西沟一矿抽采达标方案.docx
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西沟一矿抽采达标方案
新疆阜康市西沟煤焦有限责任公司煤矿
+820m水平A5煤层西翼工作面及+800m水平A5煤层西翼运输巷煤层瓦斯抽采达标评价
实
施
方
案
中煤科工集团重庆研究院有限公司新疆分院
新疆阜康市西沟煤焦有限责任公司煤矿
二O一四年六月
1工作面概况
1.1地质概况
+820m水平A5煤层西翼工作面位于西沟一矿矿井西侧，以北约35米为A3煤层西翼，以南约20m为A7煤层西翼。
该工作面设计走向长度800米，实际长度约765.6米。
+800m水平A5煤层西翼目前正在掘进+800m水平A5煤层西翼运输巷。
A5煤层：
该煤层露头分布井田北部，A3煤层之上、A7煤层之南侧，两煤层间距16.23～49.12米，可采范围为全区可采。
该煤层地表露头火烧，煤层东部比西部略厚，向深部有变厚趋势。
全层厚度16.64～29.05米，平均厚度25.60米；可采厚度16.64～29.05米，平均可采厚25.59米。
煤层结构简单，可见1层0.06～0.08米厚的夹矸。
顶板以（含炭）泥质粉砂岩及粉砂岩为主，局部为含炭中砂岩、炭质泥岩；底板以粉砂质泥岩、泥质粉砂岩为主，局部为粉-细砂岩；夹矸为炭质泥岩、粉砂岩。
该煤层厚度25.59米（>3.50米），属特厚煤层；变异系数12%（γ≤25%），可采指数1.0（Km≥0.95），属稳定煤层。
综合确定A5煤层属稳定特厚煤层。
A5煤层具有爆炸性，为易自然煤层。
1.2矿井瓦斯情况
新疆维吾尔自治区煤炭工业管理局《关于昌吉市宝安煤矿等十八队矿井瓦斯等级鉴定结果的批复》（新煤行管发[2011]03号），认定：
阜康市西沟煤焦有限责任公司（基建矿井）0.15Mt/a，瓦斯相对涌出量为13.07m3/t，二氧化碳相对涌出量为2.67m3/t。
根据《煤矿安全规程》第133条之规定，该矿井为高瓦斯矿井。
由矿井提供的《阜康市西沟煤焦有限责任公司煤矿瓦斯抽采工程初步设计说明书》得知，2012年矿井瓦斯测定资料，西沟一矿+835m水平A3煤层的瓦斯压力为0.26MPa，A5煤层+800m水平的瓦斯压力为0.65MPa。
A3煤层的原始瓦斯含量为3.52m3/t，A5煤层的原始瓦斯含量为5.79m3/t。
A5煤层钻孔瓦斯流量衰减系数为0.0583d-1，百米煤孔瓦斯初始流量0.0416m3/min.hm，透气性系数1.8800m2/MPa2.d
2抽采达标评价范围
本次瓦斯抽采达标评价范围：
+820m水平A5煤层西翼工作面，东以1#煤门为界，西至井田边界保护煤柱处，下以+820m水平为界，上以+840m水平为界。
+800m水平A5煤层西翼运输巷。
2.1评价内容
1、抽放钻孔有效控制范围界定；
2、抽放钻孔布孔均匀程度评价；
3、抽放瓦斯效果评判指标测定；
4、抽放效果达标评判。
2.2基础资料
依据《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》对区域评估要求，所需要的基础资料应当包括以下内容：
（1）矿井瓦斯抽采设计，矿井瓦斯抽采年度规划，+820m水平A5煤层西翼工作面抽采设计；+800m水平A5煤层西翼运输巷抽采设计。
（2）+820m水平A5煤层西翼工作面，+800m水平A5煤层西翼运输巷瓦斯抽采工程竣工资料，并加盖矿方公章；
（3）矿井瓦斯抽采达标自评价体系和瓦斯抽采管理制度的；
（4）瓦斯抽采泵站及抽放管网能力，瓦斯抽采计量测点，瓦斯抽放流量及浓度等参数记录资料。
3+820m水平A5煤层西翼工作面瓦斯抽采达标评价实施方案
3.1方案实施计划
由于矿井采用水平分段放顶煤采煤法，现+820m水平A5煤层西翼工作面已形成回采工作面。
+800m水平A5煤层西翼运输巷目前已掘进约200m，+770m水平目前还未采掘。
3.2评价单元的划分
（1）评价单元划分的依据
根据《防治煤与瓦斯突出规定》第五十六条：
采用间接计算的残余瓦斯含量进行预抽煤层瓦斯区域措施效果检验时，应当符合下列要求：
（一）当预抽区域内钻孔的间距和预抽时间差别较大时，根据孔间距和预抽时间划分评价单元分别计算检验指标；
（二）若预抽钻孔控制边缘外侧为未采动煤体，在计算检验指标时根据不同煤层的透气性及钻孔在不同预抽时间的影响范围等情况，在钻孔控制范围边缘外适当扩大评价计算区域的煤层范围。
但检验结果仅适用于预抽钻孔控制范围。
根据《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》第二十六条规定：
将钻孔间距基本相同和预抽时间基本一致（预抽时间差异系数小于30%）的区域划为一个评价单元。
当对+820m水平A5煤层西翼工作面进行瓦斯预抽效果评判时，应根据《防治煤与瓦斯突出规定》和《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》的相关要求进行评价单元划分。
（2）预抽时间差异系数的计算
预抽时间差异系数为预抽时间最长的钻孔抽采天数减去预抽时间最短的钻孔抽采天数的差值与预抽时间最长的钻孔抽采天数之比。
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，d；
——预抽时间最短的钻孔抽采天数，d。
（3）评价单元划分
根据西沟一矿钻孔接抽时间划分评价单元。
3.2瓦斯抽采基础条件达标评判
按照《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》第五章的规定，必须对瓦斯抽采矿井的基础条件进行达标评判，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。
因此，+820m水平A5煤层西翼工作面煤层瓦斯抽采的基础条件，必须进行评判。
（一）未按本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；
（二）无瓦斯抽采规划和年度计划，或者不能达到本规定第十一条要求的；
（三）无矿井瓦斯抽采达标工艺方案设计、无采掘工作面瓦斯抽采施工设计，或者不能达到本规定第十八条要求的；
（四）无采掘工作面瓦斯抽采工程竣工验收资料、竣工验收资料不真实或者不符合本规定第十九条要求的；
（五）没有建立矿井瓦斯抽采达标自评价体系和瓦斯抽采管理制度的；
（六）瓦斯抽采泵站能力和备用泵能力、抽采管网能力等达不到本规定要求的；
（七）瓦斯抽采系统的抽采计量测点不足、计量器具不符合相关计量标准和规范要求或者计量器具使用超过检定有效期，不能进行准确计量的；
（八）缺乏符合标准要求的抽采效果评判用相关测试条件的。
针对标准以上条例，需要在矿方密切配合下搜集资料并核实资料的准确性。
3.3抽采钻孔有效控制范围界定
预抽煤层瓦斯的抽采钻孔施工完毕后，应对预抽钻孔的有效控制范围进行界定，界定方法如下：
（1）对顺层钻孔，钻孔有效控制范围按钻孔长度方向的控制边缘线、最边缘2个钻孔及钻孔开孔位置连线确定。
钻孔长度方向的控制边缘线为钻孔有效孔深点连线，相邻有效钻孔中较短孔的终孔点作为相邻钻孔有效孔深点。
（2）对穿层钻孔，钻孔有效控制范围取相邻有效边缘孔的见煤点之间的连线所圈定的范围。
根据上述界定方法，结合+820m水平A5煤层西翼工作面瓦斯抽采钻孔实钻图，对单元内的瓦斯抽采钻孔均匀覆盖区域进行评价。
3.4抽采钻孔布孔均匀程度评价
+820m水平A5煤层西翼工作面瓦斯抽采钻孔施工完毕后，应当对预抽钻孔在有效控制范围内均匀程度进行评价。
满足预抽钻孔间距不得大于设计间距的要求。
3.5各评价单元瓦斯抽采量统计
需要在矿方配合下收集有关+820m水平A5煤层西翼工作面瓦斯抽采浓度、流量等相关数据。
3.6各评价单元抽采达标指标测定
（1）抽采达标指标的选取及测定方法
根据《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》第二十七条的规定，预抽煤层瓦斯，应当同时满足以下要求：
1、钻孔有效控制范围应当满足《煤矿瓦斯抽放基本指标》或《防治煤与瓦斯突出规定》的要求；布孔均匀程度满足本规定第二十四条的要求；
2、预抽瓦斯效果应当满足如下标准：
对瓦斯涌出量主要来自于开采层的采煤工作面，评价范围内煤的可解吸瓦斯量满足表3.6-1规定的，判定采煤工作面评价范围瓦斯抽放效果达标。
表3.6-1采煤工作面回采前煤的可解吸瓦斯量应达到的指标
工作面日产量（t）
可解吸瓦斯量
（m3/t）
≤1000
≤8
1001～2500
≤7
2501～4000
≤6
4001～6000
≤5.5
6001～8000
≤5
8001～10000
≤4.5
>10000
≤4
根据《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》第二十七条的规定：
对瓦斯涌出量主要来自于邻近层或围岩的采煤工作面，计算的瓦斯抽放率满足表3.6-2规定时，其瓦斯抽放效果判定为达标。
表3.6-2采煤工作面瓦斯抽采率应达到的指标
工作面绝对瓦斯涌出量Q（m3/min）
工作面瓦斯抽采率（%）
5≤Q＜10
≥20
110≤Q＜20
≥30
20≤Q＜40
≥40
40≤Q＜70
≥50
70≤Q＜100
≥60
100≤Q
≥70
根据实测数据计算+820m水平A5煤层西翼工作面风速，满足风速不超过4m/s、回风流中瓦斯浓度低于1%时，判定采掘工作面瓦斯抽采效果达标。
根据《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》的要求，此次煤层瓦斯抽采达标评价采用可解吸瓦斯含量作为评价指标，在评价过程中需要直接测定煤矿的残余瓦斯含量，具体的残余瓦斯含量测定采用直接测定法，依据《煤层瓦斯含量井下直接测定方法》（GBT23250-2009）实施，现对直接简述如下：
1）测定装置
本次工作中+820m水平A5煤层西翼工作面煤的可解吸瓦斯量测定装备采用“DGC”。
“DGC”装备简介
本装置执行《煤层瓦斯含量井下直接测定方法》（GB/T23250-2009）国家标准。
DGC型瓦斯含量直接测定装置是一套井下和实验室结合使用的直接测定煤层瓦斯含量的装置，装置可在8小时内完成煤层瓦斯含量测定。
测定过程为：
向煤层施工钻孔取煤样、将煤样装入解吸装置测量瓦斯解吸速度及解吸量、在实验室将煤样装入密封粉碎系统粉碎后测量瓦斯解吸量、抽真空测定或计算煤的常压吸附量、建立模型推算取样阶段损失瓦斯量。
所以测定的煤层瓦斯含量主要由取样阶段煤样损失瓦斯量Q1、粉碎前自然解吸瓦斯量Q2、粉碎后自然解吸瓦斯量Q3、常压不可解吸瓦斯量Q4等四部分组成。
即：
式中：
Q1——煤样损失瓦斯量，是取样过程中损失的瓦斯量；
Q2——粉碎前自然解吸瓦斯量，是指在常压状态下，煤样井下解吸瓦斯量与煤样运送到实验室在粉碎前所解吸的瓦斯量之和。
Q3——粉碎后自然解吸瓦斯量，指在常压状态下，煤样在粉碎机中粉碎到95%煤样粒度小于0.25mm的过程中所解吸瓦斯量。
Q4——常压不可解吸瓦斯量，在常压状态下，粉碎解吸后仍残存在煤样中不可解吸的瓦斯量。
常压不可解吸瓦斯量可按传统地勘期间瓦斯含量测定方法中的真空泵组脱气、气体成分分析等工艺实测。
但更简便的方法是按下式计算
“DGC”装置构成
DGC型瓦斯含量直接测定装置由井下取样装置、井下解吸装置、地面解吸装置、称重装置、煤样粉碎装置、水分测定装置、数据处理系统等几部分构成。
（2）抽采达标指标测定钻孔布置
+820m水平A5煤层西翼工作面瓦斯抽采达标
按《防治煤与瓦斯突出》第五十五条的要求，用穿层钻孔或顺层钻孔预抽区段或回采区域煤层瓦斯时，沿采煤工作面推进方向每间隔30～50m至少布置1组测定点。
当预抽区段宽度（两侧回采巷道间距加回采巷道外侧控制范围）或预抽回采区域采煤工作面长度未超过120m时，每组测点沿工作面方向至少布置1个测定点，否则至少布置2个测点。
鉴于西沟一矿是高瓦斯矿井矿井，瓦斯参数测定的煤层瓦斯压力较大，因此根据评判区域实际情况，+820m水平A5煤层西翼工作面由1#煤门以西5m布置1#检验空，由1#检验孔开始每隔40m布置一组检验空。
钻孔设计参数如表3.6-3所示，具体检验钻孔布置平面图如图3.6-1所示。
此方案为具体实施内容，为更好的掌握+820m水平A5煤层西翼工作面瓦斯抽采情况，在合适地点将补充检验钻孔，计划在+820m水平A5煤层西翼工作面每隔80m布置一个检验钻孔。
表3.6-3+820m水平A5煤层西翼工作面煤层残余瓦斯含量测定钻孔设计参数
施工地点
钻孔编号
偏角（º）
倾角（º）
设计孔深（m）
备注
+820m水平A5回风巷
1~20
0
+60
11
检验+820m~+845m水平
21-30
0
10
12
注：
+820m水平A5煤层西翼工作面回风巷内施工钻孔的编号为由东向西依次为1至30，偏角是指钻孔的方位角与钻孔的夹角。
（3）抽采效果达标评判
根据煤层残余瓦斯含量和煤层残余瓦斯压力测定的结果进行抽采效果达标评判。
4+800m水平A5煤层西翼运输巷及+820西翼措施巷瓦斯抽采达标评价实施方案
由于已在+820m水平对下部媒体（+800m水平）施工下向钻孔进行瓦斯抽采，现正在掘进西翼运输巷，需要对掘进工作面进行瓦斯抽采达标评判。
瓦斯抽采达标评判的基础内容部分与本方案中3.2相同，现只作出+800m水平A5煤层西翼运输巷掘进评价单元的指标测定方案。
现计划在掘进工作面进行循环瓦斯抽采达标评判，按60m一个循环，在掘进迎头施工3检验钻孔测定煤层残余瓦斯含量，每次测量值作为检验指标。
钻孔参数如表3.6-4，效果检验评价单如表3.6-5。
表3.6-4+800m水平A5煤层西翼运输巷煤层残余瓦斯含量测定钻孔设计参数
施工地点
钻孔编号
偏角（º）
倾角（º）
设计孔深（m）
备注
+800m水平A5煤层西翼运输巷
1
0
3
60
2
0
-5
40
3
10
5
60
图3.6-1掘进工作面评价单元划分
图3.6-2掘进工作面检验空布置示意图
表3.6-5效果检验评价单
图1+800m~+820m水平工作面残余瓦斯含量测定钻孔布置平面图
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