改扩建矿井深部煤层突出危险性研究.pdf

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1、能源技术与管理2013年第38卷第6期124EnergyTechnologyandManagementVo1．38No．6doi：lO．39696．issn．1672-9943．2013．06．052改扩建矿井深部煤层突出危险性研究卫功柱，吴奎斌(1．中煤第五建设有限公司，江苏徐州221006；2．上海大屯能源股份有限公司，江苏徐州221611)[摘要]为掌握深部水平煤层突出危险性，指导矿井安全生产，孔庄煤矿在改扩建深部开拓掘进过程中必须进行煤层深部突出危险性研究。通过对孔庄煤矿深部煤层瓦斯压力、煤的破坏类型、煤的坚固系数、瓦斯放散初速度、瓦斯吸附系数

2、、煤的孔隙率、煤层瓦斯含量等的测试和评定，预测了该矿深部煤层的突出危险性，为矿井的安全生产管理提供了指导。[关键词]矿井深部开拓；煤层瓦斯；突出危险性[中图分类号]TD712+．5[文献标识码]B[文章编号]测压地点考虑选在不受断层影响和岩性完好0引言的地方，并且保证岩柱长度大于15m，确定测压中煤集团大屯煤电公司孔庄煤矿地处江苏省点的位置位于Ⅳ。采区行人上山内。煤层瓦斯压力沛县和山东省微山县境内，位于沛县城北4km测定结果如表1所示。处，位于大屯矿区最南端。2011年矿井核定生产表1深部瓦斯压力测试结果能力为150万t／a，三期改扩建新增产能75万t

3、，7号、8号煤层为矿井主要可采煤层。矿井为低瓦斯矿井，但该矿曾经在一785m水平测得7煤瓦斯压力1．7MPa，超出了《防治煤与瓦斯突出规定》的临界值0．74MPa。现孔庄煤矿正在实施三期改扩建工程，设计延伸水平为一1015m。周边徐矿集团夹河矿和张集矿在进人深部开采后，瓦斯分别升级到高瓦斯和突出矿井。为掌握深部水平煤层由表1可以看出，除6钻孔外其它孔的测定突出危险性，指导矿井安全生产，孔庄煤矿在改结果瓦斯压力均较大。扩建深部开拓掘进过程中必须进行煤层深部突出通过对现场封孔和孔内瓦斯浓度测试，发现危险f生研究。封孔效果良好、附近无构造，打开压力表后，出现

4、1煤层基础参数测试连续不断的流水，而且孔内瓦斯浓度较低，分析可能是测压钻孔穿过了含水层，所测定的压力主要1．1煤层瓦斯压力为承压水水压。考虑采用测定煤层瓦斯含量进行煤层瓦斯压力是煤层发生突出的动力之一，验证和推算煤层瓦斯压力。准确测定煤层瓦斯压力对于测试煤层的突出危险1．2工业分析与瓦斯吸附常数性十分重要口]。煤的工业分析包括对水分、灰分、挥发分的测采用测压法，通过施工穿岩钻孔来测试瓦斯定和固定碳的计算4项内容。瓦斯吸附常数包括压力。由底板巷道向煤层施工一钻孔，穿过煤层，a、b两值，其中a为瓦斯极限吸附量，代表给定温在钻孔内布置一根瓦斯管，按规范封孔后

5、在煤层度下单位质量固体的极限吸附量；b为与温度和内形成测压室。上压力表后，测压室周围空间煤体被吸附气体有关的参数E。将深部采区煤样用粉内的瓦斯不断向测压室运移，保证封孔后凝固时碎机粉碎后，用0．2mm粒径的标准筛筛取Ig和期(上表前)逸散的瓦斯得以补充，孔内瓦斯压力50g试样进行分析。上升至一定数值后保持稳定，该稳定数值可认为孔庄煤矿Ⅳ。采区7煤层和8煤层煤样工业为煤层的原始瓦斯压力。分析及瓦斯吸附参数测定结果如表2所示。2013年l2月Feb．，2013卫功柱，等改扩建矿井深部煤层突出危险眭研究1251．3煤样的破坏类型表4直接法测试瓦斯含量和压力推

6、算结果煤的破坏类型是指煤体结构受构造应力作用后的煤体破坏程度。通过深部煤层取样，煤的条带明显，不规则块状，多棱角；次生节理面多，而且不规则，节理面有擦纹、滑皮，节理平整，中等硬度。经分析，孔庄煤矿Ⅳ采区7、8煤层正常区域的破坏类型为Ⅱ类，在地质构造破坏带内煤体破坏类型达到Ⅲ类。2深部煤层突出危险性分析1．4煤的坚固性系数2．1有瓦斯动力现象的煤层突出危险性煤的硬度用坚固性系数来表达。采用常用的(1)根据瓦斯动力现象特征判定。矿井在采落锤破碎测定法，所测结果采用一种假定指标称掘过程中只要发生过一次符合煤与瓦斯突出基本为厂值E。煤的坚固性系数l厂值的测定结

7、果如表3．特征的瓦斯动力现象，发生瓦斯动力现象的煤层所示就定为突出煤层。表3煤的坚固性系数、放散初速度测定结果(2)根据抛出煤炭的吨煤瓦斯涌出量判定。当瓦斯动力现象的煤与瓦斯突出基本特征不明显，尚不能确定或排除煤与瓦斯突出现象时，应计算瓦斯动力现象发生过程中抛出煤的吨煤瓦斯涌出量，抛出煤的吨煤瓦斯涌出量大于等于30m3／t1．5瓦斯放散初速度或为本区域煤层瓦斯含量的2倍以上的瓦斯动力煤的瓦斯放散初速度Ap也是预测煤与瓦斯现象，应定为煤与瓦斯突出，该煤层定为突出煤突出危险陛的指标之一，该指标反映了含瓦斯煤层E。体放散瓦斯快慢的程度b]。瓦斯放散初速度Ap

8、的2．2无瓦斯动力现象的煤层危险性大小与煤的瓦斯含量大小、孔隙结构和孔隙表面无瓦斯动力现象煤层