13123工作面区域防突消突报告.docx
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13123工作面区域防突消突报告
盘县华阳森林矿业有限公司森林煤矿
13123回风巷掘进工作面区域防突措施实施
消突报告
提交单位:
盘县板桥镇森林煤矿
2010年12月22日
一、工程概况
(一)13123工作面位置
13123工作面为森林煤矿生产系统(老系统)的第二生产水平(+1310m~+1390m水平)块段的地质单元,本地质单元由于受F3走向正断层和F3-1隐伏斜向正断层和F14斜向正断层的影响,只揭露12#煤层,其余煤层均为断失煤层,12#煤层在本地质单元的开采水平标高+1310m~1420m。
由于受上述断层的影响,区域内构造比较复杂,煤层顶底板起伏变化较大,煤层厚度1.5m~3.0m,煤层倾角8°~12°,从工作面专用回风上山揭露情况,该工作面有一条沿走向方向的背斜,造成工作面回风巷比机巷低5.0米的落差。
13123工作面北西至采面切眼(F14断层),南东到13123工作面专用回上山,13123工作面设计走向长200米,倾斜长40~50米,该工作面开采标高为:
+1317m~1325m水平。
本工作面13123机巷于2010年7月掘进到位,巷道全长190m,13123机巷在掘进期间对前方区域条带布置顺层瓦斯抽放钻孔为区域防突措施,并在机巷内的左帮沿煤层倾向对工作面施工了顺层瓦斯预抽钻孔进行瓦斯抽放。
(二)巷道与周边关系
13123工作面沿倾斜往下的13121工作面已经于2010年5月份回采结束,相对应的13122工作面已经构成回采系统。
由于13122工作面和13124工作面为技改系统的回风井及1355回风石门的保护煤柱范围,13122工作面虽然构成采面后,没有回采,13123回风巷左帮没有工程,上覆和下伏均没有煤层开采。
(三)工作面与地表关系
根据矿井井上下对照图,工作面埋深+130m~145m,地表无建筑物和其
他建筑设备设施,为山坡土地。
(四)煤层及瓦斯情况
根据13121工作面回采和13123机巷揭露的煤层情况,本区域内的煤层厚度2.0m~3.0m,平均厚度2.2m,平均倾角8~12°,煤尘具有爆炸性,煤层的自燃倾向性为Ⅱ类自燃煤层。
煤层瓦斯含量:
根据现场对13123机巷的瓦斯观测,瓦斯涌出量为12.821m3/t。
(五)工作面煤层赋存及瓦斯情况
1、地层及顶底板岩性
(1)煤层情况
12#煤层位于龙潭组上段的中部,上距C3煤层80~90m,下距C18煤层30m,煤层厚度1.80~2.20m,一般厚2.0m,全区可采,偶见夹矸2层,厚度约0.1~0.15m,结构较简单,属稳定的可采煤层,煤层厚度稳定。
(2)煤层顶底板情况
顶板:
为灰色泥质粉砂岩及砂质泥岩,裂隙较发育较易垮落;
底板:
泥岩、粉砂质泥质岩、泥质粉砂岩等,含砂岩透镜体。
2、地质构造情况:
13123工作面周围由于受到F3断层、F3-1断层、F14断层的影响,地质条件比较复杂,煤层顶底板变化比较大,瓦斯含量相对比13123机巷掘进时高,现通过工作面瓦斯涌出量分析,相对瓦斯涌出量12.821m3/t。
3、瓦斯和瓦斯抽放泵情况
根据黔能源发[2009]252号“关于对六盘水市煤炭局《关于煤矿瓦斯等级及二氧化碳涌出量鉴定结果的报告》的批复”,森林煤矿为高瓦斯矿井,矿井绝对瓦斯涌出量为15.47m3/min,相对瓦斯涌出量为89.68m3/t。
本矿井已安装有2台2BC1-253-0低负压瓦斯抽放泵和1台2BEC-42132高负压瓦斯抽放泵,电机功率分别为75KW和132KW,高低压瓦斯抽放泵运行正常。
4、煤尘爆炸鉴定情况和煤层自燃发火倾向性鉴定情况
2009年5月18日送煤样到贵州省煤田地质局实验室作煤尘爆炸性鉴定,煤尘爆炸性结论为:
12#煤层煤尘具有爆炸性。
5、煤层自燃倾向性
2009年5月18日送煤样到贵州省煤田地质局实验室作煤层自燃倾向性鉴定,12#煤层为二类自燃。
二、区域综合防突措施
(一)区域突出危险性预测预报
森林煤矿老系统在本水平以上开采过程中,没有发生过煤与瓦斯突出,矿井在揭露煤层过程中,没有发生过动力现象,但矿井为该瓦斯矿井,没有进行煤与瓦斯突出危险性鉴定,且在矿井周边的其他煤矿(东李煤矿)曾经在17#煤层开采时,发生过突出事故,为此,本矿在开采过程中,必须按照突出矿井管理,矿井内的12#煤层、17#煤层、18#煤层必须按照突出煤层管理。
根据本矿12#煤层所处的地质块段和现场瓦斯涌出量情况,13123工作面为突出区域,必须进行区域防突工作,在没有进行区域综合防突措施及区域验证前,严禁掘进施工。
为此,根据13123回风巷区域防突设计及措施要求,在工作面16#点前60米布置3个预测预报钻孔进行区域预测预报,测定瓦斯压力和瓦斯含量(由于矿井瓦斯含量测定仪器采购没有到位,在预测预报期间,只做瓦斯压力测定和矿井现场的地质情况、煤层的松散系数情况、煤层的软分层情况和现场突出预兆进行分析,瓦斯含量根据瓦斯风排量估算为12.821m3/t),其结果如下:
13123回风巷预测预报瓦斯压力测定表
钻孔编号
钻孔施工
时间
钻孔位置
钻孔
方位
钻孔角度
钻孔长度
封孔长度
测压时间
测定瓦斯压力Mpa
距底板
距中线
1#
2010/12/5八点班
0.7m
0.7m
-26.5°
-6°
60m
8.5m
2010/12/5
0点班
1.035
2#
2010/12/5八点班
0.7m
0
40°
-6°
58m
8.5m
2010/12/5
0点班
0.954
3#
2010/12/5四点班
0.7m
0.7m
55°
-6°
59m
8.5m
2010/12/5
0点班
0.765
根据对13123回风巷的瓦斯压力测定,瓦斯压力位0.765~1.035Mpa(大于0.74Mpa),煤层瓦斯估算为12.821m3/t(大于8.0m3/t),故该区域为突出危险区域。
工作面为突出危险工作面。
(二)区域防突措施
1、区域条带瓦斯情况分析
根据对13123回风巷16#点前方60米煤体的瓦斯压力测定,该区域有突出危险,采取顺层布置瓦斯抽放钻孔预抽13123工作面预测区域内的条带瓦斯。
瓦斯抽放钻孔长度不小于60米。
孔径75mm,最短孔深控制工作面前方距离至少60m,钻孔控制巷道两帮轮廓线外至少15m;均匀布置2排、每排布置9个,且抽放钻孔每次循环至少保留20米的超前距。
根据工作面前方60米内左右帮各控制15米的范围,估算煤层瓦斯估算为19.821m3/t。
(1)条带的煤层储量为:
V=S*H*γ=(60×32.8)×2.2×1.45=6277.92t
式中:
V—煤层储量,t;
S—巷道左右15米控制范围的面积,m2;
H—煤层厚度m;
γ—煤层容重t/m2;
(2)区域内的瓦斯量估算为:
Q=V*W*K
式中:
Q—控制区域条带瓦斯量,m3;
V—煤层储量,t;
W—瓦斯含量m3/t;
K—围岩瓦斯涌出系数,取1.12;
则:
Q=6277.92×12.821×1.12=90417.92m3。
根据上述区域内条带瓦斯压力预测和瓦斯;量的估算,工作面有突出危险,必须采取瓦斯抽放钻孔进行预抽的区域防突措施,进行防突措施后,经效果检验,区域防突措施有效,并进行区域验证无突出危险后,方可往前掘进施工。
2、开采保护层
由于本地质单元地质构造复杂,在揭露煤层过程中,只揭露12#煤层,其他煤层为断失煤层,故现开采的12#煤层无保护层。
采用煤层顺层预抽瓦斯进行区域防突措施。
3、瓦斯抽放钻孔的布置
根据13123工作面掘进区域防突设计及防突措施要求,2010年12月8日开始施工瓦斯抽放钻孔,2010年12月13日钻孔施工结束,在工作面迎头布置2排瓦斯抽放钻孔进行瓦斯预抽,每排钻孔为9个,共18个钻孔,钻孔长度60米,孔径75mm,控制范围:
工作面左右帮各15米,前方60米。
瓦斯抽放钻孔布置情况见下表。
13123回风巷瓦斯抽放钻孔布置图
日期
孔号
方位角(°)
倾角(°)
钻孔位置
孔长(m)
见煤矸情况
异常情况
封孔时间
封孔长度
距底板
距巷中线
12/8
1
60.5
-2.5
1.2m
1.2m
48.5
47m煤,1.5米矸
无
12/14
8.0m
12/8
2
56
-2.5
1.2m
0.9m
61
59.5m煤,1.5m矸
无
12/14
10m
12/8
3
53
-5.5
1.2m
0.6m
60
全煤
顶钻
12/14
10m
12/9
4
45.5
-6.5
1.2m
0.3m
60.3
全煤,
顶钻
12/14
10m
12/9
5
40
-6.5
1.2m
0
60
59mm煤,1.0mm矸
无
12/14
8.5m
12/9
6
35
-8
1.2m
0.3m
60.5
58mm煤,2.5mm矸
无
12/14
8m
12/9
7
29.5
-8.5
1.2m
0.6m
61.5
全煤
无
12/14
10m
12/10
8
23
-9
1.2m
0.9m
60.7
58.8m煤,1.9m矸
无
12/14
10m
12/10
9
18.5
-9.5
1.2m
1.1m
45
42m为煤,3m矸
无
12/14
8.5m
12/10
10
61
-3.5
0.5m
1.0m
45
44m煤,1m矸
无
12/14
10m
12/11
11
55.5
-3.5
0.5m
0.9m
58
57m为煤,1m矸
无
12/14
10m
12/11
12
50.5
-5.5
0.5m
0.6m
60
58.8m煤,1.2m矸
无
12/14
10m
12/11
13
45.0
-6.5
0.5m
0.3m
60
煤
无
12/14
10m
12/12
14
40
-6.5
0.5m
0
60
煤
无
12/14
10m
12/12
15
35.5
-8
0.5m
0.3m
60.5
58m煤,2.5m矸
无
12/14
10m
12/13
16
29.0
-8.5
0.5m
0.6m
62
59m煤,3m矸
无
12/14
9m
12/13
17
24
-9
0.5m
0.9m
53
51m为煤,2m矸
无
12/14
9m
12/13
18
17.5
-9.5
0.5m
1.1m
42
39m煤,3m矸
无
12/14
8.5m
根据现场瓦斯抽放钻孔的施工实际观察,在施工钻孔时除少数钻孔有顶钻现象外,其余钻孔无夹钻、卡钻和喷孔等异常现象。
4、预抽本工作面瓦斯
13123回风巷工作面16#点前于2010年12月8日开始施工瓦斯抽放钻孔,2010年12月13日钻孔竣工。
于2010年12月14日进行瓦斯接抽,截止2010年12月20日共抽出45893.76m3,具体见下表
13123回风巷迎头瓦斯抽放量统计表
序号
观测日期
孔数
负压
(Kpa)
浓度(%)
流量
备注
总孔数
有效孔数
m3/min
m3
1
2010/12/14
18
18
62.5
15.3
5.355
7711.2
2
2010/12/15
18
18
60.1
15.7
5.463
7867.58
3
2010/12/16
18
18
65.3
14.8
5.076
7310.02
4
2010/12/17
18
18
60
13.5
4.482
6376.32
5
2010/12/18
18
18
62
13.8
4.167
6001.34
6
2010/12/19
18
18
63.3
12.5
3.75
5400.1
7
2010/12/20
18
18
65.2
12.1
3.63
5227.2
合计
45893.76
5、13123回风巷瓦斯预抽钻孔控制范围内预计瓦斯总量为:
90417.92m3;13123回风巷迎头钻孔抽放初始浓度为10~20%,经一段时间预抽后,抽放浓度下降至5~10%,抽放负压保持在55~65Kpa,该区域瓦斯抽放从12月14日开始,截止2010年12月20日,累计抽放时间为7天;本次预抽瓦斯量合计为:
45893.76m3;该工作面预抽瓦斯率为:
50.75%,大于《煤矿安全规程》190条第二款规定;经预抽后的吨煤瓦斯含量为:
7.09m3/t<8m3/t(符合《煤矿瓦斯抽采基本指标》的规定)。
(三)区域防突措施效果检验
1、大直径钻孔瓦斯残余压力测定
13123回风巷工作面采取本煤层瓦斯预抽后,煤矿于2010年12月21日对防突措施进行效果检验,检验钻孔的直径为75mm,钻孔深度60米。
通过对13123回风巷16#点前方60米和巷道左右帮15米范围内的瓦斯残余压力测定,其瓦斯残余压力最大为0.638Mpa,符合《防突规定》第四十三条第三款规定,根据瓦斯残余压力最大为0.638Mpa小于0.74Mpa,工作面无突出危险。
其参数布置见下表。
13123回风巷区域防突措施效果检验瓦斯残余压力测定表
钻孔编号
钻孔施工
时间
钻孔位置
钻孔
方位
钻孔角度
钻孔长度
封孔长度
测压时间
测定瓦斯压力Mpa
距底板
距中线
1#
2010/12/21八点班
0.8m
0.7m
-26.0°
-6.5°
60m
8.5m
2010/12/22
0点班
0.638
2#
2010/12/21八点班
0.85m
0
40°
-6°
58m
8.5m
2010/12/22
0点班
0.61
3#
2010/12/21四点班
0.8m
0.7m
55.5°
-6.5°
59m
8.5m
2010/12/22
0点班
0.532
2、采用钻屑指标解析法进行区域防突措施效果检验
在采取瓦斯残余压力测定法进行区域防突措施效果检验后,同时采取钻屑指标解析法对工作面进行钻屑量和K1值进行效果检验,使最大钻屑量和K1符合下表临界值要求:
用钻屑指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性的临界值
最大钻屑量
K1
危险性
Kg/m
L/m
mL/(g.min1/2)
≥6
≥5.4
≥0.35
突出危险工作面
<6
<5.4
<0.35
无突出危险工作面
其步骤为:
①钻屑瓦斯解吸指标法即在工作面向前方煤体施工3个直径42mm、孔深10m的钻孔测定钻屑瓦斯解吸指标和钻屑量。
②预测钻孔应尽可能布置在软分层中,一个钻孔位于掘进巷道断面中部,并平行于掘进方向,其他钻孔的终孔点应位于巷道断面两侧轮廓线外2-4m。
③钻孔每钻进1m测定该1m段的全部钻屑量S,每钻进2m测定一次钻屑瓦斯解吸指标K1值。
④当测定的钻屑瓦斯解吸指标K1值小于0.35mL/(g.min1/2)、钻屑量Smax值小于6.0Kg/m时且在施工预测钻孔过程中没有发生瓦斯异常、喷钻、工作面响煤炮等突出预兆的情况下,则为无突出危险,否则视为有突出危险。
通过对工作面的最大钻屑量和K1值的测定,该区域的最大钻屑量为3.65Kg/m,K1值K1值为0.33mL/(g.min1/2),无突出危险,七测试结果见下表。
13123回风巷区域防突措施钻屑指标法效果检验表
钻孔编号
钻孔施工
时间
钻孔位置
钻孔
方位
钻孔角度
钻孔长度
最大钻屑量Kg/m
K1mL/(g.min1/2)
危险性
距底板
距中线
1#
2010/12/22八点班
0.5m
0.5m
22°
-6.5°
11m
3.45
0.31
无突出危险工作面
2#
2010/12/22八点班
0.55m
0
40°
-6°
10m
3.28
0.28
3#
2010/12/22八点班
0.6m
0.5m
56°
-6.5°
11m
3.65
0.33
3、煤层瓦斯预抽率
通过对工作面煤层瓦斯进行预抽,共抽出瓦斯总量45893.76m3,其煤层瓦斯抽放率η=Q抽/Q总×100%=45893.76/90417.92×100%=50.75%,大于《煤矿安全规程》第190条第2款“煤层瓦斯预抽率大于30%”及《煤矿瓦斯抽采基本指标》(AQ1026—2006)第42条规定。
三、安全评价过程
通过对13123工作面回风巷迎头的瓦斯进行预抽后,工作面16#点前方煤体瓦斯有所下降,工作面的瓦斯浓度均下降到0.3%以下。
1、施工前探钻孔和预抽钻孔过程中没有出现任何突出预兆,抽放过程中,钻孔瓦斯浓度没有忽大忽小的情况,经预抽后,钻孔单孔及混合浓度均低于10%,施工钻孔范围内的绝大部分瓦斯已得到提前释放。
2、在采取防突措施预抽后,该工作面突出区域内煤层预抽瓦斯率为50.75%,残余瓦斯含量为7.09m3/t,经区域突出危险性预测,该工作面为无突出危险工作面。
3、该巷掘进期间,矿井有独立、可靠的回风系统,且监测监控系统完好、可靠、灵敏。
4、安全防护措施齐全,且能正常投入使用。
5、在掘进过程中,严格执行远距离放炮、“一炮三检查”和“四人联锁”放炮制度。
四、评价结果
参加分析评价人员根据钻孔施工及预抽情况,结合矿技术部门提供的有关地质资料分析,评价结果如下:
1、评价区域内残余瓦斯压力为:
0.638Mpa,符合《防治煤与瓦斯突出规定》第四十二条第三款、第四十四条规定;该评价区域的最大钻屑量为3.65Kg/m,K1值K1值为0.33mL/(g.min1/2),符合《防治煤与瓦斯突出规定》第五十三条规定;煤层瓦斯预抽率50.75%,大于《煤矿安全规程》第190条第2款“煤层瓦斯预抽率大于30%”及《煤矿瓦斯抽采基本指标》(AQ1026—2006)第42条规定。
为此,13123工作面16#点前方60米段无突出危险,直接进行区域验证,保留20米的安全煤柱,允许掘进30米,经现场考察,若各项指标不超限,执行安全防护措施后进行掘进作业,若任何一项指标超限,必须采取局部综合防突措施,确保安全生产。
参加评价分析人员:
姓名
职务
主要工作职责
审查日期
评价分析意见
参加报告审查人员:
姓名
职务
主要工作职责
审查日期
审查意见
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