矿井瓦斯防治技术综述

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1、 矿井瓦斯防治技术综述 张明清 贵州大学矿业学院 贵州鑫诚科技有限公司 2010 11 20 目录目录 一 相关规定 3 1 突出矿井 3 2 设计规定 4 3 防突措施规定 6 4 防突设计内容 7 二 区域综合防突措施 8 1 区域突出危险性预测 8 2 区域防突措施 11 3 区域防突措施效果检验 14 4 区域验证 16 三 局部综合防突措施 17 1 工作面突出预测 17 2 局部防突措施 22 3 局部防突措施效果检验 33 4 安全防护措施 35 参考资料 41 1 通风压力与通风系统 41 2 矿井瓦斯喷出及其预防 42 3 煤与瓦斯共采技术 73 4 其它矿区抽采经验及瓦斯利

2、用 89 一 一 相关规定相关规定 主要依据 防治煤与瓦斯突出规定防治煤与瓦斯突出规定 1 突出矿井 突出矿井 第十二条 煤矿发生瓦斯动力现象造成生产安全事故 经事故调 查认定为突出事故的 该煤层即为突出煤层 该矿井即为突出矿井 第十一条 矿井有下列情况之一的 应当立即进行突出煤层鉴 定 鉴定未完成前 应当按照突出煤层管理鉴定未完成前 应当按照突出煤层管理 一 煤层有瓦斯动力现象的 二 相邻矿井开采的同一煤层发生突出的 三 煤层瓦斯压力达到或者超过 0 74MPa 的 第九条 新建矿井在可行性研究阶段 应当对矿井内采掘工程可 能揭露的所有平均厚度在 0 3m 以上的煤层进行突出危险性评估 第十

3、三条 突出煤层鉴定应当首先根据实际发生的瓦斯动力现 象进行 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 1 所列的临界值的 确定为突出煤层 鉴定单位也可以探索突出煤层鉴定的新方法和新指标 表 1 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 10 0 5 0 74 关于进一步加强煤与瓦斯突出防治工作的通知 安监总煤装 关于进一步加强煤与瓦斯突出防治工作的通知 安监总煤装 2

4、010 154号 号 高瓦斯 煤与瓦斯突出矿井 突出矿区内所有矿井应及时按规定 测定煤层瓦斯压力 瓦斯含量及其他与突出危险性相关的参数 建立 矿井瓦斯基础资料数据库 并在采掘非突出煤层过程中收集煤层瓦斯 压力 煤的破坏类型 瓦斯放散初速度和坚固性系数等 四项指标 资料 发现有一项指标超标或突出预测敏感性指标出现超标的 该煤 层按突出煤层管理 并及时进行煤层突出危险性鉴定 有条件的煤矿 企业要积极开展煤与瓦斯突出敏感指标及其临界值考察工作 建立科 学合理 适合矿区 井 实际的突出预测预报指标体系 黔安监管办字 黔安监管办字 2007 345号 关于加强煤矿建设项目煤与瓦斯号 关于加强煤矿建设项目

5、煤与瓦斯 突出防治工作的意见 突出防治工作的意见 中划定的突出区域煤矿 未鉴定前也按突出矿 井 煤层 设计和管理 2 设计规定 设计规定 第十六条 突出矿井的巷道布置应当符合下列要求和原则 一 运输和轨道大巷 主要风巷 采区上山和下山 盘区大巷 等主要巷道布置在岩层或非突出煤层中 二 减少井巷揭穿突出煤层的次数 三 井巷揭穿突出煤层的地点应当合理避开地质构造破坏带 四 突出煤层的巷道优先布置在被保护区域或其他卸压区域 第十九条 突出煤层的采掘作业应当符合以下规定 一 严禁采用水力采煤法 倒台阶采煤法及其他非正规采煤法 二 急倾斜煤层适合采用伪倾斜正台阶 掩护支架采煤法 五 采煤工作面尽可能采用

6、刨煤机或浅截深采煤机采煤 第二十二条 在同一突出煤层正在采掘的工作面应力集中范围 内 不得安排其他工作面进行回采或者掘进 具体范围由矿技术负责 人确定 但不得小于 30m 突出煤层的掘进工作面应当避开邻近煤层采煤工作面的应力集 中范围 第二十三条 突出矿井的通风系统应当符合下列要求 一 井巷揭穿突出煤层前 具有独立的 可靠的通风系统 二 突出矿井 有突出煤层的采区 突出煤层工作面都有独立 的回风系统 采区回风巷是专用回风巷 第二十一条 所有突出煤层外的掘进巷道 包括钻场等 距离突 出煤层的最小法向距离小于 10m 时 在地质构造破坏带为小于 20m 时 必须边探边掘 确保最小法向距离不小于 5

7、m 黔府办发 2008 83号文规定 小于20m必须采取消突措施 第二十七条第二十七条 有突出矿井的煤矿企业 突出矿井应当设置满足防 突工作需要的专业防突队伍 突出矿井应当编制突出事故应急预案 3 防突措施规定 防突措施规定 第五条 有突出矿井的煤矿企业 突出矿井应当根据突出矿井的 实际状况和条件 制定区域综合防突措施和局部综合防突措施 区域综合防突措施包括下列内容 一 区域突出危险性预测 二 区域防突措施 三 区域措施效果检验 四 区域验证 局部综合防突措施包括下列内容 一 工作面突出危险性预测 二 工作面防突措施 三 工作面措施效果检验 四 安全防护措施 第六条 防突工作坚持区域防突措施先

8、行 局部防突措施补充的 原则 突出矿井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 区域防突工作应当做到多措并举 可保必保 应抽尽抽 效果达 标 第十七条 突出矿井地质测量工作必须遵守下列规定 三 突出煤层顶 底板岩巷掘进时 地质测量部门提前进行地 质预测 掌握施工动态和围岩变化情况 及时验证提供的地质资料 并定期通报给煤矿防突机构和采掘区 队 遇有较大变化时 随时 通报 4 防突设计内容 防突设计内容 第十四条 有突出危险的新建矿井及突出矿井的新水平 新采 区 必须编制防突专项设计 设计应当包括开拓方式 煤层开采顺序 采区巷道布置 采煤方法 通风系统

9、 防突设施 设备 区域综合 防突措施和局部综合防突措施等内容 防突流程 见防突规定最后一页 第八十条 石门和立井 斜井揭穿突出煤层的专项防突设计至少 应当包括下列主要内容 一 石门和立井 斜井揭煤区域煤层 瓦斯 地质构造及巷道 布置的基本情况 二 建立安全可靠的独立通风系统及加强控制通风风流设施的 措施 三 控制突出煤层层位 准确确定安全岩柱厚度的措施 测定 煤层瓦斯压力的钻孔等工程布置 实施方案 四 揭煤工作面突出危险性预测及防突措施效果检验的方法 指标 预测及检验钻孔布置等 五 工作面防突措施 六 安全防护措施及组织管理措施 七 加强过煤层段巷道的支护及其他措施 第八十六条 煤巷掘进和采煤

10、工作面的专项防突设计应当至少 包括下列内容 一 煤层 瓦斯 地质构造及邻近区域巷道布置的基本情况 二 建立安全可靠的独立通风系统及加强控制通风风流设施的 措施 三 工作面突出危险性预测及防突措施效果检验的方法 指标 以及预测 效果检验钻孔布置等 四 防突措施的选取及施工设计 五 安全防护措施 六 组织管理措施 二 区域综合防突措施二 区域综合防突措施 1 区域突出危险性预测区域突出危险性预测 第三十三条 区域预测分为新水平 新采区开拓前的区域预测 以下简称开拓前区域预测 和新采区开拓完成后的区域预测 以下 简称开拓后区域预测 未进行区域预测的区域视为突出危险区 第三十五条 开拓前区域预测结果仅

11、用于指导新水平 新采区的 设计和新水平 新采区开拓工程的揭煤作业 第三十八条 经开拓前区域预测为无突出危险区的煤层进行新 水平 新采区开拓 准备过程中的所有揭煤作业应当采取局部综合防 突措施 第三十六条 开拓后区域预测结果用于指导工作面的设计和采 掘生产作业 第三十九条 经开拓后区域预测或者经区域措施效果检验后为 无突出危险区的煤层进行揭煤和采掘作业时 必须采用工作面预测方 法进行区域验证 第四十二条 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 1 矿井地质资料中未提供各煤层的突出危险性参数 根据黔 安监管办字 2007 345号 关于加强煤矿建设项目煤与瓦斯突出防 治工作的意见

12、 中划定的区域确定 2 第四十三条 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 不可操作 风化带不 易确定 无标准 或不适用于贵州情况 二 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 该条慎重使用 一般只要突出 就全按突出 考虑了 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 2 预测 表 2 根据煤层瓦斯压力或瓦

13、斯含量进行区域预测的临界值 瓦斯压力 P MPa 瓦斯含量 W m 3 t 区域类别 P 0 74 W 8 无突出危险区 除上述情况以外的其他情况 突出危险区 第四十四条 采用本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 3 关于进一步加强煤与瓦斯突出防治工作的通知 安监总 关于进一步加强煤与

14、瓦斯突出防治工作的通知 安监总 煤装 煤装 2010 154号 号 高瓦斯 煤与瓦斯突出矿井 突出矿区内所有矿井应在采掘非突 出煤层过程中收集煤层瓦斯压力 煤的破坏类型 瓦斯放散初速度和 坚固性系数等 四项指标 资料 发现有一项指标超标或突出预测敏 感性指标出现超标的 该煤层按突出煤层管理 并及时进行煤层突出 危险性鉴定 区域突出危险性预测主要仪器配备表 参数 测定仪器 备注 瓦斯压力 M II 型压斯压力测定仪 1 台 煤的坚固性系数 硬度测定装置 JPT 2 型天平 1 台 1 台 瓦斯放散初速度 WT 1 型瓦斯扩散速度测试系统 1 台 2 区域防突措施区域防突措施 第四十五条 区域防突

15、措施包括开采保护层和预抽煤层瓦斯两 类 开采保护层分为上保护层和下保护层两种方式 预抽煤层瓦斯可采用的方式有 地面井预抽煤层瓦斯 井下穿层钻孔预抽区段煤层瓦斯 井下顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯 穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯 顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯 穿层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯 穿层钻孔预抽石门 含立 斜井等 揭煤区域煤层瓦斯 顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯等 预抽煤层瓦斯区域防突措施应当按上述所列方式的优先顺序选 取 或一并采用多种方式的预抽煤层瓦斯措施 第四十六条 选择保护层必须遵守下列规定 一 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无突出危险煤

16、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 三 当矿井中所有煤层都有突出危险时 选择突出危险程度较 小的煤层作保护层先行开采 但采掘前必须按本规定的要求采取预抽 煤层瓦斯区域防突措施并进行效果检验 四 优先选择上保护层 在选择开采下保护层时 不得破坏被 保护层的开采条件 第四十七条 开采保护层区域防突措施应当符合下列要求 一 开采保护层时 同时抽采被保护层的瓦斯 不能只考虑开 采保护层措施消突 三 正在开采的保护层工作面超前于被保护层的掘进工作面 其超前距离不得小于保护层与被保护层层间垂距的 3 倍 并不得小于 100m 四 开采保护层时 采空区内不得留有煤 岩 柱 特殊情况需 留煤 岩 柱时 经煤矿企业技术负责人批准 并作好记录 将煤 岩 柱的位置和尺寸准确地标在采掘工程平面图上 每个被保护层的瓦斯 地质图应当标出煤 岩 柱的影响范围 在这个范围内进行采掘工作 前 首先采取预抽煤层瓦斯区域防突措施 当保护层留有不规则煤柱时 按照其最外缘的轮廊划出平直轮廓 线 并根据保护层与被保护层之