六枝特区猴子田煤矿7#敏感指标

六枝特区猴子田煤矿7#煤层敏感指标考察报告贵州路鑫喜义工矿集团有限公司六枝特区猴子田煤矿二〇一九年一月目录1主要研究内容.......................................-1-2测试工作面基本概况.................................-1-3突出敏感指标及其临界值确定.........................-1-3.1试验技术方法....................................-1-3.2资料分析........................................-1-3.3煤层原始瓦斯参数测定............................-2-4材料及设备清单....................................-11-附录一猴子田煤矿瓦斯压力测定记录表.................-13--1-1主要研究内容7#煤层突出敏感指标及其临界值确定。2测试工作面基本概况7#煤层突出敏感指标测定地点选择在110703运输巷掘进工作面，本工作面走向长度设计为240m。煤厚1.92～5.07m，平均3.89m，含夹矸0～2层，厚0～0.6m。由东至西变厚，煤层结构复杂，煤层倾角57°～60°由东至西变陡，倾向由上至下变缓。可采性指数为1.0，变异系数为42.6％，属不稳定煤层，全区可采煤层结构复杂，沉积较稳定。煤厚变化较大，厚度一般为0.22~2.4m，平均厚1.51m。深灰色薄至中厚层状粉砂岩、细砂岩，钙、泥质胶结，具波状层理，易风化崩解，属中等坚硬岩，抗压强度中等，极限抗强度一般为21.14～31.28MPa，岩芯整状，岩石RQD质量指标大于70%，岩石质量中等，稳定性中等。底板：深灰色薄至中厚层状粉砂岩、细砂岩，钙泥质胶结，具波状层理，易风化崩解，属中等坚硬岩，抗压强度较高，极限抗压强度一般为24.31～37.28MPa，岩芯整状，岩石RQD质量指标大于70%，岩石质量中等，稳定性中等。3突出敏感指标及其临界值确定3.1试验技术方法该项目内容的研究拟分三个阶段进行，第一阶段主要进行测定地点原始瓦斯压力、瓦斯含量进行测定以及进行资料分析和实验室研究，主要是了解和掌握7#煤层的突出特点、煤的力学性质和瓦斯特征参数，初步筛选出技术可行的指标；第二阶段主要对初步筛选出的指标进行现场试验考察，了解各指标在各突出煤层的敏感性和指标变化规律，以便初步确定敏感指标和临界值；第三阶段则对初步确定的敏感指标和临界值进行扩大试验，最后根据资料分析、实验室试验、现场考察和扩大试验的结果综合分析确定猴子田煤矿7#煤层的突出预测敏感指标和临界值。3.2资料分析猴子田煤矿7#煤层煤与瓦斯突出等动力现象资料(包括：突出点分布、地质构造、煤层赋存情况、瓦斯涌出情况、打钻过程中的动力现象、预测参数等)，对猴子田煤矿7#煤层的部分有代表性的工作面突出危险性预测指标和防突措施资料进行整理、统计，总结煤层的突出特征规律，并为确定试验初期拟定临界值初值提供必要依据。-2-3.3煤层原始瓦斯参数测定3.3.1煤层瓦斯压力测定3.3.1.1测压钻孔布置煤层瓦斯压力的测定方法有直接法和间接法两种。直接法测定煤层瓦斯压力是在煤矿井下通过测定钻孔及相应测定方法直接测量煤层瓦斯压力；间接法测定煤层瓦斯压力是通过在井下直接测定煤层瓦斯含量或其他参数，然后通过计算确定煤层瓦斯压力。本次测定煤层瓦斯压力采用直接法为主，间接法为辅。直接法测定煤层原始瓦斯压力的测定按行业标准AQ/1047-2007《煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法》的规定进行。采用注浆封孔，封孔材料为水泥及膨胀剂。测压装置包括测压管、注浆管、管道附件及闸阀、压力表等，注浆设备为注浆封孔泵。测压方式有主动式测压和被动式测压，主动式测压是在测压钻孔预设测定装置和仪表并完成密封后，通过预设装置向钻孔揭露煤层处或测压气室充入一定压力的气体，从而缩短瓦斯压力平衡所需时间，进而缩短测压时间的一种测压方法；被动式测压是在测压钻孔被密封后，利用被测煤层瓦斯向钻孔揭露煤层处或测压气室的自然渗透作用达到瓦斯压力平衡，进而测定煤层瓦斯压力的方法。在本项目中由于测定煤层瓦斯压力为一前期工作，时间较紧，推荐采用主动式测压方式。主动式测压方式如图2所示。1-煤层2-水泥浆3-注浆管4-闸阀5-测压管6-聚胺脂7-氮气瓶8-注浆泵74586312图2主动式测压封孔示意图-3-按照安全生产行业标准AQ/T1047-2007中有关测压钻孔的要求，并结合该巷道具体情况，在110703运输巷掘进工作面迎头3m处向外50m布置一个顺层钻孔测定7#煤层的瓦斯压力。钻孔布置图见图3，钻孔参数见表1。图3110703运输巷测压钻孔布置图表1110703运输巷测压钻孔参数表测定地点孔径（mm）倾角（°）夹角（°）孔深（m）110703运输巷756090363.3.1.2钻孔施工、封孔及瓦斯压力测定⑴钻孔施工穿层钻孔的开孔位置选择在巷帮煤层中间的位置；钻孔施工应严格按设计钻孔参数进行，并保证钻孔平直、孔形完整，并达到设计深度，若深度相差5m以上则应视为报废孔，应在间隔5m的位置重新施工测压钻孔并封闭报废孔。在钻孔施工中，应准确记录钻孔参数，以及钻孔开孔时间、见煤时间及结束时间。并按表2所示格式详细记录钻孔参数。-4-表2测压钻孔施工参数记录表钻孔编号钻孔参数施工时间备注孔径（mm）倾角（°）夹角（°）孔深（m）开孔终孔1#7560903610:2511:502019.1.11⑵封孔方法及注意事项提高封孔质量是确保钻孔准确测定煤层瓦斯参数的重要因素。为了提高封孔质量，采用机械注水泥砂浆封孔，同时增大封孔长度，以提高封孔的效果。注浆封孔见图2。封孔管（包括测压管、测压筛孔管、注浆管）采用Φ20mm铁管（四分管）连接而成。封孔前需先把测压筛孔管一端封堵，并用窗纱缠绕在筛孔管上，以免在测压过程中钻孔内的煤粉通过测压筛孔管堵塞压力表，送入封孔管时先送入测压筛孔管，然后连接测压管，筛孔管与测压管之间接一个三通。测压筛孔管之间、测压筛孔管与测压管之间、测压管之间的连接螺纹用生料带缠好，保证气密性，以防漏气。将测压管安装到钻孔中预定位置后再安装好注浆管，在孔口用聚氨酯塞住，之后即可注浆。水泥浆应添加一定比例的膨胀剂，以免凝固后产生裂缝。根据封孔深度确定膨胀剂的使用量。在按比例配制好封孔水泥浆（水泥与水的质量之比为2：1，水泥与膨胀剂的比例为10：1）后，用泥浆泵一次连续将封孔水泥浆注入钻孔内。判断水泥浆是否注入到预定位置可根据所注入的水泥浆量来估算，采用上述比例配置的水泥浆封直径为75mm的钻孔时，一袋水泥封孔深度大致为9.5m。在接近预定深度时应注意观察测压管孔口情况，若出现水泥浆溢出的情况说明水泥浆已经注到预定深度了。钻孔施工完毕后应立即封孔，以免钻孔内煤壁垮塌而造成钻孔报废，若因塌孔造成钻孔报废，应在报废孔边上5m位置布置补充测压孔，并把报废孔用水泥浆封闭。报废孔的封孔深度为孔壁垮塌点直到孔口的整个长度。-5-测压钻孔封孔24小时后可以安装压力表。在安装压力表后一周内应每个班观测两次数据，一天观测六次数据，一周后应每天观测一次压力表读数并作详细记录，直到压力变化小于0.015MPa/d为止。测定记录表格见附录一。3.3.1.3间接法测定煤层瓦斯压力本次间接法测定煤层瓦斯压力采用在井下实测煤层瓦斯含量，通过在井下采取煤样在实验室测定煤的吸附常数、工业分析等参数计算煤层瓦斯压力。3.3.2煤层瓦斯含量测定（1）实验室参数测定a、在110703运输巷及西二回风巷各采取一个软分层煤样和一个全断面煤样测定与煤层突出危险性有关的基础参数，软分层煤样取样地点为各机巷掘进头，测定内容为瓦斯放散初速度ΔP、煤的坚固性系数f、瓦斯压力P与钻屑瓦斯解吸指标k1值之间的关系曲线，实验确定煤层的突出最小瓦斯压力以及试验初期k1指标临界值。全断面煤样取样地点为第一个测压孔附近，测定内容为煤的吸附常数、工业分析、真假比重等。每个煤样约2Kg左右。煤样采取后应尽快用密封性好的塑料袋封装，并填写煤样标签，煤样标签格式如表3。表3煤样标签格式取样局矿：六枝特区猴子田煤矿煤层名称：C7取样具体位置：110703运输巷掘进工作面迎头3m处向外40m取样类别：全煤断面□软分层□钻孔☑取样日期：2019年1月12日中班需要实验室分析的参数：P(MPa)0.136W(M3/t)2.0843b、根据实验室测定标准对煤样进行实验室分析测试。c、煤样取样方法全断面煤样的取样方法为掏槽取样法。如图4所示。-6-图4掏槽取样方法示意图在测压地点附近采掘工作面新鲜煤壁掏槽取煤样，掏槽位置巷道断面的中心线处，槽高为煤层厚度，槽宽200mm，槽深100mm，掏下的煤块的长、宽、高分别不大于50mm。取样前，先在取样煤壁下方放一块风筒布用于接住掏下的煤块，其大小以能接住掏下的煤块为宜。掏槽完毕后，将风筒布上的煤块充分混合后，取其中的2kg（含大小煤块）作为所取煤样。软分层煤样的取样方法与全断面煤样的取样方法一样，也是掏槽取样法，掏槽的位置、槽高、槽深均与全断面煤样取样时相同。槽掏好后掏取工作面最松软的那一部分煤样（含大小煤块）2kg作为所取煤样。d、煤样的标识与包装：用纸记录取样标签，将纸条四折后（记录内容折在里面）与煤样放在一块，然后用编织袋将煤样包裹好，再用塑料袋子密封。e、将所取的煤样用包装好，及时送到实验室。（2）煤层瓦斯含量计算测定煤层瓦斯含量的方法有很多，但其目前主要使用的方法有：勘探钻孔煤芯解吸法、工作面钻孔煤屑解吸法、工作面钻孔煤屑解吸法、高压吸附法等，以上方法可以归为直接法与间接法两类。间接法测定煤层瓦斯含量是根据井下实测或根据已知规律推算的煤层瓦斯压力，并在实验室测定的煤的吸附等温线、孔隙率和工业分析结果，最后计算确定煤层瓦斯含量。此次瓦斯含量测定采用间接法为主，直接法为辅。根据实测瓦斯压力及实验室测定煤的瓦斯吸附常数、孔隙率、工业分析指标等，根据朗格缪尔方程确定煤层的吸附瓦斯量后，再加上游离瓦斯量即为煤层的瓦斯含量。计算公式为：-7-γπpMMAbpabpWadadad1031.0111001001式中：W——瓦斯含量，m3/t；a、b——吸附常数；p——煤层绝对瓦斯压力，MPa；Mad——煤的水分，%；Aad——煤的灰分，%；π——煤的孔隙率，m3/m3；γ——煤的容重（假比重），t/m3。3.4组织管理与安全防护措施突出是一种复杂的矿井瓦斯动力现象，不少突出煤层可能还存在其它动力现象（如冲击地压、矿震等），突出矿井尤其是进入深部开采的动力灾害机理、预测及防治还是一项世界性难题，本课题研究直接服务于生产，必须认真贯彻“安全第一，预防为主”的安全生产方针。针对本试验研究特点，在认真执行《煤矿安全规程》、《防治煤与瓦斯突出细则》有关规定的同时，特提出如下措施。(1)组织管理①成立现场试验研究领导小组和工作小组。领导小组由六枝特区猴子田煤矿总工程师任组长。成员由矿通防副总及地测副总组成，负责方案编制、试验计划、组织实施、定期总结分析、部门协调等工作。经商定的方案，必须严格实施；如实施有困难需要修改的实施方案，必须经领导小组研究同意。现场试验研究工作小组由猴子田矿通防副总任组长，负责项目的具体组织安排，协调开展试验研究工作。主要由矿井防突技术人员、地测技术人员组成，具体负责现场考察工作、资料收集、整理，提出阶段技术总结报告。②施工人员组织：根据考察需要，矿井需配备一名防突技术员、一名地质技术员、2名防突预测员（兼资料收集、相关数据测试）、8名打钻工，并保持人员相对稳定；配备一个煤巷掘进碛头的施工人员；并配齐施工设备和考察测试必需的仪器、仪表。③加强领导，明确职责。试验矿井应将本研究工作纳入生产计划，并作-8-为生产环节，认真组织实施。（2）现场管理在突出矿井中，有些突出是采取了防突措施后发生的，究其原因，大部分是未按措施要求或执行措施打折扣或弄虚作假造成的，因此必