【正文】 m、～，地面標(biāo)高為+。礦井安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為江西煤炭研究所的KJ65安全監(jiān)控系統(tǒng)；另在采煤面和掘進(jìn)面還裝備了瓦斯報(bào)警斷電裝置，現(xiàn)瓦斯報(bào)警斷電裝置在籍15臺(tái)，使用9臺(tái)，主要型號(hào)為江西煤研所的CGW型；礦井有瓦斯報(bào)警儀在籍430臺(tái)，使用386臺(tái)。注漿為該礦的主要防火措施，有專(zhuān)門(mén)的井下注漿隊(duì)伍10人；并能在局部地點(diǎn)實(shí)施注凝膠和高分子材料；對(duì)采空區(qū)密閉及四周巷道進(jìn)行噴漿?，F(xiàn)礦井注漿系統(tǒng)為東風(fēng)井注漿系統(tǒng)。井下采空區(qū)能做到及時(shí)封閉，密閉沒(méi)有欠賬?？浊f礦自然發(fā)火期為6～12個(gè)月。礦井通風(fēng)系統(tǒng)合理、穩(wěn)定，各采掘用風(fēng)地點(diǎn)風(fēng)量滿(mǎn)足要求，沒(méi)有風(fēng)速超限、無(wú)風(fēng)、微風(fēng)巷道。礦井反風(fēng)為專(zhuān)用反風(fēng)道反風(fēng)。主要承擔(dān)ⅠⅠⅡ3三個(gè)采區(qū)的供風(fēng)。主要承擔(dān)礦井西翼、Ⅲ2采區(qū)二個(gè)地點(diǎn)供風(fēng)。2002年末礦井分煤層、分水平儲(chǔ)量詳見(jiàn)下表： 表11 2002年末礦井儲(chǔ)量匯總表 單位：萬(wàn)t煤 系煤層水 平能 利 用 儲(chǔ) 量可采儲(chǔ)量備 注A級(jí)A+B級(jí)C級(jí)D級(jí)合計(jì)山西組七煤37562044678547為Ⅲ2采區(qū)儲(chǔ)量10003452七下煤37562087871000八煤375620856785為Ⅲ2采區(qū)儲(chǔ)量10001689計(jì)1407太原組17煤375620260100021煤3756202842841000557557計(jì)合 計(jì)1407 通風(fēng)系統(tǒng)孔莊礦現(xiàn)行通風(fēng)系統(tǒng)為邊界對(duì)角式通風(fēng)，即主副井進(jìn)風(fēng)東南風(fēng)井回風(fēng)，雙機(jī)低速隔總回。各煤層均為不易自燃或不自燃煤層。煤層直接頂板為灰?guī)r（l12），底板多為泥巖，少數(shù)為砂質(zhì)泥巖，個(gè)別點(diǎn)為細(xì)砂巖或炭質(zhì)泥巖。煤層含夾矸1～2層，夾矸厚度有的大于最低可采厚度或大于煤層的上、下分層的厚度，使之出現(xiàn)個(gè)別不可采點(diǎn)；下部一層夾矸普遍發(fā)育，層位穩(wěn)定，易于對(duì)比，～，夾矸巖性多為泥巖。僅16線(xiàn)以東的煤層進(jìn)行評(píng)價(jià)，本區(qū)共有48個(gè)見(jiàn)煤（焦）點(diǎn)，剔除巖漿巖破壞點(diǎn)及一個(gè)斷薄點(diǎn)，僅有42個(gè)正常見(jiàn)煤點(diǎn)，～。沉積層位穩(wěn)定，在全井田分布，但受巖漿巖侵入破壞嚴(yán)重，使大部分地段的煤層分叉變薄和強(qiáng)烈焦化而失去工業(yè)價(jià)值。由于巖漿巖的侵入破壞，煤大部分被焦化，甚至吞蝕，失去工業(yè)價(jià)值，17號(hào)煤層為一局部可采的不穩(wěn)定煤層。煤層的原始沉積穩(wěn)定，～，煤層結(jié)構(gòu)單一，僅有少量鉆孔見(jiàn)有一層夾矸，～。底板為砂巖、砂質(zhì)泥巖。該煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有夾矸l～2層，大部分分布在中西部，～，為泥巖或砂質(zhì)泥巖，—般煤層厚度是上分層大于下分層。煤層沉積不連續(xù)，可分為三個(gè)地段：即4勘探線(xiàn)以西、10i3線(xiàn)之間及14線(xiàn)以東。煤層直接頂板為泥巖、砂質(zhì)泥巖，局部為細(xì)砂巖，底板多為砂質(zhì)泥巖、泥巖，局部為細(xì)砂巖。在井田東部，～，煤層普遍發(fā)育，煤層厚度總的變化趨勢(shì)為：沿傾向由淺逐漸向深部增厚，煤層穩(wěn)定性變好；沿走向東西兩側(cè)煤層薄，中部煤層厚。7號(hào)、8號(hào)煤層為礦井主要可采煤層。％。 煤系地層與煤層孔莊礦是開(kāi)采多煤層的礦井，含煤系屬晚古生代石炭二疊紀(jì)含煤建造。%。礦井投產(chǎn)初期采煤方法為炮采，木支柱和摩擦支柱支護(hù)；1988年采煤工藝改為高檔普采，采用外注式單體支護(hù)；1996年采煤工藝改為高檔放頂煤采煤工藝，采用ZMW網(wǎng)格式滑移支架；2002年采煤工藝改為綜放和綜采，采用ZF280016/26和BY330013/33。礦井改擴(kuò)建后設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力為105萬(wàn)t，2003年核定生產(chǎn)能力為130萬(wàn)t/a，其中水采30萬(wàn)t，旱采100萬(wàn)t。二期工程于1992年完畢，1998年首次突破百萬(wàn)噸大關(guān)，為部頒高產(chǎn)高效礦井。隨著礦井的發(fā)展，針對(duì)孔莊地質(zhì)條件現(xiàn)狀，公司及礦于1988年開(kāi)始，對(duì)孔莊礦進(jìn)行了二期工程改擴(kuò)建，將孔莊礦由旱采改為水、旱并舉礦井?？浊f煤礦于1977年投產(chǎn)，原設(shè)計(jì)能力60萬(wàn)t/a。井田范圍東至原劉仙莊斷層與棗莊礦務(wù)局接壤，西到徐沛鐵路，南以21號(hào)煤層露頭為界，北以7號(hào)煤層1300m水平垂直投影為界與徐莊礦毗鄰。57′13″，北緯34176。7431綜放工作面瓦斯與沖擊礦壓綜合治理技術(shù)研究總結(jié)報(bào)告128 / 132目 錄1 礦井概況 1 礦井開(kāi)拓開(kāi)采方式 1 煤系地層與煤層 2 礦井煤層儲(chǔ)量 3 通風(fēng)系統(tǒng) 4 防滅火系統(tǒng)及注漿 5 瓦斯情況 52 工作面概況及災(zāi)害危險(xiǎn)性分析 7 工作面概況 7 瓦斯災(zāi)害研究現(xiàn)狀 9 煤層自燃研究現(xiàn)狀 11 沖擊礦壓動(dòng)力研究現(xiàn)狀 12 多巷道，大采深，水旱交接多種災(zāi)害交織的研究現(xiàn)狀 15 7431工作面災(zāi)害危險(xiǎn)性分析 163 7431工作面瓦斯災(zāi)害及其防治對(duì)策 18 工作面煤層瓦斯賦存及涌出預(yù)測(cè)分析 18 煤層瓦斯含量 18 掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量預(yù)測(cè) 19 工作面開(kāi)采過(guò)程中瓦斯涌出量預(yù)測(cè) 22 煤層突出危險(xiǎn)性 24 7431工作面煤巷掘進(jìn)瓦斯涌出過(guò)程分析 25 7431工作面開(kāi)采過(guò)程中瓦斯涌出過(guò)程分析 27 工作面可能存在的瓦斯災(zāi)害分析 29 綜放面初采過(guò)程中可能出現(xiàn)的異常瓦斯涌出及其防治對(duì)策 30 初采過(guò)程中異常瓦斯涌出原因分析 30 初采過(guò)程中異常瓦斯涌出控制對(duì)策 34 綜采放頂煤工作面上隅角局部高瓦斯區(qū)域瓦斯防治對(duì)策 34 采空區(qū)瓦斯抽放方法簡(jiǎn)述 35 瓦斯抽放系統(tǒng)簡(jiǎn)介 37 7431工作面采空區(qū)瓦斯抽采效果分析 42 綜采放頂煤工作面瓦斯涌出規(guī)律及其防治對(duì)策 44 綜采放頂煤工作面瓦斯涌出規(guī)律測(cè)定分析 44 綜采放頂煤工作面瓦斯涌出防治對(duì)策 45 7339工作面老空區(qū)瓦斯沖擊涌出的可能性及其防治對(duì)策 49 7339工作面老空區(qū)瓦斯沖擊涌出原因分析 49 7339工作面老空區(qū)瓦斯沖擊涌出防治對(duì)策 50 深部開(kāi)采過(guò)程中煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性及其防治對(duì)策 50 深部開(kāi)采過(guò)程中煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性分析 50 深部開(kāi)采過(guò)程中煤與瓦斯突出防治對(duì)策 514 7431工作面煤炭自然發(fā)火及其防治對(duì)策 53 7431工作面自燃的可能性 53 從煤的自燃傾向性分析7431面的煤自燃危險(xiǎn)程度 53 從煤的自燃外部條件分析7431面的煤自燃危險(xiǎn)程度 53 綜放工作面煤層自然發(fā)火分析 54 巷道周?chē)后w自然環(huán)境分析 54 巷道煤體自然危險(xiǎn)區(qū)域判定 63 采空區(qū)遺煤自然環(huán)境 64 采空區(qū)浮煤自然過(guò)程動(dòng)態(tài)數(shù)值模擬 72 煤炭自然發(fā)火過(guò)程及其標(biāo)志性氣體測(cè)定 74 測(cè)試目的 74 試樣制備 74 實(shí)驗(yàn)裝置 75 實(shí)驗(yàn)步驟 76 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 76 實(shí)驗(yàn)結(jié)論及建議 79 7431綜放工作面采空區(qū)“自燃三帶”測(cè)定 79 測(cè)試目的 79 方案設(shè)計(jì) 79 敷設(shè)管路 81 氣樣采集 81 采空區(qū)煤炭氧化自燃“三帶”概述 81 煤炭自燃的氧化發(fā)展過(guò)程 83 采空區(qū)“自燃三帶”實(shí)測(cè)分析 84 綜放面自燃發(fā)火預(yù)防措施 88 綜采放頂煤的防滅火技術(shù) 88 孔莊煤礦防滅火措施 89 7431工作面防止煤炭自燃發(fā)火技術(shù)方案 92 7431工作面煤炭自燃傾向性監(jiān)測(cè) 93 7431工作面收作期間防止煤炭自燃的技術(shù)措施 945 7431工作面沖擊礦壓分析及其防治對(duì)策 96 沖擊礦壓危險(xiǎn)性分析 96 沖擊礦壓影響因素分析 96 沖擊礦壓危險(xiǎn)程度評(píng)定 101 工作面礦壓規(guī)律實(shí)測(cè)及分析 102 支架承載特征及適應(yīng)性分析 102 端面頂板穩(wěn)定性及影響因素分析 110 工作面沖擊礦壓危險(xiǎn)性監(jiān)測(cè) 111 電磁輻射監(jiān)測(cè) 111 煤粉量監(jiān)測(cè) 114 沖擊礦壓小結(jié) 1226 總結(jié)與建議 124 總結(jié) 124 建議 1261 礦井概況孔莊煤礦地處江蘇省沛縣和山東省微山縣境內(nèi)，在沛縣城北4km處，位于大屯礦區(qū)最南端。礦井地理坐標(biāo)為東經(jīng)116176。41′55″。井田東西走向長(zhǎng)13km。投產(chǎn)后發(fā)現(xiàn)西翼煤層火成巖侵入嚴(yán)重，后核定為45萬(wàn)t/a。設(shè)計(jì)能力由45萬(wàn)t/a增至105萬(wàn)t/a，同時(shí)在地面建立了一座入洗能力105萬(wàn)t/a的選煤廠(chǎng)。目前我礦生產(chǎn)能力已達(dá)105萬(wàn)t/a。 礦井開(kāi)拓開(kāi)采方式孔莊煤礦是座具有27年開(kāi)采歷史的老礦井，1989年礦井改擴(kuò)建，形成水旱并舉的格局。礦井采用立井多水平開(kāi)拓方式，開(kāi)采深度從150m～1300m；全區(qū)共劃分為四個(gè)開(kāi)采水平，第一水平標(biāo)高為375m，第二水平標(biāo)高為620m，第三水平標(biāo)高為785m，第四水平標(biāo)高為1000m。開(kāi)采深部煤炭，瓦斯災(zāi)害防治技術(shù)、防治沖擊礦壓綜合技術(shù)是實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的關(guān)鍵。各含煤地層及含煤性概述如下：井田內(nèi)含煤地層有太原組、山西組、下石盒子組，含煤20余層。其中可采煤層五層，為太原組和山西組的7號(hào)煤層、7下煤層、8號(hào)煤層、17號(hào)及21號(hào)煤層。 7號(hào)煤層7號(hào)煤層在井田西翼受巖漿巖侵入破壞嚴(yán)重，已失去可采價(jià)值。煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，僅局部有夾矸存在，夾矸多為泥巖。 8號(hào)煤層8號(hào)煤層位于山西組底部，較發(fā)育，上距 ～，層間距由東向西之間增大，～。煤層在4勘探線(xiàn)以西可采，但有巖漿巖侵入；10～13線(xiàn)之間，除靠近沖刷帶附近煤層厚度變化較大外，～，由淺部向深部逐漸變??；～，厚度較穩(wěn)定，該段全部可采。煤層頂板多為砂質(zhì)泥巖或砂泥巖互層，局部地段為砂巖。 17號(hào)煤層17號(hào)煤層位于太原組中部，上距8號(hào)煤層約110m，在整個(gè)井田內(nèi)有分布。夾矸巖性為泥巖，煤層頂板多為泥巖，底板為無(wú)名灰?guī)r，個(gè)別點(diǎn)為泥巖。 21號(hào)煤層21號(hào)煤層是太原組最下一層局部可采煤層，～，；～。16線(xiàn)以西由于受巖漿巖的侵入，煤層破壞嚴(yán)重，大部分地段的煤層分叉、變薄和強(qiáng)烈焦化而失去工業(yè)價(jià)值。16線(xiàn)以東的21號(hào)煤層為較穩(wěn)定的可采煤層。由于巖漿侵入煤層，使煤層增加1～3層巖漿夾矸。礦井各煤層都有煤塵爆炸危險(xiǎn)。 礦井煤層儲(chǔ)量，暫不能利用儲(chǔ)量9629萬(wàn)t。南風(fēng)井：，有480rpm和580rpm兩個(gè)轉(zhuǎn)速，現(xiàn)運(yùn)行480rpm，風(fēng)機(jī)葉片前導(dǎo)器角度為45度，礦井風(fēng)量為3110m3/min，％，主扇靜壓為168mmH2O，電機(jī)功率180kW。東風(fēng)井：，有490rpm和580rpm兩個(gè)轉(zhuǎn)速，現(xiàn)運(yùn)行490rpm，風(fēng)機(jī)葉片前導(dǎo)器角度為60度，礦井風(fēng)量為6820m3/min，％，主扇靜壓為150mmH2O，電機(jī)功率300kW。兩風(fēng)井在井下東三160總回風(fēng)巷處，用風(fēng)門(mén)把兩風(fēng)井回風(fēng)加以隔開(kāi)。2004年礦井反風(fēng)演習(xí)測(cè)得，%，%。 防滅火系統(tǒng)及注漿經(jīng)重慶煤研所鑒定，煤炭自燃傾向性分類(lèi)為三類(lèi)；煤層為不易自燃?，F(xiàn)井下采取的防滅火措施有采空區(qū)的注漿，密閉周檢和防滅火預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。盲巷按規(guī)定要求及時(shí)封閉。地面注漿池兩個(gè)，容積各為24m3，注漿管路為14050m，全為4吋管路，分別注漿ⅠⅠ5采區(qū)和ⅢⅢ3采區(qū)，主要注粉煤灰和黃土混合物。 瓦斯情況孔莊煤礦為低瓦斯礦井，2006年瓦斯鑒定結(jié)果為：，Ⅲ，Ⅲ，Ⅰ。2 工作面概況及災(zāi)害危險(xiǎn)性分析 工作面概況7431工作面是孔莊礦第三個(gè)綜采放頂煤工作面（回采工作面平面布置如圖21所示），位于7339綜放面的下方，從工作面開(kāi)切眼向外550m范圍內(nèi)工作面周?chē)鸀閷?shí)體煤，之外與7339綜放面之間留有18m煤柱，在工作面走向450～550m之間有落差大于5m的斷層帶，工作面無(wú)法穿過(guò)斷層帶，這樣在工作面走向中間將留有一斷層煤柱。工作面，走向長(zhǎng)1234m，傾斜長(zhǎng)140m，回采面積190619m2，～。平均25176。該面采用走向長(zhǎng)壁采煤、輕型綜采放頂煤一次采全高，采空區(qū)處理方法為全部垮落法。圖21 7431工作面平面布置圖表21 工作面開(kāi)采范圍上部境界7339老塘井下標(biāo)高 m～ m下部境界840等高線(xiàn)采 高（～）/東部境界F13斷層走向長(zhǎng)度820m西部境界輔助上山傾向長(zhǎng)度140m地面標(biāo)高+～+回采面積126144m2表22 煤層特征項(xiàng) 目單 位全 煤 厚開(kāi)采分層煤層厚度全 煤 厚m～一次采全高平均煤厚m可采分層數(shù)個(gè)1煤層傾角176。圖22 7431工作面綜合柱狀圖煤層偽頂為泥巖，直接頂為深灰色砂質(zhì)泥巖，老頂為粉砂巖和中砂巖。頂?shù)装鍘r石特征見(jiàn)表23。 瓦斯災(zāi)害研究現(xiàn)狀煤礦瓦斯突出和瓦斯爆炸是煤礦的重大災(zāi)害之一，在我國(guó)的煤炭事故中70%以上是瓦斯事故。目前，瓦斯突出的機(jī)理假說(shuō)比較多，國(guó)外關(guān)于煤和瓦斯突出機(jī)理的認(rèn)識(shí)如下幾種觀(guān)點(diǎn)：地應(yīng)力假說(shuō)；瓦斯作用假說(shuō)；化學(xué)本質(zhì)假說(shuō)；綜合作用假說(shuō)(能量假說(shuō)，應(yīng)力分布不均勻假說(shuō))。這些假說(shuō)都在一定程度上解釋了瓦斯突出的機(jī)理，對(duì)瓦斯突出的預(yù)測(cè)和防治提供了依據(jù)。另一類(lèi)是動(dòng)態(tài)(連續(xù))預(yù)測(cè)，該類(lèi)方法主要有如下幾種：聲發(fā)射技術(shù)；瓦斯涌出動(dòng)態(tài)指標(biāo)；電磁輻射監(jiān)測(cè)技術(shù)；目前國(guó)內(nèi)外主要有：鉆孔法，電磁輻射法，聲發(fā)射法。瓦斯突出應(yīng)采用“突出危險(xiǎn)預(yù)測(cè)－實(shí)施防突措施－措施效果檢驗(yàn)－安全防護(hù)措施”四位一體得綜合防治措施。礦井瓦斯爆炸是煤礦特有的及其嚴(yán)重的一種災(zāi)害，不僅能造成大量人員傷亡，而且會(huì)嚴(yán)重摧毀井下設(shè)施，中斷生產(chǎn)，瓦斯爆炸給人民生