某工作面消突评价.doc

某煤业 集团 有限责任公司某煤业 集团 有限责任公司 某煤矿某回采工作面煤与瓦斯突出危险性某煤矿某回采工作面煤与瓦斯突出危险性 评 价 报 告 某理工大学某理工大学 2008 年年 3 月月 目目 录录 前前 言言 1 1 矿井概况矿井概况 2 1 1 矿井生产概况 2 1 2 含煤地层与煤层 3 1 3 矿井构造 5 1 3 1 矿井大中型断裂构造 5 1 3 2 矿井小型断裂构造 6 1 4 矿井煤与瓦斯突出情况 7 2 工作面概况工作面概况 10 2 1 工作面位置范围 10 2 2 煤层瓦斯情况 10 2 3 工作面掘进过程中的防突措施 11 2 3 1 突出危险性预测 检验 11 2 3 2 防突措施 11 2 4 工作面突出危险性分析 12 3 预抽回采工作面煤层瓦斯防突设计预抽回采工作面煤层瓦斯防突设计 15 3 1 防突措施选择 15 3 2 措施参数设计 15 4 抽放钻孔施工与抽放效果抽放钻孔施工与抽放效果 17 4 1 抽放钻孔施工 17 4 2 抽放效果 17 5 预抽煤层瓦斯防突效果评价依据与指标预抽煤层瓦斯防突效果评价依据与指标 18 5 1 防突效果评价依据 18 5 2 防突效果评价指标 19 6 残余瓦斯含量测定与防突效果评价残余瓦斯含量测定与防突效果评价 20 6 1 残余瓦斯含量测定 20 6 2 防突效果评价 20 6 3 评价结果可靠性分析 21 7 结论和建议结论和建议 22 1 前前 言言 某煤业 集团 有限责任公司某煤矿于 1988 年建成投产 设计年生产能力 150 万吨 开采煤层为二叠系山西组二1煤 采用斜井双水平上下山开拓 一水 平标高 150 25m 二水平 25 200m 之间 井口标高 305m 目前开采一水 平 开拓面积 8 85km2 分东西两翼进行分区开采 东翼有 11 13 15 采区 西翼有 12 14 采区 矿井投产以来 绝对瓦斯涌出量和相对瓦斯涌出量较大 2003 年以来某煤矿共发生有较完整记录的瓦斯动力现象 11 次 主要发生在矿 井东翼 11 采区 13 采区和矿井西翼 14 采区 动力现象点标高 60 20 埋藏 深度 290 570m 某回采工作面位于 14 采区 走向长度 655m 里段倾向长度 80m 外段倾 向长度 124m 地面标高 520 600m 工作面标高 21 48m 回采面积 76600m2 工作面地质储量 50 83 万吨 可采储量 48 2 万吨 由于某回采工作 面处于突出危险区域内 采用预抽煤层瓦斯的方法来防治回采过程中的煤与瓦 斯突出危险性 为安全回采创造条件 为了准确评价某回采工作面预抽煤层瓦斯后的防突效果 某煤矿委托某理 工大学对某回采工作面预抽煤层瓦斯防突效果进行评价 本次回采工作面预抽 煤层瓦斯防突效果评价依据有 1 煤炭工业部 防治煤与瓦斯突出细则 北京 煤炭工业出版社 1995 2 国家安全生产监督管理总局 煤矿瓦斯抽采基本指标 AQ1026 2006 北京 煤炭工业出版社 2006 3 国家安全生产监督管理总局 预抽回采工作面煤层瓦斯防治煤与瓦斯 突出措施效果评价方法 MT T1037 2007 北京 煤炭工业出版社 2007 4 国家煤矿安全监察局 煤矿安全规程 北京 煤炭工业出版社 2006 根据回采工作面预抽煤层瓦斯防突效果评价依据 经合理布点 科学测定 某回采工作面残存瓦斯含量低于 8m3 t 表明某回采工作面通过预抽煤层瓦斯消 除了煤与瓦斯突出危险性 为安全生产创造了有利条件 2 1 矿井概况矿井概况 1 1 矿井生产概况矿井生产概况 某矿于 1988 年建成投产 设计年生产能力 150 万吨 开采煤层为二叠系山 西组二1煤 采用斜井双水平上下山开拓 一水平标高 150 25m 二水平 25 200m 之间 井口标高 305m 目前开采一水平 开拓面积 8 85km2 分东 西两翼进行分区开采 东翼有 11 13 15 采区 西翼有 12 14 采区 矿井有五个进风井 四个回风井 通风方式采用中央并列与区域混合抽出 式通风 采煤方法主要是炮采放顶煤和综采放顶煤 走向长壁后退式 全部垮 落式管理顶板 回采工作面采用 U 型通风 一般配风 600 800m3 min 掘进工 作面采用局扇通风 一般掘进头风量为 200 250m3 min 开采煤层具有自然发 火倾向 发火期为 2 个月 表表 2 1 某煤矿近年瓦斯等级鉴定统计表某煤矿近年瓦斯等级鉴定统计表 矿井投产以来 绝对瓦斯涌出量和相对瓦斯涌出量较大 历年矿井瓦斯鉴 定为高瓦斯矿井 表 2 1 2003 年以来 个别地段出现的瓦斯集中涌出现象和 偶然发生的瓦斯局部聚集等 成为发生瓦斯事故的隐患 年 份 年产量 t 绝对瓦斯涌出量 m3 min 相对瓦斯涌出量 m3 t 矿井瓦斯 等级鉴定 备 注 199710 2310 18高依据规程 19988 549 85高依据规程 19997 7710 55高依据规程 200012 479 97高依据规程 200172888822 6514 42高依据规程 2002120035726 539 56高依据规程 2003142437829 48 96高依据规程 2004141116728 8410 53高依据规程 2005143900233 6410 12高来源矿上 3 1 2 含煤地层与煤层含煤地层与煤层 与华北地区类似 含煤岩系属于石炭 二叠系 含煤地层有太原组 山西 组 下石盒子组及上石盒子组 属多煤组多煤层地区 其中山西组为本井田主 要含煤地层 含煤地层总厚约 576m 共含煤六组 计 28 层煤 煤层总厚 7 30m 含煤 系数 1 27 全井田仅二1煤层大部分可采 其它煤层均属不可采或偶尔可采 可采煤层厚 0 18 88m 可采含煤系数 0 73 太原组 太原组 含煤九层 一1煤层 俗称底煤 厚 0 2 50m 平均厚 0 50m 因 原勘探程度不够 其可采情况尚难定论 其它煤层均属不可采或偶尔可采 煤 层总厚 1 73m 含煤系数 4 33 山西组 山西组 含煤五层 仅二1煤层全井田大部分可采 二3煤层偶尔可采 其它均属不可采煤层 煤层总厚 4 46m 含煤系数 6 23 可采煤层厚 4 22m 可采含煤系数 5 89m 二1煤层位于煤组底部 大占砂岩为其直接顶板 二2煤层夹在大占砂岩 中 为偶见 二3 二4煤层位于煤组中部 为常见煤层 二5煤层位于香炭砂 岩之上 仅 16015 孔见及 二1煤层的稳定性受多种因素控制 二2煤层发育与大占砂岩中是否夹有 泥岩或砂质泥岩有关 当其夹有泥岩或砂质泥岩时 则有二2煤层存在 二3 二4煤层稳定性与大占砂岩顶部湖沼相的发育程度有关 当湖沼相发育时 则 二3或二4发育 二者多呈消长关系 二1煤煤岩成分多以亮煤为主 暗煤次之 其中夹微量丝炭和少许镜煤条 带 因成煤后期构造影响 煤层层理受到严重破坏 煤层中含有较多的滑面 滑面上可见镜面和大量的擦痕 平均容重 1 39T m3 比重为 1 5 孔隙度为 7 12 煤层结构简单 机械强度极低 粉状 易污手 原煤灰份平均 20 01 属中灰煤 全硫含量 2 01 属中硫煤 变化趋势是井田西南部灰产率 硫含 量高 东北部低 沿倾向浅部高 深部低 同一煤层下部较高 下石盒子组 下石盒子组 含煤三层 均为偶见煤层且不可采 煤层分布在大紫泥岩与 四煤组底板砂岩之间的一套紫红色地层中 三1煤层位于煤组下部紫色泥岩中 俗称 紫夹煤 井田外一孔见到 三2煤层位于煤组中部 仅 1203 和 1508 孔 4 见到 三3煤层位于四煤组底板砂岩之下的紫色泥岩中 仅付 1804 孔见到 该 组煤层一般均被炭质泥岩所代替 上石盒子组 上石盒子组 共含煤三组 四 五 七煤组 计 11 层煤 四煤组位于本 组下部 五煤组位于本组中上部 七煤组位于本组上段的中下部 除七1 七2 煤层偶尔可采外 其余均属不可采煤层 煤厚总厚 1 09m 含煤系数 0 28 四煤组煤层较均匀的分布在整个煤组段中 四1煤层位于四煤组底部 为 偶见煤层 四2煤层位于煤组中下部 为常见煤层 顶板常为厚度不大的灰白 色中粒砂岩 易于辨认 四3煤层位于煤组中部 为偶见煤层 四4煤层位于煤 组中上部 为常见煤层 四5煤层位于煤组上部 仅 1607 孔见 四煤组段含煤 性由西南向东北逐渐变差 在 19 勘探线以东 煤层多为炭质泥岩代替 四2与 四4煤层均较常见 间距稳定在 18m 左右 为四煤组煤层的组合特征 五煤组和七煤组煤层的组合特征有相似之处 煤层夹在厚 3 5m 的深灰色 泥岩或砂质泥岩中 均以密集形式出现 煤层相邻间距小 五煤组煤层位于煤 组段的上部 五1煤层较常见 五2 五3煤层偶见 以五3煤层顶板常为厚层 中粒砂岩为其组合特征 七煤组煤层位于煤组段的中部 煤层间距小 以七1 和七2煤层较常见 七3煤层偶见 以七2煤层顶板常为中 粗粒砂岩为其煤层 组合特征 图图 2 1 某煤田构造纲要图某煤田构造纲要图 5 1 3 矿井构造矿井构造 某煤矿位于某向斜北翼 为一平缓的简单单斜构造 图 2 1 井田内地层 走向北东 倾向南东 倾角西部稍大 在 9 11 之间 东部较小 为 7 8 据 三维地震勘探资料 在井田单斜构造背景上发育有小的波状起伏或次级褶皱 使煤层底板等高线发生不同程度的弯曲变化 1 3 1 矿井大中型断裂构造矿井大中型断裂构造 井田内大中型断裂构造稀少 规模比较大的断层主要有 F58 F2和 F29 而 且均为井田边界断层 1 F58断层断层 又称龙潭沟断层 位于矿区西南部边界龙潭沟 山神庙一带 走向 40 50 倾向 NE 倾角 70 80 落差大于 500m 延伸长度约 45km 断层南西盘远离 断层依次出露奥陶 寒武和震旦系地层 断层北东盘远离断层依次出露寒武 奥陶 石炭 二叠系地层 在靠近断层处 两盘岩层产状变化均出现直立和倒 转 远离断层 岩层产状逐渐趋于正常 另外 在断层北部断层上盘奥陶系灰 岩地层中 有一系列断层发育 规模不等 与主断层近于平行 可视为主断层 的伴生构造 2 F2断层断层 亦称许村断层 自学村经 80 号孔附近过畛河经陈湾南沟 石家门外向东延 展 走向近 EW 倾向 N NNE 倾角 65 70 落差 150 200m 为井田东北部 边界断层 地表迹象明显 畛河西岸见 P21 2与 P22地层呈断层接触 东岸见 P21 1与 P21 2 P21 2与 P22地层呈断层接触 80 号孔在孔深 136 17m 处穿过本断层 落差 150m 3 F29断层断层 该断层在地表自老大沟经眷庄村延伸至畛河后交于 F2 为井田东北部边界 断层 地表所见落差 25 50m 走向 NNW 倾向 SWW 倾角 65 70 勘探中 有补 8 补 9 补 10 地质点控制 均见 P21 2上部地层与 P22呈断层接触 3302 钻孔附近见 P21 2地层错开 3501 孔中见二1煤底板泥岩直接覆于太原组 L7灰岩 6 之上 岩心破碎且倾角变陡 地层间距缩短 14m 除了上述主要构造行迹外 井田周围尚发育一些规模较小的断层 落差小 于 35m 延伸长度一般在 1000m 范围之内 主要断层特征 断层性质以正断层为主 在统计的 27 条断层中 有 25 条正断层 2 条 逆断层 逆断层见于井田北部的丘沟和张窑院两地 在地表均表现为煤系地层 底部的奥陶系灰岩与本溪组地层被错开 断层产状以斜向断层为主 其次为走向断层 倾向断层最少 断层倾向 表现为向两个相反的方向倾斜 断层倾角一般 60 70 断层落差普遍较小 在统计的 27 条断层中 断层平均落差 18m 落差小 于 10m 的断层有 11 条 占统计断层总数的 41 落差小于 20m 的断层有 19 条 占统计断层总数的 70 落差在 20m 以上的断层总共只有 8 条 占统计断 层总数的 30 断层空间分布极不均匀 成组成群发育 井田西南部靠近 F58断层附近 有 15 条断层 占统计断层总数的 56 井田东北部靠近 F29和 F2断层附近 有 10 条断层 占统计断层总数的 37 而在井田内广大区域只发育有 2 条断层 而且落差均较小 反映出边界断裂对研究区内断层分布 落差及产状具有控制 的特点 1 3 2 矿井小型断裂构造矿井小型断裂构造 某煤矿自 1988 年底投产以来 回采面积约 3km3 生产过程中 对遇到的小 断层均进行了现场编录 鉴于井田内在勘探和生产中均未见及大断层 故不存 在构造分区问题 对所有生产中揭露的小断层进行统计分析得出 1 断层性质 生产中所见煤层断主要为正断层 逆断层仅见一条 1991 年 2 月 24 日 在 11 采区 11091 工作面上巷见一小型逆断层 产状 60 65 落差 1 8m 2 断层产状 根据对 137 条断层统计 断层走向主要呈北东向 与地层走向一致 倾角 一般在 70 左右 属于走向断层 另一组北西向 与地层走向垂直 具有张剪 性特征 节理面倾角近直立 属于倾向断层 7 3 断层落差 煤层中揭露的断层落差普遍较小 平均 1 77m 一般小于 3m 据统计 落 差小于 4m 的断层占统计断层总条数的约 98 5 落差小于 3m 的断层占 91 落差在 2m 以下的占 73 在全部统计断层中 只有 2 条断层落差大于一个煤 厚 平均 4 22m 其中 一条断层是在 12021 工作面回采过程中揭露的 落差 9m 产状 138 68 另一条断层见于 12 采区西大巷 落差 5 5m 产状 15 42 该断层面处可见 0 25m 宽的断层带 沿断层带有淋水现象 4 断层分布 从生产揭露的情况来看 煤层断层分布存在明显的不均匀性 有些工作面 小断层发育密集 有些工作面比较稀疏 5 断层面特征 根据记录 断层面普遍光滑平直 个别断层面呈弧状 在断层面上一般均 发育有清晰的水平擦痕 擦痕的倾角一般小于 15 通常 10 左右 也有部分断 层擦痕是直立的 在断层面之间 构造岩一般不发育 只有个别断层有断层带 且沿断层带有流水现象 在断层面两盘 多数情况下裂隙不发育 岩石完整 也有部分断层裂隙发育 岩石较为破碎 但规律性不明显 6 断层延伸 根据有记录的 107 条断层统计 有 102 条断层均为顶断底不断的断层 另 外 在 11081 工作面和 12161 工作面下巷见有 2 条断层是底断顶不断 在 12141 工作面 12141 工作面下巷和 11201 工作面上巷见有 3 条断层煤层顶底板 均被断开 某矿在建井阶段共编录二1煤层上部岩层中断层 23 条 其中 主井见断层 9 条 副一斜井见断层 6 条 副二斜井见断层 8 条 断层性质 落差 产状以 及断层面特征等均与煤层断层特征近似 矿井生产过程中 对 15 采区和 12 采区进行了三维地震勘探 重点探查了 断层的发育情况 与生产中揭露的煤层断层相比 相同点是 断层性质均为正 断层 断层产状一致 不同点是 断层落差差别很大 勘探区落差大于 5m 的 断层密度是采掘揭露区断层密度的 10 倍 8 1 4 矿井煤与瓦斯突出情况矿井煤与瓦斯突出情况 截止到 2006 年 12 月 某煤矿共发生有较完整记录的瓦斯动力现象 11 次 其中掘进工作面 10 次 回采工作面 1 次 从突出分布来看 矿井东翼 11 采区 13 采区均发生过瓦斯异常涌出动力现象 15 采区目前还没有发生过动力现象 矿井西翼 14 采区多次发生瓦斯异常涌出动力现象 12 采区没有发生过瓦斯动 力现象 11 采区在 11221 工作面下巷连续发生 3 次瓦斯动力现象 根据发生的动力 现象特征判断 第一次和第三次属于压出类型 第二次属于突出类型 13 采区仅在 13 专用回风下山发生 1 次瓦斯动力现象 属于压出类型 14 采区多次发生瓦斯动力现象 截止到 2006 年 12 月共发生 7 次动力现象 其中 6 次发生在煤巷掘进过程中 1 次发生在工作面回采过程中 依据现有记 录判断均属于压出类型 历次瓦斯动力现象基本特征见表 3 1 9 表表 3 1 某煤矿二某煤矿二1煤层瓦斯动力现象统计表煤层瓦斯动力现象统计表 突出强度 序 号 工作面名称 及位置 突出时间 标高 m 垂深 m 瓦斯含 量 m3 t 瓦斯压 力 Mpa 煤量 t CH4 m3 主要动力现象预兆及动力效应主要动力现象预兆及动力效应 性 质 1 13 专回 50m 处2006 7 12 6029080 869 6先听到煤炮声 煤尘飞扬 瓦斯涌处迅速增大 煤体整体推出 1 5m 压 出 211221 下巷 650m 处 2005 6 12 204859 50 93 12145瓦斯浓度突然增大 接着连响煤炮声 煤尘增大 煤体外移 压 出 3 11221 下巷掘 到 670m 处 2005 6 22 20485100 926473 瓦斯浓度增大 连响煤炮声 大量煤尘 分选现象明显 大颗粒在下 粉煤在上 有抛出 现象 堆积角为 25 30 突 出 411221 下巷 711m 处 2005 8 23 2048510 50 92 391 2 有煤炮声 正头片冒 煤尘飞扬 瓦斯大 下帮煤体外移约 500mm 正头向后 6m 处底板 鼓起约 200mm 堆积煤体没有无分选性 压 出 5 某上巷距皮带 口 132m 处 2006 3 19 40 1 556 98 50 862 053片帮 大量煤尘飞扬 瓦斯增大 压 出 6 某下巷距皮带 口 300m 2006 4 2 22 50 55010 50 869216堆积距离 2 3m 堆积角 45 煤厚 11 6m 有效风量 554m3 min 绝对瓦斯量 2 26m3 min 压 出 7 14181 综采面 599m 2006 12 2 15 75599 50 86503500 堆积距离 1 5m 煤厚 2 6m f 值 0 2 有效风量 1090m3 min 绝对瓦斯量 5 67m3 min 老塘有煤炮声 顶板周期来压 瓦斯从煤墙内涌出 瓦斯非常大 持续时间约 1 2 小时 浓 度有 10 压 出 8 14191 上巷距 皮带巷口 310m 04 8 25 10550101 22 8332 6 216 116 6 掘进至 280m 工人正在准备上梁 正头出现一声煤炮 接着上半部有大块煤下落 煤尘大 瓦斯涌出突然增大 煤体后移 2m 正头瓦斯浓度 12 9 回风浓度大于 3 堆积距离 2m 堆积角 25 煤厚 4m 倾角 6 度 有效风量 375m3 min 压 出 9 14191 下巷距 皮带巷口 15m 03 7 14 1057010 51 25 88 响煤炮后正头出现两个孔洞 孔洞形状轴线与水平面之夹角 50 煤尘增大 堆积距离 2m 堆积角 45 煤层倾角 6 无构造 有效风量 228m3 min 压 出 10 14 皮带下山 14191 面上巷 口下 8m 03 5 24 15 2569101 2281380 先听到如闷雷煤炮声 煤尘飞扬 瓦斯涌出迅速增大 正头煤体退约 2 5m 正头出现一条 小断层 压 出 11 14 专回下山上 距专回底 160m 04 5 29 1057010 51 212 5 响煤炮 煤体向后推 0 8m 堆积距离 2m 煤层倾角 6 有效风量 260m3 min 4m 内巷道裂 缝严重 压 出 10 2 工作面概况工作面概况 2 1 工作面位置范围工作面位置范围 某工作面位于某煤矿 14 采区下山东翼中部 上邻 14 采区运输大巷保护煤 柱 下邻 14171 工作面 东邻 14 与 12 采区保护煤柱 西邻 14 采区皮带下山保 护煤柱 地面无建筑物和水体 某工作面走向长度 655m 里段倾向长度 80m 外段倾向长度 124m 地面 标高 520 600m 工作面标高 21 48m 回采面积 76600m2 工作面地质储 量 50 83 万吨 可采储量 48 2 万吨 该工作面于 2007 年 3 月掘进完毕 计划于 2007 年 5 月开始回采 回采时 采用走向长壁综采恒底式开采 顶板采用全部垮落法管理 2 2 煤层瓦斯情况煤层瓦斯情况 某工作面煤层厚度变化较大 厚度在 0 14 5m 之间 平均厚度 4 5m 煤层 倾角 6 11 煤层原生结构受构造作用 煤层破坏 层理不清 结构紊乱 煤 层结构简单 偶见夹矸 含 FeS2结核 煤质为贫瘦煤 表表 2 1 某矿某矿 14 下山采区煤层瓦斯参数下山采区煤层瓦斯参数 序号孔号埋深 m 瓦斯含量 m3 t 瓦斯压力 MPa 1瓦斯孔 4478 479 840 86 2瓦斯孔 5478 479 840 92 3瓦斯孔 6516 3110 051 00 41007554 149 230 86 51107560 1910 481 19 工作面煤层构造软煤普遍发育 绝大多数属于典型的 类构造软煤 硬煤分布仅局部可见 根据现场取样测定结果 坚固性系数 f 为 0 19 0 42 平 均为 0 25 瓦斯放散初速度 P 为 6 95 26 51 平均为 13 27 11 根据某理工大学 2003 年 12 月提交的 豫西 义煤集团某煤矿二1煤瓦斯 赋存规律及矿井瓦斯防治技术研究 某矿 14 下山采区煤层底板标高在 25m 以 深 实际控制的瓦斯参数测点有 5 个 瓦斯参数见表 2 1 14 下山采区为突出 危险采区 某工作面位于 14 下山采区内 为突出危险工作面 2 3 工作面掘进过程中的防突措施工作面掘进过程中的防突措施 2 3 1 突出危险性预测 检验 突出危险性预测 检验 根据对某工作面巷道煤壁构造软煤跟踪观测的结果 该工作面煤层构造软 煤普遍发育 绝大多数属于典型的 类构造软煤 硬煤分布仅局部可见 据 此判定某工作面煤层全部为构造软煤 这些构造软煤分层在大多数情况下整层 发育 软煤的瓦斯突出参数都大大超出 煤矿安全规程 和 防治煤与瓦斯突 出细则 规定的临界值 说明该工作面煤层已经具备了发生煤与瓦斯突出的煤 层条件 在某工作面上 下巷及切眼掘进期间 突出危险性预测和防治突出措施的 效果检验采用最大钻屑量指标 S 瓦斯解吸指标 h2 和钻孔瓦斯涌出初速度 q 三项指标 各指标预测 效果检验 瓦斯突出危险性临界值如表 2 2 所示 表表 2 2 瓦斯突出危险性预测 效果检验 临界值瓦斯突出危险性预测 效果检验 临界值 最大钻屑量 S kg 瓦斯解吸指标 h2 Pa 钻孔瓦斯涌出初速度 q L min 突出危险性 5 180 4有突出危险 5 180 4无突出危险 当上述三项指标有一个及一个以上指标超限时 预测工作面有突出危险性 或防治突出措施无效 当上述三项指标均不超限时 预测工作面无突出危险性 或防治突出措施有效 2 3 2 防突措施防突措施 某上 下巷在掘进过程中 局部巷道上部有碴 放炮瞬间瓦斯涌出量较大 此外 由于该工作面大部分煤层较厚 掘进过程中瓦斯涌出量较大 在掘进期 12 间主要采取了掘进前先打瓦斯释放钻孔和煤层注水的消突措施 采用放小炮处 理上部伪顶碴 下部煤层采用手镐掘进 同时加强顶板和煤壁管理 防止片帮 冒顶造成瓦斯超限 并加强了通风系统的管理 某上 下巷在掘进前先打 10 个孔深不小于 10m 的超前钻孔 经效果检验 指标小于临界值时方可掘进 预留措施孔超前距不小于 5m 超前钻孔布置如图 2 1 所示 图2 3 14151上巷瓦斯释放钻孔布置示意图 123 7695 4 8 1 4 5 2 6 3 7 8 9 此外 加强对掘进工作面迎头煤壁的注水工作 注水以煤壁渗水为宜 在 打钻及注水期间 派专人观察正头瓦斯探头 发现瓦斯浓度达 0 6 时 及时通 知打钻或注水人员停止作业 2 4 工作面突出危险性分析工作面突出危险性分析 1 某上巷 某上巷 某上巷于 2006 年 2 月开始掘进 2006 年 12 月掘进完毕 图 2 2 是根据上巷掘进过程中措施效果检验实测指标值绘制的最大钻屑量 S 瓦斯解吸指标 h2 和钻孔瓦斯涌出初速度 q 沿巷道长度变化曲线 由图 2 2 中可以看出 在上巷掘进期间所统计的 146 次效果检验中 有 29 次指标超标 占预测和效果检验总数的 19 9 最大钻屑量 S 最大值为 5 5kg 瓦斯解吸指标 h2最大值为 372Pa 钻孔瓦斯涌出初速度 q 最大值为 图图 2 1 超前钻孔布置示意图超前钻孔布置示意图 13 25 54L min 下巷在掘进到距皮带口 132m 处发生过一次瓦斯动力现象 压出煤量 2t 瓦斯涌出量 53m3 0 10 20 30 40 0100200300400500600700 h2 10 xPa q L min S kg m 2 某下巷 某下巷 某下巷 2006 年 1 月开始掘进 2006 年 12 月掘进完毕 图 2 3 是根据下巷掘进过程中措施效果检验实测指标值绘制的最大钻屑量 S 瓦斯解吸指标 h2 和钻孔瓦斯涌出初速度 q 沿巷道长度变化曲线 由图 2 3 中可以看出 在下巷掘进期间所统计的 117 次效果检验中 有 23 次指标超标 占预测和效果检验总数的 19 7 最大钻屑量 S 最大值为 5 6kg 瓦斯解吸指标 h2最大值为 294Pa 钻孔瓦斯涌出初速度 q 最大值为 14 31L min 下巷在掘进到距皮带口 300m 处发生过一次瓦斯动力现象 压出煤量 9t 瓦斯涌出量 216m3 图图 2 2 14151 上巷预测检验指标随巷道长度的变化上巷预测检验指标随巷道长度的变化 14 0 10 20 30 40 0100200300400500600700 h2 10 xPa q L min S kg m 3 某切眼 某切眼 在切眼掘进期间所统计的 33 次效果检验中 只有 1 次指标超标 占预测和 效果检验总数的 3 0 最大钻屑量 S 最大值为 4 1kg 瓦斯解吸指标 h2最大 值为 156Pa 钻孔瓦斯涌出初速度 q 最大值为 13 07L min 从某工作面上 下巷及切眼掘进过程中效果检验指标 53 次超限情况及掘进 过程中发生的瓦斯动力现象来看 某工作面煤层具有较大的瓦斯突出危险性 图图 2 3 14151 下巷预测检验指标随巷道长度的变化下巷预测检验指标随巷道长度的变化 15 16 3 预抽回采工作面煤层瓦斯防突设计预抽回采工作面煤层瓦斯防突设计 3 1 防突措施选择防突措施选择 预抽回采工作面煤层瓦斯的防突措施 主要有穿层钻孔预抽和顺层钻孔预 抽两种 可以根据煤层的具体覆存条件 采掘部署情况 钻孔施工条件及抽放 时间 通过综合分析进行确定 根据某煤矿二1煤层赋存条件和瓦斯地质情况 某回采工作面采用顺层钻 孔预抽煤层瓦斯的方法来防治煤与瓦斯突出 3 2 措施参数设计措施参数设计 在上 下巷自切眼向外 5m 处 每隔 2 2 5m 施工一个直径为 89mm 的本煤 层钻孔 自切眼向外 100m 范围内 下巷钻孔深度不低于 60m 上巷钻孔深度 不低于 40m 中部不留空白带 自切眼 100m 以外 下巷钻孔深度不低于 60m 上巷钻孔深度不低于 50m 中部不留空白带 上下巷钻孔呈单排眼布置 钻孔距底 0 6 1m 钻孔沿煤层倾向方向布置 本煤层钻孔布置如图 3 1 所示 图2 6 本煤层抽放钻孔布置示意图 根据井下实际条件及经验 抽放钻孔封孔时采用聚胺酯和水泥砂浆封孔相 结合的方法 某上巷铺设 2 趟干管 1 趟直径为 200mm 的 PVC 管 用于上巷本煤层钻孔 瓦斯抽放 抽放泵为西翼地面永久抽放泵 其型号为 SKA 520 流量为 250m3 min 1 趟直径为 200mm 的 PVC 管 用于高位钻孔抽放瓦斯 上拐角 插管和切眼浅孔抽放瓦斯 抽放泵为 14 采区固定瓦斯抽放泵 其型号为 2BEC 图图 3 1 某工作面预抽煤层瓦斯钻孔布置示意图某工作面预抽煤层瓦斯钻孔布置示意图 17 126 通过三通蝶阀控制管路实现抽放 下巷铺设 1 趟直径为 200mm 的 PVC 管 用于下巷本煤层钻孔瓦斯抽放 抽放泵为西翼地面瓦斯永久抽放泵 其型号为 SKA 520 流量为 250m3 min 上下巷直径为 200mm 的瓦斯抽放管路并联与直 径为 300mm 主管路连接 构成总体瓦斯抽放系统 18 4 抽放钻孔施工与抽放效果抽放钻孔施工与抽放效果 4 1 抽放钻孔施工抽放钻孔施工 某回采工作面防突抽放钻孔自 2007 年 1 月开始施工 截至 2008 年 3 月底 某下巷共施工顺层防突抽放钻孔 271 个 合计孔深 15462m 某下巷共施工顺层 防突抽放钻孔 220 个 合计孔深 11638m 在某回采工作面推进过程中 在工作面上下巷动压区 20m 范围内 每 0 5m 补打 1 个钻孔 4 2 抽放效果抽放效果 某回采工作面防突抽放钻孔自 2007 年 4 月开始抽放 每旬对上下巷抽放参 数检测 1 次 如表 4 1 所示 另据统计资料 截至 2008 年 2 月底 某回采工作 面累计抽放瓦斯 136 万 m3 含采空区 表表 4 1 某回采工作面防突抽放钻孔抽放参数某回采工作面防突抽放钻孔抽放参数 月份地点联网钻孔 个 钻孔深度 m 瓦斯浓度 流量 m3 min 抽放负压 KPa 上0211 9 2007 下巷1898505213 1810 上巷19487305 618 4912 10 2007 下巷15569754 812 8414 66 上巷1908550821 1513 11 2007 下巷2189810313 2415 上巷184521 1826 66 12 2007 下巷172424 1113 33 上巷16055 216 66 1 2008 下巷154816 2911 33 上巷12154453 220 7919 33 2 2008 下巷13761653 511 3712 66 上巷16272901522 1719 23 3 2008 下巷16574251420 4917 33 19 5 预抽煤层瓦斯防突效果评价依据与指标预抽煤层瓦斯防突效果评价依据与指标 5 1 防突效果评价依据防突效果评价依据 根据我国已颁布实施的有关回采工作面预抽煤层瓦斯防治煤与瓦斯突出的 法规 规范 回采工作面预抽煤层瓦斯防突效果评价依据有 1 防治煤与瓦斯突出细则防治煤与瓦斯突出细则 1995 第 第 53 条条 单一的突出危险煤层和无保护层可采的突出煤层群 可采用预抽煤层瓦斯 防治突出的措施 钻孔应控制整个预抽区域并均匀布孔 2 煤矿安全规程煤矿安全规程 第一百九十条第一百九十条 预抽煤层瓦斯后 必须对预抽瓦斯防治突出效果进行检验 其有效性指标 应根据矿井实测资料确定 如无实测数据 可依据下列指标之一确定 预抽煤层瓦斯后突出煤层的残存瓦斯含量小于煤层始突深度的原始瓦斯 含量 煤层瓦斯预抽率大于 30 3 煤矿瓦斯抽采基本指标煤矿瓦斯抽采基本指标 AQ1026 2006 第 第 4 1 条条 突出煤层工作面采掘作业前必须将控制范围内煤层的瓦斯含量降到煤层始 突深度的瓦斯含量以下或将瓦斯压力降到煤层始突深度的煤层瓦斯压力以下 若没能考察出煤层始突深度的煤层瓦斯含量或压力 则必须将煤层瓦斯含量降 到 8m3 t 以下 或将煤层瓦斯压力降到 0 74MPa 表压 以下 4 预抽回采工作面煤层瓦斯防治煤与瓦斯突出措施效果评价方法 预抽回采工作面煤层瓦斯防治煤与瓦斯突出措施效果评价方法 MT T1037 2007 第 第 6 条条 评价预抽回采工作面煤层瓦斯防突措施效果的指标及判别标准 应根据矿 井实测资料确定 如无实测资料 则预抽回采工作面煤层瓦斯达到下列条件之 一 则无突出危险 残余瓦斯压力残余瓦斯压力 评价单元煤层的残余瓦斯压力小于该煤层始突深度的原始煤层瓦斯压力 若没有煤层始突深度的瓦斯压力的数据 则煤层残余瓦斯压力小于 0 74MPa 残余瓦斯含量残余瓦斯含量 20 评价单元煤层的残余瓦斯含量小于该煤层始突深度的原始煤层瓦斯含量 若没有煤层始突深度的瓦斯含量的数据 则煤层残余瓦斯含量小于 8m3 t 突出危险性评价综合指标突出危险性评价综合指标 D 值值 评价单元煤层突出危险性综合指标 D 值小于 0 25 若计算 D 值的公式中两 个括号内的计算值都为负时 则不论 D 值多大 均为防治突出措施有效 5 2 防突效果评价指标防突效果评价指标 根据回采工作面预抽煤层瓦斯防突效果评价依据 回采工作面预抽煤层后 同时满足以下两个指标 则预抽煤层瓦斯防突措施有效 回采工作面已无煤与 瓦斯突出危险性 1 钻孔指标 钻孔指标 抽放钻孔控制整个预抽区域并均匀布孔 沿回采工作面走向 倾向和煤层 厚度没有空白带 2 瓦斯指标 瓦斯指标 回采工作面预抽煤层瓦斯后 煤层残余瓦斯压力小于 0 74MPa 或煤层残 余瓦斯含量小于 8m3 t 或煤层突出危险性综合指标 D 值小于 0 25 同时要对评价单元划分的合理性 测点布置的代表性 瓦斯指标测定的规 范性进行分析 论证评价结果的可靠性 21 6 残余瓦斯含量测定与防突效果评价残余瓦斯含量测定与防突效果评价 6 1 残余瓦斯含量测定残余瓦斯含量测定 截至 2008 年 3 月中旬 某回采工作面剩余走向长度 348m 在某下巷 根 据 煤矿瓦斯抽采基本指标 AQ1026 2006 第 5 条和 预抽回采工作面煤层 瓦斯防治煤与瓦斯突出措施效果评价方法 MT T1037 2007 第 7 条 按 AQ1046 2007 规定测定了残余瓦斯含量 测定结果如表 6 1 所示 表表 6 1 某煤矿某回采工作面残余瓦斯含量测定结果某煤矿某回采工作面残余瓦斯含量测定结果 地点 CH4含量 m3 t r 自然组份 工业分析 备注 解吸量1 83CH468 38Mad1 75 损失量0 36N231 62Ad15 38 残存量2 15CO2Vdaf20 35 距停采 线 320m CH4含量4 39 G 231 8g 解吸量2 50CH480 73Mad0 96 损失量0 69N219 27Ad13 29 残存量2 37CO2Vdaf19 64 距停采 线 200m CH4含量5 56 G 223 8g 解吸量1 47CH481 49Mad1 25 损失量0 45N212 51Ad17 45 残存量2