六枝特区猴子田煤矿7#敏感指标.docx
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六枝特区猴子田煤矿7#敏感指标
六枝特区猴子田煤矿7#敏感指标（总18页）
六枝特区猴子田煤矿7#煤层敏感指标
考
察
报
告
贵州路鑫喜义工矿集团有限公司
六枝特区猴子田煤矿
二〇一九年一月
1主要研究内容
7#煤层突出敏感指标及其临界值确定。
2测试工作面基本概况
7#煤层突出敏感指标测定地点选择在110703运输巷掘进工作面，本工作面走向长度设计为240m。
煤厚～，平均，含夹矸0～2层，厚0～。
由东至西变厚，煤层结构复杂，煤层倾角57°～60°由东至西变陡，倾向由上至下变缓。
可采性指数为，变异系数为％，属不稳定煤层，全区可采煤层结构复杂，沉积较稳定。
煤厚变化较大，厚度一般为~，平均厚。
深灰色薄至中厚层状粉砂岩、细砂岩，钙、泥质胶结，具波状层理，易风化崩解，属中等坚硬岩，抗压强度中等，极限抗强度一般为～，岩芯整状，岩石RQD质量指标大于70%，岩石质量中等，稳定性中等。
底板：
深灰色薄至中厚层状粉砂岩、细砂岩，钙泥质胶结，具波状层理，易风化崩解，属中等坚硬岩，抗压强度较高，极限抗压强度一般为～，岩芯整状，岩石RQD质量指标大于70%，岩石质量中等，稳定性中等。
3突出敏感指标及其临界值确定
试验技术方法
该项目内容的研究拟分三个阶段进行，第一阶段主要进行测定地点原始瓦斯压力、瓦斯含量进行测定以及进行资料分析和实验室研究，主要是了解和掌握7#煤层的突出特点、煤的力学性质和瓦斯特征参数，初步筛选出技术可行的指标；第二阶段主要对初步筛选出的指标进行现场试验考察，了解各指标在各突出煤层的敏感性和指标变化规律，以便初步确定敏感指标和临界值；第三阶段则对初步确定的敏感指标和临界值进行扩大试验，最后根据资料分析、实验室试验、现场考察和扩大试验的结果综合分析确定猴子田煤矿7#煤层的突出预测敏感指标和临界值。
资料分析
猴子田煤矿7#煤层煤与瓦斯突出等动力现象资料（包括：
突出点分布、地质构造、煤层赋存情况、瓦斯涌出情况、打钻过程中的动力现象、预测参数等），对猴子田煤矿7#煤层的部分有代表性的工作面突出危险性预测指标和防突措施资料进行整理、统计，总结煤层的突出特征规律，并为确定试验初期拟定临界值初值提供必要依据。
煤层原始瓦斯参数测定
煤层瓦斯压力测定
测压钻孔布置
煤层瓦斯压力的测定方法有直接法和间接法两种。
直接法测定煤层瓦斯压力是在煤矿井下通过测定钻孔及相应测定方法直接测量煤层瓦斯压力；间接法测定煤层瓦斯压力是通过在井下直接测定煤层瓦斯含量或其他参数，然后通过计算确定煤层瓦斯压力。
本次测定煤层瓦斯压力采用直接法为主，间接法为辅。
直接法测定煤层原始瓦斯压力的测定按行业标准AQ/1047-2007《煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法》的规定进行。
采用注浆封孔，封孔材料为水泥及膨胀剂。
测压装置包括测压管、注浆管、管道附件及闸阀、压力表等，注浆设备为注浆封孔泵。
测压方式有主动式测压和被动式测压，主动式测压是在测压钻孔预设测定装置和仪表并完成密封后，通过预设装置向钻孔揭露煤层处或测压气室充入一定压力的气体，从而缩短瓦斯压力平衡所需时间，进而缩短测压时间的一种测压方法；被动式测压是在测压钻孔被密封后，利用被测煤层瓦斯向钻孔揭露煤层处或测压气室的自然渗透作用达到瓦斯压力平衡，进而测定煤层瓦斯压力的方法。
在本项目中由于测定煤层瓦斯压力为一前期工作，时间较紧，推荐采用主动式测压方式。
主动式测压方式如图2所示。
图2主动式测压封孔示意图
按照安全生产行业标准AQ/T1047-2007中有关测压钻孔的要求，并结合该巷道具体情况，在110703运输巷掘进工作面迎头3m处向外50m布置一个顺层钻孔测定7#煤层的瓦斯压力。
钻孔布置图见图3，钻孔参数见表1。
图3110703运输巷测压钻孔布置图
表1110703运输巷测压钻孔参数表
测定地点
孔径（mm）
倾角（°）
夹角（°）
孔深（m）
110703运输巷
75
60
90
36
钻孔施工、封孔及瓦斯压力测定
⑴钻孔施工
穿层钻孔的开孔位置选择在巷帮煤层中间的位置；钻孔施工应严格按设计钻孔参数进行，并保证钻孔平直、孔形完整，并达到设计深度，若深度相差5m以上则应视为报废孔，应在间隔5m的位置重新施工测压钻孔并封闭报废孔。
在钻孔施工中，应准确记录钻孔参数，以及钻孔开孔时间、见煤时间及结束时间。
并按表2所示格式详细记录钻孔参数。
表2测压钻孔施工参数记录表
钻孔编号
钻孔参数
施工时间
备注
孔径（mm）
倾角（°）
夹角（°）
孔深（m）
开孔
终孔
1#
75
60
90
36
10:
25
11:
50
封孔方法及注意事项
提高封孔质量是确保钻孔准确测定煤层瓦斯参数的重要因素。
为了提高封孔质量，采用机械注水泥砂浆封孔，同时增大封孔长度，以提高封孔的效果。
注浆封孔见图2。
封孔管（包括测压管、测压筛孔管、注浆管）采用Φ20mm铁管（四分管）连接而成。
封孔前需先把测压筛孔管一端封堵，并用窗纱缠绕在筛孔管上，以免在测压过程中钻孔内的煤粉通过测压筛孔管堵塞压力表，送入封孔管时先送入测压筛孔管，然后连接测压管，筛孔管与测压管之间接一个三通。
测压筛孔管之间、测压筛孔管与测压管之间、测压管之间的连接螺纹用生料带缠好，保证气密性，以防漏气。
将测压管安装到钻孔中预定位置后再安装好注浆管，在孔口用聚氨酯塞住，之后即可注浆。
水泥浆应添加一定比例的膨胀剂，以免凝固后产生裂缝。
根据封孔深度确定膨胀剂的使用量。
在按比例配制好封孔水泥浆（水泥与水的质量之比为2：
1，水泥与膨胀剂的比例为10：
1）后，用泥浆泵一次连续将封孔水泥浆注入钻孔内。
判断水泥浆是否注入到预定位置可根据所注入的水泥浆量来估算，采用上述比例配置的水泥浆封直径为75mm的钻孔时，一袋水泥封孔深度大致为。
在接近预定深度时应注意观察测压管孔口情况，若出现水泥浆溢出的情况说明水泥浆已经注到预定深度了。
钻孔施工完毕后应立即封孔，以免钻孔内煤壁垮塌而造成钻孔报废，若因塌孔造成钻孔报废，应在报废孔边上5m位置布置补充测压孔，并把报废孔用水泥浆封闭。
报废孔的封孔深度为孔壁垮塌点直到孔口的整个长度。
测压钻孔封孔24小时后可以安装压力表。
在安装压力表后一周内应每个班观测两次数据，一天观测六次数据，一周后应每天观测一次压力表读数并作详细记录，直到压力变化小于d为止。
测定记录表格见附录一。
间接法测定煤层瓦斯压力
本次间接法测定煤层瓦斯压力采用在井下实测煤层瓦斯含量，通过在井下采取煤样在实验室测定煤的吸附常数、工业分析等参数计算煤层瓦斯压力。
煤层瓦斯含量测定
（1）实验室参数测定
a、在110703运输巷及西二回风巷各采取一个软分层煤样和一个全断面煤样测定与煤层突出危险性有关的基础参数，软分层煤样取样地点为各机巷掘进头，测定内容为瓦斯放散初速度ΔP、煤的坚固性系数f、瓦斯压力P与钻屑瓦斯解吸指标k1值之间的关系曲线，实验确定煤层的突出最小瓦斯压力以及试验初期k1指标临界值。
全断面煤样取样地点为第一个测压孔附近，测定内容为煤的吸附常数、工业分析、真假比重等。
每个煤样约2Kg左右。
煤样采取后应尽快用密封性好的塑料袋封装，并填写煤样标签，煤样标签格式如表3。
表3煤样标签格式
取样局矿：
六枝特区猴子田煤矿
煤层名称：
C7
取样具体位置：
110703运输巷掘进工作面迎头3m处向外40m
取样类别：
全煤断面□软分层□钻孔☑
取样日期：
2019年1月12日中班
需要实验室分析的参数：
P（MPa）W（M3/t）
b、根据实验室测定标准对煤样进行实验室分析测试。
c、煤样取样方法
全断面煤样的取样方法为掏槽取样法。
如图4所示。
图4掏槽取样方法示意图
在测压地点附近采掘工作面新鲜煤壁掏槽取煤样，掏槽位置巷道断面的中心线处，槽高为煤层厚度，槽宽200mm，槽深100mm，掏下的煤块的长、宽、高分别不大于50mm。
取样前，先在取样煤壁下方放一块风筒布用于接住掏下的煤块，其大小以能接住掏下的煤块为宜。
掏槽完毕后，将风筒布上的煤块充分混合后，取其中的2kg（含大小煤块）作为所取煤样。
软分层煤样的取样方法与全断面煤样的取样方法一样，也是掏槽取样法，掏槽的位置、槽高、槽深均与全断面煤样取样时相同。
槽掏好后掏取工作面最松软的那一部分煤样（含大小煤块）2kg作为所取煤样。
d、煤样的标识与包装：
用纸记录取样标签，将纸条四折后（记录内容折在里面）与煤样放在一块，然后用编织袋将煤样包裹好，再用塑料袋子密封。
e、将所取的煤样用包装好，及时送到实验室。
（2）煤层瓦斯含量计算
测定煤层瓦斯含量的方法有很多，但其目前主要使用的方法有：
勘探钻孔煤芯解吸法、工作面钻孔煤屑解吸法、工作面钻孔煤屑解吸法、高压吸附法等，以上方法可以归为直接法与间接法两类。
间接法测定煤层瓦斯含量是根据井下实测或根据已知规律推算的煤层瓦斯压力，并在实验室测定的煤的吸附等温线、孔隙率和工业分析结果，最后计算确定煤层瓦斯含量。
此次瓦斯含量测定采用间接法为主，直接法为辅。
根据实测瓦斯压力及实验室测定煤的瓦斯吸附常数、孔隙率、工业分析指标等，根据朗格缪尔方程确定煤层的吸附瓦斯量后，再加上游离瓦斯量即为煤层的瓦斯含量。
计算公式为：
式中：
W——瓦斯含量，m3/t；
a、b——吸附常数；
p——煤层绝对瓦斯压力，MPa；
Mad——煤的水分，%；
Aad——煤的灰分，%；
π——煤的孔隙率，m3/m3；
γ——煤的容重（假比重），t/m3。
组织管理与安全防护措施
突出是一种复杂的矿井瓦斯动力现象，不少突出煤层可能还存在其它动力现象（如冲击地压、矿震等），突出矿井尤其是进入深部开采的动力灾害机理、预测及防治还是一项世界性难题，本课题研究直接服务于生产，必须认真贯彻“安全第一，预防为主”的安全生产方针。
针对本试验研究特点，在认真执行《煤矿安全规程》、《防治煤与瓦斯突出细则》有关规定的同时，特提出如下措施。
（1）组织管理
①成立现场试验研究领导小组和工作小组。
领导小组由六枝特区猴子田煤矿总工程师任组长。
成员由矿通防副总及地测副总组成，负责方案编制、试验计划、组织实施、定期总结分析、部门协调等工作。
经商定的方案，必须严格实施；如实施有困难需要修改的实施方案，必须经领导小组研究同意。
现场试验研究工作小组由猴子田矿通防副总任组长，负责项目的具体组织安排，协调开展试验研究工作。
主要由矿井防突技术人员、地测技术人员组成，具体负责现场考察工作、资料收集、整理，提出阶段技术总结报告。
②施工人员组织：
根据考察需要，矿井需配备一名防突技术员、一名地质技术员、2名防突预测员（兼资料收集、相关数据测试）、8名打钻工，并保持人员相对稳定；配备一个煤巷掘进碛头的施工人员；并配齐施工设备和考察测试必需的仪器、仪表。
③加强领导，明确职责。
试验矿井应将本研究工作纳入生产计划，并作为生产环节，认真组织实施。
（2）现场管理
在突出矿井中，有些突出是采取了防突措施后发生的，究其原因，大部分是未按措施要求或执行措施打折扣或弄虚作假造成的，因此必须加强施工管理。
①加强防突措施施工人员的职业道德教育和技术技能培训。
②施工现场应有必备的施工牌板，在各敏感指标考察巷道进口处显著位置，由防突部门挂牌告示该工作面采取的防突措施及要点（钻孔数、钻孔深度、开孔位置等），当班预测或效果检验的结果，允许的安全进尺等信息，以便职工监督，避免违章冒险施工。
③加强钻孔施工过程的安全防护，防止打钻突出伤人事故。
钻孔施工严格按钻机操作规程作业；加强打钻地点的瓦斯检查，严禁瓦斯超限作业；注意观测瓦斯突出预兆，若出现异常情况，及时撤人。
④建立防突工程（指预测或效果检验、实施防突措施、施工抽放孔等）检查、验收、奖惩制度。
钻孔施工前，由防突机构派人按设计参数进行现场定孔，钻孔施工人员按现场标定参数施工；施工过程中，矿井管理人员不定期进行监督检查和抽查、指导，发现问题，及时处理；工程完工后，矿总工程师组织有关部门现场验收，不合格则重新施工并对相关责任人进行处罚。
⑤在钻孔施工过程中，若遇地质构造或煤层赋存发生变化，需要调整钻孔参数时，现场人员提出后，原钻孔参数设计单位人员应到施工现场勘测，提出修改设计，报矿总工程师批准后执行。
⑥对排放钻孔未控制的地带和未达到效果的地带，应进行补打措施孔。
⑦采掘队严格按允许进度进行作业，严禁超采超掘。
（3）加强防突汇报、调度和报批工作制度
建立严格的安全情况报告与审批制度，要建立专门的工作面预测危险报告单、防突措施施工报告单和防突措施效果检验单，由防突部门详细填报预测结果、防突措施施工情况和效果检验结果，防突部门负责人审批后提出下一步工作的具体意见（可否掘进，允许的安全进尺等），报总工程师批准后下达执行。
（4）加强防突日常技术管理
a：
加强矿井通风瓦斯管理，防止瓦斯超限作业和局部瓦斯积聚
试验地点掘进工作面应保持独立的回风系统，试验地点工作面的乏风流必须直接引入采区集中回风巷或总回风巷。
与回风相连的风门、密闭、风桥、隔风墙等通风设施必须牢固可靠，进回风之间不得留有孔洞，以防突出后瓦斯涌入其它区域。
严禁采用不合理的通风方式。
矿井巷道的风速和瓦斯浓度严格按《规程》和有关规定执行。
①瓦斯监测室值班人员对工作面瓦斯涌出情况连续监控，当发现掘进过程中瓦斯浓度及超限时间较长等瓦斯涌出异常情况，必须及时通报矿井通防科、试验小组，待查明原因，采取有效措施方可恢复工作面作业。
②通防科负责人每天审查工作面瓦斯监测曲线，对瓦斯监测资料及时进行分析，发现监测资料出现异常要及时查明原因，并通报试验小组，有突出危险时必须采取果断措施。
③工作面瓦斯涌出浓度曲线应及时打印送试验小组分析并存档。
④回风系统必须畅通，回风断面不得小于有关文件规定要求。
⑤反向风门设置必须牢固并符合相关标准及规定的要求。
⑥掘进工作面风筒孔的回风侧必须设置逆止门，要求逆止门能全部掩盖风筒孔洞并符合相关标准及规定的要求。
⑦掘进工作面局扇前的正向风门每道都必须在进风侧加横杠（抵门杠），每次放炮前将风门关闭并用横杠抵牢。
横杠用直径不小于200mm的木料或工字钢，其两端支点必须牢固。
⑧局部通风机应设三专两闭锁，安设位置距第一合流点必须大于10m，且不得拉循环风；风筒连接牢固，吊挂平直，确保工作面有效风量达到设计要求。
局部通风机的使用、维护、管理应有专人负责，不得随意停开，并保持常开状态。
必须使用“抗静电、阻燃”风筒。
风筒出风口距迎头不得大于5m。
⑨坚持湿式作业，防止粉尘飞扬，巷道按有关规定安设足够数量的隔爆水袋，定时加水，并按质量标准化要求设置、维护。
b：
掘进工作面地质测量工作
根据统计资料，大部分突出发生在地质构造处和构造影响范围。
因此矿井地质人员要对构造要做到有疑必探。
当采掘工作面预计距构造50m以前，必须实施钻探措施，探明地质构造和煤层的赋存状态。
若工作面要穿越构造带，则必须按石门揭穿突出煤层的要求采取防突技术措施揭煤。
巷道掘进期间，要经常搜集瓦斯地质资料，绘制地质图件。
c：
电气设备的管理与定期检查
井下所有电气设备必须有专人负责检查、维护、检修和调校，并有记录可查。
每周都应对使用中的防爆电气设备的防爆性能检查，杜绝电气失爆。
电气设备下井之前，必须进行防爆检查。
d：
加强井巷支护，防止因垮落引发突出
加强巷道的支护和背护，循环进度不得超过作业规程规定，严禁空顶作业，支护必须跟拢碛头，防止支护不及时而造成工作面煤与瓦斯突出。
e：
及时处理好突出孔洞
突出的煤必须及时清理，以防自燃引起瓦斯爆炸。
清理突出煤时，必须编制防止煤尘飞扬、杜绝火源、垮塌以及再次发生事故的安全技术措施。
对突出孔洞，应进行充填或支护，以免引起煤的自燃。
（5）安全防护措施
①试验地点必须必须悬挂醒目的通风系统图及避灾路线示意图，凡进入该地点的人员，都必须熟悉避灾线路。
110703运输巷试验地点新鲜风流线路为：
副井→轨道上山→1040运输石门→西二运输巷→110703运输巷工作面。
110703运输巷试验地点污风风流线路为：
①工作面回风→110703运输巷专用回风巷→1098回风石门→主回风平巷→风井。
110703运输巷试验地点避火、瓦斯、煤尘灾害路线为：
本工作面→西二运输巷→1040运输石门→轨道上山→副井→地面。
②试验工作面必须具有独立回风系统，通风设施的设置及管理应符合相关标准及规程的规定。
③工作面必须设置直通矿调度室的电话，并保持畅通；工作面进出口必须畅通无阻，以便人员的进入和撤离。
④巷道施工前，按规定要求安装好瓦斯监测、报警、断电装置，其报警点、断电点、断电范围及瓦斯探头悬挂位置等符合《煤矿安全规程》和《作业规程》中的有关规定。
井下电器设备有专人负责检查、维护、维修和调整，使用中的电器设备的防爆性能每旬检查一次，杜绝电气设备失爆。
⑤工作面迎头外25~50m范围内始终保持一组压风自救装置，自救袋个数按工作面最多人员设置，工作面后方回风巷道中每隔50~100m安装一组压风自救系统，每组设3~4个自救袋。
凡工作面有人作业时，必须保证压风供应。
移动式压风机必须设在进风巷中。
⑥进入工作面所有人员都必须随身携带隔离式自救器，当发生突出预兆或瓦斯事故时，工作面所有人员以最快速度外撤，在撤退途中迅速戴好自救器，沿规定的避灾路线撤到安全地点。
在撤退途中若遇巷道受阻或自救器有效时间不能到达安全地点时，应沿途利用压风自救系统进行避灾自救，等待救护队员救援。
⑦瓦检员必须经常检查工作面的瓦斯变化情况，严禁空班、漏检、假检，严格按瓦检员的职责进行履职。
每班的班长、爆破工必须按要求随身携带并正确使用便携式瓦斯检查器，随时监测工作点的瓦斯情况。
4材料及设备清单
钻孔施工和瓦斯参数测定试验所需的设备、装置及工具如表6所示。
表6钻孔施工和瓦斯参数测定试验所需的设备、装置及工具一览表
序号
材料名称
规格型号
单位
数量
备注
1
测压管
2m/根
根
100
按图加工
2
测压管
/根
根
10
按图加工
3
注浆管
1m/根
根
10
按图加工
4
筛孔管
2m/根
根
12
按图加工
5
闸阀
4’
个
6
标件
6
管接头
4’
个
120
标件
7
生料带
卷
10
8
窗纱
m2
5
9
棉纱
Kg
5
10
水泥
425
t
11
膨胀剂
UEA
t
12
铁丝
14#
kg
若干
13
压力表
4Mpa
只
6
14
压力表接头
个
6
按图加工
15
钻机
台
1
钻进能力大于60m
16
钻杆
m
100
钻机配套
17
流量计
个
1
煤气表
18
封孔泵
台
1
扬程大于50m
19
高压胶管
根
2
10m/根
20
管钳
把
2
拧1/4“管用
21
钢丝钳
把
1
22
三通
个
25
4#
23
油漆
升
1
附录一猴子田煤矿瓦斯压力测定记录表
测压地点
110703运输巷
见煤埋深
36m
封孔长度
8m
测定煤层
C7
开钻时间
10:
25
钻孔直径
75
煤层厚度
见煤时间
11:
20
钻孔方位
305
煤层倾角
60
钻毕时间
11:
50
钻孔深度
36
钻孔编号
1#
封孔时间
13:
20
岩孔深度
全煤
见煤标高
上表时间
9:
20
煤孔深度
36
日期
班次
时间
检查人
压力（MPa）
备注
早
9:
50
杨文玉
早
13:
30
杨文玉
中
16:
30
柯玉祥
中
20:
20
柯玉祥
夜
1:
30
杨真全
夜
5:
10
杨真全
早
10:
30
杨文玉
早
13:
30
杨文玉
中
17:
10
柯玉祥
中
22:
30
柯玉祥
夜
1:
20
杨真全
夜
5:
30
杨真全
早
9:
30
杨文玉
早
14:
10
杨文玉
中
16:
40
柯玉祥
中
22:
30
柯玉祥
夜
2:
00
杨真全
夜
6:
10
杨真全
早
9:
15
杨文玉
早
14:
40
杨文玉
附录二材料加工图
图1测压管加工示意图
图2注浆管加工示意图
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