矿井区域综合防突措施.doc
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1、织金县珠藏镇赣贵煤矿区域综合防突措施编 制:审 核:总工签发: 赣贵煤矿煤矿生产技术科二一二年 月 日区域综合防突措施一、区域综合防突措施基本程序和要求1、突出矿井应当对突出煤层进行区域突出危险性预测(以下简称区域预测)。经区域预测后,突出煤层划分为突出危险区和无突出危险区。未进行区域预测的区域视为突出危险区。区域预测分为新水平、新采区开拓前的区域预测(以下简称开拓前区域预测)和新采区开拓完成后的区域预测(以下简称开拓后区域预测)。2、突出煤层区域预测的范围由煤矿企业根据突出矿井的开拓方式、巷道布置等情况划定。3、新水平、新采区开拓前,当预测区域的煤层缺少或者没有井下实测瓦斯参数时,可以主要依
2、据地质勘探资料、上水平及邻近区域的实测和生产资料等进行开拓前区域预测。开拓前区域预测结果仅用于指导新水平、新采区的设计和新水平、新采区开拓工程的揭煤作业。4、开拓后区域预测应当主要依据预测区域煤层瓦斯的井下实测资料,并结合地质勘探资料、上水平及邻近区域的实测和生产资料等进行。开拓后区域预测结果用于指导工作面的设计和采掘生产作业。5、对已确切掌握煤层突出危险区域的分布规律,并有可靠的预测资料的,区域预测工作可由矿技术负责人组织实施;否则,应当委托有煤与瓦斯突出危险性鉴定资质的单位进行区域预测。区域预测结果应当由煤矿企业技术负责人批准确认。6、经评估为有突出危险煤层的新建矿井建井期间,以及突出煤层
3、经开拓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。7、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。8、区域防突措施应当优先采用开采保护层。突出矿井首次开采某个保护层时
4、,应当对被保护层进行区域措施效果检验及保护范围的实际考察。如果被保护层的最大膨胀变形量大于千分之三,则检验和考察结果可适用于其他区域的同一保护层和被保护层;否则,应当对每个预计的被保护区域进行区域措施效果检验。此外,若保护层与被保护层的层间距离、岩性及保护层开采厚度等发生了较大变化时,应当再次进行效果检验和保护范围考察。保护效果检验、保护范围考察结果报煤矿企业技术负责人批准。9、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、区域突出危险性预测1、区域预测一般根据煤层瓦斯参数结合瓦斯地质
5、分析的方法进行,也可以采用其他经试验证实有效的方法。根据煤层瓦斯压力或者瓦斯含量进行区域预测的临界值应当由具有突出危险性鉴定资质的单位进行试验考察。在试验前和应用前应当由煤矿企业技术负责人批准。区域预测新方法的研究试验应当由具有突出危险性鉴定资质的单位进行,并在试验前由煤矿企业技术负责人批准。2、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
6、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4-1-1);(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4-1-1预测。表4-1-1 根据煤层瓦斯压力或瓦斯含量进行区域
7、预测的临界值瓦斯压力P(MPa)瓦斯含量W(m3/t)区域类别P0.74W8无突出危险区除上述情况以外的其他情况突出危险区1 断层;2突出点;3上部区域突出点在断层两侧的最远距离线;4推测下部区域断层两侧的突出危险区边界线;5-推测的下部区域突出危险区上边界线;6突出危险区(阴影部分)图4-1-1 根据瓦斯地质分析划分突出危险区域示意图3、采用上述2方法进行开拓后区域预测时,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
8、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。赣贵煤矿为生产矿井,根据防治煤与瓦斯突出规定,矿井应进行区域预测,且满足: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。因此,在今后矿井生产过程中,赣贵煤矿应对未开采的区域、新水平和新采区煤层进行区域预测。另外,矿井在生产过程中出现的喷孔或其他典型突出预兆时,必须按照防治煤与瓦斯突出规定
9、的要求委托有资质的单位对煤层进行鉴定,或对煤层的煤与瓦斯突出危险性进行评价。三、矿井区域防突措施设计区域防突措施是指在突出煤层进行采掘前,对突出煤层较大范围采取的防突措施。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方式有:地面井预抽煤层瓦斯以及井下穿层钻孔或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、顺层钻孔或穿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。预抽煤层瓦斯区域防突措施应当按上述所列方式的优先顺序选取,或一并采用多种方式的预抽煤层瓦斯措施。结
10、合赣贵煤矿的实际开拓、开采情况,采取的区域防突措施为:(1)开采保护层本矿井从上至下有2层可采煤层,为16、23号煤层,煤层间距为43m。开采方案依据煤层间距设计采用分层开采联合布置。目前根据煤与瓦斯突出危险性鉴定情况,16煤层鉴定为非突出煤层(根据中国矿业大学提交的贵州省织金县珠藏镇赣贵煤矿16#煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告结果,由于此报告对鉴定范围叙述模糊,建议再次进行煤与瓦斯突出危险性进行考察或鉴定,根据鉴定结果及时调整防突方案),23号煤层没有鉴定。故本设计建议矿方采用从上到下的煤层下行式开采,配以邻近层瓦斯抽采,自然起到对下伏煤层(有效保护范围内)的保护作用,即先开采16号煤层,保
11、护23号煤层。根据该矿的采掘计划,赣贵煤矿首采层布置在16号煤层中,并作为保护层首先开采,23号层作为被保护层而后开采。目前正在回采1609回采工作面,准备工作面为1609工作面,同时抽采23号煤层卸压瓦斯。(2)预抽煤层瓦斯赣贵煤矿为生产矿井,目前正在回采1603回采工作面,准备工作面为1609工作面,设计1603、1609工作面在开采时采用顺层钻孔对回采区域煤层进行预抽,同时利用已形成的回采巷道施工穿层钻孔对23号煤层瓦斯进行预抽。赣贵煤矿为生产矿井,已建立了地面永久瓦斯抽放系统,具备在采掘工作面采用大面积预抽煤层瓦斯作为区域性防突措施的条件。在区域预测为有危险的回采工作面回采前,布置抽放
12、钻孔进行大面积预抽,从而消除或降低突出危险性,预抽煤层瓦斯消除突出危险原理见图4-1-2。预抽煤层瓦斯原理见图4-1-3。图4-1-2 预抽煤层瓦斯消除突出危险原理图单向流动 径向流动图4-1-3 预抽煤层瓦斯原理图(一)、开采保护层1、保护层的确定(1) 保护层的性质开采保护层是各国普遍采用的、最简单、最有效、最经济的区域性防突措施。一般是在突出矿井的煤层群中首先开采非突出危险煤层或突出危险性相对较小的煤层。开采保护层后,对有突出危险的煤层产生保护作用,使之消除或减少突出危险性,达到防止煤与瓦斯突出的目的。保护层消突原理见图4-1-4。根据保护层的位置不同,可分为上保护层和下保护层。位于被保
13、护层上部的叫上保护层,反之叫下保护层。4-1-4 开采保护层消突原理图(2) 保护层的开采条件开采下保护层时,不得破坏被保护层的开采条件。上部被保护层不被破坏的最小层间距应根据矿井开采实测资料确定;如无实测资料时,参照下述公式确定。当60时,HKMcos当60时,HKMsin(/2)式中:H允许采用的最小层间距,m;K顶板管理系数,采用冒落法管理顶板,取K10;采用充填法管理顶板,取K=6;M保护层的开采厚度,m;煤层倾角,;缓倾斜和倾斜煤层,保护层与被保护层的最大有效垂距:上保护层50m;下保护层100m。根据赣贵煤矿的地质资料情况,本矿井从上至下有2层可采煤层,分别为16、23号煤层,煤层
14、间距分别为43m。当开采上保护层16煤层时,最大保护距离为50m,故可满足作为16号煤层的上保护层。2、保护层的作用范围(1) 保护层与被保护层之间的最大保护垂距开采保护层后,开采层周围的岩层和煤层向采空区方向移动、变形,根据卸压程度的大小,在垂直保护层层面方向可划分为三个带:岩石混乱移动带(冒落带);岩石完整性破坏移动带;岩层弯曲带(弹塑性变形带)见图4-1-5。因此,保护层的有效层间垂距,在不配合人工抽放瓦斯时,实际上就是第带的边界到保护层的层间垂距,在抽放瓦斯时,有效层间垂距可扩大。保护层与被保护层之间的最大保护垂距应根据矿井实测资料确定,对暂无实测资料的矿井可参照规定附录表D.2确定。
15、见下表4-1-2。表4-1-2 保护层与被保护层之间的最大保护垂距煤层类型最大有效垂距/m上保护层下保护层急倾斜煤层6080缓倾斜和倾斜煤层50100图4-1-5 三带示意图(2) 沿走向的保护范围对停采的保护层工作面,停采时间超过3个月,且卸压比较充分,该工作面的始采线、停采线及所留煤柱对被保护层沿走向的保护范围,在没有实测资料时,可暂按卸压角5660划定。根据保护层开采条件与赣贵煤矿相近的矿井考察资料,可按56划定沿走向的保护范围。见图4-1-6。(3) 沿倾斜的保护范围保护层沿倾斜的保护范围,可按卸压角划定,卸压角的数值同煤层倾角、开采深度、地层岩性等因素有关。各种条件下的卸压角,最好通
16、过实地考察确定。在没有实测资料时,可按规定附录D中有关推荐值进行选取。赣贵煤矿平均倾角6,则沿走向和倾向的保护范围如图4-1-6所示。沿煤层走向保护范围示意图沿煤层倾斜保护范围示意图图4-1-6 保护层开采保护范围示意图(4)保护效果分析根据矿井瓦斯涌出量预测方法(AQ1018-2006)附录D,邻近层受采动影响的瓦斯排放率与层间距的关系曲线见图4-1-7。根据赣贵煤矿地质资料情况,本矿井从上至下有2层可采煤层,分别为16、23号煤层,煤层间距分别为43m。根据曲线3可知,先开采16号煤层后,23号煤层的瓦斯排放率18左右。1上邻近层;2-缓倾斜煤层下邻近层;3-倾斜、急倾斜煤层下邻近层hi第
17、i邻近层与开采层垂直距离,m;ki第i邻近层瓦斯排放率,;图4-1-7 邻近层瓦斯排放率与层间距的关系曲线图(5)被保护层采区巷道布置保护层开采后,应将被保护层的准备巷道布置在如图图4-1-6所示的被保护有效范围之内。开采保护层煤层时,区段间开采尽量采用沿空留巷,采空区一般不得留有煤(岩)柱;特殊情况需留煤(岩)柱时,应经矿长批准,由矿总工程师组织实施,并将煤(岩)柱的位置和尺寸准确地标在采掘工程平面图上。保护层煤层的瓦斯地质图上,应标出煤(岩)柱的影响范围,在这个范围内进行采掘工作时,必须采取防治突出的措施。并按表4-1-3填写煤柱记录表。表4-1-3 保护层采空区中遗留煤柱记录表采区及工作
18、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3、抽放被保护层的卸压瓦斯开采保护层后,为了提高被保护层的卸压效果,同时防止被保护层的瓦斯大量涌入开采层,应抽放被保护层的瓦斯。根据规定第四十七条之规定,必须抽放下部被保护层的卸压瓦斯,设计在开采16号煤层时,利用布置在16号煤层中的回采巷道施工穿层钻孔对23号煤层的卸压瓦斯进行预抽。设计开采其它保护层时,利用利用布置保护层中的回采巷道施工穿层钻孔对被保护层的卸压瓦斯进行预抽。4、开采保护层需要注意的几个问题(1)被保护层巷道布置原则被保护层的巷道布置及井巷揭穿被保护煤层时,应充分利用保
19、护层的保护范围。(2)保护层的有效范围及有关参数的确定由于保护层的有效范围目前没有实测资料,本设计暂按规定附录D的有关参考值并结合相似开采条件突出矿井的资料加以确定。根据规程第189条规定:矿井首次开采保护层时,必须进行保护效果及保护范围的实际考察,并不断积累、补充和完善资料,以便尽快得出保护效果及保护范围的参数。因此,在今后实际开采过程中,矿井应委托具有资质的科研单位进行专门考察,再根据考察结果确定有关参数。(3)保护层回采工作面超前被保护层掘进工作面的距离为了保证被保护层掘进工作面的安全,保护层回采工作面必须超前被保护层的掘进工作面。根据考察,被保护层的最大膨胀变形是煤层充分卸压的标志,因
20、此,采用最大膨胀变形沿走向的分布来确定保护层回采工作面超前被保护层掘进工作面的最小距离。根据规定的规定,其最小超前距离不得小于保护层与被保护层层间垂距的3倍,并不得小于100m。(4)煤柱影响带的确定在保护层采空区内不留煤(岩)柱是开采突出危险煤层的主要要求之一,因为在煤柱影响带内,会引起应力集中,反而增大煤与瓦斯突出危险性。根据有关矿井观察表明:煤柱的影响可传播到垂距100m以外的突出危险煤层;宽度较小(35m)的煤柱在回采过程中会被压碎,可以不考虑其影响;当煤柱宽度大于支撑应力带的1/10时便会形成应力集中带。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,经煤矿企业技
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