10211采煤工作面区域瓦斯抽采效果达标评判报告

前  言

太原华润煤业有限公司原相煤矿（以下简称“原相煤矿”）井田位于山西省古交市原相乡原相村以东，距古交市区约14km，行政区划属古交市原相乡管辖。井田地理坐标：北纬37°45′26″～37°48′36″，东经112°03′54″～112°07′39″。

依据山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室文件《关于太原市古交市煤矿企业兼并重组整合方案（部分）的批复》（晋煤重组办发【2009】79号）及《关于山西华润煤业有限公司新桃园煤矿等10处煤矿企业兼并重组整合方案（调整）的批复》（晋煤重组办发【2010】43号），山西金业煤焦化集团有限公司古交原相煤矿为单独保留矿井。山西金业煤焦化集团有限公司古交原相煤矿主体变更为华润电力控股有限公司，企业名称核准为太原华润煤业有限公司原相煤矿。批准开采02、2、4、6、8、9号煤层，批准生产规模0.90Mt/a，批准井田面积18.2505km2，批准开采+810m～+620m标高。

根据山西省煤炭工业厅晋煤瓦发【2013】655号《关于山西太原华润煤业有限公司原相煤矿02、2号煤层矿井瓦斯涌出量预测的批复》，太原华润煤业有限公司原相煤矿预测为高瓦斯矿井。矿井生产能力达到0.9Mt/a条件下，开采02、2号煤层时，矿井最大绝对瓦斯涌出量105.13m3/min，最大相对瓦斯涌出量55.51m3/t，采煤工作面最大绝对瓦斯涌出量为59.33m3/min，掘进工作面最大绝对瓦斯涌出量为5.83m3/min。

原相煤矿的邻近矿井屯兰煤矿的2号煤层于2012年已经鉴定为具有煤与瓦斯突出危险性煤层（02号层未做过鉴定），2013年9月原相煤矿委托煤炭科学研究总院沈阳研究院对矿井02、2号进行了突出鉴定，鉴定结果未批复前，原相煤矿按煤与瓦斯突出矿井管理。

根据《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》（安监总煤装〔2011〕163号）第七条，开采有煤与瓦斯突出危险煤层的矿井必须进行瓦斯抽采，并实现抽采达标；原相矿10211采煤工作面采用顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯作为区域防突措施。

本次区域瓦斯抽采效果达标评判依据主要有：

（1）《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》（安监总煤装〔2011〕163号）；

（2）《防治煤与瓦斯突出规定.》

（3）《煤矿安全规程》

1 矿井概况

1.1 井田位置与范围

原相煤矿位于山西省古交市原相乡原相村以东，距古交市区约14km，行政区划属古交市原相乡管辖，属西山煤田邢家社普查勘探区的一部分，井田地理坐标：北纬37°45′26″～37°48′36″，东经112°03′54″～112°07′39″。

矿井位于古交市城区南约14km处，古交至太原既有太古岚铁路，又有太佳公路相连，铁路里程54km，公路里程49km。此外，古交沿原平河至清徐，交城均有公路相通。交通位置见图1-1。

图1-1  原相煤矿交通位置图

2011年7月7日山西省国土资源厅颁发了原相煤矿采矿许可证（证号为C1000002010031110057661），面积18.2505km2，东西长约4.8km，南北宽约4km，标高由+810m至+620m。井田范围拐点坐标如表1-1。

表1-1  井田拐点坐标（1980西安坐标系）

序号	X	Y	序号	X	Y
1	4187261.74	37597405.02	3	4181131.71	37594750.05
2	4182601.74	37599260.06	4	4183581.70	37593730.04

1.2 临近矿井瓦斯突出情况

原相煤矿西邻山西焦煤集团西山煤矿总公司马兰矿，北部为山西焦煤集团西山煤矿总公司屯兰矿，西部为邢家社矿区和中社矿区，东部为国家资源储备区。原相煤矿四邻关系见图1-2。

（1）马兰矿

马兰矿采用主斜井、副斜井、副立井开拓，采用两翼对角式、分区式混合式通风；现开采02、2、8号煤层，用走向长壁式综采一次采全高采煤方法，全部垮落法管理顶板；矿井设计生产能力4.0Mt/a，现生产能力为5.0Mt/a，井田面积为104.40km2，矿井瓦斯等级批复为高瓦斯矿井，近年来瓦斯等级鉴定结果见表1-2。

（2）屯兰矿

屯兰矿为斜井多水平分区开拓，采用分区式通风；现开采2、8、9号煤层，采用走向长壁式综采一次采全高采煤方法，全部垮落法管理顶板；矿井设计生产能力4.0Mt/a，现生产能力为4.0Mt/a，井田面积为73.33km2，矿井瓦斯等级批复为突出矿井，近年来瓦斯等级鉴定结果见表1-2。

（3）刑家社煤矿

邢家社煤矿处于前期筹建阶段，无开采和瓦斯涌出资料。

表1-2  邻近矿井近年瓦斯等级鉴定

煤矿名称	年份	相对涌出量（m3/t）	绝对涌出量（m3/min）	批复等级
马兰煤矿	2008	13.08	95.94	高瓦斯矿井
	2009	18.92	161.24	高瓦斯矿井
	2010	19.09	134.09	高瓦斯矿井
	2011	12.58	88.26	高瓦斯矿井
屯兰煤矿	2005	23.31	183.10	高瓦斯矿井
	2006	20.81	180.69	高瓦斯矿井
	2007	26.99	229.81	高瓦斯矿井
	2008	33.58	256.43	高瓦斯矿井
	2009	23.12	196.35	高瓦斯矿井
	2010	25.54	205.24	高瓦斯矿井
	2011			突出矿井

华润中社井田

邢家社井田

杨庄井田

屯兰煤矿

马

兰

煤

矿

图1-2 原相煤矿四邻关系图

1.3 矿井瓦斯地质及煤层特征

从太原华润煤业有限公司原相煤矿井田煤层赋存条件来看，02#、2#煤层的埋藏标高为810～620m，围岩组合类型为泥岩、砂质泥岩及细粒砂岩，且陷落柱较少，水文地质条件简单，具有较为理想的圈闭与阻止瓦斯逸散的围岩类型与盖层条件。02#煤层顶板多为泥岩及砂质泥岩；2#煤层顶板多为细粒砂岩，其次为砂质泥岩、泥岩，局部为粉砂岩，透气性较差，透气性差的泥岩、砂质泥岩顶板，对煤层瓦斯的逸散起阻碍作用，煤层瓦斯含量则相对较高。不利于瓦斯的逸散。

井田内共有6层可采煤层，其编号自上而下依次为02#、2#、4#、6#、8地层	煤层	厚度 最小～最大 平均（m）	层间距 最小～最大 平均（m）	结构 （夹矸数）	稳定性	可采性	顶底板岩性
							顶板	底板
山西组	01	0～0.40 0.29		简单 0	不稳定	不可采	泥岩	砂质泥岩
			5.00～10.47 9.68
	02	0.50～2.60 1.		简单 0～1	稳定	大部可采	泥岩 砂质泥岩	泥岩 粉砂岩
			2.46～7.28 4.42
	1	0～0.45 0.28		简单 0	不稳定	不可采	粉砂岩	砂质泥岩
			0.58～4.03 1.80
	2	1.40～2.11 1.83		简单 0～1	稳定	全区可采	粉砂岩 砂质泥岩	砂质泥岩 粉砂岩
			0.90～2.48 1.75
	3	0～0.70 0.47		简单 0～1	不稳定	不可采	粉砂岩 泥岩	砂质泥岩 粉砂岩
			3.75～10.52 6.72
	4	0～2.00 0.77		简单 0～1	不稳定	局部可采	砂质泥岩 泥岩	粉砂岩 泥岩
			18.16～35.35 26.77
太原组	6	0～1.62 1.22		简单 0～1	较稳定	大部可采	泥岩 砂质泥岩	砂质泥岩 泥岩
			6.03～25.76 12.45
	7	0.15～0.80 0.45		简单 0～1	不稳定	零星可采	石灰岩	砂质泥岩 泥岩
			15.33～36.36 25.91
	8	1.54～5.61 3.73		复杂 1～4	稳定	全区可采	泥灰岩 炭质泥岩	砂质泥岩 泥岩
			2.55～11.10 5.72
	9	1.25～3.56 2.05		简单 0～1	稳定	全区可采	泥岩 砂质泥岩	砂质泥岩 泥岩
			2.50～2.92 2.71
	10	0～0.50 0.39		简单 0	不稳定	不可采	粉砂岩 砂质泥岩	炭质泥岩 砂质泥岩

#、9#，其中井田内02#煤位于山西组上部，K4砂岩之下23.57m，在井田内除P18号孔0.50m外，其余均可采。煤层厚0.50～2.60m，平均1.m，属薄—中厚煤层，不含或含1～2层夹石，顶板多为泥岩及砂质泥岩，底板多为泥岩及粉砂岩。

02#煤为特低灰～中灰、特低硫～低硫分、低热值～特高热值的焦煤；

1.4 开拓开采方式

矿井采用“一井一面”集约化生产方式，矿井达产时，布置一个综采工作面和2个掘进工作面，工作面设计生产能力900kt/a，目前的首采工作面10211采长200m，工作面布置有进风顺槽、皮带顺槽、轨道（回风）顺槽和辅助回风顺槽四条巷道，工作面采用双“U”型通风系统，工作面采用一次采全高采煤方法，工作面采高1.m，回采率95%，全部陷落法管理顶板。

1.5 矿井通风系统

根据山西省煤炭工业厅晋煤瓦发【2013】655号《关于太原华润煤业有限公司原相煤矿02、2#煤层矿井瓦斯涌出量预测的批复》文件及山西省煤炭工业厅综合测试中心2013年3月编制的《太原华润煤业有限公司原相煤矿矿井瓦斯涌出量预测（02、2#煤层）》报告结论：

“一采区02#煤层生产时，矿井最大绝对瓦斯涌出量99.20m3/min，最大相对瓦斯涌出量52.38m3/t，采煤工作面最大瓦斯涌出量为55.92m3/min，掘进工作面最大瓦斯涌出量为5.53m3/min；二采区02#煤备  注

含批采标高外累计查明与保有资源储量7988万吨，含高灰煤36万吨。

层生产时，矿井最大绝对瓦斯涌出量84.81m3/min，最大相对瓦斯涌出量44.79m3/t，采煤工作面最大瓦斯涌出量为47.65m3/min，掘进工作面最大瓦斯涌出量为4.78m3/min；三采区02#煤层生产时，矿井最大绝对瓦斯涌出量105.13m3/min，最大相对瓦斯涌出量55.51m3/t，采煤工作面最大瓦斯涌出量为59.33m3/min，掘进工作面最大瓦斯涌出量为5.83m3/min；

一采区2#煤层生产时，矿井最大绝对瓦斯涌出量31.83m3/min，最大相对瓦斯涌出量16.81m3/t，采煤工作面最大瓦斯涌出量为16.38m3/min，掘进工作面最大瓦斯涌出量为2.m3/min；二采区2#煤层生产时，矿井最大绝对瓦斯涌出量26.70m3/min，最大相对瓦斯涌出量14.10m3/t，采煤工作面最大瓦斯涌出量为13.60m3/min，掘进工作面最大瓦斯涌出量为2.51m3/min；三采区2#煤层生产时，矿井最大绝对瓦斯涌出量33.27m3/min，最大相对瓦斯涌出量17.57m3/t，采煤工作面最大瓦斯涌出量为17.13m3/min，掘进工作面最大瓦斯涌出量为2.99m3/min。

太原华润煤业有限公司原相煤矿采用并列抽出式通风方式，即主斜井、副斜井进风；回风立井回风，回风立井安装两台FBCDZ62—8—No26型通风机，电机功率2×500kw，其中，一台工作，一台备用。

1.6 瓦斯动力现象发生情况

截止2013年10月太原华润煤业有限公司原相煤矿在采掘过程中未发生过符合《煤与瓦斯突出矿井鉴定规范》（AQ1024-2006）5.1.1中的煤与瓦斯突出基本特征的煤与瓦斯突出动力现象。

1.7 矿井瓦斯参数测试情况

    1）实验室测定的原相煤矿02号煤层和2号煤层煤样的吸附常数与工业分析结果分别为：

煤样吸附瓦斯试验成果表

    2）采用直接法测定原相煤矿02 号煤层+772～+792m 标高之间的煤层原始瓦斯含量为14.5m³/t；2 号煤层+743～+745m 标高之间的煤层原始瓦斯含量为15.2m³/t。

    3）采用直接法测定原相煤矿02 号煤层+730～+802m标高之间瓦斯压力为0.11～0.42MPa ； 原相煤矿2 号煤层+725～+795m 标高之间瓦斯压力为0.12～0.55MPa。

    4）在原相煤矿井下不同地点对02、2 号煤层自然瓦斯涌出量进行了测试。测定结果为02 号煤层百米钻孔瓦斯初始涌出量为0.553～22.269 L/min，煤层钻孔瓦斯流量衰减系数为0.342～0.581d-1；2 号煤层百米钻孔瓦斯初始涌出量为0.596～1.760 L/min，煤层钻孔瓦斯流量衰减系数为0.380～0.449d-1。

    5)通过计算得：原相煤矿02 号煤层透气性系数为3.260631 m2/（MPa2.d）；2 号煤层透气性系数为2.090363 m2/（MPa2.d）。

    6)原相煤矿02 号煤层煤的坚固性系数f 值最小为0.35，瓦斯放散初速度Δp最大为30；2 号煤层煤的坚固性系数f 值最小为0.6，瓦斯放散初速度Δp 最大为28。

    7)原相煤矿02 号煤层火焰长度10mm，抑制煤尘爆炸最低岩粉用量25％，煤尘有爆炸性；2 号煤层火焰长度10mm，抑制煤尘爆炸最低岩粉用量20％，煤尘有爆炸性。

    8)原相煤矿02 号煤层煤的吸氧量0.98cm3/g，自燃倾向性等级为Ⅰ类，属容易自燃煤层；2 号煤层煤的吸氧量0.cm3/g，自燃倾向性等级为Ⅱ类，属自燃煤层。

1.8 矿井瓦斯抽采系统

地面瓦斯抽放泵站共有二台2BEC-52型水环式真空泵，电机功率为220kW，最大抽速160m³／min极限真空为1.0×10-²MPa,供电电压为6kV。一台工作，一台备用，担负矿井的瓦斯抽放工作。

抽放管路安装情况：主管路敷设直径Φ630mm无缝钢管（从地面到回风井底600m），支管路敷设直径Φ529mm无缝钢管（从回风井底到东翼回风巷口1450m）、采区第一回风巷敷设直径Φ426mm无缝钢管1100m，10211工作面第二顺槽敷设直径Φ108mm无缝钢管350米，第四顺槽敷设直径Φ219mm无缝钢管410米。

三年以来始终对10211工作面采用本煤层和邻近层、顶板裂隙带、采空区抽放相结合的方式进行抽放。在工作面胶带顺槽、轨道顺槽掘进过程即施工本煤层瓦斯抽放钻孔，钻孔间距3m，钻孔开孔位置距巷道底板1-1.5m，钻孔直径Φmm，倾角1°～3°。工作面形成后在轨道顺槽和回风顺槽分别施工裂隙带和邻近层钻孔。10211工作面共施工本煤层钻孔207个，裂隙带钻孔55个，邻近层钻孔77个。

2 工作面概况

2.1 工作面位置范围

水 平 名 称	南翼轨道大巷		采区名称		南翼盘区
地面标高（m）	1361—1436		井下标高（m）		753—804
地面的相对位置	深且沟村东南部
回采对地面设施的影响	本面回采对地面建筑无较大影响。
井下位置及四邻关系	西南部为已规划的10213工作面，东南为未规划区，西北为已回采完毕的10201，10203工作面，东北为大巷保护煤柱。
走向长度（m）	300	倾斜长度（m）		200		面积（㎡）	60000

2.2 工作面煤层赋存情况

煤  层

厚  度

（m）	2.0	煤 层 结 构	较复杂	煤  层 倾  角 （°）	2 ～ 6	煤硬度 （f）	2-3
					4
开采煤层	02＃	煤 种	焦煤	稳定程度	较   稳   定
煤层情 况描述	本工作面煤层属02#煤层，煤平均厚为2.0m，中部有夹矸，厚度0.20～0.60m不稳定，变化较大。02#煤层与下方2#煤层的层间为7m左右。

煤层顶底板情况表

顶、底板名称	岩石名称	厚 度（m）	特        征
老顶	细粉砂岩	9.9	灰黑色,含植物炭化体，节理发育。
直接顶	砂质泥岩	1.50	黑色，含丰富植物化石及黄铁质结核，节理发育。
直接底	细粒砂岩	1.75	黑色，含丰富植物化石，节理发育。
老底	砂质泥岩	3.40	灰色，钙质充填，节理发育。

10211采煤工作面煤厚平剖面实测见图3-1：

图3-1  10211采煤工作面平剖面实测图

2.3 工作面瓦斯情况

    10211采煤工作面在掘进过程中绝对瓦斯涌出量12.4m3/min ，相对瓦斯涌出量13.3m3/t。

2013年3月山西省煤炭工业厅综合测试中心对我矿02#煤层进行了瓦斯含量测定，测定结果02#煤层最大瓦斯含量为14.50m3/t，

3 区域预抽工程施工与抽放情况

3.1 区域预抽工程施工情况

3.1.1区域防突措施选择

该工作面煤层赋存较稳定，厚度在1.84～2.0米之间,有1～2层夹石。为了确保10211采煤工作面回采安全，采取顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯作为区域防突措施，即通过在10211工作面上下顺槽施工顺层预抽钻孔对工作面瓦斯进行预抽。

3.1.2 区域预抽参数设计

10211采煤工作面采用顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯的区域防突措施。在10211采煤工作面轨道顺槽、皮带顺槽相向施工平行钻孔，10211采煤工作面轨道顺槽已施工105个顺层预抽钻孔，钻孔间距3m，钻孔长度100m，钻孔孔径mm。在10211皮带顺槽施工102个顺层预抽钻孔，钻孔间距3m，钻孔长度100m，钻孔孔径mm。

3.1.3 抽采钻孔施工情况

自2010年6月3日开始，截止2010年8月4日，10211轨道顺槽共施工本煤层顺层钻孔105个，钻孔深度85~105m，平均孔深为100m，合计孔深10500m。

自2010年6月2日开始，截止2010年7月20日，10211皮带顺槽共施工本煤层顺层钻孔102个，钻孔深度95~110m，平均孔深为100m，合计孔深10200m。

根据预抽钻孔的施工情况，10211工作面共施工本煤层钻孔207个，累计钻孔进尺20700m。本煤层抽放钻孔布置平面图见图3-2所示。

图3-2   抽放钻孔布置平面图

3.1.4 吨煤钻孔量

10211采煤工作面走向采长300m，工作面长200m，总面积60000m2。煤层平均厚度2m，容重1.39t/m3，工业储量166800t，煤层中间有0.2～0.6m的夹矸，实际可采储144000t。10211工作面共施工本煤层抽放钻孔207个，合计孔深20700m；吨煤钻孔量为0.143m/t。

3.2 抽采情况

3.2.1瓦斯抽采量

    截止2013年10月底，10211采煤工作面本煤层抽放钻孔累计抽放瓦斯量132.48万m³，吨煤抽放量9.2m³/t。

3.2.2 瓦斯预抽率

截至2013年10月底，10211采煤工作面累计抽放瓦斯量132.48万m3。10211工作面平均瓦斯含量为14.5m3/t，瓦斯储量为208.8万m3，如表3-1所示。由以上数据计算可得瓦斯预抽率为63%，计算残余瓦斯含量为5.3m³/t。

表3-1   10211工作面瓦斯储量计算表

走向

（m）	倾向 （m）	煤厚 （m）	容重 (t/m3)	可采储量 （万t）	吨煤瓦斯含 量（m3/t）	瓦斯储量 (万m3)
300	200	1.6～2.1	1.39	14.4	14.5	208.8

4 预抽钻孔有效控制范围界定与评价单元划分

4.1 预抽钻孔有效控制范围界定

根据《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》（安监总煤装〔2011〕163号）第二十四条，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，界定方法如下：

（一）对顺层钻孔，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。

（二）对穿层钻孔，钻孔有效控制范围取相邻有效边缘孔的见煤点之间的连线所圈定的范围。

根据原相矿10211采煤工作面实际情况，工作面切眼长度200m；回采长度300m。

10211采煤工作面抽放钻孔施工成孔图如图3-1所示。

依据《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》，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。针对10211工作面瓦斯综合治理，以本煤层顺层钻孔为主，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个钻孔开孔位置连线确定。钻孔长度的控制边缘线有效孔深点连线，相邻有效钻孔中较短孔的终孔点作为有效孔深点。针对10211工作面瓦斯抽放钻孔实际施工情况，确定该工作面抽放钻孔有效控制范围，即为覆盖整个工作面走向长度322m，倾向长度200米，抽放钻孔有效控制范围，如图4-1.

图4-1  10211工作面抽采钻孔有效控制范围

4.2 钻孔均匀程度评价

根据《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》（安监总煤装〔2011〕163号）第二十五条，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价。预抽钻孔间距不得大于设计间距。

10211工作面采用顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯的区域防突措施。预抽钻孔严格按抽采设计方案施工，钻孔开孔、终孔间距均未超过3m，处于有效抽放半径范围内，满足抽放钻孔控制整个预抽区域并均匀布孔的要求。

4.3 评价单元划分

根据《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》（安监总煤装〔2011〕163号）第二十六条，抽采达标评判应分单元进行，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%）的区域划为一个评价单元。

预抽时间差异系数按下式进行计算：

                                                （4-1）

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10211工作面顺槽预抽钻孔情况，沿回采方向对应区域预抽钻孔施工时间、抽采时间差异较大，以沿回采方向切眼中线为界将工作面划分为2部分，每一部分分别按上、下顺槽的预抽时间差异系数进行评价单元划分，共划分为4个评价单元。10211工作面评价单元划分具体位置范围如表4-1和图4-2所示。

表4-1  10211采煤工作面评价单元划分

单元	最长抽采 时间（d）	最短抽采 时间（d）	平均抽采 时间（d）	预抽时间 差异系数	单元位置
					距切眼 （m）
Ⅰ	955	773	8	0.19	0~150
Ⅱ	932	783	857	0.16	150~300
Ⅲ	956	793	874	0.17	0~150
Ⅳ	921	801	861	0.13	150~300

图4-2  10211采煤工作面评价单元划分示意图

5 残余瓦斯含量与可解吸瓦斯量的计算

根据《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》（安监总煤装〔2011〕163号）第二十六条，对同一评价单元预抽瓦斯效果评价时，首先应根据抽采计量等参数计算抽采后的残余瓦斯含量或残余瓦斯压力，并计算可解吸瓦斯量，当其满足本规定第二十七条规定的预期达标指标要求后，再进行现场实测预抽瓦斯效果指标。

5.1 残余瓦斯含量计算

瓦斯抽采后煤的残余瓦斯含量按下式计算。

                                     （5-1）

式中：——煤的残余瓦斯含量，m3/t；

——煤的原始瓦斯含量，m3/t；

——评价单元钻孔抽排瓦斯总量，m3；

——评价单元参与计算煤炭储量，t。

根据原相矿实际情况，经计算，10211采煤工作面各评价单元残余瓦斯含量为5.24～5.36m3/t，如表5-2所示。

表5-1  10211采煤工作面各评价单元残余瓦斯含量计算结果

   计算结果

评价单元	原始瓦斯含量（m3/t）	煤炭储量 （万t）	抽排瓦斯总量（万m3）	残余瓦斯含量（m3/t）
Ⅰ	14.5	3.6	33.31	5.29
Ⅱ	14.5	3.6	32.95	5.35
Ⅲ	14.5	3.6	33.32	5.24
Ⅳ	14.5	3.6	32.9	5.36

5.2 可解吸瓦斯量计算

根据《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》（安监总煤装〔2011〕163号）第二十六条规定，对于同一评价单元可解吸瓦斯量可按下式进行计算。

                                                    （5-2）

式中：

——煤的可解吸瓦斯量，m3/t；

——抽采瓦斯后煤层的残余瓦斯含量，m3/t； 

——煤在标准大气压力下的残存瓦斯含量，按公式（5-3）计算。

                         （5-3）

原相矿测定了02#煤的瓦斯吸附常数、工业分析和孔隙率等参数，测定结果如表5-3所示。

表5-2   02#煤层吸附常数、工业分析测定结果

吸附常数		煤质分析			孔隙率π %
a值(m3/t)	b值(Mp-1)	Mad(%) 水分	Aad(%)    灰分	Vf(%)    挥发分
16.4538	0.8357	0.16	5.66	19.75	4.44

02#煤的视密度为1.29t/m3，真密度为1.35t/m3，经计算，孔隙率为4.44，结合瓦斯抽采后煤的残余瓦斯含量计算结果，经计算10211采煤工作面各评价单元可解吸瓦斯量为1.6~1.72m3/t，计算结果如表5-3所示。

表5-3  10211采煤工作面各评价单元可解吸瓦斯含量计算结果

计算结果

评价单元	残余瓦斯含量 （m3/t）	标准大气压下的残余瓦斯含量 （m3/t）	可解吸瓦斯量 （m3/t）
Ⅰ	5.29	3.	1.65
Ⅱ	5.35	3.	1.71
Ⅲ	5.24	3.	1.6
Ⅳ	5.36	3.	1.72

5.3 预期达标指标评判

（1）钻孔有效控制范围及钻孔均匀程度

根据钻孔施工参数和工作面布置参数，10211采煤工作面预抽钻孔有效控制范围为切眼、轨道顺槽、皮带顺槽、停采线的连线所圈定的范围，钻孔有效控制范围满足《煤矿瓦斯抽采基本指标》或《防治煤与瓦斯突出规定》的要求。

10211采煤工作面采用顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯的区域防突措施，孔终孔间距均未超过3m，满足“抽放钻孔控制整个预抽区域并均匀布孔”的要求。

（2）瓦斯抽采后煤的残余瓦斯含量计算

02#煤层瓦斯涌出量主要来自于采煤工作面，由于没有考察出煤层始突深度处的煤层瓦斯含量，按照8m3/t取值。根据抽采计量等参数，经计算，10211采煤工作面各评价单元抽采后的残余瓦斯含量为5.24～5.36m3/t，均小于8m3/t。

（3）根据瓦斯抽采后煤的残余瓦斯含量计算结果及02#煤层吸附常数、孔隙率及工业分析等参数，经计算10211采煤工作面各评价单元可解吸瓦斯量为1.6~1.72m3/t，小于8m3/t。

根据《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》（安监总煤装〔2011〕163号）第二十七条规定，评判10211采煤工作面顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯的区域防突措施标指标满足要求，可以进行现场实测预抽瓦斯效果指标。

6 预抽瓦斯效果指标现场实测

6.1测点设计布置及测试

按照《防治煤与瓦斯突出规定》第五十五条的规定，10211采煤工作面区域预抽措施效果检验孔共布置12个测点，其中轨道顺槽、皮带顺槽各布置6个测点（见图6-1），测定钻孔直径为φ75mm，设计深度为60m。实际施工中，因煤层赋存及施工条件，有些钻孔未达到设计深度。

在钻孔施工过程中，采集煤样利用WP-1煤层瓦斯含量快速测定仪测定残余瓦斯含量，钻孔施工完毕后注浆封孔测压。

经实测，10211采煤工作面预抽煤层瓦斯后，残余瓦斯含量为3.51~5.35m3/t，煤层瓦斯压力为0.24~0.39Mpa。测定结果如表6-1所示。

表6-1  10211工作面瓦斯含量、瓦斯压力测定结果

孔号	测定地点	孔深（m）	瓦斯含量（m³/t）	瓦斯压力 （Mpa）
1	皮带顺槽距切眼50m处	60	4.35	0.35
2	皮带顺槽距切眼100m处	60	4.31	0.39
3	皮带顺槽距切眼150m处	51	5.35	0.27
4	皮带顺槽距切眼200m处	60	4.83	0.24
5	皮带顺槽距切眼250m处	60	5.12	0.33
6	皮带顺槽距切眼300m处	60	5.02	0.29
7	轨道顺槽距切眼30m处	30	4.33	0.36
8	轨道顺槽距切眼80m处	45	4.27	0.25
9	轨道顺槽距切眼130m处	58	5.35	0.27
10	轨道顺槽距切眼180m处	45	3.51	0.31
11	轨道顺槽距切眼230m处	55	5.01	0.23
12	轨道顺槽距切眼280m处	60	4.	0.29

图6-1  10211工作面区域防突措施效果检验钻孔布置平面图

7 抽采效果达标评判

7.1 原相矿抽采条件

地面瓦斯抽放泵站共有二台2BEC-52型水环式真空泵，电机功率为220kW，额定流量160m³/min，一台工作，一台备用，共安装抽采管路3910m，担负全矿井的瓦斯抽放任务。

瓦斯抽采系统能够正常、连续运行，并有瓦斯抽采规划和年度计划。具有专门的瓦斯抽采达标工艺方案设计、采煤工作面瓦斯抽采设计，达到了《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》（安监总煤装〔2011〕163号）第十要求，瓦斯抽采泵站能力和备用泵能力、抽采管网能力等亦达到了该规定相关要求。

瓦斯抽采系统的抽采计量测点充足、计量器具符合相关计量标准和规范要求，每三天测定一次抽采参数，能够进行准确计量。

10211采煤工作面具有采掘工作面瓦斯抽采工程竣工验收资料、竣工验收资料真实，符合《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》（安监总煤装〔2011〕163号）第十九条相关规定要求，并建立有矿井瓦斯抽采达标自评价体系和瓦斯抽采管理制度。10211采煤工作面符合抽采效果评判相关条件的要求。

7.2 钻孔有效控制范围评判

根据钻孔施工参数和工作面布置参数，轨道顺槽和皮带顺槽预抽钻孔平均长度之和不小于切眼长度，中部没有空白带，且从切眼至停采线预抽钻孔均匀布置。因此，10211采煤工作面预抽钻孔有效控制范围为切眼、轨道顺槽、皮带顺槽、停采线的连线所圈定的范围，即10211工作面整个回采区域均为预抽钻孔有效控制范围。钻孔有效控制范围满足《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》（安监总煤装〔2011〕163号）第二十四条相关规定。

7.3 钻孔布孔均匀程度评判

10211工作面采用顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯的区域防突措施。预抽钻孔严格按抽采设计方案施工，钻孔开孔、终孔间距均未超过3m，处于有效抽放半径范围内。布孔均匀程度满足《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》（安监总煤装〔2011〕163号）第二十五条，预抽钻孔间距不得大于设计间距的要求。

7.4 瓦斯预抽效果达标评判

7.4.1 可解吸瓦斯量指标达标评判

10211采煤工作面设计生产能力为900t/d，瓦斯涌出量主要来自于开采层的采煤工作面。

根据10211采煤工作面预抽煤层瓦斯后残余瓦斯含量实测结果，计算得出10211采煤工作面预抽煤层瓦斯后可解吸瓦斯量为1.6~1.72m3/t，均小于8m3/t，符合《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》（安监总煤装〔2011〕163号）第二十七条相关规定要求。

7.4.2 瓦斯预抽防突效果达标评判

7.4.2.1 残余瓦斯含量

按照《防治煤与瓦斯突出规定》第五十五条的规定的布孔方式，10211采煤工作面区域预抽措施效果检验孔共布置12个测点，其中轨道顺槽、皮带顺槽各布置6个测点。经实测，10211采煤工作面预抽煤层瓦斯后，残余瓦斯含量为3.51~5.35m3/t，各评价单元内各评价单元内残余瓦斯含量均小于8m3/t。煤层瓦斯压力为0.24~0.39Mpa，各评价单元内各评价单元内残余瓦斯含量均小于0.74Mpa。

7.4.2.2 瓦斯动力现象

本次10211采煤工作面区域预抽措施效果检验孔现场施工过程中，除个别钻孔塌孔、压钻、见岩外，其余钻孔均顺利取样，且没有喷孔、顶钻或其他动力现象。

8 结论与建议

8.1 结论

根据《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》（安监总煤装〔2011〕163号）第二十九条，经现场实测和计算分析，10211采煤工作面区域瓦斯抽采效果达标。

8.2 建议

（1）对构造异常区、厚煤区应进一步补充区域防突措施或局部防突措施，强化预抽效果。在工作面生产过程中，应做好顶板管理和采面支护工作，严防冲击型灾害发生。

（2）开展防突知识培训，编制防突应急预案，相关人员必须熟悉防突应急预案，掌握突出预兆和避灾程序、要点；当作业地点出现喷孔等明显突出预兆、瓦斯涌出量突然显著升高时，必须立即停电撤人，停止作业；待制定专项安全措施、查明原因、消除异常后，方可恢复作业。

（3）严格执行《防治煤与瓦斯突出规定》、《煤矿安全规程》等有关规定。

太原华润煤业有限公司原相煤矿

10211采煤工作面抽采达标评价报告

原相煤矿

2013年11月24日