松树滩煤矿“四位一体”防突措施

内蒙古太西煤集团兰山煤业有限责任公司松树滩煤矿四位一体综合防突技术措施１第一章矿井概况1.1位置、交通、自然地理松树滩煤矿位于内蒙古自治区阿拉善左旗二道岭矿区，行政区划属内蒙古阿拉善盟左旗古拉本镇二道岭嘎查管辖，距阿拉善左旗（巴彦浩特镇）北东约50km。矿区属于贺兰山北段，相对高差较大，海拔一般在1950—2200m，最高为2263m，最低为1815m。乌（达）——巴（巴彦浩特）二级公路从工作区通过，有简易公路与古拉本镇、汝箕沟煤矿相通，交通条件便利。矿区地处内陆，属典型的中温干旱区，夏季酷热干燥，最高气温达到+34.4℃，冬季干燥寒冷，最低温度－31℃，平均结冰期达160天，年平均气温7.4℃。该地区少雨多风，年降雨量仅为204.6mm，而蒸发量为降水量的十倍以上，降水主要集中在7～9月份，占全年降水量的60％—70％；每年3～5月份为风季，最大风速达到34m/s，最大风力达10级，一般多为4～5级，沙暴多出现在春季。1.2井田范围井田范围北东起14#勘探线、西至19#勘探线，东经106°00′15″—106°03′1″5，北纬39°02′45″—39°05′35″；井田面积2.0305km2。矿井目前主要开采井田范围内+1600m水平至+1200m水平之间的二1上、二1、二2和二3等主采煤层。1.3地质特征松树滩煤矿位于古拉本矿区立新井田14~19勘探线，地层走向为东北—西南，倾向西北，倾角55°~63°，构造较简单。内蒙古太西煤集团兰山煤业有限责任公司松树滩煤矿四位一体综合防突技术措施２1.4煤系及煤层本区含煤地层为下侏罗统汝箕沟组，平均厚度227m，呈角度不整合于三迭统之上，其上连续沉积中侏罗统木葫芦沟组，厚320m，上侏罗统确台沟组厚800m。寒武系灰岩及前震旦纪花岗麻岩，在矿区西部逆于侏罗系之上，第四系冲积洪积层存在于沟谷间或呈阶地存在。下侏罗系含煤11层，即：一、二1上、二1、二2、二3、二4、三、四、五、七1、七2。含煤地层总厚度197m，煤层总厚度26.42m，含煤系数0.13。在14~19勘探线之间有二1、二3、二4等三层大部可采，二1上、二2局部可采。二1上在14线以南1300m范围内局部可采，二2层在16勘探线以南2500M的范围内局部可采。井田内煤层特征见下表1-4-1。煤层特征表煤层编号煤层厚度煤层结构顶、底板岩性煤层间距(m)稳定程度最小~最大平均类型夹矸层数顶板底板二1上1.21~2.611.91简单2~3粉砂岩粉砂岩4~10720~24223~64.56~87较稳定二12.92~8.505.71简单1~5粉砂岩粉砂岩较稳定二20.69~2.011.35复杂3~7粉砂岩细砂岩稳定二32.5~3.412.95简单1层局部略多粗砂岩粉砂岩不稳定二41.30~2.051.68简单2粗砂岩粉砂岩较稳定表1-4-11.5煤质情况本井田煤种属低灰、低硫、低磷、高发热量优质无烟煤，各层煤煤质内蒙古太西煤集团兰山煤业有限责任公司松树滩煤矿四位一体综合防突技术措施３特征见表1-4-2。煤质特征表煤层编号原煤硫分Std（%）原煤发热量Qd（KJ/g）原煤灰分Ad（%）挥发分（精煤）Vdaf（%）二1上0．2634.22~32.9633.8(6)12.08~5.268.98(10)6.32~4.965.57(9)二10．1433.23~30.0432.23(11)14.33~6.119.51(23)10.18~5.066.69(23)二20．3235.28~29.7732.7415.42~3.008.61(20)10.18~4.306.24(20)二30．2034.36~31.8133.26(8)16.97~5.438.89(17)6.92~4.885.27(17)二40．2834.17~25.7732.35(8)27.03~6.129.82(14)10.52~4.35)表1-4-21.6瓦斯、煤尘及煤的自燃1.6.1根据2007年度矿井瓦斯等级鉴定报告：瓦斯相对涌出量36.72m3/t，瓦斯绝对涌出量7.65m3/min；二氧化碳相对涌出量3.65m3/t，二氧化碳绝对涌出量0.76m3/min；故属高瓦斯矿井。1.6.2根据2004年矿井二1、二2煤层煤尘爆炸性鉴定报告，煤尘无爆炸性。1.6.3根据2004年矿井二2煤层煤炭自燃倾向性鉴定报告，煤层无自燃倾向性，属不易自燃煤层。1.7生产概况1.7.1矿井生产能力与服务年限矿井的设计生产能力为60Mt/a，储量备用系数为1.3，服务年限为32a。内蒙古太西煤集团兰山煤业有限责任公司松树滩煤矿四位一体综合防突技术措施４1.7.2矿井开拓矿井开拓方式为：反穿岩层斜井多水平分区式开拓。二水平以下规划为石门暗斜井开拓。其中：一号井主井为皮带斜井、副井为串车提升斜井及回风斜井；二号井主井为串车提升斜井及回风斜井。1.7.3采煤方法伪斜柔性掩护支架炮采落煤工艺。1.7.4矿井通风中央并列抽出式通风，两矿井各自为独立通风系统，风机型号：BDK-6N018A对旋风机4台、电机功率2×160KW。1.7.5瓦斯抽放系统松树滩煤矿瓦斯抽放方案由西安科技大学能源学院设计，地面已安装瓦斯抽放泵及配套设施。抽放泵站安装2BEA-303型水环式抽放泵两台（一台运转、一台备用）抽放泵速率60m3/min电机功率90KW。抽放管路主管总长2740米，管内径200毫米焊管，布设由地面泵站起，经２号风井，回风联络上山，运输大巷至二采区运输石门口止，分管路总长1766米，管内径150毫米焊管，布设由二采区运输石门起，经集中运输大巷至一采区1600运输石门后通往采区各巷道。2013年1月1日至6月30日瓦斯抽放泵累计运行时间4392小时，累计抽放混合流量3790546立方，累计抽放瓦斯纯流量1230030立方。内蒙古太西煤集团兰山煤业有限责任公司松树滩煤矿四位一体综合防突技术措施５第二章瓦斯基础参数测定现将2007年松树滩煤矿委托煤炭科学研究总院西安研究院对松树滩煤矿二1上、二1、二2和二3等煤层的瓦斯基础参数测定结果简述如下2.1瓦斯压力煤层瓦斯压力是指煤孔隙中所含游离瓦斯的气体压力，即气体作用于孔隙壁的压力。其为煤层瓦斯流动和涌出的基本参数，亦是煤层瓦斯流动的动力，它对于确定煤层瓦斯含量，进行矿井瓦斯涌出治理，瓦斯抽采以及煤与瓦斯突出的预测等工作均具有十分重要的意义。煤层瓦斯压力的测定通过钻孔揭露煤层，安设测定仪表并密封钻孔，利用煤层中瓦斯的自然渗透原理测定在钻孔揭露处达到平衡的瓦斯压力。煤层瓦斯压力测定方法可分为直接法测定和间接法测定，本次采用直接法测定煤层瓦斯压力，按煤炭行业标准MT/T638-1996的规定执行。在煤层中打顺层测压孔，采用注入水泥浆的方式封孔、被动式测压。煤层钻孔瓦斯压力测试示意图如图2-1-1所示。1—测压表；2—测压室；3—测压管；4—测压前端；5—档料棉纱；6—水泥浆；7—煤壁；8—注浆管；9—木头楔子和棉纱。图2-1-1煤层钻孔瓦斯压力测试示意图451279386内蒙古太西煤集团兰山煤业有限责任公司松树滩煤矿四位一体综合防突技术措施６本次煤层瓦斯压力测试选择在10个瓦斯参数钻孔中进行，钻孔施工完成后，清洗钻孔,注入水泥浆封孔,待水泥浆凝固后,安装压力表,进行瓦斯压力测定。设专人负责瓦斯压力的测试工作，定期进行观测，直到瓦斯压力基本稳定。在瓦斯压力测定过程中，按要求记录压力变化情况。各个钻孔瓦斯压力测试结果汇总见表2-1-2。表2-1-2钻孔瓦斯压力测试结果汇总表钻孔编号SST-A61上SST-A61SST-A62SST-A63SST-A51上SST-A51SST-A52SST-A53SST-B61SST-B51瓦斯压力0.68(MPa)0.70(MPa)1.00(MPa)0.50(MPa)0.70(MPa)0.75(MPa)0.55(MPa)0.55(MPa)0.51(MPa)0.38(MPa)2.2煤层透气性系数煤是一种多孔介质，在一定压力梯度下，气体或液体可以在煤体内流动，煤层瓦斯流动难易程度通常用透气性系数表示。表2-2松树滩煤矿煤层瓦斯抽采难易程度分类表煤层号钻孔瓦斯流量衰减系数（d-1）煤层透气性系数（m2/MPa2·d）抽采难易程度二1上煤0.0347～0.03570.315～0.963属于可以抽采煤层二1煤0.1383～0.25670.051～2.472属于较难抽采煤层二2煤0.0887～0.09230.049～0.444属于较难抽采煤层二3煤0.0169～0.02240.763～14.98属于可以抽采煤层2.3钻孔瓦斯流量衰减系数钻孔瓦斯流量衰减系数是评价预抽煤层瓦斯难易的一个重要指标，其测定与计算方法是：选择具有代表性的煤层区段，打煤层钻孔，内蒙古太西煤集团兰山煤业有限责任公司松树滩煤矿四位一体综合防突技术措施７完钻后密封钻孔，定期测量钻孔自然瓦斯流量q，并记录流量测定时的钻孔自排瓦斯时间t，根据不同自排时间下钻孔自然瓦斯流量测定的数组(ti,qi)，绘制流量与时间关系曲线，采用回归分析，求出钻孔瓦斯流量衰减系数α。钻孔瓦斯流量衰减系数计算结果钻孔编号SST-A62SST-A63SST-A61SST-A61上SST-A51上SST-A51SST-A52SST-A53SST-B61SST-B51衰减系数/d-10.09230.02240.13830.03570.03470.25670.08870.01690.0630.18722.4瓦斯含量根据10个参数孔30个气成分测试的结果：二1上、二1、二2和二3四个煤层在1500和1600两个水平中测得甲烷百分比浓度均在73.97％～98.21％之间，瓦斯含量均在12m3/t以上。随着埋藏深度的增加煤层瓦斯含量呈现递增的趋势，其中百米瓦斯含量梯度是，二1煤的为1.08m3/t，二1上煤的为1.06m3/t，二2煤的为2.01m3/t，二3煤的为0.97m3/t。由此可以推算二1、二1上、二2、二3各个煤层在1300水平吨煤瓦斯含量将会分别达到24.82m3/t、20.94m3/t、25.98m3/t、18.48m3/t。第三章煤层瓦斯地质图的绘制《煤矿安全规程》第一百八十一条规定，突出矿井必须及时编制内蒙古太西煤集团兰山煤业有限责任公司松树滩煤矿四位一体综合防突技术措施８矿井瓦斯地质图，图中应表明采掘速度、被保护范围、煤层赋存条件、地质构造、突出点的位置、突出强度、瓦斯基础参数等，作为突出危险性区域预测和制定防突措施的依据。瓦斯地质图研究是反映了瓦斯地质规律、瓦斯变化规律、指导瓦斯预测和防灾、减灾的最基础的图件。有了瓦斯地质图，能够使瓦斯地质资料和研究成果得到高度集中，并不断的积累和完善，使煤矿相关的领导和管理人员能够简明扼要的指导瓦斯灾害防治，瓦斯防治技术和人的有效领导高度结合，有效的减少煤矿瓦斯灾害。根据太西煤集团兰山煤业公司的委托，煤炭科学研究总院矿山安全技术分院的工作人员根据历史瓦斯地质资料和现场实测绘制了松树滩煤矿瓦斯地质图。3.1决定瓦斯含量的自然因素决定瓦斯含量的自然因素包括“生、储、盖”三个自然因素。“生”指瓦斯的生成量的多少；“储”指瓦斯储存的煤层条件；“盖”指瓦斯储存的外部围岩、构造等条件。3.1.1瓦斯的生成成煤过程中产生的瓦斯是巨量的。据俄国学者光兹洛夫的研究：古代植物每变质生成一吨褐煤可产生68m3甲烷，长焰煤168m3，气煤212m3，肥煤229m3，焦煤270m3，直到无烟煤产生419m3。煤层作为瓦斯的生气源，其瓦斯的生成量与煤的变质程度密切相关；变质程度越高，生成瓦斯的量越大。然而在漫长的地质变迁中地层抬升与风化剥蚀，成煤过程中产生的瓦斯绝大部分已通过渗透、扩散与溶解而逸散内蒙古太西煤集团兰山煤业有限责任公司松树滩煤矿四位一体综合防突技术措施９到围岩或大气中，现今仍存留在煤层中的瓦斯仅为原始生气量的很小一部分。3.1.2瓦斯的储存条件瓦斯在煤体或围岩中是以游离状态和吸附状态存在的。游离状态也称为自由状态，其量的大小主要决定于贮存空间的体积、压力和温度。吸附状