贵州公司安顺煤矿掘进工作面区域瓦斯治理方案可行性报告二○一八年十月一、矿井概况（一）矿井基本情况安顺煤矿于2008年9月开始托管，矿井设计能力90万t/a，核定生产能力为60万t/a，井田南北走向长14km，东西倾向宽3～5km，井田面积18.5km2。

矿井设计采用斜井开拓方式，两个开采水平。

一水平标高为＋1340m,开采上组煤M0；二水平标高为＋1145m，开采下组煤M8、M9。

可采煤层为M0、M8、M9三层，平均煤厚分别为2.05m、1.21m、1.65m，倾角2°～6°。

1、煤层及煤质井田可采煤层3层，即M0、M8、M9煤层。

M0煤层：俗称毛坡煤，产于P2L5地层中部，上距S1标志灰岩平均9．45ra，直接顶板为深灰色粉砂质粘土岩，底板为深灰色粘土岩。

倾角一般在2～6º左右。

煤层结构简单，一般含小于0.05m夹矸一层或不含夹矸。

煤层厚度Om～4．81m，平均2．05m，厚度变化系数为46％，且规律性不明显，为不稳定煤层。

井田内有八个大小不等的不可采薄化区，薄化面积占井田勘探面积的7％。

M0煤层属粉粒状暗亮煤，裂隙发育，结构较松软，机械强度低，易碎裂揉皱镜面极为发育，煤层的顶底部黄铁矿含量较高。

M8煤层：俗称高煤，产于P2L3地层中部，大部分地区煤层与S3标志层灰岩直接接触。

井田西北部和东南部部分地段，煤层与S3标志层灰岩之间夹有0.19m～3.43m灰黑色炭质粘土岩或灰色粘土质粉砂岩，煤层底板为灰黑色炭质粘土岩或灰色粘土岩，倾角一般在2～6º左右。

煤层结构一般较简单，含夹矸l～2层，夹矸厚度在0.1m～1.61m之间变化。

在井田中部煤层具分岔现象而出现薄化区(O.7m～0.8m)。

井田内煤层厚度0．03m～1．98m，平均1.2lm，厚度变化系数33％，属较稳定型煤层。

M8煤层属块状暗亮煤，微细裂隙发育，机械破碎多沿裂隙面裂开。

煤层中见有细脉状、条纹状黄铁矿。

M9煤层：俗称二层煤，是本井田主要可采煤层。

产于P2L3中部，上距S4标志层灰岩平均5.36m。

直接顶板为深灰色粉砂质粘土岩或灰黑色炭质粘土岩。

底板为灰色粘土岩及浅灰色粉砂岩。

倾角一般在2～6º左右。

煤层结构简单，基本上为单一煤层。

煤层厚度Om～1.97m，平均厚度1.53m。

厚度变化小，厚度变化系数16％，属稳定型煤层。

井田西部由于沉积相变，煤层尖灭，其尖灭区占井田勘探面积的20％，仍属于大部可采煤层。

M9煤层属块状暗亮煤，结构较致密，仅见少量微细闭合状裂隙。

可采煤层特征表见表1。

煤种：本井田三层可采煤层均为三号无烟煤。

灰分：M0、M8、M9层煤的钻孔样平均灰分分别为20.79％、21.19％、19.86％均为中灰煤。

硫分：各煤层的钻孔样硫分M0为1.67～11.32％平均为4～27％，属于高硫煤，M8为1.61～7.32％平均为3.85％，属于富硫煤，M9为O.38～4.98％平均硫分为1.48％，一般属于低硫煤。

煤中硫分的赋存形态一般以黄铁矿的形式为主，占全硫量的85％～95％。

挥发分：三层可采煤层原煤挥发分均在10％以下。

发热量：三层町采煤层原煤可燃物发热量一般都超过34.75MJ／kg。

M0煤层为低～特低强度煤；M8、M9煤层为中～高强度煤。

2、煤层开采顺序本矿井上组煤M0煤层与下组煤M8、M9煤层层间距达155m，采用分煤组设置开采水平，M0煤层已经由监狱方回采了一个工作面。

根据煤层赋存情况，M0煤层暂停止开采，首先开采下组煤层，留待矿井的中后期再开采M0煤，其主要理由及优点如下：（1）M0煤层煤与瓦斯突出危险严重，基建和生产过程中发生过多次突出事故。

M0下距M8平均155m，距M9平均173m，间距较大，一方面具备上行开采的条件。

另一方面间距与下部煤层厚度之比分别为128和113，均在130以内。

开采下组M8、M9煤层对M0煤层均具有一定的开采下保护层的作用，是防治M0煤层突出事故最经济且具有一定效果的区域性措施。

待下组煤开采后再开采M0煤层，矿井安全生产将有更可靠保证。

（2）M0煤层厚度极其不稳定，加之瓦斯涌出不均衡和突出等原因，产量难以提高，成本高、效率低。

按目前产量计算，如果继续保留上组煤开采，开采M0煤层完全是处于亏损经营状态。

（3）M0煤层硫分高，煤质松软、块煤率低，初期开采经济效益差。

且不利于环境保护。

（4）上下组煤同时回采，难以避免重叠开采影响，安全性差。

如需错开，工程量大、初期开采块段勘探程度低。

而下组煤层一个采区完全能够保证矿井60万t/a 的核定生产能力。

（5）上、下组煤同采即为两个水平同时生产，生产分散，管理复杂，不利于提高效率、降低成本和保证安全生产。

而一个煤组单水平开采，实现合理集中生产，简化运输、通风、排水等生产系统，提高生产效率，降低生产成本，大幅度提高经济效益。

特别是矿井生产安全性大大提高，避免经营风险，社会效益明显。

（6）M0煤层中后期开采。

随着技术的发展，不稳定煤层开采技术、瓦斯治理技术和脱硫等技术将有所进步，有利于资源的回收和利用，符合资源保护政策。

3、下组煤层开采顺序根据贵州省地矿局一一五地质大队2006年9月提交的《贵州省安顺煤矿资源/储量核实报告》，M8煤层在一盘区大部分不可采；矿井在该区域内优先开采M9煤层；M9、M8煤层间，对于在M8煤层可采的区域，采用先采M8煤层后采M9煤层的下行开采顺序。

表2 下组煤（+1145m水平）采区特征表（二）M9煤层瓦斯参数、自燃性及煤尘爆炸危险性2005年矿井瓦斯等级鉴定为突出矿井，相对瓦斯涌出量39.8m³/t，绝对瓦斯涌出量55.4m/min。

煤层透气性系数为0.056553～0.11062㎡/MPa·d，钻孔流量衰减系数为0.024～0.069 d-1，原煤瓦斯压力为0.45～2.25Mpa，原煤瓦斯含量平均12.5m³/t。

煤尘无爆炸危险性，煤层自燃倾向性为Ⅲ类不易自燃。

表3 M9煤层瓦斯基础参数表（三）开拓开采布局矿井目前回采煤层为M9煤，有2个生产采区（一盘区、三盘区），1个准备采区（四盘区）。

目前共安排1个回采工作面生产（9111采面），1个工作面备采（9302采面）；3个开拓掘进区队，共布置3个开拓掘进工作面（9303进风巷、9303回风巷、四盘区胶带运输大巷）。

（四）矿井通风系统矿井通风方式为中央并列式，主斜井和副斜井进风，回风斜井回风。

主斜井风量为2356m³/min，副斜井风量为3948 m³/min，回风井回风风量为6350m³/min，由于矿井通风线路短，通风系统简单，井筒断面设计施工和维护较好，井巷通风设施设计布置合理，矿井负压为1920pa，等积孔为2.73㎡,矿井通风难易程度为容易。

风井安装2台型号为2K56－2N-24防爆轴流式风机，一台工作，一台备用，配套电机型号为Y450－8，功率为400kw。

（五）瓦斯抽放系统矿井现有高、低负压两套地面瓦斯抽放系统。

高负压抽采系统选用2BEF-67型瓦斯抽放泵两台，配套电机功率500kW，额定抽气量为425m³/min。

高负压系统用于抽采工作面回采区域本煤层瓦斯、掘进工作面条带瓦斯。

低负压抽采系统使用2台2BEP-52型瓦斯抽放泵，配套电机功率250kw，额定抽气量为172m³/min；2台2BE3-400型瓦斯抽放泵备用,配套电机功率160kw，额定抽气量126m³/min。

低负压抽采系统用于抽采回采工作面上隅角高位孔、专排巷埋管、采空区埋管。

（六）安全监测监控系统安顺煤矿目前使用的是由中煤科工重庆煤科院研发生产的KJ90NB煤矿安全监测监控系统，2014年进行过升级改造。

该系统全面满足AQ6201-2006新的煤矿监控系统行业标准，国内首家完全按新标准取得安标证的煤矿监控系统。

采用主副井两条光缆进行数据传输，其容量最大能接入128台分站，其中包含1024个输入量和512个控制量。

能将井下各种环境参数传输到中心站，方便管理者及时掌握现场情况及各项指标。

能实现远程传输，控制，本地显示，报警，控制等功能。

按相关规定，安顺煤矿瓦斯监控系统将在2018年9月再次进行升级，现升级设备线缆基本到位，9月开始进行安装。

升级后的系统采用总线制传输，掘进采煤头面使用激光瓦斯探头，使瓦斯监控数据更加真实稳定可靠。

二、目前掘进工作面区域瓦斯治理整体方案2016年10月份《煤矿安全规程》修订下发后，矿井针对《规程》中对区域防突措施新规进行了验证，确定了我矿目前采取的顺层钻孔作为掘进工作面区域防突措施的可行性。

根据《煤矿安全规程》中第二百一十条规定有下列条件之一的突出煤层不得将在本巷道施工顺煤层钻孔预抽煤巷条带瓦斯作为区域防突措施：1、新建矿井的突出煤层。

2、历史上发生过突出强度大于500t/次的。

3、开采范围内煤层坚固性系数小于0.3的；或者煤层坚固性系数为0.3-0.5，且埋深大于500m的；或者煤层坚固性系数为0.5-0.8，且埋深大于600m的；或者煤层埋深大于700m的；或者煤巷条带位于开采应力集中区的。

安顺煤矿的现有条件如下：1、安顺煤矿1996年12月26日正式开始动工建设，2001年2月9日开始试生产，因此我矿不属于新建矿井。

2、安顺煤矿M9煤层中历史上共发生过7起突出事故，最大的一次突出事故为2008年3月20日在9100切眼内，突出煤量为200t小于500t。

3、根据贵州煤炭地质局2018年3月测定西翼三盘区M9煤层煤样坚固性系数为1.0～1.2，且该区域无较大的地质构造，属于同一瓦斯地质单元。

4、我矿地面标高为+1415m，9303工作面的最低点标高为1110m，高差为305m，即9303工作面的最大埋深为305m。

综上所述，矿井M9煤层掘进工作面采取顺层钻孔预抽煤巷条带瓦斯作为区域防突措施。

（一）区域瓦斯治理技术路线1、区域突出危险性预测根据重庆煤科院所做瓦斯等级鉴定，M9煤层鉴定为突出煤层，采掘区域均按突出煤层管理。

（1）掘进工作面每60m区域瓦斯治理循环在20m、40m、60m位置共取三个煤样，测定其原煤瓦斯压力及原煤瓦斯含量，该数据作为抽采达标评判依据。

图1 掘进工作面区域预测取样孔布置图（2）采煤工作面不再进行区域预测，直接执行区域防突措施。

2、区域防突措施掘进工作面采取顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯措施作为区域防突措施，钻孔控制掘进前方60m，巷道左、右轮廓线外各20m范围，最多掘进40m，保留不低于20m的超前距，抽放半径2.5m。

图2 掘进工作面区域防突钻孔设计图3、区域突出危险性预测预报掘进工作面每60m循环每间隔20m布置一组检验点，且循环测点不少于7个。