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3號煤層煤與瓦斯突出危險性區(qū)域預(yù)測-文庫吧資料

2024-12-01 18:15本頁面
  

【正文】 測超前距。 當(dāng)預(yù)測為突出危險工作面時 ,應(yīng)采取防治突出措施,只有經(jīng)措施效果檢驗證實措施有效后,方可在采取安全防護措施的情況下進行采掘作業(yè)。 圖 3- 1 永紅煤礦 3# 煤層瓦斯地質(zhì)圖 4 防治煤與瓦斯突出技術(shù)措施 圖 4- 1 鉆孔瓦斯涌出初速度法鉆孔布置圖 1-煤層巷道 2-鉆孔 3-封孔器 4-瓦斯排出管 5-測量室 《 煤礦安全規(guī)程 》 第 188 條和 《 防治煤與瓦斯突出 細則》 第 25 條同時 規(guī)定 :在突出危險區(qū)內(nèi)進行采掘作業(yè)時,必須采取“四位一體”的綜合防突措施。 ⑷上分層工作面開采時不要留煤柱,下分層工作面應(yīng)采用內(nèi)錯式布置。 3# 煤層瓦斯突出危險性區(qū)域預(yù)測結(jié)果 (按硬煤預(yù)測) 表 3- 5 預(yù)測 區(qū)域 埋藏深度 H( m) △ P f P D K 預(yù)測結(jié)論 北區(qū) 300~ 350 ~ ~ 無突出危險區(qū) 西區(qū) 200~ 350 ~ ~ 無突出危險區(qū) 南區(qū) 200~ 250 ~ ~ 無突出危險區(qū) 3# 煤層瓦斯突出危險性區(qū)域預(yù)測結(jié)果 (按軟煤預(yù)測) 表 3- 6 預(yù)測 區(qū)域 埋藏深度 H( m) △ P f P D K 預(yù)測結(jié)論 北區(qū) 300~ 350 ~ ~ 突出危險區(qū) 西區(qū) 200~ 350 ~ ~ 突出危險區(qū) 南區(qū) 200~ 250 ~ ~ 突出危險區(qū) 由表 3- 5 和 3- 6可知得到如下預(yù)測結(jié)論: ⑴如果在原生煤體中沿底掘進巷道,對沿底掘進工作面而言,上述三個未采區(qū)域全部是突出危險區(qū); ⑵由于 3# 煤層硬煤厚度達 5m 且硬度很大,如果實行分層開采(先采上分層 、后采下分層)且能嚴格控制上分層采高(包括上分層掘進工作面高度)在 范圍之內(nèi),對上分層回采工作面而言,上述三個未采區(qū)域可以視為非突出危險區(qū);上分層工作面開采完畢后,由于上分層的解放作用,下分層將轉(zhuǎn)化為非突出危險區(qū)。 永紅煤礦 3# 煤層底部的軟煤分層發(fā)育較為穩(wěn)定,考慮到 礦井在實行分層開采同時又需要在原生煤體中布置一定數(shù)量的沿底巷道,所以分軟煤、硬煤兩種情形對三個未采區(qū)域 (北區(qū),西區(qū)和南區(qū) )進行突出危險性區(qū)劃: 各未采區(qū)域所需的預(yù)測參數(shù)按如下方式確定: ⑴堅固性系數(shù)、瓦斯放散初速度按現(xiàn)有采掘工作面實測值取值; ⑵煤層瓦斯壓力根據(jù) 3# 煤層瓦斯含量分布規(guī)律進行反演。 3# 煤層瓦斯突出危險性預(yù)測結(jié)果 表 3- 4 井田內(nèi)煤層最大 埋藏深度 H( m) △ P f P D K 預(yù)測結(jié)論 350 28 突出危險煤層 煤層突出危險區(qū)、非突出危險區(qū)預(yù)測結(jié)果 煤層突出危險性區(qū)域預(yù)測的目的不僅僅在于預(yù)測出煤層有無突出危險性,對于突出危險煤層而言,更重要的是要預(yù)測出煤層的突出危險區(qū)域。 永紅煤礦 3# 煤層瓦斯壓力反演結(jié)果 表 3- 3 埋藏深度( m) 150 200 250 300 350 瓦斯含量( m3/) 瓦斯壓力反演值( MPa) 備注:吸附常數(shù)取平均值 a= m3/ , b= MPa- 1;水分取平均值 Mad= %; 灰分取平均值 Af= %; 煤的孔隙容積取平均值 K= 。 kKPAMeMbPabPXfadttnads 11 )( ?????? ? ?? ( 3- 1) 式中 X—— 純煤(煤中可燃質(zhì))的瓦斯含量, m3/t; P—— 煤層瓦斯壓力, MPa; a—— 吸附常數(shù),試驗溫度下煤的極限吸附量, m3/t, b—— 吸附常數(shù), MPa- 1; ts—— 試驗室作吸附試驗的溫度,℃, ts= 30℃; t —— 井下煤體溫度,℃,取 t= 23℃; Mad—— 煤中水分含量, %; Af—— 煤 中灰分含量, %; n —— 系數(shù),按下式確定: pn ??????????????( 3- 2) K—— 煤的孔隙容積, m3/t; k—— 甲烷的壓縮系數(shù)。 圖 3- 1 3# 煤 堅固性系數(shù)測值散點分布圖 ▲ ―― 3302工作面 ■ ―― 3310運輸順槽 ? ―― 三下山運輸巷 圖 3- 2 3# 煤瓦斯放散初速度測值散點分布 ▲ ―― 3302工作面 ■ ―― 3310運輸順槽 ? ―― 三下山運輸巷 煤層瓦斯壓力 0120 100 200 300 400 500 600 700 800至工作面距離( m )堅固性系數(shù) 0102030400 100 200 300 400 500 600 700 800至工作面距離( m )瓦斯放散初速度△P 由于永紅煤礦實行采區(qū)巷道沿煤層布置方式,不具 備瓦斯壓力測定條件,未能實測煤層瓦斯壓力。實測結(jié)果如圖 3- 3- 2 示。 瓦斯放散初速度和煤堅固性系數(shù) 瓦斯放散初速度(△ P)表征的是含瓦斯煤層暴露時放散瓦斯快慢程度,需要在實驗室用專門儀器測定;堅固性系數(shù)( f)表征的是煤的破碎功大小,與煤的物理力學(xué)性質(zhì)(主要是強度、硬度、脆性)有關(guān),需要用落錘法測定。 3310 運輸巷(沿頂掘進)、 3503 回采工作面(采頂分層)觀察結(jié)果表明, 3# 煤層頂部 硬煤光澤明亮、呈層狀、節(jié)理和次生節(jié)理發(fā)育,節(jié)理面有擦痕,斷口呈參差多角狀、煤質(zhì)堅硬很難用手掰斷,屬于Ⅱ類破壞煤?!斗劳患殑t》將煤破壞類型分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類(表 3- 2)。 煤破壞類型 煤破壞類型需要通過井下目測、手捏等手段來觀察。當(dāng) D、 K 同時大于或等于臨界值時,預(yù)測為突出危險區(qū);其余情況下,預(yù)測為無突出危險區(qū)。 綜合指標(biāo)法預(yù)測煤層瓦斯突出危險性的計算公式如下: D=( ) ()????????( 3- 1) K=Δ P/f?????????????????( 3- 2) 式中 D— 煤層突出危險性綜合指標(biāo); K— 煤的突出危 險性綜合指標(biāo); H— 開采深度, m; P— 煤層瓦斯壓力, MPa,取被預(yù)測區(qū)域的瓦斯壓力最大值; Δ P— 軟分層煤的瓦斯放散初速度指標(biāo); f— 軟煤分層的平均堅固性系數(shù)。 預(yù)測方法 《防治煤與瓦斯突出細則》(簡稱防突細則,下同)規(guī)定,煤層瓦斯突出危險性區(qū)域預(yù) 測可以采用單項指標(biāo)法、瓦斯地質(zhì)統(tǒng)計法或綜合指標(biāo)法來進行。國內(nèi)外研究結(jié)果表明,根據(jù)煤層地應(yīng)力、瓦斯壓力和煤層物理力學(xué)特性等指標(biāo)的大小可以實現(xiàn)煤層瓦斯突出危險性區(qū)域預(yù)測。 根據(jù)式( 2- 1)和煤層埋藏深度,繪制了永紅煤礦 3# 煤層瓦斯含量分 布預(yù)測圖,見圖 3- 1 示。 圖 2- 3 為包括永紅、永安、嘉豐礦在內(nèi)的 3# 煤層瓦斯含量實測值分布散點圖,由圖可以看出 3# 煤層瓦斯含量具有隨埋深加大而增加的總體趨勢。 煤層瓦斯含量測定結(jié)果 利用上述方法,分別在永紅煤礦北區(qū) 3310 運輸巷、南區(qū) 3503 回采工作面,對3煤層瓦斯含量進行了測定,測定結(jié)果 如 表 21示。 (4)將解吸測定后的煤樣連同煤樣罐送實驗室測定煤樣中的殘存瓦斯量、水分、灰分和煤樣重量。 (3)損失量計算 圖 21 瓦斯解吸速度測定儀與密封罐示意圖 1——量管 2——吸氣球 3——溫 度計 4——水槽 5——螺旋夾 6——彈簧夾 7——排水管 8——排氣膠管 9——胸骨穿刺針頭 10——密封罐 11——壓緊螺帽 將不同解吸時間下測得數(shù)據(jù)按下式換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積 Voi: 式中 V0i— 換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的解吸瓦斯體積, ml; Vi— 不同時間解吸瓦斯測定值 ,ml; Po— 大氣壓力 ,Pa; hw— 量管內(nèi)水柱高度 ,mm; Ps— hw下飽和水蒸汽壓力 ,Pa; tw— 量管內(nèi)水溫,℃。 井下鉆屑解吸法測定煤層瓦斯含量的原理是:井下實測采集煤樣的瓦斯解吸量,根據(jù)煤樣的井下瓦斯解吸規(guī)律推算煤樣采集過程中的損失瓦斯量 ,然后測定煤樣的殘存瓦斯量,最后根據(jù)煤樣的取樣損失瓦斯量、井下瓦斯解吸量、殘存瓦斯量和煤樣重量計算煤層瓦斯含量。
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