常村矿一级瓦斯管理区域超前治理方案.docx

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常村矿一级瓦斯管理区域超前治理方案

常村矿一级瓦斯管理区域

瓦斯超前治理方案

常村煤矿

2015年9月

常村矿一级瓦斯管理区域

瓦斯超前治理方案

总工程师：

通风矿长：

通风副总：

通风科：

抽采科：

编制：

常村矿抽采科

2015年9月28日

目录

第一章矿井概况

一、矿井基本概况

1、地理位置

常村煤矿位于山西省长治市屯留县境内，距潞安集团约9km，地理坐标东经113°00′，北纬36°20′。

2、生产能力

常村煤矿原设计生产能力4.00Mt/a，服务年限88年，于1995年9月建成投产，1997年达产，原设计生产能力400万吨，2004年核定生产能力600万吨，2006年核定生产能力650万吨，2008年核定生产能力700万吨，2013年核定生产能力800万吨。

3、地质概况

常村井田含煤地层为下二迭系山西组及上石炭系太原组，含煤地层总厚163.36m，含煤10～17层，煤层总厚11.25m，含煤系数为6.9%。

本区地质构造以褶曲为主，地层走向近南北，向西倾斜，倾角3～6°。

东部以单斜为主，伴有近东西向波状起伏；西部为近南北向褶曲。

4、矿井开拓方式

常村煤矿开拓方式为立井多水平盘区式开拓，分2个水平开采，第一水平（目前的生产水平）为+520m水平，主要运输大巷布置在3号煤层下约30m岩层中，开采3号煤层的浅部；第二水平为+470m水平，开采3号煤层的深部。

首采区位于常村井田东中部，采区划分为向两翼扩展。

现有S6-6、N3-5、S3-10三个综采工作面，采用放顶煤综采采煤法。

5、矿井水文地质情况

常村井田内包含15个含水层，即中奥陶统马家沟组灰岩岩溶含水层、太原组K2、K3、K4、K5灰岩岩溶裂隙含水层、山西组K7砂岩裂隙含水层、3号煤层顶板砂岩裂隙含水层、下石盒子组K8砂岩裂隙含水层、上石盒子组基岩风化带裂隙含水层、第四系下更新统孔隙含水层、第四系中更新统孔隙潜水含水层等。

本矿井在开采过程先后揭露的落差均小于30m断层，均未发生突水。

目前矿井水主要为3号煤层顶板砂岩水，占总涌水量的95.4%；底板K2灰岩水约为5m3/h，占总涌水量的2.85%；陷落柱内的水3m3/h，占总涌水量的1.7%；无断层水。

常村矿目前开采范围内，矿井正常涌水量为351m3/h，最大涌水量为470m3/h。

6、矿井瓦斯煤尘

根据常村煤矿2015年瓦斯测定结果，矿井瓦斯绝对涌出量108.48m3/min，相对涌出量7.15m3/t；CO2绝对涌出量27.49m3/min，相对涌出量1.81m3/t。

2015年经山西省煤炭工业厅综合测试中心检验：

3号煤层煤尘具有爆炸性，煤层自燃倾向性等级为Ⅲ类不易自燃。

二、通风概况

常村矿井通风方式是中央主、副立井、西坡进风立井、王村副井进风，中央回风立井、西坡回风立井、王村回风立井回风的分区式通风。

主扇工作方法均为机械抽出式，其中中央主扇是轴流式风机，型号为AGF606--4.0-2.4-2，电机额定功率为4000kw，一台运转，一台备用，主要为S1、S2、S3采区及N翼采区服务；西坡回风立井安装有两台型号为AGF606--4.0-2.4-2型同等能力的轴流式通风机，电机额定功率为4000kw，一台运转，一台备用，主要为S5、S6采区服务；王村回风立井安装有三台型号为AGF606--4.0-2.0-2型同等能力轴流式通风机，电机额定功率为4500kw，一台运转，一台备用，一台检修。

整个矿井通风系统由南、北两翼及470水平大并联系统构成。

矿井通风由中央主、副立井、西坡进风立井、王村副立井进风，经过S+520、N+520大巷、470东翼胶带巷、470西翼辅助运输石门、王村东、西码及等候硐室分别进入各采区进风巷及470水平，进入各用风地点后，回到各采区的专用回风巷，再进入总回风巷通过中央回风立井、西坡回风立井、王村回风立井排到地面。

矿井实际总进风量为72370m3/min，总回风量为75070m3/min，主扇排风量为75970m3/min，有效风量65380m3/min，有效风量率为90.3％。

其中中央主扇排风量为25990m3/min，有效风量率为90.7％，西坡主扇排风量为21040m3/min，有效风量率为89.2％，王村主扇排风量为28940m3/min，有效风量率为90.9％。

三、抽采系统

常村煤矿地面永久抽采瓦斯系统于2006年8月开工建设，2007年1月建成开始运行。

地面瓦斯抽采泵站共安设七台2BEC72型水环式真空泵，高负压系统为两台运转，两台备用，一台检修（每十天切换一次）；低负压系统为一台运转，一台备用。

额定最大抽采量为525m３/min，额定最大抽采负压为80kPa,电机额定功率710KW。

地面瓦斯抽采泵站目前平均抽采负压47kPa，管道混合气体流量450-475m３/min，平均瓦斯浓度约8-10%，纯瓦斯流量约47-57m３/min。

S3、S5、N3移动抽采泵站共安设六台2BEY52型水环式真空泵，S3、S5、N3采区各两台，一台运转，一台备用。

额定最大抽采量为280m３/min，额定最大抽采负压为80kPa,电机额定功率355KW。

截止2010年10月份全部正式投运，移动泵站主要用于抽采综采工作面的边采边抽、采空区裂隙带抽采、埋管抽采，进行低负压瓦斯抽采。

470采区移动泵站于2014年10月投运，安设六台泵，现为三用三备，额定最大抽采量为266m３/min，主要服务于470采区高、低负压抽采。

四、矿井瓦斯地质概况

常村煤矿3号煤层底板标高范围在+610～+400m，埋深327m~537m，井田范围内总体瓦斯含量随标高降低而升高，+520水平以上标高采掘范围内煤层瓦斯含量在3-5m3/t，+470水平采掘范围内，在+450~+470m标高煤层瓦斯含量在6~8m3/t，+400~+440m标高煤层瓦斯含量在8~13m3/t，瓦斯含量梯度规律为埋深增加15m，瓦斯含量增加1m3/t。

常村矿严格按照原始瓦斯地质图划分区域进行分级瓦斯管理，现原始瓦斯含量在8m3/t以上的一级瓦斯管理区域为：

23采区、2105工作面、N3采区下部。

大于5m3/t小于8m3/t的二级瓦斯管理区域为：

470采区南翼大巷掘进区域、S5下部延伸区域（S5-13、S5-15工作面）、S3下部延伸区域（S3-10、S3-11、S3-13工作面）。

小于5m3/t的三级瓦斯管理区域为：

S6、N3采区。

2016年预计揭露地质构造统计表

地点

地质构造

470北翼辅助运输大巷

axn20陷落柱

2105切眼

KX47陷落柱

470北翼辅助运输大巷

axn7陷落柱

470北翼辅助运输大巷

aXF55（H=0～3m）正断层

470南翼胶带大巷

KX43陷落柱

23采区1#回风大巷

aFF11（H=0～9m）正断层

470南翼胶带大巷

KX41陷落柱

470北翼2#回风大巷

aXn7陷落柱

470北翼2#回风大巷

KF55（H=0-15m∠75°）正断层

470南翼2#回风大巷

KX41陷落柱

470南翼1#回风大巷

akx43陷落柱

2303皮顺

aFF12-4（H=0～9m）正断层

470南翼胶带大巷

aFn7（H=0～4m）正断层

470南翼胶带大巷与2#回联巷

aFn7（H=0～4m）正断层

470南翼进风大巷

KX41陷落柱

470南翼2#回风大巷

aFn7陷落柱

470北翼辅助运输大巷

ax7陷落柱

23采区胶带下山

aFF11（H=0～9m）正断层

2303轨顺

aFF12-3（H=0～3m）正断层

2303轨顺

KX69陷落柱

五、矿井瓦斯参数

表1：

常村煤矿煤体主要瓦斯参数

参数名称

参数值

3#煤层

煤层瓦斯含量m³/t

常村矿3#煤层瓦斯含量：

S6、N3采区3m3/t，S3采区最大8.25m3/t，S5采区最大5m3/t，470采区2101工作面最大11m3/t

残存瓦斯含量m³/t

S3轨下的煤样残存瓦斯量为：

1.94m3/t；

2101辅运巷的煤样的残存瓦斯量为：

1.90m3/t；

470北翼2#回风巷的煤样残存瓦斯量为：

1.60m3/t；

S0-2瓦排的煤样残存瓦斯量为：

1.88m3/t

范围内煤层瓦斯含量m³/t

S62#回风上山、S3-9配风巷、470东翼1#回风大巷含量分别为1.8338m3/t、8.2561m3/t、3.5178m3/t

范围内煤层压力（MPa）

S6采区绝对瓦斯压力值为0.13MPa；S3采区煤层绝对瓦斯压力值为0.5MPa；470东翼1#回风大巷所测煤层绝对瓦斯压力值为0.15MPa

煤的破坏类型

Ⅱ类破坏类型

坚固性系数

0.687-0.705

瓦斯放散初速度mmHg

14.4-16.335

煤层透气性系数m2/Mpa2.d

0.003237～0.2419

抽采衰减系数

0.1726～0.3025

吸附常数

a（m³/t）

32.7689-34.7867

b（MPa-1）

0.4907-0.6366

孔隙率

F（%）

3.95-4.26

工业分析值

水分（%）

0.61-1.06

灰分（%）

8.62-9.58

挥发分（%）

7.43-11.58

煤尘爆炸性

有

钻孔瓦斯流量衰减系数

0.2173d-1

第二章采掘衔接及一级瓦斯管理区域

一、采掘衔接

1、2016年采掘部署

常村煤矿2016年计划产量800万吨，其中上水平回采产量526万吨，下水平回采产量208万吨，掘进煤量66万吨。

可以形成六个工作面（N3-6、2207、S6-1、S6-5、S3-13、N3-10），可以圈定储量728万吨，回采工作面有S0-2、S5-11、S6-8、N3-9、2103、N3-6、S3-10、S3-13工作面。

2016年掘进进尺35289m（开拓：

3842米；准备：

7286米；回采：

24161米），掘进工作面主要有23采区三条开拓大巷、2302工作面顺槽、S翼大巷开拓、2206工作面顺槽、N3-10工作面顺槽、S3-12工作面顺槽、S5-13工作面顺槽、S5采区延伸大巷、S6-5工作面顺槽。

表22016年预计揭露地质构造统计表

地点

地质构造

470北翼辅助运输大巷

axn20陷落柱

2105切眼

KX47陷落柱

470北翼辅助运输大巷

axn7陷落柱

470北翼辅助运输大巷

aXF55（H=0～3m）正断层

470南翼胶带大巷

KX43陷落柱

23采区1#回风大巷

aFF11（H=0～9m）正断层

470南翼胶带大巷

KX41陷落柱

470北翼2#回风大巷

aXn7陷落柱

470北翼2#回风大巷

KF55（H=0-15m∠75°）正断层

470南翼2#回风大巷

KX41陷落柱

470南翼1#回风大巷

akx43陷落柱

2303皮顺

aFF12-4（H=0～9m）正断层

470南翼胶带大巷

aFn7（H=0～4m）正断层

470南翼胶带大巷与2#回联巷

aFn7（H=0～4m）正断层

470南翼进风大巷

KX41陷落柱

470南翼2#回风大巷

aFn7陷落柱

470北翼辅助运输大巷

ax7陷落柱

23采区胶带下山

aFF11（H=0～9m）正断层

2303轨顺

aFF12-3（H=0～3m）正断层

2303轨顺

KX69陷落柱

2、2017年采掘部署

常村煤矿2017年原煤产量为800万吨，其中上水平回采产量579万吨，下水平回采产量154万吨，掘进煤量67万吨。

2017年可以形成三个工作面（S3-12、2206、2302），可以圈定储量678万吨，回采工作面有S6-8、S6-1、S6-1-1、S6-5、N3-6、2206、N3-10、S3-13、S3-12工作面。

2017年掘进进尺31349m，掘进工作面主要有2303工作面顺槽、N3-11工作面顺槽、S3-7工作面顺槽、470水平N翼大巷开拓、S5-13工作面顺槽、2205工作面顺槽、S5采区延伸大巷。

二、2016年及2017年两年一级瓦斯管理区工作面情况

表32016年一级瓦斯管理区域掘进工作面

区域

工作面

底板标高

煤层瓦斯含量（m3/t）

巷道规格

（X*X）

巷道长度

（m）

掘进方式

起止日期

瓦斯治理方式

23采区

2302皮顺

440-460

7-9

5×3.4

2241

机掘

2015.12-2016.12

地面排采井、邻近巷道超前预抽

2302轨顺

440-460

7-9

5×3.4

2061

机掘

2016.2-12

地面排采井、邻近巷道超前预抽

23采区进风下山

406-465

7-10

5.3×3.65

1845（剩735）

机掘

2016.7-2016.11

邻近巷道超前预抽

23采区胶带下山

406-465

7-10

5.5×3.75

2150（剩960）

机掘

2016.1-2016.7

邻近巷道超前预抽

23采区2#回风下山

465-406

7-10

5.3×3.65

2041（剩余1100）

机掘

2016.12~2017

邻近巷道超前预抽

21采区

2105瓦排巷

460-420

7-10

4.5×3.4

2258（剩余1078）

机掘

2016.8~12

半煤岩巷道

N3下部采区

N3-10皮顺

460-430

7-10

5×3.4

1020

机掘

2016.10-2016.12

迎头预抽

N3-10轨顺

460-430

7-10

5×3.4

802

机掘

2016.5-2016.12

迎头预抽

N翼大巷

470北翼辅助运输大巷

460-480

7-8

5.44×4.52

2860

炮掘

全年

全岩巷道

表42017年一级瓦斯管理区域掘进工作面

区域

工作面

底板标高

煤层瓦斯含量（m3/t）

巷道规格

（X*X）

巷道长度

（m）

掘进方式

起止日期

瓦斯治理方式

23采区

23采区2#回下

465-406

8-10

5.3×3.65

2041（剩余970）

机掘

2017.1-2017.7

模块预抽

2302轨顺

440-460

8-10

5×3.4

2061（剩余81）

机掘

2017-1

地面排采井、邻近巷道超前预抽

2302切眼

460-440

8-10

8×3.5

276

机掘

2017.2-2017.3

地面排采井

2302皮顺

440-460

7-9

5×3.4

2227（剩余167）

机掘

2017.1

地面排采井、邻近巷道超前预抽

2302抽采巷

440-460

全岩

4×3.2

2150

炮掘

2017.2-2017.12

全岩巷

2303皮顺

430-450

7-9

5×3.4

1956

机掘

2017.7-2017.12

地面排采井、邻近巷道超前预抽

2303轨顺

430-450

7-9

6×3.7

2061

机掘

2017.4-2017.12

地面排采井、邻近巷道超前预抽

N3下部采区

N3-11皮顺

440-460

7-10

5×3.4

1321（剩余757）

机掘

2017.1-2017.7

迎头预抽

N3-11切眼

440-460

7-10

8×3.5

131

机掘

2017.5-2017.

迎头预抽

N3-11轨顺

440-460

7-10

5×3.4

1923

机掘

2017.1-2017.5

迎头预抽

N3-11瓦排巷

440-460

7-10

4.5×3.2

1920

机掘

2017.5-2017.12

半煤岩巷道

21采区

2105皮顺

460-420

7-10

5×3.4

2410（剩余1304）

机掘

2017.2-2017.10

邻近巷道超前预抽

2105专回

460-420

7-10

4.5×3.4

2258（剩余78）

机掘

2017.1

半煤岩巷道

N翼大巷

470北翼胶带运输大巷

460-480

岩巷

5×3.2

2670

炮掘

2017.12-2017.12

全岩

470北翼辅助运输大巷

460-480

岩巷

5.44×4.52

2860（剩余1700）

炮掘

2017.1-2017.12

全岩

470北翼回风大巷

460-480

7-9

5.24×3.62

2765

机掘

2017.1~2017.12

邻近巷道超前预抽

常村矿2016年一级瓦斯管理区域没有回采面进行生产，2017年一级瓦斯管理区域内N3-10工作面于2017年3月进行初采。

第三章瓦斯超前治理总体方案

2016、2017年两年内一级瓦斯管理区域共涉及23采区、N翼大巷、N3下部延伸采区共18个掘进工作面及N3-10工作面一个回采工作面

一、深化地面抽采井工程，构建立体化抽采格局

1、概况

现常村矿有地面抽采井102口，其中压裂井78口，排采井24口，排采井主要分布在23采区及S3下部延伸区域，从2013年11月开始排采，日排采瓦斯最高4000m3，截止2015年9月已排采144.7万方瓦斯，区域内瓦斯含量计算已降低0.15m3/t。

2、23、25、27采区地面抽采井压裂、排采

2016年计划将原先23、25、27采区布置的30口未安装排采的地面抽采井，报资金计划进行压裂、排采，超前3-5年治理25及27采区瓦斯；

3、23、25采区地面U型井

根据常村矿瓦斯含量梯度变化，将23、25采区原始瓦斯含量在12m3/t以上的区域同外单位合作，实施地面U型井项目，具体方案还未完成。

二、实现千米钻机的瓦斯治理优势，构建超前治理最优模式

1、N翼大巷掘进范围

常村煤矿现只有一台其千米钻机，两年内计划N翼2#回风联巷内施工完N翼大巷掘进区域内的远距离模块预抽钻孔。

2、23采区2#回风下山掘进范围

计划2016年倒运至23采区回风下山向23采区2#回风下山掘进范围施工钻孔。

三、优先采取区域超前治理措施，实现明天的瓦斯今天治

在地面排采井的基础上，井下要构建完整的区域瓦斯治理模式，建立以远距离模块预抽钻孔为主，邻近巷道短距离模块钻孔补充的一系列瓦斯超前治理措施，按照岩巷先行、超前预抽、交替掩护、阶梯掘进的瓦斯治理理念，优先布置超前抽采巷道。

邻近巷道模块钻孔必须设计平行钻孔，穿透被治理巷道掘进范围，覆盖巷道轮廓线15米范围，不能用扇形钻孔代替平行钻孔。

1、23采区大巷掘进范围

23采区以1#回风下山和轨道下山为抽采巷道，以半煤岩形式掘进，紧跟钻机向两侧施工短距离模块预抽钻孔，超前治理23采区胶带下山、进风下山和2#回风下山；

2、470水平N翼大巷掘进范围

470水平N翼大巷计划已辅运大巷做为抽采巷道，以全岩巷道形式掘进，紧跟钻机向两侧施工穿层钻孔，超前治理N翼进风下山和回风下山。

四、多措并举，实现一级瓦斯管理区域快速掘进

一级瓦斯管理区域内没有进行超前预抽钻孔的独头掘进工作面，是瓦斯治理的重点，要严格执行两个四位一体防突措施，全过程管控瓦斯参数，落实迈步钻孔边掘边抽+高能气相压裂、迎头预抽等区域防突措施先行，防突钻孔等局部防突措施补充的瓦斯管控措施，深化瓦斯治理措施。

N3-10工作面顺槽、N3-11工作面顺槽掘进只能采取迎头预抽钻孔等瓦斯治理措施，总结模式如下：

类型

首要措施

其次措施

下一步措施

最终措施

半煤岩独头巷

千米钻机远距离模块预抽钻孔

CO2气相压裂+迈步钻场边掘边抽

迎头预抽钻孔

一队双头掘进

沿顶板全煤独头巷

沿底板全煤独头巷

迈步钻场边掘边抽

并排全煤掘进巷

模块化预抽钻孔掩护

迈步钻场边掘边抽

迎头预抽钻孔

一队双头掘进

第四章瓦斯超前治理工程措施

一、地面抽采井

现常村矿有地面抽采井105口，其中压裂井78口，排采井24口，排采井主要分布在23采区及S3下部延伸区域。

23采区抽采井排采钻井编号分别为25、26、27、28、29、30、31、32、33、35、36、37、39、40号共14口井进行排采，分布如下图：

井号

投产日期

生产天数

累计产气

分布地点

（d）

（m3）

LAC-025

2014.1.11

560

36229.10

2303工作面

LAC-026

2014.1.15

557

42369.46

2305工作面

LAC-027

2014.1.9

563

54392.01

2306工作面

LAC-028

2014.1.9

561

26205.20

2307工作面

LAC-029

2014.1.9

557

278101.25

2308工作面

LAC-030

2014.1.9

561

146025.23

2308工作面

LAC-031

2014.1.9

560

91923.23

2308工作面

LAC-032

2015.5.31

76

9356.32

2308工作面

LAC-033

2014.1.10

562

82325.07

2307工作面

LAC-035

2014.1.9

556

153757.76

2306工作面

LAC-036

2014.1.10

552

113772.84

2306工作面

LAC-037

2014.1.12

561

20445.90

2305工作面

LAC-039

2014.1.12

555

2204.72

2303工作面

LAC-040

2014.1.9

555

29912.62

2303工作面

总计

1087020

23采区范围内的地面抽采井从2014年1月开始排采，排采范围内原始瓦斯含量预测为9m3/t，瓦斯总储量8100万方，截止2015年11月已累计排气108万方，计算已降低排采范围内煤体瓦斯含量0.13方，预测2016、2017年两年排采时间可以将瓦斯含量降低至8.68m3/t，如降至8m3/t以下，需时间13.9年。

二、底抽巷

470水平N翼大巷延伸首先以N翼辅运巷做为抽采巷掘进，巷道全岩布置开口位置距煤层底板约4米距离，按照千分之三度坡度掘进。

表底抽巷穿层预抽超前治理情况表

措施

治理

区域

序号

治理

工作面

巷道规格（X×X）

巷道长度（m）

穿层预抽巷道长度（范围）

备注

穿层预抽

470采区N翼大巷

1

N翼进风下山

5×3.2

2670

2170

前500米采用千米顶板羽状分支孔

2

N翼回风大巷

5.24×3.62

2765

2665

在N翼辅运巷岩巷开拓期间，在巷道内向两侧施工穿层钻孔，工作面配备两台钻机向两侧施工模块化钻孔，右帮向N翼胶带巷、N翼进风巷施工的穿层钻孔设计孔深120米，覆盖至N翼进风巷轮廓15米范围，孔间距2米，左帮向N翼回风巷施工的穿层钻孔设计孔深65米，覆盖N翼回风巷轮廓15米范围，钻孔倾角按照煤层实际倾角，每60米划分为