12#煤4609工作面第一评价单元进行瓦斯抽采达标评判

1、12#煤4609工作面(第一评价单元)进行瓦斯抽采达标评判为强化矿井瓦斯抽采管理，扎实推进“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位”的瓦斯综合治理体系建设，切实坚持“应抽尽抽、多措弁举、抽掘采平衡”的原则，全面提升矿井瓦斯治理水平，实现矿井瓦斯抽采达标，按照煤矿瓦斯抽采达标暂行规定要求，对12#煤4609工作面(第一评价单元)进行瓦斯抽采达标评判，报告如下：一、工作面概况1、工作面位置及井上下关系(1)井下位置：4609工作面位于X=92.4-93,7、Y=96.80-97.0之间的区域内，是12#煤六采区一个薄煤层综采工作面，工作面北部是采区回风巷、运输巷、材料巷，南部是太旧高速公路保护煤柱

2、及矿井边界，西部是为4610工作面，东部为未开采区。其下部15#煤层对应为8830、8828工作面(未采)。(2)地面位置：4609工作面所对应的地工作面面位置位于平定横梁、里头沟，地面地形呈“马鞍形”形状，北、南部高，中间为里头沟，地层出露在北部较好，多为Q2+3P21-3、P21-2,中南部为第四纪黄土覆盖。盖山厚度为285455米，这是由于地面沟壑较深，侵蚀严重而造成的。盖山厚度最厚455米，最薄285米，北、南部厚，中间薄。2、工作面地质情况(1)地质构造4609工作面构造比较复杂，其中中部发育一个向斜褶曲，根据工作面两顺槽揭露，煤层倾向为北西向，东南部高，西北部低，反映到实际巷道掘进

3、中，运输巷、回风巷掘进500米后，基本上是沿倾向上坡掘进，巷道高差最大为55米，坡度最大为5°,煤层厚度东南厚，最厚为1.55米，特别是1300米以南区域，煤层的结构复杂，夹肝由一层变为两层，从4610掘进过程所揭露煤层分析，煤层中应力构造比较集中，小断层较多。(2)煤层及顶底板4609工作面所采煤层是石炭系太原组的12#煤层，煤层结构较为稳定，基本为0.20.21.1,南部煤层结构为1.30.60.2,老顶为砂岩，坚硬，底板为细砂岩。煤层赋存北部有一个向斜的“槽地”，“糟地”中间为一缓冲的平缓地带，煤层平均厚度为1.3米，工作面煤层倾角约3°5°,局部区域煤层受

4、构造影响发生变化，煤层倾角会增至7。左右，另外局部区域还有缺失夹石层的现象。(3)瓦斯地质情况工作面的形态赋存基本稳定，北部有一个向斜的“槽部”地带，“槽部”中间为一平缓地带，煤层从褶曲构造发育情况看，煤层中的节理发育，IV、V构造煤较多，成煤过程中赋存的瓦斯多逸散到这些“槽部”区域附近，加之煤层的盖山厚度也比较厚，给瓦斯的赋存提供了良好的赋存空间。3、工作面巷道布置工作面采用一进一回的“U”型巷道布置方式，断面为矩形，其中进风巷作运输巷，回风巷作运料巷，另布置有抽采巷，专门抽放瓦斯，三条巷道均沿煤层底板布置，为半煤岩巷。4、采煤工艺工作面采用走向长壁后退式一次采全高综合机械采煤法，采用全部垮

5、落法管理顶板。工作面走向长1210米，倾向长180米，平均煤厚1.3米，可采储量395764吨。回采工艺顺序：采煤机机头(机尾)自开缺口斜切进刀、向机尾(机头)全长割煤、移支架支护顶板、推移生产溜。5、工作面瓦斯涌出和风量配备情况工作面预计日产量平均约为1200t,工作面配风量为1336n3/min,回风流最大瓦斯涌出量预计8.10m3/min。二、煤层瓦斯基本参数委托河南理工大学对12#煤层4609工作面瓦斯基础参数进行了测定和化验分析，结果如下：1、煤层原始瓦斯含量9.4512.41m3/t,煤层原始瓦斯压力0.290.59MPa。2、煤的物理特性：煤的坚固性系数f值为0.510.67,瓦

6、斯放散初速度4p为20.225.2,真密度为1.471.62t/m3,视密度为1.361.53t/m3,孔隙率为3.907.48%。3、煤层透气性系数为0.752928.9628m2MPe2d'4、钻孔瓦斯流量衰减系数为0.01720.0495d-1。5、煤样工业分析：水分（ML）产率为1.913.19%,灰分（Ad）产率为11.3122.89%,挥发分（Vad）产率为6.648.19%。6、煤的等温吸附特性：吸附常数a值为43.29045.872cm3/g,b值为1.1791.297MPa1。三、通风瓦斯治理措施（一）通风管理1、根据12#煤回采工作面瓦斯涌出量分析，工作面配风量不低

7、于1336n3/min,在瓦斯涌出异常区段可适当增加工作面的配风量，在采取煤层注水和采煤机喷雾降尘等措施后，其最大风速不得超过5m/so2、对上、下隅角要及时放顶处理，防止瓦斯积聚。必要时，及时采取封堵措施。3、在工作面推进过程中，如上隅角垮落不及时造成局部瓦斯积聚时，要及时设置引风嶂引风处理。4、利用检修班时间采取煤层注水措施，增加煤层可吸附瓦斯量，减小回采期间的瓦斯涌出。5、工作面区域性瓦斯赋存较大时，利用检修班时间在工作面打短壁注水钻孔以提前释放本煤层瓦斯。（二）抽采系统及抽采措施1、抽采系统建设（1）地面建设有瓦斯抽采泵站，装机能力满足瓦斯抽采达标要求。其中：2BEC8ctt放泵带46

8、09抽采巷高位钻孔对临近层进行瓦斯抽放；2BEC7%由放泵带4609抽采巷和回风巷低位钻孔对临近层级采空区进行瓦斯抽放；CBF61旅带4609运输巷、回风巷预抽钻孔对本煤层进行瓦斯抽放。运行泵的装机能力均不小于瓦斯抽采达标时应抽采瓦斯量对应工况流量的2倍，每套系统装备有同等能力的备用泵一台。(2)泵站系统按标准设置了防爆、防回火、防回气等安全附属装置。(3)完善了瓦斯抽采、监测监控系统，瓦斯抽采系统可观测抽采管道中的瓦斯浓度、流量、压力、温度和一氧化碳等参数。(4)抽放系统按要求安设了避雷针、接地线、除渣箱、放水器、绝缘段等安全装置。弁采取了防锈、支垫和吊挂等措施。2、抽放管路设置抽采巷敷设一

9、趟630抽放管路抽放高位临近层钻孔瓦斯；敷设一趟380抽放管路抽放低位钻孔瓦斯。回风巷敷设两趟380抽放管路，其中一趟抽放低位钻孔和上隅角瓦斯；另一趟抽放本煤层预抽钻孔瓦斯。运输巷敷设一趟380抽放管路，预抽本煤层钻孔瓦斯。所有分管路均在巷道口与采区回风巷的主抽放系统连接，弁设置控制阀门，弁按要求设置绝缘管、接地线、除渣箱、放水器和抽放参数观测计量装置。3、瓦斯抽放措施(1)抽放工艺方案采取空间立体布置方式进行瓦斯抽放，最大限度减少风排瓦斯量。通过瓦斯抽采巷高位卸压钻孔抽放9#煤层附近瓦斯；通过瓦斯抽采巷低位卸压钻孔抽放11#煤层附近和采空区瓦斯；通过工作面回风巷低位卸压钻孔抽放11#煤层附近

10、瓦斯；通过工作面本煤层双侧顺层钻孔预抽工作面本煤层瓦斯；通过上隅角埋管或引骨架风筒抽放上隅角积存瓦斯。(2)抽放钻孔布置抽采巷临近层钻孔：每20米布置一个高位钻孔，终孔到9#煤层，伸入工作面35米。每10米布置一个低位钻孔，终孔到11#煤层，伸入工作面15米。为加强工作面初采瓦斯抽放，在切眼前方100米范围内缩短低位钻孔间距，进行密集抽放。共施工高位钻孔65个，低位钻孔135个。回风巷临近层钻孔：每20米布置一个钻场，每个钻场4个钻孔，扇形布置。从回风巷煤帮侧顶部开孔，终孔打至11#煤层顶板，伸入工作面2080米。共施工钻场55个，钻孔220个。工作面预抽钻孔：在工作面运输巷、回风巷双侧打本煤

11、层顺层瓦斯预抽钻孔。距切眼50米范围钻孔间距2米；距切眼50150米范围钻孑L间距3米；距切眼150米以夕卜钻孑L间距4米。所有钻孔垂直伸入工作面100米。共施工运输巷钻孔154个，回风巷钻孔122个。钻孔封孔：临近层钻孔封孔有效长度不小于5米，本煤层钻孔封孔有效长度不小于8米。（三）瓦斯抽放情况2013年4月1日开始对4609工作面第一评价单元进行本煤层瓦斯预抽，截止5月19日该单元预抽时间达49天。期间，钻孔瓦斯预抽量15.4851万小。四、工作面瓦斯抽采效果评判（一）本煤层瓦斯预抽效果评判1、抽采钻孔有效控制范围界定4609工作面第一评价单元划定为切巷外500米范围（即运输巷09-9测点

12、以南8171317米，回风巷09-12加测点以南8251325米范围）。双侧瓦斯抽放钻孔施工从切眼外2米处开孔，距切眼50米范围钻孔间距2米；距切眼50150米范围钻孔间距3米；距切眼150米以外钻孔间距4米。除无碳柱、陷落柱等构造区域，钻孔深度均达100米左右，双侧钻孔交错24米左右，钻孔有效控制范围覆盖回采工作面整个评价单元。钻孔开孔位于煤层中上部位置，沿煤层倾角施工，全部为煤孔，瓦斯抽放钻孔可以保证抽放煤层整个厚度。2、抽采钻孔布孔均匀程度评价4609工作面钻孔设计间距为5米，实际间距按4米施工（特殊情况间距为2米或3米），深度不达要求的，在1米范围内补孔，成孔间距全部不大于5米，符合设

13、计要求。3、瓦斯预抽效果评判指标测定(1)预抽时间差异系数和评价单元划分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式(1)计算：(1)式中：一预抽时间差异系数，为一预抽时间最长的钻孔抽采天数，d；一预抽时间最短的钻孔抽采天数，do4609工作面第一评价单元切巷1号预抽钻孔从2013年4月1日开始预抽，距切巷500米处钻孔从2013年4月9日开始预抽。该评价单元钻孔预抽时间最长为49天，预抽时间最短为40天。综合以上，该评价单元预抽时间差异系数n为18.4%,由于预抽时间差异系数小于30%故将切巷外500米

14、范围划分为第一评价单元。(2)瓦斯预抽后煤的残余瓦斯含量计算按公式(2)计算：(2)式中：一煤的残余瓦斯含量，m/t；一煤的原始瓦斯含量，m3/t;一评价单元钻孔抽排瓦斯总量，m3;一评价单元参与计算煤炭储量，to评价单元参与计算煤炭储量按公式(3)计算：(3)式中：一评价单元煤层走向长度，m；一评价单元抽采钻孔控制范围内煤层平均倾向长度，m、一分别为评价单元走向方向两端巷道瓦斯预排等值宽度，m如果无巷道则为0;、一分别为评价单元倾向方向两侧巷道瓦斯预排等值宽度，m如果无巷道则为0;一抽采钻孔的有效影响半径，m一评价单元平均煤层厚度，m；一评价单元煤的密度，t/m。、应根据矿井实测资料确定，如

15、果无实测数据，可参照附表1中的数据或计算式确定。附表1巷道预排瓦斯等值宽度巷道煤壁暴露时间(t/d)2550100160200250>3001不同煤种巷道预排瓦斯等值宽度(m)无烟煤瘦煤及焦煤肥煤、煤气煤及长焰6.59.011.57.410.513.09.012.416.010.514.218.011.015.419.712.016.921.513.018.023.0预排瓦斯等值宽度亦可采用下式进行计算:低变质煤：0.808Xt0.55高变质煤:(13.85X0.01831)/(1+0.0183t)该评价单元走向长度为L=500m倾向长度为l=176m,通过上表可知：H为11.0、代为0

16、,h1为13.0、h2为11.0,抽采钻孔有效影响半径为3m,评价单元平均煤层厚度为1.3m,煤的密度为1.44t/m3。则评价单元参与计算煤炭储量：G=(500-11.0-0+2X3)X(176-13.0-11.0+1X3)X1.3X1.44=143629.2t;评价区域煤层原始瓦斯含量为：W=9.59m3/t;评价单元钻孔抽放瓦斯总量为：Q=15.4851万m(后附表)；综上可计算出抽采后煤的残余瓦斯含量为：WY=8.51m3/t。(3)瓦斯预抽后煤的残余瓦斯压力计算煤的残余相对瓦斯压力(表压)按下式计算：WCYCY式中:abPCy-0.1100-Ad-Mad1二FXX1b(PCY0.1)

17、10010.31MadWy残余瓦斯含量，m/t;吸附常数；.二PCY0.1Pa()一煤层残余相对瓦斯压力，MPa一标准大气压力，0.101325MPa;一煤的灰分，%一煤的水分，%一煤的孔隙率，m3/m3；一煤的容重(假密度)，t/m3O因该区域煤层原始瓦斯压力最大为0.59MPa,且矿井为非突出矿井，故不需对残余瓦斯压力进行进行计算和现场实测。(4)本煤层可解析瓦斯量按公式计算：式中：一煤的可解吸瓦斯量，m/t；一抽采瓦斯后煤层的残余瓦斯含量，m/t;一煤在标准大气压力下的残存瓦斯含量，按公式(6)计算。(6)代入公式：a值45.872;b值1.218;Ad值3.11;Mad值22.89;兀

18、值5.56;丫值1.53。由上式(6)计算，残存瓦斯含量=5.51m3/to按实验室实验数据，12#煤该区域煤层残存瓦斯含量为=2.84m3/t,故取该值。综上可计算出煤的可解析瓦斯量为：5.67m3/t。(5)井下现场实测数据经本煤层预抽计算达标后，委托河南理工大学进行了现场八个测点的实测，可解析瓦斯量均在7m/t以下，见下表。4609回采工作面残余瓦斯含量实测结果表测点位置残余瓦斯含量(m/t)可解析瓦斯量(m/t)运输巷450m处9.386.54运输巷200m处9.126.28运输巷100m处9.436.59运输巷50m处8.695.85回风巷150m处9.466.62回风巷250m处8

19、.745.90回风巷350m处8.916.07回风巷500m处9.206.364、工作面抽采效果达标评判(1)经过钻孔有效控制范围的界定和钻孔布孔均匀程度的评价，钻孔有效控制范围满足煤矿瓦斯抽采基本指标的要求、布孔均匀程度满足煤矿瓦斯抽采达标暂行规定第二十四条的要求。(2)工作面日产量1151to经过预抽，工作面第一评价单元内煤的可解析瓦斯量为5.67m3/t,满足表1指标要求，即在工作面日产量10012500t时，可解析瓦斯量Wj<7m3/t。同时，对第一评价单元进行现场实测，可解析瓦斯量均在7m3/t以下。故判定4609工作面第一评价单元本煤层瓦斯预抽效果达标。表一采煤工作面回采前煤

20、的可解吸瓦斯量应达到的指标工作面日产量可解吸瓦斯量皿m3/t)<1000<810012500<725014000<640016000<5.560018000<5800110000<4.5>10000<4(二)工作面瓦斯抽米率达标评判4609工作面瓦斯主要来自于上临近层9#、11#煤层及上部石灰岩。因此，工作面主要采取施工上临近层钻孔对临近层进行卸压瓦斯抽放。另外，在对本煤层进行瓦斯预抽的同时，辅助对采空区进行瓦斯抽放。按公式(7)计算工作面抽采率：式中：一工作面瓦斯抽米率，%一回采期间，当月工作面月平均瓦斯抽采量，m/min。一当月工作面风排瓦斯量，m3/min。4609工作面瓦斯抽采情况汇总表、指月',示风排瓦斯量Qf（nVmin）瓦斯抽米量Qnc（m/min）绝对瓦斯涌出量（nVmin）月抽采总量（万吊）工作面抽采率m（为份2