110802防突设计.docx
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110802防突设计
金银山煤矿
110802工作面专项防突设计
矿长：
总工程师：
生产矿长：
安全矿长：
机电矿长：
防突队：
编制：
编制日期：
2011年11月
金银山煤矿为新建矿井，于2005年批准建设。
矿区位于安顺市西秀区，行政区划属西秀区蔡官镇管辖，生产能力为9万t/a，根据黔煤生产发[2009]132号“关于对《关于上报安顺市西秀区金银山煤矿M8、M9煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定备案的报告》的批复”、中国矿业大学矿山开采与安全教育部重点实验室2008年5月提交的《安顺市西秀区金银山煤矿M8、M9煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告》，M8煤层在开采+1209m水平以上、M9煤层在+1200M水平以上时不具有突出危险性，。
根据黔煤安字【2010】38号文件要求，我矿属高瓦斯矿井按突出矿井管理，瓦斯综合治理成为我矿安全生产管理的关键环节和首要任务。
本设计是针对110804回采工作面的专项防突设计。
一、编制原则和依据
1、编制原则必须坚持以人为本、源头治理、依法制突的原则；坚持区域防突措施先行、局部防突措施补充的原则；建立健全“四位一体”区域综合防突措施和局部综合防突措施，做到不掘突出头，不采突出面，形成开采关系合理、系统环节可靠、装备安全可靠、防治措施有效，实现人、机、环境互动的安全生产大环境，从根本上消除突出危险，实现矿井本质安全生产和可持续发展。
2、编制依据《煤矿安全规程》；《防治煤与瓦斯突出规定》；黔《煤矿瓦斯抽采工程设计规范》（GB50471-2008），国家安全生产监督管理总局，2008；黔煤生产[2009]132号关于安顺市煤炭局《关于上报安顺市西秀区金银山煤矿M8、M9煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定备案的报告》的批复”；《贵州安顺市西秀区蔡管镇金银山煤矿资源储量核实及详查地质报告》，《西秀区蔡官镇金银山煤矿开采方案设计（变更）安全专篇》。
二、工程概况
110802工作面为矿井接续工作面，位于一采区一水平，北面为矿井回风上山，南至工作面切眼，上方是110800采面，下方为110804工作面（已施工）。
设计走向长350米，倾向长100米，可采煤量9.2万吨。
三、地质情况
（一）地层
矿区出露地层为二叠系上统龙潭组（P3l）、长兴组（P3c），下三叠系大治组第一段（T1d1）及第四系等。
龙潭组是矿区的含煤地层。
现由新至老分述如下：
1、第四系（Q）
以残积、坡积物为主，不整合于其它地层之上，为黄色、褐黄色风化土及基岩碎块，厚度小于10m。
主要分布于低洼处。
2、三叠系下统大冶组第一段（T1d1）
上部为灰、深灰色薄层灰岩，含泥质条带，夹鲕状砾屑灰岩及页岩，厚140-160m，平均厚150m左右。
下部灰、灰黄色薄层状粉砂质泥岩或泥质粉砂岩，厚9.58—28.45m，平均厚19.02m左右。
总厚149.58—188.45m，平均厚169.02m左右，与下伏地层呈整合接触。
3、二叠系上统长兴组（P3c）
岩性为灰色、深灰色、棕灰色厚层燧石灰岩，近层面含有沥青质。
厚11.89—18.66m，平均厚13.28m左右。
地表多呈陡岩，与下伏龙潭组呈整合接触。
4、二叠系上统龙潭组（P3l）
灰色、深灰色、黑色，泥岩、粉砂岩、细砂岩、灰岩、煤层为主，局部夹铝土质泥岩、炭质泥岩，含煤17层，全区或局部可采煤层4层即M0、M8、M9、M14，其余不可采煤层。
该组地层总厚371.97m，与下伏地层呈假整合接触。
根据岩性特征为三段，分述如下：
第三段（P3l3）：
由灰色燧石灰岩、灰岩、粉砂岩、细砂岩和黑色泥岩组成，燧石灰岩主要集中在该段底部，呈厚层状，上部为粉砂岩、细砂岩和薄层石灰岩，含全区可采煤层一层（M0），局部可采煤层1层（M1），其底部的燧石灰岩为标志层，呈深灰色，含团块及似层状燧石较多，岩性厚度均稳定。
本段厚155.90-169.12m，一般为164.17m。
第二段（P3l2）：
以粉砂岩、黑色泥岩、细砂岩、灰岩及煤层为主，局部夹少量的炭质泥岩，燧石灰岩主要集中在该段底部，含全区或大部可采煤层（M8、M9），局部可采1层（M6），M7、M10不可采。
该段厚72.95-82.40m，一般为77.31m。
第一段（P3l1）：
为深灰色石灰岩，浅灰、灰色钙质细砂岩、粉砂岩及少量的泥岩所组成，灰岩中含少量的燧石。
细砂岩和粉砂岩均显缓波状层理，含煤层M13、M14、M15、M16、M17五层。
M14、M15局部可采，厚113.93m。
5、二叠系上统峨嵋山玄武岩组（P3β）
区内未出露，据邻区安发煤矿揭露为绿灰色玄武岩。
厚度15.0-25.0m。
6、二叠系中统茅口组（P2m）
区内未出露，为灰色厚层状细晶灰岩。
厚度224－687m。
（二）构造
1、区域构造
金银山煤矿位于扬子陆块（Ⅰ）黔北台隆（Ⅰ1）遵义断拱（Ⅰ1A）织纳小区蔡官向斜北西翼。
构造以北东向展布为主。
见区域构造纲要图2-3-1。
图2-3-1区域构造纲要图
2、矿区构造
矿区位于蔡官向斜北西翼，总体呈单斜构造，地层倾向为160°-180°，一般176°。
倾角3°-10°，一般8°，未发现较大断层,构造复杂程度为简单类型。
煤层
含煤岩系
区内含煤地层为二叠系上统龙潭组，组厚338.80-371.97m，平均355.41m，区内含煤17层，平均总厚7.23m，含煤系数2.03%，可采煤层平均总厚3.67m，可采含煤系数1.03%。
第三段（P3l3）：
含全区可采煤层一层（M0），局部可采煤层1层（M1），其底部的燧石灰岩为标志层，呈深灰色，含团块及似层状燧石较多，岩性厚度均稳定。
本段厚155.90-169.12m，一般为164.17m。
第二段（P3l2）：
含全区或大部可采煤层（M8、M9），局部可采1层（M6），M7、M10不可采。
该段厚72.95-82.40m，一般为77.31m。
第一段（P3l1）：
含煤层M13、M14、M15、M16、M17五层。
M14、M15局部可采，厚113.93m。
煤层特征
1、可采煤层及其特征
全区可采煤层M0、M8，大部可采煤层M9，局部可采煤层M1、M6、M14、M15，各可采煤层分述如下：
M0煤层，厚0.80-1.20m平均1.05m，偶含夹矸一层0.18m，结构简单，煤层稳定，全区可采，顶板为泥岩、泥质粉砂岩，底板为泥岩、粉砂岩。
M8煤层，厚0.83-1.80，平均1.35m，结构简单，煤层稳定，全区可采，顶板为泥岩，底板为泥质粉砂岩。
M9煤层，厚0.74-1.75，平均1.31m，局部结构复杂，煤层较稳定，大部可采，顶板为灰岩，底板为泥质粉砂岩。
M14煤层，厚0.50-1.30，平均0.85，局部结构复杂，煤厚极不稳定，局部可采，顶板为灰岩，底板为泥岩。
M1煤层，厚0-0.99，平均0.49，结构简单，煤厚极不稳定，局部可采，顶底板均为泥岩。
M6煤层，厚0-0.98，平均0.33，结构简单，煤厚极不稳定，局部可采，顶板为泥岩或泥质粉砂岩，底板为粉砂岩。
M15煤层，厚0-0.96，平均0.53，结构简单，煤厚极不稳定，局部可采，顶板为灰岩，底板为泥岩。
可采煤层特征见表2-3-2及表2-3-3。
表2-3-2可采煤层层间距
层位名称
层间距（m）
煤厚（m）
主要对比特征
P3c
50.28-57.42
平均54.54
燧石灰岩
M0
0.80-1.20
平均1.05
偶含夹矸一层0.18m，结构简单，煤厚稳定，全区可采
144.20-156.71
平均148.09
M8
0.83-1.80
平均1.35
结构简单，煤厚稳定全区可采
11.22-33.45
平均18.90
M9
0.74-1.75
平均1.31
局部结构复杂，煤厚较稳定，大部份可采
53.15-66.27
平均59.54
M14
0.50-1.30
平均0.85
局部结构复杂，煤厚极不稳定，局部可采
P2m
125.82
灰岩
表2-3-3可采煤层特征表
煤层
名称
煤层
厚度
（m）
平均
厚度
（m）
煤层夹矸数
稳定性
煤层倾角（°）
煤种
顶板岩性
底板岩性
M0
0.80～1.20
1.05
0～1
稳定
8°
无烟煤
泥岩、泥质粉砂岩
泥岩、粉砂岩
M8
0.83～1.80
1.35
稳定
8°
无烟煤
泥岩
泥质粉砂岩
M9
0.74～1.75
1.31
稳定
8°
无烟煤
灰岩
泥质粉砂岩
M14
0.50～1.30
0.85
不稳定
8°
无烟煤
灰岩
泥岩
2、不可采煤层
M4、M5、M7、M13、M16、M17为不可采煤层。
煤层对比
龙潭组为海陆交互相沉积，煤层及标志层特征明显，煤层间距又较稳定，易于对比。
P3c标志层：
岩性为深灰色燧石灰岩。
燧石结核呈带状或层状分布，黑色燧石团块，全区稳定，全层厚11.89-18.66m，平均厚13.28m。
B1标志层：
M0上距长兴底界4.16-7.31m，平均5.59m。
其上有一层泥晶或细晶灰岩B1，厚7.37-9.68m，平均8.17m，全区发育且稳定而作为标志层。
B5标志层：
B5为厚层状燧石灰岩，厚6.23-15.79m，平均9.64m，全区发育且稳定而作为标志层，也是龙潭组第三段和第二段的分界标志，其下发育M6、M7、M8三层煤，其中M8煤层稳定可采，其它煤层局部可采或不可采，容易区分。
B6标志层：
B6为厚层状细晶灰岩，厚1.78-7.36m，平均5.22m，全区发育且稳定而作为标志层，为M9煤层的直接顶板，是对比M9煤层的重要标志。
煤质
本区煤的变质程度较高，煤类单一，均为无烟煤，沿走向无显著变化。
工业分析
1、煤的宏观特性
M0煤层为块状、粉状，似金属光泽，以亮煤为主，暗煤次之。
结构以中条带状为主，细条带及线理状次之，为半亮型煤。
M8煤层为上部为块状、下部为粉状，似玻璃光泽，参差状断口，以暗煤为主，亮煤次之。
条带状结构，为半暗型煤。
M9煤层为块状，似金属光泽，参差状断口，以亮煤为主，暗煤次之，具条带状结构，为半亮型煤。
M14煤层为块状，玻璃光泽，参差状断口，以亮煤为主，夹镜煤条带，为半亮型或光亮型煤。
裂隙中可见方解石薄膜、粘土矿物及黄铁矿等充填物，多含浸染状黄铁矿。
2、煤的视密度
根据储量核实及详查地质报告煤层视密度M0为1.62t/m³，M8为1.67t/m³、M9为1.59t/m³；M14取上述3层煤的平均值为1.63t/m³。
3、煤的化学性质
省煤田地质局实验室检测，煤工业分析结果见表2-3-4。
其中：
M0煤层原煤为中灰高硫高热值煤，浮煤为低灰低中硫高热值煤；
M8煤层原煤为中灰高硫高热值煤，浮煤为特低灰中高硫高热值煤；
M9煤层原煤为高灰高硫高热值煤，浮煤为特低灰中高硫高热值煤；
M14煤层原煤为高灰高硫中热值煤。
硫份变化很大，无一定规律，以黄铁矿硫为主。
表2-3-4可采煤层煤质特征表
煤层编号
煤样种类
分析项目
Mad（％）
Vdaf（％）
Ad（％）
St，d（％）
Qnet．ar（MJ／kg）
M0
原煤
变化值
0.86-1.1
10.16-12.30
21.98-32.69
3.35-5.51
21.742-25.373
平均值
0.95
10.92
26.13
4.13
23.558
取样数
3
3
3
3
2
浮煤
变化值
0.58-0.82
8.25-8.37
9.77-10.93
1.79-1.04
平均值
0.70
8.31
10.35
1.42
取样数
2
2
2
2
M8
原煤
变化值
0.52-2.19
7.86-13.72
13.14-35.58
3.14-9.75
20.201-25.976
平均值
1.23
10.04
22.23
5.86
23.089
取样数
3
3
3
3
3
浮煤
变化值
0.15-1.57
7.16-8.25
6.38-10.96
1.55-2.33
平均值
0.86
7.71
8.67
1.94
取样数
2
2
2
2
M9
原煤
变化值
0.47-1.49
8.98-12.05
24.92-35.31
3.42-8.76
20.371-25.169
平均值
0.96
10.81
30.15
5.86
23.132
取样数
3
3
3
3
3
浮煤
变化值
0.43-0.74
7.41-7.73
7.34-10.77
1.87
平均值
0.59
7.57
9.06
1.87
取样数
2
2
2
2
M14
原煤
变化值
1.10-1.45
7.32-8.35
18.42-30.87
3.18-6.56
20.221-23.159
平均值
1.28
7.84
28.53
4.87
21.69
取样数
2
2
2
2
2
4、发热量
矿区内可采煤层干燥无灰基发热量Qnet．ar均较高，见表2-5。
原煤热量（Qnet．ar）在20.201-25.976MJ／Kg之间。
5、煤灰成份、灰熔点
根据收集邻区相同煤层相关资料，可采煤层灰成分均以Si02、A1203、Fe203为主，其次为CaO、MgO、S03、Ti02等。
Si02、A1203、Fe203是粘土矿物的主要组成部分，CaO、MgO是煤中碳酸盐矿物的组成部分。
煤层煤灰熔融性软化温度均大于1100℃，为低熔以上灰分。
6、有害成份
根据收集邻区相同煤层相关资料，矿区内煤岩有害组份的分析结果，磷一般均小于0.01%，砷一般为2-4×10-6，为特低磷、一级含砷煤。
7、煤的变质程度及工业牌号
可采M0、M8、M9煤层，精煤Vdaf分别为8.37％、8.25％；7.73％。
精煤Hdaf分别为3.64％、3.65％；3.84％。
根据中国煤炭分类标准，M0、M8、M9煤层，为无烟煤三号，符号为WY3。
M14煤层原煤Vdaf为7.84％，精煤Hdaf未测试，暂按无烟煤三号对待。
煤的工业用途
根据前面煤质分析资料表明，金银山煤矿煤炭属煤化程度较高的腐植煤类，煤的发热量高，变质程度深，属无烟煤阶段。
按中国煤炭分类标准，煤层为无烟煤三号。
可采煤层原煤为中灰高硫煤。
煤中矿物杂质以粘土矿物、黄铁矿为主。
灰成分以组成粘土矿物的Si02、A1203和Fe203为主，煤灰熔隔性为低熔以上灰分。
可作工业动力、民用取暖、一般工业锅炉、汽化等用煤，尚可作电极、电石工业，合成氨化工用煤等。
煤层气
根据地质工作采集的瓦斯试样。
测定出矿区内各主要可采煤层瓦斯含量在11.9-13.57m3/t之间，全区含量平均为12.49m3/t。
根据体积法计算煤层气地质储量，其计算公式为：
Ci=0.01AhDCad或Ci=0.01AhDdafCdaf
式中：
Cad=100Cdaf（100-Mad-Ad）
Ci-煤层气地质储量，单位为亿立方米（108m3）；
A-煤层含气面积，单位为平方千米（K㎡）；
h-煤层净厚度，单位为米（m）；
Ddaf-煤的干燥无灰基质量密度，单位为吨每立方米（t/m3）；
Cdaf-煤的干燥无灰基含气量，单位为立方米每吨（m3/t）；
D-煤的空气干燥基质量密度（煤的容重），单位为吨每立方米（m3/t）；
Cad-煤的空气干燥基含气量，单位为立方米每吨（m3/t）；
Mad-煤中原煤基水分（ωB），为百分数（%）；
Ad-煤中灰分（ωB），为百分数（%）。
本矿区采用体积法计算煤层气参数的确定：
煤层含气面积:
4.698km2（各算量煤层面积之和）
煤层净厚度：
1.20m（各算量煤层煤厚算术平均值）
煤的空气干燥基质量密度：
1.62t/m3
煤的干燥无灰基含气量：
12.49m3/t，
采取体积法进行计算，本矿区煤层气预算约1.14亿立方米（108m3）。
煤层风、氧化带
根据资源储量核实及详查地质报告，确定本矿区煤层风氧化带向下垂深40m。
矿区地质构造复杂程度整体属简单类型。
（四）瓦斯、煤尘、煤的自燃倾向性和煤与瓦斯突出危险性
1、矿井瓦斯
根据《矿井瓦斯涌出量预测方法（AQ1018-2006）》标准，采用分源预测法对矿井相对瓦斯涌出量进行预测，经计算矿井在开采M8煤层220801工作面时瓦斯涌出量最大，并以M8煤层的数据作为矿井通风及瓦斯抽采的计算依据，按前计算，其回采工作面相对瓦斯涌出量为5.16m3/t，绝对瓦斯涌出量为11.46m3/min，掘进工作面绝对瓦斯涌出量为2×1.05=2.1m3/min，矿井相对瓦斯涌出量为33.36m3/t，绝对瓦斯涌出量为21.1m3/min，本矿为高瓦斯矿井。
2、煤尘爆炸性
根据贵州省煤田地质局实验室2010年9月16日提交的《贵州省金银山煤矿煤尘爆炸性鉴定报告》，鉴定结论为全部共4层可采煤层煤尘无爆炸性。
鉴定结果见表1-4。
表1-4煤尘爆炸性鉴定结果
煤层
采样编号
工业分析
爆炸试验
爆炸性结论
Mad
Aad
Vdaf
焦渣特征
火焰长度（mm）
岩粉量%
M8
2010-M522
3.10
11.80
8.81
2
0
0
无爆炸性
M9
2010-M525
2.79
16.28
9.23
2
0
0
无爆炸性
M14
2010-M527
2.06
30.87
9.98
2
0
0
无爆炸性
M0
2010-M529
3.38
13.62
7.68
2
0
0
无爆炸性
3、煤的自燃性
根据贵州省煤田地质局实验室2010年9月16日提交的《贵州省金银山煤矿煤炭自燃倾向等级鉴定报告》，鉴定结果为全部共3层可采煤层为易自燃煤层（2级）。
鉴定结果见表1-5
表1-5煤的自燃倾向性鉴定结果
煤层
采样编号
工业分析
真相对密度
全硫
煤吸氧量
自燃倾向性分类
Mad
Aad
Vdaf
焦渣特征
TRDd
St，d%
Cm3/g
干煤
M0
2010-M520
3.51
31.86
12.47
2
1.76
4.46
0.64
级
M8
2010-M522
3.10
11.80
8.81
2
1.53
2.80
0.99
级
M9
2010-M525
2.78
16.28
9.28
2
1.57
2.50
0.83
级
M14
2010-M525
2.06
30.87
9.98
2
1.71
3.48
0.91
级
4、煤与瓦斯突出危险性
根据《安顺市金银山煤矿M8煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告》、贵州省煤炭管理局文件（黔煤生产字[2009]132号）“关于《安顺市西秀区蔡官金银山煤矿M8煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定》的批复”、《安顺市金银山煤矿M9煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告》、贵州省能源局文件（黔能源发[2009]150号）“关于《安顺市西秀区蔡官金银山煤矿M9煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定》的批复”的结论：
A、在煤与瓦斯突出危险性鉴定区域内：
M8煤层煤破坏类型属
类构造煤，煤层瓦斯压力为0.22MPa，小于0.74MPa，煤的坚固性系数为0.22，小于0.5，瓦斯放散初速度为27.8mmHg，大于10。
M9煤层煤破坏类型属
类构造煤，煤层瓦斯压力为0.30MPa，小于0.74MPa，煤的坚固性系数为0.69，大于0.5，瓦斯放散初速度为18.21mmHg，大于10，煤层初始释放瓦斯膨胀能为18.24mJ/g，小于弱突出临界值42.98mJ/g。
B、M8煤层在开采标高+1209m水平以上时不具有突出危险性；M9煤层在开采标高+1200m以上时不具有突出危险性。
M0、M14煤层未作煤与瓦斯突出危险性鉴定。
M8、M9煤层未鉴定区域及M0、M14煤层按有突出危险性进行管理。
同时，根据安监总煤装〔2010〕154号文件要求，在采掘过程中，应随时测定煤的破坏类型、煤层瓦斯压力、煤的坚固性系数和瓦斯放散初速度四个指标，只要有一个指标值超标，必须立即请有资质单位进行煤与瓦斯突出危险性鉴定，未鉴定前，严格按突出煤层进行管理，立即采取两个“四位一体”的防突措施。
。
四、矿井开拓系统及掘进工艺
金银山煤矿采用斜井开拓，矿井设主斜井、副斜井、回风斜井3条井筒（已建成）。
井筒均采用砌碹或锚喷支护。
主斜井主要担负矿井煤炭运输和进风任务，副斜井主要担负矿井矸石、设备、材料、人员的提放、铺设管线及进风任务；回风斜井主要担负矿井回风任务。
110804工作面运输巷、回风巷道布置满足要求，但应按照煤与瓦斯突出的要求选择能抵抗侧压的支护方式，加强巷道两侧煤壁的支护。
在今后的回采工作中，必须坚持爆破作业，严禁采用风镐或手镐作业。
五、通风系统
矿井通风系统为中央并列抽出式通风，新鲜风流由主斜井和副斜井进入，乏风通过回风斜井排出。
回风斜井选用FBCDZ-№18-17A型防爆对旋轴流式通风机二台，一台工作，一台备用。
风量18.9～47.8m3/s，负压661～1917Pa，功率N=2×110kW。
配套电机型号：
YBFe315S-6，数量：
每台风机配备2台。
110804回采工作面采用U型通风方式，风流经运输上山→110802运输巷→切眼→110802回风巷→回风上山→总回风平巷→回风斜井→地面。
因此，目前通风系统较为合理。
采区回风巷是专用回风巷。
六、110802工作面综合防突措施
金银山煤矿属高瓦斯矿井按突出矿井进行管理，根据《煤矿安全规程》《防治煤与瓦斯突出规定》等法律法规要求，结合矿井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，110802工作面回采施工过程中坚持区域防突措施先行、局部防突措施补充的原则。
（一）区域防突措施
选择抽放方法的原则矿井抽放瓦斯方法、方式的选择，应根据瓦斯及煤层赋存情况，瓦斯来源、巷道布置方式、矿井开采技术条件、瓦斯基础参数等综合分析比较后确定。
当井下采掘工作所遇到的瓦斯主要来自开采煤层本身，只有抽放开采煤层本身的瓦斯才能解决问题时，应对采掘煤层进行瓦斯抽放；预抽煤层瓦斯措施的防突机理如图。
据M8煤层瓦斯基础参数及煤层赋存规律，110802工作面回采过程中难以用加大风量稀释瓦斯，结合巷道布置方式及瓦斯主要来源等综合分析比较后确定，1100802工作面采用顺层钻孔预抽煤层条带瓦斯的区域防突措施。
1、区域突出危险性预测
1）区域预测方法
根据矿井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。
根据煤层瓦斯压力P进行预测。
如果没有或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据试验考察确定，在确定前可暂按下表预测：
瓦斯压力P（Mpa）
瓦斯含量W（m³/t）
区域类别
P＜0.74
W＜8
无突出危险区
除上述情况以外的其他情况
突出危险区
2）
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