三河口煤矿三采区防突设计Word文件下载.docx
《三河口煤矿三采区防突设计Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《三河口煤矿三采区防突设计Word文件下载.docx（29页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
含夹石0～3层，岩性一般为泥岩、炭质泥岩。
煤层顶板多为粉砂岩、泥岩，少见中、细粒砂岩，往往有泥岩、砂质泥岩伪顶；
底板一般为粉砂岩、砂质泥岩。
12下煤层：
煤层厚度0.10～1.38m，平均厚度1.00m，含夹石0～2层，岩性多为泥岩、炭质泥岩。
该煤层顶板为泥岩、砂质泥岩、粉砂岩，局部细粒砂岩，底板为石灰岩（八），局部相变为泥岩、粉砂岩。
14煤层：
煤层厚度为0.32～0.89m，平均厚0.63m，有2点含一层夹石，岩性为泥岩。
顶板一般为石灰岩（八），局部相变为泥岩、砂质泥岩和粉砂岩，多见泥岩伪顶。
底板岩性以泥岩、砂质泥岩为主，次为细粒砂岩、粉砂岩。
16煤层：
煤层厚度为0.40～1.48m，平均厚度1.00m。
一般含夹石1～2层，岩性为泥岩或炭质泥岩。
局部有泥岩伪顶；
底板多为粉砂岩、砂质泥岩、泥岩。
我公司计划开采三采区的3上和3下煤层，其它煤层短期内没有开采计划。
三、突出煤层情况
2010年9月经煤炭科学研究总院重庆研究院鉴定，山东省三河口矿业有限责任公司三采区3上煤层-555区段处具有煤与瓦斯突出危险性，因此我矿3上煤层属煤与瓦斯突出煤层，矿井属于煤与瓦斯突出矿井。
山西组3上煤层位于山西组中下部，上距石盒子组底部分界砂岩52.30～115.22m，平均厚80.89m，下距3下煤层底板8.10～45.32m，平均厚17.42m。
井田内有63个点穿过3上煤层层位，见正常煤55点，全部可采，断薄1点，断缺7点。
可采性指数为1，煤厚变异系数为28.6％。
从平面上看，在井田中东部约0.20km2的范围内，3上煤层受岩浆岩影响变质成为天然焦。
通过井下巷道实际揭露，在F10-16、补1及64-38号钻孔之间，3上煤层被岩浆岩完全吞蚀，面积达0.16km2。
在井田南部煤层局部有分叉现象。
3上煤层呈黑色、弱玻璃光泽、性脆、平坦状断口，具有明显规则线理状、条带状结构。
煤岩类型为半亮～半暗型。
四、三采区3煤突出危险性分析
（一）三采区基本概况
三采区为生产采区，现有一个备用采煤面3上310采面（原三采区3下311采煤面已于2011年六月上旬回采完毕，现在正处于撤面阶段），预计2011年7月份投入生产，有2个掘进面，即3下2313上顺槽、3下2313下顺槽掘进工作面。
三采区3煤层开采布置情况如通风系统图所示。
根据山东科技大学为我公司所作《三河口矿业有限责任公司三、四采区煤层瓦斯突出防治技术研究》表明，“通过三采区3上、3下煤层开拓的比较分析，由于三采区3上煤层基本已经采完，对于三采区3下煤来说是属于受影响煤层开采的范畴，相当于开采了3下煤层的解放层，所以3下煤层瓦斯赋存条件等都受到三采区3上煤层的影响，三采区3下煤层的部分瓦斯将会释放”。
（二）三采区3下煤上邻近层采动影响范围的确定
1、沿倾斜方向的影响范围
工作面沿倾斜方向的影响范围应根据卸压角
划定，如图5.3所示。
在没有本矿井实测的卸压角时，可参考表5.1的数据。
A—影响层；
B—受影响层；
C—影响范围边界线
图5.3工作面沿倾斜方向的影响范围
表5.1沿倾斜方向的卸压角
煤层倾角
（o）
卸压角
80
75
10
77
83
20
73
87
30
69
90
70
40
65
50
60
72
78
2、沿走向方向的影响范围
若影响层采煤工作面停采时间超过3个月且卸压比较充分，则该层采煤工作面对被影响层沿走向的影响范围对应于始采线、采止线及所留煤柱边缘位置的边界线可按卸压角
56～60°
划定，如图5.4所示。
由图5.1和5.2可知，目前在三采区3上煤层基本采完，大部分的3下煤都处于3上煤层的影响区域内，就是开采的3下311工作面的上部也采用了选择性的跳采，形成了一定的卸压影响区。
B—被影响层；
C—煤柱；
D—采空区；
E—影响范围；
F—始采线、采止线
图5.4影响层工作面始采线、采止线和煤柱的影响范围
（三）三采区3下煤突出危险性评价
根据重庆煤科院对我公司四采区3上煤层的突出鉴定，鉴定结果说明四采区3上煤层属于突出危险性煤层。
而三采区煤层距离四采区较近，所以首先要对三采区3下煤的突出危险性进行预测，选用的预测指标主要有瓦斯压力P和瓦斯放散初速度
，煤层坚固性系数f，并以综合指标D为辅助指标。
1）瓦斯压力指标P
瓦斯压力P的测定参见第三章瓦斯压力的测定可知三采区3下煤层瓦斯压力变化范围为：
0.07～0.35MPa，通过第三章的分析与测定，可知三采区3下煤层瓦斯含量为：
2.6955m3/t。
2）煤的坚固性系数f
煤的坚固性系数是煤颗粒本身力学强度的一种相对指标，其数值的大小也是煤层物理力学性质的重要反映。
在现代的煤与瓦斯突出动力现象分析中，煤的坚固性系数是煤与瓦斯出现象所涉及到的重要参数之一。
通常情况下，在相同的瓦斯压力和地应力条件下，煤的坚固性系数越大，越部容易发生突出。
因此，在煤与瓦斯突出危险性分析、预测中，煤的坚固系数是一个重要的测试指标。
煤样强度越大，其坚固性系数就越大；
反之，煤越软，其坚固性系数就越小。
在三采区3下煤层采集煤样，利用落锤法对其坚固性系数f值进行了测定，测定数据结果为f=1.29。
3）瓦斯放散初速度
煤的瓦斯放散初速度
，也是预测煤与瓦斯突出危险性的指标之一，该指标反映了含瓦斯煤放散瓦斯快慢的程度。
值的大小与煤的瓦斯含量、孔隙结构和孔隙表面性质和大小有关。
在煤和瓦斯突出的发展过程中，瓦斯的运动和破坏力，在很大程度上取决于含煤瓦斯在破坏时的解析和放散能力。
取三采区3下煤样，粉碎后筛取0.2～0.25mm的煤样3.5g，装入
测定仪中，通过测量，可得瓦斯放散初速度△p为6.2mmHg。
4）综合指标D、K
三采区回采工作面平均埋深约为450m，煤的坚固性系数为1.34。
从第三章瓦斯压力测定可以看出：
三采区3下煤层的4个测定地点对应的瓦斯压力最大值为0.35MPa。
因此，将上述数据带入相关公式，根据MT/T1037，不论D值多大，均为防突措施有效。
计算得到的评价综合指标值为：
=4.627
通过实验室测试和现场测定，三采区3下煤层突出危险性单项指标如表5.2所示。
表5.2三河口煤矿3下煤层瓦斯单项指标测定结果
煤层
瓦斯放散初速度
△P
坚固性
系数f
瓦斯压力
P/MPa
三采区3下
6.2
1.29
0.35
临界值
≥10
≤0.5
≥0.74
综合指标D、K的突出临界指标值如表5.3所示。
表5.3用综合指标D和K预测煤层区域突出危险性的临界值
煤层突出危险性综合指标D
煤层突出危险性综合指标K
无烟煤
其它煤种
≥0.25
≥20
≥15
0.188
4.267
据试验室测定和三采区3上煤采动影响分析可以确定：
三采区3下煤最高瓦斯压力为0.35MPa；
残余瓦斯含量为2.6955m3/t；
综合指标D为0.188；
K为4.267；
以上指标均未超过临界值，因此三河口煤矿受3上煤采动影响范围内的三采区3下煤不具有突出危险性。
根据以上结论，所以对三采区3下煤层，我公司只落实安全防护措施，并在煤航掘进、采煤时作区域预测。
本设计不进行区域和局部访突措施设计。
（四）三采区3上煤突出危险性分析
三采区3上煤回采期间未发生任何瓦斯动力现象，且目前三采区3上煤已基本回采完毕，可判定三采区3上煤无突出危险性。
但是为了确保安全起见，我公司对三采区3上煤层做区域、局部综合防突设计。
四、开拓方式
三采区现布置有轨道进风巷、行人进风巷、皮带回风巷、专用回风巷（三采二皮段）。
其中，轨道巷与皮带巷、轨道巷与专用回风巷等都通过联络巷相连，以上巷道均布置在岩巷中。
轨道进风巷、行人进风巷与-320进风大巷直接或间接相连。
回风巷则直接与-270回风大巷相连。
目前，三采区开拓巷道已经全部形成。
具体见通风系统图。
五、煤层开采顺序
三采区现有可采煤层有五层，分别为：
3上、3下、12下、14、16层煤。
开采顺序为：
自上而下开采。
六、采区巷道布置
三采区现布置有轨道进风巷、行人进风行、皮带回风巷、专用回风巷。
其中，轨道巷与皮带巷、轨道巷与专用回风巷等都通过联络巷相连。
轨道巷为进风巷，兼轨道运输巷和行人巷；
行人巷道为进风巷，行人兼进风；
皮带巷为回风巷，三采二皮回风巷道专用回风。
七、采煤方法
三采区3上可采煤层厚度在1.21—7.05米，平均厚度为4.53米。
比较适合布置综采放顶煤或者综采面，即采用综采放顶煤和综采的采煤方法。
但是，《煤矿安全规程》第一百八十三条规定：
突出煤层中的突出危险区严禁采用放顶煤采煤法采煤。
所以我公司在三采区只采用综采采煤方法。
八、通风系统：
该采区轨道进风巷为进风巷，北部的三皮延深下山为回风巷，南部的三采二皮为专用回风巷。
正式回采时有一个回采面、一个备用面、两个掘进工作面。
根据最新的三采区实际情况，有一个备用面，准备于2011年7月份正式回采，原3下311综采面正在撤面。
见最新通风系统图（以目前三采区状况为例）。
以下是风量计算：
（一）3下311采煤工作面风量计算：
1、按瓦斯涌出量计算需要风量
Q采瓦＝125×
q采瓦×
K采瓦
式中：
Q采瓦－采煤工作面稀释瓦斯所需风量，m3/min；
125－瓦斯浓度为0.8%时的倒数；
q瓦采－采煤工作面瓦斯绝对涌出量，m3/min；
K采瓦－采煤工作面因瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，机采工作面可取1.2～1.6，炮采工作面可取1.4～2.0，综采工作面和综放工作面备用风量系数，可根据现场实测取值。
根据矿井实际情况，311采面瓦斯涌出情况参考已采相邻工作面3上2315采面鉴定结果，预测该采面瓦斯绝对涌出量为1.32m3/min,q取1.6，则风量Q＝125×
1.32×
1.6＝264m3/min。
2、按二氧化碳涌出量计算需要风量
Q采碳＝67×
q采碳×
K采碳
式中：
Q采碳－采煤工作面稀释二氧化碳所需风量，m3/min；
67－二氧化碳浓度为1.5%时的倒数；
q采碳－采煤工作面二氧化碳绝对涌出量，m3/min，311采面二氧化碳涌出情况参考已采相邻工作面3上2315采面鉴定结果，预测该采面二氧化碳绝对涌出量为0.63m3/min,q采碳取值为0.63m3/min；
K采碳－采煤工作面因二氧化碳涌出不均匀的备用风量系数，机采工作面可取1.2～1.6，炮采工作面可取1.4～2.0；
对311采面取1.6。
则风量Q采碳＝67×
0.63×
1.6＝67.5m3/min。
3、按工作面温度计算需要风量
采煤工作面应有良好的劳动气象条件，其温度和风速应符合下表1之要求。
表1
采煤工作面进风流气温（℃）
采煤工作面风速（m/s）
煤厚≤1.5m
煤厚>
1.5m
厚煤层
<
15
0.3-0.4
0.3—0.5
15－18
0.5-0.7
0.5－0.8
0.8
18－20
0.8-0.9
0.8－1.0
0.8-1.0
20－23
1.0-1.2
1.0－1.3
1.0-1.5
23－26
1.5-1.7
1.5－1.8
1.5-2.0
26－28
2.0-2.2
2.0－2.5
2.0-2.5
Q采温=60×
V采×
S有效×
K长。
Q采温－采煤面保持良好气候条件所需风量，m3/min；
60－秒与分钟之间的换算系数；
V采－采煤面适宜风速，m/s，按表1选取，按照20--23℃计算，采面风速取1.0m/s，；
S有效－回采工作面平均有效断面，按最大和最小控顶有效断面的平均值计算，m2；
即：
S有效＝K有效×
h×
b。
h－回采工作面采高，不包括放顶煤高度，311采面的采高为3.2m；
b－回采工作面平均控顶距，311采面的最大、最小控顶距分别为4.25m、3.65m，b=3.95m；
K有效－有效通风断面系数，随采高不同在0.55～0.8之间选取，若采高大于2.0m，可按0.7～0.8选取，对3下311采面取0.8；
K长－工作面长度系数，可按表2选取，对311采面取1；
表2采煤工作面长度风量系数表
采煤工作面长度（m）
工作面长度风量系数
50－80
0.9
80－120
1.0
120－150
1.1
150－180
1.2
>
180
1.3～1.4
采面通风有效断面积S采为0.8×
（4.25+3.65）÷
2×
3.2＝10.11m2。
风量为Q=60×
V×
S采×
K长＝60×
1.0×
10.11×
1.0=606.6m3/min。
（采面面长为110m，但k取1.0）
4、按人数计算需要风量
Q采人＝4×
N采。
Q采人－采煤面人员呼吸所需风量，m3/min；
4－每人每分钟供给的最低风量标准,m3/（min.人）;
N采－采煤工作面同时工作的最多人数，人；
311采面最多工作人数为57人。
则风量Q采人＝4×
57＝228m3/min。
5、按最低风速计算需要风量
Q采min＝15×
S有效。
Q采min－采面最低需风量，m3/min；
15－工作面最低允许风速，m/min；
S有效－回采工作面平均有效断面，对311采面取10.11m2。
S有效＝15×
10.11=151.7m3/min。
6、确定采煤工作面实际需风量
Q采＝Max｛Q采瓦,Q采碳,Q采温,Q采人，Q采min｝。
Q采－采煤工作面实际需风量，m3/min；
Max－求最大值符号，即从括号内各项中，选取一个最大值。
其它符号意义同上。
根据以上计算结果，考虑311综采面位于瓦斯异常区，工作面瓦斯涌出可能有诸多不确定因素，为加强对瓦斯的管理，决定取311采煤工作面风量为650m3/min。
7、按风速验算：
根据《煤矿安全规程》规定，回采工作面最低允许风速为0.25m/s，最高允许风速为4m/s。
则回采工作面风量应满足：
15×
S有效≤Q采≤240×
S有效。
240－工作面最高允许风速，m/min；
显然650m3/min满足条件。
8、通风路线
三采一轨――311采面下顺槽―311采面――311采面上顺槽――第三皮带延伸下山。
如通风系统图所示。
（二）3上310综采备用面风量计算
先计算该面正常生产时风量，然后去正常生产时风量的一半作为备用面的配风量。
K采瓦－采煤工作面因瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，机采工作面
可取1.2～1.6，炮采工作面可取1.4～2.0，综采工作面和综采工作面备用风量系数，可根据现场实测取值。
根据矿井实际情况，3上310采面瓦斯涌出情况参考已采相邻工作面3上311
（1）采煤面鉴定结果，预测该采面瓦斯绝对涌出量为2.545m3/min,q取2.545m3/min，k取1.6，则风量Q＝125×
2.545×
1.6＝509m3/min。
q采碳－采煤工作面二氧化碳绝对涌出量，m3/min，3上310采面瓦斯涌出情况参考已采相邻工作面3上311
（1）采煤面鉴定结果，预测该采面二氧化碳绝对涌出量为2.914m3/min,q采碳取值为2.914m3/min；
对3上310采面取1.6。
2.914×
1.6＝312.381m3/min。
表1
V采－采煤面适宜风速，m/s，按表1选取，按照20--23℃计算，采面风速取1.2m/s；
S有效－回采工作面平均有效断面，按最大和最小控顶有效断面的平均值计算，m2；
h－回采工作面采高，不包括放顶煤高度，3上310采面的采高为3.2m；
b－回采工作面平均控顶距，3上310采面的最大、最小控顶距分别为4.25m、3.65m，b=3.95m；
K有效－有效通风断面系数，随采高不同在0.55～0.8之间选取，若采高大于2.0m，可按0.7～0.8选取，对3上310采面取0.7；
K长－工作面长度系数，可按表2选取，对310采面取1.0；
采面通风有效断面积S采为0.7×
3.2＝8.848m2。
1.2×
8.848×
1.0=637.056m3/min。
（采面面长为94m，K长取1.0）
3上310采面最多工作人数为57人。
S有效－回采工作面平均有效断面，对3上2401采面取11.34m2。
11.34=170.1m3/min。
根据以上计算结果，考虑3上2401综采面位于瓦斯异常区，工作面瓦斯涌出可能有诸多不确定因素，为加强对瓦斯的管理，决定取310采煤工作面风量为650m3/min。
根据《煤矿安全规程》规定，回采工作面最低允许风速为0.25m/s，最高允
许风速为4m/s。
15×
240－工作面最高允许风速，m/min；
目前310采面为备用工作面，所以配风量为325m3/min。
8、通风路线
行人下山—310上顺槽与行人下山之间联络巷—310上顺槽—310综采面—310下顺槽—310下顺槽与-465皮带回风巷之间联络巷—三皮延深下山—-270回风大巷。
（三）3下2313下顺槽掘进工作面风量计算
1、按瓦斯涌出量计算
Q掘瓦=100×
q瓦掘×
k掘通=100×
0.082×
2=16.4m3/min
Q掘瓦—掘进工作面稀释瓦斯需要的风量，（m3/mim）；
升级会员 