礦井地質(zhì)及瓦斯賦存狀況分析

1、第二章礦井地質(zhì)及瓦斯賦存狀況分析2.1煤系地層賦存狀況2.1.1區(qū)域地層概況宿縣礦區(qū)位于淮北煤田的東南緣，在地層區(qū)劃分上屬于華北地層 區(qū)魯西地層分區(qū)徐宿小區(qū)。本區(qū)地層出露甚少，多為第四系沖、洪積 平原覆蓋。區(qū)內(nèi)所發(fā)育地層由老到新層序?yàn)榍喟卓谙担╖q）、震旦系 （Zz）、寒武系（E）、奧陶系（01+2）、石炭系（。2+3）、二疊系（P）、 侏羅系（J）、白堊系（K）、上第三系（N）和第四系（Q）。2.1.2礦井煤系地層賦存狀況礦井含煤地層為石炭二疊系，鉆孔揭露總厚度達(dá)1000m以上， 為一套連續(xù)的海相、過(guò)渡相及陸相碎屑巖和可燃有機(jī)巖沉積。礦井各 可采煤層均存在于二疊系地層之內(nèi)。現(xiàn)自下而上介紹如下

2、：1）二疊系下統(tǒng)山西組（P1S）分為下、中、上三段厚度92141m，平均118m。含11和10 煤層兩層，其中11煤層為不穩(wěn)定薄煤層，不可采；10煤層為礦井主 采煤層，其層位、厚度及結(jié)構(gòu)均較穩(wěn)定，局部受巖漿巖影響，使煤層 厚度，結(jié)構(gòu)和煤質(zhì)受?chē)?yán)重破壞。巖性自下而上依次以深灰色灰黑色 泥巖和細(xì)粉砂巖、砂巖和砂泥巖互層（葉片狀砂巖）、砂巖為主。2）二疊系下統(tǒng)下石盒子組（P1X）分為中、下部富煤段和上部含煤段兩段：（1）中、下部富煤段中、下部富煤段為6煤層（組）至9煤下鋁質(zhì)泥巖。厚度90 125m，平均110m。巖性由砂巖、粉砂巖、泥巖、鋁質(zhì)泥巖和煤組成， 植物化石豐富，含煤性好，是本礦井主要含煤段，

3、含6、7、8、9四 個(gè)煤層（組）。底部為鋁質(zhì)泥巖，其顏色為淺灰白色，夾有紫、黃、 綠色花斑，具鮞狀結(jié)構(gòu)，鮞粒分布不均勻，成份為菱鐵質(zhì)。由于本段 以三角洲平原相沉積為主，所含煤層在局部區(qū)域不同層位遭受到不同 程度的分流河道侵蝕，導(dǎo)致煤層不穩(wěn)定或大面積缺失或不可采。（2）上部含煤段本段自6煤層（組）頂板以上至K3砂巖底。厚度108132m, 平均117m左右，巖性主要由灰深灰色泥巖、粉砂巖、淺灰色砂巖 及煤層組成。在粉砂巖和泥巖中，含較多鮞狀和姜狀菱鐵質(zhì)結(jié)核。本 段含煤性較差，僅含4煤層（組），不可采。3）二疊系上統(tǒng)上石盒子組（P2S）礦井范圍內(nèi)未見(jiàn)頂界面，揭露地層厚度600m。巖性由砂巖、 粉砂

4、巖、泥巖及煤層組成。含1、2、3個(gè)煤組，其中23、32兩層可采， 其它煤層均不可采，按煤組分為四段：（1）3煤組下自K3砂巖底至3煤組底板。厚度1750m，平均30m左右，自 北向南該段厚度略有增大趨勢(shì)。巖性以砂巖和泥巖為主，少量粉砂巖。 底部K3砂巖為灰白色，中粗粒，該段不含煤，偶見(jiàn)薄煤層或炭質(zhì) 泥巖。（2）32煤組間3煤組底2煤組底板。厚度65126m，平均110m。3煤組除 32煤層為本礦井主采煤層外，上、下所含35層薄煤層均不可采。 本段巖性由砂巖、灰紫或灰綠色粉砂巖、泥巖和煤層組成。砂巖相對(duì) 較少，砂泥巖比一般為0.23。（3）21煤組間2煤組底1煤組。厚度變化大50120m，一般在

5、80m左右。 巖性以雜色粉砂巖、泥巖、砂巖和煤層組成。2煤組含煤39層， 煤分層間距較大，只有23煤層為局部可采煤層，其它煤層一般不可 采。該段上部巖性多為灰綠色細(xì)砂巖，夾紫斑泥巖，下部為灰綠色夾 紫斑泥巖，底部含少量菱鐵鮞粒。（4）1煤組上包括1煤組及其以上地層。礦井內(nèi)地層厚度400m。巖性為一套 雜色泥巖、粉砂巖、砂巖組成。粉砂巖中具以顏色和成分不同而顯示 的緩波狀層理，砂巖中可見(jiàn)交錯(cuò)層理，中上部砂巖粒度較下部粗且雜 質(zhì)增多。本段下部1煤組含煤27層，局部可采，但灰分偏高，多 為炭質(zhì)泥巖。2.1.3煤層情況礦井含煤地層屬二疊系下統(tǒng)山西組，下石盒子組和上石盒子組。含煤地層厚度約940m，分上

6、、中、下三個(gè)煤組?？刹苫蚓植靠刹擅簩佑猩厦航M包括2 , 3煤層；中煤組包括6、6、6、7、7、8和9 0匕J_匕0J_匕煤層；下煤組包括10煤層等10層，可采煤層平均總厚度為16.84m， 其中32、72、10煤層為礦井主要可采煤層，礦井可采煤層情況見(jiàn)表2-1。表2-1礦井可采煤層情況一覽表煤層號(hào)233261626371728910C3最小厚度/m0.190.6600000000最大厚度/m1.714.544.122.092.285.027.362.625.825.26平均厚度/m0.862.381.371.01.061.432.640.551.212.23煤層穩(wěn)定性不穩(wěn) 定較穩(wěn) 定不穩(wěn) 定不

7、穩(wěn) 定不穩(wěn) 定較穩(wěn) 定較穩(wěn) 定不穩(wěn) 定不穩(wěn) 定較穩(wěn) 定最小間距/m9015541141.51095645最大間距/m1161961511432130259970平均間距/m103170962771516756023煤層位于上石盒子組中下部，大部分可采。煤層厚度0.19 1.71m，平均0.86m，屬薄煤層。屬簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定煤層。32煤層位于上石盒子組下部，上距23煤層平均103m，是礦井主 采煤層之一。煤層厚度0.664.54m，平均2.38m，屬薄中厚煤層， 以中厚煤層為主。煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，屬較穩(wěn)定煤層。61煤層位于下石盒子組中下部，上距32煤層170m左右。煤厚0 4.12m，平均1.37m

8、，屬薄中厚煤層。煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為不穩(wěn)定的 局部可采煤層。62煤層位于下石盒子組中下部，上距61煤層415m，平均9m。 煤層厚度02.09m,平均1.00m。以薄煤層為主，局部中厚煤層。煤 層結(jié)構(gòu)一般為簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，屬不穩(wěn)定煤層。該煤層局部受巖漿巖侵蝕較 為嚴(yán)重，巖漿巖以侵入煤層中居多，造成62煤不可采區(qū)增大，煤層 結(jié)構(gòu)復(fù)雜。63煤層位于62煤層下111m，平均6m。煤層厚度02.28m， 平均1.06m。以薄煤層為主，局部中厚煤層。煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，屬不穩(wěn) 定煤層。71煤層位于下石盒子組下部，上距63煤層1443m，平均27m。 煤層厚度05.02m，平均1.43m，薄中厚煤層。可采區(qū)以中厚煤層 為

9、主，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，屬較穩(wěn)定煤層。72煤層位于下石盒子組下部，上距71煤層1.521m，平均7m 左右，是本礦井主要可采煤層之一。煤層厚度07.36m，平均2.64m。 以中厚煤層為主，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，屬較穩(wěn)定煤層。8煤層位于下石盒子組下部，上距72煤層730m，平均15m。 煤層厚度02.62m，平均0.55m，為不穩(wěn)定煤層。9煤層位于下石盒子組底部，上距8煤層925m，平均16m。 煤層厚度05.82m，平均1.21m，以中厚煤層為主。煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 屬不穩(wěn)定煤層。10煤層位于山西組中部，上距9煤層5699m，平均75m。煤 層厚度05.26m，全區(qū)平均煤厚2.23m；在非巖漿侵入?yún)^(qū)煤層厚度0

10、5.26m，平均2.52m。以中厚煤層為主。10煤層為礦井主采煤層之一， 由于受巖漿侵入影響，使其穩(wěn)定性遭到破壞，為不穩(wěn)定煤層。在非巖 漿巖區(qū)，屬較穩(wěn)定煤層。煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在巖漿侵入?yún)^(qū)煤層結(jié)構(gòu)變得 復(fù)雜。煤系地層綜合柱狀圖如下。2.2地質(zhì)構(gòu)造及分布狀況2.2.1區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造基本特征宿南礦區(qū)大地構(gòu)造環(huán)境處在華北古大陸板塊東南緣，豫淮坳褶帶 東部、徐宿弧形推覆構(gòu)造南端。東鄰宿東向斜，南有光武一固鎮(zhèn)斷裂， 西接童亭背斜，北有宿北斷裂?；幢泵禾锏膮^(qū)域基底格架受南、東兩 側(cè)板緣活動(dòng)帶控制，總體表現(xiàn)為受郯廬斷裂控制的近南北向（略偏北 北東）褶皺斷裂，疊加并切割早期東西向構(gòu)造，形成了許多近似網(wǎng)塊 斷塊式的隆

11、坳構(gòu)造系統(tǒng)。而低序次的北西向和北東向構(gòu)造分布于斷塊 內(nèi)，且以北東向構(gòu)造為主。隨著徐宿弧形推覆構(gòu)造的形成和發(fā)展，形 成了一系列由南東東向北西西推掩的斷片及伴生的一套平臥、斜歪、 緊閉線形褶皺，并為后期裂陷作用、重力滑動(dòng)作用及擠壓作用所疊加 而更加復(fù)雜化。區(qū)內(nèi)構(gòu)造體系劃分為華夏系構(gòu)造、東西向構(gòu)造、徐宿 弧形推覆構(gòu)造及新華夏構(gòu)造。區(qū) 域地質(zhì)構(gòu)造綱要圖見(jiàn)圖2-1。宿南向斜位于支河一宿東向 斜系南部之西端，為一軸向北2025 東，東北部被一組北西向西寺坡逆斷層切割（此組逆斷層 應(yīng)屬徐宿弧形推覆構(gòu)造范疇），破 壞了向斜構(gòu)造的完整性。西翼較 為平緩,東翼較陡,南翼平緩，并發(fā) 育與地層走向大體一致的次級(jí)褶 曲

12、構(gòu)造。該向斜受北北東向斷裂 所控制，含煤巖系的基底多由奧 陶系中下統(tǒng)組成。2.2.2礦井地質(zhì)構(gòu)造圖2-1區(qū)0 啤地質(zhì)仲岡要圖*湖礦井位于宿南向斜西南轉(zhuǎn)折端 西南凸出、傾向東至北的弧形單斜構(gòu)造，受多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，如北北東向構(gòu)造、徐宿弧形構(gòu)造和后期北西向新構(gòu)造等，構(gòu)造應(yīng)力較為 集中。根據(jù)礦井生產(chǎn)勘探資料，礦井發(fā)育次級(jí)褶曲2個(gè)為王樓背斜和 張學(xué)屋向斜，落差20m以上的斷層19條，落差1020m的斷層35 條，落差510m的斷層75條，落差5m以下的斷層260余條。其中 F8斷層落差70m，錯(cuò)斷新生界地層，為一新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。礦井內(nèi)地層 傾角北部略陡，一般為20圖2-1區(qū)0 啤地質(zhì)仲岡要圖*湖2.2.

13、3構(gòu)造分布狀況及展布特征32煤層構(gòu)造分布狀況及展布特征根據(jù)生產(chǎn)揭露地質(zhì)情況分析，32煤層斷層以正斷層為主，目前揭 露的斷層僅有1條為逆斷層，總體表現(xiàn)為層間滑動(dòng)錯(cuò)斷所致，個(gè)別斷 層產(chǎn)狀變化較大，甚至出現(xiàn)反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。在礦井中北部34、36和34卞 下 采區(qū)32煤層斷層走向多為北北東向，其次為北北西向，斷層傾角一 般較大，多數(shù)在60以上。斷層沿地層走向方向延伸距離一般較長(zhǎng)， 大斷層附近派生的斷層落差也較大，對(duì)工作面的布置及回采影響較 大。深部地質(zhì)構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，但地壓較大，尤其是進(jìn)入650m以下在 斷層破碎帶附近時(shí)地壓大、瓦斯含量大，煤層出現(xiàn)軟分層。72煤層構(gòu)造分布狀況及展布特征礦井中北部81、82和8

14、4采區(qū)斷層走向以北北東向?yàn)橹?，其次?北西向。生產(chǎn)過(guò)程中揭露斷層多為壓扭性，斷層帶內(nèi)巖石破碎，多為 泥巖充填，斷層帶一般不導(dǎo)水，對(duì)瓦斯散逸形成屏蔽作用。72煤層在 向背斜核部小斷層極為發(fā)育，斷層走向與褶曲軸向基本一致。向背斜 核部往往是72煤層的瓦斯富集區(qū)，瓦斯含量較高，突出危險(xiǎn)性增強(qiáng)。 南翼皮帶大巷和82運(yùn)輸下段揭穿煤位置位于張學(xué)屋向斜核部，小斷 層極為發(fā)育，煤層傾角平緩且起伏變化大，瓦斯富集明顯。10煤層構(gòu)造分布狀況及展布特征斷層走向以NNW方向?yàn)橹?，深部以近東西方向?yàn)橹?。斷層較 為發(fā)育，斷層延伸距離一般較短，斷層常呈地塹或地壘形式，偶見(jiàn) 階梯狀斷層，逆斷層多伴有平移錯(cuò)動(dòng)，斷層水平斷距較大

15、，斷層面 多呈“S狀或弧形。斷層帶內(nèi)巖石破碎，多被泥巖充填，斷層帶一般 不導(dǎo)水，但多數(shù)斷層附近伴有淋、滴水現(xiàn)象。大斷層附近派生小褶 曲、小斷層較多，如1021、1023工作面接近BF39斷層和1028工作 面接近F8斷層時(shí)小構(gòu)造極為發(fā)育，對(duì)工作面布置影響很大。2.3主采煤層瓦斯賦存狀況礦井煤層瓦斯賦存主要受地質(zhì)條件影響，由于地層被巨厚地層覆 蓋，沉積巖性多為泥巖、粉砂巖等，具有較好的煤層瓦斯生、儲(chǔ)、蓋 條件。主采煤層瓦斯含量高、72煤層為煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性煤層。礦井生產(chǎn)揭露情況主采煤層7煤層瓦斯含量最高，其次為32煤層， 10煤層瓦斯含量最低。在-550m中央運(yùn)輸石門(mén)測(cè)得72煤層瓦斯壓力 為3

16、.5MPa，瓦斯含量12.4m3/t； 7煤層上下鄰近層較多，6煤組煤總 厚3m以上，7煤回采過(guò)程中瓦斯相對(duì)涌出量較大。在32煤層34下采 區(qū)綜采工作面的回采過(guò)程中瓦斯涌出較上水平明顯增大，絕對(duì)瓦斯涌 出量達(dá)25m3/min。10煤層回采工作面在斷層構(gòu)造帶瓦斯涌出明顯增 大。各煤層瓦斯參數(shù)見(jiàn)表2-2。礦井在生產(chǎn)期間開(kāi)展了瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測(cè)定工作，收集整理了大 量的煤層瓦斯基礎(chǔ)資料，初步掌握了礦井瓦斯賦存規(guī)律，為瓦斯治理 提供了可靠的依據(jù)。表2-2礦井一水平主要煤層瓦斯基本參數(shù)表煤層瓦斯含量m3/t瓦斯壓力MPa透氣性系數(shù)m2/MPa2-d百米鉆孔流量m3/min-hm鉆孔流量衰減系數(shù)3210.03

17、1.70.05180.10060.2715617.51.72718.7712.43.50.04860.04460.0512107.0礦井瓦斯儲(chǔ)景比較豐富，約為2500Mm3，根據(jù)各煤層的瓦斯抽 采率預(yù)計(jì)，礦井瓦斯可抽量為750Mm3，其中礦井一水平瓦斯可抽量為285Mm3，礦井二水平瓦斯可抽量為465Mm3。72煤層瓦斯賦存情況72煤層目前共有81和82兩個(gè)生產(chǎn)采區(qū)，礦井在準(zhǔn)備及回采期 間，積累了煤層瓦斯壓力數(shù)據(jù)。82采區(qū)72煤層標(biāo)高為-300-550m， 81采區(qū)72煤層標(biāo)高為-440-550m。測(cè)壓鉆孔由上至下布置，能準(zhǔn)確 掌握72煤層瓦斯壓力隨埋深的變化關(guān)系。72煤層的瓦斯壓力實(shí)測(cè)值 見(jiàn)

18、表2-3。表2-3 72煤層瓦斯壓力實(shí)測(cè)值表序號(hào)_二測(cè)壓地點(diǎn)距地表垂深/m瓦斯壓力/MPa測(cè)定單位182運(yùn)輸上山Y(jié)49點(diǎn)4720.98中礦大282人行回風(fēng)聯(lián)巷5261.81中礦大3南軌大巷539.21.5中礦大4-550m進(jìn)風(fēng)石門(mén)5840.7合肥煤研所5-550m進(jìn)風(fēng)石門(mén)5881.2合肥煤研所6-550m進(jìn)風(fēng)石門(mén)5972.2合肥煤研所7-550中運(yùn)石門(mén)5571.2合肥煤研所8-550中運(yùn)石門(mén)6023.5通風(fēng)處981回風(fēng)石門(mén)5372.7通風(fēng)處1062提料上山5022.2祁南煤礦11812運(yùn)輸巷9#鉆場(chǎng)5211.6撫順煤科院12812運(yùn)輸巷6#鉆場(chǎng)5221.55撫順煤科院13711進(jìn)風(fēng)提料5331

19、.6祁南煤礦根據(jù)表2-3的瓦斯壓力的測(cè)定結(jié)果，獲得7煤層瓦斯壓力梯度為 0.0194MPa/m，壓力方程為P = 0.0194 x H - 8.13，其中H為埋深， 單位為m，可計(jì)算出72煤各標(biāo)高處的瓦斯壓力，見(jiàn)圖2-2和表2-5。結(jié)合72煤層煤樣的瓦斯吸附試驗(yàn)和工業(yè)分析結(jié)果表2-4,計(jì)算出 72煤層各標(biāo)高處的瓦斯含量，見(jiàn)圖2-3和表2-5。表2-4 72煤層煤樣的瓦斯吸附試驗(yàn)結(jié)果表序 號(hào)取樣地點(diǎn)工業(yè)分析結(jié)果密度/加3吸附結(jié)果一備注水份/%灰份/%揮發(fā)份/%真密 度視密 度ab1712機(jī)巷0.9510.7137.111.521.2416.811.2168撫順煤 科院2-550運(yùn)輸大巷1.411

20、.3818.60.65重慶煤科院3721機(jī)巷 全斷面3.5818.3533.961.481.39中礦大4721機(jī)巷 軟分層2.3413.8236.011.411.36中礦大5運(yùn)輸上山Y(jié)49占八、2.6632.4235.861.661.32中礦大6南軌大巷2.5014.2733.531.411.38中礦大圖2-2 7圖2-2 72煤層瓦斯壓力隨埋藏深度的變化濃斯瓦圖2-3 72煤層瓦斯含量隨埋藏深度的變化表2-5不同標(biāo)高處72煤層瓦斯壓力和瓦斯含量推算值表序號(hào)煤層標(biāo)高/m距地面垂高/m瓦斯壓力/MPa瓦斯含量/m3/t備注1-4004200.030.442-4104300.222.683-435

21、4550.706178.11打鉆噴孔深度5-4805001.559.31煤始突深度6-5105302.1210.74巖石始突深度7-5505702.8812.298-6006203.8313.929-6506704.7815.38由表2-5可以看出，一水平（-550m）最大瓦斯壓力為2.88MPa，2埋藏深度/m4004304604905205505806106406706 41X0 8 6 4 里含斯瓦02埋藏深度/m4004304604905205505806106406706 41X0 8 6 4 里含斯瓦0最大瓦斯含量為12.29m3/t。表2-6為82采區(qū)瓦

22、斯基本參數(shù)測(cè)定鉆孔氣體成分及濃度情況， 除3#鉆孔受斷層影響瓦斯?jié)舛犬惓Ｍ?，煤層瓦斯?jié)舛染S著埋深而 變化。埋深在430480m段內(nèi)瓦斯?jié)舛茸兓艽螅?0%增加到90% 以上，當(dāng)埋深大于480m時(shí)，氣體中絕大多數(shù)都為瓦斯。瓦斯在氣體 中的濃度隨埋深變化關(guān)系見(jiàn)圖2-4。埋深/m埋深/m圖2-4瓦斯在氣體中的濃度隨埋深的變化關(guān)系濃的占所斯瓦表2-6鉆孔氣體成分及濃度表鉆孔 號(hào)鉆孔位置見(jiàn)煤標(biāo)高/mCH4 /%N2/%O2/%CO2 /%182上部車(chē)場(chǎng)C7點(diǎn)-356.519.5979.420.980282軌道上山G29點(diǎn)上18m-407.134.2558.457.390382軌道上山G28點(diǎn)-429

23、1.0385.1513.140482軌道上山G28點(diǎn)(補(bǔ))-42968.2827.531.942.25582運(yùn)輸上山Y(jié)45-440.383.3516.310.150.11682運(yùn)輸上山Y(jié)49點(diǎn)-45289.910.08009南軌大巷-519.291.448.4400根據(jù)煤層的瓦斯?jié)舛?、瓦斯壓力、瓦斯含量和突出指?biāo)分析，煤 層賦存瓦斯垂向分帶規(guī)律明顯，72煤層區(qū)域劃分結(jié)果為：瓦斯風(fēng)化帶：露頭(-300-320)-410m；無(wú)突出危險(xiǎn)區(qū)：-410m-435m；突出威脅區(qū)：-435m-460m；突出危險(xiǎn)區(qū)：-460m以下。32煤層瓦斯賦存情況32煤層淺部瓦斯含量低，采掘過(guò)程中瓦斯涌出量也較小，瓦斯壓

24、 力測(cè)定數(shù)據(jù)不多。隨著開(kāi)采深度的增加，煤層瓦斯壓力增大，工作面 瓦斯涌出量急劇增加。為準(zhǔn)確掌握32煤層的瓦斯賦存規(guī)律，對(duì)34下 采區(qū)進(jìn)行了的煤層瓦斯基本參數(shù)測(cè)定，煤層瓦斯壓力值見(jiàn)表2-7。表2-7祁南煤礦32煤層瓦斯壓力測(cè)定結(jié)果序號(hào)標(biāo)高/m實(shí)測(cè)壓力/MPa測(cè)定單位備注1-5070.8重慶分院2-5172.8合肥煤研所3-5251.8重慶分院4-5321.83重慶分院5-5720.35重慶分院煤層暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成壓力偏低6-6100.33重慶分院順層鉆孔封孔過(guò)短，造成壓力偏低7-6400.93重慶分院在34下采區(qū)測(cè)定煤層瓦斯壓力時(shí)，部分為順煤層鉆孔，存在封 孔不嚴(yán)等因素，部分鉆孔測(cè)壓結(jié)果偏差較

25、大，無(wú)法準(zhǔn)確得出煤層的瓦 斯壓力梯度。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在含煤地層單位深度內(nèi)瓦斯壓力增加值 與靜水壓力增加值相當(dāng)，即煤層瓦斯壓力變化梯度取0.01MPa/m。結(jié) 合壓力實(shí)測(cè)值，得出壓力方程為P = 0.01 xH -3.65，其中H為埋深，單 位為m，則可計(jì)算出32煤層各標(biāo)高處的瓦斯壓力，見(jiàn)圖2-5和表2-9。根據(jù)32煤層煤樣的瓦斯吸附試驗(yàn)和工業(yè)分析結(jié)果（見(jiàn)表2-8）， 計(jì)算出32煤層各瓦斯壓力對(duì)應(yīng)的瓦斯含量值，進(jìn)而推算出各標(biāo)高處 的煤層瓦斯含量，見(jiàn)圖2-6和表2-9。取樣地點(diǎn)煤層工業(yè)分析真比 重/t/m3假比重/t/m3孔隙率/%吸附常數(shù)Md ad /%Ad /%取樣地點(diǎn)煤層工業(yè)分析真比 重/t

26、/m3假比重/t/m3孔隙率/%吸附常數(shù)Md ad /%Ad /%Vf af/%a/m3/tbMpa-1328工作面 切眼下口321.1713.3515.511.451.356.918.451.073表2-8 32煤層煤樣工業(yè)分析及瓦斯吸附參數(shù)試驗(yàn)測(cè)定結(jié)果2.55005305605906206506802 5 11X壓斯瓦5 O0開(kāi)采深度/m圖2-5 32煤層瓦斯壓力隨埋深變化關(guān)系圖11.00含斯瓦5.0010.009.008.007.006.001315 瓦斯:力/MPa 253.5圖2-6瓦斯壓力與瓦斯含量的對(duì)應(yīng)關(guān)系由表2-9可以看出，開(kāi)米的34下米區(qū)(-550650m)瓦斯壓力為 2.0

27、53.05MPa,瓦斯含量為 8.7510.07 m3/t。根據(jù)煤層瓦斯基本參數(shù)測(cè)定結(jié)果將一水平(-550m以淺)暫劃為 無(wú)突出危險(xiǎn)區(qū)，34米區(qū)(-550650m)暫劃為突出威脅區(qū)。表2-9 32煤層瓦斯壓力和瓦斯含量的推算值表序號(hào)見(jiàn)煤標(biāo)高/m埋深/m瓦斯壓力/MPa瓦斯含量/m3/t備注1-5005201.557.832-5255451.88.333-5505702.058.7634 r r下 米區(qū)4-5755952.39.145-6006202.559.486-6256452.89.797-6506703.0510310.339-7007203.5510.572.

28、4主采煤層的突出危險(xiǎn)性及突出狀況2.4.1 32煤層突出危險(xiǎn)性32煤層已回采了 32、34等幾個(gè)采區(qū)，從測(cè)定基本參數(shù)和回采期 間瓦斯涌出情況來(lái)看，32煤層一水平（-550m以淺）尚無(wú)突出危險(xiǎn)性。 目前生產(chǎn)采區(qū)34下采區(qū)進(jìn)入二水平，標(biāo)高為-550-650m。表2-10為 34下采區(qū)突出指標(biāo)測(cè)定值。表2-10挪、f值測(cè)定結(jié)果取樣點(diǎn)標(biāo)高/m推算壓力/MPaApf備注349工作面切眼-5502.0570.82重慶分院測(cè)定349工作面-5562.113.840.98中國(guó)礦業(yè)大學(xué)測(cè)定328工作面-5662.217.550.55中國(guó)礦業(yè)大學(xué)測(cè)定3410腰巷-5872.427.890.49中國(guó)礦業(yè)大學(xué)測(cè)定34

29、下軌道下山-6493.049.500.51中國(guó)礦業(yè)大學(xué)測(cè)定根據(jù)表2-10可知，參照防治煤與瓦斯突出細(xì)則規(guī)定的臨界 值，瓦斯壓力值均大于0.74MPa；瓦斯放散初速度Ap小于10；煤的 堅(jiān)固性系數(shù)f均大于0.5 （個(gè)別點(diǎn)小于突出臨界值0.5）。礦井32煤層回采中未發(fā)生瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象，但隨采掘的延深，小構(gòu)造附近煤層結(jié)構(gòu) 遭受破壞、瓦斯涌出異常，存在一定的突出危險(xiǎn)傾向性；考慮到鄰近 礦井祁東煤礦32煤層曾發(fā)生了煤與瓦斯突出，把深部32煤（一550m 以下）作為突出煤層進(jìn)行管理，暫劃為“高瓦斯弱突出煤層”，34卞 下 采區(qū)暫定為突出威脅區(qū)，弱突出煤層判別指標(biāo)見(jiàn)表2-11。表2-11煤礦弱突出煤層判別指標(biāo)

30、指標(biāo)名稱參數(shù)備注瓦斯壓力/Pa3.05開(kāi)采水平的最大瓦斯壓力和瓦斯含量值瓦斯含量/m3/t10.07煤層硬度0.8瓦斯放散初速度10煤與瓦斯突出動(dòng)力現(xiàn)象未發(fā)生煤與瓦斯突出現(xiàn)象在構(gòu)造帶發(fā)生噴孔現(xiàn)象地質(zhì)構(gòu)造煤層賦存穩(wěn)定，局部存在 小構(gòu)造72煤層突出危險(xiǎn)性礦井對(duì)72煤層進(jìn)行了突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)工作，由表2-12可知，在 標(biāo)高-440m單項(xiàng)指標(biāo)瓦斯壓力值為 0.80MPa、放散初速度P為 12.84Pa、硬度f(wàn)為0.1950.258，均超過(guò)細(xì)則規(guī)定的臨界值；綜 合指標(biāo)預(yù)測(cè)法預(yù)測(cè)K為96.31，D為0.88,預(yù)測(cè)結(jié)果72煤層具有突出 危險(xiǎn)性。礦井位于宿南向斜轉(zhuǎn)折端，屬高應(yīng)力集中區(qū)，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，已 查出王樓

31、背斜和張學(xué)屋向斜2個(gè)褶曲，構(gòu)造特點(diǎn)以擠壓和滑動(dòng)為主， 多為儲(chǔ)瓦斯構(gòu)造，采掘工作面揭露煤層小構(gòu)造尤為發(fā)育；構(gòu)造對(duì)煤層 破壞較為嚴(yán)重，構(gòu)造煤發(fā)育、煤層強(qiáng)度低，并形成了瓦斯富集區(qū)。通過(guò)對(duì)幾次瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象的分析，地質(zhì)構(gòu)造是造成煤與瓦斯突出 的最主要因素，受構(gòu)造作用，煤層結(jié)構(gòu)遭受破壞、強(qiáng)度低，突出危險(xiǎn) 性增加，地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育地段可能有殘余構(gòu)造應(yīng)力。表2-12突出指標(biāo)一覽表取樣點(diǎn)煤層標(biāo)高/mp/MPap/PafKD721機(jī)巷全斷面-3800.115.370.2659.570721機(jī)巷軟分層-3800.118.780.2096.310-4100.220-4350.70運(yùn)輸上山Y(jié)45-4400.8012.843

32、1.170.88-4601.176.65-4801.5513.15-5102.1223.99南軌大巷-5192.3315.400.2463.3728.19注：計(jì)算K和D時(shí)，取平均值，f取最小值。綜上所述，72煤層瓦斯壓力大、含量高、煤層松軟、透氣性差、 構(gòu)造煤發(fā)育、應(yīng)力復(fù)雜、瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象類型多（表現(xiàn)為瓦斯噴出、煤 與瓦斯突出、巖石與瓦斯突出，突出具有延期性），最大突出強(qiáng)度接 近100t。因此，把72煤層定義為“強(qiáng)突出煤層”，強(qiáng)突出煤層的判別 指標(biāo)見(jiàn)表2-13。表2-13強(qiáng)突出煤層判別指標(biāo)指標(biāo)名稱參數(shù)備注瓦斯壓力/Pa2.88開(kāi)米水平的最大瓦斯壓力和含量值瓦斯含量/m3/t12.29煤層硬度12

33、.84是否突出是突出次數(shù)為6次煤與瓦斯突出動(dòng)力現(xiàn)象發(fā)生了煤與瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象突出類型多，曾發(fā)生煤與 瓦斯突出、巖石與瓦斯突 出，具有延期性，最大強(qiáng) 度為96t。地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，斷層多72煤層煤與瓦斯突出情況1997年礦井中央運(yùn)輸石門(mén)首次揭開(kāi)72煤層時(shí)發(fā)生煤與瓦斯突出 動(dòng)力現(xiàn)象，1997年由煤科總院重慶分院對(duì)祁南煤礦進(jìn)行了瓦斯等級(jí) 鑒定，經(jīng)安徽省經(jīng)貿(mào)委批準(zhǔn)祁南煤礦為煤與瓦斯突出礦井，72煤層為 煤與瓦斯突出危險(xiǎn)煤層。礦井在開(kāi)拓和準(zhǔn)備中共發(fā)生了 6次煤與瓦斯 突出動(dòng)力現(xiàn)象，具體情況見(jiàn)表2-13。近兩年加大了瓦斯治理力度，杜 絕了瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象。表2-13祁南礦煤與瓦斯突出情況一覽表序號(hào)突出煤層突出

34、地點(diǎn)突出 時(shí)間突出深度/m突出煤量/t突出 瓦斯量/m3突出點(diǎn)構(gòu)造特征及 煤層厚度變化情況突出特征及 危害程度172中央運(yùn)輸石門(mén)1997.3.215708560小構(gòu)造、傾角變緩底鼓裂縫瓦斯響聲27281回風(fēng)石門(mén)1997.3.25543約 8000底鼓、裂隙煤炮聲372中央運(yùn)輸石門(mén)1997.7.35709611500背斜，傾角變緩煤層整體位移472712外段機(jī)巷2002.9.9498202500王樓背斜、小褶曲迎頭壓出三棚572711回風(fēng)聯(lián)巷2003.3.252725（巖）600褶曲、跳米煤柱應(yīng)力 集中區(qū)孔洞672711里段機(jī)巷2004.1.2513301000斷層、煤厚增加片幫、孔洞各次突出描

35、述見(jiàn)下：1）中央運(yùn)輸石門(mén)瓦斯噴出1997年3月21日，中央運(yùn)輸石門(mén)掘至距72煤層法距5.1m停頭 刷斜面時(shí)，發(fā)生了底板漲裂瓦斯噴出，噴出瓦斯量約8560m3。具體 描述為：底板顫動(dòng)、瓦斯涌出急劇增加、嗤嗤響，瓦斯?jié)舛瘸^(guò)10%， 底板凸起2.2m，底鼓隆起坡度23。底鼓長(zhǎng)度7.8m，在鼓起部分沿 巷道方向產(chǎn)生一條主裂縫，長(zhǎng)6.2m，寬0.4m，深1.4m；主裂縫兩側(cè) 派生出四排橫向裂縫，寬0.10.3m,深 0.5-1.0moM 3月24日回 風(fēng)流降至1.0%以下。突出情況見(jiàn)圖2-7。AA圖2-7中央運(yùn)輸石門(mén)突出位置及突出孔洞2）81回風(fēng)石門(mén)瓦斯噴出1997年3月25日，81回風(fēng)石門(mén)施工至距7

36、2煤層法距6.9m時(shí)， 巷道底板抖動(dòng)，在迎頭向后1017m的范圍內(nèi)發(fā)生了強(qiáng)烈的底鼓， 伴有煤炮聲，工作面瓦斯?jié)舛冗_(dá)6.7%，底板向上隆起1m，扒砰機(jī)被 抵歪。劇烈底鼓發(fā)生時(shí)，巷道積水滲透裂隙中，迎頭積水現(xiàn)象消失。 3月26日，底鼓高度達(dá)2.0m，長(zhǎng)度7m，并產(chǎn)生三道縱、橫裂隙。巷 道中部的縱向裂隙最大，長(zhǎng)2.6m，寬0.07m。3）中央運(yùn)輸石門(mén)煤與瓦斯突出中央運(yùn)輸石門(mén)采取打鉆卸壓防突措施（打鉆過(guò)程中頂鉆噴孔現(xiàn)象 嚴(yán)重，最嚴(yán)重的噴出煤粉5t，煤炮聲持續(xù)30min，噴射距離1014m）， 后揭開(kāi)煤層。1997年7月3日，巷道在72煤中炮發(fā)生了煤與瓦斯突 出，具體突出情況見(jiàn)圖2-8。中央運(yùn)輸石門(mén)A中央運(yùn)輸石門(mén)A圖2-8中央運(yùn)輸石門(mén)突出示意圖回風(fēng)瓦斯?jié)舛?0%以上，至7月6日瓦斯?jié)舛冉抵?%以下。突 出特征為：巷道迎頭局部冒