田湾煤矿防治瓦斯突出设计说明书

四川宝光能源有限责任公司绥阳县田湾煤矿防治瓦斯突出设计说 明 书 中煤国际工程集团重庆设计研究院四川宝光能源有限责任公司绥阳县田湾煤矿防治瓦斯突出设计说 明 书工 程 规 模：450kt/a院 长：总 工 程 师：项目负责人： 中煤国际工程集团重庆设计研究院二一年三月 绥阳县田湾煤矿 防治瓦斯突出设计参加编制人员名单专 业姓 名职务或职称签 名采 矿所长、教授级高工所总工、教授级高工高级工程师注册安全工程师工 程 师机 械教授级高工助理工程师给排水高级工程师电 气高级工程师高级工程师0-4图 纸 目 录顺序图 名图号专业1井下压风管路及压风自救系统布置平面图242-101采矿目 录前 言11 矿井概况41.1 交通位置41.2 矿井地质特征41.3 煤层与煤质51.4 矿井资源储量及生产能力61.5 矿井开拓与开采71.6 矿井通风82 煤与瓦斯突出的可能性分析102.1 煤层赋存条件102.2 煤层顶底板岩性102.3 地质构造与破坏程度102.4 瓦斯特征112.5 邻近矿井煤与瓦斯突出情况152.6 本矿井煤与瓦斯突出危险性163 综合防突措施163. 1 开拓布置方式、采区巷道布置的防突措施173.2 煤层开采顺序、采煤方法的防突措施173.3 瓦斯抽采183.4 通风方式及通风系统184 区域综合防突措施194.1 区域性预测194.2 区域防突措施204.3 区域防突措施效果检验315 局部防突措施345.1 石门揭煤防突措施345.2 煤巷掘进防突措施395.3 采煤工作面防突措施456 预测预报措施及煤与瓦斯突出预测仪器486.1 预测预报措施486.2 瓦斯突出预测仪器487 安全防护措施497.1 避难所497.2 压风自救系统507.3 通风系统及通风安全设施517.4 远距离爆破安全防护措施。517.5 个体防护528 矿井H2S气体的防治措施529 矿井瓦斯及其它气体检测仪器、设备配置54附录：1、四川宝光能源有限责任公司绥阳县田湾煤矿设计“委托书”。2、贵州省国土资源厅文件黔国土储备字2008516号“关于贵州省绥阳县联盟井田（南段）煤炭资源勘探地质报告矿产资源储量评审备案证明”。3、贵州省国土资源厅文件黔国土资矿管函20081154号“关于准予划定绥阳县田湾煤矿矿区范围的通知”。4、重庆市经济委员会文件关于黄矸塘煤矿扩建开采设计的批复（渝经煤管2009280号）。前 言四川宝光能源有限责任公司绥阳县田湾煤矿行政区划属绥阳县枧坝镇所辖，井田位于绥阳县城北西，井田中心距绥阳县县城约25km。田湾煤矿为新建矿井，设计能力450kt/a。根据2008年3月，重庆一三六地质队提交的贵州省绥阳县联盟井田（南段）煤炭资源勘探地质报告。瓦斯含量：C1煤层为9.5212.70ml/g.煤，平均 11.13ml/g.煤； C4煤层为7.9514.10 ml/g.煤，平均为12.35 ml/g.煤。瓦斯压力：C1煤层为0.6100.721（MPa），平均0.643（MPa）；C4煤层为3.1324.326（MPa），平均3.555（MPa）。依据指标分析，C4煤层有突出危险性，C1煤层的突出危险性比C4煤层的突出危险性小，矿井按煤与瓦斯突出矿井进行设计。为了加强煤与瓦斯突出的防治工作，有效预防煤矿突出事故，保障煤矿职工生命安全，按照煤矿安全规程及国家安全生产监督管理总局令第19号发布的防治煤与瓦斯突出规定第十四条的要求，有突出危险的新建矿井及突出矿井的新水平、新采区，必须编制防突专项设计。我院受业主委托，编制四川宝光能源有限责任公司绥阳县田湾煤矿防突专项设计。一、设计依据1、2008年3月，重庆一三六地质队提交的贵州省绥阳县联盟井田（南段）煤炭资源勘探地质报告； 2、防治煤与瓦斯突出规定（国家安全生产监督管理总局19号令）；3、煤矿瓦斯抽放规范（AQ1027-2006）；4、煤矿瓦斯抽采基本指标（AQ1026-2006）；5、矿井瓦斯涌出量预测方法(AQ 1018-2006）6、煤矿建设项目安全设施设计审查和竣工验收规范(AQ1055-2008)；7、煤矿瓦斯抽采工程设计规范（GB50471-2008）；8、煤矿安全规程（2009）；9、贵州省国土资源厅文件黔国土储备字2008516号“关于贵州省绥阳县联盟井田（南段）煤炭资源勘探地质报告矿产资源储量评审备案证明”。10、我院于2009年8月份编制完成的四川宝光能源有限责任公司绥阳县田湾煤矿初步设计11、重庆市经济委员会文件关于绥阳县田湾煤矿开采方案设计的批复（渝经煤管2009280号）；12、贵州省人民政府办公厅文件，黔府办发200883号，“省人民政府办公厅关于加强煤矿瓦斯治理和综合利用工作的实施意见”。13、业主提供的其他相关资料。二、设计的主要指导思想和技术原则1、贯彻落实防治煤与瓦斯突出规定提出的“防突工作坚持区域防突措施先行、局部防突措施补充的原则。突出矿井采掘工作做到不掘突出头、不采突出面。未按要求采取区域综合防突措施的，严禁进行采掘活动。区域防突工作应当坚持“多措并举、可保必保、应抽尽抽、效果达标”防突工作方针。结合矿井具体情况，采用与之相适应的技术、工艺和装备，使矿井达到正规、安全、稳定的运行。2、本着经济合理、技术可行、安全可靠、方便实用的指导思想，编制防突专项设计。3、降低矿井生产成本，提高经济效益。特别重视安全生产，按照煤矿安全生产要求，结合矿井实际尽可能提高矿井的抗灾能力。三、存在的主要问题及建议1、矿井瓦斯参数鉴定：井田范围内共有四层煤，C1煤层为全区可采煤层，C4煤层为大部可采煤层，C2煤层为极不稳定局部可采薄煤层，C3煤层为不稳定零星可采薄煤层，属近距离煤层群。地质报告只提供了C1、C4煤层瓦斯鉴定基本参数，C1、C4煤层瓦斯鉴定参数均未测定，矿井在实际生产中应对相关参数进行测定。2、本次设计的一些瓦斯参数的选择来源于经验公式计算结果和根据地质报告取大值的原则，在实施过程中应根据具体情况进行调整。31 矿井概况1.1 交通位置田湾煤矿井田位于绥阳县城北西，井田中心距绥阳县县城约25km，行政区划属绥阳县枧坝镇所辖。井田北侧有303省道经过，距桐梓县城约37km；东侧有绥阳县城经枧坝至宽阔坝县道经过，在宽阔坝与303省道相接，井田内有马鬃至蒲场镇乡村公路从北到南贯穿整个矿区，距蒲场镇省级公路约35km，距绥阳县城约46km，距遵义市中心约75km。1.2 矿井地质特征1.2.1 地层及含煤地层井田内出露地层主要为二叠系和三叠系下统，含煤地层为二叠系上统龙潭组。矿井出露地层从老到新有：二叠系中统茅口组（P2m），二叠系上统龙潭组（P3l）、长兴组（P3c），三叠系下统夜郎组（T1y）、茅草铺组（T1m）、第四系全新统坡残积层（Q）。井田内含煤地层为二叠系上统龙潭组（P3l）。属海陆交互相含煤碎屑岩沉积建造。与下伏地层茅口组呈假整合接触，与上覆地层长兴组呈整合接触，构成含煤地层的岩石类型主要有泥岩、粉砂质泥岩、灰岩、粘土岩、炭质泥岩及煤组成，局部地段有泥质粉砂岩、粉砂岩及砂岩。据钻孔工程及地表工程揭露，厚度67.9986.07m，平均76.98m。1.2.2 构造井田位于坟坝向斜东冀。为一单斜构造，地层呈单斜产出。倾向230280，一般为250270。井田北部1725线间地层倾向260左右，倾角2030，仅局部地段地表浅部倾角1015，向南至33线地层倾向无明显变化，而倾角逐渐变陡，达4055。联盟井田内断裂构造不发育，地层呈单斜产出，无较大的断裂构造，仅浅表发育落差较小的断层（F11、F12、F13、F14、F15），F12位于联盟煤矿，在探矿权区域外，对井田基本无影响；F15发育于浅部，靠近煤层风氧化带，F11、F13、F14断层对煤层有破坏作用，但因断距落差小，对煤层的破坏程度均较小。但井田外围的北部和南部分别发育有F1、F5断层，因距井田较远，采矿一般不会涉及这两条断层。井田内含煤地层无岩浆岩的破坏作用。因此，井田构造复杂程度属中等类型。1.3 煤层与煤质1.3.1 煤层井田内含煤含煤47层，含煤总厚度1.735.96m，平均3.31m，含煤系数4.30%；其中达可采厚度煤层（0.80m）的共1层（C1），大部可采煤层1层（C4），局部见可采厚度点的煤层2层（C2、C3）。可采煤层总厚0.965.96m，平均总厚2.62m，可采煤层含煤系数为1.367.81%，平均3.40%。可采及大部可采煤层特征见表1-3-1表1-3-1 可采及大部可采煤层特征表煤层编号煤层厚度(m)煤层倾角(度)煤层层间距(m)煤层结构煤层顶板岩性煤层底板岩性围岩稳固性煤层稳定性视密度可采范围最小最大平均最小最大最小最大平均C10.852.141.27224847.9774.7260.19简 单石灰岩泥岩顶板较稳固,底板较软稳定1.48全区均可采C40.801.441.032243简 单石灰岩泥岩顶板较稳固,底板较软较稳定1.47大部可采1.3.2 煤质矿区内C4、C1煤层灰分平均23.4923.55%，全硫含量平均2.612.46%，发热量26.8126.26%，固定碳含量平均66.4765.49%，属于中灰、中高硫、高热值、中高固定碳无烟煤。煤质特征见表1-3-2。表1-3-2 煤质特征表煤层水份（Mad）灰份（Ad）挥发份（Vdf）固定碳（FCd）全硫（St.d）发热量Qgr.v.d（MJ/kg）C40.51-2.601.59(20)15.32-28.8723.49(20)8.59-11.119.78(20)20.00-75.7266.47(20)1.53-4.472.61(20)20.00-30.0626.81(20)C10.48-2.831.34(27)15.86-28.9023.55(25)8.49-11.199.71(26)41.11-75.2465.49(27)1.62-3.722.46(26)16.59-29.6226.26(26)1.4 矿井资源储量及生产能力（1）井田境界根据贵州省国土资源厅黔国土资矿管函20081154号关于准予划定绥阳县田湾煤矿矿区范围的通知，矿区范围由14个拐点坐标圈定，南起两岔河，北止梁家坡，东以煤系露头为界，西至坟坝向斜轴部，呈近南北向展布，长约9.3km，平均宽约1.75km，面积约16.2879km2。开采深度由1130米至200米标高。矿区范围拐点坐标见表1-4-1。表1-4-1 田湾煤矿矿区范围拐点坐标拐点号XY拐点号XY031107793640009373101674364012471310907336400079831016613640288623109070364004889310627936402923331058373640046210310628236402514431058343640087111310729136402517531044483640086012310730636402000631044453640126913311078436401853（2）资源/储量根据2008年3月，重庆一三六地质队提交的贵州省绥阳县联盟井田（南段）煤炭资源勘探地质报告，联盟井田（现更名为田湾煤矿）范围内的地质资源量（331+332+333）为45850 kt(含与联盟煤矿相交的储量共1360 kt，C4：290kt，C1：1070 kt)。其中：探明的内蕴经济资源量（331）6870 kt，控制的内蕴经济资源量（332）14780 kt，推断的内蕴经济资源量（333）24200 kt。经计算和分析评价，矿井工业资源/储量为39828kt。设计资源/储量为37614kt，其中+800m以上设计资源/储量为15257kt；+800m以下设计资源/储量为22357kt。设计可采储量为30408kt。其中+800m以上11404kt，+800m以下19004kt。（3）设计生产能力矿井设计生产能力450kt/a，贵州省发展改革委员会核准矿井生产能力为450kt/a。（4）矿井服务年限矿井设计生产能力450kt/a，矿井服务年限48.3a，其中第一水平（+800m以上）服务年限18.1a。基本符合煤炭工业矿井设计规范的要求。1.5 矿井开拓与开采矿井采用斜井开拓方式，主斜井和副斜井均位于田湾，井口标高+1210m，从地面作穿层斜井至+800m水平。主、副斜兼作首采区（一采区）的采区上山。全矿共划分为三个水平（+800m、+500m、+200m水平）；+800m水平划分为四个采区，+500m水平划分为四个采区，+200m水平划分为二个采区，全矿井共划分为十个采区进行开采，每个采区可划分为四个阶段。运输大巷和总回风巷均布置在煤系底板的茅口灰岩中。矿井后期开采第二水平+500m水平和第三水平+200m水平时，均采用暗斜井延深。首采区利用矿井主斜井、副斜井作为采区的运煤、行人和材料上山，副斜井分别在+1100m、+1025m、+950m、+875m作甩车场，在+800m水平设平车场，与布置在茅口灰岩中的+1100m水平总回风巷，+1025m、+950m、+875m阶段运输巷及+800m水平运输大巷相连，主斜井通过联络巷与车场或运输巷联系。通过采区运输石门和回风石门揭穿煤层后布置工作面煤层运输巷和回风巷，然后作开切眼，开成回采工作面。采区回风上山布置在茅口灰岩中。为满足煤与瓦斯突出矿井的相关要求，本次设计在一采区每个阶段均布置双石门，在靠近井筒附近布置采区运输石门、回风石门和回风上山，使采区内各采掘工作面均能形成独立的回风系统。矿井投产时，在一采区+1025m阶段北翼布置一个C1煤层综采工作面，C1煤层作为保护层，首先开采。达产时在一采区+1025m阶段南翼增加一个C4煤层炮采工作面，回采工作面采用走向长壁采煤法，后退式回采。工作面通风方式为“U”形通风。矿井的采煤方法采用走向长壁采煤法，后退式开采，全部陷落法管理顶板。矿井达产时配备一个综采工作面和一个炮采工作面。矿井达产时采煤工作面产量合计为448kt/a，掘进出煤按回采产量的5%考虑，掘进煤产量为22kt/a，则矿井年产量为470 kt/a。1.6 矿井通风本矿井推荐的开拓开采方案，+800m水平划分为四个采区，主斜井、副斜井位于井田中央，距初期回风斜井（1号回风斜井）直线距离约60m，1号回风斜井初期为+800m水平一采区服务，因此矿井初期通风方式为中央分列抽出式。+800m水平三采区投产后，启动后期回风井（2号回风平硐），矿井通风方式过渡为分区式。回采工作面采用“U”型通风方式。全井田设2个回风井， 1号回风斜井为矿井北翼服务，服务时间即矿井设计服务年限48.3a；2号回风平硐为矿井南翼服务，服务年限约42a。矿井初期进风井为主斜井和副斜井，后期分别在二、三、四采区设有安全出口兼作各采区辅助进风井。经计算，矿井投产初期总供风量为67m3/s，矿井达产后及后期总供风量为105m3/s。风机选型结果（1）1号回风斜井：通风机：FBCDZ28/2110型通风机，n=590r/min，工况点： Q1=72.6m3/s，H1=1620Pa，1=-6=80%轴功率： 147kW 电动机：YBF315L1-10型，2110kW，590r/min，380V。（2）2号回风平硐：通风机：FBCDZ20/245型通风机，n=740r/min，工况点： Q1=46.6m3/s，H2=910Pa，2=-3=79%轴功率： 54kW 电动机：YBF250M1-8型，245kW，740r/min，380V。掘进工作面采用局部扇风机压入式供风，利用矿井主扇全压回风，各掘进工作面实行独立通风。全井共5个掘进工作面，其中3个半煤巷掘进工作面、2个岩巷掘进工作面。半煤巷掘进工作面配备有对旋轴流局部通风机2台，FD-6型，218.5kW，风量285470m3/min，风压5700650Pa，一台运转，一台备用；岩巷掘进工作面配备有对旋轴流局部通风机，FD-5.6型，215kW，风量230390m3/min，风压5000550Pa一台运转，一台备用。全矿井共配备10台局部通风机。2 煤与瓦斯突出的可能性分析2.1 煤层赋存条件井田内含煤地层为二叠系上统龙潭组（P3l），含煤47层，其中达可采厚度煤层（0.80m）的共1层（C1），大部可采煤层1层（C4），局部见可采厚度点的煤层2层（C2、C3）。可采煤层总厚0.965.96m，平均总厚2.62m。C1煤层：总厚0.702.14m，平均厚度1.27m；煤层的可采性指数为0.97，变异系数为29%，属稳定型薄至中厚煤层。C4煤层：总厚0.211.73m，平均厚度0.98m。煤层的可采性指数为0.82和变异系数为19%，属较稳定型薄煤层。C2煤层：总厚0.141.74m，平均厚度0.67m；属极不稳定型局部可采薄层煤层。C3煤层：总厚0.222.67m，平均厚度1.18m；属不稳定型零星可采薄层煤层。井田内除以上C1煤层为稳定全区可采薄至中厚煤层、C4煤层为较稳定大部可采薄层煤、C2煤层为极不稳定局部可采薄煤层、C3煤层为不稳定零星可采薄煤层外，其余煤层均为煤线。2.2 煤层顶底板岩性C1煤层的直接顶板为石灰岩，局部地区为泥岩、炭质泥岩；其底板为粘土质硫铁矿，底板为泥岩。C4煤层的直接顶板为石灰岩，局部地区煤层之上发育有一薄层泥岩；其底板主要为泥岩，局部为炭质泥岩、粉砂质泥岩。2.3 地质构造与破坏程度井田为一单斜构造，地层呈单斜产出。倾向230280，一般为250270。井田北部1725线间地层倾向260左右，倾角2030，仅局部地段地表浅部倾角1015，向南至33线地层倾向无明显变化，而倾角逐渐变陡，达4055。联盟井田内断裂构造不发育，地层呈单斜产出，无较大的断裂构造，仅浅表发育落差较小的断层（F11、F12、F13、F14、F15）：F12位于联盟煤矿，在探矿权区域外，对井田基本无影响；F15发育于浅部，靠近煤层风氧化带，F11、F13、F14断层对煤层有破坏作用，但因断距落差小，对煤层的破坏程度均较小。井田外围的北部和南部分别发育有F1、F5断层，因距井田较远，采矿一般不会涉及这两条断层。井田内含煤地层无岩浆岩的破坏作用。因此，井田构造复杂程度属中等类型。2.4 瓦斯特征（1）本矿井瓦斯赋存状况瓦斯含量勘探时在钻孔中采取瓦斯测试样13件，其中C1煤层瓦斯样6件，C4煤层瓦斯样7件。C1煤层瓦斯含量为9.5212.70ml/g.煤，平均 11.13ml/g.煤；可燃物13.3617.28ml/g.r，平均为14.98ml/g.r。C4煤层瓦斯含量为7.9514.10 ml/g.煤，平均为12.35 ml/g.煤；可燃物9.2333.62ml/g.r，平均为19.16ml/g.r。瓦斯含量及瓦斯成分测试结果见表2-4-1。瓦斯成份1）沼气（CH4）含量：C1煤层在23.9182.57%间，平均为63.08%；C4煤层在58.8986.57%间，平均71.36%；在6个钻孔检测样品中仅2303、2301号钻孔C4煤层含量大于80%，其余均其余均小于80%，表明CH4含量不高。2）氮气（N2）含量：C1煤层在11.7248.30%间，平均为22.49%；C4煤层在7.3927.75%间，平均为16.52% ；在6个钻孔检测样品中，仅C1煤层1904号孔、C4煤层2504号孔大于20%。3）瓦斯组分及其含量在平面上的分布无明显规侓，仅能表明井田大部分面积处在氮气-沼气带中，只在井田中部23勘探线两侧局有小面积沼气带。瓦斯压力井田内构造较简单，断层稀少，规模较小，在钻孔煤样中测得瓦斯压力（MPa）：C1煤层0.6100.721（MPa），平均0.643（MPa）；C4煤层3.1324.326（MPa），平均3.555（MPa）。瓦斯压力测试成果见表2-4-2。井田内瓦斯压力的特点表现为：C1煤层与C4煤层相比，C1煤层瓦斯压力较低，C4煤层瓦斯压力较高；C1、C4煤层瓦斯压力是随着深度的增深而增高。煤的真密度、视密度、孔隙率煤的真密度、视密度、孔隙率经采样送江苏煤炭地质勘探研究所检测作高压容量吸附试验，检测结果见表2-4-3。瓦斯放散初速度(P)、坚固性系数(f)瓦斯放散初速度（P）、坚固性系数，经江苏煤炭地质勘探研究所对2002、2801两个钻孔煤样进行检测，检测结果见表2-4-4。（2）瓦斯含量分布、瓦斯含量梯度瓦斯含量分布同一煤层瓦斯含量具有随煤层埋藏深度增加而增高的规侓，并表现出有可能在向斜轴部富集的特征。瓦斯含量梯度用井田中部24勘探线、25勘探线上的2402和2504号孔的C4煤层瓦斯含量测试结果粗约计算瓦斯含量梯度，计算出瓦斯梯度为12.1m/m3/t.煤和30.5m/m3/t.可然物。见表2-4-5。煤层瓦斯的富集、赋存及瓦斯突出，与地质构造、煤层厚度、煤岩特征等条件关系密切。其煤岩类型、特征表现见表2-4-6。联盟井田在区域构造中处在南北向展布的坟坝向斜中段，坟坝向斜中段东翼较宽缓，断层稀少，规模较小：而西翼岩层极陡，或直立或倒转。椐井田内地质构造、煤层物性特征的分析，可以认为：坟坝向斜轴部，处于弹-塑性变型破坏变型阶段，是良好的封存、蕴藏瓦斯的封闭构造，加之煤层厚度适宜，煤质较松软，内生节理及裂隙较发育等特征，有利于瓦斯富集、储存。表2-4-1 瓦斯含量瓦斯成份统计表煤层线号孔号瓦斯含量瓦斯成份 (%)ml/g煤最大-最小平均(点数)ml/g可燃物最大-最小平均(点数)CH4最大-最小平均(点数)CO2最大-最小平均(点数)N2最大-最小平均(点数)C02C08最大-最小平均(点数)C119190411.17139859.7113.3026.110.412323039.52133677.469.0712.830.3724240212.7014.0371.7415.2611.720.762828017.949.1362.6513.0623.610.3023230216.2723.9148.3027270117.2882.573.1413.519.52-12.7011.13(3)13.36-17.2814.98(5)23.91-82.5763.08(5)3.14-15.2610.19(4)11.72-48.3022.49(5)0.37-0.760.51(3)C419190413.7015.9558.8912.3727.750.6323230313.6515.3183.486.658.730.502424027.959.2366.1113.7719.230.4525250414.1024.7563.6212.1023.420.602828016.478.4777.178.7513.030.6123230133.6286.577.3933330116.0969.5012.6013.617.95-14.10112.35(4)9.23-33.6219.16(6)58.89-86.5771.36(6)6.65-13.7711.50(5)7.39-27.7516.69(6)0.45-0.630.55(4)55绥阳县田湾煤矿 防治瓦斯突出设计表2-4-2 瓦斯压力测试成果表线号孔号压力测试煤层深度(m)标高(m)MPa煤层深度(m)标高(m)MPa202002C1538.10785.380.610C4481.10842.383.132232303544.19572.520.660488.30628.413.486282801400.85761.510.579333.75828.613.276313101736.15549.450.721661.99623.614.326平 均0.6433.5552-4-3 高压容量吸附试验成果表孔号煤层深度标高(m)视密度(TCD)(g/cm3)真密度(TRD)(g/cm3)孔隙率(RD)(%)吸 附 试 验焦渣特征(1-8)abr2002C1538.10785.381.521.583.8033.2760.7241.022303544.19572.521.761.854.8626.3990.7540.99922801400.85761.511.511.552.5832.5150.8100.99923101736.15549.451.511.595.03374340.6030.99422002C4481.10842.381.621.683.5731.4040.9811.022303488.32628.411.621.662.4135.5800.7450.99922801335.75828.611.471.512.6532.2320.9560.99923101661.99623.611.521.605.0030.3110.8160.99922-4-4 瓦斯放散初速度、坚固性系数测试成果表 煤层孔号深度(m)标高(m)放散初速度（P）坚固性系数(f)C12002538.10785.389.5280.602303544.19572.5210.4480.802801400.85761.5110.7760.403101736.15549.4510.5790.46C42002481.10842.3810.5790.502303488.30628.4113.7330.402801333.75828.6114.2590.203101661.99623.6110.3160.41 2-4-5 瓦斯含量梯度表煤层名称孔号采样点标高（m）瓦 斯 含 量瓦 斯 梯 度ml/g.煤ml/g.rm/m3/t.煤m/m3/t.可然物C42404875.217.959.2312.130.52505366.9814.1024.752-4-6 煤层物性特征表 特征煤层C1煤层C4煤层厚度(m)0.852.14/1.270.801.44/0.98颜色褐黑褐黑光泽似金属似金属比重硬度1.01.51.01.5脆度较大，块状，易碎成粉状较大，块状，易碎成碎片结构、构造单一煤层，宽条带、叶片状结构，参差状断口，内、外生裂隙较发育包裹体黄铁矿细晶浸染状分布，方解石薄膜黄铁矿细晶浸染状分布，方解石薄膜煤岩成份镜质组为主（60%），惰质组次，镜质组为主，惰质组次之煤岩类型光亮半光亮型光亮半光亮型煤层破坏类型非破坏型或破坏型()非破坏型或破坏型()放散初速度（MPa）9.52810.77610.57914.259坚固性系数(f)0.400.800.200.50瓦斯压力（MPa）0.5790.7213.1324.326瓦斯含量(ml/gr)13.3614.039.2324.75瓦斯突出危险性突出危险性小突出危险2-4-7 判定煤层危险性单项指标的临界值表突出煤层危险性煤的破坏类型瓦斯放散初速度（P）煤的坚固性系数（f）煤层瓦斯压力（P）（MPa）突出危险、100.50.742.5 邻近矿井煤与瓦斯突出情况井田内地表浅部有一个联盟煤矿生产矿井，开采C1、C4煤层，未发生过煤与瓦斯突出及瓦斯爆炸事故。2.6 本矿井煤与瓦斯突出危险性根据防治煤与瓦斯突出规定第13条的规定，“突出煤层的鉴定应当首先根据实际发生的瓦斯动力现象进行。当动力现象特征不明显或者没有动力现象时，应当根据实际测定的煤层最大瓦斯压力P、软分层煤的破坏类型、煤的瓦斯放散初速度P和煤的坚固性系数f等指标进行鉴定，全部指标均达到或者超过表1所列的临界值的，确定为突出煤层”。防治煤与瓦斯突出规定表1推荐的临界值见表2-4-7。依据指标分析，见表2-6-1，C4煤层有突出危险性，C1煤层的突出危险性比C4煤层的突出危险性小，矿井按煤与瓦斯突出矿井进行设计。在建井期内矿方应请有资质的单位对矿井各煤层的瓦斯突出危险性进行鉴定，以进一步完善瓦斯防治措施，确保矿井安全生产。表2-6-1 煤层危险性预测单项指标统计表突出煤层危险性煤的破坏类型瓦斯放散初速度（P）煤的坚固性系数（f）煤层瓦斯压力（P）（MPa）突出危险性临界值、100.50.74C1煤层9.52810.7760.400.800.5790.721C4煤层10.57914.2590.200.503.1324.3263 综合防突措施根据地质勘探部门提供的初步预测资料，依据指标分析，C4煤层有突出危险性，C1煤层的突出危险性比C4煤层的突出危险性小，矿井按煤与瓦斯突出矿井进行设计。采取四位一体（突出危险性预测、防治突出措施、防治突出措施的效果检验、安全防护措施）综合防治突出措施。矿井设计中采取防突措施如下：3. 1 开拓布置方式、采区巷道布置的防突措施矿井为斜井开拓，投产初期共布置三个井筒，分别为主斜井、副斜井、回风斜井，均为穿层斜井。第一水平标高为+800m，采用采区式布置方式，运输大巷、回风大巷布置在煤层底板茅口灰岩中，距煤层30m以内。首采区利用矿井主斜井、副斜井作为采区的运煤、行人和材料上山，副斜井分别在+1100m、+1025m、+950m、+875m作甩车场，在+800m水平设平车场，与布置在茅口灰岩中的+1100m水平总回风巷，+1025m、+950m、+875m阶段运输巷及+800m水平运输大巷相连，主斜井通过联络巷与车场或运输巷联系。通过采区运输石门和回风石门揭穿煤层后布置工作面煤层运输巷和回风巷，然后作开切眼，开成回采工作面。采区回风上山布置在茅口灰岩中。为满足煤与瓦斯突出矿井的相关要求，本次设计在一采区每个阶段均布置双石门，在靠近井筒附近布置采区运输石门、回风石门和回风上山，使采区内各采掘工作面均能形成独立的回风系统。因此，矿井的开拓巷道和采区主要巷道均布置在岩层中，符合煤矿安全规程的要求，并做到了尽量少的揭煤层的要求。3.2 煤层开采顺序、采煤方法的防突措施本井田共有四层煤，C1煤层为全区可采煤层，C4煤层为大部可采煤层C2煤层为极不稳定局部可采薄煤层、C3煤层为不稳定零星可采薄煤层，属近距离煤层群。C1煤层与C4煤层的层间距达55m至60m左右；水平运输大巷、总回风巷都布置在煤系底板茅口灰岩中，因此各煤层采用联合布置。水平及阶段开采顺序为下行式，煤层开采顺序为上行式，C1煤层作为下保护层首先开采。原因有四点：一是本矿只有C1煤层是全区可采煤层；二是C1煤层与C4煤层的层间距达55m至60m左右，若选择C4煤层作为上保护层，首先开采，不能有效保护下面的C1煤层；三是根据根据现有指标分析，C1煤层的突出危险性比C4煤层的突出危险性小(建井期间必须请有资质的单位对各煤层的突出危险性进行重新鉴定)；四是先采下部的C1煤层对上部的C4煤层不构成破坏。开采方式为后退式，即工作面自采区边界开切眼向采区上山方向回采。由于本矿井二个回采工作面分别布置在C1煤层和C4煤层，不会出现同一煤层中布置两个相向的回采工作面同时推至采区上山的情况，避免了应力集中导致回采工作面突出事故的发生。另外采煤工作面选择的滚筒采煤机为浅截深滚筒式采煤机，采煤机截深只有0.63m。投产初期回采工作面斜长150m，工作面走向长700m左右，工作面几何尺寸不大，对突出工作面管理有利。3.3 瓦斯抽采本矿井按煤与瓦斯突出矿井设计，并在地面建有高、低浓度永久抽采系统，其中高浓度抽采系统主要负责预抽、低浓度抽采系统主要负责采空区抽，通过长时间、连续的高负压抽采，煤层中的瓦斯含量和瓦斯压力肯定会降低，对降低煤层的突出危险性有积极的作用。3.4 通风方式及通风系统本矿井推荐的开拓开采方案，+800m水平划分为四个采区，主斜井、副斜井位于井田中央，距初期回风斜井（1号回风斜井）直线距离约60m，1号回风斜井初期为+800m水平一采区服务，因此矿井初期通风方式为中央分列抽出式。+800m水平三采区投产后，启动后期回风井（2号回风平硐），矿井通风方式过渡为分区式抽出式，各采区均有二个安全出口，有利于矿井安全。回采工作面采用上行式通风方式，主要回风巷风流方向也为上行式，采掘工作面均为独立通风，无串联通风；掘进工作面局部通风机均采用“三专”供电，满足矿井防突的规定。4 区域综合防突措施4.1 区域性预测煤层突出危险性预测分为区域预测和工作面预测。工作面预测包括石门和井筒揭煤工作面、煤巷掘进工作面和采煤工作面的突出危险性预测，它是预测工作面附近煤体的突出危险性。工作面预测是生产矿井经常性的技术工作；而区域预测是预测某一煤层或某一煤层一定区域的突出危险性，主要是在新水平和新采区开拓、准备时的突出危险性预测。区域性预测方法主要有单项指标法、综合指标和地质统计法。单项指标法主要用于预测煤层的突出危险性，综合指标法和瓦斯地质统计法主要用于突出煤层的区域性预测。（1）煤层的突出危险性预测本矿井有可采和局部可采煤层共四层煤，断层不发育，瓦斯含量较高，结合我国对煤层突出危险性预测经验，在预测各煤层的突出危险性时，可选用较成熟、运用较广泛的单项指标法。在第一次揭穿煤层时，通过对煤层破坏类型的分析、瓦斯放散初速度（P）、煤的坚固性系数（f）、煤层瓦斯压力（P）的测定，根据表2-4-7中临界指标值来对各煤层是否突出作预测。全部指标均达到或者超过表2-4-7所列的临界值的，确定为突出煤层。矿井在开采过程中，应实测各煤层临界指标值，并归纳、总结、验证，得出符合本矿井实际情况的突出危险性的单项临界指标值。（2）突出煤层的区域预测突出煤层区域预测可将预测区域的煤层划分为突出危险区和无突出危险区，根据划分出的不同区域采取不同的、针对性的措施。目前，国内应用较为广泛的区域方法为瓦斯地质统计法和综合指标法。由于本矿井为新建矿井，被预测的煤层未被揭露或未完全被揭露，只能通过钻孔、取样测定煤层瓦斯压力、瓦斯含量、解吸速度等瓦斯基本参数，以及煤的物理力学性质，可用单项指标或多项综合指标确定该区域的突出危险性。建议选用综合指标法来预测突出煤层危险区域，按下列两个综合指标判断：D=（0.0075H / - 3）（P - 0.74）K=P / 式中：D煤层的突出危险性综合指标；K煤层的突出危险性综合指标；H开采深度，m；P煤层瓦斯压力，取两个测压钻孔实测瓦斯压力的最大值，MPa；P软分层煤的瓦斯放散初速度指标；软分层煤的平均坚固性系数。综合指标D、K的突出临界指标值应根据本矿区实测数据确定，在没有实测资料时，可参照表4-1-1所列的临界值，来确定区域突出危险性。表4-1-1 综合指标D和K预测煤层区域突出危险性的临界值煤层突出危险性综合指标（D）煤层突出危险性综合指标（K）无烟煤其它煤种0.252015区域预测所划分出的不同危险区域也不是一成不变的。由于预测是通过有限的钻孔资料来预测煤层的突出危险性，难免有遗漏或偏差，因而需在生产实践中进一步验证，不断补充和完善预测资料，修正预测结果，以达到既有安全可靠性、又尽可能减少对采掘生产的影响之目的。4.2 区域防突措施4.2.1 预抽煤层瓦斯设计采用开预抽煤层瓦斯作为其区域防突措施之一。 矿井瓦斯来源主要由回采工作面、掘进工作面和采空区等几部分组成，达产时布置一个C1煤层(保护层)工作面， 一个C4煤层(被保护层)工作面，二个回采面，一个C1煤层预抽工作面预抽瓦斯，五个掘进面，其中煤巷掘进面3个，岩巷掘进面2个。采煤工作面瓦斯涌出来源主要包括两部份，既本煤层涌出和上部煤层涌出。掘进工作面瓦斯来源主要为本煤层瓦斯和少量围岩瓦斯。根据矿井瓦斯赋存及涌出特点，结合类似矿井的生产经验，同时考虑到矿井只有C1一层全区可采煤层，C4一层大部可煤层，共两层可采的实际情况，本矿井的瓦斯抽放方法设计推荐采用以本煤层抽采为主，多种抽放方式相组合的综合抽放方法。具体如下：（1）本煤层抽采 抽采方法设计推荐本煤层布置顺层钻孔抽采C1 煤层煤体内瓦斯，为确保抽采钻孔施工安全，防止施工钻孔时诱发煤与瓦斯突出，设计建议在C1煤层回采工作面运输巷和回风巷掘进一定长度（如100m）后，每间隔6m向本煤层打顺层钻孔，在顺槽掘进、工作面安装期间，预抽C1煤层瓦斯，开采时进行采动卸压抽采。由于预抽时间较长，为保证预抽效果，设计提前布置一个预抽工作面，预抽C1煤层内瓦斯。按上述钻孔布置，设计吨煤钻孔量达0.090.07m/t，满足矿井瓦斯抽采规范有关中厚较难抽采煤层吨煤钻孔量不低于0.05 m/t的要求。该方法主要优点有：不需专用抽采巷和钻场，钻孔工程量小；抽采钻孔全部布置在煤层中，抽采效果好，施工成本较低；顺层钻孔对煤层控制作用强。实际生产中可根据实测积累的有效抽采半径，确定合理的布孔参数。同时由于邻近开切眼的煤层区域，煤层预抽时间较其他区域预抽时间短，矿井可根据实际抽采效果调整吨煤钻孔量。顺层钻孔布置示意图如图4-2-1所示。图4-2-1 顺层钻孔布置示意图 封孔工艺和封孔管连接钻孔采用聚氨酯封孔，封孔深度46m，封孔段长度1m，封孔管为直径60mm的PE管（阻燃、抗静电），再用铠装胶管套在PE管上，其另一端套在支管的叉管上；再连接到主管上，最后到达地面泵房。抽采钻孔间距应进一步考察，确定合理钻孔间距，预抽时间预计为6.5个月。聚氨酯是聚氨荃甲酸酯的简称。它的种类繁多，根据原料配方不同，可以制成多种不同产品。对于井下封孔而言，主要要求聚氨酯在发泡后，其内所形成的孔为封闭孔，不漏气，另外对发泡时间、发泡倍数、固化后的强度，可塑性等均有一定的要求。聚氨酯封孔采用卷缠药液法及钻孔内封孔管结构，见图4-2-2。图4-2-2 聚氨酯缠药方法及封孔管结构示意图 抽采管路管理工作面开采后，随着工作面的推进，靠近切眼的抽采钻孔不断报废，当钻孔距工作面切眼50m时，预计抽采钻孔进入卸压区，进行卸压抽采，随着抽采管路不断变短，靠近切眼的管路要逐段卸下来，端头用法兰盖密封。由于工作面在回采时，运输顺槽需进行超前支护大约20m，为了不影响生产，需提前拆除管路，给瓦斯管路的管理造成一定困难，所以可以考虑在靠近工作面切眼30m内的钻孔用软胶管与抽采管相连，抽采管未端特制一段23m长的短管，短管上做几个变径三通，与靠近工作面的钻孔用软管相连，钻孔报废后再向前移动短管，保持短管始终在抽采管路的末端，这样一来，工作面的预抽钻孔可以抽取大量的卸压瓦斯，使本煤层预抽取得较好的抽采效果。（2）采空区抽采对开采煤层的采空区进行抽采，是降低回采期间工作面瓦斯涌出量的一个较好的办法。对于采空区瓦斯，设计建立独立的低浓度抽采系统进行瓦斯抽采。对于回采工作面的采空区瓦斯，矿井可采用采空区埋管抽采或在工作面回风顺槽向采空区上方裂隙带打钻孔等方式抽采，抽采空区的卸压瓦斯，并使采空区气体向工作面后方流动，以此治理工作面采空区瓦斯涌出及上隅角瓦斯超限。两种方法的具体措施如下：采空区埋管抽采的具体方法为在工作面回风顺槽敷设D2006.5mm煤矿井下用不锈钢聚酯塑料复合管为瓦斯抽采管，为防砸坏抽采管道，伸入工作面采空区的抽采管每隔一定距离（暂定50m）串接一个三通管件作为瓦斯吸入口。随工作面推进，吸气口阀门依次打开，使其处于最佳抽采位置。本次设计暂采用采空区埋管抽采，抽采方法见图4-2-3。钻孔抽采的具体方法为在采煤工作面的回风巷道内每隔60米施工一个高位钻场，钻场开口宽3m、高3m、深2m。通过钻场迎着工作面推进方向打一组与煤层斜交的钻孔，钻孔数量为56个，钻孔位于工作面上方2030m范围内的裂隙带内，钻孔长度为4060m，钻孔成扇形布置。抽采方法见图4-2-4。对于老采空区瓦斯，矿井可根据老采空区瓦斯实际涌出情况采用密闭采空区插管等方式进行抽采，矿井可根据实际生产情况确定。4-2-3 采空区埋管抽采示意图图4 -2-4 采空区钻孔抽采瓦斯布置示意图（3）掘进工作面先抽后掘本矿井为煤与瓦斯突出矿井，掘进时煤层瓦斯含量高，掘进工作面推进速度快，其瓦斯涌出量大，为防止掘进工作面发生突出和通风安全需要，设计考虑掘进工作面先抽后掘。根据煤矿瓦斯抽采基本指标AQ1026-2006,掘进前煤层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以下。设计建议采取超前预抽煤层瓦斯作为突出危险区煤层掘进工作面的防突措施。在掘进突出危险区煤层巷道时先抽后掘，每120m一循环，沿煤巷掘进方向施工15个顺层长钻孔预抽C1煤层瓦斯，钻孔长130m，孔径89mm，顺层钻孔控制范围为煤巷轮廓线外8m，每循环掘进120m，煤巷碛头前方保留10m防突措施超前距。同时在巷道掘进工作面后方5m处的巷道两帮各施工一个钻场，相邻两组钻场之间的间距为40m，钻场开口宽3m、高3m、深2m，相邻两帮钻场间距20m，这样布置可防止人为增加巷道断面造成瓦斯积聚现象。在每一钻场内沿走向布置3个边掘边抽钻孔，即左右钻场各3个，孔深45m左右，随着工作面的推进，钻场和钻孔也交替向前排列，钻孔初期预抽煤层瓦斯，后期主要抽采煤壁两侧的瓦斯，防止掘进工作面瓦斯超限。如图4-2-5所示。图4-2-5 掘进工作面先抽后掘钻孔布置示意图（4）石门揭煤预抽石门掘进到离煤层10m的法线距离，从石门向煤层打穿层钻孔对煤层瓦斯进行预抽，见图4-2-6，这是防止石门揭穿煤层时煤与瓦斯突出的有效方法。图4-2-6 石门揭煤预抽钻孔布置示意图4.2.2 开采保护层设计采用开采保护层作为其区域防突措施之一。 （1）保护层的确定本矿井共有四层煤，自下而上依次为C1、C2、C3、C4煤层，C1煤层为全区可采煤层，C1煤层为大部可采煤层，C2、C3、煤层为零星可采煤层，属近距离煤层群。可采C4煤层下距C1煤层47.9774.72m，平均60.19m。根据本矿的煤层赋存情况和选择保护层的有关规定，设计选择C1煤层作为下保护层首先开采，煤层开采顺序为上行式。原因有四点：一是本矿只有C1煤层是全区可采煤层；二是C1煤层与C4煤层的平均层间距达60m左右，若选择C4煤层作为上保护层，首先开采，不能有效保护下面的C1煤层；三是根据现有指标分析，C1煤层的突出危险性比C4煤层的突出危险性小 (建井期间必须请有资质的单位对各煤层的突出危险性进行重新鉴定)，C4有突出危险；四是先采下部的C1煤层对上部的C4煤层不构成破坏。但设计同时注意到，首采C1煤层时，其上部邻近煤层的瓦