xx工作面瓦斯抽采达标评判报告.doc

河南大峪沟煤业集团有限责任公司xx煤矿

xx工作面抽采达标评判报告

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xx工作面抽采达标评判报告审批表

部门
姓名
日期
审批意见
防突科

通风科

地测科

技术科

安全科

机电科

调度室

防突矿长

机电矿长

生产矿长

安全矿长

总工程师

矿 长

xx工作面抽采达标评判报告审批表
会审单位
会审人
职务
时间
会审意见

xx工作面瓦斯抽采达标评判报告
为扎实推动“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，全面提高矿井瓦斯治理水平，有效防范和遏制瓦斯事故。为保证xx工作面安全生产，科学有效治理矿井瓦斯，根据《防治煤与瓦斯突出规定》和《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》规定， xx工作面抽采达标竣工验收资料和防突科工作人员测定资料，特编制xx工作面瓦斯抽采达标评判报告。
一、xx工作面概况
1、工作面布置
xx工作面位于11采区东部，南临11090工作面采空区，东临11采区与13采区保护煤柱，走向长度为360m，倾向长度110m。工作面地面标高 +341～+373m，井下标高-15～-40m。工作面采用ZH2023/20/28Z型悬移支架支护。
下顺槽为工作面的进风巷，重要用于工作面的进风、运料、运煤、行人、供液、供电线路的敷设等，长360米。向西通至第三中车场，向东可到达工作面。
上顺槽为工作面的回风巷，重要用于工作面的回风，长360米。向西通至运送上山（四车场），向东与工作面连接。
上、下顺槽方位角均为100°。

图1 xx工作面布置图
2、煤层情况
本工作面煤层为二叠系下统山西组底部的二1煤。黑色，以粉、粒状煤为主。煤的原生结构遭破坏，呈现经层间挤压、揉搓的构造煤特性：偶夹块煤，亦为煤粉压固而成，表现为滑面发育，强度极低，f值较小，指压即碎，遇水则产生大量煤泥。容重达1.6t/m3。煤层属中灰、特低硫、高熔点无烟煤，煤层倾角7～14°。
3、煤层顶底板情况
直接顶：砂质泥岩或泥岩，厚度3～7m。黑色细密含云母片及植物化石，底为炭质泥岩，污手有滑感，少夹煤线。
伪顶：炭质泥岩，厚度小于0.5m。灰黑色、叶片状，含炭限度较高，局部夹煤线和细砂岩，含方解石脉,具有劈理片理结构。
直接底：炭质泥岩或砂质泥岩厚度1～5m。灰黑色，上部含较多饼煤条带，栉羊齿化石，下部粒度变粗，近似粉砂岩。
附图1：工作面地层综合柱状图
4、瓦斯地质
xx煤矿井田总体构造形态为近东西向的单斜构造，滑动构造发育，对二l煤层顶板的完整性有一定的影响，局部有助于瓦斯的自然排放。该区瓦斯赋存的基本特性大体呈由西向东瓦斯含量逐渐增大，由浅到深瓦斯含量逐渐增高的变化趋势。
表1 xx煤矿瓦斯抽采基础参数表
采区名称
煤层透气性系数
M2/MPa2.d
钻孔抽放半径m
衰减系数d-1
11采区
0.05653
1.5
0.0231
5、通风情况
本工作面采用全风压上行式通风，工作面配风量562.8 m3/min。
新鲜风流：地面→主、副立井→井底车场→-116m水平轨道运送巷→采区轨道上山→第三中车场→工作面下顺槽→工作面
乏风风流：工作面→工作面上顺槽→工作面上顺槽回风斜巷→回风上山→风井→地面
6、储量及服务年限
本工作面走向可采长度360m，切眼倾向长度110m，根据掘进过程中巷道断面煤层赋存图，煤层平均厚度4.5m,煤的容重为1.6t/ m3 ，工作面的回收率为93％
工作面工业储量：285120t
工作面可采储量：265161.6t（采出率为93%）
工作面服务年限＝可采储量/设计月产量＝265161.6t/17600.8＝15个月
7、工作面绝对瓦斯涌出量
xx工作面日产量平均约为630t，进风顺槽风量大约为750m3/min，工作面放炮时，瓦斯较大，一般为0.25~0.4%，绝对瓦斯涌出量为3m3/min。
二、瓦斯抽采系统
xx煤矿地面瓦斯抽放泵站已于2023年5月年建成并投入使用。安装有两台2BE420-1型水环式真空泵，额定流量 160m3/min，极限真空度16kpa。一台运营一台检修。重要负责本煤层瓦斯抽放。
井下移动瓦斯抽放泵站安设四台2BE253-0 型水环式真空泵，额定流量 40m3/min ，极限真空度为3.3kpa，两台运营两台检修。重要对高位钻场和采空区进行瓦斯抽放，解决回采工作面上隅角瓦斯积聚的问题。
xx煤矿地面永久泵站和井下移动泵站均正常、连续运转。
附件1：平地、井下人工监测记录
附图2：xx煤矿平地瓦斯抽放系统图
三、工作面瓦斯抽放情况
xx工作面在上下顺槽掘进过程中每隔3m根据煤厚施工一组抽放钻孔；孔径94mm，上顺槽孔深60米，下顺槽70米，保证交叉10-20米左右，不留空白带。
钻孔必须垂直于巷道壁，朝煤层方向开孔。当煤层厚度小于3米时，施工单排钻孔，钻孔开孔高度为距巷道底板1.2m， 当煤层厚度大于3米时，施工双排钻孔。第一排钻孔开孔高度为距巷道底板1.2米，第二排钻孔开孔高度距巷道底板1.5米。
四、xx工作面预抽煤层瓦斯效果评判
1、抽采钻孔有效控制范围界定
由于11070瓦斯抽放钻孔开孔位置位于巷道腰线位置，抽采半径为1.5米，根据煤厚变化情况布置单排或双排钻孔，可以保证抽放煤层整个厚度。xx工作面最边沿的两个钻孔分别位于1.5m、361.5米处，钻孔可以保证工作面沿走向方向1.5-361.5米内瓦斯有效抽放。xx工作面倾向长度为110m，钻孔重叠压茬距离在10-20米之间。
综上可知：xx工作面由1.5米至361.5米内的二1煤层为抽采钻孔有效控制范围。
附图3 抽采钻孔有效控制范围示意图
2、抽采钻孔布孔均匀限度评价
xx工作面顺层抽放钻孔设计间距为3米，目前xx工作面抽放钻孔均小于3m，符合设计间距。
3、预抽时间差异系数计算
11070下顺槽自2023年9月20日开始施工本煤层顺层钻孔并联网抽放，至2023年10月20日最先施工的钻孔累计抽放395天。
11070上顺槽第一个本煤层顺层钻孔自2023年10月15日开始施工至2023年1月15日施工完毕。最后一个施工的钻孔至2023年10月20日共计278天。
预抽时间差异系数按式（1）计算：
ｎ=（T max-T min）/T max×100% （1）
式中：n—预抽时间差异系数，%；
T max—预抽时间最长的钻孔抽采天数，d；
T min—预抽时间最短的钻孔抽采天数，d。
4、预抽评判单元划分
综上计算出预抽钻孔时间差异系数为29.6%，由于预抽时间差异系数小于30%，故可将xx工作面沿走向方向1.5-361.5米划为一个评价单元。
5、抽采瓦斯效果评判指标计算
5.1、抽采后残余瓦斯含量计算
抽采后的残余瓦斯含量按公式（2）计算：
Wcy=(W0G-Q)/G （2）
式中：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按公式（3）计算：
G=（L-H1-H2+2R)(l-h1-h2+R）mr （3）
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。假如无巷道则为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。假如无巷道则为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；
r—评价单元煤的密度，t/m3。
H1、H2、h1、h2参照表2中的数据拟定。
表2 巷道预排瓦斯等值宽度
巷道煤壁暴露时间（t/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
9.0
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
xx工作面评价单元煤层走向长度L为360m。
抽采钻孔有效控制范围内煤层倾向长度为102m（上下顺槽巷道宽度为4m）。
评价单元走向方向两端巷道瓦斯预排等值宽度H1为13m（11070切巷自2023年11月2日开始掘进,2023年12月22日切巷贯通，到2023年10月20日累计暴露时间302d），H2为0m（无巷道）。
评价单元倾向方向两端巷道瓦斯预排等值宽度h1、h2均为13m。（11070下顺槽自2023年10月22日掘进至360m处到2023年10月20日累计暴露天数为363d，11070上顺槽自12月18日掘进至360m处到2023年10月20日累计暴露天数为306d）
抽采钻孔有效控制半径R为1.5m。
评价单元内煤层平均厚度m为4.5m。
评价单元内煤的密度r为1.6t/ m3。
则评价单元参与计算煤炭储量根据（式3）计算：
G=（360-13-0+2*1.5）（102-13-13+1.5）mr
=195300（t）
煤的原始瓦斯含量W0为5.16m3 /t。（根据xx工作面打钻取样实测工作面煤层原始瓦斯含量在3.82m3 /t -5.16m3 /t之间取最大瓦斯含量值。）
附件2《xx工作面原始瓦斯含量测定方案》
附件3《xx工作面原始瓦斯含量测定报告单》
附图4 xx工作面原始瓦斯含量测定钻孔布置图
评价单元内参与计算瓦斯储量:
W= W0G=195300*5.16=1007748m3
评价单元内钻孔抽排瓦斯总量Q为334754.7 m3
附件4《xx工作面上顺槽抽放量台账》
附件5《xx工作面下顺槽抽放量台账》
评价单元内抽采后残余瓦斯含量按公式（2）计算则:
Wcy=﹙195300×5.16－334754.7﹚/195300
= 3.45 m3/t
5.2、抽采后残余瓦斯压力计算
W={ab（Pcy+0.1）}*{(100-Ad-Mad)/100}*{1/(1+0.31Mad)}+K(Pcy+0.1)/rPa
（4）
式中：W─瓦斯含量，m3/t；
─吸附常数；
Pcy─煤层残余瓦斯压力，MPa；
─标准大气压力，0.101325 MPa；
─煤的灰分，%；
─煤的水分，%；
K─煤的孔隙率，m3/ m3；
r─煤的容重(假密度)，t/ m3。
根据朗格缪尔方程（式4）及瓦斯地质实验室对煤样的工业分析所得出的各项参数可计算出煤层残余瓦斯压力Pcy=0.24Mpa。
5.3、抽采后可解析瓦斯含量计算
抽采后可解析瓦斯含量可按公式（5）计算：
（5）
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（6）计算。
（6）
经计算xx工作面煤层残存瓦斯含量Wcc=1.29m3/t。
按式（5）可计算出工作面可解析瓦斯含量Wj=2.16 m3/t。
6、瓦斯抽采效果评判计算结论
按照《抽采达标暂行规定》规定，根据xx工作面上、下顺槽瓦斯抽放主管道测定的管道瓦斯参数，计算出xx工作面残余瓦斯含量Wcy=3.45 m3/t，由残余瓦斯含量根据朗格缪尔方程计算出xx工作面残余瓦斯压力Pcy =0.24Mpa。计算出残余可解析瓦斯含量Wj=2.16。
综上，xx工作面经本煤层顺层钻孔抽放后，残余瓦斯含量、瓦斯压力均满足预期的防突效果达标指标（瓦斯含量8m3/t、瓦斯压力0.74MPa），并小于《河南省人民政府关于印发河南省强化煤矿安全生产暂行规定的告知》（豫政[2023]63号文）中的规定的瓦斯含量6 m3/t、瓦斯压力0.6MPa的指标。残余可解析瓦斯含量Wj=2.16m3/t。xx工作面日产煤630t，满足《抽采达标暂行规定》中规定的日产量小于1000t的工作面煤体中可解析瓦斯含量小于8m3/t的规定。
7、抽采瓦斯效果评判指标实测
7.1、现场实测瓦斯含量
由防突科在xx工作面上下顺槽施工取样钻孔，经井下现场解析后送交瓦斯地质防治实验室继续测定。经实测,xx工作面最大残余瓦斯含量为3.46 m3/t。见表3
表3 xx工作面实测残余瓦斯含量登记表
孔号
采样地点
取样深度（m）
残余瓦斯含量(m3/t)
1
11070下顺槽15米处
45
2.56
2
11070上顺槽51米处
35
2.85
3
11070下顺槽82米处
40
3.12
4
11070上顺槽114米处
45
3.07
5
11070下顺槽150.5米处
45
3.11
6
11070上顺槽190米处
55
3.03
7
11070下顺槽220米处
30
3.01
8
11070上顺槽248米处
45
3.19
9
11070下顺槽280米处
35
3.24
10
11070上顺槽303米处
50
3.32
11
11070下顺槽331米处
30
3.46
2
11070下顺槽350米处
45
3.38
附件6《xx工作面残余瓦斯含量测定方案》
附件7《xx工作面残余瓦斯含量测定报告单》
附图5 xx工作面实测残余瓦斯含量钻孔布置图
7.2、残余瓦斯压力计算
根据朗格缪尔方程（式4）及瓦斯地质实验室对煤样的工业分析所得出的各项参数可计算出煤层残余瓦斯压力。经计算，xx工作面最大残余瓦斯压力为0.24MPa。见表4
表4 xx工作面实测残余瓦斯压力登记表
孔号
采样地点
取样深度（m）
残余瓦斯压力(MPa)
1
11070下顺槽15米处
45
0.18
2
11070上顺槽51米处
35
0.20
3
11070下顺槽82米处
40
0.22
4
11070上顺槽114米处
45
0.22
5
11070下顺槽150.5米处
45
0.22
6
11070上顺槽190米处
55
0.21
7
11070下顺槽220米处
30
0.21
8
11070上顺槽248米处
45
0.22
9
11070下顺槽280米处
35
0.23
10
11070上顺槽303米处
50
0.23
11
11070下顺槽331米处
30
0.24
2
11070下顺槽350米处
45
0.24
7.3、抽采后可解析瓦斯含量计算
抽采后可解析瓦斯含量按公式（5）计算：煤在标准大气压力下的残存瓦斯含量，按公式（6）计算。
按式（6）计算xx工作面煤层残存瓦斯含量Wcc=1.29m3/t。
以xx工作面最大残余瓦斯含量3.46m3/t为依据，按式（5）可计算出工作面可解析瓦斯含量Wj=2.17m3/t。
五、瓦斯抽采效果评判结论
按照《抽采达标暂行规定》的规定，一方面根据xx工作面上、下顺槽瓦斯抽放主管道测定的管道瓦斯参数，计算出xx工作面残余瓦斯含量Wcy=3.45 m3/t，由残余瓦斯含量及实验室测定的各项瓦斯参数，根据朗格缪尔方程计算出xx工作面残余瓦斯压力Pcy =0.24Mpa，计算出残余可解析瓦斯含量Wj=2.16 m3/t。
在预期防突效果指标（瓦斯压力、瓦斯含量）及可解析瓦斯含量指标（Wj）均小于《抽采达标暂行规定》和豫政[2023]63号文规定的临界值后，在xx工作面上下顺槽施工取样钻孔实测该工作面抽采后残余瓦斯含量最高为3.46 m3/t，由残余瓦斯含量及实验室测定的各项瓦斯参数，根据朗格缪尔方程计算出xx工作面残余瓦斯压力Pcy =0.24Mpa，计算出残余可解析瓦斯含量Wj=2.17 m3/t。
综上，xx工作面抽放效果评价指标经计算及实测，预期防突效果指标（瓦斯压力、瓦斯含量）及可解析瓦斯含量指标（Wj）均小于《抽采达标暂行规定》和豫政[2023]63号文规定的临界值，瓦斯抽采效果达标，具有安全生产条件。

附图1：工作面地层综合柱状图

附图3：

抽采钻孔有效控制范围示意图

附件2：
xx工作面原始瓦斯含量测定方案
1、瓦斯含量测定
原始瓦斯参数测定钻孔施工参数表
孔号
采样地点
偏角（°）
仰角（°）
取样深度（m）
1
11070下顺槽34.5米处
垂直煤壁
8
60
2
11070上顺槽79.5米处
垂直煤壁
-8
45
3
11070下顺槽110.5米处
垂直煤壁
8
40
4
11070上顺槽139.5米处
垂直煤壁
-8
40
5
11070下顺槽172.5米处
垂直煤壁
8
45
6
11070上顺槽202.5米处
垂直煤壁
-8
35
7
11070下顺槽232.5米处
垂直煤壁
8
35
8
11070上顺槽259.5米处
垂直煤壁
-8
35
9
11070下顺槽287.5米处
垂直煤壁
8
50
10
11070上顺槽313.5米处
垂直煤壁
-8
30
11
11070下顺槽341.5米处
垂直煤壁
8
40
2、施工质量规定
钻孔施工前防突队技术员需按照钻孔施工参数表规定，标定钻孔孔位，做好标记，并配合使用皮尺、坡度规、线绳等量具，防止钻孔施工偏差。
钻孔施工位置必须在标定位置开孔，每个孔的倾角，方位角必须符合钻孔施工参数规定。
钻孔施工必须严格执行“定孔位、定角度、定孔深”的三定标准。
因煤层地质变化等因素需要进行调整钻孔参数时，需及时上报防突科，由防突科做出调整。
3、钻孔施工安全技术措施：
开机时，必须检查钻机各部件是否完好，液压系统是否漏油等。
必须严格按照钻孔长度进行施工，缓慢给进。
操作人员操作时，必须站在上风侧距钻机2m处。
钻孔施工过程中，严禁作业人员碰触钻机运转部件。
钻孔时，要用风筒布盖好电缆，做好防护措施。
打钻时，人员翻越皮带要走过桥。
所有施工人员要将工作服穿戴整齐，扎好裤角、袖口；严禁任何人从运营的钻杆上、下方通过。
钻机施工期间，钻机当班人员必须携带便携瓦检仪，挂在施工地点上方并打开正常使用。
钻场的浮煤及杂物要及时清理。
4、采用煤样
4.1、取样前的准备：
所有用于取样的煤样罐在使用前必须进行气密性检测。向煤样罐内注空气至表压1.5MPa以上，关闭后搁置12h，压力不降方可使用。不应在丝扣和胶垫上涂润滑油。
解吸仪在使用之前，将量管内灌满水，关闭底塞并倒置过来，放置10min后量管内水面不下降为合格。
4.2、煤样采集环节
一方面由抽放队施工钻孔,待将施工至设计孔深时,由防突科人员收集钻孔煤屑,装入煤样罐中,以测定出xx工作面煤体中的瓦斯含量。
4.3、煤样采集规定
从开始接取钻屑的时间到密封煤样罐的时间不应超过5min。
保持钻屑在自然状态下进入煤样罐，不可压实，钻口保持10mm的空隙。
采样时，应同时收集以下有关参数记录在采样登记表中：
采样地点：矿井名称、煤层名称、埋深（地面标高、煤层底板标高）采样深度、钻孔方位、钻孔倾角；
采样时间：取样开始时间、取样结束时间、煤样装罐结束时间；
编号：罐号、样品编号
4.4、测定环节
井下自然解吸瓦斯量测定采用排水集气法 将煤样罐与量筒连接，如图：

1—管体；2—进气口；3—排水口；4—灌水通道
5—底塞；6—煤样筒；7—连接胶管；8—吊耳
每间隔一定期间记录量管读数及测定期间，连续观测60～120min或解吸量小于2ml/min为止。
开始观测前30min内，间隔1min读一次数，以后每隔2～5min读一次数；将观测结果填写到测定登记表中，同时记录气温、水温及大气压力。
测定结束后，密封煤样罐，并将煤样罐沉人清水中，仔细观测10min，假如发现有气泡冒出，则该试样作废应重新取样测试；如不漏气，将测定登记表及各项记录交与瓦斯地质防治实验室继续测定残余瓦斯含量。
附件3:

xx工作面原始瓦斯含量测定报告单

xx煤矿防突科

附图4：

xx工作面实测原始瓦斯含量钻孔布置图

附件4：

xx工作面上顺槽抽放量台账

防突科
2023年10月22日
附件5：

xx工作面下顺槽抽放量台账

防突科
2023年10月22日

附件6：
xx工作面残余瓦斯含量测定方案
1、瓦斯含量测定
残余瓦斯参数测定钻孔施工参数表
孔号
采样地点
偏角（°）
仰角（°）
取样深度（m）
1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

2

2、施工质量规定
钻孔施工前防突队技术员需按照钻孔施工参数表规定，标定钻孔孔位，做好标记，并配合使用皮尺、坡度规、线绳等量具，防止钻孔施工偏差。
钻孔施工位置必须在标定位置开孔，每个孔的倾角，方位角必须符合钻孔施工参数规定。
钻孔施工必须严格执行“定孔位、定角度、定孔深”的三定标准。
因煤层地质变化等因素需要进行调整钻孔参数时，需及时上报防突科，由防突科做出调整。
3、钻孔施工安全技术措施：
开机时，必须检查钻机各部件是否完好，液压系统是否漏油等。
必须严格按照钻孔长度进行施工，缓慢给进。
操作人员操作时，必须站在上风侧距钻机2m处。
钻孔施工过程中，严禁作业人员碰触钻机运转部件。
钻孔时，要用风筒布盖好电缆，做好防护措施。
打钻时，人员翻越皮带要走过桥。
所有施工人员要将工作服穿戴整齐，扎好裤角、袖口；严禁任何人从运营的钻杆上、下方通过。
钻机施工期间，钻机当班人员必须携带便携瓦检仪，挂在施工地点上方并打开正常使用。
钻场的浮煤及杂物要及时清理。
4、采用煤样
4.1、取样前的准备：
所有用于取样的煤样罐在使用前必须进行气密性检测。向煤样罐内注空气至表压1.5MPa以上，关闭后搁置12h，压力不降方可使用。不应在丝扣和胶垫上涂润滑油。
解吸仪在使用之前，将量管内灌满水，关闭底塞并倒置过来，放置10min后量管内水面不下降为合格。
4.2、煤样采集环节
一方面由抽放队施工钻孔,待将施工至设计孔深时,由防突科人员收集钻孔煤屑,装入煤样罐中,以测定出xx工作面煤体中的瓦斯含量。
4.3、煤样采集规定
从开始接取钻屑的时间到密封煤样罐的时间不应超过5min。
保持钻屑在自然状态下进入煤样罐，不可压实，钻口保持10mm的空隙。
采样时，应同时收集以下有关参数记录在采样登记表中：
采样地点：矿井名称、煤层名称、埋深（地面标高、煤层底板标高）采样深度、钻孔方位、钻孔倾角；
采样时间：取样开始时间、取样结束时间、煤样装罐结束时间；
编号：罐号、样品编号
4.4、测定环节
井下自然解吸瓦斯量测定采用排水集气法 将煤样罐与量筒连接，如图：

1—管体；2—进气口；3—排水口；4—灌水通道
5—底塞；6—煤样筒；7—连接胶管；8—吊耳
每间隔一定期间记录量管读数及测定期间，连续观测60～120min或解吸量小于2ml/min为止。
开始观测前30min内，间隔1min读一次数，以后每隔2～5min读一次数；将观测结果填写到测定登记表中，同时记录气温、水温及大气压力。
测定结束后，密封煤样罐，并将煤样罐沉人清水中，仔细观测10min，假如发现有气泡冒出，则该试样作废应重新取样测试；如不漏气，将测定登记表及各项记录交与瓦斯地质防治实验室继续测定残余瓦斯含量。

附件7:

xx工作面残余瓦斯含量测定报告单

xx煤矿防突科

附图5：

xx工作面实测残余瓦斯含量钻孔布置图