含钙质，具鲕状结构。该层全区稳定，厚度2.295.45m，平均厚度4.30m。（四）煤质1、物理性质及煤岩特征9号煤：呈黑色，块状或片状，玻璃光泽，坚硬，破碎时沿节理呈立方体菱形，滑面发育，以均一结构为主，有时为片状结构，含黄铁矿结核。15号煤：呈黑色，块状，夹矸层多，以光亮型为主，结构较复杂，少数分层为粒状结构。质硬，含黄铁矿结核和方解石脉。2、化学性质黔西县化窝煤矿与大安煤矿相邻，根据黔西化窝井田地质勘探报告，矿井可采煤层9、15号煤层煤质特征详见表1-4-2。表1-4-2 开采煤层煤质特征表煤层工 业 分 析水分（%）灰分（%）挥发分（%）全硫（%）发热量（MJ/kg）9原煤3.525.084.3415.9231.3521.346.308.837.161.073.221.8434.135.434.9精煤2.074.484.065.208.947.414.616.655.720.390.660.5735.135.435.215原煤2.974.073.6517.836.8123.156.4914.938.702.557.203.6833.235.434.5精煤1.944.213.175.908.797.094.825.315.060.893.202.4935.135.535.3按煤炭质量分级标准(GB/吨15224-2004)，9号煤层为中灰、中高硫、特高热值煤；15号煤层为中灰、高硫、特高热值煤。根据贵州省地质矿产中心实验室提供的检测报告，15号煤层的水份（Mad）为2.95%，灰分（Ad）为14.16%，挥发分(Vdaf)为6.00%，固定(C)碳77.49%，全硫(S吨d)2.09%，发热量（Qgr,d）31.43MJ/kg。3、煤类的确定按中国煤炭分类国家标准（GB5751-86），9号煤和15号煤均属中级无烟煤。2.3井田水文地质概况1、矿井水文地质情况由老到新分述如下：1) 茅口灰岩（P2m）岩溶、裂隙含水带地表岩溶以垂直形态发育为主，多顺走向成条带状分布。距煤组50100m处最为发育。地下水位标高在1450m以上排泄方向在矿区的北东向，在矿区东北方向12km处为天生桥河，河流切割茅口灰岩顶界的标高为1200m。地下水在河谷两侧以溶洞泉的方式集中排出、补给河水。钻孔所见在顶界以下15m内岩芯溶蚀甚微，裂隙多被方解石充填。在钻进过程中，水位及消耗量变化不大。9号钻孔在此范围内裂隙发育，岩芯有溶蚀现象，严重漏水，这说明岩溶裂隙发育的不均匀性。矿区内没见泉水出露。可采煤层15号煤以下有4m左右厚的铝土岩石直接接触茅口组含水带。在开采15号煤时特别注意不要破坏煤层底板铝土岩。2）龙潭煤组(P2l)裂隙含水带本层一般厚度为128m。岩性主要为粉砂岩、细砂岩、泥岩、煤层及少量泥灰岩，野外调查泉水12个，一般流量为0.010.6升/秒。通过对化窝煤矿及公安煤矿两个生产矿井的调查和观测，发现出水点多在巷道两侧、废巷、老采空区及降雨有关。雨后顶板滴水，有时小股流水，而采掘面则比较干燥。从钻孔简易水文观测中分析，水位变化不大，一般是随钻进深度的增加而慢慢下降，消耗量变化不大，说明本层含水性弱。今后在开采过程中主要是对老巷、采空区、老窑水矿井充水影响大，所以在开采中特别要做到先探后采原则。水质：9号煤层矿井水为硫酸盐、钙镁水，矿化度0.546g/L。3）长兴灰岩(P2c)岩溶、裂隙含水带本层一般厚度为30m，地表呈条带状出露，多呈陡崖及反向陡坡，接受降水补给条件较差。岩溶、裂隙发育，裂隙多为垂直及斜交层面发育。调查岩溶点6个，泉点3个，流量一般在0.11.50L/s，钻孔中该层严重漏水，岩芯破碎。4号煤层距长兴灰岩底板一般为27m的粉砂岩、细砂岩、泥岩及泥灰岩。可起一定的隔水作用，但是当矿井开拓面积增大，顶板陷落时，本层之水将成为矿井充水的主要来源。水质：钙盐、重碳酸盐、硫酸盐水，PH值为7.3，矿化度0.243g/L。4）玉龙山灰岩（吨1y2）岩溶裂隙含水带主要为薄层至中厚层状灰岩，夹薄层状泥灰岩，厚度205270m。为岩溶裂隙含水层，地面溶洞、漏斗等岩溶现象较发育，含水性较强，下部泥质逐渐增多，含水性逐渐减弱，为矿床的间接充水含水层。（2）采空区积水根据现场踏勘调查访问，矿区煤层露头及煤层浅部地带小煤窑开采历史悠久，开采深度一般为3050m，已造成片段的采空区，形成不同程度的积水。矿区内9号煤层有相邻的长清及久源两煤矿开采，形成联通的采空区，采空面积约13.29万m2，形成采空区及巷道局部积水。矿区内M15煤层原有大木桥、四达两煤矿开采，大木桥煤矿开采空区面积约4.39万m2，四达煤矿开采空区面积1.18万m2，形成采空区及巷道局部积水。（3）地表水。矿区内无河流、池塘等地表水体，在细花洞一带发育两条冲沟，雨季时排泄大气降水，其它季节为干沟。（4）煤矿充水因素及煤矿水文地质类型1）充水因素分析 老窑积水：由于矿区老窑围岩均为龙潭含煤岩地层，岩性主要为泥岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩及粘土岩等，属相对隔水层，透水性较差，加之老窑为斜井，故老窑无有效的渗透通道，一般均汇集着一定水量的老窑积水，矿山开采潜在着老窑突水的隐患。 大气降水：大气降水是矿区地下水的主要补给来源，因此，大气降水对矿床充水有着较大的影响。矿区大面积采煤时，顶板岩层将产生不同程度的岩层位移，地面将产生采空塌陷、地裂缝、塌陷裂隙、冒落裂隙等，采掘系统上伏地面处于地势低洼处，大气降水及地表径流向地势低洼处汇集后，经地裂缝、塌陷裂隙、冒落裂隙直接渗入采掘系统，形成矿坑涌水。 岩溶裂隙水：对矿床充水影响较大的地下水为顶板煤系地层及间接顶板长兴灰岩地下水，煤系地层及长兴灰岩的地下水通过采空塌陷裂隙、冒落裂隙进入矿井，形成矿坑积水。2）水文地质类型大方县大水乡大安煤矿煤层开采最低标高位于本区侵蚀基准面以上，含煤地层富水性弱，地下水补给条件差，含煤地层上、下均有隔水层，富水性及导水性均较差。矿区为以大气降水补给为主的裂隙充水矿床，水文条件简单。老窑采空区积水情况是动态变化的，增加了矿区水文地质条件的复杂程度，在接近老窑采空区附近，水文地质条件相对复杂。2、水患类型及威胁程度本矿井的水文地质条件简单，但仍然存在着水患，主要是指地表水、裂隙水，小煤窑积水，茅口灰岩岩溶水和雨季渗水。1、大气降水是矿床充水水源的主要补给来源。降雨常通过基岩裂隙，构造裂隙、地裂、采空陷落区渗入井下。2、龙潭组的碎屑岩裂隙水是矿井充水的直接水源。目前，大部分涌水量来自该地层。开采后期，夜郎组地层下水也成为井下充水水源。M15煤层底板为茅口灰岩岩溶裂隙含水层，富水强，应注意茅口灰岩地下水突水问题。3、老窑积水是本矿井浅部透水的最大隐患。也是充水通道。预防透水是该矿防治水工作的重点之一。3、矿井水文安全条件评价M9 煤层直接顶板为浅灰色薄层粘土岩、砂质粘土岩，直接底板为灰色薄层粉砂质粘土岩。煤层的直接顶、底板为灰色、深灰色粉砂岩及粉砂质粘土岩和浅灰、灰黑色薄层粘土岩，其工程地质性质较差，在井巷开拓及生产中容易发生冒顶、片帮、底鼓等安全事故。井田开采时主要的水文地质问题是老窑透水，据调查，老窑采空面积较大，有一定的老窑积水，开采深度较小，当开采至老窑附近时，存在老窑透水的可能性。2.4瓦斯、煤尘爆炸性和煤的自燃倾向性（1）瓦斯该矿为整合矿井，根据贵州省能源局文件黔能源发2009281号（关于毕节地区煤炭局关于请求审批2009年度矿井瓦斯等级鉴定报告的报告的批复），毕节地区2009年矿井瓦斯等级鉴定结果表，该矿井瓦斯相对涌出量0.317m3/t，绝对涌出量为0.1m3/min，二氧化碳绝对涌出量为0.1m3/min，相对涌出量为0.317m3/t，该矿井为低瓦斯矿井。 （2）煤尘爆炸性根据贵州省煤田地质局实验室2007年7月为该矿所作煤尘爆炸性鉴定报告，9号、15号煤层，煤尘无爆炸性,详见下表。煤尘爆炸性试验成果表送样单位大安煤矿收样日期2005.12.28报出日期2005.12.27统一编号来样编号工业分析（%）爆炸试验爆炸性结论水分灰分挥发分火焰长度mm抑制煤尘爆炸最低岩粉量（）MadAdVadVdaf2007-M33393.6925.116.4300煤尘无爆炸性2007-M334153.2513.205.8300煤尘无爆炸性备注此报告仅对来样负责。故矿井按煤尘无爆炸性设计和管理。（3）煤层自燃倾向性根据贵州省煤田地质局实验室2007年7月为该矿所作煤炭自燃倾向等级鉴定报告，9号、15号煤层自燃倾向为三类（不易自燃煤层）。详见下表。 煤层自燃倾向等级鉴定结果表送样单位大安煤矿收样日期2005.12.8报出日期2005.12.27统一编号来样编号工业分析（%）全硫着火温度煤吸氧量自燃性分类水分灰分挥发分St,dT氧化TT还原MadAdVdafCm3/g干煤2007-M33393.6925.116.431.731.721.22级2007-M334153.2513.205.830.551.591.32级备注级：容易自燃 级：自燃 ：不易自燃,此报告仅对来样负责。故矿井按煤层不易自燃设计和管理。2.4.1 矿井通风矿井通风方式为中央并列式，通风方法为抽出式。由主斜井和副平硐进风，回风平硐回风。回风平硐井口安装两台型号为FBCZ-614B-245型的对旋轴流式通风机（一台使用，一台备用），电机功率245kW，风量为11342526m3/min，全压5372029Pa。矿井总进风量为2080m3/min，矿井总回风量为2150m3/min，一般总回风巷瓦斯浓度为0.08%左右。回采工作面采用U型通风，掘进工作面采用FBDY-6/222型局部通风机供风。根据大安煤矿提供的通风资料，1153回风巷掘进工作面的回风流一般瓦斯浓度为0.20%；FBCDZ-6-14(B)型风机性能参数风机性能参数表主要通风风机风量(m3/s)风压(Pa)叶片安装角度转速r/min功率(kW)FBCDZ-6-14B18.9-42.1537-202940/3255/477402452.4.2 矿井瓦斯（1）煤与瓦斯突出鉴定情况根据“黔安监管办字2007345号关于加强煤矿建设项目煤与瓦斯突出防治工作的意见”，该矿地处突出危险矿区，应按突出矿井设计和管理。矿井开采M9、M15煤层，M15煤层已作煤与瓦斯突出鉴定，根据2008年02月28日中国矿业大学矿山开采与安全教育部重点实验室对该矿M15煤层突出鉴定结果，在1575m以上的无突出危险性，根据矿井开拓布置，矿井按突出矿井设计，一采区M15煤层按突出矿井无突出危险区域设计和管理。表2-4-1 大安煤矿煤与瓦斯突出参数测定结果表煤层编号煤的破坏类型瓦斯放散初速度（p）煤的坚固性系数（f）煤层瓦斯压力（MPa）15-15.1110.29660.04（2）矿井瓦斯等级鉴定情况根据贵州省能源局关于毕节地区工业和能源委员会关于请求审批2010年度矿井瓦斯等级鉴定报告的报告的批复，“黔能源发2010699号”；关于毕节地区工业和能源委员会关于请求审批2011年度矿井瓦斯等级鉴定报告的报告的批复，“黔能源煤炭2011792号”；关于毕节市工业和能源委员会关于请求审批毕节市2012年度矿井瓦斯等级鉴定报告的报告的批复，“黔能源煤炭2012498号”，矿井为瓦斯矿井，大安煤矿近3年的瓦斯等级鉴定情况见表2-4-2。表2-4-2 大安煤矿近年来矿井瓦斯等级情况鉴定时间矿井绝对瓦斯涌出量（m/min）矿井相对瓦斯涌出量（m/t）鉴定结果20100.17.73瓦斯矿井20110.97.73瓦斯矿井20121.5047.73瓦斯矿井（3）矿井瓦斯抽采情况大安煤矿在回风斜井附近建有地面瓦斯抽采系统，安装有高、低负压水环式真空泵各二台。高、低负压抽采泵型号均为2BEA，电机功率55kW，最大抽气量35m3/min，负压3300Pa，一台工作，一台备用；瓦斯抽采主管管径为DN377mm。一般抽采浓度为25%，年抽采纯量为20万m3左右。矿井高负压瓦斯抽采系统目前主要对1153回风巷掘进工作面煤层瓦斯进行耳朵钻场预抽。三 大安煤矿1153回风巷掘进工作面第9抽放段煤层突出参数测定3.1瓦斯含量测定煤层瓦斯含量是计算瓦斯储量和瓦斯涌出量的基础，也是预测煤与瓦斯突出的重要参数之一，所以准确测定煤层瓦斯含量是很重要的。经过几十年国内外煤炭行业的研究成果，测定煤层瓦斯含量的方法有很多，但其目前主要使用的方法有：勘探钻孔煤芯解吸法、工作面钻孔煤屑解吸法、瓦斯含量系数法与高压容量法等。根据防治煤与瓦斯突出规定，进行煤层突出危险区域性预测时，所用的瓦斯含量数据必须为井下测值。3.1.1瓦斯含量直接测定原理及方法对大安煤矿1153回风巷掘进工作面第9抽放段煤层进行瓦斯含量直接测定时，采用中煤科工集团重庆研究院的DGC型瓦斯含量测定装置进行测定。该设备的主要测定原理是基于煤体的瓦斯分为两部分：一是常压下可解吸瓦斯含量，二是常压下吸附量。其测定步骤：1、 首先在井下施工钻孔，当施工至预测含量的位置时，退出钻杆，换上取芯器，并记录下开始取芯的时间。2、 当取芯完毕时，把所取的煤样放入煤样罐中，开始解吸，并记录开始解吸的时间，井下解吸示意图见图3-1所示。3、 在井下解吸30min，并记录下每min解吸的读数，以此来推算在取芯过程中煤样的瓦斯含量的损失量。4、 当30min解吸完毕时，关紧阀门，并把煤样罐带至地面，进行实验室操作。解吸装置见图3-2所示。5、 让煤样在常压下开始解吸，当解吸完全后，此时测得的气体体积即为粉碎前煤样的解吸量。6、 把煤样罐中的煤样取出，放入粉碎机中，进行粉碎来测定煤样粉碎后的解吸量。7、 上述所得到的为煤样在常压下的可解吸量，在一个大气压条件下，在煤体还存在一部分不可解吸的瓦斯，在测定这部分瓦斯时可采用脱气法，来测定该部分瓦斯量，具体做法是把粉碎后的煤样放入煤样罐中，联接至真空泵进行抽真空，是煤体内的孔隙处于真空状态，抽真空8小时以后，把煤样罐连接至充满瓦斯气体的量筒，其所吸附的气体体积即为该样煤在常压下的吸附量。或者直接测定煤的吸附常数，计算在一个大气压下的吸附量。8、 把所测得解吸体积与算的气体体积换算成标况下的气体体积，并相加即为煤层内的残余瓦斯含量。3.1.2现场瓦斯含量测定 1、含量测定钻孔的位置选择为了对大安煤矿1153回风巷掘进工作面第九抽放段突出危险进行鉴定，在原来地质资料的基础上，需要在大安煤矿1153回风巷走向范围内选取具有代表性的点进行瓦斯含量测定。目前大安煤矿委托进行的115回风巷第姝抽放段范围内地质构造比较简单，没有断层、构造，煤层赋存比较规律且范围较小。据此本次大安煤矿1153回风巷掘进工作面第9抽放段煤层所委托进行残余瓦斯含量检测的范围选为一个地质单元，在煤层走向上共确定了3个测点作为本次区域划分的残余瓦斯含量取样地点，分别施工测定瓦斯含量的取样钻孔，为了保证现场能够对瓦斯含量进行准确测定，要求各钻孔深度在30m以上。见图3-32、瓦斯含量测定钻孔参数及测定结果序号地点标高（m）埋深（m）1开切眼后50m(运输顺槽）+16151102开切眼后100m(运输顺槽）+16151103开切眼后150m(运输顺槽）+1615110图3-3（大安煤矿1153回风巷掘进工作面煤层瓦斯含量测定地点见后附图）在上述地点进行现场打钻，采取煤样装罐并送实验室进行测定，测定实验数据见黔宜集团瓦斯实验室提供的测试报告单。通过上述测定，可得到各测点的可解吸瓦斯量。而要计算煤层瓦斯含量，则还需要计算个测点煤层在常压下的瓦斯含量。因此还需要对煤的吸附常数等其他参数进行测定。本次黔宜集团瓦斯实验室煤的吸附常数以“2008年02月28日中国矿业大学矿山开采与安全教育部重点实验室突出鉴定报告”提供的作为参考值。3.2煤样的采集现场除了测定煤层瓦斯含量以外，还需要采集煤样测定煤的坚固性系数、瓦斯放散初速度等突出相关参数，此外还需要测定煤的吸附常数和工业分析来计算煤层瓦斯压力。需要对现场煤样进行采集。根据对煤与瓦斯突出的研究，所采集煤样应该能够代表现场的基本情况，在此基础上采集最软的煤样，因此煤样的采集要遵循以下几个原则：煤样采集首选是煤层中的软分层，如果没有明显的软分层，则采集整个煤层厚度内相对较软的煤样煤样采集时要选择新鲜的煤体，即暴露时间较短且不含煤尘等杂质煤体。尽量选择干燥的煤体，如果煤体长时间经过水浸，其强度等力学性质将发生较大变化，容易造成实验结果误差较大。煤样采集后应做好标记，标记内容包括煤矿名称、煤层编号、采集地点、采集点标高和采集时间等内容，在采集和运输的过程中还应避免挤压和碰撞。根据以上几个原则，本次黔宜集团瓦斯实验室对大安煤矿1153回风巷掘进工作面第9抽放段残余瓦斯含量进行了考察并采集了部分煤样。采集的煤样。其他数据以“2008年02月28日中国矿业大学矿山开采与安全教育部重点实验室对该矿M15煤层突出鉴定结果”提供的作为参考值。3.3坚固性系数测定3.3.1测定原理煤的坚固性用坚固性细数的大小来表达。本次测定采用常用的落锤破碎测定法，简称落锤法。所测结果采用一种假定指标称为f值。这个测定方法是建立在脆性材料破碎遵循面积力能说的基础上。这个学说是雷延智在1867年提出来的，他认为“破碎所消耗的功 实验表明，n一般为1。以单位重量物料所增加的表面积而论，则表面积与粒子的直径D成反比： 设与分别表示物料破碎前后的平均尺寸，则面积就可以用下式表示： 式中比例常数，与物料的强度（坚固性）有关。上式可以写为： 式中，称为破碎比1（A）与破碎物材料所增加的表面积的（）的n次方成正比”即从上试可知，当破碎功与破碎前的物料平均直径为一定值时，与物料坚固性有关的常数与破碎比有关，即破碎比越大，值越小，反之亦然。这样，物体的坚固性可以用破碎比来表达。3.3.2仪器设备1) 型架盘天平：=200g，=0.2g。2) 量筒：直径23mm；3) 落锤；4) 分样筛：孔径0.5mm。3.3.3测定步骤从煤样中选取块度为2030mm的小煤块分成5份，每份重50g，各放在测筒内进行落锤破碎实验。测筒包括落锤（重2.4kg）,圆筒及捣臼组成。测料及量具如图3-5所示。将各份煤样依次倒入圆筒8及9内，落锤自距臼底600mm高度自由下落，撞击煤样，煤粉煤样落锤15次，可由煤的坚固程度决定。5份煤样全部捣碎后，倒入0.5mm筛孔的筛子内，小于0.5mm的筛下物倒入直径23mm的量筒内，测定粉末的高度h。3.3.4数据处理试样的坚固系数按下式求得： 式中煤样粒度2030mm的坚固系数测定值；n落锤撞击次数，次；h量筒测定粉末的高度，mm。如果煤软，所取煤样粒度达不到2030mm时，可采取粒度13mm煤样进行测定。并按下式进行换算： 当0.25时，=1.57-0.14 当0.25时，= 式中煤样粒度13mm的坚固系数测定值。3.3.5测定结果表3-2大安煤矿1153回风巷第9抽放段煤层煤样坚固性系数的测定结果采样地点实验次数选取粒径冲击次数煤粉高度煤的坚固性系数值最小值1910运输顺槽12030m31050.40.4注：表3-2源于“2008年02月28日中国矿业大学矿山开采与安全教育部重点实验室对该矿M15煤层突出鉴定结果”提供的作为参考值。3.4煤样瓦斯放散初速度P测定煤的瓦斯放散初速度也是预测煤与瓦斯突出危险性的标志之一，该指标反应了含瓦斯煤体放散瓦斯快慢的程度。的大小与煤的瓦斯含量大小、孔隙结构和孔隙表面性质等有关。在煤与瓦斯突出的发展过程中，瓦斯的运动和破坏力，在很大程度上取决于含瓦斯媒体在破坏时瓦斯的解吸与放散能力。本次测定所用的测试系统如图3-5所示。3.4.1测试原理在煤与瓦斯突出发生、发展过程中，就煤质自身而言，人们公认的观点只有两个因素：一是煤的强度。强度越大越不容易破坏，对突出发展的阻力就越大，突出的危险性就越小；相反，煤的强度越小越易破坏，其阻力就越小，破碎所需的能量及越小，突出危险性就越大。图3-5 WT-1型瓦斯扩散速度测试消突 二而是煤的放散瓦斯能力，在突出的最初一段时间内煤中所含的瓦斯放散出的越多，在突出过程中就容易形成携带煤体运动的瓦斯流，其突出危险性也就越大；相反如煤中含有大量瓦斯，但在短时间内放出的量很小，那么这种煤虽含有大量瓦斯，但不易形成瓦斯流，其突出危险性就小。该仪器就是测定上述煤质自身的第二个因素。煤的瓦斯放散能力：（1）煤的放散初速度；（2）煤样在一分钟内的瓦斯扩散速度。煤的瓦斯放散初速度，是指在一个大气压下的吸附后，在060s的瓦斯放散量P2与010s内放散量P1的差值。煤样在1分钟内的瓦斯放散速度，是在一个大气压下的吸附后，在060s各段时间上煤样放散出的瓦斯累积量。3.4.2试样制备1） 在井下采新鲜暴露面的煤样，并按煤层破坏结构分层采样，每一煤样重250g。煤样粉碎混合后，将粒度符合标准（0.20.25mm）的煤样仔细均匀混合后，称出煤样，每份重3.5g；潮湿煤样要自然晾干，除掉煤的外在水分。2） 旋下仪器的煤样瓶下部的紧固螺栓，将煤样装入。为防止脱气和充气时的煤层飞入仪器内部，必须在煤样上放一个小绵团。装上煤样瓶后先用手扶正，在旋紧紧固螺栓。3.4.3测定结果大安煤矿1153回风巷掘进工作面第9抽放段煤层煤样放散初速度的测定结果如表3-3表3-3大安煤矿1153回风巷第9抽放段煤层煤样P测定数据表采样地点试验次数瓦斯放散初速度/mmHg最大值/mmHg1152采面10.29660.2966注：表3-3源于“2008年02月28日中国矿业大学矿山开采与安全教育部重点实验室对该矿M15煤层突出鉴定结果”提供的作为参考值。3.5吸附常数测定煤对瓦斯的吸附属于性能可以用吸附常数a，b来表示。它反应了煤体吸附瓦斯量的大小和吸附的快慢。目前测定标准是基于MT/T752-1997,即煤的甲烷吸附量测定方法（高压容量法）。3.5.1制样将煤样用粉碎机粉碎后，用0.2mm粒径和0.25mm粒径的标准筛筛取50g试样。3.5.2设备吸附常数采用HCA高压容量法瓦斯吸附装置，见图3-6.图3-6 HCA高压容器法瓦斯吸附装置3.5.3测定步骤（1） 脱气缓缓打开经过气密性检查的吸附罐高压阀门