郑州慧祥煤业综合防突措施设计(2)

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1 引言

矿井瓦斯突出是严重影响煤矿安全生产的主要因素之一，一直是制约突出矿井生产能力、影响矿井安全效益和经济效益的重大问题。为了防治突出，根据有关规定进行防突设计，促进瓦斯突出防治现场管理和技术管理，对于确保矿井安全生产具有重要的指导意义。

郑州市慧祥煤业有限公司（以下简称慧祥煤业）位于河南省登封市东南17km处，行政区划属登封市大冶镇管辖，由原嵩枫煤业有限公司和原王楼煤业有限公司整合而成，新矿井利用原嵩枫煤业有限公司新建的主、副井作为技改后的主、副井，原嵩枫煤业有限公司浅部主井作为矿井的回风井；原王楼煤业有限公司副斜井和回风井报废，主斜井封闭井口，待回采原王楼煤业有限公司井田所处的南3采区时作为采区回风井使用。主井担负矿井的提煤任务，材料、人员和矸石等通过新建副井提升。整合后矿井设计生产能力为45万t/a。

慧祥煤业为高瓦斯矿井，目前开采一水平，但根据上级的管理要求，矿井按突出矿井管理。本文将针对慧祥煤业的具体情况，进行矿井综合防突措施设计。 1.1设计依据

1）煤矿安全规程[Z].北京：煤炭工业出版社，2011。

2）国家煤矿安全监察局.防治煤与瓦斯突出规定读本[M].北京：煤炭工业出版社, 2009。

3）慧祥煤业初步设计说明书。 4）慧祥煤业通风系统图。 5）慧祥煤业采掘工程平面图。

6）慧祥煤业其他资料以及其他相关法律和规范。 1.2指导思想

防突工作坚持区域防突措施先行、局部防突措施补充的原则。突出矿井采掘工作做到不掘突出头，不采突出面。未按要求采取区域综合防突措施的，严禁进行采掘活动。区域防突工作应当做到多措并举、可保必保、应抽尽抽、效果达标。 1.3主要涉及内容

1）防治煤与瓦斯突出的一般规定，包括防突管理及培训、防突责任制、防突设备的配备管理等。

2）区域综合防突措施，包括区域综合防突措施基本程序和要求、区域突出危险性预测、区域防突措施、区域措施效果检验以及区域验证。

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3）局部综合防突措施，包括局部综合防突措施基本程序和要求、工作面突出危险性预测、工作面防突措施、工作面措施效果检验以及安全防护措施。

4）安全技术措施及相关规定。 5）防治煤与瓦斯突出专项应急预案。 6）施工图纸绘制。

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2 矿井概况

2.1井田位置

慧祥煤业位于河南省登封市东南17km处，行政区划属登封市大冶镇管辖。矿井由原嵩枫煤业有限公司和原王楼煤业有限公司整合而成，井田南起芦F13断层，北至二1煤层底板等高线-500m水平，西起143勘探线，东至芦F10断层，井田东西走向长4.5km，南北倾斜宽为2.7km，面积7.5138km2，矿井地质储量2567.9万t、可采储量1209万t，矿井设计生产能力为45万t/a，服务年限16.3a。

矿井地理坐标为：东经113°12′25″~113°15′03″，北纬34°27′40″~34°29′09″。该矿区北部有郑（州）~登（封）公路（豫04线）穿过，该公路在景店有乡间公路通过矿区，经大冶镇在郜城镇与许（昌）~洛（阳）公路相接。另外，途径大冶镇的登（封）~尉（氏）地方铁路和新（郑）~汝（州）铁路可与京广线和焦枝线相连。区内公路均为柏油马路，交通较为便利。交通位置见图2-1。

图2-1 矿井交通位置图

Figure 2-1 The location of the mine

2.2地质条件 2.2.1地质构造

矿区位于昆仑~秦岭纬向构造带北支东段，处于新华夏第二沉降带与第三沉降带交错部位，具体为夹持于嵩山和箕山两背斜之间的向斜构造即颖阳~芦店向斜南翼东段，地质构造形态主要表现为芦店滑动构造上部系统覆盖下的一个单斜构造，地层走

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向NE50～60°，倾向NW，倾角14~22°；地层产状沿走向和倾向均有一定变化，区内还发育有NW、NE和近EW向三组断裂。

1）褶曲

本区发育的主要褶曲是凤凰岭背斜，轴部位于矿区中部的柿树林~赵家沟一线，轴向NE~SW，该背斜为一不对称背斜，轴部出露地层为石千峰组上段中部地层，两翼出露地层为石千峰组上段上部和三叠系金斗山砂岩，西北翼地层倾角4~11°，东南翼倾角16~27°。

2）断裂

(1)大路南正断层（芦F13）

位于祖师庙~吴家门一带，是本区的南部边界断层。144线以西隐伏于滑体下，以东出露于地表。其走向N80°E，倾向NW，倾角38~65°，断距西小东大，约60~120m。该断层在区内无钻孔揭露，控制程度较差。

(2)小沟正断层（芦10）

位于小沟村东，是本区的东部边界断层，也为一滑体下隐伏断层。其走向N40°W，倾向NE，倾角60°，断距150~180m。

(3)祖师庙逆断层（芦F14）

位于西郝家门~王楼一矿一线，为一逆断层，也为一滑体下隐伏断层。其走向近东西，倾西北，倾角38~60°。区内有两钻孔穿过，该断层控制较好。

(4)赵家门逆断层（芦F15）

位于六子沟~马鸣寺~柿树林~王家门一线，为一逆断层，也为一滑体下隐伏断层。其走向N70°E，倾角28～41°，断距10~50m。该断层仅有14201孔控制，断距10m。剖面显示其断距在14402孔处最大，约50m，并伴生一条同向芦F16小型逆断层，使得二1煤层被滑动构造铲失，形成一条细条带状无煤带。

3）滑动构造（芦F1）

按构造层次划分为浅层构造。一般沿二下盘、主滑面和上盘三部分。

由于滑体构造沿着二就保存了二

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煤顶部由南部浅部向北部深部滑动。井

田内现已有11个钻孔穿过该断层，缺失地层350~750m。其垂向结构自下而上可分为

煤层附近延伸，且波状起伏，当滑面上翘或下盘下凹时，

煤被铲失，另一方面，局部区段受滑动构

煤层及其上覆地层；当滑面下切或下盘上隆时，就铲薄、铲失煤层，造

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成无煤带。一方面，由于滑体下切造成二

造的揉搓与挤压，煤层厚度增大，出现厚煤层。因此，滑动构造是影响本区煤厚变化的主导因素。另外，由于滑动构造影响，使滑面附近地层倾角局部增大。 2.2.2煤层和煤质

1）煤层

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二

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煤层是本区的主要可采煤层，赋存于山西组的下部，层位稳定，结构简单，

煤层直接顶、板为滑动构造断裂带角砾岩、断层泥及上覆滑

全区普遍可采，但由于受滑动构造的影响，煤层具突然增厚和变薄现象，并在本区中部形成一条无煤带。二体岩层地层，二部含一层夹矸。

2）煤质特征 煤的物理性质：二

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煤层底板为灰黑色砂质泥岩，下距L9灰岩3.70m。煤层埋藏深度

40~960m。区内钻孔和矿井采掘工程揭露，该煤层厚度为0~15.00m，平均3.31m，局

煤黑色，金属光泽，以亮煤为主，暗煤次之，夹少量丝炭，

呈粉状或碎粒状产出，强度低，染指，视密度1.45，真密度1.50。二1煤原煤平均灰份13.33~20.35%，平均17.29%；挥发份10.64~11.72%，平均11.58%，根据煤质测试结果和《中国煤炭分类标准》，二1煤应属中灰、特低硫、高发热之粉状贫煤。 2.2.3水文地质特征和充水因素

主要含水层。根据矿井地层时代、岩性及其含水透水特征，本区共划分为5个含水层组：寒武—奥陶系灰岩含水层、太原组下段灰岩含水层、太原组上段灰岩含水层、二1煤层顶板山西组砂岩含水层和山西组以上诸砂岩含水层。

主要隔水层。根据矿井地层时代、岩性及其含水透水特征，共划分为3个主要隔水层段：本溪组隔水层、太原组中段隔水层和二1煤层底板隔水层。

矿井充水因素。本区位于颍阳～芦店向斜南翼，地质构造形态主要表现为芦店滑动构造上部系统覆盖下的一个单斜构造，区内发育有NW和NE向两组断裂。本井田位于区域地下水向北、北西运移的径流带内，由于断裂的切割，破坏了本区岩层和矿层的完整性和连续性，致使原本毫无水力联系的含水层对接二者发生水力联系或下部富水的含水层与二1煤层对接而对二1煤层矿床直接充水。 2.3煤尘爆炸及煤层自燃发火情况

据2008年煤炭科学研究总院重庆研究院煤尘爆炸性鉴定报告知二1煤层有煤尘爆炸危险性，煤层为Ⅲ类不易自燃煤层，在矿井及其邻近矿井的历年开采实践中，也未发生过煤的自燃现象。 2.4矿井瓦斯情况

据2011年9月河南理工大学科研报告《矿井瓦斯等级鉴定报告》，矿井瓦斯绝对涌出量9.67m3/min、相对涌出量15.42m3/t，因此，矿井瓦斯等级鉴定结果为高瓦斯矿井。在以往采掘过程中，瓦斯相对涌出量最高达到18.87m3/t。

2009年，河南理工大学测定了井下一水平二1煤层瓦斯基本参数，所测定的煤层瓦斯含量值域为2.47~8.50m3/t之间，最大值为8.50m3/t，残余瓦斯含量为3.89m3/t；煤的瓦斯吸附常数测定结果如表2-1。二1煤层以粉状为主，少量粒状、鳞片状，煤的原生结构已遭破坏，强度很低，指压易碎，二

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煤层为Ⅳ～Ⅴ类破坏煤体，测定二

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