大黄山煤层瓦斯基本参数测定及其突出危险性鉴定实施方案.doc

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大黄山煤矿煤层瓦斯基本参数测定及煤层突出危险性评价实施方案

大黄山豫新煤业有限责任公司大黄山煤层瓦斯基本参数测定及其突出危险性鉴定

实

施

方

案

大黄山豫新煤业有限责任公司

通风部

2010年3月

目录

一、前言

二、矿井基本情况

1、交通位置

2、地形地貌

3、井田构造

4、煤系地层及煤层

5、开拓、开采

三、通风、瓦斯

四、技术方案

1、煤样瓦斯参数实验测定

1）坚固性系数测定步骤：

2）瓦斯放散初速度测定步骤（WFC-2型）

3）煤层瓦斯含量

4）煤层瓦斯压力测定

5）煤层测压孔布置：

五、煤层突出危险性评价

六、工作安排说明

七、所需设备和材料准备

一、前言

近年来所属矿井随着开采深度和开采强度的增加，瓦斯灾害越来越严重，矿井安全生产面临着许多新问题。

对于瓦斯矿井而言，瓦斯事故是煤矿的重大灾害和安全隐患之一。

在瓦斯综合防治中为避免盲目性，作到经济、有效、可靠和有预见性，需要对矿井煤层的瓦斯基本情况有一个准确的把握。

通过对瓦斯参数测定，确定煤层的瓦斯压力、煤的相关物理性质等特性，为瓦斯综合治理方案的制定，以及瓦斯抽放设计和综合利用提供基础和依据。

为此，新疆大黄山豫新煤业有限责任公司，根据大黄山煤矿采掘部署情况，现场测定+690、+772、+733中大、+733八尺煤层的瓦斯压力；同时取煤层的煤样，实验室分别测定煤的坚固性系数f、瓦斯放散初速度ΔP。

根据上述煤层瓦斯基本参数的测定并计算的结果，依据有关标准对大黄山煤矿煤层的突出危险性进行鉴定（或评价）。

二、矿井基本情况

1、交通位置

新疆豫新煤业公司大黄山煤矿位于阜康市、距乌鲁木齐125km，行政区划属阜康市管辖。

矿区以北7km有乌--奇公路和吐--乌--大高等级公路通过，矿区的沥青公路与之相连，交通较为方便。

新疆国土资源厅新疆生产建设兵团农六师大黄山煤矿划定矿区范围。

整个范围由8个拐点圈定，勘探区东西长约3.5km面积8km2。

由农六师于1958年建井，设计年产量9万吨，1997年后，通过逐年的技术改造后,现实际生产能力为60万吨，主要开采中大槽、八尺槽、

2、地形地貌

矿区地处准噶尔盆地东南缘之博格达山北麓低山～丘陵地带,地表植被稀疏，地形以黄山河为界东西各具特点。

黄山河西为典型的阶地状地形，南高北低，西高东低，阶地高差20～30m，每个阶地内地势平缓，发育小的冲沟，地表为第四系覆盖；黄山河西地形比较复杂，由火烧形成的洼地位于矿区西部，为矿区最低点，该地区走向与地层走向一致，北坡坡度大，多为单项坡，坡度一般为35°～40°，高差100m左右，南坡坡度较小，在15°～35°之间，高差60～100m，由多个小坡组成。

矿区总体地势为南高北低，中部高东西低，区内海拔一般为1000～1100m，最高约1244.50m，最低约900m，相对高差一般100m，最大200m。

3、井田构造

矿区位于北天山褶皱带，博格达复背斜以北，准噶尔坳陷区以南的黄山—二工河向斜北翼，总体上构造为地层南倾的单斜构造，走向近东西向，地层倾角25～35°，含煤地层在走向上和倾向上基本没有变化。

4、煤系地层及煤层

矿区基岩为半出露状态，出露地层为中生界下侏罗统八道湾组和新生界第四系。

八道湾组（J1b）地层呈条带状分布于整个矿区，是矿区内主要含煤地层，与上覆三工河组地层为整合接触。

主要为湖泊—沼泽相沉积，伴有河流相沉积的含煤碎屑沉积岩建造，主要岩性为灰—灰黑色的粉砂岩、细砂岩、砂砾岩和煤层，夹有少量中、粗砂岩。

该组地层根据岩性、岩相特征和含煤性的差异，可将其分为上、下两段，本矿区主要揭露下段地层，也是矿区内主要含煤地层。

侏罗系下统八道湾组下段是矿区内主要含煤层段，该亚段位于矿区北部，主要岩性以湖沼相沉积的灰—灰黑色的粉砂岩、细砂岩和煤层为主，夹有粗砂岩，是矿区内主要的含煤地层。

共含煤4层，其中全区可采煤层2层，编号自下而上八尺槽、中大槽煤层平均总厚23m，平均可采总厚19m，

煤层在地表全部火烧，中大煤层在主井以西浅部全部火烧殆尽，主井向西煤层大部火烧，下部有残留煤层。

（1）中大煤层

煤层自西风井井口以西浅部全部火烧，，底部残留。

煤层总厚18-28m，平均23m；可采厚度23m，含夹矸，岩性多为粉砂岩，少量炭质泥岩，结构简单～复杂，为一全区可采的稳定巨厚煤层。

顶板以灰色—灰白色粗砂岩为主，灰黑色—黑色粉砂岩次之；底板以黑色--灰黑色粉砂岩为主，细砂岩次之。

与八尺煤层间距8-9m，平均8.5m。

（2）八尺煤层

煤层在浅部火烧。

煤层总厚3.51～9.39m，平均4.55m；可采厚度2.61～5.37m，平均3.92m。

含0～1层夹矸，岩性为粉砂岩，结构简单，为一全区可采的稳定的煤层。

顶板以深灰色—灰黑色粉砂岩为主，为灰色—灰白色粗砂岩；底板为深灰色—灰黑色粉砂岩。

与中大煤层间距8-9m，平均8.5m。

井田可采煤层特征表

煤

层

煤层总厚（m）

可采煤层厚度

平均值（点数）

（m）

煤层间距（m）

夹

矸

数

结构

顶底板岩性

稳定性及控制程度

两极值

平均值（点数）

顶板

底板

中大

18-28

23

17.89-22.44

19.76

0～1

简单

粉砂岩

细砂岩

粉砂岩

稳定

八尺

3.51-9.39

4.55

2.61-5.37

3.92

0～1

简单

粉砂岩粗砂岩

粉砂岩

稳定

5、开拓、开采

（1）开拓现状

矿井采用斜井开拓方式，设有主斜井、副斜井、皮带巷及东、西风井。

主斜井：

井口位于黄山河西岸，现长度约473m，净断面10.33m2，基岩段采用锚喷支护，喷厚10mm，表土段采用料石碹，碹厚350mm。

副斜井：

井口位于黄山河西岸，现长度686m，净断面8.3m2，基岩段采用锚喷支护，喷厚10mm，表土段采用料石碹，碹厚350mm。

+733中大煤层东顺槽：

断面形状为矩形，锚网支护。

沿中大煤层顶板掘进。

自+733副井道东面采面约1300m.

+704中大煤层西顺槽：

断面形状为矩形，锚网支护。

沿中大煤层顶板掘进。

（2）开采现状

根据现有的资料，各煤层开采情况如下：

+733水平：

中大东翼煤层井田已开采；八尺煤层井田东部未开采。

+780水平：

井田东部煤层已经开采到停采线以东约50m；八尺煤层现做回风巷，不可采。

三、通风、瓦斯

1通风方式为机械抽出式

（1）西风井回风量：

60m3/s，选用2台BDK54-8-№20型对旋式轴流通风机。

其中1台工作，1台备用。

每台风机配2台电动机。

每台风机的主要参数为。

（2）东风井回风量：

68m3/s，选用2台FBCDZ54-8-№23型对旋式轴流通风机。

其中1台工作，1台备用。

每台风机配2台电动机。

（3）+690八尺巷为全风压通风方式。

（4）+704中大煤层巷为局扇压入式通风方式

（5）+772中大顶板巷全风压通风方式。

2）矿井现有KJ90型瓦斯监测监控系统及工业电视监视系统。

井下分站，设有温度、风门开启、风速、设备开停、CO、液位传感器、甲烷传感器等。

矿井副井工业场地以西建有瓦斯集中抽放系统。

瓦斯泵，最大抽放量为：

500m3/min。

四、技术方案

根据《煤矿安全规程》和《防治煤与瓦斯突出规定》、《测压规范》的有关规定，结合大黄山煤矿的开拓部署情况，运用测压钻孔现场实测中大和八尺煤层的原始瓦斯压力；在实验室对煤样进行煤的瓦斯放散初速度ΔP，坚固性系数、在现场及实验室测定的基础上，通过分析、计算、确定煤层的瓦斯含量、煤的坚固性系数f值等。

根据对中大及八尺煤层瓦斯基本参数的测定结果，按照《规程》、《防治煤与瓦斯突出规定》和有关规范对中大和八尺煤层的突出危险性进行评价。

煤层瓦斯基本参数分别测定大黄山煤矿中大、八尺煤层的瓦斯压力P，各煤层分别取煤样实验室测定煤的坚固性系数f、瓦斯放散初速度ΔP、瓦斯含量等参数。

根据现场测定的瓦斯压力和实验室煤样数据，按照《防治煤与瓦斯突出规定》、《煤矿安全规程》和有关规定对大黄山煤矿八尺、中大煤层的突出危险性进行鉴定（或评价）。

1、煤样瓦斯参数实验测定

实验室煤样瓦斯参数测定包括坚固性系数f值、瓦斯放散初速度ΔP、瓦斯含量等参数。

1）坚固性系数测定步骤：

（1）将捣碎筒放置在水泥地板或2cm厚的铁板上，放入试样一份，将2.4kg重锤提高到600mm高度，使其自由落下冲击试样，每份冲击3次，把5份捣碎的试样装在同一容器中；

（2）把每组（5份）捣碎的试样一起倒入孔径0.5mm分样筛中筛分，筛至不再漏下煤粉为止；

（3）把筛下的粉末用漏斗装入计量筒内，轻轻敲打使之密实，然后轻轻插入具有刻度的活塞尺与筒内粉末面接触。

在计量筒口相平处读取l（即粉末在计量筒内实际测量高度，读至毫米）；

当l≥30mm时，冲击次数n，即可定为3次，按以上步骤继续进行其他各组的测定。

当l<30mm时,第一组试样作废，每份试样冲击次数n改为5次，按以上步骤进行冲击、筛分和测定，仍以每5份作一组，测定煤份高度l。

（4）坚固系数的计算

坚固性系数按下式计算：

f=20n/l

式中f——坚固性系数；

n——每份试样冲击次数，次；

l——每组试样筛下煤粉的计量高度，mm。

测定平行样3组（每组5份），取算数平均值，计算结果取一位小数。

（5）软煤坚固性系数的确定

如果取得的煤样粒度达不到测定f值所要求粒度（20～30mm），可采取粒度为1～3mm的煤样按上述要求进行测定，并按下式换算：

当f1～3>0.25时，f=1.57f1～3-0.14

当f1～3≤0.25时，f=f1～3

式中f1～3——粒度为1～3mm时煤样的坚固性系数。

2）瓦斯放散初速度测定步骤（WFC-2型）

（1）气密性能检测

是各样杯和检测器与梳形管相通，启动真空泵，转动活塞“II”连通真空泵和梳形管，抽20分钟左右。

按动控制板上（仪器在监控状态下）键“2”，待显示窗上示值接近0时，转动活塞“II”使真空泵与梳形管断开，同时启动秒表，如果10min后，示值<20时，表明仪器气密性良好。

（2）煤样脱气

旋转活塞“I”使甲烷气源与梳形管断开；启动真空泵，缓慢的旋转活塞“II”使这款泵与梳形管相通，然后逐一缓慢旋动活塞芯使样杯与梳形管相通，煤样脱气时间为1.5h。

（3）煤样脱气1.5h后，关闭所有样杯活塞和活塞“II”，将活塞“I”旋转使气源与梳形管相通随即关闭，再打开活塞“II”抽掉梳形管内的甲烷气体，反复两次以清洗气路。

旋转活塞“II”，使真空泵与大气相通，然后停泵；旋转活塞“I”，使甲烷气源与梳形管相通后，旋动各样杯上的活塞，使甲烷进入各个样杯，样杯在近似一个大气压的条件下吸附甲烷1.5h。

①在吸附甲烷结束前0.5h开启仪器电源预热20min后，按“预置”键后，从键盘输入测定日期，煤样编号，预置完毕后按“2”键使仪器处于实时显示状态，此时仪器显示测定系统压力值；

②煤样吸附甲烷后，旋转1、2、3、4、5、6样杯活塞，关闭煤样与梳形管的气路；

③旋转活塞“I”使甲烷气源与梳形管断开而与检测器相通，用弹簧夹将气管夹紧，以免抽真空是甲烷进入测定系统；

④启动真空泵，被缓慢旋转活塞“II”，使真空泵与梳形管相同，对测定系统抽真空，当显示窗显示值接近零，2min后，旋转活塞“II”使真空泵与梳形管气路断开。

可不停泵待用。

⑤按动控制板上的（监控）键，使仪器处于监控状态；

⑥按动采样键，此时控制板上的准备灯亮；

⑦旋转活塞“I”使煤样“I”与梳行管相通，此时，测量灯亮，准备灯灭，仪器开始自动采集数据，1mi