山西和順天池能源有限責任公司
401工作面
抽採達標評判報告
編制人通防部長
通防副總
總工程師
通防部 2023年2月5日
為紮實推進「通風可靠，抽採達標，監控有效，管理到位」瓦斯綜合治理體系的建設，全面提公升礦井瓦斯治理水平，有效防範和遏制瓦斯事故。為保證401工作面安全生產，科學有效治理礦井瓦斯，根據《防治煤與瓦斯突出規定》和《煤礦瓦斯抽採達標暫行規定》要求，依據煤炭科學研究總院檢測提供的《401工作面消突效果評估報告》、401工作面抽採達標竣工驗收資料和防突辦工作人員測定資料，特編制401工作面瓦斯抽採達標評判報告。
一、401工作面概況
1、工作面範圍及開採技術條件
401工作面為4採區首採面，地面標高1450-1563m，井下標高940-1118m。
工作面偽頂不發育，直接頂為泥岩，厚度為2.38-3.2m，黑色、玻璃光澤、硬度中等，老頂為中砂岩，厚度為4.
9-15.82m，灰白色，分選磨圓性較好，砂質膠結。直接底為鋁質泥岩，厚度2.
4-6.4m，灰白色，較軟，遇水膨脹，老底為粉砂岩，厚度2.67-4.
38m，淺灰色，砂質膠結，裂隙發育，裂隙發育，。工作面地質構造較為簡單，無較大斷層和陷落柱，中部有v號背斜（東遠佛背斜），軸向nww，軸長900m左右，兩翼基本對稱，幅度15m左右。
2、工作面巷道布置方式
401工作面共布置四條巷道，即401工作面進風順槽、回風順槽、專用回風巷和高抽巷。其進風、回風順槽以及401工作面巷道布置方式見下圖。
（1）工作面運輸順槽為機軌合一巷道，為進風巷，用來進風、供電、供水、供液、運煤，裝備帶式輸送機，鋪設軌道。沿15號煤層底板布置。
（2）回風順槽，鋪設軌道，為回風巷，用來回風及輔助運料。沿15號煤層底板布置。
（3）專用回風巷一條，解決上隅角、採空區瓦斯排放，輔助回風，專用回風巷沿15號煤層頂板布置。
（4）工作面高抽巷布置於工作面內靠回風順槽一側，與煤層頂板間距25m左右的裂隙帶岩層中，該巷道擔負工作面瓦斯抽放任務。
3、工作面回採工藝
工作面平均煤厚4.5m，沿傾向回採，順槽長度為1435m，工作面長度為180m，採高為2.7m，放煤1.
8m，採放比為1：0.7目前，已回採956m，採用傾向長壁綜採放頂煤採煤方法，全部垮落法管理頂板。
工作面工藝流程：試機→雙滾筒採煤機前端頭斜切進刀→割煤→移架同時收伸縮梁→推前部刮板輸送機→停止割煤→放頂煤→拉後部刮板輸送機。
割煤方式為雙向割煤，往返一次割兩刀，端頭斜切進刀，斜切進刀長度不小於30m，截深0.6m。工作面裝置配備見下表。
401綜放工作面裝置配備表
4、工作面瓦斯湧出
401工作面日產量平均約為3200t，進風順槽風量大約為3200m3/min，回風順槽風量約為1900 m3/min，瓦斯尾巷風量約為1300m3/min，工作面割煤時，瓦斯湧出較大，一般為0.62~0.95%，偶爾有超限情況，通過收集401工作面回風流割煤時的最大瓦斯濃度。
割煤時回風流最大瓦斯湧出量為12~18m3/min。
二、401工作面採取的瓦斯防治措施
1、工作面抽放鑽孔施工情況
401工作面在進風順槽、回風順槽、工作面以及高抽巷進行瓦斯抽採。
（1）在401進風順槽，於2023年每隔約5m施工乙個抽放鑽孔；每隔約56m布置乙個鑽場，於2023年在距切眼550m和600m的兩鑽場內，分別施工13個扇形鑽孔進行抽採，距切眼640m以及700m的兩個鑽場內，分別施工了21個扇形鑽孔進行抽採。
（2）在401回風順槽，於2023年每隔約5m施工乙個抽放鑽孔，於2023年加密抽放鑽孔，目前在距切眼900m範圍內，平均約2.5m有乙個抽放鑽孔。
（3）在401工作面回採期間，工作面進行淺孔抽放，每隔3m布置乙個抽放鑽孔，之間再打排放鑽孔。
目前，401工作面進風順槽施工抽放鑽孔530個，回風順槽施工730個，共1260個鑽孔，每個鑽孔長度100m，抽放鑽孔總長度126000m。皆為順煤層抽放，抽放鑽孔採用聚胺脂封孔，每個鑽孔封孔長度為8~12m。
2、工作面抽放情況
自2023年5月開始在401進、回風順槽打鑽抽放，2023年8月月全部連貫抽放至今，401工作面抽放鑽孔孔口負壓13-22kpa，每天抽放約80000m3。
三、401工作面預抽瓦斯效果評判
（1）抽採鑽孔有效控制範圍界定
由於401瓦斯抽放鑽孔開孔位置位於巷道腰線位置，根據河南理工大學對《15#煤層瓦斯基礎引數測試及分析》得知，15#煤層鑽孔抽放瓦斯有效半徑最遠為3m，瓦斯抽放鑽孔可以保證抽放煤層整個厚度。目前401工作面最邊緣的兩個鑽孔位於960m、1500m（處在停產線內）處，鑽孔可以保證960m-1500m內瓦斯有效抽放。進迴風鑽孔長度各100m，401工作面走向長度為180m。
綜上可知：401工作面由960m至1500m內的15#煤層為抽採鑽孔有效控制範圍。
（2）抽採鑽孔布孔均勻程度評價
410工作面順層抽放鑽孔設計間距為5m，經過401工作面加密抽放鑽孔的施工，目前401工作面抽放鑽孔均小於2.5m，符合設計間距。
（3）抽採瓦斯效果評判指標測定
1、預抽時間差異係數和評價單元劃分
401工作面960m處鑽孔與2023年11月2號開始預抽，1500m處鑽孔與2023年1月31號開始預抽。
預抽時間差異係數：ｎ=（t max-t min）/t max*100%
式種：n—預抽時間差異係數，%；
t max—預抽時間最長的鑽孔抽採天數，d；
t min—預抽時間最短的鑽孔抽採天數，d。
960m處鑽孔抽放時間最長為456d，1500m處鑽孔預抽時間最短為365d，綜上可計算出預抽時間差異係數n為27.4%。
由於預抽時間差異係數小於30%，故將960-1500m劃為乙個評價單元。
2、瓦斯抽採後煤的殘餘瓦斯含量計算
瓦斯抽採後煤的殘餘瓦斯含量wcy=(w0g-q)/g
式種：wcy—煤的殘餘瓦斯含量，m3/t；
w0—煤的原始瓦斯含量，m3/t；
q—評價單元鑽孔預抽排放瓦斯總量，m3；
g—評價單元參與計算煤量，t。
評價單元參與計算煤炭儲量g=（l-h1-h2+2r)(l-h1-h2+r）m
式中：l—評價單元煤層走向長度，m；
l—評價單元抽採鑽孔控制範圍內煤層平均傾向長度，m；
h1、h2——分別為評價單元走向方向兩端巷道瓦斯預排等值寬度，m。如果無巷道為0；
h1、h2—分別為評價單元傾向方向兩側巷道瓦斯預排等值寬度，m。如果無巷道則為0；
r—抽採鑽孔的有效影響半徑，m；
m—評價單元平均煤層厚度，m；
—評價單元煤的密度，t/m3。
巷道預排瓦斯等值寬度表
由於401工作面為傾向長臂採煤，故走向長度為l=180m，傾向長度為l=（1500-960）m=540m，通過上表可知h1、h2各為18m，h1、h2分別為0和18m，抽採鑽孔有效影響半徑為3m，評價單元平均煤層厚度為4.46m，煤的密度為1.46t/m3。
則評價單元參與計算煤炭儲量
g=（180-18-18+2*3）（540-0-18+3）*1.46*4.46=61.5萬t；
煤的原始瓦斯含量w0=9m3/t；
評價單元鑽孔抽放瓦斯總量q=196.8萬m3。
綜上可計算出煤的殘餘瓦斯含量wcy=5.8m3/t。
3、抽採後煤的殘餘瓦斯壓力計算
煤的殘餘相對瓦斯壓力（表壓）按下式計算：
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—殘餘瓦斯含量，m3/t；
a、b—吸附常數
pcy—煤層殘餘相對瓦斯壓力，mpa
pa—標準大氣壓，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。
根據河南理工大學提供天池公司《15#煤層瓦斯基礎引數測試及分析》的報告可知：
吸附常數和孔隙率測定結果
煤的容重=1.41t/m3，殘餘瓦斯含量wcy=5.8m3/t。
綜上可計算出煤層殘餘相對瓦斯壓力pcy=0.262pa
4、可解析瓦斯量的計算
wj=wcy-wcc
式中：wj—煤的可解析瓦斯含量，m3/t；
wcy—抽採瓦斯後煤層的殘餘瓦斯含量，m3/t；
wcc—煤在標準大氣壓力下的殘存瓦斯含量，按下式計算。
wcc=0.1ab/(1+0.1b)*(100-ad-mad)/100*1/（1+0.31mad）+/
綜上可計算出wj=4.0m3/t。
5、採煤工作面抽採率計算
m=qmc/(qmc+qmf）
式中： m—工作面瓦斯抽採率，%
qmc—回採期間，當月工作面月平均瓦斯抽採量，m3/min。其測定和計算方法為：在工作面範圍內包括地面鑽井、井下抽採（含移動抽採）各瓦斯抽採幹管上安裝瓦斯抽採檢測、監測裝置，每週至少測定3次，按月取各測定值的平均值之和為當月工作面平均瓦斯抽採量（標準狀態下純瓦斯量）；
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