凱川煤礦瓦斯治理技術方案
凱川煤礦瓦斯治理技術方案
一、概況
1煤層
(1)含煤地層
根據詳查資料，離石礦區查明地層有古生界石炭系本溪組(C2b)、太原組(C3t),二疊系山西組(P1s)、石盒子組(P12-P21),新生界上第三、第四系等本區內含煤地層為二疊系下統山西組和石炭系上統太原組，共含煤層17層。
山西組含煤10層，自上而下為01、02、03、1、2、3、4、4下、5、5下號煤層。太原組含煤7層，自上而下為6、7、8、9、10、11、12號煤層。其中10號煤層穩定全區可采，03、2、3、4、4下、5、5下、6、7、8、9號煤層局部可采，而其中4、5、6、9號煤層可采面積較大，為較穩定煤層，01、02、1、11、12號煤層不可采或煤質低劣。
此外，石盒組底部，山西組頂部，L1灰巖間，12號煤層以下及本溪組上部，尚有薄煤層數層，均無開采價值。
上述煤系地層，可采煤層總厚度13.17m，煤系地層總厚154.37m，含煤系數為8.5%。
(2)煤層特征
A、含煤性
井田內含煤地層為二疊系下統山西組和石炭系上統太原組，共含煤11層。
山西組地層厚度平均為61.00m，含煤7層，編號從上而下依次為03、2、3、4、4下、5、5下號，2號煤層不穩定局部可采，3、5號煤層穩定可采，其余不穩定不可采，煤層總厚度為6.25m，含煤系數為10.25%，其中，可采煤層總厚度5.24m，可采含煤系數為8.59%。
太原組地層總厚度為90.00m，含煤4層，編號從上而下依次為6、7、9、10號，其中6、7號煤層不可采，9、10號煤層穩定全區可采。煤層總厚7.63m，含煤系數為8.48%，可采煤層總厚度為6.28m，可采含煤系數為6.98%。
B、可采煤層
井田內共有可采煤層5層，為山西組2、3、5號煤層和太原組9、10號煤層。根據鉆孔資料和礦井生產揭露情況，現對各可采煤層分述如下：
(1)2號煤層
位于山西組上部，上距K4砂巖底約15m，煤層厚度為0.40-0.97m，平均為0.67m，該煤層含0-1層夾矸，井田東部被剝蝕。煤層不穩定局部可采。煤層頂板為中砂巖、粉細砂巖，局部為泥巖;底板為中砂巖、砂質泥巖及細砂巖。
(2)3號煤層
位于山西組上部，上距K4砂巖底約22m，上距2號煤層底平均6.10m，煤層厚度為1.04-1.40m，平均為1.25m，含0-1層夾矸，夾矸厚度0.07-0.08m。根據井下巷道揭露和209號鉆孔，井田東部被剝蝕，賦存區煤層穩定可采。煤層頂板為細砂巖，局部砂質泥巖;底板為中砂巖、砂質泥巖。井田中部及東北部大面積采空。
(3)5號煤層
位于山西組下部，上距3號煤層平均23.86m，距下部K3砂巖頂約5m，煤層厚度為2.70-3.82m，平均為3.18m，含有3層夾矸，夾矸厚為0.03-0.14m。井田東部被剝蝕，賦存區穩定可采。該煤層頂板為砂質泥巖，局部中粗粒砂巖及泥巖;底板為砂質泥巖，局部為中砂巖及細砂巖。
(4)9號煤層
位于太原組中部，上距5號煤層49.91m，煤層厚度2.16-4.15m,平均為2.94m，含有2-3層夾矸，夾矸厚為0.07-0.52m。煤層穩定全區可采。該煤層頂板為灰巖，底板為細砂巖，局部為砂質泥巖。
(5)10號煤層
位于太原組下部，上距9號煤層8.63m，下距K1砂巖頂約30m，煤層厚度為3.22-3.43m，平均為3.34m，該煤層含有2-4層夾矸，夾矸厚一般為0.05-0.30m。煤層穩定全區可采。該煤層頂板為砂質泥巖，局部為中砂巖;底板為粉砂巖、砂質泥巖，局部為中砂巖。
可采煤層特征表
表2-1-3
| 煤層 | 厚度（m） 最小-最大 平均 | 間距（m） 最小-最大 平均 | 結構（夾石） | 穩定性 | 可采性 |
| 2 | 0.40-0.97 0.67 | 簡單 （0） | 不穩定 | 局部可采 | |
| 5.63-6.64 6.10 | |||||
| 3 | 1.04-1.40 1.25 | 簡單 （0-1） | 穩定 | 賦存區可采 | |
| 21.68-25.29 23.86 | |||||
| 5 | 2.70-3.82 3.18 | 復雜 （3） | 穩定 | 賦存區可采 | |
| 49.33-50.74 49.91 | |||||
| 9 | 2.16-4.15 2.94 | 復雜 （2-3） | 穩定 | 全區可采 | |
| 4.91-10.70 8.63 | |||||
| 10 | 3.22-3.43 3.34 | 復雜 （2-4） | 穩定 | 全區可采 | |
2、現開采煤層
凱川煤礦現開采煤層為3號.5號兩個煤層
3、煤塵爆炸性
根據2007年3月16日山西省煤炭工業局綜合測試中心進行了煤塵爆炸性試驗：2號煤的火焰長度大于400mm,抑制煤塵爆炸最低巖粉用量為80%;根據2010年3月23日由山西省煤炭工業局綜合測試中心進行了煤塵爆炸性試驗：3號火焰長度大于400mm,抑制煤塵爆炸最低用量為80%;5號煤火焰長度200mm,抑制煤塵爆炸最低用量為75%。2、3、5號煤層煤塵均具有爆炸性。
建議礦方在生產過程，要加強灑水除塵工作，嚴禁明火作業，防止煤塵爆炸，確保生產安全。
4、煤層自然傾向性
根據2007年3月16日山西省煤炭工業局綜合測試中心進行了煤的自燃傾向性試驗：2號煤的吸氧量為0.6218cm3/g，煤的自燃傾向性等級均為Ⅱ類，屬自燃煤層。根據2010年3月23日山西省煤炭工業局綜合測試中心進行了煤的自燃傾向性試驗：3、5號煤的吸氧量分別為0.66cm3/g和0.62cm3/g，煤的自燃傾向性等級均為Ⅱ類，屬自燃煤層。
建議煤礦在今后的生產中，及時清除巷道和工作面浮煤，加強采空區管理，以防煤層自燃。
5、水文地質條件
井田位于河東煤田北部黃河流域三川河系北川河支流東側，地表大部分為新生界地層覆蓋，地表無常年性水體和河流，溝谷發育。兩條較大溝谷，一條過井田中心由西北向東南方向穿越井田，一條位于井田東部，由北向南穿越井田。雨季時有短暫洪水流泄。經調查，新立井附近最高洪水位線標高為1100m，低于新立井井口標高1115.89m;副斜井附近最高洪水位線標高為1085m，副斜井井口標高分別為1091.71m。地表洪水對井口無威脅。
礦井生產接續情況：
煤層開采順序以采區為單位，3、5號煤層由上至下依次開采。采區接替在各煤層按編號順序接替。采區接替順序為：輔助水平3號煤層一采區北翼、主水平5號煤層一采區西翼→輔助水平、主水平5號煤層一采區東翼→輔助水平3號煤層一采區南翼、主水平5號煤層一采區東翼→輔助水平二采區2號煤層、主水平5號煤層二采區→輔助水平二采區3號煤層、主水平5號煤層二采區→輔助水平二采區3號煤層、主水平5號煤層三采區→主水平5號煤層三采區。礦井瓦斯涌出規律及危險性分析
1、瓦斯來源分析：根據晉煤瓦發[2010]470號文件，鑒定結論礦井屬低瓦斯礦井。根據山西省煤炭工業局綜合測試中心2010年9月所做的《山西方山金暉凱川煤業有限公司礦井瓦斯涌出量預測報告》，礦井3、5號煤礦以90萬t/a產量生產時，礦井初期最大相對涌出量為3.14m3/t，最大絕對涌出量為5.95m3/min，屬低瓦斯礦井
2、礦井瓦斯涌出規律及危險性分析：
①、工作面采用U型通風，采面上隅角的瓦斯濃度較其它地點為高，是容易積聚瓦斯的異常地點，為防治瓦斯的重點。
②、回采工作面放炮落煤期間，工作面采空區頂部的瓦斯容易積存，因此工作面放頂煤期間必須加強通風管理，確保安全。
③、采掘工作面過過斷層、煤體裂隙發育等地質構造帶時，瓦斯及其它有害氣體濃度會明顯增加，必須高度重視。
④、采煤工作面放煤、放炮時采面瓦斯涌出量增加，對安全生產的威脅較大。
⑤、采煤工作面的瓦斯涌出還受大氣溫度、氣壓等環境因素的影響，特別是換季時，大氣壓力急劇下降，瓦斯涌出量會增加，要引起高度重視。
四、防治瓦斯重點區域：
回采工作面U型通風,因此回采工作面上隅角、巷道冒高點、密閉區域、掘進機械落煤部、停風、無風區、放炮落煤過程等是發生瓦斯積存的區域。
1)回采工作面：采煤上隅角、采空區頂部、瓦斯排放巷
2)掘進工作面：5104皮帶巷。
五、瓦斯治理方案：
我礦屬于低瓦斯礦井，根據礦實際情況，針對重點防止區域制定了以下瓦斯治理方案：
1、礦井安裝了KJ90NB監控系統并運行正常，發揮了監控系統應有的作用。采取安全監控系統對井下瓦斯實現24小時監測，采煤工作面實現瓦斯電閉鎖，掘進工作面實行“三專兩閉鎖”，并實現了雙風機、雙電源，并能自動切換。
2、采掘工作面設專職瓦檢員24小時現場盯班，對工作面比較容易積聚瓦斯的上隅角、回風巷進行實施巡回檢查、每兩小時向調度室匯報一次，在工作面上隅角懸掛便攜式瓦斯報警儀。
3、針對回采工作面上隅角容易積聚瓦斯的特點采取風幛引風法和排瓦斯巷引排瓦斯的治理方案。
4、針對采面落煤時瓦斯涌出量明顯增大規律，做到“只認瓦斯不認人”，瓦斯超時，采面必須立即停止工作進行處理，瓦檢員要行使好絕對停產權。
5、嚴格執行以風定產，優化通風系統，確保采面風量穩定可靠。
6、針對目前通風距離較長的掘進工作面采用2×15kW大功率局部通風機和配套的Φ800mm的大截面風筒，做到風筒末段至工作面距離不超過5米，按質量標準化的要求管理好局部通風，確保掘進工作面風量穩定可靠，有效地稀釋瓦斯。
7、每月制定瓦斯檢查計劃及巡回檢查路線圖表，對采煤工作面嚴格執行24小時跟班檢查及定時匯報，掘進工作面和其它瓦斯檢測地點嚴格執行瓦斯巡回檢查和定時匯報制度。
8、專職的瓦檢員及防滅火檢查員每周對井下所有防火墻密閉和擋風墻進行一次瓦斯檢查。
9、跟班領導、放炮員、安檢員、安全員、班組長、流動電鉗工、技術員，下井必須佩帶便攜儀式瓦斯報警儀，對井下采掘工作面、有瓦斯涌出的地點可隨時檢查瓦斯濃度。
六、預防瓦斯的措施：
1、認真宣傳安全生產方針，使全礦職工樹立“安全第一”的思想，宣傳瓦斯的危害及防治措施。
2、入井人員要嚴格按照“三大規程”作業，杜絕“三違”現象發生。
3、加強礦井通風系統管理，采掘工作面、硐室、及其它地點均要嚴格配風，消除不合理的“三風”(串聯通風、擴散通風、老塘通風)，合理分配風量，各采掘地點及硐室的供風量符合規程要求。
4、通風科測風人員要按時測定好井下各地點風量，做好測風報表，對井下供風量不足的地點要及時匯報，通風科根據風量情況能夠及時對風量進行調整，防止采掘工作面和其它瓦斯涌出地點發生瓦斯積聚或超限。
5、嚴格設計并加強施工管理，不人為地造成盲巷，一旦出現盲巷，必須在24小時內予以封閉。
6、巷道貫通，排放瓦斯必須制定專門的安全技術措施，并嚴格按措施執行。
7、加強局扇管理，嚴格執行《煤礦安全規程》關于局部通風管理的有關規定。
8、采掘工作面放炮要嚴格執行“一炮三檢”及“三人聯鎖”放炮制度，嚴禁違章裝藥，違章放炮。
9、瓦檢員要杜絕空班漏檢，一旦發生瓦斯超限，立即按規定予以處理，要特別注意檢查并處理回采工作面上隅角和巷道冒高點的瓦斯。
10、徹底消除電器設備失爆隱患，杜絕引爆火源。
11、礦嚴格管理安全監控設備，保證監控系統的正常運轉。做到對井下和各采掘工作面瓦斯、一氧化碳、溫度、風速實施二十四小時連續自動監測
12、采、掘工作面瓦斯傳感器瓦斯濃度達到0.8%時能夠立即發出報警，瓦斯濃度達到1.2%時能夠自動切斷采、掘工作面所有非本質安全型電源。
13、通風科安全監測工做好瓦斯等傳感器的日常標校、維護工作。
14、進一步完善礦井隔爆設施。
15、健全井下通訊設施，確保搶險救災信息傳遞工作正常進行。
16、所有下井人員必須一律佩戴自救器。
17、加強職工培訓，提高職工的安全意識。
七、采煤工作面瓦斯管理安全措施：
1)采煤工作面要配備專職瓦斯檢查員，嚴格執行現場交接班制度，24小時盯崗制度。
2)瓦斯檢查員必須每班認真檢查上隅角氣體情況，并每班給調度室匯報3次，并做好檢查記錄。如出現瓦斯局部積聚、超限等特殊情況時，要及時向調度室匯報，并立即責令采面停止一切工作，處理完積聚瓦斯后方可恢復工作。
3)工作面風量必須嚴格按計劃配風，測風人員對采面風量按規定每旬測定一次外，其它時候也要根據實際情況隨時進行測風，保證風量穩定、可靠。
4)工作面嚴格執行“一炮三檢”制度。每次進行放炮作業都必須做好瓦斯檢查，并認真填寫“一炮三檢”記錄。
5)采面上、下出口，特別是在上隅角附近20米范圍內進行打眼、放炮，端頭支架遷移，上隅角放頂回收、支護等作業時，瓦斯檢查員必須先嚴格檢查瓦斯，只有在瓦斯不超限時方可進行打眼放炮等工作，堅決杜絕瓦斯超限作業。
6)強化電氣設備管理，特別是采面及上隅角附近所用的煤電鉆及電纜必須保證完好，杜絕電氣失爆。采煤隊安排電工負責定期檢查并做好記錄。
7)工作面上隅角及時回柱放頂，嚴禁滯后。
8)工作面嚴格執行“只認瓦斯不認人”制度，瓦檢員有絕對的停產、撤人的權利。氣體超限可立即停產處理。嚴格執行《煤礦安全規程》第136條、138條、139條有關規定。
9)上隅角出現瓦斯濃度達到2%，體積0.5m3以上的積聚超限現象必須按《規程》138條規定，在附近20米以內停止工作，撤除人員，溜子也立即停止運轉，瓦檢員負責，經處理濃度降到2%以下方可開工。
10)采面回風流瓦斯濃度超過0.8%或二氧化碳濃度超過1.5%，或是一氧化碳濃度超過0.0024%時，嚴格按照《規程》第136條規定及時向調度室匯報并必須停止工作面作業，撤除人員，采取措施，進行處理。
11)每次出現以上第九、十條情況時，瓦檢員必須做好瓦斯處理結果記錄，交接班時必須認真仔細交接采面瓦斯情況，并填寫好交接班記錄。
12)根據上隅角易積存瓦斯的特點，必須采取如下措施進行處理，一是利用導風幛引風的方式排除上隅角瓦斯，二是利用高壓水槍射水增加風流流速來稀釋積存的瓦斯。
13)上隅角每次放頂、回柱前，必須用乳化液槍先將上隅角頂、幫沖洗一遍，并經瓦檢員檢查氣體不超限后方可開工。
14)上隅角浮煤必須班班清掃干凈，采空區浮煤必須攉干凈，嚴禁浮煤壓入在老塘內。
15)上隅角每班由施工隊領導或安全員負責攜帶便攜式瓦斯報警儀，懸掛在上隅角離頂300mm、離邦200mm處(位置根據實際情況定)，連續檢測氣體情況，發現瓦斯超限，按上述第十條執行。
16)工作面安全監控系統設備嚴格按規定加強管理，傳感器必須每7天調校一次，采煤工作面瓦斯傳感器每7天進行一次瓦斯超限斷電實驗，保證瓦斯斷電系統功能完好，傳感器的掛設位置必須符合規定。工作面瓦斯傳感器離工作面距離不得大于10米。
17)嚴格落實“一通三防”齊抓共管責任制，對破壞“一通三防”設施者進行嚴懲。
18)安檢人員必須對措施執行情況進行檢查，特別是采空區浮煤清掃情況和采煤隊有關人員便攜式瓦斯報警儀的攜帶和使用情況等。
八、掘進工作面瓦斯管理安全措施：
1)強化局部通風管理，嚴格按計劃配風，局部通風機嚴格按規定及安全質量標準化要求安裝使用，杜絕局扇循環風和掘進工作面風量不足。
2)掘進工作面局扇必須設專人管理，以確保正常運轉，嚴禁無計劃停風，任何人不得隨意停開局扇或斷開風筒，嚴禁損壞局部通風設施。
3)嚴格按安全質量標準要求接設風筒，做到接頭嚴密不漏風，無破口，吊掛平直，逢環必掛等。
4)工作面必須實行“三專兩閉鎖”，當局扇停止運轉時或工作面瓦斯超限時，都能自動切斷供風巷道的一切非本質安全型電源。
5)交接班或臨時停工時，不得停風，因檢修或其它原因有計劃停風時必須按局扇停風措施撤出人員，切斷電源，恢復通風前必須瓦檢員到位，檢查工作面、風機及啟動裝置附近10米范圍內瓦斯濃度，當檢查結果符合規程規定，方可開動局扇進行通風，否則必須制定排除瓦斯措施進行處理。
6)爆破作業嚴格執行“一炮三檢”、“三人連鎖”放炮制度，放炮員和班組長的便攜式瓦斯報警儀必須隨身攜帶，當回風流中瓦斯濃度達到1%時嚴禁放炮。
7)工作面安全監控系統設備嚴格按規定加強管理，瓦斯傳感器定期調校，并進行瓦斯超限自動斷電的瓦斯電閉鎖實驗，保證監控系統功能完好。傳感器的掛設位置必須符合規定，瓦斯傳感器離工作面距離不超過5米。
8)風筒末端到工作面的距離不得大于5米，保證迎頭風量。
9)電氣設備嚴禁失爆，發現電氣問題，電工要及時處理。
10)掘進作業嚴格落實執行巷道貫通、瓦斯排放等專項安全技術措施。
