凱川煤礦瓦斯治理技術(shù)方案

一、概況

1煤層

(1)含煤地層

根據(jù)詳查資料，離石礦區(qū)查明地層有古生界石炭系本溪組(C2b)、太原組(C3t),二疊系山西組(P1s)、石盒子組(P12-P21),新生界上第三、第四系等本區(qū)內(nèi)含煤地層為二疊系下統(tǒng)山西組和石炭系上統(tǒng)太原組，共含煤層17層。

山西組含煤10層，自上而下為01、02、03、1、2、3、4、4下、5、5下號煤層。太原組含煤7層，自上而下為6、7、8、9、10、11、12號煤層。其中10號煤層穩(wěn)定全區(qū)可采，03、2、3、4、4下、5、5下、6、7、8、9號煤層局部可采，而其中4、5、6、9號煤層可采面積較大，為較穩(wěn)定煤層，01、02、1、11、12號煤層不可采或煤質(zhì)低劣。

此外，石盒組底部，山西組頂部，L1灰?guī)r間，12號煤層以下及本溪組上部，尚有薄煤層數(shù)層，均無開采價值。

上述煤系地層，可采煤層總厚度13.17m，煤系地層總厚154.37m，含煤系數(shù)為8.5%。

(2)煤層特征

A、含煤性

井田內(nèi)含煤地層為二疊系下統(tǒng)山西組和石炭系上統(tǒng)太原組，共含煤11層。

山西組地層厚度平均為61.00m，含煤7層，編號從上而下依次為03、2、3、4、4下、5、5下號，2號煤層不穩(wěn)定局部可采，3、5號煤層穩(wěn)定可采，其余不穩(wěn)定不可采，煤層總厚度為6.25m，含煤系數(shù)為10.25%，其中，可采煤層總厚度5.24m，可采含煤系數(shù)為8.59%。

太原組地層總厚度為90.00m，含煤4層，編號從上而下依次為6、7、9、10號，其中6、7號煤層不可采，9、10號煤層穩(wěn)定全區(qū)可采。煤層總厚7.63m，含煤系數(shù)為8.48%，可采煤層總厚度為6.28m，可采含煤系數(shù)為6.98%。

B、可采煤層

井田內(nèi)共有可采煤層5層，為山西組2、3、5號煤層和太原組9、10號煤層。根據(jù)鉆孔資料和礦井生產(chǎn)揭露情況，現(xiàn)對各可采煤層分述如下：

(1)2號煤層

位于山西組上部，上距K4砂巖底約15m，煤層厚度為0.40-0.97m，平均為0.67m，該煤層含0-1層夾矸，井田東部被剝蝕。煤層不穩(wěn)定局部可采。煤層頂板為中砂巖、粉細(xì)砂巖，局部為泥巖;底板為中砂巖、砂質(zhì)泥巖及細(xì)砂巖。

(2)3號煤層

位于山西組上部，上距K4砂巖底約22m，上距2號煤層底平均6.10m，煤層厚度為1.04-1.40m，平均為1.25m，含0-1層夾矸，夾矸厚度0.07-0.08m。根據(jù)井下巷道揭露和209號鉆孔，井田東部被剝蝕，賦存區(qū)煤層穩(wěn)定可采。煤層頂板為細(xì)砂巖，局部砂質(zhì)泥巖;底板為中砂巖、砂質(zhì)泥巖。井田中部及東北部大面積采空。

(3)5號煤層

位于山西組下部，上距3號煤層平均23.86m，距下部K3砂巖頂約5m，煤層厚度為2.70-3.82m，平均為3.18m，含有3層夾矸，夾矸厚為0.03-0.14m。井田東部被剝蝕，賦存區(qū)穩(wěn)定可采。該煤層頂板為砂質(zhì)泥巖，局部中粗粒砂巖及泥巖;底板為砂質(zhì)泥巖，局部為中砂巖及細(xì)砂巖。

(4)9號煤層

位于太原組中部，上距5號煤層49.91m，煤層厚度2.16-4.15m,平均為2.94m，含有2-3層夾矸，夾矸厚為0.07-0.52m。煤層穩(wěn)定全區(qū)可采。該煤層頂板為灰?guī)r，底板為細(xì)砂巖，局部為砂質(zhì)泥巖。

(5)10號煤層

位于太原組下部，上距9號煤層8.63m，下距K1砂巖頂約30m，煤層厚度為3.22-3.43m，平均為3.34m，該煤層含有2-4層夾矸，夾矸厚一般為0.05-0.30m。煤層穩(wěn)定全區(qū)可采。該煤層頂板為砂質(zhì)泥巖，局部為中砂巖;底板為粉砂巖、砂質(zhì)泥巖，局部為中砂巖。

可采煤層特征表

表2-1-3

煤層	厚度（m） 最小-最大 平均	間距（m） 最小-最大 平均	結(jié)構(gòu)（夾石）	穩(wěn)定性	可采性
2	0.40-0.97 0.67		簡單 （0）	不穩(wěn)定	局部可采
		5.63-6.64 6.10
3	1.04-1.40 1.25		簡單 （0-1）	穩(wěn)定	賦存區(qū)可采
		21.68-25.29 23.86
5	2.70-3.82 3.18		復(fù)雜 （3）	穩(wěn)定	賦存區(qū)可采
		49.33-50.74 49.91
9	2.16-4.15 2.94		復(fù)雜 （2-3）	穩(wěn)定	全區(qū)可采
		4.91-10.70 8.63
10	3.22-3.43 3.34		復(fù)雜 （2-4）	穩(wěn)定	全區(qū)可采

2、現(xiàn)開采煤層

凱川煤礦現(xiàn)開采煤層為3號.5號兩個煤層

3、煤塵爆炸性

根據(jù)2007年3月16日山西省煤炭工業(yè)局綜合測試中心進(jìn)行了煤塵爆炸性試驗：2號煤的火焰長度大于400mm,抑制煤塵爆炸最低巖粉用量為80%;根據(jù)2010年3月23日由山西省煤炭工業(yè)局綜合測試中心進(jìn)行了煤塵爆炸性試驗：3號火焰長度大于400mm,抑制煤塵爆炸最低用量為80%;5號煤火焰長度200mm,抑制煤塵爆炸最低用量為75%。2、3、5號煤層煤塵均具有爆炸性。

建議礦方在生產(chǎn)過程，要加強(qiáng)灑水除塵工作，嚴(yán)禁明火作業(yè)，防止煤塵爆炸，確保生產(chǎn)安全。

4、煤層自然傾向性

根據(jù)2007年3月16日山西省煤炭工業(yè)局綜合測試中心進(jìn)行了煤的自燃傾向性試驗：2號煤的吸氧量為0.6218cm3/g，煤的自燃傾向性等級均為Ⅱ類，屬自燃煤層。根據(jù)2010年3月23日山西省煤炭工業(yè)局綜合測試中心進(jìn)行了煤的自燃傾向性試驗：3、5號煤的吸氧量分別為0.66cm3/g和0.62cm3/g，煤的自燃傾向性等級均為Ⅱ類，屬自燃煤層。

建議煤礦在今后的生產(chǎn)中，及時清除巷道和工作面浮煤，加強(qiáng)采空區(qū)管理，以防煤層自燃。

5、水文地質(zhì)條件

井田位于河?xùn)|煤田北部黃河流域三川河系北川河支流東側(cè)，地表大部分為新生界地層覆蓋，地表無常年性水體和河流，溝谷發(fā)育。兩條較大溝谷，一條過井田中心由西北向東南方向穿越井田，一條位于井田東部，由北向南穿越井田。雨季時有短暫洪水流泄。經(jīng)調(diào)查，新立井附近最高洪水位線標(biāo)高為1100m，低于新立井井口標(biāo)高1115.89m;副斜井附近最高洪水位線標(biāo)高為1085m，副斜井井口標(biāo)高分別為1091.71m。地表洪水對井口無威脅。

礦井生產(chǎn)接續(xù)情況：

煤層開采順序以采區(qū)為單位，3、5號煤層由上至下依次開采。采區(qū)接替在各煤層按編號順序接替。采區(qū)接替順序為：輔助水平3號煤層一采區(qū)北翼、主水平5號煤層一采區(qū)西翼→輔助水平、主水平5號煤層一采區(qū)東翼→輔助水平3號煤層一采區(qū)南翼、主水平5號煤層一采區(qū)東翼→輔助水平二采區(qū)2號煤層、主水平5號煤層二采區(qū)→輔助水平二采區(qū)3號煤層、主水平5號煤層二采區(qū)→輔助水平二采區(qū)3號煤層、主水平5號煤層三采區(qū)→主水平5號煤層三采區(qū)。礦井瓦斯涌出規(guī)律及危險性分析

1、瓦斯來源分析：根據(jù)晉煤瓦發(fā)[2010]470號文件，鑒定結(jié)論礦井屬低瓦斯礦井。根據(jù)山西省煤炭工業(yè)局綜合測試中心2010年9月所做的《山西方山金暉凱川煤業(yè)有限公司礦井瓦斯涌出量預(yù)測報告》，礦井3、5號煤礦以90萬t/a產(chǎn)量生產(chǎn)時，礦井初期最大相對涌出量為3.14m3/t，最大絕對涌出量為5.95m3/min，屬低瓦斯礦井

2、礦井瓦斯涌出規(guī)律及危險性分析：

①、工作面采用U型通風(fēng)，采面上隅角的瓦斯?jié)舛容^其它地點為高，是容易積聚瓦斯的異常地點，為防治瓦斯的重點。

②、回采工作面放炮落煤期間，工作面采空區(qū)頂部的瓦斯容易積存，因此工作面放頂煤期間必須加強(qiáng)通風(fēng)管理，確保安全。

③、采掘工作面過過斷層、煤體裂隙發(fā)育等地質(zhì)構(gòu)造帶時，瓦斯及其它有害氣體濃度會明顯增加，必須高度重視。

④、采煤工作面放煤、放炮時采面瓦斯涌出量增加，對安全生產(chǎn)的威脅較大。

⑤、采煤工作面的瓦斯涌出還受大氣溫度、氣壓等環(huán)境因素的影響，特別是換季時，大氣壓力急劇下降，瓦斯涌出量會增加，要引起高度重視。

四、防治瓦斯重點區(qū)域：

回采工作面U型通風(fēng),因此回采工作面上隅角、巷道冒高點、密閉區(qū)域、掘進(jìn)機(jī)械落煤部、停風(fēng)、無風(fēng)區(qū)、放炮落煤過程等是發(fā)生瓦斯積存的區(qū)域。

1)回采工作面：采煤上隅角、采空區(qū)頂部、瓦斯排放巷

2)掘進(jìn)工作面：5104皮帶巷。

五、瓦斯治理方案：

我礦屬于低瓦斯礦井，根據(jù)礦實際情況，針對重點防止區(qū)域制定了以下瓦斯治理方案：

1、礦井安裝了KJ90NB監(jiān)控系統(tǒng)并運(yùn)行正常，發(fā)揮了監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)有的作用。采取安全監(jiān)控系統(tǒng)對井下瓦斯實現(xiàn)24小時監(jiān)測，采煤工作面實現(xiàn)瓦斯電閉鎖，掘進(jìn)工作面實行“三專兩閉鎖”，并實現(xiàn)了雙風(fēng)機(jī)、雙電源，并能自動切換。

2、采掘工作面設(shè)專職瓦檢員24小時現(xiàn)場盯班，對工作面比較容易積聚瓦斯的上隅角、回風(fēng)巷進(jìn)行實施巡回檢查、每兩小時向調(diào)度室匯報一次，在工作面上隅角懸掛便攜式瓦斯報警儀。

3、針對回采工作面上隅角容易積聚瓦斯的特點采取風(fēng)幛引風(fēng)法和排瓦斯巷引排瓦斯的治理方案。

4、針對采面落煤時瓦斯涌出量明顯增大規(guī)律，做到“只認(rèn)瓦斯不認(rèn)人”，瓦斯超時，采面必須立即停止工作進(jìn)行處理，瓦檢員要行使好絕對停產(chǎn)權(quán)。

5、嚴(yán)格執(zhí)行以風(fēng)定產(chǎn)，優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)，確保采面風(fēng)量穩(wěn)定可靠。

6、針對目前通風(fēng)距離較長的掘進(jìn)工作面采用2×15kW大功率局部通風(fēng)機(jī)和配套的Φ800mm的大截面風(fēng)筒，做到風(fēng)筒末段至工作面距離不超過5米，按質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化的要求管理好局部通風(fēng)，確保掘進(jìn)工作面風(fēng)量穩(wěn)定可靠，有效地稀釋瓦斯。

7、每月制定瓦斯檢查計劃及巡回檢查路線圖表，對采煤工作面嚴(yán)格執(zhí)行24小時跟班檢查及定時匯報，掘進(jìn)工作面和其它瓦斯檢測地點嚴(yán)格執(zhí)行瓦斯巡回檢查和定時匯報制度。

8、專職的瓦檢員及防滅火檢查員每周對井下所有防火墻密閉和擋風(fēng)墻進(jìn)行一次瓦斯檢查。

9、跟班領(lǐng)導(dǎo)、放炮員、安檢員、安全員、班組長、流動電鉗工、技術(shù)員，下井必須佩帶便攜儀式瓦斯報警儀，對井下采掘工作面、有瓦斯涌出的地點可隨時檢查瓦斯?jié)舛取?/p>

六、預(yù)防瓦斯的措施：

1、認(rèn)真宣傳安全生產(chǎn)方針，使全礦職工樹立“安全第一”的思想，宣傳瓦斯的危害及防治措施。

2、入井人員要嚴(yán)格按照“三大規(guī)程”作業(yè)，杜絕“三違”現(xiàn)象發(fā)生。

3、加強(qiáng)礦井通風(fēng)系統(tǒng)管理，采掘工作面、硐室、及其它地點均要嚴(yán)格配風(fēng)，消除不合理的“三風(fēng)”(串聯(lián)通風(fēng)、擴(kuò)散通風(fēng)、老塘通風(fēng))，合理分配風(fēng)量，各采掘地點及硐室的供風(fēng)量符合規(guī)程要求。

4、通風(fēng)科測風(fēng)人員要按時測定好井下各地點風(fēng)量，做好測風(fēng)報表，對井下供風(fēng)量不足的地點要及時匯報，通風(fēng)科根據(jù)風(fēng)量情況能夠及時對風(fēng)量進(jìn)行調(diào)整，防止采掘工作面和其它瓦斯涌出地點發(fā)生瓦斯積聚或超限。

5、嚴(yán)格設(shè)計并加強(qiáng)施工管理，不人為地造成盲巷，一旦出現(xiàn)盲巷，必須在24小時內(nèi)予以封閉。

6、巷道貫通，排放瓦斯必須制定專門的安全技術(shù)措施，并嚴(yán)格按措施執(zhí)行。

7、加強(qiáng)局扇管理，嚴(yán)格執(zhí)行《煤礦安全規(guī)程》關(guān)于局部通風(fēng)管理的有關(guān)規(guī)定。

8、采掘工作面放炮要嚴(yán)格執(zhí)行“一炮三檢”及“三人聯(lián)鎖”放炮制度，嚴(yán)禁違章裝藥，違章放炮。

9、瓦檢員要杜絕空班漏檢，一旦發(fā)生瓦斯超限，立即按規(guī)定予以處理，要特別注意檢查并處理回采工作面上隅角和巷道冒高點的瓦斯。

10、徹底消除電器設(shè)備失爆隱患，杜絕引爆火源。

11、礦嚴(yán)格管理安全監(jiān)控設(shè)備，保證監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。做到對井下和各采掘工作面瓦斯、一氧化碳、溫度、風(fēng)速實施二十四小時連續(xù)自動監(jiān)測

12、采、掘工作面瓦斯傳感器瓦斯?jié)舛冗_(dá)到0.8%時能夠立即發(fā)出報警，瓦斯?jié)舛冗_(dá)到1.2%時能夠自動切斷采、掘工作面所有非本質(zhì)安全型電源。

13、通風(fēng)科安全監(jiān)測工做好瓦斯等傳感器的日常標(biāo)校、維護(hù)工作。

14、進(jìn)一步完善礦井隔爆設(shè)施。

15、健全井下通訊設(shè)施，確保搶險救災(zāi)信息傳遞工作正常進(jìn)行。

16、所有下井人員必須一律佩戴自救器。

17、加強(qiáng)職工培訓(xùn)，提高職工的安全意識。

七、采煤工作面瓦斯管理安全措施：

1)采煤工作面要配備專職瓦斯檢查員，嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)場交接班制度，24小時盯崗制度。

2)瓦斯檢查員必須每班認(rèn)真檢查上隅角氣體情況，并每班給調(diào)度室匯報3次，并做好檢查記錄。如出現(xiàn)瓦斯局部積聚、超限等特殊情況時，要及時向調(diào)度室匯報，并立即責(zé)令采面停止一切工作，處理完積聚瓦斯后方可恢復(fù)工作。

3)工作面風(fēng)量必須嚴(yán)格按計劃配風(fēng)，測風(fēng)人員對采面風(fēng)量按規(guī)定每旬測定一次外，其它時候也要根據(jù)實際情況隨時進(jìn)行測風(fēng)，保證風(fēng)量穩(wěn)定、可靠。

4)工作面嚴(yán)格執(zhí)行“一炮三檢”制度。每次進(jìn)行放炮作業(yè)都必須做好瓦斯檢查，并認(rèn)真填寫“一炮三檢”記錄。

5)采面上、下出口，特別是在上隅角附近20米范圍內(nèi)進(jìn)行打眼、放炮，端頭支架遷移，上隅角放頂回收、支護(hù)等作業(yè)時，瓦斯檢查員必須先嚴(yán)格檢查瓦斯，只有在瓦斯不超限時方可進(jìn)行打眼放炮等工作，堅決杜絕瓦斯超限作業(yè)。

6)強(qiáng)化電氣設(shè)備管理，特別是采面及上隅角附近所用的煤電鉆及電纜必須保證完好，杜絕電氣失爆。采煤隊安排電工負(fù)責(zé)定期檢查并做好記錄。

7)工作面上隅角及時回柱放頂，嚴(yán)禁滯后。

8)工作面嚴(yán)格執(zhí)行“只認(rèn)瓦斯不認(rèn)人”制度，瓦檢員有絕對的停產(chǎn)、撤人的權(quán)利。氣體超限可立即停產(chǎn)處理。嚴(yán)格執(zhí)行《煤礦安全規(guī)程》第136條、138條、139條有關(guān)規(guī)定。

9)上隅角出現(xiàn)瓦斯?jié)舛冗_(dá)到2%，體積0.5m3以上的積聚超限現(xiàn)象必須按《規(guī)程》138條規(guī)定，在附近20米以內(nèi)停止工作，撤除人員，溜子也立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)，瓦檢員負(fù)責(zé)，經(jīng)處理濃度降到2%以下方可開工。

10)采面回風(fēng)流瓦斯?jié)舛瘸^0.8%或二氧化碳濃度超過1.5%，或是一氧化碳濃度超過0.0024%時，嚴(yán)格按照《規(guī)程》第136條規(guī)定及時向調(diào)度室匯報并必須停止工作面作業(yè)，撤除人員，采取措施，進(jìn)行處理。

11)每次出現(xiàn)以上第九、十條情況時，瓦檢員必須做好瓦斯處理結(jié)果記錄，交接班時必須認(rèn)真仔細(xì)交接采面瓦斯情況，并填寫好交接班記錄。

12)根據(jù)上隅角易積存瓦斯的特點，必須采取如下措施進(jìn)行處理，一是利用導(dǎo)風(fēng)幛引風(fēng)的方式排除上隅角瓦斯，二是利用高壓水槍射水增加風(fēng)流流速來稀釋積存的瓦斯。

13)上隅角每次放頂、回柱前，必須用乳化液槍先將上隅角頂、幫沖洗一遍，并經(jīng)瓦檢員檢查氣體不超限后方可開工。

14)上隅角浮煤必須班班清掃干凈，采空區(qū)浮煤必須攉干凈，嚴(yán)禁浮煤壓入在老塘內(nèi)。

15)上隅角每班由施工隊領(lǐng)導(dǎo)或安全員負(fù)責(zé)攜帶便攜式瓦斯報警儀，懸掛在上隅角離頂300mm、離邦200mm處(位置根據(jù)實際情況定)，連續(xù)檢測氣體情況，發(fā)現(xiàn)瓦斯超限，按上述第十條執(zhí)行。

16)工作面安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備嚴(yán)格按規(guī)定加強(qiáng)管理，傳感器必須每7天調(diào)校一次，采煤工作面瓦斯傳感器每7天進(jìn)行一次瓦斯超限斷電實驗，保證瓦斯斷電系統(tǒng)功能完好，傳感器的掛設(shè)位置必須符合規(guī)定。工作面瓦斯傳感器離工作面距離不得大于10米。

17)嚴(yán)格落實“一通三防”齊抓共管責(zé)任制，對破壞“一通三防”設(shè)施者進(jìn)行嚴(yán)懲。

18)安檢人員必須對措施執(zhí)行情況進(jìn)行檢查，特別是采空區(qū)浮煤清掃情況和采煤隊有關(guān)人員便攜式瓦斯報警儀的攜帶和使用情況等。

八、掘進(jìn)工作面瓦斯管理安全措施：

1)強(qiáng)化局部通風(fēng)管理，嚴(yán)格按計劃配風(fēng)，局部通風(fēng)機(jī)嚴(yán)格按規(guī)定及安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化要求安裝使用，杜絕局扇循環(huán)風(fēng)和掘進(jìn)工作面風(fēng)量不足。

2)掘進(jìn)工作面局扇必須設(shè)專人管理，以確保正常運(yùn)轉(zhuǎn)，嚴(yán)禁無計劃停風(fēng)，任何人不得隨意停開局扇或斷開風(fēng)筒，嚴(yán)禁損壞局部通風(fēng)設(shè)施。

3)嚴(yán)格按安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求接設(shè)風(fēng)筒，做到接頭嚴(yán)密不漏風(fēng)，無破口，吊掛平直，逢環(huán)必掛等。

4)工作面必須實行“三專兩閉鎖”，當(dāng)局扇停止運(yùn)轉(zhuǎn)時或工作面瓦斯超限時，都能自動切斷供風(fēng)巷道的一切非本質(zhì)安全型電源。

5)交接班或臨時停工時，不得停風(fēng)，因檢修或其它原因有計劃停風(fēng)時必須按局扇停風(fēng)措施撤出人員，切斷電源，恢復(fù)通風(fēng)前必須瓦檢員到位，檢查工作面、風(fēng)機(jī)及啟動裝置附近10米范圍內(nèi)瓦斯?jié)舛龋?dāng)檢查結(jié)果符合規(guī)程規(guī)定，方可開動局扇進(jìn)行通風(fēng)，否則必須制定排除瓦斯措施進(jìn)行處理。

6)爆破作業(yè)嚴(yán)格執(zhí)行“一炮三檢”、“三人連鎖”放炮制度，放炮員和班組長的便攜式瓦斯報警儀必須隨身攜帶，當(dāng)回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛冗_(dá)到1%時嚴(yán)禁放炮。

7)工作面安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備嚴(yán)格按規(guī)定加強(qiáng)管理，瓦斯傳感器定期調(diào)校，并進(jìn)行瓦斯超限自動斷電的瓦斯電閉鎖實驗，保證監(jiān)控系統(tǒng)功能完好。傳感器的掛設(shè)位置必須符合規(guī)定，瓦斯傳感器離工作面距離不超過5米。

8)風(fēng)筒末端到工作面的距離不得大于5米，保證迎頭風(fēng)量。

9)電氣設(shè)備嚴(yán)禁失爆，發(fā)現(xiàn)電氣問題，電工要及時處理。

10)掘進(jìn)作業(yè)嚴(yán)格落實執(zhí)行巷道貫通、瓦斯排放等專項安全技術(shù)措施。