红菱煤矿矿井防治煤与瓦斯突出措施.docx

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红菱煤矿矿井防治煤与瓦斯突出措施

红菱煤矿防治煤与瓦斯突出措施

红菱煤矿

2010年3月26日

红菱煤矿防治煤与瓦斯突出措施

前言

红菱煤矿改扩建后设计年产量为150万吨的竖井，为古生代石炭二迭系煤田，可采煤层有三煤（平均厚0.62米），七煤（由7-1和7-2两个分层组成，7-1煤平均厚0.8米，7-2煤平均厚1.6米，夹矸厚0.1-0.5米）和十二煤（由12-1，12-2，12-3三个分层组成，12-1煤平均厚0.8米，12-2煤厚度为1.32-7.13米，12-3煤平均厚0.8米，12-1煤与12-2煤之间夹矸厚度为0.4-1.2米，12-2煤与12－3煤之间夹矸厚0.1-0.3米，故将12-2煤与12-3煤划为一个复合煤层，命名为12-2煤）。

三煤和七煤层间距49米，七煤和十二煤层间距70米。

煤层倾角0度至45度。

到目前为止（2009年11月），南翼开采下限达-780米，北翼开采下限达-690米。

红菱煤矿为煤与瓦斯突出矿井，据2009年瓦斯鉴定，矿井相对瓦斯涌出量为15.818m3/t，绝对瓦斯涌出量为47.597m3/min，三煤、七煤、十二煤均发生过煤与瓦斯突出，所以三个可采煤层都定为突出煤层。

矿井从建设以来，共发生大小突出136次，其中建设期间4次，生产期间131次，详见附表一。

在136次突出中突出煤总量21838.8吨，平均突出强度160.5吨每次。

按突出发生的煤层统计：

三煤2次，占1％。

七煤9次，占7％，十二煤125次，占92％。

按突出地点分类；石门揭煤15次，上山掘进16次，平巷76次，下山11次，回采面18次。

按突出时的作业方式分，放炮突出94次，风钻打眼时突出8次，风镐作业时突出11次，打大钻时突出3次，出货及其它时突出20次，按突出强度分，50吨以下58次，50-100吨强度42次，100-500吨突出强度的29次，500-1000吨突出强度4次，1000吨以上突出强度的3次。

大型和特大型突出共6次，其中石门突出5次，占83％；按突出形式分类，煤与瓦斯突出50次，压出59次，倾出27次。

第一章矿井概况

一、自然概况

红菱煤矿位于沈阳市苏家屯区红菱镇区域。

始建于1969年，1976年移交投产，设计能力90万吨。

1986年改扩建设计生产能力150万吨,到2007年核定生产能力150万吨。

原井田走向长8Km、倾斜长1.5Km、面积12Km2。

2001年经沈阳煤业（集团）有限责任公司研究决定对红菱煤矿与红阳三矿进行重新划界，将西起红阳三矿风井煤柱及煤层露头，东至F19断层和F19-2断层，北至煤层露头，上限标主-370m，南止F58断层（下限）南北长4.3Km；东西宽1.3Km；面积4.82Km2划归红菱煤矿。

沈大高速公路在井田东北部穿过，另有矿区铁路支线与国铁沈大线接轨交通十分便利。

二、煤层与煤质

原井田含煤地层为上石炭系的太原组及下二迭系山西组，沉积稳定发育良好，共含煤14层，自上而下1#~7#煤层赋存在山西组；8#~14#煤层赋存在太原组，其中3#、7#、12#煤层为全区发育的可采煤层，尤其12#煤层最佳，分布广、厚度大其储量占全区总储量的1/2以上，2#、6#、11#、13#煤层全区普遍沉积，但仅局部可采，其余各煤层沉积不够稳定为不可采煤层。

原井田煤为深黑色、强玻璃光泽、条带状结构、层状构造、性脆易碎，稍受外力后大都呈粉沫状煤粒。

12煤上部常见透镜状及团块状黄铁矿，七煤及十二煤又可偶见弱丝弱光之丝炭，煤质牌号为肥煤、焦煤、瘦煤三种。

西区地层以奥陶系灰岩作为含煤地层基岩，其上覆岩层依次为石炭系、二迭系、侏罗系及第四系，含煤地层为上石炭系太原组及下二迭系山西组，共含煤14层，可采有五层，分别为3#、7#、12#-1、12#-2、13#煤层。

其中3#煤层位于山西组上部；7#煤层位于山西组下部；12#-1、12#-2、13#煤层位于太原组下部，西区以瘦煤为主，其次有少量焦煤、贫煤零星出现。

三、沼气、煤尘及煤的自然发火概况

红菱矿为高沼气煤与瓦斯突出矿井，72年建井期间发生第一次煤与瓦斯突出以来至今共发生煤与瓦斯突出136次，平均突出强度160.5吨，最大突出强度5390吨，矿井采用中央两翼对角式通风，南翼采用K2800/1680-2A型主扇，电机功率1250KW；风量10200m3/min；北翼采用BD-Ⅱ-6№20型主扇，电机功率500KW，风量1850m3/min。

矿井煤尘爆炸指数3煤27.8%；7煤21.5%；12煤19.60%。

具有爆炸危险，矿井有自然发火倾向，发火期为3~6个月，自生产以来，7煤、12煤均发生过自然发火现象。

煤层瓦斯含量，西区12煤、13煤平均为10.8m3/T；7煤平均为10.05m3/T；3煤平均为7.61m3/T；老区12煤瓦斯含量22.5m3/T；7煤平均为12.8m3/T；3煤平均为14.4m3/T；煤层瓦斯压力7煤为2.4~3.1MPa；12煤为4.1~7.6MPa；煤层透气性系数12煤为0.00014~0.0006m2/at2.d，钻孔瓦斯流量衰减γ=0.05515，初始流量值为8.57~17.29m3/min。

瓦斯梯度，根据已采区域和回采工作面的瓦斯涌出资料统计分析，7煤瓦斯绝对量梯度平均值为1.6m3/min.hm；相对量梯度5.9m3/T.hm；12煤瓦斯绝对量梯度平均值为1.8m3/min.hm；相对量梯度2.19m3/T.hm。

四、矿井抽放现状

红菱煤矿有地面抽放泵站两座，分别是矿区矸石山和三矿风井地面抽放泵站，矿区矸石山地面泵站内安装3台抽放泵，其中2台CBF610型水环真空泵，1台SK-135型水环真空泵，现使用1台CBF610型水环真空泵，其余备用；三矿风井抽放泵站内，安装2台CBF730型水环真空泵，其中一台运转、一台备用。

井下共有6处临时抽放泵站，分别是-780南石门移动抽放泵站、西区四川抽放泵站、南三-600抽放泵站、西三区-680抽放泵站、-700南石门移动抽放泵站、西三区-680回风绕道移动抽放泵站。

其中-780南石门移动抽放泵站安设1台ZWY-105/132X型泵，停用；西三区-680抽放泵站安设1台ZWY-105/132X型泵，使用；西区四川抽放泵站安设1台SK-120型泵，使用；南三－600泵站安设1台SK-60型泵，停用；-700南石门移动抽放泵站安设1台ZWY-105/132X型泵，待用；西三区-680回风绕道移动抽放泵站安设1台ZWY-105/132X型泵，待用。

地面矿区矸石山抽放系统与井下采用立孔连接，孔底标高均在-550水平，位于付井主石门、一石门、二石门各一处，共三个立孔，孔径分别为1×Ф273mm、1×Ф219mm、1×Ф377mm。

地面三矿风井抽放系统与井下采用立孔连接，孔底标高为-593水平，位于西三采区抽放孔通路巷内，孔径为1×Ф529mm。

矿井现有两套抽放系统，其中一套为地面矿区矸石山抽放系统用于抽放南翼采区、北翼采区、西一采区、西二采区工作面及采空区瓦斯。

南北翼采区、西一、西二采区抽放系统主管为Ф529mm×1774m、Ф325mm×9210m，分管为Ф325mm×1710m，支管为Ф275mm×2740m。

另一套为地面三矿风井抽放系统用于抽放西三采区工作面高位钻孔瓦斯。

井下-680移动抽放系统专门用于抽放西三采区采空区瓦斯。

三矿风井抽放系统主管为双排Ф325mm抽放管×760m，分管为Ф325mm×1350m。

井下-680移动抽放系统主管为Ф325mm×880m，分管为Ф275mm×1350m。

全矿井下抽放系统管路长为19774米。

五、瓦斯利用

红菱煤矿矿区矸石山永久抽放系统利用工程竣工于2000年9月份，矿区矸石山地面泵站位于工业广场矸石山南侧，占地面积26000m2，泵站内设有一万立方米储气罐一座，工业广场燃气锅炉两台，煤层气发电厂一处。

为充分开发瓦斯利用资源，矿区矸石山抽放泵站地面管网形成两套供气系统，抽高瓦斯浓度时由抽放泵排气端进入储气罐，由储气罐向煤层气电厂供气。

抽低浓度瓦斯时由抽放泵直接向煤层气电厂供气（6台低瓦斯浓度500GF-RW发电机组供气）。

三矿风井地面抽放泵站于2009年6月份建成，8月份开始抽采西三区3701工作面高位钻孔瓦斯，向三矿风井院内瓦斯发电厂供气。

风井院内设有一座瓦斯发电站，站内安装8台低浓度瓦斯（500GF-RW）发电机组。

附历年红菱矿抽放瓦斯统计表

年度

红菱矿抽放瓦斯统计表表1

参数

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

抽放量

（万m3）

258.1

416.8

396

546.7

798.3

1465

1648.5

利用量

（万m3）

117

345

481

排放量

年度

（万m3）

258.1

416.8

396

546.7

681.3

1120

1167.5

参数

2004

2005

2006

2007

2008

2009

抽放量

（万m3）

682.3

1308.3

1214.3

677

519

924

利用量

（万m3）

375

666.5

643.6

158.5

116

390

排放量

（万m3）

307.3

641.8

570.7

518.5

403

534

六、抽放方式

依据矿井瓦斯来源，煤层透气性及近年来在瓦斯突出治理工作的经验分析，总结出一套瓦斯综合治理方法。

现采用的抽放方法为高位钻孔、（高位抽放巷）高位水平长钻孔、工作面上尾埋管及插管、顺层预抽钻孔、底板巷打密集穿层钻孔预抽等。

第二章区域防治突出措施

第一条、矿井区域突出危险性划分

红菱煤矿南翼采区、北翼采区各主采煤层均发生过突出，所以南北翼采区主采煤层为突出煤层。

抚顺煤科院对西一区、西二区采区鉴定为非突出煤层、西三采区局部煤层为有突出危险煤层。

第二条、区域防突措施

矿井南翼、北翼采区，西三区12煤局部区域采取区域性防突措施，措施如下：

一、我矿在南翼、北翼采区采取密集钻孔预抽煤层瓦斯区域性防突措施，具体措施为在12煤底板距12煤法距20m左右的岩层中布置若干条瓦斯抽放巷，布置一条回风上山连接各条抽放巷，回风上山与采区回风道贯通，形成通风系统。

在抽放巷内每隔5m布置一组钻孔，每组钻孔都向12煤打穿层钻孔，钻孔终孔进入12煤顶板0.5m。

钻孔为网格式布置，孔距在煤层走向和倾斜方向上均保证终孔处是5×5m，钻孔竣工后接入抽放系统进行抽放。

密集钻孔平面布置示意图

密集钻孔剖面布置示意图

二、西翼采区采取远距离上保护层作为区域防突措施

在红菱煤矿西区采用开采7煤，保护12煤的区域防突措施。

7煤位于12煤的上部，层间距为60～70m。

首先开采7煤，在开采7煤过程中，由于保护层的采动作用，使得7煤底板岩层产生大量裂隙，12煤获得卸压效果，被保护层12煤卸压瓦斯沿裂隙排出，从而降低12煤层瓦斯含量和压力。

通过开采远距离上保护层7煤，使西区12煤得到保护。

第三条、区域措施效果检验

预抽煤层瓦斯区域防突措施效果检验采用残余瓦斯压力指标进行检验，如果没有或者缺少残余瓦斯压力资料，也可根据残余瓦斯含量进行检验，并且煤层残余瓦斯压力小于0.74MPa或残余瓦斯含量小于8m3/t的预抽区域为无突出危险区,否则,即为突出危险区,预抽防突效果无效。

但若检验期间在煤层中进行钻孔等作业时发现了喷孔、顶钻及其它明显突出预兆时，发生明显突出预兆的位置周围半径100m内的预抽区域判定为措施无效，所在区域煤层仍属突出危险区。

当采用煤层残余瓦斯压力或残余瓦斯含量的直接测定值进行检验时，若任何一个检验测试点的指标测定值达到或超过了有突出危险的临界值而判定为预抽防突效果无效时，则此检验测试点周围半径100m