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(30万吨/年)煤矿防治煤与瓦斯突出专项设计说明书

(30万吨/年)煤矿防治煤与瓦斯突出专项设计说明书
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荔波县立化镇青利平寨煤矿

防治煤与瓦斯突出专项设计说明书
   
(设计生产能力:30万吨/年)
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

 

贵州淞源矿山开发技术咨询有限公司
二〇一一年七月
荔波县立化镇青利平寨煤矿
   
防治煤与瓦斯突出专项设计说明书
   
(设计生产能力:30万吨/年)
    
    
    设      计:王  航
    项目负责人:何火顺
    审      核:邱绍斌
    
贵州淞源矿山开发技术咨询有限公司
二O一一年七月
    附图目录
序号 图号    图    名 比例
1 1 区域性防突措施采面抽放钻孔布置图  见图
2 2 区域性防突措施采面效果检验钻孔布置图    见图
3 3 区域性防突措施采面抽放钻孔布置图  见图
4 4 区域性防突措施采面效果检验钻孔布置图    见图
5 5 区域性防突措施采面验证钻孔布置图    见图
6 6 局部防突措施采面预测钻孔布置图    见图
7 7 局部防突措施采面排放钻孔布置图    见图
8 8 区域性防突措施煤层走向顺层掘进工作面抽放钻孔布置图    见图
9 9 区域性防突措施煤层走向顺层抽放效果检验钻孔布置图    见图
10 10 区域性防突措施煤层走向顺层抽放验证钻孔布置图    见图
11 11 区域性防突措施沿空掘巷预抽区段瓦斯钻孔布置图    见图
12 12 局部防突措施掘井工作面预测钻孔布置图    见图
13 13 局部防突措施沿空掘巷掘井工作面预测钻孔布置图    见图
14 14 局部防突措施掘进工作面抽放钻孔布置图    见图
15 15 局部防突措施掘进工作面超前排放钻孔布置图    见图
16 16 局部防突措施掘进工作面效果检验钻孔布置图    见图
17 17 区域性防突措施石门揭煤抽放钻孔布置图      见图
18 18 区域性防突措施石门揭煤效果检验钻孔布置图    见图
19 19 区域性防突措施石门揭煤验证钻孔布置图    见图
20 20 局部防突措施石门揭煤预测钻孔布置图    见图
21 21 局部防突措施石门揭煤抽放钻孔布置图    见图
22 22 局部防突措施石门揭煤效果检验钻孔布置图    见图
23 23 局部防突措施石门揭煤前探取芯钻孔布置图    见图
24 24 顶板抽放下抽巷钻孔布置图    见图
25 25 顶板抽放上抽巷钻孔布置图    见图
26 26 采区巷道布置及机械布置平面图    见图
27 27 采区巷道布置及机械布置剖面图    见图
28 28 矿井投产(容易)时期通风系统及通风网络图    见图
29 29 井下压风及压风自救管路系统图    
30 30 井下瓦斯抽采管路系统图    
30 31 平寨煤矿采掘工程平面图    

目  录
前言 1
第一章  矿井概况 3
   第一节  矿井基本情况 4
   第二节  开拓方式 14
   第三节  采煤方法 15
   第四节  煤层开采顺序 15
   第五节  通风方式 16
   第六节  瓦斯赋存基础参数 16
   第七节  设计范围、采区布置及开采情况 29
第二章  矿井防治煤与瓦斯突出技术措施 36
第三章  区域综合防突措施 39
   第一节  区域突出危险性预测 39
   第二节  区域防突措施 39
   第三节  区域防突措施的效果检验 43
   第四节   区域验证 46
第四章  局部性防治煤与瓦斯突出措施 51
   第一节  局部综合防突措施基本程序和要求 51
   第二节  工作面突出危险性预测 53
   第三节  工作面防突措施 58
   第四节  工作面措施效果检验 62
第五章   安全防护 66
   第一节  防突管理 66
   第二节  技术培训 68
   第三节  防突装备 68
   第四节  安全防护措施 69
第六章   技术经济 78
   第一节  投资估算范围 78
   第二节  投资估算结果 78

前言
   荔波县立化镇青利平寨煤矿位于贵州省荔波县东部立化镇境内,邻近广西环江县,属荔波县管辖。东至立化镇距离约1 km、距茂兰镇约2km、矿区至县城约22km,荔波县城距贵阳约350km,从煤田中部的茂兰有公路与荔波县城相通,另茂兰北、东、南三方均有公路分别与瑶麓、立化、洞塘等地相通;矿井有专用铁路与黔桂铁路金城江站相接,交通较为方便。
   地理坐标:东经:108°04′50″—108°06′46″
   北纬:25°19′48″—25°22′12″。
   荔波县立化镇青利平寨煤矿企业性质:有限责任公司,行业管理隶属于荔波县煤炭管理局。
   2000年7月红茂矿务局破产后,原平寨煤矿由贵州省青利有限公司收购重新组建,现更名为贵州青利集团股份有限公司平寨煤矿,新组建的平寨煤矿在2010年以前原煤生产规模在15万吨/年左右。2010年11月24日,经省能源局认定平寨煤矿具备技改扩能为30万吨/年的规模,并同意开展矿井技改扩能的前期工作,现矿井技改扩能开采方案正在编制待批阶段。
   荔波县立化镇青利平寨煤矿即将变为技改矿井。技改设计为斜井开拓,划分两个水平。一水平标高+400m,二水平标高+200m;因一水平上山部分已经采空,本次设计两个水平均为下山布置。根据矿区走向较长的特点,设计每个水平沿走向划分为两个采区;全矿划分为四个采区。
    矿井井田含可采和局部可采煤层3层,分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号煤层,经煤层煤与瓦斯突出基本参数测试,+200水平以上均有煤与瓦斯突出危险性。因此,矿井煤与瓦斯的防治工作将是以后生产建设的重点。
   为了科学、规范开采矿山煤炭资源,保证矿井安全高效生产,根据《煤矿安全规程》(简称《规程》,以下同)第179条和《防治煤与瓦斯突出规定》(简称《规定》,以下同)第14条的规定:有突出危险的新建矿井及突出矿井的新水平、新采区,必须编制防突专项设计。设计应当包括开拓方式、煤层开采顺序、采区巷道布置、采煤方法、通风系统、防突设施(设备)、区域综合防突措施和局部综合防突措施等内容。为此,受平寨煤矿委托为其矿井进行煤与瓦斯突出专项设计。
   本次编制的平寨煤矿煤与瓦斯突出专项设计,分别对现生产的四采区和技改扩能后的首采区(十采区)采取了不同的防突措施,对矿井现行生产和以后技改扩能都有指导意义。
   一、编制设计的依据
   ㈠、设计委托
   受平寨煤矿委托。
   ㈡、设计依据
   1、平寨煤矿提供的《荔波县立化镇青利平寨煤矿(技改)开采方案设计》。
   2、矿方提供的采矿许可证及其它资料。
   ㈢、依据的有关法律、条例、规程、细则
   1、《中华人民共和国煤炭法》(1996.8);
   2、《中华人民共和国安全生产法》(2002.6.29);
   3、《中华人民共和国矿山安全法》(1992.11.7);
   4、《中华人民共和国矿山安全法实施条例》(1996.10.11);
   5、《煤矿安全监察条例》(2000.11.7);
   6、《煤矿安全规程》(2011年);
   7、《煤炭工业小型矿井设计规范》(GB50399-2006);
   8、《矿井抽放瓦斯工程设计规范》(MT5018-96);
   9、《煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册》(2005年);
   10、《防治煤与瓦斯突出规定》(2009版);
   二、设计的指导原则
   1、坚持“安全第一,预防为主、依靠科学、综合治理的方针和管理、装备、培训并重”的原则;
   2、坚持区域防突措施先行,局部防突措施补充。做到不掘突出头,不采突出面。
   3、依靠科技进步,结合本矿井的实际情况,采用比较成熟的技术、设备、仪器、仪表、提高矿井的综合防突能力。
   三、主要技术经济指标
   1、矿井配备专职防突机构人员20人;
   2、平寨煤矿防突工程估算结果为总投资96.25万,其中设备购置费75.50万元,安装工程费1.75万元,其他建设工程费19.00万元。
   四、结论与建议
   1、矿井目前是采用解析指标K1和最大钻屑量Smax指标预测工作面突出危险性,矿井目前无实测突出敏感指标和临界相关资料,各煤层的钻屑瓦斯解吸K1和Smax临界值指标还有待于进一步研究确定。在矿井各煤层在突出危险性临界值指标未确定之前,其钻屑瓦斯解吸临界值指标暂按《防治煤与瓦斯突出规定》选取。
   2、矿井在今后的防突工作中,应不断摸索和研究突出指标在本矿的敏感性情况和临界值,进一步搞好矿井的防突工作。
   3、矿井配备了专门的防突机构和专职的防突人员,应加强防突人员的技术培训和管理。
   4、须特别注意由于保护层开采留下的煤(岩)柱对被保护层的影响。在其影响范围内进行采掘活动前,须首先采取预抽煤层瓦斯区域防突措施。在采掘活动中,还应当根据瓦斯动态与突出预兆等加强防突工作。
第一章  矿井概况
第一节  矿井基本情况
一、矿井交通位置
   荔波县立化镇青利平寨煤矿位于贵州省荔波县东部立化镇境内,邻近广西环江县,属荔波县管辖。东至立化镇距离约1 km、距茂兰镇约2km、矿区至县城约22km,荔波县城距贵阳约350km,从煤田中部的茂兰有公路与荔波县城相通,另茂兰北、东、南三方均有公路分别与瑶麓、立化、洞塘等地相通;矿井有专用铁路与黔桂铁路金城江站相接,交通较为方便,详见交通位置图1-1-1。
   地理坐标:东经:108°04′50″—108°06′46″
   北纬:25°19′48″—25°22′12″。
   荔波县立化镇青利平寨煤矿企业性质:有限责任公司,行业管理隶属于荔波县煤炭管理局。
平寨煤矿位于茂兰煤田南部,其北部为更班煤矿,南部为十二索井田。
   
图1-1-1        荔波县立化镇青利平寨煤矿交通位置图
   根据贵州省国土资源厅2011年5月,为平寨煤矿颁发了新延续的生产规模15万吨/年采矿许可证。采矿许可证号:C5200002011051120112383;平寨煤矿矿区范围为:东经:108°04′50″—108°06′46″,北纬:25°19′48″—25°22′12″。
   采矿权范围由22个拐点坐标圈定,面积8.4690km2,开采深度+650—0m标高,建设规模30万t/a,拐点坐标如下表1-1-1:
   表1-1-1               青利平寨煤矿采矿权拐点坐标
拐点 X Y 拐点 X Y
1 2803690 36510808 12 2806685   36510040
2 2803365 36510357  13 2806578    36510352
3 2802665 36510371 14 2805796    36510352
4 2802835 36509395 15 2805590    36510000
5 2803108 36508814 16 2805400    36510005
6 2803575 36508130 17 2805390    36511360
7 2804110 36508195 18 2805130    36511358
8 2805915 36508915 19 2805125    36511265
9 2806673 36509198 20 2805035    36511050
10 2807100 36509356 21 2804565    36511260
11 2806943 36509560 22 2804150    36511089
 面积:8.4690km2  开采深度:+650—0m标高

二、井田地质特征
   ㈠、矿区地质
   1、矿区地层
   茂兰煤田区域上属华南褶皱带,位于NE向茂兰向斜两翼。平寨煤矿位于茂兰煤田南部,即茂兰向斜南东翼。出露地层为石炭、二叠系,地层倾向北西,倾角10~30°,一般20°左右。
   矿区内出露的地层由老至新有石炭系、二叠系地层和第四系。石炭系分布于茂兰向斜两翼,二叠系分布于向斜核部。简述如下:
   ⑴、石炭系下统
   汤粑沟组(C1t):底部为深灰色中厚层状泥晶灰岩、瘤状灰岩;下部为石英砂岩夹粘土岩,其中夹7层煤线(厚0.08~0.3m)。中部为粘土岩与砂岩互层,夹煤线24层(厚0.01~0.35m)。上部为灰黑色泥晶灰岩及灰黑色含粉砂质粘土岩。与下伏地层呈整合接触。地层厚度>500m。
   祥摆组(C1x):岩性为灰色、灰黄、灰白色薄层至中厚层石英砂岩与灰黑色、黑色、黄褐色粘土岩、粉砂质粘土岩炭质粘土岩互层,含少量泥质灰岩、白云质灰岩,局部含结核状、疙瘩状菱铁矿。夹煤层煤线多层,是区内的含煤岩组。与下伏地层呈整合接触。地层厚度100—254m。
   旧司组(C1j):岩性以深灰色、灰黑色厚层泥晶灰岩、泥灰岩、钙质泥岩为主夹钙质砂岩及砂岩、硅质岩及硅质泥岩。夹煤线1~4层(厚0.07~0.20m)。与下伏地层呈整合接触。地层厚26~210m。
   上司组(C1s):上部为深灰色、灰黑色厚层状泥晶灰岩,夹泥晶藻灰岩,时含燧石团块;中部为灰白色中厚层石英砂岩、粘土岩夹深灰色泥晶灰岩;下部为深灰色厚层至块状泥晶灰岩及灰黑色粘土岩,局部含燧石团块。地层厚度90—216m,与下伏地层呈整合接触。
   摆佐组(C1b):上部为浅灰色、灰色、灰白色中厚层至厚层块状灰岩、白云质灰岩,时含燧石结核灰岩;中部为浅灰色至灰白色中厚层至厚层状粗晶白云岩、中厚层致密块状白云岩;局部含少量角砾状灰岩、蓝绿藻灰岩;下部为灰色至暗灰色中厚层状细含燧石团块及条带状白云岩,局部夹灰岩;底部为白云岩,与下伏地层为整合接触。地层厚度220—295m。
   ⑵、石炭系中统
   黄龙组(C2h):下部为浅灰、灰色细晶灰岩夹白云岩,常见角砾岩;中部为灰色厚层状细晶灰岩夹白云质条带灰岩;上部为灰色中厚层细晶至微晶灰岩,偶夹白云质团块及硅质团块。与下伏地层呈整合接触。地层厚度345—440m。
   马坪组(C3m):下部为灰色、深灰色块状灰岩夹硅质团块或条带,底部见白云岩。上部为中厚至悲观层状细晶灰岩,偶夹硅质团块。与下伏地层呈整合接触。地层厚度数米至数十米。
   ⑶、二叠系中统
   栖霞组(P2q):下部为灰黑色泥岩,含燧石条带及页岩、砂岩、石英砂岩;中部为薄至中厚层灰岩,夹燧石条带;上部为灰色厚层状灰岩。与下伏地层呈平行不整合接触。地层厚度156—205m。
   ⑷、第四系
   灰黄、灰、深灰色砂砾、砂土、粘土、亚粘土及腐植土。厚0~8.00m。
   2、矿区构造
   平寨煤矿位于茂兰向斜南东东翼中段,十二索—打油寨背斜北西翼,为一倾向10°~30°的单一构造,地层倾角平均20°左右。矿区内主要发育有F4、F11、F12、F35断层,根据调查,矿山在以往生产过程中,偶见长3~10m,断距0.5~1m的小断裂,井田总体构造复杂度属中等类型。现分述如下:
   ⑴、F4正断层,位于矿区西南部边界,延伸长度>8400m,大部分在矿区范围以外。倾向270—290°,平均279°,倾角52—65°,落差20—80m。F4大部分位于煤层露头线下部以外,只少部分对煤层有破坏,且处于煤层浅部,因此,F4对煤层破坏不大,对开采影响较小。
   ⑵、F11正断层,位于矿区中部偏南西,延伸长度640m,倾向285—307°,平均295°,倾角55°左右,落差43—55m,平均49m,由于F11位于矿区中部,对煤层破坏较大,对开采影响较大。
   ⑶、F12正断层,位于矿区北东部边界以外,延伸长度>5000m,倾向195—216°,平均207°,倾角75°左右,落差80—100m。由于F12正断层倾向于矿区范围,虽然位于界外,估计对矿区范围内的深部煤层有破坏。
   ⑷、F35正断层,位于矿区南西边部范围,延伸长度560m。倾向202—224°,平均213°,倾角70°左右,落差20m。
   ㈡、煤层及煤质
   1、煤层
   矿区煤层简述如下:
   平寨井田含煤地层为下石炭统祥摆组(C1x),岩性主要为灰色厚层钙质泥岩、泥质灰岩、夹砂岩、石英砂岩、透镜状灰岩。地层厚度大于210m,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ煤产于其中上部。
   Ⅰ煤:煤层厚0.12~1.55m,一般0.50~0.70m,井田平均厚度0.65m,煤层结构单一,其底板距下伏汤粑沟组(C1t)顶部60-95m,煤层顶板为粉砂岩、砂岩,底板为砂岩,属区内较稳定型局部可采极薄层煤。
   Ⅱ煤:煤层厚0.8~4.01m,一般1.40~1.80m,井田平均厚度1.61m,局部见一层夹矸,厚0.08~0.74m,结构单一,煤层顶板为粘土岩夹砂岩,底板为砂岩。与Ⅰ煤层间距13.4~25.5m,一般13.4~19.0m,属井田内厚度稳定的主要可采煤层。
   Ⅲ煤:煤层厚0.04~1.45m,一般厚0.30~0.60m,井田平均厚度0.55m,局部见一层夹矸,厚0.08—0.49m,结构单一,其顶板距上覆旧司组(C1j)底部80-120m,煤层顶板为粘土岩夹砂岩,底板为砂岩。与Ⅱ煤层间距6.10~13.6m,一般7.0~10.0m。属区内较稳定型局部可采极薄层煤。
   各煤层特征详见表1-1-2:
   表1-1-2     荔波县立化镇青利平寨煤矿煤层特征表
煤层编号   与下部主煤层间距   厚度 稳定
程度 倾角(度) 顶板
岩性 底板
岩性
   地表 深部 地表 深部    地表 深部      
Ⅲ 6.6--12.1
一般7--10 6.09--13.61
一般7--10 0--0.一般
0.3--0.6 0--0.69
一般
.27--0.65   较稳定 2--35
一般
15--20 10--17
一般
10--17 砂岩夹薄层粘土岩 砂岩
Ⅱ 14--20.8
一般
14--19 13.39--25.51
一般
13.4--19 1.1--2.5
一般
1.4--1.7 1.04--1.96
一般
1.1--1.6 稳定 12--31
一般
12--22 7--26
一般
17--22 粘土岩夹砂岩 砂岩
Ⅰ       0.2--1.4
一般
0.5--0.7 0--1.85
一般
0.5--0.7 较稳定 10--41
一般
15--24 8--22
一般
17--22 粘土岩夹砂岩 砂岩
   2、煤质
   根据原勘探报告和该区采煤时化验化验资料,矿区范围内I号煤层为低灰、高硫、特低挥发份、特高热值无烟煤; II号煤层为特低灰、中高硫、特低挥发份、特高热值无烟煤;III号煤层为低灰、中高硫、特低挥发份、特高热值无烟煤。平寨井田Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ煤层的煤质分析结果见如下表1-1-2。
   III煤层原煤含硫量>3%,属高硫煤层。
     表1-1-2                煤 质 指 标 一 览 表
煤层编号   水份
  Mad(%)   灰份
  Ad(%)   挥发份
  Vdaf(%)   全硫
  St,d(%) 发热量
  (Qget)MJ/kg
    最小-最大
平均 最小-最大
平均 最小-最大
平均 最小-最大
平均 最小-最大
平均
III 0.61-1.44
  1.03 13.32-14.35
  13.84 6.46-7.52
  6.99 2.47-4.25
  2.76 35.77-36.34
  36.06
II 0.79-1.37
  1.08 12.42-13.26
  12.84 8.38-9.20
  8.79 2.08-2.71
  2.40 35.88-35.92
  35.90
I 0.91-1.15
  1.03 9.68-12.34
  11.01 7.40-7.91
  7.66 2.35-3.46
  3.16 35.84-36.16
  36.00
  三、其它开采技术条件
   ㈠、水文地质类型
   矿区位于珠江流域红水河水系五级支流大环江上游茂兰地下河系统与伍家河次级流域的分水岭地带。
   茂兰地下河系由瑶六地下河、茂兰河等支流组成。茂兰河发源于罗家寨坡一带,以地表明流为主,从矿区北部通过,切割煤系地层,河床宽11--15m,枯季流量0.084m3/s,丰水期流量达58.5m3/s,为平寨矿区的主要侵蚀基准面,标高500.60m。伍家河主要发源于洞湖南、更班一带,由矿区东部向南径流,2007年8月调查时流量0.252m3/s,为平寨矿区东南部的侵蚀基准面。
   调查区内地表水系不甚发育,多为山区雨源泉型溪流,流量变化大,水量主要受大气降水控制明显,流程短,多在枯季断流。常年流水水系仅为发源于更班、凉水井一带的伍家河,呈北东向南西从矿区东侧经过,调查流量0.065m3/s。
   茂兰煤田位于亚热带湿润季风气候区,年平均气温18.3C,最高气温38℃,最低6.7C;年平均降雨量1320.5mm。每年的4~8月为雨季,降水量约占全年总降水量的83﹪;十二月至翌年三月为枯水季节,降水量约占全年降水总量的8.5﹪。丰沛的降雨为地下水的补给源;雨量的分配、大小控制着地下水和地表河流的动态。
   煤田为向北北东昂起的构造盆地,向斜中部出露的下石炭统上司组~下二叠统茅口组海相灰岩、白云岩,组成峰丛洼地、峰丛谷地及峰林谷地地貌,为煤田地下水的汇流—集中迳流区,地下水系十分发育。地表水系不发育,或为断头河从属于地下水系。向斜翼部出露的下石炭祥摆组—旧司组地层为滨海相泥灰岩及砂、泥岩沉积,围绕岩溶地貌区形成构造侵蚀山地地貌,以斜坡、沟谷地形为主,地表水系发育,为微裂水的补给区,同时也是迳流、排泄区。区内发育的北北东向和北西西向的两组主干断裂构造明显地控制了地表水系、地下水系的展布和侵蚀地貌地形格局。
   1、含水层对矿床的充水
   因煤层产于隔水层与弱微裂隙含水层互层结构的含水岩系中,且多出露于斜坡中部,上距灰岩含水层65—260米,故岩溶水一般不对矿床充水。对矿坑充水的地下水为斜坡上的潜水流及采煤作用影响范围内的煤系微裂承压水。
   对矿坑充水的潜水为煤层露头线以上的潜水流。根据广西第九地质队对的平寨井田的观测,潜水流对被揭露的斜井、平巷充水量为0.0138—0.244 l/s,随晴雨变化显著,变化系数为3—5。潜水流对矿坑的充水主要为井田开采过程中煤层露头线以上的斜坡潜水流沿人工裂隙带及透水层下渗,回流涌入矿坑。据伍家河旱季流量观测平均模数计算得平寨—平寨段Ⅱ煤露头线以上的潜水流单宽流量为0.00134 l/s.m。
   煤系承压水对矿坑的充水,根据ZK146号钻孔抽水试验结果,涌水量为0.00760l/s,单位涌水量0.000897 l/s.m,渗透系数0.0023m/d。
   2、断层对矿坑的充水
   在矿床的勘探中,对井田北缘的F12横向张性断层进行专门水文孔抽水:断层破碎带宽约12.46m,水位降深50.61m,单位涌水量<0.000239 l/s.m,渗透系数<0.00192 m/d。试验结果表明,砂、泥岩互层中的一般导含水性极弱,可不单独考虑。
   3、河流对矿坑的充水
   井田内仅有部分溪沟分布,无大的河流通过。伍家河从矿区东侧通过,旱季流量0.065 m3/s,洪水流量32m3/s。仅在矿区北部河床下有煤系地层分布,在保留煤柱条件下,河流只能通过受其切割的透水层露头,作自然渗透对矿坑充水,充水量小。
   平寨煤矿水文地质勘探类型为二类二型,矿井水文地质类型性属中等类型,属裂隙充水矿床,井田最低侵蚀基准面标高+320m左右,
   ㈡、瓦斯、煤尘、煤的自燃及地温
    1、瓦斯
    ⑴、瓦斯等级鉴定
    根据贵州省煤炭管理局《对黔南州煤矿2008年度矿井瓦斯等级鉴定报告的批复》(黔煤生产字[2008]1457号),《对黔南州煤矿2009年度矿井瓦斯等级鉴定报告的批复》(黔能源发[2009]280号),《对黔南州煤矿2010年度矿井瓦斯等级鉴定报告的批复》,(黔能源发[2010]831号)青利平寨煤矿全矿井绝对瓦斯涌出量为7.26~11.97m3/min,相对瓦斯涌出量为30.73~51.92m3/t;绝对二氧化碳涌出量为1.57~4.57m3/min,相对二氧化碳涌出量为 6.78~19.82m3/t。通过分析,矿井瓦斯主要来源于采掘工作面和采空区及其他涌出,采掘工作面涌出量全矿瓦斯总量的85.18%(其中回采工作面涌出量占51.85%,掘进工作面涌出量占33.33%),其次为采空区及其它瓦斯涌出,占全矿瓦斯总量的43.8%。青利平寨煤矿矿井瓦斯等级鉴定结果见表1-1-3:
   表1-1-3              平寨煤矿矿井瓦斯等级鉴定结果表
年度 绝对量瓦斯 相对量二氧化碳 矿井瓦斯等级
    m3/min m3/t    
    绝对量 相对量 绝对量 相对量    
     m3/min  m3/t m3/min m3/t    
2008年度  11.97  51.92 4.57   19.82 煤与瓦斯突出矿井
2009年度 7.26 30.73  1.60  6.78 煤与瓦斯突出矿井
2010年度 8.92 44.55 1.57 7.86 煤与瓦斯突出矿井
   根据煤炭管理局鉴定报告的批复,该矿井为瓦斯突出矿井。
   (2)、煤与瓦斯突出鉴定
   2010年,平寨煤矿委托中国矿业大学开采与安全教育部重点实验室进行煤与瓦斯突出危险性鉴定,2011年1月中国矿业大学开采与安全教育部重点实验室提交《贵州省荔波县平寨煤矿I、II、III煤层煤与瓦斯突出危险性》鉴定。瓦斯增测项目测定结果如下表1-1-4:
   表1-1-4   平寨煤矿I、II、III煤层煤与瓦斯突出基本参数测定表
煤层
编号 煤层破
坏类型 瓦斯压力
(MPa) 瓦斯放散
初速度
△p(mmHg) 煤体坚固
性系数
F20-30 初始瓦斯
释放膨胀能
(mj/g)
III III 0.65 46.50 0.224 53.46
II III 0.70 35.40 0.233 73.18
I III 0.56 33.90 0.284 56.33
   由于初始瓦斯释放膨胀能大于临界值42.98mj/g,煤层有突出危险性,因此根据以上测定结果,平寨煤矿的I、II、III煤层均为突出煤层,具突出危险性。即:
   ①、平寨煤矿I煤层在鉴定范围(标高+200m以上)有突出危险性。
   ②、平寨煤矿II煤层在鉴定范围(标高+200m以上)有突出危险性。
   ③、平寨煤矿III煤层在鉴定范围(标高+200m以上)有突出危险性。
   针对平寨煤矿煤层具突出危险性,矿井在今后的生产建设中,必须加强矿井瓦斯地质工作,进一步探明煤层的瓦斯赋存情况和地质构造情况,密切关注煤层或软分层厚度的变化情况,以便采取相应的防范措施。
   矿井采掘工程施工时,必须加强瓦斯监测,做好防突工作,杜绝瓦斯事故发生。
   综合以上结果,本矿按煤与瓦斯突出矿井设计。
   2、煤尘爆炸性
   根据矿方提供的由贵州省六枝工矿(集团)恒达勘察设计有限公司实验室对I、Ⅱ、III煤层所做的煤尘爆炸性鉴定结果如下表1-1-5

 


   表1-1-5        平寨煤矿煤尘爆炸性鉴定结果表
煤层
编号 工业分析 爆炸性试验 爆炸性
鉴定结论
       水份
   Mad(%)    灰份
   Ad(%)    挥发份
   Vdaf(%) 火焰
长度
(mm) 抑制煤尘爆炸最低岩粉量(%)    
I 1.66 4.15 7.73 0 0 无
II 1.22 10.00 7.45 0 0 无
III 1.77 3.56 9.45 0 0 无
   根据鉴定结果,平寨煤矿I、Ⅱ、III煤层均无煤尘爆炸性。
   3、煤炭自燃倾向性
   根据矿方提供的由贵州省六枝工矿(集团)恒达勘察设计有限公司实验室对Ⅰ、Ⅱ、III煤层所做的煤炭自燃倾向等级鉴定结果如下表1-1-6:
   表1-1-6         平寨煤矿煤层自燃倾向性鉴定结果表
煤层
编号 工业分析 自燃倾
向性鉴
定结论
       水份
   Mad(%)    灰份
   Ad(%)    挥发份
   Vdaf(%)    全硫
St.d(%)    煤吸氧量(cm³/g)干煤    
III 1.77 3.56 9.45 1.33 0.60 三类
II 1.22 10.00 7.45 1.56 0.56 三类
I 1.66 4.15 7.73 1.44 0.63 三类
   根据鉴定结果,平寨煤矿I、Ⅱ、III煤层自燃倾向分类均为Ⅲ类,属不易自燃煤层。
   4、地温及放射性测量
   通过对平寨ZK4704、ZK4902号钻孔进行地温测量,ZK4704于孔深100m时,地温18.2℃,至746m,地温增至33.0℃,地温率为2.23℃/100m;ZK4902于孔深100m时,地温18.8℃,至400m,地温增至23.75℃,地温率为1.65℃/100m。两孔地温平均增长率均低于正常增温率。
   平寨井田在补充勘探过程中,对个别钻孔进行1:500全孔自然伽玛测量,未发现异常,矿床开采过程中没有放射性危险。
   5、冲击地压
   《荔波县立化镇青利平寨煤矿资源/储量核实报告》中未提供确定冲击地压的基础资料,根据邻近矿井生产资料未出现冲击地压现象。由于本矿开采深度相对较浅,发生冲击地压的可能性很小。矿井按无冲击地压考虑。但在巷道布置时应尽量避开应力集中区,掘进和采煤时也应注意应力集中影响。
   ㈢、工程地质条件
   1、土体工程地质条件
   第四系碎屑岩残积、坡积土层,一般具可塑性,厚度薄分布分散.
   主要分布于含煤地层露头区及汤粑沟组地层露头区,分布面积不大。由细砂岩、粉砂岩、泥岩等经长期风化、剥蚀后的残积、坡积物,土层厚度不大,缓坡及沟谷中稍厚,土质多为碎石土、砂土、粉质粘土,土体呈松散或半固结状,分选性、胶结性差,土体较松散,透水性较好,土体强度弱,压缩性高,受力后土体沉降量大,边坡容易失稳,不适宜直接作为工程建筑地基,只有采取加固措施后才可作为工程建筑地基。
   2、含煤地层工程地质条件
   多以碎屑岩为主,局部夹碳酸盐岩。碎屑岩以细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、煤层为主,多为层状结构,少量碎裂结构;碳酸盐岩以灰岩、菱铁质灰岩为主,厚度普遍较小,多为块状结构,少量碎裂结构。该地层中硅质细砂岩、灰岩、菱铁质灰岩属坚硬岩,力学强度高,遇水时不易软化,岩体稳定性中等;钙质细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩属中等坚硬岩组,力学强度中等,有一定遇水软化性,岩芯以短~长柱状、块状为主,岩石完整性较好,岩体稳定性中等;粉砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩、煤层属软弱岩组,力学强度很低,遇水时极易软化,塑性强,岩石完整性不好,岩体稳定性很差,巷道掘至该层段时,易产生顶部塌陷及底鼓、片帮等现象,钻孔揭露岩芯多呈短柱状、薄饼状、碎块状、砂状。
   该地层在地表浅部为中风化及强风化带,岩石容易碎裂,并伴有浅层风化裂隙水出露,而随着深度的增加,风化程度逐渐减弱,岩体稳定性差,工程地质条件不好。
   3、工程地质条件预测评价
   综上所述,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ煤层顶、底板稳定性一般,如果支护不良,可能出现顶板跨塌、片帮、底鼓、支架下陷等工程地质问题,故本矿区工程地质条件为中等。在开采过程中应加强巷道顶、底、帮的支护管理工作,预防不良事故发生。
第二节  开拓方式
   平寨煤矿采用斜井开拓,有主斜井、副斜井、回风斜井、一进风斜井、二进风斜井,井口及工业场地位于矿区东部煤层露头附近。划分两个水平。一水平标高+400m,二水平标高+200m;因一水平上山部分已经采空,两个水平均为下山布置。根据矿区走向较长的特点,设计每个水平沿走向划分为两个采区;全矿划分为四个采区。
   主斜井、副斜井布置在Ⅱ煤层中,落底标高+400m;落底后布置井底车场,井底布置有水泵房、水仓、井底绕道车场,井底煤仓。北部的一进风斜井、二进风斜井布置在Ⅱ煤层中,落底标高+406m;落底后通过北翼轨道大巷与井底车场连接;
   南部和北部分别设有回风斜井,南部回风斜井布置在Ⅱ煤层中,落底标高+407m;落底后通过南翼回风大巷与南部采区上部连接;北部回风斜井布置在Ⅱ煤层中,落底标高+406m;落底后通过石门与北部采区上部连接。
   初期布置一采区,位于矿井南部,设计在采区中部布置三条下山,均布置在Ⅱ煤层中,平行布置,间距30m。三条采区下山的上部分别连接南翼轨道大巷、南翼运输大巷、南翼回风大巷。采区下山落底标高200m,在采区底部布置水泵房、水仓等。采区中部布置有变电所,采区上部布置有采区避难硐室。
   形成初期一采区准备系统后,联合一采区两层煤(一采区范围内仅有Ⅰ、Ⅱ煤层可采)。首采面布置在上部Ⅱ煤层,矿井通风方式为分区抽出式通风。
   首采工作面为110207采面(已经形成),同时掘进110208采面运输、回风巷。
   110208采面具备沿空送巷条件的区域(回风巷)采用沿空送巷的办法防突,不具备沿空送巷的区域,采用石门穿顶板布置专用顶板瓦斯抽采巷,由110208顶抽下巷、110208顶抽上巷、110208顶抽斜巷及石门构成顶抽巷的通风系统。
第三节  采煤方法
   该矿现生产的四采区,采用走向长壁炮采后退式采煤法。技改扩能后的首采区根据煤层的赋存条件,采用走向长壁采煤方法采煤,后退式回采。布置一个高档普采工作面,采用滚筒式采煤机实行机械化采煤,采用全部垮落法管理顶板。
   该矿采煤方法符合防突要求。
第四节  煤层开采顺序
  1、采区间的开采顺序
   采区开采顺序为首先开采一采区→三采区→二采区→四采区(新划分);
   煤层开采顺序:Ⅲ号煤层→Ⅱ号煤层→Ⅰ号煤层。在Ⅲ号煤层部可采区域,先采Ⅱ号煤层。
   采区内区段间,采用区段下行式。
   2.采区内煤层间的开采顺序
   该矿共有3层可采煤层,煤层编号从上往下依次为Ⅲ号煤层、Ⅱ号煤层、Ⅰ号煤层,煤层间开采顺:Ⅲ号煤层→Ⅱ号煤层→Ⅰ号煤层。在Ⅲ号煤层局不可采区域,先采Ⅱ号煤层。
   3.区段内的开采方式
   区段间的开采顺序为区段下行式。
   该矿煤层开采顺序符合防突要求。
第五节  通风方式
   该矿现生产的四采区及技改扩能后的新划分的采区均是按照煤与瓦斯突出矿井进行管理和设计的。矿井采用斜井开拓,布置有三条井筒,主斜井、副斜井及回风斜井。主斜井、副斜井布置在Ⅱ煤层中,落底标高+400m;落底后布置井底车场,井底布置有水泵房、水仓、井底绕道车场,井底煤仓。北部的一进风斜井、二进风斜井布置在Ⅱ煤层中,落底标高+406m;落底后通过北翼轨道大巷与井底车场连接。
   矿井通风方式:分区抽出式。
   通风方法:抽出式
   回采工作面采用U型通风方式,掘进工作面采用局部通风机压入式通风(详见通风系统图)。
   该矿通风方式符合防突要求。
第六节  瓦斯赋存基础参数
   原勘探报告勘探期间,原广西红茂矿务局开采相邻的更班煤矿时,对更班井田范围内的可采煤层I、II、III煤层,进行了瓦斯含量取样测定,平寨井田没有开展相关工作。
   补充勘探时,茂兰煤田对钻孔进行的瓦斯测定如下表1-6-1:
   表1-6-1           茂兰煤田钻孔瓦斯测定结果表
煤层
编号 取样
钻孔 标高
(m) 瓦斯含量
(毫升/克可燃体) 自然瓦斯成分
 (%)
            CH4 CO2 N2 CH4 CO2 N2
III                                
II ZK4902 -125.7 4.50 0.19     96.12 4.02    
    ZK8904 131.78 3.15 0.19 0.19 89.32 5.27 5.41
    ZK9952 576.76 1.11 0.04 0.02 94.94 3.35 1.71
    ZK1001 611.77 9.52 0.12 1.35 86.62 1.05 12.33
    ZK1022 423.05 0.70 0.003  99.72 0.47 
    ZK1047 -66.16 8.39 0.10 0.76 90.70 1.10 8.20
    ZK1047 -66.16 4.31 0.10 0.02 97.34 2.25 0.41
I ZK8704 346.60 1.91 0.06 0.22 87.25 2.74 10.01
    ZK1012 374.54 1.40 0.03 0.31 80.51 2.15 17.34
   补充勘探报告期间,对瓦斯含量进行的测定,由于瓦斯鉴定样品,相对于整个茂兰煤田,样品数量不足,分布不均匀,鉴定结果代表性差,无法确定煤层的瓦斯带及其分布规律,瓦斯的真实含量不能准确评价。
   ㈠、煤矿瓦斯涌出量预测分析
   根据经验公式计算矿井开采各煤层时的瓦斯含量,并根据《矿井瓦斯涌出量预测方法(AQ1018-2006)》标准,采用分源预测法进行预测计算瓦斯涌出量作为设计依据。
   矿井瓦斯涌出构成关系如 图1-6-1所示。

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