实兴煤矿上保护层开采区域消突评价报告.docx
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实兴煤矿上保护层开采区域消突评价报告
实兴煤矿上保护层开采区域消突评价报告
————————————————————————————————作者：
————————————————————————————————日期：
贵州鲁中矿业有限责任公司
织金县实兴煤矿
上保护层开采区域消突评价报告
编制日期:
二〇一四年三月二十三日
矿井编制、会审人员
编制人：
时间：
年月日
通风科：
时间：
年月日
生产科：
时间：
年月日
安全科：
时间：
年月日
生产矿长：
时间：
年月日
安全矿长：
时间：
年月日
机电矿长：
时间：
年月日
矿总工程师：
时间：
年月日
矿长：
时间：
年月日
公司会审人员
通风部：
时间：
年月日
生产部：
时间：
年月日
安全部：
时间：
年月日
公司总工程师：
时间：
年月日
公司审批意见：
1、在进入该区域采掘作业前及采掘过程中要严格按照《防治煤与瓦斯突出规定》要求，认真进行区域验证。
只有区域验证无突出危险性，且无突出预兆（打钻过程中无喷孔、顶钻、卡钻等现象），方可认定该区域消突措施有效。
2、在采掘过程中，一旦区域验证有突出危险，或打钻过程中有喷孔、顶钻、卡钻等突出预兆，即认定该区域消突措施无效。
按照《防治煤与瓦斯突出规定》要求，应进一步实施区域消突措施，待执行进一步区域消突措施后，再次进行区域消突效果检验。
3、遵照《防治煤与瓦斯突出规定》要求，坚决做到“两个四位一体”八个环节的闭环管理，认真落实公司提出的“探查、抽放、评价、控制、防护”五步骤。
首先抓好探查：
即岩巷揭煤、煤巷等构造和安全防护措施落实，同时抓好抽放、评价、控制三个环节，预防煤与瓦斯突出事故的发生。
4、按照《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》要求，确保抽采达标后进行采掘作业。
加强矿井瓦斯抽放工作，坚决执行“先抽后采掘”的规定，坚决做到“不抽不采、不抽不掘”，抽采不达标不采、掘。
5、确保矿井安全管理工作，加强防突措施落实的过程监督，确保各项防突措施的落实。
贵州鲁中矿业有限责任公司
二〇一三年十二月十日
第一章概述
煤与瓦斯突出严重影响了矿井安全生产,根据治理煤与瓦斯突出最有效、最经济的防治技术是开采保护层,在优先开采保护层的开采的条件下，我矿首次尝试开采保护层以消除煤层突出危险性,采取开采15煤作为上保护层开采,解放下层21煤，由于首次开采上保护层,本报告按照有关规定必须对保护效果进行考察。
第二章保护层开采情况
一、工作面情况
15煤层做为保护层开采，开采面积为10.2万m2，开采煤量为17.9万t；上覆B11
被解放煤量38.5万t；下覆B8被解放煤量为21.8万t。
B10煤层开采后，下覆的B8煤层得充分卸压。
B10煤层对下覆B8煤层卸压范围大于根据《防突细则》所圈定的范围，上山方向的卸压角接近115o，见图4
1、采煤工作面布置情况
首采工作面布置在M15煤层中，沿M15煤层走向布置工作面。
运输巷、回风巷沿M15煤层底板掘进，煤层平均厚度为1.4米。
工作面走向长410米。
截止目前，
M15煤层采煤工作面的运输巷、回风巷的巷道掘进均为爆破作业。
2、煤层顶底板条件
实兴煤矿地处高山，煤层顶底板稳定，褶曲小断层发育。
煤层直接顶细砂岩、粉砂岩，底板为钙质泥岩、粉砂岩。
底版为粉砂岩、泥岩，此类顶板随工作面的推进而冒落，离地表浅，透气性良好。
3、地质构造情况
实兴煤矿地处高山，井田位于长岗向斜西南翼北西段，地层倾向220°～210°，倾角23°～21°为单斜构造，根据东翼已掘进的巷道揭露的情况，煤层顶底板稳定，褶曲小断层发育。
4、水文地质
该掘进工作面对应地表为山坡地，无建筑物及水体，根据已掘进的周围巷道揭露情况，煤层及顶板中有裂隙水渗透，但对采煤工作面施工无大的影响。
煤层裂隙较发育，
回采过程中会出现煤层裂隙水渗透，
二、瓦斯治理情况
第三章评价概况
第一节评价范围
设计预抽控制区域为矿井拐点范围内6煤层+1855～+1870m区域。
第二节评价依据
《煤矿安全规程》（2011版）；
《煤矿瓦斯抽采基本指标》（AQ1026-2006）；
《煤矿瓦斯抽采规范》（AQ1027-2006）；
《防治煤与瓦斯突出规定》；
《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》（安监总煤装[2011]163号）
《织金县实兴煤矿开采方案设计（变更）》；
《织金县实兴瓦斯抽放系统方案设计》；
《织金县实兴煤矿防治煤与瓦斯突出设计》等。
第三节评价过程简述
根据已采取的防突措施的控制范围内，煤层残余瓦斯压力和含量达到《防治煤与瓦斯突出规定》的要求（小于0.74MPa、8m3/t），进行评价。
成立评价、评审组织机构
分别成立评价组和评审组对矿井拐点范围内6煤层+1855～+1870m区域进行评价。
评价组成员：
组 长：
汤玉山（矿长）、程传勇（矿总工程师）
副组长：
何春模（安全矿长）、黄政权（生产矿长）、纪德宽（机电矿长）
成 员：
通风科
生产科
安全科
评审组
组长：
公司总工程师
副组长：
安全副总、生产副总
成员：
通风部
安全部
生产部
项目分工
评价组：
生产科负责收集整理工作面瓦斯地质资料，落实工作面的布置；通瓦科负责完善通风系统及防突设施；抽采队负责措施贯彻。
通风队执行好安全防护措施；通瓦科负责资料的收集、整理及报告的编制；抽采队负责区域防突措施和局部综合防突措施的实施；安全科负责监督各项措施的实施；矿总工程师负责组织报告的评价。
评审组：
负责审查报告，提出并落实报告中未完善的措施及资料，交组长审核后定稿。
第四章瓦斯抽放、消突区域基本情况
第一节瓦斯抽放、消突区域范围
瓦斯抽放、消突区域：
为矿井拐点范围内6煤层+1855～+1870m区域范围。
钻孔控制范围：
下部标高+1851m（下部标高+1855m消突区域轮廓线以外6煤层倾斜长15m），上部标高+1870m，东起矿井边界，西至矿井边界；走向长726m，倾斜宽77m。
第二节瓦斯抽放、消突区域与周边关系
六煤层（矿井拐点范围内+1855～+1870m区域）瓦斯抽放、消突区域上部为11轨道、11回风、11皮带巷；下部为全煤；西部为全煤；东面为全煤。
第三节瓦斯抽放、消突区域与地表关系
根据井上下对照图，该区域埋深：
150m，地表无建筑物及其它设施，为山坡地。
6煤层瓦斯地质说明书
（矿井拐点范围内+1855～+1870m区域）
煤层产状（°）
倾向
南东向
倾角
14
煤层厚度
2.6m
煤层稳定性
属稳定型煤层
宏观煤岩类型
容重
坚固性系数
煤的破坏类型
煤尘爆炸指数
煤的自燃发火期
1.6t/m3
0.49
Ⅲ
无煤尘爆炸性
不易自燃
区域预测情况
煤层瓦斯压力P=0.30MPa，煤层瓦斯含量W=5.57m３/t
煤层顶板特性
顶板为泥质粉砂岩
煤层底板特性
底板为粉砂质泥岩
煤层、顶底板及地质构造等因素对突出影响的综合述评
根据贵州省能源局文件（黔能源煤炭[2011]579号）：
关于对织金县三塘镇秀华煤矿6号、7号煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告的批复，秀华煤矿+1870米标高以上的6号煤层无突出危险性，+1855米标高以上的7号煤层无突出危险性，在鉴定范围内的6、7号煤层按照突出矿井非突出煤层进行设计管理，在鉴定范围外的6、7号煤层及其它未进行鉴定煤层须按突出危险性煤层设计管理。
根据已开采11601采面工作面、11602运输巷掘进工作面和地质资料综合分析，（矿井拐点范围内+1855～+1870m）设计区域6煤层赋存稳定，平均厚度为2.58m-2.66m，平均2.6m，煤层倾角13°-14°，地质构造简单。
根据贵州盘江投资控股（集团）煤矿设计研究院有限公司提供的《贵州省织金县三塘镇秀华煤矿开采方案（变更）安全设施设计说明书》在+1855～+1870m区域，预测煤层瓦斯压力0.30Mpa，煤层瓦斯含量5.57m３/t；检测最大值：
煤层瓦斯压力0.30Mpa，瓦斯含量5.57m³/t；为无突出危险区。
第五章区域综合防突措施
第一节区域突出危险性预测
一、煤层瓦斯参数预测：
（1）瓦斯压力及梯度
矿井拐点范围内6煤层+1855～+1870m区域设计预抽区域煤层瓦斯含量采用计算法。
根据贵州盘江投资控股（集团）煤矿设计研究院有限公司提供的《贵州省织金县三塘镇秀华煤矿开采方案（变更）安全设施设计说明书》，2011年8月中国矿业大学矿山开采与安全教育部重点实验室提交了《织金县三塘镇秀华煤矿6号、7号煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告》和根据《详查地质报告》提供的资料，201钻孔、202钻孔14号煤层的瓦斯含量，在铅垂方向上，随着煤层埋深的增加，瓦斯含量逐渐增大，因此，同一煤层随着开采深度的增加，矿井的瓦斯涌出量将会逐渐增大。
参考突出鉴定报告中的测试数据，按公式PM=（P1-P0）/（H1-H0）计算6号煤层的瓦斯压力梯度，设计采用《采矿设计手册》中P＝（2.03～10.13）H瓦斯压力，取最大梯度平均值（0.01013Mpa/m）按公式PM=（P1-P0）/（H1-H0）计算瓦斯压力梯度，经计算6煤层最大瓦斯压力。
6煤层瓦斯压力
煤层
最大埋深
瓦斯压力梯度
风化带垂深
风化带压力
瓦斯压力P
编号
m
Mpa/m
m
Mpa
MPa
6
150
0.00118
60
0.196
0.30
（2）瓦斯风化带
根据《详查地质报告》提供的资料，本矿瓦斯风化带深度为60m。
（3）瓦斯含量
根据瓦斯含量梯度计算
根据《详查地质报告》提供的资料，201钻孔、202钻孔14号煤层的瓦斯含量见表。
14号煤层的瓦斯含量
煤层
孔号
埋深（m）
瓦斯含量（m³/t）
M14
ZK201
110.4
10.87
ZK202
226.4
11.83
根椐《采矿设计手册》煤层瓦斯含量计算经验公式一来预测矿井各煤层瓦斯含量：
Wh=Wx+Wy
式中：
Wx---煤的吸附瓦斯含量，m³/t；
Wf、Af、Vr——煤的水分、灰分、挥发分，%
a——2.4+0.21Vr
b——1-0.004Vr
P——煤层瓦斯压力，Mpa。
P＝（2.03～10.13）H，H为垂深（m），kpa；取最大值10.13kpa
P0——瓦斯风化带压力，P0=0.196Mpa
H——埋深，m，设计按各煤层最大埋深计算
H0——瓦斯风化带垂深，m，按60m取值；
PM——瓦斯压力梯度，Mpa/m
en——温度系数，
t：
温度℃
Wy---煤的游离瓦斯量，m³/t；
fn——煤的孔隙率，%,查《采矿设计手册》表8-7-10
γ——煤的容重，t/m³
Ky——相当于煤层瓦斯压力下的瓦斯压缩系数，查《采矿设计手册》表8-7-14
按以上公式，根椐矿井开拓布局，预测二水平标高+1855以上6煤层吸附瓦斯量和游离瓦斯量；
二、煤层瓦斯参数实测：
2013年10月，在七煤层瓦斯消突巷共布置16个检验测压孔，直径75mm，具体见下表。
七煤层瓦斯消突巷区域检验测压孔参数表
测压地点
七煤层瓦斯消突巷
煤层号
6#
煤厚
2.6m
倾角
14°
孔号
钻孔参数
方位（°）
倾角（°）
长度（m）
检1
154
8
70.2
检2
154
7
75
检3
154
7
75
检4
154
9
65
检5
154
8
70
检6
154
6
80
检7
154
6
80
检8
154
7
75
检9
154
9
65
检10
154
8
70
检11
154
6
80
检12
154
6
80
检13
154
8
70.2
检14
154
7
75
检15
154
7
75
检16
154
9
65
检17
154
8
70
检18
154
8
70.2
钻孔瓦斯压力观测参数
观测时期
孔号
压力值（MPa）
观测时期
孔号
压力值（MPa）
2013年10月9日
检1
0.27
2013年10月9日
检2
0.28
2013年10月11日
检3
0.25
2013年10月12日
检4
0.29
2013年10月15日
检5
0.28
2013年10月15日
检6
0.30
2013年10月19日
检7
0.27
2013年10月19日
检8
0.29
2013年10月23日
检9
0.27
2013年10月23日
检10
0.28
2013年10月27日
检11
0.25
2013年10月27日
检12
0.29
2013年10月30日
检13
0.28
2013年10月30日
检14
0.30
2013年11月3日
检15
0.27
2013年11月2日
检16
0.29
钻孔原始瓦斯含量参数
检验日期
孔号
瓦斯含量
（m³/t）
检验日期
孔号
瓦斯含量
（m³/t））
2013年10月7日
检1
5.71
2013年10月7日
检2
5.54
2013年10月29日
检13
5.64
2013年10月29日
检14
5.53
最大瓦斯压力0.30Mpa，小于0.74Mpa；瓦斯含量5.66m³/t（测算值），瓦斯含量5.57m³/t（检测最大值），小于8m³/t。
根据《防治煤与瓦斯突出规定》第四十三条第三款的规定及《煤矿瓦斯抽采基本指标》（AQ1026—2006）的要求，该区域预测为非突出危险区域。
第二节区域防突措施
一、瓦斯储量及预抽量计算
采用七煤层瓦斯消突巷施工穿层钻孔预抽煤层瓦斯的方法，对矿井拐点范围内+1855～+1870m区域6煤层瓦斯进行抽采，钻孔采用均匀网格式布置。
根据“《防突规定》第四十九条采取各种方式的预抽煤层瓦斯区域防突措施时，应当符合下列要求：
（一）穿层钻孔或顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯区域防突措施的钻孔应当控制区段内的整个开采块段、两侧回采巷道及其外侧一定范围内的煤层。
要求钻孔控制回采巷道外侧的范围是：
倾斜、急倾斜煤层巷道上帮轮廓线外至少20m，下帮至少10m；其他为巷道两侧轮廓线外至少各15m，以上所述的钻孔控制范围均为沿层面的距离。
”,设计钻孔控制范围：
下部标高+1851m（下部标高+1855m消突区域轮廓线以外6煤层倾斜长15m），上部标高+1870m，东起矿井边界，西至矿井边界；走向长726m，倾斜宽77m。
1、设计控制范围内煤层储量
G=（L-
-
+2R）×（
-
-
+2R）×m×r
=（726-0-0+2×2.5）×（77-0-0+2×2.5）×2.6×1.6
=249358.72（t）
式中：
—煤层走向控制长度，726m；
—抽采钻孔控制范围内煤层平均倾向控制宽度，77m；
、
—走向方向两端巷道瓦斯预排等值宽度，m。
如果无巷道则为0；
、
—倾向方向两侧巷道瓦斯预排等值宽度，m。
如果无巷道则为0；
—抽采钻孔的有效影响半径，2.5m；
—平均煤层厚度，2.6m；
—容重，1.6t/m3。
注：
《防突规定》第五十六条采用间接计算的残余瓦斯含量进行预抽煤层瓦斯区域措施效果检验时，应当符合下列要求：
（一）当预抽区域内钻孔的间距和预抽时间差别较大时，根据孔间距和预抽时间划分评价单元分别计算检验指标；
（二）若预抽钻孔控制边缘外侧为未采动煤体，在计算检验指标时根据不同煤层的透气性及钻孔在不同预抽时间的影响范围等情况，在钻孔控制范围边缘外适当扩大评价计算区域的煤层范围。
但检验结果仅适用于预抽钻孔控制范围。
2、煤层原始瓦斯含量
Q总=G×W
=249358.72×5.66
=1411370.355
≈1411370（m³）
式中Q总——煤层气资源量，m³。
G——煤层资源储量，t。
W——原始吨煤瓦斯含量，5.66m³/t。
预计矿井拐点范围内+1855～+1870m区域6煤层储量为249358.72t，瓦斯储量为1411370m³。
3、需要预抽瓦斯量
Q抽=G×（W-W残）×K
=249358.72×（5.66-4）×1.2
=496723（m³）
式中W抽——预抽瓦斯量，m³；
G——煤层资源储量，249358.72t；
W——原始吨煤瓦斯含量，5.66m³/t；
W残——《防突规定》规定的残余瓦斯含量临界值，8m³/t,取4m³/t；
K——围岩瓦斯涌出系数，取1.2（围岩瓦斯涌出系数为1.05-1.2，具体可根据邻近层瓦斯涌出量的大小确定）。
2、区域防突措施
1、区域抽放措施设计情况
采用在七煤层瓦斯消突巷施工穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯的方法，对矿井拐点范围内+1855～+1870m区域6煤层瓦斯进行抽采，设计控制范围下部标高+1851m（下部标高+1855m消突区域轮廓线以外6煤层倾斜长15m），上部标高+1870m，东起矿井边界，西至矿井边界；走向长726m，倾斜宽77m。
钻孔采用等距网格式均匀布置。
有效抽采半径取2.5m，钻孔终孔间距按2R计算取5m，在七煤层瓦斯消突巷内每隔5m布置一组，每组1-15个，共2514个抽放钻孔，设计预抽时间为50天（详见区域抽放钻孔设计图及参数表）。
2、区域抽放措施施工及验收情况
抽放钻孔于2013年10月8日施工，于2013年11月24日竣工。
实际施工钻孔2530个，走向控制726m，下部标高+1851m，上部标高+1870m，倾斜宽77m，钻孔按等距网格式均匀布置及施工，钻孔间距最大5m，最小4.5m，钻孔间距基本一致，无预抽空白带，符合《防突规定》及相关规定（详见区域抽放钻孔竣工图及参数表）。
七煤层瓦斯消突巷的抽放钻孔于2013年10月9日早班连网抽放，截止2013年12月9日，共计抽放61天，抽放瓦斯量为
497998m³。
（见：
七煤层瓦斯消突巷瓦斯抽放量统计表）
七煤层瓦斯消突巷瓦斯抽放量统计表
抽采起止时间
在抽孔数
月抽放量m³
累计抽放量m³
2013年10月9日-31日
943
179607
179607
2013年11月1日-30日
2173
244916
424523
2013年12月1日-9日
2514
73475
497998
钻孔由抽采队严格按设计进行施工，由防突矿长组织通风科和经营科定额办人员现场验收孔，所施工的钻孔真实可靠。
七煤层瓦斯消突巷瓦斯巷预抽矿井拐点范围内+1855～+1870m区域6煤层瓦斯，评价范围内共抽放瓦斯497998m³，瓦斯抽放量根据实际测定所得，数据真实有效。
第六章区域措施效果检验及评价过程
第一节抽采钻孔有效控制范围界定
在预抽控制范围内，设计有效抽采半径2.5m，钻孔间距5m，共计设计钻孔2514个，走向控制726m，下部标高+1851m，上部标高+1870m，倾斜宽77m；实际施工钻孔2530个，走向控制726m，下部标高+1851m，上部标高+1870m，倾斜宽77m，实际钻孔有效控制范围连线所圈定的范围符合设计要求，符合“《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》第二十四条预抽煤层瓦斯的抽采钻孔施工完毕后，应当对预抽钻孔的有效控制范围进行界定，界定方法如下：
（二）对穿层钻孔，钻孔有效控制范围取相邻有效边缘孔的见煤点之间的连线所圈定的范围。
”要求。
第二节抽采钻孔布孔均匀程度评价
实际施工钻孔2530个，走向控制726m，下部标高+1851m，上部标高+1870m，倾斜宽77m，钻孔按网格式均匀布置及施工，设计预抽钻孔间距5m,实际施工钻孔间距最大5m，最小4.5m，钻孔间距基本一致，无预抽空白带，符合“《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》第二十五条预抽煤层瓦斯的抽采钻孔施工完毕后，应当对预抽钻孔在有效控制范围内均匀程度进行评价。
预抽钻孔间距不得大于设计间距。
”要求。
第三节抽采瓦斯效果评判指标测定
一、瓦斯抽采后煤的残余瓦斯含量计算
=3.66m3/t
式中：
——煤的残余瓦斯含量，m3/t；
——煤的原始瓦斯含量，5.66m3/t；
——评价单元钻孔抽排瓦斯总量，497998m3；
——评价单元参与计算煤炭储量，249358.72t。
评价单元参与计算煤炭储量
按公式
（1）计算：
（1）
=249358.72t
式中：
——评价单元煤层走向长度，726m；
——评价单元抽采钻孔控制范围内煤层平均倾向长度，77m；
、
——分别为评价单元走向方向两端巷道瓦斯预排等值宽度，m。
如果无巷道则为0；
、
——分别为评价单元倾向方向两侧巷道瓦斯预排等值宽度，m。
如果无巷道则为0；
——抽采钻孔的有效影响半径，2.5m；
——评价单元平均煤层厚度，2.6m；
——评价单元煤的密度，1.6t/m3。
、
、
、
应根据矿井实测资料确定，如果无实测数据，可参照附表1中的数据或计算式确定。
附表1巷道预排瓦斯等值宽度
巷道煤壁暴露时间t/d
不同煤种巷道预排瓦斯等值宽度/m
无烟煤
瘦煤及焦煤
肥煤、气煤及长焰煤
25
50
100
160
200
250
≥300
6.5
7.4
9.0
10.5
11.0
12.0
13.0
9.0
10.5
12.4
14.2
15.4
16.9
18.0
11.5
13.0
16.0
18.0
19.7
21.5
23.0
预排瓦斯等值宽度亦可采用下式进行计算：
低变质煤：
0.808×t0.55
高变质煤：
（13.85×0.0183t）/（1+0.0183t）
二、煤层残余瓦斯压力和煤层残余瓦斯含量检测
在七煤层瓦斯消突巷布置16个测压钻孔，所有测压孔径均为φ75mm。
详见七煤层瓦斯消突巷钻孔竣工图。
煤层瓦斯压力测定情况见下表。
七煤层瓦斯消突巷测压成果表
测压地点
七煤层瓦斯消突巷
煤层号
6#
煤厚
2.6m
倾角
14°
孔号
钻孔参数
方位（°）
倾角（°）
长度（m）
检1
154
8
70.2
检2
154
7
75
检3
154
7
75
检4
154
9
65
检5
154
8
70
检6
154
6
80
检7
154
6
80
检8
154
7
75
检9
154
9
65
检10
154
8
70
检11
154
6
80
检12
154
6
80
检13
154
8
70.2
检14
154
7
75
检15
154
7
75
检16
154
9
65
检17
154
8
70
检1
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