17号煤防突设计Word格式文档下载.docx
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楼下煤矿区处于乌蒙山南缘斜坡过渡地带,以中等切割的低中山为主,井田范围总体地势为北高南低,区域龙潭组、飞仙关组地层砂岩覆盖范围广范,经多次风化剥蚀,在逆向坡地带易形成陡崖、陡坡。
矿区内最高海拔1893.8m(仁山附近),最低海拔1380m(矿区南部),相对高差513.6m。
3、气候条件
马刀地煤矿所在区域属亚热带温暖湿润气候区,据普安县县气象局最近10年气象资料,年均气温13.7℃~16.7℃,极高气温36.7℃,极低气温-8.9℃,多年平均降雨量1404.5mm,夏季降雨量占全年的80%以上。
雨季多在5~9月,枯季多在12月至次年3月,年平均相对湿度81%。
年霜冻天数5~16d,平均7.9d,年平均风速1.6m/s,灾害性天气主要有春旱、倒春寒、冰雹、夏旱、夏暴雨、秋绵雨等。
4、水系河流
马刀地煤矿地处珠江流域北盘江水系楼下河支流泥堡河左岸,井田及附近水系发育,溪沟较多,泉点零星分布,多为季节性溪泉,由大气降水补给。
5、地震烈度
根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)及《贵州省地震烈度新区规划通知》(1992,203号文),本区地震基本烈度小于Ⅵ度,属较稳定区域。
第二节地层、煤层及煤质
一、地质特征
矿区出露地层由老至新依次为有上二叠统龙潭组二段(P3l2)、三段(P3l3)和下三叠统飞仙关组一段(T1f1)、二段(T1f2)以及第四系(Q)。
现将各时代地层特征由老至新详述如下:
1)上二叠统龙潭组(P3l2)
分布于矿区南部,其岩性组合特征属富产生物化石的含煤碎屑岩沉积建造,主要由灰、灰黄色薄至中厚层岩屑粉砂岩、砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩及硅质岩夹煤层、煤线等组成。
根据沉积特征和已有地质勘查成果,在区内含煤岩系中,龙潭组二段(P3l2)含煤性较好,三段(P3l3)含煤性较差。
现将其岩性特征列述如下:
(1)龙潭组二段(P2l2):
以灰、灰黄色中至厚层岩屑粉砂岩、砂岩与粉砂质泥岩、泥岩呈不等厚的韵律层且夹煤层及煤线。
厚度220m~240m。
(2)龙潭组三段(P3l3):
可分为上亚段(P3l3-2)和下亚段(P3l3-1)。
其中上亚段(P3l3-2)为青灰、深灰色中厚层(夹薄层)硅质岩,硅化砂岩。
厚25m~35m。
下亚段(P3l3-1)为灰色中~厚层状泥质砂屑灰岩、粉砂岩、泥岩组成不等韵律层夹煤线。
厚55m~70m。
2)下三叠统飞仙关组(T1f)
分布于矿区北部,地貌上多形成陡坎、陡崖,以砂岩、粉砂岩为主夹少量粉砂质泥岩、泥岩,区内仅出露一段(T1f1)、二段(T1f2)。
现将各段岩性特征列述于后:
(1)飞仙关组一段(T1f1):
为灰、灰绿色、黄色等杂色中~厚层状、块状岩屑砂岩、砂岩夹薄层状泥岩。
厚度150m~170m。
(2)飞仙关组二段(T1f2):
为紫红、灰黄色薄~中厚层粉砂岩、泥
质粉砂岩、泥岩组成不等厚韵律层。
厚度180m~200m。
(3)飞仙关组三段(T1f3):
灰色中~厚层泥晶灰岩、砂屑灰岩夹粉砂岩、泥岩。
厚度大于100m。
3)第四系(Q)
主要分布于矿区内及其南部,由土黄、灰黄色砂、粘土、碎石等组成,呈角度不整合覆盖于P3l2之上。
厚度0m~10m。
地质资料未提供煤层距茅口组灰岩的距离,参照贵州省地质矿产勘查开发局一O六地质大队二OO七年七月提供的《贵州省普安县楼下马刀地煤矿(整合)资源/储量核实报告》图纸,C19煤层距茅口组顶板54m,开采C19煤层,对茅口组灰岩影响不大。
二、地质构造
矿区位于鱼龙向斜南东翼。
主要由P3l2、P3l3、T1f1、T1f2组成单斜构造。
地层走向北东,倾向北西,岩层倾角平缓而稳定,一般为8°
~10°
。
矿区内次级褶皱及断裂构造不发育,构造单一,仅在龙潭组中见少量小裂隙及挠曲,对区内煤层无破坏作用。
根据DZ/T0215—2002《煤、泥炭地质勘查规范》附录D中构造复杂程度划分标准,马刀地煤矿矿区构造复杂程度属简单类型。
三、煤层特征
矿区内含煤地层为P3l2,该组地层厚度为220m~240m,含可采煤层3层,平均总厚度约6.2m,自上而下编号依次为C17、C18、C19,均产于P3l2中部,现由上而下叙述如下:
C17煤层
在普安~楼下公路上方出露,区内出露线长1000多米。
以粉煤为主,含少量块煤,煤层呈层状产出,其产状与围岩基本一致,倾向NW,倾角6°
左右,煤层产出稳定,厚1.92m~3.50m,平均3.12m,煤层局部地段含夹矸1层,厚度0.02m~0.04m,岩性为炭质页岩。
C18煤层
分布位置与C17煤层大致相同,上距C17约12.5m,以粉煤为主。
呈层状或似层状产出,其产状与围岩基本一致,倾向NW,倾角6°
左右,产出较稳定,厚1.11m~1.46m,平均1.25m,煤层结构较简单,含夹矸0~3层,一般含1层,厚0.10~0.53m,岩性为炭质页岩。
煤层编号
平均厚度(m)
煤层间距(m)
煤层
结构
稳定性
平均倾角
(゜)
顶底板岩性
顶板
底板
C17
3.12
12.5
夹矸一层
稳定
6
粉砂岩
泥岩
C18
1.25
较稳定
泥质粉砂岩
16.3
C19
1.83
C19煤层
出露于普安~楼下公路下方,上距C18约16.3m。
煤层以块煤为主,呈层状产出,其产状与围岩基本一致,倾向NW,倾角6°
煤层产出较稳定,厚1.61m~1.89m,平均1.83m。
煤层结构简单,一般含夹矸一层,厚0.03~0.24m,岩性为炭质页岩。
煤层特征见表1。
表1煤层特征见
四、煤质特征
1、物理性质和煤岩特征
区内煤岩以条带状、粒状结构为主,由镜质组分及镜质显微组分,惰性组分及惰性显微组分和矿物杂质组成,在煤岩中有机组分转化成的有益组合——凝胶化、丝炭化产物较多;
有害组分——硫化物、盐类矿物较少。
区内煤岩构造以粉状为主,块(土)状次之。
C17、C18煤层:
以亮型粉煤为主,半暗型和半亮型少许。
常有不规则细粒状结构的煤岩出现,在强氧化带,煤岩结构往往转化为颗粒状结构;
构造以粉状为主,块状次之,质地较硬。
C19煤层:
以半亮型——光亮型块煤为主,具明显的条带状结构,在强氧化带,煤岩结构则转化为颗粒状结构;
原煤构造以块状为主,煤岩结构紧密,质地较硬。
2、化学性质及煤类
(1)工业分析
工业分析
有害元素
煤种
发热量Qbad
(j/g)
水分Mad(%)
灰分Ad
(%)
挥发分Vd(%)
全硫Std
磷W(P)
1.64~2.20
1.92
10.69~15.45
13.07
6.95~8.79
7.87
1.52~1.94
1.73
0.008~0.008
0.008
无烟煤
30371~30516
30446
2.24~2.72
2.48
18.13~20.32
19.22
7.11~11.34
8.69
1.98~2.23
2.11
0.009~0.009
0.009
27650~29618
28634
1.67~1.95
1.81
10.52~11.58
11.05
7.61~12.85
10.23
1.61~4.11
2.86
0.007~0.008
31244~31428
31327
各煤层主要煤质指标详见如下表表2:
表2煤质分析结果统计表
(2)煤类
根据《中华人民共和国国家标准》(GB/T15224.1.2.3-2004)煤炭质量分级标准,矿区内C17煤层属低灰、中高硫、特高热值煤;
C18煤层属中灰、中硫、特高热值煤;
C19煤层属低灰、中高硫、特高热值煤牌号为无烟煤。
五、矿井瓦斯等级、煤尘爆炸性、煤层自然发火期和自然倾向性、地温情况
1、矿井瓦斯等级
根据贵州省能源局文件“黔能源煤炭[2012]488号”(关于普安县工业和特色产业局《关于上报普安县煤矿瓦斯等级鉴定的报告》的批复),普安县楼下镇马刀煤矿鉴定为突出矿井,矿井的绝对瓦斯涌出量为5.18m³
/min,相对瓦斯涌出量为21.55m³
/t。
2、煤尘爆炸性
根据贵州省煤田地质局实验室2008年2月提交的C17、C18、C19煤层的《煤尘爆炸性鉴定报告》,C17、C18、C19煤层的煤尘均无爆炸性;
3、爆层自燃倾向性
根据贵州省煤田地质局实验室2008年2月提交的C17、C18、C19煤层的《煤炭自燃倾向等级鉴定报告》,C17、C18煤层为不易自燃煤层;
C19煤层为容易自然煤层。
4、地温情况
本井田属地温正常区,无热害影响。
5、矿井煤与瓦斯突出危险性、冲击地压
根据2011年10月委托中煤科工集团重庆研究院对C18、C19煤层所作煤与瓦斯突出危险性鉴定及贵州省能源局文件(黔能源煤炭【2011】801号)“关于对普安县楼下镇马刀地煤矿C18、C19煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告的批复”,马刀地煤矿C18、C19煤层鉴定为突出煤层,因此矿井按照突出矿井设计和管理。
根据周边生产矿井和本矿井原生产过程中相关资料,矿井现无冲击地压动力现象,但随着开采深度的增加,有可能会出现冲击地压现象,因此,矿井在今后的生产过程中,应加强观察,若发现有冲击地压现象,矿井必须采取相应的防治冲击地压措施。
六、矿区水文地质类型
其中,含水层有第四系(Q)及飞仙关组三段(T1f3);
隔水层岩组有飞仙关组一段(T1f1)和上二叠统龙潭组(P3l)。
井田含煤地层为龙潭组,煤系地层顶部为上二叠统龙潭组三段上亚段隔水层,底部为上二叠统龙潭组二段隔水层。
C18煤层距上二叠统龙潭组三段上亚段隔水层底界44m,C19煤层距上二叠统龙潭组二段隔水层顶界约134m。
最低侵蚀基准面为泥堡河水面,井田内煤层的最低赋存标高为+1350m,最低点水压为0.5Mpa。
断层带水文地质特征:
矿界内未发现较大断层,井下也未发现有断层。
但矿区北部约300m的蚂蝗沟处发育有一断层F1,由于其距离矿区较远,对矿井充水影响不大。
但是当井巷穿越地下浅部发育的小断层时,由于周围岩层的风化节理裂隙较发育,有利于大气降水的渗入,井巷可能发生渗水、淋水和涌水现象。
本矿山大部分矿床直接充水水源主要为龙潭组裂隙水、小煤矿和老窑采空区积水,故本矿山属于以裂隙充水为主,水文地质条件复杂程度为中等,水文地质类型属二类二型,只是在断层交错地带、老窑密集地带、煤层低于最低侵蚀基准面地带,水文地质条件复杂程度为中等。
第三节采区布置及采煤方法
一、采区布置
C17煤层位于一水平一采区+1350m水平以上,是马刀地煤矿的第一开采煤层。
目前,C17煤层可采层的工作面有1704工作面、1705工作面、1706工作面。
采区采用双翼布置,东西方向全长700m,南北1300m,其中,东翼310m;
西翼220m,由于该矿主斜井从采区偏西翼煤系地层穿过(约20m),所以,西翼实际长200m。
二、采煤方法
工作面采煤方法,回采工作面采用炮采工艺,工作面选用DW14-25/80型单体液压支柱和HDJA-1200型金属铰接顶梁支护,齐梁齐柱式布置方式,支柱排距1.2m,柱距0.8m,“三、四”排控顶,最大控顶距5m,最小控顶距3.8m,放顶步距为1.2m,全部垮落法管理顶板;
掘进面采用炮掘工艺。
三、矿井提升运输
矿井采用斜井开拓方式,在主斜井敷设SPJ800型胶带输送机,主要承担全矿煤炭运输。
副斜井选用JTP-1.6×
1.2型单滚筒提升绞车,敷设30kg/m型轨道,完成全矿矸石、材料、设备运输等任务。
本采区采面采用刮板运输,采面运输巷采用刮板运输机转载和胶带运输机运输。
四、压风自救系统
地面压风机房内安装有1T一40/8型空气压缩机两台,电机功率250KW。
单台空气压缩机额定排气量为:
40m3/min,排气压力为0﹒78Mpa,4L一20/8型空气压缩机2台,电机功率130KW。
20m3/min,排气压力为0.78Mpa,对井下各压风自救地点进行供风。
管路系统的主管为φ159mm管,主管经副立井进入井下,各采区干管为φ108mm管,石门、大巷为φ50mm管,具有突出危险的采掘工作面压风自救地点为φ25mm管。
矿井压风自救装置布置情况:
各突出煤层掘进工作面远距离放炮地点、警戒站岗地点及掘进防突巷道距迎头25~40m安设一组6个压风自救袋,然后每隔50m安设一组6个压风自救袋,有突出危险煤层的回采工作面的进回风巷均按规定安设有压风自救装置。
第二章防治煤与瓦斯突出危险性预测
矿井突出危险性预测的指标有煤的破坏类型、瓦斯放散初速度指标(△P)、煤的坚固性系数(f)、煤层瓦斯压力(p)以及综合指标D值、K值。
各指标临界值应参照《防治煤与瓦斯突出规定》提供的数据进行预测。
具体详见表3,表4。
煤层全部指标值达到或超过临界值时,该煤层即为突出煤层。
表3预测煤层突出危险性单项临界指标表
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PCMPa
突出危险性临界值
III、IV、V
≥10
≤0.5
≥0.74
表4用综合指标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)
煤的突出危险性综合指标K
其它煤种
0.25
20
15
根据贵州省能源局文件“黔能源煤炭[2012]488号”(关于普安县工业和特色产业局《关于上报普安县煤矿瓦斯等级鉴定的报告》的批复),普安县楼下镇马刀煤矿鉴定为突出矿井。
根据2011年10月委托中煤科工集团重庆研究院对C18、C19煤层所作煤与瓦斯突出危险性鉴定及贵州省能源局文件(黔能源煤炭【2011】801号)“关于对普安县楼下镇马刀地煤矿C18、C19煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告的批复”,马刀地煤矿C18、C19煤层鉴定为突出煤层。
一、石门揭煤工作面突出危险性预测:
石门揭开煤层前,设计采用测定煤层瓦斯含量、瓦斯压力或采用钻屑瓦斯解吸指标预测工作面突出危险性,具体操作步骤和方法为:
1、采用测定煤层瓦斯含量和瓦斯压力的方法
在石门工作面距所揭煤层垂距10时,利用钻机向石门前方煤体施工4个钻孔,取煤样利用DGC直接测定煤层瓦斯含量和瓦斯压力,钻孔分别位于石门前方煤体的上部、中部和两侧。
其预测临界值详见表5:
表5煤层煤层瓦斯含量和瓦斯压力预测临界值
瓦斯压力P/MPa
瓦斯含量
W/(m3.t-1)
区域类别
<0.74
<8
无突出危险区域
≥8
突出危险区域
2、采用钻屑瓦斯解吸指标预测工作面突出危险性的方法
在石门工作面距所揭煤层最小垂直距离5m时,打两个直径为75mm的预测钻孔,在其钻进煤层时,用1~3mm的筛子筛分钻屑,测定其瓦斯解吸指标值(或△h2值)。
根据《防治煤与瓦斯突出规定》提供的下表6所列指标临界值预测突出危险性。
当指标超过表中的任一临界值指标时,该石门工作面就视为突出危险性工作面。
表6钻屑解吸指标临界值
钻屑种类
钻屑解吸指标临界值
△h2(Pa)
K1(mL/g.min1/2)
钻屑量(kg/m)
干煤
200
0.5
6.0
湿煤
160
0.4
5.4
二、煤巷掘进工作面突出危险性预测:
煤巷掘进工作面设计采用测定煤层瓦斯含量、瓦斯压力或采用钻屑瓦斯解吸指标预测工作面突出危险性,具体操作步骤和方法为:
1、采用测定煤层瓦斯含量和瓦斯压力的方法
在煤巷掘进工作面每隔30~50m,利用钻机向掘进工作面前方煤体施工3个钻孔,取煤样利用DGC直接测定煤层瓦斯含量和瓦斯压力,钻孔分别位于石门前方煤体的中部和两侧,其预测临界值详见下表7:
表7煤层煤层瓦斯含量和瓦斯压力预测临界值
2、采用钻屑瓦斯解吸指标预测工作面突出危险性的方法
在煤巷掘进工作面,向前方煤体至少施工不少于3个直径为42mm,孔深8~10m的钻孔,一个钻孔位于掘进巷道断面中部,并平行于掘进方向,其他钻孔的终点应位于巷道断面两侧轮廓线外2~4m处,钻孔布置见下图2。
钻孔每钻进2m测定一次钻屑解吸指标和钻屑量。
根据每个钻孔测得的钻屑解吸指标K1(或△h2)和钻屑量S预测工作面的突出危险性。
WTC防突参数仪(中煤科工集团重庆研究院)测定K1值进行预测,当实测任一指标K1值S值或△h2等于或大于临介值时,该工作面预测为突出危险性工作面,必须采取预抽煤层瓦斯的区域防突措施,再经防突措施效果检验,证实消除突出危险后,方可进行作业。
图
2煤巷掘进工作面突出危险性预测钻孔布置图
三、回采工作面突出危险性预测
与煤巷掘进工作面突出危险性预测方法相同
在工作面回采区域每隔30~50m,利用钻机向工作面回采区域煤体施工1个钻孔,取煤样利用DGC直接测定煤层瓦斯含量和瓦斯压力,其预测临界值详见下表8:
表8煤层煤层瓦斯含量和瓦斯压力预测临界值
沿回采工作面每隔10~15M布置一个预测钻孔,孔测8~10m,当实测的钻屑解吸指标K1值,钻屑量S值或△h2值达到或超过钻屑解吸指标临界值指标时,该项工作面预测为突出危险性工作面,反之工作面无突出危险性。
第3章防治煤与瓦斯突出措施
第一节综合防突措施
一、石门揭煤的防突措施
1、井巷及石门揭煤瓦斯预抽
揭穿突出煤层区域防突措施采用预抽区域煤层瓦斯方法。
(1)穿层钻孔预抽石门揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施应当在揭煤工作面距煤层的最小法向距离7m以前实施(在构造破坏带应适当加大距离)。
(2)钻孔的最小控制范围是:
石门和立井、斜井应当保证控制范围的外边缘到巷道轮廓线(包括预计前方揭煤段巷道的轮廓线)的最小距离不小于5m,且当钻孔不能一次穿透煤层全厚时,应当保持煤孔最小超前距15m。
(3)钻孔的孔底间距应根据矿井的实际情况确定,根据该矿煤层厚度、赋存变化情况,确定石门揭煤工作面排(抽)放孔数量和钻孔的孔底间距。
(4)钻孔施工前必须对石门穿层预抽煤层瓦斯钻孔进行专门设计,设计应包括钻孔布置平面图、剖面图、开孔位置图、钻孔设计参数表、施工要求等,并报矿总工程师批准后方可实施。
石门揭煤前采取打穿层钻孔预抽煤层瓦斯,见下图3。
图3穿层钻孔预抽石门揭煤区域瓦斯
2、石门揭煤工作面防治突出措施:
在石门揭穿突出煤层前,必须打钻控制煤层层位,测定煤层瓦斯压力。
预测石门工作面的突出危险性。
具体实施步骤和方法为:
(1)、在石门工作面掘至煤层10米(垂距)之前,打两个穿透煤层全厚且进入顶(底)板不小于0.5m的前探钻孔,详细记录岩芯资料。
地质构造复杂,岩石破碎的区域,石门工作面掘至距煤层20m(垂距)之前,必须在石门四周断面轮廓线外5m范围内布置一定数量的前探钻孔,准确掌握煤层层位、厚度、倾角的变化,地质构造和瓦斯等情况。
(2)、在石门工面距煤层5m(垂距)以外,打2个穿透煤层全厚的测压(预测)钻孔,测定石门揭煤层瓦斯压力,煤的瓦斯放散初速度指标与坚固性系数或钻屑瓦斯解吸指标等。
为准确得到煤层原始瓦斯压力值,测压孔应布置在岩层比较完整的地方,测压孔与前探钻孔不能共用时。
两者见煤之间的间距不得小于5m。
(3)、为了防止误穿煤层,在石门工作面距煤层垂距5m时,在石门工作面顶(底)部两侧补打了3个小直径(42mm)超前钻孔。
其超前距离不得小于2m。
(4)、在实施防突措施时,石门揭煤工作面与煤层之间必须保持不小于3M的岩柱。
石门揭煤的前探钻孔和侧压钻孔布置详见图4
图4:
控制突出煤层的前探钻孔布置示意图
1、2—控制煤层层位钻孔;
3、4--沿定煤层瓦斯压力钻孔;
5—突出危险煤层。
石门揭煤工作面防治突出措施可采用抽放瓦斯,水力冲孔、排放钻孔、金属骨架等措施。
设计结合本矿的生产实际情况,优先采用排放钻孔排放瓦斯防治煤与瓦斯突出措施,如果排放孔检验效果无效,则采用预抽煤层瓦斯。
排放钻孔布置在石门边界外3~5m的煤层时,排放孔的直径Φ=75mm,钻孔间距根据实测的钻孔有效排放半径确定,目前,矿井根据《安全专篇》,设计取孔底间距为2m,石门揭煤工作面排放钻孔布置见图5。
图5:
石门揭煤工作面排放钻布置图。
为防止石门过煤后,因煤层的自重或石门放炮的震动影响造成石门过煤后,仍发生煤与瓦斯突出,要求在石门揭开煤层后,除及时搞好石门过煤段的支护,背严背实好顶帮外,还应及时向石门四周的煤层施工好瓦斯抽放钻孔,及时卸放石门四周的煤层瓦斯压力或及时注凝固剂将石门四周的煤层凝固。
3、煤巷掘进工作面防治突出措施:
在突出危险煤层中,煤巷掘进工作面可采用抽放瓦斯,超前释放钻孔,深孔松动爆破,水力冲孔或其他经验证有效的防突措施。
设计结合本矿生产的实际情况,采用本煤层中施工顺层钻孔预抽煤层瓦斯作为区域性防突措施,煤层掘进时。
经效果检验无突出危险时,可不采取措施,当未消除突出危险时,在煤巷掘进中布置钻场进行瓦斯抽放。
①钻场布置:
在煤巷掘进工作面巷道两帮施工钻场,钻场尺寸根据巷帮瓦斯抽放钻孔布置要求,以及使用的钻机外形尺寸及钻杆的长度确定,结合矿井实际情况,每组钻场在煤巷两侧交替布置,同侧相邻两个钻场之间的距离为40米,煤
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