1151运输巷第八循环消突评价报告.docx
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1151运输巷第八循环消突评价报告
贵州正华矿业有限公司
水城县化乐乡朝阳煤矿
1151运输巷消突评价报告
评价循环数:
第八循环
评价里程:
515.8~556m
编制:
王永华
编制时间:
2017年11月25日
1151运输巷掘进工作面消突评价报告参审人员
参加部门
签字
日期
参加部门
签字
日期
通风副总
机电副矿长
地测副总
安全副矿长
生产副矿长
会审意见:
总工程师意见:
签字:
年 月 日
矿长意见:
签字:
年 月 日
目录
前言-1-
一、评价范围-1-
二、评价依据-1-
三、评价过程简述-1-
第一章基本情况-2-
第一节工作面基本情况-2-
一、工作面与周边关系-2-
二、工作面与地表关系-2-
三、煤层及瓦斯情况-3-
四、工作面通风情况-5-
五、掘进方式-6-
第二节 矿井瓦斯抽放系统-6-
第三节其它-6-
一、防突机构-6-
二、防突管理-7-
三、防突培训-7-
四、突出事故应急预案-7-
第二章区域综合防突措施-7-
第一节区域突出危险性预测-7-
第二节区域防突措施实施情况-8-
一、抽放钻孔施工情况-8-
二、抽采瓦斯情况-9-
第三节区域措施效果检验-9-
一、理论计算煤层残余瓦斯含量-9-
二、实测煤层残余瓦斯含量-10-
第三章评价结论及建议-10-
一、评价结论-10-
二、施工要求-11-
前言
一、评价范围
1151运输巷第八循环消除煤与瓦斯突出危险性评价范围为1151运输巷掘进工作面前方61m(里程515.8-556m)及巷道轮廓线往外各15m范围。
二、评价依据
1、《防治煤与瓦斯突出规定》;
2、《煤矿安全规程》(2016年版);
3、《煤矿井工开采通风技术条件》(AQ1028--2006);
4、《煤矿瓦斯抽采基本指标》(AQ1026--2006);
5、《煤矿瓦斯抽放基本规范》(AQ1027--2006);
6、《煤矿设计手册》
7、《煤层瓦斯含量井下的直接测定方法》(AQ1066--2008);
8、《矿井瓦斯涌出量预测方法》(AQ1018--2006);
9、矿井相关资料。
三、评价过程简述
1151运输巷第八循环消除煤与瓦斯突出危险性评价采用实测煤层残余瓦斯含量作为主要评价依据,如评价范围内所取煤样经实测残余瓦斯含量均小于6m3/t,则区域防突措施有效,评价区域已消除煤与瓦斯突出危险性,如所取煤样中任一煤样实测残余瓦斯含量大于等于6m3/t,则区域防突措施无效,必须延长抽放时间或另行采取其他措施。
第一章基本情况
第一节工作面基本情况
1151运输巷在1151专回联络巷煤仓处开口,先按设计方位170°,沿M5煤层顶板按断面10.0m²掘进102m联络巷,转向按方位189°沿煤层顶板施工1151运输巷556m至1151切眼位置。
1151运输巷掘进工作面采用锚网、锚杆+锚索联合支护,巷道断面为矩形断面,下宽4m,高2.4m,S净=9.6m2。
一、工作面与周边关系
1151运输巷第八循环评价区段(515.8~556)上部对应南翼为原新化煤矿主井筒范围,根据采掘工程平面图,其中局部开采了2#煤;该工作面M5煤层范围内无采空区和老巷,不在保护范围之内。
二、工作面与地表关系
根据井上下对照图,该掘进工作面地表为荒坡地,埋深130-376m。
该区域内无重要建筑物和保护物,无水库、池塘、河流等水体(见井上下对照图)。
井上下对照图
三、煤层及瓦斯情况
1151运输巷掘进工作面布置在M5#煤层中,从1151运输巷已掘煤层情况分析,该工作面区域煤层赋存基本稳定,煤层厚度1.18-1.95米,现场实际厚度为1.9m;煤层倾角24°,容重1.5t/m3。
目前未获得瓦斯地质资料,1151运输巷第八循环范围与地表对应垂深最大为376m,根据《贵州省水城县化乐乡朝阳煤矿资源储量核实报告》,5#煤层水分1.04%,灰分26.41%,挥发分17.64%,1.5密度(t/m3)。
(1)瓦斯压力预测
由于1151运输巷段未对瓦斯压力进行测定,未得到瓦斯压力数据,因此需对5#煤层的瓦斯压力进行预测。
一般来说,瓦斯压力随煤层的埋藏深度增加而增加,大致上呈线性关系。
假设矿井瓦斯压力与埋深之间的关系为:
P=KH+P0………………式1-4-1
式中,P为瓦斯压力,Mpa,H为煤层埋深/m,K、P0为待求系数。
由于本矿煤层埋藏较浅,区内存在瓦斯风化带,从《采矿工程设计手册》中瘦煤瓦斯风化带按垂深100-150m,这里取120m(本矿为缓倾斜煤层,瘦煤),风化带边界瓦斯压力按0.15MPa考虑进行;根据煤炭科学研究总院沈阳分院2011年11月在112运输石门测定5#层瓦斯压力为0.80MPa,测定标高为+1321.8m,对应地面标高为+1615m,埋深293.2m,得到本矿井M5煤层瓦斯压力与垂深曲线,见图1-1-1。
图1-1煤层瓦斯压力与埋深关系图
由图得到的拟合曲线数学公式见(1-4-2)所示(相关系数R=100%);
K=0.0038Mpa/m
P0=-0.30025Mpa
由此可得到本矿埋深与压力之间的数学公式如下:
P=0.0038H-0.3025(1-4-2)
式中P―煤层瓦斯压力,MPa;
H―煤层埋藏深度,376m。
根据上述公式,对1151运输巷5#层瓦斯压力进行预测,预测结果:
P=0.0038×376-0.3025=1.126MPa
(2)瓦斯含量预测
根据《采矿工程设计手册》公式,预测1151运输巷5#煤瓦斯含量:
(1-4-3)
式中:
Wx——煤的瓦斯吸附量,m3/t
Wf、Af、Vr——煤的水分1.04%、灰分26.41%、挥发分17.64%
P——瓦斯压力,MPa(P=1.126MPa);
en——温度系数(其中
,t为温度取20°);
a——系数(a=2.4+0.21Vr);
b——系数(b=1-0.004Vr);
WY——游离瓦斯量,m3/t;
fn——煤的孔隙率,%,按《采矿工程设计手册》表8-7-10瘦煤4.8~9.6%,取9.6%;
γ——煤的容重(t/m3),取1.50;
Wh——瓦斯含量m3/t;
KY——在瓦斯压力P=1.126MPa下的瓦斯压缩系数,取1.0。
经预测1151运输巷第八循环区域防突措施实施范围内M5煤层原始瓦斯压力为1.126Mpa,原始瓦斯含量为7.16(m3/t)。
四、工作面通风情况
1151运输巷采用两套(两台2*37KW,两台2*22KW,共四台)局部通风机向掘进工作面压入式供风,局扇型号为FBDNO7.1/2×37和FBDNO6.0/2×22,工作面配风量经矿通风部门11月15日实测为820m3/min,风机安设在1286运输石门全负压新鲜风流中,风筒使用Φ800mm抗静电阻燃风筒和Φ600mm抗静电阻燃风筒,具体通风路线如下:
进风路线:
副井、主井→1286运输石门(局扇)→1151联络巷→1151运输巷掘进工作面
回风路线:
1151运输巷掘进工作面→1286回风石门→回风斜井→地面。
五、掘进方式
该工作面采用综合机械化掘进,刮板输送机联合胶带输送机出货。
第二节 矿井瓦斯抽放系统
采用地面瓦斯泵房2BEA-303型水环式瓦斯抽放泵进行抽放,配套电机功率75KW,极限真空:
33hpa,最大排气量:
52m3/min;低负压系统瓦斯抽放泵二台(一台工作,一台备用)瓦斯泵型号:
2BEA-303,配套电机功率75KW,极限真空:
33hpa,最大排气量:
52m3/min。
高负压系统瓦斯抽放管主管管径为:
300mm、支管管径为150mm,低负压系统瓦斯抽放主管管径为:
350mm、支管管径为200mm,运转正常。
1151运输巷采用管路为内径φ200mmPVC管,抽放孔支管与抽放管路的连接采用真空厚壁胶管(内径φ50mm),并用扎丝紧固,以保证管路气密性,同时安装了人工放水器。
抽放路线:
地面瓦斯泵房→回风斜井→1286回风石门→1151运输巷→1151运输巷迎头
第三节其它
一、防突机构
朝阳煤矿成立专职的防突机构,共23人。
其中管理人员2人材料员 1人、钻探工8人、抽放工2人、防突考察工3人抽放泵工3人、管路安装及杂工4人。
二、防突管理
本矿已建立《朝阳煤矿防治煤与瓦斯突出管理制度》,在制定年度、季度和月度生产作业计划同时制定防突计划,并按计划认真组织落实。
在掘进前严格执行考察批采(掘)制度,朝阳煤矿采用瓦斯含量指标法进行防突区域措施效果检验。
三、防突培训
通防部门管理人员、抽放工、防突考察工均由集团公司培训中心组织培训。
防突考察工的培训内容包括防突考察操作技能、防突基本知识、防治煤与瓦斯突出的规章制度、突出的危害及规律、区域和局部防突措施及突出预兆等。
现有防突考察工3人,钻工8人,抽放测试及管路维护工3人,都经考试取得合格证。
四、突出事故应急预案
朝阳煤矿已按《防治煤与瓦斯突出规定》编制2017年度《防治煤与瓦斯突出专项应急预案》,本预案符合有关规定,适用于本工作面。
第二章区域综合防突措施
第一节区域突出危险性预测
根据中国矿业大学矿山开采与安全教育部重点实验室2012年5月14日对朝阳煤矿《+1321水平以上M2、M3-1号煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告》,鉴定结论为朝阳煤矿为煤与瓦斯突出矿井。
根据煤炭科学研究总院沈阳研究院2011年12月出具的《水城县化乐乡朝阳煤矿M5、M6-1、M7、M8煤层煤与瓦斯突出危险性评估报告》,M5煤层评估为有煤与瓦斯突出危险性,1151运输巷按突出危险工作面进行管理。
且根据区域预测1151运输巷段为突出危险区域,按照《防治煤与瓦斯突出规定》相关要求,必须采取区域防突措施。
瓦斯压力及瓦斯含量校检临界值(六盘水市地方规定)
瓦斯压力P(MPa)
瓦斯含量W(m3/t)
类别
P﹤0.60
W﹤6
无突出危险
P≥0.60
W≥6
有突出危险
第二节区域防突措施实施情况
根据《煤矿安全规程》(2016版)第209条、第210条规定,我矿为正常生产矿井,且矿井未发生过煤与瓦斯突出事故,1151运输巷第八循环范围埋深最大为376m(小于500m),M5煤层坚固性系数为0.46(大于0.3),1151运输巷可以采取本煤层钻孔预抽煤巷条带瓦斯的方法作为区域防突措施。
1151运输巷第八循环区域防突措施抽采钻孔控制1151运输巷剩余40.2m范围及巷道两帮轮廓线外各15m范围,同时超前控制掘进前方20.8m及两侧各15m范围。
一、抽放钻孔施工情况
1151运输巷本循环区域抽采钻孔在21号钻场、22号钻场及里程515.8m迎头施工,共施工抽采钻孔26个。
其中21号钻场内的钻孔于2017年11月17日夜班至18日夜班施工,施工抽采钻孔8个;里程515.8m迎头及22号钻场钻孔于2017年11月22日夜班开始施工,施工抽采钻孔18个。
抽采钻孔控制巷道掘进前方61m巷道及轮廓线往外各15m范围,钻孔抽采半径2.5m,详见《1151运输巷抽放钻孔成果图》。
二、抽采瓦斯情况
1151运输巷第八循环区域抽放钻孔自2017年11月17日开始连管抽放,至2017年11月24日抽放结束,进行瓦斯抽放期间通防科每天派人到该工作面测定瓦斯抽放数据,经实测1151运输巷第把循环区域共抽放瓦斯18569.5m³。
第3节区域措施效果检验
根据《防治煤与瓦斯突出规定》第五十四条、第五十五条之规定,结合该工作面实际情况,1151运输巷采用直接测定煤层残余瓦斯含量的方法进行区域防突措施效果检验。
一、理论计算煤层残余瓦斯含量
1、控制范围内煤层储量计算
V=S·h·d
=2074×1.9×1.5
=5910.9t
式中V—储量,t。
S—面积,m2。
h—煤厚,1.9m。
d—视密度(容重),取1.5t/m3。
2、控制范围内原始瓦斯储量计算
Q总=Q原×V×K
=5910.9×7.16×1.1
=46554.3m3
式中Q总—控制范围内瓦斯储量,m3;
Q原—预测的原始瓦斯含量,7.16m3/t;
V—控制范围内煤体储量,t;
k—围岩瓦斯涌出系数,取1.1。
3、控制范围内残余瓦斯含量计算
W残=W原×【(Q总-Q抽)/Q总×100%】
=7.16×【(46554.3-18569.5)/46554.3×100%】
=4.304m3/t
式中W残—理论计算控制范围内煤层残余瓦斯含量,m3/t;
W原—控制范围内预测煤层原始瓦斯含量,m3/t;
Q总—控制范围内瓦斯储量,m3;
Q抽—控制范围内抽出瓦斯量,m3。
二、实测煤层残余瓦斯含量
截止2017年11月24日,1151运输巷第八循环控制范围内理论计算残余瓦斯含量为4.304m3/t,小于6m3/t。
我矿于2017年11月24日现场施工取芯孔取芯实测煤层残余瓦斯含量。
本次共施工取芯钻孔3个,其中1#取芯孔布置在工作面中部,控制工作面正前方61m,另外两个取芯孔布置在工作面两侧,控制巷道轮廓线往外各15m位置。
所取煤样经现场解析后送老鹰山煤矿DGC瓦斯含量直接测定实验室实测残余瓦斯含量,具体实测煤层残余瓦斯含量结果为:
1#煤样3.9853m3/t(孔深62m)、2#煤样3.8506m3/t(孔深50m)、3#煤样4.1521m3/t(孔深27m),其中残余瓦斯含量最大为3#煤样4.1521m3/t(孔深27m),小于6m3/t。
第三章评价结论及建议
一、评价结论
1151运输巷第八循环区域防突措施实施范围内理论计算煤层残余瓦斯含量为4.304m3/t,经实测煤层残余瓦斯含量为4.1521m3/t,均小于6m3/t,且取芯过程中未发生喷孔、顶钻等煤与瓦斯突出预兆。
根据《防治煤与瓦斯突出规定》、《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》等相关规定,1151运输巷第八循环(里程515.8-556m段)已消除突出危险性,在预留20m超前保护距离的前提下可以向前掘进40.2m,即允许掘进至里程556m(1151切眼开门位置)止。
二、施工要求
1、1151运输巷掘进过程中,必须采用钻屑瓦斯解析指标法连续进行区域验证,区域验证使用重庆煤科院生产的WTC型瓦斯突出参数仪配合防突钻机和¢42mm麻花钎子进行。
2、每循环区域验证时,在工作面迎头施工3个孔深10m的验证钻孔测定工作面前方M15煤层的钻屑瓦斯解析指标,验证钻孔一个布置在工作面中部,平行于掘进方向,另外两个钻孔布置在工作面两侧,控制巷道轮廓线外3米范围。
验证钻孔每打1米测定1米段的钻屑量,钻孔每打2米测定一次瓦斯解析指标K1值,当所有钻屑量均小于5kg/m且瓦斯解析指标K1值均小于0.4mL/(g.min1/2)时,工作面无突出危险,在采取安全防护措施后允许掘进7米,必须预留至少2米安全超前距离。
3、每循环区域验证时,当所测钻屑量、瓦斯解吸指标K1值中任何一次钻屑量≥5kg/m或瓦斯吸指标K1值≥0.4mL/(g.min1/2),则工作面有突出危险,必须立即停止掘进,采取局部防突措施,再采用钻屑瓦斯解吸指标法进行工作面防突措施效果检验,直至所有钻屑量均小于5kg/m,且瓦斯解吸指标K1值均小于0.4mL/(g.min1/2)后方可向前掘进。
4、验证钻孔施工过程中若发生瓦斯涌出异常、喷孔、工作面响煤炮或其他突出预兆情况时,直接判定工作面有突出危险,必须立即停止掘进,采取局部防突措施后进行效果检验,经效果检验有效后方可恢复掘进。
5、1151运输巷掘进过程中加强允掘进尺管理,严禁超批超掘,通风队加强该工作面的通风、瓦斯管理。
附件:
1、1151运输巷第八循环区域防突措施瓦斯抽放钻孔设计图
2、1151运输巷第八循环区域防突措施瓦斯抽放钻孔竣工图
3、1151运输巷第八循环区域效检钻孔设计图
4、1151运输巷第八循环区域效检钻孔竣工图
5、1151运输巷瓦斯含量直接测定报告
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