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        大林煤礦M14煤層一采區(qū)煤與瓦斯突出危險性評價

        2019-11-22 03:53:32史安民倪贊龍
        2019年11期
        關(guān)鍵詞:煤礦

        史安民,倪贊龍

        (江煤貴州礦業(yè)集團有限責(zé)任公司,貴州 貴陽 550000)

        1 工程概況

        大林煤礦位于遵義城北西方向,直距約45 km,行政區(qū)劃隸屬遵義市平正鄉(xiāng)管轄。井田含煤地層龍?zhí)督M共含煤3層,含煤總厚9.40 m,平均含煤率9.23%,其中可采煤層平均總厚6.73 m,可采煤層平均含煤率5.18%,其煤層編號由上至下分別為M7、M9、M14煤層。大林煤礦采用平硐開拓,共設(shè)3條井筒,分別為主平硐、副平硐和回風(fēng)平硐,礦井采用中央并列式通風(fēng)方式,通風(fēng)方法為機械抽出式,其中主平硐與副平硐進風(fēng),回風(fēng)平硐回風(fēng)。礦井總回風(fēng)量為2 890 m3/min,總回風(fēng)瓦斯?jié)舛葹?.20%,瓦斯涌出量約為5.78 m3/min。根據(jù)中國礦業(yè)大學(xué)2010年7月提交的《遵義市平正鄉(xiāng)大林煤礦M7、M9、M14煤層煤與瓦斯突出危險性鑒定報告》,其鑒定結(jié)論為:大林煤礦M7、M9、M14煤層在鑒定范圍內(nèi)無突出危險性。根據(jù)當(dāng)時井下開拓及準備巷道的實際條件,僅M7煤層具備布孔條件,因此,經(jīng)復(fù)核認為:大林煤礦M9、M14煤層2010年7月份的鑒定數(shù)據(jù)不足以支持鑒定結(jié)論,M9、M14煤層的突出危險性鑒定結(jié)論無效,為了確保大林煤礦M14煤層一采區(qū)的安全回采,需對該區(qū)域煤層的突出危險性重新進行鑒定。

        2 煤與瓦斯突出鑒定方法

        煤與瓦斯突出煤層的首要判斷標準為是否發(fā)生過瓦斯動力現(xiàn)象[1],由于大林煤礦目前從未出現(xiàn)過噴孔、卡鉆等突出預(yù)兆,應(yīng)當(dāng)根據(jù)現(xiàn)場測定的煤層相關(guān)參數(shù)來進行鑒定,各個參數(shù)的臨界值如表1所示,當(dāng)測定區(qū)域煤層的所有參數(shù)均處于表1所示的指標范圍內(nèi)時,即可認定該區(qū)域的煤層存在煤與瓦斯突出的危險性;另外當(dāng)測定區(qū)域煤層的相關(guān)參數(shù)滿足以下條件[2]:①煤層的最小堅固性系數(shù)≤0.3,且煤層最大瓦斯壓力≥0.74 MPa時;②0.3<煤層最小的堅固性系數(shù)≤0.5,且煤層最大瓦斯壓力≥1.0 MPa;③0.5<煤層的最小堅固性系數(shù)≤0.8,且煤層最大瓦斯壓力≥1.50 MPa;④煤層最大瓦斯壓力≥2.0 MPa時,同樣可以認定煤層為突出煤層。

        表1 突出煤層鑒定的單項指標臨界值

        3 M14煤層一采區(qū)瓦斯突出參數(shù)測定

        3.1 煤層瓦斯壓力現(xiàn)場實測

        大林煤礦M14煤層的原始瓦斯壓力測定方法為井下巷硐內(nèi)直接打鉆孔,結(jié)合大林煤礦現(xiàn)有開拓及準備巷道部署的實際情況,決定在東翼瓦斯抽放進風(fēng)巷、西翼瓦斯抽放進風(fēng)巷、東翼瓦斯抽放回風(fēng)巷、絞車房繞道等處布置5個瓦斯壓力測點(10個穿層測壓鉆孔)。測定結(jié)果如表2 所示。

        3.2 煤的破壞類型

        大林煤礦M14煤層一采區(qū)煤的破壞類型采用現(xiàn)場勘察法評定,根據(jù)對大林煤礦M14煤層一采區(qū)的三條上山、大巷及M14煤層巷道實際揭露的M14煤層的現(xiàn)場勘察:M14煤層的光澤為亮與半亮,以半亮型為主,無夾矸,煤層厚度穩(wěn)定;斷面成不規(guī)則塊狀,有擦紋;斷口參差多角,用手極易剝成小塊,中等硬度??梢缘贸龃罅置旱VM14煤層的破壞類型為Ⅱ~Ⅲ類。

        表2 M14煤層瓦斯壓力測定結(jié)果

        3.3 煤的瓦斯放散初速度和堅固系數(shù)測定

        煤的瓦斯放散初速度和堅固性系數(shù)通過現(xiàn)場取樣、實驗室測定,本次測定采取了3份相對較軟的M14煤層煤樣,每份煤樣重量不小于3 kg。M14煤層煤樣分別取自11402運輸巷40 m處、11402回風(fēng)巷80 m處和11402回風(fēng)巷127 m處。取樣方法為刻槽取樣法[3]。測定結(jié)果如表3所示。

        表3 M14煤層相關(guān)瓦斯參數(shù)測定結(jié)果

        4 煤層突出危險性鑒定

        通過對測定結(jié)果進行分析匯總,得出煤的最高破壞類型、最大瓦斯放散初速度、煤的最小堅固性系數(shù)和最大瓦斯壓力值[4],如表4。

        表4 M14煤層突出危險性單項指標測定結(jié)果

        表4的數(shù)據(jù)表明,大林煤礦M14煤層一采區(qū)煤的破壞類型、煤的堅固性系數(shù)(f)及煤的瓦斯放散初速度(ΔP)達到或超過臨界值,但瓦斯壓力(P)未超過臨界值,不滿足“全部指標均處于表1所示臨界值范圍”的條件;且從本次實測的瓦斯壓力P及煤的堅固性系數(shù)f值結(jié)果來看,也不滿足額外的4種情況。因此,依據(jù)本次實測的M14煤層一采區(qū)煤與瓦斯突出單項指標,不能夠?qū)⒃搮^(qū)域內(nèi)的M14煤層認定為突出煤層,需結(jié)合鄰近礦井開拓開采情況、瓦斯賦存情況及本礦井地質(zhì)、煤層、瓦斯賦存及埋深等情況,進行綜合分析確定。

        針對大林煤礦提供的采掘工程平面圖、井上下對照圖分析,本次大林煤礦M14煤層測點代表范圍內(nèi)最大埋深為438 m,實測的最大瓦斯壓力為0.58 MPa(埋深425.5 m),未超過臨界值0.74 MPa;根據(jù)表2中M14煤層瓦斯壓力測定結(jié)果,分析了瓦斯壓力與埋深的相關(guān)關(guān)系,如圖1所示,得出本次在礦井測點代表范圍內(nèi)M14煤層瓦斯壓力與埋深的擬合關(guān)系模型。

        圖1 M14煤層一采區(qū)實測瓦斯壓力與埋深的相關(guān)關(guān)系

        根據(jù)M14煤層瓦斯壓力與埋深的相關(guān)關(guān)系,推測本次測點代表范圍內(nèi)最大埋深438 m處的M14煤層瓦斯壓力為0.60 MPa,也未超過瓦斯壓力臨界值0.74 MPa。因此,由M14煤層一采區(qū)煤體的單項指標分析,不足以鑒定為具有煤與瓦斯突出危險性。

        5 鑒定范圍內(nèi)煤層突出危險性綜合分析

        1) 從片區(qū)突出危險性來分析。大林煤礦礦區(qū)為煤與瓦斯突出危險礦區(qū)。與大林煤礦同屬平正鄉(xiāng)的富強煤礦于2011年7月20日在M7煤層發(fā)生一起煤與瓦斯突出事故。而大林煤礦至今未發(fā)生過煤與瓦斯突出等瓦斯動力現(xiàn)象;在M14煤層采掘過程中也沒有發(fā)生過瓦斯涌出異?,F(xiàn)象。因此,盡管大林煤礦所處片區(qū)屬突出危險礦區(qū),但從實際的瓦斯賦存情況來看,M14煤層瓦斯壓力和瓦斯含量不大。

        2) 從瓦斯涌出情況來分析。從已掘進的M14煤層一采區(qū)巷道掘進過程中的瓦斯涌出量來看,M14煤層11402回風(fēng)巷回風(fēng)瓦斯?jié)舛葹?.16%,絕對瓦斯涌出量為0.26m3/min;11402運輸巷掘進期間回風(fēng)瓦斯?jié)舛葹?.18%,絕對瓦斯涌出量為0.43m3/min;說明一采區(qū)M14煤層瓦斯涌出量不大。

        3) 從鑒定范圍內(nèi)的最大埋深處瓦斯壓力來分析。鑒定范圍內(nèi)M14煤層瓦斯壓力測壓鉆孔見煤點埋深處于68~425.5 m之間,M14煤層實測的最大瓦斯壓力為0.58 MPa(埋深425.5 m),未超過臨界值0.74 MPa。根據(jù)本次M14煤層瓦斯壓力與埋深的相關(guān)關(guān)系可知:在438 m埋深處M14煤層的瓦斯壓力為0.60 MPa,也未超過臨界值0.74 MPa。

        根據(jù)大林煤礦本次實測的煤與瓦斯突出單項指標、煤層及瓦斯賦存情況,鄰近礦井開拓開采及瓦斯賦存的實際情況,綜合分析后認為:大林煤礦M14煤層在本次鑒定范圍內(nèi)無煤與瓦斯突出危險性。

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