羊东矿#煤层突出敏感指标及临界值考察研究

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1、羊东矿2#煤层突出敏感指标及临界值考察研究1、概述：羊东矿是一个多风井入风、多风井回风的高瓦斯矿井。羊东矿现有五个入风井和三个回风井，五个入风井为：一坑主井、一坑副井、二坑主井、二坑副井、羊二庄进风井，三个回风井分别为：崔庄风井、佐城风井、霍庄风井，其中崔庄风井安设了两台GAF26.6-16-1型主要通风机，配套电机功率1000KW，佐城风井安设了两台GAF26.6-17-1型主要通风机，配套电机功率900KW。霍庄风井安设了两台2K58NO28型主要通风机，配套电机功率330KW。矿井目前总入风量为20151m3/min，总回风量为20838m

2、3/min，矿井需要风量19627m3/min，矿井有效风量率：94.25%，采掘有效风量率：75.44%，风量满足生产需要，矿井无风量不足的采掘工作面。2、2#煤层突出敏感指标及临界值考察研究的必要性：国内外的开采实践表明，突出呈区域性分布，突出煤层往往只在个别区域（约占开采面积的5-10%）才真正发生突出。突出敏感指标及临界值考察能够最准确地预测突出危险性，并最经济的采用防突措施的预测指标是敏感指标，因此对于我矿瓦斯治理有着举足轻重的意义。3、煤与瓦斯突出预测“三指标”的基本原理及临界值考察：3.1煤与瓦斯突出预测“三指标”的基本原理：根据我

3、矿2#煤的突出特点，其工作面突出危险性预测决定选取钻屑瓦斯解吸指标△h2、钻屑量S、钻孔瓦斯涌出初速度q三指标进行预测研究。1．钻屑量S是一种综合反映煤体应力、瓦斯压力和煤的物理力学性质的指标。钻孔排出的钻屑一般分为两部分：一部分为钻孔直径相同的圆柱煤体形成的钻屑量；另一部分为成孔后，孔周围应力重新分布，孔内壁发生位移而产生的动态钻屑量。钻屑量随煤体强度的变化比较敏感，即煤越软，钻屑量越大。对于一定强度的煤体，随着瓦斯压力的增大，钻屑量将出现突变。即在一定的应力和单轴抗压强度条件下，煤层存在一个发生突出的最小瓦斯压力值，超过该值就会发生突出。煤体

4、所受的应力越大钻屑量越高。在采深增大时，当有较小的应力波动时，可造成较大钻屑量的变化。该参数测定方法简单易行，在我国得到了普遍应用。2．钻屑瓦斯解吸指标△h2是煤层瓦斯压力与煤的破坏程度的综合指标，它反映的是10g粒度为1～3mm17的煤屑，在暴露3min后，从第3min到第5min向固定空间释放瓦斯所造成的压差，压差的大小即反映了该煤屑在该段时间内的放散瓦斯量。它的大小反映了工作面前方瓦斯压力的大小和煤本身的瓦斯放散特性。3．钻孔瓦斯涌出初速度q也是一种反映煤的物理力学性质、地应力和瓦斯压力的综合指标。它的大小取决于煤层瓦斯压力、应力状态、煤层

5、透气性、煤的瓦斯放散特性，也与煤层厚度、巷道推进速度等采矿技术条件有关。在上述诸因素中，以瓦斯压力为主，工作面前方瓦斯压力越大，q值也越大。3.2敏感指标及临界值确定方法羊东矿2#煤工作面突出危险性预测敏感指标及临界值确定方法采用实验室模拟实验，结合现场跟踪测定，利用三率法和灰色关联法确定突出煤层工作面突出危险性预测敏感指标及其临界值的技术方法。1．现场采集煤样，实验室测定钻屑瓦斯解吸指标△h2和瓦斯放散初速度指标△p、坚固性系数f值；根据实验室测定和理论分析结果，初步确定钻屑瓦斯解吸指标△h2的参考临界值。2．现场跟踪掘进巷道，测定瓦斯解吸指标

6、△h2、钻屑量S和钻孔瓦斯涌出初速度q，并跟踪考察巷道掘进过程中地质构造、煤层产状变化以及突出预测、执行防突措施、措施效果检验过程中的喷孔、夹钻、顶钻、片帮、瓦斯异常涌出等瓦斯动力现象。3．利用各指标实际预测结果对初步确定的指标临界值进行验证和修改，采用“三率”法和灰色关联分析方法对现场实际预测结果进行分析，比较各指标对突出危险性预测的敏感性，从而确定敏感指标；同时用钻屑瓦斯解吸指标△h2实际预测结果对实验室确定的该指标临界值进行验证和修改，最终确定该煤层的突出预测敏感指标及临界值。4．煤样解吸规律的实验室考察及临界值确定4.1现场煤样采集和实验

7、室考察工作人员从下41溜子道和下45运料巷掘进工作面采集2#煤新鲜煤样各一份，在实验室对每份煤样测定△p、f值，同时对各份煤样分别充以0.2～1.5MPa之间不同的瓦斯压力，吸附平衡48h以上，考察瓦斯解吸量△h2同瓦斯压力P之间的变化关系。从而分析确定钻孔瓦斯解吸指标△h2同瓦斯压力P、瓦斯放散初速度△p、煤坚固性系数f之间的关系。4.2实验结果分析不同充气瓦斯压力下煤样的钻屑瓦斯解吸指标△h2和煤的坚固性系数f、瓦斯放散初速度指标△p参数的测定结果见表3-1。表中K为突出区域预测综合指标，其值可由下式得出：K=△p/f表4-1煤样实验结果17

8、煤样名称煤层平衡瓦斯压力(Mpa)△h2(Pa)K△pf下41溜子道掘进工作面1#煤样2#0.26023.8512.40.520.361