4 突出危险煤层区域划分(2011[1].6).ppt

1、煤与瓦斯突出及其防治技术程远平教授、博导,中国矿业大学煤矿瓦斯治理国家工程研究中心,煤与瓦斯突出及其防治技术讲座,第四讲,突出危险煤层的区域性划分,目录,一、突出区域划分的目的二、突出区域划分的原则三、突出区域划分的依据四、突出区域划分的实例,一、突出区域划分的目的,1.煤层瓦斯垂向分带,1.煤层瓦斯垂向分带,瓦斯风化带的下部边界可按下列条件确定：甲烷及重烃浓度之和80（按体积）；瓦斯压力P0.10.15MPa；相对瓦斯涌出量23m3/t；煤层的瓦斯含量：1.01.5m3/t可燃物（长焰煤）1.52.0m3/t可燃物（气煤）2.02.5m3/t可燃物（肥、焦煤）2.53.0m3/t可燃物（瘦煤

2、）3.04.0m3/t可燃物（贫煤）5.07.0m3/t可燃物（无煤烟）,2.甲烷带煤层瓦斯赋存特征,甲烷带内煤层的瓦斯压力、瓦斯含量随埋藏深度的增加呈有规律的增长。增长的梯度，与不同煤质(煤化程度)、不同地质构造与赋存条件有所不同。某些矿井从某一深度起，还出现了特殊瓦斯涌出：瓦斯喷出与煤和瓦斯突出。因此，突出煤层可能不是煤层全部都具有突出危险性的，其一般可划分为无突出危险区和突出危险区。,将突出煤层划分为无突出危险区和突出危险区，实现突出煤层不同区域的区别管理，做到有的放矢，在保障安全生产的前提下减少防突工程量及工程投资。,3.突出危险区域划分的目的,二、突出区域划分的原则,地质单元指地质特

3、征相近、未受大的地质构造阻隔的整片煤层区域。在同一地质单元内，有基本相同的煤质相近的地质构造复杂程度、煤层破坏程度、软分层厚度等，区内煤层基本连续，瓦斯能够沿煤层在区内顺利流动。井田范围内较大的地质构造(断层、岩浆岩侵蚀区、大面积的无煤区甚至煤厚等值线等)通常天然的将煤层划分为几个具有独立瓦斯赋存特征的地质单元，区划时各地质单元应区别对待。,1.按起控制作用的地质构造划分,淮北石台煤矿3煤层区域划分,淮南谢一B11b煤层区域划分,淮北海孜煤矿10煤层区域划分,在同一地质块段内，煤层瓦斯的赋存规律(瓦斯压力、瓦斯含量)通常为由浅及深逐渐增加。因此，如无特别翔实、可靠的瓦斯赋存及地质资料，区域划分

4、的分界线应严格遵循等高线。,2.按等高线划分,在采掘过程中，发生过煤与瓦斯突出动力现象及突出的地点，应在突出危险区域以内。考虑工程管理的方便，并留有一定的安全系数，可从始突标高算起，上延一个区段，将此标高作为突出危险区域的上边界线。,3.按实际突出情况划分,在突出煤层的构造破坏带，包括断层、褶曲、火成岩侵入等；煤层赋存条件急剧变化的区域；采掘应力迭加的区域；在工作面预测过程个出现喷孔、顶钻等动力现象；工作面出现明显突出预兆。,4.规定第70条要求,三、突出区域划分的依据,1、瓦斯突出动力现象,顶钻和喷孔；瓦斯异常涌出；煤与瓦斯突出；岩石与瓦斯突出。发生瓦斯突出动力现象的始突标高通常作为突出危险

5、区域划分的依据。,2.瓦斯压力和瓦斯含量,防治煤与瓦斯突出规定第四十三条: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，在确定前可暂按下表预测。,3.单项指标,根据防治煤与瓦斯突出规定第13条，预测煤层突出危险性的指标可用煤的破坏类型、瓦斯放散初速度指标、煤的坚固性系数和煤层瓦斯压力。只有全部指标达到或超过其临界值时方可划为突出煤层。,单项指标临界值,煤的破坏类型,4.综合指标,根据防治煤与瓦斯突出规定第72条的规定，可采用综合指标对煤层进行突出危险性预测。,综合指标临界值,5.掘进预测指标,防治煤与瓦斯

6、突出规定第76条的规定，可以采用钻孔瓦斯涌出初速度法和钻屑指标法来预测煤巷掘进工作面的突出危险性。,钻孔瓦斯涌出初速度qm,qm的临界值应根据实测资料分析确定；如无实测资料时，可参照下表的临界值。,钻孔瓦斯涌出初速度指标临界值,5.掘进预测指标,最大钻屑量指标Smax,Smax的临界值应根据实测资料分析确定；如无实测资料时，可参照下表的临界值。,最大钻屑量指标临界值,四、突出区域划分实例祁南煤矿72煤层区域划分,1、矿井概况,矿井为立井多水平开拓，第一水平标高为-550m，第二水平标高为-750m；采区集中运输大巷分区石门开拓。矿井现有的生产采区有34下采区、102采区、81采区3个采区；矿井

7、主要采用综采和综采放顶煤采煤方法，采用直接冒落法管理顶板；主要可采煤层是3煤层、7煤层和10煤层;其余煤层为局部可采；矿井通风方式为中央分列与中央并列的混合式抽出通风；,1、矿井概况,矿井瓦斯储量比较丰富，2009年等级鉴定矿井瓦斯绝对涌出量为70.85m3/min；72煤层测得的最大瓦斯压力为3.5MPa(-582m)，瓦斯含量高达12.3m3/t；经鉴定，祁南煤矿为煤与瓦斯突出矿井，72煤层为煤与瓦斯突出煤层。,2、瓦斯突出动力现象,在72煤层及其底板掘进过程中发生过多次煤与瓦斯突出动力现象1997.3.21，石门巷道距离72煤层底板法距5.1m时，从底板裂缝异常涌出瓦斯8560m3。19

8、97.3.25，81采区回风石门距离72煤层法距6.9m时，发生底鼓，产生纵横裂隙，瓦斯浓度从0.2升到6.7。2002.9.9，712工作面外段机巷切眼230m，打钻13m深发生顶钻喷孔，并产生煤与瓦斯压出，突出煤量20t。,2、瓦斯突出动力现象,在72煤层及其底板掘进过程中发生过多次煤与瓦斯突出动力现象2003.3.2，启封提料斜巷密闭发现迎头突出孔洞，孔洞形状为袋状，轴线与水平夹角为45，突出岩石25t，异常涌出瓦斯500m3。2004.1.2，711里段机巷迎头发生煤岩与瓦斯突出，煤岩喷出自迎头向后20m，迎头片帮，突出孔洞位于巷道后侧，瓦斯异常涌出1000m3。,3、瓦斯基础参数,3

9、.1瓦斯压力,瓦斯压力及梯度,3、瓦斯基础参数,3.2瓦斯含量,煤的工业分析结果,3、瓦斯基础参数,3.2瓦斯含量,瓦斯含量与埋深的关系,3、瓦斯基础参数,3.2瓦斯含量,瓦斯压力与瓦斯含量推算值,3、瓦斯基础参数,3.3钻孔瓦斯浓度,气体组分,3、瓦斯基础参数,3.3钻孔瓦斯浓度,瓦斯浓度随埋深的变化关系,3、瓦斯基础参数,3.4突出指标,4、突出危险区域划分,4.1区域划分指标,最小突出压力：,4、突出危险区域划分,4.1区域划分指标,综合考虑突出最小瓦斯压力1.13MPa、防治煤与瓦斯突出规定要求的瓦斯压力0.74MPa与瓦斯含量8m3/t三个指标，结合矿井7煤层突出危险性大的特点，选择瓦斯压力指标0.74MPa作为7煤