演馬莊礦煤與瓦斯突出防治關(guān)鍵技術(shù)及示范實(shí)施方案20120415

1、河南能源化工集團(tuán)研究院有限公司演馬莊礦深部礦井煤與瓦斯突出防治關(guān)鍵技術(shù)及示范實(shí)施方案河南能源化工集團(tuán)研究院有限公司焦作煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司演馬莊礦中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司2014年4月目 錄1前言11.1研究?jī)?nèi)容11.2研究目標(biāo)22演馬莊礦基本情況32.1 交通位置32.2 自然地理32.3 地質(zhì)構(gòu)造42.4 煤系地層62.5煤層82.6礦井開拓、開采82.7礦井通風(fēng)、瓦斯93項(xiàng)目實(shí)施方案103.1煤與瓦斯突出災(zāi)害監(jiān)控預(yù)警技術(shù)示范應(yīng)用103.1.1預(yù)警數(shù)據(jù)庫(kù)及預(yù)警平臺(tái)升級(jí)改造113.1.2突出災(zāi)害相關(guān)信息在線監(jiān)測(cè)及自動(dòng)獲取技術(shù)應(yīng)用示范123.1.3瓦斯地質(zhì)圖優(yōu)化更新183.2深孔瓦斯

2、含量快速測(cè)定技術(shù)及配套管理體系應(yīng)用示范233.2.1研究?jī)?nèi)容233.2.2演馬莊礦瓦斯基本參數(shù)測(cè)定233.2.3取樣技術(shù)研究373.2.4損失量修正373.2.5管理方法383.3鉆孔及坑道突出危險(xiǎn)區(qū)透視技術(shù)應(yīng)用示范383.3.1實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)選擇383.3.2探測(cè)方案383.4導(dǎo)向槽定向水力壓穿防突技術(shù)與裝備應(yīng)用示范403.4.1研究?jī)?nèi)容403.4.2試驗(yàn)地點(diǎn)概況413.4.3鉆孔布置及施工要求423.4.4導(dǎo)向槽定向水力壓穿消突技術(shù)的工藝流程433.4.5試驗(yàn)效果考察463.4.6安全措施463.5 “兩個(gè)四位一體”綜合防治煤與瓦斯突出技術(shù)體系建設(shè)示范匯編513.5.1瓦斯突出技術(shù)體系建設(shè)示范匯

3、編項(xiàng)目?jī)?nèi)容513.5.2匯編技術(shù)途徑514項(xiàng)目進(jìn)度安排531前言焦作煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司演馬莊礦（以下簡(jiǎn)稱“演馬莊礦”）由武漢煤礦設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，1958年建井，1961年投產(chǎn)，設(shè)計(jì)能力45萬噸/年，經(jīng)過不斷的更新改造，2005年核定生產(chǎn)能力90萬噸/年，核定通風(fēng)能力162萬噸/年，2004年實(shí)際生產(chǎn)原煤85.39萬噸。截止2004年底，礦井可采儲(chǔ)量7192.2萬噸。自投產(chǎn)以來，歷史上演馬莊礦曾多次發(fā)生瓦斯突出事故，已造成大量人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。多年來，演馬莊礦一直十分重視瓦斯災(zāi)害的防治工作，從財(cái)力、人力和物力方面不斷地加大投入，逐步形成了一套適用于礦井的瓦斯災(zāi)害治理技術(shù)。特別是近幾年，演馬莊

4、礦對(duì)煤礦瓦斯災(zāi)害治理新技術(shù)及裝備的應(yīng)用，礦井瓦斯治理技術(shù)更加趨于成熟，礦井安全生產(chǎn)條件得到進(jìn)一步的提升。河南能源化工集團(tuán)研究院有限公司承擔(dān)了“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃內(nèi)的深部礦井煤與瓦斯突出防治關(guān)鍵技術(shù)及示范課題中的一個(gè)子內(nèi)容：在河南能源化工集團(tuán)研究院有限公司演馬莊煤礦進(jìn)行瓦斯含量快速測(cè)定、導(dǎo)向槽定向水力壓穿防突技術(shù)及裝備、監(jiān)控預(yù)警防突技術(shù)、聲發(fā)射及瓦斯涌出預(yù)測(cè)煤與瓦斯突出技術(shù)和“兩個(gè)四位一體”防突技術(shù)工程示范。根據(jù)深部礦井煤與瓦斯突出防治關(guān)鍵技術(shù)及示范課題要求，演馬莊礦委托中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司對(duì)工程示范內(nèi)容進(jìn)行研究，并簽訂了演馬莊礦煤與瓦斯突出防治關(guān)鍵技術(shù)及示范項(xiàng)目合同。1.1研究

5、內(nèi)容 煤與瓦斯突出災(zāi)害監(jiān)控預(yù)警技術(shù)示范應(yīng)用建立演馬莊礦采掘進(jìn)度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和鉆孔軌跡在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并對(duì)煤與瓦斯突出綜合預(yù)警系統(tǒng)的綜合數(shù)據(jù)庫(kù)和信息平臺(tái)進(jìn)行升級(jí)，借助井下安全監(jiān)控系統(tǒng)及無線傳輸技術(shù)手段，對(duì)瓦斯參數(shù)、突出參數(shù)、物探信息等信息進(jìn)行集成，構(gòu)建起煤與瓦斯突出監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)；同時(shí)依據(jù)現(xiàn)有演馬莊礦二1賦存情況，掌握其瓦斯賦存規(guī)律，編繪演馬莊礦二1煤層的瓦斯地質(zhì)圖。 演馬莊礦深孔瓦斯含量快速測(cè)定技術(shù)及配套管理體系應(yīng)用示范二1煤層深孔快速取樣技術(shù)及裝備適用性研究；二1煤層瓦斯含量損失量計(jì)算模型修正；配套管理體系建設(shè)。 鉆孔及坑道突出危險(xiǎn)區(qū)透視技術(shù)示范應(yīng)用探測(cè)工作面內(nèi)隱伏地質(zhì)異常區(qū)域；結(jié)合工作面瓦斯地質(zhì)資

6、料，綜合分析瓦斯異常探測(cè)效果，總結(jié)無線電波透視異常與瓦斯地質(zhì)異常兩者間的關(guān)系；研發(fā)物探設(shè)備與監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口。 導(dǎo)向槽定向水力壓穿防突技術(shù)與裝備示范應(yīng)用導(dǎo)向槽定向水力壓穿技術(shù)參數(shù)優(yōu)化及裝備的改進(jìn)；導(dǎo)向槽定向水力壓穿現(xiàn)場(chǎng)施工工藝的確定；現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用試驗(yàn)；成套技術(shù)與裝備的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用示范。 演馬莊礦單一煤層“兩個(gè)四位一體”綜合防治煤與瓦斯突出技術(shù)體系建設(shè)匯編。1.2研究目標(biāo) 建立演馬莊礦煤與瓦斯突出監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)煤與瓦斯突出災(zāi)害多因素全過程監(jiān)測(cè)和超前預(yù)警。 實(shí)現(xiàn)演馬莊礦深孔快速取樣符合煤層瓦斯含量井下直接測(cè)定方法國(guó)標(biāo)要求，使煤層瓦斯含量測(cè)定更加準(zhǔn)確，同時(shí)對(duì)瓦斯含量測(cè)定進(jìn)行規(guī)范。 通過開展鉆孔及坑道

7、突出危險(xiǎn)區(qū)透視項(xiàng)目研究和攻關(guān)，對(duì)整個(gè)工作面的瓦斯地質(zhì)異常做整體分析評(píng)價(jià)，總結(jié)電磁波透視異常與瓦斯地質(zhì)異常的相關(guān)性，實(shí)現(xiàn)物探成果數(shù)據(jù)上傳預(yù)警系統(tǒng)。 開發(fā)1套導(dǎo)向槽定向水力壓穿防突裝備，單孔有效影響范圍提高3050%，單孔瓦斯抽采量提高50%以上，預(yù)抽時(shí)間縮短20%以上。542演馬莊礦基本情況演馬莊礦隸屬焦作煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，1958年建井，1961年4月投產(chǎn)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力45萬噸/年，礦井經(jīng)多次改擴(kuò)建，2008年核定生產(chǎn)能力120萬噸/年，2011年實(shí)際生產(chǎn)原煤93.46萬t，2013年實(shí)際生產(chǎn)原煤39.8萬噸/年，截止到2013年底，礦井可采儲(chǔ)量4545.6萬噸。礦區(qū)位于焦作市東部約2

8、0公里，東鄰九里山井田，西接韓王井田，北起二1煤層隱伏露頭線，南到鳳凰嶺斷層；井田走向長(zhǎng)4.37.5km，傾斜寬0.93.1km，面積14.87km2。礦井為單一煤層開采條件，主采二1煤層，為突出煤層。2.1 交通位置區(qū)內(nèi)有煤礦專用鐵路，南距新（鄉(xiāng)）焦（作）鐵路待王車站4公里，東連京廣線，西接焦枝線。二級(jí)公路及鄉(xiāng)村油路相互連通。交通極為方便。交通位置如圖2-1-1。圖2-1-1 演馬莊礦交通位置示意圖2.2 自然地理（1）地形地貌本區(qū)屬太行山山前平原和沖積、洪積扇的邊緣地帶。地勢(shì)平坦。海拔83123m，一般在100m左右。全區(qū)地勢(shì)北西高，南東低，最大坡度±2°25。由于淺部

9、煤層開采后地面塌陷，而局部形成低洼帶。（2）水系該區(qū)屬海河流域衛(wèi)河水系，東部有石門河，西部有山門河，均發(fā)源于太行山。且為間歇性河流。據(jù)近年資料表明，除雨季外，平時(shí)河床干枯。河流上游建了不少中、小型水庫(kù)，已無洪泛危害。（3）氣象本區(qū)屬大陸性半干燥氣候，夏季炎熱，冬季寒冷，四季分明，最低氣溫-19.9（1971年），最高氣溫43.3（1966年），降雨多集中在79月份，年降雨量333.3908.7mm，平均624.9mm，日最大降雨量達(dá)151.8mm（63年8月8日），年蒸發(fā)量為1393.62313mm，平均2022.3mm，蒸發(fā)量大于降雨量。常年以北和東北風(fēng)較多，一般風(fēng)速23級(jí)，最大11級(jí)（78

10、年6月30日晚）。最大凍土厚為190mm（77年元月）。（4）地震據(jù)焦作市地震辦公室匯集的資料，自1038年1978年6月，發(fā)生的較大地震且對(duì)焦作有影響的共有35次，本區(qū)地震基本烈度為7度。2.3 地質(zhì)構(gòu)造本井田位于焦作煤田中部，具體構(gòu)造位置處于九里山、鳳凰嶺、方莊三條斷層所形成的（韓王演馬九里山等三井田）三角狀斷塊中部，地層走向N50°70°E，傾向SE，傾角414°，一般9°左右，為單斜構(gòu)造。區(qū)內(nèi)構(gòu)造以斷裂為主（圖2-3-1），褶曲僅有寬緩褶曲或波狀起伏現(xiàn)象出現(xiàn)。井田內(nèi)無巖漿巖發(fā)育，演馬莊礦地質(zhì)構(gòu)造綱要圖如圖2-2。井田內(nèi)斷裂全為正斷層，走向多為NE

11、NEE，傾向SESEE，傾角一般為6070°。規(guī)模以小型斷層為主，多分布于井田東部。據(jù)鉆孔及礦井開采資料，全區(qū)共發(fā)現(xiàn)斷層156條。其中，落差大于100m的斷層3條，均在井田南部邊界附近，且西部落差大，往東逐漸變?。?0100m的斷層2條；2050m的斷層5條；520m的斷層22條；小于5m的斷層117條。而小于1.5m的斷層多不切穿煤層。現(xiàn)將該區(qū)主要斷層分?jǐn)⑷缦拢海?）鳳凰嶺斷層（F218）為井田南部邊界斷層，走向近東西，傾向南，傾角70°。區(qū)內(nèi)走向長(zhǎng)大于8km，西部落差180m，向東逐漸變小約為80m，并形成數(shù)條分枝斷裂，如：王母泉斷層（F212）、F215、F216、F

12、217、F219等。該斷層在2-7孔以西由2-5孔及等1勘探線和韓王礦的數(shù)孔控制，東部無鉆探控制，其位置有所擺動(dòng)。（2）馬坊泉斷層（F204）位于井田中部，南起王母泉斷層，北部延伸到九里山井田，走向北35 °東，傾向北西，傾角60°，落差25m左右，延伸長(zhǎng)度大于3000m。該斷層有6-16孔，地震9測(cè)線，802測(cè)線控制。圖2-3-1 演馬莊礦地質(zhì)構(gòu)造綱要圖（3）王母泉斷層（F212）位于井田深部，西起鳳凰嶺斷層，東部延伸到九里山井田深部，走向北60°東，傾向北西，傾向北西，傾角70°左右，落差50120m，延伸長(zhǎng)度大于5公里。該斷層有513 孔，地震9線

13、、802線控制，落差由西向東逐漸變小，已基本控制。（4）F07斷層（推1）位于二水平中部，走向北80°東，傾向南東，傾角64°，落差17m左右，延伸長(zhǎng)度1300m。該斷層有6-8孔，N 132孔揭露7線剖面控制，控制程度較好。（5）F75斷層（推2）位于二水平中部，與F07 平行，走向北50°80°東，傾向南東，傾角64°，落差18m延伸大于2000m，有77孔穿見6-14孔到6-3孔控制及二水平下山巷道遇見，該斷層已控制。2.4 煤系地層演馬莊礦主要含煤地層為太原組和山西組，總厚177.59m，共含煤11層，煤層平均總厚11.0m，含煤系數(shù)6

14、.19%，可采煤層2層，平均厚7.78m，可采含煤系數(shù)4.38%。礦井主要含煤地層柱狀圖見圖2-4-1。（1）上石炭統(tǒng)太原組該組為一套海陸交互相沉積含煤巖系，上限以L9灰?guī)r頂界與山西組分界，下限以一1煤底或菱鐵質(zhì)泥巖與本溪組分界。與下伏地層本溪組呈整合接觸，厚69.0686.75，一般78.83m。下部灰?guī)r含煤段：本段自太原組底界至L5灰?guī)r頂，一般厚37.42m，主要由L1L55層石灰?guī)r組成；L2石灰?guī)r為本區(qū)重要標(biāo)志層之一，其余各層灰?guī)r均在1.502.84m左右，變化較大，本段共含煤5層，一5煤一2煤，其中一2煤（俗稱三煤），全區(qū)較穩(wěn)定，大部可采，平均厚1.20m，其余各煤層較薄，不穩(wěn)定，無開

15、采價(jià)值。中部碎屑巖段：自L5灰?guī)r頂至L7灰?guī)r頂，平均厚15.87m；含灰?guī)r2層（L6、L7），厚1.882.38m，其中L7石灰?guī)r不穩(wěn)定，常相變?yōu)槟噘|(zhì)粉砂或泥巖，含煤2層（一6及一7），其中一6煤層位較穩(wěn)定，多以兩層煤出現(xiàn)（俗稱二煤），單層厚度在0.50m左右，不可采。上部灰?guī)r段：本段自L7灰?guī)r頂至L9灰?guī)r頂，厚度24.54m左右；含L8、L9兩層石灰?guī)r，其中L8石灰?guī)r厚度大，全區(qū)發(fā)育，為本區(qū)重要標(biāo)志層之一，本段含煤2層（一8、一9煤），不可采。圖2-4-1 礦井主要含煤地層柱狀圖（2）二迭系下統(tǒng)山西組該組為本區(qū)主要含煤地層，與下伏太原組呈整合接觸。下自太原組L9石灰?guī)r頂上至砂鍋窯砂巖底界，厚

16、84.36119.20m，平均99.72m。（1）下段（含煤段）：本段（L9頂大占砂巖底）平均厚16.46m；本段含煤2層（二0、二1），其中二1煤（俗稱大煤）位于本段頂部，是本礦主要可采煤層，平均厚6.58m，全區(qū)穩(wěn)定可采。（2）中段（大占砂巖段）：該段平均36.54m，大占砂巖為二1煤層頂板，多為老頂，一般厚15.04m，巖性為灰色、厚層狀，成份以石英為主，為本區(qū)重要標(biāo)志層。大占砂巖之下常為黑色泥巖，砂巖之上常為深灰色砂質(zhì)泥巖，具水平紋理，偶見薄煤一層（二2），極不發(fā)育。2.5煤層本區(qū)二1煤層全區(qū)可采，一2煤層大部可采，其余煤層均不可采。二1煤層為本區(qū)主要可采煤層，其走向N5070

17、6;E，傾向SE，傾角415°，一般9°左右，賦存于山西組底部，上距砂鍋窯砂巖78米左右，下距山西組底界（L9頂）10m左右，距L8灰?guī)r18m左右。煤厚變化不大，薄煤帶（1.70m）僅在局部小范圍分布，其它煤厚均在6.0m左右變化。煤層可采性指數(shù)為100%，變異系數(shù)在20.8以下，二水平及以深，煤厚1.7010.65m，平均6.68m，屬穩(wěn)定煤層。一2煤層賦存于太原組底部，直接頂板為L(zhǎng)2石灰?guī)r，其厚度穩(wěn)定，全區(qū)發(fā)育，大部可采，底板為黑色泥巖或鋁質(zhì)泥巖，多含黃鐵礦結(jié)核。上距二1煤層63.675.7m，下距奧陶系石灰?guī)r8.4627.21m，一般17m左右。井田范圍內(nèi)勘探期間共有

18、55個(gè)見一2 煤層鉆孔，其中可采42孔，不可采13孔，厚度0.702.47m，平均1.20m。煤層中部普遍發(fā)育1層泥巖質(zhì)或炭質(zhì)泥巖夾矸，厚度0.100.50m，一般0.30m左右。一2煤層可采性指數(shù)為76.4%，變異系數(shù)47.7%，為層位穩(wěn)定、大部可采薄中厚煤層，但由于該煤層賦存于L2灰?guī)r與02灰?guī)r之間，水文地質(zhì)條件極為復(fù)雜，在目前條件下尚無開采的可能。2.6礦井開拓、開采礦井主采二1煤層為單一煤層，現(xiàn)開采深度為300m（地面標(biāo)高+115.5m），開拓方式為立井多水平上、下山開拓。一水平大巷標(biāo)高-75m，二水平大巷標(biāo)高-200m，每個(gè)采區(qū)有三條上（下）山，即膠帶運(yùn)輸上（下）山、軌道運(yùn)輸上（下）

19、山和回風(fēng)上（下）山，均布置在煤層頂板巖層中。其中軌道上（下）山和膠帶運(yùn)輸上（下）山為進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)上（下）山為專用回風(fēng)。根據(jù)演馬莊礦20142016年采掘接替計(jì)劃：22下段采區(qū)、22采區(qū)、21下山采區(qū)關(guān)閉，礦井剩余可采儲(chǔ)量121.99萬噸，2014年2015年安排2個(gè)采煤隊(duì)回采，一個(gè)采煤隊(duì)在27采區(qū)及27下段采區(qū)回采，另一個(gè)采煤隊(duì)在25采區(qū)及東四采區(qū)回采，2014年27下山采區(qū)暫緩開拓（現(xiàn)已延伸到-350m標(biāo)高）。2014年工作面回采情況：27131（上段）工作面于2014年3月采完，二五軌道煤柱下部（頂）正在回采， 27131（下段）正在安裝支架準(zhǔn)備回采。2.7礦井通風(fēng)、瓦斯演馬莊礦共有5個(gè)井筒

20、，主、副井和東四斜井進(jìn)風(fēng)，東、西兩個(gè)風(fēng)井回風(fēng)，由于礦井采掘地區(qū)優(yōu)化，西風(fēng)井于2013年7月份停止運(yùn)行。目前，礦井總進(jìn)風(fēng)量8309m3/min，總回風(fēng)量為8513m3/min，礦井有效風(fēng)量為7636m3/min，有效風(fēng)量率91.90%，礦井等積孔3.60m2。東風(fēng)井安裝兩臺(tái)BDK-8-NO28型對(duì)旋式通風(fēng)機(jī)，風(fēng)葉角度均為-3°，雙級(jí)運(yùn)轉(zhuǎn)，配備南陽(yáng)防爆集團(tuán)公司生產(chǎn)的YBF630-8型400kW電動(dòng)機(jī)，工作風(fēng)量8668m3/min，負(fù)壓2200Pa。礦井采區(qū)均有較完整的通風(fēng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了分區(qū)通風(fēng)，采區(qū)實(shí)現(xiàn)了“兩進(jìn)一回”比較可靠的通風(fēng)系統(tǒng)，采掘工作面全部實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立的進(jìn)回風(fēng)系統(tǒng)。演馬莊礦主采二1

21、煤層瓦斯含量8.27m3/t25.31m3/t，瓦斯壓力0.481.22MPa，煤的堅(jiān)固性系數(shù)0.161.27，煤層透氣性系數(shù)0.20.457 m2/MPa2·d。演馬莊礦二1煤層瓦斯基本參數(shù)測(cè)定情況如下表2-7-1所示。表2-7-1 演馬莊礦瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)表采區(qū)名稱瓦斯含量（m3/t）瓦斯壓力(MPa)煤層透氣性系數(shù)（m2/MPa2·d）衰減系數(shù)（ d-1 ）25采區(qū)16.120.10.610.740.20.310.01260.025827采區(qū)13.8816.450.610.850.30.4570.01970.038927下段采區(qū)13.2718.590.611.2

22、20.230.410.02020.033627下山采區(qū)8.2725.310.481.220.230.410.02130.0356自建井至今共發(fā)生煤與瓦斯突出39次，始突標(biāo)高-50m，其中頂層煤巷掘進(jìn)工作面35次，頂層采煤工作面4次，突出煤量在500噸以上的大型突出2次。1975年石門揭煤期間發(fā)生的突出在焦作礦區(qū)同類型突出中強(qiáng)度最大，突出煤量1500噸、突出瓦斯量44萬m3。大型突出平均突出煤量1016t/次，突出瓦斯量238600m3/次；突出煤量在100t499t之間的次大型突出14次，平均突出煤量216t/次，突出瓦斯量26757 m3/次。3項(xiàng)目實(shí)施方案根據(jù)演馬莊礦煤層開采客觀條件和瓦斯

23、災(zāi)害治理技術(shù)，分別對(duì)煤與瓦斯突出災(zāi)害監(jiān)控預(yù)警技術(shù)、深孔瓦斯含量快速測(cè)定技術(shù)及配套管理體系、鉆孔及坑道突出危險(xiǎn)區(qū)透視技術(shù)、導(dǎo)向槽定向水力壓穿防突技術(shù)與裝備和單一煤層“兩個(gè)四位一體”綜合防治煤與瓦斯突出技術(shù)體系建設(shè)匯編進(jìn)行工程示范，最終完成各項(xiàng)技術(shù)在演馬莊礦的示范應(yīng)用，形成適用于單一煤層開采條件的突出防治關(guān)鍵技術(shù)?？傮w技術(shù)路線圖如圖3-1。圖3-1 總體技術(shù)路線3.1煤與瓦斯突出災(zāi)害監(jiān)控預(yù)警技術(shù)示范應(yīng)用演馬莊礦前期已經(jīng)進(jìn)行了煤與瓦斯突出綜合預(yù)警技術(shù)研究，建立有煤與瓦斯突出綜合預(yù)警系統(tǒng)，為煤與瓦斯突出突出災(zāi)害監(jiān)控預(yù)警技術(shù)的應(yīng)用示范提供了良好的基礎(chǔ)。本次將在演馬莊礦已有的煤與瓦斯突出綜合預(yù)警系統(tǒng)基礎(chǔ)上

24、，一方面對(duì)綜合預(yù)警數(shù)據(jù)庫(kù)及預(yù)警平臺(tái)進(jìn)行升級(jí)改造，使其滿足監(jiān)控預(yù)警需求，另一方面將對(duì)瓦斯參數(shù)自動(dòng)獲取、突出參數(shù)自動(dòng)獲取、物探信息獲取等技術(shù)進(jìn)行集成，構(gòu)建起煤與瓦斯突出監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)；同時(shí)依據(jù)現(xiàn)有演馬莊礦二1賦存情況，掌握其瓦斯賦存規(guī)律，編繪演馬莊礦二1煤層的瓦斯地質(zhì)圖。煤與瓦斯突出災(zāi)害監(jiān)控預(yù)警技術(shù)應(yīng)用示范的總體方案如圖3-1-1。圖3-1-1 煤與瓦斯突出監(jiān)控預(yù)警技術(shù)示范方案3.1.1預(yù)警數(shù)據(jù)庫(kù)及預(yù)警平臺(tái)升級(jí)改造（1）綜合預(yù)警數(shù)據(jù)庫(kù)升級(jí)在分析研究演馬莊礦現(xiàn)有的突出預(yù)警綜合數(shù)據(jù)庫(kù)存在的問題與不足基礎(chǔ)上，基于監(jiān)控預(yù)警數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求，采用面向主題的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)模式，設(shè)計(jì)各主題數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模式，編制數(shù)據(jù)字典；然后

25、基于監(jiān)控預(yù)警模型需要，設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)挖掘模型，據(jù)此設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)過程、函數(shù)；最后根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯模式，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)物理數(shù)據(jù)庫(kù)，并進(jìn)一步測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)性能、完備性、安全性。（2）預(yù)警平臺(tái)升級(jí)根據(jù)煤與瓦斯突出災(zāi)害監(jiān)控預(yù)警功能需求，結(jié)合各相關(guān)動(dòng)態(tài)參數(shù)在平臺(tái)上展現(xiàn)方式要求，對(duì)演馬莊礦現(xiàn)有的綜合預(yù)警平臺(tái)進(jìn)行升級(jí)改造，實(shí)現(xiàn)煤與瓦斯突出災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警功能（如圖3-1-2所示）。圖3-1-2 監(jiān)控預(yù)警平臺(tái)界面3.1.2突出災(zāi)害相關(guān)信息在線監(jiān)測(cè)及自動(dòng)獲取技術(shù)應(yīng)用示范煤與瓦斯突出監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)如圖3-1-3所示，各種監(jiān)測(cè)信息分別通過不同的途徑上傳到監(jiān)控預(yù)警信息采集服務(wù)器，經(jīng)采集服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合后進(jìn)一步上傳到監(jiān)控

26、預(yù)警服務(wù)器。監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)的這種結(jié)構(gòu)，一方面有助于系統(tǒng)的擴(kuò)展，以后可將更多的信息納入監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，另一方面有助于監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)的安全。圖3-1-3 煤與瓦斯突出監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)圖3.1.2.1瓦斯參數(shù)自動(dòng)獲取技術(shù)應(yīng)用示范首先，對(duì)焦煤煤研所瓦斯參數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的DGC瓦斯含量快速測(cè)定裝置的數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行升級(jí)，添加突出災(zāi)害監(jiān)控預(yù)警所需指標(biāo)的錄入和管理窗口；然后，通過局域網(wǎng)將DGC數(shù)據(jù)分析主機(jī)與演馬莊信息采集服務(wù)器連接，實(shí)現(xiàn)兩者之間的信息交互。升級(jí)后的煤層瓦斯含量直接測(cè)定數(shù)據(jù)分析軟件的數(shù)據(jù)上傳界面如圖3-1-4所示。煤層瓦斯含量測(cè)定完成后，讀取信息采集服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中工作面基礎(chǔ)信息并與之匹配后，將

27、煤層瓦斯含量測(cè)定信息自動(dòng)依次上傳到信息采集數(shù)據(jù)庫(kù)和監(jiān)控預(yù)警數(shù)據(jù)庫(kù)中，從而實(shí)現(xiàn)煤層瓦斯含量測(cè)定信息的自動(dòng)獲取。圖3-1-4 煤層瓦斯含量測(cè)定數(shù)據(jù)分析軟件數(shù)據(jù)上傳界面3.1.2.2突出參數(shù)自動(dòng)獲取技術(shù)應(yīng)用示范直接應(yīng)用重慶院“十二五”研制的WTC突出參數(shù)測(cè)定儀和配套的數(shù)據(jù)管理軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)WTC數(shù)據(jù)的自動(dòng)獲取。新研制的WTC突出參數(shù)測(cè)定儀與原來的相比，增加了無線數(shù)據(jù)接口硬件電路，改寫嵌入式單片機(jī)軟件，改造儀器外殼，使其可以在井下通過無線基站與礦井環(huán)網(wǎng)連接，將測(cè)定的鉆孔編號(hào)、鉆孔深部、突出參數(shù)等信息傳輸?shù)降孛鎃TC上傳主機(jī)數(shù)據(jù)管理軟件的數(shù)據(jù)庫(kù)中。WTC上傳主機(jī)通過局域網(wǎng)與信息采集服務(wù)器連接，數(shù)據(jù)管理軟件

28、將用戶錄入的基本信息和WTC測(cè)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合后自動(dòng)上傳到信息采集服務(wù)器的信息采集數(shù)據(jù)庫(kù)，并進(jìn)一步上傳至監(jiān)控預(yù)警數(shù)據(jù)庫(kù)中，從而實(shí)現(xiàn)突出參數(shù)的自動(dòng)獲取。WTC配套的數(shù)據(jù)管理分析軟件主界面如圖3-1-5所示。圖3-1-5 WTC配套的數(shù)據(jù)管理分析軟件主界面3.1.2.3鉆孔軌跡監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用示范鉆孔軌跡監(jiān)測(cè)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)選擇在與井下交換機(jī)距離接近的地點(diǎn)進(jìn)行。首先，組建信息傳輸網(wǎng)絡(luò)。在鉆機(jī)附件布置電源、數(shù)據(jù)采集器、防爆計(jì)算機(jī)；在鉆場(chǎng)附近布置無線基站，并通過光纖或網(wǎng)線將無線基站與井下交換機(jī)連接；在地面布置鉆孔軌跡監(jiān)測(cè)服務(wù)器、工控機(jī)和客戶端，并通過局域網(wǎng)與監(jiān)控預(yù)警信息采集服務(wù)器連接，最終構(gòu)建起鉆孔軌跡監(jiān)測(cè)信息

29、傳輸網(wǎng)絡(luò)（如圖3-1-6所示）。鉆孔軌跡數(shù)據(jù)通過安裝于防爆計(jì)算機(jī)的上傳軟件（如圖3-1-7所示）、采集器、基站、井下環(huán)網(wǎng)、鉆孔軌跡監(jiān)測(cè)服務(wù)器和監(jiān)控預(yù)警信息采集服務(wù)器，到達(dá)鉆機(jī)地面監(jiān)測(cè)客戶端和監(jiān)控預(yù)警服務(wù)器。圖3-1-6 鉆孔軌跡地面監(jiān)測(cè)信息傳輸網(wǎng)絡(luò)圖3-1-7 鉆孔軌跡上傳軟件界面第二，組裝鉆孔軌跡測(cè)量裝置。利用1根演馬莊礦現(xiàn)有的73mm×1000mm鉆桿，加工轉(zhuǎn)接頭；改裝試驗(yàn)用73mm×1000mm鉆桿；將探管安裝于無磁鉆桿內(nèi)，并依此連接鉆頭、轉(zhuǎn)接頭、無磁鉆桿、轉(zhuǎn)接頭、改裝后的普通73mm鉆桿，最終構(gòu)建起鉆孔軌跡測(cè)量裝置（如圖3-1-8所示）。圖3-1-8 鉆孔軌跡測(cè)量裝

30、置結(jié)構(gòu)示意圖第三，鉆孔軌跡地面監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)構(gòu)建在地面鉆孔軌跡監(jiān)測(cè)服務(wù)器安裝鉆孔軌跡監(jiān)測(cè)服務(wù)，在客戶端電腦安裝鉆機(jī)地面監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)系統(tǒng)軟件，并進(jìn)行配置，構(gòu)建起鉆孔軌跡地面監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)。鉆機(jī)地面監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)軟件界面如圖3-1-9所示。圖3-1-9 鉆機(jī)地面監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)界面最后，按照制定的操作規(guī)程和安全措施，在實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)施工鉆孔，并利用建立起的鉆孔軌跡地面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)鉆孔軌跡進(jìn)行監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)。3.1.2.4采掘進(jìn)度在線監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用示范采掘進(jìn)度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基本原理是利用激光測(cè)距儀對(duì)工作面與測(cè)距儀之間距離進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并借助礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)將距離監(jiān)測(cè)信息上傳致監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)服務(wù)器，配套的采掘進(jìn)度管理分析軟件根據(jù)

31、距離監(jiān)測(cè)信息，結(jié)合傳感器安裝位置和安裝狀態(tài)，實(shí)時(shí)分析工作面空間位置，實(shí)現(xiàn)采掘進(jìn)度的在線監(jiān)測(cè)，同時(shí)將監(jiān)測(cè)信息上傳到監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)。激光測(cè)距儀和采掘進(jìn)度管理分析軟件分別如圖3-1-10和圖3-1-11所示。圖3-1-10 激光測(cè)距儀器圖3-1-11 采掘進(jìn)度管理分析軟件界面采掘進(jìn)度監(jiān)測(cè)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)選擇在與井下分站距離接近的掘進(jìn)工作面進(jìn)行。首先，激光測(cè)距儀安裝。按照操作說明書在實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)安裝激光測(cè)距儀，并測(cè)量和記錄激光測(cè)距儀安裝位置和安裝狀態(tài)（方位角、傾角等），安裝地點(diǎn)應(yīng)選擇在頂板完整、支護(hù)良好、無滴水的地方；根據(jù)井下實(shí)際供電環(huán)境，安裝配套電源，布置供電電纜，實(shí)現(xiàn)激光測(cè)距儀器的供電。第二，信息傳輸網(wǎng)絡(luò)組建

32、。在實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)布置通信電纜，將激光測(cè)距儀與分站連接，使激光測(cè)距儀接入礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)。距離監(jiān)測(cè)信息經(jīng)井下環(huán)網(wǎng)上傳到地面安全監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器。第三，采掘進(jìn)度監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)構(gòu)建。在地面安裝客戶端電腦，通過礦井局域網(wǎng)與礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器、監(jiān)控預(yù)警服務(wù)器連接，實(shí)現(xiàn)之間的信息傳輸；在客戶端電腦安裝和配置采掘進(jìn)度管理分析軟件，實(shí)現(xiàn)從安全監(jiān)控服務(wù)器對(duì)距離監(jiān)測(cè)信息的實(shí)時(shí)讀取，以及對(duì)采掘進(jìn)度信息向監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)的實(shí)時(shí)上傳，構(gòu)建起采掘進(jìn)度監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)。第四，采掘進(jìn)度監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。按照操作說明書要求，對(duì)激光測(cè)距傳感器進(jìn)行供電，進(jìn)行采掘進(jìn)度監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過程中，安排專人對(duì)激光測(cè)距儀鏡頭進(jìn)行維護(hù)。3.1.

33、2.5地質(zhì)構(gòu)造探測(cè)異常數(shù)據(jù)獲取技術(shù)示范應(yīng)用地質(zhì)構(gòu)造探測(cè)異常數(shù)據(jù)的獲取是通過專門的物探信息上傳軟件實(shí)現(xiàn)的。在演馬莊礦安裝一臺(tái)普通辦公電腦作為物探數(shù)據(jù)上傳主機(jī)，并在其中安裝物探信息上傳軟件，并通過局域網(wǎng)與監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)的信息采集服務(wù)器連接，構(gòu)建起地質(zhì)構(gòu)造探測(cè)信息上傳網(wǎng)路，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)構(gòu)造探測(cè)結(jié)果的自動(dòng)上傳（如圖3-1-12所示）。圖3-1-12 地質(zhì)構(gòu)造探測(cè)異常數(shù)據(jù)獲取3.1.3瓦斯地質(zhì)圖優(yōu)化更新采用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、理論分析、實(shí)驗(yàn)室研究、規(guī)律總結(jié)、指標(biāo)體系考察、軟件適應(yīng)性功能開發(fā)和現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證相結(jié)合的研究方法。在瓦斯地質(zhì)相關(guān)理論、煤與瓦斯突出防治理論相關(guān)技術(shù)的指導(dǎo)下，結(jié)合演馬莊煤礦實(shí)際情況，研究適合于演馬莊煤礦的

34、瓦斯賦存規(guī)律。瓦斯賦存理論研究技術(shù)路線如圖3-1-14所示。（1）瓦斯地質(zhì)構(gòu)造單元?jiǎng)澐置簩又型咚沟谋４鏍顩r主要取決于瓦斯向地表的運(yùn)移條件和煤層儲(chǔ)存瓦斯的性能，而這方面的主要影響因素取決于煤層的埋藏地質(zhì)條件，即地質(zhì)構(gòu)造。因此首先從地質(zhì)構(gòu)造入手，分析演馬莊煤礦區(qū)域瓦斯地質(zhì)構(gòu)造種類，對(duì)礦區(qū)構(gòu)造形態(tài)進(jìn)行劃分歸類；褶皺構(gòu)造與瓦斯賦存的關(guān)系、斷裂構(gòu)造與瓦斯賦存的關(guān)系、構(gòu)造組合與瓦斯賦存的關(guān)系，根據(jù)構(gòu)造與瓦斯賦存之間關(guān)系，對(duì)演馬莊煤礦區(qū)域瓦斯地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行劃分。褶皺構(gòu)造閉合而完整的背斜或穹隆又覆蓋不透氣的地層是良好的儲(chǔ)瓦斯構(gòu)造，在其軸部煤層內(nèi)往往積存高壓瓦斯，形成“氣頂”。在傾伏背斜的軸部，通常也比相同埋深的

35、翼部瓦斯含量高。但是當(dāng)背斜軸的頂部巖層為透氣巖層或因張力形成連通地面的裂隙時(shí)，瓦斯會(huì)大量流失，軸部瓦斯含量反而比翼部小。圖3-1-14 控制瓦斯賦存的關(guān)鍵地質(zhì)體理論向斜構(gòu)造一般軸部的瓦斯含量比翼部高，這是因?yàn)檩S部巖層受到強(qiáng)力擠壓，圍巖的透氣性會(huì)變得很低，因此有利于在向斜的軸部地區(qū)封存較多的瓦斯。但是在開采高透氣性煤層時(shí)，在向斜軸部相對(duì)瓦斯涌出量反而比翼部低，這是因?yàn)殚_采越接近向斜軸部，瓦斯補(bǔ)給區(qū)域越來越狹小，補(bǔ)給瓦斯量越來越枯竭，以及向斜軸部裂隙較發(fā)育，煤巖透氣性較好，有利于軸部瓦斯逃逸的緣故。受構(gòu)造影響形成煤層局部變厚的大煤包也會(huì)出現(xiàn)瓦斯含量增高現(xiàn)象。這是因?yàn)槊喊車跀D壓構(gòu)造應(yīng)力作用下，煤

36、層被壓薄，形成對(duì)大煤包封閉的條件，有利于瓦斯的封存。同理，由兩條封閉性斷層與致密巖層封閉的地壘或地塹構(gòu)造也能成為瓦斯含量增高區(qū)，特別是地壘構(gòu)造由于往往有深部供氣來源，瓦斯含量可能會(huì)明顯增大。斷層斷層對(duì)煤層瓦斯含量的影響比較復(fù)雜，一方面要看斷層的封閉性，另一方面還要看與煤層接觸的對(duì)盤巖層的透氣性。開放性斷層（張性、張扭性和導(dǎo)水?dāng)鄬樱┎徽撈渑c地表是否直接相通，都會(huì)引起斷層附近煤層瓦斯含量的降低，當(dāng)與煤層接觸的對(duì)盤巖層透氣性大時(shí)，瓦斯含量降低的幅度更大。封閉性斷層（壓性、壓扭性和不導(dǎo)水性）而且與煤層接觸的對(duì)盤巖層透氣性低時(shí)，可以阻止煤層瓦斯的排放，在這種條件下，煤層具有較高的瓦斯含量。如果斷層規(guī)模很

37、大，斷距很長(zhǎng)時(shí)，一般與煤層接觸的對(duì)盤巖層屬于致密不透氣的概率會(huì)很少，所以大斷層往往會(huì)出現(xiàn)一定寬度的瓦斯排放帶，這個(gè)帶內(nèi)瓦斯含量很低。由于斷層集中應(yīng)力帶的影響，距斷層一定距離的巖層與煤層的透氣性因受擠壓而降低，故出現(xiàn)瓦斯含量增高區(qū)。（2）煤層瓦斯多元信息獲取采用多元信息融合方式系統(tǒng)掌握煤層瓦斯參數(shù)：主要包括實(shí)測(cè)瓦斯含量、瓦斯壓力、K1-P關(guān)系反算模型，地勘數(shù)據(jù)校正等多手段掌握煤層瓦斯參數(shù)。煤樣實(shí)驗(yàn)室分析采用刻槽法在現(xiàn)場(chǎng)采集全煤樣和軟煤樣，進(jìn)行煤層實(shí)驗(yàn)室測(cè)定，其實(shí)驗(yàn)室分析指標(biāo)包括煤的工業(yè)分析，瓦斯吸附常數(shù)、煤的孔隙率的測(cè)定煤的孔隙率、煤的工業(yè)分析、吸附指標(biāo)、瓦斯突出指標(biāo)P、f、 K1-P關(guān)系曲線等

38、。為了考察井田范圍內(nèi)煤層瓦斯基本參數(shù)的分布規(guī)律，需要在大范圍內(nèi)有代表性地采取多組煤樣進(jìn)行試驗(yàn)分析。已有瓦斯參數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析充分利用演馬莊煤礦已有數(shù)據(jù)，豐富瓦斯地質(zhì)圖內(nèi)容，演馬莊煤礦已經(jīng)在井田開拓范圍內(nèi)大面積進(jìn)行了瓦斯壓力、煤層瓦斯含量參數(shù)的測(cè)定，積累了豐富的數(shù)據(jù)，因此，需要對(duì)已有的瓦斯含量、瓦斯壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)的整理分析。地勘鉆孔瓦斯含量修正收集演馬莊煤礦已有的地面鉆井瓦斯含量數(shù)據(jù)，對(duì)比地勘鉆孔瓦斯含量數(shù)據(jù)與間接法或者直接法瓦斯含量直接的差異性，對(duì)地勘數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)的修正，將修正后的數(shù)據(jù)用于開拓前瓦斯賦存規(guī)律研究。瓦斯解吸還原及K1-P法這一方法的基本原理是：在現(xiàn)場(chǎng)采取煤體深部未風(fēng)化煤樣，并及時(shí)測(cè)

39、定其瓦斯解吸指標(biāo)，重慶煤科院主要測(cè)定K1值。再到實(shí)驗(yàn)室多次對(duì)煤樣進(jìn)行不同瓦斯壓力Pi下的瓦斯吸附，并重新測(cè)定各種狀態(tài)下的解吸指標(biāo)K1i，然后對(duì)多組（Pi、K1i）進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，擬合K1-P關(guān)系曲線和關(guān)系表達(dá)式。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定的煤樣K1值，以K1-P關(guān)系曲線或表達(dá)式來確定相應(yīng)的煤層瓦斯壓力值，即得到煤樣在原賦存狀態(tài)下的煤層瓦斯壓力。此方法要求在原始煤層中采取未風(fēng)化煤體軟分層煤樣，并及時(shí)測(cè)定其K1值，對(duì)煤樣采取地點(diǎn)、采樣時(shí)間、采樣標(biāo)高、K1值等作詳細(xì)記錄，然后送重慶煤科院進(jìn)行K1-P關(guān)系測(cè)定。（3）瓦斯賦存模型建立分析煤層瓦斯賦存受地質(zhì)構(gòu)造、蓋層、煤層賦存狀態(tài)及煤質(zhì)、水文地質(zhì)、巖漿巖侵入等影響，通過

40、井下實(shí)測(cè)瓦斯含量或壓力與各因素的定量關(guān)系，通過單因素、多因素分析，建立瓦斯賦存多元線性回歸模型數(shù)學(xué)模型。瓦斯賦存模型確定流程圖如圖3-1-15所示。圖3-1-15 瓦斯賦存模型確定流程圖（4）瓦斯地質(zhì)圖的編繪根據(jù)以上幾方面研究，確定出演馬莊煤礦各控制性地質(zhì)構(gòu)造對(duì)瓦斯賦存影響；煤層埋深與煤層瓦斯賦存之間的關(guān)系，利用間接法基礎(chǔ)工程，以測(cè)定的瓦斯賦存結(jié)果作為關(guān)鍵點(diǎn)，以直接法基礎(chǔ)工程測(cè)定的瓦斯賦存為主要點(diǎn)，以其他指標(biāo)為輔助點(diǎn)，構(gòu)架演馬莊煤礦瓦斯賦存的網(wǎng)絡(luò)，利用專業(yè)瓦斯地質(zhì)圖軟件編繪演馬莊煤礦的瓦斯含量、瓦斯壓力、地質(zhì)構(gòu)造等圖件。根據(jù)所編瓦斯地質(zhì)圖鑒的種類和要求，對(duì)有關(guān)的瓦斯和地質(zhì)方面的資料分別進(jìn)行收集

41、歸納。系統(tǒng)整理和統(tǒng)計(jì)分析內(nèi)容如下：瓦斯資料整理收集整理編圖范圍內(nèi)各鉆孔的實(shí)測(cè)煤層瓦斯含量資料，勘探鉆孔瓦斯資料，分別列表登記，并填在平面圖上；系統(tǒng)整理礦井瓦斯涌出資料，收集歷年瓦斯鑒定資料、礦井瓦斯日?qǐng)?bào)表和通風(fēng)月（旬）報(bào)表，按旬、月平均瓦斯涌出量建立臺(tái)帳，并收集礦井交換圖和產(chǎn)量報(bào)表配合適用。參照地質(zhì)添圖的方法，把各項(xiàng)瓦斯資料填繪在采掘工程平面圖上；整理礦井歷年的突出資料，如突出點(diǎn)編號(hào)、坐標(biāo)、突出類型、突出強(qiáng)度、突出瓦斯量、突出孔洞特征、突出點(diǎn)地質(zhì)特征、突出原因等，并逐點(diǎn)填寫卡片并列表登記，按坐標(biāo)展繪；對(duì)突出預(yù)測(cè)指標(biāo)K1值詳細(xì)查詢，取采掘巷道內(nèi)的分段數(shù)據(jù)進(jìn)行登記，換算成瓦斯壓力及瓦斯含量登記的瓦

42、斯地質(zhì)圖上；對(duì)打鉆噴孔煤層瓦斯壓力測(cè)試資料進(jìn)行歸納等。地質(zhì)資料整理按照影響瓦斯形成和保存的地質(zhì)條件及控制煤層瓦斯賦存規(guī)律的地質(zhì)因素分項(xiàng)進(jìn)行整理，主要有：煤巖系特征，煤層圍巖巖性及其變化，區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造和井田地質(zhì)構(gòu)造，煤層厚度及變化，煤的變質(zhì)程度，煤層產(chǎn)狀變化，煤體結(jié)構(gòu)其它地質(zhì)條件等，重點(diǎn)包括a井上下對(duì)照地形圖；b煤層底板等高線圖；c實(shí)測(cè)煤層瓦斯基本參數(shù)；d突出事故記錄資料；e煤層賦存參數(shù)；f煤層頂?shù)装鍘r性。瓦斯地質(zhì)綜合分析影響瓦斯賦存和突出的地質(zhì)因素很多，但是起主導(dǎo)作用的因素隨礦井地質(zhì)條件的差異而有區(qū)別。所以必須定性分析與瓦斯賦存和突出分布有關(guān)的各項(xiàng)地質(zhì)因素，再?gòu)闹T項(xiàng)地質(zhì)因素中篩選出起主導(dǎo)作用的

43、因素，并在圖上給予重點(diǎn)表示。合理的編圖方法演馬莊煤礦原則上使用比較成功的地質(zhì)編圖的基本原理和方法，結(jié)合使用先進(jìn)的煤層瓦斯動(dòng)力防治預(yù)警編圖軟件。編圖步驟是：整理資料、綜合分析、展繪第一性質(zhì)資料、分項(xiàng)勾繪各種等值線、進(jìn)行瓦斯區(qū)域和地質(zhì)區(qū)劃，并劃分瓦斯地質(zhì)單元。編圖時(shí)做到點(diǎn)、線、面三者有機(jī)結(jié)合，適當(dāng)決定資料的取舍。圖紙上有一定數(shù)量的充實(shí)可靠的各種實(shí)際材料點(diǎn)。瓦斯地質(zhì)圖的成果通過編圖要反映出地質(zhì)背景下瓦斯與地質(zhì)因素的內(nèi)在聯(lián)系，做到認(rèn)識(shí)瓦斯地質(zhì)規(guī)律、進(jìn)行礦井及采掘工作面瓦斯涌出預(yù)測(cè)和瓦斯突出預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的依據(jù)。3.2深孔瓦斯含量快速測(cè)定技術(shù)及配套管理體系應(yīng)用示范3.2.1研究?jī)?nèi)容（1）取樣裝置適用性研究對(duì)深

44、孔快速取樣裝置的適用性進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，得出符合演馬莊礦煤層條件的深孔壓風(fēng)快速取樣技術(shù)。（2）損失量修正研究研究符合演馬莊礦煤層條件的損失量修正方法。（3）管理方法研究演馬莊礦瓦斯含量直接測(cè)定技術(shù)的操作規(guī)范，并編制演馬莊礦瓦斯含量直接測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)和作業(yè)指導(dǎo)書。演馬莊礦深孔瓦斯含量測(cè)定研究技術(shù)路線圖如圖3-2-1所示。圖3-2-1 演馬莊礦深孔瓦斯含量快速測(cè)定技術(shù)及配套管理體系技術(shù)路線圖3.2.2演馬莊礦瓦斯基本參數(shù)測(cè)定3.2.2.1瓦斯基本參數(shù)測(cè)的目的、要求根據(jù)煤礦安全規(guī)程和煤礦井下煤層瓦斯壓力的直接測(cè)定方法（行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)AQ/1047-2007）的有關(guān)規(guī)定，結(jié)合礦井巷道布置情況，進(jìn)行相關(guān)參數(shù)測(cè)定。測(cè)試內(nèi)

45、容：本次基本參數(shù)采用在實(shí)驗(yàn)室及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定相結(jié)合的方法，測(cè)定二1煤層的瓦斯壓力P、瓦斯含量、煤的堅(jiān)固性系數(shù)、瓦斯放散初速度P、吸附常數(shù)、工業(yè)性分析、真假比重、孔隙率等相關(guān)參數(shù)。其測(cè)試的目的和要求為：掌握試驗(yàn)區(qū)域瓦斯基本參數(shù)情況，為礦井提供針對(duì)性的數(shù)據(jù)；要求瓦斯含量取樣均采用重慶煤科院專用取樣設(shè)備，以保證含量測(cè)定的準(zhǔn)確性；為瓦斯含量損失量修正提供壓力基礎(chǔ)數(shù)據(jù)； 在合適的測(cè)壓鉆孔中取樣測(cè)定其瓦斯含量及其他相關(guān)參數(shù)；在具備條件的地點(diǎn)施工測(cè)壓鉆孔，現(xiàn)場(chǎng)直接測(cè)定二1煤層的瓦斯壓力，并計(jì)算煤層瓦斯含量；在不具備施工測(cè)壓鉆孔的條件下，采用DGC型瓦斯含量直接測(cè)定裝置測(cè)定二1煤層瓦斯含量。3.2.2.2煤層瓦斯壓

46、力測(cè)定煤層瓦斯壓力測(cè)定方法本次二1煤層原始瓦斯壓力直接測(cè)定方法按照煤礦井下煤層瓦斯壓力的直接測(cè)定方法（AQ/T1024-2007）的規(guī)定進(jìn)行。采用主動(dòng)式測(cè)壓，測(cè)壓工作需要的主要材料有425標(biāo)號(hào)水泥、U型膨脹劑、4分鍍鋅鋼管、管接頭、壓力表接頭、壓力表等。根據(jù)演馬莊礦現(xiàn)有巷道布置情況，本次所有測(cè)壓鉆孔均為下向孔。測(cè)壓孔施工結(jié)束后，將測(cè)壓管安裝在鉆孔中預(yù)定的封孔深度，并安好注漿管，根據(jù)封孔深度確定水泥的數(shù)量，并按一定比例配制成水泥漿，用注漿泵一次連續(xù)將水泥漿注入孔內(nèi)，封孔完成24小時(shí)后，通過高壓針型閥的三通在測(cè)壓管上連接壓力表，壓力表連接必須用密封帶或密封墊密封，用管鉗和扳手?jǐn)Q緊。然后通過紫銅管與

47、高壓針型閥和氮?dú)鉁p壓閥連接，打開氮?dú)馄块_關(guān)，開始注氮。注氮結(jié)束后，指定專人每天觀測(cè)和記錄壓力表讀數(shù)。壓力表讀數(shù)穩(wěn)定后即可結(jié)束測(cè)壓工作。拆卸壓力表時(shí)，如果鉆孔內(nèi)有水，需要收集、測(cè)量鉆孔水量，對(duì)瓦斯壓力測(cè)定結(jié)果進(jìn)行修正。封孔示意圖見圖3-2-2所示。測(cè)壓鉆孔布置按照煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)煤礦井下煤層瓦斯壓力的直接測(cè)定方法（AQ/1047-2007）中有關(guān)測(cè)壓鉆孔的要求，并結(jié)合現(xiàn)有的巷道布置，在以下地點(diǎn)布置測(cè)壓鉆孔。在二七下山回風(fēng)布置4個(gè)下向穿層鉆孔，鉆孔編號(hào)1#、2#、3#、4#；在二七下山軌道布置2個(gè)下向穿層鉆孔，鉆孔編號(hào)5#、6#。 圖3-2-2 穿層下向測(cè)壓鉆孔封孔示意圖測(cè)壓鉆孔設(shè)計(jì)參數(shù)見表3-2-1

48、，鉆孔位置布置圖如圖3-2-33-2-5。表3-2-1 測(cè)壓鉆孔設(shè)計(jì)參數(shù)表鉆孔位置鉆孔編號(hào)鉆孔方位角（°）鉆孔傾角（°）預(yù)計(jì)巖孔長(zhǎng)度（m）預(yù)計(jì)終孔長(zhǎng)度（m）備注二七下山回風(fēng)1#210-4521282#120-4521283#210-4521284#120-452128二七下山軌道5#35-4521286#35-452128說明：1、在鉆孔施工過程中可根據(jù)巷道斷面及施工條件選擇適當(dāng)位置施工； 2、嚴(yán)格按照鉆孔設(shè)計(jì)施工，并詳細(xì)記錄巖孔段、煤孔段長(zhǎng)度，打鉆過程中的噴孔、吸鉆、抱鉆等異?，F(xiàn)象，若遇鉆孔終孔深度與設(shè)計(jì)深度相差較大（一般不超過2m），必須及時(shí)向地面相關(guān)負(fù)責(zé)人匯報(bào)。 圖3

49、-2-3 1#、2#測(cè)壓鉆孔布置圖圖3-2-4 3#、4#測(cè)壓鉆孔布置圖圖3-2-5 5#、6#測(cè)壓鉆孔布置圖鉆孔施工鉆孔的開孔位置應(yīng)選擇在煤壁或巖石完整的位置；鉆孔施工實(shí)際揭露數(shù)據(jù)可能因地質(zhì)情況、煤層賦存的變化以及鉆孔施工中傾角和方位角的誤差而與設(shè)計(jì)參數(shù)有所出入。因此，鉆孔施工嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)鉆孔參數(shù)進(jìn)行，并保證鉆孔平直、孔形完整。在鉆孔施工中，詳細(xì)記錄鉆孔實(shí)際方位角、傾角、孔深、以及開孔時(shí)間、終孔時(shí)間等參數(shù)，并觀察、記錄鉆孔瓦斯異?，F(xiàn)象；并按表3-2-2所示格式詳細(xì)記錄。表3-2-2 測(cè)壓鉆孔施工參數(shù)記錄表鉆孔編號(hào)鉆孔參數(shù)巖孔長(zhǎng)度（m）煤孔長(zhǎng)度（m）施工時(shí)間傾角(°)方位角(

50、6;)孔長(zhǎng)(m)開孔見煤終孔封孔封孔質(zhì)量的好壞是確保鉆孔準(zhǔn)確測(cè)定煤層瓦斯壓力的重要因素，本次所有測(cè)壓鉆孔均為下向鉆孔，孔內(nèi)有巖層水，因此為了提高封孔質(zhì)量，本次采用擋板+水泥砂漿+速凝劑封孔，加快水泥凝固時(shí)間，提高封孔質(zhì)量。在鉆孔施工完成，將準(zhǔn)備好的材料和設(shè)備輸送到鉆孔位置后就可以封孔，整個(gè)封孔過程需要46人協(xié)作完成，其中包括一名專業(yè)技術(shù)人員。封孔前期準(zhǔn)備封孔前應(yīng)有電工到場(chǎng)以保證在封孔期間不斷電、掉電、電器設(shè)備完好及線路連接正常。調(diào)整封孔泵的位置，盡量水平放置，保證其穩(wěn)定性，放置在安全位置，不嚴(yán)重影響巷道行人。接引水路，正常供水。封孔材料準(zhǔn)備完全。封孔前礦方應(yīng)制定相關(guān)安全技術(shù)措施。向鉆孔送測(cè)壓管

51、12根篩孔管在最前端，并在外層用鐵絲扎緊包裹一層紗窗布。依次連接測(cè)壓管，并用管鉗上緊，逐步送入鉆孔內(nèi)。在連接測(cè)壓管過程中，管接頭處要纏生料帶以加強(qiáng)氣密性。在送入測(cè)壓管的過程中，既要保證管路連接正常，又要注意安全。注漿在攪拌桶中將水泥、“U”型膨脹劑、速凝劑與清水按一定比例均勻混合，攪拌成糊狀，“U”型膨脹劑的用量為水泥的10左右，速凝劑的用量為水泥量的24左右。水泥、水膨脹劑、速凝劑的用量比值一般情況下為，水泥水膨脹劑210.2。水泥漿的粘度根據(jù)鉆孔傾角、封孔長(zhǎng)度、注漿泵類型及能力等具體情況和現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)而定。水泥漿的注入量大概在50Kg/10m鉆孔左右。用泥漿泵一次連續(xù)將水泥漿注入鉆孔內(nèi)。鉆孔封

52、完后要及時(shí)清洗注漿泵，防止水泥漿在泵及高壓輸漿管中凝固或沉淀。施工注意事項(xiàng)打鉆和封孔的施工前礦方要編制的施工相應(yīng)安全技術(shù)措施。在施工中，應(yīng)嚴(yán)格遵守相應(yīng)的安全技術(shù)措施以保證施工的安全，應(yīng)嚴(yán)格遵守相應(yīng)的鉆進(jìn)操作規(guī)程；鉆孔的開孔位置、鉆孔施工參數(shù)必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行；施工中每班應(yīng)對(duì)鉆孔進(jìn)尺、煤巖孔長(zhǎng)度以及施工地點(diǎn)瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行詳實(shí)記錄。3.2.2.3煤層瓦斯壓力觀測(cè)各鉆孔在封孔、注氮、安裝壓力表后，每天進(jìn)行瓦斯壓力觀測(cè)，直到壓力穩(wěn)定一段時(shí)間為止。壓力穩(wěn)定后，卸掉壓力表，如果鉆孔內(nèi)有水，則收集鉆孔內(nèi)涌出的水量；若鉆孔未與承壓水導(dǎo)通，則計(jì)算出水量產(chǎn)生的壓力，壓力表表壓與水壓之差即為鉆孔所測(cè)定的煤層瓦斯壓

53、力。3.2.2.4煤樣實(shí)驗(yàn)室參數(shù)測(cè)定煤是古代植物遺體的堆積層埋在地下后，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)期的地質(zhì)作用而形成的。煤的性質(zhì)是由成煤的原始物質(zhì)及其聚積條件、轉(zhuǎn)化過程和煤化程度等因素所決定。煤是一種發(fā)達(dá)孔隙系統(tǒng)多孔性固體，其內(nèi)部孔隙的發(fā)育程度用煤的孔隙率來表示。煤的孔隙率通過實(shí)測(cè)煤的真密度（真比重）和視密度（假比重）來確定，它決定著煤的吸附瓦斯的能力，也是決定煤中游離瓦斯含量大小的主要因素之一。煤的吸附性通常用煤的吸附等溫線表示，即在實(shí)驗(yàn)室中，某一固定溫度下，煤的吸附瓦斯量隨瓦斯壓力變化的曲線，其表征參數(shù)常用吸附常數(shù)a，b來表示。煤的工業(yè)分析，通常是指煤的水分、灰分、揮發(fā)分和固定碳等指標(biāo)的測(cè)定。目前，煤的真、

54、視密度（真、假比重）、孔隙率、吸附常數(shù)以及煤的工業(yè)分析皆系在試驗(yàn)室中進(jìn)行的。取樣地點(diǎn)選取本次在27131工作面及測(cè)壓鉆孔中取煤樣，煤樣標(biāo)簽見表3-2-3。表3-2-3 煤樣標(biāo)簽格式（礦井名稱） 煤樣煤層名稱：取樣具體位置：取樣類別：全煤斷面 軟分層 鉆孔 取樣日期：年月日班需要實(shí)驗(yàn)室分析的參數(shù)：吸附常數(shù)a，b 真比重pK1-P關(guān)系（軟分層）工業(yè)分析假比重f*在需要測(cè)定的參數(shù)后面劃煤樣實(shí)驗(yàn)室參數(shù)測(cè)定根據(jù)實(shí)驗(yàn)室測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)煤樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室分析測(cè)試二1煤層煤的瓦斯吸附常數(shù)、工業(yè)分析指標(biāo)、p和f值等參數(shù)并測(cè)定二1煤層吸附解吸特性。3.2.2.5煤層瓦斯含量間接測(cè)定間接法測(cè)定煤層瓦斯含量是根據(jù)井下實(shí)測(cè)煤層瓦斯壓力及實(shí)驗(yàn)室測(cè)定煤的瓦斯吸附常數(shù)、孔隙率、工業(yè)分析指標(biāo)等，根據(jù)朗格繆爾方程確定煤層的吸附瓦斯量后，再加上游離瓦斯量即為煤層的瓦斯含量。計(jì)算公式為：式中：W煤層瓦斯含