7431综放工作面瓦斯与冲击矿压综合治理技术研究总结报告1 矿井概况 (1)1.1 矿井开拓开采方式 (1)1.2 煤系地层与煤层 (2)1.3 矿井煤层储量 (3)1.4 通风系统 (4)1.5 防灭火系统及注浆 (5)1.6 瓦斯情况 (5)2 工作面概况及灾难危险性分析 (7)2.1 工作面概况 (7)2.2 瓦斯灾难研究现状 (9)2.3 煤层自燃研究现状 (11)2.4 冲击矿压动力研究现状 (12)2.5 多巷道，大采深，水旱交接多种灾难交错的研究现状 (15)2.6 7431工作面灾难危险性分析 (16)3 7431工作面瓦斯灾难及其防治对策 (18)3.1 工作面煤层瓦斯赋存及涌出预测分析 (18)3.1.1 煤层瓦斯含量 (18)3.1.2 掘进工作面瓦斯涌出量预测 (19)3.1.3 工作面开采过程中瓦斯涌出量预测 (22)3.1.4 煤层突出危险性 (24)3.1.5 7431工作面煤巷掘进瓦斯涌出过程分析 (25)3.1.6 7431工作面开采过程中瓦斯涌出过程分析.. 27 3.2 工作面可能存在的瓦斯灾难分析 (29)3.3 综放面初采过程中可能出现的异常瓦斯涌出及其防治对策 (30)3.3.1 初采过程中异常瓦斯涌出缘故分析 (30)3.3.2 初采过程中异常瓦斯涌出操纵对策 (34)3.4 综采放顶煤工作面上隅角局部高瓦斯区域瓦斯防治对策 (34)3.4.1 采空区瓦斯抽放方法简述 (35)3.4.2 瓦斯抽放系统简介 (37)3.4.3 7431工作面采空区瓦斯抽采效果分析 (42)3.5 综采放顶煤工作面瓦斯涌出规律及其防治对策 (44)3.5.1 综采放顶煤工作面瓦斯涌出规律测定分析.. 443.5.2 综采放顶煤工作面瓦斯涌出防治对策 (45)3.6 7339工作面老空区瓦斯冲击涌出的可能性及其防治对策 (49)3.6.1 7339工作面老空区瓦斯冲击涌出缘故分析.. 493.6.2 7339工作面老空区瓦斯冲击涌出防治对策.. 503.7 深部开采过程中煤与瓦斯突出危险性及其防治对策503.7.1 深部开采过程中煤与瓦斯突出危险性分析.. 503.7.2 深部开采过程中煤与瓦斯突出防治对策 (51)4 7431工作面煤炭自然发火及其防治对策 (53)4.1 7431工作面自燃的可能性 (53)4.1.1 从煤的自燃倾向性分析7431面的煤自燃危险程度 (53)4.1.2 从煤的自燃外部条件分析7431面的煤自燃危险程度 (53)4.2 综放工作面煤层自然发火分析 (54)4.2.1 巷道周围煤体自然环境分析 (54)4.2.2 巷道煤体自然危险区域判定 (63)4.2.3 采空区遗煤自然环境 (64)4.2.4 采空区浮煤自然过程动态数值模拟 (72)4.3 煤炭自然发火过程及其标志性气体测定 (74)4.3.1 测试目的 (74)4.3.2 试样制备 (74)4.3.3 实验装置 (75)4.3.4 实验步骤 (76)4.3.5 实验结果 (76)4.3.6 实验结论及建议 (79)4.4 7431综放工作面采空区“自燃三带”测定 (79)4.4.1 测试目的 (79)4.4.2 方案设计 (79)4.4.3 敷设管路 (81)4.4.4 气样采集 (81)4.4.5 采空区煤炭氧化自燃“三带”概述 (81)4.4.6 煤炭自燃的氧化进展过程 (83)4.4.7 采空区“自燃三带”实测分析 (84)4.5 综放面自燃发火预防措施 (88)4.5.1 综采放顶煤的防灭火技术 (88)4.5.2 孔庄煤矿防灭火措施 (89)4.6 7431工作面防止煤炭自燃发火技术方案 (92)4.7 7431工作面煤炭自燃倾向性监测 (93)4.8 7431工作面收作期间防止煤炭自燃的技术措施 (94)5 7431工作面冲击矿压分析及其防治对策 (96)5.1 冲击矿压危险性分析 (96)5.1.1 冲击矿压阻碍因素分析 (96)5.1.2 冲击矿压危险程度评定 (101)5.2 工作面矿压规律实测及分析 (102)5.2.1 支架承载特征及适应性分析 (102)5.2.2 端面顶板稳定性及阻碍因素分析 (110)5.3 工作面冲击矿压危险性监测 (111)5.3.1 电磁辐射监测 (111)5.3.2 煤粉量监测 (114)5.4 冲击矿压小结 (122)6 总结与建议 (124)6.1 总结 (124)6.2 建议 (126)1 矿井概况孔庄煤矿地处江苏省沛县和山东省微山县境内，在沛县城北4km处，位于大屯矿区最南端。
矿井地理坐标为东经116°57′13″，北纬34°41′55″。
井田范围东至原刘仙庄断层与枣庄矿务局接壤，西到徐沛铁路，南以21号煤层露头为界，北以7号煤层-1300m水平垂直投影为界与徐庄矿毗邻。
井田东西走向长13km，南北宽约3.6km，面积46.km2左右。
孔庄煤矿于1977年投产，原设计能力60万t/a。
投产后发觉西翼煤层火成岩侵入严峻，后核定为45万t/a。
随着矿井的进展，针对孔庄地质条件现状，公司及矿于1988年开始，对孔庄矿进行了二期工程改扩建，将孔庄矿由旱采改为水、旱并举矿井。
设计能力由45万t/a增至105万t/a，同时在地面建立了一座入洗能力105万t/a的选煤厂。
二期工程于1992年完毕，1998年首次突破百万吨大关，为部颁高产高效矿井。
目前我矿生产能力已达105万t/a。
矿井改扩建后设计年生产能力为105万t，2003年核定生产能力为130万t/a，其中水采30万t，旱采100万t。
1.1 矿井开拓开采方式孔庄煤矿是座具有27年开采历史的老矿井，1989年矿井改扩建，形成水旱并举的格局。
矿井投产初期采煤方法为炮采，木支柱和摩擦支柱支护；1988年采煤工艺改为高档普采，采纳外注式单体支护；1996年采煤工艺改为高档放顶煤采煤工艺，采纳ZMW网格式滑移支架；2002年采煤工艺改为综放和综采，采纳ZF2800-16/26和BY3300-13/33。
矿井采纳立井多水平开拓方式，开采深度从-150m～-1300m；全区共划分为四个开采水平，第一水平标高为-375m，第二水平标高为-620m，第三水平标高为-785m，第四水平标高为-1000m。
矿井地质储量大部分在深部为45.155Mt，占总可采量的58.5%。
开采深部煤炭，瓦斯灾难防治技术、防治冲击矿压综合技术是实现安全生产的关键。
1.2 煤系地层与煤层孔庄矿是开采多煤层的矿井，含煤系属晚古生代石炭二叠纪含煤建筑。
各含煤地层及含煤性概述如下：井田内含煤地层有太原组、山西组、下石盒子组，含煤20余层。
含煤岩系平均总厚度264.67m，含煤累计平均厚度17.8m，含煤系数6.7％。
其中可采煤层五层，为太原组和山西组的7号煤层、7下煤层、8号煤层、17号及21号煤层。
7号、8号煤层为矿井要紧可采煤层。
1.2.1 7号煤层7号煤层在井田西翼受岩浆岩侵入破坏严峻，已失去可采价值。
在井田东部，煤层两极厚度2.05～6.06m，平均煤厚4.56m，煤层普遍发育，煤层厚度总的变化趋势为：沿倾向由浅逐渐向深部增厚，煤层稳定性变好；沿走向东西两侧煤层薄，中部煤层厚。
煤层结构简单，仅局部有夹矸存在，夹矸多为泥岩。
煤层直接顶板为泥岩、砂质泥岩，局部为细砂岩，底板多为砂质泥岩、泥岩，局部为细砂岩。
1.2.2 8号煤层8号煤层位于山西组底部，较发育，上距 7号煤层4.17～40.18m，平均20.28m，层间距由东向西之间增大，煤厚0.29～5.85m，平均 3.09m。
煤层沉积不连续，可分为三个地段：即4勘探线以西、10-i3线之间及14线以东。
煤层在4勘探线以西可采，但有岩浆岩侵入；10～13线之间，除靠近冲刷带附近煤层厚度变化较大外，一般都在2.5～3.5m，由浅部向深部逐渐变薄；在14线以东煤层厚度在1.52～5.43m，平均煤厚3.56m，厚度较稳定，该段全部可采。
该煤层结构简单，有夹矸l～2层，大部分分布在中西部，夹矸厚0.14～3.23m，为泥岩或砂质泥岩，—般煤层厚度是上分层大于下分层。
煤层顶板多为砂质泥岩或砂泥岩互层，局部地段为砂岩。
底板为砂岩、砂质泥岩。
1.2.3 17号煤层17号煤层位于太原组中部，上距8号煤层约110m，在整个井田内有分布。
煤层的原始沉积稳定，煤厚在0.19～1.28m，平均0.81m，煤层结构单一，仅有少量钻孔见有一层夹矸，夹矸厚度0.1～0.64m。
夹矸岩性为泥岩，煤层顶板多为泥岩，底板为无名灰岩，个不点为泥岩。
由于岩浆岩的侵入破坏，煤大部分被焦化，甚至吞蚀，失去工业价值，17号煤层为一局部可采的不稳定煤层。
1.2.4 21号煤层21号煤层是太原组最下一层局部可采煤层，上距17号煤层为38.38～64.32m，平均为51.68m；下距L13为1.71～3.89m，平均为2.55m。
沉积层位稳定，在全井田分布，但受岩浆岩侵入破坏严峻，使大部分地段的煤层分叉变薄和强烈焦化而失去工业价值。
16线以西由于受岩浆岩的侵入，煤层破坏严峻，大部分地段的煤层分叉、变薄和强烈焦化而失去工业价值。
仅16线以东的煤层进行评价，本区共有48个见煤（焦）点，剔除岩浆岩破坏点及一个断薄点，仅有42个正常见煤点，厚度为0.67～1.68m，平均1.02m。
16线以东的21号煤层为较稳定的可采煤层。
煤层含夹矸1～2层，夹矸厚度有的大于最低可采厚度或大于煤层的上、下分层的厚度，使之出现个不不可采点；下部一层夹矸普遍发育，层位稳定，易于对比，夹矸厚度在0.14～0.94m，平均0.37m，夹矸岩性多为泥岩。
由于岩浆侵入煤层，使煤层增加1～3层岩浆夹矸。
煤层直接顶板为灰岩（l12），底板多为泥岩，少数为砂质泥岩，个不点为细砂岩或炭质泥岩。
矿井各煤层都有煤尘爆炸危险。
各煤层均为不易自燃或不自燃煤层。
1.3 矿井煤层储量截止2002年底孔庄煤矿可采煤层期末能利用储量16022.6万t，可采储量8055.4万t，暂不能利用储量9629万t，可放面储量6041.6万t。
2002年末矿井分煤层、分水平储量详见下表：表1-1 2002年末矿井储量汇总表单位：万t1.4 通风系统孔庄矿现行通风系统为边界对角式通风，即主副井进风东南风井回风，双机低速隔总回。
矿井等积孔为4.53m2。
南风井：主扇型号为G4-73-11NO.25D型离心式风机，有480rpm和580rpm两个转速，现运行480rpm，风机叶片前导器角度为45度，矿井风量为3110m3/min，风机外部漏风率为4.7％，主扇静压为168mmH2O，电机功率180kW。
要紧承担矿井西翼、Ⅲ2采区二个地点供风。