矿区煤与瓦斯突出矿井开采保护层合理性分析.doc

2011年第10期中州煤炭总第190期 登封矿区煤与瓦斯突出矿井开采保护层合理性分析 姚明军，朱献德，张 娜 （河南煤炭建设集团有限责任公司，郑州450009） 摘要开采保护层并辅以综合抽放被保护煤层瓦斯，是综合防治煤与瓦斯突出事故的一项重要措施。但是，目前对开采保护层这一问题的认识尚存在偏差，如给企业增加负担、耗费资金、没有经济效益、开采技术难度大等。为此，笔者对登封矿区下保护层开采问题的可行性及科学性进行了分析，分析认为登封矿区实行保可以实现有效消突。护层开采切实可行， 关键词煤与瓦斯突出；保护层开采；消突中图分类号TD713．31 文献标识码B 文章编号1003－0506（2011）10－0058－02 登封矿区自东向西划分有箕山、新新、郭沟、马 岭山、宝雨山5个勘探区块，其中箕山勘探区有部分其他4个勘探区内均有多处矿井田为低瓦斯矿井，井属高、突矿井，有些矿井曾发生煤与瓦斯突出，酿特大伤亡事故。长期以来，瓦斯灾害特别是煤成重、 与瓦斯突出灾害，制约了煤矿企业的发展，严重威胁着矿工生命安全。为有效防治瓦斯突出，近年来，新新和马岭山勘探区内的磴槽、新丰、金岭等煤矿采取区域性综合防突措施，即开采二1煤层前，分别选择下距二1煤层50m以内的一3煤层、一5煤层或一7煤层作为下保护层先行开采，并辅以瓦斯抽采措施，取得了良好效果。 尽管实践中开采保护层并辅以综合抽放被保护煤层瓦斯取得了良好的效果，但是，目前在对开采保护层这一问题的认识上仍有偏差。有人认为开采保护层给企业增加了负担，耗费资金，没有经济效益，同时开采保护层工程复杂，技术难度大，难以实施。为此，本文对登封矿区煤与瓦斯突出矿井开采保护层的合理性、科学性进行了分析论证。 ，“要求地加强煤矿瓦斯防治工作若干意见的通知 方政府和煤矿企业要制定鼓励措施，支持煤与瓦斯预抽煤层瓦斯等区域性突出矿井落实开采保护层、 。防突措施” 近年来，国家以淮南矿区为试点，研究突出矿井 开采保护层的技术措施及配套技术，并向全国煤矿大力推广，这使淮南煤矿及全国各个开采保护层的突出矿井安全生产形势发生了根本性转变，高、突矿安全生产形势持续好井通过治理变成了非突矿井，转，促进了企业的安全发展、经济的快速增长，同时促进了煤矿安全形势的好转。 由此可见，开采保护层符合国家安全生产法规且试点应用效果较好，开采保护层是可行的。规定， 2登封矿区下保护层开采试验分析 登封矿区可供选择的保护层有4层即二2煤 层、一3煤层、一5煤层和一7煤层。山西组二1煤层是登封矿区的主采煤层，位于二1煤层之上的二2煤层，煤层厚为0～0.90m，平均厚为0.51m，与下伏二1煤层间距为11.0～17.8m。二2煤层底板为大占砂岩，顶板为砂质泥岩，属于优先选择的上保护层。但是对二2煤层的瓦斯技术参数，在过去的勘探阶段和生产时期，没有做过详细的测定工作，因此对二2煤层的瓦斯敏感性指标及相关参数，需要进行科学测定及总结。位于二1煤层底板以下的保护层太原组一7、一5和一3煤层的赋存情况见表1。登封矿区二1煤层上、下赋存的二2、一3、一5、 ，一7等煤层，按照国家防治煤与瓦斯突出规定对它们有效保护范围的有关参数进行科学的分析计算 后得知，上述4个煤层都符合防治煤与瓦斯突出规定的第四十八条要求，可以根据矿井的实际地 1开采保护层的可行性分析 2009年5月，国家安全生产监督管理总局以第 19号令发布了防治煤与瓦斯突出规定，该规定第第四十条明确指出“防突工作坚持区域防突六条、 ”、“区域防突措施应当首先采用开采保护措施先行 。2011年5月，“国办发［2011］层”国务院办公厅以 26号”关于进一步转发发展改革委、安全监管总局 收稿日期2011－08－25 2007年作者简介姚明军（1979），男，河南郑州人，助理工程师，毕业于河南理工大学，现从事矿井建设工作。 58 2011年第10期姚明军等登封矿区煤与瓦斯突出矿井开采保护层合理性分析总第190期 质条件选择矿井所需要的保护层进行开采，并按防治煤与瓦斯突出规定要求编制防突专项设计。 表1 煤层编号一7一5一3 煤种贫煤贫煤贫煤 面，同时通过对被保护层卸压瓦斯强化综合抽采，不但可以消除二1煤层突出危险，而且可以将高瓦斯以实现二1煤突出煤层转变为低瓦斯无突出煤层， 高效开采。层的安全、 太原组可供选择的保护层赋存情况 备注 勘探报告未计算为 煤炭资源储量勘探报告未计算为煤炭资源储量勘探报告计算为煤炭资源储量 平均煤层上距二1煤倾角/含硫量/ （）厚度/m层间距/m约0.500.580.85 20～35约35约50 28～30约3.02828 约3.04.9 3结语 （1）国家安全生产监督管理总局和国家煤矿安 全监察局发布的防治煤与瓦斯突出规定要求“防突工作坚持区域防突措施先行”、“区域防突措 。因此有条件的矿井施应当优先采用开采保护层” 应当综合分析，优先选择适宜的保护层先行开采；并 对被保护层卸压瓦斯采用强化抽采措施，变高瓦斯突出煤层为低瓦斯无突出煤层，实现二1煤层的安全高效开采。 （2）登封矿区下保护层开采，可以消除二1煤层突出危险，实现二1煤层的安全、高效开采。 （责任编辑梁郁鑫） 中国矿业大学曾对金岭、磴槽、新丰等煤矿开采 保护层进行了试验研究，开采试验研究表明被保护二1煤层位于保护层一5、一7煤层的基本顶以上，由于保护层开采，使得上覆煤岩体产生缓慢下沉变形，在不同软硬岩层之间出现沿层面的离层裂隙，被保护二1煤层产生卸压膨胀变形，煤层中产生大量顺层裂隙，而竖向破断裂隙极少。二1煤层卸压瓦斯沿层间形成的顺层裂隙流动，不会涌入保护层工作 檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾（上接第48页）含煤地层所形成的，反映了石炭、二叠系的特点，煤层与围岩之间存在较大的波阻抗差异，因而能形成能量强、连续性好的反射波。由于区内煤层沉积比较稳定，因而煤层反射波连续性较好；而砂、泥岩横向沉积相变化较大，厚度不一，而且砂泥岩之间的波阻抗差较小，故其间的反射波能量 连续性不好（图4） 。弱、 图4 新生界底界面的特征反映 较强的反射层位才是真正的古地层与新地层界面形 成的反射波；③只有准确识别古地表的层位，才能准确解释煤层露头位置，更好地为煤矿生产建设提供可靠的地质资料。 图3 古风化氧化层的地震特征 这一成果只是在永夏矿区进行了实例分析，理论分析应该可以推广到其他地区，但是还未在其他地区进行实例验证，今后还需要进一步加强研究与验证。参考文献 ［1］张宁茹，．于水．三维地震勘探在复杂煤矿勘探区中的应用［J］ 2010（8）44-65．中州煤炭， ［2］焦岩．山区地震采集方法浅析［J］．中国煤田地质，2002，14 （3）60-67． 4结论与建议 通过对古风化层顶界面的地质原因分析及永夏 矿区地震资料的实例分析比较，可以得出以下结论①古地表下的确存在1个约30m的风化氧化层，且风化程度不一致；②最下面一个连续性不强的近水平层位并非新生界底界面反射波，而是风化氧化层与未风化氧化层位界面的反射波， 而其上的连续性 （责任编辑梁郁鑫） 59