【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 997年9月19日正式驗(yàn)收移交投產(chǎn)，原設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力400萬t/a，設(shè)計(jì)服務(wù)年限94年。2005年核實(shí)生產(chǎn)能力為800萬t，2005年原煤產(chǎn)量實(shí)際達(dá)到800萬t。礦井現(xiàn)開采3號(hào)煤層，采用斜井、主井混合開拓方式，綜合機(jī)械化開采，采煤方法為走向長(zhǎng)壁、綜合機(jī)械化、全垮落開采工藝，井筒向兩翼推進(jìn)的采區(qū)前進(jìn)式開采。回采工作面使用MG450/1020—WD1和MG400/920—WD型雙滾筒聯(lián)合采煤機(jī)組；ZFS5400/17/33型液壓支架；ZPT5800/19/32排頭、排尾架；兩部SGZ880/2400 型刮板輸送機(jī)和SSJ1200/2200型皮帶輸送機(jī)。成莊礦共開鑿9個(gè)井筒，即主斜井、副斜井、3號(hào)進(jìn)風(fēng)立井、3號(hào)回風(fēng)立井和南翼措施斜井。原成莊井田設(shè)計(jì)為兩個(gè)水平：+640和+550水平，根據(jù)整個(gè)井田設(shè)計(jì)只留一個(gè)水平（+640），分為五個(gè)盤區(qū)：一盤區(qū)、二盤區(qū)、三盤區(qū)、四盤區(qū)、五盤區(qū)。目前礦井只開采3號(hào)煤層，一盤區(qū)已回采完畢，五盤區(qū)還未開拓完畢，二、三、四盤區(qū)正在開采。 礦井通風(fēng)⑴成莊礦礦井的通風(fēng)方式為分區(qū)式，通風(fēng)方法為機(jī)械抽出式。⑵礦井現(xiàn)有1個(gè)通風(fēng)水平即640水平，有九個(gè)進(jìn)風(fēng)井，即主井、副井、排矸井、南翼措施斜井、2風(fēng)井進(jìn)風(fēng)立井、2風(fēng)井東進(jìn)風(fēng)井、3進(jìn)風(fēng)立井、3進(jìn)風(fēng)斜井、4進(jìn)風(fēng)立井；有三個(gè)回風(fēng)井，即1回風(fēng)立井、3回風(fēng)立井、4回風(fēng)立井。⑶礦井總進(jìn)風(fēng)量為54705m3/min，總回風(fēng)量55400 m3/min，各井筒風(fēng)量情況如下表22各井筒風(fēng)量情況Table 22 each shaft air volume井筒名稱風(fēng)量(m3/min)井筒名稱風(fēng)量(m3/min)井筒名稱風(fēng) 量(m3/min)主井13072進(jìn)風(fēng)立井78101風(fēng)井回風(fēng)井12336副井43193進(jìn)風(fēng)立井204182風(fēng)井東進(jìn)風(fēng)井1630排矸井66003進(jìn)風(fēng)斜井9743風(fēng)井回風(fēng)井22784南翼措施斜井20404進(jìn)風(fēng)立井88004風(fēng)井回風(fēng)井20280⑷主通風(fēng)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)：主通風(fēng)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)如下表23主通風(fēng)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)Table 13the main ventilation equipment operating parameters參數(shù)名稱 風(fēng)機(jī)型號(hào)電機(jī)額定功（kw）葉片角度（176。）排風(fēng)量(m3/min)通風(fēng)負(fù)壓（Pａ）等積孔(m2)總等積孔(m2)1回風(fēng)井1400+51233622703回風(fēng)井4500–152278422434回風(fēng)井3500–15202803420風(fēng)機(jī)功率(KW)入口速壓(Pa)出口速壓(pa)風(fēng)筒直徑 （m）入口風(fēng)量 (m3/min)出口風(fēng)量(m3/min)風(fēng)機(jī)基本情況風(fēng)機(jī)入井型號(hào)風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家出廠編號(hào)215240228339331FBD2*15重慶煤科院240230210190564536FBD2*30重慶煤科院210237347343725721*37湘潭平安472552202101902881DBKJNo—湘潭平安220⑸局部通風(fēng)設(shè)備型號(hào)及技術(shù)特征表24局部通風(fēng)設(shè)備類型及技術(shù)特征Table 14local ventilation equipment types and technical characteristics⑹礦井分區(qū)通風(fēng)情況礦井三個(gè)回風(fēng)井均安裝有2臺(tái)軸流式風(fēng)機(jī)，一臺(tái)使用一臺(tái)備用； 1?；仫L(fēng)井服務(wù)于礦井一、二、三盤區(qū)原煤生產(chǎn)、3風(fēng)井服務(wù)于五盤區(qū)原煤生產(chǎn)、4＃回風(fēng)井服務(wù)于礦井四盤區(qū)原煤生產(chǎn)。每個(gè)盤區(qū)均布置有專用回風(fēng)巷，其中二盤區(qū)有2104一條專用回風(fēng)巷，三盤區(qū)有3106一條專用回風(fēng)巷，四盤區(qū)有4104106兩條專用回風(fēng)巷，五盤區(qū)有5105104副、5106三條專用回風(fēng)巷。礦井采掘工作面現(xiàn)狀：二盤區(qū)布置2個(gè)單巷掘進(jìn)面（2243正/副巷、43182/3巷）；三盤區(qū)布置1個(gè)采面（3310面），一個(gè)單巷掘進(jìn)面（泄水巷）；四盤區(qū)布置1個(gè)綜放面(4310面)、4個(gè)單巷綜掘面（4221/4226副巷、43213/43214巷、43181巷、四盤區(qū)水倉）；五盤區(qū)布置1個(gè)綜放面（5305面）、1個(gè)備用大采高工作面(5310面)、3個(gè)單巷綜掘面（53094/53095巷、53142/53144巷、5102/4延伸巷）。 瓦斯涌出量，%，%，；。依據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，成莊礦井屬高瓦斯礦井。3 礦井瓦斯基本參數(shù)與突出危險(xiǎn)性 煤與瓦斯突出的煤體結(jié)構(gòu)條件發(fā)生煤與瓦斯突出主要是煤體結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，構(gòu)造煤是原生結(jié)構(gòu)煤在構(gòu)造應(yīng)力作用下發(fā)生明顯物理化學(xué)變化后的產(chǎn)物。原生結(jié)構(gòu)煤在構(gòu)造應(yīng)力的作用下，發(fā)生成分，結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的變化，引起煤層變形（破裂、粉化）、流變（增厚、減?。?、變質(zhì)（降解、縮聚）。所謂煤層的構(gòu)造或煤體的構(gòu)造，是指煤的組成部分在空間的定向和分布。根據(jù)前蘇聯(lián)東方煤礦安全研究所，一般分為四類。Ⅰ類：層狀構(gòu)造 具有沒有破壞的煤，層理清楚；Ⅱ類：微褶皺狀構(gòu)造 仍看的到層理，褶皺較少，褶皺兩翼成鈍角散開；Ⅲ類：褶皺狀構(gòu)造 褶皺兩翼成銳角散開；Ⅳ類：強(qiáng)烈褶皺狀構(gòu)造 煤受到強(qiáng)烈揉皺以致成不規(guī)則形狀（如橢圓形、漩渦形等）。煤層的的突出危險(xiǎn)性有Ⅰ類向Ⅳ類依次增大，在突出地點(diǎn)的煤層具有Ⅲ類和Ⅳ類構(gòu)造。煤結(jié)構(gòu)是煤粒的尺寸和形態(tài)所表現(xiàn)的特征，不能把煤結(jié)構(gòu)和煤體結(jié)構(gòu)混為一談。表31 煤的構(gòu)造結(jié)構(gòu)類型 The tectonic structural types of coal煤的類別構(gòu)造特征簡(jiǎn)要特性類別 名稱Ⅰ 未破壞煤層狀弱裂隙煤層理明顯。在煤體中煤呈整體且在力的作用下穩(wěn)定，不散落。沿層理和裂隙可掰成碎塊Ⅱ 碎塊煤角礫狀層理、裂隙不明顯。煤體有各種形狀的煤塊組成。煤塊邊緣呈多角形。煤塊間可見粒狀甚至土狀細(xì)煤粉。煤體中的煤在力作用下穩(wěn)定性弱，但散落困難Ⅲ 透鏡狀煤透鏡狀層理、裂隙不明顯。煤由一些透鏡體組成。透鏡體表面呈光滑動(dòng)溝槽和有擦痕。用力作用于煤時(shí)，有時(shí)會(huì)變成細(xì)煤屑Ⅳ 土粒狀煤土粒狀層理、裂隙不明顯。煤體大部分有小煤粒所組成，煤粒間有土狀煤（煤面）。煤壓結(jié)成型，難于用手掰開。煤體中的煤穩(wěn)定性弱，且有散落傾角Ⅴ 土狀煤土狀層理和裂隙不明顯，由煤粉（煤面）組成，不穩(wěn)定，極易散落，很易用手捏碎依據(jù)不同的特征，可以將煤結(jié)構(gòu)進(jìn)行不同的分類。早在20世紀(jì)50年代，前蘇聯(lián)礦業(yè)研究所依據(jù)煤的破壞程度（即煤中裂隙的寬度及特性），把煤分成5類：Ⅰ類—非破壞煤；Ⅱ類—破壞煤Ⅲ類—強(qiáng)烈破壞煤；Ⅳ類—粉碎煤；Ⅴ類—全粉煤（土狀煤）。目前，大都傾向于前蘇聯(lián)東方煤礦安全研究所提出的煤層構(gòu)造結(jié)構(gòu)特性、層理、裂隙特性方法，并以列入了前蘇聯(lián)《在有煤、巖石和瓦斯突出傾向煤層安全進(jìn)行采掘的規(guī)程》。各類煤的特性如表21所示。突出的危險(xiǎn)程度由Ⅰ類向Ⅴ類依次增加。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)資料，一般Ⅰ、Ⅱ類屬于非突出為危險(xiǎn)型，Ⅲ類屬于突出危險(xiǎn)型。研究表明：突出煤層普遍存在破壞嚴(yán)重的煤（Ⅳ和Ⅴ類）以及揉皺的碳質(zhì)頁巖。通過研究可以得出幾點(diǎn)如下規(guī)律：全部突出危險(xiǎn)煤層都具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，而不危險(xiǎn)煤層既可以是具有簡(jiǎn)單的，也可由具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)；突出危險(xiǎn)煤層的厚度平均比不危險(xiǎn)煤層厚15%~30%；突出危險(xiǎn)煤層危險(xiǎn)煤層的厚揉皺巖及頁巖厚度比非危險(xiǎn)層厚2~；在突出煤層中，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類煤層最發(fā)育；突出危險(xiǎn)煤層的總破壞指標(biāo)比不危險(xiǎn)煤層高，在急傾斜煤層，~~，~。不同結(jié)構(gòu)類型的煤其瓦斯放散初速度ΔP和煤的堅(jiān)固系數(shù)f值也不相同，他們之間有著一定的聯(lián)系。幾年來國(guó)內(nèi)外廣泛采用掃描電鏡，對(duì)煤的微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。煤炭科學(xué)研究總院重慶分院根據(jù)煤的表面形態(tài)及微結(jié)構(gòu)力學(xué)特性，把煤的微結(jié)構(gòu)劃分成4種類型：均一結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)、粒狀結(jié)構(gòu)和糜棱結(jié)構(gòu)（表32）。表32煤的微結(jié)構(gòu)按力學(xué)特性分類 According to the mechanical properties of the microstructure of the coal classification類別名稱微結(jié)構(gòu)的力學(xué)性質(zhì)微結(jié)構(gòu)特征微結(jié)構(gòu)指數(shù)突出危險(xiǎn)程度Ⅰ均一結(jié)構(gòu)未遭受構(gòu)造破壞結(jié)構(gòu)均一、微密，可見少量微裂隙。具有塊狀、貝殼狀、放射狀等結(jié)構(gòu)。1非突出Ⅱ碎裂結(jié)構(gòu)在壓力作用下，產(chǎn)生的脆性壓裂煤被多組微裂隙切割，碎塊間有位移，有滑動(dòng)面出現(xiàn)，表面有擦痕。具有碎塊狀、角礫狀結(jié)構(gòu)2過度型煤Ⅲ粒狀結(jié)構(gòu)在壓應(yīng)力作用下產(chǎn)生的壓碎或壓扁煤中微裂隙和孔隙十分發(fā)育，煤被壓碎或重新定向，呈現(xiàn)粒狀結(jié)構(gòu)或出現(xiàn)彎曲的微節(jié)理面。具有粒狀、片狀、網(wǎng)狀和定向排列結(jié)構(gòu)。3突出煤Ⅳ糜棱結(jié)構(gòu)在壓應(yīng)力和剪應(yīng)力作用產(chǎn)生的壓磨和壓扭性破壞煤被強(qiáng)烈揉搓和壓磨，使得微裂隙和孔隙的形態(tài)及方向十分復(fù)雜，出現(xiàn)土狀結(jié)構(gòu)和扭曲微節(jié)理面。具有魚籽狀、鱗片狀、壓扭性結(jié)構(gòu)4嚴(yán)重突出煤研究表明，不但突出煤和非突出煤的微結(jié)構(gòu)有很大差別，不同突出危險(xiǎn)程度煤層的煤，處于不同地質(zhì)條件下同一危險(xiǎn)程度的煤，結(jié)構(gòu)均存在差別。中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)研究所按照煤的微結(jié)構(gòu)形態(tài)，把煤的微結(jié)構(gòu)劃成5種類型：原生結(jié)構(gòu)煤、微裂隙煤、微劈理煤、碎裂構(gòu)造煤、糜棱構(gòu)造煤（表33）。表33煤的微結(jié)構(gòu)按形態(tài)分為類 According to the microstructure of the coal類別名稱微結(jié)構(gòu)特征瓦斯賦存條件突出危險(xiǎn)性1原生煤結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)均一、微密，沒明顯變形，斷面平整或有貝殼狀斷口，具有條帶狀結(jié)構(gòu)，層次塊狀結(jié)構(gòu)。非突出煤2微裂隙煤煤被一組以上微裂隙切割，其中有些斷裂隙微張開，并具有層狀結(jié)構(gòu)。開放系統(tǒng)3微劈理煤煤中出現(xiàn)一組密集的、平行排列的間隔很小的剪切裂隙，具有鱗片狀結(jié)構(gòu)。開放半開放系統(tǒng)4碎裂構(gòu)造煤微裂隙發(fā)育，組成的碎粒邊界很不規(guī)則，大小不一隨意排列疊置，無明顯成分變異和定向結(jié)構(gòu)。開放系統(tǒng)5糜棱構(gòu)造煤經(jīng)歷了強(qiáng)烈變形，煤被破碎成細(xì)小的顆粒，并出現(xiàn)劈理構(gòu)造，具有流劈理，固態(tài)流動(dòng)構(gòu)造。封閉系統(tǒng)突出煤表34煤的破壞類型分類表Table 34coal breakage type classification破壞類型光澤構(gòu)造與構(gòu)造特征節(jié)理性質(zhì)節(jié)理面性質(zhì)斷口性質(zhì)強(qiáng)度Ⅰ類(非破壞煤)亮與半亮層狀構(gòu)造，塊狀構(gòu)造，條帶清晰明顯一組或二三組節(jié)理，節(jié)理系統(tǒng)發(fā)達(dá)，有次序有充填物(方解石)次生面少，節(jié)理、劈理面平整參差階狀，貝狀，波浪狀堅(jiān)硬，用手難以掰開Ⅱ類(破壞煤)亮與半亮1．尚未失去層狀，較有次序2．條帶明顯，有時(shí)扭曲，有錯(cuò)動(dòng)3．不規(guī)則塊狀，多棱角4．有擠壓特征次生節(jié)理面多，且不規(guī)則，與原生節(jié)理呈網(wǎng)狀節(jié)理節(jié)理面有擦紋、滑皮，節(jié)理平整，易掰開參差多角用手極易剝成小塊，中等硬度Ⅲ類(強(qiáng)烈破壞煤)半亮與半暗1．彎曲呈透鏡體構(gòu)造2．小片狀構(gòu)造3．細(xì)小碎塊，層理較紊無次序節(jié)理不清，系統(tǒng)不發(fā)達(dá)，次生節(jié)理密度大有大量擦痕參差及粒狀用手捻之成粉末，硬度低Ⅳ類(粉碎煤)暗淡?；蛐☆w粒膠結(jié)而成，形似天然煤團(tuán)節(jié)理失去意義，成粘塊狀粒狀用手捻之成粉末，偶爾較硬Ⅴ類(全粉煤)暗淡1．土狀構(gòu)造，似土似煤；2．如斷層泥狀土狀可捻成粉末，疏松總的來講，成莊煤礦3號(hào)煤以光亮型煤為主，半亮型煤次之，顏色呈黑色，條痕為黑色，似金屬光澤，致密堅(jiān)硬，具貝殼狀或階梯狀斷口，不染手，節(jié)理裂隙較發(fā)育，且常被方解石或黃鐵礦脈充填。煤的視（相對(duì)）～。由于煤本身致密堅(jiān)硬，加之煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，宏觀煤巖類型為均一狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，再加上井田內(nèi)構(gòu)造簡(jiǎn)單，煤層受擠壓、剪切力小，所以，3號(hào)煤層成塊率高。煤的堅(jiān)固性系數(shù)是煤顆粒本身力學(xué)強(qiáng)度的一種相對(duì)指標(biāo)，其數(shù)值的大小也是煤層物理力學(xué)性質(zhì)的重要反映。在現(xiàn)代的煤與瓦斯突出動(dòng)力現(xiàn)象分析中，煤的堅(jiān)固性系數(shù)是煤與瓦斯突出現(xiàn)象所涉及到的重要參數(shù)之一。通常情況下，在相同的瓦斯壓力和地應(yīng)力條件下，煤的堅(jiān)固性系數(shù)越大，越不容易發(fā)生突出。因此，在煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性分析、預(yù)測(cè)中，煤的堅(jiān)固系數(shù)是一個(gè)重要的測(cè)試指標(biāo)。煤體的堅(jiān)固系數(shù)測(cè)定原理：目前，在我國(guó)常用的測(cè)定方法為落錘破碎法，簡(jiǎn)稱落錘法。落錘法測(cè)定煤體的堅(jiān)固系數(shù)，是以“脆性材料破碎遵循面積力能說”為基礎(chǔ)，即認(rèn)為“破碎所消耗的功（A）與破碎物料所增加的表面積（ΔS）的n次方成正比”，試驗(yàn)表明，n一般為1。在進(jìn)行預(yù)測(cè)煤與瓦斯突出過程中，經(jīng)常需要測(cè)定這一參數(shù)，采用落錘破碎法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易行，能夠迅速測(cè)出煤樣的相對(duì)堅(jiān)固性系數(shù)。煤的力學(xué)強(qiáng)度越強(qiáng)，抵抗外力破壞的能力就越大，就難以發(fā)生瓦斯突出現(xiàn)象。經(jīng)測(cè)定晉煤集團(tuán)成莊礦3～，%～%。3號(hào)煤層厚度較大，但分布規(guī)律不明顯，3號(hào)煤層為本井田第一層主要可采煤層。煤層含夾矸04層，一般13層，夾矸厚度不大，，巖性為泥巖或炭質(zhì)泥巖，煤層結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單?！鱌測(cè)定煤的瓦斯放散初速度△P是預(yù)測(cè)煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性的指標(biāo)之一，該指標(biāo)反應(yīng)了含瓦斯煤體放散瓦斯快慢的程度?！鱌的大小與煤的瓦斯含量大小、孔隙結(jié)構(gòu)和孔隙表面性質(zhì)等有關(guān)。在煤與瓦斯突出的發(fā)展過程中，瓦斯的運(yùn)動(dòng)和破壞力，在很大程度上取決于含瓦斯煤體在破壞時(shí)瓦斯的解吸與放散能力。⑴測(cè)試原理在煤與瓦斯突出發(fā)生、發(fā)展過程中，就煤質(zhì)自身而言，人們公認(rèn)的觀點(diǎn)只有兩個(gè)因素：1）是煤的強(qiáng)度。強(qiáng)度越大越不容易破壞，對(duì)突出發(fā)展的阻力就越大，突出的危險(xiǎn)性就越小；相反，煤的強(qiáng)度越小越易破壞，其阻力就越小，破碎所需的能量就越小，突出