芙蓉煤矿防突基本情况

第1页共28页芙蓉煤矿防治煤与瓦斯突出管理与实践2011年8月6日防治煤与瓦斯突出管理与实践[e-mail]第页共28页2第一章防突基本情况第一节矿井开采煤层基本情况一、矿井开采煤层赋存情况1.煤系地层芙蓉煤矿属煤与瓦斯突出矿井，煤系地层为二叠系上统龙潭组，区内最大厚度156m，最小厚度87m，平均133m。根据煤系地层含煤情况和沉积旋回，由下至上共分为两段三组，第一段（P22-1）即A煤组；第二段（P22-2）为B、C煤组，两段共含煤和煤线5层～12层，一般6层～8层，煤层总厚度4.65m～9.46m，共有可采、局部可采煤层3层，自上而下编号为C5、B3+4、B2煤层，主采煤层B2和B3+4煤层赋存于B煤组的中上部，C5煤层赋于存于C煤组的顶部。C5煤层平均厚度1.15m，下距B3+4煤层19.83m～52.45m，属局部可采层；B3+4煤层平均厚度3.00m，下距B2煤层0.81m～6.60m，为稳定可采层；B2煤层平均厚度1.65m，属稳定可采层。煤层走向60°～100°，倾向150°～190°，倾角8°～25°，平均倾角9°。煤层牌号均为富灰、中—高硫无烟煤3号，煤岩类型为黑色条带状半暗半亮型。2.煤层顶底板⑴C5煤层伪顶为0.10m～0.15m的泥岩、砂质泥岩，直接顶为泥质灰岩和灰绿色泥岩，质地坚硬；底板为灰色粘土岩，厚度0.65m～1.45m，其下为泥岩、砂质泥岩。⑵B3+4煤层直接顶为深灰色泥岩，其上为砂质泥岩、细砂岩，厚度2.39m～防治煤与瓦斯突出管理与实践[e-mail]第页共28页38.06m，岩性变化较大；底板为灰色粘土岩，其下为泥岩、砂质泥岩，厚度变化大。⑶B2煤层顶板为粘土岩、泥岩、沙质泥岩，厚度变化大；底板为灰色粘土岩，厚度0.65m～1.45m，其下为泥岩、砂质泥岩。各可采煤层特征见下表1芙蓉煤矿下平硐各可采煤层特征表表1煤层煤层厚度（m）煤层间距（m）煤层结构顶、底板岩性稳定性倾角°容重（t/m3）最小最大平均最小最大平均夹石层数夹石厚度m顶板底板C50.172.561.1519.8352.4533.921～20.1泥岩砂质泥岩粘土岩不稳定9～191.60B3+40.867.523.100～30.1砂质泥岩粉细粘土岩较稳定8～191.650.816.603.55B20.573.841.650～2砂质泥岩细砂岩粘土泥岩较稳定9～201.55二、煤层瓦斯压力和瓦斯含量芙蓉煤矿现开采+250m～+520m间煤层，曾在下平硐+498m处测得瓦斯压力1.95Mpa，经计算瓦斯压力梯度0.006Mpa/m。因此，开采水平标高及瓦斯压力为：表2矿井标高测定内容结果下平硐+485m瓦斯压力2.028Mpa1994年采集煤样做a、b常数，结果如下表：a、b常数表3煤层Wf%Ag%K%δ.t/m3ab备注B3+42.3016.7210.831.4030.7810.146B22.6620.896.881.4931.1370.137防治煤与瓦斯突出管理与实践[e-mail]第页共28页4按已测得的a、b常数和瓦斯压力，计算出下平硐各煤层的瓦斯含量为：B3+4：12.652m3/t；B2：10.735m3/t；C5：10.735m3/t。三、煤层透气性系数、△P值、瓦斯储量我矿实测、送样测试的煤层透气性系数为0～0.8m2/Mp2.d，属难抽放煤层；△P为20；瓦斯储量为：+450m～520m27200.4万m3；+250m～450m118447.7万m3；-50m～250m153587.7万m3。四、瓦斯涌出量和抽放量2006年瓦斯等级鉴定时，下平硐测得相对瓦斯涌出量40m3/t,绝对瓦斯涌出量为20m3/min，现矿井抽放瓦斯量为10～22m3/min。下平硐属煤与瓦斯突出矿井，到目前为止，下平硐已发生煤与瓦斯突出71次。第二节矿井开拓方式芙蓉煤矿采用平硐暗斜井开拓。+450m水平沿走向分为下一、下二、下三、下四、下五盘区，下四、下五盘区由于回龙湾主要通风机和小煤窑影响无法开采，现已开采完毕，采用暗斜井开拓向下延伸至+250m水平，由重庆煤炭设计研究院设计，现生产盘区（中央盘区）已于2002年10月竣工投产。+250m水平水平可划分为下一、下二、中央盘区、下三、下四盘区。防治煤与瓦斯突出管理与实践[e-mail]第页共28页5一、下平硐水平布置现开采下水平为+250m水平，高程为+250m～+450m，垂高200m。盘区沿煤层走向布置，走向长1000m～1400m。盘区内有可采、局部可采煤层3层，其中C5煤层为单一布置，B3+4、B2煤层为联合布置。二、下平硐盘区布置现生产盘区为中央盘区，双翼开采，由重庆煤碳设计研究院设计。现有的回采工作面有（以2007年7月中旬统计）：20305工作面、20107工作面、20406工作面、20308综采工作面（备用）、20104工作面（待采）；掘进工作面有：20307风巷、20106机巷、20109施工巷（见采掘工程平面图）。三、开采顺序盘区开采顺序为前进式，即由井筒附近向边界推进；区内各煤层的开采顺序为下行式，即先采C5煤层，后采B3+4煤层，最后采B2煤层；盘区内各区段的开采顺序为下行式，即先采上区段，后采下区段；工作面回采顺序为后退式。四、采掘方法及工艺流程1.采煤方法根据芙蓉煤矿煤层赋存情况、开采技术条件以及多年的生产实践，矿井采煤方法均为走向长壁后退式，全部冒落法管理顶板。2.回采工艺流程（机械化采煤除外）⑴落煤方法：爆破落煤。采用MZ-1.2型电煤钻打眼，毫秒延期电雷管、MFB-200型发爆器起爆，RM—Ⅱ型乳胶炸药爆破。⑵装煤方法：爆破自装和人工攉煤。⑶运输：煤口、工作面机巷安装SGW-40T型可弯曲刮板输送机运煤，部防治煤与瓦斯突出管理与实践[e-mail]第页共28页6分工作面机巷安装皮带输送机运煤到盘区胶带上山。⑷支护：采煤工作面为DZ型外注式单体液压支柱配HDJA-1200型金属绞接顶梁支护。正常情况下，柱距为800m，排距为1200mm，机头、机尾采用特殊支护。遇地质构造带等特殊情况时按补充措施进行支护。⑸回柱放顶：采用“一采一准”循环作业制，即“见三回一”，人工回柱。回柱时，工作面分段从下向上逐架进行，分段长度大于15m；回收作业每三人一组，一人观察顶板，一人回柱，一人搬运回出的支柱和顶梁。3.回采工作面产量及月推进度正常情况下，B3+4煤层工作面月产量0.8～1.2万t左右，B2煤层工作面月产量0.7～1.0万t左右，C5煤层工作面月产量0.6万t左右，月平均推进度35m左右。4.掘进方法：钻爆法。5.掘进工艺流程⑴爆破落煤（矸）：煤巷采用MD型风煤钻打眼，岩巷采用ZY24型气腿式凿岩机打眼，正向装药，毫秒延期电雷管、MFB-200型发爆器起爆，RM-Ⅱ型乳胶炸药爆破。全断面一次装药，一次起爆。⑵出煤（矸）：人工装车，无突出危险的岩巷掘进工作面采用耙斗装岩机装车。⑶运输：采用一吨底卸式或三吨固定式矿车运输，平巷为人力推车，斜坡为内齿轮绞车提升。⑷支护：根据掘进工作面的具体情况确定其支护方式。芙蓉煤矿现行的永久支护方式主要有：金属支架、锚杆、喷浆、锚喷、锚网喷、料石砌碹等。防治煤与瓦斯突出管理与实践[e-mail]第页共28页7临时支护主要有：前探梁、固栅器、带帽木点柱、摩擦支柱等。6.掘进工作面的月进度正常情况下，煤巷掘进进度140ｍ/月左右（有突出威胁和有突出危险的巷道除外），岩巷掘进进度60ｍ/月左右。7.采掘工作面的劳动组织及人员情况劳动组织采用“三八制”正规循环作业，采煤工作面每班50人左右，掘进工作面每班40人左右（详见作业规程）。8.采掘接替情况每年年末，矿井都要编制次年年度生产计划，根据年度计划按月下达生产任务，每季根据完成情况进行调整。芙蓉煤矿下平硐现有开拓煤量200万t，可采期4年左右；准备煤量53.5万t，可采期为1年3个月左右；回采煤量48万t，可采期1年2个月左右。“三量”接替不易满足生产需要。第三节煤与瓦斯突出基本情况芙蓉煤矿下平硐属煤与瓦斯突出矿井，井田内地形起伏较大，周围高山沟谷纵横，地应力集中，一般标高为+800m左右，相对高差约300m。煤层层间距较小，采动压力十分明显；地质构造复杂，地应力分布不均匀；煤系地层大部分属中、软岩层，特别是粘土岩遇水后，膨涨变形。芙蓉煤矿是川南矿区矿山压力显现最集中的矿井之一。自1975年6月18日C5煤层4218机巷石门发生煤与瓦斯突出至今共发生煤与瓦斯突出71次，除第一次突出死亡3人外，其余突出均未造成人员伤亡。其中最大的一次突出为2005年4月21日夜班20307防治煤与瓦斯突出管理与实践[e-mail]第页共28页8机巷掘进工作面放炮诱发的“4·21”煤与瓦斯突出事故，涌出瓦斯4.5万m3，突出煤量800余t，煤炭抛掷距离120m。根据记录资料，71次突出情况如下：煤与瓦斯突出分类统计表突出分类按强度分按地点分按作业方式小型中型大型平巷上（下）山石门工作面放炮其他突出次数501110626371883最大突出强度（ｔ）41387800以上500500800以上800以上525一、芙蓉煤矿煤与瓦斯突出的特点根据资料上记载并综合分析，芙蓉煤矿发生的煤与瓦斯突出除3次属于其它类别突出外，其它均属于放炮诱发突出，主要发生在地质构造影响带内。其余地面地形地貌急剧变化处，即山谷沟底，悬崖峭壁下也是突出的多发地点。其原因主要是受断层作用，在产生断层的块段应力集中，容易造成煤体破坏，煤层厚度的变化，软分层增厚，这些地段容易发生煤与瓦斯突出。二、芙蓉煤矿煤与瓦斯突出的规律从矿井71次突出的情况分析，总结出以下几条规律：1.矿井开采的C5和B3＋4煤层均有突出危险，突出主要发生在构造影响带内及煤厚变化大于20%的煤层内，在未受保护的构造区域煤柱下掘进最易发生突出；⑵随着煤层埋深的增大，突出次数增加，在地表地形急剧变化，悬崖峭壁，峪沟底下对应处，突出频率增大；⑶层滑和封闭性构造是引起矿井煤与瓦斯突出的主要因素之一，层滑和封闭性构造导致煤体破坏，软煤分层增厚，改变了瓦斯赋存方式，易于瓦斯富集。防治煤与瓦斯突出管理与实践[e-mail]第页共28页9C5煤层当软分层增厚到0.2m时有突出危险；B3＋4煤层当软分层增厚到0.3m时有突出危险，软煤分层厚度越厚，突出的危险也越大；⑷煤与瓦斯突出具有明显的区域性，即下二盘区西翼和中央盘区东翼；⑸C5煤层为弱突出煤层，突出44次，占突出的61.97%，作为保护层开采；B3+4煤层为强突出层，突出27次，占突出的38.03%；B2煤层属无突出危险煤层。第四节防治煤与瓦斯突出研究情况2000年、2001年由四川省监狱管理局和国家司法部立项，一是芙蓉煤矿采用瓦斯地质统计法对芙蓉煤矿下平硐突出规律进行了分析研究；二是同重庆大学一起运用统计法、D和K值综合指标法和单指标法对芙蓉煤矿下平硐突出规律进行了系统分析研究。通过分析研究，确定了芙蓉煤矿突出各指标参数的临界值（钻孔瓦斯涌出初速度q=4.88l/m.min、钻屑量S=5.22kg/m）。各指标参数见下表：突出指标参数表4参数名称单位突出指标突出危险无突出危险最大钻屑量（Smax）kg/mC5≥5.225.22B3+4≥5.225.22最大瓦斯涌出初速度（qmax)l/m.minC5≥4.884.88B3+4≥4.884.88煤层瓦斯压力（Ｐ）MＰａ≥0.740.74煤层的瓦斯放散初速度ΔP≥1010煤层的坚固性系数f≥0.50.5钻屑瓦斯解吸指标K1Ml（gmin0.5）-1≥0.4770.477K值≥3030钻孔瓦斯涌出初速度q及钻屑指标S是芙蓉煤矿普遍应用的两个主要指防治煤与瓦斯突出管理与实践[e-mail]第页共28页10标。影响q指标的主要因素有煤体