织金县后寨乡志成煤矿
10206运输巷“一面一策”瓦斯治理方案
矿 长: 陈 孟 交 总工程师: 谭 显 辉 编 制 人: 罗 忠 能
编制日期:2019年6月14日
10206运输巷“一面一策”瓦斯治理方案会审表
会审地点: 会审时间: 年 月 日 部门及职务 掘进工区 机 电 科 通 防 科 技 术 科 调 度 室 签字 部门及职务 安 全 科 通防副总 签字 部门及职务 生产副矿长 机电副矿长 安全副矿长 总工程师 矿 长 签字 会 审 意 见:
目 录
1 前 言 ............................................................... .- 1 - 1.1 编制内容..................................................................................................................- 2 - 1.2 编制依据..................................................................................................................- 2 - 1.3 技术方案..................................................................................................................- 4 - 2 矿井基本概况..................................................................................................................- 5 - 2.1 交通位置..................................................................................................................- 5 - 2.2 地形地貌..................................................................................................................- 6 - 2.3 煤系地层、煤层及煤质..........................................................................................- 6 - 2.4 地质构造..................................................................................................................- 6 - 2.5 开拓开采..................................................................................................................- 7 - 2.6 通风、瓦斯..............................................................................................................- 9 -
2.7 10206运输巷掘进工作面概况..............................................................................- 12 - 3 10206运输巷掘进工作面区域原始瓦斯含量定........................................................- 15 -
3.1 测定方案................................................................................................................- 15 - 3.2 实验室参数............................................................................................................- 15 - 3.3 煤层瓦斯含量测定................................................................................................- 15 - 4 10206运输巷掘进工作面瓦斯涌出量预测.............................................................- 19 - 4.1 瓦斯涌出量预测依据............................................................................................- 19 - 4.2 掘进工作面瓦斯涌出量预测................................................................................- 20 - 5 10206运输巷掘进工作面瓦斯抽采合理性评价及要求...........................................- 23 - 5.1 关于矿井必须进行瓦斯抽采相关规定..................................................................- 23 - 5.2 煤巷掘进工作面风排瓦斯能力的要求....................................................................- 23 - 5.3 10206运输巷掘进工作面瓦斯抽采必要性分析..................................................- 24 - 5.4 10206运输巷掘进工作面瓦斯抽采必要性评价结论及要求................................-26- 6 10206运输巷瓦斯治理方案...........................................................................................28 6.1 10206运输巷通风..................................................................................................- 28 - 6.2 10206运输巷防突技术方案................................................................................- 31 - 7 结论及要求....................................................................................................................- 37 - 7.1 结 论......................................................................................................................- 37 - 7.2 要 求......................................................................................................................- 37 - 附 件....................................................................................................................................- 40 -
I
1 前 言
贵州省织金县志成煤矿(以下简称“志成煤矿”)为整合生产矿井,由原织金县志成煤矿和原马家田煤矿整合而成。矿区位于贵州省织金县城南西约21km处,行政区划隶属于织金县后寨乡管辖。井田地理坐标为:东经105°37′22″~
105°38′07″,北纬26°36′29″~26°37′22″。根据贵州省国土资源厅2012年10月颁发的志成煤矿采矿许可证副本(证号:C5200002012071120126468),矿区范围由8个拐点组成,矿区面积0.6003km2,开采标高为+1840~+1625m。矿井设计生产能力30万t/a,服务年限为10a。
为了准确掌握志成煤矿M2煤层是否具有煤与瓦斯突出危险性情况,以便对矿井的开拓、开采方式、采区部署、瓦斯综合治理、瓦斯综合利用进行指导,避免瓦斯综合治理工作的盲目性,做到瓦斯治理工作的有效性、可靠性和有预见性,确保矿井安全生产,志成煤矿与中煤科工集团重庆研究院(以下简称“中煤科工集团重庆研究院有限公司”)签订了《织金县志成煤矿M2煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定》。
根据中煤科工集团重庆研究院有限公司(以下简称“中煤科工集团重庆研究院有限公司”)2017年 5 月提交的《贵州众一金彩黔矿业有限公司织金县后寨乡志成煤矿M2煤层美煤与瓦斯突出危险性鉴定报告》,其鉴定结论为:拐点A-B-5-4-3-A圈定范围内M2煤层无突出煤层危险性,同时结合我矿2018年度采掘接替方案,10206运输巷里程(K+0m至K+523m)布置在《贵州众一金彩黔矿业有限公司织金县后寨乡志成煤矿M2煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告》圈定的A-B-5-4-3-A拐点范围内M2煤层中。
志成煤矿M2煤层鉴定范围拐点坐标(西安坐标系)
煤 拐点 X 2945144.874 2945056.110 2945334.712 Y 355623.93 35562467.742 35562916.125 拐点 X 2945635.73 2945865.715 Y 35563149.127 35562824.126 层 A B 5 4 3 / M2
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志成煤矿鉴定范围内M2煤层突出危险性单项指标测定结果
煤层 煤的最高破坏类型 最大瓦斯放散初速度△Pmax 煤的最小坚固性系数Fmin 0.39 煤层最大瓦斯压力P/(MPa) 0.24 M2 Ⅲ 44 为认真贯彻落实《省安全监管局、贵州煤矿安监局、省能源局关于进一步加强煤与瓦斯突出防治工作的意见》(黔安监煤矿【2016】12 号)的有关规定,全面落实“安全第一、预防为主,综合治理”方针,坚持科学发展、安全发展理念,应用先进适宜的灾害防治技术,落实切实可行的瓦斯治理措施,做到瓦斯治理“一矿一策,一面一策”,实现“安全、科学、精准、经济、高效”防治煤与瓦斯突出,保障煤矿安全高效生产。志成煤矿于 2017 年 5 月委托中煤科工集团重庆研究院有限公司编制志成煤矿10206运输巷“一面一策”瓦斯治理方案,并签订了技术咨询合同。 1.1 编制内容
(1) 10206运输巷掘进工作面区域 M2煤层原始瓦斯含量测定; (2) 10206运输巷掘进工作面瓦斯涌出量预测; (3) 10206运输巷掘进工作面瓦斯抽采合理性论证;
(4) 10206运输巷掘进工作面“一面一策”瓦斯治理方案编制。
1.2 编制依据
()1 ()2
《煤矿安全规程》(2016),国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局; 《煤矿瓦斯等级鉴定暂行办法》(安监总煤装〔2011〕162 号),国家发展和
改革委员会、国家安全生产监督管理总局、国家能源局、国家煤矿安全监察局;
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()3
《防治煤与瓦斯突出规定》(2009),国家安全生产监督管理总局、国家煤矿
安全监察局;
()4 ()5
《矿井瓦斯涌出量预测方法》(AQ1018-2006),国家安全生产监督管理总局; 《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》(2011),国家安全生产监督管理总局、国家
煤矿安全监察局;
()6 ()7
《煤矿瓦斯抽采基本指标》(AQ1206-2006),国家安全生产监督管理总局,2006; 《煤层瓦斯含量井下直接测定方法》(GB/T23250-2009),中华人民共和国国
家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会;
()8
《省安全监管局、贵州煤矿安监局、省能源局关于进一步加强煤与瓦斯突出
防治工作的意见》(黔安监煤矿【2016】12 号),贵州省安全生产监督管理局、贵州煤矿安全监察局、贵州省能源局,2016 年 11 月;
()9
《贵州省安全生产监督管理局、贵州煤矿安全监察局关于进一步规范我省煤
矿瓦斯管理工作的通知》(黔安监煤矿(2015)5 号),贵州省安全生产监督管理局、贵州煤矿安全监察局,2015 年 7 月;
()01
《织金县后寨乡志成煤矿开采方案设计(变更)》,贵州创新矿冶工程开发
有限责任公司,2011 年 10 月;
()1
《织金县后寨乡志成煤矿 M2 煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告》,中煤科
工集团重庆研究院有限公司,2017 年 5 月;
()21
《织金县后寨乡志成煤矿安全专篇》,重庆迪苒矿山工程设计有限公司,
2015 年 1 月;
()31
《贵州众一金彩黔矿业有限公司织金县后寨乡志成煤矿 M2 煤层煤与瓦斯突
出危险性评估》,中煤科工集团重庆研究院有限公司,2017 年 5 月;
()41
《2018 年度毕节地区煤矿瓦斯等级鉴定汇总表》,贵州省能源局,2018
年;
1.3 技术方案
(1) 收集志成煤矿 M2 煤层瓦斯参数及采掘工作面通风及瓦斯涌出资料,矿井煤
层瓦斯参数及突出危险性鉴定资料。
(2) 结合志成煤矿开拓部署情况,现场测定10206运输巷区域M2 煤层的原始瓦斯含
量。
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(3) 分析确定10602运输巷掘进工作面瓦斯涌出量预测依据,对10602运输巷掘进
工作面瓦斯涌出量进行预测。
(4) 根据现行国家规范、行业标准对10206运输巷掘进工作面煤巷条带瓦斯抽采
必要性进行评价。
(5)依据10602运输巷掘进工作面煤巷条带瓦斯抽采必要性评价结论,制定10602运输巷掘进工作面瓦斯治理方案。
2 矿井基本概况
志成煤矿为生产矿井,根据贵州省国土资源厅2013年9月颁发的贵州众一金彩黔矿业有限公司织金县后寨乡志成煤矿采矿许可证(证号:C520000201271120126468),志成煤矿其井田范围由8个拐点坐标圈定(井田境界拐点坐标表见表1—4—1),井田面积0.6003km2,走向长约1.756km,倾斜宽约0.342km,开采深度由+1840m至+1625m标高,见表1-4-1。
表 2-1 志成煤矿矿区范围拐点坐标表(西安 80 坐标系)
拐点号 X Y 拐点号 X Y 1 2945308.714 35562091.12 1 2945308.714 35562091.12 2 2945508.714 35562641.124 2 2945508.714 35562641.124 3 2945865.715 35562824.126 3 2945865.715 35562824.126 4 2945635.713 35563149.127 4 2945635.713 35563149.127 5 2945334.712 35562916.125 5 2945334.712 35562916.125 6 2944964.712 35562311.121 6 2944964.712 35562311.121 7 2944461.710 35561826.117 7 2944461.710 35561826.117 2.1 交通位置
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贵州省贵州众一金彩黔矿业有限公司织金县后寨乡志成煤矿位于贵州省织金县城南 西约21km处的后寨乡境内,行政区域隶属织金县后寨乡管辖,见图1-4-1。
隶属关系:行政区划隶属于织金县后寨乡,行业管理隶属织金县煤炭工业局。 矿井交通位置如图 2-1 所示。
图 2-1 志成煤矿交通位置图
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2.2 地形地貌
区域地貌属构造剥蚀山地地貌,区域沟谷纵横,海拔标高一般1676m~1901m,海拔标高最高为矿区东部+1901m,最低为+1722.4m,相对最大高差为178.6m,属山区丘陵地带。植被属常绿林带,但植物群落遭到历年的砍伐烧山的破坏以后,现以灌丛草本植物为主,仅在村寨周边发育少量树木及竹林。
2.3 煤系地层、煤层及煤质
(一)煤系底层
地层
志成煤矿区域出路地层有第四系(Q)、下第三系(E)、三叠系(T)、二叠系(P)、石炭
系、泥盆系(D)、奥陶系(O)、寒武系(€)、震旦系(Z)。其中以三叠系、二叠系石炭系分布 最广,发育最好,晚二叠系为区内主要成煤时期,晚二叠系早期有玄武岩流喷发。
表2—1-1 区域地层简表 系 统 组 段 厚度(米) 0~80 岩性描述 为残、坡积及河漫滩堆积,未胶结,不整合于各系老地层之上。 第四系Q 下第三系E 三段(T1g3) 二段(T1g2) 一段(T1g1) 二段(T1yn2) 一段(T1yn1) 3~6段 (T1f3~6) 1~2段(T1f1~2) 最大170 厚层状角砾岩 中厚层状白云岩、石灰岩夹薄层泥灰岩,产腕足类、瓣鳃类化石,底部有2米左右高岭石粘土岩。 中至厚层状灰岩。上部夹少量白云岩及白云质灰岩,下部夹泥灰岩及蠕虫状灰岩。 泥岩、页岩与泥质白云岩互层,中部夹1~2层及底部2~5米为斑脱岩化凝灰岩(绿豆岩)。 上部为中厚层状白云岩及溶塌角砾岩,中部为石灰264~458 岩,下部为灰黄色钙质泥岩。 薄~厚层状石灰岩,夹鲕粒状灰岩,下部为泥岩。 154~272 251~381 288~350 130~198 薄至中厚层状石灰岩,中部具鲕状结构、上部夹紫色及黄色泥岩。 上部为薄层状泥灰岩及石灰岩夹灰绿、紫色钙质泥212~岩及粉砂岩;下部以灰、灰绿色钙质粉砂岩,钙质370 泥岩为主。 由硅质岩夹黄绿色蒙脱石泥岩及中~厚层状燧石灰岩30± 夹粉砂岩组成,产腕足类、瓣鳃类化石。 以粉砂岩、细砂岩及泥岩为主,夹石灰岩及煤层,242~375 产腕足类、瓣鳃类及植物化石。 暗绿、黑色块状玄武岩、玄武质火山碎屑凝灰岩。 0~342 227~429 浅灰~深灰色厚层至块状石灰岩、硅质灰岩、白云岩。产蜓科腕足类化石。 118~152 泥质灰岩夹白云质灰岩及白云岩,产蜓科、珊瑚类- 9 -
中统T2 关岭组T2g 三叠系 T 下统T1 永宁镇组 飞仙关组 二叠系P 上统P3 中统P2 长兴大隆组(P3c+d) 龙潭组(P3l) 峨眉山玄武岩组(P2β) 茅口组(P1m) 354~388 栖霞组(P1q)
梁山组(P1l) 上统C3 石炭系C 下统C1 马平群(C3mp) 黄龙群(C1hn) 摆左组(C1b) 大塘组(C1d) 岩关组(C1y) 上统D3 下奥陶统系O O1 上统€3 中统€2 泥盆系D 寒武系€ 下统€1 代化组(D3d) 20~100 0~251 61~145 0~379 0~374 0~5 0~144 薄层状泥岩夹粉砂岩及泥灰岩透镜体。 湄潭组(O1m) 0~40 中~厚层状中细粒及燧石白云岩,夹少量薄层白云岩,产铅锌矿及石膏。 白云岩,中部及底部夹鲕粒状白云岩,产铅锌矿。 上、中部为薄~厚层状具泥质条带白云岩及含砂质、粘土质白云岩,夹角砾灰岩。下部为薄层状含云母砂质泥岩。 含云母石英砂岩及粉砂岩。 薄层状砂质泥岩夹石英质细砂岩。 上部为灰、暗绿色钙质页岩,下部为炭质页岩,底部0~3米为硅质、白云质磷块岩。 厚层~块状硅质白云岩,局部夹有机质条带,产铅锌矿。 化石。 薄~中厚层状石英砂岩及泥岩为主,夹炭质泥岩及劣质煤层数层。 块状灰岩为主,夹砾状灰岩,中上部具豆状结构,产蜓科类化石。 厚层状灰岩或白云质灰岩,产蜓科类化石。 块状白云质灰岩及白云岩,产腕足及珊瑚化石。 上部为块状灰岩及白云质灰岩,下部为泥岩及炭质泥岩。 厚层状角砾状灰岩。 中厚层状泥质条带灰岩夹厚层状白云质灰岩。 娄山关群(€3ls) 高台组(€2g) 清虚洞组(€1q) 金顶山组(€1j) 明心寺组金顶山组(€1m) 牛蹄塘组金顶山组(€1n) 灯影组(Zbd) 0~507 0~306 0~206 0~250 74~262 15~139 出露 30~100 震旦系Z 上统Zb (2)区域构造
区域上位于阿弓向斜北西翼。阿弓向斜在大冲头井田内轴长8.5km,轴向北40°东,逐 渐转为35°东,向南西平缓倾伏,枢纽微具波状起伏,核部最新地层为T1f4。南东翼宽缓, 飞仙关组地层倾角20~30度,煤系地层倾角25~35度;向斜轴部宽缓,地层倾角多在5度左右。 2、井田地层
井田内出露的地层自上而下有第四系(Q)、三叠系下统飞仙关组1~3段(T1f1~3)、上 二叠统大隆长兴组(P3c+d)、龙潭组1~3段(P3l1~3)、二叠系峨眉山玄武岩组(P3β)。现 对其由新至老分述如下: 1)第四系( Q )
由残积、坡积、冲击形成的砂、砾及亚粘土组成,零星分布于区内缓坡沟谷地带,厚度 0~10m 。
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2)三叠系下统飞仙关组(T1f)
以海相灰岩为主。由钙质砂岩、泥岩、灰岩、泥灰岩组成,厚度变化大致由东向西逐渐增 厚。与下伏大隆组呈整合接触关系。 (1)三叠系下统飞仙关组一段(T1f1):
灰色为主,夹绿灰色条带,以钙质粉砂岩、钙质泥岩为主底部夹深灰色硅质条带,并含少 许炭屑;下部夹细砂岩,向上钙质渐增而粒度由粗变细,且夹薄层泥灰岩。水平层理发育,层 理清晰,层面平整。该段厚84.62~115.00米一般厚88米。 (2)三叠系下统飞仙关组二段(T1f2):
薄层状灰岩、泥灰岩为主,夹绿灰色、紫灰色钙质泥岩及钙质粉砂岩。由东向西灰岩增多, 钙质泥岩、泥灰岩相对减少。中上部由紫灰色、紫红色等不同颜色的条带而貌似互层为特征。 该段厚125.66~169.71米一般厚141.80米。 (3)三叠系下统飞仙关组三段(T1f3):
灰至浅灰色,薄至中层状,以薄层板状灰岩为主,夹泥质灰岩及钙质泥岩,间夹薄片状钙 质粉砂岩由于抗风化能力的差异性,遭受风化后貌似“肋骨状”,凸出者为钙质泥岩。底部夹 青灰色片状泥灰岩1~3层,为与二段分界的辅助标志。该段厚37.82~161.59米一般厚48.63米。 3)二叠系上统大隆组(P3d)
由黑灰色中厚层状硅质岩组成,夹蒙脱石粘土岩。一般厚3.20~8.31m,一般厚5.5米。 4)二叠系上统长兴组(P3c)
以浅海相燧石灰岩为主,夹钙质粉砂岩及泥岩,上部含一薄煤层(1号煤)。厚22.67~3 6.86m,矿区内一般35m。 5)二叠系上统龙潭组(P3l)
为一套以碎屑岩(粉砂岩和细砂岩)为主夹较多的泥岩、石灰岩、硅质岩、含菱铁质粉砂 岩的含煤沉积。含煤24~44层,一般30~33层,其中可采及局部可采煤层共8层,分别为M2、 M6、M7、M16、M21、M23、M27、M30,总厚17.03~34.44m。龙潭组总厚247.74~351.m,一般 厚280~290m。分为三段。 (1)上段(P3l)
含煤4~9层,一般6层,其中可采煤层三层(M2、M6、M7煤层)。本段厚55~65m,一般 厚60m。 (2)中段(P3l2)
含煤5~20层,一般13~16层。煤层主要集中在中部及下部,上部煤层较稀疏。可采煤层 2层(即M16、M21)。含海相动物化石的层位少,仅见于M16、M14、M13、M12、M2煤层的顶板。 本段厚115~130m,一般厚125m。 (3)下段(P3l1)
岩性主要以粉砂岩、细砂岩泥岩及含硅质岩、石灰岩为主,含煤6~14层,一般9层。煤
3
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层主要集中在上部及中部。可采煤层3层(即M23、M27、M30)。本段厚84.24~107m,一般厚 93m。
6)二叠系峨眉山玄武岩组(Pβ)
为二叠纪的基性火山喷发物。分布于井田西北侧,由E向W逐步变厚。下与茅口组,上与龙 潭组均呈假整合接触。为暗绿色,黑色团块隐晶或拉斑玄武岩,时夹火山角砾岩,致密至细粒 结构,具气孔状、流纹状及被次生方解石、石英等充填而形成的杏仁状或眼球状结构,含黑色 矿屑,该组厚度大于200米。 二、煤层 (一)含煤性
井田内含煤地层为龙潭组,厚约280—295m。该套地层中含可采煤层八层,编号由上至下 为M2、M6、M7、M16、M21、M23、M27、M30。八层煤层产状较稳定:倾向130°左右;平均倾角 27°。 (二)可采煤层
井田内共含可采及局部可采煤层8层,M2、M6、M7、M16、M21、M23、M27、M30号煤层。现将 各煤层情况分述如下:
M2煤层:位于龙潭组上段顶部为煤系地层最上一层可采煤层,为单斜煤层。煤层厚度 0.09~1.10m,一般在0.83m左右,无夹矸。顶板为标二燧石灰岩,底板为含植物根部化石的 泥岩或砂质泥岩,属结构简单煤层。
M6煤层:位于龙潭组上段中部标三石灰岩与标四石灰岩之间,为单斜煤层。煤层厚度 0.46~4.82m,平均2.12m,无夹矸。顶板为砂质泥岩或泥岩,底板泥岩含植物根部化石,属结 构简单煤层。
M7煤层:位于龙潭组上段中下部,为单斜煤层,煤层厚度0.81~3.23m,平均1.55m,无 夹矸。顶板为标四石灰岩,底板深灰色泥岩,含植物根部化石及黄铁矿结核,属结构简单煤 层。
M16煤层:位于龙潭组中段下部,为单斜煤层,煤层厚度0.86~1.80m,平均1.3m,无夹
矸。顶板为含线理状及透镜状镜煤的砂质泥岩,底板为含植物根部化石的泥岩,属结构简单 煤层。
M21煤层:位于龙潭组中段下部,为单斜煤层。产于煤组中下部,煤层厚度0.54~4.83m,平
均厚度1.53m,无夹矸。顶板为页岩,底板为泥质砂岩,属结构简单煤层。
M23煤层:位于龙潭组下段上部,为单斜煤层,煤层厚度0.52m~1.86m,平均1.28m,无夹矸。
顶板为下标七石灰岩或钙质粉砂岩,底板为炭质泥岩,属结构简单煤层。
M27煤层:位于龙潭组下段中上部,为单斜煤层,煤层厚度0.85~1.55m,平均1.10m,一般含
夹矸两层。顶板为泥岩,含硅质其上为含泥质或钙质的粉砂岩夹菱铁岩条带;底板均为泥岩,含炭 化植物根部化石,属结构复杂煤层。
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M30煤层:位于龙潭组下段中部,为单斜煤层,煤层厚度0.00~1.34m,平均1.07m,不含夹矸。
顶板为粉砂岩或泥质粉砂岩,含植物根部化石;底板含植物根部化石的泥岩,属结构复杂煤层。可 采煤层特征详见表2-1-2。
可采煤层特征表 表2-1-2
煤层 编号 M2 M6 M7 M16 M21 M23 M27 煤层 稳定性 较稳定 较稳定 较稳定 较稳定 较稳定 较稳定 较稳定 厚度(m) 0.09~1.10 0.83 0.46~4.82 2.12 0.81~3.23 1.55 0.86~1.80 1.30 0.54~4.83 1.53 0.52~1.86 1.28 0.85~1.55 1.10 0.00~1.34 1.07 夹矸 层数 无夹矸 无夹矸 无夹矸 无夹矸 无夹矸 无夹矸 2 无夹矸 夹矸 厚度 (m) 0 0 0 0 0 0 0.01-0.02 0 层间距 (m) 23~32.5 25~28 8~18.61 11~14 82~130.30 110 19.5~23.85 21.55 20.5~36.95 28.45 11.00~30.30 20 10~25 20 35~71 55 复杂 结构 简单 简单 简单 简单 简单 简单 顶底板 岩性 顶板为燧石灰岩,底板为泥岩或砂质泥岩 顶板为砂质泥岩或泥岩,底板泥岩 顶板为石灰岩,底板为泥岩 顶板为砂质泥岩底板为泥岩 顶板为页岩,底板为泥质砂岩 顶板为砂质泥岩底板为泥岩 顶板为石灰岩或钙质砂岩,底板为泥岩 粉砂岩或泥质粉砂岩 复杂 M30 较稳定 三、煤层露头及风氧化带
在矿区范围内的煤层露头大部分均被浮土及植被覆盖,煤层局部地方可见露头,厚度基本稳 定,可采煤层的风氧化斜深为30~50m不等,一般为50m左右,风氧化带斜深随上覆地层厚度和岩 石的裂隙发育情况而变化。风氧化带内,煤层光泽暗淡、机械强度差,煤质明显低于原生煤。
四、煤质
根据储量核实报告提供的煤质资料,按2004年4月国家质量监督检验检疫总局和国家标准化管 理委员会联合发布的《中华人民共和国国家标准煤炭质量灰分分级、煤炭质量硫分分级、煤炭质量 发热量分级》[GB/T15224.1、2、3-2004]标准煤炭分类国家标准(GB/T5224.1-94),确定井田内M2、 M6、M30煤层属于中灰、中硫、特低挥发分、特高热值无烟煤,M7煤层属于中灰、中高硫、特低挥发 分、特高热值无烟煤,M16和M21煤层属于低灰、中硫、特低挥发分、特高热值无烟煤,M23煤层属于 低灰、中高硫、特低挥发分、特高热值无烟煤,M27煤层属于中灰、低硫、特低挥发分、特高热值无 烟煤,主要用于电厂用煤和化工用煤。可采煤层煤质特征详见表2-1-3。
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可采煤层煤质特征表 表2—1—3
煤层编号 M2 M6 M7 M16 M21 M23 M27 M30 煤类 原煤 原煤 原煤 原煤 原煤 原煤 原煤 原煤 水分Mad (%) 1.82~4.04 3.27 1.71~5.04 3.27 1.92~5.18 3.30 1.93~4.64 3.30 1.05~3.26 3.65 1.13~5.26 3.65 1.99~5.54 3.83 2.16~3.83 3.65 灰分Ad挥发分Vdaf(%) (%) 7.04~20.72 3.21~8.86 18.89 5.93 8.09~29.72 6.21~9.86 18.89 7.73 12.50~29.29 5.68~9.72 18.84 7.33 7.16~24.37 4.37~9.70 14.69 6.38 5.58~20.66 2.56~8.25 15.59 5.19 8.58~29.66 3.56~9.25 15.59 6.46 9.18~30.84 4.75~8.25 17.33 5.98 10.40~26.59 3.24~8.90 18.05 6.32 硫分St,d(%) 0.95~1.53 1.23 0.75~1.35 1.05 1.23~2.68 2.28 0.12~1.61 0.86 1.11~1.65 1.35 1.71~2.65 2.15 0.48~1.23 0.82 0.51~1.33 0.86 发热量 (MJ/Kg)Qb.daf 32.23~33.83 32. 91 34.23~35.83 35.19 34.23~35.89 35.25 34.52~35.96 35.37 34.25~35.69 35.28 34.27~36.08 35.32 34.44~35.92 35.25 34.40~36.16 35.15 体重 (t/m3) 1.53 1.53 1.53 1.53 1.53 1.53 1.53 1.53 2.4 地质构造
井田属阿弓向斜南段北西翼,在井田内岩层呈单斜产出,走向N26~30°,倾向120~ 132°,倾角大多数在15~43°间,平均倾角27°。断层较发育,矿区外围走向大断层自西南 向连通北东向,属枢纽断层。由大断层伴生的次级小断层较多。小断裂虽然没有将煤层错断, 但给开采工作带来一定的安全隐患。 总体上井田地质构造程度属于“中等”类型。
2.5 开拓开采
志成煤矿采用平硐开拓,设主平硐、副平硐、回风斜井 3 个井筒,其井筒特征如表 2-3 所示。
表 2-3 志成煤矿井筒特征表
井口坐标 井筒特征 x 2945419 2945446 2945376 y 35562418 35562497 35562554 井口标高(m) +1767 +1760 +1818 方位角(°) 299 263 299 坡度(°) 3‰ 3‰ 28° 井筒长度(m) 277 断 面(m2) 净 掘 1 主平硐 2 3 副平硐 回风斜井 9.0 11.1 9.4 12.5 254 102 9.4 12.5 主平硐:X=2945419,Y=35562418,Z=+1767,α=299°,β=+3‰,长277m,主平硐净宽3.6m, 净高2.9m,直墙半园拱形断面,净断面积9.0m2。装备带式输送机,主要担负煤炭运输,敷设管线, 兼作进风井及安全出口等任务。采用锚网喷支护,围岩破碎地带、表土段及遇软弱岩层时,采用砌
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碹支护。
副平硐:X=2945446,Y=35562497,Z=+1760,α=263°,β=+3‰,长254m,副平硐净宽3.6m,净 高3.0m,直墙半园拱形断面,净断面积9.4m2。副平硐铺设轨道,担负矿井的矸石、材料、设备运输 和进风兼作安全出口及敷设管线任务。铺设22kg/m轨道,一般采用锚网喷支护,在围岩破碎地带及 遇软弱岩层、表土段时,采用砌碹支护。
回风斜井:X=2945376,Y=35562554,Z=+1818,α=299°,β=28°,长102m,回风斜井净宽3.6 m,净高3.0m,直墙半园拱形断面,净断面积9.4m2。担负矿井的回风、敷设管路任务。一般采用锚喷 支护,在围岩破碎地带、遇软弱岩层、表土段时,采用砌碹支护井筒特征。
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贵州众一金彩黔有限公司织金县凤山乡志成煤矿10206运输巷掘进工作面“一面一策”瓦斯治理方案
000000000000原马家田煤矿M16采空区000ⅫⅪⅩ00000000图 例拐点坐标贵州众一金彩黔矿业有限公司织金县后寨乡志成煤矿10206运输巷通风系统图(形成前)M2制 图审 核总工程师矿 长制图来源图 号比 例日 期实 测NO:1:1000
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00ⅨⅧⅦⅥⅤⅢⅡ图 2-2志成煤矿采掘工程平面图
00000000000
2.6 通风、瓦斯
2.6.1 矿井通风
矿井采用中央并列抽出式通风方式。矿井主要通风机型号为FBCDZ№:22/2×132KW型防爆对旋式轴流通风机,两台,一台工作,一台备用,电机功率2×132KW,风量55~112m3/s;风压:2550~1100Pa。可以满足矿井通风需要。。
回采工作面采用 U 型通风方式,掘进工作面利用局部通风机压入式通风,局扇型号FBD№6.0/2×22局部通风机,使用长距离通风的抗静电、阻燃性能风筒、双风机双电源和“三专两闭锁”(专用变压器、专用开关、专用回路,风电闭锁、瓦斯电闭锁)。 2.6.2 煤层突出危险性
1、M2煤层突出危险性鉴定
根据中煤科工集团重庆研究院有限公司提交的《贵州众一金彩黔矿业有限公司织金县 后寨乡志成煤矿M2煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告》及遵义市煤炭局《关于呈报习水县 富星煤矿M2煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定的报告》的批复,我矿M2煤层在+1710m标高以 浅区域不具有煤与瓦斯突出危险性,属于非突出危险煤层。
2、M2煤层区域预测
根据中煤科工集团重庆研究院有限公司2017年5月提交的《贵州众一金彩黔矿业有限 公司织金县后寨乡志成煤矿M2煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告》,拐点A-B-5-4-3-A圈 定范围内M2煤层无突出煤层危险性,同时结合我矿2018年度采掘接替方案,10206运输巷 里程(K+0m至K+523m)布置在《贵州众一金彩黔矿业有限公司织金县后寨乡志成煤矿M2煤 层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告》圈定的A-B-5-4-3-A拐点范围内M2煤层中。
志成煤矿M2煤层鉴定范围拐点坐标(西安坐标系)
煤 拐点 X 2945144.874 2945056.110 2945334.712 Y 355623.93 35562467.742 35562916.125 拐点 X 2945635.73 2945865.715 Y 35563149.127 35562824.126 层 A B 5 4 3 / M2
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志成煤矿鉴定范围内M2煤层突出危险性单项指标测定结果
煤层 煤的最高破坏类型 最大瓦斯放散初速度△Pmax M2 Ⅲ 44 煤的最小坚固性系数Fmin 0.39 煤层最大瓦斯压力P/(MPa) 0.24 根据中煤科工集团重庆研究院有限公司2017 年5月提交的《贵州众一金彩黔矿业有限公司织金县后寨乡志成煤矿 M2煤层煤与瓦斯突出危险性评估》,其评估结论为:志成煤矿评估范围(井田范围)内+1710m标高以浅区域不具有煤与瓦斯突出危险性M2 煤层评估为无煤与瓦斯突出危险,其评估范围的拐点坐标如表所示。 2.6.3 瓦斯等级鉴定
根据贵州省能源局文件(黔能发【2018】194号)《关于对2018年毕节市煤矿瓦斯等 级鉴定情况》,我矿为高瓦斯突出矿井,矿井绝对瓦斯涌出量为12.62m3/min,相对涌出 量为45.43m3 /t。我矿为生产规模45万吨/年,矿井绝对瓦斯涌出量小于15m3/min。 。
志成煤矿矿井瓦斯等级鉴定结果及 2018年瓦斯参数测试结果如表所示。
矿井名称 志成煤矿
年份 2018 气体 CH4 绝对涌出量 (m3/min) 12.62 相对涌出量 (m3/t) 45.43 矿井瓦斯等级 高瓦斯突出矿井 2.6.4 矿井瓦斯涌出治理
(1) 瓦斯涌出
项目实施期间,矿井共有 1 个回采工作面、6个掘进工作面,即10702 回采工作面、10206运巷、10206回风巷、10703回风巷、10703运输巷、10603运输巷、10601运输巷。
对志成煤矿测风记录及瓦斯监控日报表进行了收集,以 2018 年5 月下旬为例,其 矿井各采掘工作面瓦斯涌出情况如表 所示。
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表 2-10 矿井采掘工作面瓦斯涌出情况表
巷 道 名 称 回风斜井 10703运输巷 10206运输巷 二采区回风下山 10206回风巷 10702回风巷 10702补回风巷 10703回风巷 10601运输巷
风 量 (m3/min) 5538 348 363 2178 378 1224 302 453 745 回风瓦斯浓度 (%) 0.06 0.10 0.02 0.06 0.04 0.10 0.08 0.08 0.02 绝对瓦斯涌出量 (m3/min) 3.32 0.35 0.07 1.31 0.15 1.22 0.24 0.36 0.15 (2) 瓦斯治理
按照贵州省安全生产监督管理局、贵州省煤矿安全监察局、贵州省煤炭管理局文件 (黔安监管办字〔2007〕345 号)《关于加强煤矿建设项目瓦斯突出防治工作的意见》中关于贵州省煤与瓦斯突出矿区和突出危险矿区的划定情况,志成煤矿位于织金县后寨乡,该矿区为高瓦斯突出矿区。
目前志成煤矿开采 M2煤层,其区域防突措施为预抽煤层瓦斯,即在采煤工作面采用顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯的区域防突措施;采掘工作面局部防突措施采用超前排放钻孔的工作面防突措施。工作面预测和工作面措施效果检验采用钻屑指标法(K1、S),其临界值采用《防治煤与瓦斯突出规定》(以下简称“《防突规定》”)推荐临界值: K1=0.5ml/g.min1/2、S=6.0kg/m。
根据对志成煤矿相关防突资料的查阅,在采掘 M2煤层过程中未发生过任何瓦斯动力现象,施工探钻孔过程中也没有发生喷孔、顶钻及卡钻等突出预兆。
矿井建有高、低负压抽采系统各一套,高负压抽放泵(2BEC52)2台,1台工作,1台备用,
担负本矿的高负压瓦斯抽放,电机功率 220KW,电压为10KV,极限压力160hpa、泵速300r/min、
最大吸气量为210m3/min;抽放主管为管径D315×6000mmPVC管,支管为管径为D315×6000mmPVC
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管。
低负压抽放泵(2BEC52)2台,1台工作,1台备用,担负本矿的低负压瓦斯抽放,电机功率
220KW,电压为10KV,极限压力160hpa、泵速300r/min、吸气量210m3/min;抽放主管为管径D
315×6000mmPV,支管为管径D315×6000mmPVC管。
根据计算瓦斯泵的Hp和Qp,利用矿现已安装的4台水环真空泵,担负本矿的高、低负压瓦斯抽放工作,完全满足需要。 2.7 10206运输巷掘进工作面概况
2.7.1 设计概况
1、10206运输巷布置于2#煤层中,沿2#煤层顶板掘进掘进,岩巷掘进113米,煤巷掘进长度为410米,顶板为标二燧石灰岩,底板为含植物根部化石的泥岩或砂质泥岩,属结构简单煤层;巷道总长度523m(包含10206运输巷岩巷段113m)。
2、开门口坐标(X:2945216.423,Y:35562795.230,Z:+1687.703m),按N40° 36′22″方位,施工20m平巷,用于安装风门和临时车场。再按+16°坡度掘进113m预计揭露2#煤,然后根据2#煤层顶板掘进。
3、10206运输巷布置在2#煤层中,下距6#煤层约26.5m。
区域内煤层平均走向N26°-30°,倾向120°-132°,平均倾角27°,平均厚度1.0m。掘进范围内无大的地质构造。二采区轨道下山煤巷掘进工作面对应地面标+1763~+1817m;工作面底板标高为+1792~+1694m,埋深约为 25~69m。10206运输巷区域 M2 煤层平均厚度 0.9m。
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000000000000原马家田煤矿M16采空区000000000000图 例2.7.2 煤层赋存及构造
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ⅫⅪⅩⅨⅧⅦⅥⅤⅢⅡ图 2-3 志成煤矿10206运输巷掘进工作面位置图
0拐点坐标M2制 图审 核总工程师矿 长制图来源图 号比 例日 期实 测NO:1:1000
贵州众一金彩黔矿业有限公司织金县后寨乡志成煤矿10206运输巷通风系统图(形成前)
00000000000
表1 地面相对位置及水文地质情况
煤层名称 工作面名称 2# 10206运输巷 水平名称 地面标高(m) 概 地面位置 况 井下位置 及 四 邻 采掘情况 +1685水平 +1760m ~+1920m 盘区名称 工作面标高(m) 东翼 +1687m~+1718m 工作面对应地面范围为高低不平的山地 ,无民房及其他工业建筑物。该巷道全段采用锚杆锚网支护。巷道施工过程中不会造成地表坍陷,对地面设施无任何影响。巷道周边无小井和废弃小窑。 井下开口处位于1685石门测点H2-2左帮3.3m,对应地表主要以林地为主,无地表建筑物。10206运输巷掘进工作面上部无任何采掘工作面,所以该巷道掘进时不会对任何巷道造成影响。但是由于我矿对于水文地质方面资料收集不全,因此在掘进过程中要密切关注该巷道掘进的影响。 523(煤走向长巷410m,倾向长面积 113 (m) 岩巷(m) (m2) 113m) 煤层倾煤层结构(m) 煤层总厚 0.8~角 30°~35° (m) 简单 1.1m (。) 煤 层 M2煤层厚度0.09~1.10m,一般在0.83m左右,无夹矸。顶板为标二燧石情 灰岩,底板为含植物根部化石的泥岩或砂质泥岩,属结构简单煤层。 况 煤顶底板名层称 顶直接顶 底板伪 顶 情况 直接底 老 底
岩石名称 标二燧石灰岩 碳质泥岩 灰黑色细砂岩或黑色含炭质粉砂质泥岩。 砂质泥岩 厚度(m) 50 0.3 岩 性 特 征 较稳定 0.5 较稳定 15
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概 述: 地 质 构 造 情 况 M2煤位于龙潭组上段顶部为煤系地层最上一层可采煤层,为单斜煤层。根据大冲头井田的钻孔资料显示,煤层厚度0.09~1.10m,一般在0.83m左右,无夹矸。顶板为标二燧石灰岩,底板为含植物根部化石的泥岩或砂质泥岩,属结构简单煤层。所以掘进过程中地质构造因素不会给生产带来太大影响。 水 文 地 质 情 况 及 探 水 措 施 影 响 回 采 的 其 它 地 质 情 况 区域位于二叠系上统龙潭组中上段中下部(P3l3),该段含水岩层为一套以碎屑岩(粉砂岩和细砂岩)为主夹较多的泥岩、石灰岩、硅质岩、含菱铁质粉砂岩的含煤沉积。岩石含泥质成分多,因而岩石普遍抗风化能力弱,露头区有较厚的强~中风化带,易渗入大量大气降水。由于M2煤层受老窑破坏严重,年代已久,我矿对于水文地质方面资料收集不全,因此在掘进过程中要密切关注老窑对该巷道掘进的影响。防治水坚持“缝掘必探,先探后掘”的原则,探放水规程按照《大雁煤矿地质防治水安全措施》执行。 最大涌水量 瓦 (矿) 斯 煤 尘 ︵ 煤 矿 的 层 自 裂 燃 隙 ︶ 地 温 地 压
预计20m3/h 正常涌水量 10m/h 煤层中瓦斯含量:矿井绝对瓦斯涌出量为12.62m3/min,相对瓦斯涌出量为45.43m3/t。矿井为突出矿井,该工作面瓦斯绝对涌出量1.1m3/min。 煤尘无爆炸性, 煤层无自燃性,自燃倾向为Ⅲ级不易自燃。 地温正常 无冲击地压
指 标 - 23 - 参 数 备 注
煤层厚度(最大~最小/平均)/m 煤层倾角(最大~最小/平均)/() 煤层硬度f 煤层层理(发育程度) 煤层节理(发育程度) 自然发火期/d 绝对瓦斯涌出量/(m·min) 相对瓦斯涌出量/(m·t) 煤尘爆炸指数/﹪ 3-13-1o0.8—1.1 30—35 0.39 较发育 不发育 属Ⅲ级,不易自燃 12.62 45.43 无
表2 煤层特征情况表
该巷道开口位置位于1685石门测点H2-2为中线,开口处标高为+1689.005m,开口处坐标为:(X=2945265.891,Y=35562704.110,Z=1687.053). 掘进方位为N40°36′,坡度+16°;
目前本巷道周围无采掘活动,因此对本巷道掘进无任何影响。本工作面周围均为未开采的原始煤层,对掘进无任何影响;
井田位于阿弓向斜南段北西翼,矿区内岩层呈单斜产出,走向N26-30°,倾向120-132°,平均倾角27°,断层较发育,矿区外围走向大断层自西南向联通北东向,属枢纽断层。由大断层伴生的刺激小断层较多。小断裂虽然没有将煤层错断,但给开采工作带来一定的安全隐患。总体上井田地质构造程度属于“中等”类型,煤层倾角属于倾斜煤层。矿区内含煤地层主要为二叠系上统龙潭组地层;
本掘进工作面所跨的区域总体地质构造简单,主要位于二叠系上统龙潭组上段,该段含煤4-9层,一般6层。本段厚55-65m,一般厚60m。该段呈条带状,含透镜状凌铁岩,所以掘进过程中地质构造因素不会给生产带来太大影响。
本巷道所在区域位于二叠系上统龙潭组中上段中下部(P313),该段含水层为一套以碎屑岩(粉砂岩和细砂岩)为主夹较多的泥岩、石灰岩、硅质岩、含凌铁质粉砂岩的含煤沉积。岩石含泥质成分多,因而岩石普遍抗风化能力弱。露头区有较厚的强-中风
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化带。易渗入大量大气降水,含浅层风化裂隙潜水,越往深部,岩石裂隙发育程度减弱,岩石含水性降低,仅含微弱岩风化裂隙水和构造裂隙水,总体上讲该组为弱含水层,预计对生产的影响较小。掘进过程中切实做到“逢掘必探,先探后掘”,预防水害发生。
2.7.3 准备巷道布置及施工
该巷道开口位置位于1685石门测点H2-2为中线,开口处标高为+1689.005m,开口处坐标为:(X=2945265.891,Y=35562704.110,Z=1687.053). 掘进方位为N40°36′,坡度+16°;10602运输巷为梯形断面,净宽 4.5m,净高 2.8m,净断面12.6m2。 2.7.4 其他
根据贵州省煤田地质实验室提交的《煤炭自燃倾性等级鉴定报告》及《煤尘爆炸性鉴定报告》,志成煤矿 M2 号煤层自燃倾向性等级均为Ⅲ类,属不易自燃煤层,均无煤尘爆炸性;井田内无地温异常现象,属正常地温矿井;从矿井所在区域的地质资料来看,志成煤矿未发生过冲击地压情况。
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3 10206运输巷掘进工作面区域原始瓦斯含量测定
3.1 测定方案
煤层瓦斯含量是指单位质量或体积的煤中所含有的瓦斯量,以 m3 或 m3/t 表示。它是矿井进行瓦斯涌出量预测、突出危险性预测的重要基础参数。
根据志成煤矿现有开拓及准备巷道布置情况,公司与矿方相关技术管理人员研究决定在10206运输巷内布置 M2煤层原始瓦斯含量测定钻孔,现场测定 M2 煤层的原始瓦斯含量,作为10206运输巷掘进工作面掘进期间瓦斯涌出量预测的基础数据。 3.2 实验室参数
煤样实验室参数包括煤的工业分析(Mad、Ad、Vdaf)、真(视)密度、孔隙率和吸附常数(a、b 值)等,上述参数是计算原始瓦斯含量中常压吸附瓦斯含量的基础数据。志成煤矿提供的 M2 煤层工业分析及吸附常数等参数测定结果如表 3-1 所示。
表 3-1 志成煤矿 M 2 煤层工业分析及吸附常数
工业分析(%) 煤层 真密度 TRD 视密度 ARD 孔隙率 F 瓦斯吸附常数 a 41.7498 b 1.0883 Mad M2
Ad 17.7 Vdaf 6.63 1.73 1.61 1.40 13.04 注:吸附试验室温度ts=30℃。 3.3 煤层瓦斯含量测定
3.3.1 测定方法
本次志成煤矿10206运输巷掘进工作面区域 M2 煤层瓦斯含量的测定采用直接法进行,利用中煤科工集团重庆研究院有限公司研制的 DGC 瓦斯含量直接测定装置进行瓦斯含量测定,依据国家标准《煤矿井下瓦斯含量直接测定方法》(GB/T23250-2009)(以下简称 “《含量测定方法》”)规定的解吸法进行。
依据《含量测定方法》,首先向煤层施工取样钻孔,及时采取预定深度处新鲜煤样, 然后装入煤样罐进行密封,在井下进行常压自然解吸,并测定瓦斯解吸速度,将解吸后的煤样罐送入地面实验室,进行粉碎前常压瓦斯解吸,之后进行粉碎常压瓦斯解吸,记录地面瓦斯解吸量;根据煤样瓦斯解吸模型、井下瓦斯解吸速度、采样损失时间计算取
样过程中的瓦斯损失量;根据实验室工业分析、孔隙率等参数,计算常压吸附瓦斯含量; 将常压解吸的瓦斯量校正后,与常压吸附瓦斯含量相加即为煤层瓦斯含量。
煤层瓦斯含量(Q)由可解吸瓦斯含量和常压吸附量组成,单位为 m3/t,其表达基准为原煤基。可解吸瓦斯含量(Qm)为瓦斯损失量(Q1)、煤样瓦斯解吸量(Q2)、煤样粉碎后的瓦斯解吸量(Q3)三者之和。
常压吸附量是指单位质量的煤在 20℃和一个大气压条件下所含有的瓦斯量(Qa)。煤层瓦斯含量:Q=Qm+ Qa 其中:Qm= Q1+ Q2+ Q3
常压吸附量 Qa,采用如下公式(3-1)进行计算:
1 0.1ab 100 Aad Mad
•Qa
100 1 0.1b 1 0.31M ad 式中:Qa——常压瓦斯吸附量,m3/t;
a、b——吸附常数; p ——瓦斯压力,Mpa; Mad——煤的水份,%; Aad——煤的灰份,%; F——孔隙率,m3/ m3;
(3-1)
γ——视密度,t/m3。
3.3.2 测点布置
经公司与矿方相关技术管理人员研究决定在10206运输巷布置 2个测点 M2
煤层瓦斯含量测定钻孔,现场测定M2 煤层的原始瓦斯含量。
为了准确掌握10206运输巷掘进工作面区域 M2 煤层原始瓦斯含量, 本次瓦斯含量测定钻孔布置的测点避开了采动影响范围,测点终孔位置已控制到埋深较大区域 M2 煤层。
M2 煤层原始瓦斯含量测点及钻孔具体布置如下: (1) 在10206运输巷迎头处布置 2 个顺层钻孔,钻孔编号为1#、2#。 志成煤矿 M2煤层瓦斯含量测定钻孔布置平面图如图 3-1 所示。
00000000000000000000000原马家田煤矿M16采空区000
000
000000000000000000Ⅻ00Ⅺ00Ⅹ00ⅨⅧ0ⅦⅥⅤⅢ0Ⅱ00000 0000000000000000000000000000000 00000000000图 例 拐点坐标0000贵州众一金彩黔矿业有限公司织金县后寨乡志成煤矿0 00 10206运输巷通风系统图(形成前)M2制 图审 核总工程师矿 长制图来源图 号比 例日 期实 测NO:1:1000
图 3-1
志成煤矿 M2煤层瓦斯含量测定钻孔布置图
3.3.3 钻孔施工
顺层钻孔开孔位置应选择在煤壁较完整的位置,钻孔应布置于煤层中部软分层内, 同一地点所布置的两个取样钻孔间距应不小于 5m。
本次瓦斯含量现场测定钻孔采用直径 75mm 的钻杆施工,待钻孔接近取样点时,停 止钻进,来回进退钻杆,待孔内残留煤粉排除干净后,继续施工钻孔,并在尽量短的时间内采集新鲜煤粉进行相关参数测定。 本次各钻孔施工过程中均未发生喷孔、顶钻等突出预兆。志成煤矿 M2 煤层瓦斯含量测定钻孔竣工参数见表 3-2。
表 3-2 志成煤矿 M2煤层原始瓦斯含量测定钻孔竣工参数表
煤层 测试地点 钻孔编号 1# 2# 钻孔参数 方位(°) 倾角(°) 孔深(m) 40 21 0 0 60 36 钻进情况 正常 正常 备注 M2 10206运输巷迎头
3.3.4 测定结果
根据志成煤矿提供的M2 煤层的工业分析、瓦斯吸附常数(a、b 值)等参数,计算得出本次志成煤矿10206运输巷掘进工作面区域M2 煤层的原始瓦斯含量,其测算结果如表 3-3 所示。
表 3-3M2 煤层瓦斯含量测定结果
开口位置 取样可解吸 残存瓦原煤瓦斯瓦斯压力 取样埋深 (Mpa) 标高 煤层 测定地点 孔号 巷道底板深度 瓦斯含斯含量 含量 (m) (m3/t) (m3/t) 标高(m )(m) (m) 量(m3/t ) 1# +1793 45 +1792 29.5 2.7344 5.4523 0.225 M2 2.717910206运输巷迎头 2# +1793 35 +1792 29.5 2.2676 4.9855 0.202
4 10206运输巷掘进工作面瓦斯涌出量预测
瓦斯涌出量是指在矿井建设和生产过程中从煤与岩石内涌出的瓦斯量。其表达方法有两种:绝对瓦斯涌出量指在单位时间内涌出的瓦斯量,单位为 m³/min;相对瓦斯涌出量指平均日产一吨煤同期所涌出的瓦斯量,单位是 m³/t。
影响工作面瓦斯涌出量的主要因素有瓦斯含量、煤层埋藏深度、煤层厚度、地质构造、工作面日产量等。根据《矿井瓦斯涌出量预测方法标准》(AQ1018-2006),瓦斯涌出量预测方法包括分源预测法与矿山统计法。分源预测法是根据时间和地点的不同,分成数个向矿井涌出的瓦斯源,在分别对这些瓦斯涌出源进行预测的基础上得出矿井瓦斯涌出量的方法。矿山统计法是根据对本矿井或邻近矿井实际瓦斯涌出资料的统计分析得出的矿井瓦斯涌出量随开采深度变化的规律,预测新井或新水平瓦斯涌出量的方法。 4.1 瓦斯涌出量预测依据
根据志成煤矿10206运输巷掘进工作面区域M2 煤层原始瓦斯含量测定数据测定结果如表 4-1 所示。
表 4-1 M2 煤层瓦斯含量测定结果
开口位置 取样可解吸 残存瓦原煤瓦斯瓦斯压力 取样埋深 (Mpa) 标高 煤层 测定地点 孔号 巷道底板深度 瓦斯含斯含量 含量 (m) (m3/t) (m3/t) 标高(m )(m) (m) 量(m3/t ) 1# +1793 45 +1792 29.5 2.7344 5.4523 0.225 M2 2.717910206运输巷迎头 2# +1793 35 +1792 29.5 2.2676 4.9855 0.202 由表 4-1 可知,10206运输巷掘进工作面区域M2 煤层测定的原始瓦斯含量在埋深为 29.5m 测定的原始瓦斯含量为 4.9855~5.4523m3/t。
上述10206运输巷掘进工作面区域M2 煤层原始瓦斯含量数据是利用 DGC 瓦斯含量直接测定装置采用直接法现场实测完成,其同一测点测定的M2 煤层原始瓦斯含量相近,测定结果总体随埋深的增大而增大。因此,利用现场实测的10206运输巷掘进工作面区域M2 煤层原始瓦斯含量参数作为10206运输巷掘进工作面掘进期间瓦斯涌出量预测依据是可靠的。
本次志成煤矿10206运输巷掘进工作面区域M2 煤层原始瓦斯含量
测点布置时,充分考虑了10206运输巷掘进工作面区域M2 煤层的埋深情况,本次M2 煤层实测的最大原始瓦斯含量 5.4523m3/t(埋深29.5m)因此,本次 5.4523m3/t 作为10206运输巷掘进工作面掘进期间瓦斯涌出量预测依据。 4.2 掘进工作面瓦斯涌出量预测
根据《煤矿瓦斯预测方法》(AQ1018-2006),10206运输巷掘进瓦斯涌 出量预测采用绝对瓦斯涌出量表达,采用下式计算:
q掘=q3+q4=0.012+0.083=0.095m3/min
式中:
q掘—掘进工作面绝对瓦斯涌出量,m3/min。
q3—掘进工作面巷道煤壁绝对瓦斯涌出量,m3/min。
q4—掘进工作面落煤绝对瓦斯涌出量,m3/min。 掘进工作面瓦斯涌出量按绝对瓦斯涌出量表示。
1、掘进巷道煤壁瓦斯涌出量
q3D•v•q0•(2L-1) =2×0.0023×0.00266×(2×489-1)=0.012m2·min v式中:
D—巷道断面内暴露煤壁面的周边长度,m;对于薄及中厚煤层,D=2m。 v—巷道平均掘进速度,炮掘每月计划进尺100m,取v=0.0023m/min;
L—巷道长度,L=523m;
qo —煤壁瓦斯涌出强度,m3/(m2·min)。
qo=0.026[0.0004(Vr)2+0.16]×Wo
=0.026[0.0004×(9.03)2+0.16]×5.4523
=0.02268m3/(m2·min)
式中:
qo—巷道煤壁瓦斯涌出量初速度,m3/(m2·min); Vr—煤中挥发分含量,M2煤层Vr=9.03%;
Wo—煤层原始瓦斯含量,贵州众一金彩黔矿业有限公司实验室人员于
2019年5月21日-5月22日10206运输巷取芯实测原始最大Wo=5.4523m3/t;
2、掘进落煤的瓦斯涌出量
q4= S·v·γ·(Wo-Wc)=12.6×0.0023×1.4(5.4523-0.0025)=0.221 式中:
S—掘进巷道断面积,S=12.6m2;
V—巷道平均掘进速度,炮掘每月进尺100m,取V=0.0023m/min;
γ—煤的视密度,M2煤层γ=1.4t/m3;
W0—煤层原始瓦斯含量,贵州众一金彩黔矿业有限公司实验室人员于
2019年5月21日-5月22日10206运输巷取芯实测原始最大Wo=5.4523m3/t; Wc—运出矿井后煤的残存瓦斯含量,瓦斯含量<10m³/t时,=0.0025m3/t
3、10206运输巷绝对瓦斯涌出量为1.1m3/min小于3m3/min。 5 10206运输巷掘进工作面瓦斯抽采合理性评价及要求
5.1 关于矿井必须进行瓦斯抽采相关规定
WC10385e-7.207W0根据《煤矿安全规程》(2016)第一百八十一条规定,有下列情况之一的矿井必须建立地面永久抽采瓦斯系统或者井下临时抽采瓦斯系统:
(一)任一采煤工作面的瓦斯涌出量大于 5m3/min 或者任一掘进工作面瓦斯涌出量大于 3m3/min,用通风方法解决瓦斯问题不合理的。
(二)矿井绝对瓦斯涌出量达到下列条件的: (1)大于或等于 40m3/min;
(2)年产量为 1.0~1.5Mt,大于 30m3/min; (3)年产量为 0.6~1.0Mt,大于 25m3/min;
(4) 年产量 0.4~0.6Mt 的矿井,大于 20m3/min; (5) 年产量小于或者等于 0.4Mt 的矿井,大于 15m3/min。
根据《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》(安监总煤装〔2011〕163 号)(以下简称“《抽采达标暂行规定》”)第七条之相关规定,有下列情况之一的矿井必须进行瓦斯抽采,并实现抽采达标:
(1) 开采有煤与瓦斯突出危险煤层的;
(2) 一个采煤工作面绝对瓦斯涌出量大于 5m3/min 或者一个掘进工作面绝对瓦
斯涌出量大于 3m3/min 的;
(3) 矿井绝对瓦斯涌出量大于或等于 40m3/min 的;
(4) 矿井年产量为 1.0~1.5Mt,其绝对瓦斯涌出量大于 30m3/min 的; (5) 矿井年产量为 0.6~1.0Mt,其绝对瓦斯涌出量大于 25m3/min 的; (6) 矿井年产量为 0.4~0.6Mt,其绝对瓦斯涌出量大于 20m3/min 的; (7) 矿井年产量等于或小于 0.4Mt,其绝对瓦斯涌出量大于 15m3/min 的。
5.2 煤巷掘进工作面风排瓦斯能力的要求
从安全生产的角度考虑,当一个矿井、采区和工作面的绝对瓦斯涌出量大于通风所允许的瓦斯涌出量时,就必须抽采瓦斯,即
q0.6 C S Vmax q绝
max
KH
(5-1)
式中:
qmax——通风所能担负的回采工作面最大绝对瓦斯涌出量,m3/min; q 绝——工作面绝对瓦斯涌出量,m3/min; C——工作面回风流中允许的最大瓦斯浓度,%; S——工作面有效过风断面,m2; Vmax——工作面应许最大风速,m/s;
KH——工作面瓦斯涌出不均衡系数,取 1.2-1.7。
5.3 10206运输巷掘进工作面瓦斯抽采必要性分析
根据志成煤矿M2 煤层突出危险性鉴定结果,10206运输巷掘进工作面煤巷掘进及回采期间瓦斯涌出量预测结果,矿井采掘工作面实际瓦斯涌出情况,结合《煤矿安全规程》(2016)、《抽采达标暂行规定》关于矿井必须进行瓦斯抽采相关规定的条款和工作面风排瓦斯能力要求,对10206运输巷掘进工作面瓦斯抽采必要性进行分析:
1) 10206运输巷掘进工作面位于M2 煤层鉴定非突区域。
根据中煤科工集团重庆研究院有限公司2017年5月提交的《贵州众一金彩黔矿业有限 公司织金县后寨乡志成煤矿M2煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告》,拐点A-B-5-4-3-A圈 定范围内M2煤层无突出煤层危险性,同时结合我矿2018年度采掘接替方案,10206运输巷 里程(K+0m至K+523m)布置在《贵州众一金彩黔矿业有限公司织金县后寨乡志成煤矿M2煤 层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告》圈定的A-B-5-4-3-A拐点范围内M2煤层中。
志成煤矿M2煤层鉴定范围拐点坐标(西安坐标系)
煤 拐点 X 2945144.874 2945056.110 2945334.712 Y 355623.93 35562467.742 35562916.125 拐点 X 2945635.73 2945865.715 Y 35563149.127 35562824.126 层 A B 5 4 3 / M2
志成煤矿鉴定范围内M2煤层突出危险性单项指标测定结果
煤层 煤的最高破坏类型 最大瓦斯放散初速度△Pmax M2 Ⅲ 44 煤的最小坚固性系数Fmin 0.39 煤层最大瓦斯压力P/(MPa) 0.24 根据中煤科工集团重庆研究院有限公司2017 年5月提交的《贵州众一金彩黔矿业有限公司织金县后寨乡志成煤矿 M2煤层煤与瓦斯突出危险性评估》,其评估结论为:志成煤矿评估范围(井田范围)内+1710m标高以浅区域不具有煤与瓦斯突出危险性M2 煤层评估为无煤与瓦斯突出危险,其评估范围的拐点坐标如表所示。
因此,10206运输巷掘进工作面不属于《抽采达标暂行规定》第七条第(1)款中矿井必须进行瓦斯抽采的情况。
2) 10206运输巷掘进工作面瓦斯涌出量预测结果未达到必须抽采的要求。
根据《矿井瓦斯涌出量预测方法》(AQ1018-2006),按照分源预测法对10206运输巷掘进工作面瓦斯涌出量进行预测,预测结果如表 5-3 所示。
表5-3 10206运输巷绝对瓦斯涌出量计算结果
煤层 M2
掘进工作面 二采区轨道 运输上山 煤壁瓦斯涌出量 q3(m3 / min) 0.1709 落煤瓦斯涌出量 q4(m3 / min) 0.1203 煤巷掘进工作面瓦斯涌出量 q掘=q3+q4(m3 / min) 1.1 由表5-3 可知,10206运输巷瓦斯涌出量预测结果小于3m3/min, 不属于《煤矿安全规程》(2016)第一百八十一条第二款第(5)项、《抽采达标暂行规定》第七条第(7)款中必须进行瓦斯抽采的情况。
3) 10206运输巷掘进工作面风排瓦斯能力满足要求。
10206运输掘进工作面均设计采用压入式通风,采用 FBCDY№6.0/2×15 型对旋式局部通风机压入式通风,一台工作,一台备用,工作风量为 200~450m3/min, 配套电机功率 2×15KW。
根据10206运输巷掘进工作面设计采用的局部通风机的供风能力,截止2019年 5月下旬,掘进期间平均配风风量为 365m3/min,10206运输巷掘进期间配风风量取 365m3/min,回风瓦斯浓度为 0.3%,10206运输巷掘进工作面掘进期间瓦斯涌出量预测结果最大值1.1m3/min。
因此10206运输巷掘进工作面通风能力能够解决掘进工作面瓦斯涌出问题,不会造成瓦斯超限。
4) 矿井实际绝对瓦斯涌出量未达到必须抽采的要求。
志成煤矿设计生产能力 45万 t/a,年产量小于 0.4Mt;根据志成煤矿矿井瓦斯等级鉴定结果及 2018 年瓦斯参数测试结果,志成煤矿绝对瓦斯涌出量最大为12.62m³/min , 小于 15m³/min ;不属于《煤矿安全规程》(2016)第一百八十一条第二款第(5)项、《抽采达标暂行规定》第七条第(7)款中必须进行瓦斯抽采的情况。
6 10206运输巷瓦斯治理方案
根据中煤科工集团重庆研究院有限公司针对10206运输巷掘进工作面煤层突出危险性、工作面掘进期间的瓦斯涌出量预测等综合分析,依据《煤矿安全规程》(2016)第一百八十一条、《抽采达标暂行规定》第七条和《煤矿瓦斯抽采基本指标》第 4.1 条的相关规定对二采区轨道、运输下山区域掘进期间瓦斯抽采必要性进行评价,结论为:志成煤矿10206运输巷掘进工作面区域,基于掘进进度 120m/月及以下且配风量不小于275m3/min 的条件下,在M2 煤层瓦斯地质赋存正常区域可以不采取顺层钻孔瓦斯抽采措施,但在10206运输巷掘进期间期间必须满足第 5.4 节中第(1) ~(9)的相关要求。
因此,10206运输巷掘进期间瓦斯治理重点在于可靠的通风系统及局部防突技术两个方面。
6.1 10206运输巷通风
6.1.1 掘进工作面风量计算
煤巷掘进工作面实际需要风量应按照瓦斯涌出量、工作人员、爆破后的有害气体产生量以及局部通风机的实际吸风量等规定分别进行计算,然后取其中最大值。
1) 按瓦斯涌出量计算:
式中:
Q掘 =100 ×q瓦掘 ×k
(6-1)
Q 掘 ——掘进工作面实际需要风量,m3/min;
100——单位瓦斯涌出量,以回风流瓦斯浓度不超过 1%的换算值; q 瓦掘——掘进工作面的瓦斯绝对涌出量,取10206运输巷预测最大值 0.2948m3/min;
k——掘进工作面瓦斯涌出量不均匀的备用风量系数,一般对于机掘进工作面 k 为 1.5~2.0,对于炮掘进工作面 k 为 1.8~2.0,取 k=2.0。 则: Q掘 100 q瓦掘 k 100 0.2948 2 58.96m3 / min
2) 按人数计算:
Q掘 =4×n
式中:
Q 掘 ——掘进工作面实际需要风量,m3/min; 4——每人每分钟不低于 4m3/min 的配风量; n——掘进工作面同时工作的最多人数,取 12 人。则:
Q掘 4 n 4 12 48m 3 / min
3) 按局部通风机的实际吸风量计算:
Q =Q局 ×I
式中:
Q——掘进工作面实际需要风量,m3/min;
Q 局——掘进工作面局部通风机的实际吸风量,m3/min(参照10206运输巷掘进期间局部通风机平均吸风量,取 300m3/min);
I——掘进工作面同时通风的风机台数,取 1 台; 则:Q=Q 局×I= 300×1 =300m³/min
通过以上计算确定,掘进工作面实际需要风量为计算最大值 300m3/min。
6.1.2 掘进工作面风量、风速验算
1) 按风速验算
巷道最大掘进断面12.6m2,掘进工作面风量 365m3/min(4.58m3/s)。 Q
巷道风速为:V =
巷
S 式中:
V 巷——巷道风速,m/min; Q——巷道风量,365m3/min; S——巷道断面积,12.6m2。 Q 则:V巷 4.58 /12.6 0.36m / s S
(6-3)
根据《煤矿安全规程》中第一百零一条规定:掘进中的煤巷、半煤岩巷最低允许风速为 0.36m/s,最高允许风速为 4m/s,以上计算出的煤巷掘进巷道风速 0.36m/s 符合《煤矿安全规程》规定。
2) 按有害气体浓度验算:
回风流中瓦斯或二氧化碳浓度不得超过 1.0%,即
Q掘瓦P
瓦Q 1.0%
式中:
Q 掘瓦——掘进回风流中的瓦斯浓度,%; Q——掘进工作面需要风量,365m3/min;
P 瓦——瓦斯绝对涌出量,掘进工作面瓦斯涌出量预测最大值 1.1m3/min;
则:
PQ 瓦 1.1 /365 0.00% 1.0% 掘 Q 掘进工作面风量365m3/min 能够满足瓦斯浓度小于或等于 1.0%的条件。
6.1.3 局部通风机的安设地点及要求
1) 局部通风机安装地点
10206运输巷局部通风机应均安设在二采区运输下山的新鲜风流中,最长供风距离800m,且距回风口不得小于10m。
2) 局部通风机安装要求
(1) 局部通风机吊挂在巷道顶板上,距巷道顶板高度不得小于 300mm。 (2) 风机开关必须上架,电缆吊挂整齐,风筒出口距掘进迎头不得大于 5m。 (3) 局部通风机实行挂牌管理,由专人负责,主、副风机之间必须能够自动切
换, 并实现“三专两闭锁”。
(4) 风筒接口要严实不漏风,吊挂平直,拐弯处须用骨架风筒。
(5) 主、副风机之间能够实现自动切换,确保风机能够连续运转,严禁无故停
风、停电。
6.1.4 煤巷掘进工作面通风系统
10206工作面通风系统如下:
新风:地面→二采区运输下山局部通风机→10206运输巷掘进工作面迎头。
乏风:10206运输巷掘进工作面迎头→10206运输巷专用回风巷→二采区回风下山
→总回风斜井→地面。
6.2 10206运输巷防突技术方案
根据中煤科工集团重庆研究院有限公司 2017 年 5 月提交的《贵州众一金彩黔有限公司织金县后寨乡乡志成煤矿M2 煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告》,其结论为:志成煤矿M2 煤层在井田范围内+1640m 标高以浅至 F1 断层范围不具有煤与瓦斯突出危险性;根据《2018 年度毕节市煤矿瓦斯等级鉴定结果汇总表》,志成煤矿 2018 年矿井瓦斯等级为高瓦斯突出矿井。
鉴于志成煤矿为高瓦斯突出矿井,且10206运输巷掘进工作面处于M2 煤层非突出区域内,因此,10206运输巷重点按照局部综合防突措施进行技术管理,其掘进工作面瓦斯治理的基本流程如图 6-1 所示。
工作 面措 施效 果检
工作面预测
突 出危险工作面 无突出危险工作面 工作 面防 突 措 施 突出危险工作面 验 无突出危险工作面
执行安全防护措施后掘进作业 图 6-1 10206运输巷瓦斯治理的基本流程
6.2.1 工作面突出危险性预测
1) 预测指标和方法
根据志成煤矿目前开采煤层赋存情况,10206运输巷突出预测方法采用钻屑指标法, 其突出预测指标为钻屑瓦斯解吸指标 K1 值和钻屑量 S,预测仪器采用 WTC 瓦斯突出 参数测定仪。
指标测定方法按照“WTC 突出危险参数仪使用说明书”和《防突规定》的要求操作。 每个钻孔在钻进过程中,从第 2m 开始,每 1m 测定一次钻粉量 S,每 2m 测定一次钻屑
瓦斯解吸指标 K1,根据工作面钻孔的 K1max 和Smax 值预测工作面突出危险性。
2) 预测钻孔布置
10206运输巷在进行工作面突出危险性预测时,在掘进工作面至少布置 3 个预测钻孔,采用风煤钻配合麻花钻杆施工,钻孔沿巷道轴线方向的投影长度为 8~10m,钻孔直径 42mm。钻孔应布置在软分层中,其中 1 个钻孔位于巷道中部, 并平行于掘进方向,其余 2 个钻孔的终孔点分别位于巷道两侧轮廓线外 2~4m 处。
10206运输巷预测钻孔布置如图 6-2 所示。
0.5m 2-4m 煤 层 1 煤巷掘进工作面
8-10m
图 6-2 10206运输巷预测钻孔布置示意图
3) 预测指标临界值
志成煤矿M2 煤层突出预测指标及其临界值采用《防突规定》推荐的指标及其临界值进行突出危险性预报,如表 6-1 所示。
表 6-1 工作面突出危险性预测钻屑指标法参考临界值
钻屑瓦斯解吸指标 K1(mL/g•min1/2) 0.5
2-4m 钻屑量 S (kg/m) 6 (L/m) 5.4 4) 突出危险性预报
当工作面任意一个预测钻孔、任意一项指标、任意一次测定结果大于(或等于)其临界值,该工作面判定为突出危险工作面。只有全部指标均低于临界值时,方可判断此 循环预测结果为无突出危险。
但工作面突出危险性预测不仅仅依靠预测指标一种方法,而应采用综合判断方法。当掘进工作面出现下列情况之一者,应视为有突出危险:
① 工作面处于地质构造带,包括断层、褶曲等、火成岩侵入等;
② 煤层赋存条件发生急剧变化的区域,如煤层厚度、走向、倾角出现急剧变化等;
③ 采掘应力叠加的区域;
④ 在打钻过程中出现喷孔、顶钻等动力现象; ⑤ 工作面出现明显突出预兆。
预测为无突出危险工作面,在采取安全防护措施的前提下掘进,允许掘进距离为最短预测钻孔在掘进工作面推进方向上的投影长度减去 2m,如图 6-3 所示。掘进到位后, 再进行突出危险性预测。
如预测为具有突出危险性的,必须采取工作面防突措施,防突措施必须经过防突措施效果检验,检验不超标,方可继续掘进,否则继续采取补充防突措施,直到指标降至临界值以下。
每次预测(或效果检验)后,必须填写突出危险性预测(检验)报告单(并附有打印资料),待有关人员审查、签字后,分别交有关部门执行和存档。
2-4m 0.5m 2 煤巷条带 ≥2m 允许进尺 3 2-4m 8-10m 图 6-3 掘进工作面预测为无突出危险时允许进尺平面示意图
6.2.2 工作面防突措施
1) 防突措施选择
有突出危险的煤巷掘进工作面及回采工作面应当选用超前钻孔(包括超前预抽瓦斯钻孔、超前排放钻孔)防突措施。
2) 措施钻孔布置
10206运输巷超前钻孔沿巷道掘进方向的投影深度应不小于工作面突出预测孔深,采用直径 75mm 或 94mm 钻孔,终孔间距 1.5~2m,排数为 2 排钻孔终孔点控制巷道轮廓线外上帮 5m,下帮 5m。
煤巷掘进工作面超前钻孔布置如图 6-4 所示。
1
3 煤巷掘进工作面 ≥5m
煤 层
1 3 5 7 9 11 13 15
≥5m A--A
15
13
图 6-4 10206运输巷及切眼超前钻孔布置示意图
6.2.3 工作面防突措施效果检验
1) 检验钻孔布置
10206运输巷防突措施效果检验,其检验钻孔个数应不少于 3 个,效果检验证钻孔应位于措施孔之间,尽量沿软分层钻进,钻孔深度应小于工作面防突措施孔深,钻孔直径 42mm。
10206运输巷效果防突措施检验钻孔布置如图 6-5 所示。
小于措施孔深 Ⅱ ≥5m 煤 层 Ⅰ Ⅲ 1 3 5 7 9 11 13 15
≥5m A--A
11 13
工作面防突措施钻孔 防突措施效果检验钻孔
15 大于预测孔深
图 6-5 10206运输巷防突措施效果检验钻孔布置示意图
2) 检验结果的处理
当措施效果检验指标均小于指标临界值,且检验钻孔施工过程中无喷孔、 卡钻等突出预兆和其他异常情况,则措施有效;否则,判定为措施无效。当措施 无效时,无论措施孔还留有多少超前距,都必须采取补充防突措施,并经措施效果 检验有效后,方可在采取安全防护措施的前提下进行作业。
当检验结果措施有效时,若检验孔与防突措施钻孔向巷道掘进方向的投影长度(简称投影孔深)相等,则煤巷掘进工作面留 5m 超前距(在地质构造破坏严重地带应适当增加超前距,但不得小于 7m),并采取安全防护措施的条件下掘进。当检验孔的投影孔深小于防突措施钻孔时,则应当在留足所需的防突措施超前距并同时保留有至少 2m 检
验孔投影孔深超前距的条件下,采取安全防护措施后实施掘进作业。
10206运输巷局部措施效果检验后允许进尺距离示意图如图
6-6 所示。
≥5m 小于措施孔深 Ⅱ 煤 层 Ⅰ Ⅲ 1 3 5 7 9 11 13 15 ≥5m
11 15 大于预测孔深 A--A
工作面防突措施钻孔 防突措施效果检验钻孔
13
图 6-6 掘进工作面防突措施效果检验有效后允许进尺平面示意图
6.2.4 安全防护措施
10206运输巷掘进作业前必须采取安全防护措施,如下:
1) 远距离放炮
10206运输巷远距离爆破时,回风系统必须停电撤人,指派专人负责,放好警戒,严禁人员进入;相关区域工作的所有人员,在放炮前必须预先通知放炮时间、撤离时间。放炮前由矿调度室利用矿井人员定位系统统计,确保该区域内无人。爆破后,进入工作面检查的时间间隔不得少于 30min。
10206运输巷远距离爆破时,启爆地点必须设在进风侧反向风门之外的全风压通风的新鲜风流中或避难硐室内,启爆地点距离工作面不得小于 300m, 并设有直通矿调度室的电话。
2) 反向风门
针对10206运输巷工作面的布置情况,设计在10206运输巷开口往里3m处安装2组牢固 可靠的正、反向风门,风门间距大于4m,风门距离10206运输巷回风联巷开口的距离大于10m。 反向风门墙垛可用砖、料石或混凝土砌筑,嵌入巷道周边岩石的深度可根据岩石的性质确定, 但不得小于0.2m;墙垛厚度不得小于0.8m。在煤巷构筑反向风门时,风门墙体四周必须掏槽, 掏槽深度见硬帮硬底后再进入实体煤不小于0.5m。通过反向风门墙垛的风筒、水沟、刮板输 送机道等,必须设有逆向隔断装置。
人员进入工作面时必须把反向风门打开、顶牢。工作面放炮和无人时,反向风门必须关闭。
3) 避难硐室
志成煤矿必须设置采区避难所,在1685石门车场已建立临时避难硐室,相关设施齐全、完好能正常使用。
4) 压风自救
10206运输巷压风自救系统设置在距掘进工作面 40m 进风侧巷道中,放炮地点、撤离人员停留处,警戒人员站岗处以及回风巷道有人作业处,均应设有压风自救系统。
10206运输巷每 40m 设置一组压风自救系统,且压风自救系统必须派专人维护,确保设备完好、风量足够,且要求 24 小时随时可以使用。
5) 隔离式自救器
所有进入10206运输巷掘进区域的人员,必须随身携带隔离式自救器,当一旦有突出灾
害发生时,立即按使用说明正规使用隔离式自救器自救。
(五)采取其它安全措施
(1)所有作业人员都必须熟悉、掌握煤与瓦斯突出的预兆和防治突出的基本知识,发现 问题,立即停止作业,并撤出所有人员,及时向调度室进行汇报,采取措施进行处理。 (2)掘进工作面必须有专职瓦斯检查员现场随时检查,发现瓦斯超限必须停止一切作业 进行处理,只有处理好后才准作业。
(3) 工作面施工作业前,跟班队长、技术员、班组长、安全员、瓦斯检查员等必须对工
作面进行全面安全检查,如发现异常情况立即向调度室汇报,待采取措施进行处理,确认无任 何危险后方可施工作业。加强敲帮问顶工作,强化自主保安意识,严禁空顶作业。
(4) 每班必须派一名专职瓦斯检查员对10206运输巷的通风瓦斯情况进行检查,发现通风
瓦斯等异常情况要及时汇报并处理。瓦斯检查员必须坚守工作岗位,严禁脱岗、睡岗、假检、漏 检,做到勤检多检,杜绝瓦斯超限作业,对其负责。
(5) 机电部门经常检查工作面内所有电气备的完好情况,发现问题要及时处理。机电队当
班井下值班电工必须对工作面及其回风流内的所有电器设备进行认真检查,保证其运转正常且 严禁有失爆,并对其负责。
(6) 瓦斯传感器必须按规定进行安设,掘进工作面距迎头5m范围内安装T1,其报警瓦斯浓
度为1%,断电瓦斯浓度为1.5%,复电瓦斯浓度小于1%,断电范围为10206运输巷内的所有非本 质安全型电器设备电源;回风流内距专用回风巷10m~15m内安装T2,其报警瓦斯浓度为1%,断 电瓦斯浓度为1%,复电瓦斯浓度小于1%,断电范围为10206运输巷内所有非本质安全型电气设 备电源。瓦斯传感器必须垂直挂在棚顶的支架上,距顶板不大于300mm,距煤帮不小于200mm。 传感器必须专人维护,定期效验。
(7)掘进工作面必须设置直通矿调度室的电话。
(8)瓦斯监控系统不能正常运行时停止一切作业,只有瓦斯监控系统正常监测到工作面及回 风流中的瓦斯浓度时,才准正常施工。
(9)现场作业的班组长及安全管理人员必须携带便携式甲烷检测报警仪。
(10)掘进过程中必须确保洒水防尘系统正常运行,掘进过程中必须坚持洒水,防止煤尘飞扬。 (11)施工作业过程中,发现有突出预兆或其它异常情况,必须立即撤出人员,切断采面电 源,并向调度室汇报,然后采取措施进行处理,只有采取措施消除危险后才能恢复作业。 (12)通防队必须如实及时填写防突牌板、瓦斯抽放牌板及填送相关报表。
(13)该工作面所有施工或安全生产管理人员必须参加矿井防突知识培训和《10206运输巷掘 进工作面作业规程》的学习,培训和学习由矿安全科组织,培训学习结束后须考试合格,方能上
岗作业。
(14)通防队必须派专人定期检查和维护该工作面内瓦斯抽放系统,发现问题及时汇报或处理; 派专人定期测定该工作面内所有瓦斯抽放钻孔的参数,以上两项工作必须认真作好原始记录和瓦 斯抽放参数测定报表,并报送相关管理部门。
(15)通防队在打预测或补充瓦斯抽放钻孔时,现场作业的班组长及安全管理人员必须携带便携 式甲烷自动检测报警仪,认真作好施工原始记录,即钻孔方位、倾角、孔数、孔径、孔深、钻屑 量、K1值等所有施工参数或其它异常情况,包括当班作业人数、姓名,安全员、瓦斯检查员和钻 孔验收员的姓名,钻孔验收员填写的数据必须准确。
(16)在准备班,检修人员一定要认真检查该工作面及运输巷的电器设备,杜绝电器失爆。 (17)严格执行《10206运输巷掘进作业规程》进行作业。
(18)瓦斯员必须随时观察掘进工作面瓦斯情况,如发现瓦斯超限或瓦斯涌出异常时,要及时 通知作业人员停止作业,并向调度室汇报相关情况,待处理完毕,一切正常后方可继续作业。 (19)工作面煤与瓦斯突出避灾路线:
工作面→1685石门车场→二采区运输下山→地面。
(20)矿安全科人员必须经常深入现场了解防突措施的执行和落实情况,若发现与现场实际不 符或其他异常情况的,应立即进行措施修改或补充完善。 (21)突出事故应急措施
①、在矿井通风系统未遭到严重破坏的情况下,原则上保持现有通风系统,保证主要通风机 的正常运转。
②、发生煤(岩)与瓦斯突出时,对充满瓦斯的主要巷道应加强通风管理,防止风流逆转,按 规定将高浓度瓦斯直接引入回风道中排出矿井。
③、根据灾区情况迅速抢救遇险人员,在抢险救援过程中注意突出预兆,防止再次突出造成
事故扩大。
④、要慎重处置灾区和受影响区域的电源,灾区内不准随意启闭电器开关,断电作业应在远
距离进行,不准扭动矿灯和灯盖,以防止产生电火花引起爆炸。
⑤、发生突出事故后,施工人员迅速佩带好隔离式自救器按避灾路线撤出灾区,如距离远或
瓦斯浓度高等原因不能撤出灾区时,就近躲入避难硐室内或巷道内压风自救处,躲入压风自救袋 内,打开压风阀门自救,等待救援。
7 结论及要求
7.1 结 论
本次对志成煤矿10206运输巷掘进工作面制定“一面一策”瓦斯治理方案工作中,结合志成煤矿在现有开拓及准备巷道条件下共布置 2 个测点共2 个钻孔, 测定10206运输巷区域M2 煤层的瓦斯含量,并对10206运输巷瓦斯涌出量进行预测。
依据《煤矿安全规程》(2016)第一百八十一条、《抽采达标暂行规定》第七条和《煤矿瓦斯抽采基本指标》第 4.1 条的相关规定将10206运输巷瓦斯抽采必要性评价,并制定了10206运输巷“一面一策”瓦斯治理方案, 得出结论如下:
志成煤矿10206运输巷掘进工作面区域,基于掘进进度 120m/月及以下且配风量不小于 300m3/min 的条件下,在M2 煤层瓦斯地质赋存正常区域可以不采取顺层钻孔瓦斯抽采措施, 7.2 要 求
(1) 10206运输巷必须严格按照贵州省、毕节市关于“先探后掘”的相关规定,
执行煤巷掘进每个循环(暂按 80-100m)超前探测措施,探清前方地质构造、煤层赋存及瓦斯赋存情况;至少留有 20m 超前距离再次进行下一循环的超前探测措施。
(2) 10206运输巷掘进期间应根据实际瓦斯涌出量对掘进工作面风量进行调节,
同时加强通风瓦斯管理。
(3) 10206运输巷掘进期间回风瓦斯浓度发生瓦斯超限,必须立即停止掘进作
业,通知公司和中煤科工集团重庆研究院有限公司,共同分析瓦斯超限原因;若排除瓦斯传感器故障等其他原因,必须采取则需要进行顺层钻孔抽采方式降低回采工作面瓦斯涌出量。
(4) 10206运输巷掘进前执行超前探测措施时,若超前探测钻孔出现喷孔、卡钻等
突出预兆时,该循环的煤巷条带必须采取顺层钻孔瓦斯抽采措施, 并实现该循环煤巷条带瓦斯抽采达标和防突措施效果达标。
(5) 10206运输巷煤巷掘进前执行超前探测措施时,当探测到前方有地质构造或地
质异常时,必须停止掘进,认真分析地质构造与瓦斯赋存情况, 并采取必要的安全技术措施,防止瓦斯事故发生。
(6) 10206运输巷进行掘进作业前必须进行工作面预测,当预测超标或钻孔出现喷
孔、卡钻等突出预兆时,必须采取抽采或排放的局部防突措施, 待掘进工作面消除突出危险后方可掘进作业。
(7) 10206运输巷掘进期间,接受中煤科工集团重庆研究院有限公司进行抽检测
试二采区轨道、运输下山区域M2 煤层的瓦斯含量,若测试钻孔出现喷孔、卡钻等突出预兆时或测定的M2 煤层的瓦斯含量大于 8m3/t,则必须采取顺层钻孔瓦斯抽采措施,实现该循环的煤巷条带瓦斯抽采达标和防突措施效果达标。
(8) 10206运输巷进行掘进作业前必须完善瓦斯抽采系统, 每周对10206运输巷的
瓦斯抽采系统进行调试,确保系统正常并能随时投入使用,且掘进工作面抽放管路距迎头应不大于 20m。
(9) 未尽事宜,必须按照《煤矿安全规程》(2016)、《防治煤与瓦斯突出规定》(2009)
等国家规定及标准的有关规定执行。
附 件
()1贵州省国土资源厅 2012年 10 月颁发的贵州众一金彩黔有限公司织金县后寨乡志成煤矿采矿许可证(30万 t/a)(副本)(证号:C5200002012071120126468)。
2.510206运输巷区域验证(工作面校检)钻孔参数表0.50.8孔号124
2.5倾角(°)偏角/方位角(°)孔深(m)30-3左偏17/230/40右偏17/5710101017°17°0.52.254.5
10206运输巷效果检验钻孔设计图10206运输巷效果检验钻孔平面图 1:10001#30m(9.5m(10m)19.5m(20m))m36m(61.915°取样位置取样位置2#61.)m369m(2#30m(32m)27°取样位置1#3#允许进尺70m90m32m)保留20m3#允许进尺70m90m保留20m孔号1#2#3#方位(°)倾角(°)孔深(mm)孔径(mm)40 0907526 3627566-23475
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