煤层区域突出危险性预测分析报告

郑州登电德鑫煤业有限公司二1煤层区域突出危险性预测报告中国矿业大学二一一年六月目录1矿井概况111位置与交通312矿区地质413煤层914瓦斯1415煤尘与自燃1416地温1417邻近矿井发生煤与瓦斯突出情况152区域突出危险性预测的原则及依据1721区域突出危险性预测的原则1722区域突出危险性预测的依据193二1煤层瓦斯赋存规律2231二1煤层瓦斯压力赋存规律2232二1煤层瓦斯含量赋存规律2433二1煤层突出指标分析2734二1煤层瓦斯赋存规律分析284二1煤层区域突出危险性预测3041二1煤层区域突出危险性预测的指标和主要依据3042二1煤层区域突出危险性预测验证情况315二1煤层区域突出危险性预测结论及建议3251二1煤层区域突出危险性预测结论3252建议3211矿井概况登封市君鑫煤业有限责任公司（以下简称君鑫煤业公司），为地方国有企业。2006年2月经过煤矿整合重组后，依法办理了新的采矿许可证，证号为4100000520674。君鑫煤业公司根据通知（20078号）精神，在2006年2月整合后的矿区范围内，将南部的（原杜家湾煤矿、新建煤矿、君召乡宏发煤矿）部分块段，划归君鑫二矿，并以登封市君鑫煤业有限责任公司君鑫二矿名称，独立申请采矿许可证，证号为4100000720602。规划君鑫二矿开采二1煤层，开采深度由450M至100M标高，设计井筒3个，生产规模为30104T/A。采矿权人登封市君鑫煤业有限责任公司。矿区范围由下列14个拐点坐标连线圈定（其中点8、9、10、11圈定的范围作为井筒及井筒保护煤柱范围，此区内不得进行任何开采活动），地理坐标为北纬342127342151,东经11248351125004；东西长约226KM，南北宽约07KM，面积约13253KM2，拐点坐标详见表11。表11君鑫二矿矿区范围拐点坐标一览表平面坐标地理坐标点号经距Y纬距X点号东经北纬13839060038047801112483934215123839060038045002112483934214233839050538045023112483534214243839054038041254112483734213053839151038041405112491534213163839178038040746112492534212973839180038041507112492634213183839213738041198112493934213193839211038040449112483834212810383921963804020101124942342127113839222838041101111249433421302123839275038040601211250033421291338392772380462513112500434214714383918003804715141124926342150君鑫二矿，行政归属君鑫煤业公司，君鑫煤业公司具有产业统筹、安全监管职能。君鑫二矿范围，为君鑫煤业公司划定的14个拐点坐标连线圈定的范围（主要为原来的新建煤矿、宏发煤矿、杜家湾煤矿范围）。（1）新建煤矿1966年由登封县办，1981年停产，1995年恢复生产，开采二1煤层，设计年产原煤9万T，实际8万T，斜井、立井联合开拓。该矿煤厚变化较大，0101452M，一般35M，西部见薄煤带。顶板岩性多为砂岩和砂质泥岩，底板为砂质泥岩和泥岩，采掘中未见断层和褶曲，构造简单。现正常涌水量20M3/H。1971年曾发生瓦斯突出，突出资料不详，属煤与瓦斯突出矿井。到2005年底，该矿累计动用地质储量约725万T，这与1998年以来8万T/A的产能基本吻合，现采至150M水平，东西两翼长约100600M，5个采空区，一次采全高。（2）宏发煤矿原为新建煤矿之东区，2000年10月从新建煤矿分出并建矿，年设计生产能力6万T，开采二1煤层，斜井开拓。煤层走向近东西，倾向北，倾角2730，煤层结构简单,一般不含夹矸，煤厚变化090560M,一般厚45M。顶板多为砂岩和砂质泥岩，底板多为砂质泥岩和泥岩，贫煤。单斜构造。矿井涌水以顶板淋水为主，正常涌水量10M3/H，最大20M3/H。属低瓦斯矿井。到2005年底，该矿累计动用地质储量约159万T，该矿现开拓至160M水平，工作面东西两翼长约110220M，2个采空区,一次采全高。（3）杜家湾煤矿1994年6月建矿，同年底建成投产，2002年8月扩界，年设计3生产能力9万T，实际9万T，开采二1煤层，斜井、立井联合开拓，走向长壁后退式炮采。煤层产状52730，煤层结构简单，一般不含夹矸，煤厚变化较大0752M，一般厚24M，西部见薄煤带。顶板岩性多为砂岩和砂质泥岩，底板多为砂质泥岩和泥岩，间接底板为细粒砂岩。单斜构造，采掘中未见断层和褶曲。以顶板淋水为主，矿井正常涌水量14M3/H，最大56M3/H。到2005年底，该矿累计动用地质储量约372万T，该矿现开拓至200M水平，工作面东西两翼长约110470M，三个采空区，一次采全高，矿井属低瓦斯矿井。邻近君鑫煤矿的南部和西部边界为君鑫二矿的东部和北部边界，于1996年建井，2000年建成投产，开采二1煤层，斜井开拓，走向长壁后退式炮采。设计年生产能力30万T，2005年始达30万T/A的设计能力。现矿井揭露二1煤层走向近东西，倾向北，具体产状1029，煤层结构简单，偶含夹矸，矿井揭露煤厚变化较大，04122M，一般厚34M，东西见两个薄煤带，贫煤，顶板多为砂岩和泥岩，局部有伪顶为炭质泥岩，底板多为砂质泥岩和泥岩。采掘中未见断层和褶曲，单斜构造。矿井来水以顶板淋水为主，原来正常涌水量为3040M3/H，现正常涌水量15M3/H，最大涌水量70M3/H。矿井现按煤与瓦斯突出矿井进行管理。11位置与交通君鑫二矿位于登封市石道乡和君召乡交界处的上沃村，北东距登封市约25KM，南距汝州市约25KM，行政区划隶属君召乡管辖。伊川登封的公路从距矿区北约2KM处通过，区内有至石道乡和临汝镇等的乡级公路穿过，且登封煤田专用铁路从矿区北部通过，交通便利，如图11所示。4图11交通位置示意图12矿区地质121区域地质特征1211沉积特征本区地处华北晚古生代巨型拗陷沉积盆地南带之西南隅，接近华北地台西南缘的伏牛古陆和中条古陆。盆地基底地层为下古生界寒武系上统崮山组（3G）地层。华北地台经历了1315亿年的风化剥蚀后，至晚石炭世中晚期,海水自NE、E方向侵入，盆地基底持续缓慢下沉的同时，接受沉积，形成了巨厚的陆表海碳酸盐台地碎屑堡岛复合沉积体积（C2地层）和多旋回浅水三角洲含煤建造沉积体系P1SHP2S地层），本区主要可采煤层二1煤就寓于其中。5到了晚二叠世早期末，南部古特提斯洋壳对华北板块俯冲加剧，致使包括本区在内的豫西地形增高，演化为陆缘近海湖沉积（P2SH地层），从而基本结束含煤沉积。从中生代三叠纪末到新生代早古近纪中期末，本区发生重大板内变形和构造分异。首先为三叠纪末的印支运动,总体表现为EW向嵩淮隆起和EW向断裂，缺失J1K3地层。其次，为侏罗纪末期的燕山早期运动,在本区主要表现为一系列NW向走滑断裂和走滑扭动嵩箕弧。其三为白垩纪末期的燕山晚期运动,形成一系列NE向断裂和NE向单断型箕状断陷小盆地。其四为新生代古近纪始新世末的喜马拉雅运动,形成EW向断陷盆地和EW、NW向断裂以及断块基础上的重力滑动构造。之后，地壳又进入相对稳定发展阶段，覆盖了NQ构造层，并造成目前豫西低山丘陵剥蚀和豫东平原沉积的地貌分异景观和煤层赋存格局。1212区域地层本区地层属华北地层区豫西地层分区嵩山地层小区。基底为元古界登封群、嵩山群及震旦系的古老变质岩。矿区范围属半掩盖类型，大部被新生界NQ松散层所覆盖，局部有基岩出露，矿区南部有大面积下古生界寒武系地层出露，区内地层自老而新有下古生界寒武系、上古生界的石炭系、二叠系，中生界的三叠系地层，缺失奥陶系、志留系、泥盆系以及石炭系下统地层，新生界第四系和新近系地层不整合于下伏各系地层之上。1213区域构造本区位于登封煤田马岭山勘查区之西段，区域构造属华北板块嵩箕构造区秦岭纬向构造带东段之嵩山、箕山两背斜之间的颖阳芦店向斜南翼西段。受不同时期构造应力的影响，区内发育有近东西、北西、北东三组不同时期的断裂构造和后期的面状滑动构造。122矿区地质1221地层根据钻孔揭露和地表出露情况，矿区地层自老而新有寒武系、6石炭系、二叠系、三叠系、新近系及第四系。（1）寒武系（）中统张夏组（2ZH）灰至深灰色，厚层状细晶鲕状石灰岩，下部具豆状及肾状结构，与下伏徐庄组（2X）整合接触，区域厚124M，产三叶虫化石。上统崮山组（3G）灰色，厚至巨厚层状白云质灰岩，含不均一的鲕粒，中夹薄层泥岩和砾屑灰岩，顶部溶洞发育，常有本溪组的铝质岩或铝质泥岩充填，与下伏张夏组连续沉积，区域厚21242M。矿区钻孔揭露该层厚度4553M。（2）石炭系（C）地表裸露零星的上统本溪组和太原组地层，缺失下统，与下伏寒武系崮山组地层呈平行不整合接触，平均厚度4444M。本溪组（C2B）上部为灰至深灰色铝质岩，具豆状、鲕状结构；下部为灰色铝质泥岩，含黄铁矿结核。本组厚2981362M，平均厚758M。太原组（C2T）下自一1煤层底板之底，上至L9灰岩或菱铁质泥岩顶部，该组岩层厚度变化较大，厚17894524M，平均3686M。主要由石灰岩、泥岩、砂质泥岩、薄煤层及炭质泥岩、砂岩组成。依据岩性组合特征可分为三段下部灰岩段、中部碎屑岩段和上部灰岩段。产丰富的蜓等动植物化石。（3）二叠系（P）自太原组L9灰岩或菱铁质泥岩顶部，至三叠系下统圈门组金斗山砂岩底界。主要由山西组、下石盒子组、上石盒子组、石千峰组组成，地层总厚度86126M，与下伏地层整合接触。下统（P1）本统下自太原组L9灰岩或菱铁质泥岩顶部，上至田家沟砂岩（ST）之底，包括山西组和下石盒子组。本统平均厚34954M，与下7伏地层呈整合接触。1山西组（P1）下自太原组L9灰岩或菱铁质泥岩顶部，上至砂锅窑砂岩（SS）之底。为一套灰至深灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细粒砂岩及煤层组成的含煤地层。二1煤层赋存于该组的下部，属全区可采煤层。二1煤层顶板大占砂岩（SD）为中细粒砂岩，以层面含炭质及大量白云母为典型特征,局部相变为砂质泥岩。本组上部的灰色泥岩、砂质泥岩具暗斑，含菱铁质假鲕（俗称小紫泥岩），是划分山西组的辅标志层。本组厚64508429M，厚平均7522M。2下石盒子组（P1X）下自砂锅窑砂岩（SS）底，上至田家沟砂岩（ST）底，含三、四、五、六共四个煤段。其岩性组合以砂岩、砂质泥岩、泥岩及不稳定的薄煤层组成。各煤段划分均以煤段底部的砂岩为界，其中三煤段不含煤层，四、六煤段偶见薄煤层，但均不可采。仅五煤段中部五3煤层属大部可采煤层。三煤段底部的砂锅窑砂岩（SS）为灰或灰白色厚层状中、粗粒石英砂岩，具大型板状、槽状层理，含泥质团块和石英质小砾石，层位稳定，为全区主要标志层之一，也是山西组与下石盒子组的分界砂岩；其上部为浅灰色、绿灰及紫红色泥岩、砂质泥岩，含紫斑及鲕粒（俗称大紫泥岩），层位稳定，是划分地层的良好标志。本组平均厚27432M。产植物化石。上统（P2）下自田家沟砂岩（ST）底，上至三叠系下统金斗山砂岩之底。地层平均厚51172M，包括上石盒子组和石千峰组。与下伏地层呈整合接触。1上石盒子组（P2S）下自田家沟砂岩（ST）底，上至平顶山砂岩（SP）底。含七、八、九共三个煤段。其岩性由灰、灰绿色、浅灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩及细、中粒砂岩组成，偶夹薄煤层。中部常发育23层薄层状8硅质泥岩。七煤段底部的田家沟砂岩为灰至灰白色中粒长石石英砂岩，具板状和楔状层理，石英含量8085，长石1520，硅质胶结，层位稳定，是上、下石盒子组分界的重要标志。本组厚1745023400M，平均厚20859M。该组在本区基本被剥蚀。2石千峰组（P2SH）下自平顶山砂岩之底，上至金斗山砂岩（SJ）之底，厚30313M，下段平顶山段在本区被剥蚀，本区北部有露头出露形成高山，与下伏地层呈整合接触。平顶山段（P2SH1）该段岩性单一，厚度稳定。岩性为灰白色厚至巨厚层状中粒长石石英砂岩，成份主要为石英，次为长石，硅质胶结，具大型板状斜层理，为上细下粗的正粒序。地表常构成山峰，是寻找二叠系煤系地层的良好标志。本段地层区域厚7385M，该段在本区被剥蚀贻尽。上部地层均被剥蚀，不在叙述。（4）第四系（Q）广泛分布全区，成因类型主要为残坡积及冲洪积。岩性有粘土、粉质粘土、残坡积碎石及疏松砾石层，顶部常有腐植土。据钻孔揭露厚11464M,平均厚656M。以角度不整合超覆于其它各系地层之上。1222构造1）构造特征矿区总体构造特征为一走向近东西、倾向北的单斜构造，区内尚没有断裂构造揭露。邻近矿区东北边界处发育有马F37断层、马F21断层，均未下切至二1煤层。（1）马F37正断层位于芦家坡村东,走向8085,倾向北，倾角78，长约08KM，落差24M。地表被掩盖，据上沃烟煤矿三水平11051工作面下付巷主井东420520M处穿见该断层北部下降盘七煤底田家沟砂岩与南部上升盘七2煤层接触，缺失地层约35M；5302孔孔深246M9处见到五煤段下部及四煤段上部地层缺失30M；5403孔孔深370M处见四煤段地层缺失45M（和马F21断层的叠加断距）。该断层控制为查明。（2）马F21正断层位于54勘探线东侧，为一走向近于南北、倾向西、倾角70的正断层。延展约12KM，落差约20M。本断层地表清晰，可见断层面及破碎带。七2煤层露头被错开，5402孔于孔深21455M和5403孔孔深370M处均有地层缺失现象。控制程度为查明。2）构造复杂程度该区地层产状存在一定变化，绝大部分走向近东西，仅西北部发育有走向近东西向的断层2条。均不下切二1煤层，据煤、泥炭地质勘查规范附录D12，该区地质构造复杂程度可定为简单。1223岩浆岩矿区内无岩浆岩。13煤层131含煤性区内含煤地层为太原组、山西组及下石盒子组地层（上石盒子组地层均被剥蚀），总厚度38640M，区内有钻孔5个，揭露六个含煤段，见煤18层，煤层平均总厚度1077M，含煤系数28，二1煤层为本矿主采煤层，全区可采，其它煤层均不可采。钻孔各煤段含煤性及煤层发育特征见表12。表12各煤段含煤性及含煤特征简表地层代号见煤厚度（M）煤层评价系统组煤段煤层名称穿过点见煤点两极值平均值发育程度可采性六煤段六211024024偶见不可采五511036036偶见不可采五411036036偶见不可采五311071071较发育不可采PP1P1X五煤段五211023023较发育不可采10四煤段四322027036032较发育不可采二5520036010偶见不可采二3510027005偶见不可采二2520059023不发育不可采P1SH二煤段二150871452345发育全区可采一851偶见不可采一7540056039较发育不可采一6540037026较发育不可采一5530069025较发育不可采一4510029006偶见不可采一3540041025较发育不可采一2540068030较发育不可采CC2C2T一煤段一1520036013不发育不可采132可采煤层由上表可见，本区可采煤层仅二1煤层资源储量，其它煤层均不可采。二1煤层为本矿的主采煤层，位于山西组下部大占砂岩之下，距上部香炭砂岩约30M、砂锅砂岩约68M，距下部L7灰岩约11M。区内穿过该层位的钻孔有5个,全部见煤，煤厚0871452M，加上矿井揭露的37个煤厚点，平均345M。煤层较稳定，全区可采。在5个见煤钻孔中可采点5个，占100；另据生产矿井揭露，局部见有零星分布的小范围的不可采之薄煤带，其长轴方向约北北东向，薄煤带约占揭露面积的3，煤厚变化趋势总体是西厚东薄，局部煤层有突然增厚现象（B631），煤层结构简单，偶含一层夹矸，夹矸岩性为泥岩和炭质泥岩。顶板岩性多为砂岩和砂质泥岩，底板岩性多为泥岩和砂质泥岩。煤层埋深30430M，煤层底板标高为440100M。总之，该煤层钻孔控制和揭露程度较高，总体上属较稳定煤层。133煤质二1煤为本矿限采煤层，以下仅叙述二1煤层。1331煤的物理性质及煤岩特征111）物理性质二1煤黑色，条痕黑色，参差状断口，由于受后期构造作用，煤的原生结构已不复存在，以粉状、鳞片状为主，揉皱镜面发育，主要粒度在1MM以下，煤层中局部可见结核状硫化物。煤的视密度139T/M3，孔隙度8左右。视电阻率在60150/CM之间。经落下试验法测定，25毫米级的块煤产率为2940，属低强度煤。据区外5004孔取样并经哈特葛罗夫法测定，其可磨性系数分别为162、137，大于100，属易磨碎煤。据西邻（距本区约3KM）友谊煤矿筛浮大样对二1煤的物理机械性能测定，原煤静止角395，摩擦角302，散煤重090T/M3，如表13所示。表13友谊煤矿二1煤物理机械性能测定结果采样地点粒级MM项目原煤5050252513130静止角395395395390400磨擦角302252315305335友谊煤矿散煤重T/M30900860940870942）煤岩特征据显微煤岩鉴定，煤中有机组分含量平均为9081，其中镜质组与半镜质组为8658，占有机组分的9534，并以均匀无结构镜质体为主，次为条带状，不规则状的镜质基质体及碎片状半镜基质体。偶见透镜状木质体，木质镜质体、镜质结构体及镜质浑圆体和半镜浑圆体。丝炭化组分为423，占有机组分的466，主要为半丝基质体，呈碎片状分布，偶见透镜状的半丝质体、木镜半丝质体及半丝浑圆体。无机显微组分含量平均为919，并以粘土矿物为主，多呈星散状，团块状以及浸染状分布，胞腔充填状、透镜状、条带状较为少见；黄铁矿多呈星散状、偶见团块状和胞腔充填状；方解石呈脉状与碎片状，石英呈粒状分布。依据1966年地科院地矿所提出的我国腐植煤的显微煤岩类型分类方案，本区二1煤层显微煤岩定量，12应属弱矿化矿化的亮煤型和暗亮煤型。镜煤平均最大反射率为211214，属烟煤第VI变质阶段。1332煤的化学性质及工艺性能1）煤的化学性质灰分（AD）二1煤层经钻孔取样化验，原煤灰分产率为11021919，平均1503，介于10011600、16012900两区间。据GB/T1522412004标准（动力用煤），总体属低灰煤。该煤经140密度液洗选后，平均浮煤灰分产率为619（19点），理论降灰率为588。经计算灰分变化的标准差为2644，说明灰分变化幅度较小。据煤灰成分分析，难熔矿物中SIO2所占比例较大，平均为4297，AL2O3为2859（见表14）。灰熔融性软化温度（ST）平均为1336，据MT/T85312000标准，应属中等软化温度灰（MST）。表14二1煤层灰成分、灰熔融性分析结果表原煤煤灰成分分析（百分数/点数）SIO2AL2O3FE2O3TIO2CAOMGOSO3K2ONA2OST（）4297728597788709979167094763970332034213363硫分（ST，D）二1煤层原煤全硫含量为027224，平均含量077。折算后的干燥基全硫ST,D（基准发热量240/实测发热量2996）实测干燥基全硫077062，据GB/T1522422004标准（动力煤中无烟煤和烟煤硫分分级），属特低硫低硫煤，总体属低硫煤。该煤经140密度液洗选后，浮煤全硫含量平均为044（12点），脱硫率为416。原煤硫分变化标准差为0597，标明硫分含量变化幅度中等。磷（PD）、砷（ASD）、氯（CLD）13磷含量为00200065，平均00384点，在于00100050和0050010两区间，按MT/T5621996标准确定，属低磷中磷分煤，总体为低磷分煤。砷含量为0840PPM，平均含量22PPM（5点），40PPM，据MT/T8031999标准，属一级含砷煤，可作食品工业用煤（80PPM）。氯含量经两孔取样测定，含量为002，0050，据MT/T5971996标准，属特低氯煤，用于锅炉燃烧对炉壁和管道腐蚀作用小。挥发分（VDAF）二1煤浮煤干燥无灰基挥发分（VDAF）为12571550，平均1457，介于10002000之间。据MT/T8492000标准，应属低挥发分煤。煤的元素组成二1煤的元素组成主要为碳、氢、氧、氮、硫（见表15）。表15二1煤元素分析结果汇总表（平均值/点数）原煤分析（）浮煤分析（）CDAFHDAFNDAFODAFSDAFCDAFHDAFNDAFODAFSDAFH/C90135409515254265914844134152428740538由上表可知，经洗选后二1煤浮煤干燥无灰基碳元素比原煤相对增加148，氢递增097，氮相对稳定，氧硫相对减少3263。发热量二1煤原煤干燥基恒容高位发热量（QGR，V，D）值为28343155MJ/KG，平均为2996MJ/KG2960MJ/KG，因此根据GB/T1522432004标准，该煤应属特高热值煤。总之，二1煤属低灰、低硫、低磷分、一级含砷、特低氯、低挥发分、特高热值煤。134煤类及煤质综合评价1341煤类确定14依据现行的中国煤炭分类国家标准（GB575186），浮煤干燥无灰基挥发分VDAF及粘结指数G、胶质层最大厚度（Y）等为划分指标。二1煤层干燥无灰基挥发分（VDAF）两极值为12571550，平均1457（15点）,粘结指数（G）为0，胶质层最大厚度Y值为0MM，判定本区二1煤应属贫煤）PM数码11）。1342煤质综合评价二1煤属低灰、低硫、低磷分、一级含砷、特低氯、低挥发分、总体特高热值煤，同时具有中等软化温度灰、低特低强度、高热稳定性、化学反应能力中等、中等结渣性、中等可选等特性。据此，本区二1煤层适宜火力发电及沸腾层发生炉用煤和民用型煤。14瓦斯141钻孔瓦斯分析据邻区10个钻孔瓦斯样分析结果，二1煤瓦斯成份CH4在80389502之间，平均8187；CO2在106983之间，平均522；N2在0151373之间，平均425。瓦斯含量CH4在2541805M3/TR之间，平均980M3/TR；CO2在019089M3/TR之间，N2在013078M3/TR之间。142矿井瓦斯鉴定根据新建煤矿1976年、1979年瓦斯鉴定结果，平均相对瓦斯涌出量128345M3/TD，但1971年该矿在浅部曾发生瓦斯突出事故，根据防治煤与瓦斯突出规定的相关规定，该矿井属煤与瓦斯突出矿井；原宏发煤矿和杜家湾煤矿属低瓦斯矿井；总之，君鑫二矿属煤与瓦斯突出矿井。15煤尘与自燃151煤尘据2004年煤炭科学研究总院重庆分院煤尘爆炸性鉴定报告本15区二1煤层火焰长5MM，抑止煤尘爆炸最低岩粉量为10，属有煤尘爆炸危险性的煤层。152煤的自燃据2004年煤炭科学研究总院重庆分院煤炭自燃倾向等级签定报告本区二1煤层还原样燃点为405，氧化样402，还原样与氧化样燃点温差T13为15,自燃倾向属类，为不易自燃煤层。16地温测温钻孔的井底温度变化区间为22143120，测温深度352866M，纵观全区主要为低于31的低温区。二1煤层其底板钻孔测温为20183106，平均2635其中仅5004孔为3106。矿区测温钻孔全部进行了平均地温梯度计算，其梯度值为166188/100M，平均为177/100M，低于地壳的平均值333/100M，故矿区属低温低梯度变化区，为低温低梯度的地温场，二1煤层大部不存在热害。17邻近矿井发生煤与瓦斯突出情况根据君鑫二矿二1煤层资源储量核实分割报告提供的资料，新建煤矿在浅部露头于1971年因通风不畅发生过瓦斯突出事故。根据君鑫煤业有限责任公司二1煤层资源储量核实分割报告提供的资料，邻近君鑫煤矿二1煤层钻孔瓦斯样分析结果见表16。可以看出，瓦斯成份CH4在80389502之间，平均8187；CO2在106983之间，平均522；N2在0151373之间，平均425。瓦斯含量CH4在2541805M3/TDAF之间，平均980M3/TDAF；CO2在019089M3/TDAF之间，N2在013078M3/TDAF之间。结合现生产矿井情况，预计矿井150M水平以浅为瓦斯风化带，以深为瓦斯带。表16二1煤瓦斯成份分析结果表16瓦斯成份瓦斯含量ML/GDAF孔号煤底标高MCO2CH4N2CO2CH4N2甲烷含量M3/T评价50043379021893174650208340421668合格520434395468950203008918050061805合格540217008573941201506710980141098合格54030649838895122041372005744参考5502642310689059890087050781269合格5604201096199241140059886013886合格57032695986278341304029267044267废570565524719011518018347020347合格5706277074319398171034746022746合格5803151258980381373019254043254参考煤科总院沈阳研究院对君鑫煤矿二1煤层进行突出危险性鉴定。在100M标高以上，二1煤层的破坏类型为类；坚固性系数F为026045，最小为026；瓦斯放散初速度P指标为16602621，最大为2621；瓦斯压力为02300478MPA，鉴定结论为在100M标高以上二1煤层无突出危险性。但是随着矿井采掘的延深，二1煤层瓦斯压力和瓦斯含量越来越大。君鑫煤矿在11081工作面运输下山掘进时发生了突出，突出煤量约15T，瓦斯量约1918M3，突出点标高在632M。根据防治煤与瓦斯突出规定第三条，君鑫煤业有限责任公司二1煤层为突出煤层。君鑫二矿的邻近矿井二1煤层煤与瓦斯突出非常严重，如2006年2月10日18时30分左右，位于登封境内的马岭山煤矿正在井下进行打钻预测瓦斯时，打钻诱导二1煤发生煤与瓦斯突出事故，突出瓦斯3万多M3，突出煤量达200多T，造成15人死亡。2007年5月16日3时30分，登封市颍阳镇王堂村马岭山煤矿副斜井十三平巷掘进工作面发生煤与瓦斯突出事故，突出煤量约304T，突出瓦斯量约1163M3，造成5名工人死亡。172008年9月21日0时55分，登封市郑州广贤工贸有限公司新丰二矿62011下副巷掘进工作面在打钻作业时诱发煤与瓦斯突出，造成37人死亡、7人受伤。2010年3月31日19时20分，伊川县国民煤业有限公司井下发生煤与瓦斯突出事故，瓦斯逆流到地面副井口遇火引起爆炸和燃烧。事故造成44人死亡，26人受伤。2010年8月2日23点19分，登封市白坪乡境内的郑煤集团三元东煤矿在巷道掘进时发生重大煤与瓦斯突出事故，造成16人死亡。2区域突出危险性预测的原则及依据21区域突出危险性预测的原则1）防治煤与瓦斯突出规定第三十三条的规定，突出矿井应当对突出煤层进行区域突出危险性预测（以下简称区域预测）。经区域预测后，突出煤层划分为突出危险区和无突出危险区。未进行区域预测的区域视为突出危险区。2）防治煤与瓦斯突出规定第四十二条的规定，区域预测一般根据煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析的方法进行，也可以采用其他经试验证实有效的方法。3）防治煤与瓦斯突出规定第四十三条的规定，根据煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析的区域预测方法应当按照下列要求进行（一）煤层瓦斯风化带为无突出危险区域；（二）根据已开采区域确切掌握的煤层赋存特征、地质构造条件、突出分布的规律和对预测区域煤层地质构造的探测、预测结果，18采用瓦斯地质分析的方法划分出突出危险区域。当突出点及具有明显突出预兆的位置分布与构造带有直接关系时，则根据上部区域突出点及具有明显突出预兆的位置分布与地质构造的关系确定构造线两侧突出危险区边缘到构造线的最远距离，并结合下部区域的地质构造分布划分出下部区域构造线两侧的突出危险区；否则，在同一地质单元内，突出点及具有明显突出预兆的位置以上20M（埋深）及以下的范围为突出危险区（如图21）；（三）在上述（一）、（二）项划分出的无突出危险区和突出危险区以外的区域，应当根据煤层瓦斯压力P进行预测。如果没有或者缺少煤层瓦斯压力资料，也可根据煤层瓦斯含量W进行预测。预测所依据的临界值应根据试验考察确定，在确定前可暂按表21预测。450350450350126图21根据瓦斯地质分析划分突出危险区域示意图1断层；2突出点；3上部区域突出点在断层两侧的最远距离线；4推测下部区域断层两侧突出危险区边界线；5推测下部区域突出危险区上边界线；6突出危险区（阴影部分）表21根据煤层瓦斯压力或瓦斯含量进行区域预测的临界值瓦斯压力P（MPA）瓦斯含量W（M3/T）区域类别19P074W8无突出危险区其他情况突出危险区4）防治煤与瓦斯突出规定第四十四条的规定，采用防治煤与瓦斯突出规定第四十三条进行开拓后区域预测时，还应当符合下列要求（一）预测所主要依据的煤层瓦斯压力、瓦斯含量等参数应为井下实测数据；（二）测定煤层瓦斯压力、瓦斯含量等参数的测试点在不同地质单元内根据其范围、地质复杂程度等实际情况和条件分别布置；同一地质单元内沿煤层走向布置测试点不少于2个，沿倾向不少于3个，并有测试点位于埋深最大的开拓工程部位。5）在地质构造控制的同一块段内，其突出危险程度一般随埋藏深度增加而加大，所以区域突出危险性预测可按照标高进行；6）防治煤与瓦斯突出规定第七十条规定，工作面地质构造、采掘作业及钻孔等发生的各种现象主要有以下方面（一）煤层的构造破坏带，包括断层、剧烈褶曲、火成岩侵入等；（二）煤层赋存条件急剧变化；（三）采掘应力叠加；（四）工作面出现喷孔、顶钻等动力现象；（五）工作面出现明显的突出预兆。在突出煤层，当出现上述第（四）、（五）情况时，应判定为突出危险工作面；当有上述第（一）、（二）、（三）情况时，除已经实施了工作面防突措施的以外，应视为突出危险工作面并实施相关措施。7）无突出危险区是突出煤层在开采过程中，未采取防突措施而没有发生过矿井瓦斯动力现象的区域或已确切掌握煤层突出危险区域的分布规律，并且有可靠的预测资料确认的无突出危险的区域。2022区域突出危险性预测的依据区域突出危险性预测应以实际发生的突出现象以及突出区域预测单项指标和综合指标为依据。221单项指标防治煤与瓦斯突出规定第十三条的规定，当动力现象特征不明显或者没有动力现象时，应当根据实际测定的煤层最大瓦斯压力P、软分层煤的破坏类型、煤的瓦斯放散初速度P和煤的坚固性系数F等指标进行鉴定。全部指标均达到或者超过表22所列的临界值的，确定为突出煤层。表22突出煤层鉴定的单项指标临界值煤层破坏类型瓦斯放散初速度P坚固性系数F瓦斯压力（相对压力）P（MPA）临界值、1005074划分突出危险区一般应符合下列要求1）在上水平发生过一次突出的区域，下水平的垂直对应区域应预测为突出危险区；2）根据上水平突出点分布与地质构造的关系，确定突出点距构造线两侧的最远距离线，并结合地质部门提供的下水平或下部采区的地质构造分布，按照下水平构造线两侧的最远距离线向下推测下水平或下部采区的突出危险区域。222煤层瓦斯含量防治煤与瓦斯突出规定第四十三条第三款之规定在上述（一）、（二）项划分出的无突出危险区和突出危险区以外的区域，应当根据煤层瓦斯压力P进行预测。如果没有或者缺少煤层瓦斯压力资料，也可根据煤层瓦斯含量W进行预测。预测所依据的临界值应根据试验考察确定，在确定前可暂按表21预测。223掘进工作面突出预测指标21根据防治煤与瓦斯突出规定第七十五条，采用钻屑指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性时，应按照下列步骤进行1）在煤巷掘进工作面打2个（倾斜和急倾斜煤层）或3个（缓倾斜煤层）直径42MM、孔深810M的钻孔，钻孔布置见图22。图22钻屑指标法钻孔布置图2）钻孔每打1M测定钻屑量一次，每隔2M测定一次钻屑解吸指标。根据每个钻孔沿孔长每米的最大钻屑量和钻屑解吸指标或S1K预测工作面的突出危险性。2H采用钻屑指标法预测工作面突出危险性时，各项指标的突出危险临界值，应根据现场测定资料确定。如无实测资料时，可参照表23的数据确定工作面的突出危险性。表23用钻屑指标法预测煤巷掘进突出危险性的临界值钻屑量S钻屑瓦斯解吸指标H2PA钻屑瓦斯解吸指标K1（ML/G）05MIN（KG/M）（L/M）200056543）采用钻屑指标法预测突出危险性，当预测为无突出危险时，每预测循环应留有不小于2M的预测超前距。根据矿井实际情况，本次区域突出危险性预测是通过现场测定二1煤层瓦斯基础参数，分析二1煤层瓦斯的赋存规律。在现场观察二1煤的破坏类型，现场取煤样在实验室实测二1煤瓦斯放散初速度、煤层坚固性系数值及其他相关的突出危险指标，从而划分郑PF州登电德鑫煤业有限公司二1煤层的突出危险区域。810M24M巷道钻孔3二1煤层瓦斯赋存规律31二1煤层瓦斯压力赋存规律由于郑州登电德鑫煤业有限公司二1煤层瓦斯压力不具备直接测定的条件，所以本次二1煤层的瓦斯压力采用间接法计算。实测1112M标高处二1煤层的瓦斯含量为620M3/T，通过计算得到二1煤层的瓦斯压力为039MPA。郑州登电德鑫煤业有限公司二1煤层的瓦斯压力赋存规律可以参考邻近的君鑫煤矿二1煤层瓦斯压力的测定结果。中国矿业大学和煤科总院沈阳研究院对君鑫煤业二1煤层瓦斯压力测定的结果如表31和32所示。根据表31和表32瓦斯压力测定结果，做出二1煤层瓦斯压力随标高的变化关系曲线，如图31所示。研究获得了二1煤层瓦斯压力随标高的变化规律如下（31）06715PH式中，某一标高处的二1煤层瓦斯压力，MPA；P煤层标高，M。H可以看出，二1煤层瓦斯压力随着标高的增加而增加的趋势非常明显，二1煤层的瓦斯压力梯度为067MPA/HM。根据图31，做出二1煤层在不同标高处瓦斯压力的推算值，如表33所示。表31登封市君鑫煤业有限公司二1煤层瓦斯压力测定结果（沈阳研究院）孔号标高M垂深（M）表压读数MPA绝对压力MPA1985464008540354045421000333983670378047839720240119809831083（水压）49804539435501700270513869131640801300230表32登封市君鑫煤业有限公司二1煤层瓦斯压力测定结果（中国矿业大学）孔号位置见煤标高（M）垂深M表压读数（MPA）绝对压力（MPA）180大巷三部皮带头东133M处9779406048058280大巷二部皮带头东3495M处93401029039380大巷二部皮带头东1205M处9314170203480西大巷X5西39M处918541402035东翼皮带下山斜120M处38242708096东翼皮带下山斜120M处3577429035045780西大巷X5西19M处9144140203880大巷二部皮带头东1715M处894170304图31二1煤层瓦斯压力随标高的变化关系00204060811214161821501209060300306090120150标高/M瓦斯压力/MPQ实测瓦斯压力推算瓦斯压力表33二1煤层瓦斯压力推算值序号标高压力1150015212003531000494800625600756011673013686015699017610120196从表33可以看出，二1煤层瓦斯压力随着埋藏深度增大而增大。在标高150M120M，瓦斯压力为015MPA196MPA。二1煤层在标高100M处，瓦斯压力为049MPA，在60M标高处，瓦斯压力为075MPA。32二1煤层瓦斯含量赋存规律中国矿业大学工作人员在1103工作面取二1煤样，在中国矿业大学进行工业分析及吸附瓦斯常数测定，结果如表34所示。采用间接法计算二1煤的瓦斯含量，将参数代入如下瓦斯含量计算公式可得到二1煤层瓦斯含量。二1煤层瓦斯含量随标高的关系曲线如图32所示。21PMABPAWADAD103101式中煤层瓦斯含量，M3/T；吸附常数，试验温度下的极限吸附量，M3/T；A吸附常数，MPA1；B煤层瓦斯压力，MPA；P煤的灰分，；DA煤的水分，；AM煤的孔隙率，M3/M3；煤的容重（假比重），T/M3。表341103工作面二1煤层工业分析及吸附瓦斯常数采样地点1103工作面煤层二1煤项目单位数值项目单位数值吸附常数AM3/T288888水份MAD085吸附常数BMPA111216灰份AD1253相关系数R09957挥发份VDAF1535坚固性系数F018真密度DCG/CM3135放散初速度P33假密度DSG/CM3125瓦斯参数结果突出综合指标K吸附实验辅助测定孔隙率741根据二1煤层瓦斯压力梯度和瓦斯含量曲线可以得到二1煤层在不同标高处的煤层瓦斯压力和瓦斯含量的推算值，见表35。表35二1煤层瓦斯压力和瓦斯含量推算值序号标高压力游离瓦斯吸附瓦斯瓦斯含量11500150092872962120035021561581310004902969972848006203781284953009605710241081024681012141660300306090120150标高/M瓦斯含量/M3/T图32二1煤层瓦斯含量随标高的变化关系60116069111811877301360801195127686015609212601352990176104131414191012019611613611477从表35可以看出，二1煤层瓦斯含量随着埋藏深度增大而增大。在标高150M120M，瓦斯含量为296M3/T1477M3/T。二1煤层在标高120M处，瓦斯含量为581M3/T，在100M标高处，瓦斯含量为728M3/T。在100M标高以下时，二1煤层瓦斯含量大于8M3/T。中国矿业大学现场工作人员根据郑州登电德鑫煤业有限公司的煤层开拓情况与现场具有的施工条件，2011年4月23日在二1煤层八平巷东406M处（1煤样）、八平巷东395M处（2煤样）、八平巷东108M处（3煤样）、八平巷西41M处（4煤样）四个地点采集煤样4个进行了瓦斯含量测定；2011年6月11日在120M大巷西40M处（1、2）、100M处（3、4）、300M处（5）；11051下副巷36M处（6、7）、11051上副巷370M（8、9）、415M处（10、11）又布置了11个瓦斯含量取样钻孔。实测二1煤层的瓦斯含量结果如表36所示。由表36可以看出，二1煤层1煤样瓦斯含量为510M3/T（120M标高），2煤样瓦斯含量为444M3/T（125M标高），3煤样瓦斯含量为488M3/T（125M标高），4煤样瓦斯含量为424M3/T（135M标高）。1煤样瓦斯含量为52M3/T（1093M标高），2煤样瓦斯含量为400M3/T（1233M标高），3煤样瓦斯含量为51M3/T（1085M标高），4煤样瓦斯含量为41M3/T（1309M标高），5煤样瓦斯含量为43M3/T（109M标高），6煤样瓦斯含量为40M3/T（1256M标高），7煤样瓦斯含量为62M3/T（1112M标高），8煤样瓦斯含量为45M3/T（2035M标高），9煤样瓦斯含量为49M3/T（190M标高），10煤样瓦斯含量为56M3/T（2054M标高），11煤样瓦斯含量为41M3/T（189M标高）。二1煤层在120M大巷处实测最大瓦斯含量为620M3/T，现场实测瓦斯含量与瓦斯含量推算值较为吻合。表36直接法测定二1煤层瓦斯含量结果表煤样1煤样2煤样3煤样4煤样1煤样2煤样3煤样4煤样煤样重量G19332301521419210167198165标高/M1201251251351093123310851309解吸瓦斯量ML/G0250030110080167004801820048损失瓦斯量ML/G0060030050080197011401310103瓦斯残存量M3/T479438472408483383475397瓦斯含量M3/T51044448842452405141煤样5煤样6煤样7煤样8煤样9煤样10煤样11煤样煤样重量G205217162230190187223标高/M1091256111220351902054189解吸瓦斯量ML/G0098003708640035025307540036损失瓦斯量ML/G0088008501750087010710330080瓦斯残存量M3/T40838452438456386395瓦斯含量M3/T4340624549564133二1煤层突出指标分析331二1煤样的破坏类型煤的破坏类型主要通过对煤矿井下煤的赋存情况进行现场考察，直接观察煤体受力破坏情况，通过煤的光泽、构造、节理、断口、手试强度等特征来进行判断。中国矿业大学现场工作人员在郑州登电德鑫煤业有限公司二1煤层1103工作面采集一个煤样进行现场勘查。现场勘查结果简述如下该工作面二1煤层发现有软分层，煤呈半亮与半暗，有细小碎块，层理较紊无次序，节理不清，系统不发达，次生节理密度大，用手捻之成粉末，硬度低，属于类破坏煤。332瓦斯放散初速度中国矿业大学现场工作人员在郑州登电德鑫煤业有限公司二1煤层1103工作面采集了一个煤样送实验室进行瓦斯放散初速度的测定，结果见表37所示。可以看出，二1煤层瓦斯放散初速度为33，大于防治煤与瓦斯突出规定的临界值10。表37二1煤的瓦斯放散初速度测定结果表采样地点煤层瓦斯放散初速度P1103工作面二1煤层33333煤的坚固性系数F值中国矿业大学现场工作人员在郑州登电德鑫煤业有限公司二1煤层1103工作面采集了一个煤样送实验室进行煤的坚固性系数的测定，结果见表38所示。可以看出，二1煤坚固性系数为018，小于防治煤与瓦斯突出规定的临界值05。表38二1煤的瓦斯放散初速度测定结果表采样地点煤层坚固性系数F1103工作面二1煤层01834二1煤层瓦斯赋存规律分析郑州登电德鑫煤业有限公司二1煤层瓦斯赋存规律如下（1）瓦斯分带本区由浅至深瓦斯分带明显，依次出现瓦斯风化带及甲烷带，各带的展布方向大致与煤层走向平行或斜交，瓦斯风化带大体在煤层底板标高150M以浅，CH4成分80，CH4含量21477M3/T。（2）瓦斯压力、瓦斯含量随深度增加而增大区内二1煤层瓦斯含量由西向东走向上逐渐降低，变化明显，在倾向上由南向北随煤层埋藏深度的增加逐渐增高，且瓦斯分布具有不均衡性。二1煤层在底板标高150M120M，瓦斯压力为015MPA196MPA，瓦斯含量为296M3/T1477M3/T。在二1煤层底板标高100M处，瓦斯压力为049MPA，瓦斯含量为728M3/T。在标高100M以下，预测二1煤层瓦斯含量将大于8M3/T。（3）瓦斯含量与地质构造的关系区内构造相对简单，仅区外东北部发育两条近东西向断层,均未下切至二1煤层，对二