南阳庙矿井区域性防突治理技术方案.docx
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南阳庙矿井区域性防突治理技术方案
南阳庙煤矿区域性防突治理技术方案
为严格执行《防治煤与瓦斯突出规定》消除煤与瓦斯突出，确保矿井生产安全，根据股份公司2月7日办公会议安排以及南阳庙矿井的实际情况，编制了矿井区域性防突治理技术方案。
一、区域性防突治理技术方案编制依据
1、《防治煤与瓦斯突出规定》
2、《煤矿安全规程》
3、《煤矿瓦斯抽采规范》
二、南阳庙井田概况
1、位置与交通
南阳庙煤矿为国有煤矿，隶属湖南省黑金时代股份有限公司南阳矿业公司。
井田位于耒阳市城东南36km的南阳镇境内，开采郴耒煤田白沙向斜东翼煤层。
井田范围北起20勘探线与夏塘井田相接，南止于F10边界断层同淝江井田相邻，浅部以6煤露头为界，深部到6煤-400水平。
走向长2.75km，倾向宽0.7km，面积约2.0km2。
矿区有矿山专用标准铁路经星子所、白山坪、珠矾淮与京广铁路相接全长约21km。
南阳有公路经夏塘于司兰桥与S320公路接通。
也可经星子所于龙塘与S320公路相通，交通便利。
2、矿井设计生产能力及服务年限
南阳庙煤矿1969年由武汉煤矿设计院设计，当时矿井设计能力为9万吨，1971年9月由湖南省煤炭工业局重新设计，矿井设计能力为20万吨。
1971年开始兴建，1973年湘勘一队修改了原地质报告，湖南省煤炭局以（73）湘煤基字第843号文批准湘勘一队修改后的地质报告，1974年湖南省煤矿设计院依据修改后的地质报告，又进行矿井设计修改，矿井设计能力为10万吨，服务年限为25.6年，于1977年10月投产，投产后发现煤层极不稳定，储量很不可靠，1982年经湖南省煤炭工业厅批准降为生产勘探井，2006年矿井核定生产能力7万吨，2010年实际原煤产量5.52万吨。
3、地质构造情况
井田构造总体为一单斜，地层走向北东50～60°。
褶曲不发育，断层较多，F2、F3、F4、F5、F10、F13、F15及高塘湖“飞来峰”，南阳“飞来峰”，其中F2为主干断裂，贯穿全井田，其它断层分布范围较小。
主采的6煤层顶、底板起伏不平，形态复杂，小型断层频繁出现，对矿山开发、生产影响最大。
褶曲：
井田内褶曲不发育，反映明显的是仅高塘湖“飞来峰”背斜构造，位于井田西部，轴线走向近南北，为向北倾伏的背斜，核部为7煤组地层，东翼地层走向为北25°西，倾向东，倾角40～50°；西翼地层走向为近南北，倾向西，倾角70°左右，局部有倒转现象。
该背斜只发育于浅部，但对“飞来峰”中的地层发生影响。
断层：
该区断层较多，其中F2为主干断裂。
对5煤以上地层起破坏作用的有F4、F5、F13、F15。
南部F10对6煤层起破坏作用。
矿井地质构造极为复杂，煤层赋存极不稳定，储量可靠程度极低，顶底板变化大，煤层呈鸡窝状。
4、水文地质情况
地表水：
井田内地表水系不发育，没有水库和较大河流，水塘零星分布，在12勘探线以南有一条季节性小溪，发源于东山堰，沿11线从大冶组流至龙潭组下段，流入淝江河，汇入耒河。
在12线以南已留设建筑物煤柱，该小溪对矿井开采没有影响。
岩层含水性：
井田含煤地层的含水性是微弱的。
老窑水：
井田老窑开发已有上百年历史，多在煤层露头附近。
断层导水性：
根据矿井生产实际揭露情况，均为极弱至不导水，
根据《煤炭资源地质勘探规范》规定，矿井水文地质为简单型。
矿井最大涌水量达297m3/h，最小为51m3/h。
5、开采条件
该矿井属煤与瓦斯突出矿井，煤层无自燃倾向性，无煤尘爆炸性。
南阳庙煤矿6煤层瓦斯参数表
序号
参数名称
单位
数值
1
煤的坚固性系数
0.3
2
瓦斯放散初速度△P
40
3
水分Mad
%
3.495
4
灰分Aad
%
27.455
5
挥发分Vdaf
%
7.83
6
真密度TRD
t/m3
1.805
7
视密度ARD
t/m3
1.765
8
孔隙率F
%
2.2
9
瓦斯吸附常数a
m3/t
32.47
10
瓦斯吸附常数b
MPa-1
2.323
11
煤层瓦斯含量X
m3/t
9.2
12
煤层透气性系数λ
m2/MPa2·d
0.4477
13
钻孔流量衰减系数α
d-1
0.2506
14
煤层瓦斯压力P
MPa
2.07
6、矿井资源条件
南阳庙矿含煤7层，分别为1、2、5、6、7、8、9煤。
据勘探和生产资料，6煤全区发育，但局部不可采，9煤层在16～20勘探线－350m以下深部可采，5煤层为偶尔可采煤层，1、2煤层为不可采煤层。
7、8煤层仅浅部出露，深部被F2断层断失。
6煤层（主采煤层）：
直接顶板为粉砂岩，少量砂质泥岩，底板为细砂岩，煤厚0～15.45米，平均2.32米，钻孔可采率为71%，变异系数为144%。
局部有夹矸1～2层，夹矸厚0.11～0.39米，一般为砂质泥岩、泥岩。
该井田6煤层厚度变化大，主要呈煤包状、瓜藤状产出。
9煤层：
直接顶板为粉砂岩或砂质泥岩，底板为细砂岩，煤厚0.29～30.36米，平均为11.21米。
5个钻孔穿过该煤层，可采4个点，局部有夹矸1层，厚0.31米，为砂质泥岩。
9煤层在16～20勘探线－350m以下深部可采，在11勘探线浅部有可采点，但因F2正断层影响在矿井范围不连续，距6煤层层间距136.76m。
该矿井内的煤层均为高变质程度的无烟煤。
6、9煤层属低中灰分、低硫分、特高热值2号无烟煤，可作动力用煤和民用煤。
截止2010年末保有资源储量如下表：
2010年末保有资源储量表单位：
万吨
名称
煤层
资源量
基础储量
可采储量
－120报废水平
43.5
6.8
5.4
116采区
6
43.5
6.8
5.4
－270生产水平
6
21.66
17.7
216采区
6
3.5
2.8
22采区
6
12.3
9.8
246采区
6
3.72
3.0
266采区
6
2.66
2.1
－400延深水平
85.9
67.0
63.6
316采区
6
18.8
15
326采区
6
32.3
36
346采区
6
3.9
3
306采区
6
12
9.6
329采区
9
65.5
349采区
9
26.7
合计
129.4
218.86
86.7
7、矿井抽采系统
2008年，该矿建立了地面永久瓦斯抽采泵站，安装了两台抽放泵，型号为2BEA-252型，电机功率为45千瓦。
抽采主管管径为160mm，由地面泵站经南风井接到-120副井底，再通过三通连接北翼和南翼各采区，北翼主抽采管由-120北大巷经246轨道上山进入-270北大巷，连接各个抽采钻场，联通266轨道上山连接266-235北中巷的各抽采钻场。
南翼主抽采管由-120南大巷经216一号通风上山、2163二号通风上山，再经31轨道上山预计通往31的各个抽采石门、钻场和底板抽采巷，管径为110mm。
抽采主管隔一定距离安设放水器，定时放水，并挂牌管理。
抽采支管管径为80mm，铺设在各个抽采石门、钻场和底板抽采巷，与抽采主管连接形成管网。
8、矿井通风系统
矿井采用底板主斜井、副斜井、南风井和北风井四个井筒斜井开拓，有主斜井、副斜井、北风井三个能行人直通地面的安全出口。
矿井通风方式为混合式。
通风方法为抽出式。
南风井安装2台同等能力型号为4-72-№16B型的离心式抽风机，其主要技术参数为：
风量范围为24m3/s～25.6m3/s，全压范围为951～1019Pa。
主轴转数为560转/分，电机功率37kw。
北风井安装2台同等能力型号为BD-Ⅱ-6-№14型轴流式抽风机，其高效区风量范围为：
18m3/s～43m3/s，高效区风压范围：
713pa～2498pa，所配电机功率为2×45kw，南、北风井采用双回路供电。
矿井第一水平已开采完毕，现开采水平为第二水平，第三水平在掘-400大巷。
各采区内进、回风巷都贯穿整个采区，生产水平和采区实行分区通风，每个作业地点的回风都是独立，整个矿井除开拓延伸岩巷工程存在共用风巷通风外，无其它串联通风现象。
9、监测监控系统
矿井使用KJ101型安全监控系统，监控覆盖范围为全井采掘工作面，总回、硐室、主扇房、瓦斯泵房、变电所；对瓦斯、温度、风门开闭、风量、水仓水位、抽采管负压等进行24小时不间断监控上传；监控系统主线从地面调度室铺设到井下各个监控分站，再分出分线连接至各个探头。
目前共有11台监控分站，23台瓦斯传感器，6台风量传感器、地面管道流量、管道温度、管道负压传感器各1台，水位传感器4台、风门开闭传感器4台。
系统运行正常，对矿井安全生产起了很好的保障作用。
10、矿井开拓情况
南阳庙矿井为双斜井底板开拓，设有主井、副井和北风井。
主井口标高+130.2m、落底标高为-120m、坡度为28°；副井口标高+130.1m、落底标高为-120m、坡度为28°；北风井口标高为+144.3m、落底标高为+30m。
矿井设计分3个水平，开采标高为＋30m～－400m。
第一水平+30m～-120m，已开采完毕；第二水平-120m～-270m，为现生产水平；第三水平-270m～－400m为延深水平。
216采区开采至-240水平以下，246采区的2466工作面二号上山开采至-230水平以下。
2465储量落空，2466北块储量落空。
266采区已开采至-200水平以下。
目前抽采地点2466一、二、三号钻场。
266-235一、二、四号钻场。
266C块正在布置底板巷，形成风流后进行区域预测和底板巷预制煤层瓦斯，接替采区为316、326采区。
11、煤层开采顺序
南阳庙目前只采6煤，由浅往深，从上往下进行开采。
三、防治突出技术措施
（一）、区域突出危险性预测
根据矿井采掘工程布置，需要采取区域防突的地点为2666C块工作面、31、32采区。
南翼接替采区316采区，公司已经与湖南煤研所签订科研项目合同，由该所对31采区-270～-310水平进行开拓后区域突出危险性预测。
北翼接替采区32采区-270～-310预计在7月份开始布置通风系统，然后进行区域预测。
-400水平对9煤瓦斯参数进行测定及预测。
经开拓后预测，若煤层残余瓦斯压力≥0.74Mpa,瓦斯含量≥83/T,则判定为有突出危险区，采取区域防突措施，若煤层残余瓦斯压力＜0.74Mpa,瓦斯含量＜8m3/T,且无动力现象，则判定为无突出危险区。
（二）、区域防突措施
根据《防治煤与瓦斯突出规定》第四十条的要求，区域防突措施应当优先采用开采保护层，但南阳庙煤矿主采6煤，其他煤层都不可采，不具备开采保护层的条件。
根据《防治煤与瓦斯突出规定》第四十一条的要求，在突出煤层不具备开采保护层条件的情况下，采用石门、底板巷和顺层预抽煤层瓦斯区域防突措施。
1、石门揭煤区域防突措施
根据《防治煤与瓦斯突出规定》第四十九条第四项的要求，石门揭煤工作面掘进的过程中要边探边掘，确保在距离6煤层法线距离不小于7m时停止掘进，打穿层钻孔进入煤层，必须穿透煤层全厚并进入顶板不少于0.5m。
钻孔选取2.8m的抽采半径，孔径75mm，均匀分布，在煤层顶板的钻孔间距不得大于5.6m。
孔的最小控制范围是石门揭煤处巷道轮廓线外12m,同时保证整个控制范围的外边缘到巷道轮廓线的法线距离不得小于5m。
2、溜子道区域防突措施
在掘溜子道前必须对溜子道周边煤层施行区域防突措施，有两种方法：
（1）、设置专门的底板巷打穿层钻孔进入溜子道所在煤层进行预抽。
根据《防治煤与瓦斯突出规定》第四十九条第二项的要求，底板巷在掘进时应尽量与溜子道平行，同时与煤层的法向距离不小于7m.钻孔成网格式布置，抽采半径为2.8m。
孔径75mm，钻孔进入煤层顶板不少于0.5m。
因为6煤是40度的倾斜煤层，所以钻孔控制范围应最少为溜子道的上帮轮廓线外至少20m，下帮至少10m。
底板巷的长度应尽量确保里面所打的钻孔能够控制整个溜子道的全长。
如果因为地质原因不能继续打底板巷，可以使用第2种方法抽放瓦斯。
（2）、使用顺层钻孔预抽煤巷条带瓦斯。
根据《防治煤与瓦斯突出规定》第四十九条第五项的要求，在溜子道的开门处或已经经过底板巷穿层钻孔抽采经区域性防突措施效果检验达标后开掘的溜子道如需继续往前掘，应施工顺层钻孔预抽溜子道的条带煤层瓦斯。
钻孔均匀分布，选取2.8m的抽采半径，钻孔控制的条带长度不小于60m，溜子道外侧的范围为上帮轮廓线外至少20m，下帮轮廓线外至少10m。
3、回采区段区域防突措施
根据《防治煤与瓦斯突出规定》第四十九条第一项要求，回采区段使用顺层钻孔预抽煤层瓦斯。
当溜子道掘成之后，从溜子道施工往上的顺层钻孔控制回采区段内的整个开采块段、两侧的切眼及其外侧至少15m的的煤层。
如果切眼上方的回风巷所在煤层条带不属于被保护区，那么钻孔必须超过回风巷所在的位置，继续往上至少20m.
4、钻孔的封孔要求
根据《防治煤与瓦斯突出规定》第五十条规定，所有的穿层钻孔封孔段长度不得小于5m，顺层钻孔的封孔段长度不得小于8m。
封孔管可采用抗静电的工程塑料或铁管，抽采管在孔内端钻10～20个直径10mm的小孔，并用双层铁筛网扎好。
为避免抽采管因晃动而影响封孔质量，孔口处用水泥沙浆将抽采管封固，或用木楔楔好。
封孔后抽采钻孔孔口负压不小于13kpa，预抽瓦斯浓度不小于30%，地面抽采泵工作负压达到60kpa，且保证足够的抽采时间。
（三）、区域性防突措施效果检验
区域性检验主要采用检验残余瓦斯压力和吨煤残余瓦斯含量的方法及石门揭煤时采用钻屑瓦斯解吸指标。
1、石门区域性防突措施效果检验
根据《防治煤与瓦斯突出规定》第五十二条规定，石门揭煤区域防突措施可以采用钻屑瓦斯解吸指标进行措施效果检验，第五十五条第三项规定，进行检验时，至少布置4个检验测试点，分别位于预制区域内的上部、中部和两侧，并且至少有1个检验测试点位于要求预抽区域内距边缘不大于2m的范围。
同时检测孔不能与抽采孔互通，发生串孔现象。
采用钻屑瓦斯解吸指标对穿层钻孔预抽石门揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施进行检验时，只有当△h2＜200Pa或K1＜0.5，且S＜6kg时为无突出危险区，否则，即为突出危险区，预抽防突效果无效。
检验期间在煤层中进行钻孔等作业时发现了喷孔、顶钻及其他明显突出预兆时，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。
2、溜子道区域性防突措施效果检验
（1）、采用检验残余瓦斯压力的方法。
采用的底板巷穿层钻孔预抽煤巷条带瓦斯，根据《防治煤与瓦斯突出规定》第五十五条第二项要求，在煤巷条带每间隔30～50m至少应布置1个检验测试点。
检验孔施工完毕后，必须安装压力表，然后记录好压力表的数值，数值一直在增加时不能作为残余瓦斯压力的检验值，必须要数值增加到顶峰并稳定后，且瓦斯压力小于0.74MPa以下，才可认为区域性抽采效果达标。
如果是采用的顺层钻孔预抽煤巷条带瓦斯，施工两个与被保护溜子道等长的检验孔，检验方法同上。
（2）采用检验吨煤残余瓦斯含量的方法。
无论是穿层钻孔还是顺层钻孔预抽煤巷条带瓦斯，都必须控制溜子道上帮至少20m,下帮至少10m内的煤层瓦斯。
以此来计算溜子道条带式的控制煤量，从而计算出该条带式的瓦斯储量，再减去抽采量和风排量，就得出该工作面的残余瓦斯含量，当残余瓦斯含量降至8m3/t以下，才可认为区域性抽采效果达标。
3、回采区段区域性防突措施效果检验
（1）、采用检验残余瓦斯压力的方法。
根据《防治煤与瓦斯突出规定》第五十五条第一项的要求，因南阳庙煤矿316采区的各个回采区段加上其切眼和风巷需要控制的周边范围的长、宽均没有120m,所以沿采煤工作面推进方向每间隔30～50m只需要布置1个检验孔就可以了。
检验孔施工完毕后，必须安装压力表，然后记录好压力表的数值，数值一直在增加时不能作为残余瓦斯压力的检验值，必须要数值增加到顶峰并稳定后，且瓦斯压力小于0.74MPa以下，才可认为区域性抽采效果达标。
（2）、采用检验吨煤残余瓦斯含量的方法。
工作面以所有穿层钻孔的见煤长度来计算其回采区域内的平均煤厚，并换算出该工作面圈定的可采储量。
2008年鉴定我矿吨煤瓦斯含量为8.523/t，以此计算该工作面总的瓦斯储量，再减去抽采量和风排量，就得出该工作面的残余瓦斯含量，当残余瓦斯含量降至8m3/t以下，才可认为区域性抽采效果达标。
工作面总瓦斯储量=平均煤厚×瓦斯含量
残余瓦斯含量=工作面总瓦斯储量-抽采量-风排量
风排瓦斯量=时间×风量×回风流瓦斯浓度
4、经区域性防突措施效果检验发现仍为突出危险区应继续进行抽采，或补充新的区域防突措施，直到区域措施效果检验为无突出危险区后方可进入区域验证阶段。
（四）、区域验证
1、石门揭煤区域验证
根据《防治煤与瓦斯突出规定》第五十七条的规定，可以使用综合指标法、钻屑瓦斯解吸指标法进行石门揭煤区域的验证。
2、溜子道和回采区段区域验证
根据《防治煤与瓦斯突出规定》第五十七条的规定，溜子道和回采区段的区域验证采用钻屑指标法。
并且要符合下列要求：
（1）、工作面进入该区域时，立即连续进行2次区域性验证。
（2）、工作面每推进10-50m,至少再进行2次区域性验证。
（3）、构造破坏带连续进行区域验证。
（4）、在煤掘工作面还应至少打一个超前距不小于10m的超前孔，探测地质构造和观察突出预兆。
3、当区域验证为有突出危险或超前钻孔等发现了突出预兆，则该区域以后的采掘作业均应当执行局部综合防突措施。
如果区域验证为无突出危险时，应当采取安全防护措施后进行采掘作业。
但若采掘工作面为该区域进行的首次区域验证时，采掘前还应保留足够的突出预测超前距。
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