某工作面消突评价Word格式.docx
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工作面地质储量50.83万吨，可采储量48.2万吨。
由于某回采工作面处于突出危险区域内，采用预抽煤层瓦斯的方法来防治回采过程中的煤与瓦斯突出危险性，为安全回采创造条件。
。
为了准确评价某回采工作面预抽煤层瓦斯后的防突效果，某煤矿委托某理工大学对某回采工作面预抽煤层瓦斯防突效果进行评价。
本次回采工作面预抽煤层瓦斯防突效果评价依据有：
（1）煤炭工业部.防治煤与瓦斯突出细则.北京:
煤炭工业出版社，1995；
（2）国家安全生产监督管理总局.煤矿瓦斯抽采基本指标（AQ1026-2006）.北京:
煤炭工业出版社，2006；
（3）国家安全生产监督管理总局.预抽回采工作面煤层瓦斯防治煤与瓦斯突出措施效果评价方法（MT/T1037-2007）.北京:
煤炭工业出版社，2007；
（4）国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程.北京:
煤炭工业出版社，2006。
根据回采工作面预抽煤层瓦斯防突效果评价依据，经合理布点、科学测定，某回采工作面残存瓦斯含量低于8m3/t，表明某回采工作面通过预抽煤层瓦斯消除了煤与瓦斯突出危险性，为安全生产创造了有利条件。
1矿井概况
1.1矿井生产概况
某矿于1988年建成投产，设计年生产能力150万吨。
开采煤层为二叠系山西组二1煤，采用斜井双水平上下山开拓，一水平标高+150~+25m，二水平+25~-200m之间，井口标高+305m。
矿井有五个进风井，四个回风井，通风方式采用中央并列与区域混合抽出式通风。
采煤方法主要是炮采放顶煤和综采放顶煤，走向长壁后退式，全部垮落式管理顶板。
回采工作面采用U型通风，一般配风600~800m3/min。
掘进工作面采用局扇通风，一般掘进头风量为200~250m3/min。
开采煤层具有自然发火倾向，发火期为2个月。
年份
年产量
（t）
绝对瓦斯涌出量（m3/min）
相对瓦斯涌出量（m3/t）
矿井瓦斯
等级鉴定
备注
1997
10.23
10.18
高
依据规程
1998
8.54
9.85
1999
7.77
10.55
2000
12.47
9.97
2001
728888
22.65
14.42
2002
1200357
26.53
9.56
2003
1424378
29.4
8.96
2004
1411167
28.84
10.53
2005
1439002
33.64
10.12
来源矿上
表2-1某煤矿近年瓦斯等级鉴定统计表
矿井投产以来，绝对瓦斯涌出量和相对瓦斯涌出量较大，历年矿井瓦斯鉴定为高瓦斯矿井（表2-1）。
2003年以来，个别地段出现的瓦斯集中涌出现象和偶然发生的瓦斯局部聚集等，成为发生瓦斯事故的隐患。
1.2含煤地层与煤层
与华北地区类似，含煤岩系属于石炭、二叠系，含煤地层有太原组、山西组、下石盒子组及上石盒子组，属多煤组多煤层地区，其中山西组为本井田主要含煤地层。
含煤地层总厚约576m，共含煤六组，计28层煤。
煤层总厚7.30m，含煤系数1.27%，全井田仅二1煤层大部分可采，其它煤层均属不可采或偶尔可采。
可采煤层厚0~18.88m，可采含煤系数0.73%。
太原组：
含煤九层，一1煤层（俗称底煤）厚0~2.50m，平均厚0.50m，因原勘探程度不够，其可采情况尚难定论。
其它煤层均属不可采或偶尔可采。
煤层总厚1.73m，含煤系数4.33%。
山西组：
含煤五层，仅二1煤层全井田大部分可采，二3煤层偶尔可采，其它均属不可采煤层。
煤层总厚4.46m，含煤系数6.23%；
可采煤层厚4.22m，可采含煤系数5.89m。
二1煤层位于煤组底部，大占砂岩为其直接顶板。
二2煤层夹在大占砂岩中，为偶见。
二3、二4煤层位于煤组中部，为常见煤层。
二5煤层位于香炭砂岩之上，仅16015孔见及。
二1煤层的稳定性受多种因素控制。
二2煤层发育与大占砂岩中是否夹有泥岩或砂质泥岩有关，当其夹有泥岩或砂质泥岩时，则有二2煤层存在，二3、二4煤层稳定性与大占砂岩顶部湖沼相的发育程度有关，当湖沼相发育时，则二3或二4发育，二者多呈消长关系。
二1煤煤岩成分多以亮煤为主，暗煤次之，其中夹微量丝炭和少许镜煤条带。
因成煤后期构造影响，煤层层理受到严重破坏，煤层中含有较多的滑面，滑面上可见镜面和大量的擦痕。
平均容重1.39T/m3，比重为1.5，孔隙度为7～12%。
煤层结构简单，机械强度极低，粉状，易污手。
原煤灰份平均20.01%，属中灰煤；
全硫含量2.01%，属中硫煤。
变化趋势是井田西南部灰产率、硫含量高，东北部低，沿倾向浅部高，深部低，同一煤层下部较高。
下石盒子组：
含煤三层，均为偶见煤层且不可采。
煤层分布在大紫泥岩与四煤组底板砂岩之间的一套紫红色地层中。
三1煤层位于煤组下部紫色泥岩中，俗称“紫夹煤”，井田外一孔见到；
三2煤层位于煤组中部，仅1203和1508孔见到；
三3煤层位于四煤组底板砂岩之下的紫色泥岩中，仅付1804孔见到。
该组煤层一般均被炭质泥岩所代替。
上石盒子组：
共含煤三组（四、五、七煤组），计11层煤。
四煤组位于本组下部，五煤组位于本组中上部，七煤组位于本组上段的中下部。
除七1、七2煤层偶尔可采外，其余均属不可采煤层。
煤厚总厚1.09m，含煤系数0.28%。
四煤组煤层较均匀的分布在整个煤组段中：
四1煤层位于四煤组底部，为偶见煤层。
四2煤层位于煤组中下部，为常见煤层，顶板常为厚度不大的灰白色中粒砂岩，易于辨认。
四3煤层位于煤组中部，为偶见煤层。
四4煤层位于煤组中上部，为常见煤层。
四5煤层位于煤组上部，仅1607孔见。
四煤组段含煤性由西南向东北逐渐变差，在19勘探线以东，煤层多为炭质泥岩代替。
四2与四4煤层均较常见，间距稳定在18m左右，为四煤组煤层的组合特征。
五煤组和七煤组煤层的组合特征有相似之处。
煤层夹在厚3~5m的深灰色泥岩或砂质泥岩中，均以密集形式出现，煤层相邻间距小，五煤组煤层位于煤组段的上部，五1煤层较常见，五2、五3煤层偶见，以五3煤层顶板常为厚层中粒砂岩为其组合特征。
七煤组煤层位于煤组段的中部，煤层间距小，以七1和七2煤层较常见，七3煤层偶见，以七2煤层顶板常为中、粗粒砂岩为其煤层组合特征。
1.3矿井构造
某煤矿位于某向斜北翼，为一平缓的简单单斜构造（图2-1）。
井田内地层走向北东，倾向南东，倾角西部稍大，在9~11°
之间，东部较小，为7~8°
据三维地震勘探资料，在井田单斜构造背景上发育有小的波状起伏或次级褶皱，使煤层底板等高线发生不同程度的弯曲变化。
1.3.1矿井大中型断裂构造
井田内大中型断裂构造稀少，规模比较大的断层主要有F58、F2和F29，而且均为井田边界断层。
（1）F58断层
又称龙潭沟断层。
位于矿区西南部边界龙潭沟、山神庙一带，走向40~50°
，倾向NE，倾角70~80°
，落差大于500m，延伸长度约45km。
断层南西盘远离断层依次出露奥陶、寒武和震旦系地层；
断层北东盘远离断层依次出露寒武、奥陶、石炭、二叠系地层。
在靠近断层处，两盘岩层产状变化均出现直立和倒转，远离断层，岩层产状逐渐趋于正常，另外，在断层北部断层上盘奥陶系灰岩地层中，有一系列断层发育，规模不等，与主断层近于平行，可视为主断层的伴生构造。
（2）F2断层
亦称许村断层，自学村经80号孔附近过畛河经陈湾南沟、石家门外向东延展，走向近EW，倾向N~NNE，倾角65~70°
，落差150~200m，为井田东北部边界断层。
地表迹象明显，畛河西岸见P21-2与P22地层呈断层接触，东岸见P21-1与P21-2、P21-2与P22地层呈断层接触，80号孔在孔深136.17m处穿过本断层，落差150m。
（3）F29断层
该断层在地表自老大沟经眷庄村延伸至畛河后交于F2，为井田东北部边界断层。
地表所见落差25~50m，走向NNW，倾向SWW，倾角65~70°
，勘探中有补8、补9、补10地质点控制，均见P21-2上部地层与P22呈断层接触。
3302钻孔附近见P21-2地层错开；
3501孔中见二1煤底板泥岩直接覆于太原组L7灰岩之上，岩心破碎且倾角变陡，地层间距缩短14m。
除了上述主要构造行迹外，井田周围尚发育一些规模较小的断层，落差小于35m，延伸长度一般在1000m范围之内。
主要断层特征：
①断层性质以正断层为主，在统计的27条断层中，有25条正断层，2条逆断层。
逆断层见于井田北部的丘沟和张窑院两地，在地表均表现为煤系地层底部的奥陶系灰岩与本溪组地层被错开。
②断层产状以斜向断层为主，其次为走向断层，倾向断层最少；
断层倾向表现为向两个相反的方向倾斜；
断层倾角一般60~70°
③断层落差普遍较小，在统计的27条断层中，断层平均落差18m，落差小于10m的断层有11条，占统计断层总数的41%，落差小于20m的断层有19条，占统计断层总数的70%，落差在20m以上的断层总共只有8条，占统计断层总数的30%。
④断层空间分布极不均匀，成组成群发育。
井田西南部靠近F58断层附近，有15条断层，占统计断层总数的56%，井田东北部靠近F29和F2断层附近，有10条断层，占统计断层总数的37%，而在井田内广大区域只发育有2条断层，而且落差均较小。
反映出边界断裂对研究区内断层分布、落差及产状具有控制的特点。
1.3.2矿井小型断裂构造
某煤矿自1988年底投产以来，回采面积约3km3。
生产过程中，对遇到的小断层均进行了现场编录，鉴于井田内在勘探和生产中均未见及大断层，故不存在构造分区问题。
对所有生产中揭露的小断层进行统计分析得出：
（1）断层性质
生产中所见煤层断主要为正断层，逆断层仅见一条。
1991年2月24日，在11采区11091工作面上巷见一小型逆断层，产状60°
∠65°
，落差1.8m。
（2）断层产状
根据对137条断层统计，断层走向主要呈北东向，与地层走向一致，倾角一般在70°
左右，属于走向断层。
另一组北西向，与地层走向垂直，具有张剪性特征，节理面倾角近直立，属于倾向断层。
（3）断层落差
煤层中揭露的断层落差普遍较小，平均1.77m，一般小于3m。
据统计，落差小于4m的断层占统计断层总条数的约98.5%，落差小于3m的断层占91%，落差在2m以下的占73%。
在全部统计断层中，只有2条断层落差大于一个煤厚（平均4.22m），其中，一条断层是在12021工作面回采过程中揭露的，落差9m，产状138°
∠68°
；
另一条断层见于12采区西大巷，落差5.5m，产状15°
∠42°
，该断层面处可见0.25m宽的断层带，沿断层带有淋水现象。
（4）断层分布
从生产揭露的情况来看，煤层断层分布存在明显的不均匀性，有些工作面小断层发育密集，有些工作面比较稀疏。
（5）断层面特征
根据记录，断层面普遍光滑平直，个别断层面呈弧状。
在断层面上一般均发育有清晰的水平擦痕，擦痕的倾角一般小于15°
，通常10°
左右，也有部分断层擦痕是直立的。
在断层面之间，构造岩一般不发育，只有个别断层有断层带，且沿断层带有流水现象。
在断层面两盘，多数情况下裂隙不发育，岩石完整，也有部分断层裂隙发育，岩石较为破碎，但规律性不明显。
（6）断层延伸
根据有记录的107条断层统计，有102条断层均为顶断底不断的断层，另外，在11081工作面和12161工作面下巷见有2条断层是底断顶不断，在12141工作面、12141工作面下巷和11201工作面上巷见有3条断层煤层顶底板均被断开。
某矿在建井阶段共编录二1煤层上部岩层中断层23条，其中，主井见断层9条，副一斜井见断层6条，副二斜井见断层8条。
断层性质、落差、产状以及断层面特征等均与煤层断层特征近似。
矿井生产过程中，对15采区和12采区进行了三维地震勘探，重点探查了断层的发育情况。
与生产中揭露的煤层断层相比，相同点是：
断层性质均为正断层，断层产状一致。
不同点是：
断层落差差别很大，勘探区落差大于5m的断层密度是采掘揭露区断层密度的10倍。
1.4矿井煤与瓦斯突出情况
截止到2006年12月，某煤矿共发生有较完整记录的瓦斯动力现象11次，其中掘进工作面10次，回采工作面1次。
从突出分布来看，矿井东翼11采区、13采区均发生过瓦斯异常涌出动力现象，15采区目前还没有发生过动力现象；
矿井西翼14采区多次发生瓦斯异常涌出动力现象，12采区没有发生过瓦斯动力现象。
11采区在11221工作面下巷连续发生3次瓦斯动力现象。
根据发生的动力现象特征判断，第一次和第三次属于压出类型，第二次属于突出类型。
13采区仅在13专用回风下山发生1次瓦斯动力现象，属于压出类型。
14采区多次发生瓦斯动力现象,截止到2006年12月共发生7次动力现象，其中，6次发生在煤巷掘进过程中，1次发生在工作面回采过程中,依据现有记录判断均属于压出类型。
历次瓦斯动力现象基本特征见表3-1。
表3-1某煤矿二1煤层瓦斯动力现象统计表
序号
工作面名称
及位置
突出时间
标高（m）
垂深（m）
瓦斯含量（m3/t）
瓦斯压力（Mpa）
突出强度
主要动力现象预兆及动力效应
性质
煤量（t）
CH4
（m3）
1
13专回50m处
2006.7.12
+60
290
8
0.86
9.6
先听到煤炮声，煤尘飞扬，瓦斯涌处迅速增大，煤体整体推出1.5m。
压出
2
11221下巷
650m处
2005.6.12
-20
485
9.5
0.9
3.12
145
瓦斯浓度突然增大，接着连响煤炮声，煤尘增大，煤体外移。
3
11221下巷掘
到670m处
2005.6.22
10
26
473
瓦斯浓度增大，连响煤炮声，大量煤尘，分选现象明显，大颗粒在下，粉煤在上，有抛出现象，堆积角为25～30°
突出
4
711m处
2005.8.23
10.5
2～3
91.2
有煤炮声，正头片冒，煤尘飞扬，瓦斯大，下帮煤体外移约500mm，正头向后6m处底板鼓起约200mm；
堆积煤体没有无分选性。
5
某上巷距皮带口132m处
2006.3.19
+40.1
556.9
8.5
2.0
53
片帮，大量煤尘飞扬，瓦斯增大。
6
某下巷距皮带口300m
2006.4.2
+22-50
550
9
216
堆积距离2.3m，堆积角45°
，煤厚11.6m。
有效风量554m3/min，绝对瓦斯量2.26m3/min
7
14181综采面599m
2006.12.2
+15.7
559
50
3500
堆积距离1.5m，煤厚2.6m，f值0.2。
有效风量1090m3/min，绝对瓦斯量（5.67m3/min），老塘有煤炮声，顶板周期来压，瓦斯从煤墙内涌出。
瓦斯非常大，持续时间约1-2小时，浓度有10ˊ。
14191上巷距皮带巷口310m
04.8.25
+10
1.2
2.8
332．6-216=116.6
掘进至280m，工人正在准备上梁，正头出现一声煤炮，接着上半部有大块煤下落、煤尘大、瓦斯涌出突然增大,煤体后移2m。
正头瓦斯浓度12.9%，回风浓度大于3%;
堆积距离2m，堆积角25°
，煤厚4m，倾角6度，有效风量375m3/min。
14191下巷距皮带巷口15m
03.7.14
-10
570
5.88
响煤炮后正头出现两个孔洞，孔洞形状轴线与水平面之夹角50°
，煤尘增大，堆积距离2m，堆积角45°
，煤层倾角6°
，无构造。
有效风量228m3/min。
14皮带下山14191面上巷口下8m
03.5.24
-15.2
569
28
1380
先听到如闷雷煤炮声，煤尘飞扬，瓦斯涌出迅速增大，正头煤体退约2.5m，正头出现一条小断层。
11
14专回下山上距专回底160m
04.5.29
12.5
响煤炮,煤体向后推0.8m，堆积距离2m，煤层倾角6°
，有效风量260m3/min，4m内巷道裂缝严重。
2工作面概况
2.1工作面位置范围
某工作面位于某煤矿14采区下山东翼中部，上邻14采区运输大巷保护煤柱，下邻14171工作面，东邻14与12采区保护煤柱，西邻14采区皮带下山保护煤柱，地面无建筑物和水体。
某工作面走向长度655m，里段倾向长度80m，外段倾向长度124m，地面标高+520~+600m，工作面标高+21~+48m，回采面积76600m2。
该工作面于2007年3月掘进完毕，计划于2007年5月开始回采。
回采时采用走向长壁综采恒底式开采，顶板采用全部垮落法管理。
2.2煤层瓦斯情况
某工作面煤层厚度变化较大，厚度在0~14.5m之间，平均厚度4.5m，煤层倾角6~11°
煤层原生结构受构造作用，煤层破坏，层理不清，结构紊乱。
煤层结构简单，偶见夹矸，含FeS2结核。
煤质为贫瘦煤。
表2-1某矿14下山采区煤层瓦斯参数
孔号
埋深（m）
瓦斯压力（MPa）
瓦斯孔4
478.47
9.84
瓦斯孔5
0.92
瓦斯孔6
516.31
10.05
1.00
1007
554.14
9.23
1107
560.19
10.48
1.19
工作面煤层构造软煤普遍发育，绝大多数属于典型的Ⅲ～Ⅳ类构造软煤。
硬煤分布仅局部可见，根据现场取样测定结果，坚固性系数f为0.19~0.42，平均为0.25，瓦斯放散初速度ΔP为6.95~26.51，平均为13.27。
根据某理工大学2003年12月提交的《豫西－义煤集团某煤矿二1煤瓦斯赋存规律及矿井瓦斯防治技术研究》，某矿14下山采区煤层底板标高在+25m以深，实际控制的瓦斯参数测点有5个，瓦斯参数见表2-1。
14下山采区为突出危险采区，某工作面位于14下山采区内，为突出危险工作面。
2.3工作面掘进过程中的防突措施
2.3.1突出危险性预测（检验）
根据对某工作面巷道煤壁构造软煤跟踪观测的结果，该工作面煤层构造软煤普遍发育，绝大多数属于典型的Ⅲ~Ⅳ类构造软煤，硬煤分布仅局部可见，据此判定某工作面煤层全部为构造软煤，这些构造软煤分层在大多数情况下整层发育，软煤的瓦斯突出参数都大大超出《煤矿安全规程》和《防治煤与瓦斯突出细则》规定的临界值，说明该工作面煤层已经具备了发生煤与瓦斯突出的煤层条件。
在某工作面上、下巷及切眼掘进期间，突出危险性预测和防治突出措施的效果检验采用最大钻屑量指标（S）、瓦斯解吸指标（Δh2）和钻孔瓦斯涌出初速度（q）三项指标，各指标预测（效果检验）瓦斯突出危险性临界值如表2-2所示。
表2-2瓦斯突出危险性预测（效果检验）临界值
最大钻屑量S
（kg）
瓦斯解吸指标Δh2（Pa）
钻孔瓦斯涌出初速度q
（L/min）
突出危险性
≥5
≥180
≥4
有突出危险
＜5
＜180
＜4
无突出危险
当上述三项指标有一个及一个以上指标超限时，预测工作面有突出危险性或防治突出措施无效；
当上述三项指标均不超限时，预测工作面无突出危险性或防治突出措施有效。
2.3.2防突措施
某上、下巷在掘进过程中，局部巷道上部有碴，放炮瞬间瓦斯涌出量较大。
此外，由于该工作面大部分煤层较厚，掘进过程中瓦斯涌出量较大。
在掘进期间主要采取了掘进前先打瓦斯释放钻孔和煤层注水的消突措施，采用放小炮处理上部伪顶碴，下部煤层采用手镐掘进，同时加强顶板和煤壁管理，防止片帮、冒顶造成瓦斯超限，并加强了通风系统的管理。
某上、下巷在掘进前先打10个孔深不小于10m的超前钻孔，经效果检验，指标小于临界值时方可掘进，预留措施孔超前距不小于5m。
超前钻孔布置如图2-1所示。
图2-1超前钻孔布置示意图
此外，加强对掘进工作面迎头煤壁的注水工作，注水以煤壁渗水为宜。
在打钻及注水期间，派专人观察正头瓦斯探头，发现瓦斯浓度达0.6%时，及时通知打钻或注水人员停止作业。
2.4工作面突出危险性分析
（1）某上巷
某上巷于2006年2月开始掘进，2006年12月掘进完毕。
图2-2是根据上巷掘进过程中措施效果检验实测指标值绘制的最大钻屑量（S）、瓦斯解吸指标（Δh2）和钻孔瓦斯涌出初速度（q）沿巷道长度变化曲线。
由图2-2中可以看出，在上巷掘进期间所统计的146次效果检验中，有29次指标超标，占预测和效果检验总数的19.9%，最大钻屑量S最大值为5.5kg，瓦斯解吸指标Δh2最大值为372Pa，钻孔瓦斯涌出初速度q最大值为25.54L/min。
下巷在掘进到距皮带口132m处发生过一次瓦斯动力现象，压出煤量2t，瓦斯涌出量53m3。
图2-214151
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