1回采工作面瓦斯抽采达标评判报告Word下载.docx
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4.1
浅灰色中粒砂岩,中厚层状,成分以石英、长石为主,分选性中等,磨圆度好,裂隙发育差,泥质胶结,半坚硬。
直接顶
砂质泥岩
3.5-7.5
灰黑色砂质泥岩,单向抗压强度15-18.9MPa。
伪顶
泥岩
0.2
黑灰色泥岩,易碎不稳定。
直接底
细砂岩
1.7-3.5
灰黑色细砂岩,含植物化石,质硬。
四、水文地质及预计涌水量
1、含水层:
本工作面水文地质条件简单,直接充水的含水层为2#煤层上部26m左右的K4砂岩含水层,其厚度为4.1m,裂隙发育差,富水性较弱,预计对回采无影响。
2#煤层下伏含水层为太灰和奥灰。
太原组灰岩L5上距2#煤层约36m,水位标高采用井田内最高水位+842.15m,工作面标高+685~+703,所受水压值为1.716~1.893MPa,最大突水系数T=0.053MPa/m<0.06MPa/m;
奥陶系灰岩上距2#煤层约156m,水位标高采用工作面最高水位+776.1m,工作面标高+685~+703,所受水压值为2.245~2.422MPa,最大突水系数T=0.016MPa/m<0.06MPa/m。
据邻近巷道揭露资料、瓦斯钻孔资料、坑透资料分析本工作面无大的构造,故本工作面回采不受太灰水、奥灰水的威胁。
2、采空积水:
工作面南部为20101工作面原采空区,积水量约1900m3(采空区注水),位于工作面下山方向,对回采无影响。
3、地表水:
磁窑河支流东河从工作面北部由北向东斜穿过,流经工作面内地表最低处标高1118m,最高处标高1128m,盖山厚度为418-26m,根据实地调查,地表出露石千峰地层,附近地表无裂缝和岩溶塌陷现象。
五、煤层爆炸性及自燃倾向性
1、煤层爆炸性
根据《山西汾西香源煤业有限责任公司煤尘爆炸鉴定报告》2、3、4号煤层煤尘均具有爆炸性。
2、煤层自燃倾向性
根据《山西汾西香源煤业有限责任公司煤自燃倾向性鉴定报告》02#煤层自燃等级为Ⅱ类,属于自燃煤层;
2#煤层吸氧量0.69cm3/g,自燃等级为Ⅱ类,属于自燃煤层;
3#煤层自燃等级为为Ⅲ类,属于不易自燃煤层;
4#煤层自燃等级为Ⅲ类,属于不易自燃煤层。
六、瓦斯涌出量
根据“山西焦煤通函[2017]685号”《关于2017年度矿井瓦斯等级鉴定(测定)结果的批复》,香源煤业为高瓦斯矿井,绝对瓦斯涌出量为7.29m3/min。
20101工作面回采期间受采动影响,瓦斯涌出量以本煤层及上、下邻近层为主,其中:
本煤层瓦斯涌出量占回采工作面瓦斯涌出量的33%;
邻近层瓦斯涌出占回采工作面瓦斯涌出量的67%。
上、下邻近层中又以下邻近层瓦斯涌出为主,下邻近层(3#、4#煤层)占整个邻近层瓦斯涌出量的66%。
预计20101工作面的绝对瓦斯涌出量为11.76m3/min,其中预计风排瓦斯量4.95m3/min,抽采瓦斯量6.81m3/min,工作面抽采率预计为57.9%。
第二部分工作面通风系统
一、通风方式
20101工作面实行“U”型通风系统,由20101运输顺槽进风,20101工作面、20101回风顺槽回风构成“U”型通风系统。
二、通风线路
新鲜风流:
副斜井(行人斜井)→运输下山→20101运输顺槽→20101工作面
污风:
20101工作面→20101回风顺槽→回风下山→总回风巷→峁上回风斜井
第三部分工作面抽采效果评价方法
一、评价依据
香源煤业有限公司20101回采工作面瓦斯抽采效果评价依据为:
《煤矿安全规程》;
《煤矿瓦斯抽采基本指标》(AQ1026-2006)(以下简称《抽采指标》);
《煤矿瓦斯抽采工程设计规范》(GB50471-2008)
二、抽采基础条件评判
依据《煤矿瓦斯抽采基本指标》、《抽采达标暂行规定》第二十四条的要求对此抽采区域进行评判。
1、矿井抽采系统评判
地面建立有瓦斯泵站,在瓦斯泵站内已经安装2台2BEC72水环式低负压真空泵、3台2BEC52水环式高负压真空泵,目前已按国家、行业以及地方标准对抽采系统设施和相关制度进行了完善,24小时不间断的对矿井进行瓦斯抽采,符合要求。
2、工作面瓦斯抽采施工设计评判
矿井采掘工作面按规定编写了瓦斯抽采设计,并经矿总工程师审核,集团公司批复,符合要求。
3、工作面瓦斯抽采工程竣工验收评判。
矿井所有瓦斯抽采工程在施工结束后均按规定进行了竣工验收,符合要求。
4、瓦斯抽采泵站能力和备用泵能力、抽采管网能力评判。
香源煤业建有峁上地面固定瓦斯抽放泵站,实现了分源抽采。
地面泵站主管路采用无缝钢管,管径为Φ630mm。
高负压抽采系统安装有3台2BEC-52型水环式真空泵,现运行方式为“一用一备一检”,额定功率为280KW,额定抽采量为200m3/min。
井下高负压抽采干管路采用碳钢焊管,法兰连接,管径为Φ450mm,支管路采用不锈钢螺旋焊管,法兰连接,管径为Φ219mm。
低负压抽采系统安装有2台2BEC-72型水环式真空泵,现运行方式为“一用一备”,额定功率为560KW,额定抽采量为465m3/min,低负压抽采干管路采用碳钢焊管、无缝钢管,法兰连接,管径为Φ630mm,支管路采用无缝钢管,CDU接头连接,管径为Φ325mm。
达到了《香源煤业有限公司瓦斯抽采系统工程初步设计》瓦斯抽采系统的要求。
5、瓦斯抽采系统抽采计量点及计量器具情况。
20101运输顺槽、回风顺槽均安装了流量监测装置及孔板流量计,计量器具按规定进行了校正和维护,计量测量人员均持证上岗并定期进行业务培训,能够满足评判需求,符合要求。
6、抽采效果评判的其它相关测试条件情况。
矿井已按国家、行业及地方行业管理部门的要求对瓦斯抽采进行了学习,并按规定进行了完善,现抽采系统均已达到相关指标,符合要求。
经评判,各项基础条件符合《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》及《煤矿瓦斯抽采基本指标》的要求,判定瓦斯抽采基本条件达标。
第四部分抽采效果评判
1、抽采钻孔有效控制范围界定
根据《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》第二十四条要求:
“预抽煤层瓦斯的抽采钻孔施工完毕后,应当对预抽钻孔的有效控制范围进行界定。
我公司在20101工作面预抽本煤层钻孔施工完毕后,对预抽钻孔的有效控制范围进行了界定:
在回风顺槽0-155m范围内每6m布置一个本煤层钻孔,在回风顺槽155-360m范围内每50m施工一个钻场,每个钻场内布置10个本煤层钻孔(朝工作面方向呈扇形布置)。
运输顺槽每50m施工一个钻场,每个钻场内布置10个本煤层钻孔(朝工作面方向呈扇形布置)平均钻孔深度为90m。
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106066m2。
二、工作面抽采钻孔竣工情况
我公司于2012年11月开始对现20101工作面本煤层钻孔进行施工。
运输顺槽:
从2013年1月2日----2013年4月18日;
回风顺槽:
从2012年11月26日---2013年3月8日;
20101工作面于2012年11月开始抽采,截止2014年7月8日停抽,此工作面范围内钻孔抽采时间已超过6个月,符合《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》。
三、抽采钻孔布孔均匀程度
预抽煤层瓦斯的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判,预抽钻孔间距不得大于设计间距。
对比分析《20101工作面瓦斯抽采设计》与抽采工程竣工验收资料,该工作面预抽钻孔有效控制范围内无钻孔间距大于设计间距的情况,布孔均匀,符合要求。
四、抽排瓦斯量间接计算可解析瓦斯含量
1、区段划分
根据《抽采达标暂行规定》要求,将钻孔间距基本相同和预抽时间基本一致,即预抽时间差异系数小于30%的区域划为一个评判单元。
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;
根据20101工作面钻孔施工情况,评价单元的本煤层钻孔截至2014年7月8日预抽时间最长为582天,最短为440天。
评价单元预抽时间差异系数为24.39%,评价单元均满足小于30%的规定要求。
以上所有本煤层钻孔抽采时长均超过集团公司规定的半年以上。
2、抽采瓦斯效果评判指标测定
瓦斯抽采后煤的残余瓦斯含量:
WCY=(W0G-Q)/G
WCY—煤的残余瓦斯含量,m3/t;
W0—煤的原始瓦斯含量,m3/t;
Q—评价单元钻孔预抽排放瓦斯总量,m3;
G—评价单元参与计算煤量,t;
评价单元参与计算煤炭储量G=(L-H1-H2+2R)(l-h1-h2+R)m
L—评价单元煤层走向长度,m;
l—评价单元抽采钻孔控制范围内煤层平均倾向长度,m;
H1、H2——分别为评价单元走向方向两端巷道瓦斯预排等值宽度,m。
如果无巷道为0;
h1、h2—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;
R—抽采钻孔的有效影响半径,m;
m—评价单元平均煤层厚度,m;
—评价单元煤的密度,t/m3。
巷道预排瓦斯等值宽度表
巷道煤壁暴露时间(t/d)
不同煤种巷道预排瓦斯等值宽度
无烟煤
瘦煤及焦煤
肥煤气煤及长焰煤
25
6.5
9.0
11.5
50
7.4
10.5
13.0
100
12.4
16.0
160
14.2
18.0
200
11.0
15.4
19.7
250
12.0
16.9
21.5
≧300
23.0
预排瓦斯等值宽度亦可采用下式进行计算:
低变质煤:
0.808*t0.55
高变质煤:
(13.85*0.0183t)/(1+0.0183t)
20101工作面抽采钻孔有效影响半径为6m,评价单元平均煤层厚度为1.6m,煤的密度为1.39t/m3。
则评价单元参与计算煤炭储量G=23.59万t。
煤的原始瓦斯含量W0=5.88m3/t;
评价单元钻孔抽放瓦斯总量为Q=37.27万m3。
综上可计算出20101工作面煤的残余瓦斯含量:
WCY=4.3m3/t。
3、抽采后煤的残余瓦斯压力
煤的残余相对瓦斯压力(表压)按下式计算:
WCY=ab(Pcy+0.1)/(1+b(Pcy+0.1))*(100-Ad-Mad)/100*1/(1+0.31Mad)+
(Pcy+0.1)/
pa
WCY—残余瓦斯含量,m3/t;
a、b—吸附常数
Pcy—煤层残余相对瓦斯压力,MPa
Pa—标准大气压,0.101325MPa;
Ad—煤的灰分,%;
Mad—煤的水分,%
—煤的孔隙率,m3/m3;
—煤的容重(假密度),t/m3。
根据相邻中兴煤业抽采实验室测定的各参数报告可知:
吸附常数和孔隙率测定结果
名称
地点
吸附常数
煤质分析
孔隙率
(%)
a
(m3/t)
b
(Mpa-1)
水分
(Mad%)
灰分
(Aad%)
挥发分
(Vdaf%)
20101工作面
27.54
0.78
0.91
13.78
17.26
3.5
煤的容重
=1.39t/m3,20101工作面残余瓦斯含量WCY=4.3m3/t;
综上可计算出20101工作面煤层残余相对瓦斯压力Pcy=0.28Mpa
4、可解析瓦斯量的计算
Wj=WCY-WCC
Wj—煤的可解析瓦斯含量,m3/t;
WCY—抽采瓦斯后煤层的残余瓦斯含量,m3/t;
WCC—煤在标准大气压力下的残存瓦斯含量,按下式计算。
WCC=0.1ab/(1+0.1b)*(100-Ad-Mad)/100*1/(1+0.31Mad)+
/
可得出20101工作面残存瓦斯含量为:
WCC=1.36m3/t
综上可计算出20101工作面煤体的可解析瓦斯含量Wj=2.94m3/t;
四、残余瓦斯含量、残余瓦斯压力实测法
1、此次评价测定范围为20101整个回采工作面,2017年11月3日分别在20101回风顺槽均匀布置三个测点,以270°
的方位角向煤体布置孔深为110米,孔径为Φ94mm的评价钻孔测点。
在每个评价孔内70米、90米、110米处各取一个煤样进行瓦斯含量测定,测定步骤如下:
⑴、煤层瓦斯含量测定井下取样
⑵、井下解析
⑶、粉碎解吸
⑷、地面实验室解吸
实验室测定各个测点瓦斯含量结果如下:
评价孔范围
残余瓦斯含量(m3/t)
残余瓦斯压力(MPa)
第一组测点70米处
5.03
0.34
第二组测点90米处
5.17
0.36
第三组测点110处
5.36
0.37
第五部分抽采效果达标评判
根据20101工作面瓦斯抽采钻孔竣工图及20101工作面的瓦斯抽采数据,以《煤矿安全规程》、《煤矿瓦斯抽采基本指标》等相关标准和规范为依据,对20101工作面瓦斯抽采效果进行了评判,得出如下结论:
1、20101回采工作面瓦斯抽采系统及抽采工艺方法满足矿井抽采达标评判需求。
2、根据20101工作面煤样瓦斯参数实测数据得出:
工作面残余瓦斯含量为5.36m³
/t,残余瓦斯压力为0.37MPa(取值为实测参数最大值),符合相关规定。
3、经过计算20101工作面抽采率为57.9%>30%,符合规定,判定矿井瓦斯抽采率达标。
4、20101工作面风速不超过4m/s时,回风流中瓦斯浓度为0.22%,符合采掘工作面瓦斯抽采达标相关规定。
综上所述,我公司20101工作面达到了《煤矿瓦斯抽采基本指标》和《瓦斯抽采达标暂行规定》的要求。
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