中柱煤矿防治煤与瓦斯突出专项设计(编辑修改稿)

中柱煤矿防治煤与瓦斯突出专项设计(编辑修改稿)内容摘要：

前区域预测为突出危险区的新水平、新采区开拓过程中的所有揭煤作业，必须采取区域综合防突措施并达到要求指标。 经开拓前区域预测为无突出危险区的煤层进行新水平、新采区开拓、准备过程中的所有揭煤作业应当采取局部综合防突措施。 经开拓后区域预测为突出危险区的煤层，必须采取区域防突措施并进行区域措施效果检验。 经效果检验仍为突出危险区的，必须继续进行或者补充实施区域防突措施。 经开拓后区域预测或者经区域措施效果检验后为无 突出危险区的煤层进行揭煤和采掘作业时，必须采用工作面预测方法进行区域验证。 所有区域防突措施均由煤矿企业技术负责人批准。 区域防突措施应当优先采用开采保护层。 突出危险区的煤层不具备开采保护层条件的，必须采用预抽煤层瓦斯区域防突措施并进行区域措施效果检验。 预抽煤层瓦斯区域措施效果检验结果应当经矿技术负责人批准。 二、矿井 煤层突出危险性指示 贵州省煤矿安全监察局和贵州省煤炭管理局联合下发的黔安监管办字〔 20xx〕345 号文件“关于加强煤矿建设项目煤与瓦斯突出防治工作的意见”，本井田位于煤与瓦斯突出矿区 和突出危险矿区。 鲁黔煤矿应该尽快委托资质单位对本矿的可采煤层进行突出危险性鉴定，以便掌握 煤的破坏类型为 、 瓦斯放散初速度 、 坚固系数（ f） 、 瓦斯压力（ Mpa）等参数，为防突工作提供科学依据。 16 第二节 区域突出危险性预测 本矿 现开采的 煤层在开采范围内均存在突出危险。 尤其是在石门揭煤、接近褶皱轴部、断层构造带、煤层厚度变化区、采掘应力叠加区、下山掘进时发生突出的可能性将会增大。 为确保煤矿生产安全及人身安全，必须在矿井的掘进及回采过程中采取突出危险性 预测、防治突出措施、防治突出措施的效果检验、安全防护 措施的“四位一 体”的综合防突措施。 一、区域突出危险性预测方法 区域预测一般根据煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析的方法进行，也可以采用其他经试验证实有效的方法。 根据煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析的区域预测方法应当按照下列要求进行： （ 1）煤层瓦斯风化带为无突出危险区域； （ 2）根据已开采区域确切掌握的煤层赋存特征、地质构造条件、突出分布的规律和对预测区域煤层地质构造的探测、预测结果，采用瓦斯地质分析的方法划分出突出危险区域。 当突出点及具有明显突出预兆的位置分布与构造带有直接关系时 ,则根据上部区域突出点及具有明显突出预兆的 位置分布与地质构造的关系确定构造线两侧突出危险区边缘到构造线的最远距离 ,并结合下部区域的地质构造分布划分出下部区域构造线两侧的突出危险区。 否则 ,在同一地质单元内 ,突出点及具有明显突出预兆的位置以上20m(埋深 )及以下的范围为突出危险区 (如图 321)； 图 321 用瓦斯地质统计法向下推测下水平或 下部采区的突出危险区域示意图 1断层； 2突出点； 3上水平或上部采区突出点在断层两侧的最远距离线； 4推测的下水平或下部 17 采区的突出危险区在断层两侧的边界线； 5推测的下水平或下部采区的突出危险区域 （ 3）在上述（ 1）、（ 2）项划分出的无突出危险区和突出危险区以外的区域，应当根据煤层瓦斯压力 P进行预测。 如果没有或者缺少煤层瓦斯压力资料，也可根据煤层瓦斯含量 W进行预测。 预测所依据的临界值应根据试验考察确定，在确定前可暂按表 322预测。 表 322 根据煤层瓦斯压力或瓦斯含量进行区域预测的临界值 瓦斯压力 P（ MPa） 瓦斯含量 W（ m3/t） 区域类别 P﹤ W﹤ 8 无突出危险区 其他情况 突出危险区 采用瓦斯参数结合瓦斯地质分析的区域预测时，还应当符合下列要求： （ 1）预测 所主要依据的煤层瓦斯压力、瓦斯含量等参数应为井下实测数据； （ 2）测定煤层瓦斯压力、瓦斯含量等参数的测试点在不同地质单元内根据其范围、地质复杂程度等实际情况和条件分别布置；同一地质单元内沿煤层走向布置测试点不少于 2个，沿倾向不少于 3 个，并有测试点位于埋深最大的开拓工程部位。 二、区域突出危险性 的地质条件 （一） 、 地质构造与突出关系 大量实际资料表明，煤与瓦斯突出多分布在地质构造破坏带，地质构造是控制煤与瓦斯突出的主要地质因素。 有些突出点，虽然其附近地质条件无明显异常，但却处于某些封闭型构造圈的范围内，或受某 些特殊的构造边界所控制。 四川南桐矿区（ 1955～ 1972年）在有资料记载的 464次突出中，有 436次（占 94%）发生在构造带。 （ 1）封闭的向斜轴附近 向斜是 由水平侧压力作用形成的，在其中性面下部产生张应力，在中性面上部产生压应力。 在轴部地带，上面受到强大的压应力作用，而下面受到深部地层的阻力，是地应力较高的地带。 因此，封闭向斜的轴部地带往往是突出点分布密集的区域。 18 四川南桐矿区区域上处于黔南北构造带与新华夏至华夏式构造的复合部位，属于构造应力集中区。 南桐煤矿的大部分突出，包括最大的一次 3500吨突出，都发生在王家坝向斜的轴部附近。 图 323（南桐煤矿突出点分布示意图） （ 2）帚状构造的收敛端 帚状构造的收敛端常常是应力集中的区域，因而有较大的突出危险性。 例如，天府矿务局三汇一矿 +280m主平硐掘开断层上、下盘的六号煤层时，分别发生了强度 12780t和 2500t的特大型突出事故。 在三号煤层掘进巷道时，又发生了强度为数十吨的 29次突出。 从区域上看，突出是受华蓥山帚状构造控制的。 （ 3）煤层扭转区 在煤层扭转区，由于受到强大的扭力作用， 煤层逐渐发生倒转，构造应力高度集中，故常常是突出严重的地区。 倒如，南桐矿区在鱼田堡煤矿东部边界附近，受强力挤压作用，煤层走向由东向急剧转为南北向，倾角突然变陡，有 30176。 左右突变为近于直立和局部倒转，所以称为扭转带、这个扭转带是该矿三个严重突出带之一，至 1989年底已发生的 25次突出，均发生在扭转轴西侧 50m范围内。 图 324（鱼田煤矿扭转区突出分布示意图） 19 （ 4）煤层产状变化地带 煤层产状沿走向（倾向）转折处（变陡、缓）是地应力集中区。 当煤层的倾角由 8176。 变到 14176。 时（曲率半径 P≈ 600m），如果弹性岩石埋藏在距离中性面 60米处，地应力可以超过 砂岩极限强度的几倍。 图 335（南桐煤矿 王家坝向斜西翼转折带突出点分布示意图） （ 5） 压性、压扭性小断层附近 断裂构造是地应力达到或超过岩石断裂强度时，岩石连续发生破坏的产物，总的表现为地应力的释放。 然而，在一些由于受到水平方向挤压而形成的断距较小的压性或扭性小断层带，应力释放还不 充分，仍保持着应力集中，其两侧还处于强烈挤压状态，对瓦斯储存也较为有利。 同时，两侧的煤体结构遭到破坏，因而常常是突出集中的地点。 图 336（六枝煤矿的东二采区构造与突出点分布示意图 ） 说明：煤层厚度由 67 米增至 10 米左右，并造成次一级的压扭性小断层发育。 20 （ 6）煤与瓦斯突出危险地带 图 337（突出危险带地质构造常见类型） （二）、瓦斯突出与煤厚度变化的关系 突出集中 发生在煤层厚度变化地带。 如北票矿务局、英岗岭煤矿突出发生在这类构造带约占 20～ 30%，湖南白沙矿务局红卫煤矿在此类构造带发生的突出还要多一些。 煤层厚度变化的原因很多，其中有原生的因素，也有后期构造运动因素。 （ 1）煤体结构 原生结构：煤层原始沉积时的结构。 构造结构：受构造应力作用，煤的原生结构遭受破坏后所表现出的结构称为构造结构。 软煤：在发生突出的地点及附近的煤层都具有层理紊乱，煤质松软的特点。 人们 21 习惯上把这种煤叫做软分层煤，或称为软煤。 地质角度分析，软分层应属于构造煤，它是煤层在构造应力作用下形变的 产物。 在突出矿井，构造煤的存在是发生突出的一个必要条件。 （ 2）构造煤的类型 按照煤在构造作用下的破碎程度，可将构造煤分为三种类型。 碎裂煤：煤被密集的相互交叉的裂隙切割成碎块，这些碎块保持尖棱角状，相互之间没有大的移位，煤仅在一些剪性裂隙表面被磨成细粉。 碎料煤：煤已破碎成料状，其主要料级在 1mm以上，由于运动过程中颗粒间相互摩擦，大部分颗粒被磨去了棱角，并被重新压紧。 糜棱煤：煤已破碎成细粒状或细粉状，并被重新压紧，其主要粒级在 1mm以下，有时煤粒磨得很细，只相当于岩石的粉砂级。 构造煤有以下几种特 征： 构造煤是一种高分散性多孔介质； 煤的孔隙裂隙十分发育，比表面积增大； 煤体强度低， f均在 ，一般 ～ ； 高应力条件下，孔隙易闭合形成“煤砖”； 构造挤压、剪切作用形成的扭性构造使煤层发生强烈 韧塑性变形和破坏。 随着煤体破坏程度的增高，煤的坚固性系数（ f）降低，而瓦斯放散系数 (△ p)增大。 同原生结构煤相比，构造煤具有坚固性系数小、瓦斯放散指数大和瓦斯含量高等特点，这是构造煤易于发生突出的重要原因。 图 338（构造煤的瓦斯地质特征） 三、 区域突出危险性预测指标 选择 中柱 煤矿稳定可采煤层有 8层， 其自上而下的煤层编号为 1 17 11 20号煤层。 矿区位于普郎煤田归宗井田中部，地层走向北西 — 南东，倾向北东，倾 22 角 56～ 61176。 ，属倾斜～急倾斜构造。 2号 煤层 及各可采煤层 突出的主要受控因素及强度依次为：构造应力、瓦斯压力、煤 体 破碎、 煤层产状变化。 四 、区域突出危险性预测方法的确定 中柱 煤矿 区域 突出 预测 选用 煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析的方法 按《规定》的要求 进行。 中柱 煤矿必需做好 矿井地质条件 的勘查工作，随时掌握地质条件的变化 及构造的变化，做好瓦斯地质分 布情况工作。 23 第三节 区域防突措施 一、一般规定 区域防突措施是指在对突出煤层进行采掘作业前，对突出煤层较大范围内采取的防治煤与瓦斯突出措施。 区域防突措施包括开采保护层和预抽煤层瓦斯两类。 开采保护层分为上保护层和下保护层两种方式。 预抽煤层瓦斯可采用的抽放方式有：地面 预抽煤层瓦斯以及井下穿层钻孔和顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯、穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯、顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯、穿层钻孔预抽石门（含立、斜井等）揭煤区域煤层瓦斯、顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯等。 根据煤层、瓦斯赋存及开采条件 ，区域防突措施必须优先选用开采保护层措施。 在无保护层开采条件时可选取预抽煤层瓦斯作为区域防突措施，并按上述列举的各类方式的优先顺序选取一种或多种方式的预抽煤层瓦斯措施，但地面井预抽煤层瓦斯应与其它方式的区域防突措施共同使用。 选择保护层必须遵守下列规定： （一）在突出矿井开采煤层群时，如在有效保护垂距内存在厚度 出煤层或突出危险性相对较小的煤层时，除因突出煤层距离太近而威胁保护层工作面安全的或可能破坏突出煤层开采条件的以外，必须首先开采保护层。 有条件的矿井也可将软岩层作为保护层开采。 （二）应优先选择无突出危险的煤层作为保护层。 当煤层群中有几个煤层都可作为保护层时，应根据安全、技术和经济的合理性，综合比较分析，择优选定。 （三）当矿井中所有煤层都有突出危险时，应选择突出危险程度较小的煤层作保护层，但在此保护层进行采掘前，必须按本规定的要求采取预抽煤层瓦斯区域防突措施。 （四）应优先选择上保护层。 在选择开采下保护层时，不得破坏被保护层的开采条件。 开采保护层区域防突措施应符合以下要求： （一）开采保护层时应同时抽放被保护层的瓦斯。 （二）开采近距离保护层时，必须采取措施严防被保护层初期 卸压的瓦斯突然涌入保护层采掘工作面或误穿突出煤层。 （三）正在开采的保护层工作面，必须超前于被保护层的掘进工作面，其超前距离 24 不得小于保护层与被保护层层间垂距的两倍，并不得小于 30m。 （四）开采突出厚煤层时，可利用上分层或上区段开采后形成的卸压作用保护下分层或下区段，但应执行对于保护层管理的各项规定，并且必须将下分层或下区段的采掘工作面布置在保护范围内。 （五）开采保护层时，采空区内不得留有煤 (岩 )柱；特殊情况需留煤 (岩 )柱时，应经煤矿企业技术负责人批准，并作好记录，将煤 (岩 )柱的位置和尺寸准确地标在采掘平 面图上 并按表 331 填写煤柱记录表。 每个被保护层的瓦斯地质图上，应标出煤 (岩 )柱的影响范围，在这个范围内进行采掘工作时，必须首先采取预抽煤层瓦斯区域防突措施。 表 331 保护层采空区中遗留煤柱记录表 采区及工作面名称 保护层 名 称 保护层遗留煤柱 煤柱影响突出煤层煤量 煤 柱 测绘人 矿 总 工程师 遗留 日期 尺寸（ m） 沿走向 沿倾向 当保护层留有不规则煤柱时，必须按照其最外缘的轮廊划出平直轮廓线，并根据保护层与被保护层之间的层 间距变化，确定其有效影响范围。 在被保护层进行采掘工作时，还应根据采掘瓦斯动态及时修改。 采取各种方式的预抽煤层瓦斯区域防。