1061工作面区域防突效果评价报告.docx
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1061工作面区域防突效果评价报告
金沙县金川煤矿
1061采煤工作面区域防突效果评价报告
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目录
一矿井概况-3-
1、交通位置-3-
2、矿井地层及地质构造-4-
3、突出情况-5-
二1061工作面基本概况-5-
1、工作面位置及井上下关系-5-
2、煤层-6-
3、煤层顶底板-6-
4、地质构造-6-
三1061工作面瓦斯治理措施-7-
1、工作面突出危险性划分及防突措施-7-
2、工作面区域防突措施验证工作方法-7-
3、工作面局部综合防突措施-8-
4、局部综合防突措施-8-
5、局部防突措施效果检验-8-
6、安全防护措施-9-
7、工作面防突管理岗位责任制-9-
四1061工作面瓦斯抽放概况-9-
五煤层瓦斯压力测定-9-
1、瓦斯压力测定方法-9-
2、煤层瓦斯压力测定钻孔参数-11-
3、瓦斯压力测定数据-11-
4、煤层瓦斯压力结果-11-
六、1061工作面瓦斯抽采效果评价-12-
一矿井概况
1、交通位置
2、金沙县交通无航空、铁路运输，公路运输是主要运输方式，全县共有公路里程1342Km，其中：
国道46Km，县乡道近586Km，乡村道644Km，横贯全县的G326国道现已改造成二、三级公路标准（新化至遵义为二级，新化通过大田至大方为三级），煤炭外运通道得到大大改善。
国铁川黔线上遵义南站、南白站是本县煤炭外运集运站，目前由于川黔线运力饱和，可供金沙煤炭外运的能力80万t/a。
随着渝怀铁路的建成，川黔线运能紧张的状态将得到缓解，这将为本县煤炭外运创造极为有利的外部条件。
矿井距乌
图1－4－1交通位置图
江库区化觉码头2km，化觉码头至乌江码头55海里、至三沙码头37海里，船运十分方便。
矿山有简易矿山公路通往金沙县，距金沙县城约61公里，金沙县城至黔北电厂约4km，至遵义89km，经马家湾至贵阳208km，交通条件较好（见交通位置图图1－4－1）。
2、矿井地层及地质构造
1）地层
井田及周边出露的地层主要有二叠系中统茅口组、上统龙潭组、长兴组，三叠系下统夜郎组及第四系，现由老至新分述如下：
①二叠系中统茅口组（P2m）：
出露于井田外南部。
岩性为灰色、浅灰色中—厚层状灰岩，隐晶质—显晶结构，具溶蚀现象和缝合线构造，裂隙比较发育，常被方解石充填，局部见燧石团块，产珊瑚及瓣鳃类动物化石。
组厚大于200m，与上覆地层龙潭组呈假整合接触。
②二叠系上统龙潭组（P3l）
为井田内唯一含煤地层，出露于井田中部地区。
上部岩性为灰、深灰、灰黑色薄—中厚层状泥岩、粉砂质泥岩，灰色中—厚层状粉砂岩、含钙质细粒岩屑砂岩夹含砾砂岩及煤层（线）；中部岩性为灰、深灰色薄—中厚层状粉砂岩、泥质粉砂岩夹煤层（线）；下部岩性为灰、深灰、灰黑色薄—中厚层状灰岩、砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩。
本组含煤8～10层，其中可采煤层为3层。
组厚132～160m，一般厚146m。
与上覆地层长兴组呈整合接触。
③长兴组（P3c）
呈条带状出露于井田南东部地势较平坦的斜坡地带。
下部为灰、深灰色中厚层状生物碎屑灰岩、燧石灰岩；上部为灰、灰绿色薄—中厚层状硅质岩、砂岩夹泥岩、蒙脱石泥岩，顶部为一层蒙脱石泥岩与上覆地层分界。
组厚约26m。
与上覆地层夜郎组呈整合接触。
三叠系下统夜郎组（T1y）
出露于井田东部。
根据岩性组合特征及岩石颜色划分为三段，即第一段沙堡湾段（T1y1）、第二段玉龙山段（T1y2）及第三段九级滩段（T1y3），矿区内仅出露沙堡湾段（T1y1）和玉龙山段（T1y2）。
第一段沙堡湾段（T1y1）：
岩性主要为灰黄、灰绿色薄—中厚层状钙质泥岩、粉砂质泥岩、泥灰岩。
厚约20m。
第二段玉龙山段（T1y2）：
灰色中—厚层状泥质灰岩、泥质泥晶灰岩夹泥质条带。
厚约130m。
与上覆地层第四系呈角度不整合接触。
第四系（Q）
分布于井田内相对平缓坡地上与沟谷中。
主要由坡积、残积碎石土及粘土组成。
碎石主要为粉砂岩，次为砂岩、粘土岩及零星灰岩碎块。
厚0～15m。
呈角度不整合接触于下伏各时代地层之上。
2）地质构造
井田位于化觉背斜南东翼，为一单斜构造。
地层倾向120°，倾角11～15°，一般倾角13°。
井田内断裂构造不发育，仅在局部地段见小型不明断层，断距小于5m，对井田内煤层连续性破坏不大，对煤层的开采影响较小。
综上所述，井田地质构造复杂程度属简单类型。
3、突出情况
建矿以来，没有发生过煤与瓦斯突出。
二1061工作面基本概况
1、工作面位置及井上下关系
1061工作面东面为未开采区域，西邻风氧化带，北面为村寨保护煤柱，南面为回风上山、轨道上山、运输上山。
1061采煤工作面走向长度为265—243m，切眼长80m，煤层倾角11～13°，平均倾角12°；6﹟煤层结构简单，厚度基本稳定，平均厚度2.4m，受构造、沉积环境影响，局部有增厚、变薄情况。
工作面位置及井上下关系表
水平名称
+880m
采区名称
一采区
地面标高
+930m
井下标高
+881.6—902.4m
地面相
对位置
位于井田内的缓坡地带。
回采对地面
设施的影响
采面范围内无民房。
井下位置及
与四邻关系
1061工作面东面为未开采区域，西邻风氧化带，北面为村寨保护煤柱，南面为回风上山、轨道上山、运输上山。
走向长度（m）
254（平均）
倾斜长度（m）
80
斜面积（㎡）
20320
2、煤层
煤层总厚（m）
1.45—2.2
煤层
结构
简单
煤层
倾角
11°～13°
12°
1.71
稳定
程度
较稳定
煤质
为低硫、中灰份、高发热量的优质无烟煤。
6#煤为灰黑色，以块状、粒状为主，局部为层状，以玻璃、油脂光泽为主。
参差状断口，条带状结构，部分为线理状结构，块状构造。
坚硬、性脆。
节理裂隙发育，见薄膜状方解石、黄铁矿细脉充填于节理裂隙中。
其宏观煤岩类型以半暗—半亮型煤。
有0.1-0.5m夹矸。
3、煤层顶底板
顶底板名称
老顶
直接顶
伪顶
直接底
老底
岩石名称
细砂岩
砂质泥岩
泥质粉砂岩
泥岩
细砂岩
厚度（m）
4.89
0.76～3.0
0.2～0.3
0.4～0.6
3.87～6.0
描述
浅灰色，水平层理及平行层理。
灰黑、深灰色，水平层理，夹细砂岩条带。
厚0.2m～0.3m，易冒落。
浅灰色，薄层状，节理发育，含植物化石碎片。
浅灰色，水平层理及平行层理。
4地质构造
井田位于化觉背斜南东翼，为一单斜构造。
地层倾向120°，倾角11～15°，一般倾角13°。
井田内断裂构造不发育，仅在局部地段见小型不明断层，断距小于5m，对井田内煤层连续性破坏不大，对煤层的开采影响较小。
综上所述，井田地质构造复杂程度属简单类型。
三1061工作面瓦斯治理措施
1、工作面突出危险性划分及防突措施
1061工作面回采区域内为无突出危险区，掘进期间采取两帮迈步式布置钻场预抽掘进条带前方60m，两侧各15m范围内煤层的瓦斯，与之同时在下顺施工本煤层顺层钻孔，预抽回采区域煤层瓦斯。
2、工作面区域防突措施验证工作方法
（1）工作面煤层赋存正常情况下每推进10～50m（地质构造破带连续验证）验证一次，且每次验证必须预留不小于3m的突出预测超前距。
（2）工作面区域验证方法及操作要求
A、区域验证方法采用钻屑指标法，即用弹簧称测定钻屑量指标，使用MD—2瓦斯解吸仪或用WTC瓦斯参数仪测定钻屑瓦斯解吸指标Δh2或K1值。
B、区域验证操作要求：
每个钻孔每施工2m验证一次瓦斯解吸指标，每1m验证一次钻屑指标，根据每个钻孔沿孔长每1m的最大钻屑量Smax和钻屑解吸指标Δh2或K1值验证预抽区域防突效果。
C、验证钻孔布置及钻孔参数：
沿工作面每间隔10～15m布置一个区域验证钻孔（断层构造两侧5～10m内间隔3～4m布置一个），孔深10m，孔径42mm，每个区域验证钻孔位置应布置在距煤层顶板1.0m左右处，如遇软煤层，钻孔布置在软煤层中。
D、验证指标及指标临界值的确定：
根据我矿实际情况，Δh2或K1值为主要验证指标，钻屑量为辅助指标，利用这两项指标来验证预抽区域防突效果。
因我矿煤与瓦斯突出危险性预测指标的临界值无实测数据，故依据《防治煤与瓦斯突出规定》第75条，Δh2的临界值定为200Pa；K1值的临界值定为0.5mL/g.min1/2；Smax值的临界值定为6kg/m。
E、首次进行区域验证时，在工作面回采前至少保留3m突出预测超前距。
所测指标的结果均小于临界值时，认定验证区域仍为无突出危险区，采取安全防护措施进行回采作业。
否则，必须采取局部综合防突措施。
3、工作面局部综合防突措施
（1）工作面突出危险性预测，其预测指标及临界值的确定、预测方法及操作要求、预测钻孔布置及钻孔参数均按区域验证的相关规定执行。
（2）当预测为无突出危险时，每预测循环预留2m预测超前距（地质破坏带预留3m），若下一循环预测仍无突出危险，预测区域划为无突出危险区域，采取安全防护措施进行回采作业。
当预测为突出危险时，工作面必须停止推进，采取局部综合防突措施，并再经措施效果检验有效后，方可采取安全防护措施进行回采作业。
4、局部综合防突措施
（1）浅孔排放措施：
经预测有突出危险的区域，在工作面采取排放浅孔的防突措施。
即在工作面施工排放钻孔，煤层厚度小于1.2m施工一排；煤层厚度在1.2m～1.8m时施工二排；煤层厚度在1.8m以上施工三排，排距0.5m。
排放孔钻孔间距2m（煤层松软段钻孔间距为3m），孔径75mm，孔深10m以上，每循环保留３m以上的超前距（地质破坏区域保留5m以上超前距）。
（2）当工作面煤质较硬、地应力显现明显时，采取煤体注水措施：
沿工作面每隔4～5m打一个深度不小于10m的注水孔，注水压力不得低于８Ｍpa，一般为13～15Ｍpa，注水时，发现水由煤壁或相邻注水钻孔中流出时，即可停止注水。
或施工排放钻孔后再利用排放钻孔进行注水。
5、局部防突措施效果检验
工作面突出危险区域采取了局部综合防突措施后，进行局部综合防突措施的效果检验，效果检验孔布置及检验方法同预测一样。
当效果检验无突出危险时，每个检测循环应留不少于2m检验孔超前距（地质破坏区域保留3m以上超前距）和３m的措施孔超前距（地质破坏区域保留5m以上超前距），方可采取安全防护措施组织生产。
当检验有突出危险时，必须重新采取局部综合防突补充措施，可在检测超标钻孔附近20m范围内（沿工作面倾斜方向超标钻孔上、下各10m）补打排放孔，即每隔1m施工一个排放钻孔，孔径75mm，孔深10m以上，钻孔施工完毕后，经一段时间自然排放卸压后，并经措施效果检验直至有效。
施工钻孔时，必须严格执行检测、验收制度，即施工措施孔时，由安检员或瓦检员在现场监督施工安全，并对钻孔的质量、数量验收把关。
严格按要求施工措施孔，安检员或瓦检员不在现场时，严禁打钻，打了也视为报废孔。
6、安全防护措施
工作面采取的安全防护措施，主要有反向风门、隔离式自救器、压风自救系统等。
7、工作面防突管理岗位责任制
矿成立了总工程师为组的防突领导小组，明确小组成员及单位的职责，能够有力的解决工作面防突工作存在的问题，加强工作面防突现场管理。
四1061工作面瓦斯抽放概况
1061工作面在2012年2月就已经形本煤层抽放系统。
该采面采取本煤层预抽、浅孔排放、上隅角插管（埋管）抽放等综合瓦斯治理措施。
黔金煤矿2902工作面抽放参数
抽放泵型号
2BEC-420
抽放泵功率
160kw
台数
2台
孔间距
2～3m
孔深
55～60m
孔径
75mm
单孔负压
13KPa
单孔流量
0.0982～0.3346m3/min
单孔抽放浓度
5～30%
五煤层瓦斯压力测定
煤层瓦斯压力是煤层瓦斯流动和涌出的最基本的参数；因此，准确测定煤层瓦斯压力不仅对煤层瓦斯抽放具有重要意义；而且对于煤与瓦斯突出危险性预测，合理制订防突措施等均具有十分重要的作用。
1、瓦斯压力测定方法
目前，煤层瓦斯压力测定方法可分为两种，即：
间接测定方法和直接测定方法。
（1）间接测定法
间接测定煤层瓦斯压力的方法（以下简称间接测压法）是根据煤层瓦斯流动的规律、煤层的渗透系数、瓦斯解吸规律、煤层瓦斯含量系数或瓦斯容量曲线，在测压地点附近测定煤层瓦斯涌出量或统计采掘中的涌出量等参数，根据所测的这些数据，进行计算推测出需要测定地点的瓦斯压力。
因此，间接测压法一般用于难于使用直接测压的条件下，其具体的方法如下：
根据煤层瓦斯涌出量间接推测瓦斯压力
某一采区瓦斯来源系来自开采煤层本身，因此如能统计出从采区的掘进到回采结束的时间内涌出的总瓦斯量，和采区的煤炭储量以及煤的瓦斯含量系数或瓦斯容量曲线，则可求得该采区中煤层的平均瓦斯压力。
根据煤层原始瓦斯含量测定瓦斯压力
这一方法是利用特制的密闭钻头从煤体内部预定测量瓦斯压力的地点，采取煤样。
然后将煤样中的瓦斯全部抽出，则可根据煤样的重量或体积和总的抽出瓦斯量求出单位重量或体积的瓦斯量，再按瓦斯容量曲线或瓦斯含量计算公式求出其瓦斯压力。
用煤样在实验室测定瓦斯压力
这一方法是采用在井下采集需要测压地点的煤样，放入密封的铁罐中，罐中充满水，并装有压力表，利用水的不可压缩性，当煤样中瓦斯排出时，则罐中压力提高并通过压力表显示出来，而压力表显示的压力认为即是测定地点的瓦斯压力。
按照测压地点的深度估计瓦斯压力
根据已开采深度范围内瓦斯压力与开采深度之间的关系式，估计未知开采深度的瓦斯压力值，其关系式为
p=kH
式中：
p——距地表H深度处的瓦斯压力，MPa；
H——距地表垂深，m；
K——参数，由统计分析或经验得出，应由具体矿井确定。
这一估计方法和我国某些瓦斯矿井情况相符；但是，由于瓦斯压力和地质条件密切相关，因此也仅可作为参考。
（2）直接测定煤层瓦斯压力的方法
直接测定煤层瓦斯压力的方法（以下简称直接测压法）即是由岩层巷道或煤层巷道中向预定测量瓦斯压力的地点，用钻机打一钻孔，然后从钻孔中引出一个管子及测压装置，再将钻孔严密封闭堵塞，用压力表和引出的管子或测压装置相连，从而测出煤层中的瓦斯压力。
如果在测定中能保证钻孔封闭得严密不漏气，则压力表显示的数值即为测点及其附近的实际瓦斯压力。
因此直接测压法中关键在于封闭钻孔的质量。
在直接测压法中，其测压的步骤分别按顺序叙述如下：
钻孔施工
利用钻机，在选定的测压地点进行打钻。
在测压工作中为了便于堵塞钻孔，使其严密不漏气，因此要求钻孔的直径一般小一些较好，故一般钻孔直径在45～60mm之间，不大于75mm为好。
打眼的工具要求轻便、稳定、震动小，避免在打钻过程中破坏孔壁结构，而造成将来封孔时的漏气，在煤层中打钻应严格不允许使用压力水冲洗钻孔，否则必然使钻孔壁受到破坏，堵塞困难，造成漏气。
所以在煤层中打眼不论使用任何型式的钻机都必须使用干式钻孔。
在煤层中哪一点进行测压，这决定于测压的要求。
然而，在巷道工作面上哪一点开钻，除了选择岩层稳定，尽量选择不受地质构造破坏地段外，其钻孔的布置还决定于巷道的几何形状和钻眼工具、钻机的位置。
一般采用垂直投影作图和水平投影作图来确定，在巷道中依照巷道的中心线和以底板为基准面，在巷道工作面上确定钻孔开口的位置。
钻机位置的选择除了考虑钻机本身的操作要求外，另外还要考虑钻杆是否能一次从钻孔中抽出，以便于处理钻孔的故障和将来的堵孔工作的顺利进行。
在确定钻孔开口位置后即可进行打眼，由于操作的原因和钻机位置在安装中不一定能符合设计要求；在钻孔完毕后仍需要测定钻机中心和开口位置的关系，以求得真正实际的测压地点。
在打钻中如发现钻进速度不快，而排粉又困难的现象时，往往是由于煤体中含有水分所致，使煤粉湿润成团难于排出。
在这种情况下应停止钻进，更换钻孔，否则如继续钻进，则极易引起卡钻事故。
钻孔的封闭堵塞
钻孔完毕后，需要进行封闭堵塞钻孔，其步骤如下：
①清理钻孔：
在某一钻孔打眼完毕后，为了节约时间可连续打第二个钻孔，也可即刻堵孔。
在煤层中由于钻孔容易坍塌和变形，最好立即堵孔（也为了减少煤层内部瓦斯的排放量），堵孔的步骤为：
第一步应清除钻孔中残存的岩粉或煤粉，这是非常重要的。
因为如不清理则在钻孔底部会造成一层粉末，容易引起漏气使测压失败。
清孔的工具可用压缩空气吹出或用清孔小铲清除，小铲末端和堵孔用的堵棒相联并送入钻孔铲出煤粉，操作中要稳当，避免小铲破坏钻孔的完整性。
②送入测压管或测压装置：
在清孔后即可向钻孔中送入测压管或测压装置；测压管一端和压力表接头相连，另一端是开口的，开口处附近用锉锉出几个裂口，以便于透气，接受钻孔中瓦斯的压力。
③钻孔的封闭：
堵塞钻孔在放入测压管后开始，封孔的材料种类较多，一般可采用水泥砂浆、黄泥、石膏等。
为了防止水泥凝结慢而收缩，在实际应用中，可添加少量水泥添加剂（如膨胀剂、速凝剂等），以改善封孔材料本身的致密性，提高密封效果。
本次测定煤层瓦斯压力采用膨胀水泥-聚氨酯封孔的综合测压法直接测压，为了防止水泥凝结慢而收缩，在实际应用中，在封孔的水泥砂浆中添加了少量膨胀剂、速凝剂等水泥添加剂，以改善封孔材料本身的致密性，提高密封效果。
2、煤层瓦斯压力测定钻孔参数
本次测压工作在1061运输巷巷开展，在煤层中打穿层钻孔，采用膨胀水泥-聚氨酯封孔后直接测压。
每间隔40m布置一个测压孔，测压孔均布置在1061工作面回采区域的煤层内，共布置了6个测压孔。
3、瓦斯压力测定数据
本次测压数据总共观测了30天,截止2012年5月1日，测压孔最大瓦斯压力值0.05Mpa，最小各测压孔的瓦斯压力参数见附表
测压钻孔参数
孔号
开孔时间
封孔时间
钻孔
深度
封孔
深度
瓦斯
压力
备注
1
2012.3.1
2012.3.1
18m
5m
0.02MPa
正常
2
2012.3.1
2012.3.1
21m
5m
0.03MPa
正常
3
2012.3.1
2012.3.1
35m
5m
0.05MPa
正常
4
2012.3.2
2012.3.2
25m
5m
0.02MPa
正常
5
2012.3.2
2012.3.2
28m
5m
0.04MPa
正常
6
2012.3.2
2012.3.2
31m
5m
0.04MPa
正常
4、煤层瓦斯压力结果
本次瓦斯压力测试工作是在岩层打孔，采用聚氨酯封孔的综合测压法直接测压。
该测压方法受煤层透气性，但受封孔工艺的实际操作影响不大。
因此测压结果比较准确，能够反映煤层的瓦斯压力，本次测试工作总共布置了6个测压孔，测压数据取瓦斯压力大的一个为基准。
从测压数据得知抽放后的1061工作面煤层瓦斯压力最大为0.05Mpa。
六、1061工作面瓦斯抽采效果评价
通过统计和实际测定，1061工作面瓦斯抽采指标均符合《矿井瓦斯抽采指标》相关规定，1061工作面瓦斯抽采指标相关参数如下：
1、瓦斯储量：
1061工作面工业储量60960t，瓦斯含量2.96m3/t,瓦斯储量23.88万m3。
2、瓦斯抽采量及抽采率：
1061工作面从2012年3月开始实施抽放至2012年4月底共抽采瓦斯10..37万m3，瓦斯抽采率32.11%。
3、风排瓦斯量：
1061下顺槽掘进期间风量280m3/min，回风流瓦斯平均浓度0.15%，从2012年3月至2012年4月底，风排瓦斯3.66万m3；1061上顺及切眼掘进期间风量252m3/min，回风流瓦斯平均浓度0.18%，风排瓦斯3.66万m3工作面风量860m3/min，回风流瓦斯平均浓度0.2%，风排瓦斯1.05万m3。
合计2工作面风排瓦斯7.24万m3。
4、残余瓦斯含量=（工作面瓦斯储量-抽采量-风排量）÷60960×10000=1.46m3/t。
5、钻孔量：
截止2012年4月底，1061工作面施工本煤层钻孔85个，共计5950米；6、瓦斯压力：
1061工作面埋深在50.3～65..5m之间，据《金川煤矿6#煤层瓦斯基本参数测定研究报告》推算得知，1061工作面回采区域煤层原始瓦斯压力在0.0477～0.15Mpa之间；而1061工作面瓦斯经抽放后，瓦斯压力降至0.05Mpa。
综上所述，1061工作面煤层瓦斯压力为0.05Mpa，煤体残存瓦斯含量1.46m3/t，均小于《防治煤与瓦斯突出规定》规定的0.74Mpa以及8m3/t的临界值；1061工作面抽采瓦斯量为7.24.37万m3，抽采瓦斯量占工作面煤层瓦斯含量的32.11%，大于《煤矿瓦斯抽采指标》规定的30%。
因此，1061工作面瓦斯抽采指标达到预期效果。
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