陶二矿突出危险性煤层回采工作面瓦斯综合治理方案Word文档下载推荐.docx
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地层总体走向为北东向、北北东向，地层倾角10°
～25°
。
2～6勘探线地层倾角为10°
～14°
，6～10勘探线因岩浆岩侵入，使地层产状变陡，达18°
～22°
；
18～26勘探线由于断裂构造密度较大，使地层倾角变化较大，在断层附近地层倾角可达30°
左右。
井田内构造以断裂为主，并伴有轴向近东西向的宽缓褶皱构造。
对井田起主导作用的断裂带，12勘探线以北的断裂束走向以北西及北东向且断距较小为特征。
12~20勘探线大致可划分两个断裂束，即F1、F20断层束，断层走向以北东及北北东向且断距大为其特征；
20线以南可划分四个断层束，即F1、F20、F33、F32断层束，走向以北东及北北东向且断距落差大为其特征；
断层间形成地垒或地堑。
据地质填图、地震勘探和钻孔控制以及井下巷道揭露共发现大小断层共32条，其中落差大于100m的断层有7条，50～100m的断层有6条，30～50m的断层有4条，落差小于30m的有15条，断层性质均为高角度正断层，断层倾角一般60°
～70°
走向多为北东及北北东向，少数北西及北北西向。
（三）陷落柱
陶二煤矿浅部资源经矿井大面积开采揭露至今，发现4个陷落柱：
1#陷落柱：
位于一采区上部，一采皮带上山和轨道上山均有揭露，1221工作面巷道多处穿见，标高-147.0m，长轴近东西向，长度200m，宽度125m，呈椭圆状，陷落柱无水；
2#陷落柱：
位于一采区下部，西距1#陷落柱26m，工作面巷道多处穿见，标高-211.5m，均无涌水，轴向近东西向，长度200m，宽度125m，呈椭圆状；
3#陷落柱：
位于六采区上山中部，皮带上山和轨道上山穿见，标高-181.0m，近似圆形，直径约120m。
1995年4月15日发生突水，初始水量50m3/h，稳定水量80m3/h，出水部位是北部边缘砂岩裂隙水；
4#陷落柱：
位于一采区和二采区之间，标高-100m以浅的工作面巷道多处穿见，长轴近南北向，长度105m，宽度70m，呈椭圆状，陷落柱无水。
上述陷落柱中，已揭露的陷落柱水量不大，未造成突水灾害。
（四）水文地质
陶二煤矿主要含水层组按其含水介质不同可划分为三种类型，一是第四系松散砂卵砾石孔隙含水层，二是二叠系砂岩裂隙含水层组，三是石炭系薄层石灰岩及奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层组。
井田内地下水的主要补给来源是大气降水，但补给条件不充分。
矿井进入-380m标高以来，连续发生了工作面回采底板突水，水源主要为2#煤层底板伏青灰岩及火成岩水。
历史上回采的11个工作面，其中7个工作面发生过底板突水，单点突水量最大150m3/h，曾造成4次采区、采面被淹灾害事件，给正常安全生产和衔接造成被动。
随着开采活动继续向深部区延伸，2#煤层底板所要承受的压力愈来愈大，突水几率也在增加，水文地质条件趋向复杂化，防治水难度加大。
（五）可采煤层
本井田煤系地层赋存可采和局部可采煤层共6层，其中可采和大部可采煤层为1、2、9煤层，4、6、8煤层为局部可采煤层，其余煤层为不可采煤层。
现将主要煤层特征分述如下：
表1各煤层特征简表
煤
层
编
号
煤层真厚
（m）
煤层结构
煤层间距
煤层可采情况
煤层稳定程度
煤层顶底
板岩性
最小~最大
平均
夹矸`
层数
结构
类型
可采点数
见煤点数
断失（冲刷）未到
可采
比例
程度
1
0.19~2.36
1.04
0-1
简单
13~33
20
61
89
15（5）4
72.1%
大部
较
稳定
细、粉砂岩
粉砂岩
2
0.26~7.71
3.17
0-2
较简单
99
103
7
（2）4
96.1%
29~58
37
4
0~2.09
0.71
22
70
9（4）25
35.6%
局部
不
石灰岩
20~40
27
6
0.15~4.53
0.80
30
11
（1）27
43.2%
粉、石灰岩
泥岩
31~57
45
8
0~1.89
0.90
11
8
（2）75
70.8%
砂质泥岩
2~16
9
0.56~3.64
2.12
0-4
复杂
21
25
8（0）74
86.9%
细、石灰岩
1煤层：
位于山西组地层中部，是含煤地层中最上一层可采煤层，距离下石盒子组底界平均26m，距离2煤层13～33m，平均20m。
煤层厚度0.19～2.36m，平均厚度1.04m，为薄煤层。
煤层结构简单，大部分不含夹矸，在92个正常见煤点中有61个见煤点可采。
煤层较稳定，全区大部可采，全区施工的116个钻孔，除4个钻孔未到层位、15个钻孔断失，5个钻孔冲刷尖灭。
其余92个正常见煤点中有31个见煤点为不可采点。
其中402、803、普10—1孔不可采点零星分布，面积较小。
普6、普8、普18、ZK1、1702孔不可采见煤点与西部陶二煤矿1煤层不可采点相连成片，面积较大。
煤层厚度变化不大，规律不甚明显，但2线、10线、20线附近煤层厚度略大于其它位置煤层厚度。
煤层可采点占本井田正常见煤点的72.1%。
顶板岩性以粉砂岩、泥岩为主，局部相变为中～细粒砂岩，底板岩性为富含植物根部化石的粉砂岩。
煤层控制程度较高，南部和北部略低于中部。
2煤层：
为本井田主要可采煤层，位于山西组下部，下距北岔沟砂岩10～20m，平均15m左右。
煤层厚度0.26～7.71m，平均厚度3.17m，为中厚~厚煤层。
煤层结构较简单，普遍含一层夹矸，在103个正常见煤点中，有99个见煤点可采。
夹矸位置多分布在煤层下部，岩性为粉砂岩、泥岩，偶见炭质泥岩，个别钻孔夹矸为岩浆岩，如1802孔、普15孔等。
煤层稳定，除4个钻孔未到层位、7个钻孔断失；
2个钻孔冲刷；
其余99个正常见煤点煤厚均大于0.80m。
全区稳定可采，但煤层厚度变化较大，规律明显，表现为由北向南厚度逐渐增大的变化趋势，12线以北煤厚0.80～4.59m，平均3.04m，以南煤厚1.76～7.56m，平均厚度4.03m，南部明显厚于北部。
2001孔厚度最大，达到7.71m。
北部煤层受古河道冲刷作用影响，于普2—1、普11孔处有一小范围无煤带与焦窑煤矿2煤层构成煤层冲刷带。
煤层可采点占本井田正常见煤点的96.1%。
煤层顶板岩性12线北多为中、细粒砂岩，局部泥岩和粉砂岩；
12～18线多为粉砂岩和泥岩，其次为中细粒砂岩，局部为岩浆岩；
18线以南均为泥岩。
其顶板砂岩段的厚度变化较大，但无明显规律性。
底板岩性多为粉砂岩和泥岩，个别钻孔底板为岩浆岩，如1702孔。
煤层控制研究程度高。
4煤层：
位于太原组的中上部，上距2号煤29~58m，平均37m左右，下距6号煤20~40m，平均27m左右，煤层厚度0.05~2.09m，平均厚度0.71m，为薄煤层。
煤层结构简单，局部可采，全区施工的116个钻孔，除25个钻孔未到层位、9个钻孔断失，4个钻孔冲刷。
其余70个正常见煤点中有48个见煤点为不可采点。
煤层厚度变化较大，规律不明显。
煤层可采点占本井田正常见煤点的31.4%。
顶板多为石灰岩（野青灰岩）或泥岩，底板岩性为灰黑色泥岩、深灰色细粒砂岩、粉砂岩。
6煤层：
位于太原组的中部，上距4煤层20～40m，平均27m左右。
煤层厚度0.15～4.77m，平均厚度0.80m，为薄煤层。
煤层结构简单，70个正常见煤点中有30个见煤点达到可采。
煤层较稳定，局部可采，可采范围分布在12线以南。
煤层最厚点为1201孔厚4.77m，其它可采见煤点介于0.85～1.58m之间，12线以北大面积不可采，煤层可采点占本井田正常见煤点的42.9%。
煤层顶板多为泥岩、粉砂岩，次为石灰岩（2001、2003孔等），底板岩性为深灰色细粒砂岩、粉砂岩，次为泥岩，个别钻孔底板为岩浆岩如2402孔，煤层可采范围已基本控制。
8煤层：
位于太原组底部，上距6煤层31～57m，平均45m，距7煤层10～25m，平均18m左右。
煤层厚度0.28～1.89m，平均厚度0.90m，为薄煤层。
煤层结构简单，22个见煤点中有11个见煤点达到可采。
局部见煤点含夹矸，夹矸岩性为泥岩。
煤层较稳定，局部可采，可采范围分布在12线以南，仅有普13—1孔不可采。
2～4线之间煤层控制程度低，见煤点均不可采。
4～12线之间为煤系地层厚层岩浆岩侵入区，仅601孔揭露煤层厚0.64m，不可采。
据现有钻孔资料及岩浆岩侵入规律分析，煤层的完整性已受到严重破坏，变得支离破碎，煤层被吞蚀，或挤压变薄，可采程度降低。
全区煤层厚度统计，可采点占本井田正常见煤点的50%。
顶板岩性为石灰岩，厚度约6.24m，是本井田的主要标志层之一，底板岩性为粉砂岩或泥岩，402孔底板为岩浆岩。
煤层控制程度较低。
9煤层：
为太原组主要可采煤层，位于太原组底部，上距8煤层2～16m，平均6.00m。
煤层厚度0.56～3.64m，平均厚度2.12m，为中厚煤层。
煤层结构复杂，局部含4层夹矸，夹矸位于煤层上部和下部，单层厚度0.12～0.53m，岩性为泥岩、粉砂岩或炭质泥岩。
12线以南煤层稳定，可采厚度1.52～3.64m，20线以南煤层厚度大于12～20线煤层厚度。
2～4线之间仅402孔可采，可采厚度1.65m，厚度明显小于南部煤层厚度。
4～12线之间受岩浆岩侵入破坏严重，煤层被吞蚀或不可采。
全区煤层厚度统计，25个正常见煤点有21个达到可采，可采点占本井田正常见煤点的84%。
顶板岩性为泥岩、粉砂岩或石灰岩，底板为粉砂岩或泥岩，且富含植物根茎化石。
个别钻孔底板为岩浆岩如302孔。
本井田9煤层埋藏较深，控制程度较低。
（六）井田开拓与开采
1、矿井开拓布局
目前矿井有2个生产水平，第一水平标高-258m，开拓方式为主、副井双立井开拓，是目前矿井主要生产水平；
二水平标高-711m，开拓方式为副立井与暗斜井混合开拓并已经投产，逐步成为主采水平。
目前矿井有3个生产采区，分别为北二采区、四下采区、-711m水平首采区。
共布置2个采煤工作面，分别为四下采区的11422工作面、首采区的2214工作面；
共布置7个掘进工作面，分别为北二采区的22202上巷、22202下巷、22200上巷，首采区的2215上巷、2217上巷、2217下巷、北大巷。
2、开采程序
矿井主采1号、2号煤层，其中将2号煤层作为保护层，1号煤层作为被保护层，属反程序开采。
目前首采区、北二采区开采的是2号煤层，四下采区开采的是1号煤层。
3、采掘工艺
矿井巷道掘进采用综掘和炮掘，采用锚网梁（锚喷）支护，局部巷道套加U型钢，起辅助加强支护，综掘机械化程度为52.5%。
回采工作面全部是综合机械化采煤，采煤方法为单一走向长壁后退式一次采全高全部垮落法，落煤选用双滚筒可调高采煤机，前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤。
利用机组滚筒螺旋叶片和运输机铲煤板将煤自行装入运输机，工作面采用刮板输送机运输，液压支架支护顶板。
采煤机械化程度为100%。
（七）煤尘爆炸性及煤层自燃情况
经河北煤田地质研究所鉴定，矿井的1#煤层、2#煤层的自燃倾向等级均为Ⅲ类不易自燃，煤尘均不具爆炸性，投产以来未发生过煤尘爆炸和煤层自燃事故。
四、矿井瓦斯地质状况
（一）煤层瓦斯赋存情况
陶二煤矿2#主采煤层曾于2007年4月20日在2211上巷综掘工作面发生一次煤与瓦斯突出事故，煤与瓦斯突出类型为压出。
2007年陶二煤矿被鉴定为煤与瓦斯突出矿井。
根据石家庄煤炭设计院编写的陶二煤矿扩大区补勘资料，在矿井-711m井底车场水平1#煤层瓦斯含量在10.195m3/t，2#煤层瓦斯含量13.102m3/t；
1#煤层原始瓦斯压力为1.86MPa，2#煤层原始瓦斯压力为1.51MPa；
1#煤层透气性系数为0.125m2/MPa2•d；
2#煤层透气性系数为0.158m2/MPa2•d，矿井进入深部的煤与瓦斯突出灾害更为严重。
（二）突出煤层区域划分情况
2011年8月，河南理工大学对矿井实施了瓦斯地质规律研究，并编制了《邯郸矿业集团有限公司陶二煤矿瓦斯地质规律研究》报告。
将DF44断层以北划分为第Ⅰ单元，确定为瓦斯风化带，为无突出危险区；
将DF44断层以南、F12断层和F8断层连线以浅划分为第Ⅱ单元，确定为无突出危险区；
将DF44断层以南、F12断层和F8断层连线以深划分为第Ⅲ单元，确定为突出危险区。
同时确定出矿井煤层瓦斯压力临界值为0.7Mpa，煤层瓦斯含量临界值为7.5m3/t。
五、“一通三防”各大系统
（一）通风系统
矿井通风方式为中央并列对角混合式通风，主井、新副井和东副井三个井筒进风，中央风井、北风井回风。
中央风井主备扇型号均为BDK65-8-No.28型，配套电机型号YBF630-8，额定功率2×
630KW，风机叶片安装角+3度，反转反风，主扇实际排风能力为9982m3/min，负压为2479Pa，主要为四下采区、火药库、充电硐室和-711m水平首采区提供通风。
北风井主备扇型号为BDK65-8-No.26，配套电机型号为YBF560-8，额定功率2×
355KW，风机叶片安装角+3度，反转反风，主扇实际排风能力为3940m3/min，负压为981Pa，主要北二采区提供通风。
目前，矿井总进风量13521m3/min，总回风量13922m3/min，有效风率89.4%，等级孔3.8m2，通风难易程度为容易。
各采区均实现分区通风，有专用回风系统，掘进工作面全部采取压入式通风，煤巷掘进工作面在进风侧设置了防突反向风门。
采区变电所均实现了独立通风。
（二）抽采系统
矿井目前安装了3个瓦斯抽放泵站，形成3套瓦斯抽采系统，分别为东副井地面永久瓦斯抽放泵站，配备2BEY-42型水环式真空泵2台（1台备用），额定抽放流量150m3/min，主管路为Φ426mm无缝钢管，支管路采用Φ225mm聚乙烯管；
首采区临时瓦斯抽放泵站，配备2BEA-303-0型水环式真空泵2台（1台备用），额定抽放流量60m3/min，主管路和支管路都采用Φ225mm聚乙烯管；
四采区临时瓦斯抽放泵站，配备2BEA-303-0型水环式真空泵2台（1台备用），额定抽放流量为60m3/min，主管路和支管路都采用Φ225mm聚乙烯管。
矿井正在实施瓦斯抽采系统升级改造，目前抽采泵站安装已进入扫尾阶段，井下管路安装已经完成，估计二季度能投入使用。
改造后地面瓦斯抽采能力将从150m3/min增加至520m3/min，建成2套大功率、大流量、大直径的地面高低浓瓦斯分源抽采系统。
（三）监控系统
矿井安装有KJ75N煤矿安全生产监测监控系统，地面中心站设有监控主机2台（1台备用），双回路供电。
井下安装有监测基站9台，各基站间采用光纤环网连接；
分站16台，采用通讯电缆连接。
装备有低浓度瓦斯传感器50台、高浓度瓦斯传感器5台、风速传感器6台、负压传感器2台、温度传感器5台、风门开关传感器16台、风机开停传感器12台、断电回馈传感,14台、烟雾传感器20台，瓦斯抽采监测系统3套。
（四）防火系统
现开采的1#、2#煤层，经河北煤田地质研究所鉴定，矿井的1#煤层、2#煤层的自燃倾向等级均为Ⅲ类不易自燃。
矿井建立以防范外因火灾为主的消防洒水系统。
（五）防尘系统
矿井有完善的防尘供水系统，井下水源主要为六采轨道上山陷落柱水源。
主供水管路为4寸管路，各采掘工作面上下巷为2寸管路。
各头面水压在3Mpa以上，水量充足，能满足生产和防尘、防灭火要求。
地面设有静压消防水池，水池水量经常保持在200m3以上。
地面消防水池通过井筒一趟Ф426mm管路与井下防尘供水系统相连，在紧急情况下可向井下供水。
扩大区防尘利用南巷钻窝水，水压大于3Mpa，流量24立方每小时，平常供各头面防尘用水，另在轨道上山铺设2吋管路与陶二矿总防尘管路连接，遇有紧急情况可打开阀门供扩大区用水。
六、瓦斯综合治理方案
（一）“一矿一策”
1、区域性瓦斯治理工作思路
首选保护层开采，开采保护层时，必须对被保护层卸压瓦斯进行抽采；
非突出危险区采掘工作面采取以风排瓦斯为主瓦斯治理措施；
突出危险性区采掘工作面均采取底抽巷穿层钻孔预抽煤层瓦斯措施为主治理瓦斯，煤巷掘进工作面掘进时可以辅以局部顺层钻孔抽采瓦斯，采煤工作面可以采取自下部底抽巷做联巷进行尾抽治理采空区瓦斯，另回采时采用无煤柱沿空留巷开采。
采掘工作面配足风量，加强局部通风管理。
2、2013年瓦斯治理五项指标
（1）保护层面积
根据矿井规划情况，2013无保护层开采。
2013年保护层情况见附表1。
（2）瓦斯抽采量、抽采率、瓦斯利用量
2013年瓦斯抽采量预计为640万m3，其中预抽量为412万m3，瓦斯利用量为0，矿井抽采率计划为40%。
2013年瓦斯抽采情况见附表2。
（3）抽采钻孔量
根据规划，预计2013年需要施工抽采钻孔总量为10万m；
打钻施工地点及对应量详见附表3。
（4）瓦斯治理巷道
根据规划，2013年计划瓦斯治理巷道工程量1440m。
具体情况见附表4。
3、突出危险性区采煤工作面计划情况
根据矿井规划及突出煤层区域划分报告，本方案需进行瓦斯综合治理的有4个工作面，分别为2213、2215、2217、2216回采工作面。
4、瓦斯治理巷道、设备、管路
瓦斯治理巷道：
2013～2015年瓦斯治理巷道有2213上底板预抽巷、2215上底板预抽巷、2217上底板预抽巷、2217下底板预抽巷、2216底抽巷，共计划工程量4858m，其中2013年1440m，2014年2054m，2015年1364m。
设备：
2013~2015年瓦斯综合治理费用预计39290万元，其中2013年16082万元，2014年11078万元，2015年12130万元。
抽采管路：
2013年瓦斯综合治理预计需增抽采管路4740m（φ450mm、φ355mm、φ225mm）。
具体瓦斯治理巷道、设备、抽采管路见附表4、7、8。
（二）“一面一策”
根据规划，需对4个工作面进行瓦斯综合治理，预计共需施工底抽巷工程量4269m，抽采钻孔量44.84万m。
各面具体瓦斯综合治理方案如下：
1、2216工作面
（1）工作面概况
2216工作面，采用走向长壁综合机械化开采方法。
回采上、下限为－574m、－630m，工作面走向长为508m，倾向长153m，采高3.4m，计划开采时间为2016年以后。
（2）采面瓦斯涌出量预测
根据聚隆矿业公司2#煤层瓦斯地质图，该面瓦斯绝对涌出量预计为8m3/min。
（3）瓦斯综合治理方案
该面上巷为沿空送巷，其巷帮东侧15m范围内2#煤体已预抽瓦斯，工作面其它区域2#煤体采用底抽巷条带式预抽瓦斯区域瓦斯治理措施。
②底抽巷设计
底抽巷布置在工作面内距2216下巷平距24.65m（帮—帮），2#煤底板17m处，底抽巷净断面为4.2m×
3.4m（宽×
高），与－711水平度北冀运输大巷回风巷、2216下联巷联通，实现底抽巷全负压通风系统。
底抽巷工程量为635m。
另钻孔施工段底抽巷施工时要求钻孔施工段全断面喷注浆，喷浆厚度不小于100mm，巷道施工过程必须进行层位控制。
③条带式穿层钻孔布置
南至停采线、北至切眼巷帮北侧外15m、西至2214下巷巷帮东侧15m，东至2216下巷巷帮东侧15m区域内2#煤体，采用底抽巷条带穿层钻孔预抽瓦斯，钻孔分别控制到上、下巷的巷帮轮廓线西、东侧外15m范围内2#煤体，穿层钻孔按5×
5m（轴向×
轴垂线）布置（经河南理工大学实测，抽采钻孔有效抽采半径为3.5m，此处取钻孔间距5m，以下同），孔径113mm，每一组钻孔约900m，预计127组，计114300m。
钻孔布置示意如图1、2、3：
图1沿底抽巷轴垂线剖面钻孔布置示意图
图2沿底抽巷轴向剖面钻孔布置示意图
图3平面钻孔布置示意图
底抽巷及钻孔具体布置见附图1。
（4）工作面风量计算
根据工作面回采过程中风排瓦斯量及风量计算办法：
式中Q采——采煤工作面需风量，m3/min；
q风——风排瓦斯量m3/min，取3.2m3/min；
K采通——采煤工作面瓦斯涌出不均匀系数，取1.6～2.0；
C——回风流中允许瓦斯浓度，取0.5%。
根据工作面温度选择适宜的风速计算办法：
式中Q采—采煤工作面需风量，m3/min；
V采—采煤工作面风速，m/s，工作面空气温度20～23℃，风速1.0～1.5m/s，取1.0m/s；
K采高—采煤工作面采高调整系数，取1.5；
K采面—采煤工作面采面调整系数，取1.3；
S采—采煤工作面平均断面积，m2。
综采工作面的有效断面积用下式计算S采=（Lmax+Lmin）/2×
h×
K
式中：
Lmax—工作面最大控顶距，m，取4.74m；
Lmin—工作面最小控顶距，m，取3.94m；
h—采煤工作面煤层平均采高，m，取3.4m；
K—断面利用率，取0.7。
工作面需配风量为：
1209m3/min。
（5）抽
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