首山煤矿瓦斯灾害防治安全设计Word下载.docx
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7.90
低瓦斯矿井
10.29
14.56
上年十三矿己1采区最大瓦斯相对涌出量10.09m3/t,最大瓦斯绝对涌出量为8.65m3/min。
己1采区工作面绝对涌出量2.57~3.72m3/min。
统计分析瓦斯来源为:
回采区占42~51%,掘进区占30~32%,采空区占19~28%。
2、其它矿井
邻近的八矿、十矿、十二矿各主要开采煤层均为瓦斯突出煤层,矿井瓦斯等级均为煤与瓦斯突出矿井。
二、矿井瓦斯
根据地质报告提供的资料,本矿井为高瓦斯矿井并具有煤与瓦斯突出危险。
1、矿井瓦斯赋存
本矿井瓦斯(煤层气)成份主要由CO2、N2、CH4及其重烃气(C2~C5)组成,其中,开采煤层的CH4成分为26.76%~99.19%。
各可采煤层甲烷及重烃均表现随埋深的增大而增加的趋势。
矿井除有小面积出现风化带外,其余大部分地区为甲烷带,其中,戊9-10煤层全部为甲烷带。
2、煤层瓦斯含量
根据地质资料可知,本井田己16-17煤煤层气甲烷含量(干燥基)1.36~17.87ml/g·
d,平均7.66ml/g·
d;
戊9-10煤煤层气甲烷含量(干燥基)3.92~11.63ml/g·
d,平均7.04ml/g·
d;
戊8煤煤层气甲烷含量(干燥基)4.3~6.64ml/g·
d,平均5.47ml/g·
丁5-6煤煤层气甲烷含量(干燥基)0.52~11.10ml/g·
d,平均3.91ml/g·
d。
瓦斯(煤层气)含量变化具有以下特点:
(1)随煤化程度增高,生气量及吸附量增加。
(2)褶曲的分布及展布形态决定了井田煤层气的赋存状况。
背斜轴部煤层气含量低,向斜轴部煤层气含量高。
以白石山背斜轴为界,向两翼随埋深增大而增加,其中己16-17煤层最为明显。
同时,背斜轴部逸散条件亦不均一,封闭性好的地段,如4916、4803及5002孔附近,己16-17煤煤层气含量亦明显增大,贫甲烷带明显变窄,戊9-10煤煤层气含量亦明显增高。
同一地段的不同煤层,受逸散条件的影响,煤层气含量变化趋势也不相同,如4514孔己16-17煤封闭性差,煤层气含量低,戊9-10煤封闭性好,煤层气含量则较高。
(3)在沟李封断层下盘及其附近小断层发育区形成明显的煤层气风化带,煤层气含量降低。
(4)己16-17煤层底板岩性与煤层气二者在分布趋势上基本一致,泥岩区煤层气含量高,砂岩区煤层气含量低。
而顶板岩性对煤层气影响则不甚明显。
(5)含水层富水性好的地带,如沟李封断层及附近小断层集中发育地带,白石山背斜轴部裂隙发育,煤层气含量较低。
3、矿井瓦斯涌出量预测和瓦斯涌出形式
根据本矿井的瓦斯赋存状况,采用经检验适合该矿区的瓦斯预测方法(详见本章第五节)预测本矿井相对瓦斯涌出量为4.94~13.77m3/t,平均9.36m3/min;
矿井绝对瓦斯涌出量为24.94~69.54m3/min,平均47.24m3/min。
矿井瓦斯涌出主要为开采煤层的本煤层采掘过程中的涌出、已采煤层采空区瓦斯涌出及开采煤层邻近的煤岩瓦斯涌出。
4、煤与瓦斯突出危险性
各可采煤层瓦斯放散初速度(△P),煤的坚固性系数(f)及瓦斯压力(P)详见表1-2-4。
地质报告初步预测己16-17及戊9-10煤层为有突出危险煤层。
平宝公司已委托煤科院抚顺分院对戊组煤层、己组煤层进行煤与瓦斯突出危险性鉴定,初步资料显示戊组煤层、己组煤层均为瓦斯突出煤层。
本矿井按煤与瓦斯突出矿井进行设计。
三、矿井瓦斯基础资料来源及可靠性评价
矿井瓦斯基础资料来源主要为地质报告、煤与瓦斯初步鉴定报告、邻近生产矿井的实际资料和矿区多年的科研成果等,本设计依据以上基础资料计算采掘工作面和矿井瓦斯涌出量,确定矿井为煤与瓦斯突出矿井,符合矿井的实际情况,是可靠、准确的,可以作为本矿井通风设计、煤与瓦斯突出的防治、瓦斯抽采等安全设计的依据。
建议尽快审查确定矿井煤与瓦斯突出危险性的鉴定报告,同时提供瓦斯涌出量、煤层透气性系数、钻孔瓦斯流量衰减系数及百米钻孔瓦斯流量等的确定数据。
随着开采深度的增加,瓦斯含量和矿井瓦斯涌出量都会有所增加,地质报告提供的瓦斯梯度不明确。
矿井生产中应进一步加强深部瓦斯涌出规律的研究,为矿井深部安全开采提供依据。
第二节防爆措施
一、开拓、开采的保障措施
矿井采用立井开拓方式。
主井位于5117孔西北约500m处,副井与主井位于同一工业场地,工业场地位于十三矿铁路专用线北侧,主、副井井口标高+100.5m,井筒落底标高-600m。
回风井位于井田中部白石山背斜轴附近,井口标高+133.6m。
后期在井田南部魏庄村附近打一进风井,井田东部及西部各打一回风井。
第一水平标高为-600m。
第二水平标高为-760m,不仅兼顾东西两翼开采,而且可下山采至己16-17煤深部边界。
戊9-10煤采用走向长壁综采一次采全高采煤法。
己组煤分岔区己15及己16-17煤采用走向长壁综采一次采全高采煤法;
非分岔区己16-17煤暂采用分层综采。
矿井开拓、开采的巷道布置和巷道断面的确定等均考虑到风流均由低至高的流动和利于矿井瓦斯的排放和防止瓦斯聚积、不利于瓦斯突出的布置形式。
开拓、开采接替上要求在本煤层由上而下逐步开采,煤层的开采顺序应根据煤层间距、瓦斯的突出强度等因素论证的基础上确定,并注意处理好压茬关系,严禁对采、对掘,并控制好采掘工作面的距离在规程的允许范围内,严禁工作面下行风。
通过瓦斯抽采等综合措施防治煤与瓦斯的突出。
二、矿井通风系统的保障措施
矿井有稳定、可靠的通风系统,通过各种通风设施可保证井下各用风点有足够的风量和合适的风速(其保障措施和分析见第二章第二节)。
设计杜绝循环风。
三、井下电气设备及保护的选择
井下电气设备均应按规程要求选型。
井下电气设备及保护的选择见第三章第三节。
四、防止火源进入井下、控制瓦斯浓度的措施
配有专职瓦斯检测员及多种检测和报警设备。
矿井生产时应制定严格的管理制度和采掘面的作业规程,严禁地面各式各样火种进入井下,严格控制各种火源的产生,井下严禁使用可产生静电的材料。
防止煤尘爆炸引发瓦斯爆炸;
消除放炮时产生的火焰和电气火源;
消除其他火源,如上山跑车及金属强烈碰撞产生的火源;
机电设备采用各种控制和保护措施,瓦斯超限立即切断工作面所有电源,以防止各种原因引起电火花等。
矿井在建设和生产期间必须严格执行《煤矿安全规程》有关瓦斯的要求,及时监测并控制采掘工作面、放炮地点、电机附近20m及回风巷中的瓦斯浓度,使其保持在安全浓度范围之内;
井巷揭煤和采掘过程中,采取各种措施防止突出(见本章第四节),防止瓦斯的突然集聚。
瓦斯及其他气体传感器的布置见第八章第三节。
瓦斯及其他气体检测仪表见第九章第一节。
五、瓦斯抽采的措施
为了有效地防治煤与瓦斯突出、降低生产过程中的瓦斯涌出量,保证安全生产,矿井各采区的回采面和掘进面及采空区等都必须采取瓦斯抽采措施。
详见本章第五节。
六、瓦斯超限的预防措施
1、建立瓦斯个体巡回检测系统,可靠地预测和控制爆炸事故的发生,消除瓦斯爆炸的一切条件。
2、生产期间严格掌握风量分配,保证各工作地点和硐室有足够的新鲜风。
3、在采掘工作面等主要工作地点和回风流等处,设置瓦斯报警断电仪,当瓦斯超限时,及时自动报警并切断电源。
4、设计要求所有井下工人,特别是瓦斯检测、监控的技术人员,必须进行上岗前安全培训,熟练观察各种事故发生的预兆以及时报告处理,熟悉掌握各种仪器设备和性能指标,作好检测预报工作。
其他防爆措施见第三章第三节。
第三节隔爆措施
本设计将瓦斯爆炸的隔爆措施与防止煤尘爆炸的隔爆措施一同考虑,采用同一种隔爆措施。
详见第三章第四节。
第四节开采煤与瓦斯突出煤层防突措施
一、煤与瓦斯突出的可能性分析
(一)煤层赋存、顶底板及构造等情况
1、煤层赋存
井田属石炭二叠纪煤系。
含煤地层为上石炭统太原组,下二叠统山西组及下石盒子组、上二叠统上石盒子组,总厚度795m。
自下而上划分为八个煤段,含煤53层,常见22层,煤层总厚度22.85m,含煤系数2.77%。
井田可采煤层五层,分别为:
山西组己16-17煤层、下石盒子组戊9-10、戊8、丁7、丁5-6煤层,其中全区可采为己16-17、戊9-10两层;
局部可采丁7一层,其余2层大部可采。
可采煤层总厚度11.86m,开采煤层埋深在500m以上,可采含煤系数1.49%。
2、主采煤层顶底板岩性
(1)己16-17煤层顶底板
己16-17煤层直接顶大部为中厚~厚层状泥岩、砂质泥岩,厚度一般为3~6m。
在48线~53线之间白石山背斜北翼为中厚层状细粒砂岩,厚度0.81~13.93m。
伪顶岩性以泥岩为主,炭质泥岩、砂质泥岩次之,厚0.03~0.50m。
冒落带最大高度6.15~12.30m,导水裂隙带高度64.2m。
己16-17煤直接底板大部为泥岩,砂质泥岩,厚度为一般0.50~4.0m,平均3.43m;
局部为细粒砂岩,厚度0~7.00m,平均厚4.63m。
底板饱和抗压强度平均为20.7MPa,属松软类底板。
(2)戊9-10煤层顶底板
戊9-10煤层顶板主要由泥岩、砂质泥岩组成,厚度0~8.96m,平均2.95m;
沟李封断层~45线、4802~5002孔,受构造影响严重,顶板岩体完整性差,为Ⅳ类;
45线~55线(除4802~5002孔),为Ⅲ类。
伪顶岩性为泥岩,砂质泥岩,厚度0.16~0.49m。
戊9-10煤层底板大部为泥岩、砂质泥岩,厚度0~26.03m,平均6.51m。
底板岩石饱和抗压强度13.8~20.1MPa,平均17.4MPa,属松软类底板。
(3)丁5-6煤层顶底板
丁5-6煤层顶板以泥岩、砂质泥岩为主,局部为中、粗粒砂岩,厚度0.75~5.58m,平均3.07m。
岩体质量差~中等,为Ⅳ~Ⅲ类。
丁5-6煤层底板岩性为泥岩、砂质泥岩,局部为炭质泥岩,厚度0.50~11.42m,平均5.84m。
岩石饱和抗压强度0.4~19MPa,平均9.9MPa,属极软~松软类。
3、地质构造
井田主体构造为一轴向320°
的宽缓背斜即白石山背斜,其南、北翼分别为李口向斜北翼和灵武山向斜南翼,倾角北东翼稍陡,南西翼较缓,一般变化在8~20°
之间。
井田内已探明断层14条,大部分位于井田西部沟李封断层(F14)旁侧,为北北东和北东东向两组正断层,共11条,落差7~45m,雁形排列,带平移性质;
其余地段断层稀少,仅在井田东部白石山背斜轴附近发育一条正断层和一条逆断层。
井田构造复杂程度属中等偏简单。
(二)瓦斯特征
本井田主要瓦斯特征见本章第一节。
(三)邻近生产矿井煤与瓦斯突出情况
邻近的八矿、十矿、十二矿等各主要开采煤层均为瓦斯突出煤层,矿井瓦斯等级均为煤与瓦斯突出矿井。
相继发生过多次煤与瓦斯突出事故。
(四)煤与瓦斯突出的可能性分析
地质报告根据已测参数,初步预测本矿主采煤层己16-17及戊9-10煤层为有突出危险煤层;
与本矿开采煤层相同的邻近矿井均为突出煤层;
从煤层的赋存、井田的构造、顶底板的条件等看,具备突出发生的条件(与发生突出的统计分析资料对比的结果);
从测得的瓦斯放散初速度、瓦斯压力和煤的坚固性系数等指标看,符合突出预测指标。
综合以上分析,初步预测本矿主采煤层为有突出危险煤层,矿井属于煤与瓦斯突出矿井,但需国家煤矿安
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