8203采面设计

金沙县化觉乡永晟煤矿

8205工作面瓦斯治理方案及安全技术措施

编制单位：通防部

日 期：2018年1月

2 会 审

通 防 部

生产技术部

安 全 部

机 电 部

调 度 室

机电矿长

安全矿长

生产矿长

总工程师

矿 长

会审意见

3

8205采煤工作面

瓦斯治理方案及安全技术措施

一、工作面概况

8205采煤工作面于2017年11月贯通，为我矿二盘区东翼上部C8煤层。北面为未开采区域，南面为8203工作面采空区，西面为二盘区回风、胶带和轨道上山；地面为山地，无水体，东面为村庄压煤由回风上山到工作面方向340米区域；地面标高+1239～+1513m，工作面标高+1113m～+1205m，最大埋深308m。

二盘区轨道上山至8205切眼走向平均长671m，倾向长203m，总面积136213m²。停采线至切眼间可采面积75414m²，平均煤厚2.5m，容重1.42t/m3，工业储量267719t，回采率取97%，可采储量259687t。

根据8203运输、回风顺槽揭露及探煤情况，8205工作面C8煤煤层倾角3º～8º，平均4º，为单斜构造。该工作面顶板岩性泥岩、粉砂质泥岩稳定。

结合巷道探煤成果分析，8205采煤工作面煤层结构简单，煤层厚度变化不大。C8煤层局部有夹矸，结构较简单，稳定，厚度变化较小，属稳定煤层。

二、瓦斯情况

8205采煤工作面位于二盘区无突出危险鉴定区域内，根据重庆煤科院《金沙县化觉乡永晟煤矿二盘区（现有开拓范围）C8煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告》中瓦斯原始含量为3.40—6.62m³/t。 4 煤层自燃倾向为Ⅲ类，为不易自燃煤层，煤尘不具爆炸性，8205运输顺槽开口标高为+1203m，回风顺槽开口标高为+1175m，经实测，8205备用工作面绝对瓦斯涌出量最大为0.67m3/min（回采前），采掘期间未发生瓦斯异常现象。现有采掘工作面瓦斯涌出量实测数据见表1：

进风巷高122：S8203工作面

风卷-图1工作面巷道布置及生产系统面采用综采放顶煤方法开采，相对瓦斯涌出量 为16.52 m3/t,绝对相对瓦斯涌出量为123.76 m3/min。 一矿15=煤层为高瓦斯煤层，煤的 为101 383 cm3/g 为皿类，15=煤层 自燃，煤 有 。S8203综采工作面采用 “U+I”形式， 风采 、皮风 采工作面后，污风由回风)顿槽和瓦斯 采 风巷。2防灭火设计主要要点(1)15=煤层为 煤层。fl生过15次火灾， 对15=煤采 于采取防50能源技术与管理Energy Technology and Management201$年 44卷第1期Vol. 44 No.1d〇i：10.3969/j.issn.1672-9943.2019.01.021[摘要][关键词]综放工作面防'（设*+技术.用李小龙(阳泉煤业（集团）有限责任公司一矿，山西阳泉045008)为加强综放工作面的防灭火工作，在一矿建立了可靠的独立通风系统、阻化剂和均 压防灭火方法及有效的束管监测预报系统，形成了综合防灭火成套管理技术。此技 术应用后，工作面的防灭火工作效果良好，为矿井的安全高效生产创造了条件。 综放工作面；防灭火;束管监控[中图分类号]TD75 [文献标识码]B [文章编号]1672-9943(2019)01七-压-说0引言阳泉煤业公司一矿(以下简称一矿)是核定生 产能力750万t/a的大型矿井，主要开采15=煤 层，为高瓦斯矿井，井下火灾是煤矿主要灾害之 一。为保证综放工作面的安全生产，矿采取可靠的 独立通风系统、阻化剂和均压防灭火方法及有效 的束管监测预报系统，形成了综合防灭火成套管 理技术。1工作面及煤层基本概况S8203工作面位于一矿南 采 ，为S8202 采工作面 采），南为本采 大 ， 为 S8204 采工作面 )，为扩十一'米区边界线。对应上方为一'矿3=煤米空 和12=煤采空区。工作面 及生产系统1。设计停采线2019年2月Feb., 2019李小龙综放工作面防灭火设计及技术应用51止内因火灾的措施。(2) 15#煤层瓦斯涌出量比较大，煤尘虽不具 有爆炸危险性，但对煤尘、瓦斯爆炸引发火灾的预 防也采取了相应的措施。(3) 本设计借鉴阳煤集团防灭火的成功经验 和各种防灭火技术，结合本矿区实际使用效果，采 用了注胶防灭火、均压防灭火工艺。(4) 本次设计增加了井下束管监测系统，与现 有的矿井安全监测监控系统、人工巡检相结合，构 成综合的矿井火灾监测预报体系，保证矿井火灾 能做到早发现、早治理[1]。3煤层自燃防灭火方法3.1 S8203工作面开采防灭火措施针对15#煤层内因火灾防治，开采方面主要 采取了以下措施:①15#煤层S8203工作面开采生 系统 ， 有效 灾 区 。②工作面推进方向采用后退式，回采巷道布置采 用“U+I”形式，顶板走向高抽巷位于煤层上方垂距 约57.8 m左右。这些布置方式既能有效解决瓦斯 问题，又避免了采空区漏风。③该工作面采用先进 的综采放顶煤工艺，设备故障少，有利于快速推 进，避免了采空区丢煤氧化自燃。④该工作面风 、 、 设施 ，合 ， ， 压 ， 灾防灾 。3.2防灭火方法防灭火方法主要有阻化剂防灭火、氮气防灭 火和均压防灭火 。 矿煤层 以相关试验，其中阻化剂防灭火使用比较广泛，均压 防灭火作为一种辅助措施采用[2]。⑴注阻化剂技术。①阻化剂选择:阻化剂选 用工业氯化钙、氯化镁溶液。氯化钙浓度为10=， 氯化镁浓度为15=。②喷洒压注工艺系统：当回 采工作面搬家、地质条件比较复杂、机电设备等原 因造成工作面推移缓慢时，需要采取喷洒阻化剂 来预防煤层自燃。该矿井田范围比较大，故选择机 动性喷洒压注系统。③工作面一次喷洒量:15@煤 回采工作面采用“两采一放”工序，放顶步距为1.2 m，每次放顶后对采空区底板浮煤喷洒阻化 剂，一次喷洒的溶液量为8 A，工作面距离停采线 70 m时开始喷洒。④喷洒压注设备:喷洒设备采用 GJ-24型阻化剂喷射泵3台，两用一备。压注设 备采用3D-5/50型泥浆泵2台，一用一备。配套设 备有D50.8 mm的输送胶管及闸阀、喷枪、压力表、流量计等压注设备。(2)均压防灭火。均压措施主要分为以下2种: ①开采区均压措施:主要包括在工作面回风顺槽设 置调节风门，减少工作面风量，降低通风压差;回采 工作面停采拆除期间，还可以采用调改通风系统均 压措施，将原来的“U+I”型改为“G”型，可以有效降 低上下隅角通风压差[3]。②闭区均压措施:除加强 密闭墙施工质量、喷射混凝土等措施外，还可以采 取以下均压措施:在工作面进回风顺槽闭墙两端增 加风路，形成并联风路，并在并联风路回风侧设置 调节风门。在工作面进回风顺槽闭墙之间铺设1条 直径300~500 mm的管路，使两端压差相等，但必 须保证管路的密封性。在已经发生自燃的情况下， 严禁采用均压措施[4]。4煤层自燃监测预报系统S8203工作面目前主要采用一氧化碳、温度 传感器及矿井安全监测系统和人工巡检方法监测 预报煤层自燃。矿井历史上有15次发生火灾，说 明现有监测方法不能采集采空区气体，时效性差， 不利于发现煤层自燃的早期征兆、及时采取防灭 火措施。故在现有监测技术基础上，应结合该矿实 际情况，增设束管监测系统[5]。现阶段使用的JSG-8型井下火灾束管监测 系统具有以下特点：①束管抽气管路只铺设到井 下分站维护简单；②井下分站抽气距离平均小于 2 km，管路阻力小;③井下分站具有气体信息处理 功 ， 监测 电 井下 输 面中心站，信号可传输最小距离大于10 km。JSG-8型井下火灾束管监测系统可以对甲 烷、一氧化碳、氧气气体含量进行实时监测，采用 井下分 泵 束管 动采 ; 在束管排气口采用AP-20气体检测管抽气筒采样、送面实验 ， 用 相 测。束管监测井下分站和束管布置要求是：①井 下分 。 井下分 与 泵 联合 ，每个15#煤回采工作面附近。硐室设2个通道，一 个与采区进风巷连通，另一个与采区回风巷连通; 采用 方 ， 流 引 。气泵站距离硐室两端距离不小于10 m。井下分站 管路 ， 管路套 管 ，巷帮铺设，将排气直接引人回风巷，排气管口距离 电气设备距离不小于15 m。硐室布置可利用现有 的横贯。为防止漏风，硐室回风（下转第120页

第一章 概 况

第一节 工作面位置及井上下关系

8209工作面位置及井上下关系，见表1。

工作面位置及井上下关系表（表1 ）

第二节 煤 层 水平名称 采区名称 一采区

地面标高 +965.5m—+1024m 井下标高 +807.4m—+817..9m

地面相

对位置 该工作面位于庄上村北部山沟，地面最低标高为+965.5m m，最高标高为+1024m ，煤层底板标高为+807.4m—+817.9m，平均覆盖厚度为161.75m。

回采对地面设施的影响 地表为黄土,平均厚80m左右，与下伏地层角度不整合接触。

井下位置及四邻关系 8209工作面位于8#煤层采区下山巷道的右翼，工作面的东部为柏林坑口（关闭），西部均为井田边界，南部为已开拓的三条下山巷道，北部为庄上村保安煤柱。

走向长度（m） 360 倾斜长度（m） 140 面积（m2） 50400 工作面煤层情况,见表2。

煤层情况表（表2）

煤层平均

厚度 1.7 煤层结构 简单

煤层倾角（度） 4°—8°

开采煤层 8#煤层 煤种 瘦煤 稳定程度 赋存稳定

煤层情况描述 8209工作面所采8#煤层属石炭系上统组，煤层大致为走向东南，倾向北东，赋存稳定，结构简单，为单斜构造，无断层、陷落柱和褶曲等变化，对回采无影响。煤的普氏硬度为1—1.5。

第三节 煤层顶底板

工作面煤层顶底板情况,见表3。

煤层顶底板情况表 (表3 )

顶、底

板名称 岩石

名称 厚度

（m） 特征

基本顶 砂质泥岩 21m 细粒砂岩

直接顶 灰黑色泥岩 4-6m 质地细腻，节理裂隙发育，局部地段为砂质泥岩。

伪顶 碳质泥岩 0.3—0.4m 性脆、节理发育，随采煤随落

直接底 泥岩 0.3—1.0m 遇水膨胀变软。

基本底 黑色细砂 8.0—8.5m 含植物化石及黄铁矿结核

2019年第12期（总第171期）ENERGY AND ENERGY CONSERVATION2019年12月实践运用采空区积水量计算方法研究与应用温思南(同煤集团同家梁矿，山西大同037000)摘要：水害是影响煤矿安全生产的重要因素之一。以大同煤矿集团同家梁矿14-2*层404盘区和406盘区采空区积水 为研究对象，为保证下伏同忻矿顺利安全生产，采用瞬变电磁勘探方法与直流电法相结合的联合探测方法，快速准确判 断出了积水的范围，并利用钻探方法准确推断出积水面积，再通过观测抽排水过程中探放水孔内水位的变化，分析得出 了老空区积水情况。关键词：采空区；积水量；计算方法；积水系数中图分类号：TD745 文献标识码：A 文章编号：2095-0802-(2019) 12-0180-02Research and Application of Calculation Method for Goaf Water Accumulation QuantityWEN Sinan(Tongjialiang Coal Mine, Datong Coal Mine Group, Datong 037000, Shanxi, China)Abstract： Water damage is one of the important factors affecting coal mine safety production. Taking the goaf water accumulation of the 404 area and the 406 area of the 14-2# layer of the Tongjialiang Coal Mine of Datong Coal Mine Group as the research object, in order to ensure the smooth and safe production of the underlying Tongxin Coal Mine, the joint detection method of the combination of transient electromagnetic exploration method and direct current method was adopted, by which the range of water accumulation was quickly and accurately judged. The water accumulation area was accurately inferred by useing the drilling method. Then, by observing the change of the water level in the water hole during the pumping and drainage process, the goaf water accumulation was analyzed and obtained.Key words: goaf; water accumulation quantity; calculation method; water accumulation coefficient0引言山西大同地区大部分煤田属于侏罗系煤田，该类 煤田存在开采时间久、采空区分布广以及多煤层开采 等特点，特别是像同家梁矿这样的老矿，开采年代久 远、采掘资料不全等特点尤为明显，致使积水情况难 以掌握，这对同家梁矿下伏同忻矿的开采造成了巨大 的水患威胁。准确计算采空区积水量，关键是要确定 积水系数。根据各矿的具体情况，以及以往在探放水 工作中所积累的经验，选择适合同家梁矿的采空区积 水系数以进行积水量的计算。而以往的老空积水量计 算主要以经验公式估算为主，其往往与实际排水量相 差甚远，严重影响了矿井的各种计划与部署。排水过 程中通过测量探放水钻孔内的水位阶段性变化来综合 分析出水力连通性，计算积水系数，进而能够较为准 确地计算出老空区积水量。1工程概况目前，同忻矿开采的是石炭系3#~亍煤层，该矿北 二盘区8203工作面原计划开采时间一再推迟，由于对应 上覆采空区为20世纪70-90年代之间开采的侏罗系 14-2*层406盘区采空区，其与同忻矿北二盘区8203工 作面层间距约为200 m,根据同忻矿以往利用EH-4大收稿日期：2019-10-24作者简介：温思南，1986年生，男，黑龙江泰来人，2010年毕业于 山东科技大学地质工程专业，工程师。 地电磁测深系统对3#~5"煤层工作面开采后覆岩运动状 态进行探测，确定工作面上覆岩层垮落带与裂隙带范 围的经验得知裂隙带足以导通上覆积水。这就对同忻矿 8203工作面的回采造成了极大的水患威胁。根据经验估 算积水范围约为6.2xl05 n?,积水量约为7x105 m3o2积水量计算方法传统的采空区积水量计算常常采用较为粗略的估算 方式，即根据大致圈定的积水面积S及煤层厚度H估 算最大水深，最后选定积水系数K,利用公式V=SHK 计算积水量y,其中，积水系数K值依据采煤方式而 定，一般采用柱式采煤方式时，K值取0.1-0.3；若采 用综采方式，K值取0.3~0.6o这也凸显了 K取值的不 确定性，正是由于此，以此公式推算出的积水量往往与 实际排水量有着较大偏差叭因此，将K值假设为一个 未知数，通过对排水量、水位以及积水面积的阶段性研 究来较为准确地确定K值，这也就为更为准确地计算 采空积水量打下了基础。具体方法为根据地面施工的探放水孔初次测定出 的孔内煤层底板与积水水面的实际水深乩，结合底板 等高线圈定处积水面积计算出初始积水量叭 （叭=SMK）。经过一段时间的排水后，排出的水量为 V3,再次测定水深弘，结合底板等高线圈定此时积水 面积为S2,当前的积水量为V2 （V2=S2H2K）O这样，由 V排=Vt-V2即可计算出较为准确的积水系数K叫• 180