消突评价报告 - 图文

普安县地瓜老虎田煤矿+1450~+1500m标高25煤层

消突评价论证报告

贵州创新矿冶工程开发有限责任公司

二〇一三年十月

普安县地瓜老虎田煤矿+1450~+1500m标高25煤层

消突评价论证报告

总 经 理： 总工程师： 项目负责人：

贵州创新矿冶工程开发有限责任公司

二〇一三年十月

普安县地瓜老虎田煤矿+1450—+1500m标高25煤层消突评价论证报告 目 录

前 言 ........................................................... 3 1．矿井概况 ...................................................... 4

1.1地理位置及矿区范围 ....................................... 4 1.2 矿井地质概况 ............................................. 6 1.3 矿井开拓与开采 .......................................... 11 1.4 矿井通风 ................................................ 13 2．区域防突措施及执行情况 ....................................... 14

2.1 开采保护层防治煤与瓦斯突出作用机理 ...................... 14 2.2保护层开采情况 .......................................... 15 2.3执行区域防突措施后瓦斯情况 ............................... 15 3．区域防突措施效果理论分析 ..................................... 16

3.1 保护范围综合分析 ........................................ 16 3.2 保护效果预测 ............................................ 19 4．区域防突措施效果检验 ......................................... 22

4.1区域措施效果检验指标与方法 ............................... 22 4.2 测试方案及实施过程 ...................................... 23 4.3煤层残余瓦斯含量测定 .................................... 25 4.4 煤层残余瓦斯压力测定 .................................... 29 4.5 瓦斯放散初速度指标测定 .................................. 34 4.6 煤的坚固性系数测定 ...................................... 35 4.7 煤的破坏类型的判定 ...................................... 36 5．效果检验指标测试结果及消突范围的确定 ......................... 37

5.1 效果检验指标测试结果 .................................... 37

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普安县地瓜老虎田煤矿+1450—+1500m标高25煤层消突评价论证报告 5.2 测试结果可靠性分析 ...................................... 37 5.3 消突范围的确定 .......................................... 37 6．结论及建议 ................................................... 39

6.1 结论 .................................................... 39 6.2 存在的问题及建议 ........................................ 39 附件：采矿许可证副本。 附图：

1、老虎田煤矿采掘工程平面图。

2、老虎田煤矿24煤层采空区范围分布图。

3、老虎田煤矿25煤层实际施工检验孔平、剖面布置图。

4、老虎田煤矿24煤层开采后被保护层25煤层保护范围平、剖面图。 5、老虎田煤矿24煤层开采后被保护层25煤层消突评价区域图。

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普安县地瓜老虎田煤矿+1450—+1500m标高25煤层消突评价论证报告 前 言

老虎田煤矿位于普安县地瓜镇境内，属普安县地瓜镇所辖。矿井位于普安县地瓜镇南部，距地瓜镇约1km，直距0.5km。普（安）—兴（义）公路自北向南从煤矿中部穿过，煤矿距普安县城约17km，距兴义市约90km。矿区地理坐标为:东经104°56′57″—104°57′58″，北纬25°41′40″—25°42′57″。

普安县地瓜镇老虎田煤矿为技改矿井，设计生产能力为30万吨/年，企业性质为私营独资企业。

老虎田煤矿24煤层已作为25煤层的保护层先行进行了开采，为考察24煤层开采对25煤层的保护效果，老虎田煤矿于2013年7月特委托我公司进行24煤层开采对25煤层的保护效果评价。

在老虎田煤矿和我公司技术人员的共同努力下，历时3个月圆满完成了评价工作所需的资料收集整理、现场参数测试、煤样采集及实验室参数测试工作，并于2013年10月提交《普安县地瓜镇老虎田煤矿+1450~+1500m标高25煤层消突评价论证报告》。

本次评价依据的规程规范及资料如下：

⑴《煤矿安全规程》，国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局，2011年；

⑵《防治煤与瓦斯突出规定》，国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局，2009年；

⑶《保护层开采技术规范》，（AQ1050-2008）； ⑷《矿井瓦斯涌出量预测方法》（AQ1018-2006）； ⑸《煤矿瓦斯抽采基本指标》（AQ1026-2006）；

⑹《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》安监总煤装〔2011〕163号； ⑺ 2012年7月贵州省煤田地质局一四二队提交的《贵州省普安县地瓜老虎田煤矿资源储量核实及勘探报告》；

⑻ 老虎田煤矿提供的24煤层采空区范围分布图。

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普安县地瓜老虎田煤矿+1450—+1500m标高25煤层消突评价论证报告 1．矿井概况

1.1地理位置及矿区范围

老虎田煤矿位于普安县地瓜镇南部，普安县目前尚无铁路，交通运输以公路为主，煤矿北部距地瓜镇约1km，直距0.5km，普（安）—兴（义）公路自北向南从煤矿中部穿过，煤矿工业广场距320国道约18km，距普安县城约17km，距兴义市约90km。距南昆铁路红果站约70km，清水河站约90km，交通较方便，交通详见普安县地瓜老虎田煤矿交通位置图 （图1－1）。

老虎田煤矿隶属普安县煤炭局管辖。2013年2月20日获得贵州省国土资源厅颁发的普安县地瓜老虎田煤矿《采矿许可证》（证号：C5200002010071120069674），有效期4年8个月。矿区采矿权范围由8个拐点坐标圈定，矿区面积：2.0548km2，开采深度：+1650～+1350m标高，矿区走向长约2.10km，倾向宽约1.0～1.5km，生产规模：30万吨/年。矿井拐点坐标见表1-1。

北京坐标 拐点 0 1 2 3 4 5 6 7

X 2844635.0 2845404.0 2844419.2 2843865.3 2843865.5 2843034.6 2844173.6 2844635.2 Y 35495204.7 35496598.9 35496598.6 35496431.2 35495845.7 35495789.7 35494897.9 35494898.1 表1-1 矿区范围拐点坐标表

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普安县地瓜老虎田煤矿+1450—+1500m标高25煤层消突评价论证报告

老虎田煤矿

图1-1交通位置图

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普安县地瓜老虎田煤矿+1450—+1500m标高25煤层消突评价论证报告 1.2 矿井地质概况 1.2.1地层

矿区内出露地层为二叠系上统峨嵋山玄武岩组（P3β）、龙潭组（P3l），长兴组（P3c），飞仙关组（T1f），及第四系（Q）。现由老到新依次叙述于下：

1、峨嵋山玄武岩组（P3β）

暗绿色斑状玄武岩，其顶部为一层平均厚度约1.50m的铝土岩，其次为一层厚度为2—20m左右的凝灰岩。与上覆地层呈假整合接触。

2、龙潭组（P3l） （1）龙潭组（P3l）

灰色、深灰色、浅灰色泥质粉砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、细纱岩、石灰岩、泥质灰岩、煤等组成，为矿区主要含煤地层，产腕足、等动物化石，植物化石有大羽羊齿等。平均厚度约260.00m。

（2）长兴组(P3c)

灰至深灰色，泥质粉砂岩、粉砂岩、灰岩等组成，产腕足、瓣鳃类及螺类等动物化石，平均厚度约63.56m。

（3）飞仙关组（T1f）

灰绿色、灰黄色泥质粉砂岩，粉砂质泥岩、粉砂岩、细纱岩，薄至中厚层状，底部产动物化石。矿区出露不全，仅在矿区南东部有分布。

（4）第四系（Q）

零星分布于区内地层之上及低洼处及含煤地层之上。岩性为灰、褐灰、黄灰色粉质土、砂质土、砾石等，一般厚度约5.10—16.00m，平均厚度约为10.00m。 1.2.2 地质构造

老虎田煤矿位于盘南背斜南东翼北东段，地层走向北东-南西（115°～130°），地层倾角一般为20°～22°，总体构造形态为一单斜构造。

矿区内地表未发现断层及次一级褶曲，区内总体构造复杂程度类型属简

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普安县地瓜老虎田煤矿+1450—+1500m标高25煤层消突评价论证报告 单。 1.2.3 煤层

矿区含煤地层为龙潭组系海陆交互相含煤建造，由碎屑岩、生物化学岩及煤组成。含煤地层厚255.96—265.83m，平均厚260.00m，含煤11～27层，一般为18层，煤层全厚度9.57-27.87m，平均18.28m，含煤系数为7.0%；矿区内可采煤层6层，即17、18、19、24、25、26煤层，煤层采用厚度4.36-16.20m，平均10.72m，可采含煤系数为4.1%。

矿区含6层可采煤层，分别为17、18、19、24、25、26煤层，均为全区可采煤层，稳定程度均为较稳定。

17煤层：位于龙潭组上部，上距长兴组约51.70m，下距18煤层约10.00m，可采面积率为100%，煤层厚度1.38—2.87m，平均2.20m，采用厚度为1.31—2.76m，平均厚度为2.10m。夹0-1层夹矸，夹矸为炭质泥岩。煤层结构简单，较稳定，全区可采。煤层厚度略有变化，由南至北东煤层逐渐变薄。

顶板岩性：直接顶板为粉砂岩或泥质粉砂岩，间接顶板为泥质粉砂岩或粉砂岩。

底板岩性：直接底板为粉砂岩，间接底板为粉砂质泥岩。

18煤层：位于龙潭组上部，上距长兴组约80.00m，下距19煤层24.00m左右，可采面积率为100%，煤层厚度1.41—4.38m，平均2.28m，采用厚度为1.11—4.19m，平均厚度为2.12m。夹0-1层夹矸，夹矸为炭质泥岩。煤层结构简单，较稳定，全区可采。煤层厚度变化较大。

顶板岩性：直接顶板为粉砂质泥岩，间接顶板为泥岩。

底板岩性：直接底板为粉砂质泥岩，间接底板为粉砂岩、细砂岩。 19煤层：位于龙潭组中上部，上距长兴组约110m，可采面积率为100%，煤层厚度1.53—5.60m，平均3.10m，采用厚度为1.46—5.33m，平均厚度为2.94m。夹0-3层夹矸，夹矸为炭质泥岩、泥岩。煤层结构较简单，稳定程度较稳定，全区可采。煤层厚度有一定变化，呈南东厚北西薄分布趋势。且北

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普安县地瓜老虎田煤矿+1450—+1500m标高25煤层消突评价论证报告 西多为单一煤层，南东一般为上下分层，具有分叉现象。

顶板岩性：直接顶板为粉砂质泥岩，间接顶板为粉砂岩。 底板岩性：直接底板为粉砂质泥岩，间接底板为粉砂岩。

24煤层：位于龙潭组中下部，上距K8约12.00m，可采面积率为100%，煤层全层厚度0.85—2.45m，平均1.38m，采用厚度为0.80—1.99m，平均厚度为1.27m。夹0-2层夹矸，夹矸为炭质泥岩、泥岩。煤层结构较简单，较稳定，全区可采。煤层厚度变化不大。多为薄煤层。

顶板岩性：直接顶板为粉砂质泥岩，间接顶板为粉砂岩。 底板岩性：直接底板为粉砂质泥岩，间接底板为粉砂岩。

25煤层：位于龙潭组下部，上距24煤层约16.00m，可采面积率为100%，煤层厚度1.53—3.31m，平均2.08m，采用厚度为1.37—3.15m，平均厚度为1.91m。夹0-3层夹矸，夹矸为炭质泥岩。煤层结构较简单，较稳定，全区可采。煤层厚度有一定变化，呈北西厚南东薄分布趋势。

顶板岩性：直接顶板为粉砂质泥岩、灰岩，间接顶板为粉砂质。 底板岩性：直接底板为粉砂质泥岩。

26煤层：位于龙潭组下部，上距25煤层约8.00m，下距K10标志层28.00m左右，可采面积率为100%，煤层厚度1.15—5.48m，平均2.76m，采用厚度为1.09—5.24m，平均厚度为2.39m。夹0-3层夹矸，夹矸为炭质泥岩、粉砂质泥岩。煤层结构较简单，较稳定，全区可采。煤层厚度变化较乱。

顶板岩性：直接顶板为粉砂质泥岩。

底板岩性：直接底板为粉砂质泥岩，间接底板为细砂岩。 矿井可采煤层特征详见表1-2。

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普安县地瓜老虎田煤矿+1450—+1500m标高25煤层消突评价论证报告 煤层 编号 17 18 19 24 25 26 全层厚度 （m） 极 值 均 值 1.38-2.87 2.20 1.41-4.38 2.28 1.53-5.60 3.10 0.85-2.45 1.38 1.53-3.31 2.08 1.15-5.48 2.76 采用厚度 （m） 极 值 均 值 1.31-2.76 2.10 1.11-4.19 2.12 1.46-5.33 2.94 0.80-1.99 1.27 1.37-3.15 1.91 1.09-5.24 2.39 煤层间距 （m） 极 值 均 值 8.36-17.81 10.00 19.71-32.60 23.75 95.36-126.60 106.91 10.69-26.07 15.74 2.97-14.98 8.12 对比 可靠 程度 可靠 可靠 可靠 可靠 可靠 可靠 夹矸 层数 0-1 0-1 0-3 0-2 0-3 0-3 煤层 结构 简单 较简单 较简单 较简单 较简单 较简单 稳定 程度 较稳定 较稳定 较稳定 较稳定 较稳定 较稳定 可采 程度 全区 全区 全区 全区 全区 全区 表1- 2 可采煤层特征表 1.2.4 煤质特征

主要指标:

1)水分：原煤含量为1.35-1.82%，平均为1.60%； 2)灰分：原煤含量为18.26-23.74%，平均为21.06%； 3)挥发分：原煤含量为10.45-12.58%，平均为11.47%； 4)硫分：原煤干燥基全硫含量为3.17- 5.29%，平均为3.99%； 5)热量：原煤干燥基高位发热量为25.152-28.725MJ/kg，平均为26.815MJ/kg；

6)煤灰熔融性：煤灰熔融性软化温度为1212-1413℃，平均为1286℃； 7)可磨性：可磨性指数为70-84，平均为75。

根据《中国煤炭分类》（GB/T5751-2009）指标规定，矿区内可采煤层的煤类应为单一的无烟煤三号（WY3）。矿井可采煤层煤质特征详见表1-3。

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普安县地瓜老虎田煤矿+1450—+1500m标高25煤层消突评价论证报告 煤层 编号 17 18 19 24 25 26 煤样 水(Mad)% 灰份Ad(%) 挥发份Vdaf(%) 全硫 S，td (%) 发热量Qgr，类别 (平均) (平均) (平均) (平均) d(MJ/kg) 原煤 1.82 23.47 12.55 3.67 26.58 原煤 1.61 26.57 11.69 3.01 25.31 原煤 1.73 23.74 12.58 4.41 25.15 原煤 1.53 20.90 11.16 3.91 27.76 原煤 1.55 18.26 10.45 3.36 28.73 原煤 1.35 21.30 11.25 4.79 27.35 煤类 无烟煤 表1-3 煤层煤质特征表 1.2.5 其他开采技术条件

1、瓦斯

贵州省能源局文件黔能源发[2010]801号《关于黔西南州煤炭局<关于上报黔西南州2010年度煤矿瓦斯等级鉴定的报告>的批复》，矿井相对瓦斯涌出量为9.14m3/t，绝对瓦斯涌出量为1.27m3/min， CO2绝对涌出量为0.54m3/min，相对涌出量为3.89m3/t，鉴定为低瓦斯矿井。

根据贵州省能源局文件（黔能源煤炭[2011]790号）《关于黔西南州煤炭局＜关于上报黔西南州2011年度煤矿瓦斯等级鉴定的报告＞的批复》普安县地瓜镇老虎田煤矿矿井绝对瓦斯涌出量为4.95m3/min，相对瓦斯涌出量为19.23m3/t，测定数据及矿井瓦斯等级鉴定结果，矿井为高瓦斯矿井。

根据贵州省能源局文件（黔能源煤炭[2012]488号）《关于黔西南州煤炭局《关于上报黔西南州2012年度煤矿瓦斯等级鉴定的报告》的批复》普安县地瓜镇老虎田煤矿矿井绝对瓦斯涌出量为3.76m3/min，测定数据及矿井瓦斯等级鉴定结果，矿井为高瓦斯矿井。

2、煤尘爆炸性

根据贵州省煤田地质局实验室2012年7月提交的《贵州省普安县地瓜老虎田煤矿煤尘爆炸危险性鉴定报告》，17、18、19、24、25、26煤层的煤尘爆炸危险性鉴定均为无煤尘爆炸危险性，因此矿井按煤层无煤尘爆炸危险性进行管理。

3、煤的自燃倾向性

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普安县地瓜老虎田煤矿+1450—+1500m标高25煤层消突评价论证报告 根据贵州省煤田地质局实验室2012年7月提交的《贵州省普安县地瓜老虎田煤矿煤炭自燃倾向性等级鉴定报告》，17、18、19、24、25、26煤层的自燃倾向性等级鉴定属Ⅱ类，即自燃煤层，因此矿井煤层按自燃煤层进行管理。

4、地温

区内地温无异常现象，属地温正常矿井。 5、冲击地压

地质资料中未提供冲击地压的相关资料，该矿井及周围矿井未发生过冲击地压，矿井按无冲击地压危险考虑。

6、煤与瓦斯突出危险性

根据中国矿业大学矿山开采与安全教育部重点实验室2009年9月提交的《老虎田煤矿19煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告》，鉴定结果为：老虎田煤矿19煤层+1521m～+1650m范围无突出危险性。其他煤层未进行煤与瓦斯突出危险性鉴定，根据贵州省安全生产监督管理局、贵州煤矿安全监察局、贵州省煤炭管理局文件(黔安监管办字【2007】345号“关于加强煤矿建设项目煤与瓦斯突出防治工作的意见”，普安县地瓜镇老虎田煤矿在该文件划定的煤与瓦斯突出区内，因此，矿井按有煤与瓦斯突出矿井进行管理。 1.3 矿井开拓与开采 1.3.1开拓

老虎田煤矿采用斜井开拓，布置有主斜井、副斜井和回风斜井。 主斜井井口坐标：X＝2844868.5，Y＝35496021.6，Z＝+1602.6m；主斜井在25煤层露头处开口，采用顺层布置，以301°的方位，19.5°的倾角至+1520.0m标高落平，在主井底+1556～+1520m布置井底煤仓，主斜井采用联络斜巷与运输下山相联系，运输下山在+1556m标高以20°的方位，13°的倾角至+1450.0m标高落平。表土段采用砌碹支护，基岩段采用锚喷支护，净断面7.7㎡。

副斜井井口坐标：X＝2844840.3，Y＝35495984.9，Z＝+1606.9m；副斜

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普安县地瓜老虎田煤矿+1450—+1500m标高25煤层消突评价论证报告 井在25煤层露头处开口，以301°的方位，18.5°的倾角沿25煤层布置至+1556m标高，在+1556m标高施工副井井底车场揭穿24煤层至24煤层顶板，施工联络巷与运输下山连接，在+1556m布置绞车房，后再以20°的方位，17°的倾角穿24煤层施工轨道下山至+1450m标高落平。表土段采用砌碹支护，基岩段采用锚喷支护，净断面7.7㎡。

回风斜井井口坐标：X＝2844854.4，Y＝35496132.9，Z＝＋1630.7m；回风斜井在24煤层顶板开口，以301°的方位，27°的倾角穿24层至+1556m标高，再以20°的方位，13°的倾角穿24煤层施工回风下山至24煤层顶板+1450m标高落平。表土段采用砌碹支护，基岩段采用锚喷支护，净断面11.9㎡。

运输下山、轨道下山、回风下山落平后通过运输石门、轨道石门、回风石门和井底联络巷连接，在+1450m标高布置水泵房、主副水仓形成矿井开拓系统。

运输下山、轨道下山、回风下山通过石门连接各煤层，再沿煤层走向布置回采工作面运输顺槽、回风顺槽至采区（井田）边界，通过切眼勾通上、下顺槽，构成回采工作面进、回风系统，形成矿井一采区生产系统。

主斜井、运输下山铺设带式输送机运输，担负矿井辅助进风、煤炭运输、管线铺设等任务，副斜井、轨道上山铺设24kg/m轨道，轨道距600mm，担负矿井主要进风、设备、材料、矸石运输、管线铺设等任务，副斜井与运输下山安设人车乘人装置，回风斜井、回风下山为矿井专用回风巷道，担负矿井专用回风任务，原煤通过运输下山、主斜井胶带输送机运输至地面工业场地储煤场装车外运。

设计以一个炮采作面，两个掘进工作面达到设计生产能力，回采工作面采取沿煤层走向布置，采煤方法为走向长壁后退式采煤法。 1.3.2开采

根据该矿提供的《普安县地瓜镇老虎田煤矿采掘工程平面图》及现场勘

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普安县地瓜老虎田煤矿+1450—+1500m标高25煤层消突评价论证报告 查情况，一采区24煤层在+1450m标高以上在技改前已采空。设计首采工作面12601布置在一采区东翼的M26煤层+1450～+1485m标高，12501运输巷、回风巷掘进工作面布置在一采区西翼的25煤层+1450～+1485m标高。

目前矿井布置有一个回采工作面：12601回采工作面。 1.4 矿井通风

矿井通风方式为机械抽出式，矿井在回风斜井口安装有两台型号为FBCDZ-6-N016B型防爆对旋式轴流通风机；其电机功率为2×75Kw，其供风量47.3～89.4m3/s,风压范围888～3354Pa，转速980 r/min。

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普安县地瓜老虎田煤矿+1450—+1500m标高25煤层消突评价论证报告 2．区域防突措施及执行情况

2.1 开采保护层防治煤与瓦斯突出作用机理

长期理论研究和突出危险煤层的开采实践表明，开采保护层是最有效、最经济的防治煤与瓦斯突出的区域性措施，该方法可以避免长期与突出危险煤层处于短兵相接状态，提高了防治煤与瓦斯突出措施的安全性和可靠性。考察资料证明，保护层开采后，被保护层的应力变形状态、煤结构和瓦斯动力参数发生显著变化，从发生变化的时间看，卸压作用是最先出现的，有些卸压过程甚至在保护层工作面前方10～20m处开始，一般在工作面后方，当膨胀变形速度加快时，瓦斯动力参数才发生显著变化。因此，其次序可表示如下：

开采保护层→岩层移动→被保护层卸压（地应力降低、煤层膨胀变形）→（透气性增加、瓦斯解吸）→煤（岩）层瓦斯排放能力增高→（瓦斯排放、钻孔瓦斯流量增大→瓦斯压力降低→瓦斯含量减少→煤机械强度提高→应力进一步降低）。

开采保护层防治煤和瓦斯突出的原理可用框图2-1表示。

图2-1 开采保护层防治煤与瓦斯突出原理框图

应力降低、煤层卸压激发突出的作用减少透气性增加瓦斯压力梯度降低消除（或降低）煤与瓦斯突出危险瓦斯排放发展突出的瓦斯作用减少煤体强度增高煤体抵抗破坏能力增加

从以上的分析表明，尽管保护层的保护作用是卸压和排放瓦斯综合作用

的结果，但卸压作用是引起其它因素变化的依据，卸压是首要的、决定性的。

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普安县地瓜老虎田煤矿+1450—+1500m标高25煤层消突评价论证报告 因此，只要突出层受到一定的卸压作用，煤结构、瓦斯动力参数便发生如上顺序的变化。在层间距离较远（但要在有效层间垂距范围内）、中间有坚硬岩层的情况下，突出煤层卸压、煤层透气性增加是无疑的，只是瓦斯的自然排放困难一些。从前两个因素变化讲，都是有利于消除突出的，因此退一步讲，即使不能完全消除突出危险性，也会使突出危险性有所降低。

从24煤层赋存情况及稳定性可以看出，24煤层平均厚度为1.27m，赋存较稳定，全区可采，位于25煤层之上，与25煤层层间距为16m，因此在24煤层开采以后，25煤层应力变形状态、煤结构及瓦斯动力参数必将发生显著变化。

2.2保护层开采情况

目前一采区西北翼24煤层、东北翼24、25煤层已经采空（详见附图）。 2.3执行区域防突措施后瓦斯情况

根据老虎田煤矿提供的利用WTC防突参数仪做的工作面预测报表和瓦斯报表，老虎田煤矿+1485回风石门及+1450机轨石门掘进期间，石门揭煤工作面预测测定的K1值为0.08~0.32，回风瓦斯浓度为0.08~0. 18%，基本稳定在0.12%左右。

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普安县地瓜老虎田煤矿+1450—+1500m标高25煤层消突评价论证报告 3．区域防突措施效果理论分析

由于矿井25煤层上邻近层24煤层已回采，即可认为25煤层已采取保护层开采的区域防突措施，因此，对矿井25煤层区域防突措施效果分析主要从保护范围及保护效果两个方面进行分析。 3.1 保护范围综合分析 3.1.1 煤层开采范围调查

经调查，老虎田煤矿24煤层开采情况详见附图。 3.1.2 保护范围的确定

研究表明，在一定的地质条件和开采条件下，保护层作用效果随层间距加大而减小，达到一定临界距离以后，保护作用基本消失。

保护层的有效层间垂距应根据矿井实测资料确定，老虎田煤矿目前没有实测值，可参照表3-1确定。

煤层类别 急倾斜煤层 缓倾斜和倾斜煤层 最大保护垂距/m 上保护层 <60 <50 下保护层 <80 <100 表3-1保护层与被保护层之间的最大保护垂距 上保护层的最大保护垂距： S上=Sˊ上β1β2 下保护层的最大保护垂距： S下=Sˊ下β1β2

式中：Sˊ上、Sˊ下——上保护层和下保护层的理论最大保护垂距，m。它与工作面长度L和开采深度H有关。当L＞0.3H时，取L=0.3H，但L不得大于250m。根据矿井提供的井上下对照图，矿井的最大开采深度为+1650-1350=300m（在此取最大值300m），本矿工作面长度为100m。Sˊ上、Sˊ下根据下表3-2取值：

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普安县地瓜老虎田煤矿+1450—+1500m标高25煤层消突评价论证报告 开采S上（m） S下（m） 深度工作面长度L（m） 工作面长度L（m） H（m） 50 75 100 125 150 175 200 250 50 75 100 125 150 200 250 300 400 500 600 800 70 100 125 148 172 190 205 220 56 67 76 83 87 90 92 58 85 112 134 155 170 182 194 40 50 58 66 71 74 76 50 75 100 120 142 154 164 174 29 39 49 56 62 66 68 45 67 90 109 126 138 146 455 24 34 43 50 55 59 61 33 54 73 90 103 117 127 435 21 29 36 41 45 49 50 ，，1000 27 41 57 71 88 100 114 122 18 25 32 36 41 44 45 1200 24 37 50 63 80 92 104 113 16 23 30 32 37 40 41 表3-2 Sˊ上和Sˊ下与开采深度H和工作面长度L之间的关系 即：Sˊ上 = 125m；Sˊ下 =76m。

β1——保护层开采的影响系数，取β1=1；

β2——层间岩石（砂岩、石灰岩）含量系数，取β2=0.8。

根据上述计算公式得：老虎田煤矿上保护层的最大保护垂距为100m；下保护层的最大保护垂距为60.8m。而24煤层与25煤层的层间距为16m，小于《防治煤与瓦斯突出规定》中保护层与被保护层之间最大保护垂距的规定，即矿井24煤层开采后，25煤层可以取得较好的保护效果。 3.1.2.1沿倾斜方向的保护范围

保护层沿倾斜的保护范围可按卸压角划定，卸压角的数值同煤层倾角、开采深度、地层岩性等因素有关。

各种条件下的卸压角，最好通过实地考察确定。在没有实测资料时，可按《防治煤与瓦斯突规定》推荐值进行选取，老虎田煤矿25煤层倾角为20°，24煤层与25煤层层间距为16m，选取卸压角为75°。24煤层开采后，25煤层沿倾斜的保护范围示意图详见图3-1。

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普安县地瓜老虎田煤矿+1450—+1500m标高25煤层消突评价论证报告

图3-1 25煤层沿倾斜方向的保护范围示意图

3.1.2.2沿走向方向的保护范围

24号煤层采煤工作面停采时间已远超3个月、且卸压比较充分，则采煤工作面对被保护层（25煤层）沿走向的保护范围对应于始采线、采止线及所留煤柱边缘，边界线可按卸压角55°--60°划定（取小值56°），走向方向保护范围见图3-2。

2426AFFDEE56°CDEEFFFB25BFA--保护层；B--被保护层；C--煤柱；D--采空区；E--保护范围；F--始采线、采止线图3-2 25煤层沿走向方向的保护范围示意图

综上所述，24煤层开采后，+1450-+1500m标高25煤层保护范围详见表3-3及“老虎田煤矿煤+1450~+1500m标高24煤层开采后被保护层25煤层保护范围平、剖面图”。

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普安县地瓜老虎田煤矿+1450—+1500m标高25煤层消突评价论证报告 块 段 点号 1 2 X（m） 2844493.1 2844506.2 2844555.5 2844484.6 2844459.1 2844438.7 2844426.6 2844400.0 2844420.3 2844438.5 2844458.2 2844408.9 2844368.9 2844365.6 2844334.7 2844334.5 Y(m) 3549520.4 35495938.1 35496114.7 35496112.3 35496032.8 35495991.8 35495943.4 35495929.6 35496016.7 35496040.2 35496104.8 35496109.3 35496103.2 35496033.8 35495967.1 35495944.6 一 块 段 3 4 5 6 7 1 2 3 二 块 段 4 5 6 7 8 9 表3-3 老虎田煤矿+1450-+1500m标高25煤层保护范围

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普安县地瓜老虎田煤矿+1450—+1500m标高25煤层消突评价论证报告 3.2 保护效果预测

根据《矿井瓦斯涌出量预测方法》（AQ1018-2006）附录D.1，邻近层受采动影响的瓦斯排放率与层间距的关系曲线见图3-3。

100806040201h/m0204060801002024036080100Ki/%

图3-3 邻近层瓦斯排放率与层间距的关系曲线图

1---上邻近层；2---缓倾斜煤层下邻近层；3---倾斜、急倾斜煤层下邻近层 临近层受采动影响瓦斯排放率Ki

Ki?1?hi hp式中：

——ki－第i邻近层瓦斯排放率，%； ——hi－第i邻近层与开采层垂直距离，m；

——hp－受采动影响顶底板岩层形成贯穿裂隙，临近层向工作面释放

卸压瓦斯的岩层破坏范围，m。

25煤层倾角为20°，属于缓倾斜煤层，24煤层作为保护层开采后，25煤层作为被保护层的瓦斯排放率按图3-3中曲线2进行取值。24煤层单层煤层作为保护层开采后，被保护层25煤层的瓦斯排放率取值情况见表3-3。

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普安县地瓜老虎田煤矿+1450—+1500m标高25煤层消突评价论证报告 保护层开采煤层 与被保护层（25煤层）层间距（m） 被保护层（25煤层）瓦斯排放率（%） 24 16 49-61 表3-3 24煤层单层煤层开采后，25煤层的瓦斯排放率取值表 从表3-3可以看出：24煤层作为保护层开采后，25煤层的瓦斯排放率为49-61%。

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普安县地瓜老虎田煤矿+1450—+1500m标高25煤层消突评价论证报告 4．区域防突措施效果检验

4. 1区域措施效果检验指标与方法

1、预抽煤层瓦斯效果检验指标及方法

以煤层残余瓦斯压力或残余瓦斯含量为指标检验预抽区域防突措施的效果，必须采用实际的直接测定值。

（1）实测的煤层残余瓦斯压力小于0.74MPa或残余瓦斯含量小于8m3/t的预抽区域为无突出危险区，否则，即为突出危险区，预抽防突效果无效。

（2）若检验期间在煤层中施工钻孔等作业时发现了喷孔、顶钻及其他明显突出预兆时，发生明显突出预兆的位置周围半径100m内的预抽区域判定为措施无效，所在区域煤层仍属突出危险区。

（3）在进行检验时，若任何一个检验测试点的指标测定值达到或超过了临界值而判定为预抽防突效果无效时，则此检验测试点周围半径100m内的预抽区域均判定为预抽防突效果无效，即为突出危险区。

（4）采用瓦斯压力测定仪直接测定煤层残余瓦斯压力，应当符合下列要求：

1）对穿层钻孔预抽区段煤层瓦斯区域防突措施进行检验时若区段宽度（两侧回采巷道间距加回采巷道外侧控制范围）未超过90m，以及对预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施进行检验时若回采工作面长度未超过90m，则沿回采工作面推进方向每间隔30--50m至少布置1个检验测试点；若预抽区段煤层瓦斯区域防突措施的区段宽度或预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施的回采工作面长度大于90m时，则在回采工作面推进方向每间隔30--50m，至少沿工作面方向布置2个检验测试点。

当预抽区段煤层瓦斯的钻孔在回采区域和煤巷条带的布置方式或参数不同时，按照预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施和穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施的检验要求分别进行检验；

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普安县地瓜老虎田煤矿+1450—+1500m标高25煤层消突评价论证报告 2）各检验测试点应布置于所在部位钻孔密度较小、孔间距较大、预抽时间较短的位置，并尽可能远离测试点周围的各预抽钻孔或尽可能与周围预抽钻孔保持等距离，且避开采掘巷道的排放范围和工作面的预抽超前距。在地质构造复杂区域适当增加检验测试点。 4.2 测试方案及实施过程 4.2.1 测试设计方案

2013年7月25日，我公司技术人员进驻现场，对老虎田煤矿25煤层进行煤样采集和煤层残余瓦斯含量及残余瓦斯压力的测定工作，同时收集矿井通风、瓦斯涌出以及相关数据统计分析等工作。

根据矿井现有巷道布置情况，该矿+1450~+1500m标高25煤层采用直接测定煤层残余瓦斯压力和煤层残余瓦斯含量相结合，即在有条件施工穿层测压钻孔测定煤层残余瓦斯压力地点施工穿层测压钻孔直接测定25煤层残余瓦斯压力，在没有条件施工穿层钻孔、有条件施工本煤层顺层钻孔地点施工顺层钻孔接取煤样直接测定煤层残余瓦斯含量，然后利用煤层瓦斯含量与瓦斯压力之间的关系，再计算煤层残余瓦斯压力。

4.2.1.1 采用直接法测定煤层瓦斯压力对测压钻孔布置的要求

测压钻孔施工地点应根据矿井实际开采、生产情况选择，现场地点需要一个能容纳钻机以及便于操作观测的空间。测压钻孔布置的具体要求为：

⑴施工穿岩层钻孔，钻孔见煤点距煤层内暴露点的距离必须大于20m；距断层、裂隙、火成岩的距离不小于100m；

⑵同一施工地点施工两个钻孔时，两钻孔见煤点间距必须大于20m； 4.2.1.2 测试设计方案的确定

根据老虎田煤矿巷道的布置情况及测压钻孔布置的要求，确定本次+1450~+1500m标高25煤层共布置3个穿层测压钻孔，其中回风下山1个、运输下山1个与轨道下山1个，进行25煤层残余瓦斯压力直接测试；在+1485回风石门布置1个上行顺层钻孔和1个下行顺层钻孔，+1450机轨石门布置1

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普安县地瓜老虎田煤矿+1450—+1500m标高25煤层消突评价论证报告 个上行顺层钻孔和1个标高顺层钻孔，共4个煤层顺层钻孔进行煤层残余瓦斯含量直接测试。钻孔参数见表4-1，检验孔布置见表4-1、4-2。 4.2.2 实施过程

本次评价对老虎田煤矿+1450~+1500标高25煤层实际施工7个效果检验孔，其中实际施工直接测定25煤层残余瓦斯压力的穿层测压钻孔3个、施工直接测定25煤层残余瓦斯含量的顺层钻孔4个。现场测得25煤层残余瓦斯压力数据3个，残余瓦斯含量解吸数据4组。

另外，打钻过程中在+1450机轨石门采集了一组25煤层煤样，送实验室进行25煤层孔隙率K、吸附常数a、b值及工业性分析指标的测定；在+1485回风石门和在运输下山穿层过25煤层处各采集了一组25煤层煤样，送实验室进行25煤层煤的瓦斯放散初速度及煤的坚固性系数指标的测定。

钻孔编号 煤1号孔 煤2号孔 煤3号孔 煤4号孔 岩1号孔 岩2号孔 岩3号孔 开孔位置 +1485回风石门 +1485回风石门 +1450机轨石门 +1450机轨石门 轨道下山 运输下山 回风下山 方位(°) 278 216 312 244 283 224 262 钻孔参数 倾角(°) 钻孔长度(m) +20 120 -20 120 +20 120 0 120 -22 70 -22 70 -22 70 表4-1 老虎田煤矿25煤层消突评价钻孔设计参数表

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普安县地瓜老虎田煤矿+1450—+1500m标高25煤层消突评价论证报告 钻孔参数 钻孔编号 煤1号孔 煤2号孔 煤3号孔 煤4号孔 岩1号孔 岩2号孔 岩3号孔 开孔位置 +1485回风石门 +1485回风石门 +1450机轨石门 +1450机轨石门 轨道下山 运输下山 回风下山 方钻孔长度) 位倾角(°(m) (°) 278 +20 120 216 -20 120 312 +20 120 244 0 120 283 -16 70 224 -17 70 262 -11 70 开孔点标高（m） +1485 +1485 +1450 +1485 +1466 +1481 +1500 见煤点标高（m） 埋深（m） +1478 +1497 +1509 170 165 168 表4-2 老虎田煤矿25煤层消突评价实际施工钻孔参数表 4.3煤层残余瓦斯含量测定

煤层瓦斯含量是单位重量的煤体中所含有的换算为标准状态时的瓦斯体积量，常用m3/t或cm3/g作为计量单位。煤层残余瓦斯含量是判定采取区域防突措施效果检验的重要参数之一。根据《煤层瓦斯含量井下直接测定方法》（GB/T 23250-2009）的相关规定及老虎田煤矿现场实际情况，本次采用直接法测定1450~+1500m标高25煤层残余瓦斯含量。

直接法测定煤层残余瓦斯含量，即利用煤层钻孔采集煤体煤芯，用解吸法，井下直接测定煤层瓦斯解吸量。该方法测定煤层瓦斯含量的原理是：根据煤样瓦斯解吸量、解吸规律推算煤样从采集开始至装罐解吸测定前的损失瓦斯量、实验室测定煤样残存瓦斯量，再计算煤层瓦斯含量。其测定步骤如下：

⑴在钻孔钻进至取样所需深度时，立即取样，并记录采样开始时间t1； ⑵将采集的新鲜煤样装罐并记录煤样装罐后开始解吸测定的时间t2，用原煤科总院抚顺分院研制的FHJ-5型瓦斯解吸速度测定仪（图4-2）测定不同时间t下的煤样累积瓦斯。解吸总量Vi，瓦斯解吸时间一般测定为1~2个小时，解吸测定停止后拧紧煤样罐以保证不漏气，送实验室测定煤样残存瓦斯量；

⑶损失量计算

瓦斯损失量V1的计算，计算之前要首先将瓦斯解吸观测中得出的每次量

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普安县地瓜老虎田煤矿+1450—+1500m标高25煤层消突评价论证报告 管读数按下式换算成标准状态下的体积Voi：

273.2(p?9.81h?p)V0wsiV?0i51.013?10(273?t) w式中：V0i——换算成标准状态下的解吸瓦斯体积，cm3；

Vi——不同时间解吸瓦斯测定值，cm3； Po——大气压力，Pa； hw——量管内水柱高度，mm； Ps——hw下饱和水蒸汽压力，Pa； tw——量管内水温，℃。

底座吊环针头刻度量筒煤样罐排水口软管 图4-1 瓦斯解吸仪及煤样密封罐

采用图解法计算瓦斯损失量。煤样解吸测定前的暴露时间为t0，t0=t1+t2；不同时间t下测定的V0i值所对应的煤样实际解吸时间为t0+t；用绘图软件绘制全部测点[(t0+t)0.5，V0i]曲线图，将测点的直线关系段延长与纵坐标轴相交，直线在纵坐标轴上的截距即为瓦斯损失量。

⑷将解吸测定后的煤样连同煤样罐送实验室测定其残存瓦斯量、水分、灰分等；

⑸根据煤样损失瓦斯量、解吸瓦斯量及残存瓦斯量和煤中可燃质重量，即可求出煤样的瓦斯含量：

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普安县地瓜老虎田煤矿+1450—+1500m标高25煤层消突评价论证报告 X=（V0+V1+V2）/G0

式中： Vo—标准状态下煤样瓦斯解吸量，cm3；

V1—标准状态下煤样损失瓦斯量，cm3； V2—标准状态下煤样残存瓦斯量，cm3； G0—煤样可燃质重量，g； X—煤样瓦斯含量，cm3/g。

现场在钻孔施工时，利用煤样罐接取钻孔新鲜煤样进行了现场解吸，现场解吸量情况见表4-3，损失量计算曲线图见图4-2—4-5。

实验室测定的煤层瓦斯含量（煤样残存瓦斯量）见表4-5。

本次对老虎田煤矿+1450~+1500m标高25煤层进行保护效果检验时，各检验孔实测煤层瓦斯含量结果见表4-3。

现场解吸量（cm3) 130 135 140 120 实验室测损失定的煤层量瓦斯含量(cm3) (cm3/g·r) 108.84 114.33 117.8 109.72 4.20 4.20 6.26 6.00 煤层可现场燃质残煤层残可燃解 损失量余瓦斯余瓦斯质重吸量3(cm/g·r) 含量含量量(g) （cm3/3（m3/t·（m/t) g·r) r) 211 211 275 300.7 0.62 0.64 0.51 0.40 0.52 0.54 0.43 0.36 5.33 5.38 7.20 6.76 3.06 3.02 5.32 5.24 序 号 测定 地点 1 1号孔处 2 2号孔处 3 3号孔处 4 4号孔处 表4-3 老虎田煤矿区域措施检验孔实测煤层瓦斯含量结果表

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普安县地瓜老虎田煤矿+1450—+1500m标高25煤层消突评价论证报告 解 吸 量

(cm3)

0.5t0?t(min)损

失 量

图4-2 煤1号检验孔18m处煤层煤样瓦斯损失量计算图

解 吸 量

(cm3)

0.5t0?t(min)损

失 量

图4-3 煤2号检验孔15m处煤层煤样瓦斯损失量计算图

解 吸 量

(cm3)

0.5t0?t(min)损

失 量

图4-4 煤3号检验孔15m处煤层煤样瓦斯损失量计算图

解 吸 量

(cm3)

0.5t0?t(min)损

失 量

图4-5 煤4号检验孔16m处煤层煤样瓦斯损失量计算图

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普安县地瓜老虎田煤矿+1450—+1500m标高25煤层消突评价论证报告

4.4 煤层残余瓦斯压力测定

煤层瓦斯压力是指煤孔隙中所含游离瓦斯的气体压力，即气体作用于孔隙壁的压力。它是煤层瓦斯流动和涌出的基本参数，亦是煤层瓦斯流动的动力，而且对于煤与瓦斯突出危险性预测与制订合理的防突措施等均起着重要的作用。因此，准确测定煤层残余瓦斯压力是十分必要的。煤层瓦斯压力测定方法有两种，其一为直接法，即利用岩石巷道打穿层钻孔穿透煤层，封孔直接用压力表测定煤层瓦斯压力；其二为间接法，即利用新鲜煤样，直接测定煤层瓦斯含量，然后利用它与煤层瓦斯压力之间的关系反推煤层瓦斯压力。 4.4.1 采用直接法测定的煤层残余瓦斯压力 4.4.1.1测压钻孔的施工

本项目实施过程中，根据保护层开采的实际情况，采用了直接法测定被保护层的残余瓦斯压力，即在巷道中选取合适地点，打钻穿透煤层并进入煤层顶（底）板0.5m，成孔后清孔再封孔上压力表直接进行测定。施工测压钻孔时严格按照了测压钻孔的要求施工。测压钻孔施工的具体要求为：

⑴钻孔孔径为?65mm以上； ⑵有完整的打钻记录；

⑶当钻孔施工与本矿其它生产单位相互干扰时，需设置钻场，在钻场内施工钻孔；

⑷当钻孔施工至煤层顶板（或底板）0.5m以上时，应停止打钻，在评价人员的指导下进行封孔测定工作；

⑸钻孔的方位角和倾角必须严格按照设计参数根据现场实际，在评价单位同意下可调整。 4.4.1.2封孔方法及工艺

封孔方法：上行孔采用纯水泥浆封孔，下行孔采用水泥砂浆封孔。封孔长度视煤层顶、底板岩性及钻孔见测定煤层长度而定，封孔长度为10~20m。

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普安县地瓜老虎田煤矿+1450—+1500m标高25煤层消突评价论证报告 封孔工艺：钻孔封孔，上行孔封孔采用封孔泵封孔，封孔时先将测压管（4ˊ铁管）缠生料带接好，按预定深度放入孔内；再将注浆用6〞铁管放入孔内；然后在孔口段用带有马丽散的棉纱送入孔内，待马丽散膨胀凝固将测压管和注浆管固定后，注浆封孔。注浆时，将配制好的水泥浆用封孔泵通过注浆管注浆封孔，待测压管返浆后停止注浆，关掉注浆管的阀门，使水泥砂浆不流出，撤除封孔泵，测压孔封孔完毕。下行孔封孔时，先用压风将钻孔内的积水吹干，然后用铁丝将棉纱捆扎在带有挡板的测压尾管上，缠上生料带用配套接头与测压管连接送入钻孔内，待测压管长度达到预定封孔深度时，在孔口用铁丝将测压管固定，将配制好的水泥砂浆直接注入测压钻孔，直至钻孔孔口，封孔工作完成。瓦斯压力测定钻孔封孔工艺见图4-6。

1—压力表；2—球阀；3—注浆管；4—马丽散；

5—测压管；6—水泥浆；7—挡板；8—测压尾管；9—钻孔；10—煤层

图4-6 瓦斯压力测定封孔工艺示意图

4.4.1.3压力的观测及读数

在完成封孔工作24h后，水泥混合浆固化达到一定强度后进行测定工作，在测压管端头装上球阀，安装压力表。观察压力值，当压力表量程不够时，

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普安县地瓜老虎田煤矿+1450—+1500m标高25煤层消突评价论证报告 关闭压力表接头上的球阀，更换量程大的压力表。当读数稳定没有变化时（一般不少于一周），这个读数即为最终的瓦斯压力（表压）。

本次项目所施工的岩1号~岩3号所测定的25煤层残余瓦斯压力（表压）观测记录见表4-4、各测压孔煤层瓦斯压力变化曲线见图4-7~图4-9。

岩1号孔 观测 时间 9月9日 9月10日 9月11日 9月12日 9月13日 9月14日 9月15日 9月16日 9月17日 9月18日 9月19日 9月20日 9月21日 9月22日 9月23日 9月24日 9月25日 9月26日 9月27日 9月28日 9月29日 9月30日 压力 （表压MPa） 0.08 0.12 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 观测 时间 9月10日 9月11日 9月12日 9月13日 9月14日 9月15日 9月16日 9月17日 9月18日 9月19日 9月20日 9月21日 9月22日 9月23日 9月24日 9月25日 9月26日 9月27日 9月28日 9月29日 9月30日 岩2号孔 压力 （表压MPa） 0.04 0.07 0.09 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 观测 时间 9月11日 9月12日 9月13日 9月14日 9月15日 9月16日 9月17日 9月18日 9月19日 9月20日 9月21日 9月22日 9月23日 9月24日 9月25日 9月26日 9月27日 9月28日 9月29日 9月30日 岩3号孔 压力 （表压MPa） 0 0.05 0.07 0.09 0.1 0.11 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 表4-4 钻孔瓦斯压力读数观察时间及瓦斯压力情况表 31

普安县地瓜老虎田煤矿+1450—+1500m标高25煤层消突评价论证报告 压力P(MPa)

2013年

图4-7 岩1号穿层测压钻孔瓦斯压力上升曲线图

压力P(MPa)

2013年

图4-8 岩2号穿层测压钻孔瓦斯压力上升曲线图

压力P(MPa)

2013年

图4-9 岩3号穿层测压钻孔瓦斯压力上升曲线图

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普安县地瓜老虎田煤矿+1450—+1500m标高25煤层消突评价论证报告 4.4.2 采用间接法测定的煤层残余瓦斯压力

采用间接法测定煤层瓦斯压力为利用新鲜煤样，直接测定煤层瓦斯含量，然后利用它与煤层瓦斯压力之间的关系反推煤层瓦斯压力。由于老虎田煤矿在现有巷道条件下，能布置穿层钻孔采用直接法测定25煤层残余瓦斯压力的地点有限，因此，本次老虎田煤矿+1450~+1500m标高25煤层保护效果检验指标测试补充采用了间接法测定煤层残余瓦斯压力。

间接法测定煤层残余瓦斯压力，即利用测定的煤层残余瓦斯含量，a、b吸附常数值，孔隙率等参数，根据《煤矿瓦斯抽采基本指标》（AQ1026-2006）规定，煤层瓦斯压力与煤层瓦斯含量的换算关系，公式如下：

100??AabP110KPdMadX?×a×? 1?bP1001?0.31Mad?式中 X——煤层瓦斯含量，m3/t；

a——吸附常数，试验温度下煤的极限吸附量，m3/t； b——吸附常数，MPa-1； P——煤层绝对瓦斯压力，MPa； Aad——煤的灰分，%； Mad——煤的水分，%； K——煤的孔隙率，m3/m3；

?——煤的视密度，t/m。

3

根据以上公式，利用现场实际测定的煤层残余瓦斯含量值，反推获得的煤层残余瓦斯压力见表4-5。

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普安县地瓜老虎田煤矿+1450—+1500m标高25煤层消突评价论证报告 序 号 1 2 3 4 测定 地点 1号孔处 2号孔处 3号孔处 4号孔处 煤层残余 瓦斯吸附常数 瓦斯含量 （m3/t） b(MPa-1) （m3/t) a3.06 3.02 33.625 5.32 5.24 0.859 灰分Aad (%) 13.78 13.78 13.78 13.78 水分Mad (%) 2.65 2.65 煤层残余 孔隙率 视密度?瓦斯压力 K(%) （t/m3） （MPa） 1.48 1.48 5.41 1.48 1.48 0.062 0.059 0.109 0.107 2.65 2.65 表4-5 老虎田煤矿利用实测含量反推的25煤层残余瓦斯压力值 4.5 瓦斯放散初速度指标测定

瓦斯放散初速度指标△p表示煤放散瓦斯的能力。△p是反映煤层突出区域危险性的一种单项指标。

瓦斯放散初速度指标△p的测定方法如下：

（1）在煤层新暴露的面上采取煤样250g，或打钻采取新鲜煤芯250g。煤样附上标签，注明采样地点、层位、采样时间等；

（2）将所采煤样进行粉碎，筛分出粒度为0.2～0.5mm的煤样。每一煤样取两个试样，每个试样重3.5g；

（3）测定步骤：

① 把两个试样用漏斗分别装入△p测定仪的两个试样瓶中； ② 启动真空泵对试样脱气1.5h；

③ 脱气1.5h后关闭真空泵，将甲烷瓶与试样瓶相连，充气（充气压力0.1MPa）使煤样吸附瓦斯1.5小时；

④ 关闭试样瓶与甲烷瓶阀门，使试样瓶与甲烷瓶隔离；

⑤ 开动真空泵对仪器死空间进行脱气，使U形管汞真空计两端汞面相平；

⑥ 停止真空泵，关闭仪器死空间通往真空泵的阀门，打开试样瓶的阀门，使煤样瓶与仪器被抽空的死空间相连并同时启动秒表计时，10秒时关闭阀门，

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普安县地瓜老虎田煤矿+1450—+1500m标高25煤层消突评价论证报告 读出汞柱计两端汞柱差P1(mm)，45秒时打开阀门，60秒时关闭阀门，再一次读出汞柱计两端的压差P2(mm)；

⑦ 计算瓦斯放散初速度指标

△p=P2－P1

本次评价，25煤层在+1450机轨石门和运输下山穿层过25煤层处各采集了一组25煤层煤样，送实验室进行25煤层煤的瓦斯放散初速度指标的测定。测定结果见表4-6。

采样地点 +1485机轨石门 运输下山穿层过25煤层处 瓦斯放散初速度△p(mmHg) 坚固性系数f 22.825 23.651 0.42 0.48 表4-6 老虎田煤矿25煤层△p、f值测定结果表 4.6 煤的坚固性系数测定

煤的坚固性系数f是表示煤抵抗外力破坏能力的一个综合指标，它主要由煤的物理力学性质所决定。它实质上所反映的是单位质量的煤破坏所消耗能量的大小，是反映煤层突出危险性的另一单项指标。

煤的坚固性系数f值采用落锤破碎法测定，测定方法如下：

（1）在现场采取煤样，从中选取块度为20~30mm的小煤块分成5份，每份重40g，各放在测筒内进行落锤破碎试验，测筒包括落锤、圆筒及捣臼组成；

（2）将各份煤样依次倒入圆筒及捣臼内，落锤距离臼底600mm高度自由下落，撞击煤样，每个煤样落锤1~5次，可由煤的坚固程度决定。5份煤样全部捣碎后，例如0.5mm筛孔的筛子内，小于0.5mm的筛下物倒入直径23mm的量筒内，测定粉末的高度h，试样的坚固性系数由下式求得：

F20～30=20n/h

式中： f20～30—煤样粒度20～30mm的测定值;

n—落锤撞击次数，次；

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普安县地瓜老虎田煤矿+1450—+1500m标高25煤层消突评价论证报告 h—量筒测定粉末的高度，mm。

本次鉴定，25煤层在+1450机轨石门和运输下山穿层过25煤层处各采集了一组25煤层煤样，送实验室进行25煤层煤的坚固性系数指标的测定。测定结果见表4-8。 4.7 煤的破坏类型的判定

煤的破坏类型是指煤体结构受构造应力作用后的破坏程度，由于煤的物理、力学性质和特征不尽相同，《防治煤与瓦斯突出规定》中将其分为5种类型，分别为Ⅰ类（非破坏煤）、Ⅱ类（破坏煤）、Ⅲ类（强烈破坏煤）、Ⅳ类（粉碎煤）和Ⅴ类（全粉煤）。

通过对老虎田煤矿25煤层暴露煤体结构的宏观观察：

25煤层整体光泽半亮与半暗；内生裂隙发育，见薄膜状、细脉状及网状方解石充填，不规则块状，多棱角，有挤压特征，有些地方弯曲呈透镜体构造；煤层用手极易剥成小块，中等硬度，构造附近硬度低，用手捻之成粉末。综合判定25煤层最大破坏类型应属Ⅲ类。

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普安县地瓜镇老虎田煤矿M25煤层消突评价论证报告 5．效果检验指标测试结果及消突范围的确定

5.1 效果检验指标测试结果

本次对老虎田煤矿+1450~+1500m标高25煤层上邻近层（24煤层）开采后进行保护效果检验，实测得+1450~+1500m标高25煤层残余瓦斯含量为3.02~5.32m3/t；采用直接测压法，现场测得+1450~+1500m标高25煤层残余瓦斯压力为0.10~0.14MPa；利用实测的煤层瓦斯含量计算的+1450~+1500m标高25煤层残余瓦斯压力为0.059~0.109MPa。 5.2 测试结果可靠性分析

本次测得的老虎田煤矿+1450~+1500m标高25煤层残余瓦斯含量3.02～5.32m3/t，采用直接测压法，现场测得+1450~+1500m标高25煤层残余瓦斯压力为0.10～0.14MPa；利用实测的煤层瓦斯含量计算的+1450~+1500m标高25煤层残余瓦斯压力为0.059~0.109 MPa。根据24煤层与25煤层的层间距及24煤层作为保护层开采后，25煤层的瓦斯排放率可以达到49%～61%；与矿井没有进行瓦斯抽采但工作面回采及掘进期间瓦斯涌出量较小基本相符。可以认为本次测得老虎田煤矿+1450~+1500m标高25煤层残余瓦斯含量和残余瓦斯压力数据可靠。 5.3 消突范围的确定

根据老虎田煤矿24、25煤层的赋存特征和《防治煤与瓦斯突出规定》有关上、下保护层开采有关最大保护垂距的规定、《矿井瓦斯涌出量预测方法》（AQ1018-2006）附录D——邻近层受采动影响的瓦斯排放率与层间距的关系曲线以及本次实际测定的25煤层的残余瓦斯压力和残余瓦斯含量，并结合矿井采掘工作面的瓦斯涌出情况，综合判定老虎田煤矿在24煤层开采后，25煤层的保护效果有效。

根据老虎田煤矿提供的24煤层的采空区范围布置图和《防治煤与瓦斯突出规定》有关保护层保护范围的确定（附录D1和D2）以及本次评价测点的布

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普安县地瓜镇老虎田煤矿M25煤层消突评价论证报告 置和矿井24煤层开采情况，确定本次老虎田煤矿在24煤层开采后，25煤层的消突范围：+1450~+1500m标高、走向120m（见附图）。

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