07-大兴矿两翼分区域通风运输大巷风流稳定性研究-煤矿开采2017年第3期
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2021年煤矿安全生产管理人员安全资格考试复习题库及答案(三)1、采掘工作面的进风和回风不得经过采空区或冒顶区。
(√)2、掘进巷道必须采用矿井全风压通风或局部通风机通风。
(√)3、装岩机装岩前,必须在矸石或煤堆上洒水和冲洗巷道帮顶。
(√)4、巷道贯通时,停掘工作面可以停风。
(×)5、掘进巷道在揭露老空前,必须制定探查老空的安全措施。
(√)6、采掘工作面应实行独立通风。
(√)7、采取了防护措施后,可以在防隔水煤柱中采掘。
(×)8、在处理突出事故中,如需在突出煤层中掘进巷道,仍需采取防突措施。
(√)9、巷道维护须从提高围岩强度和控制围岩应力两方面采取措施。
(√)10、锚喷支护增强了围岩自身强度,保持了围岩完整性,是主动支护方式。
(√)11、维修井巷过程中架设和拆除支架时,在一架未完工之前,不得中止工作。
(√)12、采煤工作面冒顶的处理,应首先采取措施恢复生产,接着就是抢救遇险人员。
(×)13.在巷道替换支架时,必须先拆旧支架,再支新支架。
(×) 14、煤层顶板快要冒落的时候,往往会出现脱层的现象。
检查顶板时要用“问顶”的方法来进行。
(√)15、在处理冒顶事故时,应迅速恢复冒顶区的正常通风。
如一时不能恢复,则必须利用压风管、水管或打钻向埋压或截堵的人供给新鲜空气。
(√)16、凡因支护失效而空顶的地点重新支护时应先施工,再护顶。
(×)17、在处理冒顶事故中必须由外向里加强支护,清理出抢救人员的通道。
必要时可以向遇险人员处开掘专用救人小巷道。
(√)18、老顶来压时,为预防压跨型冒顶事故,采煤工作面支架的初支撑力应能保证直接顶与老顶之间不离层(√)19、采煤工作面支架的支撑力应能平衡垮落带直接顶及老顶岩层的重量。
(√)20、掘进工作面冒顶区及破碎带必须背严接实,必要时要挂金属网防止漏空。
(√)21、采煤工作面顶板管理是指对回采空间进行支护以及对采空区及时处理。
西安科技大学能源学院毕业论文论文题目神木张家峁矿井开采设计专业采矿工程专业年级姓名杜鹏雄学号指导老师2016年11月10日论文题目:神木张家峁矿井开采设计专业:采矿工程毕业生:杜鹏雄(签名)指导老师:(签名)摘要张家峁矿井井田位于陕西省榆林市神木县东北部,行政区划隶属于神木县店塔乡管辖。
井田南距神木县城31km,榆林130km,延安410km,西安850km,北距内蒙古东胜市185km,包头市300km,东距山西阳方口180km。
海拔高度一般在1100-1300m。
本区属中温带大陆性气候,基本特征为冬季长而寒冷,夏季炎热干旱,春季风沙频繁,昼夜温差悬殊,水文地质条件简单,地下水补给贫乏,岩层富水性弱,无较大的地表水系。
本设计针对井田5-2煤层的开采进行设计,5-2煤层地质储量为27965万吨,设计可采储量为20714.84万吨,倾角1~2°,平均煤厚6.29m。
井田构造简单,瓦斯含量低,开采技术条件较好,有利于综合机械化开采。
结合资料对本矿的开拓提出两个方案进行比较,最后得出采用斜井开拓方式较合理,采用双斜井开拓。
设一个开采水平,初期开凿两条斜井和一条立井,其中一条主斜井,一条副斜井和一号回风立井。
井下通风方式为抽出式,初期采用中央并列式通风系统,后期在井田南部布置一个立井,作为二号回风立井,形成混合式通风。
井田共布置五个盘区,回采5-2煤层。
年产量为2.4Mt/a,服务年限62a。
采用了综采后退式放顶煤一次采全高全部垮落倾斜长壁采煤法。
辅助运输采用无轨胶轮车运输,实现从地面到井下的连续运输,从而实现系统简单化。
关键词:张家峁矿井;斜井开拓方式;混合式通风;综采放顶煤一次采全高后退式全部垮落倾斜长壁采煤法;无轨胶轮车Thesis: Zhangjiamaounderground mining design Profession: Mining EngineeringGraduates: Pengxiong Du (Signed)Instructor: (Signed)ABSTRACTZhangjiamao coal mine is located in the Yulin city in Shanxi Province,Shenmu northeast, administrative divisions under the jurisdiction of the rural Shenmu Dianta. Ida north of Shenmu county 31km, Yulin 130km, Yan'an 410km, Xi'an 850km, south of city in Inner Mongolia 185km, Baotou City, 300km, east Shanxi Yang Fang mouth 180km. Altitude is generally 1100-1300m. The area belongs to the temperate continental climate, the basic characteristics of long, cold winter, hot summer droughts, frequent sandstorms in spring, day and night temperature and the poor, hydrogeological conditions are simple.Groundwater recharge is meager, water yield property of weak, climate drought little rain, no large surface water.The design for the Ida 5-2 mining design of 5-2seam, geological reserves 279650000 tons, design recoverable reserves of 207148400 tons, angle 1 ~ 2 °, the average coal thickness 6.29m. Ida has the advantages of simple structure, low gas content, good mining condition, is conducive to thecomprehensive mechanization mining. Combined with the data of the mine development puts forward two schemes were compared, finally obtains the Inclined to explore ways is reasonable, the pair of Inclined to explore. Set a mining level, initial cut two inclined and an shafts, one main shaft, an auxiliary shaft and number one return air shaft. Underground ventilation mode is withdrawable, the initial parallel with the central ventilation system, the late Ida southern arranged a shaft, as the number two return air shaft, forming hybrid ventilation. Ida arranged a total of five panels, coal mining 5-2. The annual output of 2.4Mt / a, length of service 62a. Using a mechanized caving mining overall height retreating longwall caving all mining method.Auxiliary transport using Trackless rubber tire vehicle transportation, realize from ground to underground continuous transport, thus realizing the system simplification.Key words: coal mine Zhangjiamao; Inclined to explore of development; hybrid ventilation;a mechanized caving mining overall height retreating longwall caving all mining method; Trackless rubber tire vehicle目录摘要 ........................................................................................................... I I 目录 .. (5)第1章矿(井)田概况及地质特征 (7)1.1 矿(井)田概况 (7)1.1.1位置及交通 (7)1.1.2 地形地貌 (7)1.1.3 气象及水文情况 (7)1.1.4 矿区概况 (8)1.2 矿(井)田地质特征 (10)1.2.1地层 (10)1.2.2地质构造 (11)1.3 矿体赋存特征及开采技术条件 (14)1.3.1 煤层及煤质 (14)1.3.2 瓦斯赋存状况、煤尘爆炸危险性、煤的自燃性及地温情况 (18)1.3.3 水文地质 (19)1.4 矿(井)田勘探类型及勘探程度评价 (20)第2章井田开拓 (21)2.1 矿(井)田境界及储量 (21)2.1.1井田境界 (21)2.1.2资源/储量 (21)2.2 矿井设计生产能力及服务年限 (22)2.2.1矿井工作制度 (22)2.2.2矿井设计生产能力 (22)2.2.3矿井设计服务年限 (23)2.3井田开拓 (23)2.3.1工业场地及井口位置选择 (23)2.3.2井筒形式的确定 (1)2.3.3 井筒数目的确定 (2)2.3.4井田内划分及开采顺序 (2)2.3.5 开采水平的划分及水平标高确定 (3)2.3.6 阶段运输大巷和回风大巷的布置 (3)2.4 开拓方案比较确定 (3)2.4.1 设计任务 (3)2.4.2 要求 (4)2.4.3 注意问题 (4)2.5 井筒 (6)2.5.1 井筒断面设计 (6)2.5.2 井筒参数确定 (8)2.6 井底车场 (9)2.6.1 井底车场形式选择及硐室布置 (9)2.6.2 井底车场线路设计 (9)2.6.3 井底车场通过能力计算 (9)2.6.4 井底车场巷道断面选择和工程量计算 (9)第3章大巷运输及设备 (10)3.1大巷运输方式选择 (10)3.1.1大巷煤炭运输方式选择 (10)3.1.2大巷辅助运输方式选择 (11)3.2矿车 (12)3.2.1矿井车辆配备 (12)3.2.2井巷铺轨 (13)3.3运输设备选型 (13)3.3.1主运输设备选型 (13)3.3.2辅助运输设备选型 (14)第4章采(盘)区布置及装备 (74)4.1 采(盘)区布置 (74)4.1.1. 移交生产和达到设计能力时的盘区数目及位置 (74)4.1.2 采区巷道布置 (74)4.2 采矿(煤)方法 (75)4.2.1 采煤方法选择 (75)4.2.2 采煤工艺 (75)4.2.3 工作面设备确定 (76)4.2.4 工作面劳动组织能 (78)4.3 巷道掘进 (79)4.4 技术经济指标分析 (81)参考文献 (82)致谢 (84)第1章矿(井)田概况及地质特征1.1 矿(井)田概况1.1.1位置及交通张家峁井田位于陕西省榆林市神木县北部,井田距神木县约36km。
云南省镇雄县东煌集团“四位一体”综合防突措施目录第一章“四位一体”综合防突措施编制的法律、法规依据第二章矿井概况第三章区域综合防突措施第四章局部防突措施第五章瓦斯事故的汇报程序及避灾路线第六章培训和教育第一章“四位一体”综合防突措施编制的法律、法规依据为加强东煌集团各煤矿的瓦斯管理和有效防止矿井煤与瓦斯突出事故的发生,并树立“以人为本,科学发展,构建和谐平安矿井”的理念,坚持“安全第一,预防为主,综合治理”的方针,杜绝瓦斯事故的发生。
根据《安全生产法》、《国务院关于预防煤矿生产安全事故的特别规定》、《煤矿安全规程》、《防治煤与瓦斯突出规定》及其它法律法规、地方性法规,结合本集团实际情况,特制定各煤矿“四位一体”综合防突措施。
第二章矿井概况一、地理概况:1、交通位置2、地形、地貌3、气象矿区雨量充沛,气候温和,5—9月为雨季,常有季节性雨天等灾害性天气出现,据镇雄县气象资料,最高气温360C,最低气温-70C年平均气温150C,年平均降雨量为14384mm。
4、河流大营煤矿井口范围内有一条季节性河流。
二、地质特征:1、地层:2、地质构造三、煤层:四、矿井瓦斯等级、无煤尘爆炸性、煤层自燃,矿井煤与瓦斯突出危险性、冲击地压及地温情况:1、瓦斯等级矿井为高瓦斯矿井。
2、煤尘爆炸性根据贵州省煤田地质局实验室2000年12月19日提供的煤尘爆炸性鉴定报告”知,煤尘无爆炸性。
3、煤层自燃性、4、煤与瓦斯突出矿井为高瓦斯矿井,在以往的生产过程中,采面和正常掘进从未有过煤与瓦斯突出,但掘进过程中,遇到地质构造比较复杂的地方,有煤与瓦斯突出的迹象,因而瓦斯抽放工作和局部防突工作在“一通三防”的工作中非常重要,整个矿井生产过程中,“一通三防”工作是重中之重。
5、冲击地压,从未发生过冲击地压,地压正常。
6、地温情况煤矿在几年的实际生产过程中,从未发生过地温异常现象,属地温正常型矿井。
五、水文地质条件煤矿属以大气降水为主补给来源的裂隙充水矿井,水文地质条件非常简单,矿井正常涌水量为40m3/h,最大涌水量91 m3/h,地表水体对于煤层的开采影响级小。
㊀第49卷第5期煤炭科学技术Vol 49㊀No 5㊀㊀2021年5月CoalScienceandTechnology㊀May2021㊀移动扫码阅读孙四清,陈冬冬,龙威成,等.煤油气共存矿井油型气精准治理技术及工程实践[J].煤炭科学技术,2021,49(5):60-66.doi:10 13199/j cnki cst 2021 05 008SUNSiqing,CHENDongdong,LONGWeicheng,etal.Technologyofprecisecontrolofoil-typegasandengineeringpracticeincoalminewithcoal-oil-gascoexistence[J] CoalScienceandTechnology,2021,49(5):60-66.doi:10 13199/j cnki cst 2021 05 008煤油气共存矿井油型气精准治理技术及工程实践孙四清,陈冬冬,龙威成,赵继展,张㊀俭,郑凯歌,贾秉义,张静非(中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安㊀710054)摘㊀要:油型气是煤油气共存矿井新的隐蔽致灾地质因素㊂煤田地质勘探阶段对含煤地层中油型气很少关注,矿井生产中又面临着油型气涌出的实际威胁,油型气已是煤油气共存矿井安全高效开采不可回避且亟待解决的难题㊂针对油型气储集层赋存㊁油型气涌出规律和油型气抽采治理等关键问题,采用理论分析㊁测试化验㊁数值模拟和工程试验等手段在典型煤油气共存矿区开展了油型气精准治理技术及工程实践应用研究㊂研究结果表明:研究区2号煤层顶底板50m回采扰动范围内发育有4个连续稳定分布的油型气储集层(直罗组一段砂岩㊁延二段七里镇砂岩㊁富县组下部砂岩和瓦窑堡组顶部砂岩);在距2号煤层底板垂深22.24 33.26m(平均25.77m)㊁相对回采工作面-0.23 -65.14m段底板钻孔能够有效抽采到卸压油型气㊂建立了基于定向长钻孔的采前预抽㊁采中卸压抽和采后采空区抽的油型气精准立体综合抽采模式,工程应用实践显示抽采后回采工作面上隅角平均CH4体积分数由0.81%下降到0.48%,且回采期间工作面未发生油型气异常涌出和CH4浓度超限现象㊂实践探索形成了一套适合于煤油气共存矿井集油型气赋存㊁涌出和抽采于一体的精准治理技术体系,为煤油气共存矿井油型气灾害的防治提供理论指导和技术支撑㊂关键词:煤油气共存矿井;油型气;精准抽采;鄂尔多斯盆地;黄陵矿区;油气中图分类号:TE122.23㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:0253-2336(2021)05-0060-07Technologyofprecisecontrolofoil-typegasandengineeringpracticeincoalminewithcoal-oil-gascoexistenceSUNSiqing,CHENDongdong,LONGWeicheng,ZHAOJizhan,ZHANGJian,ZHENGKaige,JIABingyi,ZHANGJingfei(Xi anResearchInstituteCo.,Ltd.,ChinaCoalTechnologyandEngineeringGroupCorp.,Xi an㊀710054,China)收稿日期:2020-11-12;责任编辑:郭㊀鑫基金项目:国家科技重大专项资助项目(2016ZX05045-002-002);中煤科工集团西安研究院有限公司创新基金资助项目(2018XAYZD09)作者简介:孙四清(1977 ),男,河南新县人,研究员,博士㊂E-mail:sunsiqing@cctegxian.comAbstract:Oilgasisanewconcealeddisaster-causinggeologicalbodyincoalmineswithcoal-oil-gascoexistence.Duringcoalandoilgasgeologicalexploration,fewattentionsispaidtotheoilgasstoredincoal-bearingstrata,whilethemineproductionisfacingwiththeactualthreatofoilgasemission.Oilgasdisasterhasbecomeadifficultproblemwhichcan tbeavoidedandurgentlyneededtobeaddressedforsafeandefficientminingincoalmineswithcoal-oil-gascoexistence.Aimingatthekeyproblemsofoil-typegasreservoiroccurrencepre⁃diction,oil-typegasemissionspace-timelawandoil-typegascontrolofdrainage,bymeansoftheoreticalanalysis,test,numericalsimula⁃tionandengineeringtest,toresearchprecisecontroltechnologyandengineeringapplicationofoil-typegasintypicalcoalmineswithcoal-oil-gascoexistence.Thefindingssuggestion:therearefouroil-typegasreservoirs,whicharecontinuousandstabledistributioninthe50mexcavationdisturbedareaoftheroofandfloorofcoalseaminstudyingarea(sandstoneofthefirstmemberofZhiluoformation,QilitownsandstoneofthesecondmemberofYan anFormation,sandstoneofthelowerpartofFuxianformationandsandstoneofthetoppartoftheWayaobaoformation).Thepressurereliefoilgascanbeextractedeffectivelybydrillingholesintheinnerfloorfrom22.24mto33.26m(average25.77m)andfrom-0.23mto-65.14mfromtheworkingface.Basicdirectionallongborehole,theprecisethree-dimensionalcomprehensivedrainagingmodelofoil-gasisexploredforpre-drainaging,pressure-reliefdrainagingandpressure-reliefdrainagingduringmininganddrainaginginthegoafaftermining.TheengineeringpracticeshowstheaverageconcentrationofCH4decreasesfrom0.81%to06孙四清等:煤油气共存矿井油型气精准治理技术及工程实践2021年第5期0.48%intheuppercorneroftheworkingfaceafterdrainaging,andnoabnormaloil-typegasemissionandCH4concentrationexceedingthelimitoccurredintheworkingfaceduringmining.Asetofprecisecontroltechnologysystemsuitableforcoal-oil-gascoexistingmineisformed,whichincludeoil-typegasoccurrence,gushinganddrainage.Itprovidestheoreticalguidanceandtechnicalsupportforthepreven⁃tionandcontrolofoil-typegasdisastersincoal-oil-gascoexistingmine.Keywords:coalminewithcoal-oil-gascoexistence;oil-typegas;precisedrainage;OrdosBasin;HuanglingMiningArea;oilandgas0㊀引㊀㊀言鄂尔多斯盆地是我国煤炭㊁石油㊁天然气等多种矿产资源共生㊁伴生的盆地[1-2],受油气区域地质背景影响[3-5],盆地内已有多个煤矿区的矿井在煤炭开采过程中发生了油气异常涌出现象㊂如盆地南缘国家亿吨煤炭基地黄陇煤田的黄陵㊁焦坪㊁旬耀㊁彬长和永陇等矿区是我国典型的煤油气共存㊁共采矿区㊂焦坪矿区的崔家沟㊁陈家山矿井采空区60% 70%的瓦斯来自围岩油气,且矿井采掘和井下钻探过程中均多次发生围岩油气异常喷出现象;黄陵矿区一号煤矿㊁二号煤矿和双龙煤矿均相继发生大面积油气涌出现象,油气异常涌出导致巷道瓦斯体积分数高达8%㊁瞬时涌出速率高达187.2m3/min,单个涌出点的涌出气体体积最高达21ˑ104m3;芦村一号煤矿在井筒检查孔施工至煤层顶板砂岩时发生大量油气井喷现象,井下探孔测得钻孔油气瞬间最大涌出量达16m3/min㊂大量油气瞬间涌入采掘空间,导致矿井瓦斯浓度严重超限,矿井停产停掘甚至采掘接续重新调整,给煤矿企业造成了重大的经济损失,给井下工人的生命安全造成了严重威胁㊂随着煤油气共存矿井开采区域及开采深度的加大,油气异常涌出规模和频次呈现出加剧趋势㊂研究认为含煤地层中油气成因类型为油型气[6],由于含煤地层油型气分布不均,远达不到地面油气开发利用程度,石油天然气勘查中对于含煤地层段的油型气赋存很少关注;煤田地质勘探过程中尽管也发现了含煤地层中有油迹㊁油侵㊁油气涌出等现象[7],但也未做任何具体探测和研究工作㊂在地质勘查过程中含煤地层油气成为盲区,而在矿井煤炭开采过程中又面临着油气涌出的实际威胁㊂20世纪70年代,煤炭开采领域开始关注煤炭开采过程中油气涌出问题,据焦坪矿区的研究认为矿井油气分布多受岩性㊁构造双重控制[8]㊂黄陵矿区采空区瓦斯中油型气占比为77.61%[9],远砂坝㊁河口砂坝和三角洲平原沼泽等微相沉积有利于砂岩透镜体和构造高部位控气[10],提出了油型气赋存㊁预测指标及方法[11]㊁油型气涌出规律及机理[12-13]㊁油型气探测技术及方法[14]和油型气参与下的围岩巷道变化规律[15-16]㊂煤炭安全精准开采是发展必然趋势[17-19],煤油气共存矿井油型气治理也必需走精准之路㊂煤油气共存矿井油气与煤层瓦斯在生成母质㊁成因类型㊁储集层㊁赋存状态㊁涌出规律㊁气体成分及爆炸特性上不同[20]㊂无法直接用煤层气(瓦斯)的理论方法来研究煤油气共存矿井油气的成因机制㊁赋存预测和涌出致灾机理等实际问题,而国内外又没有矿井油气灾害治理的成功经验㊂为此,在黄陵矿区开展了煤油气共存矿井油型气精准治理技术研究,实践探索油型气赋存㊁涌出预测及油型气定向长钻孔抽采的精准治理技术,为煤油气共存矿井煤炭资源安全高效开采提供了技术保障㊂1㊀研究区油型气储集层赋存特征黄陵矿区位于鄂尔多斯盆地南缘,矿区地层由老至新主要有三叠系㊁侏罗系㊁白垩系和第四系㊂侏罗系延安组富含煤炭资源,主采煤层为2号煤层,3号煤层局部可采;三叠系延长组富含油气资源,油气资源储层主要分布在三叠系的瓦窑堡组㊁永坪组㊁胡家村组和铜川组(即延长群),目前油气资源开发主要集中在长4+5和长7[21]㊂漫长地质演化过程中,延长组深部油气在构造运动作用下向上运移,该部分油气在煤层顶底板砂岩层中保存下来㊂为查明2号煤层顶底板采掘扰动范围(煤层顶底板各50m)油型气储集层分布情况,采用地面钻探(取心㊁测井㊁录井)和井下钻探绳索取心㊁油气井资料和煤田勘探钻孔资料再解译技术[22]等工程手段,勘查样品采集钻孔分布如图1所示,查得研究区2号煤层顶底板采掘扰动范围内连续稳定分布的油型气储集层有4层,由上而下分别为直罗组一段砂岩㊁延二段七里镇砂岩㊁富县组下部砂岩和瓦窑堡组顶部砂岩;根据采集到的岩心样品进行了储集层孔隙度和渗透率测试㊂4个油型气储集层特征见表1㊂由表1可知,4个油型气储集层厚度不稳定,同一储集层与2号煤层的间距变化也比较大,4个储集层均以细粒砂岩为主㊂延二段七里镇砂岩㊁富县组下部砂岩和瓦窑堡组顶部砂岩孔隙度整体小于5%,渗透率小于0.1,属于致密低渗储集层;致密低162021年第5期煤炭科学技术第49卷图1㊀研究区油型气储集层勘查样品采集钻孔分布Fig.1㊀Engineeringsiteofsamplecollectionofoil-gasreservoirexplorationinstudyingarea表1㊀研究区油型气储集层及储层特征Table1㊀Oil-typegasreservoirsandtheircharacteristicsinstudyarea采掘扰动影响内油型气储集层相对2号煤层距离/m储集层厚度/m孔隙度/%渗透率/(10-3μm2)岩㊀性直罗组一段砂岩5.5 115.9/83.31.1 9.0/4.73.90 6.82/5.310.173 0.347/0.240中粒㊁细粒砂岩延二段七里镇砂岩0 28.8/1.52.8 23.8/7.22.11 2.33/2.230.036 0.063/0.048细粒砂岩富县组下部砂岩0 23.3/6.35.7 15.0/9.01.83 3.11/2.400.033 0.076/0.051细粒砂岩瓦窑堡组顶部砂岩2.2 101.7/32.72.0 17.8/6.81.71 3.03/2.310.035 0.071/0.047细粒砂岩㊀㊀注:最小值 最大值/平均值㊂渗储集层未受到人为改造或采掘扰动影响下,气体较难产出,抽采钻孔影响范围有限,煤炭采掘扰动后储集层气体极易涌向采场空间㊂2㊀油型气涌出规律及原因分析2.1㊀油型气涌出规律为查明工作面煤炭回采扰动过程中煤层底板油型气涌出规律,在409工作面辅运巷布置了22个底板油型气抽采钻孔,检测工作面煤炭回采前㊁回采中和回采后的底板抽采钻孔油型气抽采数据,以此分析煤层底板油型气涌出与工作面煤炭回采扰动的时空关系㊂据检测结果统计,有13组钻孔检测到了油型气涌出,9组未检测到油型气涌出现象㊂有油型气涌出的13组钻孔施工参数与油型气检测数据见表2,部分钻孔的油型气抽采量和浓度与钻孔距回采工作面距离之间的关系如图2所示㊂表2㊀回采工作面采掘扰动下煤层底板油型气涌出检测数据Table2㊀Detectiondataofoil-typegasemissionfromcoalseamfloorunderminingandexcavationdisturbance钻孔编号与煤层底板垂距/m钻孔与巷帮距离/m终孔相对回采工作面距离/m钻孔持续出气时间/d钻孔持续出气长度/m钻孔最大涌出量/(m3㊃min-1)1-422.2423-10.4 -29.9419.50.051-523.4164-0.2 -39.31039.10.101-625.5632-2.6 -39.5536.90.411-1122.70109-13.1 -29.3316.20.171-1223.60114-9.6 -34.5624.90.051-1324.27119-5.5 -30.5524.90.741-1423.37113-1.3 -20.8519.50.211-1723.82116-11.5 -41.5630.00.031-1825.84129-9.1 -39.1830.00.201-1928.99150-9.6 -65.11755.50.161-2025.99150-8.0 -25.7217.70.191-2125.02124-7.2 -36.01128.80.401-2233.26120-4.2 -40.21036.00.1326孙四清等:煤油气共存矿井油型气精准治理技术及工程实践2021年第5期图2㊀油型气抽采量㊁体积浓度与钻孔相对工作面距离关系Fig.2㊀Relationshipbetweenoiltypegasproduction,oncentrationanddistancebetweenboreholeandworkingface㊀㊀由表2可知,有油型气涌出的钻孔垂深为22.2433.26m,平均25.77m,钻孔与工作面巷帮距离为23 150m,平均102.3m,采掘扰动过程中抽采钻孔持续出气范围(开始出气与停止出气点至回采工作面的距离)为-0.23 -65.14m,钻孔持续出气距离(长度)为16.20 55.50m,平均30.05m,钻孔持续出气时间为2 17d㊂根据图2可知,工作面煤炭回采前抽采钻孔检测不到油型气涌出量,进入煤炭回采扰动范围后抽采钻孔开始出气,油型气产气量呈现先增大后降低规律,钻孔油型气涌出量为0.03 0.74m3/min,煤炭回采后钻孔由呈现不产气现象㊂有9组钻孔未出气,其垂深为3.28 12.1m,平均8.4m,钻孔距工作面巷帮距离为0 36m,平均13.5m;因这9组钻孔布置层位距离2号煤层均较近,钻孔上覆岩层厚度薄,且岩层中采动裂隙发育,无法有效封堵卸压涌出的油型气,而是沿着采动裂隙直接涌向了采空区,故抽采钻孔往往抽采不到油型气㊂2.2㊀油型气涌出原因分析煤油气共存矿井工作面煤炭开采后形成了自由空间,打破了地层原有应力平衡,在强大地应力作用下岩层重新寻找新的平衡点,应力出现重新分布,沿工作面方向地层应力分布表现为原始应力㊁应力集中㊁卸压和应力恢复4种状态㊂不同的应力状态也引起底板岩层依次呈现不同的变形,其变形依次表现为正常㊁压缩㊁膨胀和压实恢复4种状态[23-24],随着工作面向前推进,4种应力㊁应变状态区交替重复出现㊂煤层底板岩层应力和变形分布如图3所示㊂黄陵矿区2号煤层底板发育有2层连续稳定分布的油型气储集层,距2号煤层底板平均距离分别为6.3m和32.7m,从工作面回采扰动数值模拟显示[15,20]2个储集层均分布在回采扰动影响范围内,2个储集层是回采工作面油型气涌出的主要来源㊂因2号煤层底板油型气储集层孔隙度低㊁渗透性差,在原始应力或应力集中状态下储集层中油型气较难抽出,故在工作面底板布置的抽采钻孔在原始应力区或应力集中区呈现钻孔不出气或出气极低现象㊂随着回采工作面向前推进,底板抽采钻孔进入到卸压区后,因地层应力降低,油型气储集层渗透性得到提高,卸压岩体膨胀变形又产生了较多的离层裂隙和穿层裂隙,将更大范围的油型气储集岩体沟通,综合作用促使储集层中的油型气涌出并在该部位聚集,所以在卸压区有利于底板钻孔抽采油型气㊂当抽采钻孔进入到压实恢复区后,因上覆岩层垮落,垂直应力增加,岩层重新恢复压实,渗透性下降,钻孔油型气抽采量也随之降低㊂因此,底板钻孔油型气抽采量主要受到岩层应力和变形的控制,卸压区是底板钻孔抽采油型气有利区域,由表2和图2可知,在黄陵矿区这有利区域主要集中在相对回采工作面-0.23 -65.14m㊂362021年第5期煤炭科学技术第49卷图3㊀回采工作面采动应力分布及卸压导气带形成示意Fig.3㊀Distributionofminingstressandformationofpressurereliefgasconductionzoneinworkingface3㊀油型气精准抽采治理3.1㊀精准立体抽采模式基于研究区油型气赋存特征㊁油型气储集层物性特点和回采扰动下油型气涌出的时空规律,利用定向钻探施工工艺技术对钻孔轨迹的精确控制,在2号煤层围岩中沿工作面走向分别布置定向长钻孔实施油型气的精准立体综合抽采㊂工作面煤炭回采前,定向长钻孔实施围岩油型气的探㊁抽工作;工作面煤炭回采过程中,拦截抽采采掘扰动下涌向工作面的油型气;工作面煤炭回采后,继续抽采涌向采空区的油型气㊂在空间上,建立煤油气共生矿井回采工作面顶板㊁底板和煤层的立体㊁分源抽采;在时间上,形成采前探抽㊁采中卸压抽㊁采后采空区抽采的立体综合精准抽采模式㊂油型气精准立体综合抽采模式如图4所示㊂针对黄陵矿区,底板定向长钻孔优先布置在距离2号煤层底板20 30m的油型气储集层或砂岩层中,对顶板定向长钻孔优先布置在回采扰动影响范围内㊁距2号煤层顶板15 45m连续稳定的油型气储集层或砂岩层中;抽采钻孔终孔直径ø96mm以上,确保钻孔沿预定层位,钻孔轨迹垂向偏差需小于孔深的0.7%㊂图4㊀油型气精准立体综合抽采模式示意Fig.4㊀Modeofthree-dimensionalcomprehensiveprecisedrainagingoil-typegas3.2㊀工程应用试验205工作面走向长3500m,倾向宽240m,顶板七里镇砂岩厚度3 27m,整个工作面均有分布,顶面标高+740 +800m,高差约60m㊂工作面附近勘探钻孔显示有2层相对连续分布的稳定细粒砂岩层,可以看出,2号煤层顶除七里镇砂岩外,上部还有2层细粒砂岩,厚度分别为6.4㊁6.0 14.0m㊂底板垂深50m内富县组和瓦窑堡组分别各有1组相对连续稳定分布的砂岩层,其厚度分别为0 11.1m和10.0 23.0m㊂在该工作面3个钻孔测得油型气压力(表压力)分别为0.48㊁0.85㊁1.12MPa,估算得1m3砂岩含油型气0.11 0.48m3㊂在205工作面8联络巷布置钻场,在煤层顶板㊁底板和煤层中布置5个钻孔,其中顶板3个㊁底板2个㊂顶板定向钻孔布置垂高为20 40m,底板钻孔布置垂深为20m层位㊂定向抽采钻孔采用三级结构,一级钻孔直径ø193mm,下ø168mm套管;二级钻孔直径ø153mm,下ø146mm套管;三级钻孔为裸眼孔,其直径ø113mm,沿着预定层位钻进㊂定向长钻孔施工采用ZDY-6000LD履带式全液压定向钻机,配置BWD-350/10型泥浆泵㊁ø73mm中心通缆钻杆和YHD1-1000随钻测量系统㊂钻孔施工过程中安全防喷水汽分离装置,便于钻探施工过程中涌出的油型气及时进入抽采系统,钻孔施工完成后及时封孔㊁连接油型气抽采管路系统,全程检测煤炭回采过程中钻孔油型气抽采情况㊂该钻场5个定向长钻孔工程施工参数及钻孔油型气抽采数据见表3㊂205工作面正常回采期间监测上隅角CH4浓度,将围岩定向长钻孔覆盖区域和未实施围岩抽采钻孔区域上隅角CH4浓度进行对比,对比结果如图5所示㊂从图中可以看出在未实施围岩抽采钻孔区域,上隅角CH4体积分数为0.32% 2.0%,CH4体积分数均值为0.81%,多次发生上隅角CH4浓度超限现象;在围岩定向长钻孔覆盖区域,上隅角CH4体积分数为0.8% 0.25%,CH4体积分数均值下降为0.48%,上隅角未发生CH4浓度超限现象㊂围岩定向长钻孔精准抽采减少了回采工作面风排瓦斯量,有效降低了工作面上隅角CH4浓度,保障了工作面煤炭安全高效回采㊂4㊀结㊀㊀论1)研究区2号煤层顶底板50m内共发育有4层连续稳定分布的油型气储集层,其中顶板的2个油型气储集层分别为直罗组一段砂岩和延二段七里镇砂岩,底板的2个油型气储集层分别为富县组下46孙四清等:煤油气共存矿井油型气精准治理技术及工程实践2021年第5期表3㊀定向长钻孔施工参数及油型气抽采情况Table3㊀Constructionparametersofdirectionallongboreholesandoil-typegasextractionconditions钻孔编号布置层位与煤层垂距/m钻长/m孔径/mm至巷帮距离/m钻孔油型气抽采情况体积分数/%流量/(m3㊃d-1)累计量/m312顶板2062011324028.0300220003067911314028.023866673407481134017.0290870845底板206561131604.301014424207221137020.01788524图5㊀回采工作面上隅角CH4浓度监测数据统计Fig.5㊀StatisticalchartofCH4concentrationmonitoringdatainuppercornerofworkingface部砂岩和瓦窑堡组顶部砂岩㊂油型气储集层以细粒砂岩为主,总体上属于致密低渗储集层,原始储层条件下油型气较难产出,而采掘扰动下油型气又能迅速涌向采场空间㊂2)试验显示回采扰动下底板油型气抽采钻孔布置在垂深22.24 33.26m,平均25.77m,抽采钻孔持续出气(开始出气与停止出气点相对回采工作面的距离)-0.23 -65.14m㊂分析认为在回采工作面卸压区因地层应力降低㊁岩层膨胀变形产生较多的离层裂隙和穿层裂隙,促使周围油型气涌向卸压区并在该部位聚集,这是底板钻孔抽采卸压区油型气的最佳位置㊂3)依据油型气储集层赋存特征和油型气涌出的时空分布规律,建立了基于定向长钻孔回采工作面油型气精准立体综合抽采模式,实现了油型气采前探抽㊁采中卸压抽和采后采空区抽采精准抽采治理㊂工程应用实践表明:抽采后工作面上隅角CH4体积分数均值由0.81%下降到0.48%,且上隅角未发生CH4浓度超限现象㊂4)油型气精准治理技术不仅适用于煤油气共存矿井,也可在围岩瓦斯含量较大或多煤层开采矿井中推广应用,具有广阔的应用前景㊂参考文献(References):[1]㊀魏永佩,王㊀毅.鄂尔多斯盆地多种能源矿产富集规律的比较[J].石油与天然气地质,2004,25(4):385-392.WEIYongpei,WANGYi.ComparisonofenrichimentpatternsofvariousenergyresorecesinOrdosbasin[J].Oil&Gasgeology,2004,25(4):385-392.[2]㊀邓㊀军,王庆飞,高帮飞,等.鄂尔多斯盆地演化与多种能源矿产分布[J].现代地质,2005,19(4):538-545.DENGJun,WANGQingfei,GAOBangfei,etal.EvolutionofOrdosBasinanditsdistributionofvariousenergyresources[J].Geosci⁃ence,2005,19(4):538-545.[3]㊀赵文智,胡素云,王泽成,等.鄂尔多斯盆地基底断裂在上三叠统延长组石油聚集中的控制作用[J].石油勘探与开发,2003,30(5):1-5.ZHAOWenzhi,HUSuyun,WANGZecheng,etal.KeyroleofbasementfaultcontrolonoilaccumulationofYanchangFormation,UpperTriassic,OrdosBasin[J].PetroleumExplorationAndDe⁃velopment,2003,30(5):1-5.[4]㊀秦㊀勇,韦重韬,张㊀政,等.沁水盆地中-南部煤系及其上覆地层游离天然气成藏的地质控制[J].地学前缘,2016,23(3):24-35.QINYong,WEIChongtao,ZHANGZheng,etal.GeologicalcontrolsoffreenaturalgasreserviorsincoalmeasuresandoverlyingstratainthecentralandsouthernQinshuiBasin[J].EarthScienceFrontiers,2016,23(3):24-35.[5]㊀李五忠,孙㊀斌,孙钦平,等.以煤系天然气开发促进中国煤层气发展的对策分析[J].煤炭学报,2016,41(1):67-71.LIWuzhong,SUNBin,SUNQinping,etal.Analysisoncoal-bedmethanedevelopmentbasedoncoalmeasuregasinChinaanditscountermeasure[J].JournalofChinaCoalSociety,2016,41(1):67-71.[6]㊀唐恩贤.黄陵矿区煤层底板异常涌出气体成因类型[J].煤田地质与勘探,2015,43(6):8-11.TANGEnxian.GenetictypeofabnormalgasemissionfromcoalseamfloorinHuanglingminingarea[J].CoalGeology&Explora⁃tion,2015,43(6):8-11.[7]㊀俞桂英,冯景昌.黄陵矿区煤㊁油㊁气共生概况及综合勘探的重要性[J].中国煤田地质,1993,5(3):3-7.[8]㊀焦坪矿区油气赋存情况调查分析‘煤油共生安全问题研究课562021年第5期煤炭科学技术第49卷题“材料之一[J].陕西煤炭,1982,1(1):2-6.[9]㊀殷民胜,陈冬冬,郑凯歌.基于混源气计算模型的煤油气共存采空区瓦斯定量分析[J].矿业安全与环保,2016,43(5):99-102.YINMinsheng,CHENDongdong,ZHENGKaige.Quantitativea⁃nalysisofgobgaswithcoal⁃bedgasandoil⁃typegascoexistenceBasedonCalculationModelofSource⁃mixedGas[J].MiningSafety&EnvironmentalProtection,2016,43(5):99-102.[10]㊀孙四清,曲少东,陈冬冬,等.陕西黄陵二号煤矿203工作面煤层底板沉积微相与瓦斯展布规律研究[J].中国煤炭地质,2017,29(1):31-34.SUNSiqing,QUShaodong,CHENDongdong,etal.WorkingfaceNo.203coalfloorsedimentarymicrofaciesandgasdistributionpatternstudyinHuanglingNo.2Coalmine,Shaanxi[J].CoalGeologyOfChina,2017,29(1):31-34.[11]㊀陈冬冬.煤油气共生矿井围岩气多因素耦合区域预测技术:以鄂尔多斯盆地黄陵矿区为例[J],煤田地质与勘探,2018,46(2):49-53.CHENDongdong.Predictiontechnologyofsurroundingrockgaszonesbymultiplefactorcouplingincoalmineswithcoal-oil-gascoexistence[J].CoalGeology&Exploration,2018,46(2):49-53.[12]㊀赵继展,张㊀群,郑凯歌,等.黄陵矿区煤矿井下围岩喷涌气体致灾机理及防治措施[J].天然气工业,2018,38(11):114-121.ZHAOJizhan,ZHANGQun,ZHENGKaige,etal.Disaster-causingmechanismofsurroundingrockgasflowingundergroundintheHuanglingcoalmineandpreventionmeasures[J].NaturalGasIndustry,2018,38(11):114-121.[13]㊀孙四清.煤油气共存矿井掘进工作面底板油型气涌出机理探讨[J].矿业安全与环保,2017,44(4):90-94.SUNSiqing.Discussiononoil-typegasemissionmechanismfromheadingfacefloorincoal-oil-gasCoexistingMine[J].MiningSafety&EnvironmentalProtection,2017,44(4):90-94.[14]㊀李㊀川,陈冬冬,牟全斌. 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黄炳香:凝思聚力破解坚硬顶板的及时可控放顶难题作者:蔡巧玉来源:《科学中国人·下旬刊》2020年第04期煤炭是我国的主体能源和冶金、建材、化工等重要产业的主要工业原料。
在我国,煤炭占一次能源消费比例的60%,燃煤发电量占总发电量的70%以上,堪称我国稳定、经济、自主保障程度最高的能源。
尤其是随着“一带一路”建设、京津冀协同发展、长江经济带发展三大国家战略的实施,煤炭工业发展迎来了诸多的历史机遇,正如《煤炭工业发展“十三五”规划》中所说的:“努力建设集约、安全、高效、绿色的现代煤炭工业体系”,而这也成为当今每一位煤炭从业者神圣而艰巨的使命。
中国矿业大学(以下简称“矿大”)煤炭资源与安全开采国家重点实验室的黄炳香教授就是其中一位。
从业多年以来,黄炳香默默扎根一线,从实际出发,屡次突破创新,逐步形成了一系列相关理论和成套的技术装备。
十年磨一剑实现坚硬顶板可控放顶我国煤炭资源丰富但分布不均,且地质条件复杂,其中坚硬顶板赋存煤层占30%以上,覆盖50%以上矿区。
据了解,坚硬顶板是指煤体上覆顶板岩层厚度较大,自稳能力好,岩体抗拉、抗压强度高,在煤体采出后覆岩大面积悬顶造成采空区长时间处于空洞状态的顶板。
这些顶板岩层因弯曲、变形积聚了大量的弹性能,一旦突然垮落时,弹性能会瞬间释放,导致冲击矿压、大面积来压等矿压灾害和飓风,顶板悬顶还有可能引发瓦斯(煤尘)爆炸、煤自燃等衍生灾害,给工作面、采区甚至整个矿井带来严重的破坏。
因此坚硬顶板的及时可控放顶一直是煤炭开采中的世界性难题。
为了攻克这道难题,黄炳香成立了煤岩体压裂课题组,开始研究煤岩体水力致裂理论及其在煤矿的各方面应用。
“煤岩体水力致裂强调的是通过注入高压水,使煤岩体产生水压裂缝,通过水压主裂缝扩展、翼型分支裂纹扩展和吸水湿润作用,达到结构改造、强度弱化和增透等工程需要,同时针对不同工程3种作用的侧重点也有所不同。
”黄炳香详细地解释道。
不同于传统炸药爆破致裂顶板时既产生大量有毒有害气体,同时在高瓦斯矿井中存在较大安全隐患等缺点,水力致裂技术不仅成本较低、安全性好,而且能够通过定向压裂技术产生预定方向的裂缝,从而有望在处理坚硬顶板时得到良好的施工效果。
新疆焦煤集团1930煤矿“1.23”运输事故分析汇报(培训中心)第一篇:新疆焦煤集团1930煤矿“1.23”运输事故分析汇报(培训中心)新疆焦煤(集团)有限责任公司1930煤矿“1·23”运输事故分析汇报新疆焦煤(集团)有限责任公司1930煤矿二〇一五年三月十四日2015年1月23日11时10分,新疆焦煤(集团)有限责任公司1930煤矿二采区主运输巷发生1起运输事故,造成1人死亡,1人轻伤,事故直接经济损失61.4万元。
一、煤矿基本情况新疆焦煤(集团)有限责任公司隶属宝钢(集团)八钢公司,为中央企业下属子公司,前身是原煤炭部直属统配煤矿新疆艾维尔沟煤矿。
1930煤矿为新疆焦煤(集团)有限责任公司下属矿井之一,企业性质为国有,证照齐全。
1930煤矿位于吐鲁番盆地西翼的艾维尔沟矿区,向北距离乌鲁木齐市130km,行政区划隶属乌鲁木齐市达坂城区管辖。
矿区由S103省道至G314国道通往乌鲁木齐市、吐鲁番市等地,并有公路通往南疆铁路鱼儿沟车站,交通较为便利。
井田东西走向长约3.5km,北南倾向宽约1.35km,面积约4.723km,开采深度+2100m~+1800m,保有可采储量350万t。
(一)矿井开采条件井田位于吐鲁番盆地西缘天山峡谷地带艾维尔沟矿区中部,出露地层自下而上为石炭系、二迭系、三迭系、侏罗系、第四系。
矿井开采侏罗系八道湾组煤层,该组共含煤12层,主采煤层为4、5、6、7、10号煤层。
其中4、5、6号煤层全矿井可采,均为自燃煤层,煤尘均具有爆炸性。
矿井设计生产能力0.6Mt/a,2006年核定生产能力0.81Mt/a,改扩建设计能力1.5Mt/a。
2012年,煤矿委托新疆煤炭设计研究院2有限责任公司编制了该矿1.5Mt/a改扩建项目初步设计(修改),2012年9月新疆煤矿安全监察局以新煤安监发〔2012〕179号文件批复了初步设计安全专篇,2012年10月新疆维吾尔自治区煤炭工业管理局以新煤规发〔2012〕287号文件批复了初步设计。
一填空1 开采近水平煤层的采区称为盘区2 在倾斜分层走向长壁采煤法中,下分层采煤工作面滞后上分层工作面不少于3-4个月3 煤层群联合布置的采区上山布置的位置是煤组上部,煤组中部,煤组下部4 井底车场主井系统硐室的是井底煤仓5 在地质历史发展过程中,由含碳物质沉积形成的大面积含煤地带称为煤田6 用机械方法破煤和装煤,输送机运煤,单体支柱和铰链顶梁支护的采煤工艺系统是普采工艺系统7 仅为采煤工作面生产服务的巷道是回采巷道8 在近水平煤层中,用盘区石门代替盘区运输上山的这种布置称为石门盘区9 “DK615”的含义是单开轨型15 轨距600mm10 在井田范围内,经过地质勘探,煤层厚度和质量均合乎开采要求,地质构造比较清楚,目前可供利用的可列入平衡表内的储量称为矿井工业储量11 矿井井巷按其作用和服务范围不同可分为三类,分别是开拓巷道,准备巷道,回采巷道12 厚煤层分层开采的方法有倾斜分层,水平分层,斜切分层,水平分段放顶煤13 综采工作面移架顺序分为依次顺序式,分组交错式,成组整体顺序式14 采场通风方式有U型通风,Z型通风,Y型通风,H型通风,W型通风15 放顶煤开采中工作面内煤炭损失主要在有初采损失,末采损失,端头损失,采煤工艺损失16 盘区式准备方式的有上山盘区下山盘区石门盘区单翼盘区跨多石门盘区17 采区走向长度确定的影响因素是地质开采条件,生产技术条件,经济因素18 常用的井田划分方式按地质构造划分,按煤层,煤种分布规律划分,按煤层赋存形态划分,按地形地物界限划分,按人为境界划分19 综采工作面液压支架的移架方式依次顺序移架,分组交错式,成组整体顺序式20 井田的开拓方式有立井开拓,斜井开拓,平硐开拓,综合开拓,多井筒分区域开拓21 综采工作面端部斜切进刀有两种方式分别是不留三角煤端部斜切进刀和留三角煤端部斜切进刀22 井田开拓方式有立井开拓,斜井开拓,平硐开拓,综合开拓,多井筒分区域开拓23 柱式体系采煤法包括房式采煤法,房柱式采煤法和巷柱式采煤法24 “三量”是指开拓煤量,准备煤量和回采煤量25 我国按实际应用情况,准备方式可归纳为采区式,盘区式及带区式三种26 按车场所处位置不同可分为采区上部车场,采区中部车场,采区下部车场27 根据采煤工艺,矿压控制特点和工作面长度不同,采煤方法分为两大类分别是壁式体系和柱式体系28 根据煤层的间距不同,采区式准备方式有煤层群单层采区准备方式和煤层群采区联合布置准备方式29 综采工作面设备在搬运和安装中,支架的安装顺序包括前进式安装和后退式安装30 两个工作面布置三条回采巷道,其中运输巷为两工作面共用的工作面布置称作对拉工作面布置31 相邻采区之间隔离煤柱宽度一般为10m32 井巷式煤仓分类的是垂直式,倾斜式,混合式33 副井井筒与井底车场巷道连接的部分为中央水泵房34 长臂工作面长度一般在80-250m35 沿煤层底板布置综采放顶煤工作面,一次采出煤层全部厚度是指一次采全厚放顶煤36 只开煤房,不回收煤柱,留设房间煤柱支撑上覆岩层是指房式采煤法37 伪斜柔性掩护支架采煤法适用于厚度为2-6m38 采煤方法选择的原则是技术先进经济合理生产安全39 单位时间采区内同时生产的采煤工作面和掘进工作面产量总和是指采区生产能力40 500万吨-1000万吨的矿区设计能力属于大型矿区41 矿井生产的主要系统是运煤系统通风系统运料排矸系统排水系统42 综采工作面的主要设备有双滚筒采煤机,可弯曲刮板输送机,液压支架43 采煤工作面作业流程中应该编排内容的是采煤工作面范围内的地质煤层情况,采煤方法和采煤工艺流程,劳动组织循环表,排水照明设施及其布置图,供电设备管理设施图44 采区生产系统的是运煤系统,运料排矸系统,通风系统,供电系统,压气和安全用水系统45 上山布置的类型按其位置可分为两条煤层上山,一岩一煤上山,两条岩石上山,两岩一煤上山,三条岩石上山46 采区下部车场形式按装车站位置不同有大巷装车式,石门装车式,绕道装车式47 合理的开采水平垂高中阶段斜长划分应考虑的因素有煤的运输,辅助提升,行人条件,具有合理的区段数目48 普采工艺管理要点是加强机道支护,加强放顶线支护的稳定性,加强工作面端头维护,加强工作面“三度”49 影响准备巷道矿压显现的因素有地质构造,采深,倾角,煤岩性质,巷道布置50 矿井开拓延深方式的是直接延深,暗井延深,直接延深结合暗井延深,新开一个井筒,延深一个井筒,深部新开立井或斜井51 综采工作面采煤机进刀方式主要有直卧式进刀和斜进式进刀52 回采巷道的护巷方式有沿空留巷和沿空掘巷53 当煤层倾角小于12度时推广使用倾斜长壁采煤法54 采区上部车场的基本形式有平车场和甩车场55 井底车场内用于排水的副井主要硐室是中央水泵房56 井田范围内由已开掘的开拓巷道所圈定的尚未采出的可采储量是开拓煤量57 按机械化程度和使用的支护设备放顶煤开采可分为综采放顶煤和简易放顶煤58 在综采过程中,工作面遇到一些变化大的地质构造带时,其推进方式需要进行调整,通常转角小于45度时,称为调斜或调采59 薄煤层开采所采用的采煤机械是滚筒式采煤机和刨煤机60 甩车场斜面线路的连接系统,可以归纳为单道起坡系统和双道起坡系统61 井底车场存车线路与主要运输巷道相互平行的是卧式车场62 影响顶煤冒放性的主要因素的是煤层赋存条件,煤层厚度,工作面长度63 在划定的井田范围内,根据勘探资料计算而得,从而进行矿井设计和生产的依据指的是矿井储量64 井下与地面出入的咽喉,是全矿生产的枢纽是指井筒65 阶段运输大巷布置方式的是单层布置,集中布置,分组布置66 井底车场的通过能力与卸载方式有关67 沿空留巷属于无煤柱护巷68 巷旁支护的是木垛,矸石带,人工砌块69 利用三条区段平巷准备出两个采煤工作面称为对拉工作面70 主斜井用带式输送机运煤并兼做进风井时,风速不得超过4m/S71 沿空留巷时区段平巷的布置主要有前进式,后退式,往复式72 顶煤的破坏分区的是初始破坏区,破坏发展区,裂隙发育区,垮落破碎区73 影响矿井生产能力的因素有地质条件与开采技术条件,各生产环节的能力,储量条件,安全生产条件,经济条件74 采煤方法选择的依据包括煤层赋存条件,采煤技术发展和装备水平,管理水平,国家的技术政策,法规和规程75 矿井建设的顺序常安的原则是先浅后深,先小后大,先易后难,先斜井后立井,先改建后新建76 影响矿井生产能力的因素是地质条件与开采技术条件,经济条件,安全生产条件,储量条件,各生产环节的能力77 急倾斜煤层采煤方法有倒台阶式,伪斜长壁采煤法,伪斜柔性掩护支架采煤法,水平分段放顶煤采煤法,仓储采煤法78 综合开拓方式的类型有斜井-立井平硐-斜井平硐-立井平硐-斜井-立井主斜井-副立井79 井田划分原则是充分利用自然斜井,要由于矿区开发强度相适应的矿井数目和井田范围,照顾全局,直线原则,安全经济效果好80 长壁采煤工艺包括破煤,装煤,运煤,支护,采空区处理工序过程81 沿空掘巷采煤工作面接替有两种方式,分别是区段跳采接替和区段依次接替82 根据矿车的卸载方式不同,分固定箱式矿车和底卸式矿车两种83 采区下部车场按装车站位置不同,分大巷式装车式,石门装车式和绕道装车式三种类型84 根据进刀的位置不同,斜切进刀分端部斜切进刀和中部斜切进刀85 综放工作面液压支架分为单输送机高位放煤,双输送机中位放煤,双输送机低位放煤86 井底车场用于固定箱式矿车卸煤的主井硐室被称为翻笼硐室87 按照煤矿安全规程规定,运输大巷的断面要满足运输,通风,铺设管线和行人的需求88 当煤层倾角较小时可以采用沿煤层顶板穿层斜井开拓,煤层倾角较大时可以采用底板穿层斜井开拓89 按井筒形式不同,井田开拓形式有立井开拓,斜井开拓,平硐开拓,综合开拓多井筒分区域开拓90 无煤柱护巷有两种形式,分别是沿空留巷和沿空掘巷二名词解释1 阶段在井田范围内,沿着煤层的倾斜方向,按一定标高把煤层划分为若干个平行于走向的具有独立生产系统的长条,每个长条成为一个阶段2 开拓巷道为全矿井,一个水平或若干个采取服务的巷道称为开拓巷道3 全部垮落法即采空区的顶板及时垮落,利用岩石的碎胀性,将采出煤炭空间充满的方法4 矿山压力由于开采引起的工作面周围岩体的力,叫矿山压力5 剥采比是开采单位煤量所需剥离的岩石量6 开采水平通常将设有井底车场,阶段运输大巷并且担负全阶段运输任务的水平称为开采水平7 准备巷道为一个采区或数个区段服务的巷道8 充填法即由地面或井下采集废石料把采空区重新充满的方法9 支承压力采煤工作面周围围岩中应力升高区的压力10 边帮由采场四周坡面及平台组合成的表面整体11 井田划分给一个矿井或露天开采的那一部分煤田12 回采巷道仅为采煤工作面服务的巷道13 缓慢下沉法当顶板本身具有缓慢挠曲下沉的性能时,随着工作面的推进,在采空区后方自行挠曲下沉使采空区闭合的方法14 矿山压力显现在矿山压力作用下,产生的一系列力学现象15 台阶露天开采过程中,为满足采运工作的需要,往往把露天采场划分为具有一定高度水平或倾斜分层,每一个分层称为一个台阶三简答题1 简答井田开拓主要研究和确定问题答:问题有:1确定井筒的形式,数目及其配置,合理选择井筒及工业场地的位置2,合理确定开采水平数目及位置3,布置大巷及井底车场4,确定矿井开采程序,做好开采水平的接替5,进行矿井开拓延伸,深部开拓及技术改造6 合理确定矿井通风运输及供电系统2 简答采空区处理方法种类答:采空区处理方法有:1,全部垮落法2,充填法3,刀柱法4 缓慢下沉法3 简答综采放顶煤放煤的主要方式答:1,多轮分段顺序等量放煤2,多轮间隔顺序等量放煤3,单轮,间隔,多口放煤4 简答采区巷道联合布置的优缺点答:优点1,生产集中2,改善巷道维护条件3,改善运输条件,简化矿井运输系统4,提高采出率,减少煤炭损失缺点岩石巷道掘进工程量大,准备新采区时间长,巷道之间联系和通风系统复杂,要求较高的生产管理水平5 简答平硐开拓的优缺点答:优点1,井下煤炭运输不需转载即可有平硐直接外运,因而运输环节和设备少,系统简单,费用低2,平硐地面工业设施较简单,不需结构复杂的井架,绞车房和硐口车场3,无需在平硐内设水泵房水仓等硐室,减少许多井巷工程,省去排水设备,排水费用大大减少,对预防井下水灾较为有利4,平硐施工条件较好,掘进速度快,可加快矿井建设5,不留或少留工业场地煤柱,煤柱损失少缺点:受地形及埋藏条件限制,只有在地形条件合适,煤层赋存较高的山岭,丘陵或沟谷地区,且便于布置工业场地和引进铁路,上山部分的储量大致满足同类型水平服务年限要求时采用平硐开拓。
1、石门——与煤层走向垂直或斜交的水平岩石巷道;2、阶段--——在井田范围内,沿着煤层的倾斜方向,按一定标高把煤层划分为若干个平行于走向的长条部分,每个长条部分具有独立的生产系统,称之为阶段;3、水平——通常将设有井底车场、阶段运输大巷并且担负全阶段运输任务的水平,称为开采水平,简称水平;4、暗立井——没有直接通达地面出口的立井,装有提升设备,也有主副暗立井之分;5、井田开拓——由地表进入煤层为开采水平服务所进行的井巷布置和开掘工程称为井田开拓;6、井底车场——联结井筒和井下主要运输大巷的一组巷道和硐室的总称;7、前进式回采——工作面自采区上山向采区边界推进,称为前进式回采;8、矿山压力——由于井下采掘工作破坏了岩体中原岩应力平衡状态,引起应力重新分布,作用在采掘空间周围岩体内和作用在支护物上的力称为矿山压力;9、沿空留巷——在采煤工作面采过后,将区段平巷用专门的支护材料进行维护,作为下区段的平巷;10、正悬臂——支架悬臂的长段在立柱的煤壁侧,短段在立柱的采空侧;11、及时支护——采煤机割煤后,先移支架,后移输送机。
这种支护方式适用于顶板中等以下的采煤工作面。
12、循环进度——采煤工作面每完成一个循环向前推进的距离,是每次落煤的深度和循环落煤次数的乘积;13、放煤步距——是指沿工作面推进方向前后两次放煤的间距。
14、倒台阶采煤法——是指在急斜煤层的阶段或区段内,布置下部超前的台阶形工作面,并沿走向推进的采煤方法。
15、井田——在矿区内,划归给一个矿井开采的那一部分煤田,称为井田。
16、煤田——在地质历史发展的过程中,含碳物质沉积形成的基本连续的大面积含煤地带称为煤田17、运输大巷——为水平或一个阶段运输服务的水平巷道18、生产掘进率——生产掘进总进尺/矿井产量,m/万t19、采场——在采区内,用来直接大量开采煤炭资源的场所,称为采场。
20、采煤工艺——采煤工作面各工序所用方法、设备及其在时间上、空间上的相互配合。
大兴矿两翼分区域通风运输大巷风流稳定性研究高磊,祝凌甫,许红杰(天地科技股份有限公司开采设计事业部,北京100013)[摘要]大兴矿两翼分区通风,南北运输大巷风流不稳定,可能引起南北运输大巷中存在瓦斯积聚、甚至超限,也可能引发两翼采区内采煤工作面的风量变化,或造成采空区漏风体系内压差的变化,导致或加剧采空区遗留煤自燃的危险,影响工作面的顺利回采。
为解决南北运输大巷风流不稳定问题,通过大兴矿现场实际观测,得出大兴矿井巷通风基础数据和参数,建立大兴矿全矿井巷道系统模型。
运用TF1M 3D 仿真软件对大兴矿通风系统进行仿真分析,得出在地表大气温度33ħ,711工作面在末采位置、1号调节风门关闭、2和3号调节风门面积为5.1m 2时南北运输大巷风流停滞,继续增大2和3号调节风门面积后风流发生反向。
为有效控制大兴矿南北运输大巷的风流稳定性提供了参考。
[关键词]通风稳定性;矿井通风仿真;阻力分析;自然风压[中图分类号]TD724[文献标识码]B[文章编号]1006-6225(2017)03-0104-02Study of Air Flow Stability of Ventilation Main Haulage Roadway ofdifferent Region in Two Wings of Daxing Coal Mine[收稿日期]2016-12-11[DOI ]10.13532/11-3677/td.2017.03.030[作者简介]高磊(1990-),男,辽宁阜新人,硕士,从事矿井通风研究工作。
[引用格式]高磊,祝凌甫,许红杰.大兴矿两翼分区域通风运输大巷风流稳定性研究[J ].煤矿开采,2017,22(3):104-105.煤炭是我国重要的基础能源和原料,在国民经济中具有重要的战略地位。
在我国一次能源结构中,煤炭将长期是我国的主要能源[1-2],矿井通风工作依然是煤矿安全生产的重要保障。
我国大型矿井主要采用的通风方式是多风井多风机联合通风,这就使得通风网络变得越来越复杂,用风地点增多,分析通风设施、角联风路和通风网络已成为通风计算与技术管理中的一大难题[3-7]。
铁煤集团大兴矿井田分南北两翼开采,两区域各有独立的进、回风通风系统,由南北运输大巷连通,风流方向经常发生变化,对矿井通风系统管理工作造成困扰。
论文用回路法建立通风网络风流分配数学模型,应用牛顿-拉夫森法求解回路风压非线性方程组对大兴矿通风系统进行数值模拟,找出引起南北运输大巷风流不稳定问题的影响因素,并提出预防措施,为保证大兴矿南北运输大巷风流稳定的管理工作提供了有效的参考。
1大兴矿通风系统概况铁法矿区大兴矿采用两翼分区通风,两区域各有独立的进、回风通风系统,矿井无串联通风,通风系统合理,实现了独立的分区通风。
掘进工作面设有通风机,采用局部压入式通风为掘进面提供充足风量,综采工作面采用的通风方式为全负压U 型通风。
由于大兴矿采用两翼分区通风方式,致使连接两翼采区的南北运输大巷出现对拉争风,容易出现南北运输大巷风流不稳定的现象。
2南北运输大巷风流稳定性的影响因素分析2.1711工作面推进位置的影响矿井通风路线随着711工作面的推进而不断变化,通风系统和各分支风量也随之改变。
应用TF1M 3D 对711工作面初采和末采位置时通风系统进行模拟分析,结果显示,711工作面在初采和末采位置时,南北运输大巷风流量分别为22.71和22.16m 3/s ,可见,末采位置时的风量比初采位置时小0.55m 3/s 。
2.2自然风压的影响TF1M 3D 能够根据进风井口风流温度、地温变化和井下放热源分布,计算矿井系统的风流温度分布,实现自然风压仿真。
以711工作面末采位置为基础,对比分析季节变化产生的自然风压对南北运输大巷风量的影响。
根据当地气温统计,夏季和冬季的地表气温最高和最低值分别为33ħ和-32ħ,利用TF1M 3D 仿真平台对矿井通风系统风流温度分布进行系统模拟,由于冬季井口采暖系统的调节作用,TF1M 3D 自动将进风流温度提升至2ħ。
模拟得401第22卷第3期(总第136期)2017年6月煤矿开采COAL MINING TECHNOLOGYVol.22No.3(Series No.136)June2017中国煤炭期刊网 w w w .c h i n a c a j .n e t出在夏季进风井风流温度33ħ时,中央风井自然风压为-58.5633Pa ,南风井自然风压为-19.8965Pa ,矿井南北运输大巷风量为22.77m 3/s ,在冬季风井风流温度2ħ时,中央风井自然风压为501.595Pa ,南风井自然风压为438.921Pa ,矿井南北运输大巷风量为25.56m 3/s ,对比得出矿井南北运输大巷风量在地面大气33ħ时比冬季要小2.79m 3/s 。
2.3通风阻力的影响大兴矿为南北两翼分区通风,大兴矿通风系统示意如图1所示,其中两进风井区域巷道风阻分别为R1和R3;中央风井和南翼风井进风量分别为Q 中入和Q 南入;中央回风井所负担的通风区域的总风阻为R2;通风机风量为Q 中央;中央风井通风机的工作风阻为R中央;南回风井所负担的通风区域的总风阻为R4;通风机风量为Q 南翼;南回风井通风机的工作风阻为R南翼。
图1大兴矿两台通风机联合工作示意以角联风路的风流方向判定准则为依据,稳定南北运输大巷向南翼送风,应满足下式:R1R2<R3R4(1)式中,R1为中央井底车场巷道网总风阻,变化不大;R3是南风井的主要进风巷道,其中设置有调节风窗,可人为进行任意调控。
所以,R3是关键控制风阻。
R2和R4是随生产情况而变化的风阻,在不同时期,R2和R4存在变化,导致运输大巷风流不稳定甚至改变方向。
根据推导,得出南风井通风机的工作风阻:R南翼=R4+R2(1-Q 南入Q 南翼)2+R1(1+Q 中央-Q 南入Q 南翼)2(2)对上式进行理论分析可知,提高中央风井风量,南风井通风机的工作风阻增大,引起南风井风量降低,反之,降低中央风井风量,南风井风量增大。
降低R1,可以降低此影响。
而实际上R1很小,故上述影响不大。
通过对简化的大兴煤矿通风系统进行分析,得出1,2,3号调节风门对南北运输大巷风流稳定性影响较大,1,2,3号调节风门的位置见图2。
图2大兴矿南翼矿井系统以地表最高温33ħ和711工作面末采位置为基础,调节2,3号调节风门进行模拟,得出打开1号调节风门,2,3号调节风门面积与南北运输大巷的风量关系见图3。
图3打开1号调节风门,2,3号调节风门面积与南北运输大巷风量的变化曲线由图3可知,在地表温度33ħ,711工作面在末采位置时,随着2,3号调节风门面积的不断变大,南北运输大巷风量不断变小,但不会出现风流停滞或反向,需要对1号调节风门进行调节。
关掉1号调节风门,调节2,3号调节风门进行模拟,计算2,3号调节风门面积与南北运输大巷的风量的关系,如图4所示。
关闭1号调节风门,当2,3号调节风门面积为5.1m 2时,运输大巷风流出现停滞,继续增大2,3号调节风门的面积,南北运输大巷风流发生反向,且反向风量继续增大。
图4关闭1号调节风门,2,3号调节风门面积与南北运输大巷风量的变化曲线3结论(1)大兴矿南北运输大巷风流不稳定是由自(下转88页)501高磊等:大兴矿两翼分区域通风运输大巷风流稳定性研究2017年第3期中国煤炭期刊网 w w w .c h i n a c a j .n e t过程中,q ,S 值均显著降低,己15-14140机巷的q 均值为0.58,14120的q 均值为0.9,降低36%。
同时,己15-14140机巷的S 均值为2.9,己15-14120机巷为3.2,降低约10.3%。
图9机巷q ,S 值对比4结论(1)采用新技术以后,校检指标钻孔瓦斯涌出初速度q 平均值0.54L /min ,平均降低了27%。
校检指标钻屑量S 平均值2.986kg /m ,平均降低了3.2%。
日瓦斯涌出量迅速下降,维持在1030m 3/d 左右,约降低8.8%,保证了机巷的安全高效掘进。
(2)早期测定己15煤层的原始瓦斯含量为20m 3/t 左右,采用新技术预抽瓦斯之后,残余含量多在3 5m 3/t 之间,可见瓦斯含量大大降低,达到煤体消突目的。
(3)对八矿己15-14140机巷掘进期间动力现象进行量化,由量化结果可知在巷道760 810m的对比区内(未采用新方法,仅采用普通孔抽采),动力现象明显增多,掘进速度减缓,说明冲孔对消除煤巷瓦斯危险具有良好效果。
(4)己15-14120机巷掘进工作面与己15-14140机巷掘进工作面相比,己15-14140的回风流瓦斯浓度较小,q ,S 值均显著降低,说明新的方法对煤层卸压增透起到了良好的效果。
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在地表大气33ħ时,711工作面处在末采位置、1号调节风门关闭、2和3号调节风门面积为5.1m 2时南北运输大巷风流停滞;增大2,3号调节风门面积,南北运输大巷风流发生反向。
此结论为大兴矿南北运输大巷通风管理工作提供了有效的参考,解决了南北运输大巷风流稳定性问题。