防治煤与瓦斯突出设计[1].doc
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防治煤与瓦斯突出设计[1].doc
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登封市兴峪煤业有限公司
防治煤与瓦斯突出设计
编制:
卜连营
22
登封市兴峪煤业有限公司
防治煤与瓦斯突出设计
为了贯彻执行“安全第一,预防为主”的安全生产方针,坚持瓦斯治理“十二字”方针,认真贯彻执行《煤矿安全规程》、《防治煤与瓦斯突出细则》,根据我矿目前井下21101工作面上、下副巷实际掘进中实测瓦斯情况,该区域必须严格按煤与瓦斯突出要求进行管理,采用“四位一体”防突措施即突出危险性预测、防治突出措施、防治突出措施的效果检验和安全防护措施,具体内容如下:
一、煤层突出危险性预测
预测煤层突出危险性。
煤层突出危险性的指标用瓦斯解吸指标△h2、瓦斯放散初速度指标(ΔP)、钻销量三个指标。
由于上述各突出危险预测指标的临界没有矿井实测资料,参考《防治煤与瓦斯突出细则》中给出的参考临界值,见表1。
只有全部单项指标达到或超过表1中临界值时,方可将其预测为突出煤层。
煤的破坏类型分五类,见表2。
表1预测煤层突出危险性单项指标法临界值
煤层突出危险性
瓦斯解吸指标△h2
瓦斯放散初速度ΔP
钻销量
突出危险
200
5
6Kg
经实际工作面预测指标对照,瓦斯放散初速度最大数值ΔP为15Pa,瓦斯解析指标△h2最大值达到400,钻销量为2.4Kg,综合分析二1煤层为突出煤层。
二、区域突出危险性预测
突出煤层中的区域预测方法采用瓦斯地质统计法和综合指标法。
1、瓦斯地质统计法
瓦斯地质统计法的实质是根据已开采区域突出点分布与地质构造的关系,结合未开采区域的地质构造条件将未开采区域划分出突出危险区域和突出威胁区域。
要求确切掌握已开采区域突出点分布和煤层赋存、地质构造条件的关系。
应用瓦斯地质统计法有如下三个技术要点:
①在上水平发生过突出的区域,下水平的垂直对应区域应预测为突出危险区。
②根据上水平突出点分布与构造的关系,确定突出点距离构造两侧的最远距离线,并结合地质部门提供的下水平或下部采区的构造分布,按照上水平构造线两侧的最远距离线推测下水平或下部采区的突出危险区(如图1)。
③未划定的其它区域为突出威胁区。
图1用瓦斯地质统计法向下推测下水平
或下部采区突出危险区示意图
3、综合指标法
采用综合指标法对煤层进行区域预测时,需要进行如下测试工作:
①向突出煤层至少打两个测压钻孔,测定煤层原始瓦斯压力P;
②测压钻孔施工过程中,每米采取一个煤样,测定煤的坚固性系数f;
③将两测压孔所测的坚固性系数最小值平均,作为煤层平均坚固性系数;
④将坚固性系数最小值的两个煤样混合,测定煤的瓦斯放散初速度ΔP。
综合指标法预测煤层区域突出危险性的计算公式如下:
D=(0.0075H/f-3)(P-0.74)
K=ΔP/f
式中D——煤层突出危险性综合指标;
K——煤的突出危险性综合指标;
H——开采深度,m;
P——煤层瓦斯压力,取两个测压孔实测瓦斯压力最大值,MPa;
ΔP——软分层煤的瓦斯放散初速度指标;
f——软分层煤的平均坚固性系数。
综合指标D、K预测煤层突出危险性的临界值采用《防治煤与瓦斯突出细则》给定的参考临界值(表3)确定区域突出危险性。
需要说明的是在计算D值时,当D值两括号内计算结果全为负值时,则不论D值大小,都为突出威胁区域。
采用综合指标进行区域预测时,应按表4记录预测结果。
表3综合指标D、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
无烟煤
其它煤种
0.25
20
15
我矿二1煤层为贫煤,煤层突出危险性综合指标D为0.25,煤的突出危险性综合指标K为15。
表4综合指标预测区域突出危险性报告表
煤层
水平
石门
距地表垂深(m)
煤层瓦斯压力测定
钻孔编号
钻孔直径(mm)
孔长(m)
钻孔倾角
(°)
瓦斯压力变化曲线
岩孔
煤孔
合计
封孔长度(m)
封孔日期(年/月/日)
安装压力表日期(年、月、日)
最大瓦斯压力(MPa)
煤的坚固性系数f
煤的瓦斯放散初速度ΔP
煤突出危险性综合指标D
突出危险性综合指标K
突出危险性评价
矿总工程师:
通风副总:
防突科长:
地测科长:
预测人:
三、石门揭煤工作面突出危险性预测
石门揭煤工作面突出危险性预测选用综合指标法、钻屑解吸指标法进行预测。
1、综合指标法
综合指标法预测石门揭煤工作面瓦斯突出危险性进行如下测定工作:
(1)在石门揭煤工作面向煤层至少打两个测压钻孔,测定煤层瓦斯压力P。
(2)在打测压钻孔过程中,每米钻孔采一个煤样,测定煤的坚固性系数f,并将两个测压孔所测的坚固性系数最小值平均,作为煤层平均坚固性系数。
(3)将坚固性系数最小值的两个煤样混合,测定煤的瓦斯放散初速度ΔP。
石门揭煤工作面瓦斯突出危险性综合预测指标按下式计算:
D=(0.0075H/f-3)(P-0.74)
K=ΔP/f
式中D——煤层突出危险性综合指标;
K——煤的突出危险性综合指标;
H——开采深度,m;
P——煤层瓦斯压力,取测压钻孔实测煤层瓦斯压力最大值,MPa;
ΔP——软分层煤的瓦斯放散初速度指标;
F——软分层煤的平均坚固性系数。
综合指标D、K预测突出危险性的临界值采用《防治煤与瓦斯突出细则》给定的参考临界值(表3)确定区域突出危险性。
2、钻屑解吸指标法
采用钻屑解吸指标法预测石门揭煤工作面突出危险性时,应在工作面留有垂距至少3~10m保护岩柱时,至少打两个直径50~70mm的预测钻孔,当钻孔进入煤层时,用1~3mm的筛子筛分钻孔煤屑,测定其瓦斯解吸指标△h2或K1值。
钻屑解吸指标预测石门揭煤工作面突出危险性的临界值参照表5所列的指标临界值预测突出危险性。
表5钻屑解吸指标法预测石门揭煤工作面突出危险性临界值
钻屑解吸指标法临界值
△h2(Pa)
K1值(ml/g.min1/2)
干煤200
0.5
湿煤160
0.4
采用△h2或K1指标预测突出危险性时,若预测指标超过临界值,该工作面预测为突出危险工作面,反之,预测为无突出危险工作面。
采用钻屑解吸指标法预测石门揭煤工作面突出危险性应按表6填写记录。
表6石门揭煤工作面突出危险性预测记录表
石门名称
煤层
测定日期
年月日
钻孔编号
钻孔深度(m)
钻屑解吸指标法
K1值(ml/gmin1/2)
△h2(Pa)
备注
突出危险
预测结论
总工称师
批示
通风副总
防突科长
地测科长
预测人员
四、煤巷掘进工作面突出危险性预测
(一)预测方法
根据《防治煤与瓦斯突出细则》规定,结合我矿实际情况,采用钻孔瓦斯涌出初速度法、钻孔钻屑量及解吸指标法组合进行突出危险性预测。
(二)预测参数
在没有建立我矿防突指标参数以前,采用《防突细则》规定的指标参数临界值(见表6、表7)预测突出危险性:
表6用钻屑指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性的临界值
Δh2
最大钻屑量
K1
危险性
pa
Kg/m
L/m
mL/(g·min1/2)
≥200
≥6
≥5.4
≥0.5
突出危险工作面
<200
<6
<5.4
<0.5
无突出危险工作面
表7判断突出危险性的钻孔瓦斯涌出初速度临界值(qm)
煤的挥发分Vdaf%
5—15
15—20
20—30
>30
qm(L/min)
5.0
4.5
4.0
4.5
1、钻孔瓦斯涌出初速度指标
因为我矿煤的挥发份为13.72%,并参照临近仟祥煤业的指标,钻孔瓦斯涌出初速度指标定为:
当qm≥4.5L/min定为有突出危险工作面
qm<4.5L/min定为无突出危险工作面
2、钻孔钻屑量指标
Smax≥6Kg/m有突出危险工作面
Smax<6Kg/m无突出危险工作面
3、钻孔钻屑解吸指标
K1≥0.5mL/(g·min1/2)有突出危险工作面
K1<0.5mL/(g·min1/2)无突出危险工作面
或
Δh2≥200Pa有突出危险工作面
Δh2<200Pa无突出危险工作面
(三)预测钻孔布置
1、对煤层掘进工作面进行煤与瓦斯突出预测或防突措施效果检验时,采用干式打眼方式,钻孔直径为42mm。
2、预测钻孔和效果检验孔宜布置在最厚的软分层中,并使钻孔始终在该软分层中钻进。
钻进时应避免钻杆摆动,钻进速度应控制在0.5~1.0m/min。
3、钻孔布置方式
每一掘进工作面,布置四个预测钻孔。
煤巷沿底板掘进时,布置预测钻孔时,一个钻孔布置在巷道中部并沿巷道轴线方向;两个钻孔分别布置在巷道两帮,终孔点应位于巷道轮廓线2.0~4.0m以外的范围;最后一个钻孔布置在巷道中部靠近支架顶部,终孔点应位于巷道轮廓线2.0~4.0m以外的范围。
4、钻孔布置参数
以巷道沿煤层底板掘进时,钻孔布置如下:
a、正视图
15°
15°
b、平面图
17°
10°
c、剖面图
图2预测钻孔布置示意图
表8预测钻孔布置参数
孔号
仰角
(°)
偏角
(°)
长度
(m)
直径
(mm)
距巷道底(顶)板
(m)
距巷道侧帮
(m)
1#
0
10
42
0.8
2#
10
15
11
42
0.8
0.5
3#
17
0
11
42
0.8
4#
10
15
11
42
0.8
0.5
在掘进工作面中部,平行巷道轴线方向布置1#预测钻孔,直径42mm、深度10m;在掘进工作面两帮,施工2#、4#预测钻孔,直径42mm、深度11m,距巷道侧帮0.5m,距巷道底板1.0m;在掘进工作面中部靠近支架顶部,施工3#预测钻孔,直径42mm、深度11m,距支架顶部1.0m。
钻孔施工参数如图2和表8所示。
5、钻孔控制范围
钻孔沿巷道轴线方向控制巷道正前方9.9m,巷道两帮2.2m,巷道顶部2.2m。
6、钻孔顺序施工
严格按钻孔顺序施工,即沿煤层底板掘进时,先施工1#钻孔,然后施工2#钻孔,再施工3#钻孔,最后施工4#钻孔。
7、特殊情况处理
(1)当钻孔不能打至设计深度时,经矿总工程师批准后,可将1#钻孔调整到8m,2#、3#、4#钻孔调整至9m,钻孔的直径、仰角、偏角保持不变。
(2)当煤层赋存条件发生明显变化或遇到地质构造时,经矿总工程师批准后,预测钻孔布置方式和布置参数作相应调整。
(四)测试过程
1、测试方式
1#钻孔第1m打完后,自第2m开始,每米测定一次q值和S值,每2m测定一次(或K1)值。
2#、3#、4#钻孔自第2m开始,每2m测定一次q值、S值和(或K1)值。
2、钻孔瓦斯涌出初速度(q)测定步骤
(1)按钻孔深度要求将测定装置的封孔器、导气管、测量室管等与各种辅助部件连接好,检查是否漏气。
封孔后测量室长度为0.5
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- 防治 瓦斯 突出 设计