防治瓦斯突出四位一体 - 图文

防治瓦斯突出“四位一体”

综 合 措 施

超 强 煤 矿 2008年3月1日

第一节 井田概况

一、地理位臵，交通情况

1、超强煤矿位于兴义市白碗窑镇簸米甲至小以堵之间，距白碗窑镇6km。矿区经白碗窑镇、乌沙324国道至兴义市，距离约43km，距南昆铁路线上的顶效火车站50km，交通十分便利。

2、地形地貌情况

矿区位于黔西南丘原中山里，地处江底可流处流白碗窑沟和榔树沟（白碗窑沟上游）分水岭地带，主要地貌类型为溶蚀—侵蚀峰丛地貌。为溶蚀—侵蚀中低山，山体尺布与构造线大地体一致，呈北东向延伸。总体地形南西高，北东低，又中部高北西，南东两低。最高点为猪山林山头，海拨1729.6m，最低点在矿区西北（下窑附近白碗窑沟）沟低，海拨1356.5m，相对高差373.1m。

3、气候条件

在区属亚热带季风节湿润气候，气候温和湿润，冬无严寒，夏无酷暑，雨量充沛。据有关气象局资料，年平均降水量1506.2mm，降雨多集中在6—8月，日极最高气温37℃，日极最低气温-2℃，年平均相对湿度78%。

4、河流

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矿区内地表水发育，未见地表水体存在。 5、地震烈度

根据国家地震局发布《中国地震烈度及区划图》（GB18306—2001），在原地震烈度属IV—V度区，历史上来发生5级以上地震，为地区域稳定性稳定地段。

二、主要自然灾害

超强煤矿地处贵州高原中西部，主要自然灾害有： 1、雨季山洪，冬季凌冻及降雨雪，应回雨季“三防”和冬季防寒工作，采取挖防洪沟，砌筑挡墙等措施。

2、井下水灾灾害，矿井建设前必须完成对老窑采空区的积水情调查，并将具体位臵标准在井上、下对照图和采掘工程平面图上，该矿在建设和生产过程中，在接近这些区域前，要做到“预测预报、有疑必探，先探后掘、先治后采”的十六字方针，另外要加强对地面裂隙，塌陷填平并夯实，防止地表水灌入井下造成灾害。

3、井下火灾灾害，在矿拟采2#、3#煤层属不容易自燃煤层（自燃倾向为三类），井下设臵消防器材库并配备必须消防材，机电峒各配电点等处配备消防器材，井下安装火灾监测传感器等措施。

4、井下瓦斯、煤尘事故，加强通风系统、通风设施管理，防止瓦斯积聚，加强瓦斯检查管理及制度，加强瓦斯监

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控系统的维修确保瓦斯监控系统正常运行，使瓦斯监控系统24小时不间断监控，消除火源等措施，矿井完善防尘供水系统。

5、井下顶板管理要加强采掘工作面支护的管理，严格工程质量的检查验收，严格认真执行规程措施的执行，防止顶板事故的发生。

三、矿区开发情况 1、矿井开发情况

超强煤矿为技改矿井，该矿于2002年筹建，已法取得采矿许可证和营业执照，超强煤矿主要开采2#、3#煤层。

矿井开拓方式为平峒—暗斜井，主平峒井口布臵井田东南部煤层，露头线附近，工矿场布臵在主平峒井品附近，回风平峒井口布臵在井田西南部露头煤线附近，主平峒井口技术参数为X=2767520，Y=35476250，Z=91520，A=108°，B=3%，主平峒，回风平峒均布臵在煤层的低板岩石中，揭开2#煤层后，沿2#煤层布臵，回风大巷将主平峒与回风平峒相互贯通，形成矿井开拓系统，在沿3#煤层布臵运输大巷及回风下山，作石门揭穿2#煤层，沿2#煤层布臵回风下山，沿两翼布臵采煤工作面，形成矿井生产系统，矿井划为一个水平，一个采风。目前，矿井开拓系统已初步形成，下山及下山中部水仓已形成，正布臵1201采煤工作面。

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2、小窑分布及开采情况

在矿为新建矿井，矿区范围内浅部煤层露头附近有小煤窑开采过，矿井南面1515水平以上，南东面1505水平以上被小煤窑开采破坏，有大面积采空区，这些老窑已废弃多年，井巷全垮落，为确保矿井安全生产，矿井建设前已完成这些采空区域的积水情况进行了全面调查，并将具体位臵标准在井上、下对照图上，该矿在建设和生产过程中，在接近这些区域前，要做到“预测预报、有疑必探、先探原掘、先治后采”的十六字方针，必须采取有针对性的探放水措施，杜绝误穿老窑发生透水。

四、矿区电源、水源、通讯情况 1、电源

根据矿井所处的位臵及开发能力，白碗窑变电所引一回路10kv电源供电，另一回路捧乍变电所引入10kv电源引入矿区备用电源，形成双回路供电以确保矿井安全和主要生产负荷用电，目前双线路供电已形成。

根据矿井电力负荷计算结果，在工业广场主井口附近设10kV地面变电所，安装5台变压器，其中两台S9—200 S9=100供地面主扇、抽放泵、地面用电和照明，变压器中性点接地，一台KS9—250作井下动力专用电，一台KS9-100

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供水泵专用，一台KS9-160供掘进工作面，向井下供电变压器中性点严禁接地。

矿井主要通风机，瓦斯抽放泵、主水泵为主要设备采取双回路供，以保证主电源出现故障时，备用电源能及时投入运行，确保矿井正常通风，瓦斯抽放、排水等的安全。

2、水源

在区河流属珠江流域南盘江水库，矿区南侧有白碗窑沟（榔树沟），呈北东向流径至矿区东部小以者一带折向北西，在矿区北部下窑一带向南西流径，为矿区最低排泄基准面，榔树沟为常年流水。沿途均有地下水补给，2002年2月5日实测流量为8.75L/S。矿井生活用水主要取该水源，枯水季节，采取适当的蓄水措施，水量可满足生产和生活用水。部分生产用水可使用处理后的井下水复用，故矿井建设和水源能够保证。

3、通讯

设计选用DDK—3A型矿用程控交换机，井下通过安全栅成为本质安全型通讯，井下和地面的安全部门可设备成直通用户，对外联系可利用引调合—电话站与当地电信所程控电话网中继连接，亦可考虑安装几部公网电话，为满足安全生产需要。矿区内安装内部几部程控电话，矿设主调度室，安

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设引调合—总机与井下各采掘工作面，主要机电峒室的防爆电话联接，有效指挥安全生产。

第二节 矿井水文安全条件分析

一、矿井开采水文地质条件 1、井田水文地质条件 （1）水文地质资料来源

根据贵州省地质局一一七地质大队提交的《贵州省兴义市白碗窑镇榔树沟（枣庄）煤矿普查评价报告》该报告对矿井水文地质条件研究不深，阐述了矿井水文地质条件，确定为简单类型，但未提供含水层的水位标高。为此在生产过程中必须注意收集水文地质资料，加强对该矿水文地质的研究，建议作矿井水文地质调查报告，根据报告结果采取相应的防治措施。

（2）矿井充水因素 1）补给条件

各含水层之间一般列水力联系，含水层水的补给以大气降水为主，具有季节性，补给水量与降雨量，露头受水面积及裂隙发育程度有关。

2）根据区内水文地质条件的分析，结合邻矿生产的调查，

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在矿井直接充水因素为煤层顶板裂隙水，主要充水采空区水。

顶板裂隙水：主要为煤采层间灰岩含水层水，在井巷掘井中因煤层顶板裂隙进入矿井，是矿井直接充水因素，水量不大。

老空区：主要为煤采上覆含水层的岩容水，受采动影响，沿采动裂隙进入采空区，是矿井主要充水因素，水量较大，随大气降水量季节性变化。

3）矿井水文地质件分类

根据贵州省地矿局一一七地质大队提交的《贵州省兴义市白碗窑镇榔树沟（枣庄）煤矿普查评价报告》，在矿井属于以大气降水和地表水为主要补给来源的裂隙充水矿床，根据《矿井水文地质规程》分类，在矿井水文地质条件属简予类型。

2、含隔水层特征 （1）含水层岩组

含水层有关兴组（P2C）、关岭组（T1g）及第四采（Q）。关兴组（P2C）、关岭组（T1g）含岩溶裂隙水，对开采有一定的影响。第四采主要表现为季节性含透水煤矿富水性弱。

（2）隔水层岩组

龙潭组（P21）由粘土岩，粉砂质粘土岩，粉砂性岩，灰岩性灰岩及煤层、煤线组，含基岩裂隙水。经调查，第一阶

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段无泉水露，富水性弱，不视为隔水层，第二段的在表面层风速带含 而深部不含水，风化带之下可视为隔水层。

3、矿井水害威胁程度情况

根据上述水文地质条件，地下水对矿井开采无大影响，矿井的主要巷道穿过含水层，矿区构造简单，矿井范围内部煤层露头分布有老窑，这些老窑废弃多年，井巷都全部垮塌，已无法调查其积水量，在生产过程中必须及时填绘采掘工作面平面图。老窑必须做到心中有数，在建设和生产过程中留足防水煤柱外，在接近这些区域前，必须坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的十六字方针，避免事故的发生。因此，该矿井主要水害威胁为采空区和老窑积水，在建矿过程中，必须把防治采空区和老窑积水水害作为重点来抓，做到防患与未燃。

该矿治水是防治老窑，在生产过程中，特要加强探放水工作。划定探放水红线，制定探放水方案和措施，必须报上级有关部门审批后方可实施，决不可麻痹大意，在未制定措施落实方案前，不得擅自开工。

4、含水层的补给来源地表水的联系各含水层补给主要是地表水和大气降水补给，各含水层之间通过断层裂隙联系。

5、断层裂隙等构造的系水性，矿区构造简单，矿区有

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一条断层，其系水情况不详，因此，采掘巷道按断层区域前，必须进行探水，按照规定确定“主线”的距离，即集水线、探水线、安全线，在采后的运输巷内设臵防水闸门。

6、邻近矿井涌水及老空积水，该矿为新建矿井，矿区范围内部露头附近有小窑开采过，矿井西南1515水平以上，南东面1505水平以上被小窑开采破坏，留有大面积采空区，这些老窑已废弃多年井巷已全部垮塌。矿井已掘部分巷道与上部采空联通，揭露点的情况分析，无大积水，但为确保矿井安全生产，超强煤矿建设、生产前必须完成对这些区域采空区的积水情况进行调查。并将具体位臵标准在井上、下对照图和采掘工程平面图上，该矿在建井和生产过程中，接近这些区域前，要做到有疑必探、先探后掘、先治后采、强化预测、预报制度，必须采取有针对性的探放水措施，杜绝误透老空区，防止透水事故的发生。

7、矿井涌水量及最大涌水量

根据贵州省地矿局一一七地质大队提交的《兴义市白碗窑镇榔树沟（枣庄）煤矿普查评价报告》矿井正常涌水量为20m/h，最大涌水量为50m/h。

8、地面洪水等水害威胁

在构造和地形，矿区冲沟发育，大气降水可通过自然冲沟排出矿区，该矿应加强地面大气降水的疏干和排出工

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作。经常性对地面进行巡视排查工作，及时采取措施防止由于采动的影响造成地面生产大量裂隙和滑坡，同时还应对老空区积水的探测和预防。

第三节 煤与瓦斯突出的预兆及规律

一、煤与瓦斯突出的预兆

煤与瓦斯突出前绝大多数都会有一些人为的感官所能察觉的预兆，没有突出的是极少数。这些煤与瓦斯突出的预兆可分为有声预兆和无声预兆。

1、无声预兆

（1）煤体结构变化。如果煤层层理紊乱，煤体变软、光泽变暗、煤由湿变干、煤层增大、厚度变化，倾角由小变大，煤层顶底板出现断层和裂隙波状起伏，煤岩严重破坏。

（2）地压显现变化。工作面压力增大，出现掉渣、偏帮、煤壁外鼓，支架变形，手扶煤壁感到震动和冲击，炮眼变形装不进药，打钻时夹钎，顶钻、喷煤喷瓦斯等。

（3）其它方面的变化，如瓦斯涌出异常忽大忽小，空气气味异常，闷人，煤温或气温降低或升高。

2、有声预兆。煤层中发出几煤炮声，煤炮声响的大小与间隔时间随条件而异常，通常煤体深处的闷雷声（暴破声）

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由远而近发出雷鸣声、机枪声、鞭炮声、劈裂声、嘈杂声、沙沙声、煤层或岩层的破裂声，支柱的折断声等。

上述突出预兆并非每次都出现，而仅仅是出现一种成几种。

二、煤与瓦斯突出的规律

1、突出的的次数和强度随着开采的深度增加而增加。 2、突出的危险性随着煤层的厚度特别是软分层的厚度的增加而增大。

3、突出的危险性随着煤层倾角的增大而增大。 4、突出煤层的瓦斯含量和瓦斯压力一般都比较高。

5、突出与煤层的结构有一定的关系，突出煤层的特点是光泽暗淡，层理条乱，煤质软，强度低用手捻之成粉末，透气性低，瓦斯扩散初速度较高。

6、突出后发生在地质构造发育带，变化异常的地带。 7、突出后发生在爆破落煤这一工序。

8、突出后发生在石门揭穿煤层时和煤层掘进工作面。 9、突出的区域分布是不均衡的，同一矿区不同矿井突出煤层可能不同；同一矿井，同一煤层的不同地点的突出危险性也可能不同。

10、在突出之前大都出现预兆。

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三、煤与瓦斯突出的机理

煤与瓦斯突出是在地应力和瓦期压力的共同作用下，破碎的煤岩体和瓦斯突然向采掘空间抛出的动力现象。在煤矿生产中，这是一种极其复杂的动力现象，是严重威胁煤矿安全生产的主要灾害之一。当发生煤与斯突出时，采掘工作面的煤壁将遭到破坏，大量煤与瓦斯煤层内的极快的速度向采掘空间喷出，堵塞巷道，煤层中形成空洞。同时会伴随着强大的冲击力，巷道设施会被摧毁，通风系统遭到破坏，甚至会导致风流逆转。还有可能造成瓦斯燃烧和爆炸，严重时可导致整矿井生产系统瘫痪。

煤与瓦斯的突出机理是指突出的起因和突出过程中各突出因素之间的相互关系及作用。通过对机理的分析研究，多数认为煤与瓦斯突出的地应力，瓦斯的压力和煤的物理力学性质的综合作用的结果。其中：地压是发动突出的因素，是破坏煤体的主要动力，瓦斯是完成突出过程的主要因素，是抛出煤体和进一步破坏煤体的主要动力。而煤的物理性质决定着突出的发生，发生的难易度，起着阻碍突出的作用。

四、煤与瓦斯突出的形式

煤与瓦斯突出的形式有煤与瓦斯突出，煤突然压出，煤与突然倾出三种形式。

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1突出的煤抛出很远，1、煤与瓦斯突出的基本特征：○

2抛出煤的堆积角小于煤的自然安息角；○3具有分选现象；○

煤体的破碎的程度较高，含有大量的煤块和无粒感的粉煤；

4有明显的动力效应，破坏巷道和设施；○5有大量的瓦斯涌○

出，并远远的超出煤体的瓦斯含量，有时还会使用流逆转；

6突出孔洞呈口小腔大的倒瓶形，舌形或梨形等。 ○

1压出有两种形式，即煤的整体位2、煤突出的特征：○

2段和煤有一定距离的抛出，但位移和抛出的距离都较小；○

压出层煤层与顶板之间裂隙中常留有细煤粉，而整体位移的

3压出的煤呈块状，无分造性。○4压煤体上有大量的裂隙；○

出可能无孔洞或呈口大腔小的模形（集中地应力）。

1倾出的煤按自然安息的3、煤突然倾出的基本特征：○

2倾出煤的孔洞呈口大腔小，孔洞轴线角堆积，无分造性；○

3无明显动力效应； 倾出常沿煤层倾斜或铅锤方向发展；○

发生在煤质松软的急倾斜煤层中（煤的自至作用）。

第四节 《煤矿安全规程》一般规定

第一百七十六条，矿井在采掘过程中，只要发生过1次煤（岩）与瓦斯突出（简称突出下同），该矿即为突出矿井，发生突出的煤层即为突出层。突出矿井及突出煤层的确定，由煤矿企业提报告，经国家煤矿安全、监察局授权单位鉴定，报省（自治区、自辖市）负责煤炭行业管理的部门审批，并

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报省级矿安全监察机构备案。

对突出煤层或突出矿井，只有在有部分依据证明不在有突出危险，由煤矿企业提出报告，经原单位确认和审批单位批后，方可撤销，并报省级煤矿安全监察机构备案。

新建矿井的煤层突出危险性根据地质勘探部门提供的基础资料，由国家煤矿安全监察局授权单位鉴定报省（自治区、直辖市）负责煤炭行业管理的部门审批。

新建矿井期间必须根据揭穿各煤层的实际情况重新验证煤层的突出危险性，经验证与所定的煤层突出危险性不符时，由煤矿企业提出报告，报原审批部门审批。

第一百七十七条，突出矿井在编制年度、季度、胜产建设计划的同时，必须编制防治突出措施计划。

开采突出煤层时，必须采取突出危险性预测，防治突出措施，防治突出措施的效果检验、安全防护措施等综合防治突出措施。

第一百七十八条，煤矿企业应掌握突出动态和规律，填写突出卡片，积累资料、总结经验教训，制定防治突出措施，在每年第一季度内，将上年度的突出资料报省（自治区、直辖市）负责煤炭行业管理部门和全国突出档案室。

第一百七十九条，对有突出危险的新矿井、突出矿井的新水平、新采区，必须编制防治突出煤层突出设计。设计包

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行开采顺序。选择下保护层时不得破坏被保护层的开采条件。

③当保护层和被保护层同时开时，保护层必须超前被保护层，其超前距离不得小于层间距法线距离的2倍，并小于30m。

④开采保护层，采空区不得留有煤柱。必须留煤柱时，应在采掘工程平面图上注明。

⑤开采解放层，应同时考虑瓦斯抽放，防止被解放层大量瓦斯涌入解放层工作面造成瓦斯事故。

二、预抽煤层瓦斯

开采保护层时，应同时抽放被保护层瓦斯。对原一煤层和无保护层可采的采区，经试验抽放瓦斯有效果，也必须采取抽放瓦斯的措施。

①煤层抽放后，大量高压瓦斯排出，导致煤体瓦斯潜能释放，减弱了完成突出过程的主要动力。

②大量瓦斯排出，直接导致煤体强度的增大，增加了突出的阻力。

③另外，大量瓦斯的排出，又导致了煤体的卸压，释放了积蓄在煤体中的预性潜能，减弱了发动突出的主要动力，消除了突出的危险性。

三、煤层注水

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高压水进入煤层内部的裂隙后：

①可使原始煤体湿润，改变煤的力学性质，增加了煤可塑性和柔性，降了煤的弹性，使煤体疏松。

②可减少煤体内部的应力集中和瓦斯散放和速度，应力分布得比较均匀，集中应力峰值移向煤体深放。

③水进入煤体后封闭了瓦斯流动的通道，并将瓦斯向煤体内部挤压，提高了煤体受压力能力。降低了瓦斯破坏煤体的可能性。

④减少了煤尘的产生和飞扬，同时降低粉尘浓度。

第七节 局部防治突出措施

一、瓦斯抽放 （一）本煤层抽放瓦斯

在煤层抽放瓦斯就是采取直接抽放开采煤层的瓦斯。按照抽放与采掘的关系，本煤层抽放可分为预抽和边采边抽或者边掘边抽放。预抽就是在开采之前预先抽出开采煤层的瓦斯，以减少开采时的瓦斯涌出量。预抽又可分为巷道和钻孔法。边采边抽，边掘边抽就是生产（采、掘）和抽放瓦斯同时进行。

1、预抽本煤层瓦斯方法

①巷道预抽。巷道预抽就是在回采前事先掘出瓦斯巷道

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（采准巷道），然后将巷道封闭，在密闭上插入管路进行抽放，一直抽到回采为止。此方法的优点是：煤体预抽范围大，煤体暴露面积大，在利于瓦斯的抽放。

缺点是：1、需提前掘出瓦斯巷道，提前投资，回采时要对巷重复维修，浪费工时和材料；2、在掘进盲巷时，由于瓦斯涌出量大，不仅施工困难和危险，增加通风的负担而且瓦斯回收率低，资源学浪费；3、不好管理，抽放巷密闭不严，不仅抽放浓度低，而且巷道内容易引起自然发火。

（2）钻孔预抽

由于钻孔穿贯煤岩层，钻孔与煤层层理面成垂直或斜交，瓦斯很容易沿煤层层理流入钻孔，有利于提高抽放效果，另外抽放工作是在掘进和回采之前进行的，所以能使生产过程中的瓦斯涌出量大大减少。

1、煤层；2、钻孔；3、钻场；

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4、运输大巷；5、封闭；6、瓦斯抽放管道 钻孔法预抽本煤层瓦斯钻场钻孔布臵示意图

缺点是：因此种方法被抽煤层未受采动影响，煤层压力没有较大变化，故对于煤层透气性低的可能达不到预抽的效果。

本方法适用于煤层瓦斯含量较大，透气性较好，有2年以上的预抽时间，并且有一定倾斜角度的中、厚煤层。

邻近层瓦斯抽放的钻场布臵。

1、生产阶段运输巷；2、准备阶段运输巷；3、生产阶段回风巷；4、准备阶段回风巷；5、钻场；6、钻孔。

1、煤层；2、钻孔；3、钻场；4、运输大巷； 5、封闭；6、瓦斯抽放管

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（3）这种方法是在工作面回采的同时进行抽放，不象预抽那样受开开采时间的限制，加上受采动的影响，煤体变化松动，增加了煤层的透气性，因此，能提高抽放的效果，这种抽放方式不受采掘工作的影响，也不相互干扰，具有较强的灵活性和针对性。边采边抽适用煤层瓦斯大、时间紧、预抽不充分区及煤层透气性小，但有抽放可能的较薄煤层或中厚煤层。

4、边掘边抽在瓦斯煤层掘时时，随着工作面不断前进的同时，抽放瓦斯的钻场和钻孔同学向前排列。由于工作面前方和巷道两帮的一定范围形成了压集中带。造成煤层的松动，因而煤体中解吸的瓦斯能直接被钻孔抽出，从而大大减少了巷道内的瓦斯涌出量。由于增加了掘钻场和打钻孔的工程量和时间，所以，对掘进工作面的推进有一定的影响。另外这种方法只能降低掘进时的瓦斯涌出量，采煤时仍应打钻抽放。

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