前 言
煤與瓦斯突出是一種復(fù)雜的礦井瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象，到目前為止，國(guó)內(nèi)外對(duì)各種地質(zhì)、開采條件下突出發(fā)生的規(guī)律還沒有完全掌握。吉源煤業(yè)有限公司是一個(gè)新建礦井，在建設(shè)過程中，煤巷掘進(jìn)、井巷穿過煤層時(shí)，曾有K1值超過0.5和炮后瓦斯涌出量大等情況存在。為響應(yīng)黨和國(guó)家 “安全第一，預(yù)防為主、綜合治理”的安全生產(chǎn)方針，根據(jù)《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》、《煤礦安全規(guī)程》等相關(guān)規(guī)定，結(jié)合本礦實(shí)際情況，特編制本措施。
第一章 概況
1.1井田概況
位置：吉源煤礦位于水城縣南東，直距約20公里，地理坐標(biāo)為：東徑105°02′34″—105°03′34″，北緯26°03′52″—26°05′10″屬于阿戛井田東部。
礦井境界總體呈不規(guī)則形狀，走向一般長(zhǎng)2.3km，傾向?qū)?.3km，面積約2.0609km2。
1.2地質(zhì)構(gòu)造
礦區(qū)位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)黔北臺(tái)隆六盤水?dāng)嘞莼蛲幈蔽飨驑?gòu)造變形區(qū)，礦區(qū)位于格目底向斜南翼東端仰起處，總體為一單斜構(gòu)造。
地層產(chǎn)狀：傾向290—330°，傾角6—35°，一般在10—30°之間。由一系列北東向傾沒的緊密不對(duì)稱褶皺及與地層走向斜交(或一致)的北東向逆斷層組(36條)構(gòu)成，剖面上呈迭瓦狀，平面上呈“入”安形的構(gòu)造形態(tài)。其中較大的逆斷層有6條，分別是F30、F53、F46、F55、F63、F66、另有正斷層13條，其中F58、F70、F79較大。因此，礦區(qū)構(gòu)造復(fù)雜。
1.3煤層情況
1.3.1含煤地層特征
礦區(qū)煤系地層含煤多達(dá)80余層，一般67層，總厚52米，可采和局部可采26層，厚28.94米，其中本次參加儲(chǔ)量計(jì)算的10層，厚14.45米。主要集中在煤系上部I、II煤段，其次是底部VII煤段?？偟膩碚f，可采煤層變化不大，比較穩(wěn)定，煤系共有標(biāo)志層37個(gè)，50%分布于I、II煤段中，D煤段灰?guī)r標(biāo)志層是確定各煤層的依據(jù)：II煤段的高嶺石泥巖是主要標(biāo)志層，黃鐵礦和原煤硫份也是此段重要對(duì)比標(biāo)志。
1.3.2可采煤層
全區(qū)和基本全區(qū)可采者10層，厚14.45米，其一般特征見表1-3-2、表1-3-3)。現(xiàn)將各煤層的對(duì)比依據(jù)，主要特點(diǎn)及變化規(guī)律分述如下：
1、I煤段煤層
本煤段有1、3、5、10、16等5個(gè)可采煤層，總厚4.26米。煤層以厚度薄、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、間距變化小(表4-3)為特征。各煤層確定的主要依據(jù)是灰?guī)r標(biāo)志層，灰?guī)r除宏觀特征易于識(shí)別外，在物探測(cè)井視電阻率曲線上也有特殊形態(tài)，現(xiàn)將此段煤層分述如下：
1#煤層
1#煤層的確定依據(jù)是(1)、(2)兩個(gè)標(biāo)志層。
煤層厚一般0.75米，中上部有2-3層高嶺石泥巖夾矸，夾矸自上而下，一、二層厚0.01—0.08米，隱品質(zhì);第三層厚0.01米，粗品質(zhì)，煤層比較穩(wěn)定，厚度、結(jié)構(gòu)變化不大。
3#煤層
3#煤層位于(2)、(3)標(biāo)志之間，距(3)標(biāo)志層之上1.5—5.5米，間距確定，據(jù)此可確定3煤層。
從目前資料看，2煤層與3煤層可能有分叉、合并的關(guān)系。當(dāng)兩層合并時(shí)，煤厚1.3米左右，有兩層夾矸，普遍有一層細(xì)晶高嶺石泥巖;當(dāng)兩層分離時(shí)，煤分層厚0.90米左右，一般沒有夾矸，兩層厚度之和與兩層合并厚度相當(dāng)。因此兩層之間變化較大，由0.8—5.4米，在煤層下1米左右，有時(shí)有一薄煤或炭質(zhì)泥巖，極不穩(wěn)定。
5#煤層
5#煤層位于(4)、(5)標(biāo)志之間，距(4)標(biāo)志層3米左右，由(4)、(5)兩個(gè)標(biāo)志層間可以確定5煤層。
煤厚一般0.74米，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靠頂部有一層0.01米的隱晶質(zhì)高嶺石泥巖夾矸，煤層變化不大，是較穩(wěn)定煤層。
10#煤層
10#煤層位于(5)、(6)標(biāo)志層之間，根據(jù)(6)標(biāo)志層可以確定10#煤層。而根據(jù)10#煤層頂板巖性較細(xì)有豐富的小腹足類運(yùn)輸化石，結(jié)構(gòu)單一，煤的灰分較低，煤層在物探測(cè)井視電阻率曲線上反映高翼常等特征區(qū)別于9煤層，同時(shí)結(jié)合(5)標(biāo)志層就可以確定9煤層。
10#煤層一般厚0.83米。11線—6線厚1米左右，其變化與9#煤層相似，5線—2線厚度變化不大，0.80米左右，均屬較穩(wěn)定煤層。
16#煤層
16#煤層是1煤段最末一層煤，也是18煤層以上第一層硫份高的煤層，其頂板是(11)標(biāo)志層，據(jù)此可以確定16煤層。
煤層厚度一般0.68米，中深部一般可采，淺部一般不可采，單一結(jié)構(gòu)，個(gè)別點(diǎn)頂部見一層0.01—0.02米隱晶質(zhì)高嶺石泥巖或泥巖夾矸，煤層變化不大，是較穩(wěn)定煤層。
ZK東13厚度1.54米，其直接底有斷層通過，可能受擠偏，厚度變薄。
2、Ⅱ煤段煤層
本段有18#、21#、24#、26#、29#等5個(gè)可采煤層，總厚10.19米，煤層以厚度大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、硫份低，高嶺石泥巖夾矸多為特征。此段巖性、巖相、煤層及其間距有一定的變化(表4-3)，但主要煤層變化不大，而且有比較穩(wěn)定的標(biāo)志層，18#、24#、29#煤層的高嶺石泥巖夾矸是對(duì)比的主要標(biāo)志，黃鐵礦有時(shí)26煤層底板開始出現(xiàn)，煤的硫份偏高，現(xiàn)將各煤層的對(duì)比依據(jù)及變化情況分述如下：
18#煤層
東部煤層頂板(12)標(biāo)志層是確定煤層的重要依據(jù)之一。全區(qū)煤層中部常見2—3層致密堅(jiān)硬高嶺石泥巖夾矸，其特征自上而下：上層灰黑色顯微團(tuán)塊，厚0.01—0.02米;中層灰色粗晶質(zhì)，這也是確定煤層的重要標(biāo)志，此外，本層是16號(hào)煤層以下第一個(gè)低硫份煤層，據(jù)上述三點(diǎn)可確定18煤層。
煤層厚一般0.9米夾矸情況如上述，煤層分布全區(qū)，除6線以東淺部有些鉆孔不可采外，其余均可采，煤層變化小，是較穩(wěn)定煤層。
個(gè)別鉆孔厚度特別薄(ZK52)和特別厚(ZK34、ZK91)，主要是構(gòu)造擠壓關(guān)系。
21#煤層
本煤層厚度大為最突出的特點(diǎn)，是礦區(qū)內(nèi)主要可采煤層，煤的灰份比18#煤層低，回收率56%，是II煤段回收率最高的煤層，這也是對(duì)比依據(jù)。
煤層厚一般西部薄東部厚。西部1—2.7米，東部2.5—4.5米為多，往1—東線2線深部有逐漸增厚的趨勢(shì)，結(jié)構(gòu)西部較簡(jiǎn)單，東部較復(fù)雜。西部有時(shí)單一結(jié)構(gòu)，有時(shí)有兩層夾矸，3—4層也常見，最多達(dá)6層，5—6線淺部見有0.6—1.5米夾矸，此時(shí)下分層厚度大于上分層。
綜上所述，煤層變化不大，屬穩(wěn)定煤層。
24#煤層
對(duì)比24#煤層的主要依據(jù)是(14)標(biāo)志層，若(14)標(biāo)志層找不到時(shí)，則根據(jù)煤層底板有豐富的鮞菱鐵礦結(jié)核;煤的灰份高于21#、26#煤層而低于23煤層及21與24煤層之間夾的1—3層含豐富的石英鮞粒的硬質(zhì)薄煤(即23煤層位)等組合特征確定24#煤層。
煤層厚西薄東厚。西部0.5—1.0米，東部1.0—3.0米或更厚些。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般有兩層夾矸，3—4層也常見，最多達(dá)7層，夾矸厚度不大， 0.01—0.02米為多，煤層變化不大，屬穩(wěn)定煤層。
26#煤層
11線—1線以及4線以東中深部根據(jù)(15)標(biāo)志層確定煤層，4線以東淺部?jī)H依據(jù)上下層位組合特征而定，依據(jù)不夠十分充分。
煤層5線西穩(wěn)定，厚度2—3米，淺部薄深部厚，靠頂部有1—2層泥巖夾矸，厚度0.20—0.40米，5線以東穩(wěn)定性較差，中深部厚度1.3—2.3米，有一層泥巖夾矸，淺部3線—東2線不可采，ZK22、ZK23未見26#煤層，可能是被沖刷。
ZK61煤層厚度5.03米，以受構(gòu)造擠壓，厚度不可靠。
29#煤層
29#煤層的粗品晶高嶺石泥巖(即(18)標(biāo)志層)位于煤層頂部，并且29#、30#煤層底板普通有大量的鮞狀鐵礦結(jié)核，根據(jù)(18)標(biāo)志層及煤層一般較厚、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜等特征區(qū)別于30#煤層。
煤層厚度一般1.40米，厚度變化沒有明顯的規(guī)律性，3線淺部不可采，其余地區(qū)可采，有1—3層夾矸，厚多為0.01—0.06，個(gè)別達(dá)0.44米，巖性一般為高嶺石泥巖，少數(shù)為泥巖。5—6線附近有時(shí)分叉，其夾矸厚1.70米(見插圖1-3)。ZK42厚5.41米、ZK34厚0.08米是因?yàn)闃?gòu)造擠壓影響。
總的看來，煤層變化不大，是較穩(wěn)定煤層。
1.4礦井瓦斯、煤塵、煤的自燃及地溫
1.3.1瓦斯
本礦新建礦井，未進(jìn)行瓦斯等級(jí)鑒定，瓦斯涌出量參照相鄰阿戛鄉(xiāng)潘家寨煤礦資料。
依據(jù)貴州省煤炭管理局文件(黔煤行管字[2007]514號(hào))“對(duì)六盤水市煤礦2007年度礦井瓦斯等級(jí)鑒定報(bào)告的批復(fù)”、貴州省煤炭管理局文件(黔煤行管字[2007]67號(hào))“對(duì)六盤水市煤礦2006年度礦井瓦斯等級(jí)鑒定報(bào)告的批復(fù)”、貴州省煤炭管理局文件(黔煤行管字[2005]246號(hào))“對(duì)六盤水市煤礦2005年度礦井瓦斯等級(jí)鑒定報(bào)告的批復(fù)”和貴州省煤炭管理局文件(黔煤行管字[2005]25號(hào))“對(duì)六盤水市煤礦2004年度礦井瓦斯等級(jí)鑒定報(bào)告的批復(fù)”，吉源煤礦2007年度批準(zhǔn)瓦斯等級(jí)為煤與瓦斯突出礦井，周邊礦井2004、2005、2006年度瓦斯等級(jí)結(jié)果均為高瓦斯礦井，。
各煤礦2004、2005、2006、2007年度礦井瓦斯等級(jí)鑒定情況見下表。
1.3.2煤塵爆炸性
根據(jù)六枝工礦(集團(tuán))恒達(dá)勘察設(shè)計(jì)有限公司實(shí)驗(yàn)室2009年1月23日出具的水城縣阿戛鄉(xiāng)吉源煤礦1、3、5、10、16、18、21、24、26、29號(hào)煤層煤塵爆炸性鑒定報(bào)告：各煤層均有爆炸危險(xiǎn)性各煤層均按煤塵有爆炸性進(jìn)行設(shè)計(jì)和管理。
1.3.3自燃傾向性
根據(jù)六枝工礦(集團(tuán))恒達(dá)勘察設(shè)計(jì)有限公司實(shí)驗(yàn)室2009年1月23日出具的水城縣阿戛鄉(xiāng)吉源煤礦1、3、5、10、16、18、21、24、26、29號(hào)煤層煤炭自燃傾向性鑒定報(bào)告：1、5、18、21、24、29號(hào)煤層自燃傾向等級(jí)為Ⅱ類(自燃煤層)，3、10、16、26號(hào)煤層自燃傾向等級(jí)為Ⅲ類(不易自燃煤層)。
1.3.4地溫
本井田屬地溫正常區(qū)，無熱害影響。
1.5地質(zhì)構(gòu)造、煤層賦存情況對(duì)瓦斯涌出的影響
根據(jù)建井期間揭露資料分析，礦井瓦斯涌出有以下特點(diǎn)：
1、斷層帶附近(從揭露斷層前3米開始)瓦斯涌出量急劇增大，不論斷層大小，只要揭露斷層，瓦斯涌出量就會(huì)急劇增大，過完斷層即可恢復(fù)正常。
2、掘進(jìn)工作面進(jìn)入褶皺轉(zhuǎn)折端(軸)時(shí)瓦斯涌出量逐漸增大。
3、煤厚增加、軟分層增厚時(shí)，瓦斯涌出量急劇增大。
4、掘進(jìn)工作面炮后T1值急劇升高又急劇下降。
綜上所述，由于礦井瓦斯涌出異常點(diǎn)和異常因素難于準(zhǔn)確控制，因此必須加大瓦斯抽放力度，提高抽放效果，確保礦井安全和生產(chǎn)的順利進(jìn)行。
第二章 開 拓 開 采
2.1礦井開拓方式
全礦井分兩個(gè)水平(+1400m水平和+1260m水平)，每個(gè)水平一個(gè)采區(qū)，總共設(shè)計(jì)兩個(gè)采區(qū)。
首采區(qū)利用現(xiàn)有工業(yè)場(chǎng)地，利用主、副斜井、回風(fēng)斜井，利用+1400m標(biāo)高井底車場(chǎng)、水倉(cāng)和采區(qū)運(yùn)輸石門、采區(qū)軌道石門、采區(qū)回風(fēng)石門、回風(fēng)大巷;三條采區(qū)石門從井底車場(chǎng)穿層施工到達(dá)礦區(qū)邊界，首采區(qū)以三條采區(qū)石門兼作一采區(qū)準(zhǔn)備巷，形成一采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)。從一采區(qū)的采區(qū)石門施工區(qū)段石門進(jìn)入16號(hào)煤層，在兩翼布置回采工作面。
采煤方法為走向長(zhǎng)壁采煤法(炮采工藝)。
2.2采區(qū)巷道布置
采區(qū)內(nèi)煤層采用集中布置。
2.3采掘方法
1、采煤方法
根據(jù)《吉源煤礦開采設(shè)計(jì)變更》，設(shè)計(jì)采用走向長(zhǎng)壁炮采法采煤，后退式開采，全部陷落法管理頂板。
2、掘進(jìn)方法
掘進(jìn)方法包括炮掘。目前炮掘的裝載方式主要是人工扒裝上溜子和鋼絲繩牽引耙斗機(jī)上溜子、皮帶、礦車運(yùn)輸方法相結(jié)合。
第三章 區(qū)域綜合防突措施
我國(guó)各突出礦井執(zhí)行的是“區(qū)域防突措施先行，局部防突措施補(bǔ)充”的原則，做到不掘突出頭，不采突出面，不采取區(qū)域防突綜合措施的不掘進(jìn)。
3.1區(qū)域預(yù)測(cè)
在今后的采掘中，為解放生產(chǎn)力，加快采掘進(jìn)度，降低防突成本，建議礦井對(duì)煤層進(jìn)行區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)工作。根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，可以把突出煤層分別劃分為突出危險(xiǎn)區(qū)和無突出危險(xiǎn)區(qū)。目前，本礦未進(jìn)行該項(xiàng)工作，故所有采掘區(qū)域都必須按突出危險(xiǎn)區(qū)進(jìn)行技術(shù)管理。
3.2區(qū)域防突措施
目前我國(guó)普遍采用的區(qū)域性防突措施是開采保護(hù)層和預(yù)抽煤層瓦斯，其中開采保護(hù)層是最有效的一種防突措施。在突出礦井，無保護(hù)層可采的條件下，一般采用預(yù)抽瓦斯作為區(qū)域性防突措施。
3.2.1開采保護(hù)層
根據(jù)《貴州省水城縣阿戛井田吉源煤礦(東1-4線)儲(chǔ)量核實(shí)報(bào)告》知：井田范圍內(nèi)煤層皆具有突出危險(xiǎn)性，吉源煤礦擬采范圍內(nèi)1、5、10、16、18、21、24、26及29號(hào)煤層，首采煤層為16號(hào)煤層，其中瓦斯含量高的有3、21、24、26煤層。根據(jù)《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》中保護(hù)層的選擇要求，并參照《水城縣阿戛鄉(xiāng)吉源煤礦開采方案設(shè)計(jì)(變更)》知：礦井首采面布置在16煤層中。
3.2.2超前鉆孔預(yù)抽
1、采煤工作面
根據(jù)本礦開拓方式和巷道布置情況，本礦擬采用順層鉆孔抽放。在回采巷道掘進(jìn)的同時(shí)，在運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷進(jìn)行本煤層鉆孔的施工，并相繼投入抽放，對(duì)煤體瓦斯進(jìn)行超前抽放。
2、煤巷掘進(jìn)工作面
根據(jù)采掘安排，本礦擬采用掘進(jìn)工作面順層鉆孔預(yù)抽和兩幫鉆場(chǎng)夾抽的方法相結(jié)合。具體施工要求根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況決定，但嚴(yán)禁違反《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》。
3、石門(含立井、斜井等)揭煤工作面
根據(jù)采掘安排，本礦擬采用掘進(jìn)工作面順層鉆孔預(yù)抽的方法。具體施工要求根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況決定，但嚴(yán)禁違反《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》。
3.3區(qū)域措施效果檢驗(yàn)
3.3.1必要性
為了確定區(qū)域防突措施是否達(dá)標(biāo)，本礦必須進(jìn)行區(qū)域措施效果檢驗(yàn)。
3.3.2效檢方法
1、采煤工作面
(1)開采保護(hù)層的保護(hù)效果檢驗(yàn)
開采保護(hù)層的保護(hù)效果檢驗(yàn)主要采用殘余瓦斯壓力、殘余瓦斯含量、頂?shù)装逦灰屏考捌渌?jīng)試驗(yàn)證實(shí)有效的指標(biāo)和方法，也可結(jié)合煤層的透氣性系數(shù)變化率等輔助指標(biāo)。
當(dāng)采用殘余瓦斯壓力、殘余瓦斯含量檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)的最大殘余瓦斯壓力或者最大殘余瓦斯含量對(duì)預(yù)計(jì)被保護(hù)區(qū)域的保護(hù)效果進(jìn)行判斷。若檢驗(yàn)結(jié)果仍為突出危險(xiǎn)區(qū)，保護(hù)效果為無效。
根據(jù)本礦實(shí)際情況，建議由具有資質(zhì)的單位進(jìn)行該項(xiàng)工作。
(2)預(yù)抽煤層瓦斯效果檢驗(yàn)
采用預(yù)抽煤層瓦斯區(qū)域防突措施時(shí)，應(yīng)以預(yù)抽區(qū)域的煤層殘余瓦斯壓力或者殘余瓦斯含量為主要指標(biāo)進(jìn)行措施效果檢驗(yàn)。
根據(jù)本礦實(shí)際情況，建議由具有資質(zhì)的單位進(jìn)行該項(xiàng)工作。
2、煤巷掘進(jìn)工作面
方法一：
根據(jù)預(yù)抽前的瓦斯含量及抽、排瓦斯量等參數(shù)間接計(jì)算的殘余瓦斯含量值。目前本礦尚無完整的瓦斯參數(shù)等基礎(chǔ)資料，建議盡快安排有資質(zhì)的單位進(jìn)行煤層瓦斯參數(shù)等鑒定工作。
方法二：
采用直接測(cè)定煤層殘余瓦斯壓力或者殘余瓦斯含量為主要指標(biāo)進(jìn)行措施效果檢驗(yàn)。
3、石門(含立井、斜井等)揭煤工作面
方法二：
采用直接測(cè)定煤層殘余瓦斯壓力或者殘余瓦斯含量為主要指標(biāo)進(jìn)行措施效果檢驗(yàn)。
方法二：
采用鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)進(jìn)行措施效果檢驗(yàn)。
3、效檢注意事項(xiàng)
(1)檢驗(yàn)期間還應(yīng)觀察、記錄在煤層中進(jìn)行鉆孔等作業(yè)時(shí)發(fā)生的噴孔、頂鉆及其他突出預(yù)兆。
(2)在相應(yīng)措施中明確效檢方法、效檢的允許掘進(jìn)距離。
(3)所有效檢方法必須符合相關(guān)規(guī)定。
3.4區(qū)域驗(yàn)證
根據(jù)本礦實(shí)際情況，采煤工作面、煤巷掘進(jìn)工作面、石門(含立井、斜井等)揭煤工作面的突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)選用鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法的方法進(jìn)行，具體要求不得違反《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》。
第四章 結(jié)語
本礦區(qū)域綜合防突措施必須嚴(yán)格執(zhí)行，其余未涉及部分根據(jù)實(shí)際情況決定，但不得違反相關(guān)規(guī)定。
