第三章淮南煤田瓦斯及其防治技术.doc

第三章 淮南煤田瓦斯及其防治技术 第一节 淮南煤田及矿区概况 一、位置与矿区、矿井分布 淮南煤田地处安徽省淮北平原南部，淮河中游两岸。东起郯庐断裂，西至阜阳，北抵明龙山、上窑一带，南止舜耕山、八公山。横跨定远、长丰、凤台、颖上、怀远、利辛、阜阳及淮南等县市，东西延展达100km，南北宽约20-25km，面积约为3260km2。 淮南煤田包括淮南矿区（以下简称老区），潘谢矿区（以下简称新区）和定远远景规划区三大块。矿区和生产、在建、筹建和规划矿井分布见图8-3-1-1。 图8-3-1-1 二、勘探与资源 淮南煤田是安徽省煤炭资源最早勘探开发的煤田之一。远在1927年前就有人对舜耕山和上窑两地进行过地质调查工作。中华人民共和国成立后，对淮南煤田进行了大规模的地质勘探工作，在全面普查的基础上，先后提交了谢家集、新庄孜、李郢孜、二道河勘探区，潘集一、二、三勘探区，谢桥一、二勘探区，张集、顾桥等区的精查地质报告和其它地质资料。基本上摸清了整个煤田的赋存形态，为煤田的全面开发提供了可靠的地质资料。 淮南煤田是我国东部的最大煤田之一，煤种主要是气煤、1/3焦煤和肥煤。煤的挥发份大都在18.87-42.11。煤系地层上部全部被30-564m厚的新生界地层覆盖，构成全隐蔽煤田，有利于煤层气的保存。由于具有良好的煤层气生、储、保存条件，所以整个煤田的煤层瓦斯含量较高，煤层气资源丰富。这样丰富的煤炭和煤层气资源是华东地区得天独厚的能源基地。 三、煤田地层与地质构造 （一）地层 淮南煤田地层区划属华北地层区，区内除中奥陶统至中炭统缺失外，中生界的三迭系，侏罗系和白垩系亦无沉积。 （二）区域构造 淮南煤田位于秦岭纬向构造带南亚带北缘的东延部分，东被郯庐断层截接，西连周口凹陷，北接蚌埠隆起，南临合肥凹陷。煤田为一边缘褶皱断裂发育，内部褶皱为较开阔的复向斜构造，轴向NWW方向，枢纽向东倾伏。在南北向压应力的作用下，形成边缘地层的强烈褶皱、逆冲、逆掩推复，致使地层急倾、直立至倒转。平原内部为平缓的褶曲形态，构成次级的背斜、向斜构造。 四、含煤地层及特征 淮南煤田为石炭二迭系含煤地层，总厚为800m。上石炭太原组厚约115-125m，平均120m，含煤7-10层，总厚度为4.75m，含煤系数为3.98，均不可采；二迭系总厚近2000m，其中山西组，下石盒子组和上石盒子组的中下部为含煤地层。上石盒子组上部及石千峰组不含煤，不含煤段厚度在1270m以上。 二迭系为本区主要含煤地层，含煤段煤系厚约674m，含煤32-40层，总厚度为42.78m，含煤系数为6.35。其中山西组和下石盒组的含煤系数为14和13。含煤地层自下而上分为A、B、C、D、E五个含煤组，矿井主要开采A、B、C三个含煤组，可采煤层总厚度为32m；D、E组煤层较薄，无开采价值。可采段煤系厚340m，岩性以砂岩、砂页岩互层为主，占全厚的43.67；砂质粘土岩、砂质页岩粘土岩、页岩和煤层分别占全厚的29.96、16.83和9.54。 淮南煤田为煤层群，具有层数多，单层厚（最厚6-10m）、总厚度大、煤层连续性好等特点。各煤层的厚度及层间距见表8-3-1-1。 表8-3-1-1 煤 层 特 征 表 煤 层 组 淮 南 矿 区 潘 谢 矿 区 煤层 厚度 （m） 可采情况 层间距 （m） 煤层 厚度 （m） 可采情况 层间距 （m） D组 16-2 0.7 局部可采 16-1 0.5 局部可采 112 C组 C15 0.8 局部可采 70112 C14 0.7 不可采 12 C13 6.0 可采 1520 13-1 4.0 可采 C12 0.5 不可采 0.52 12 0.5 局部可采 17 B组 B11b 3.2 可采 5570 11-2 2.0 可采 4079 B11a 1.3 局部不可采 01.5 50102 B10 1.1 局部可采 2030 B9b 1.8 可采 2545 B9a 1.1 局部可采 15 B8 3.7 可采 120 8 3.0 可采 B7 3.6 可采 1020 7-1 2.0 可采 281 09 6-2 1.0 局部可采 729 B6 1.6 局部不可采 6-1 1.0 可采 05 B5b 0.4 不可采 2030 5-2 1.5 局部可采 623 B5a 0.4 不可采 0.51.5 5-1 1.2 可采 17 B4b 1.7 可采 35 4-2 1.4 可采 412 B4a 1.4 局部不可采 02 4-1 3.5 可采 07 A组 A3 2.8 可采 5565 3 5.0 可采 7385 A2 0.4 不可采 36 12 A1 1.7 可采 34 1 4.5 可采 五、开拓与开采 淮南矿区的煤炭开采历史较悠久，早在17世纪，大通地区就有土窑开采。1911年大通煤矿正式开始建井，1928年开建九龙岗煤矿，1947年兴建了新庄孜煤矿，1949年6月又开建了蔡家岗煤矿。中华人民共和国成立后，从1955年到1964年，先后改建和新建了11对生产矿井，总设计能力达8.1Mt/a，产量最高达16.15Mt/a（1960年）。目前老区还剩下新庄孜、谢一、谢二、李一、李二、李嘴孜和孔集等7对生产矿井，年产原煤7.5Mt/a 左右。 潘谢新区的开发始于20世纪60年代，目前已投产的矿井有潘一、潘二、潘三和谢桥矿四对矿井，设计年产原煤12.1Mt；年产4Mt的张集矿已试生产；设计能力810Mt/a的顾桥矿在筹建中。 淮南煤田东部的定远地区，煤系地层较深，目前正处于勘探时期。 矿井采用立井、斜井和斜、立井阶段石门联合开拓方式。壁式陷（垮）落式采煤法。人工爆破落煤和机械化落煤两种开采工艺。 第二节 淮南煤田生产矿井的瓦斯及其规律 一、淮南煤田瓦斯地质 一 瓦斯来源和煤层生气条件 1、含煤系数较高 淮南煤田属滨海平原含煤建造，成煤条件较好。其中二叠系煤层含煤11- 40层，含煤总厚达42.78m，含煤系数平均为6.35，最高达14。古地理环境有利于瓦斯的生成。 2、煤田煤层埋藏较深 淮南含煤地层距地表垂深变化在50-2000m。近年来在潘一矿的530m水平（距地表垂深501m-641m），测得瓦斯压力为2.4-5.6MPa，煤的最大吸附瓦斯能力达40.78m3/t；谢二矿实测瓦斯含量为21.2m3/t，煤层不仅生气条件好，而且具有较好的内在吸附储气条件。 3、瓦斯发生率高 淮南煤田的煤属肥气煤、气煤和焦煤，煤层瓦斯发生率在82-422m3/t之间。 4、镜煤反射率较优 淮南煤田浅部以气煤、肥气煤为主，深部为肥焦煤、主焦煤、局部为天然焦。根据镜煤反射率测定，反射率在0.8-1.48之间，从镜煤反射率分析，有机质的成熟度是较优的，处于生气的较佳范围。 5、煤层比表面积大 B4、B11b、13-1突出煤层的比表面积测定均在30m2/g，最高达53.2m2/g。非突出煤层的比表面积一般在15m2/g左右，由 此可见突出煤层的比表面积，明显高于非突出煤层比表面积。当瓦斯压力一定时，煤的比表面积愈大，瓦斯含量也愈高。 6、煤中水分含量低 煤中水份系指与煤中有机物质相结合的内在水份，以及存在于孔隙中的外在水份。煤中水份对煤的吸附瓦斯能力影响较大。试验表明当煤中水份在0.5-2.5时，与干煤相比煤的比表面积相应地下降2550。淮南煤中水份在1左右，因此水份对煤的瓦斯吸附容量影响较小。 （二）瓦斯的保存条件 煤在变质过程中生成的瓦斯，在煤层中能保存的数量取决于向地表运移条件，主要取决于煤层周围介质的透气性（煤层围岩岩性及其组合所形成的封闭类型），上复层的性质和地质构造等特征。而保存数量又随时间而变化，随煤层的空间位置而异。 1、区域地质构造发展史 淮南是海陆交替相含煤系，聚煤古地理环境属滨海平原型。岩性和岩相在横向上比较稳定，沉积物粒度通常较细。煤层形成后，地壳运动继续下沉，沉积了1200m以上的石千峰组地层。从中生代三叠纪开始，地壳持续上升，遭受风化剥蚀，但强度不大，石千峰地层保持较完好。到强烈的燕山运动发生，使煤系褶曲，形成复式向斜构造，使舜耕山、上窑山区、八公山和内部的背斜轴部煤系被暴露，遭风化剥蚀，但大部分区段的石千峰地层仍然完好，对阻止瓦斯扩散起到了屏障作用，这是淮南煤田煤的煤层瓦斯含量较高的主要原因之一。 2、煤系地层上覆盖层 煤系地层全被145-564m的新生界地层所覆盖，形成了巨厚冲积层下的隐伏煤田，具有良好的封闭瓦斯条件。 3、煤层顶底板（围岩）岩性 滨海三角洲，海陆交替相连续沉积，煤系为沙岩、泥岩与煤层交替组合。据测定，C13-1、B11b煤层顶板和B6底板围岩孔隙率测定结果，为 1.48 2.17。按岩层渗透性分级标准，属非透气性岩层。据C13-1煤层顶以上50m内砂岩比测定，泥岩所占比例大大超过砂岩（砂泥比为 0.11- 0.43 ），由此可见，煤层围岩岩性，有利于阻止瓦斯沿煤层法向渗透。 （三）地质构造与瓦斯运移、赋存关系 1、淮南煤田为一复向斜构造，属于秦岭东西向构造带，受南北向的压力控制，煤田两翼形成了以走向逆掩推覆断层为主体的断裂系统，弧形构造比较突出，如潘集陈桥“S”形断裂背斜构造。背斜轴部煤系地层局部遭风化剥蚀，为局部瓦斯扩散提供条件。背斜两侧的煤层露头被新生界的巨厚松散层所覆盖，提高了地应力和煤层吸附瓦斯能力。背斜轴南北两侧为一系列低角度的逆一逆掩断层，形成了叠瓦式构造。使断层下盘的煤层瓦斯不易向背斜南北两翼（背斜轴部）扩散。如舜耕山断层下盘到谢桥古沟向斜轴之间的广大区域。 2、煤系断裂之后，煤层内瓦斯运移条件发生了变化，它既可形成煤层与地表联系通道，有利于煤层瓦斯运移，也可以割断与地表联系，成为瓦斯向地表动移的屏障。如谢二矿斜交断层发育，断层交面线与煤层走向交角较小，组合成“人”字形，地堑、地垒式断块，对瓦斯的运移起阻挡作用，往往形成局部封闭地带，造成局部瓦斯富集。 3、潘二、张集和顾桥矿位于潘集陈桥背斜转折端的应力集中区，煤层瓦斯含量较高。 4、潘一、潘二、谢桥矿位于潘集陈桥背斜的南翼，呈单斜结构。背斜轴部煤系地层遭受风化剥蚀，造成部分瓦斯沿煤层露头扩散。由于井田内NNE向和NW向断裂较少，因而三个矿井的瓦斯含量亦较高。 5、丁集井田位于“S”型扭曲部位，并伴一系列NW向开放性正断层，为瓦斯扩散提供了通道，因而瓦斯含量较低。 6、刘庄矿位于谢古向斜的转折端，并且NNE向正断层发育，故该矿瓦斯含量较低。 二、瓦斯在煤系地层中的分布规律 （一）瓦斯风化带与甲烷带 通过测定煤层中气体成份与对应取样地点的深度进行多项式回归处理，得各种瓦斯成份随地层深度变化的回归曲线，见图8-3-2-1。 图8-3-2-1 由图8-3-2-1可以看出在潘谢矿区，从基岩露头向下40m处的范围内属于CO2N2带；从40m至86m为N2气带；从86m165m处属于N2CH4带；从165m往下，煤层内的甲烷浓度达到80，因此165m是瓦斯风化带的下边界，也是甲烷带的上边界，在这个边界以下属甲烷带，煤层所含的瓦斯气体主要是甲烷，甲烷浓度在90以上，并随着深度的增加，甲烷浓度也按一定规律增大。 （二）瓦斯组份 淮南煤田的煤层、煤样解吸出来的瓦斯气体经色谱分析，瓦斯组份中的主要气体是甲烷（CH4）。同时还含有少量的乙烷（C2H6）、丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10）等。但在瓦斯抽放站取气样分析，未曾发现乙烷、丙烷等气体。从分析数据来看，组分中不含一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）和硫化氢（H2S）等气体。见表8-3-2-1。 表8-3-2-1 瓦斯组分中的主要气体分析 瓦斯组份 井下钻孔取气样分析 抽放瓦斯泵站排放气体取样分析 煤样一次脱气成份分析 煤 层 谢一矿中央抽放泵站 谢二矿中央抽放泵站 煤 层 B11b C13-1 B10 B11b B11b 甲烷CH4 78.736 96.42 35.55 73.84 56.92 48.12 51.333 83.887 76.199 乙烷C2H6 0.005 1.02 0.057 0.092 0.028 丙烷C3H8 0.0019 0.82 0.001 0.0017 0.001 异丁烷I-C4 0.0001 0.0002 0.0003 正丁烷n-C4 0.0004 异戊烷i-C5 0.0004 0.0002 0.0003 正戊烷n-C5 0.0003 0.0001 0.0019 0.0002 总C6 0.0028 0.0010 0.0013 0.0044 总C7 0.0025 总C8 一氧化碳CO 二氧化碳CO2 1.669 0.73 0.89 0.54 0.47 1.05 3.131 1.282 1.810 硫化氢H2S 氧 O2 10.79 4.41 7.21 8.80 氮 N2 19.589 1.01 52.77 21.21 35.4 42.03 45.466 14.736 21.951 三、瓦斯在煤层内的存在状态 （一）煤层吸附瓦斯 淮南各煤层煤样吸附瓦斯试验已有1000余次，现将谢二、谢三（谢一）、潘一矿等矿的部分试验结果汇于表8-3-2-2中。 表8-3-2-2 淮南煤层煤样吸附试验结果 矿井 试样号 采样地点 煤层 水份 灰份 挥发份 吸附常数 a b 谢二矿 1 33一阶段 C13 1.17 14.43 35.48 40.792 0.0515 谢二矿 2 31二阶段 B10 1.32 14.62 32.45 40.597 0.0408 谢一矿 3 3212下风巷 B11b 1.27 10.78 34.33 26.823 0.1069 潘一矿 4 -530m 13-2 1.47 26.28 39.10 35.240 0.0476 由表8-3-2-2可见，淮南煤层吸附瓦斯能力较强。 （二）煤层的孔径与孔容 淮南谢一、二矿各煤层的煤样孔径与孔容试验结果见表8-3-2-3。 表8-3-2-3 各煤层孔径与孔容百分率 类型 孔半径γA C13煤ΣV B10煤ΣV B9煤ΣV B6煤ΣV B46煤ΣV 大孔 7500015000 11.7 18.8 17.2 9.0 18.0 50001000 6.3 6.4 6.8 4.0 6.2 过渡孔 1000100 38.8 15.0 26.7 31.8 28.4 微孔 10037.5 53.2 58.9 49.3 55.2 47.4 在目前开采深度内，煤层的吸附瓦斯一般占7095，而游离瓦斯只占305。从表8-3-2-3可见，淮南各煤层的孔径以微孔为主。因此，瓦斯在煤层内主要以吸附状态存在。 四、瓦斯含量与分布规律 （一）煤层瓦斯含量 淮南煤层瓦斯含量实测数据较多，现仅将谢二矿的部分实测数据汇于表8-3-2-4。 表8-3-2-4 淮南谢二矿煤层瓦斯含量测定结果 矿井 采样地点 煤层 标高m 垂深m 煤厚m 瓦斯含量 m3/t 注 淮 南 煤 田 谢 二 矿 31-470顺槽 C13 -467 495 6.2 13.85 31-470 C13 -500 490 6.3 13.73 41-660正石门 C13 -858 686 7.2 19.74 43-680正石门 C13 -655 685 7.4 20.10 32-450S顺槽 C13 -445 473 6.3 12.51 33-450顺槽 B11b -447 475 3.8 13.10 -660车场绕道 B4b -658 686 1.7 14.8 -660深井N1石门 B8 -655 685 3.8 20.34 -660深井轨道石门 B8 -870 700 3.8 21.2 目前开采深度的煤层实测瓦斯含量在8 21.2m3/t之间。 （二）围岩瓦斯含量 煤层开采时，邻近围岩所含的瓦斯因受采动影响而涌入回采面。试验表明，大多数围岩无吸附瓦斯能力，即使是碳质页岩或碳质泥岩，其吸附瓦斯能力也极小，这说明围岩瓦斯大多数是以游离状态赋存的，图8-3-2-2是开采层顶板岩层瓦斯含量测定曲线。 图8-3-2-2 由图8-3-2-2可知在相同瓦斯压力条件下，淮南的围岩含有瓦斯量较大。由于岩层的孔隙率和含瓦斯程度变化较大，目前尚没有掌握其规律性。生产实际中常用围岩瓦斯涌出系数来间接表示围岩瓦斯涌出量。 邻近层和岩层的瓦斯，在开采时一并涌入开采层，很难确定煤、岩瓦斯涌出所占比例。所以，淮南的围岩瓦斯涌出系数，目前只能按近似单一煤层（11-2煤）开采时的考察统计数据取值，见表8-3-2-5。采面围岩瓦斯涌出量，主要与近距离邻近煤层的瓦斯含量、顶板管理方法等有关。 表8-3-2-5 潘一矿单一煤层的采煤工作面围岩瓦斯涌出系数统计表 采煤工作面 煤层 煤 层 层间距 （m） 开采层工作面放顶 瓦斯涌出系数K1 前 后 瓦斯涌出量m3/t 平均日产量t 瓦斯涌出量m3/t 平均日产量t 上邻近层 13-1 76.5 开 采 层 1141（1） 11-2 7.32 665 9.15 914 1.25 1322（1） 88.4 11.92 1184 14.78 1363 1.24 1451（1） 8.35 989 10.60 1199 1.27 平均 9.59 946 11.86 1159 1.24 （三）残存瓦斯含量 采、掘工作面的煤炭自采落到运至地面，煤中的瓦斯在井下只释放其中的大部分，还有小部分瓦斯仍残存在煤体中。影响煤体残存含量大小的诸多因素中，主要是煤的变质程度、破碎粒度，煤层原始瓦斯含量等因素。 淮南几个主要煤层的煤样测定结果表明 1）煤从井下运至地面，煤体残存瓦斯含量与暴露时间（煤炭在井下途中运输时间约2h）有关，其残存瓦斯含量相当于0.1MPa条件下的吸附量。 2）残存瓦斯与原始瓦斯含量有关，原始瓦斯含量较低时，残存瓦斯含量随原始瓦斯含量的增大而增大，见图8-3-2-3，原始瓦斯含量增至一定数值后，残存瓦斯含量趋于定值。 3）残存瓦斯含量与煤的破碎程度（即粒度）有关，在其它条件相同状态下，粒度越大，残存瓦斯含量越大。 4）煤的残存瓦斯含量与煤的变质程度有关、残存量随煤的变质程度的增高而增大。如表8-3-2-6。淮南现开采煤层，煤的变质程度不高，原煤挥发分（V）一般在1540之间。挥发份每百米垂深递增梯度为0.592.03，平均为1.08。残存瓦斯含量与煤的变质程度关系的实测结果见表8-3-2-6。 表8-3-2-6 煤的残存瓦斯含量与煤的变质程度的关系 挥发份V 8.13 9.18 12.92 22.13 28.44 34.14 42.01 43.37 残存量m3/tr 11 7.12 3.18 2.68 1.83 1.68 1.56 1.53 图8-3-2-3 在进行回采、掘进工作面瓦斯涌出量预测时，残存瓦斯含量的取值按煤层原始瓦斯含量高于10m3/tr或低于10m3/tr的两种条件取值。 1）煤层瓦斯含量高于10m3/tr取值时，按表8-3-2-7选取。 表8-3-2-7 残存瓦斯含量取值范围 挥发份V’（） 89 912 1225 2542 残存量m3/tr 97 74 42 21.5 2）煤层原始瓦斯含量低于10m3/tr时，采落煤炭的残存瓦斯含量，取煤在0.1MPa条件下的实测瓦斯吸附量。 （四）甲烷带瓦斯量垂直分布规律 潘一、潘三矿13-1煤层，实测瓦斯含量与煤层距基露头垂深的关系，见式8-3-2-1和图8-3-2-4。 Q0aHb，m3/t （8-3-2-1） 式中，Q0煤层瓦斯含量，m3/t； a系数； H采样点距煤层露头垂深，m； b常数。 图8-3-2-4 从式和图来看，在瓦斯（甲烷）带内，煤层瓦斯含量随深度增加成正比例增大。 （五）甲烷带瓦斯含量沿煤层走向变化规律 据潘谢矿区13-1煤层117个瓦斯含量实测资料，取其最大值作曲线图8-3-2-5。 图8-3-2-5 由图8-3-2-5可见，潘谢矿区东起潘二、西到刘庄，有丁集和刘庄两个低瓦斯区；同时也有潘一、潘二、潘三和顾桥、张集、谢桥两个高瓦斯区，总之，瓦斯含量沿煤层走向变化（差异）很大。潘谢矿区内展布一些大中型断层，由于断裂构造切割形成的各块段，其构造特征和应力状态各有差异，因而使瓦斯含量沿煤层走向具有明显分带性和不平衡性。 （六）瓦斯含量与上覆新生界松散层厚度相关规律 潘谢矿区煤系地层上覆新生界松散层的厚度，从东南的潘二矿，向西北（刘庄）逐渐增厚。这说明煤系地层上升剥蚀程度，从东南向西北存在着差异。在未接受新生界沉积之间，古地形从东南向西北逐渐降低。13-1煤层上覆基岩层厚度，从东南向西北逐渐变薄，如图8-3-2-6，从图中看出，上覆松散层厚度越厚，瓦斯含量越低，反之，瓦斯含量就越高。 图8-3-2-6 五、瓦斯涌出 （一）矿区、矿井瓦斯涌出 新、老矿区11对生产矿井中，具有煤与瓦斯突出矿井10对，低瓦斯矿井1对。随着开采深度增加，瓦斯涌出量也不断增大。1970年矿区绝对瓦斯涌出量为108m3/min，1980年为146 m3/min，1990年为259 m3/min，2000年的绝对瓦斯涌出量已达到595.71m3/min。随着张集矿井投产，潘三、潘二、谢桥等矿达产，到“十五”末期，预计绝对瓦斯涌出量将超过900 m3/min。 目前新庄孜和潘一矿的绝对瓦斯涌出量分别达115.8 m3/min和117.3 m3/min，预测潘三、谢桥、张集等矿达产后，绝对瓦斯涌出量也将超过100 m3/min。 全矿区生产矿井平均相对瓦斯涌出量为22.8 m3/t。潘一、二、三、谢桥等矿，目前矿井相对瓦斯涌出量在15-25 m3/t之间。今后，随着矿井开采深度增加，预计矿井相对瓦斯涌出量也将达到30 m3/t左右。 （二）采面瓦斯涌出 潘一、潘三、谢二、新庄孜等矿的综采和炮采面的绝对瓦斯涌出量，分别在24.52-44.70和10.56-22.05 m3/min之间；综采和炮采工作面的供风量分别在1610-2014和939-1276 m3/min之间。尽管采面的风排瓦斯能力已达极限，但仍然解决不了工作面瓦斯频繁超限问题。为保证安全，只能采取“以风定产”的方法，从而制约了工作面的生产能力，见表8-3-2-8。 表8-3-2-8 潘一、潘三、谢二等矿采面通风能力瓦斯涌出量统计表 矿 井 地 点 开采 工艺 平均产量t/d 绝对瓦斯 涌出量m3/min 工作面 供风量m3/min 抽放 瓦斯量m3/min 备 注 谢二矿 3332N3 炮 采 613 10.56 1145 3332S3 炮 采 586 11.03 1276 新庄孜矿 5608S 炮 采 2133 22.05 939 2.21 尾巷排放瓦斯量 15.66 m3/min 潘一矿 13713 综 采 2000 28.76 1610 13613 综 采 1710 31.3 1845 23113 综 采 2437 33.79 1994 12.45 抽放率36.8 潘三矿 15113 综 采 2087 44.70 2014 15523 综 采 2481 24.52 1693 3.92 抽放率16.0 近年来，虽加大了以抽放瓦斯为主的瓦斯综合治理力度（即以顶板走向钻孔抽放为主，顺层钻孔抽放，上隅角充填堵漏等为辅的综合治理采面瓦斯技术），使采面生产受瓦斯制约因素有所缓解，工作面产量也有很大提高，但产量尚未达到采煤面生产能力。 （三）掘进面瓦斯涌出 据潘一、三矿的综掘和炮掘2000年统计资料来看，在炮掘月进度50103m，综掘77305m的情况下，综掘和炮掘面采用2～3台28Kw局部通风机，直径600800mm2路到3路导风筒供风，仍难以解决瓦斯经常超限问题，只好降低掘进速度来维持安全生产，见表8-3-2-9。因此，造成生产矿井采掘接替极度紧张，甚至导致矿井采掘关系失调。 （四）瓦斯异常涌出（喷出） 近年来，采面瓦斯变化异常现象也日益频繁。在采掘过程中，往往突然涌出大量瓦斯，致使作业场所的瓦斯浓度在较短时间内达到爆炸浓度。这种无规律的异常涌出，目前靠及时尽早发现，随即采取措施的方法来防治。 表8-3-2-9 潘一、潘三矿煤巷掘进通风、瓦斯情况统计表 矿井 地 点 掘进方式 月进尺（m） 瓦斯 绝对量m3/min 供风量m3/min 风筒 （直径路） mm 局部通风 机供风量 风筒末端风量 局扇规格KW台数 潘 一 矿 11613进风巷 炮掘 50 5.70 908 388 283 8003 8煤上山 炮掘 70 2.98 840 320 282 6002 13623进风巷 炮掘 80 4.22 897 326 283 8003 13623回风巷 炮掘 103 2.99 688 283 282 6002 13313回风巷 炮掘 67 2.56 714 293 282 6002 潘 三 矿 17313进风巷 综掘 305 3.87 1041 438 283 8003 17313回风巷 综掘 206 2.13 828 259 282 8002 15113进风巷 炮掘 150 4.11 761 442 283 8003 15113回风巷 炮掘 57 3.11 821 415 282 6002 随着矿井开采深度增加，瓦斯喷出，煤与瓦斯突出频率增加，突出强度和喷出瓦斯量明显加大，新庄孜和谢二矿还发生过泥石流突出。少数突出矿井的局部地区，瓦斯喷出，煤与瓦斯突出，泥石流突出接连不断发生，防治难度甚大。如谢二矿F13-5、F13-6断层之间，1986年11月15日在-650m皮带机石门揭B11b煤层时，突出煤量250t，瓦斯4118m3；1987年4月12日，-660m正石门发生泥石流突出，突出泥石400m3；88年5月22日，-660m改向正石门揭B11b煤层时突出煤量1012t，瓦斯26000m3；1989年10月20日改向正石门在岩巷架棚时发生瓦斯喷出，喷出瓦斯11874m3。 六、煤与瓦斯突出 （一）淮南生产矿井煤与瓦斯突出情况 自1959年谢二矿-127m水平C13煤层发生第一次突出以来，迄今谢一、二、新庄孜、潘一、二、三矿在生产和建设过程中，C13 、B11b、B9、B8、B6、B4、A3、D17等煤层已发生了109次突出，死亡22人，平均突出强度100.4t/次，最大突出强度为1576t。百万吨突出率为0.64次，死亡率为0.03人。按矿井分谢二矿突出26次，占总突出总数的23.9，其次是谢三和新庄孜矿。突出强度超过千吨的2次，占1.8。按突出煤层分C13煤层 51 次，占总突出次数 46.8，B11b煤层31次，占28.5；B4煤层21次，占19.3；其它煤层6次，占5.11。按作业场所分；煤巷突出67次，占总突出次数突出的61.5。见表8-3-2-10。可见淮南生产矿井的煤与瓦斯突出是较为严重的。 （二）淮南煤与瓦斯突出的一般规律 1、矿井各煤层始突深度差别较大，其深度范围在155-673m之间，排除防治技术等影响因素，一般规律是随着开采深度的增加，突出次数增多，强度增大，突出危险区域也随之扩大。 表8-3-2-10 19592000年淮南矿区生产矿井与瓦斯突出分类统计表 项 目 全矿区 新庄孜矿 谢一矿 谢二矿 谢三矿 潘一矿 潘二矿 潘三矿 全 矿 区 突出总次数次 109 17 7 36 19 14 14 11 所占百分比 15.6 23 23.9 17.4 12.8 12.6 10.1 平均突出强度t/次 1004 9.7 36 135 38 56 219 84 最大突出强度t/次 1576 647 100 1012 150 226 1576 150 百万吨突出频率次 0.64 死亡人数人 22 2 6 9 5 突 出 类 型 突出 35 8 2 10 5 6 4 倾出 35 5 5 9 2 3 7 4 压出 39 4 1 7 17 6 1 3 突 出 强 度 100t以下 74 10 5 12 4 7 8 9 101500t 29 5 1 3 1 3 4 3 5011000t 3 1 2 大于1000t 2 1 作 业 方 式 放炮、掘进 55 10 5 12 4 7 8 9 风镐推进 19 1 2 10 1 2 3 水采、综掘 14 11 3 其他 21 6 1 10 15 11 11 突 出 煤 层 D17 1 1 C13 51 3 1 10 15 11 11 B11 31 4 7 14 4 2 B9 1 1 B8 1 1 B6 2 2 B4 21 8 1 2 10 A3 1 1 作 业 场 所 煤巷 67 10 1 14 17 12 1 7 石门、岩巷 40 7 6 10 2 2 13 4 采煤工作面 2 2 2 2、突出次数和突出强度往往随着煤层厚度，特别是随软分层厚度的增加而增大。 3、同一煤层中瓦斯压力越大，突出危险性越大；在不同煤层中，瓦斯压力与煤层的突出危险性之间无直接关系。 4、突出往往发生在瓦斯含量高于10m3/t，瓦斯压力在0.6MPa以上的煤层中。突出的气体是瓦斯。 5、突出煤层的特点是煤的力学强度低或软、硬层相间；透气性差；瓦斯放散初速度指标大；煤层的原生结构遭到地质构造应力严重破坏，为层理紊乱的“构造煤”。 6、突出危险区域呈带状分布。生产实践表明，绝大多数突出发生在C13、B118和B4煤；不同区域，其突出危险程度也不同。突出与地质条件有密切联系，绝大多数突出发生在地质构造（如断层、褶曲、扭转、煤结构变化区）附近。据谢二矿统计资料，96以上的突出发生在地质构造区。 7、突出多发生在采掘形成的应力集中区；如采掘工作面接近区；巷道贯通之前，煤柱及采面应力集中带内的掘进巷道等。 8、突出多数发生在落煤工序。爆破和震动放炮更容易引起突出。据统计，淮南在落煤工序突出占突出总数的80.6，其它工序仅占19.4，如新庄孜矿5113工作面N上开切眼处，在无人工作时也发生过突出。 9、少数突出有延期性。 10、从突出发生的巷道类型来看，石门突出40次，平均突出强度为225.7t/次。虽然石门突出次数仅占总突出次数的37.0，但突出强度最大，平均强度是其它各类煤与瓦斯突出强度的4.9倍，而且千吨以上突出都发生在石门揭煤时，所以石门揭煤具有较大的突出危险性。 11、淮南109次的煤与瓦斯动力现象中，煤巷掘进过程中突出67次，占61.5，煤巷掘进防突是淮南防治的重点；而采煤工作面仅发生2次，占1.8。 12、大多数煤与瓦斯动力现象发生前有以下三种预兆 1）瓦斯涌出方面预兆瓦斯涌出量增大或忽大忽小，煤尘增大，气温降低，打钻时出现顶钻、夹钻、喷煤或喷瓦斯，风声、哨声及峰鸣声等。 2）压力显现方面预兆煤体和支架压力增大，出现煤炮声、支架响声、底鼓、煤壁移动加剧，外鼓、开裂、掉渣，煤体自行剥落和钻孔变形等。 3）煤层结构和构造方面预兆煤体干燥，光泽暗淡、层理紊乱；煤层松软或不均匀；煤厚增大；挤压皱曲，波伏隆起、顶底板阶梯状起伏、断层等。 七、生产矿井瓦斯危害 生产矿井的瓦斯超限，瓦斯爆炸和煤与瓦斯突出，已严重威胁着矿井安全生产、制约劳动生产率的提高，造成生产投入增加，职工伤亡、经济损失和政治影响增大。 （一）延误施工工期制约掘进速度 从高瓦斯突出煤层掘进工作面的瓦斯涌出规律考察结果来看，不采取超前卸压钻孔预先排放瓦斯，放炮前、后瓦斯涌出浓度最大倍比在3.08-23.33倍之间（