【文章內(nèi)容簡介】 自燃傾向性測定結(jié)果見表13。河南省工業(yè)和信息化廳以豫工信煤［2011］202號文對河南煤業(yè)化工集團所屬煤礦2010年度瓦斯等級和二氧化碳涌出量鑒定結(jié)果進行批復，批復結(jié)果：，自燃發(fā)火等級為Ⅲ級。九礦井田位于太行山東麓，太行山隆起帶與華北平原沉降帶之間過渡帶，區(qū)內(nèi)總的地勢是西高東低，最高點位于二號風井東南，最低點位于07003鉆孔處，，該區(qū)屬山前丘陵地形。該區(qū)地下水除接受大氣降雨補給外，主要來自太行山側(cè)向逕流補給，為區(qū)域地下水的排泄帶。據(jù)該區(qū)水文地質(zhì)資料，西部山區(qū)補給面積約2125平方公里，透水性良好的寒武系，奧陶系石灰?guī)r大面積裸露地表，具有良好的天然補給條件。地下水沿巖溶裂隙發(fā)育帶匯集于山前地帶，運移中遇到斷層或弱透水巖層的阻滯，在低洼處、溝谷中排泄于地表形成泉，距九礦北約兩公里有著名的小南海泉群，，補給洹河(善應河)。九礦井田內(nèi)無長年性河流，只有一條間歇性沖溝叫豆馬莊河，平時基本無水，主要為九礦井下水的排泄通道，雨季大雨過后有水流過。距井田北約兩公里有善應河，由西向東流經(jīng)礦區(qū)北部，在小南海以上河段，流量很小，～，流經(jīng)小南海一帶，由小南海(由57個小泉組成，總稱小南海)泉水補給，流量增加至6～13m3/秒，一般為6～7m3/秒，最大洪水量達867m3/秒。區(qū)內(nèi)主要含水層有第三系礫巖含水層、二迭系砂巖含水層、八層灰?guī)r含水層、二層灰?guī)r含水層、奧陶系灰?guī)r含水層。各含水層之間由砂質(zhì)泥巖、泥巖組成良好的隔水層。地下水總的流向是由西向東，地下水的運動、儲存與排泄，主要受構(gòu)造與地形的控制。充水水源和充水通道是礦井充水的兩個方面，只有兩個條件同時具備，充水水源才能進入礦井。地下水由于開采的煤層不同，其充水水源也不同。1960至1991年開采一、一2煤層，現(xiàn)已停采。一、一2煤層的充水水源主要奧陶系巖溶裂隙水，因開采一、一2煤層的區(qū)域不停的排水，奧陶系巖溶裂隙水占礦井總涌水量比例較高。二1煤層的充水水源主要為底板的太原組上段巖溶裂隙水和頂板碎屑巖裂隙水，其次為松散巖類孔隙水，主要通過井筒進入礦井。采空區(qū)積水井田范圍內(nèi)及周邊已閉坑的小煤礦多位于淺部的下夾煤生產(chǎn)地區(qū)，其采空區(qū)存在積水，其次該礦已開采多年，部分采空區(qū)有一定程度的積水，當采掘活動接近積水區(qū)時，采空區(qū)積水成為礦井的充水水源。已查明該礦的積水范圍，主要是兩個大的積水區(qū)積水量約20104m3，104m3，104m3。采空區(qū)積水是礦井生產(chǎn)的安全隱患，因此，加強控放采空區(qū)積水是今后防治水工作的重點。大氣降水大氣降水主要對開采淺部的煤層有一定的影響，當采空區(qū)形成一定規(guī)模后，易引發(fā)地裂縫，大氣降水沿地裂縫進入礦井而成為礦井充水水源；開采深部的煤層，大氣降水對礦井充水影響不大。 開采煤層頂?shù)装鍘r石工程地質(zhì)特征二1煤老頂均為細、中粒大占砂巖，呈深灰色或灰黑色，厚層狀，成份以石英為主，長石次之，含少量暗色礦物，層理面上有炭質(zhì)和大量白云母，硅質(zhì)、泥質(zhì)膠結(jié)，致密堅硬，具斜層理及交錯層理，垂直裂隙發(fā)育，多被方解石脈充填。二1煤直接頂板多為砂質(zhì)泥巖，極少量為粉砂巖。當巖性為泥巖時，其強度相對較低。二1煤層直接底板多為泥巖，少量炭質(zhì)泥巖、細粒砂巖。當為泥巖、炭質(zhì)泥巖時遇水易發(fā)生膨脹變形，強度低，其工程地質(zhì)性質(zhì)較差；當為砂巖時，則工程地質(zhì)性質(zhì)相對較好。據(jù)勘探階段所取巖石力學樣品在二1煤層附近的較少，代表性差，現(xiàn)列出僅供參考。二1煤層底板的泥巖，干燥抗壓強度17～，～，屬易軟化的巖石，其工程地質(zhì)性質(zhì)較差，易發(fā)生底鼓等變形。二1煤層底板的砂巖，～，其軟化系數(shù)相對較大，其工程地質(zhì)性質(zhì)較好。據(jù)龍宮井田報告，～ Mpa，～；～ Mpa，～，～。影響巖體(石)的力學強度的因素很多，強構(gòu)成巖石的成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和膠結(jié)物的成分，同時巖石中的微裂隙對巖體的強度也有重要的影響，實際上軟弱結(jié)構(gòu)面是巖體中最薄弱的地方，而測試的樣品中則微裂隙相對較少的完整巖塊，其強度與巖體相比大的多，同時巖體的飽和強度要比自然狀態(tài)條件正反強度低的多，因此在使用這些數(shù)據(jù)時應特別注意。根據(jù)《礦井地質(zhì)工作手冊》中關(guān)于煤層的頂板的分類，分類中主要以煤層頂板的自然抗壓強度為主，同時考慮裂隙間距和分層厚度的綜合指標—強度指數(shù)，二1煤層頂板以泥巖為主，較為完整，總體上二1煤層頂板屬Ⅱ類頂板，屬中等穩(wěn)定頂板。二1煤層底板以泥巖為主，強度低，總體應屬I類底板，屬不穩(wěn)定底板?？偟膩碇v，二1煤層上各類頂板均較完整，易于管理，屬二類頂板，現(xiàn)鶴煤九礦的頂板管理方式為全部垮落法。二1煤層底板強度低，總體應屬I類底板。第三章 礦井瓦斯賦存 煤層瓦斯基本參數(shù) 煤體堅固性系數(shù)和瓦斯放散初速度通過對二1煤層煤體堅固性系數(shù)和瓦斯放散初速度進行了測定，共得到二1煤層的f、ΔP值測定2套，測定結(jié)果見下表：表31 二1煤層煤體強度及瓦斯放散特征表Tab. 31 2 1 coal seam gas radiation characteristics of the strength and tables序號 取樣地點 f ΔP1 31021工作面2 32011上順槽距口處100m18通過對以上2套煤樣煤體結(jié)構(gòu)參數(shù)分析可以看出：煤體普遍較軟，局部煤體硬度稍大，～，～18之間。 瓦斯含量和壓力測定根據(jù)河南理工大學對九礦開展的瓦斯含量和壓力測定結(jié)果，標高470m以下區(qū)域瓦斯含量在15m179。/t以上。煤層瓦斯：（大呂寨精查報告）中南煤田地質(zhì)局125隊於1965年提交，在本礦區(qū)范圍內(nèi)對572鉆孔采用真空罐采取瓦斯煤樣：～%，～，定為甲烷帶；（龍宮詳查報告）河南煤田地質(zhì)局3隊於1982年提交，在本礦區(qū)范圍內(nèi)對1101505等6孔：采用解析法采取瓦斯煤樣：～%，～，定為高沼礦井；（九礦南翼二1煤補勘報告）鶴壁礦務局地測處1985年提交，在本礦區(qū)范圍內(nèi)對903098410等5孔：采用解析法采取瓦斯煤樣：～%，～，定為高瓦斯井；鶴煤九礦在3102工作面和23煤柱工作面采用解析法采取瓦斯煤樣：～，，河南省工業(yè)和信息化廳以豫工信煤［2011］202號文對河南煤業(yè)化工集團所屬煤礦2010年度瓦斯等級和二氧化碳涌出量鑒定結(jié)果進行批復，批復結(jié)果：該礦為煤與瓦斯突出礦井。目前的二1煤層瓦斯特征和原勘探報告有較大不同。表32 瓦斯鑒定結(jié)果表Tab. 32 gas appraisal result table 項目時間全 礦采區(qū)最大相對涌出量(m3/t)鑒定等級備注相對涌出量(m3/t)絕對涌出量(m3/min)CH4CO2CH4CO2CH4CO22006高2007高2008高2009突出2010突出2011突出2012突出2013突出2014突出 礦井及周邊煤礦的瓦斯動力現(xiàn)象 迄今為止，鶴壁九礦沒有發(fā)生過瓦斯動力現(xiàn)象。與九礦相鄰的四礦，自二水平投產(chǎn)以來，時有突出予兆，其中1976～1979年發(fā)生的7次煤與瓦斯動力現(xiàn)象。 礦井瓦斯儲量根據(jù)《MT501896礦井瓦斯抽放工程設(shè)計規(guī)范》，礦井瓦斯儲量應為礦井可采煤層的瓦斯儲量、受采動影響后能夠向開采空間排放的不可采煤層及圍巖瓦斯儲量之和。可按下式計算： (31)式中 —礦井瓦斯儲量，Mm3；—可采煤層的瓦斯儲量，Mm3； (32) Ali—礦井可采煤層i的地質(zhì)儲量，MtX1i—礦井可采煤層i的瓦斯含量，m3/t；—受采動影響后能夠向開采空間排放的各不可采煤層的瓦斯儲量，Mm3； (33)A2i—受采動影響后能夠向開采空間排放的不可采煤層的地質(zhì)儲量，Mt；采動影響范圍:上臨近層取50 ~60m，下鄰近層取20~30mX2i—受采動影響后能夠向開采空間排放的不可采煤層的瓦斯含量，m3/t；W3—受采動影響后能夠向開采空間排放的圍巖瓦斯儲量，Mm3，實測或按下式計算： (34)K—圍巖瓦斯儲量系數(shù)，一般取K＝~。由于圍巖瓦斯含量較小，礦井可抽瓦斯量是指礦井瓦斯儲量中在當前技術(shù)水平下能被抽出來的最大瓦斯。由下式計算： (35) 式中：—礦井瓦斯可抽量，萬m3 —礦井瓦斯抽放率，按照鶴壁九礦生產(chǎn)現(xiàn)狀預計，=3050%，取=40%—礦井瓦斯儲量，萬m3表33礦井可抽瓦斯量及可抽量計算結(jié)果Tab. 33 Mine pumping gas can be pumped volume and the amount of calculation results儲量類別煤炭可采儲量（萬t）平均瓦斯含量（m3/t）瓦斯儲量（萬m3）可抽量（萬m3）煤層6971812546煤層584鄰近層2546圍巖00合計 可抽期礦井或水平的抽放年限與其抽放瓦斯區(qū)域的開采年限相適應。 第四章 瓦斯抽放的必要性和可行性論證. 規(guī)定根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第145條及《AQ10272006煤礦瓦斯抽放規(guī)范》~：有下列情況之一的礦井，必須建立地面永久抽放瓦斯系統(tǒng)或井下臨時抽放瓦斯系統(tǒng)：⑴1個采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/min或1個掘進工作面瓦斯涌出量大于3m3/min，用通風方法解決瓦斯問題不合理的。⑵礦井絕對瓦斯涌出量達到以下條件的：①大于或等于40m3/min；②～，大于30m3/min；③～，大于25m3/min；④～，大于20m3/min；⑤，大于15m3/min。⑶開采有煤與瓦斯突出危險煤層的。根據(jù)《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》（國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局令19號）的有關(guān)規(guī)定，突出礦井必須建立滿足防突工作要求的地面永久瓦斯抽采系統(tǒng)。根據(jù)《煤礦瓦斯抽放規(guī)范AQ10272006》的要求，一個采煤工作面的瓦斯涌出量大于5 m3/min或一個掘進工作面的瓦斯涌出量大于3 m3/min，必須建立地面和井下抽放系統(tǒng)。根據(jù)有關(guān)計算數(shù)據(jù)，回采工作面相對瓦斯涌出量，( m3/t,換算相對瓦斯涌出量)，符合上述條件，必須建立地面抽放系統(tǒng)。瓦斯涌出量的大小主要取決于下列自然因素和開采技術(shù)因素：⑴煤層和圍巖的瓦斯含量煤層（包括可采層和非可采層）和圍巖的瓦斯含量是瓦斯涌出量大小的決定因素，瓦斯含量越高，瓦斯涌出量越大。當前礦井的瓦斯涌出量預測把煤層瓦斯含量作為主要依據(jù)。⑵開采規(guī)模開采規(guī)模是指礦井的開采深度、開拓、開采范圍以及礦井的產(chǎn)量而言。隨著開采深度的增大，煤層的瓦斯含量將增大，因而瓦斯涌出量也相應地增大。對某一礦井來說，開采規(guī)模越大，礦井的絕對瓦斯涌出量也就越大，但就礦井的相對瓦斯涌出量來說，情況比較復雜。如果礦井是靠改進采煤工藝，提高工作面單產(chǎn)來增大產(chǎn)量的，則相對瓦斯涌出量明顯地減少，原因為：一是與采面無關(guān)的瓦斯源的瓦斯涌出量在產(chǎn)量提高時無明顯增大；二是隨著開采速度加快，鄰近層及采落煤的殘存瓦斯量將增大。如果礦井僅是靠擴大開采規(guī)模來增大產(chǎn)量的，則礦井相對瓦斯涌出量或保持不變或增大。⑶開采順序與開采方法在開采煤層群中的首采煤層時，由于其涌出的瓦斯不僅來源于開采層本身，而且還來源于上、下鄰近層，因此，開采首采煤層時的瓦斯涌出量往往比開采其他各層時大好幾倍。采煤方法的回采率越低，瓦斯涌出量就越大，因為丟煤中所含瓦斯的絕大部分仍要涌入巷道。根據(jù)《礦井瓦斯涌出量預測方法》（AQ1018－2006），主要的礦井瓦斯涌出量預測方法有礦山統(tǒng)計法和分源預測法。礦山統(tǒng)計法（statistical predicted method of mine gas）是指根據(jù)對本礦井或鄰近礦井實際瓦斯涌出資料的統(tǒng)計分析得出的礦井瓦斯涌出量隨開采深度變化的規(guī)律，預測新井或新水平瓦斯涌出量的方法。采用礦山統(tǒng)計法必須具備所要預測的礦井或采區(qū)煤層開采順序、采煤方法、頂板管理、地質(zhì)構(gòu)造、煤層賦存、煤質(zhì)等與生產(chǎn)礦井或生產(chǎn)區(qū)域相同或類似的條件。分源預測法（predicted method by different gas source）根據(jù)時間和地點的不同，分成數(shù)個向礦井涌出的瓦斯源，在分別對這些瓦斯涌出源進行預測的基礎(chǔ)上得出礦井瓦斯涌出量的方法。礦井瓦斯涌出構(gòu)成關(guān)系如圖41。圖41礦井瓦斯涌出構(gòu)成關(guān)系Fig. 41 Constitution relationship of mine gas emission本設(shè)計采用分源預測法預測先期開采區(qū)域瓦斯涌出量。根據(jù)《礦井瓦斯涌出量預測方法》（AQ1018－2006），回采工作面瓦斯涌出量預測用相對瓦斯涌出量表達，其計算公式為：