地质构造和开采对瓦斯涌出的影响Word文档格式.docx
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3.1矿井通风情况
立井采用分区对角抽出的通风方式。
西二、西三采区由2K60-№24#轴流式通风机排风。
排风量为51000m3/min,负压2.5Pa,西一采区由4-72-20离心式通风机排风,排风量为1710m3/min,负压610Pa,东一采区由KBZ-12.5轴流式通风机排风,风量1320m3/min,负压930Pa。
立井总排风量为10680m3/min。
3.2矿井瓦斯情况
自移交生产以后,从1967年开始有瓦斯煤尘鉴定成果表。
从历年瓦斯鉴定为高瓦斯矿井后,以后一直是高瓦斯矿井,相对瓦斯涌出量和绝对瓦斯涌出量的总趋势是上升的。
说明随着开采深度的增加,煤层中的瓦斯含量是逐渐增加的。
4瓦斯地质对瓦斯涌出的影响
煤层瓦斯含量的大小,决定于成煤过程中产生的瓦斯量和煤层保存瓦斯的条件,由于成煤过程中产生的瓦斯量远远超过煤层的保存能力。
因此,瓦斯含量的大小主要取决于煤炭生产后保存瓦斯的条件,主要因素有以下几个方面:
①煤的变质程度;
②煤层露头;
③煤层的赋存深度;
④围岩性质;
⑤地质构造;
⑥煤层倾角;
⑦水文地质条件;
⑧含煤地层煤层累积厚度。
对于张新煤矿来说,影响各采区瓦斯含量的主要因素是煤层露头、围岩性质、地质构造、含煤地层的煤层累积厚度4个方面。
因为在同一生产时期,开采深度相差不大,同一井田内的煤炭变质程度、煤层倾角、水文地质条件无明显差异。
根据历年瓦斯鉴定情况扯,从东向西瓦斯相对涌出量(即瓦斯含量)是呈逐渐增加的。
这与从东向西煤层厚度逐渐增大是相一致的。
因此,在同一井田内,煤岩层中的瓦斯含量与煤层厚度成正比。
在立井东一、西三采区,形成煤田之后,都有岩浆活动。
东一采区上部覆盖一层厚度在30~120m的火山岩,面积4km2。
西三采区在8#上部,岩浆以岩床形成侵入,厚度80~230m,面积3.2km2。
岩浆岩覆盖在煤田上部,对下部煤层起着封闭作用,使煤、岩层及断层带内的瓦斯不易释放,从而大量储存起来,一旦被揭露,就会大量涌出(喷出)。
我矿在生产过程中,发生的11次较大的瓦斯喷出都是在西三和东一区域,喷出情况汇总表见表1。
表1瓦斯喷出情况汇总表
序号
地点
层别
地质
条件
垂深/m
喷出浓度
绝对涌出量/m3·
min-1
持续时间
/d
喷出瓦斯量
/m3·
备注
1
东一采三路3#/运输下山
3#
裂隙
395
10~90
0.6
85
73440
与F16断层连同
2
东一采三路3#/切割上山
330
0.43
37
22910
与F14断层连同
3
东一采右一卷6D平巷6D
断层
239
30~90
1.2
30
51840
4
西三采右六车场
岩
305
95
90
155520
与F6E断层连同
5
西三采右六水仓
8#
304
1.5
60
129600
6
西三采反上胶带道
428
2.0
75
216600
7
西三采反上绞车道
2#
460
1.1
26
41184
8
西三采反上风道
440
1.4
47
94752
9
西三采-300回风道
50895
156
314496
10
西三采-300大巷
459
0.3
120
11
运输石门
496
2.5
46
16500
在西三采区岩浆侵入时,因受到上部巨厚的(1500m)穆棱组与桦山群覆盖层阻挡没有喷出地表,完整地封闭在地层中,形成岩床。
岩体的高温、高压对周围的岩体变质起到巨大作用,西三采区影响最突出的是8#层。
在接近岩体侵入处,依次变为天然焦、贫煤、瘦煤、肥煤。
从而使西三采区局部地区的8#层瓦斯含量特别高。
西部采区有较厚的冲积层覆盖,厚度在5~15m,冲积层为灰绿、黄褐色之腐植土、砂质粘土、淤泥等组成。
冲积层下层的洪积层为风化碎玄武岩砾块及少量粗砂和亚粘土。
煤层露头没有露出地表,煤层中瓦斯释放受到阻碍;
东部采区地貌为丘陵,没有冲积层覆盖,煤层露头露出地表,地表有大冲沟4条,加大了露头暴露面积,风化裂隙很发育,达70~110m。
为中等透气层,瓦斯释放条件好。
开采期间证明,东部煤层比西部煤层瓦斯含量小。
5开采对瓦斯涌出的影响
影响瓦斯涌出量主要有以下几个方面:
①煤、岩的瓦斯含量;
②开采规模;
③开采顺序与回采方法;
④生产工艺;
⑤地面大气压变化;
⑥风量变化;
⑦采区通风系统;
⑧采空区封闭质量。
对于我矿现有的通风系统,长期观测总结瓦斯涌出规律,及时预测各采掘工作面的绝对瓦斯涌出量,合理分配风量是最切合实际的工作。
通过风年观测,现已发现采掘之间绝对瓦斯涌出的关系,为指导生产发挥过重要作用。
煤层中的瓦斯在自然状态下是以一定压力赋存煤体中的,掘进巷道时,瓦斯从崩落的煤炭及巷道四周向掘进空间涌出,瓦期的涌出速度与揭露时间基本是负指数关系,一般在6~7d后成恒定值,为此我们以观测掘进工作面50m以内瓦斯绝对涌出量来推断该范围内采煤时的绝对瓦斯涌出量。
巷道掘进后,在围岩中产生应力重新分布,使围岩发生变形,形成了非弹性变形区(裂隙区),弹性变形区和原岩应力区,掘进巷疲乏以后,在4~5d的时间内,瓦斯涌出主要来源于非弹性变形区及弹性变形区。
采煤工作面在老顶初次来压后,瓦斯涌出的主要来源可分为本层应力集中区,上、下临过层,而且由于产部因冒落形成冒落带、裂隙带、无裂隙沉降带。
如果按下行开采顺序,先采上层,逐步采下层,这样采面上部为采空区,瓦斯一般不易向开采空间涌出,由于现在提出经济可采煤层,经常出现违序开采,首采层成了“解放层”,造成瓦斯涌出异常高,配风困难。
通过分析,我们发现了掘采之间相对瓦斯涌出量存在相对固定的比例关系(见表2)。
表2中这个偏差值相差不大,最大与最小的偏差在实践中都可做出可靠的预测。
例如西三-140m与-150m采面初压后比值偏低是由于采面较长,达180m,而采动影响范围差别不大造成的。
回采期间的最大值均发生在跳面老顶初次来压后的一个月内,这是由于采空区断层煤柱被压垮后造成大量瓦斯涌出产生的。
表2采掘工作面瓦斯涌出情况对比表
观测地点
相对瓦斯涌出量/m3·
t-1
比值/%
是否为首采面首采层
说明
掘进时
Q1
回采时
Q2
初压后Q3
最大值Q4
Q2/Q1
Q3/Q1
Q4/Q1
西三采3#/-230与-260顺槽
8.89
6.70
22.1
31.375
249
353
是
最大值均为断层,跳面,新面老顶初次来压后的一个月内观测值
西三采3#/140与-150顺槽
8.10
6.20
21.3
26.4
76
263
297
西三采3#/-180与-240顺槽
6.5
5.30
14.2
16.7
82
218
256
东一采3#/-110与-150顺槽
7.1
5.80
17.3
23.4
243
西三采3#/-260与-290顺槽
9.3
6.10
11.3
17.4
66
121
187
非
西二采2#/-140与顺槽
4.6
3.70
6.9
10.4
80
150
226
2#层底板为煤页互层
6应采取的安全技术措施
虽然我矿是高瓦斯矿井,但掘进过程中如果不发生瓦斯喷出,绝对瓦斯涌出量一般在0.6m3/min以下,按《煤矿安全规程》规定及实际情况,利用局部通风机排除完全可以满足需要,只是对喷出点可用风机吹散,并设消尘喷头对准喷出点喷水来消除隐患。
对首采层的首采面,如果观测瓦斯绝对涌出最较大,有造成回风巷瓦斯超限的可能性。
首先应考虑施工一条专用排瓦斯尾巷。
尾巷与回风巷之间每隔30~50m施工联络巷。
头一个联络巷距离开切眼应小于老顶初次来压步距,以便老顶初次来压后的大量瓦斯从尾排巷释放。
这样可以避免采面上隅角的瓦斯超限,为防止尾排巷内产生火花,要求尾排巷不用钢铁支护,撤除一切铁器,并在每个联络巷交岔口处设置净化喷雾,一是防止积尘,二也可以使巷道充分湿润,避免冒落岩石之间产生火花。