芦岭矿防治煤与瓦斯突出模式.doc
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1、淮北矿业股份有限责任公司芦 岭 煤 矿防治煤与瓦斯突出模式 二0一四年九月目 录1、矿井概况11.1 矿井基本情况11.2 矿井瓦斯地质情况11.3 矿井瓦斯灾害情况22、瓦斯治理理念43、瓦斯治理思路44、瓦斯治理目标45、区域防突措施45.1、保护层开采45.2 底板穿层钻孔预抽106、局部防突措施146.1岩巷掘进防突146.2 8、9煤层采掘面防突156.3 10煤层采掘面防突177、石门揭煤防突措施198、采煤工作面瓦斯治理措施228.1 顺层钻孔抽采228.2高位钻孔抽采238.3斜交钻孔抽采248.4工作面超前大直径卸压钻孔248.5采空区埋管抽采249、防突保障措施2510、瓦
2、斯利用29芦岭煤矿防治煤与瓦斯突出模式一、基本情况1、矿井概况矿井位于皖北宿州市东南20余km处,距淮北市(集团公司所在地)82km;井田走向长约8.2km,倾斜宽3.6km,面积29.5km2;矿井1969年建成投产,设计能力为150万t/a,改扩建后为240万t/a,核定生产能力为230万t/a,现实际年产量在220万t左右。矿井煤炭资源储量丰富,但煤层赋存条件、开采技术条件特别复杂,矿井主采煤层为8、9、10煤层,8煤层为发育稳定的厚煤层,全区可采;9、10煤层为发育较稳定的中厚煤层,大部分可采。目前矿井剩余可采煤炭储量8500万吨。矿井采用立井集中运输大巷分区石门开拓方式,矿井内有7座
3、井筒,均为立井;全井田划分为三个开采水平,水平-400m,水平-590m,水平-900m,其中水平已基本回采结束,水平为矿井主要生产水平,水平正在准备,预计2015年二季度投产,采掘工作面均采用综合机械化开采工艺。2、地质概况(1)煤层赋存矿井主采煤层自上而下为8、9、10三层煤,其中8煤层为特厚煤层,煤层平均厚度为9.16m,可采储量占全矿井可采储量的60.7%,发育稳定,全区可采,但煤层瓦斯含量大,透气性低,对开采极为不利;9煤层平均厚度2.56m,8煤层与9煤层平均间距为3.0m,9煤层可采储量占全矿井可采储量的10.8%,煤层发育不稳定,厚度变化大,向深部多与8煤层合并,煤层顶板裂隙发
4、育,岩石破碎;10煤层平均煤厚为2.2m,距9煤平均间距为70m,10煤层可采储量占全矿井可采储量的15.4%,煤层发育较稳定,厚度变化不大,向深部有变薄趋势,局部发育为2层,开采主要是受断裂构造影响。8、9煤层为近距离煤层,进行联合开采,10煤单独布置采区进行开采。(2)地质构造井田内地质构造复杂,尤以断裂构造最为发育。井田内现有落差10m以上断层累计69条,其中断层落差大于100m的断层9条,落差50100m的断层8条,落差2050m的断层22条。 3、瓦斯概况(1)矿井瓦斯涌出量矿井为突出矿井,主采煤层8、9、10煤均为突出煤层。2013年矿井瓦斯等级鉴定结果为:全矿井最大绝对瓦斯涌出量
5、为95.10m3/min,最大相对瓦斯涌出量为24.09m3/t;平均绝对瓦斯涌出量94.30m3/min,平均相对瓦斯涌出量23.88m3/t。2008年至2012年矿井瓦斯涌出情况见表1。表1 20082012年矿井瓦斯涌出情况表年度绝对涌出量/m3/min相对涌出量/m3/t年产量/万t2008117.2432.13192.472009115.2129.53204.062010119.2734.02224.072011117.2227.03221.772012106.9826.16229.8(2)突出危险性评估、鉴定、区划情况2010年由重庆煤科院对10煤层进行了突出危险性鉴定,认为10
6、煤层为突出煤层;并对101采区和104采区进行了区域划分,划分结果均为无突出危险区。8、9煤层各采区突出危险性区域划分见表2。 表2 8、9煤层各采区突出危险性区域划分表采 区无突出危险区下限标高(m)突出危险区上限标高(m)一-300-300二-345-345四-316-316六-344-344八(东翼)-279-279八(西翼)-353-353三、五、七-300-300m以下(3)煤层瓦斯基本参数矿井主采8、9、10煤层均为突出煤层,煤层瓦斯压力大、瓦斯含量高,瓦斯灾害极为严重,目前矿井剩余瓦斯储量为36亿m3。二水平8、9煤层瓦斯压力为2.594.43MPa,煤层瓦斯含量为1822m3/
7、t;三水平8、9煤层瓦斯压力达到4.436.47MPa,煤层瓦斯含量为2225m3/t,其中三水平9煤实测瓦斯压力为5.0 MPa(-882m)。8煤层吸附常数a为2039 m3/t,b为0.20.5 MPa-1,瓦斯吸附能力较强; 8、9煤层松软,煤的坚固性系数在0.10.3左右;煤层透气性系数为2.810-2m2/ MPa2.d;8煤层孔隙率平均为4.61%,瓦斯放散初速度值为1730 ml/s。二水平下部10煤区域为无突出危险区向突出危险区过渡区域,三水平10煤各采区均为突出危险区。一采区准备期间实测10煤层最大瓦斯压力3.8MPa(-801m),实测最大瓦斯含量为17.9m3/t(-7
8、27.5m); 10煤层吸附常数a为15.2529.83 m3/t,b为0.411.3 MPa-1;煤的坚固性系数在0.81.13左右;10煤层孔隙率平均为6.87%,瓦斯放散初速度值为7.68.9 ml/s。(4)瓦斯抽采参数2009年至2013年矿井瓦斯抽采情况见表1。表3 20082012年矿井瓦斯抽采情况表年度抽采量/万m3利用量/万m3抽采率/%20093914.332216.2461.3120104104.832436.5861.8120114207.142434.1065.3520123672.462242.2261.0220134005.792009.7466.83(5)瓦斯灾
9、害情况及分析矿井灾害程度严重,是一座“水、火、瓦斯、煤尘、顶板、地压”六害俱全的矿井,尤其是瓦斯灾害程度十分严重,是安徽省乃至全国瓦斯灾害最严重的矿井之一。自建矿以来共发生煤与瓦斯突出事故26起(人员伤亡3起),瓦斯爆炸事故1起,瓦斯事故夺去了108位矿工的宝贵生命。其中2002年“4.7”煤与瓦斯突出事故突出煤岩量达到10500t,涌出瓦斯量达123余万m3,死亡13人;2003年的“5.13”瓦斯爆炸事故,死亡86人,教训极其惨痛深刻。表4 历年来瓦斯突出事故统计表序号时间突 出 地 点巷道类别垂深/m标高/m煤厚/m地质构造突 出 情 况瓦斯压力/MPa备 注煤量/t瓦斯量/m31196
10、5.08井底车场重车线平 巷425-4009.0183002.2521972.1074-84煤眼斜石门365-34212.2局部褶曲23428411.788、9合层31975.12814采面4#煤眼斜石门321-2989.1小断层325131.7541977.05813采面4#煤眼斜石门321-29810.020016001.758、9合层51978.09815采面3#煤眼斜石门378-3557.2上、下未采2052161980.06848集中巷8#钻场平 巷347-3248.51260071981.10846采面6#煤眼斜石门347-3248.5209381.5081984.06865采面5
11、#煤眼斜石门386-3638.5小断层48158491985.018412采面2#煤眼斜石门413-3908.0断层附近511930101985.05867采面1#煤眼斜石门404-3809.0断层带附近665545111988.078411采面4#煤眼斜石门379-35612.7断层附近1741500121989.028212采面1#煤眼斜石门396-37310.53565288、9合层131993.01821采面6#煤眼斜石门460-4378.01201890141997.10814采面1#煤眼斜石门552-529815f=0.30.18、9合层变厚151997.12814采面2#煤眼半煤
12、巷552-5292.0煤层底板揉皱破碎2785000煤层变薄f=0.4161998.04814采面4#煤眼斜石门552-529813f=0.20.48、9合层变厚171998.10823采面10#煤眼煤巷483-4601013f=0.25002000煤层变厚181999.09814采面14#煤眼煤巷552-529914煤层松软f=0.22010008、9合层变厚191999.12822采面5#煤眼煤巷454-43110煤层松软f=0.33013000202000.04822采面4#煤眼煤巷454-43111迎头发现逆断层202000煤层松软f=0.3212000.06822采面4-5#眼机巷煤
13、巷435-41212顶板破碎3100f=0.3222002.04818采面3#煤眼斜石门613-590813煤粉末状f=0.2105001.23M8、9合层变厚232002.05816采面6-5#眼机巷煤巷583-5608.0遇小褶曲,顶板岩性差0.5200煤粉末状f=0.3242002.06816采面6-5#眼机巷煤巷583-5608.00.2150煤粉末状f=0.3252002.06816采面 4#眼附近岩巷615-5908128、9合层变厚CH4%=10%262002.10818轨道巷岩巷613-590813f=0.22022008、9合层变厚4、防突相关安全系统(1)通风系统矿井采用混
14、合式通风方式,矿井通风方法为抽出式。矿井共有3个风井,即东风井、南风井、西风井。东风井安装AGF606-3.2-1.68-2型轴流式风机两台,一台工作,一台备用,总进风量7782m3/min,排风量为8460m3/min,其中风机参数为风压:2548Pa,额定转速:590r/min;电机功率为1000kW,叶片安装角-11, 电压6300V,电流78A。南风井安装K427328.5离心式风机两台,一台工作,一台备用,总进风量11307m3/min,排风量为12206m3/min,其中风机参数为风压:3430Pa,额定转速591r/min;电机功率为1250kW,电压6200V,电流100A;西
15、风井安装BD-829轴流式风机两台,一台工作,一台备用,总进风量8205m3/min,排风量为8878m3/min,其中风机参数为风压:2450Pa,额定转速:743r/min;电机功率为2500kW,叶片安装角13,电压6200V,电流72A。东风井等级孔为3.22m2,南风井等积孔为4.02m2,西风井等积孔为3.45m2,矿井等积孔为10.82m2。矿井每个采区均设有专用回风巷道。东风井负担81采区、1采区及III2采区部分开拓用风。81采区通过-590东大巷进风,回风通过81回风上山、阶段瓦斯道至1#、2#回风上山至东风井;1采区、III2采区开拓通过-590东大巷和III水平西翼进风
16、斜井进风,回风通过1回风上山至101回风上山和1#、2#回风上山至东风井。南风井负担82、84和104采区用风。82采区通过-590西大巷进风,通过82回风上山、II82边界和82新回风上山至102中部回风上山回至南风井;84采区通过-590西大巷和-590西轨大巷(西部井)进风,回风通过84回风上山、水平中部回风上山和102回风上山回至南风井;104采区通过-590西大巷和西皮大巷进风,回风通过104回风上山、水平中部回风上山、102回风上山回至南风井。西风井负责88、810及88采区用风。88采区通过西部井进风下山进风,回风通过88回风上山、88总回回至西风井,88采区已于8月初全线报废封
17、闭;88采区通过西部井进风下山,通过88回风上山回至西风井;810采区通过-320西大巷进风,回风通过810回风道、1010南翼轨道总回风巷回至西风井。(2)瓦斯抽采系统芦岭矿现有两套地面永久瓦斯抽采系统,总抽采能力为1100 m3/min;五套井下移动抽采系统,总抽采能力为720m3/min,矿井总抽采能力达到了1820m3/min。地面永久老系统安装 2BE3-420-2BY3型水环式真空泵2台,一台运转,一台备用,额定流量为120m3/min,电机功率为132Kw,主要抽采各区段底板穿层钻孔,这部分气源浓度高(35%左右),进入储气罐供工人村居民使用,2014年11月份民用瓦斯停用,该部
18、分气源全部进入到瓦斯电厂;地面永久新系统安装2BEY-72型水环式真空泵2台,一台运转,一台备用,额定流量为630m3/min,电机功率为1000Kw、安装2BEY67-00型水环式真空泵2台,两台皆备用,额定流量为350m3/min,电机功率为450Kw。主要抽采地点为底板穿层钻孔及工作面机巷顺层钻孔、部分井下移动泵出气(浓度高于10%)以及地面钻井瓦斯,瓦斯浓度稳定在15%左右,主要为低浓瓦斯电厂发电提供气源。另外,作为地面永久抽采的辅助抽采措施,目前井下安装了5套移动抽采系统,主要用于抽采回采工作面老塘、高位顺层钻孔及底板钻孔防喷孔瓦斯。二、防突理念、思路及目标1、瓦斯治理理念煤与瓦斯突
19、出是可防、可控、可避免的;只有不到位的措施,没有治不了的瓦斯。2、瓦斯治理思路坚持“积极实施保护层开采,不断提高区域预抽效果;坚持以瓦斯治理工程先行为前提,以技术创新为动力,以系列化装备为保障,不断丰富瓦斯治理手段,完善瓦斯治理模式;坚持煤与瓦斯共采、抽采与利用并重”的工作思路。3、瓦斯治理目标(1)坚决做到不采突出面、不掘突出头,杜绝瓦斯灾害事故,实现采掘工作面瓦斯零超限;(2)丰富瓦斯治理手段,进一步解放生产力,加大瓦斯综合利用,实现矿井安全高效发展;(3)通过技术创新达到瓦斯治理好、快、省,实现瓦斯抽采最大化、规范化、精细化、信息化。三、防突模式(一)设计原则1、通风系统采区具有独立可靠
20、的通风系统,采区必须有独立的回风上山,并要实现分区通风,所有采掘突出煤层工作面要有独立的回风系统,避免不合理的串联通风。 2、巷道布置原则运输和轨道大巷、主要风巷、采区上山等主要巷道布置在非突出煤层或岩层中;岩巷距突出危险区的煤层法距原则上不得小于20m;减少井巷揭穿突出煤层的次数,揭穿突出煤层的地点应合理避开地质构造破坏带;突出煤层的巷道优先布置在被保护区域或其他卸压区域。3、生产布局原则尽快报废810采区,优化整合系统,减少巷道维护;主采82采区,84采区,辅采88采区,合理配采81采区10煤、104采区;加快1采区软岩工作面、2采区10煤准备及4采区开拓,确保矿井生产接续。在生产布局方面
21、,保证矿井生产系统的安全、可靠、稳定,同时要做到立足当前,兼顾长远,保证矿井采、掘、抽关系平衡。5、生产组织8、9煤层实行联合布置开采,10煤层进行单独布置开采,在开采顺序上,首先回采8煤上分层,之后回采其余的8煤下分层和9煤。单一煤层单翼采区最多只能布置1个回采工作面和2个掘进工作面同时作业;单一煤层双翼采区或多煤层联合开采的采区最多只能布置2个采煤工作面和4个掘进工作面同时作业,严禁超能力、超定员组织生产和准备。6、瓦斯治理时空保障要求近几年矿井不断加快新区段、新采区的准备,提高区段岩巷施工进度,大力发展岩巷机械化掘进,提高岩巷单进水平,确保矿井生产水平、采区、区段的有序接替。底板岩巷超前
22、于工作面5年提前进行准备,瓦斯治理工程超前于工作面3年提前进行实施,始终保持岩巷超前于瓦斯治理,岩巷施工进度的加快,为瓦斯治理提供时空保障,赢得了足够的瓦斯治理时间和空间,实现了“一个区段回采,一个区段抽采,一个区段准备”的良性生产格局,下一步将向“一个区段回采,一个区段抽采,一个区段打钻、一个区段准备”的格局迈进,为防突和瓦斯治理提供更加充足的时间和空间。(二)、区域防突措施1、开采保护层(1)保护层开采瓦斯治理措施开采保护层原则上优先选择开采下保护层,开采保护层应选择突出危险性小或无突出危险性的煤层或岩层作为保护层开采。芦岭矿三水平将全面实施保护层开采,1采区10煤层赋存条件极其复杂,为确
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