综放工作面瓦斯与冲击矿压综合治理技术研究总结报告1

1、PAGE Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.7431综放工作面瓦斯与冲击矿压综合治理技术研究总结报告PAGE 目 录TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc180676211 1 矿井概概况 PAGEREF _Toc180676211 h 1 HYPERLINK l _Toc180676212 1.1 矿矿井开拓拓开采方方式 PAGEREF _Toc180676212 h 1 HYPERLINK l _Toc180676213 1.2 煤煤系地层层与煤层层 PAGER

2、EF _Toc180676213 h 2 HYPERLINK l _Toc180676218 1.3 矿矿井煤层层储量 PAGEREF _Toc180676218 h 3 HYPERLINK l _Toc180676219 1.4 通通风系统统 PAGEREF _Toc180676219 h 4 HYPERLINK l _Toc180676220 1.5 防防灭火系系统及注注浆 PAGEREF _Toc180676220 h 5 HYPERLINK l _Toc180676221 1.6 瓦瓦斯情况况 PAGEREF _Toc180676221 h 5 HYPERLINK l _Toc1806

3、76222 2 工作面面概况及及灾害危危险性分分析 PAGEREF _Toc180676222 h 7 HYPERLINK l _Toc180676223 2.1 工工作面概概况 PAGEREF _Toc180676223 h 7 HYPERLINK l _Toc180676224 2.2 瓦瓦斯灾害害研究现现状 PAGEREF _Toc180676224 h 9 HYPERLINK l _Toc180676225 2.3 煤煤层自燃燃研究现现状 PAGEREF _Toc180676225 h 11 HYPERLINK l _Toc180676226 2.4 冲冲击矿压压动力研研究现状状 PA

4、GEREF _Toc180676226 h 12 HYPERLINK l _Toc1806762332 2.55 多巷巷道，大大采深，水水旱交接接多种灾灾害交织织的研究究现状 PAGEREF _Toc180676232 h 15 HYPERLINK l _Toc180676233 2.6 774311工作面面灾害危危险性分分析 PAGEREF _Toc180676233 h 16 HYPERLINK l _Toc180676234 3 74331工作作面瓦斯斯灾害及及其防治治对策 PAGEREF _Toc180676234 h 18 HYPERLINK l _Tooc188067762335

5、3.11 工作作面煤层层瓦斯赋赋存及涌涌出预测测分析 PAGEREF _Toc180676235 h 18 HYPERLINK l _Toc180676236 3.1.11 煤层层瓦斯含含量 PAGEREF _Toc180676236 h 18 HYPERLINK l _Toc180676237 3.1.22 掘进进工作面面瓦斯涌涌出量预预测 PAGEREF _Toc180676237 h 19 HYPERLINK l _TToc118066762238 3.11.3 工作面面开采过过程中瓦瓦斯涌出出量预测测 PAGEREF _Toc180676238 h 22 HYPERLINK l _To

6、c180676239 3.1.44 煤层层突出危危险性 PAGEREF _Toc180676239 h 24 HYPERLINK l _Toc180676240 3.1.55 74431工工作面煤煤巷掘进进瓦斯涌涌出过程程分析 PAGEREF _Toc180676240 h 25 HYPERLINK l _Toc180676241 3.1.66 74431工工作面开开采过程程中瓦斯斯涌出过过程分析析 PAGEREF _Toc180676241 h 27 HYPERLINK l _Toc180676242 3.2 工工作面可可能存在在的瓦斯斯灾害分分析 PAGEREF _Toc180676242

7、 h 29 HYPERLINK l _Toc180676243 3.3 综综放面初初采过程程中可能能出现的的异常瓦瓦斯涌出出及其防防治对策策 PAGEREF _Toc180676243 h 30 HYPERLINK l _Toc180676244 3.3.11 初采采过程中中异常瓦瓦斯涌出出原因分分析 PAGEREF _Toc180676244 h 30 HYPERLINK l _Toc180676245 3.3.22 初采采过程中中异常瓦瓦斯涌出出控制对对策 PAGEREF _Toc180676245 h 34 HYPERLINK l _Toc180676246 3.4 综综采放顶顶煤工作作

8、面上隅隅角局部部高瓦斯斯区域瓦瓦斯防治治对策 PAGEREF _Toc180676246 h 34 HYPERLINK l _Toc180676247 3.4.11 采空空区瓦斯斯抽放方方法简述述 PAGEREF _Toc180676247 h 35 HYPERLINK l _Toc180676248 3.4.22 瓦斯斯抽放系系统简介介 PAGEREF _Toc180676248 h 37 HYPERLINK l _Toc180676249 3.4.33 74431工工作面采采空区瓦瓦斯抽采采效果分分析 PAGEREF _Toc180676249 h 42 HYPERLINK l _Toc1

9、80676250 3.5 综综采放顶顶煤工作作面瓦斯斯涌出规规律及其其防治对对策 PAGEREF _Toc180676250 h 44 HYPERLINK l _Toc180676251 3.5.11 综采采放顶煤煤工作面面瓦斯涌涌出规律律测定分分析 PAGEREF _Toc180676251 h 44 HYPERLINK l _Toc180676252 3.5.22 综采采放顶煤煤工作面面瓦斯涌涌出防治治对策 PAGEREF _Toc180676252 h 45 HYPERLINK l _Toc180676253 3.6 773399工作面面老空区区瓦斯冲冲击涌出出的可能能性及其其防治对对策

10、 PAGEREF _Toc180676253 h 49 HYPERLINK l _Toc180676254 3.6.11 73339工工作面老老空区瓦瓦斯冲击击涌出原原因分析析 PAGEREF _Toc180676254 h 49 HYPERLINK l _Toc180676255 3.6.22 73339工工作面老老空区瓦瓦斯冲击击涌出防防治对策策 PAGEREF _Toc180676255 h 50 HYPERLINK l _Toc180676256 3.7 深深部开采采过程中中煤与瓦瓦斯突出出危险性性及其防防治对策策 PAGEREF _Toc180676256 h 50 HYPERLIN

11、K l _Toc180676257 3.7.11 深部部开采过过程中煤煤与瓦斯斯突出危危险性分分析 PAGEREF _Toc180676257 h 50 HYPERLINK l _Toc180676258 3.7.22 深部部开采过过程中煤煤与瓦斯斯突出防防治对策策 PAGEREF _Toc180676258 h 51 HYPERLINK l _Toc180676259 4 74331工作作面煤炭炭自然发发火及其其防治对对策 PAGEREF _Toc180676259 h 53 HYPERLINK l _Toc180676260 4.1 774311工作面面自燃的的可能性性 PAGEREF _

12、Toc180676260 h 53 HYPERLINK l _Toc180676261 4.1.11 从煤煤的自燃燃倾向性性分析774311面的煤煤自燃危危险程度度 PAGEREF _Toc180676261 h 53 HYPERLINK l _Toc180676262 4.1.22 从煤煤的自燃燃外部条条件分析析74331面的的煤自燃燃危险程程度 PAGEREF _Toc180676262 h 53 HYPERLINK l _Toc180676263 4.2 综综放工作作面煤层层自然发发火分析析 PAGEREF _Toc180676263 h 54 HYPERLINK l _Toc18067

13、6264 4.2.11 巷道道周围煤煤体自然然环境分分析 PAGEREF _Toc180676264 h 54 HYPERLINK l _Toc180676265 4.2.22 巷道道煤体自自然危险险区域判判定 PAGEREF _Toc180676265 h 63 HYPERLINK l _Toc180676266 4.2.33 采空空区遗煤煤自然环环境 PAGEREF _Toc180676266 h 64 HYPERLINK l _Toc180676267 4.2.44 采空空区浮煤煤自然过过程动态态数值模模拟 PAGEREF _Toc180676267 h 72 HYPERLINK l _

14、Toc180676268 4.3 煤煤炭自然然发火过过程及其其标志性性气体测测定 PAGEREF _Toc180676268 h 74 HYPERLINK l _Toc180676269 4.3.11 测试试目的 PAGEREF _Toc180676269 h 74 HYPERLINK l _Toc180676270 4.3.22 试样样制备 PAGEREF _Toc180676270 h 74 HYPERLINK l _Toc180676271 4.3.33 实验验装置 PAGEREF _Toc180676271 h 75 HYPERLINK l _Toc180676272 4.3.44 实

15、验验步骤 PAGEREF _Toc180676272 h 76 HYPERLINK l _Toc180676273 4.3.55 实验验结果 PAGEREF _Toc180676273 h 76 HYPERLINK l _Toc180676274 4.3.66 实验验结论及及建议 PAGEREF _Toc180676274 h 79 HYPERLINK l _Toc180676275 4.4 774311综放工工作面采采空区“自燃三三带”测定 PAGEREF _Toc180676275 h 79 HYPERLINK l _Toc180676276 4.4.11 测试试目的 PAGEREF _T

16、oc180676276 h 79 HYPERLINK l _Toc180676277 4.4.22 方案案设计 PAGEREF _Toc180676277 h 79 HYPERLINK l _Toc180676278 4.4.33 敷设设管路 PAGEREF _Toc180676278 h 81 HYPERLINK l _Toc180676279 4.4.44 气样样采集 PAGEREF _Toc180676279 h 81 HYPERLINK l _Toc180676280 4.4.55 采空空区煤炭炭氧化自自燃“三带”概述 PAGEREF _Toc180676280 h 81 HYPERL

17、INK l _Toc180676281 4.4.66 煤炭炭自燃的的氧化发发展过程程 PAGEREF _Toc180676281 h 83 HYPERLINK l _Toc180676282 4.4.77 采空空区“自燃三三带”实测分分析 PAGEREF _Toc180676282 h 84 HYPERLINK l _Toc180676283 4.5 综综放面自自燃发火火预防措措施 PAGEREF _Toc180676283 h 88 HYPERLINK l _Toc180676284 4.5.11 综采采放顶煤煤的防灭灭火技术术 PAGEREF _Toc180676284 h 88 HYPE

18、RLINK l _Toc180676285 4.5.22 孔庄庄煤矿防防灭火措措施 PAGEREF _Toc180676285 h 89 HYPERLINK l _Toc180676286 4.6 774311工作面面防止煤煤炭自燃燃发火技技术方案案 PAGEREF _Toc180676286 h 92 HYPERLINK l _Toc180676287 4.7 774311工作面面煤炭自自燃倾向向性监测测 PAGEREF _Toc180676287 h 93 HYPERLINK l _Toc180676288 4.8 774311工作面面收作期期间防止止煤炭自自燃的技技术措施施 PAGERE

19、F _Toc180676288 h 94 HYPERLINK l _Toc180676289 5 74331工作作面冲击击矿压分分析及其其防治对对策 PAGEREF _Toc180676289 h 96 HYPERLINK l _Toc180676290 5.1 冲冲击矿压压危险性性分析 PAGEREF _Toc180676290 h 96 HYPERLINK l _Toc180676291 5.1.11 冲击击矿压影影响因素素分析 PAGEREF _Toc180676291 h 96 HYPERLINK l _Toc180676344 5.1.22 冲击击矿压危危险程度度评定 PAGEREF

20、 _Toc180676344 h 1011 HYPERLINK l _Toc180676345 5.2 工工作面矿矿压规律律实测及及分析 PAGEREF _Toc180676345 h 102 HYPERLINK l _Toc180676346 5.2.11 支架架承载特特征及适适应性分分析 PAGEREF _Toc180676346 h 1022 HYPERLINK l _Toc180676347 5.2.22 端端面顶板板稳定性性及影响响因素分分析 PAGEREF _Toc180676347 h 1100 HYPERLINK l _Toc180676348 5.3 工工作面冲冲击矿压压危险

21、性性监测 PAGEREF _Toc180676348 h 1111 HYPERLINK l _Toc180676349 5.3.11 电磁磁辐射监监测 PAGEREF _Toc180676349 h 1111 HYPERLINK l _Toc180676350 5.3.22 煤粉粉量监测测 PAGEREF _Toc180676350 h 1144 HYPERLINK l _Toc180676351 5.4 冲冲击矿压压小结 PAGEREF _Toc180676351 h 1222 HYPERLINK l _Toc180676352 6 总结与与建议 PAGEREF _Toc180676352

22、h 1244 HYPERLINK l _Toc180676353 6.1 总总结 PAGEREF _Toc180676353 h 1244 HYPERLINK l _Toc180676354 6.2 建建议 PAGEREF _Toc180676354 h 1266 PAGE 1641 矿井概概况孔庄煤矿地地处江苏苏省沛县县和山东东省微山山县境内内，在沛沛县城北北4kmm处，位位于大屯屯矿区最最南端。矿矿井地理理坐标为为东经111657113，北北纬344411555。井井田范围围东至原原刘仙庄庄断层与与枣庄矿矿务局接接壤，西西到徐沛沛铁路，南南以211号煤层层露头为为界，北北以7号号煤层-13

23、000m水水平垂直直投影为为界与徐徐庄矿毗毗邻。井井田东西西走向长长13kkm，南南北宽约约3.66km，面面积466.kmm2左右。孔庄煤矿于于19777年投投产，原原设计能能力600万t/a。投产产后发现现西翼煤煤层火成成岩侵入入严重，后后核定为为45万t/a。随着着矿井的的发展，针针对孔庄庄地质条条件现状状，公司司及矿于于19888年开开始，对对孔庄矿矿进行了了二期工工程改扩扩建，将将孔庄矿矿由旱采采改为水水、旱并并举矿井井。设计计能力由由45万t/a增至1005万t/a，同时时在地面面建立了了一座入入洗能力力1055万t/a的选煤煤厂。二二期工程程于19992年年完毕，1998年首次突

24、破百万吨大关，为部颁高产高效矿井。目前我矿生产能力已达105万t/a。矿井改扩建建后设计计年生产产能力为为1055万t，20003年核核定生产产能力为为1300万t/a，其中水水采300万t，旱采采1000万t。1.1 矿矿井开拓拓开采方方式孔庄煤矿是是座具有有27年开开采历史史的老矿矿井，119899年矿井井改扩建建，形成成水旱并并举的格格局。矿矿井投产产初期采采煤方法法为炮采采，木支支柱和摩摩擦支柱柱支护；19888年采采煤工艺艺改为高高档普采采，采用用外注式式单体支支护；119966年采煤煤工艺改改为高档档放顶煤煤采煤工工艺，采采用ZMMW网格格式滑移移支架；20002年采采煤工艺艺改为

25、综综放和综综采，采采用ZFF28000-116/226和BY333000-133/333。矿井采用立立井多水水平开拓拓方式，开开采深度度从-1150mm-13300mm；全区区共划分分为四个个开采水水平，第第一水平平标高为为-3775m，第第二水平平标高为为-6220m，第第三水平平标高为为-7885m，第四四水平标标高为-10000m。矿矿井地质质储量大大部分在在深部为为45.1555Mt，占占总可采采量的558.55%。开开采深部部煤炭，瓦瓦斯灾害害防治技技术、防防治冲击击矿压综综合技术术是实现现安全生生产的关关键。1.2 煤煤系地层层与煤层层孔庄矿是开开采多煤煤层的矿矿井，含含煤系属属晚

26、古生生代石炭炭二叠纪含煤煤建造。各含煤地层层及含煤煤性概述述如下：井田内含煤煤地层有有太原组组、山西西组、下下石盒子子组，含含煤200余层。含含煤岩系系平均总总厚度2264.67mm，含煤煤累计平平均厚度度17.8m，含含煤系数数6.77。其其中可采采煤层五五层，为为太原组组和山西西组的77号煤层层、7下煤层、88号煤层层、177号及211号煤层层。7号、8号煤层层为矿井井主要可可采煤层层。1.2.11 7号煤煤层7号煤层在在井田西西翼受岩岩浆岩侵侵入破坏坏严重，已已失去可可采价值值。在井井田东部部，煤层层两极厚厚度2.056.006m，平平均煤厚厚4.556m，煤煤层普遍遍发育，煤煤层厚度度

27、总的变变化趋势势为：沿沿倾向由由浅逐渐渐向深部部增厚，煤煤层稳定定性变好好；沿走走向东西西两侧煤煤层薄，中中部煤层层厚。煤煤层结构构简单，仅仅局部有有夹矸存存在，夹夹矸多为为泥岩。煤煤层直接接顶板为为泥岩、砂砂质泥岩岩，局部部为细砂砂岩，底底板多为为砂质泥泥岩、泥泥岩，局局部为细细砂岩。1.2.22 8号号煤层8号煤层位位于山西西组底部部，较发发育，上上距 77号煤层层4.11740.18mm，平均均20.28mm，层间间距由东东向西之之间增大大，煤厚厚0.2295.885m，平平均3.09mm。煤层层沉积不不连续，可可分为三三个地段段：即44勘探线线以西、10-i3线之间及14线以东。煤层在

28、4勘探线以西可采，但有岩浆岩侵入；1013线之间，除靠近冲刷带附近煤层厚度变化较大外，一般都在2.53.5m，由浅部向深部逐渐变薄；在14线以东煤层厚度在1.525.43m，平均煤厚3.56m，厚度较稳定，该段全部可采。该煤层结构简单，有夹矸l2层，大部分分布在中西部，夹矸厚0.143.23m，为泥岩或砂质泥岩，般煤层厚度是上分层大于下分层。煤层顶板多为砂质泥岩或砂泥岩互层，局部地段为砂岩。底板为砂岩、砂质泥岩。1.2.33 17号煤煤层17号煤层层位于太太原组中中部，上上距8号号煤层约约1100m，在整整个井田田内有分分布。煤煤层的原原始沉积积稳定，煤煤厚在00.1991.28mm，平均均0

29、.881m，煤层层结构单一，仅仅有少量量钻孔见见有一层层夹矸，夹夹矸厚度度0.110.664m。夹矸矸岩性为为泥岩，煤煤层顶板板多为泥泥岩，底底板为无无名灰岩岩，个别别点为泥泥岩。由由于岩浆浆岩的侵侵入破坏坏，煤大大部分被被焦化，甚甚至吞蚀蚀，失去去工业价价值，117号煤煤层为一一局部可可采的不不稳定煤煤层。1.2.44 21号煤煤层21号煤层层是太原原组最下下一层局局部可采采煤层，上上距177号煤层层为388.38864.332m，平均均为511.688m；下距L13为1.77133.899m，平均均为2.55mm。沉积积层位稳稳定，在在全井田田分布，但但受岩浆浆岩侵入入破坏严严重，使使大部

30、分分地段的的煤层分分叉变薄薄和强烈烈焦化而而失去工工业价值值。166线以西西由于受受岩浆岩岩的侵入入，煤层层破坏严严重，大大部分地地段的煤煤层分叉叉、变薄薄和强烈烈焦化而而失去工工业价值值。仅116线以以东的煤煤层进行行评价，本本区共有有48个个见煤（焦焦）点，剔剔除岩浆浆岩破坏坏点及一一个断薄薄点，仅仅有422个正常常见煤点点，厚度度为0.671.68m，平均均1.022m。166线以东东的211号煤层层为较稳稳定的可可采煤层层。煤层层含夹矸矸122层，夹夹矸厚度度有的大大于最低低可采厚厚度或大大于煤层层的上、下下分层的的厚度，使使之出现现个别不不可采点点；下部部一层夹夹矸普遍遍发育，层层位

31、稳定定，易于于对比，夹夹矸厚度度在0.140.994m，平均均0.337m，夹矸岩岩性多为为泥岩。由于岩岩浆侵入入煤层，使使煤层增增加13层岩岩浆夹矸矸。煤层层直接顶顶板为灰灰岩（ll12），底板多多为泥岩岩，少数数为砂质质泥岩，个个别点为为细砂岩岩或炭质质泥岩。矿井各煤层层都有煤煤尘爆炸炸危险。各各煤层均均为不易易自燃或或不自燃燃煤层。1.3 矿矿井煤层层储量截止20002年底底孔庄煤煤矿可采采煤层期期末能利利用储量量160022.6万t，可采采储量880555.4万万t，暂不不能利用用储量996299万t，可放放面储量量60441.6万t。20002年年末矿井井分煤层层、分水水平储量量详见

32、下下表： 表表1-11 220022年末矿矿井储量量汇总表表 单位位：万tt煤 系煤层水 平能 利 用 储储 量可采储量备 注注A级A+B级C级D级合计山西组七煤-37554.7921.22409.221330.4717.99其中焦为666.66-620446890.331267.22157.51087.6其中焦为1174.6-78574.574.574.547为2采区区储量-10000413.551118.234524570.22879.5七下煤-37570.570.5-6208787-10000155.88155.88八煤-37542.9865.44235.991101.3676.11-6

33、20213.11563.22895.221458.4856-785162.33162.33162.33102.33为2采区区储量-10000315.222365.62680.81689计14074910.38938.4138488.78055.4其中焦为2241.2太原组17煤-37547.2105.11152.33-620113.44146.66260-1000016.8715.66732.4421煤-375188.22188.22-620284284-10000557557计177.441996.52173.9合 计14075087.7109344.9160222.68055.4其中焦为2

34、241.21.4 通通风系统统孔庄矿现行行通风系系统为边边界对角角式通风风，即主主副井进风风东南风风井回风风，双机机低速隔隔总回。矿矿井等积积孔为44.533m2。南风井：主主扇型号号为G44-733-111NO.25DD型离心心式风机机，有4480rrpm和和5800rpmm两个转转速，现现运行4480rrpm，风风机叶片片前导器器角度为为45度，矿矿井风量量为31110mm3/miin，风风机外部部漏风率率为4.7，主主扇静压压为1668mmmH2O，电机机功率1180kkW。主要要承担矿矿井西翼翼、22采区二二个地点点供风。东风井：主主扇型号号G4-73-12NNO.228D型型离心式式

35、风机，有有4900rpmm和5800rpmm两个转转速，现现运行4490rrpm，风风机叶片片前导器器角度为为60度，矿矿井风量量为68820mm3/miin，风风机外部部漏风率率为4.5，主主扇静压压为1550mmmH2O，电机机功率3300kkW。主要要承担4、5、3三个采采区的供供风。两风井在井井下东三三-1660总回回风巷处处，用风风门把两两风井回回风加以以隔开。矿井反风为为专用反反风道反反风。220044年矿井井反风演演习测得得，矿井井反风率率为566.9%，主石石门反风风率为551.66%。矿井通风系系统合理理、稳定定，各采采掘用风风地点风风量满足足要求，没没有风速速超限、无无风、

36、微微风巷道道。1.5 防防灭火系系统及注注浆经重庆煤研研所鉴定定，煤炭炭自燃倾倾向性分分类为三三类；煤煤层为不不易自燃燃。孔庄庄矿自然然发火期期为612个个月。现井下采取取的防灭灭火措施施有采空空区的注注浆，密密闭周检检和防灭灭火预测测预报。井井下采空空区能做做到及时时封闭，密密闭没有有欠账。盲盲巷按规规定要求求及时封封闭。现矿井注浆浆系统为为东风井井注浆系系统。地地面注浆浆池两个个，容积积各为224m33，注浆浆管路为为140500m，全为为4吋管管路，分分别注浆浆4、5采区和和2、3采区，主主要注粉粉煤灰和和黄土混混合物。注浆为该矿矿的主要要防火措措施，有有专门的的井下注注浆队伍伍10人人

37、；并能能在局部部地点实实施注凝凝胶和高高分子材材料；对对采空区区密闭及及四周巷巷道进行行喷浆。1.6 瓦瓦斯情况况孔庄煤矿为为低瓦斯斯矿井，220066年瓦斯斯鉴定结结果为：全矿井井相对涌涌出量为为4.11m3/t，2采区为为3.44m3/t，3采区为为1.993m3/t，4采区为为0.888m3/t，东东风井东东翼为11.788m3/t，东风风井西翼翼为2.82mm3/t，南风风井东翼翼为4.11mm3/t，南风风井西翼翼为0.2m3/t。矿井井安全监监测系统统为江西西煤炭研研究所的的KJ665安全全监控系系统；另另在采煤煤面和掘掘进面还还装备了了瓦斯报报警断电电装置，现现瓦斯报报警断电电装

38、置在在籍155台，使使用9台台，主要要型号为为江西煤煤研所的的CGWW型；矿矿井有瓦瓦斯报警警仪在籍籍4300台，使使用3886台。2 工作面面概况及及灾害危危险性分分析2.1 工工作面概概况7431工工作面是是孔庄矿矿第三个个综采放放顶煤工工作面（回回采工作作面平面面布置如如图2-1所示），位位于73339综综放面的的下方，从从工作面面开切眼眼向外5550mm范围内内工作面面周围为为实体煤煤，之外外与73339综综放面之之间留有有18mm煤柱，在在工作面面走向44505500m之间间有落差差大于55m的断断层带，工工作面无无法穿过过断层带带，这样样在工作作面走向向中间将将留有一一断层煤煤柱。

39、工工作面上上风巷标标高为-7744-7998m、下下风巷标标高为-7777.733-8662.991m，地地面标高高为+36.2m。工工作面，走走向长112344m，倾倾斜长1140mm，回采采面积11906619mm2，煤层层厚度44.35.0mm，平均均4.55m。煤煤层倾角角2228，平均均25；工作作面储量量1155.8万万t，可采采储量998.44万t，回采采率855。该该面采用用走向长长壁采煤煤、轻型型综采放放顶煤一一次采全全高，采采空区处处理方法法为全部部垮落法法。表22-1与与表2-2给出出了工作作面的相相关参数数。图2-1 74331工作作面平面面布置图图表2-1 工作作面开

40、采采范围上部境界7339老老塘井下标高-771.9877 m-8443.5505 m下部境界-840等等高线采 高（4.35.44）/4.8m东部境界F13断层层走向长度820m西部境界辅助上山倾向长度140m地面标高+33.333m+36.2m回采面积1261444m22表2-2 煤层层特征项 目单 位全 煤 厚厚开采分层煤层厚度全 煤 厚厚m4.355.4一次采全高平均煤厚m4.8可采分层数数个1煤层倾角22288/25煤层硬度硬、中、软软中硬煤 质煤层灰分%12.4挥 发 分分%37.0容 重t/m31.35自 燃 发发 火 期月类瓦 斯 等 级低、高低瓦斯煤尘爆炸指指数%有强爆性含矸率

41、%87431工工作面柱柱状图见见图2-2所示示。图2-2 74331工作作面综合合柱状图图煤层伪顶为为泥岩，厚厚1.00m，直直接顶为为深灰色色砂质泥泥岩，厚厚度1.5m，老老顶为粉粉砂岩和和中砂岩岩，厚88.0m。底板板为黑色色泥岩。顶底板岩石特征见表2-3。表2-3 顶底底板岩石石特征顶板、底板板岩石类别岩 厚性 质顶板老 顶粉砂岩平均厚度44.2mm灰黑色,厚厚层状，裂裂隙发育育，岩石石破碎直接顶泥岩砂质泥岩平均厚度11.8 m平均厚度22.0 m黑色，断口口不平坦坦，含植植物化石石，局部部含砂质质灰白色,含含植物根根部化石石底板泥岩平均厚度22.3 m黑色，断口口不平坦坦，含植植物化石

42、石，局部部含砂质质工作面内已已揭露断断层111条，有有7条落落差大于于2m的断断层将影影响工作作面回采采，且还还可能有有小断层层存在，本本工作面面属低瓦瓦斯区，比比照高瓦瓦斯管理理，煤岩岩有强爆爆性，自自燃发火火期为IIII类类。2.2 瓦瓦斯灾害害研究现现状煤矿瓦斯突突出和瓦瓦斯爆炸炸是煤矿矿的重大大灾害之之一，在在我国的的煤炭事事故中770%以上是是瓦斯事事故。因因此，对对瓦斯突突出、爆爆炸的机机理、预预测及其其防治一一直煤矿矿的工作作重点。目前，瓦斯斯突出的的机理假假说比较较多，国国外关于于煤和瓦瓦斯突出出机理的的认识如如下几种种观点：地应力力假说；瓦斯作作用假说说；化学学本质假假说；综

43、综合作用用假说(能量假假说，应应力分布布不均匀匀假说)。我国国从600年代起起就对突突出煤层层的应力力状态、瓦瓦斯赋存存状态、煤煤的物理理力学性性能等开开展了研研究，根根据现场场资料和和试验研研究对突突出机理理进行了了探讨，提提出了新新的见解解和观点点，概括括起来主主要有以以下几方方面：中中心扩张张学说；流变假假说；二二相流体体假说；固流耦耦合失稳稳假说；球壳失失稳假说说。这些些假说都都在一定定程度上上解释了了瓦斯突突出的机机理，对对瓦斯突突出的预预测和防防治提供供了依据据。瓦斯突出的的预测的的方法很很多，主主要分为为两大类类，一类类是静态态(不连续续)预测，包包括D，K综合指指标法；R指标法

44、法；钻孔孔瓦斯涌涌出初速速度q法和钻钻屑瓦斯斯解吸指指标(h2)法；钻钻屑量法法和钻屑屑倍率法法和钻屑屑综合指指标法。另另一类是是动态(连续)预测，该该类方法法主要有有如下几几种：声声发射技技术；瓦瓦斯涌出出动态指指标；电电磁辐射射监测技技术；目目前国内内外主要要有：钻钻孔法，电电磁辐射射法，声声发射法法。其未未来突出出预测的的发展趋趋势是，利利用声发发射技术术连续监监测技术术对变形形破裂剧剧烈区进进行定位位，利用用电磁辐辐射监测测技术对对工作面面非接触触连续预预测，再再结合现现有的环环境监测测系统监监测的瓦瓦斯涌出出动态对对煤与瓦瓦斯突出出现象进进行准确确预测。瓦斯突出应应采用“突出危危险预

45、测测实施施防突措措施措措施效果果检验安全防防护措施施”四位一一体得综综合防治治措施。其其具体措措施有：浅空爆爆破措施施或多段段放炮法法，注水水法；卸卸压槽和和深孔控控制卸压压爆破措措施；扩扩大通风风断面提提高工作作面的配配风量；顶板走走向钻孔孔抽放瓦瓦斯和底底板穿层层钻孔预预抽瓦斯斯。矿井瓦斯爆爆炸是煤煤矿特有有的及其其严重的的一种灾灾害，不不仅能造造成大量量人员伤伤亡，而而且会严严重摧毁毁井下设设施，中中断生产产，瓦斯斯爆炸给给人民生生命和国国家财产产带来极极大的损损失。因因此，研研究和采采用先进进的瓦斯斯爆炸防防治技术术对煤矿矿安全有有十分重重要的意意义。通过对大量量的现场场观测和和试验研

46、研究，瓦瓦斯爆炸炸是由于于瓦斯与与空气中中的氧气气、水等等发生链链式化学学反应而而造成的的，在低低温和高高温的化化学反应应约有不不同，但但是，反反应过程程中，瓦瓦斯浓度度，空气气的氧浓浓度以及及温度，湿湿度是制制约瓦斯斯爆炸的的主要因因素，尤尤其是瓦瓦斯的浓浓度和空空气中氧氧的浓度度。因此此在预防防瓦斯爆爆炸最重重要的是是就是动动态监测测，对瓦瓦斯浓度度的监测测，对温温度的监监测，当当发现异异常时，做出及时的调整，其监测的仪器目前主要有平顶山矿务局的JCB-C68A瓦斯便携仪，俄罗斯的SGM-1的瓦斯报警灯，平顶山矿务局和重庆煤科院研制的KDJ矿井瓦斯报警灯。预防瓦斯爆炸的措施主要包括三个方面

47、：防止瓦斯积存与超限（瓦斯浓度超过规程规定限值）；防止引燃火源；防止瓦斯爆炸事故扩大的措施。具体措施有：加强通风；严格瓦斯管理，加强瓦斯检查；煤层注水法等。2.3 煤煤层自燃燃研究现现状煤层自燃而而引发的的矿井火火灾是煤煤矿的主主要灾害害之一，它它不仅对对人体和和机械设设备造成成危害，而而且还会会引发瓦瓦斯、煤煤尘和火火灾所产产生的气气体爆炸炸等矿井井灾害，此此外，煤煤层自燃燃还会直直接烧掉掉大量的的煤炭资资源。为为此，广广大的科科研技术术人员对对火灾作作了大量量的研究究，提出出了一些些煤层自自燃的机机理、预预测预报报和防治治理论和和方法，对对煤层自自燃的防防治起到到了积极极的作用用。对煤层自

48、燃燃的机理理，人们们从177世纪就就开始进进行探索索，提出出了多种种学说，其其中影响响较大的的有黄铁铁矿作用用学说、细细菌作用用学说、酚酚基作用用学说和和煤氧复复合学说说等。其其中煤氧氧复合学学说得到到人们的的普遍赞赞同，该该学说认认为煤炭炭自燃是是由于煤煤与空气气中的氧氧结合发发生物理理化学反反应、放放出热量量而引起起的。在在自燃的的发展过过程中，煤煤与氧所所发生的的氧化反反应是分分子的基基链反应应，即每每一个参参加反应应的团粒粒或者说说在链上上的原子子团首先先产生一一个或多多个新的的活化团团粒，再再引起相相邻团粒粒活化并并参加反反应。在在低温条条件下，这这个反应应过程要要持续一一段时间间，

49、低温温氧化过过程的持持续发展展是反应应过程的的自身加加速作用用增大，若若反应生生成的热热量不能能及时散散发掉，就就会引起起自热并并最终导导致自燃燃。根据据该学说说，煤炭炭自燃的的关键是是在低温温下的氧氧化放热热特性。这这一特性性是和煤煤的化学学结构、物物理性质质以及煤煤炭成分分等有关关的。煤的自然发发火，由由于井下下地质条条件及采采空区等等处特殊殊条件的的限制，迄迄今，各各种探测测原理的的仪器均均难以准准确、快快速的确确定这种种隐蔽火火源的位位置和范范围，也也就难以以采取灭灭火措施施，目前前，根据据检测原原理，大大致分为为几类方方法:温度度探测法法，如世世界各国国通用的的直接测测温法、热热辐射

50、测测温法等等。气气体探测测法，如如俄罗斯斯及我国国山西矿矿院研究究的测氧氧法、测测co/HZ比比值法等等。磁磁力探测测法，如如我国陕陕西煤田田地勘公公司用美美国G8566A型磁磁力仪在在陕北煤煤田探测测露头火火，测定定露头火火向下延延烧范围围。数数理解算算法，如如原苏联联及中国国矿大、阜阜新矿院院等曾探探测采空空区周边边气体成成份及温温度变化化，利用用采场空空气流场场规律，进进行数学学推算，得得到采空空区各处处温度分分布，从从而确定定高温点点位置。电磁波波探测法法，如西西德、法法国、原原苏联都都作过这这方面的的研究。电阻法法即以电电极探测测火源高高温引起起煤层顶顶、底板板岩层电电阻值变变化，确

51、确定火源源位置。目前煤矿常常用的灭灭火技术术主要有有：水灭灭火技术术、注氮氮灭火技技术、均均压防灭灭火技术术、灌浆浆防灭火火技术、阻阻化剂灭灭火技术术、惰气气泡沫防防灭火技技术、雾雾化阻化化剂防灭灭火技术术、粉状状惰化阻阻化剂防防灭火技技术、凝凝胶防灭灭火技术术等。2.4 冲冲击矿压压动力研研究现状状冲击矿压自自17338年在在英国的的南史塔塔福煤田田的莱比比锡煤矿矿报道以以来，广广大的采采矿工作作者对冲冲击矿压压的研究究就从来来没有停停止过。迄迄今为止止，人们们对冲击击矿压的的研究基基本遵循循一条研研究路线线：从观观察、记记录、和和分析冲冲击矿压压发生的的现象、规规模和显显现的特特征入手手，

52、遵循循从实践践到理论论，反过过来用理理论指导导实践，并并在新的的实践基基础上进进一步发发展和完完善这一一理论。就就研究内内容而言言主要是是冲击矿矿压的机机理和冲冲击矿压压预防和和控制研研究。其其中最主主要的研研究内容容是冲击击矿压机机理的研研究，它它是冲击击矿压预预防和控控制研究究的理论论基础。冲击矿压发发生机理理十分复复杂。各各国学者者在对冲冲击矿压压现场调调查及实实验室研研究的基基础上，从从不同角角度相继继提出了了一系列列的重要要理论，如如强度理理论、刚刚度理论论、能量量理论、冲冲击倾向向理论、三三准则和和变形系系统失稳稳理论等等。2.4.11 强度度理论早期的强度度理论着着眼于岩岩体的破

53、破坏原因因，认为为地下井井巷和采采场周围围产生应应力集中中当应力力集中程程度达到到煤岩体体的强度度极限时时就发生生冲击矿矿压。近近代的强强度理论论主要考考虑“岩体围岩”系统复复杂受力力状态的的极限平平衡条件件，并注注重对实实测资料料的定量量分析。近近代强度度理论的的破坏准准则最具具有代表表性的时时Hocck和Broown于于19880年提提出的经经验型的的强度准准则：式中1最大大主应力力，MPPa； 3最小小主应力力，MPPa； c完整整岩石材材料的单单轴抗压压强度，MPa； m常数数，取决决于岩石石性质和和承受破破坏应力力前岩石石已经破破坏的强强度。2.4.22 刚度度理论刚度理论是是Coo

54、ok和Hoddgeii于20世纪纪60年代代中期根根据刚性性试验机机理论得得到。刚刚度理论论认为矿矿山结构构刚度的的刚度大大于矿山山负荷的的刚度是是产生冲冲击矿压压的必要要条件。80年代佩图霍夫认为，冲击矿压是因为那里的煤（岩）体破坏时实现了柔性加载条件，并且明确认为矿山结构的刚度是峰值后的载荷变形曲线下降段的刚度。其冲击矿压发生的判断准则为：k+00式中：k围岩刚刚度；煤柱柱屈服后后的刚度度2.4.33 能量量理论能量理论是是Coook根据据冲击矿矿压发生生时产生生的地震震，破坏坏和抛出出岩石等等动力现现象需要要大量的的能量的的事实，提提出了矿矿体围围岩系统统在其力力学平衡衡状态破破坏时，释

55、释放的能能量大于于消耗的的能量时时，即产产生冲击击矿压，并并且认为为这种释释放的剩剩余能量量就是产产生冲击击矿压的的能量，其其中一部部分能量量是从围围岩而不不是矿体体发源的的。Brraunner在在此基础础上，考考虑到时时间因素素，提出出了从发发生冲击击矿压的的判据：式中 WWE围岩岩储存的的能量； 围岩岩的能量量释放有有效系数数； Ws矿体体储存的的能量； 矿体的的能量释释放有效效系数； WD消耗耗于矿体体与围岩岩交界处处和矿体体破坏阻阻力的能能量。2.4.44 冲击击倾向性性理论冲击矿压的的发生不不仅与外外部条件件有关，而而且还与与煤岩的的物理性性质有关关，这种种决定其其产生冲冲击矿压压的

56、能力力的物理理性质是是煤岩体体固有的的属性，称称为煤（岩岩）体的的冲击倾倾向。冲冲击倾向向理论是是波兰和和前苏联联学者提提出的，我我国学者者在这方方面做出出了大量量的工作作，目前前判别冲冲击倾向向的指标标主要有有弹性能能指数WWET，冲冲击矿压压有效能能量释放放率，冲击击能指数数KE，破坏坏时间指指标Dt以及煤煤岩体的的脆性系系数K。据此此给出的的产生冲冲击矿压压的冲击击倾向条条件或判判断依据据是：煤煤岩介质质的实际际冲击倾倾向度大大于所规规定的极极限值。2.4.55 稳定定性理论论稳定性理论论用于冲冲击矿压压问题最最早可追追溯到220世纪纪60年代代中期的的NevvillleCoook的的研

57、究。稳稳定性理理论认为为，煤岩岩体达到到强度仅仅标志煤煤岩破坏坏的开始始，进入入极限强强度后变变形的过过程视为为破坏过过程，此此时，煤煤岩体裂裂纹不断断扩展，按按照断裂裂力学的的观点，裂裂纹失稳稳扩展需需要满足足两个条条件：煤煤岩体应应力超过过其极限限强度和和裂纹扩扩展的能能量释放放率大于于其能量量的消耗耗率。通通常采用用普通的的平衡状状态失稳稳的能量量准则，作作为煤岩岩体变形形系统平平衡状态态稳定性性准则。即即认为系系统具有有的总势势能有极极值，且且是极小小值时，则则系统的的平衡状状态是稳稳定的，否否则为非非稳定的的，受到到扰动将将发生失失稳。当当系统失失稳所释释放的能能量远大大于消耗耗的能

58、量量时，才才能有多多余能量量转化为为抛出煤煤块的动动能和地地震能，而而发生冲冲击矿压压。要防治冲击击矿压的的发生，首首先要对对可能发发生的冲冲击矿压压危险进进行评定定，确定定发生冲冲击矿压压的危险险等级并并进行预预测预报报。目前前对于冲冲击矿压压危险性性评价，预预测预报报主要采采用采矿矿方法，包包括根据据采矿地地质条件件和开采采条件确确定冲击击矿压危危险的综综合指数数法确，数数值模拟拟分析法法，钻屑屑法，煤煤岩层冲冲击矿压压倾向性性分类法法等；采采矿地球球物理方方法，包包括微震震法，声声发射法法，电磁磁辐射法法，振动动法，重重力法等等。通过过采用上上述冲击击矿压危危险性评评价及预预测预报报方法

59、，可可以达到到准确预预报冲击击矿压可可能发生生的地点点和位置置，较准准确地确确定冲击击矿压发发生强度度和震动动释放能能量的大大小。而对于冲击击矿压的的治理措措施，主主要从战战略性的的防御和和主动解解危两个个方面进进行。战战略性和和防御性性措施主主要有开开采解放放层，在在进行开开采设计计时，选选择合适适的开采采顺序，开开采方法法和采煤煤工艺，力力争消除除形成冲冲击矿压压发生的的因素。冲冲击矿压压的主动动解危措措施主要要有卸压压爆破，煤煤层注水水，钻孔孔卸压，定定向裂缝缝法等方方法等。从研究情况况看，冲冲击矿压压虽然是是煤矿的的严重自自然灾害害，但若若做好研研究、预预测和防防治工作作，是可可以避免

60、免事故的的发生的的。2.5 多多巷道，大大采深，水水旱交接接多种灾灾害交织织的研究究现状随着煤矿采采深的加加深，采采矿工程程面临的的问题更更加复杂杂，由此此产生的的工程灾灾害事故故更为严严重。理理论和实实际表明明，随着着采深的的加大，煤煤矿冲击击矿压的的强度，频频率，瓦瓦斯突出出，瓦斯斯爆炸，煤煤层自燃燃等矿井井灾害危危险性加加大，并并且，往往往这些些灾害交交织在一一起，给给矿井的的预防带带来了极极大的困困难，为为此，很很多科研研人员对对此花费费了大量量的时间间，提出出了一些些理论和和方法，对对多种灾灾害的预预防有着着积极的的意义。多种灾害交交织的综综合评判判一直是是广大科科研人员员研究的的热