2201工作面瓦斯抽采达标评判报告终稿.docx

1、2201工作面瓦斯抽采达标评判报告终稿沁源明鑫煤矿有限公司2201工作面瓦斯抽采达标评判报告 编 制单 位： 通风科 编 制 人： 通风副矿长： 总 工程 师： 矿 长： 2201工作面瓦斯抽采达标评判报告会审表编制人王志青工作面作业队组综采队会审时间2017年7月12日会审地点二楼会议室参加会审人员名单姓名职务签名王书福矿 长李朋鹏总 工杨向前安全副矿长王书东生产副矿长闫 军机电副矿长郭俊飞通风助理李增祥安全指挥中心主任陈 毅防治水副总工郭 强技术副总工郭 强生产副总工王志青通风副总工会审意见：目 录第一章 工作面概况 1第一节、工作面基本情况 1第二节、工作面基本参数及回采工艺 2第三节、

2、工作面内地质构造 3第四节、煤层赋存情况 3第五节、顶、底板情况 4第六节、工作面通风与瓦斯情况 4第七节、煤层自然与煤尘爆炸性 6第二章 工作面瓦斯抽采概况 6第一节、工作面瓦斯抽采设计概要 6第二节、瓦斯抽采工程实施情况 9第三节、工作面瓦斯抽采工程完成情况 10第四节、工作面瓦斯预抽时间 12第三章 瓦斯抽采基础条件评判 14第四章 瓦斯抽采效果达标评判 15第一节、本煤层瓦斯抽采钻孔有效范围界定 15第二节、本煤层瓦斯抽采钻孔均匀程度评价 15第三节、本煤层抽采钻孔评判单元划分 16第四节、本煤层抽采钻孔瓦斯抽采效果指标 17第五节、邻近层抽采钻孔瓦斯抽采效果指标 19第六节、瓦斯参数

3、验证 21第七节、瓦斯抽采效果达标评判验证 22第五章 瓦斯抽采达标评判结论 23沁源明鑫煤矿有限公司 2201工作面瓦斯抽采达标评判报告为扎实推进“通风可靠，抽采达标，监控有效，管理到位”瓦斯综合治理体系的建设，全面提升矿井瓦斯治理水平，有效防范和遏制瓦斯事故。为保证2201工作面安全生产，科学有效治理矿井瓦斯，根据煤矿瓦斯抽采达标暂行规定和瓦斯抽采基本指标要求，瓦斯抽采矿井应当对瓦斯抽采的基础条件和抽采效果进行评判。在基础条件满足瓦斯先抽后采要求的基础上，再对抽采效果是否达标进行评判。依据抽采达标竣工验收资料和瓦斯抽采专职人员测定资料，特编制2201工作面瓦斯抽采达标评判报告。第一章 工作

4、面概况第一节 工作面基本情况表一：工作面位置及井上下关系表煤层名称2#采区名称二采区工作面名称2201地面标高（m）11541281工作面标高（m）844852地面位置工作面位于矿区东南方向，距安全出口斜井井口最近距离570米，属杂木覆盖区域，覆盖厚度299311m。井下位置及四邻采掘 情 况工作面位于南翼集中回风巷以东，西侧相邻南翼集中回风巷；南侧相邻2203准备工作面（未采），预留20m保安煤柱；东、北部为实体煤田。回采对地面设施影响无走向长（m）774倾斜长（m）150面积（m2）116100m2第二节 工作面基本参数及回采工艺一、工作面基本参数走向长（ m ）倾斜长( m )面 积(

5、m 2)煤 厚( m )容 重(t/m3)基础储量（ t ）回采率(%)可采储量( t )7741501161001.451.35227265.7597220447.77二、回采工艺工作面采用走向长壁、后退式一次采全高综合机械化采煤法，顶板管理采用全部垮落法处理采空区。3、工作面计划日产量、月产量及服务期限工作面采用多循环作业，正常生产时每圆班6刀煤，每刀0.6m,两刀一个循环，循环进度1.2m。1、循环产量Q循=LHBPC=1501.451.21.350.97=341.77t2、日产量Q日=3Q循=3341.77=1025.31t3、月产量 Q月= Q日25 =1025.3125=25632

6、.75t式中：L工作面长度150mH工作面煤层厚度1.45mB循环进度1.2mP煤体容重1.35t/ m3C工作面回采率，取0.97工作日为25天4、根据工作面基本情况计划可采期为8.6个月。第三节 工作面内的地质构造情况一、工作面地质情况（1）2201运输、回风顺槽各掘进774m，切眼150米。施工过程中出现处五正断层：其中在运输顺槽开口至110m段，271m至323m段，695m处共三处断层；回风顺槽内231m至248.8m段，389.5m至429.1m段共两处断层； （2）根据已掘运输、回风顺槽巷道揭露底板起伏情况，预计仍有小断层构造存在于工作面内，对回采有一定影响。二、褶曲情况以及对回

7、采的影响无三、其它因素对回采的影响（地温、冲击地压）无冲击地压，地温、地压正常。第四节 煤层赋存情况本工作面煤层为2#煤层，通过地质资料分析及顺槽掘进揭露煤层状况，工作面煤层赋存稳定,煤层厚度平均为1.45m，具体情况（见表二、三）。表二：煤层情况表煤层厚度（m）0.91.8煤层结构简单煤层倾角（度）68平均厚度（m）1.45平均倾角（度）7开采煤层2#煤种焦煤稳定程度稳定表三：煤质情况表水分Mad（%）灰分Ad（%）挥发分Vdaf（%）全硫St.d（%）发热量Qgr.daf（MJ/kg）粘结指数GR.I煤种0.7218.2216.940.4826.8527.3贫瘦概况：2#煤，煤种为焦煤，煤

8、质较好。第五节 顶、底板情况表四：煤层顶板情况表 顶板名称岩石名称厚度（m）岩性特征直接顶白色细砂岩3.5m左右裂隙、层理均发育，泥质胶结，破碎易脱落；随着煤层的开采而向下冒落。伪顶灰褐色炭质页岩0.1-0.2m层理、节理均发育，破碎易脱落直接底灰白色砂质页岩、 细砂岩2.0m左右层理发育，分选胶结均一般。附图1：煤层综合柱状图第六节 工作面通风与瓦斯情况一、通风方式本工作面采用全风压“U”型通风方式。即新鲜风流由：地面主斜井南翼集中轨道巷2201运输顺槽工作面泛风流由:工作面回风顺槽南翼集中回风巷回风斜井地面二、风量配备计划按照工作面抽采率和工作面瓦斯涌出量，利用以下公式计算该工作面最低配风

9、量为866m3/min。 100*q采*K采通*（1-K抽放率） Q采= C式中：Q采工作面需风量，m3/min q采采煤工作面瓦斯绝对涌出量，m3/min K抽放率瓦斯抽放率，%； K采通采煤工作面瓦斯涌出不均匀系数，取1.2； C回风流中允许瓦斯浓度。1007.221.2（120%）0.8%866三、预计瓦斯涌出量根据河南理工大学于2010年11月编制的沁源明鑫煤矿有限公司2号煤层矿井瓦斯涌出量预测，结合邻近矿井工作面试采期间绝对瓦斯涌出量最大为7.22m3/min,预计本工作面回采期间绝对瓦斯涌出量不小于7.22m3/min。四、工作面瓦斯基本情况根据煤科集团沈阳研究院有限公司2017年

10、7月编制的沁源明鑫煤矿有限公司2#煤层瓦斯赋存参数测定报告资料，2#煤层瓦斯参数如下：煤层瓦斯含量为5.55m3/t，煤层相对瓦斯压力0.16Mpa，煤层透气性系数为0.189m/Mpa.d,钻孔瓦斯流量衰减系数为0.063-1，百米钻孔初始瓦斯涌出量0.0565m3/min。依据瓦斯涌出量的预测结果，2201工作面煤层瓦斯原始含量平均为5.55m3/t。工作面本煤层瓦斯涌出量占工作面瓦斯涌出量的32%,采空区瓦斯涌出量占工作面瓦斯涌出量的7%，邻近层瓦斯涌出量占工作面瓦斯涌出量的61%。第7节 煤层自然与煤尘爆炸性情况根据2017年6月16日山西煤矿设备安全技术检测中心对该矿2号煤层测试结果

11、：所采2#煤层煤尘具有爆炸性，煤的自燃倾向性等级为 级，属不易自燃煤层。第二章 工作面瓦斯抽采概况第一节 工作面瓦斯抽采设计概要一、抽采方案的确定工作面采用双侧顺层平行钻孔方式进行本煤层预抽。工作面邻近层采用钻场迎向钻孔的抽放方法进行邻近层瓦斯抽放。采空区采用埋管抽放。二、抽采方法的选择依据(1) 回采工作面开采层瓦斯抽放方法考虑顺层布孔方法钻孔揭露煤层面积大，在煤中打钻速度快、成本低，优先考虑顺层布孔的方式，结合煤层较薄工作面相对较长，单侧钻孔成孔率较小，施工难度较大的情况，本工作面采用平行于工作面双侧布孔，两侧钻孔在工作面中部相互重叠20m。(2) 回采工作面邻近层瓦斯抽放方法结合矿井煤层

12、赋存、通风及瓦斯管理等情况，回采工作面通风系统为“U”型通风，根据矿井瓦斯来源分析，邻近层是工作面瓦斯的重要来源，采用钻场迎向钻孔向采空区上方裂隙带施工高位钻孔抽放邻近层瓦斯。钻场迎向钻孔抽放主要作用是以工作面回采采动形成的顶板裂隙作为通道来抽放工作面裂隙带及采空区冒落带内的邻近层及采空区瓦斯，解决工作面上隅角一带大量瓦斯涌出引起的瓦斯超限和回风流瓦斯超限问题。迎向钻孔随工作面推进随冒随抽，迎向钻孔可以实现超前抽放，即工作面离孔口还有一段距离时，就能抽出高浓度瓦斯。迎向钻孔后期可以抽上隅角瓦斯，随着钻孔的垂高变小，到接近冒落带或进入冒落带时处，这时出现抽放瓦斯浓度变小，只要钻场钻孔还能保留仍可

13、发挥作用。顺槽内构造段无法施工抽放钻场时，在顺槽顶板施工迎向钻孔抽放采空区上方裂隙带瓦斯，以免造成抽放空白带。(3) 回采工作面采空区瓦斯抽放方法回采工作面上隅角瓦斯超限时，利用回风巷瓦斯抽放管路，沿空埋管，在管路上每隔15米布置一个抽放三通，进行工作面采空区抽放。在进行埋管抽放时,抽放管路沿巷道底板布置,每15米安装一个三通,三通口向上,上好堵盘。待三通距工作面10米时，安装长度为1.52米的垂直直管并且在顶部安装三通，三通两端出口用铁纱网包好，以防止煤矸进入抽放管路。同时，在三通处采用井字型木垛进行支护，防止压断抽放垂直管路。为防止采空区冒落矸石砸在管上产生火花，在瓦斯管路埋入采空区前，必

14、须用木板盖在瓦斯管路上，保护瓦斯管路。在采用埋管抽放时，每隔30米，将瓦斯管路切断，重新开始采用埋管抽放，控制埋瓦斯管长度深入采空区内不超30米。三、钻孔参数的选择 （1）钻场迎向抽放钻孔参数 钻场数：20个；钻场间距：40m（#钻场距工作面切眼50m）；钻场钻孔数：6个；开孔直径：120mm；终孔直径：120mm；钻孔角度：倾角根据煤层倾角实际情况调整；钻孔夹角：与巷道中线成1、5、9、15、20、25；钻孔位置：布置在顶板岩层中；封孔长度：不小于8m。 （2）本煤层瓦斯抽放钻孔参数钻孔开孔位置：回风、运输顺槽内距底板高1.2m；钻孔方位角：90（与巷道中线形成的夹角）；钻孔开孔倾角：煤层倾

15、角大于1(倾角根据煤层赋存实际情况调整)；开孔直径：120mm；钻孔终孔直径: 120mm；钻孔间距：5m钻孔长度: 85m；封孔长度：不小于8m； 第二节 瓦斯抽采工程实施情况一、抽采钻孔施工情况1、根据2201工作面本煤层钻孔设计及钻孔有效抽采半径，本煤层钻孔间距为5m，运输顺槽施工钻孔113个，工程量为8814m；回风顺槽施工钻孔116个，工程量为7445m。2、2201工作面邻近层瓦斯抽采采用钻场迎向钻孔抽采。回风巷邻近层钻孔共计施工114个，钻孔深度93m，总工程量10602m，于2017年4月施工完毕并进行封孔验收。二、抽采情况2201工作面运输顺槽回采工作面区域段预抽钻孔平均纯瓦

16、斯量为0.68m3/min，预抽钻孔负压为21.32Kpa；回风顺槽回采工作面区域段预抽钻孔平均纯瓦斯量为0.81m3/min，预抽钻孔负压为22.65Kpa。三、抽采管路安装情况工作面回风巷从距切眼口50m处靠工作面外侧沿底板铺设一趟219mm抽采管路,共铺设720m，用于工作面邻近层抽采钻孔。管路铺至回风口和主管道接通。工作面回风巷从距切眼口10m处靠工作面外侧沿底板铺设一趟219mm抽采管路,共铺设770m，用于回风顺槽本煤层抽采钻孔，管路铺至回风口和主管道接通。工作面运输顺槽从距切眼口10m处靠工作面外侧沿底板铺设一趟219mm抽采管路,共铺设800m，用于运输顺槽本煤层抽采钻孔，管路

17、铺至回风绕道口和主管道接通。四、抽采参数检测、监控2201工作面分别在运输顺槽回风联巷内、回风顺槽回风联巷内安装有孔板流量计和自动监测系统，均能实现工作面预抽钻孔抽采数据实时监测，同时再辅助于人工测量，现工作面能实现评价单元单独计量。高负压和低负压的每处监控系统安装负压传感器、甲烷传感器、流量传感器、一氧化碳传感器、温度传感器，通过监控系统可以测定本顺槽钻孔的负压、浓度、混合流量、一氧化碳、温度。第三节 工作面瓦斯抽采工程完成情况 一、瓦斯抽采工程量1、工作面钻孔实际施工情况2201工作面的钻孔施工为运输顺槽、回风顺槽向工作面施工的双向本煤层钻孔进行预抽。 1）2201运输顺槽回采区域钻孔于2

18、016年10月9日施工第一个钻孔，于2016年12月25日施工完最后一个钻孔，共施工钻孔113个，进尺8814米；2）2201回风顺槽工作面回采区域钻孔于2017年2月16日施工第一个钻孔，于2017年3月31日施工最后一个钻孔，共施工钻孔116个，进尺7445米；3）2201回风顺槽施工邻近层钻孔114个，孔径120mm，总进尺10602米。于2017年4月已施工完成。巷道内已经施工的钻孔全部覆盖回采工作面回采区域，无施工空白带。瓦斯抽采钻孔施工过程中无瓦斯异常动力现象。2、抽采管路布置情况运输顺槽、回风顺槽各敷设一趟219瓦斯抽采管路，由地面瓦斯泵站高负压抽采系统抽采,回风顺槽布置一趟21

19、9瓦斯抽采管路,由地面泵站低负压抽采系统抽采。3、抽采钻孔封孔工艺 钻孔采用囊带式带压注浆封孔技术，封孔长度为8m，封孔管为直径63mm的PVC管（阻燃、抗静电），再用63mm钻孔连接管（阻燃、抗静电铠装胶管）连接到支管上，再连接到主管上，最后到达地面瓦斯抽采泵站形成系统。囊带式注浆封孔法的关键是一个孔内安装一次性囊袋注浆装置。该装置通过两个囊袋封堵一段钻孔，两个囊袋之间有一段塑料管，塑料管上开设有钻孔注浆口，通过钻孔注浆口向两个囊袋之间的钻孔注浆，并形成注浆压力使浆液向钻孔壁渗透。囊带式注浆封孔原理见图。 囊带式注浆封孔原理图注浆材料：采用快硬硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥复合作为注浆材料的基

20、础，适量地加入外加剂激发活性。4、抽采量2201运输顺槽、回风顺槽在顺槽瓦斯管上安装有人工孔板测量装置及在线监测装置，测量周期为三天。1）2201工作面运输顺槽预抽平均抽采量为0.68m3/min，抽采277天，累计抽采瓦斯量为270503m3。2）2201工作面回风顺槽预抽平均抽采量为0.81m3/min，抽采181天，累计抽采172898m3。 2201工作面纯瓦斯抽放量为1.49m3/min，单孔平均纯瓦斯流量0.0016m3/min，共抽放瓦斯量443401m3。第四节 工作面瓦斯预抽时间一、预抽时间的确定2号煤层钻孔瓦斯流量衰减系数0.0428-0.2042d-1，百米钻孔初始瓦斯涌

21、出量0.045m3/m.h，工作面长150m，顺槽最长推进长度为670m；百米钻孔在不同时间t内可抽采的瓦斯总量（Qt）和钻孔抽采有效系数（K）按下式计算：Qt=1440 q0(1-e-at)/K=Qt/Qj=(1-e-at) 式中： Qt百米钻孔在t时间内可抽瓦斯总量，m3；t抽采时间，d；K钻孔抽采有效系数，；q0百米钻孔初始瓦斯流量，m3/min100m，取0.045；a衰减系数，d-1，取0.0428；QJ钻孔极限瓦斯涌出量，QJ=1440q0/，m3；计算结果见表。不同抽采时间内百米钻孔抽采瓦斯总量及钻孔抽采有效系数表预抽时间（天）6090120150抽采瓦斯总量Qt（m3）1398

22、148215051511钻孔抽采有效系数K（%）92.3397.8899.4199.84二、 钻孔间距的确定从上表可以看出，预抽时间为90天时，抽采有效系数为97.88%，因此矿井实际钻孔预抽煤层瓦斯时间定为90天。下面对钻孔预抽时间为90天时，抽采影响范围进行计算：100Qt(L/100)/(LMDYX) 式中： 钻孔抽采影响范围内的瓦斯抽采率，； L钻孔实际有效长度，85-8=77m； M煤层平均厚度，m； D钻孔抽采影响范围，m； Y煤的视密度，t/m3； X煤层瓦斯含量，m3/t。不同钻孔抽采影响范围内的瓦斯抽采率统计表()L(m)M(m)Y(t/m3)X(m3/t)D(m)89.03

23、771.451.355.55471.22771.451.35 5.55559.35771.451.35 5.556 对照上表，本着既要减少钻孔工程量又要保证抽采效果的原则，应根据具体的钻孔预抽时间来确定钻孔间距。由表可以得出，开采层预抽时间为90天时，钻孔影响范围内瓦斯抽采率为71.22%，能够满足抽采要求。第三章 瓦斯抽采基础条件评判序号规定项目实施情况是否符合1按规定要求建立瓦斯抽采系统，或者瓦斯抽采系统没有正常、连续运行的。地面瓦斯泵站安装2台2BEY50水环式真空泵和2台2BEY40水环式真空泵，瓦斯抽采系统运行正常。是2瓦斯抽采规划和年度计划。矿井每年制定瓦斯抽采规划和年度实施计划。

24、是3矿井瓦斯抽采达标工艺方案设计、采掘工作面瓦斯抽采施工设计齐全。按规定编制了矿井瓦斯抽采达标工艺方案设计、采掘工作面瓦斯抽采施工设计。是4采掘工作面瓦斯抽采工程竣工验收资料、竣工验收资料真实。瓦斯抽采工程资料齐全、完整、真实，并整理存档。是5建立矿井瓦斯抽采达标自我评价工作体系和瓦斯抽采管理制度的。已建立并以文件形式下发。是6瓦斯抽采泵站能力和备用泵能力、抽采管网能力等达到规定要求。备用泵、运行泵的装机能力大于瓦斯抽采达标时应抽采瓦斯量对应工况流量的2倍，抽采能力满足要求。是7瓦斯抽采系统的抽采计量测点、计量器具符合相关计量标准和规范要求。符合标准要求是8抽采效果评判用相关测试条件符合标准要

25、求。有瓦斯参数测定仪、取样钻机，相关指标测定有实验室是第四章 瓦斯抽采效果达标评判第一节 本煤层抽采钻孔有效范围界定2201工作面倾斜长为150m,根据回采工作面抽放工程设计的审批，结合煤层较薄工作面相对较长，单侧钻孔成孔率较小，施工难度较大的情况，本工作面采用平行于工作面双侧布孔，两侧钻孔在工作面中部相互重叠20m。本煤层预抽钻孔（据竣工图）在工作面受断层影响，钻孔施工不达设计深度有空白带，其他区域抽采钻孔有效控制范围界定达标。第二节 本煤层抽采钻孔均匀程度评价根据瓦斯基础参数报告2201工作面本煤层钻孔瓦斯抽采半径为2.6米。施工图设计本煤层预抽钻孔运输顺槽及回风顺槽的单排钻孔间距为5m，

26、竣工图钻孔间距平均为5m。经施工设计图与施工竣工图对照无施工钻孔间距大于设计钻孔间距，抽采钻孔均匀程度评价达标。第三节 本煤层抽采钻孔评判单元划分根据2201工作面预抽钻孔布置情况及预抽时间，划分为两个评价单元。评价单元：运输顺槽本煤层钻孔第1个钻孔于2016年10月12日开始预抽，最后1个钻孔于2016年12月25日开始预抽。截止2017年6月5日，预抽时间差异系数按下式计算: 式中：预抽时间差异系数，%；预抽时间最长的钻孔抽采天数，277 d；预抽时间最短的钻孔抽采天数，203 d。 =（277-203）/277100%=26.71%评价单元：回风顺槽本煤层钻孔第1个钻孔于2017年2月1

27、8日开始预抽，最后1个钻孔于2017年3月31日开始预抽。截止2017年7月15日，预抽时间差异系数按下式计算: 式中：预抽时间差异系数，%；预抽时间最长的钻孔抽采天数，148 d；预抽时间最短的钻孔抽采天数，107 d。 =（148-107）/148100%=27.7%第四节 本煤层抽采钻孔瓦斯抽采效果指标一、评价过程简述根据瓦斯抽采达标评判细则的规定：评价区域内煤的可解吸瓦斯量满足规定的同时还必须满足瓦斯抽采率指标要求，其判定采煤工作面瓦斯抽采效果达标。 二、2201运输顺槽本煤层瓦斯抽采时 间评价单元抽采量2016年10月139502016年11月220322016年12月3436920

28、17年1月344892017年2月348842017年3月363702017年4月278242017年5月253012017年6月209022017年7月20382总 计270503 三、2201回风顺槽本煤层瓦斯抽采时 间评价单元抽采量2017年2月96102017年3月230142017年4月331422017年5月365322017年6月394402017年7月31160总 计1728982201工作面本煤层瓦斯预抽由地面瓦斯抽放泵站高负压抽放泵运行负担，抽放泵型号2BEY50型。瓦斯抽放泵参数：电机功率为160kW，抽放额定流量为148m3/min。最后一个钻孔连接完毕预抽时间达到3个月以上。2201工作面本煤层瓦斯抽采管网路线为：2201运输、回风219mm管路南翼集中回风巷377mm管路回风斜井377mm管路地面瓦斯抽放泵站四、2201运输顺槽本煤层瓦斯抽采效果达标评判2201运输顺槽评价单元瓦斯抽采后煤层残余瓦斯含量按下式计算： 式中：煤的残余瓦斯含量，m3/t；煤的原始瓦斯含量，m3/t；评价单元钻孔抽排瓦斯总量，m3；评价单元参与计算煤炭储量，t。Wcy=（5.4572586-270503）/72586=1.72m3/t 2201回风顺槽本煤层瓦斯抽采效果达标评判2201回风顺槽评价单元瓦斯抽采后煤层残余瓦斯含量按下式计算： 式中：煤的残余瓦斯含量，m3/t；