林华煤矿防治突出措施1doc.docx
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林华煤矿防治突出措施1doc
贵州林华矿业有限公司林华矿井
防治煤与瓦斯突出设计
说明书
贵州省矿山安全科学研究院
二OO九年十月
贵州林华矿业有限公司林华矿井
防治煤与瓦斯突出设计
说明书
院长:
杨正东
总工程师:
龙祖根
项目负责人:
聂国洪
贵州省煤矿设计研究院
贵州省矿山安全科学研究院
二OO九年十月
参加设计人员名单
专业
姓名
职称
职务
签字
科研所
聂国洪
工程师
李绍泉
研究员
所长
韩真理
高级工程师
副所长
伍宏燕
高级工程师
采矿所
孟应芳
高级工程师
所长
报告审定人员
姓名
职称
职务
签字
龙祖根
研究员
总工程师
周子成
高级工程师
安全顾问
目录
前言1
第一章矿井概况5
第一节矿井概述5
第二节瓦斯赋存基础参数12
第二章区域综合防突措施15
第一节区域综合防突措施基本程序和要求15
第二节区域突出危险性预测16
第三节区域防突措施18
第四节区域措施效果检验32
第五节区域验证37
第三章局部综合防突措施38
第一节局部综合防突措施基本程序和要求38
第二节工作面突出危险性预测40
第三节工作面防突措施44
第四节工作面防突措施效果检验47
第四章安全防护措施49
第一节远距离爆破49
第二节设置反向风门50
第三节设置避难所50
第四节压风自救系统52
第五节其它安全防护措施52
第五章技术经济54
第一节机构设置及管理制度54
第二节技术培训58
第三节防突装备及投资估算59
附表(矿井防突工作管理表格):
1、石门揭煤工作面突出危险性预测记录表;
2、防治突出技术措施效果检验报告单;
3、煤与瓦斯突出记录卡片;
4、煤与瓦斯突出矿井基本情况调查表;
5、矿井突出现象汇总表;
6、煤的破坏类型分类表。
附录(防治瓦斯参数测定方法):
1、综合指标法;
2、防突措施有效半径的测定方法。
附图:
林华矿井压风自救系统及防突构筑物布置图
前言
林华矿井原名为林华一矿,为林东矿务局下属的一个煤矿。
在林华矿业有限公司于2003年11月25日成立后,由贵州能发电力燃料开发有限公司(控股)和林东矿务局(参股)共同投资组建。
林华矿井是国家发改委批复(计基础[2002]2861号)立项的“西电东送”配套重点工程。
矿井设计生产能力150万t/a,服务年限51a。
林华矿井瓦斯涌出量大,煤与瓦斯突出严重。
2001~2006年间二采区(原林华一矿)在井下施工过程中,共发生煤与瓦斯突出动力现象24次(其中2001年1次、2002年3次、2003年5次、2004年3次、2005年11次、2006年1次)。
其中23次发生在9号煤层掘进施工过程中,1次发生在+1046m石门揭开5号煤层。
矿井瓦斯灾害已成为制约矿井安全生产的主要因素。
为搞好林华矿井防治煤与瓦斯突出工作,林华矿业有限公司与我院签订了《林华矿井防治煤与瓦斯突出设计》设计委托书。
我院根据委托书的要求完成了林华矿井防治煤与瓦斯突出设计。
一、编制设计的依据
(一)设计委托
贵州林华矿业有限公司林华矿井的设计委托书。
(二)上阶段设计审批文件
1、2004年5月煤炭科学研究总院重庆分院提交的《贵州林华矿业有限公司二采区瓦斯基本参数测定及突出危险性评价报告》,该报告由贵州省煤炭管理局组织审查通过(黔煤行管字[2005]69号《关于林华煤矿瓦斯等级鉴定结果的批复》)。
2、贵州省煤矿设计研究院2007年8月编制的《贵州林华矿业有限公司林华矿井初步设计安全专篇》。
3、贵州省煤矿设计研究院2009年10月编制的《贵州林华矿业有限公司林华矿井初步设计》。
(三)地质报告及其它审批决议
1、2002年6月贵州省煤田地质局地质勘察研究院提交的《贵州省金沙县林华井田精查地质报告》和北京中矿联咨询中心评审提供的《贵州省金沙县林华井田煤炭勘察地质报告评审意见书》(中矿咨评字[2005]01号)。
2、煤炭科学总院西安分院2006年2月提交的《贵州林华煤矿首采工作面水文地质条件论证》及关于《贵州林华煤矿首采工作面开采水文地质条件论证》评审意见。
(四)依据的有关法律、条例、规程、规范、规定
1、《中华人民共和国煤炭法》(1996.8);
2、《中华人民共和国安全生产法》(2002.6.29);
3、《中华人民共和国矿山安全法》(1992.11.7);
4、《中华人民共和国矿山安全法实施条例》(1996.10.11);
5、《煤矿安全监察条例》(2000.11.7);
6、《防治煤与瓦斯突出规定》(2009年);
7、《煤矿安全规程》(2009年);
8、《煤炭工业矿井设计规范》(GB50215-2005);
9、《矿井抽采瓦斯工程设计规范》(GB50471-2008);
10、《煤矿瓦斯抽放规范》(AQ1027-2006);
11、《煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册》(2005年);
12、《石门揭穿煤与瓦斯突出煤层程序技术条件》(MT/T955-2005);
13、《石门揭穿突出煤层震动爆破技术条件》(MT/T958-2005);
14、《关于印发贵州省2008年煤矿瓦斯防治工作要点的通知》(黔发改能源[2008]249号);
15、《关于贵州省高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井瓦斯治理方案的通知》(黔煤行管字[2006]158号)。
二、设计的指导原则
1、坚持“安全第一,预防为主、依靠科学、综合治理的方针和管理、装备、培训并重”的原则;
2、实行“四位一体”综合防治煤与瓦斯突出的措施,即突出危险性预测、防治突出措施、防治突出措施的效果检验、安全防护措施的综合防治煤与瓦斯突出措施;
3、依靠科技进步,结合本矿井的实际情况,采用比较成熟的技术、设备、仪器、仪表提高矿井的综合防突能力。
4、坚持区域防突措施先行、局部防突措施补充的原则。
采掘工作做到不掘突出头、不采突出面。
未按要求采取区域综合防突措施的,严禁进行采掘活动。
三、主要技术经济指标
1、矿井配备专职防突机构人员22人;
2、防突总投资:
266.16万元,其中:
防突仪器、仪表和设备投资216.66万元;机构设置及人员培训费30万元;其它费用20万元。
四、存在的问题及建议
1、矿井井田范围内含可采及局部可采煤层5层,分别为4、5、9、13、15号煤层。
根据林华矿井提交的煤与瓦斯突出统计资料:
9号煤层突出较为严重,矿井已发生24次煤与瓦斯突出,其中23次发生在9号煤层煤巷掘进过程中,最大突出煤量为260t,最大突出瓦斯量为3.7万m3。
根据《防治煤与瓦斯突出规定》第四十六条之规定:
在突出矿井开采煤层群时,如在有效保护垂距内存在厚度0.5m及以上的无突出危险煤层,除因突出煤层距离太近而威胁保护层工作面安全或可能破坏突出煤层开采条件的情况外,首先开采保护层。
有条件的矿井,也可以将软岩层作为保护层开采。
因此,本设计要求矿井在开采9号煤层前,应选择无突出危险或突出危险较小的其它煤层作为保护层先行进行开采,然后将9号煤层开采区域布置在被保护范围之内。
但根据贵州省煤田地质局地质勘察研究院2002年6月提交的《贵州省金沙县林华井田精查地质报告》和煤科总院西安分院2006年2月提交的《贵州林华煤矿首采工作面水文地质条件论证》报告:
矿井9号煤层上覆的4、5号煤层距顶部长兴灰岩强含水层较近;下覆的13、15号煤层距下部的茅口灰岩含水层较近。
4、5号煤层开采后,裂隙带高度已到达长兴灰岩强含水层;13、15号煤层开采后,有可能引发底板茅口灰岩含水层透水。
即不论是开采9号煤层上覆的4、5号煤层,还是开采下覆的13、15号煤层均有可能导致矿井发生透水事故。
因此,本设计建议矿井应进一步加强对上部长兴灰岩及下部茅口灰岩的含水情况及对矿井开采影响的研究,在确保无水害威胁的前提下先开采无突出或突出危险性较小煤层作为保护层,同时采取预抽煤层瓦斯区域性防突措施,以消除9号煤层的突出危险性,确保矿井安全生产。
2、根据林华矿井提交的煤与瓦斯突出统计资料:
矿井过去在采用钻屑指标法,利用K1值及钻屑量Smax指标预测工作面的突出危险性及对采取防突措施的效果检验时,测定的指标在小于《防治煤与瓦斯突出规定》给定的参考指标下,仍发生了煤与瓦斯突出动力现象。
出现这种情况有两种可能:
一是现场人员在操作时可能对接取煤样的时间控制得不够准确;二是本矿采用钻屑指标法的临界值还有待于进一步研究确定。
因此,建议矿井一要加强职工队伍的培训;二要加强突出敏感指标及临界值的研究。
另外,还建议矿井开展瓦斯抽采半径及瓦斯抽采时间的研究,以满足矿井在防治煤与瓦斯突出工作中治理瓦斯的需要。
3、矿井配备了专门的防突机构和专职的防突人员,应加强防突人员的技术培训和管理。
4、矿井应做好煤与瓦斯突出防治工程的计划和实施,将防治煤与瓦斯突出的预抽煤层瓦斯、保护层开采等工程与矿井采掘部署、工程接替等统一安排,使矿井的开拓区、抽采区、保护层开采区和突出煤层(或被保护层)开采区按比例协调配置,确保开拓区超前抽采区,抽采区超前保护层开采区,保护层开采区超前突出煤层开采区。
第一章矿井概况
第一节矿井概述
一、矿井交通位置
林华矿井位于贵州省金沙县西南,距县城10km,地域属新化乡、西洛乡管辖。
林华矿井井口及工业广场位于新化乡风岩村红岩附近,距G326国道1.49km,距金沙电厂16.0km。
地理坐标:
东经106°06′38″~106°1l′40″,北纬27°23′32″~27°26′26″。
区内公路、铁路运输十分便利,国道G326线纵贯井田中部,川黔铁路及川黔公路于井田东部通过。
金沙至黔西76km,至遵义9lkm,至川黔铁路线南宫山站80km。
二、井田地质特征
1、地层
井田及其邻近近出露地层有:
下二叠统茅口组,上二叠统龙潭组、长兴组,下三叠统夜郎组、茅草铺组,第四系。
(1)下二叠统(P1)
茅口组(P1m):
出露于井田外北及北西侧,井田内钻孔揭露最大厚度为83m。
(2)上二叠统(P2)
龙潭组(P2l):
出露于井田北部及西部外围。
厚91.54-126.91m,平均106.13m。
厚度变化不大,与下伏茅口组呈假整合接触。
根据岩性、古生物,可分为上、下两段:
上段(P2l2):
标三顶界~长兴组底界。
以粉砂岩、泥岩、粉砂质泥岩为主,夹细砂岩;上部夹灰岩、泥灰岩3~4层(含标一、标二),单层厚多在1m以下。
含煤5~14层,煤层编号为1-9号。
含可采煤层1~5层,一般3层,其中4号、5号、9号煤层普遍发育较好,是井田内主要可采煤层。
段厚43.73~75.13m,平均58.02m。
下段(P2l1):
龙潭组底界至标三顶界。
以粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩为主,夹细砂岩、灰质泥岩。
底部为灰白、灰红色铝土质泥岩。
本段含煤3~8层,煤层编号为10~15号。
含可采煤层0~2层,一般2层(13号、15号煤层)。
段厚39.12~59.74m,平均48.48m。
长兴组(P2c):
为灰、深灰色中厚~厚层状燧石灰岩。
厚33.22~49.80m,平均39.20m。
与下伏龙潭组呈整合接触。
(3)下三叠统(T1)
夜郎组(T1y):
出露于井田中部,由灰、深灰、紫灰、黄绿色泥岩、钙质泥岩、粉砂岩及灰岩、泥质灰岩组成,厚364~448m。
根据岩性、化石分为三段:
沙堡湾段(T1y1):
厚6.22~18.19m,平均14.55m。
玉龙山段(T1y2):
厚199.43~240.54m,平均216.75m。
九级滩段(T1y3):
厚153.73~178.22m,平均164.46m。
夜郎组与下伏长兴组呈假整合接触。
茅草铺组(T1m):
分布于井田东部,井田内出露不全。
与下伏夜郎组呈整合接触。
厚400~510m。
分上、下两段:
第一段(T1m1):
厚371~546m,一般431m。
第二段(T1m2):
厚15~60m,一般厚37m。
(4)第四系(Q):
为残积、坡积、冲积物等,厚0-14m。
2、构造简述
井田位于金沙——黔西向斜的北西翼,总体呈一向斜构造,断层稀少,并有次一级褶曲(新华向斜)。
(1)褶曲
金沙—黔西向斜位于井田之东侧,轴长约20km,走向NNE20°,向斜宽约20km,其轴线在平面上呈“S”形,北面变为北东东向,南面为北东向,为一开阔不对称向斜。
新华向斜位于井田中部,走向NEE70°左右,井田内长约4km,包括区外其清楚段长约11km,为金沙~黔西向斜北西翼的次一级褶曲,为一宽缓的不对称向斜,轴面倾向北西,向斜宽约2~4.5km。
(2)断层
井田内发现断层15条,其中:
小于30m的断层6条,隐伏断层9条。
井田边界断层主要有F61、F62。
F61为一倾向逆断层,位于井田南部16勘探线的浅部,走向NNE,倾向SE,倾角70°。
断层由外向内延伸,井田内多为第四系覆盖,延伸长约0.5km,落差0~20m,断层在井田外落差可达30m。
F62为一倾向正断层,位于井田南部边缘,延伸长1.9km,走向NE,倾向NW,倾角79°,落差30m左右。
该断层对井田内煤层影响不大。
3、煤层赋存情况
井田内含煤地层为龙潭组,属海陆交互相沉积,厚91.54~126.91m,平均厚106.13m。
主要由细砂岩、粉砂岩、泥岩、夹泥灰岩、灰岩及煤层组成。
含丰富的动、植物化石。
含煤9~21层,编号为1、2、4、5、9、10、11、13、15号,煤层总厚度8.68~15.60m,平均12.11m,含煤系数为11%。
含可采及局部可采煤层5层,可采总厚度3.01~12.13m,平均6.39m,可采含煤系数为6%。
可采煤层为4号、5号、9号、13号、15号煤层,其中全区基本可采1层(9号煤层),大部可采煤层2层(4号、5号煤层),局部可采煤层2层(13号、15号煤层)。
可采煤层特征详见表1-1-1。
表1-1-1可采煤层特征表
煤号
全层厚度
平均(m)
采用厚度平均(m)
煤层
倾角
(°)
夹石
层数
对比可
靠程度
稳定
程度
可采
程度
煤层间距
平均(m)
4
0.30-3.88
1.68
0.30-3.88
1.21
8~12
11
0-3
0-2
较可靠
不
稳定
大部
1.40-13.00
6.00
5
0-3.86
1.43
0-2.10
1.18
8~12
11
0-3
0-2
较可靠
较
稳定
大部
5.80-22.30
14.34
9
1.27-5.79
3.01
1.27-5.79
2.77
8~12
11
0-3
1
可靠
较
稳定
全区
27.00-39.55
31.65
13
0.20-2.93
1.00
0.77-2.36
1.14
8~12
11
0-4
0-2
可靠
极不
稳定
局部
6.50-20.80
12.37
15
0-3.09
1.30
0.70-2.69
1.14
8~12
11
0-4
1-3
可靠
不
稳定
局部
4、煤质特征
井田可采煤层为低中灰~中高灰、特低硫~高硫分、中低~特高热值无烟煤。
煤质特征详见表1-1-2。
5、煤炭资源储量
矿井资源总量17407万t,其中,硫分大于3.0%的资源/储量(15号煤层)为1217万t,4号、5号、9号、13号煤层分别为3360万t、2799万t、8684万t、1347万t。
设计可采储量为10621万t,其中:
4号、5号、9号、13号煤层可采储量分别为2266万t、1936万t、5354万t、1065万t。
表1-1-2林华矿井可采煤层煤质特征表
煤层
化验项目
4号
5号
9号
13号
15号
全矿井
原煤工业分析
Mad
0.58~4.34
1.90(46)
0.39~3.35
1.52(37)
0.33~3.88
1.82(53)
0.78~3.83
2.24(19)
1.43~2.66
1.29(34)
0.33~4.34
1.75(189)
(%)
Ad
14.57~38.86
22.14(45)
13.19~38.38
19.86(37)
12.08~33.97
17.20(52)
15.06~35.86
26.07(19)
17.16~37.79
28.94(34)
12.08~38.86
22.84(187)
(%)
Vdaf
5.11~9.65
6.72(46)
4.34~11.26
6.61(37)
4.60~13.30
6.12(53)
4.07~12.19
7.71(19)
6.29~17.82
10.45(34)
4.34~17.82
7.52(189)
(%)
St,d
0.35~3.58
1.13(46)
0.32~4.01
1.23(37)
0.30~2.03
0.82(53)
0.94~4.01
2.27(19)
1.19~10.82
4.21(34)
0.30~10.82
1.93(189)
(%)
原煤
Qnet.ar(MJ/kg)
19.80~29.22
26.23(45)
19.71~29.19
26.79(37)
22.55~29.84
27.72(51)
19.54~27.60
24.15(19)
16.97~28.16
23.31(33)
16.97~29.84
25.64(186)
(2)煤尘爆炸危险性
根据《贵州省金沙县林华井田精查地质报告》,本区煤尘无爆炸危险。
(3)煤的自燃特性
根据《贵州省金沙县林华井田精查地质报告》及现场取样实验,本区煤层无自燃发火倾向,属不易自燃煤层。
5、其它开采技术条件
(1)瓦斯
矿井为煤与瓦斯突出矿井,建井期间,已发生煤与瓦斯突出动力现象24次。
具体情况详见表1-1-3。
(2)顶、底板情况
4号煤层:
顶板一般为泥岩或粉砂质泥岩,部分为细砂岩;底板为泥岩,往下为粉砂岩或细砂岩,局部为泥质粉砂岩。
5号煤层:
顶板为泥质粉砂岩、细砂岩或粉砂岩、泥岩;底板为泥岩、粉砂质泥岩,往下为粉砂岩或细砂岩,局部含2层薄煤层。
9号煤层:
直接顶板为粉砂质泥岩,往上为粉砂岩或细砂岩,底板为泥质粉砂岩,局部为粉砂质泥岩、粉砂岩。
13号煤层:
直接顶板为粉砂质泥岩或泥岩,局部为粉砂岩,底板为泥岩,往下为细砂岩或灰岩。
序
号
时间
突出地点
突出类型
煤量
(吨)
瓦斯量
(m3)
作业
方式
地质情况
效检指标
突出地点标高
K1
Smax
(Kg/m)
1
2001.10.7(9号煤)
北回风巷
压出
70
37000
炮后
断层H=1.0m
1047
2
2002.7.15(9号煤)
北运输大巷
突出
40
11120
炮后
断层H=0.7m
0.462
1041
3
2002.7.24(9号煤)
北运输大巷
突出
260
22464
炮后装煤
断层H=1.5m
0.421
1041
4
2002.12.9(9号煤)
南回风巷
突出
80
15882
炮后
断层H=2m
0.396
1047
5
2003.7.2(9号煤)
原1293运巷
压出
45
7920
炮后
正常
0.352
1050
6
2003.7.16(9号煤)
原1293运巷
突出
24
5700
炮后
断层H=0.8m
0.366
1060
7
2003.7.20(9号煤)
原1293运巷
倾出
20
4700
崩柱窝
断层H=0.8m
0.366
1061
8
2003.7.24(9号煤)
原1293风巷
40
10700
炮后
断层H=0.8m
1045
9
2003.8.29(9号煤)
1291风巷
55
970
10
2004.4.13(9号煤)
北回风巷
突出
102
28356
炮后
煤层厚度变化
0.397
1046
11
2004.9.15(9号煤)
北运输大巷
压出
108
2320
炮后
1040
12
2004.12.1(5号煤)
1251石门
突出
10
2432
炮后
断层H=0.4m
1048
13
2005.5.13(9号煤)
胶带下山
压出
31
587
打帮锚杆
断层H=0.6m
0.24
1.8
1016
14
2005.5.28(9号煤)
胶带下山
压出
18
795
收浮煤
右帮松软
0.26
2.1
1007
15
2005.6.3(9号煤)
1293运巷
压出
27
3710
收浮煤
断层H=0.8m
0.38
1042
16
2005.9.4(9号煤)
1293轨道巷
压出
95
5176
收浮煤
层理紊乱
0.35
1077
17
2005.10.4(9号煤)
1293运巷
压出
32
5669
松爆
层理紊乱
1057
18
2005.10.13(9号煤)
1293运巷
压出
62
9290
松爆
层理紊乱
1057
19
2005.10.17(9号煤)
回风下山
压出
35
1716
刷帮
断层带
0.39
1.3
1006
20
2005.10.26(9号煤)
1293运巷
突出
200
14907
松爆
紊乱松软
1057
21
2005.11.17(9号煤)
1293轨道巷
突出
208
15100
松爆
断层H=0.8m
1072
22
2005.12.10(9号煤)
1293轨道巷
压出
154
24383
松爆
紊乱松软
1076
23
2005.12.11(9号煤)
1293开切眼
突出
240
48364
松爆
层理紊乱、疏松
1057
24
2006.7.2(9号煤)
1293开切眼
突出
不详
不详
表1-1-3建井期间发生的煤与瓦斯突出动力现象汇总表
15号煤层:
直接顶板为泥岩或粉砂质泥岩,底板为铝土质泥岩,往下为中厚层状茅口灰岩。
(3)矿井水文地质条件
各地层含水性特征见表1-1-4。
表1-1-4地层含水性特征表
地层
厚度(m)
主要岩性
含水性
对矿床
影响程度
第四系(Q)
0~25
坡积、残积物
含孔隙水,含水性中等
茅草铺组(T1m)
476
灰岩
含岩溶管道水,含水性强
九级滩段(T1y3)
164.46
碎屑岩、泥岩
含水性弱,具有良好的隔水性
玉龙山段(T1y2)
216.75
灰岩
含岩溶裂隙水,含水性强
间接充水
沙堡湾段(T1y1)
14.55
泥岩
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