1、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374526374836，东经11203541120739。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【2018】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
2、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【2018】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
3、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2018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），2018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2018163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2018163号）；2）防治煤与瓦斯突
4、出规定.3）煤矿安全规程1 矿井简况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374526374836，东经11203541120739。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2018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C1000002661），面积18.2505km2，东西长约4.8
5、km，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XY序号XY14187261.7437597405.0234181131.7137594750.0524182601.7437599260.0644183581.7037593730.041.2 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、
6、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
7、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200813.0895.94高瓦斯矿井200918.92161.24高瓦斯矿井201819.09134.09高瓦斯矿井201812.5888.26高瓦斯矿井屯兰煤矿200523.31183.10高瓦斯矿井200620.81180.69高瓦斯矿井200726.99229.81高瓦斯矿井200833.58256.43高瓦斯矿井200923.12196.35高瓦斯矿井201825.54205.24高瓦斯矿井2018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
8、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810620m，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
9、西组0100.400.29简单0不稳定不可采泥岩砂质泥岩5.0010.479.68020.502.601.64简单01稳定大部可采泥岩砂质泥岩泥岩粉砂岩2.467.284.42100.450.28简单0不稳定不可采粉砂岩砂质泥岩0.584.031.8021.402.111.83简单01稳定全区可采粉砂岩砂质泥岩砂质泥岩粉砂岩0.902.481.75300.700.47简单01不稳定不可采粉砂岩泥岩砂质泥岩粉砂岩3.7510.526.72402.000.77简单01不稳定局部可采砂质泥岩泥岩粉砂岩泥岩18.1635.3526.77太原组601.621.22简单01较稳定大部可采泥岩砂质泥岩砂质泥
10、岩泥岩6.0325.7612.4570.150.800.45简单01不稳定零星可采石灰岩砂质泥岩泥岩15.3336.3625.9181.545.613.73复杂14稳定全区可采泥灰岩炭质泥岩砂质泥岩泥岩2.5511.105.7291.253.562.05简单01稳定全区可采泥岩砂质泥岩砂质泥岩泥岩2.502.922.711000.500.39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0.502.60m，平均1.64m，属薄中厚煤层，不含或含12层夹石，顶板多为泥岩及砂
11、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1.64m，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【2018】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
12、省煤炭工业厅综合测试中心2018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#煤煤层编号煤类资源储量万吨）保有资源储量消耗动用累计查明111b122b333小计02JM8841891591336633662JM10102752794455645564JM654654654SM111111111高灰363636小 计8018018016JM5
13、501483203320338JM32092713313801380SM14893324122560386038PS8627869869小 计180951131365828782879SM628181721326582658PS432137660424122412小 计1060319381750705070合 计JM2214612036551198911989SM21175141154988078807PS432223861132813281高灰363636累 计47631349958512411324113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
14、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2.89m3/min；二采区2#
15、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中央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FBCDZ628No26型通风机，电机功率2500kw，其中，一台工作，一台备用。1.6 瓦斯
16、动力现象发生情况截止2018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/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p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p 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0.98cm
17、3/g，自燃倾向性等级为类，属容易自燃煤层；2 号煤层煤的吸氧量0.64cm3/g，自燃倾向性等级为类，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160mmin极限真空为1.010-MPa,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630mm无缝钢管从地面到回风井底600m），支管路敷设直径529mm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426mm无缝钢管1100m，10211工作面第二顺槽敷设直径108mm无缝钢管350M，第四顺槽敷
18、设直径219mm无缝钢管410M。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89mm，倾角13。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 工作面简况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）13611436井下标高m） 753804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
19、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）600002.2 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）2-34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0.200.60m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。
20、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3-110211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。2018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 区域预抽项目施工与抽放情况3.1 区域预抽项目施工情况3.1.1区域防突措施选择该工作面
21、煤层赋存较稳定，厚度在1.842.0M之间,有12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89mm。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89mm。3.1.3 抽采钻孔施工情况
22、自2018年6月3日开始，截止2018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85105m，平均孔深为100m，合计孔深10500m。自2018年6月2日开始，截止2018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95110m，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2
23、m，容重1.39t/m3，工业储量166800t，煤层中间有0.20.6m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2018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m，吨煤抽放量9.2m/t。3.2.2 瓦斯预抽率截至2018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
24、量为5.3m/t。表3-1 10211工作面瓦斯储量计算表走向m）倾向m）煤厚可采储量万t）吨煤瓦斯含量3002001.62.11.3914.414.5208.84 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2018163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
25、，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
26、覆盖整个工作面走向长度322m，倾向长度200M，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2018163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2018163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
