谢一矿望峰岗井突出危险卸压层防突集成技术研究阶段技术报告(2088).doc

淮南矿业（集团）公司谢一矿望峰岗井 突出危险卸压层开采综合防突集成技术研究突出危险卸压层开采综合防突集成技术研究 阶段技术报告阶段技术报告 煤炭科学研究总院重庆研究院煤炭科学研究总院重庆研究院 2008 年 9 月 淮南淮南矿业矿业（集（集团团） ）有限责任有限责任公司公司谢一矿望峰岗井谢一矿望峰岗井 突出危险卸压层开采综合防突集成技术研究突出危险卸压层开采综合防突集成技术研究 阶段技术报告阶段技术报告 院 长： 邵 军 研究员 主管院长 ： 胡千庭 研究员 所 长： 文光才 研究员 项目负责人 ： 孟贤正 研究员 2008 年 9 月 目目 录录 1 前 言.1 2 矿井及试验工作面概况.2 2.1 矿井概况 2 2.1.1 矿井地质 .2 2.1.2 煤系地层 .3 2.1.3 矿井开拓、开采 .3 2.1.4 矿井通风、瓦斯 .3 2.2 512（5）综采面概况.4 2.2.1 基本情况4 2.2.2 煤层赋存4 2.2.3 地质构造、瓦斯及其他影响因素9 3 512（5）综采面区域突出危险性预测.9 3.1 实验室参数测定10 3.2 C15煤层瓦斯压力测试.11 3.3 区域突出危险性总体分析.11 3.4 512（5）综采面突出危险分段分析.13 3.4.1块段突出危险性分析.14 3.4.2 块段突出危险性分析19 3.4.3 块段突出危险性分析24 3.5 512（5）综采面突出危险性预测结果.30 4 512（5）综采面防突措施.33 5 512（5）综采面通风方式分析.34 6 结论及建议.36 6.1 结论.36 6.2 建议 36 1 前 言 谢一矿望峰岗井系深部矿井，开采谢一矿深部-660m水平以下煤层，建井过 程发生了我国有历史记录以来最大的立井煤与瓦斯突出(以下简称“突出”)，造 成重大经济损失和人员伤亡。该矿C15煤层在-660m水平以上浅部为无突出煤层， 但进入深部后，在C15煤层施工钻孔的过程中，出现夹钻、顶钻、响煤炮甚至吸钻 等明显的突出预兆，望峰岗井田C15煤层于2007年被淮南矿业集团公司定为突出煤 层。512（5）综采面开采C15煤层，作为望峰岗井首采具有突出危险上保护来保护 严重突出危险C13煤层工作面，其防突等瓦斯灾害治理在淮南矿区尚属先例。 为此，2007 年 4 月，淮南矿业集团有限责任公司委托煤炭科学研究总院重庆 研究院（简称“重庆研究院”）将 512（5）综采面作为试验工作面，研究突出危 险卸压层开采综合防突集成技术（该项目是深部矿井石门揭煤综合防突集成技术 研究项目的变更内容），其主要研究内容： 沿空留巷 Y 型通风下向孔设计及抽采效果试验考察； C15煤层开采后 C13严重突出煤层卸压效果考察； 突出危险卸压层开采瓦斯综合治理技术，主要为突出危险卸压层采煤工 作面突出危险性预测、防突措施及效果评价； C15煤层有关瓦斯参数测试。 根据项目研究内容和现场试验工作面工程进展情况，重庆研究院在调查研究 基础上及时提出了“突出危险卸压层开采综合防突集成技术实施方案”，并与矿有 关领导研讨完善后进行现场实施。目前，该项目已完成了C15煤层有关瓦斯参数测 试及512（5）综采面突出危险性区域预测，并正在进行沿空留巷“Y”型通风下向 孔抽采被保护层C13及被保护层效果试验考察。 512（5）综采面分两个阶段回采，先回采-780m运输石门以北区域，即 512（5）综采面期，后回采-780m运输石门以南区域，即512（5）综采面期。 目前，512（5）综采面上、下顺槽及切眼均已贯通，拟准备回采，特提交 512（5）综采面进行区域突出危险性预测等研究阶段性报告。 2 矿井及试验工作面概况 2.1 矿井概况 谢一矿是一座具有近 60 年开采历史的老矿井，先后与谢三、谢二矿合并， 井田西部以谢家集矿与新庄孜矿边界及 F11-9断层为界，东部至李郢孜 XV 线及隗 店断层，南起 A1煤层-660m 水平地面投影，北以 C15煤层-1200m 水平地面投影 为界，走向长 8.10km，倾向平均宽为 2.40km，面积约 19.56km2。地表标高为 +23+25m,交通发达。 谢一矿 1979 年定为突出矿井，可采煤层 13 层，其中 C13、B11b、B9b、B4b为 突出煤层，B7、B8煤层为富瓦斯煤层。 谢一矿望峰岗井开采谢一矿深部-660m 水平以下煤层，于 2007 年 10 月投产， 设计生产能力 3.0Mt/a。 2.1.1 矿井地质 矿井含煤地层为石炭二迭系，上石炭统太原组总厚115125m，含煤710 层，煤薄且极不稳定，无开采价值。二叠系为本区主要含煤地层，总厚约940m， 顶部石千峰组不含煤。山西组、上下石盒组煤系总厚约680m，含煤40余层，自下 而上分为A、B、C、D、E五个含煤组七个含煤段，井田主要开采A、B、C三个 含煤组的四个含煤段，厚度约353m，含煤系数9.35。D、E组因煤层薄、煤质差、 不稳定，基本不可采。煤系地层走向NW2040，倾向NE，地层倾角1038， 平均23。 谢一矿井田位于淮南复向斜构造的南翼，阜凤逆掩断层和舜耕山逆逆掩断 层之间，属八公山单斜构造区。该井田地质构造属中等类型，没有大的褶曲构造 和倒转现象，仅沿走向及倾向局部有较为宽缓的波状褶曲，其表现为地层倾角沿 走向方向发生缓慢变化。井田内主要以断裂构造为主，中，小型断层发育，整个 井田为数条走向近NW，倾向NE或SW的斜切强扭转性大、中型正断层所控制， 逆断层极少见。本井田构造形态的格局，主要是受阜风逆掩断层和舜耕山逆逆 掩断层的控制，由来自南，北向挤压力的作用，而产生的剪切扭力的影响所致。 2.1.2 煤系地层 谢一井田二叠系含煤层段为山西组与上、下石盒子组，共含可采煤17层，平 均总厚度34.55m。其中C13、B11b、B9b、B8、B7、B4b为主采煤层，平均总厚 22.46m，煤层倾角l525。本井田的煤层稳定性大多属稳定型较稳定型。 试 验区域内C15煤层赋存不稳定，根据钻孔勘探及揭露资料，该块段范围内C15煤层 厚度为0.31.6m,平均1.0m，局部有一层夹矸并发育有薄煤区。该煤层属暗淡型煤， 粉末状，小碎块状，煤层结构简单。回采范围内C15煤层发育有两处薄煤区。 2.1.3 矿井开拓、开采 矿井采用斜井(立井)、多水平岩石集中大巷、分区石门开拓，走向长壁综采、 全冒落法管理顶板。 矿井以-660m水平为界，以上为谢一矿开采，以下为望峰岗井开采。 2.1.4 矿井通风、瓦斯 谢一矿通风系统极为复杂，通风流程最大达11000m，矿井建有永久抽放系统 和临时抽放系统。 谢一矿C13、B11b、B9b、B4b为突出煤层，B7、B8煤层为富瓦斯煤层。矿井- 660m水平C13煤层的实测最大瓦斯压力为4.2MPa，在-720m水平B11煤层实测最大 瓦斯压力为3.4MPa。C13、B11煤层瓦斯含量高达1520m3/t； 矿井共发生突出60次(其中谢一矿12次，谢二矿26次，谢三矿21次，望峰岗 基建矿1次)，其中石门揭煤突出强度大，原谢二矿-660m改向正石门(距地表垂深 684m)B11b煤层，突出煤量1012t，瓦斯量26000m3；望峰岗矿主立井于2006年1月5 日13时48分在井筒深956m处揭开C13煤层用中心回转抓岩机进行抓挖出煤作业过程 发生了我国立井最大突出事故，突出煤量2831t、涌出瓦斯2.9105m3。 该矿C15煤层在-660m水平以上浅部为无突出煤层，但进入深部后，在C15煤层 施工钻孔的过程中，出现夹钻、顶钻、响煤炮甚至吸钻等明显的突出预兆，望峰 岗井田C15煤层于2007年被淮南矿业集团公司定为突出煤层。 2.2 512（5）综采面概况 2.2.1 基本情况 512（5）综采面位于51采区C15煤层（线与线之间），开采标高-700m- 780m标高，北至F12-10断层，南至工广煤柱线。工作面走向长为1688m，倾斜长为 150240m,平均值为195m，面积为332670m2，煤层总厚为0.31.6m，平均值为 1.0m；煤层结构为单一型；煤层倾角2022，平均值21。该块段-线以南 C15煤层已回采至-700m标高，C13煤层-700m以上正在准备回采；-线以北C15煤 层未回采，C13煤层已回采至-720m标高左右，512（5）综采面见图14所示。 风巷分南北两段，-线以北风巷长900m，布置在C13煤对C15煤的卸压保护 区，风巷距C13煤层已回采工作面直线距离62m左右（即岩柱宽62m左右），距-780 中央石门与512（5）综采面机巷交叉处向南15m位置开始在5111 C13采煤工作面和 5112 C13采煤工作面之间有个沿走向长85m左右的煤柱，未保护到512（5）C15煤， ；与-线以南风巷长690m，与上阶段C15煤（已回采）煤柱宽7m左右；机巷向下 为实体，尚未回采。 采用薄煤层综合机械化走向长壁后退式回采，全部垮落法管理顶板。 512（5）综采面拟采取“Y”型通风方式，即机巷、风巷同时进风，乏风经风巷留用 巷道进入-720mC13底板集中巷，最后进入-660m北二回风系统，设计回采期间的工 作面总风量为2275m3/min。 512(5)综采面的C15煤下距被保护的C14煤和C13煤分别平均为3.1m和15.7m。 2.2.2 煤层赋存 512（5）综采面内C15煤层赋存不稳定，根据钻孔勘探及揭露资料，该块段范 围内C15煤层煤厚为0.31.31m，平均1.0m，局部有一层夹矸并发育有薄煤区。该 煤层属暗淡型煤，粉末状、小碎块状,煤层结构简单。回采范围内C15煤层发育有两 处薄煤区。 C15煤层向下 1.9m 为 C14煤层，厚度约 0.20.9m，平均 0.7m；向下 17m 为 C13煤层，厚度约 4.07.5m，平均 6m；向下 23.7m 为 C12煤层，厚度约 0.31.0m，平均 0.8m。C15煤层老顶为粉细砂岩，灰色灰白色，裂隙发育， 硬度大，厚度约 2.03.0m；直接顶为泥岩，灰灰黑色，少量粉砂质，性脆、 破碎，厚 2.03.0 m；直接底为泥岩，灰浅灰，泥质胶结，含较多植物化石碎 片，岩性较为破碎，局部可粉砂质含量较高，厚度平均为 1.5m，其下为 C14煤层， 厚度约 1.02.0m。该工作面煤系地层局部综合柱状图见图 5。 图图1 望峰岗望峰岗512（5）综采面（）综采面（、块段）剖面图块段）剖面图 图图2 望峰岗望峰岗512（5）综采面（）综采面（块段）剖面图块段）剖面图 图图3 望峰岗望峰岗512（5）综采面）综采面、块段示意图块段示意图 块段块段 块段块段 块段块段 512512（5 5）采）采 面面 -710 C13 顺槽 -820 C13B4 运输石门 -820-790 C13 底板轨道上山 -780mC15联巷 图图4 望峰岗望峰岗512（5）综采面）综采面块段示意图块段示意图 块块 段段 比例尺：1:200 综 合 柱 状 C15 、 、-、 、 、 、 C13、 C14 、 、 、 、 、 、 C12、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 0.8 0.31.0 0.7 0.51.0 6.0 4.07.5 0.8 0.21.0 0.2 00.4 5.1 2.56.0 1.5 02.0 1.6 1.22.5 1.2 0.62.0 4.2 3.06.0 0.7 0.20.9 0.4 00.7 1.5 1.03.0 2.3 2.03.0 1.0 0.391.31 2.5 2.03.0 0.3 0.20.4 1.4 0.82.2 0.3 0.20.4 3.0 2.04.0 0.2 0.10.3 2.7 1.53.5 图图5 512 (5)综采面煤系地层局部综合柱状图综采面煤系地层局部综合柱状图 2.2.3 地质构造、瓦斯及其他影响因素 512（5）综采面位于F13-4-1断层和F12-10断层之间，块段内构造相对简单。煤 层呈单斜构造，平均走向148，倾向58，倾角21。影响开采的地质构造主要是 F13-4-1、F新、F12-11、F12-10断层及其附生的小构造。断层推测依据为下伏C15煤实 见以及上阶段C15煤层实见，控制程度一般。区内主要断层情况见表1。 表1 512（5）综采面区域构造特征 构造名称走向倾向倾角性质落差(m)对采掘影响程度 F13-4-195573正02.0有较大影响 F新1102052正1.04.0有较大影响 F12-11791165正03.0有较大影响 F12-1098866正1.3有较大影响 C15煤层瓦斯含量仅依据 5111 C15工作面的瓦斯含量及望峰岗井主检孔、风 检孔等资料，预计该块段 C15煤层的瓦斯含量为 22m3/t。根据淮南谢一矿 5111C15保护层工作面保护效果分析及 5111C13工作面被保护范围内无煤与瓦斯 突出危险性论证科学研究报告资料，其邻近层上阶段 5111 C15工作面（标高 在-635m-702m）相对瓦斯涌出量为 20.97110.81m3/t，平均相对瓦斯涌出量 为 78m3/t。 影响采掘施工的水文地质因素主要是：C15煤层顶板裂隙水和上阶段老塘水 沿裂隙或断层带下渗。预计最大涌水量0.01m3/min，正常涌水量0.01m3/min。 煤尘：具有爆炸危险性煤层。 煤层自燃发火：自燃倾向为不自燃不易自燃，发火周期 36 个月。 地温：+24.8+26.2 地压：根据已施工同一水平巷道地压显现情况，地压较大。 3 512（5）综采面区域突出危险性预测 对谢一矿望峰岗井512（5）综采面区域进行突出危险性预测，主要采用瓦 斯地质法、“综合指标K、D”法，并结合该工作面机巷、运输巷及切眼等工作面 日常预测敏感指标（钻屑量Smax、钻屑解吸指标K1max）分布特征等综合方法进 行分析预测。 512（5）综采面相对较长，为了更好地对工作面进行突出危险性分析预测， 把整个512（5）综采面划分为3个大的预测区域：-780中央石门以北区域为 512（5）综采面块段，在机巷走向长286m；-720线石门-780中央石门之 间区域为512（5）综采面块段，在机巷走向长558m；-720线石门以南区域 为512（5）综采面块段，在机巷走向长844m。 3.1 实验室参数测定 2007 年 10 月 17 日、19 日在块段-780 中央石门以北机巷 15m 处，切眼 距机巷 30m 处，以及块段的机巷距-720线石门 533m 处分别取全煤样及软 分层煤样共五个(软分层煤样一个)送往重庆研究院瓦斯实验室测试煤的坚固性 系数 f、瓦斯放散初速度P、吸附常数和、工业性分析、真假比重、孔隙ab 率、K1P 关系曲线，其结果分别见表 2、表 3。 表表 2 512（5）综采面）综采面块段块段 C15煤煤层层煤煤的的工工业业分分析析及及瓦瓦斯斯吸吸附附参参数数 工业分析吸附常数 取样地点 Mad(%)Ad(%)Vdaf(%) 真比重 (t/m3) 假比重 (t/m3) 孔隙率 (%)ab 512(5)机巷1.0015.4335.911.411.289.2216.52401.0074 -760m512(5)综采 面切眼 0.7916.6536.041.411.326.3817.34940.9142 -720m512(5)综采面 切眼钻窝软分层 1.1823.8735.511.481.3310.1418.90530.8088 表表 3 512（5）综采面）综采面 C15煤层煤的煤层煤的 P、f 值测定结果值测定结果 取样 地点 -720m512(5) 综采面切眼 -780m512(5) 综采面切眼 512(5)综采面 机巷（块段） 512(5)综采面 机巷（块段） 512(5)综采面 机巷（块段） P 99678 f0.650.560.510.450.48 望峰岗井已在-806m C15瓦斯抽排巷取 2 个 C15煤样（2 个煤样间距 50m）， 在淮南矿业集团公司实验室进行吸附试验及工业分析，其突出指标、吸附常数、 水份、挥发份等参数，煤样分析参数结果见下表 4。 表4 512（5）综采面煤样分析结果 吸附常数 标高 (m) Mad （% ） Ad（ %） Vdaf （% ） 真密度坚固性系数 fPK ab -8060.7119.4529.91.430.531018.8724.2520.8677 -8060.7729.1921.111.550.561017.8621.9620.8378 从表 24 来看，512（5）综采面内的 C15煤层实验室测定所选煤样的地点 具有较大的代表性，能够基本代表试验区域内的 C15煤层。从实验所得的数据 来看，C15煤层的相关突出预测单项指标均较小，未全部超过防治煤与瓦斯突 出细则中的临界值，该区域内的 C15煤层具有突出危险的可能性较小。 3.2 C15煤层瓦斯压力测试 由于目前-780m C13底板巷已经施工大量穿层抽放钻孔预抽 C13煤层瓦斯， 同时钻孔施工到 C13煤层时，经常遇到喷孔严重的现象，且钻孔深达 40 余 m， 因此要施工上向穿层孔穿透 C13煤层再测量 C15煤层瓦斯压力困难。C15煤层瓦 斯压力测定最终选择在-780mC15顶板巷施工下向钻孔进行。 根据现场实际情况在-780m 运输石门以南 C15顶板巷 2#钻场、11#、13#钻场 以及 14#钻场。施工的各测压孔参数情况见表 5。 表 5 C15煤层瓦斯压力测定钻孔参数 钻孔号 方位角 （0） 倾角 （0） 见煤长度 (m) 钻孔长度 （m） 地点 封孔深度 (m) 备注 1#236-3021.226.32#钻场12 顶板破碎 (0.25MPa) 2#326-30182011#钻场11顶板破碎 3#239-20232613#钻场13 无压力上 升 4#0-90111314#钻场80.7MPa 从表 5 可以看出，所测的 C15煤层瓦斯压力均没有超过 0.74MPa，最大为 0.70MPa，但从现场封孔和施工记录来看，C15煤层顶板、底岩石较为破碎，所 测得的压力应相对偏小。根据所测得的最大瓦斯压力 0.7MPa 计算可得，C15煤 层的瓦斯含量为 6.1m3/t，瓦斯含量相对较小。 3.3 区域突出危险性总体分析 煤层有无突出危险性以及具有的突出危险性的大小与煤层的瓦斯地质因素 和顶、底板岩性有很大关系，分析煤层的瓦斯地质情况和顶、底板岩性情况， 能够从总体上掌握所分析区域内煤层的煤与瓦斯突出情况。 C15煤层厚度为 0.391.31m,平均 1.0m；其老顶为粉细砂岩，灰色灰 白色，裂隙发育，硬度大，厚度 23m，平均 2.5m；直接顶为泥岩，灰灰黑 色，少量粉砂质，性脆、破碎，厚度 23m，平均 2.3m；直接底为泥岩，灰 浅灰，泥质胶结，含较多植物化石碎片，岩性较为破碎，局部可粉砂质含量较 高，其下为 C14煤层。谢一矿实践表明，C15煤层开采没有明显的周期来压，即 采煤工作面前方难以形成异常应力集中。 512（5）综采面内所测得的 C15煤层最大瓦斯压力(表压)为 0.7MPa，并据 此计算所得的瓦斯含量为 6.1m3/t，瓦斯压力和瓦斯含量均较小，瓦斯对该区域 的突出危险性影响较小。 为了对 512（5）综采面内的区域突出危险性进行区域划分，特引入煤层区 域性突出预测综合指标来评价所划分的 3 个大的预测区域。区域性突出预测综 合指标： D=（0.0075H/f3）(P0.74) K=P/f 式中 D煤的突出危险性综合指标之一。它综合反映了煤质、瓦斯压力和地 应力的作用程度； K煤的突出危险性综合指标之二。它集中反映了煤的破坏程度和放散 瓦斯的能力； H开采深度，m； P瓦斯压力，MPa； P软分层煤的瓦斯放散初速度； f软分层的平均坚固性系数。 根据综合指标计算公式和现场测定及实验数据，计算出该矿 C15煤层 512（5）综采面内，块段预测综合指标 Kmax=20，Dmax=-0.37，块段预测综 合指标 Kmax=20，Dmax=-0.42。该两段 K 值均大于临界值 15，D 值均小于临界 值 0.25，难以准确判断突出危险性。 另外，512（5）综采面 C15煤层虽受到一定程度的破坏，但煤的破坏类型 基本属于、类，f=0.450.65、P=610、P=0.7MPa，根据防治煤与瓦 斯突出细则第 26 条规定，512（5）综采面区域内 C15煤层发生突出危险的可 能性小。 再有，512（5）综采面位于 F13-4-1断层和 F12-10断层之间 C15煤层距地表垂 深达 740810m，且局部存在煤柱影响，地应力危害是明显的。 综上所述：512(5)综采面区域内 C15煤层总体上不具有以瓦斯主导因素的突 出危险，但不能排除应力主导型突出危险性，尚需进一步分析每个块段的突出 危险性。 3.4 512（5）综采面突出危险分段分析 512(5)综采面区域内各块段的突出危险性主要依据煤巷掘进期间揭露的地 质构造、瓦斯涌出、突出危险预测指标分布特征等进行综合分析确定。 为完成突出危险卸压层采煤工作面突出危险性预测、防突措施及效果评价 这项研究内容，在掌握 512(5)综采面瓦斯地质资料的同时，根据矿方所能提供 的资料对 512(5)综采面面机巷（1600m，剩余 88m 在停采线外），风巷 （1351m，有部分掘进段未进行预测，直接掘进）及切眼煤巷（280m）掘进防 突预测最大钻屑解吸指标 K1及钻屑量 S 进行了整理。512（5）综采面的机巷、 风巷和切眼的掘进过程中，其突出危险性预测敏感指标采用淮南矿业集团公司 与重庆研究院专题研究所确定的敏感指标及其临界值： 正常地质条件正常地质条件：工作面主体煤为、结构工作面软分层厚度 mr300mm两循环预测或效检范围内煤层厚度动态变化系数 30， S07.0kg/m、K1=0.7mL/g.min1/2； 异常地质条件异常地质条件：工作面主体煤为、结构工作面软分层厚度 mr300mm两循环预测或效检范围内煤层厚度动态变化系数 30 小褶曲轴部断层落差 H：H1m，10m 范围；1mH3m，15m 范围； H3m，20m 范围，S06.0kg/m、K1= 0.5mL/g.min1/2。 3.4.1块段突出危险性分析 512（5）综采面块段巷道掘进期间，具有独立通风系统，采用 2 台 45KW 局部通风机供风，一台工作，一台备用，风量为 500m3/min。整个巷道掘 进期间，在掘进速度达到每个班进尺 1213m 时，工作面的瓦斯浓度最大基本保 持在 0.2%0.3%，其余掘进速度较小时，工作面的瓦斯浓度均不超过 0.2%，因 此，512（5）综采面巷道掘进过程中，最大绝对瓦斯涌出量是 1.01.5 m3/min。由此可见，512（5）综采面区域内的 C15煤层本身瓦斯含量较小，煤层 所测瓦斯压力也较小，512（5）综采面区域内块段的 C15煤层以瓦斯为主导 因素的突出危险的可能性很小。 块段的煤巷共进行了 126 次煤与瓦斯突出敏感指标预测，其中机巷 71 次，切眼 55 次，见图 69 所示。 由图 6、图 7 所示，在块段机巷煤巷掘进工作面测定的 71 次突出危险性 预测指标中，K1指标 1 次达到指标临界值，其余 K1值基本在 0.10.4mL/g.min1/2，S 指标虽然有 1 次指标超标,是因现场预测钻进时，钻杆摆 动致使钻孔偏大所造成的，且矿方没有进行额外的防突措施也顺利掘进，其余 S 指标基本在 46kg/m；由图 8、图 9 所示，在 512（5）综采面的切眼煤巷掘 进工作面测定的 55 次突出危险性预测指标中，K1指标均未超标，且基本在 0.10.4mL/g.min1/2，S 指标有 1 次指标超标，其原因与该块段机巷中 S 指标超 标原因相同，其余基本在 46kg/m。通过上述突出预测资料分析可知，在 512（5）综采面的块段机巷及切眼煤巷掘进工作面测定的突出危险性预测指 标中，虽然有一些预测地点的突出指标超过了防治煤与瓦斯突出细则的参 考临界值，但属现场钻进操作造成，且均未采取防突措施，安全掘进；风巷内 K1和 S 均未有超标情况发生；同时对切眼掘进瓦斯涌出监测曲线进行收集(机 巷瓦斯涌出监测曲线矿方没有保存下来)，迎头和回风浓度均没有超过 1，所 以 512（5）综采面 C15煤层在块段区域内应是无煤与瓦斯突出危险的。 此外，在块段内虽然有两条大的断层，但在断层附近煤巷掘进过程中， 均未出现指标超标和突出预兆的现象。同时，该块段内 C15煤层厚度 0.41.1m，平均厚度 0.6m，煤层总体较薄，煤层厚度变化不大，不易发生突出。 综上所述，512（5）综采面块段内可划分为无煤与瓦斯突出危险区。 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 020406080 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 掘进进尺L（m） 最大K1（ml/gmin1/2 ） 图图 6 块段机巷块段机巷 K1指标值随巷道推进分布曲线指标值随巷道推进分布曲线 0 2 4 6 8 10 12 020406080 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 掘进进尺L（m） 最大S值（kg/m） 图图 7 块段机巷预测块段机巷预测 S 指标值分布曲线指标值分布曲线 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 020406080100 120140 160 180200 220 240260 280 掘进进尺L（m） 最大K1（ml/g.min1/2） 图图 8 512(5)切眼预测切眼预测 K1指标值分布曲线指标值分布曲线 0 2 4 6 8 10 12 14 020406080100120 140160180200220240260280 掘进进尺L（m） 最大S值（kg/m） 图图 9 512(5)切眼预测切眼预测 S 指标值分布曲线指标值分布曲线 3.4.2 块段突出危险性分析 块段巷道掘进期间，具有独立通风系统，采用 2 台 45KW 局部通风机供 风，一台工作，一台备用，风量为 500m3/min。整个巷道掘进期间，最大绝对 瓦斯涌出量是 1.01.5 m3/min。这与 512（5）综采面区域内所测得的 C15煤层 本身瓦斯压力及含量是相一致的。因此 512（5）综采面区域内块段的 C15煤 层以瓦斯为主导因素的突出危险的可能性很小。 块段的煤巷共进行了 179 次煤与瓦斯突出敏感指标预测，其中机巷 115 次，风巷 64 次，见图 1013 所示。 由图 10、图 11 所示，在块段机巷掘进过程中，按照防治煤与瓦斯突 出细则来定，K1指标有一次超过临界值，S 指标有 2 次超过临界值，但没有 一次指标超过淮南矿业集团公司和重庆研究专题研究所确定的 512（5）综采面 C15煤层钻屑法预测敏感指标临界值，因此在巷道掘进的过程中没有进行额外的 防突措施，并安全顺利进尺，该预测敏感指标体系极大地解放了生产力，提高 了生产效率，实现了快速安全高效掘进。 由图 12、图 13 所示，在块段风巷掘进过程中，按照所研究的敏感指标 临界值，K1、S 值均无超标情况发生，实际掘进过程也无异常动力现象。 另外，因块段内有 4 条较大的断层构造，对生产影响较大，煤巷掘进过 程中，虽没有出现指标异常情况，但构造附近容易片帮、垮塌等，应引起生产 高度重视。 再有，该块段内存在薄煤区，同时由于断层的构造影响，煤层厚度变化较 大，局部区域甚至只剩下煤线，煤层厚度 0.11.3m，平均 0.6m。该块段虽然煤 层较薄，但煤层厚度变化本身具有一定的构造应力。 最后，因受到 5111 C13工作面和 5112 C13工作面的回采而形成的煤柱影响， 在块段内，形成部分区域应力集中。尽管该区域在巷道掘进过程预测指标 K1、S 无超标情况发生，但回采工艺与掘进存在差异，回采顶板应力活动也影 响工作面前方应力变化，该区域具有一定的突出威胁性。 综上所述，块段内 C15煤层应具有突出威胁。 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 062123190251313383448608672 掘进进尺L（m) 最大值Smax(kg/m) 图图 10 块段机巷预测最大块段机巷预测最大 S 指标值分布曲线指标值分布曲线 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 062123190251313383448608672 掘进进尺L(m) 最大K1（ml/g.min) 图图 11 块段机巷预测最大块段机巷预测最大 K1指标值分布曲线指标值分布曲线 0.0 4.0 8.0 12.0 16.0 20.0 0.0100.0200.0300.0400.0500.0600.0700.0800.0900.0 掘进进尺 最大S值(kg/m) 图图 12 、块段风巷预测最大块段风巷预测最大 S 指标值分布曲线指标值分布曲线 块块 段段 块块 段段 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0100200300400500600700800900 掘进进尺L（m） 最大K1值(ml/g.min1/2) 图图 13 、块段风巷预测最大块段风巷预测最大 K1指标值分布曲线指标值分布曲线 块块 段段 块块 段段 3.4.3 块段突出危险性分析 块段巷道掘进期间，具有独立通风系统，采用 2 台 45KW 局部通风机供 风，一台工作，一台备用，风量为 500m3/min。整个巷道掘进期间，最大绝对瓦 斯涌出量是 1.01.5 m3/min。与 512（5）综采面区域块段内所测得的 C15煤 层本身瓦斯含量较小和煤层所测瓦斯压力较小是相对应的。因此 512（5）综采 面区域内块段的 C15煤层应无以瓦斯为主导因素的突出危险性。 块段内的煤巷共进行了 223 次煤与瓦斯突出敏感指标预测，其中机巷 151 次，风巷 72 次，见图 12 17 所示。 由图 12、图 13 所示，块段风巷掘进过程中，在风巷掘进进入 5111C13工 作面保护区域之前，按照重庆院划定指标看，K1指标无一次超标，但由于受到 5111C13工作面和 5111C15工作面回采的影响，反应地应力大小的钻屑指标 S 值 有 7 次超标，且都是在进行了消突措施后，才安全掘进的，故该段内区域的 C15 煤工作面回采因形成的煤柱产生较大的应力集中区，使得块段在该区域具有 明显的突出危险性；其他区域 S 值没有超标，应无突出危险性。 由图 14、图 15 所示，在块段机巷掘进过程中，按照防治煤与瓦斯突 出细则来定，K1指标有 9 次超过 0.5mL/g.min1/2，S 指标有 10 次超过 6.0kg/m，但没有一次指标超过淮南矿业集团公司和重庆研究专题研究所确定的 512（5）综采面 C15煤层钻屑法预测敏感指标临界值，因此在巷道掘进的过程 中没有进行额外的防突措施，并实现了安全顺利进尺。表明巷道条带本身无突 出危险，所确定的预测指标临界值也符合实际情况。 另外，因块段内有较大的断层构造，对生产影响较大，煤巷掘进过程中， 虽没有出现指标异常情况，但不能排除构造造成的应力集中情况，大的断层区 域有突出威胁。 由图 16、17 所示，风巷掘进过程中，按照淮南矿业集团公司和重庆院专题 研究所划定指标来看，K1和 S 指标均无一次超标，块段该区域无突出危险性。 此外，在该块段内机巷掘进过程中，还使用了两次预测煤厚变化率作为辅 助预测指标，在整个块段机巷掘进过程中，有 8 次煤厚变化率大于 30%，但 其他指标未超过淮南矿业集团公司和重庆研究院专题研究所划定的异常地质条 件下的突出敏感预测指标，未采取防突措施，安全掘进。同时，该块段内煤层 厚度 0.61.3m，平均 1.1m，可见，虽然在块段内煤层厚度变化不大，未达到 引起突出的程度，块段内 C15煤层应无突出危险。 综上所述，512（5）综采面块段的突出危险性主要是 5111 C15工作面停 采线煤柱应力集中引起的，因此，512（5）综采面块段回风巷从 5111C15工 作面停采线向南 10m 开始至从 5111 C15工作面停采线沿 512（5）综采面走向向 北 125m 处与 512（5）综采面风巷倾斜方向向下 40m 处所辖范围内 C15煤层具 有煤与瓦斯突出危险；与该突出区域对应的倾向下方的区域 C15煤层处于断层 影响范围，属突出威胁区；其它区域 C15煤层无突出危险。 3 4 5 6 7 061.9 118.4 173.4 233.6 295.8 359.6 416.1 480.3 541.3 602.7 664.3 727.7 掘进进尺L（m） 最大值Smax(kg/m) 图图 14 块段机巷预测最大块段机巷预测最大 S 指标值分布曲线指标值分布曲线 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 061.9118.4 173.4 233.6 295.8 359.6 416.1 480.3 541.3 602.7 664.3 727.7 掘进进尺L（m） K1（ml/g.min) 图图 15 块段机巷预测最大块段机巷预测最大 K1指标值分布曲线指标值分布曲线 3 4 5 6 7 050100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 掘进进尺L（m） 最大S值（kg/m） 图图 16 块段风巷预测最大块段风巷预测最大 S 指标值分布曲线指标值分布曲线 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 050100 150 200250 300 350400 450 500550 600 掘进进尺L（m） 最大K1值（ml/g.min1/2） 图图 17 块段风巷预测最大块段风巷预测最大 K1指标值分布曲线指标值分布曲线 3.5 512（5）综采面突出危险性预测结果 512（5）综采面突出危险性预测结果见图 18、19 所示。 512（5）综采面块段内应无煤与瓦斯突出危险性，其具体范围：从开切 眼开始到-780 中央石门结束，在机巷走向长 286m，风巷走向长 300m。 512（5）综采面块段内：C15煤层具有煤与瓦斯突出威胁，其具体范围： -780 中央石门开始，至-720线石门结束，在机巷走向长 558m，在风巷走向长 566m。 512（5）综采面块段内：512（5）综采面回风巷从 5111 C15工作面停采 线向南 10m 处开始至从 5111C15工作面停采线沿 512（5）综采面走向向北 125m 处与 512（5）综采面风巷倾斜方向向下 40m 处所辖范围内 C15煤层具有 煤与瓦斯突出危险；与该突出区域对应的倾向下方的区域具有突出威胁；其它 区域 C15煤层无突出危险。 图图 1818 512512（5 5）综采面（）综采面（、块段）突出危险性区域划分图块段）突出危险性区域划分图 块段块段 无无 突突 出出 危危 险险 区区 域域 突突 出出 威威 胁胁 区区 域域 无无 突突 出出 危危 险险 区区 域域 突突 出出 危危 险险 区区 域域 C13C13 煤煤 柱柱 影影 响响 区区 域域 -710 C13 顺槽 -820 C13B4 运输石门 -820-790 C13 底板轨道上山 -780mC15联巷 图图 1919 512512（5 5）综采面（）综采面（块段）突出危险性区域划分图块段）突出危险性区域划分图 无无 突突 出出 危危 险险 区区 域域 4 512（5）综采面防突措施 根据 512（5）综采面突出危险区域预测结果，对不同危险等级的区域采取 相应的瓦斯等级管理，并编制专门措施。 在划定为无突出危险的区域，可不采取防治突出措施，但必须采取安全防 护措施，如采煤机割煤保持合理的速度，避免急速割煤；工作面煤壁拉成直线， 避免凸凹形成应力集中；加强支护，杜绝片帮冒顶事故诱发动力显现。 在划定为突出威胁的区域内，512（5）综采面每推进 3050m，应用工作面 预测方法连续进行不少于两次区域预测验证，其中任何一次验证为有突出危险 时，该区域应改划为突出危险区。只有连续两次验证都无突出危险时，该区域 仍定为突出威胁区域。检验性预测钻孔布置：沿工作面倾斜方向每 1015m 布 置一个钻孔，在断层附近 5m 左右应布置一钻孔，孔径 42mm，孔深 8m 左右， 预测指标体系采用本工作面煤巷掘进预测方法及指标临界值。 当突出威胁区改划为突出危险区以及措施效果无效区段，必须采取超前排 放钻孔补充防治突出措施，并经措施效果检验有效后，方可采取安全措施施工， 并应留有不小于 2m 的超前距。 针对 512（5）综采面存在的突出危险区和煤柱影响区，建议采取如下措施： （1）512512（5 5）综采面内划定的突出危险的区域性防突措施）综采面内划定的突出危险的区域性防突措施 对于 512（5）综采面所划定的突出危险区域，在 C15煤层风巷每隔 35m 沿煤层倾斜下方施工孔深不小于 40m，113mm 的顺层钻孔，钻孔开孔位于煤 层厚度方向的中部，见图 18 所示；其中，排放钻孔间距不大于 3m，抽采钻孔 间距不大于 5m，进行（抽）排放卸压瓦斯。施工地点：512（5）综采面风巷 内从 5111C15工作面停采线向南 10m 对应处开始施工第一个（抽）排放钻孔， 然后依次每隔 35 m 向北施工一个（抽）排放钻孔，直到把所有突出区域覆 盖为止。 （抽）排放钻孔施工完后，在钻孔瓦斯（抽）排放流量衰减稳定后，方可 停止（抽）排放。回采前进行检验预测，并根据检验结果采取相应措施，检验 性预测指标参照本工作面煤巷掘进预测指标；同时加强支护、管理等措施进行 回采作业。在回采过程中须进行检验预测。 （2）512512（5 5）综采面内的）综采面内的 C C13煤层煤柱影响区措施煤层煤柱影响区措施 C C13煤柱影响区域：煤柱影响区域：从-780 中央石门与风巷交叉位置向南 25m 处开始至- 780 中央石门与风巷交叉位置向南 110m 处止所辖的范围，走向长 85m。 512（5）综采面处于 C13煤柱影响的下区段，其影响范围有限，且煤层赋 存较正常，其风巷掘进预测无突出危险，实际掘进过程也无异常现象， 512（5）综采面在该区域划定为突出威胁区，但在该区域回采时必须采取连续 性预测，并根据预测结果采取相应的措施。 另外，该区域对应的风巷倾斜上方被 C13煤柱影响的 C15煤层，倾角较大 （平均 21），在 512（5）综采面采动影响下，风巷的倾斜方向上方的煤柱有 发生动力显现的可能性（我国重庆南桐、松藻及韩城等矿区类似地点发生过突 出伤亡事故），因此，在风巷对该区域的风巷倾斜上方煤柱影响区域的 C15煤 层必须采取预防措施。具体可在 512（5）综采面回采过程超前工作面 10m，在 风巷上帮沿 C15煤层倾斜上方布置孔深不小于 10m 的预测孔进行检验性预测， 并根据预测结果采取相应的措施。当预测有突出危险时，512（5）综采面前方 20m 范围内的风巷上方煤柱必须采取卸压排放钻孔措施，措施孔深不小于 15m，并经措施效果检验有效后方可回采；当预测无突出危险时，应采取预防 风巷片帮的措施进行回采。 （3）512512（5 5）综采面风巷上方）综采面风巷上方 C C15煤层煤柱影响区措施煤层煤柱影响区措施 512512（5 5）综采面风巷上方）综采面风巷上方 C C15煤层煤柱影响区：煤层煤柱影响区：从 5111C15采煤工作面停采 线开始向北沿走向 125m 处。 该