汾西矿业集团双柳煤矿三采回风巷延伸段80180米达标评判.docx
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汾西矿业集团双柳煤矿三采回风巷延伸段80180米达标评判
汾西矿业集团双柳煤矿
三采回风巷延伸段瓦斯抽采达标评判报告
(80-180米)
双柳煤矿
二○一四年四月
第一章 三采回风巷延伸段工作面概况
1.1 三采回风巷延伸段工作面井田位置
三采回风巷延伸段位于双柳井田中部,四邻均未进行采掘。
该区域总体位于一单斜构造之上,地层向西倾斜,倾角3—10°,平均5°,局部发育有短轴褶曲,三采回风巷延伸段80-180米段,工作面标高:
368—373米。
1.2巷道穿越的煤(岩)层和围岩特征
三采回风巷延伸段沿3+4#煤层掘进,根据钻探资料,该工作面煤层较为简单,三采回风巷延伸段80-180米倾角为5°,容重1.39t/m3。
煤层顶底板情况表
煤层顶底板
顶底板名称
岩石名称
厚度(m)
岩性特征
老顶
粉砂岩
2.25
半坚硬
直接顶
灰黑色泥岩
6.25
中厚层状
直接底
灰黑色泥岩
8.07
半坚硬
老底
细粒砂岩
10
坚硬
1.3地质构造情况
三采回风巷延伸段工作面位于一单斜构造之上,地层向倾斜,倾角3—10°,平均5°,地质构造比较简单,但随着巷道向西部的继续延伸,煤层埋深越来越大,瓦斯赋存也会越来越高。
为了确保掘进过程中的安全,必须严格坚持“物探先行,钻探验证”的原则,积极探查区内隐伏构造,严禁盲目揭露构造。
1.4掘进范围煤(岩)层预计瓦斯涌出量、煤层发火期、煤尘爆炸性
本矿井属高瓦斯矿井,经鉴定(2013)矿井绝对瓦斯涌出量为82.01m3/min,相对涌出量为15.19m3/t,本工作面预计绝对瓦斯涌出量为5.6m3/min,煤层有瓦斯涌出不均匀现象,煤层不易自燃,自燃等级为Ⅲ级,煤尘具有爆炸性危险,属地温、地压正常区。
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、备用泵能力、抽采管网能力
双柳矿现有一个瓦斯抽采泵站为郭家山抽放泵站,瓦斯抽采泵站配备四台同型号、同等能力水环式真空泵,两台作为高负压瓦斯抽放,一用一备,两台作为低负压瓦斯抽放,一用一备,矿井瓦斯抽采率54.6%,矿井实现了高、低浓度分源抽采。
抽采泵站参数表
泵站名称
型号
功率(KW)
额定流量
(m3/min)
标态纯量(m3/min)
负压
(KPa)
抽采浓度(%)
郭家山抽放泵站
2BEC-72-1BG3(低浓度)
400
365
9.75
18
8.6
2BEC-72-1BG3(高浓度)
400
365
33.80
21
33.2
矿井抽采标量(m3/min)
43.55
矿井抽采率53.87%
矿井风排量(m3/min)
37.29
矿井瓦斯抽采系统运行稳定可靠,流量能力满足要求。
2.2矿井瓦斯抽采和年度计划
矿井编制了《汾西矿业集团公司双柳煤矿瓦斯抽采三年规划(2013-2015),制定了《双柳煤矿2014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
矿井各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。
2.4采掘工作面瓦斯抽采工程竣工验收情况
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。
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《双柳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、各支管路安装了GLY系列矿用气体流量传感器(在线监测装置)和孔板流量计,按规定测定记录瓦斯抽采参数,符合要求。
2.7瓦斯抽采效果评判测试技术实验室
矿井建立了瓦斯抽采实验室,仪器、仪表配备齐全,符合要求。
瓦斯抽采实验室主要设备及测定内容包括
设备名称
测定参数
设备名称
测定参数
煤的坚固性系数测定装置
f值
WFC-2型瓦斯放散初速度指标自动测定仪
△P
TWC—2型瓦斯突出参数仪
K1值及钻屑量S
DGC型瓦斯含量直接测定装置
Q解吸
MDMDY-300全自动密度仪
煤的密度ρ
HCA高压容量法瓦斯吸附装置
a、b值
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 三采回风巷延伸段掘进工作面评价区域情况
3.1 三采回风巷延伸段瓦斯预抽钻孔施工
为了有效降低三采回风巷延伸段工作面80-180米内条带煤体的瓦斯含量和压力,在三采回风巷延伸段南侧帮施工千米钻场,设计施工2个顺层钻孔,每个孔深520m,钻孔沿煤层走向布置,开孔高度距巷道底板1.5m,覆盖三采回风巷延伸段工作面南侧帮20m。
在三采回风巷延伸段北侧帮80米处施工钻场,钻场内设计施工了6个顺层钻孔,每个孔深100m,钻孔沿煤层走向布置,开孔高度距巷道底板1.5m,覆盖三采回风巷延伸段工作面北侧20m。
三采回风巷延伸段预抽钻孔如图3-2所示
图3-2三采回风巷延伸段预抽钻孔布置图
3.2评价单元范围
三采回风巷延伸段80-180米预抽钻孔有效控制范围鉴定:
在三采回风巷延伸段施工钻孔,钻孔沿煤层走向布置,开孔高度距巷道底板1.5m,覆盖三采回风巷延伸段工作面两侧各20m。
钻孔施工在有效控制范围内布置均匀,钻孔间距符合设计要求间距,钻孔有效控制范围满足《煤矿瓦斯抽采基本指标》、《防治煤与瓦斯突出规定》及《瓦斯抽采设计》的要求。
根据三采回风巷延伸段已施工钻孔分析,三采回风巷延伸段施工预抽钻孔已覆盖三采回风巷延伸段80-180米,因此将三采回风巷延伸段80-180米处,倾向40米区域范围划为一个评价单元。
第四章 三采回风巷延伸段掘进工作面瓦斯抽采效果评判
此次评价测定范围为三采回风巷延伸段工作面80-180米,工作面预抽钻孔已施工至180米处,掘进工作面的评价孔不得少于三个,分别位于巷道的中部和两侧,因此在三采回风巷延伸段工作面正头处以270°的方位角向煤体布置2号孔,巷道正头两侧分别以261°和279°方位角布置1号和3号孔,评价孔深度不得小于瓦斯抽采钻孔深度,所以评价孔深度分别为101、100、102米,直径为75mm,开孔高度为1.2米,共布置3个钻孔。
4.1瓦斯抽采后煤的残余瓦斯含量测定
在每个评价孔内50米处和孔底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,确定钻孔倾角、方位角、开孔高度,钻机钻到预定深度时停钻,取煤样。
⑵、井下解析,用煤样罐从钻孔中取出煤样,快速与井下解析仪相连开始解析,每一分钟记录一次读数,30分钟后结束,关闭煤样罐阀门。
⑶、地面实验室解吸,地面解析玻璃管充满液体,读取初值,将解析玻璃管与煤样罐连接,开启阀门开始解析当解析到解析量小于5ml/min时解析结束。
⑷、粉碎解吸,地面解析玻璃管充满液体,将二次煤样及时倒入粉碎机后与解析玻璃管连接,读取初值开启粉碎机,粉碎至2min左右结束粉碎,读取终值。
实验室测定各个测点瓦斯含量结果如下:
三采回风巷延伸段
1号孔
2号孔
3号孔
瓦斯含量
(m3/t)
50米处
2.8707
2.8967
2.6648
孔底
2.7774
3.0273
2.8678
4.2瓦斯抽采后煤的残余瓦斯含量计算
瓦斯抽采后煤的残余瓦斯含量:
WCY=(W0G-Q)/G
式种:
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
式中:
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
9.0
12.4
16.0
160
10.5
14.2
18.0
200
11.0
15.4
19.7
250
12.0
16.9
21.5
≧300
13.0
18.0
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)
三采回风巷延伸段掘进走向长度为L=100m,保留20米的超前距,倾向长度为l=201m,通过上表可知H1、H2各为0m,抽采钻孔有效影响半径为20m,评价单元平均煤层厚度为3.75m,煤的密度为1.39t/m3。
则评价单元参与计算煤炭储量G=1.92万t;
煤的原始瓦斯含量W0=6.28m3/t;
评价单元钻孔抽放瓦斯总量Q=5.752万m3。
综上可计算出三采回风巷延伸段煤的残余瓦斯含量WCY=2.932m3/t。
三采回风巷延伸段煤的原始瓦斯含量W0=6.28m3/t;实验所测最大残余瓦斯含量为3.0273m3/t,三采回风巷延伸段煤的残余瓦斯含量为3.0273m3/t。
4.3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
式中:
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。
根据我矿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%)
三采回风巷延伸段
15.1052
1.0742
0.9
5.3
26.86
1.42
煤的容重
=1.39t/m3,三采回风巷延伸段残余瓦斯含量WCY=3.0273m3/t;
综上可计算出三采回风巷延伸段煤层残余相对瓦斯压力Pcy=0.22Mpa.
4.4、掘进工作面抽采率计算:
m=Qmc/(Qmc+Qmf)
式中:
m—工作面瓦斯抽采率,%
Qmc—掘进期间,当月三采回风巷延伸段工作面月平均瓦斯抽采量2.88m3/min;
其测定和计算方法为:
在工作面范围内包括地面钻井、井下抽采(含移动抽采)各瓦斯抽采干管上安装瓦斯抽采检测、监测装置,每周至少测定3次,按月取各测定值的平均值之和为当月工作面平均瓦斯抽采量(标准状态下纯瓦斯量);
Qmf─当月三采回风巷延伸段工作面风排瓦斯量2.72m3/min;
其测定和计算方法为:
工作面所有回风流排出瓦斯量减去所有进风流带入的瓦斯量,按天取平均值为当天掘进工作面风排瓦斯量(标准状态下纯瓦斯量),取一月中最大一天的风排瓦斯量为当月掘进工作面风排瓦斯量(标准状态下纯瓦斯量)。
经测算可计算出三采回风巷延伸段工作面抽采率
m=51.4%;
4.5、掘进工作面风速
现三采回风巷延伸段工作面供风量455m3/min,三采回风巷延伸段断面为13.5m2
V抽=Q/(60S)=455/(60×13.5)=0.52m/s,符合规程风速规定范围0.25m/s<0.52m/s<4m/s
所以33414工作风速为0.52/s,且在0.25m/s~4m/s之间,符合规定。
4.6、三采回风巷延伸段回风流瓦斯浓度
三采回风巷延伸段回风流瓦斯浓度为0.14%。
第五章结论
1)矿井瓦斯抽采基础条件评判达标。
2)三采回风巷延伸段工作面评判区域瓦斯解析量、残余瓦斯压力、工作面风速及回风流瓦斯浓度符合评判达标要求规定。
三采回风巷延伸段工作面80-180米瓦斯抽采工作达到了瓦斯抽采达标的要求,可以进行掘进作业。
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