禹举明10902采面抽采达标评判.docx
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禹举明10902采面抽采达标评判
水城县阿戛乡禹举明煤矿
10902采面瓦斯预抽达标评判报告
编制人:
郭光贤
提报日期:
会审
参加部门
负责人签字
日期
参加部门
负责人签字
日期
矿长
防突副总
总工程师
技术科
生产矿长
通风队
安全矿长
调度室
机电矿长
通风副总
会审意见:
总工程师意见:
签字:
日期:
矿长意见:
签字:
日期:
目录
一、概述...............................................3
二、基本概况...........................................4
三、主要瓦斯基础参数...................................11
四、10902采面工程进展及瓦斯抽放情况....................12
五、瓦斯抽采达标评价程序................................16
六、瓦斯抽采基础条件评价................................16
七、预抽采面煤层瓦斯效果评判............................19
(一)抽采钻孔有效控制范围界定.......................19
(二)抽采钻孔布孔均匀程度评价.......................19
(三)抽采瓦斯效果评价指标测定.......................19
1、评价单元划分...................................19
2、瓦斯抽采后煤的残余瓦斯含量.....................21
3、煤层可解吸瓦斯量...............................23
4、10902采煤工作面瓦斯抽采率计算..................24
5、10902工作面风速计瓦斯浓度......................26
(四)10902采面瓦斯预抽达标评判结论..................26
一、概述
为进一步落实各项规章制度,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10902采煤工作面安全生产,科学有效治理矿井瓦斯,根据《煤矿瓦斯抽采基本指标》和《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》要求,依据10902工作面瓦斯抽放设计和瓦斯各项参数资料,特编制10902采煤工作面瓦斯预抽达标评判报告。
确保达到综合防治瓦斯效果,有效控制瓦斯事故,确保安全生产。
二、基本概况
1、矿井基本概况
水城县阿戛乡禹举明煤矿设计生产能力为30万吨/年,矿区面积1.4786km2,开采深度+1250m~+1436m。
矿井开拓方式为斜井开拓。
设计有3条井筒,矿井通风方式为中央并列式通风。
矿井通风方法为轴流抽出式。
矿井安装主扇风机两台,其中一台运转,一台备用。
矿井瓦斯等级为煤与瓦斯突出矿井。
现已安设地面瓦斯抽放泵,其中高负压抽放泵两台,一台运转,一台备用,高负压抽放泵型号为:
该采面的预抽,利用矿井瓦斯抽放系统,抽放泵型号2BEA-303型。
瓦斯抽放泵参数:
极限压力33KPa,最大抽速52m³/min,电机功率75kw,转速1480r/min。
泵站抽放流量52m³/min(纯量为16m³/min)。
主管管径为10吋(DN250mm),支管管径为6吋(DN150mm),抽放管路敷设由瓦斯抽放站经总回风井筒8吋(DN325mm)及1436回风巷6吋(DN150mm)、10902回风巷6吋PVC(DN150mm)。
10902运输巷本煤层的抽放负压为14kPa,抽放浓度为15~31%,抽放纯量为0.165~1.085m³/min。
矿井运输系统:
主井为皮带运输,副井为斜井串车提升放料。
1333运输石门为皮带运输。
2、10902采煤工作面基本概况
(1)、10902工作面范围及开采技术条件
10902回采工作面位于矿井一采区+1333水平,南邻10104采空区,西至F12断层,上部为10901采空区。
10902回采工作面相对地面为斜坡,无建筑物,地面标高+1575m~+1984m。
10902回采工作面所采煤层为C9号煤层:
厚度1.5~3.5m,平均2.5m。
为较稳定煤层,全区可采。
煤层顶板以细砂岩为主,底板为粘土岩。
煤层底板标高+1333m~+1378m。
10902采面走向长为:
300m,倾斜长平均为:
45m,采面面积为:
13500m2,煤炭储量为:
4.7万吨。
采用U型上行式通风方式。
(2)、工作面巷道布置方式
①运输顺槽为运输(进风)巷,沿煤层顶板掘进,用于运煤和进风。
该巷长300m,巷道方位角为:
2850。
②回风顺槽沿煤层顶板掘进,用于辅助运输及回风,该巷长285m,巷道方位角:
285°。
③开切眼:
距1333运输石门口65m与运输巷夹角为90°,与回风巷夹角为90°,该巷道为梯形断面,巷道长:
45m(双切眼90m)。
使运输巷与回风巷贯通,形成负压通风系统,形成回采工作面。
(3)、10902工作面回采工艺
10902采面为走向长壁后退式采煤伪倾斜柔性掩护支架采煤,爆炮落煤,刮板机运煤。
设计采高为一次采全高,沿煤层顶板采煤,超前支护使用液压支柱配合HDJA-1000型铰接顶梁支护,运输顺槽选用1台刮板运输机,1台可伸缩胶带运输机,工作面煤炭自溜至运输巷。
工艺过程为:
片帮严重或顶板破碎时要加强前探临时支护,其工艺过程为:
安全检查→打眼→装药→连线放炮→调架。
(4)、10902工作面“一通三防”与安全监控
1)通风系统
①风量计算与选择
按瓦斯涌出量计算:
Q=100qK=100×1.5×2=300m3/min
(1)
式中:
Q—采煤工作面实际需要风量,m3/min;
100—单位瓦斯量,以回风流瓦斯浓度不超过1%的换算值,取100;
q—采煤工作面的平均绝对瓦斯涌出量,m3/min,10902工作面为C9号煤层,煤层厚度与10901回采工作面基本相同,参照10901工作面正常回采期间实测绝对瓦斯涌出量为1.5m3/min,风量计算取1.5m3/min
K—采煤工作面瓦斯涌出不均衡备用风量系数(正常生产时连续观测一个月,最大绝对瓦斯涌出量和平均绝对瓦斯涌出量的比值),计算结果为2
按工作面温度计算:
Q=60VS=60×1.1×4.35=287m3/min
(2)
式中:
Q—采煤工作面实际需要风量,m3/min;
V—工作面风速,m/s,取1.1m/s;
S—工作面平均断面面积,取4.35m2;
工作面最适宜风速参考表表3
工作面空气温度t(℃)
工作面风速v(m/s)
煤层厚度<1.5m
煤层厚度1.5~3.5m
<15
0.3~0.4
0.3~0.5
15~18
0.5~0.7
0.5~0.8
18~20
0.8~0.9
0.8~1.0
20~23
1.0~1.2
1.0~1.3
23~26
1.5~1.7
1.5~1.8
26~28
2.0~2.2
2.0~2.5
按工作面最多人数计算:
Q=4NK=4×38×1.4=213m3/min(3)
式中:
Q—采煤工作面实际需要风量,m3/min;
4—每人每分钟不低于4m3/min的配风量;
N—采煤工作面同时工作的最多(交接班)人数,取38人;
K—不均匀系数,取1.4;
按风速进行验算:
按最低风速验算,采煤工作面最低风量:
Q≥60×0.25S=15S=15×4.35=65m3/min(4)
式中:
S—采煤工作面平均有效断面面积,㎡,取4.35㎡;
按最高风速验算,采煤工作面最高风量:
Q≤60×4S=240S=240×4.35=1044m3/min(5)
式中:
S—采煤工作面平均有效断面面积,㎡,取4.35㎡;
根据上述计算结果,确定10902采煤工作面实际需要风量为300m3/min
②通风路线
地面新鲜风流→副井(主井)→井底车场→1333运输石门→10902运输巷→10902工作面。
工作面乏风→10902回风巷→1388回风石门→经风井主扇排至地面。
2)瓦斯防治
①瓦斯等级:
本矿为煤与瓦斯突出矿井。
根据2012年矿井瓦斯等级鉴定报告,采面最高绝对瓦斯涌出量为2.0m3/min,绝对二氧化碳涌出量为:
0.5m3/min,回采前必须先抽后掘,回采过程中,必须对采面老空区瓦斯一并抽放。
10902采面瓦斯防治实行穿层抽放瓦斯,采取本煤层顺层抽放瓦斯作做补充。
采用1333西瓦斯抽放巷、1333东瓦斯抽放巷、1333皮带上山作为10902采面瓦斯治理巷。
10902采面运输顺槽和回风顺槽在掘进过程中,经抽放巷穿层抽放,并加强局部防突考察,达到消突效果。
②瓦斯检查
工作面设专职瓦斯检查员。
瓦斯检查员要对本区域的抽放设施进行认真检查,发现管路漏气、积水要及时处理,以防影响抽放效果。
运输顺槽、回风顺槽、机电设备处、抽放钻场分别设瓦斯检查牌板。
检查地点:
①运输顺槽距工作面煤壁10m;②工作面内距运输顺槽10m;③工作面距回风顺槽门口10m~15m范围内;⑤工作面上隅角;⑥回风顺槽距工作面煤壁10m范围内;⑦抽放瓦斯钻场。
上述地点每班至少检查3次,机电设备和瓦斯抽放钻场(分别测抽放孔)每班至少检测2次,如实填写瓦斯牌板,同时汇报调度室,瓦斯浓度变化地点要随时检查。
重点检查区域:
工作面上头20m范围内、上隅角、上隅角至回风顺槽出口外10m范围内、工作面最高点两侧各10m范围内。
跟班队长、班长、放炮员、安全员、电钳工要佩戴便携式甲烷自动检测报警仪。
③瓦斯监控
在工作面上隅角设置便携式甲烷检测报警仪及甲烷传感器;在工作面回风顺槽距工作面上出口不大于10m范围内设置甲烷传感器;在回风顺槽设置甲烷传感器;在回风顺槽打钻钻场门子口设置甲烷传感器;在回风顺槽门子口以里10m~15m设置甲烷传感器、温度传感器、一氧化碳传感器和风速传感器各一台。
传感器应垂直顶板悬挂,距顶板(顶梁)不大于300mm,距巷道上帮不得小于200mm,维护方便,不影响行人和行车。
④瓦斯防治
加强10902工作面通风,及时安架放顶,确保采面控顶距。
架头必须打设隔离墙,不给上隅角留有瓦斯积存空间,保证回柱放顶后尾巷充填严实。
加强采面上隅角尾巷埋管抽放瓦斯。
杜绝瓦斯超限。
⑤瓦斯抽放
从采面停采线外20m以里至采面切眼,在运输顺槽和回风顺槽布置顺层抽放钻孔连管抽放。
支管管径为Φ200mm。
抽放钻孔间距为4~5m,抽放钻孔封孔长度为5~8m,有效控制10902采面回采范围。
具体见10902抽放钻孔成果图。
三、主要瓦斯基础参数
根据《贵州省水城县阿戛乡禹举明煤矿C5、C9、C18b煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告》及现场实测:
1、C9煤层破坏类型为Ⅲ类;
2、C9煤层坚固性系数为0.22;
3、C9煤层煤样的瓦斯放散初速度为12.55mmHg。
4、10902采面井下选择沿回采工作面推进方向每间隔40m布置1个检验测试点测量煤层残余瓦斯含量,实际测量结果为W=4.1902~4.8822m3/t;另对煤层瓦斯含量计算
计算公式
10902运输巷区域煤层平均埋深185m,最大埋深210m。
根据以下公式C9煤层瓦斯含量为:
Wh=Wx+Wy
+
=12.22m3/t
式中:
Wx——煤的瓦斯吸附量,m3/t;
Wf、Af、VΓ——煤的水分1.02、灰分19.9、挥发分24.48;
P——瓦斯压力,MPa;P=(2.03~10.13)H,H为垂高;按P=6H=6×210=1.26MPa
en——温度系数,查表得1/en=0.593;(en=1.4613)
e——自然对数底;
n——
;
a——2.4+0.21VΓ=7.54;
b——1-0.004VΓ=0.902;
Wy——游离瓦斯量,m3/t;
fn——煤的孔隙率,%,查表取10;
γ——煤的容重,γ=1.4t/m3;
KY——相当于煤层瓦斯压力下的瓦斯压缩系数,查表得KY=1.04;
t——温度,取t=19℃
5、C9煤层的透气性系数为2.941~10.347之间,根据煤层透气性系数评价,本矿C9煤层属于可以抽放~容易抽放煤层;
6、钻孔瓦斯涌出初速度:
0.46~0.63L/min;
7、抽放半径:
2014年4月经贵州久益矿业股份有限公司现场实测,瓦斯含量为5.0~7.99m3/t的情况下,抽放时间为14天时,实测有效抽放半径为2.0m,抽放影响半径最大为6.5m,当抽放期超过30天时,实测有效抽放半径可达2.0-3.0m。
四、10902采面工程进展及瓦斯抽放情况
10902运输巷钻孔验收登记表
孔号
倾角
施工方位
孔深
孔号
倾角
施工方位
孔深
1
46.5
304
50
40
45.5
303
50
2
47
306
50.5
41
46
306
50.5
3
47.5
307
51
42
47
307
51
4
45.5
303
50
43
46.5
304
50
5
46
304
50.5
44
47
303
50.5
6
46.5
306
51
45
46.5
306
51
7
47
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50
46
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307
50
8
45.5
306
50.5
47
48
304
50.5
9
47.5
307
51
48
48.5
306
51
10
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306
50.5
49
46
303
50
11
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307
51
50
47.5
304
50.5
12
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304
50
51
48
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51
13
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303
50.5
52
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303
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14
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306
51
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15
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54
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51
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17
47
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51
56
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18
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57
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51
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50
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303
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59
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21
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307
51
61
47.5
306
50.5
23
47
304
50
62
46
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51
24
47.5
303
50.5
63
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304
50
25
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306
51
64
46
303
51
26
46.5
304
50
65
46.5
304
50.5
27
45.5
306
50.5
66
47
306
51
28
46.5
303
51
67
47.5
304
50.5
29
47.5
304
50
68
48.5
303
51
30
46
303
50.5
69
48
304
50
31
46.5
304
50
70
46.5
306
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32
48.5
307
51
71
47
304
51
33
48
303
50.5
72
47.5
303
50
34
47.5
303
50
73
46
304
50
35
46.5
304
50.5
74
47.5
306
51
36
47
307
51
75
48
307
50.5
37
47.5
303
50.5
76
48.5
303
50
38
48
306
51
77
46
304
51
39
46.5
306
51
10902采面于2014年9月份切眼贯通,形成采面系统,在回采10902采面前已全部连管抽放,至2012年8月11日,预抽时间最短的钻孔已抽放64天。
钻孔查瓦斯抽放记录,10902采面顺层钻孔平均抽放浓度为2.5%,抽放瓦斯平均纯流量最大为1.08m3/min,从连管抽放时间按抽放81天计算,顺层钻孔总抽放瓦斯量为12.48万m3。
。
10902采面从连管抽放至今,共抽放瓦斯总量12.48万m3
五、瓦斯抽采达标评价程序
10902采面抽采瓦斯应对瓦斯抽采的基础条件和抽采效果进行评价。
在基础条件满足瓦斯先抽后采的基础上,再对抽采效果是否达标进行评价。
六、瓦斯抽采基础条件评价
根据《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》矿井瓦斯抽采基础条件包含8项内容。
对禹举明煤矿瓦斯抽采基础条件的评价具体见下表:
禹举明煤矿瓦斯抽采基础条件的评价
序号
规定项目
具体情况
符合性
1
建立瓦斯抽放系统,且瓦斯抽放系统正常、连续运行。
禹举明煤矿地面安装高、低负压抽放泵各两台,1台工作,1台备用。
高负压抽放泵型号:
2BEC-42,低负压抽放泵:
2BEC-50。
高、低负压瓦斯抽放泵运转正常。
符合
规定
2
制定瓦斯抽采规划和年度计划
矿已制定瓦斯抽采规划和年度计划
符合
规定
3
编制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。
已编制了矿井抽采达标工艺方案设计、编制了10902采面瓦斯抽采施工设计。
符合
规定
4
瓦斯抽采工程必须严格按设计施工,并应当进行验收,有齐全完整的验收资料,竣工验收资料真实、可靠,并有相关责任人签字
资料齐全、完整,有相关责任人签字。
符合
规定
5
建立矿井瓦斯抽采达标自评价体系和瓦斯抽采管理制度
矿井成立了以矿总工程师为首的抽采达标领导小组,下设技术设计组、施工组、验收组、效果检验评价组。
瓦斯抽采制度完善。
符合
规定
6
瓦斯抽采泵站能力和备用泵能力、抽采管网能力满足抽采达标的要求。
运行泵的装机能力与瓦斯抽采达标时应抽瓦斯量对应工况流量的2倍,有同等能力的备用泵。
预抽瓦斯钻孔的孔口负压一般达13KPa以上。
抽采泵及管网能力满足抽采达标要求。
符合
规定
7
抽采计量测点、计量器具符合计量标准和规范要求,无超期使用,计量准确。
使用自动计量流量传感器计量瓦斯抽放参数,在主管、支管及支管与钻场连接处装设自动计量装置。
每个抽采钻孔的连接管上均留设钻孔抽采负压和瓦斯浓度的观测孔。
计量仪器仪表配备数量满足矿井通风安全装备要求,计量仪器均定期校核
符合
规定
8
具有抽采效果评价用相关测试条件
有钻孔瓦斯涌出初速度测定仪,有WP-1井下煤层残余瓦斯含量快速测定仪、取样钻机、封孔测压仪表、瓦斯浓度检测仪,相关指标测定符合要求。
符合
规定
瓦斯抽采基础条件评价结论:
矿井瓦斯抽采基础条件满足《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》要求,抽采基础条件达标。
7、预抽采面煤层瓦斯效果评判
(一)抽采钻孔有效控制范围界定
10902采面抽放是顺层钻孔抽放,预抽钻孔的有效范围界定按钻孔长度方向的控制边沿线、最边缘2个钻孔及钻孔开口位置的连线确定。
钻孔长度方向的控制边缘线为钻孔有效深点的连线,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。
从10902采面顺层抽放钻孔成果图可见,10902采面的预抽钻孔均控制整个采面开采块段的煤层,并超出停采线外10m,控制范围符合规定要求。
(2)抽采钻孔布孔均匀程度评价
10902采面抽放设计顺层抽放钻孔间距为4m。
现场检查,抽放钻孔布孔位置符合抽放设计要求,施工开口位置均匀。
检查各钻孔施
工记录,10902回采工作面运巷及回风巷顺层施工钻孔参数符合设计要求。
抽放钻孔布孔均匀程度评价合格。
(三)抽采瓦斯效果评价指标测定
1、评价单元划分
将钻孔间距基本相同和预抽时间基本一致(预抽时间差异系数下于30%)的区域划分为一个评价单元,对每个评价单元进行瓦斯抽采达标评价。
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:
=26.5%
式中:
—预抽时间差异系数,%;
—预抽时间最长的钻孔抽采天数,81天;
—预抽时间最短的钻孔抽采天数,64天
10902采面运巷和回风巷钻孔预抽时间差异系数均小于30%,所以10902采面运巷和回风巷钻孔预抽范围可作一个评价单元,即10902采面作为一个评价单元进行评价,符合要求。
2、瓦斯抽采后煤的残余瓦斯含量
瓦斯抽采后煤的残余瓦斯含量按公式(8)计算:
式中:
--煤的残余瓦斯含量;m3/t;
--煤的原始瓦斯含量,m3/t;
--评价单元参与计算煤炭储量,t;
--评价单元钻孔抽放瓦斯总量;m3
评价单元参与计算煤炭储量G按公式(9)计算:
(9)
式中:
L--评价单元煤层走向长度,m;
--评价单元抽采钻孔控制范围内煤层平均倾向长度,m;
、
--分别为评价单元走向方向两端巷道瓦斯预排等值宽度,m;
、
--分别为评价单元倾向方向两侧巷道瓦斯预排等值宽度,m;
--抽采钻孔的有效影响半径,m;
--评价单元平均煤层厚度,m;
--评价单元煤的密度,t/m3
、
、
、
可参照下表(9)中的数据确定。
巷道预排瓦斯等值宽度参考表
巷道预排瓦斯等值宽度
巷道煤壁暴露时间(d)
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、气煤及长焰煤
25
6.5
9
11.5
50
7.4
10.5
13
100
9
12.4
16
160
10.5
14.2
18
200
11
15.4
19.7
250
12
16.9
21.5
≥300
13
18
23
禹举明煤矿10902采面(评价单元)参与计算煤炭储量G的计算结果见表10。
评价单元煤炭储量计算表表10
工作面编号
H1、H2
(m)
H1、h2
(m)
R(m)
G(t)
10902
270
45
0
12.4
3
1.5
2.5
39561
按公式(8)计算煤的残余瓦斯含量
的计算结果如表11。
评价单元抽采后煤的残余瓦斯含量计算表表11
工作面编号
(m3/t)
G(t)
(万m3)
(m3/t)
10902采面
12.22
23625
12.48
6.93
10902采面井下选择沿回采工作面推进
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