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1、四矿己三采区（己16.17煤层)瓦斯突出区域划分研究报告平煤集团天安四矿平煤集团科技中心中国矿业大学能源学院2003 年 11 月四矿己三采区（己16-17煤层）瓦斯突出区域划分1目目 录录一、采区概况-（02）二、煤层地质特征-（02）三、采区瓦斯涌出情况-（04）四、煤层瓦斯赋存及其主要影响因素-（11）五、煤层瓦斯主要参数测定-（14）六、瓦斯突出危险性区域划分-（17）七、采掘工作面瓦斯防治技术分析-（22）八、结论与建议-（26）九、主要参考文献-（28）四矿己三采区（己16-17煤层）瓦斯突出区域划分2四矿己三采区（己16-17煤层) 瓦斯突出区域划分一、采区概况己三采区南以己一采
2、区下部边界为界，北达三水平上部为界，西至四、六矿井田技术边界，东至一、四矿井田技术边界；全区走向长 2400 米，倾斜长 1600米，回采面积 4.16*106平方米；地面标高+250505.6M，井下标高-300-600M，深 5501105M，主采己15、己16、己17三层煤，工业总储量 2639.4 万吨，可采储量 1832.2 万吨左右，区内地面地形为低山丘陵地带，以雷鼓台、小擂鼓台为分水岭，南北低中间高的地形，地表水系不发育。 二、煤层地质特征1、煤层特征本煤层采区位于上古生界、二迭系山西组，区内主采煤层为己15、己16、己17三层煤。（1）已15煤层：位于山西组已煤段上部，全区发育
3、，上距己14（不可采煤层）平均 4.2m，下距己16-17平均 11m，煤厚 1.181.85m，平均 1.44m，属稳定煤层，1/3 焦煤，探发份 30.79，总体分布呈东薄西厚，而东异又为南厚北薄，西异为南薄北厚，煤层走向 84130,倾向 35410.9,平均倾角 8；煤层结构简单，仅局部有夹矸，厚度小于 0.2m。己15煤层，玻璃光泽，较硬，总体观测煤的破坏类型为、类，煤层节理比较发育。顶板：伪顶为炭质泥岩，直接顶砂四矿己三采区（己16-17煤层）瓦斯突出区域划分3质泥岩、粉砂岩，底板：直接底为泥岩、砂质泥岩，老低为灰岩（见煤层综合柱状图） 。（2）己16煤层：为本区主要可采煤层之一，
4、全区发育，位于己煤段下部，层位稳定，区内绝大部分与己17煤层合层，仅在东北部分层，呈近“三角形“分布。己16煤层为肥煤，挥发份 29.98。分层区内，己16煤层厚度 1.71.94m，平均1.84 米，无夹矸、属稳定煤层。煤层产状：走向 8599，倾向 3559，倾角510,平均 8，玻璃光泽，较硬，总体观测煤的破坏类型为、类，煤层节理比较发育。顶板：伪顶为炭质泥岩，直接顶砂质泥岩、粉砂岩；底板：直接底为泥岩、砂质泥岩，老低为灰岩（见煤层综合柱状图） 。（3）己17煤层：为本区主要可采煤层之一，全区发育，位于己16煤层下边，层位稳定，区内绝大部分与己16煤层合并，仅在东北部分呈近“三角形“分布
5、。己17煤层为肥煤，挥发份 30.21。分层区内，己17煤层厚度 1.181.8m，平均 1.4米，无夹矸、属稳定煤层。煤层产状：走向 8599，倾向 3559，倾角510,平均 8，玻璃光泽，较硬，总体观测煤的破坏类型为、类，煤层节理比较发育。顶板：伪顶为炭质泥岩，直接顶砂质泥岩、粉砂岩；底板：直接底为泥岩、砂质泥岩，老低为灰岩（见煤层综合柱状图） 。（四）己1617煤层：为本区主要可采煤层之一，全区发育，位于己煤段下部，层位稳定，距己15煤层间距平均 11m。己16-17煤为肥煤，挥发份 30.70，区内绝大部分为合层，己16-17煤层厚度 2.594.3m，除东北部 2.59m 外，大部
6、分在3.84.0m 之间，属稳定煤层，煤层结构较为复杂，含 12 层夹矸，厚0.040.7m，一般为 0.1m，由西向东变厚，夹矸为炭质泥岩或泥岩。己16-17分层区沿 36-25，36-18 及 38-24 孔，呈三角形顺井田边界分布。煤层产状：走向76125，倾向 34635，倾角 4.411.1,平均 8.5。玻璃光泽，较硬，总体观测煤的破坏类型为、类。顶板：伪顶为炭质泥岩，直接顶砂质泥岩、粉砂岩；底板：直接底为泥岩、砂质泥岩，老低为灰岩（见煤层综合柱状图） 。己三采区综合柱状图地层单位层厚累厚界系统组段柱状图米米层号岩性描述87.487.4小紫泥岩73.2160.6香类沙岩己 147.
7、0167.6砂岩上古二下山己1.4169块状煤 为己 15四矿己三采区（己16-17煤层）瓦斯突出区域划分48.0177深灰色砂质泥岩含菱铁质 黄铁矿结核4.0181己 16，17 煤 中间砂泥夹矸厚 0.7m 左 右13.0194灰色砂质泥岩 顶部为泥岩1.5195.5灰岩 含泥岩较高2.5198.0灰色砂质泥岩顶部为 0.3m 煤线生界迭系统西组煤段7.5205.5灰色灰岩 含方解石细脉图 2-1 煤层综合柱状图2、地质特征本采区总体构造为单斜，影响本采区断层共六条，均为正断层。F1 断层落差8 米，位于采区中下部，丁七下山及戊九下山已揭露，影响长度 600 米；F2 断层预计落差 10
8、米，位于本区东北部，由 36-22 孔控制，在丁组揭露，推测影响长度 600 余米；F3、F4、F5、F6 落差在 7-5.5 米之间，均被己一采区所揭露，此四条断层为北东向主断层，延伸远（大于 1000 米） ，影响大。本区褶曲较发育，对回采有一定的影响，己15、己16、己17、己16-17煤层的顶底板岩性及厚度较稳定，走向倾向变化不大。三、采区瓦斯涌出情况1、突出情况本采区已回采结束四个工作面，一个工作面正在回采。即己16-17煤层布置三个工作面：23040 采面、23080 采面、23020 采面（正在回采） ，己15煤层布置两个工作面即：23070、23030，己三采区在采掘过程中发生
9、两次煤与瓦斯突出事故，具体情况如表 3-1 所示。表 3-1 己三采区瓦斯突出参数汇总表地 点时 间位 置垂深 (m)突出煤量 (t)瓦斯涌出量 （m3）己16-17-23080 机巷2000.12.5距皮下 387 米935403206四矿己三采区（己16-17煤层）瓦斯突出区域划分5己16-17-23020 切眼2002.2.12距皮下 1300 米6387220502、采掘工作面瓦斯涌出情况（1）己16-17-23040 采掘期间的瓦斯涌出情况该采面位于己三采区西异上部，己三采区布置回采的第一个工作面，可采走向：机巷 1115 米，风巷 1150 米，采长 148 米，回采标高为-419
10、-460 米，地面标高为+250405 米，深 669866 米，己16-17-23040 采面掘进过程瓦斯涌出量很大，风巷风流中瓦斯浓度在 0.20.5%，绝对瓦斯涌出量在 01.64m3/min,机巷回风流瓦斯浓度在 0.10.5%，绝对瓦斯涌出量在 0.022.05m3/min，己16-17-23040 机巷和风巷掘进期间瓦斯涌出变化情况分别如图 3-1 和 3-2 所示。回采期间回风流瓦斯浓度在 0.20.9之间，相对瓦斯涌出量 4.9714.35m3/t,绝对瓦斯涌出量在1.6211.5m3/min，己16-17-23040 回采期间瓦斯涌出变化情况如图 3-3 所示。图 3-1 己
11、16-17-23040 机巷掘进期间瓦斯涌出变化情况0.000.501.001.502.002.5089101112199923456时间(月)瓦斯涌出量（m3/min）上旬 中旬 下旬0.000.501.001.502.002.503.001998.012345678910111999.0123456时间(月)瓦斯涌出量（m3/min）上旬 中旬 下旬四矿己三采区（己16-17煤层）瓦斯突出区域划分6图 3-2 己16-17-23040 风巷掘进期间瓦斯涌出变化情况图 3-3 己16-17-23040 回采期间瓦斯涌出变化情况（2）己16-17-23080 采掘期间的瓦斯涌出情况该采面位于己
12、三采区西异上部，与己16-17-23040 采面相距一个采面，可采走向：机巷 924 米，风巷 890 米，采长 148 米，回采标高为-463-499，地面标高为260505 米，回采最大垂深 990 米，该采面风巷掘进过程中未出现瓦斯异常现象，风流中瓦斯浓度在 0.20.6 之间，绝对瓦斯涌出量在 00.92m3/min。机巷掘进过程中，掘至 377.8 米处进行突出危险预测时，有两次瓦斯涌出初速度超标现象，q 值都为 5.4L/min（见表 3-2） ；当掘至 387 米处，发生一次煤与瓦斯压出事故，压出煤量 40 吨，涌出瓦斯 3206m3。2002 年 6 月，己三采区己16-17煤
13、层被鉴定为突出煤层。由于采面接替紧张，机巷采用掘进机施工，迎头打 15 个 10 米深，直径 75mm 超前钻孔，排放瓦斯。原采用 215Kw 对旋式风机和 800mm 风筒供风，回风流瓦斯浓度较大，不满足排放瓦斯需要，后改为 230KW 对旋式风机和 1000mm 风筒进行供风，回风流瓦斯浓度在 0.4左右，绝对涌出量在0.731.67m3/min 之间，己16-17-23080 掘进期间瓦斯涌出变化情况分别如图 3-4 和3-5 所示。0.000.200.400.600.801.00122000234567891011122001234567时间(月)瓦斯涌出量（m3/min）上旬 中旬
14、下旬0.002.004.006.008.0010.0012.0014.0032.3 51.8 17.8 9.9 11.0 9.6 16.6 51.5 56.0 37.0 58.4 62.6 72.3 78.0 76.5 83.2 52.3 54.4 90.6 108.2 74.2 2.3推进度(m)(绝对值)瓦斯绝对涌出量(m3/min)0.002.004.006.008.0010.0012.0014.0016.0018.0020.00瓦斯相对涌出量(m3/t)绝对涌出量 相对涌出量四矿己三采区（己16-17煤层）瓦斯突出区域划分7图 3-4 己16-17-23080 风巷掘进期间瓦斯涌出变化
15、情况图 3-5 己16-17-23080 机巷掘进期间瓦斯涌出变化情况回采期间己16-17-23080 采面，按突出危险工作面管理，在突出危险区域回采前直接上防突措施，即每架打两个深 5 米、孔径 75mm 深的钻孔，以排放煤体中的瓦斯和释放煤层中的应力；如果效检不超，允许进 3 米。在突出威胁区域，回采前工作面进行突出危险预测，若连续两次预测，所有指标不超标，允许进尺 30米，预测指标超标，则在超标孔上下 10 米范围内打 20 个 5 米深的措施孔，以排放煤体中的瓦斯和释放煤层中的应力。回风流瓦斯浓度在 0.30.8之间，相对瓦斯涌出量 4.7716.87m3/t，绝对瓦斯涌出量在 3.778.78m3/min，己16-17-23080 回采期间瓦斯涌出变化情况分别如图 3-
