永盛煤矿南井煤层瓦斯突出危险性评价

永盛煤矿南井煤层瓦斯突出危险性评价

1永盛煤矿南井永胜煤矿南井是贵州省福都市与毕节地区交界处的一个新井。位于吴家角斜井和9号矿。斜井采用开放法，设计能力120万吨。永盛煤矿南井为基建矿井,地处永盛井田西北块段,东北部与盛远煤矿三、四采区相邻。永盛矿南井西北边界为2#煤层+1700m以67°向本井田方向划界,东以拱桥河及三岔河东压煤边界与木冲沟四采区接壤,西南以F1和F2断层为界,南以F5-1、F5断层一线为边界。走向长约3.7km,倾斜宽约1.0～1.3km,井田面积约4.2km2。2高瓦斯突出矿井永盛煤矿南井于2009年9月进行了矿井瓦斯等级鉴定:矿井绝对瓦斯涌出量为6.86m3/min,绝对二氧化碳涌出量为0.73m3/min。同处吴家向斜内的永盛煤矿东井和盛远煤矿均为高瓦斯突出矿井。永盛煤矿东井主采2#和11#煤层,盛远煤矿主采4#、9#和11#煤层。截至2009年10月,永盛煤矿东井共发生17次煤与瓦斯突出,突出均发生在11#煤层。盛远煤矿曾发生过5次煤与瓦斯突出,突出也均发生在11#煤层。永盛煤矿南井是按煤与瓦斯突出矿井进行设计和管理的,但迄今为止未发生过煤与瓦斯突出等动力现象。3现场实测瓦斯自然溢出量的实测根据《煤矿安全规程》、《防治煤与瓦斯突出规定》和《煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法》和相关行业规范标准的有关规定,结合永盛煤矿南井开拓系统,决定采取下列技术方案:1)在主斜井、副斜井、轨道下山、1450轨道石门等适当位置分别布置2#和9#煤层的测压钻孔。2)运用测压孔现场实测2#和9#煤层的原始瓦斯压力和钻孔瓦斯自然涌出量。3)分别取2#和9#煤层的全层及软分层煤样各1份,在实验室对煤样进行煤的工业分析,测定瓦斯吸附常数a、b值、煤的孔隙率以及煤的坚固性系数f、瓦斯放散初速度△p等基础参数。4)在现场及实验室测定的基础上,通过分析、计算确定煤层的瓦斯含量、煤层透气性系数及钻孔瓦斯涌出衰减系数等参数,对永盛煤矿南井2#、9#煤层突出危险性进行评价。3.1基础表1中碳排放量的测量和分析3.1.1测压钻孔参数及测定结果分析永盛煤矿南井2#和9#煤层原始瓦斯压力的测定按国家安全生产行业标准《煤矿井下煤层瓦斯压力直接测定方法》的规定进行,采用注浆封孔和被动式测压法。1)测压钻孔布置原则。测压孔见煤点与地质构造裂隙带、巷道的卸压圈和采动影响范围至少要大于40m;同一地点设2个测压孔的见煤点的距离应大于20m。2)测压钻孔参数。向上或者顺层测压钻孔开孔直径都为65mm至直终孔。本次测压钻孔均为穿层钻孔。测压钻孔竣工参数见表1。3)测定结果。为了提高测试结果的可靠性,在同一地点(或相近垂深)至少应布置2个钻孔。各钻孔在封孔后,定期进行瓦斯压力观测,直到压力稳定为止。各测压地点及各钻孔测得的相对瓦斯压力见表1。根据《测压标准》要求,同一地点煤层瓦斯压力取该点最大值,同一煤层以各测点的最大瓦斯压力作为该煤层的瓦斯压力。永盛煤矿南井2#煤层在+1543.8m(埋深350.5m)处测定的瓦斯压力为3.60MPa;9#煤层在+1460.7m(埋深406.4m)处测定的瓦斯压力为3.38MPa,为各自煤层所有测压钻孔中的最大瓦斯压力,此值作为本次测定的2#和9#煤层的原始瓦斯压力。3.1.2煤层破坏类型分类特征实验室煤样瓦斯参数测定包括煤的工业分析、瓦斯吸附常数、真(视)密度、孔隙率、瓦斯放散初速度、坚固性系数等。本次实验室参数测定的煤样为每层煤2组(1组全分层煤样和1组软分层煤样),2#煤层的全层和软分层煤样均取自主井2#煤层揭露点,9#煤层的全层和软分层煤样均取自运输上山胶带机头检修斜巷。1)煤的破坏类型。根据《鉴定规范》中附录A对煤的破坏类型分类特征的描述,煤的破坏类型可分为5类。通过对永盛煤矿南井2#和9#煤层巷道已揭露的煤层现场勘查,2#和9#煤层的破坏类型绝大多数为Ⅲ类,局部地段为Ⅳ类,故永盛煤矿南井2#和9#煤层煤层破坏类型为Ⅲ～Ⅳ类。2)瓦斯放散初速度。采用刻槽取样法,在永盛煤矿南井2#和9#煤层不同地点采集软分层煤样2个,实验室根据《鉴定规范》中附录B规定的方法以及相关操作规程进行测定,测定结果为:永盛煤矿南井2#煤层瓦斯放散初速度△p均为16;9#煤层瓦斯放散初速度△p为14。3)煤的坚固性系数。采用刻槽取样法,在永盛煤矿南井2#、9#煤层不同地点采集软分层煤样2个,实验室根据《煤的坚固性系数的测定方法》(MT/49-1987)中规定的方法以及相关操作规程进行测定,测定结果为:永盛煤矿南井2#煤的坚固性系数f值为0.24,9#煤的坚固性系数f值为0.33。4)煤层瓦斯含量。根据煤的工业分析及瓦斯吸附常数等参数,计算得出永盛煤矿南井2#和9#煤层采样点处的瓦斯含量(原煤)分别为14.2m3/t,11.5m3/t。4煤炭突出风险评价4.1突出煤层的确定实验室测试和现场测定的永盛煤矿南井2#、9#煤层突出危险性单项指标表明:永盛煤矿南井2#、9#煤层的破坏类型、瓦斯放散初速度指标(△p)、煤的坚固性系数(f)、瓦斯压力均超过了《规定》规定的临界值。根据《规定》第13条规定: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全部指标均达到或者超过规定的临界值的,确定为突出煤层。因此,2#、9#煤层应评价为具有煤与瓦斯突出危险性。4.2围内无明显加强地面的断裂构造1)以本次测定的结果来分析,永盛煤矿南井2#、9#煤层的突出危险性单项指标和综合指标均超过了《规定》推荐的临界值,说明煤层具有突出危险性。2)从区域地质构造分析,永盛煤矿南井地处二塘向斜的西北向轴部,瓦斯压力一般较大,在井田范围内无明显直达地面的断裂构造,瓦斯难以从构造带释放。3)从煤层赋存条件分析,永盛煤矿南井2#、9#煤层埋藏较深(井田范围内最深处超过450m),上覆岩层大多为封闭性的泥岩、石灰岩等透气性差的岩层,瓦斯保存条件较好。4)从邻近矿井相同煤层分析,该矿北部(地处二塘向斜浅部)的盛远煤矿9#煤层被评价为突出煤层;该矿东部(地处二塘向斜中深部)的永盛煤矿东井2#煤层埋深较浅,被评价为非突出煤层。处于二塘向斜地质单元内矿井,开采中深部时候,均发生过煤与瓦斯突出。从钻孔施工情况分析,2#煤层出现喷孔,垮孔等异常情况。因此,根据实测永盛煤矿南井2#、9#煤层的单项指标以及煤层地质构造、煤层赋存、煤层顶底板及邻近矿井瓦斯