乌东瓦斯抽采评判报告.doc

神新公司乌东煤矿瓦斯抽采达标评判报告

乌东煤矿
2012-11-5

神新公司乌东煤矿瓦斯抽采达标评判报告
一、矿井基本情况
神新公司乌东煤矿井田位于准南煤田东南段，乌鲁木齐市东北部约34Km，北距米东新区13Km，行政区划属乌鲁木齐市米东新区管辖。井田面积约20.28Km2，井田内地质资源量13.2亿吨，设计可采储量6.94亿吨。乌东煤矿是一个联合技术改造及产业升级项目，是对乌东井田内的四个生产矿井进行统筹规划，整合深部煤炭资源，实行深部联合开拓，实现矿井集中生产、集中排水。通过联合改造，解决老矿井接续紧张、系统复杂、生产能力小的弊端，彻底改善矿井的安全生产条件，矿井建成后生产能力为600万吨/年，矿井同时配套建设一座入洗800万吨/年的现代化洗煤厂，提高原煤的附加值，满足市场的需求。
矿井目前处于项目改造及产业升级阶段，采用斜井、多水平、分区开拓方式，第一水平标高+400m。第二水平标高+200m。
矿井通风方式采用分区式，通风方法为机械抽出式。选用两台FBCDZ №.28型对旋轴流式主要通风机(一台备用)，风机风量范围为5200-12000m3/min，风压范围为1800-3400Pa，功率为2×400KW，风机运转采用双电机运转，控制方式为变频调速控制。
根据矿井瓦斯赋存情况，为了保证采掘工作面安全生产，矿井建立了完善的瓦斯抽放系统。地面建设有两套固定式瓦斯抽放系统，设备配备为：2BEC—450型和2BEY—500型瓦斯抽放泵各两台；井下移动瓦斯抽放系统配备有ZWY75/44型和ZWY75/33型瓦斯抽放泵各一台。目前矿井最大瓦斯抽放能力为1027m3/min，能够满足矿井安全生产需要。
2011年矿井最大相对瓦斯涌出量为5.37m3/t，最大绝对瓦斯涌出量为 17.56m3/min；最大相对二氧化碳涌出量为7.13m3/t，最大绝对二氧化碳涌出量为23.29m3/min，矿井为低瓦斯矿井。
现矿井布置2个综采工作面，+600水平45#煤层西翼综采工作面，+640水平43#煤层东翼综采工作面（架后架管抽放）。工作面工艺流程：
试机→双滚筒采煤机前端头斜切进刀→割煤→移架同时收伸缩梁→推前部刮板输送机→停止割煤→放顶煤→拉后部刮板输送机。
+600水平45#煤层西翼综采工作面日产量平均约为2000t，风量为860 m3/min，回风流最大瓦斯涌出量为1.24 m3/min。
2012年沈阳煤科院测定的相对瓦斯压力：P=0.2-0.48MPa。
煤样吸附瓦斯试验与工业分析结果：
序号
采样地点
吸附常数
灰分
Aad
水分Mad
挥发分
ｖdaf
真密度(t/m3)
视密度(t/m3)
孔隙体积
(m3/ m3)
a(ml/g·r)
b(MPa-1)
1
＋575水平B1-2煤层南巷
27.31
0.887
17.8
2.45
38.16
1.65
1.53
0.0916
2
＋620水平B1-2煤层
27.33
0.853
17.92
2.23
38.14
1.67
1.55
0.0464

平均
27.32
0.87
17.86
2.34
38.15
1.66
1.54
0.069
3
＋575水平煤层B3-6南巷
26.55
0.98
25.1
2.966
38.15
1.42
1.3
0.0651
4
＋620水平B3-6煤层南巷
26.45
0.86
25.14
2.27
38.23
1.48
1.32
0.0815

平均
26.5
0.92
25.12
2.618
38.19
1.45
1.31
0.0733
自然瓦斯涌出量衰减系数及百米煤孔极限瓦斯涌出量：
煤层
钻孔
编号
自然瓦斯涌出量
衰减系数(d-1)
百米钻孔初始瓦斯涌出量q0(×10-3m3/min)
备注
B1-2
q1
0.04
0.43

q2
0.02
0.51

B3-6
q3
0.03
97.57

q4
0.05
50.5

二、工程进展及瓦斯抽放情况
+600水平45#煤层西翼综采工作面，+640水平43#煤层东翼综采工作面截止到2012年10月，预抽时间最长的钻孔已抽了4个月，瓦斯抽放量37.6万m³。
三、瓦斯抽采达标评判程序
瓦斯抽采基础条件合格 抽采效果合格 判定抽采达标
四、瓦斯抽采基础条件
序号
规定项目
具体情况
符合性
1
建立瓦斯抽采系统，且瓦斯抽采系统正常、连续运转。
地面安装2BEC—450型和2BEY—500型瓦斯抽放泵各两台，2台工作，2台备用。
符合
2
制定瓦斯抽采规划和年度计划。
矿已制定年度抽采计划和三年抽采规划。
符合
3
编制矿井瓦斯抽采达标工艺设计方案、采掘工作面瓦斯抽采施工设计。
已编制矿井瓦斯抽采达标工艺设计方案、采掘工作面瓦斯抽采施工设计。
符合
4
瓦斯抽采工程严格按设计施工，按规定验收，有验收资料，相关责任人签字。
资料齐全、完整，有相关责任人签字。
符合
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。
矿井成立了以矿长为组长的瓦斯治理领导小组，各职能科室负责设计、验收、评价。瓦斯抽采制度完善。
符合
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。
运行泵的装机能力大于瓦斯抽采达标时应抽瓦斯量对应工况流量的1.5倍，有同等能力的备用泵。预抽瓦斯钻孔的孔口负压一般不低于18MPa。抽采泵及管网能力满足抽采达标的要求。
符合
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。
使用孔板流量计计量瓦斯流量。在主管、分管、支管及其与钻场连接处装设孔板流量计。每个钻场抽采钻孔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《矿井通风安全装备标准》的要求，计量仪器均定期校核。
符合
8
具有抽采效果评判相关测试条件。
有取样钻机、相关指标测定仪器、仪表。
符合

五、预抽煤层瓦斯效果评判
预抽煤层瓦斯效果评判效果评判包括以下四个步骤：
（一）预抽煤层瓦斯钻孔施工完毕后，应当对预抽钻孔的有效控制范围进行界定，界定方法如下：
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个钻孔及钻孔开切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钻孔的终孔点作为相邻钻孔有效孔深点。
两个工作面的预抽钻孔均控制整个开采段块的煤层，抽放半径3-5米，并超出停采线外10米，控制范围合格。
（二）抽采钻孔均匀程度评价
经过实地测量，距切眼100m范围内钻孔间距为1.5米；100-200米钻孔间距为2m；200m以外范围内钻孔间距为2.5m。现场查验，施工开口位置均匀。检查各钻孔施工记录，钻孔角度和方位符合设计要求。抽采钻孔均匀程度合格。
（三）抽采瓦斯效果指标测定
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（预抽时间差异系数小于30%）的区域划为一个评价单元，对每个评价单元进行瓦斯抽采达标评判，我矿+600水平45#煤层西翼综采工作面和+640水平43#煤层东翼综采工作面、+575水平45#煤层东翼南、北巷掘进工作面，每个工作面每个抽放钻场为一个评价单元。
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。预抽时间差异系数按公式计算：
N=（Tmax-Tmin）/ Tmax×100%
N——预抽时间差异系数，%
Tmax——预抽时间最长的钻孔抽采天数，d
Tmin——预抽时间最短的钻孔抽采天数，d
两个回采工作面预抽时间差异性系数计算结果表
地 点
最外侧孔开始抽采时间
最里侧孔开始抽采时间
抽采效果评判时间
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）
预抽时间差异系数（%）
+600m45#煤层西翼综采面
2012年7月1日
2012年7月20日
2012年10月20日
110
30
0.72
+640m43#煤层东翼综采面
2012年8月15日开始架后架管抽放。工作面气体较小，未施工钻孔。
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下式计算：
Wcy=（W0G-Q）/G
Wcy——煤的残余瓦斯含量，m³/t
W0G——煤的原始瓦斯含量，m³/t
Q——评价单元钻孔抽排瓦斯总量，m³
G——评价单元参与计算煤炭储量，t
评价单元参与计算煤炭储量G按下列公式计算：
G=（L- H1- H2+2R）（l-h1+h2+R）mγ
L——评价单元煤层走向长度，m
l——抽采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
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
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
以+600水平45#煤层西翼综采工作面为例，该工作面走向长度L=750m，倾向长度为l=28m，通过上表可知H1、H2各为9.1m，h1、h2各为9.1m，抽采钻孔有效影响半径为5m，评价单元平均煤层厚度为38m，煤的密度为1.63t/m3。则评价单元参与计算煤炭储量
G=54.2万t；
煤的原始瓦斯含量W0=2.39m3/t；
评价单元钻孔抽放瓦斯总量Q=37.6万m3。
综上可计算出煤的残余瓦斯含量WCY=1.70m3/t。
3、抽采后煤的残余瓦斯压力计算
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。
根据抚顺煤科院的报告可知：
吸附常数和孔隙率测定结果
序号
采样地点
吸附常数
灰分
Aad
水分Mad
挥发分
ｖdaf
真密度(t/m3)
视密度(t/m3)
孔隙体积
(m3/ m3)
a(ml/g·r)
b(MPa-1)
1
+575水平B1+2煤层南巷
18.522
1.056
6.91
4.99
37.97
1.39
1.30
0.04981
2
+575水平B1+2煤层北巷
26.605
0.525
14.88
4.12
6.16
1.51
1.38
0.0624

平均
22.564
0.7905
10.895
4.555
22.065
1.45
1.34
0.0561
3
＋575水平 B3+6煤层瓦斯抽放巷
26.921
0.520
5.37
7.53
14.99
1.42
1.31
0.0591
4
+400水平 B3+6煤层水巷
28.852
0.488
66.27
4.84
31.70
2.15
1.95
0.0477

平均
27.887
0.504
35.82
6.185
23.345
1.785
1.63
0.0534

煤的容重=1.63t/m3，残余瓦斯含量WCY=1.70m3/t。
综上可计算出煤层残余相对瓦斯压力Pcy=0.236MPa
3.可解析瓦斯量的计算
Wj=WCY-WCC
式中：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）+/
综上可计算出Wj=0.96m3/t。
4.采煤工作面抽采率计算
m=Qmc/(Qmc+Qmf）
式中：m—工作面瓦斯抽采率，%
Qmc—回采期间，当月工作面月平均瓦斯抽采量，2.85m3/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 ─当月工作面风排瓦斯量，1.24m3/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回采工作面风排瓦斯量（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回采工作面风排瓦斯量（标准状态下纯瓦斯量）。
经测算 Qmf=1.24m3/min， Qmc=2.85m3/min，所以可计算出工作面抽采率m=69.68%。
5.矿井瓦斯抽采率计算
k=QKC/(QKC+QKF)
式中：k ─矿井瓦斯抽采率，%；
QKC─当月矿井平均瓦斯抽采量，9.61m3/min。其测定、计算方法为：在井田范围内地面钻井抽采、井下抽采（含移动抽采）各瓦斯抽采站的抽采主管上安装瓦斯抽采检测、监测装置，每天测定不少于12次，按月取各测定值的平均值之和为当月矿井平均瓦斯抽采量（标准状态力下纯瓦斯量）；
QKF─当月矿井风排瓦斯量，8.6m3/min。其测定、计算方法为：按天取各回风井回风瓦斯平均值之和为当天矿井风排瓦斯量,取一月中最大一天的风排瓦斯量为当月矿井风排瓦斯量。
经测算QKF=9.61m3/min，QKC=8.6m3/min，经计算全矿井的抽采率k=52.8%。
四.抽采达标评判
1.由于采煤工作面瓦斯抽采率为69.68%，符合下表。
采煤工作面瓦斯抽采率应达到的指标
工作面绝对瓦斯涌出量Q/m3/min
工作面瓦斯抽采率（%）
5≤Q＜10
≥20
10≤Q＜20
≥30
20≤Q＜40
≥40
40≤Q＜70
≥50
70≤Q＜100
≥60
100≤Q
≥70
2.采煤工作面风速为4m/s，瓦斯浓度小于1.0%。
3.矿井瓦斯抽采率为52.8%。符合下表。
矿井瓦斯抽采率应达到的指标
矿井绝对瓦斯涌出量Q/m3/min
矿井瓦斯抽采率（%）
Q＜20
≥25
20≤Q＜40
≥35
40≤Q＜80
≥40
80≤Q＜160
≥45
160≤Q＜300
≥50
300≤Q＜500
≥55
500≤Q
≥60
4.综上所述：抽采率等都满足要求，所以判定矿井瓦斯预抽效果达标。