贺西煤矿瓦斯抽采达标评判报告

贺西煤矿瓦斯抽采达标评判报告

汾西矿业集团贺西煤矿

34K4工作面瓦斯抽采达标评判报告

贺西煤矿

2012年12月

34K4工作面瓦斯抽采达标评判报告

编写：矿大项目部：

审核：抽放队：

生产组队：探放区：

生产科：防突科：

通风区：安监处：

调度室：矿长助理：

总工程师：

目录

目录 (4)

第一章工作面概况 (5)

1.1 工作面概况及井上下关系 (5)

1.2 煤层赋存情况 (6)

1.3 工作面瓦斯、煤层（尘）情况 (6)

1.4 巷道布置与工作面基本参数 (6)

第二章矿井瓦斯抽采基础条件评判 (7)

2.1 矿井抽采系统及瓦斯抽采泵站能力 (7)

2.2 矿井瓦斯抽采和年度计划 (9)

2.3 采掘工作面瓦斯抽采设计 (9)

2.4 采掘工作面瓦斯抽采工程竣工验收情况 (9)

2.5 矿井瓦斯抽采达标自评价工作体系和瓦斯抽采管理制度 (9)

2.6 瓦斯抽采监控系统 (9)

2.7 瓦斯抽采效果评判测试技术实验室 (10)

2.8 矿井瓦斯抽采基础条件评判结论 (10)

第三章工作面瓦斯抽采基础条件评判 (10)

3.1 工作面通风系统 (10)

3.2 工作面瓦斯抽采方案设计 (11)

3.3 抽采管路安装及能力计算 (13)

3.4 竣工验收情况 (14)

3.5 34K4回采工作面单元的划分 (14)

3.6 工作面瓦斯抽采基础条件评判结论 (14)

第四章工作面瓦斯抽采效果评判 (15)

4.1 抽采钻孔有效控制范围界定 (15)

4.2 抽采钻孔布孔均匀程度评价 (15)

4.3 抽采程度及均匀差异 (15)

4.4 抽采瓦斯效果评判指标测定 (16)

4.5 34K4 工作风速及回风流中瓦斯浓度 (19)

第五章结论 (21)

第一章工作面概况

1.1 工作面概况及井上下关系

一、地面位置

34K4工作面地表位于薛家岭新村东南部，地面标高为+953—

+1043m，相对高差90m。

二、井下位置

34K4工作面北部、南部为4#实体煤，西北部为薛家岭新村保安煤柱。工作面标高+736--+774m。

1.2 煤层赋存情况

1、本工作面开采山西组4#煤层,为低灰、低硫主焦煤，煤层结构复杂(夹矸2--3层)，煤层厚度2.4—4.6m，平均厚度为3.5m，煤层倾角2°—8°,平均5°，容重为1.39t/ m3。煤层结构复杂，较稳定可采，可采指数1；煤的普氏硬度为1－1.5，直接顶的普氏硬度为2－4，直接底的普氏硬度为2－4，老底的普氏硬度为2—5。

2、煤质情况见下表：

3、储量

工作面走向长度908m，倾向长度170m，煤层平均厚度3.5m，回采率95%，容重1.39t/ m3，工业储量750961t，可采储量593160t

1.3 工作面瓦斯、煤层（尘）情况

一、瓦斯：根据相邻工作面回采期间瓦斯涌出量情况，预计本工作面绝对瓦斯涌出量为5.8m3/min，相对瓦斯涌出量为1.97m3/t。

二、煤尘：煤尘有爆炸性，爆炸指数Vr=23%

三、煤层自燃倾向性：煤层自燃倾向性为Ⅲ类不易自燃。

1.4 巷道布置与工作面基本参数

一、巷道布置

34K4工作面运输巷、材料巷、切眼均布置在4#煤层中，运输巷、材料巷平行布置，方位301°，切眼与两巷（材、运）垂直布置。

二、联络方式

（1）运输巷与三采4#轨道巷相通，并与扩区皮带联巷相通，构成进料、行人、出煤、进风、供电系统。

（2）材料巷与三采4#轨道巷相通，材料巷又与三采4#回风巷相通，构成工作面回风、进料、行人等系统。

第二章矿井瓦斯抽采基础条件评判

2.1 矿井抽采系统及瓦斯抽采泵站能力

2.1.1 抽放泵站情况

贺西矿现有三个瓦斯抽采泵站分别为薛家岭抽放泵站、薛家岭新建泵站、独胡峁瓦斯抽放泵站，总额定抽采能力为2620 m3/min，矿井实现了分区、分源抽采。

薛家岭泵站负责矿井高浓度区域瓦斯抽采；薛家岭新建泵站负责矿井二采区和三采扩区低浓度区域瓦斯抽采；独胡峁泵站负责三采区低浓度区域瓦斯抽采。

矿井地面瓦斯抽采系统严格按照瓦斯抽采设计进行建设，地面抽采泵站与抽采管路已安装完毕，薛家岭瓦斯抽采泵站共安设2BEC52型抽采泵2台（电机功率为250KW，额定流量200 m3/min），薛家岭新建瓦斯抽采泵站共设2BEC72型抽采泵2台（电机功率630KW，额定流量510 m3/min），独胡峁瓦斯抽采泵站共安设2BEC80型抽采泵2台（电机功率为800KW，额定流量600 m3/min），现两处地面瓦斯抽采泵站均运行稳定、可靠。抽采泵站运行情况见表2-1-1。

2012年度瓦斯等级鉴定矿井绝对瓦斯涌出量为69.01m 3/min,矿

井瓦斯抽采达标率Q ≥40%，矿井瓦斯抽采达标时抽采标量为22.86 m3/min ，则瓦斯抽采达标时工况流量为：

()泵运行负压当地大气压力抽采瓦斯浓度标准大气压力

抽采达标时抽采量-???100

经计算瓦斯抽采达标时工况流量为350m 3/min 。

矿井瓦斯抽采系统运行稳定可靠，流量能力满足要求，泵站运行

泵装机能力为瓦斯抽采达标时应抽采瓦斯量对应工况流量的7倍（山西焦煤通发（2013）287号要求达到2倍），满足要求。

2.1.2 瓦斯抽采管路

贺西矿现有瓦斯抽采方式主要包括，地面钻井、区域预抽、高抽

巷、底抽巷、本煤层、邻近层、裂隙带、采空区、上隅角多形式全方位井上下综合立体化抽采。

井下瓦斯抽采干管主要使用φ450mm、φ800mm 的钢骨架纤维复

合管，分别在回风巷内铺设两趟瓦斯抽采干管与两处地面瓦斯抽采泵站对通实现对井下各工作面瓦斯的高低浓度分源抽采。井下已铺设φ450mm 瓦斯抽采管路12900m ，φ800mm 瓦斯抽采管路1100m ，工作面瓦斯抽采主要采用φ200mm、φ300mm 瓦斯抽采管路对接至回风巷内瓦斯抽采干管进行瓦斯抽采，现井下共铺设φ200mm 瓦斯抽采支管24850m ，φ300mm 瓦斯抽采支管4700m 。另外，为彻底治理瓦斯，保证矿井的安全生产，针对各工作面具体情况使用千米钻机、澳钻进行区域预抽、开口预抽、底抽巷等多种瓦斯抽采方法对矿井瓦斯进行治理，都取得了明显效果。

矿井地面两处瓦斯抽采系统已全部正常投入使用，系统额定抽采

能力2620m3/min ，并实现分源分压抽采系统，能够满足矿井的生产的需求。

2.2 矿井瓦斯抽采和年度计划

矿井编制了《汾西矿业集团公司贺西煤矿瓦斯抽采三年规划（2013-2015），制定了《贺西煤矿2013年抽、掘、采衔接计划》确保“抽、掘、采平衡”，符合要求。

2.3 采掘工作面瓦斯抽采设计

矿井按照规定编制了各个工作面的瓦斯抽采设计，并经矿总工程师审核，集团公司批复，符合要求。在工作面掘进和回采期间，严格执行抽采单元评价审核制度，并报各级相关领导批阅。

2.4 采掘工作面瓦斯抽采工程竣工验收情况

钻孔在施工完成后由瓦检员和安全员对钻杆数量进行统计，得出钻孔长度，记录钻孔倾角、方位角等参数，并填写钻孔验收单，对不符合设计要求的钻孔重新进行施工，直到合格为止。探放区对钻孔封孔、管路安装及附属装置的施工质量进行验收，根据验收情况填写工程竣工验收单，对验收不合格的瓦斯抽采工程，重新进行施工，直至验收合格为止。

2.5 矿井瓦斯抽采达标自评价工作体系和瓦斯抽采管理制度

矿井编写完成了《贺西煤矿瓦斯抽采达标评价工作体系》及矿井瓦斯抽采达标评判细则。完善了瓦斯抽采管理制度并以文件下发执行，符合要求。

2.6 瓦斯抽采监控系统

地面泵站及井下主管路、各支管路均安装GLY系列矿用气体流量传感器（在线监测装置）和孔板流量计进行人工每班观测，按规定测定记录各瓦斯抽采参数并做瓦斯抽采日报表报相关领导批阅，符合要求。

2.7 瓦斯抽采效果评判测试技术实验室

矿井建立了瓦斯防突实验室，仪器、仪表配备齐全，符合要求。可测定煤的坚固性系数、瓦斯放散初速度、瓦斯含量、K1值及钻屑量S、煤的密度以及吸附常数等，通过煤层瓦斯压力记录仪可以在现场测定煤层瓦斯压力。

防突实验室主要设备及测定内容包括

2.8 矿井瓦斯抽采基础条件评判结论

矿井瓦斯抽采系统运行稳定可靠，瓦斯抽采基础条件评判按《山西焦煤集团公司瓦斯抽采达标评判实施办法》规定，符合各项评判条件要求。因此判定为矿井瓦斯抽采基本条件达标。

第三章工作面瓦斯抽采基础条件评判

3.1 工作面通风系统

1、通风方式：采用“U”型通风，即运巷进风，材巷回风。

2、通风线路：

（1）、新鲜风流：

副立井→井底绕道→三采3#轨道巷→三采3#、

4#第一轨联巷

→三采4#轨道巷地面→主斜井→4#皮带巷→扩区皮带联巷

副斜井→副斜井井底车场→三采4#轨道巷

→34K4运输巷→工作面

（2）、污风：

工作面→34K4材料巷→三采4#回风巷→独胡峁风井→地面

3、风量、风速计算

（1）风量计算

根据山西焦煤通发[2012]274号文件中规定的风量计算标准，34K4工作面需风量计算如下：

按气象条件计算，工作面需风量为768m3／min ；按照瓦斯涌出量计算，工作面需风量739.5m3／min；按照二氧化碳涌出量计算，需风量57.8m3／min；按工作人员数量计算，需风量280m3／min。

取上述计算的最大值，采煤工作面的实际需要风量为768m3/min。而工作面实际配风量为860 m3/min，符合要求。

(2)风速计算

根据工作面通风断面计算，工作面最大风速为0.75m/s，最小风速为0.66 m/s。而根据实际配风量计算，工作面最大风速为0.83 m/s，最小风速为0.74 m/s。

可见：0.25m/s

3.2 工作面瓦斯抽采方案设计

1、工作面本煤层瓦斯抽采设计

34K4材巷本煤层钻孔布置在巷道掘进方向的左帮，采用采前预抽的方法进行瓦斯抽采，钻孔从距巷道口起80米以外依次往里（沿煤层倾向）布置。

34K4材料巷设计走向长度为908米，钻孔间距均为3米，施工本煤层钻孔230个，钻孔孔深为80m，钻孔直径φ94mm，方位角211°，与巷道垂直，总计进尺18400米。剖面图见图3-1，平面图见图3-3所示。

34K4运巷右帮在距巷道口220m处开始施工钻孔（运巷口起到200m处为无煤区）依次往里（沿煤层倾向）布置，钻孔间距均为6m，钻孔深度80m，孔径94mm，方位31°（与煤帮垂直）钻孔倾角与煤层倾角相同，开孔位置距底板1.5m处，共施工钻孔157个。

总计进尺12560米。剖面图见图3-2所示，平面图见图3-3所示。

图3-2 34K4运巷顺层钻孔布置剖面图

图3-3 34K4工作面顺层钻孔布置平面图

综上所述，材运巷钻孔施工符合设计要求。

2 、34K4工作面回采期间采用上隅角插管方法进行瓦斯抽采

在工作面回采期间为防止回采面上隅角瓦斯的积聚，在34K4材巷右帮连接一趟Ф200mm的瓦斯抽采管路，在靠近回采面上隅角段采用一根长8米的6寸铠装管一端通过变盘与Ф200mm的瓦斯抽采管路相连接，另一端插入上隅角，随着工作面的推进，对上隅角瓦斯进行插管抽采并逐段回收Ф200mm的瓦斯抽采管路。

3.3 抽采管路安装及能力计算

根据钻孔布置及瓦斯抽采需要，在各巷道内设计安装了相应的瓦

斯抽采管路。每趟管路均安装ZYB-I矿用防爆自动抑爆装置、在线监测及人工观测装置，每隔100m加装一节同等管径的金属材质管路，并安设接地极，每300m安装一个沙包。

材巷：钻孔→瓦斯抽采软管总成→34K4材巷瓦斯抽采支管→三采4#回风巷瓦斯抽采干管路→主管路→地面抽采泵站。

运巷：钻孔→瓦斯抽采软管总成→34K4运巷瓦斯抽采支管→34K4材运联巷抽采支管→34K4材巷瓦斯抽采支管→三采4#回风巷瓦斯抽采干管路→主管路→地面抽采泵站。

上隅角：工作面上隅角→34K4材巷上隅角瓦斯抽采支管→三采4#回风巷瓦斯抽采干管路→主管路→地面抽采泵站。

根据核算，34K4工作面的瓦斯抽采管网完全可以满足该工作面的瓦斯抽采需要。

3.4 竣工验收情况

34K4工作面每个钻孔在施工完成后由瓦检员和安全员对钻杆数量进行统计，得出钻孔长度，记录钻孔倾角、方位角等参数，填写钻孔验收单，对不符合设计要求的钻孔重新进行施工，直到合格为止。

34K4工作面相关瓦斯抽采工程经验收合格，并根据竣工验收提出的问题和意见进行了补充完善。（抽采竣工图见附二）

3.5 34K4回采工作面单元的划分

根据34K4材、运巷已施工实际预抽钻孔分析，34K4材、运巷预抽钻孔已覆盖整个34K4工作面。将34K4工作面切巷往外150m范围为第一个评价单元，工作面每推进140m时，仍以工作面往外150m 划分为一个新单元，每个评价单元留有10m的压茬，依次类推。3.6 工作面瓦斯抽采基础条件评判结论

34K4工作面为U型通风系统，工作面通风能力大，为工作面瓦斯治理提供了良好的基础。经核算工作面各地点风速满足要求，各类通风设施安装齐全且灵敏、可靠，能够保证通风安全。

根据瓦斯抽采规划，进行了34K4工作面的瓦斯抽采设计，并编制了瓦斯抽采工程施工的安全措施。

根据瓦斯抽采设计，施工完了全部钻孔，铺设了瓦斯抽采管网，抽采管网能够满足该工作面的瓦斯抽采需求，并在管路上安装有足够测量装置及放水器。

每项工程施工结束后都组织相关人员进行了验收，经验收瓦斯抽采工程合格，并根据竣工验收提出的问题和意见进行了补充完善。

34K4工作面顺层孔进行了不低于6个月的瓦斯抽采。

综上所述，34K4工作面瓦斯抽采基础条件达标，具备了进行瓦斯抽采达标评判的条件。

第四章工作面瓦斯抽采效果评判

4.1 抽采钻孔有效控制范围界定

根据《煤矿瓦斯抽采暂行规定》第二十四条中对顺层预抽钻孔的有效控制范围的界定，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。

工作面走向长度为908m，倾斜长度为170m，整个工作面开采煤体均布置有钻孔，则顺层钻孔控制范围为工作面开采区域，即154360m2。

4.2 抽采钻孔布孔均匀程度评价

根据顺层钻孔的抽采半径及煤层透气性系数，设计、施工的钻孔间距为6m，钻孔竣工图如图4-1所示，根据竣工验收可知，钻孔布孔均匀，没有空白区域。

4.3 抽采程度及均匀差异

34K4运巷从2011年11月开始施工顺层钻孔，2012年2月施工完成，截止2013年10月份，瓦斯抽采时间为22个月。

34K4材巷从2012年2月开始施工顺层钻孔，2012年5月施工完

成，截止2013年10月份，瓦斯抽采时间为19个月。

根据规定，各评价单元瓦斯预抽巷时间差异系数应小于30%，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：

%100max min max ?-=T T T η （1）

式中：η—预抽时间差异系数，%；

m ax T —预抽时间最长的钻孔抽采天数，d ；

m in T —预抽时间最短的钻孔抽采天数，d 。

34K4材巷钻孔预抽时间差异系数为21.05%；34K4运巷钻孔预抽

时间差异系数为18.18%；满足小于30%的规定要求。

4.4 抽采瓦斯效果评判指标测定

4.4.1 测定指标选择

根据《防突规定》要求，采用预抽煤层瓦斯区域防突措施时，应

当以预抽区域的煤层残余瓦斯压力或者残余瓦斯含量为主要指标。采用顺层钻孔抽采回采区域煤体瓦斯时可采用直接测定值或根据预抽前的瓦斯含量及抽、排瓦斯量等参数间接计算的残余瓦斯含量值。

4.4.2 测点的布置

采用顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯时，采煤工作面沿推进方向

进、回风顺槽至少布置1个测定点，每个测定点间距不得大于50m ，评价孔深度不得小于工作面长度的1/2。

34K4工作面倾向长170m ，设计每个评价单元向进、回风顺槽布

置3个深度不小于90m 的钻孔进行残余瓦斯含量的测定。考虑到巷帮的排放宽度，测点离巷帮的距离不小于30m,评价单元测点布置如下图4-2。

图4-2 评价单元效果检验测点布置图

4.4.3 瓦斯抽采量及抽采率核算

1、瓦斯抽采量统计

2、瓦斯抽采率及残余瓦斯含量核算

根据抽采时间，可将抽采区域在倾向上划分为上下两个部分进行计算，34K4原始瓦斯含量为6.28 m3/t。

34K4运巷瓦斯抽采量为140.2万m3，34K4运巷瓦斯储量为221.93万m3，则34k4运巷瓦斯抽采率为：

140.2100%63.17%221.93

η=?= 则34K4运巷残余瓦斯含量为：

6.281-63.17% 2.31W =?=（） m 3/t

34K4材巷瓦斯抽采量为128.6万m3，34K4材巷瓦斯储量为

221.93万m3，则34K4材巷抽采率为：

128.6100%57.94%221.93

η=?= 则34K4材巷残余瓦斯含量为：

6.281-5

7.94% 2.64W =?=（） m 3/t

34K4运巷残余瓦斯含量为2.32m3/t ，34K4材巷残余瓦斯含量为

2.64 m3/t 。工作面残余瓦斯含量取最大值 2.64 m3/t ，低于突出临界值8 m3/t 。

3、可解析瓦斯量计算：

CC CY j W W W -=

式中：

j W ─煤的可解吸瓦斯量，m3/t ； CY

W ─抽采瓦斯后煤层的残余瓦斯含量，m3/t ； CC W ─煤在标准大气压力下的残存瓦斯含量

0.1100110.110010.31d ad CC ad ab A M W b M γ--=

??+++π =1.4 m3/t

CC CY j W W W -=

=2.64-1.4

=1.24m3/t

34K4工作面煤的瓦斯可解析量为 1.24m3/t ，降至原始含量的

19.74%，符合降至原始含量的50%要求。

34K4工作面平均日产量2826t ，工作面瓦斯可解析量为

1.24m3/t ，符合工作面日产量2501t ～4000t 可解吸瓦斯量Wi ≤6的规定。

4、煤的残余相对瓦斯压力（表压）按下式计算：

()()0.10.110011(0.1)10010.31d ad CY CY CY ad CY a ab P P A M W b P M P πγ++--=??++++

式中：WCY ─残余瓦斯含量，m3/t ；

b a ,─吸附常数；

CY

P ─煤层残余相对瓦斯压力，MPa ； a

P ─标准大气压力，0.101325 MPa ；

d A ─煤的灰分，%； ad M ─煤的水分，%；

π─煤的孔隙率，m3/ m3；

γ─煤的容重(假密度)，t/ m3。

经计算残余瓦斯压力为0.22Mpa ，低于原始瓦斯压力0.54Mpa ，

符合要求。

4.5 34K4 工作风速及回风流中瓦斯浓度

（1）工作面瓦斯抽采率计算： mf

mc mc m Q Q Q +=η （7） 式中：m η─工作面瓦斯抽采率，%；

mc Q ─回采期间，当月工作面月平均瓦斯抽采量，m3/min 。

mf Q ─当月工作面风排瓦斯量， m3/min 。

经计算抽采率为：

0.55*10032.16%0.55 1.16

m η==+ 现回采工作面回风流中最大绝对瓦斯涌出量为1.71m3/min ，抽

采率为32.16%，符合工作面瓦斯抽采率m η≥20%的规定。

34K4工作面最大风速为0.83m/s＜4m/s，符合规定。

回风流瓦斯浓度：回采工作面回风流中最大绝对瓦斯涌出量为1.71m3/min，回风流瓦斯浓度为0.18%＜0.5%。符合要求。