3号煤层煤与瓦斯突出危险性区域预测

3号煤层煤与瓦斯突出危险性区域预测内容摘要：

Ⅱ类破坏煤。 三下山运输巷（沿底掘进）、 3302 回采工作面（采底分层）观察结果表明， 3＃ 煤层底部 软煤分层呈细小的碎粒状，颜色 暗淡，层理较紊乱无次序，节理不清，次生节理密度大，呈 现 粉碎煤或全粉煤的特性， 属于Ⅴ类 破坏煤。 瓦斯放散初速度和煤坚固性系数 瓦斯放散初速度（△ P）表征的是含瓦斯煤层暴露时放散瓦斯快慢程度，需要在实验室用专门仪器测定；坚固性系数（ f）表征的是煤的破碎功大小，与煤的物理力学性质（主要是强度、硬度、脆性）有关，需要用落锤法测定。 在 3310 运输巷、三下山运输巷和 3302 回采工作面 ，沿巷道长度每隔 50m 采取一个软分层煤样，送实验室进行 坚固性系数和瓦斯放散初速度测定。 实测结果如图 3－ 3－ 2 示。 测定结果显示，软分层平均坚固性系数： 3310 运输巷 为 ，三下山运输巷 为 ， 3302 回采面为 ； 软分层瓦斯放散初速度： 3310 运输巷 为 , 三下山运输巷 为 ， 3302 回采面为。 图 3－ 1 3＃ 煤 坚固性系数测值散点分布图 ▲ ―― 3302工作面 ■ ―― 3310运输顺槽 ▴ ―― 三下山运输巷 图 3－ 2 3＃ 煤瓦斯放散初速度测值散点分布 ▲ ―― 3302工作面 ■ ―― 3310运输顺槽 ▴ ―― 三下山运输巷 煤层瓦斯压力 0120 100 200 300 400 500 600 700 800至工作面距离( m )坚固性系数 0102030400 100 200 300 400 500 600 700 800至工作面距离( m )瓦斯放散初速度△P 由于永红煤矿实行采区巷道沿煤层布置方式，不具 备瓦斯压力测定条件，未能实测煤层瓦斯压力。 因此，只能根据实测的煤层瓦斯含量，用朗格缪尔方程反演瓦斯压力，反演公式见式（ 3－ 1）。 kKPAMeMbPabPXfadttnads 11 )(   „„ （ 3－ 1） 式中 X—— 纯煤（煤中可燃质）的瓦斯含量， m3/t； P—— 煤层瓦斯压力， MPa； a—— 吸附常数，试验温度下煤的极限吸附量， m3/t， b—— 吸附常数， MPa－ 1； ts—— 试验室作吸附试验的温度，℃， ts＝ 30℃； t —— 井下煤体温度，℃，取 t＝ 23℃； Mad—— 煤中水分含量， %； Af—— 煤 中灰分含量， %； n —— 系数，按下式确定： pn „„„„„„„„„„„„（ 3－ 2） K—— 煤的孔隙容积， m3/t； k—— 甲烷的压缩系数。 不同埋藏深度煤层瓦斯压力反演结果见表 3－ 3。 永红煤矿 3＃ 煤层瓦斯压力反演结果 表 3－ 3 埋藏深度（ m） 150 200 250 300 350 瓦斯含量（ m3/） 瓦斯压力反演值（ MPa） 备注：吸附常数取平均值 a= m3/ ， b= MPa－ 1；水分取平均值 Mad＝ %； 灰分取平均值 Af＝ %； 煤的孔隙容积取平均值 K＝。 区域预测结果 煤层突出危险性预测结果 综合指标法煤层 瓦斯突出危险性 区域预测结果如表 3－ 4 示，由表可知，从煤层永红煤矿 3＃ 煤层具有瓦斯突出危险。 3＃ 煤层瓦斯突出危险性预测结果 表 3－ 4 井田内煤层最大 埋藏深度 H（ m） △ P f P D K 预测结论 350 28 突出危险煤层 煤层突出危险区、非突出危险区预测结果 煤层突出危险性区域预测的目的不仅仅在于预测出煤层有无突出危险性，对于突出危险煤层而言，更重要的是要预测出煤层的突出危险区域。 基于预测的需要，将永红煤矿井田内 3＃ 煤层未采区域划分为三个区域――北部未采区域（简称北区，下同），西部未采区域（简称西区，下同）和南部未采区域（简称南区，下同）（见图 3－ 3）。 永红煤矿 3＃ 煤层底部的软煤分层发育较为稳定，考虑到 矿井在实行分层开采同时又需要在原生煤体中布置一定数量的沿底巷道，所以分软煤、硬煤两种情形对三个未采区域 (北区，西区和南区 )进行突出危险性区划： 各未采区域所需的预测参数按如下方式确定： ⑴坚固性系数、瓦斯放散初速度按现有采掘工作面实测值取值； ⑵煤层瓦斯压力根据 3＃ 煤层瓦斯含量分布规律进行反演。 瓦斯突出危险性预测结果如表 3－ 3－ 6示。 3＃ 煤层瓦斯突出危险性区域预测结果 （按硬煤预测） 表 3－ 5 预测 区域 埋藏深度 H（ m） △ P f P D K 预测结论 北区 300～ 350 ～ ～ 无突出危险区 西区 200～ 350 ～ ～ 无突出危险区 南区 200～ 250 ～ ～ 无突出危险区 3＃ 煤层瓦斯突出危险性区域预测结果 （按软煤预测） 表 3－ 6 预测 区域 埋藏深度 H（ m） △ P f P D K 预测结论 北区 300～ 350 ～ ～ 突出危险区 西区 200～ 350 ～ ～ 突出危险区 南区 200～ 250 ～ ～ 突出危险区 由表 3－ 5 和 3－ 6可知得到如下预测结论： ⑴如果在原生煤体中沿底掘进巷道，对沿底掘进工作面而言，上述三个未采区域全部是突出危险区； ⑵由于 3＃ 煤层硬煤厚度达 5m 且硬度很大，如果实行分层开采（先采上分层 、后采下分层）且能严格控制上分层采高（包括上分层掘进工作面高度）在 范围之内，对上分层回采工作面而言，上述三个未采区域可以视为非突出危险区；上分层工作面开采完毕后，由于上分层的解放作用，下分层将转化为非突出危险区。 ⑶为安全起见，建议在上分层工作面掘进顺槽和进行回采时，应加强工作面前方的构造探测和煤层结构观测，当发现工作面前方存在断层、煤体结构异常或出现构造软煤时，必须采取“四位一体”的防突措施。 ⑷上分层工作面开采时不要留煤柱，下分层工作面应采用内错式布置。 为便于煤矿应用生产应用起见，绘制了 3＃ 煤 层瓦斯地质图，详见图 3－ 3。 图 3－ 1 永红煤矿 3＃ 煤层瓦斯地质图 4 防治煤与瓦斯突出技术措施 图 4－ 1 钻孔瓦斯涌出初速度法钻孔布置图 1－煤层巷道 2－钻孔 3－封孔器 4－瓦斯排出管 5－测量室 《 煤矿安全规程 》 第 188 条和 《 防治煤与瓦斯突出 细则》 第 25 条同时 规定 ：在突出危险区内进行采掘作业时，必须采取“四位一体”的综合防突措施。 “四位一体”的综合防突措施包括四个环节：采掘工作面作业前的瓦斯突出危险性预测（点预测）、防突措施（也称消突措施）、防突措施效果检验和安全防护措施。 当预测为突出危险工作面时 ，应采取防治突出措施，只有经措施效果检验证实措施有效后，方可在采取安全防护措施的情况下进行采掘作业。 每执行 1 次防治突出措施作业循环后，应再进行工作面预测，如预测为无突出危险，仍必须再采取防治突出措施，只有连续 2 次预测为无突出危险，该工作面方可视为无突出危险工作面。 预测为无突出危险工作面，每预测循环应留有不小于 2m 的预测超前距。 在无突出危险工作面进行采掘作业时，可不采取防治突出措施，但必须采取安全防护措施。 现按照 《 煤矿安全规程 》 和 《 防突 细则》 的要求，并结合我国其它矿区治理瓦斯突出的成功经验，制定如下 的突出危险区采掘工作面防突技术措施，供永红煤矿参考。 采掘工作面瓦斯突出预测技术 煤巷掘进工作面 瓦斯 突出危险性预测 在突出危险区中掘进煤巷时，可采用钻孔瓦斯涌出初速度法或钻屑指标法 预测煤巷工作面的突出危险性。 各方法的预测步骤和判断突出危险性的准则分述如下。 ⑴钻孔瓦斯涌出初速度法 采用钻孔瓦斯涌出初速度法进行突出预测时，应按下列步骤进行。 ①在掘进工作面的软分层中，靠近巷道两帮，各打一个平行于巷道掘进方向，直径 42mm，深 的预测钻孔（图 4－ 1）；。