天禹煤礦瓦斯抽放工程初步設(shè)計

1、河南煤低集團永龍?zhí)煊恚ǖ欠猓┟簶I(yè)有限公司瓦斯抽放工程初步設(shè)計說明書、八前言永龍?zhí)煊恚ǖ欠猓┟簶I(yè)有限公司（以下簡稱天禹煤礦）位于登封市區(qū)西南 20km 地石 道鄉(xiāng)張溝村，行政區(qū)劃隸屬登封市石道鄉(xiāng)管轄 .天禹煤礦屬河南煤化集團永煤公司整合地國 有控股煤礦企業(yè).礦井設(shè)計生產(chǎn)能力 0.3Mt/a，服務(wù)年限約11a.賦存于山西組下部地二 1煤層 和下石盒子組上地五 3 煤層為主要可采煤層，本礦井地開采對象為二 1 煤層.礦井采用斜井 開拓，依據(jù)井田二 1 煤賦存條件，采煤方法長壁后退式，全部垮落法管理頂板，采煤工藝 為炮采 .天禹煤礦所處地登封地區(qū)屬于豫西強變形三軟煤層高突瓦斯帶，為煤與瓦 斯突出礦區(qū)

2、.鄰近礦井發(fā)生過煤與瓦斯突出事故或瓦斯動力現(xiàn)象，為了保障煤礦 安全生產(chǎn)，設(shè)計人員認真研究和分析了天禹礦地煤層賦存、開拓開采、瓦斯基 礎(chǔ)參數(shù)及瓦斯涌出等情況后，對天禹煤礦地瓦斯抽放系統(tǒng)進行了初步設(shè)計，現(xiàn) 提交瓦斯抽放工程初步設(shè)計報告及相關(guān)圖紙 .本次設(shè)計工作所遵循地依據(jù)是：（ 1 ）國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局 .煤礦安全規(guī)程， 2011；（2）國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局 .煤礦瓦斯抽放規(guī)范， AQ1027-2006；（3）中國煤炭建設(shè)協(xié)會 .煤礦瓦斯抽采工程設(shè)計規(guī)范， GB 50471-2008；（4）國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局 .防治煤與瓦斯突出規(guī)定， 2009；（5）天禹煤礦地質(zhì)說明書；（6）天禹

3、煤礦初步設(shè)計；（7）天禹煤礦初步設(shè)計安全專篇；（ 8）永龍?zhí)煊恚ǖ欠猓┟簶I(yè)有限公司二 1 煤層煤與瓦斯突出危險性區(qū)域預(yù)測報告 .目錄1 礦井簡況 11.1 交通位置及礦井范圍 11.2 自然簡況 11.3 地質(zhì)簡況 21.3.1 礦井地層 21.3.2 地質(zhì)構(gòu)造 41.4 煤層賦存與煤質(zhì) 51.4.1 煤層賦存 51.4.2 煤質(zhì)特征 51.5 礦井開拓與開采 61.6 礦井通風(fēng)與瓦斯 62 礦井瓦斯抽放地必要性與可行性 82.1 天禹礦瓦斯基礎(chǔ)參數(shù) 82.1.1 瓦斯含量測定 82.1.2 煤層瓦斯壓力間接測定 92.1.3 瓦斯壓力直接測定 102.1.4 煤地瓦斯吸附常數(shù)測定 102.1

4、.5 煤地堅固性系數(shù)及瓦斯放散初速度地測定 112.2 鄰近礦井瓦斯基礎(chǔ)參數(shù) 122.2.1 豐陽礦 122.3 礦井瓦斯儲量 152.4 礦井瓦斯可抽量 152.5 礦井瓦斯涌出量預(yù)測 162.5.1 礦井瓦斯涌出構(gòu)成關(guān)系 162.5.2 回采工作面地瓦斯涌出量 172.5.3 掘進工作面地瓦斯涌出量 182.5.4 生產(chǎn)采區(qū)瓦斯涌出量預(yù)測 202.5.5 礦井瓦斯涌出量預(yù)測 212.6 瓦斯抽放地必要性 222.7 瓦斯抽放地可行性 233 瓦斯抽采方法 243.1 抽采方法選擇 243.1.1 抽采方法選擇依據(jù) 243.1.2 抽放方法選擇 243.2 掘進工作面抽放方法 253.2.1

5、 順層長鉆孔預(yù)抽煤層條帶瓦斯 253.2.2 順層長鉆孔掩護煤巷掘進區(qū)域防突措施 253.3 回采工作面抽放方法 293.4 采空區(qū)抽放方法 303.4.1 采空區(qū)高位抽放 303.4.2 采面淺孔抽放 313.4.3 采空區(qū)埋管抽放 323.5 抽放鉆孔地密封 323.5.1 封孔深度 323.5.2 封孔材料 333.5.3 封孔工藝 334 抽放管路系統(tǒng)選型設(shè)計 354.1 抽放管路系統(tǒng)路線 354.2 抽采規(guī)模預(yù)計 354.3 抽放管路選型計算 354.4 管網(wǎng)阻力計算 364.5 管路連接與敷設(shè)要求 384.6 鉆孔與抽放管路連接 394.7 抽放管路附屬裝置 405 地面抽放泵選型

6、及泵站布置 435.1 抽放泵地選型 435.1.1 抽放泵地類型確定 435.1.2 抽放泵地容量計算 435.1.3 抽放泵選型 445.2 瓦斯抽放泵站地布置 455.3 瓦斯抽放泵站供電 465.4 瓦斯抽放泵給排水 465.5 防雷設(shè)施 465.6 瓦斯抽放泵站照明 475.7 瓦斯抽放泵站通訊 475.8 抽放系統(tǒng)實時監(jiān)測 475.9 泵房采暖與通風(fēng) 476 瓦斯抽放系統(tǒng)地安裝 486.1 瓦斯抽放系統(tǒng)安裝地基本要求 486.2 瓦斯抽放泵地安裝 486.3 瓦斯抽放和排放管路及附屬設(shè)施安裝 487 環(huán)境保護 497.1 抽放瓦斯工程對環(huán)境地影響 497.2 污染防治措施 497.

7、3 抽放站綠化 498 瓦斯抽放組織管理及主要安全技術(shù)措施 498.1 組織管理 498.2 瓦斯抽放組織機構(gòu)管理 508.3 瓦斯抽放鉆場管理 508.4 采空區(qū)抽放管道地拆裝 518.5 瓦斯抽放管路管理 528.6 主要安全技術(shù)措施 528.7 鉆機操作規(guī)程 538.8 瓦斯抽放泵司機作業(yè)操作規(guī)程 538.9 瓦斯抽放報表管理 559 瓦斯抽放工程技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo) 569.1 勞動定員 569.2 投資概算 571礦井簡況1.1交通位置及礦井范圍天禹煤礦位于登封市區(qū)西南20km地石道鄉(xiāng)張溝村，行政區(qū)域劃隸屬登封市石道鄉(xiāng)所轄，地理坐標(biāo)為：東經(jīng)112 51 04 112 52北緯 34 20 3

8、5 34 21井田4走向長約1.0km，傾斜寬約1.8km，面積2.0626km2，以下15個拐點圈定，見表1-1所示.表1-1井田拐點坐標(biāo)點號X坐標(biāo)丫坐標(biāo)13803040.9538394237.2623803520.9638394749.2533803600.9638394737.2543803620.9638394787.2553803590.9638394822.2563804450.9838395717.2573803020.9738396037.2783802326.9738391954.2893802662.9638395461.27103802605.9638395217.271

9、13802602.9638395121.27123802450.9538394849.27133802575.9538394623.26143802630.9538394537.26153802635.9538394537.26礦區(qū)位于登封市西南20km地石道鄉(xiāng)張溝村，南距207國道4km，北距323省道3km，北距伊川新鄭鐵路2km，交通便利.交通位置示意圖詳見（圖 1-1）.1.2自然簡況本區(qū)為低山丘陵地形，區(qū)內(nèi)最高海拔標(biāo)高為523.90m，最低海拔標(biāo)高為 405.7m，相對高差為18.20m，區(qū)內(nèi)總體地勢呈中部高，向東、西南變低，地面坡度大，沖溝發(fā)育，有利 于大氣降水地逕流與排泄.區(qū)內(nèi)屬

10、淮河流域穎河水系，區(qū)內(nèi)無常年性地表水體，僅在礦區(qū)西 北邊界附近與隱士溝水庫相鄰，其淹沒范圍及庫容較小.地面沖溝幾乎常年干枯.:口務(wù)WrtlH&帝jjj1方山做陪頭羅圖1-1天禹煤礦交通位置示意圖1.3地質(zhì)簡況1.3.1礦井地層本區(qū)為丘陵地形，基巖為新近系覆蓋.根據(jù)地表露頭、礦井工程和鉆孔揭露，地層由老至新有：寒武系上統(tǒng)（ C3）、石炭中統(tǒng)本溪組（C2b）、二疊下統(tǒng)山西組（P1Sh）、下石盒子組（P1x）、上統(tǒng)上石盒子組（P2s）和新近系（Q）;現(xiàn)由老至新分述如下：一、寒武系上統(tǒng)（C3）為淺灰色、灰色厚狀白云質(zhì)灰?guī)r，局部夾泥質(zhì)條帶及燧石結(jié)核，厚度145.62m.二、石炭系（C）（1）中統(tǒng)本溪組（

11、C2b）以淺灰色鋁質(zhì)泥巖為主，具有鮞狀及豆?fàn)罱Y(jié)構(gòu)，含黃鐵礦結(jié)核及團塊，局部呈層狀.本組厚4.4m.本溪組與下伏寒武系上統(tǒng)呈平行不整合接觸.（2）上統(tǒng)太原組（C3t）由深灰色石灰?guī)r、黑色泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂巖和煤層組成，厚度56.11m.依其巖性組合特征可分為三個巖性段. 下部灰?guī)r段：自太原組底至L4灰?guī)r頂，由石灰?guī)r（L1L4）、煤層（一 1 、一 2、一 3、一 4）及泥巖砂質(zhì)泥巖組成 . 石灰?guī)r中含大量動物化石及其碎 片，裂隙發(fā)育，多被方解石脈充填，其中 L1 石灰?guī)r厚度大且穩(wěn)定，是一主要標(biāo) 志層 . 煤層僅一 1 煤偶見可采點，其余均不可采 . 中部砂泥巖段 : 自 L4 石灰?guī)r頂至 L7

12、灰?guī)r底 , 以碎屑巖為主，由深灰色、 灰黑色泥巖、砂質(zhì)泥巖、細粒砂巖組成 .本段地層厚 21.31m. 上部灰?guī)r段：自L7灰?guī)r底至二1煤層底板砂巖，厚18.08m.由石灰?guī)r、 泥巖、砂質(zhì)泥巖組成，局部夾砂巖薄層.發(fā)育石灰?guī)r二層（L7、L8），其中L7 石灰?guī)r全區(qū)發(fā)育，厚度穩(wěn)定，為本區(qū)主要標(biāo)志層 .三、二疊系（ P）（1）下統(tǒng)山西組（ P1Sh） 為灰色、深灰色泥巖砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、中粒砂巖及煤層組成 . 為本區(qū)主要 可采煤層 . 本組厚 52.30m.本組底部為灰、深灰色中、細粒砂巖和煤層（二 1 煤層底板砂巖），夾泥 質(zhì)條帶，具波狀層理和交錯層理，為本組與太原組分界砂巖 . 下部由深灰、黑灰

13、 色細、中粒砂巖，泥巖、砂質(zhì)泥巖及二 1 煤層組成，含大量植物化石及其碎 片，含煤兩層（二 1、二 2），其中二 1 煤層全區(qū)可采；二 2煤層不可采 .中、 上部為砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖組成，其中大砂巖較發(fā)育，為深灰、灰色細中料砂巖，層面含較多白云母片和炭屑，具交錯層理，局部含泥質(zhì)團塊；香炭砂巖 發(fā)育穩(wěn)定，為灰色細 中粒砂巖，含炭屑和白云母片及泥質(zhì)包體、菱鐵質(zhì)團塊； 泥巖、砂巖泥巖中含植物化石 . 頂板為厚層狀鋁土質(zhì)泥巖及鋁土巖，具暗紫斑和 菱鐵質(zhì)鮞粒，局部具鮞狀結(jié)構(gòu)（小紫斑泥巖） .山西組與下伏太原組為整合接觸 .（ 2）下統(tǒng)下石盒子組（ P1x）由砂鍋窯砂巖底至田家溝砂巖底，厚 261.76

14、m，本組以中上部地層在本區(qū) 淺部遭受剝蝕，僅在中東部保留該組及其上部地上石盒子組 . 下部為灰綠色，砂 質(zhì)泥巖夾細粒砂巖，局部為深灰色泥巖，含紫斑泥巖、偶夾薄煤 . 底部為灰綠色 紫斑泥巖及淺灰色中粗粒砂巖，俗稱砂鍋窯砂巖，為區(qū)內(nèi)主要標(biāo)志層 .上部為青 灰色、深灰色、黑色泥巖、砂質(zhì)泥巖夾青灰色、淺灰色細、中粒砂巖、紫斑泥 巖及薄煤多層 . 紫斑泥巖常含鋁質(zhì)，二含菱鐵質(zhì)鮞粒 . 上部地底層為灰、灰綠色 中粗粒砂巖，稱四煤底板砂巖，為區(qū)內(nèi)標(biāo)志層之一 . 該組下部為三煤組，上部為 四、五、六煤組，僅五 3煤大部可采 .下石盒子組與下伏山西組為整合接觸 .（3）上統(tǒng)上石盒子組（ P2s）由田家溝砂巖底

15、至基巖風(fēng)化面，保留最大厚度為226.13m,按其沉積旋回，可分為七、八、九煤段 . 七煤段由田家溝砂巖底至八煤地表砂巖底，厚80.62 m.田家溝砂巖為灰白灰綠色中細粒砂巖，局部相變?yōu)榇至Ｉ踔梁[，厚 5.54 m 左右，為下三種盒子組與上盒子組地分界標(biāo)志層 其上為灰 灰白色砂巖、灰 紫紅色泥巖、砂巖泥巖，局部發(fā)育35 層灰褐、灰黃色硅質(zhì)泥巖，是七煤段良好標(biāo)志 . 八煤段由煤地表砂巖底至九煤底板砂巖，厚度為70.43 m.八煤地表砂巖為灰、灰綠色中 細粒砂巖 .中上部為灰、青灰、紫紅色泥巖、砂質(zhì)泥巖透鏡體、產(chǎn)植物化石及黃鐵質(zhì)結(jié)核. 九煤段由九煤地表砂巖底至基巖風(fēng)化面，保留最大百度為75.08

16、m.九煤地表砂巖為灰、灰綠色中 粗粒砂巖，厚 5.50m 左右 .中上部為淺灰、灰綠色泥巖、泥巖、夾砂巖透鏡體、產(chǎn)植 物化石及黃鐵質(zhì)結(jié)核 .上石盒子組與下伏石盒子組為整合接觸四、新近系（ Q ）以角度不整合覆蓋于下伏各時代地層之上厚度為020m.主要由黃土、黃褐色亞粘土、土紅色砂質(zhì)粘土、砂礫石組成 .1.3.2地質(zhì)構(gòu)造礦區(qū)位于潁陽蘆店向斜南翼中段，總體構(gòu)造為一走向115140，傾向 2550，傾角30左右單斜構(gòu)造 .礦區(qū)及周邊鄰近構(gòu)造較復(fù)雜，以斷裂為主，多數(shù)為 NE 向張性正斷層，少 數(shù)為壓扭性逆斷層及東西向張扭性正斷層.區(qū)內(nèi)發(fā)育 3 條走向為北東向地正斷層，結(jié)合郭溝井田地質(zhì)報告構(gòu)造發(fā)育情況確

17、定本區(qū)構(gòu)造復(fù)雜程度屬中等構(gòu)造.（ 1）新莊斷層（郭 F2）F2 斷層位于本區(qū)西北邊界，正斷層，區(qū)域延伸長度大于5.0km 區(qū)內(nèi)延伸長度約2.0km.斷層走向50850左右，傾向140175o,傾角70o落差100200m.該斷層在礦區(qū)及附 近由 5701、 5803 孔和地表露頭控制，已基本查明 .（2）郭 F5 斷層郭F5斷層位于本區(qū)東南部，正斷層，區(qū)域延伸長度2.30km，區(qū)內(nèi)延伸長度約 1.6km.該斷層走向7090o左右，傾向 340360o,傾角 70o,落差 3050m，該斷層在區(qū)內(nèi)由5901、6002、6103 孔和地表露頭控制，已基本查明.（3 ）郭F9斷層郭F9斷層位于本區(qū)南

18、部，原財興煤礦南部邊界，正斷層區(qū)域延伸長度約1.4km，區(qū)內(nèi)延伸長度0.2km.斷層走向70o傾向340o,傾角70o,落差050.0m.該斷層在礦區(qū)附近由 地表露頭控制，斷層已查明 .1.4 煤層賦存與煤質(zhì)1.4.1 煤層賦存本區(qū)含煤地層為石炭系上統(tǒng)太原組合二疊系下統(tǒng)山西組、下石盒子組，含煤地層總厚度370.17m，共計含量煤12層，煤層總厚7.15 m,含煤系數(shù)1.93%，其中賦存于山西組 下部地二1煤層、下石盒子組地五3煤層為主要可采煤層，可采煤層總厚4.17 m，可采含煤系數(shù) 1.13%.（1）二 1 煤層 賦存于山西組下部，全區(qū)發(fā)育，結(jié)構(gòu)簡單，全區(qū)可采，結(jié)合郭溝井田地質(zhì)報告煤層發(fā)育情

19、況，屬較穩(wěn)定煤層.下距L7石灰?guī)r11.15 m，距寒武系灰?guī)r 45.55 m.煤層底板標(biāo)高為+450-650 m，煤層埋深601070 m，煤厚0.7014.39 m，平均3.49 m，南部和西部厚度較 大，煤層厚度變化標(biāo)準(zhǔn)差為 0.78，變異系數(shù)為 22%，煤層結(jié)構(gòu)簡單，不含夾矸 .煤層頂板為 黑色泥巖、砂質(zhì)泥巖，老頂為細砂巖；底板為黑色泥巖、砂質(zhì)泥巖.（2）五 3煤層 賦存于石盒子組中部全區(qū)發(fā)育，結(jié)構(gòu)較簡單，大部可采，結(jié)合郭溝井田煤層發(fā)育情況，屬穩(wěn)定煤層，下距二1煤層240 m，下距寒武系灰?guī)r 285.5 m.煤層底板標(biāo)高為+450-480 m，煤層埋深180900 m.煤層厚度00.94

20、 m.煤厚變化標(biāo)準(zhǔn)差 0.11，變異系數(shù)為16%.煤 層結(jié)構(gòu)較簡單，一般不含夾矸 .煤層頂板為深灰色砂巖，局部為泥巖質(zhì)泥巖偽頂；底板為泥 巖或砂質(zhì)泥巖 .1.4.2 煤質(zhì)特征（一）煤地物理性質(zhì)二 1 煤層顏色為黑色，粉狀，間夾塊狀、粒狀煤，粉狀煤地原生結(jié)構(gòu)、構(gòu)造不清，塊狀煤具有似金屬光澤，據(jù)測定二 1 煤視密度 1.38t/m3.（二）煤地化學(xué)性質(zhì)二1煤原煤水份（Mad平均為 0.61%0.87% 平均為 0.76%,為低水分 煤；原煤灰份（Ad）為16.0728.06%，平均為20.21%,為中灰煤.原煤干燥無灰 基揮發(fā)分（Vdaf）為13.24%;屬特低硫、中高發(fā)熱量、特低磷煤.（三）煤類

21、由前述可知，二 1煤浮煤揮發(fā)份（Vdaf）為13.24%，煤中氫元素含量（Hdaf）為4.15%，依據(jù)中國煤炭分類國家標(biāo)準(zhǔn)，本區(qū)二 1煤應(yīng)為貧煤.礦 區(qū)內(nèi)二 1 煤為中灰、特低硫、特低磷、中高發(fā)熱量之貧煤 . 因此，可做為動力用 煤和火力發(fā)電用煤，也是良好地民用燃料 .1.5 礦井開拓與開采礦井采用斜井開拓（其中包括主斜井、副斜井、回風(fēng)井），井筒均布置在二1 煤層底板灰?guī)r內(nèi)，傾角為 30主井斜長836M，副井斜長 826M，回風(fēng)斜井斜長 810M.井田范圍內(nèi) 共有資源儲量二 1煤 1032.75萬噸，可采儲量 473.8萬噸；礦井主采二 1煤層，井田面積為 2.0626km2 ，平均厚度為 3

22、.49m.采煤方法走向長壁后退式，全部垮落法管理頂板，采煤工藝為炮采.目前井下布置有21031 采煤工作面， 21021 采煤工作面和 21061掘進工作面 .1.6 礦井通風(fēng)與瓦斯礦井采用中央并列式通風(fēng)方式，即主、副斜井進風(fēng)，回風(fēng)斜井回風(fēng).通風(fēng)方法為抽出式 .主通風(fēng)機為 FBCDZ-No.18 型軸流式風(fēng)機，共 2 臺，一備一用 .掘進工作面采用局部通風(fēng)機 壓入式通風(fēng)，回采工作面采用全負壓通風(fēng)，工作面通風(fēng)系統(tǒng)為“U型，采用上行通風(fēng)方式.本礦井位于郭溝井田地西部，根據(jù)河南省登封煤田郭溝井田勘探地質(zhì)報告，二1煤層在 269.36 792.73m 取樣范圍內(nèi)，瓦斯成分以甲烷為主，由淺至深甲烷約占氣

23、體成分為 55.9897.60% ， 一 笛 膜 在 85% 以 上 ， 次 為 氮 氣 和 二 氧 化 碳 ； 瓦 斯 含 量 為 5.68%13.96%m3/t.daf ，平均 7.60%m3/t.daf ，其變化和成分變化大體一致，即隨煤層埋深 加深，瓦斯含量呈增高趨勢 .瓦斯風(fēng)化帶分布在井田淺部，其下界深度一般在160m 左右.以深則瓦斯含量高，屬瓦斯富集區(qū) .本區(qū)煤層埋深 01070m，除淺部煤層露頭附近外，基本上 處于煤層瓦斯富集區(qū) .屬于瓦斯礦井，在 +60m 水平以下深部瓦斯含量相對較高，應(yīng)按高瓦 斯礦井管理在埋深510.97642.39m范圍內(nèi)，CH4含量為7.5112.93

24、m3/t.本區(qū)煤層瓦斯存在 不均衡性，特別是在新 F1、郭F14斷層附近有可能形成瓦斯相對聚集區(qū).根據(jù)河南省煤炭工業(yè)管理局，河南理工大學(xué)編著地河南省瓦斯地質(zhì)規(guī)律研究及煤礦瓦斯地質(zhì)圖，登封地區(qū)屬于豫西強變形三軟煤層高突瓦斯帶，為煤與瓦斯突出礦區(qū)2 礦井瓦斯抽放地必要性與可行性2.1 天禹礦瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)2.1.1 瓦斯含量測定煤層瓦斯含量是單位體積或重量地煤體中所含地瓦斯量，常用 m3/t 或 ml/g 作為計量 單位 .煤層瓦斯含量是煤層瓦斯地主要參數(shù).生產(chǎn)礦井煤層瓦斯含量普遍采用間接法或直接法測定.直接法測定煤層瓦斯含量即利用煤層鉆孔采集原始煤體煤芯，用解吸法直接測定煤層 瓦斯解吸量 .直接法

25、測定煤層瓦斯含量地原理是：用解吸法直接測定煤樣地瓦斯解吸量，根 據(jù)煤樣瓦斯解吸量及解吸規(guī)律，推算煤樣從采集開始至裝罐解吸測定前地損失量，再利用 解吸測定后煤樣中殘存瓦斯量計算煤層瓦斯含量 .2012 年元月，河南理工大學(xué)按照煤層瓦斯含量井下直接測定方法( AQ1066- 2008)和煤層瓦斯含量井下直接測定方法(GB/T 23250-2009 )地要求，在 21031 下副巷外段和21031下副巷里段等位置測定了7組煤層瓦斯含量設(shè)計測定鉆孔深度 2530m.在施工鉆孔過程中，在孔深15m、20m、25m 和 30m 處取樣，測定 30min 以內(nèi)地瓦斯解吸量，把解吸量最大地煤樣送實驗室測定煤層

26、殘余瓦斯含量，最終測定出煤層瓦斯含量測試結(jié)果見表2-1.表2-1天禹煤礦煤層瓦斯含量測定結(jié)果鉆孔開孔位置標(biāo)高（m）瓦斯含量（m3t）瓦斯壓力（MPa）W121031下副巷外段距揭煤點40m（ 1#孔），取樣深度18m-753.170.41W221031下副巷外段距揭煤點70m（ 2#孔），取樣深度25m-745.910.66W321031下副巷外段距甩車場 260m（ 3#孔），取樣深度19m-905.080.56W421031下副巷外段距甩車場260m上幫（4#孔），取樣深度20m-626.250.67W521031下副巷外段距甩車場200m（ 5#孔），取樣深度21m-404.680.50

27、W621031下副巷里段迎頭（6#孔），取樣深度16m-422.820.29W721031下副巷里段迎頭（7#孔），取樣深度24m-383.980.41從瓦斯含量（全組分）測定結(jié)果來看，二1煤層瓦斯含量為 2.826.25m3/t,最大瓦斯含量未超過臨界值8m3/t.2.1.2煤層瓦斯壓力間接測定直接法測試煤層瓦斯壓力受諸多因素地影響，不易獲得真實地值，為了盡可能多地獲得瓦斯壓力資料，可以依據(jù)井下實測地瓦斯含量，用間接法反算得到瓦斯壓力間接法是井下確定煤層瓦斯含量地重要方法，在已知煤層瓦斯壓力、煤地瓦斯吸附常數(shù)時，由公式（2-1）計算煤層瓦斯含量：WbP 10OFMad 10P1 bP 100

28、1 0.31Mad式中：W煤層瓦斯含量，m3/t ；P煤層瓦斯壓力，MPa ；a吸附常數(shù)，煤地極限吸附量，m3/t ；b 吸附常數(shù)，MPa-1 ；Mad 煤中水分含量， %；Ad煤中灰分含量，;n煤地孔隙率，% ;煤地容重(視密度)，t/m3.在采用式2-1計算煤層瓦斯壓力時需要注意以下幾點：因混合氣體地壓力是組成混合氣體地各種單一氣體地壓力之和，故在采用間接法計算煤層瓦斯壓力時要考慮氮氣、二 氧化碳、一氧化碳氣體等產(chǎn)生地壓力；在氣體自然組份中，CH4是分子量最小地氣體，在自然組份中與其它氣體相比，同等吸附氣體體積地氣體CH4產(chǎn)生地壓力小于氮氣；將實測瓦斯含量、氣體組份數(shù)據(jù)和表2-1中地有關(guān)數(shù)

29、據(jù)代入朗格繆爾公式進行計算，得到實測瓦斯含量推算地壓力結(jié)果如表2-1所示.按瓦斯含量反推瓦斯壓力地煤層瓦斯壓力地值域為0.290.67MPa，7個測定值全部小于臨界值 0.74MPa.2.1.3瓦斯壓力直接測定直接測定煤層瓦斯壓力地方法為從巖層巷道或煤層巷道中向預(yù)定測量瓦斯壓力地地點用鉆機打一鉆孔，然后從鉆孔中引出一個管子及測壓裝置，再將鉆孔嚴密封閉堵塞，用壓力表和引出地管子或測壓裝置相連，從而測出煤層中地瓦斯壓力.如果在測定中能保證鉆孔封閉得嚴密不漏氣，則壓力表顯示地數(shù)值即為測點及其附近地實際瓦斯壓力.嚴格執(zhí)行AQ1047-2007 (煤礦井下煤層瓦斯壓力地直接測定方法)地有關(guān)規(guī)定測定煤層瓦

30、斯壓力.在礦井地不同標(biāo)高采用聚胺脂和水泥砂漿封孔方法測定了二1煤層地瓦斯壓力，其表壓力值為0.050.25MPa，測壓孔地參數(shù)見表2-2.表2-2二1煤層瓦斯壓力測定地點標(biāo)高(m)鉆孔傾 角(度)方位角(度)終孔 深度 (m)封孔深度(m)表壓力(MPa)21031下副巷外段水倉處硐 室( 1#)-55-3017017140.0521031下副巷外段水倉處硐 室( 2#)-45-3022020.5170.2521061下副巷密閉外(3#)-50-5026525220.1521061下副巷密閉外(4#)-75-3513535260.252.1.4煤地瓦斯吸附常數(shù)測定煤地甲烷吸附常數(shù)地測定是在等溫

31、吸附儀上進行地，該實驗采用壓力法進行測定實驗時煤樣經(jīng)過粉碎后，用6080目地篩子篩取粒度為0.20.25mm地煤樣，真空干燥后，在恒溫30C下，放入吸附缸中真空脫氣，向吸附缸中充入一定體積甲烷，使吸附缸內(nèi)壓力達到 平衡，部分氣體被吸附，部分氣體仍以游離態(tài)處于死體積中，已知充入地甲烷體積，扣除 死空間地游離體積，即為吸附體體積重復(fù)這樣地測定，得到各壓力段平衡壓力與吸附體積量，連接起來即為吸附等溫線，從而求得吸附常數(shù)a、b值在井下地合適位置測定了煤樣吸附常數(shù)a、b值和煤樣地視密度及孔隙率，測定結(jié)果如表2-3.表2-3煤樣吸附常數(shù)a、b值地測定結(jié)果采樣地點a值b值視密度(g/cm3)孔隙率(%)21

32、061下副巷密閉外32.8950.6771.453.9721031下副巷外段水倉處硐室31.7400.6171.443.362.1.5煤地堅固性系數(shù)及瓦斯放散初速度地測定煤地堅固性系數(shù)是表示煤體抵抗外力破壞能力地一個綜合指標(biāo)，主要由煤地物理力學(xué)性質(zhì)決定它反映地是單位質(zhì)量地煤被破壞所消耗能量地大小，即煤體是否容易被破壞而發(fā)生突出鑒定工作實施期間，在煤礦井下地采掘地點采集煤樣，采樣時如果是新暴露地煤層直接采樣，如果不是新暴露地煤層，采樣前先剝落300mm地表層后采樣或打鉆后采取鉆孔內(nèi)地煤樣，在新暴露地煤層表面采樣時，在新暴露地煤層上，取最軟地塊度為100mm煤樣兩塊，煤樣采出后用塑料袋包嚴，使其保

33、持自然含水狀態(tài)，以免風(fēng)化本次進行鑒定時，煤地堅固性系數(shù)按照煤和巖石物理力學(xué)性質(zhì)測定方法第12部分：煤地堅固性系數(shù)測定方法(GB/T23561.12-2010 )進行煤樣采集及測試煤地瓦斯放散初速度( p)反映了煤在常壓下吸附瓦斯地能力和放散瓦斯地速度，表現(xiàn)了煤地微觀結(jié)構(gòu)，是反映煤層突出危險性大小地指標(biāo)之一煤地瓦斯放散初速度越大，煤層地突出危險性越大鑒定工作實施期間，在煤礦井下地采掘地點采集煤樣，采樣時如果是 新暴露地煤層直接采樣，如不是新暴露地煤層，采樣前先剝落300mm地表層后采樣或打鉆采取鉆孔內(nèi)地煤樣本次進行鑒定時，煤地瓦斯放散初速度指標(biāo)( Ap)測定方法按照煤地 瓦斯放散初速度指標(biāo)(Ap

34、)測定方法(AQ1080-2009 )進行煤樣采集及測試工程研究期間，在二1煤層共采集若干組新鮮煤樣，測定了6套煤地堅固性系數(shù)與瓦斯放散初速度，測試結(jié)果如表2-4 所示二1煤層煤地堅固性系數(shù) f為0.120.15，瓦斯放散初速度 p為14.025.0.從煤地堅固性系數(shù)和瓦斯放散初速度測試結(jié)果來看，天禹煤礦煤質(zhì)松軟，單從煤體結(jié)構(gòu)來看，已經(jīng)具備了發(fā)生突出地條件表2-4煤地堅固性系數(shù)和瓦斯放散初速度測定結(jié)果序號采樣地點瓦斯放散初速度（ P）堅固性系數(shù)（f）破壞類型121031回采工作面上巷距切眼 60m處15.50.13V221031回采面下巷20.00.13V321031回采面切眼14.00.14

35、IV421031下副巷里段掘進頭20.00.12V521031下副巷外段掘進頭25.00.13V621031下副巷外段距巷道開口處24.00.15IV2.2鄰近礦井瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)天禹煤礦位于登封煤田地郭溝井田，該井田地西部為突出特別嚴重地馬嶺山井田，東 部為突出特別嚴重地新新井田.礦井周圍礦井多為小煤礦，由于小煤礦人員更替頻繁，瓦斯 地質(zhì)資料保存不全，煤與瓦斯突出資料不全.與天禹煤礦近鄰有原河南省登封市陽城企業(yè)集團有限公司陽城二煤礦（現(xiàn)豐陽煤礦）與郭溝井田西臨地是馬嶺山井田，該井田東部地礦井大多在標(biāo)高約+50+150m時進入了突出區(qū)，其中原馬嶺山礦在+303m（垂深242m）水平發(fā)生重大煤與瓦斯

36、突出事故馬嶺山井田距離天禹煤礦比較遠，這里重點介紹郭溝井田內(nèi)地豐 陽煤礦2.2.1豐陽煤礦天禹煤礦位于豐陽煤礦地西部，豐陽煤礦井田范圍內(nèi)二1煤層共有10個地勘期間瓦斯含量控制點，如表 2-5所示，地勘期間瓦斯含量大于8m3/t地控制點全部位于井田地中部和深部（埋深大于 550m）或煤層特厚區(qū)（煤厚大于9m），說明埋藏深度和煤層厚度是控制該井田煤層瓦斯含量地一個重要參數(shù).表2-5豐陽煤礦二1煤層地勘瓦斯含量測值匯總表序號鉆孔/地點采樣深度（m）甲烷成分（%）瓦斯含量（ml/g.r）評價 結(jié)果16701123.365.82.64不合格26303269.3683.354合格3650194.0581.

37、085.66合格46502385.597.67.69合格56705621.4886.937.91合格66602250.4587.2811.8合格76505588.7692.1513.01合格86901594.1489.9613.14合格96902783.594.414.81合格106706746.789.6616.43合格豐陽煤礦地煤厚在015m，煤厚變化大；天禹煤礦地煤厚0.865.93m，平均煤厚3.49m左右，從煤厚地角度看，天禹煤礦地瓦斯賦存比豐陽煤礦穩(wěn)定豐陽煤礦在標(biāo)高+70m以淺（埋深約 400m以淺）采掘活動中未有瓦斯動力現(xiàn)象，+70m以深地采掘進活動中有響煤炮等瓦斯動力現(xiàn)象，說明

38、煤層在+70m以深可能升級為突出煤層.表2-6是豐陽煤礦提供地近年來在井下直接測定地瓦斯含量資料，從表中可知：豐陽煤礦在埋深小于300m區(qū)域瓦斯含量小于4.0m3/t，在埋深 300400m區(qū)域瓦斯含量小于7.0m3/t，埋深在500m以下區(qū)域瓦斯含量多數(shù)不超過7.0m3/t.表2-6豐陽煤礦二1煤層井下瓦斯含量測值匯總表序號地點采樣深度（m）甲烷成分（%）瓦斯含量（ml/g.r）評價結(jié)果1+135巖石集中巷中部28682.363.84合格2+135巖石集中巷東部29080.043.98合格3+135巖石集中巷西部29580.153.95合格43202回采工作面中部30885.863.86合格

39、5補4*32089.416.64合格6補3*35085.156.35合格7+70m巖石集中巷西段36785.244.82合格8補1*37483.274.84合格9+70m巖石集中巷東段40681.264.85合格10+70m巖石集中巷中部揭煤處41282.365.15合格1130030下副巷14m處53880.157.18合格1230040下副巷13m處54582.987.69合格13-16m巖石大巷56085.717.65合格14補2*56287.438.14合格15-16m巖石大巷車場56286.937.53合格從豐陽煤礦地地勘瓦斯數(shù)據(jù)和生產(chǎn)期間測定地煤層瓦斯含量看，整個郭溝井田具有中部瓦

40、斯含量高、東西兩翼瓦斯含量低地特點天禹礦煤層厚度低于豐陽煤礦，所以瓦斯含量要低于豐陽煤礦，根據(jù)這一賦存規(guī)律，可以推斷，在相同埋藏深度條件下，天禹煤礦地瓦斯含量要低于鄰近地豐陽煤礦在測定煤層瓦斯壓力地同時，河南理工大學(xué)瓦斯地質(zhì)研究所還在豐陽煤礦地-16m標(biāo)高地巖石大巷以及以上地地點測定了煤層瓦斯壓力，部分測定結(jié)果見表2-7.由表2-7可以看出，豐陽煤礦在-16m標(biāo)高測定地最大煤層瓦斯壓力（表壓）為 0.56MPa.表2-7二1煤層瓦斯壓力測定結(jié)果測點編號1號2號3號4號5號測壓地點-16m 巖石大巷-16m巖石大巷車場+70m巖石大巷揭煤點+70m 巖巷中部+135m順槽巖石集中巷西部鉆孔深度/

41、m4142454232巖層中孔深/ m2536352926煤層中孔深/ m16610136見煤點標(biāo)高/ m05122110145封孔長度/m2036202525表壓力 / MPa0.560.520.450.480.282.3礦井瓦斯儲量礦井瓦斯儲量是指在煤田開發(fā)過程中能夠向礦井排放瓦斯地煤層及圍巖所儲存地瓦斯 量，應(yīng)為礦井可采煤層地瓦斯儲量、受采動影響后能夠向開采空間排放地不可采煤層及圍 巖瓦斯儲量之和.礦井瓦斯儲量計算公式如下：W = W1 + W2 + W3（ 2-2）式中 W礦井瓦斯儲量，萬 m3；W1 可采煤層地瓦斯儲量總和，萬m3;nWi = Af X%（ 2-3）i 4Ali 礦井

42、每一個可采煤層地煤炭儲量，萬t ；X1i 礦井每一個可采煤層地瓦斯含量，m3/t ；W2 受采動影響后能夠向開采空間排放地各不可采煤層地瓦斯儲量，萬m3 ；mW2 八 A2i X2i（ 2-4）yA2i 受采動影響后能夠向開采空間排放瓦斯地不可采煤層地地質(zhì)儲量，萬t ；X2i 受采動影響后能夠向開采空間排放地不可采煤層地瓦斯儲量，m3t ；W3 受采動影響后能夠向開采空間排放地圍巖瓦斯儲量，萬m3,實測或按下式計算：W3=K （ W1+W2）（ 2-5）K 圍巖瓦斯儲量系數(shù)，一般取K=0.050.20.由天禹煤礦地初步設(shè)計可知，該礦保有儲量為1032.75萬t，由此可得天禹煤礦地礦井瓦斯儲量為

43、5655.59萬m3.2.4礦井瓦斯可抽量為計算礦井地瓦斯可抽量，需首選確定礦井地瓦斯抽采率.瓦斯抽采率可根據(jù)煤層瓦斯抽采難易程度、瓦斯涌出情況、采用地瓦斯抽采方法等因素綜合確定，也可參照鄰近礦井 或條件類似礦井?dāng)?shù)值選取.根據(jù)煤礦瓦斯抽放規(guī)范（AQ1027-2006 ）第8.6.3條規(guī)定，以本煤層預(yù)抽為主地礦井，工作面抽采率不小于25%，礦井抽放率不小于 20%.根據(jù)煤礦安全規(guī)程（2012）第190條，采用預(yù)抽煤層瓦斯作為防突措施時，煤層瓦斯預(yù)抽率大于30%.根據(jù)防突規(guī)根據(jù)天禹煤礦二1煤層地實際情況，采煤工作面瓦斯預(yù)抽率設(shè)計為率設(shè)計為30%.30%,礦井瓦斯抽放礦井瓦斯可抽量是指礦井瓦斯儲量中

44、能被抽出地瓦斯量，由下式計算:(2-6)n k=2535%，取平均值 n k= kWk式中:Wkc 礦井瓦斯可抽量，萬 m3;n k甘井瓦斯抽放率，按照天禹煤礦地現(xiàn)狀預(yù)計，30%;Wk 礦井瓦斯儲量，萬 m3.由此可得天禹煤礦地瓦斯可抽量為1696.68萬m3.2.5礦井瓦斯涌出量預(yù)測目前，我國用于瓦斯涌出量預(yù)測地方法有二類：即分源預(yù)測法和礦山統(tǒng)計法統(tǒng)計預(yù)測法則要求被預(yù)測地工作面在開采方法、煤層賦存條件、瓦斯地質(zhì)條件與樣本工作面相同或 相似，否則，預(yù)測準(zhǔn)確率難以保證.分源預(yù)測法根據(jù)工作面瓦斯涌出來源及各源涌出規(guī)律并結(jié)合煤層開采技術(shù)條件、煤層 瓦斯賦存參數(shù)來計算工作面瓦斯涌出量，適應(yīng)于各種采煤方

45、法地工作面瓦斯涌出量預(yù)測； 只要選取地預(yù)測參數(shù)合理，可以取得很高地預(yù)測準(zhǔn)確率各個瓦斯源涌出瓦斯量地大小是以煤層瓦斯含量、瓦斯涌出規(guī)律及煤層開采技術(shù)條件為基礎(chǔ)進行計算確定地，該方法適應(yīng)較 為廣泛本次礦井瓦斯等級鑒定依據(jù)礦井瓦斯涌出量預(yù)測方法(AQ1018-2006 )采用分源預(yù)測法對礦井瓦斯涌出量進行預(yù)測.2.5.1礦井瓦斯涌出構(gòu)成關(guān)系根據(jù)礦井地采掘布置情況，礦井瓦斯涌出主要由生產(chǎn)采區(qū)地瓦斯涌出、已采采區(qū)采空護莽je斯id出圖2-1礦井瓦斯涌出構(gòu)成關(guān)系圖2.5.2回采工作面地瓦斯涌出量AQ1018-礦井主采二1煤層，平均煤厚 3.49m.依據(jù)礦井瓦斯涌出量預(yù)測方法（2006）A.1.2，一次采全

46、高時，開采層瓦斯涌出量采用式2-7計算：q 心心心旦（W。-Wc）（2-7）M式中：qi 開采層相對瓦斯涌出量，m3/t ；K1 圍巖瓦斯涌出系數(shù)；K2 工作面丟煤瓦斯涌出系數(shù)；K3采區(qū)內(nèi)準(zhǔn)備巷道預(yù)排瓦斯對開采層瓦斯涌出影響系數(shù)；m開采層厚度，m;M工作面采高，m;W0 煤層原始瓦斯含量，m3/t ；Wc 煤地殘余瓦斯含量，m3/t.AQ1018-其中：采區(qū)巷道預(yù)排瓦斯影響系數(shù)K3依據(jù)礦井瓦斯涌出量預(yù)測方法（2006）附錄D中規(guī)定，采用長壁后退式回采時,K3L -2hLK3按照式2-8計算.（2-8）式中：K3采區(qū)內(nèi)準(zhǔn)備巷道預(yù)排瓦斯對開采層瓦斯涌出影響系數(shù);L工作面長度， m,取L=122m

47、；h掘進巷道預(yù)排等值寬度，m ;與煤地變質(zhì)程度有關(guān)，本礦井煤種為貧煤，依據(jù)礦井瓦斯涌出量預(yù)測方法（AQ1018-2006 ）附錄D中表D.1取變質(zhì)程度較高地?zé)o煙煤地最短暴露時間 25天時h=6.5m ；2-8.根據(jù)以上參數(shù)可計算出k3=0.89.開采層瓦斯涌出量預(yù)測時各參數(shù)地取值見表表2-8開采層瓦斯涌出量預(yù)測各參數(shù)取值表參數(shù)取值取值依據(jù)K11.3依據(jù)(AQ1018-2006 )中附錄A :全部陷落法管理頂板K21.18二1煤層回采率按照0.85K30.89依據(jù)式2-8計算m3.49依據(jù)天禹礦初步設(shè)計M1.80依據(jù)21031采煤工作面規(guī)程W06.25見本報告2.1，本次測定地最大值Wc3.79

48、依據(jù)礦井瓦斯涌出量預(yù)測方法(AQ 1018 2006)推測根據(jù)式2-7及表2-8中所列數(shù)據(jù)計算可得回采工作面開采層瓦斯涌出量為:=1.3 1X18 0.89 X.94 K46=6.52m3/t2.5.3掘進工作面地瓦斯涌出量依據(jù)礦井瓦斯涌出量預(yù)測方法(AQ1018-2006 )掘進工作面瓦斯涌出量預(yù)測用絕對瓦斯涌出量表達，采用式2-9進行計算.q掘二 Asq4(2-9)式中：q掘掘進工作面絕對瓦斯涌出量，m3/min ;q3-掘進工作面巷道煤壁絕對瓦斯涌出量,m3/min ;q4-掘進工作面落煤絕對瓦斯涌出量，m3/mi n.(1)掘進巷道煤壁瓦斯涌出量掘進巷道煤壁瓦斯涌出量采用式2-10計算

49、.(2-10)V巷道平均掘進速度，m/min ;L 巷道長度，m；q0煤壁瓦斯涌出強度，m3/（m2 min），可按式2-11計算.q。= O.O260.OOO4（Vr）2 0.16也（2-11）式中：Vr煤中揮發(fā)分含量，% ；w0煤層原始瓦斯含量，m3/t ；掘進巷道煤壁瓦斯涌出量預(yù)測時各參數(shù)地取值見表2-9.依據(jù)式2-10、式2-11及表2-9所列數(shù)據(jù)計算掘進工作面煤壁瓦斯涌出量為：q3 = DVq0 2一1=0.37m3/min表2-9掘進巷道煤壁瓦斯涌出量預(yù)測參數(shù)取值表參數(shù)取值取值依據(jù)D6.98依據(jù)（AQ1018-2006 ）中附錄B （按中厚煤層）：D=2m0，m0：開采層厚度V0.

50、0035掘進速度一般在150 m/月左右計算W06.25見本報告2.1，本次測定地最大值L300按瓦斯涌出量穩(wěn)定地巷道極限長度，約為300m（2）掘進落煤地瓦斯涌出量掘進巷道落煤地瓦斯涌出量采用式2-12計算.卬二 svr（Wo - wj（ 2-12）式中：S掘進巷道斷面積，m2;r煤地密度，t/m3 ；v-巷道平均掘進速度，m/min ；w0-煤層原始瓦斯含量，m3/t ；wc煤地殘余瓦斯含量，m3/t.掘進巷道落煤瓦斯涌出量預(yù)測時各參數(shù)地取值見表2-10.表2-10掘進巷道落煤瓦斯涌出量預(yù)測各參數(shù)取值表參數(shù)取值取值依據(jù)S9.3掘進巷道地實際斷面V0.0035掘進速度一般在150m/月r1.

51、45見本報告中1.4w06.25見本報告2.1，本次測定地最大值wc3.79根據(jù)AQ 1018-2006標(biāo)準(zhǔn)附錄C選取依據(jù)式2-12及表2-10所列數(shù)據(jù)計算掘進工作面落煤瓦斯涌出量為0.12m3/min.(3) 掘進工作面瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果根據(jù)以上計算結(jié)果，可得掘進工作面絕對瓦斯涌出量為0.49 m3/mi n.2.5.4生產(chǎn)采區(qū)瓦斯涌出量預(yù)測生產(chǎn)采區(qū)內(nèi)瓦斯涌出量除了回采工作面和掘進工作面瓦斯涌出外，還包括采區(qū)內(nèi)已采區(qū)域采空區(qū)瓦斯涌出.依據(jù)礦井瓦斯涌出量預(yù)測方法(AQ1018-2006 )其計算可按式 213計算.nnk（ q采A 1440 q掘）i 1i 1q 區(qū)（2-13）A式中：q區(qū)-生產(chǎn)采區(qū)相對瓦斯涌出量，m3/t;k，生產(chǎn)采區(qū)內(nèi)采空區(qū)瓦斯涌出糸數(shù)；q米i -第i個回采工作面相對瓦斯涌出量，m3/t;Ai -第i個回采工作面地日產(chǎn)量，t;q掘i第i掘進工作面絕對瓦斯涌出量， m3/min ;AO 生產(chǎn)采區(qū)平均日產(chǎn)量，t.礦井目前主采山西組二 1煤層，依據(jù)礦井初步設(shè)計，礦井設(shè)計年產(chǎn)量為30萬噸，年生產(chǎn)天數(shù)按