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广旺公司瓦斯零超限技术体系

管理制度 煤客网 2020-03-070
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广旺公司瓦斯零超限技术体系





编制单位:川煤集团技术中心瓦斯与防灭火研究所
四川广旺能源发展(集团)有限责任公司







二0二0年二月


    

目录
1 瓦斯防治基本技术、装备条件    1
1.1 瓦斯基础参数测定    1
1.2 矿井瓦斯防治系统    1
1.3 煤与瓦斯同采装备配置    6
2 拟定瓦斯治理关键技术    8
2.1 区域“四位一体”抽采达标措施    9
2.2 局部“四位一体”作业措施    12
2.3 采面瓦斯风排与邻近层瓦斯同采    15
2.4 沿空护巷或小煤柱掘巷技术    18
2.4.1  沿空护巷技术    18
2.4.2  小煤柱掘巷技术    18
2.5 煤层增透抽采瓦斯技术    18
2.6 瓦斯零超限主要技术保障    20
2.7 采面初采放顶与瓦斯管理    22
3 瓦斯涌出量预测方法    23
3.1 本煤层采面瓦斯涌出量    23
3.2 邻近层采面瓦斯涌出量    24
3.3 掘进工作面瓦斯涌出量    25
4 瓦斯抽采达标评判    26
4.1 瓦斯抽采达标评判基础条件    26
4.2 抽采钻孔控制范围评价    26
4.3钻孔抽采时间及均衡性评价    27
4.4评价参数测点布置要求    27
4.5 抽采达标评价    29
4.6  抽采达标报告编制内容    31
5、矿井瓦斯超限分级管控    33
6 通风系统可靠性与质量标准    35


前言
广旺矿区可采煤层均赋存于三叠系上统须家河组第五段第三亚段(T3xj5-3)中,属多煤层开采。目前有4个生产煤矿,其中代池坝、赵家坝、唐家河矿为高瓦斯矿井,石洞沟矿为低瓦斯矿井。各矿均为平硐+暗斜井开拓,全负压机械通风方式(采煤工作面采用“U”型通风,掘进工作面采用局部通风机压入式通风),煤层均不易自燃、煤尘无爆炸危险性、无地热灾害及冲击地压。各矿井地质构造简单,局部可采煤层多,各煤层间距详见综合柱状:附图1、附图2、附图3、附图4。
代池坝煤矿核定生产能力45万吨/年,从顶板往底板依次煤层编号分别为5号、7号、8号、9-1号、9-2号、10号、11号、12-1号、12-2号、13号等煤层,除10号煤层外均开采。矿井瓦斯绝对涌出量17.035m3/min,相对涌出量22.366m3/t,二氧化碳绝对涌出量5.204m3/min,相对涌出量6.833m3/t,属高瓦斯矿井。
赵家坝煤矿核定生产能力45万吨/年,从顶板往底板依次煤层编号分别为7号、9号、10号、11号、12号等,煤层倾角45°~60°,主采7、9、12煤层。矿井瓦斯绝对涌出量17.763m3/min,相对涌出量19.284m3/t,二氧化碳绝对涌出量4.547m3/min,相对涌出量4.936m3/t,属高瓦斯矿井。
唐家河煤矿核定生产能力45万吨/年,从顶板往底板依次煤层编号分别为18号、16号、15号、11号、8号等,煤层倾角20°~28°,主采18、16、8煤层。矿井瓦斯绝对涌出量26.91m3/min,相对涌出量29.904m3/t,二氧化碳绝对涌出量4.82m3/min,相对涌出量5.356m3/t,属高瓦斯矿井。
    石洞沟煤矿设计生产能力为30万吨/年,井田内从顶板往底板依次煤层编号分别为K10、K11、K12、K13四层煤可采。煤层倾角50°左右,矿井四层煤中,仅K13煤层全区可采。矿井瓦斯绝对涌出量1.77m3/min,相对涌出量3.067m3/t,二氧化碳绝对涌出量4.674m3/min,相对涌出量8.052m3/t,属低瓦斯矿井。
广旺矿区现有生产水平瓦斯超限治理难点是防止采面隅角积聚和部分煤巷施工放炮偶有瓦斯超限,为实现各矿煤层开采科学和经济治理瓦斯“零”超限,特制定本近距离煤层群分源瓦斯治理指标技术体系,希各矿在生产中不断完善和严格执行。
本瓦斯“零”超限技术体系中的各项规定,仅适用广旺公司各矿,解释权属广旺公司通风部。
《瓦斯“零”超限技术体系》主要以下列规程、规范、方法为依据编制:
(1)防治煤与瓦斯突出细则(2019版);
(2)煤矿安全规程(2016版);
(3)煤矿瓦斯抽放技术规范(AQ 1027-2006);
(4)煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法(AQ/T1047-2007);
(5)钻屑瓦斯解吸指标测定方法(AQ/T1056-2008)
(6)广旺公司各矿提供的地质技术资料和五年规划;
(7)煤矿安全监控系统通用技术要求(AQ6201-2006);
(8)其他相关标准及规程规范。


















1 瓦斯防治基本技术、装备条件
1.1 瓦斯基础参数测定
各煤矿必须根据《煤矿安全规程》(2016年版)规定,对矿井生产新的采区或延伸新水平时,必须对厚度≧0.3米所有煤层的瓦斯基本参数(含量、压力、透气性系数、F、a、b△P及煤的工业分析值等)进行测定。同时,在此基础上,为更好的开展矿井瓦斯治理达标生产工作,必须对新水平或新采区的各开采煤层进行抽采半径测定。各矿井瓦斯地质图必须每年更新1次,各采掘面的瓦斯地质图必须每月更新1次。
高瓦斯矿井每个采区每个煤层(厚度≥0.3m)至少测定4组以上参数,测点布置应沿煤层走向不少于2个,沿倾向不少于3个。同时每个生产作业区段沿煤层走向50-100m布置一个测点进行煤层原始瓦斯含量测定。
低瓦斯矿井每个采区各煤层至少测定1组瓦斯基本参数,同时每个生产作业区段沿煤层走向150-200m布置一个测点进行煤层原始瓦斯含量测定。
各采区的开采煤层与邻近煤层瓦斯抽采达评价和预测等的区域与局部瓦斯参数测定点与布置,严格按《防治煤与瓦斯防突细则》(2019年版)规定执行。
各矿井每年必须依据相关规定进行1次矿井瓦斯等级鉴定和通风与瓦斯抽采系统能力核定工作。
1.2 矿井瓦斯防治系统
1、矿井通风系统
(1)唐家河
矿井通风方式为中央分列式,通风方法为抽出式通风。矿井共有3个进风井,即+350水平主、副斜井和人行斜井,其断面分别为:16.6m2,9.0 m2,5.4 m2;+574水平大巷回风,其断面积为14.0 m2。矿井总进风量4815m3/min,总回风量4914m3/min,负压1921pa,等积孔2.19m2。矿井采用2台FBCDZ-6-№20B对旋式风机为主要通风机,一台运转,一台备用,电机功率为2×185KW。



通风机技术特征表
项目    风机型号    风机叶片
安装角度    额定风量
(m3/s)    额定风压
(Pa)    电机功率
(KW)
工作    FBCDZ-6-№20B    46º/38º    55-123    1096-4140    2×185
备用    FBCDZ-6-№20B    46º/38º    55-123    1096-4140    2×185
2019年度矿井核定通风能力为56.9万吨。矿井通风系统完整、合理、可靠,采掘工作面均实现了独立通风,没有不符合规定的串联通风、扩散通风和采空区通风,没有《煤矿生产能力核定标准》中所涉及的扣减通风能力项目。
(2)赵家坝
通风方式为中央分列式,通风方法为抽出式。矿井共有三个进风井,分别是:+340m水平主斜井,标高为+553.92m,+340m水平副斜井,标高为553.59m,陈家梁进风井标高为776m,回风井为柯家梁风井,标高为593.74m,矿井总进风5290 m3/min,总回风量5350m3/min,通风阻力2440Pa,等积孔2.46m2,属通风容易矿井。
矿井二台对旋轴流式风机主扇风机安装在柯家梁风井,一台运转,一台备用,型号为FBDCZ-6-NO20,最大叶片安装角+7.5度,配备电机YBF315M—6,额定电压6KV,额定功率2*220KW,采用变频调速装置,可实现矿井反风。
通风机技术特征
风机型号    FBDCZ-6-NO20    电机功率    YBF315M-6
风机叶片角度    0°    电机额定转速    980r/min
通风阻力    2480Pa    等积孔    2.35m2
总进风量    5860m3/min    总排风量    5910m3/min
2019年矿井核定通风能力为56.04万t。通风系统完善、合理、可靠,采掘工作面均实现了独立通风,没有不符合规定的串联通风、扩散通风和采空区通风,没有《煤矿生产能力核定标准》中所涉及的扣减通风能力项目。
(3)代池坝
通风方式为中央分列式,通风方法为抽出式。矿井有进风井四个,分别是:主斜井(井口标高+531.0m,倾角23°,断面积9.6m²)、副斜井(井口标高+528.4m,倾角23°,断面积11.4m²)、+750m进风平硐(井口标高+752.0m,断面积4.4m²)以及+535m进风平硐(井口标高+537.0m,断面积5.6m²),回风井一个为张家湾回风斜井(井口标高+556.0m,倾角23°,断面积9.8m²)。
矿井安装2台BDK54-6-N019轴流式风机,一台运转,一台备用,风机叶片角度为30°/37°;电机型号Ybe315l2-6,额定转速980r/min,功率为2×132KW,采用变频调速装置。电机工作电压380V,电流224A,矿井总进风为4300m3~4800m3 /min左右,总回风4500m3~4900m3 /min左右。矿井通风阻力 1560Pa;矿井等积孔为2.15m2。可用风机反转实现矿井反风。
通风机技术特征
风机型号    DBK54-6- N019    电机功率    Ybe315l2-6
风机叶片角度    30°/37°    电机额定转速    980r/min
通风阻力    1560Pa    等积孔    2.15m2
总进风量    4753m3/min    总排风量    4969m3/min
矿井核定通风能力为49.95万吨;根据2019年的采掘活动安排,矿井通风能力能够满足生产。矿井通风系统完整、合理、可靠,采掘工作面均实现了独立通风,没有不符合规定的串联通风、扩散通风和采空区通风,没有《煤矿生产能力核定标准》中所涉及的扣减通风能力项目。
(4)石洞沟
石洞沟煤矿通风方式采用中央分列式,通风方式为抽出式。风机型号FBCDZ-8-N021的轴流风机,电机额定功率2×185KW,叶片角度+6°,采用变频调速,实际功率112KW,矿井进风量3750m3/min~3950m3/min,总回风最大3850m3/min~4100m3/min,负压950Pa~1100Pa左右。
2、矿井瓦斯抽采系统
(1)唐家河
地面建有永久瓦斯抽放站,构建有完善的瓦斯抽采系统,使用1台2BE3-40和1台2BES-40水环式瓦斯抽放泵(一台运行,一台备用),单台泵的抽采能力均为100 m3/min。安装有φ325瓦斯抽采主管2000余米,φ225瓦斯抽采主管4000余米,均按规定安装有放水箱、除渣装置和瓦斯流量计量监控装置,目前矿井瓦斯抽采混合流量24-30m3/min,瓦斯浓度30-35%,2018年度抽采瓦斯总量754.68万m3,年平均抽采率53.67%,系统运行稳定、可靠,能满足矿井瓦斯抽采的需要。
抽采站瓦斯抽放泵主要技术参数表
抽放泵型号(1#)    2BE3-40    电机转速    1480(转/分)
电机型号    YB2-315M-4    泵 转 速    449 (转/分)
电机功率    132(KW)    最大抽速    100(m3/min)
抽放泵型号(2#)    2BES-40    电机转速    1480(转/分)
电机型号    YB2-315M-4    泵 转 速    420(转/分)
电机功率    132(KW)    最大抽速    100(m3/min)
根据2019年的采掘活动安排,核定矿井瓦斯抽采能力如下:按目前矿井采掘部署情况,矿井的抽采煤量为54.22万吨;按矿井抽采系统和装机能力,抽采能力为974.46万立方米,矿井瓦斯抽采系统具备2倍以上的富裕系数,满足生产需要,并符合规定。
(2)赵家坝
矿井建立了地面瓦斯抽采系统,从地面瓦斯抽放站至+115水平104运输大巷采用直径200mm的无缝钢管、PE管,102采区石门口至102回风上山二甩道石门口采用管直径为150mm的钢管,二甩道石门口至1726、1725平巷石门口采用管径为100mm的钢管;104采区石门口至104行人上山降标高石门口采用管径为150mm的PE管,104行人上山石门口至1942回风巷支管直径为100mm、11242运输巷支管直径为100mm的钢管,1727运输巷、1927运输巷道、1944运输巷、1944风巷、1943运输巷支管直径为100mm的钢管。并按规定设置了放水装置,建立了CDM瓦斯流量监测系统,在抽放支管路安装V锥流量计,对各抽采巷瓦斯浓度、流量、负压进行监控。
采用2BE1-303型水环式真空泵2台,一台运行一台备用,每台电机功率为75kw,额定抽采能力46.53m3/min,实际抽采能力达到35.18m3/min。矿井现有瓦斯抽采系统核定的抽采能力为66.68万吨。
(3)代池坝
矿井建立了高负压瓦斯抽采系统(2BE1-303型水环式真空泵2台,每台电机功率为75kw),增加了CDM瓦斯流量监测系统,额定抽采能力46.53m3/min,入井干管直径250mm,分管直径为200和150mm,支管直径为100mm,并按规定设置了放水装置。系统运行稳定、可靠,矿井抽采能力能够满足生产需要。
3、瓦斯监测监控系统
唐家河、赵家坝、代池坝和石洞沟煤矿瓦斯抽采监控装置,2019年6月底升级改造完成,系统为重庆煤科院的KJ90X。按相关规定配备瓦斯抽采显示控制装置、流量传感器、温度传感器、压力传感器、一氧化碳传感器以及高浓度甲烷传感器。井下管道系统的监测均在各主、干、支管的不同地质单元,在抽采管道上布置GD3型多参数监测传感器,通过该传感器能实时了解井下各地点的管道瓦斯压力、浓度等,布置点与配置各类传感器台数必须满足抽采AQ标准。
目前,唐家河煤矿安装各类传感器226台,分站25台;赵家坝煤矿安装各类传感器237台,分站39台;代池坝煤矿安装各类传感器195台,分站25台;石洞沟煤矿安装各类传感器171台,分站13台。各种参数设置合理、调校及时,系统运行正常。
    4、矿井瓦斯等级
(1)唐家河
经四川广旺能源发展(集团 )有限责任公司救护大队2019年矿井瓦斯等级鉴定结果:矿井瓦斯绝对涌出量26.91m3/min,相对涌出量29.904m3/t,二氧化碳绝对涌出量4.82m3/min,相对涌出量5.356m3/t,属高瓦斯矿井。
(2)赵家坝
经四川广旺能源发展(集团 )有限责任公司救护大队2019年矿井瓦斯参数测定结果:矿井瓦斯绝对涌出量17.763m3/min,相对涌出量19.284m3/t,二氧化碳绝对涌出量4.547m3/min,相对涌出量4.936m3/t,属高瓦斯矿井。
(3)代池坝
经四川广旺能源发展(集团 )有限责任公司救护大队2019年矿井瓦斯等级鉴定结果:矿井瓦斯绝对涌出量17.035m3/min,相对涌出量22.366m3/t,二氧化碳绝对涌出量5.204m3/min,相对涌出量6.833m3/t,属高瓦斯矿井。
(4)石洞沟
经四川广旺能源发展(集团 )有限责任公司救护大队2019年矿井瓦斯等级鉴定结果:矿井瓦斯绝对涌出量1.77m3/min,相对涌出量3.067m3/t,二氧化碳绝对涌出量4.674m3/min,相对涌出量8.052m3/t,属低瓦斯矿井。
5、钻孔测量与视频监控系统
唐家河、赵家坝和代池坝煤矿所有钻孔施工,应采用取证式测量仪与配套软人工成图系统,条件成熟矿井优先推广随钻实时自成图与视频监控等手段确认钻孔深度。应对所有深度超过120m的钻孔进行钻孔估计测定,深度60-120m的应每10个钻孔至少测定2个钻孔的轨迹。
6、矿井瓦斯管理
各煤矿严禁瓦斯超限作业,所有作业规程或技术措施,必须有符合《煤矿安全规程》的瓦斯专篇治理设计和措施。
1.3 煤与瓦斯同采装备配置
1、钻具装备能力
(1)各矿钻机能力必须满足相关规定和采、掘面抽采达标钻孔的长度需要,确保≧4台可用钻机和有一定量的维修备用钻机。
(2)封孔注浆泵
各矿日常配备不小于4台移动式注浆泵,注浆泵额定压力≧2.4MPa,用于所有抽采钻孔封孔;注浆时泵应1用1备。
封孔时应采用带压方式,封孔长度≧8米,封孔必须用无机微膨涨材料,严禁用AB胶封孔。
 (3) 钻孔轨迹仪
各台钻机应配置随钻或手执取证式轨迹仪与成图系统装置或实时成象监控系统,杜绝假钻和钻孔定位失真等钻孔盲区存在。
(4)瓦斯参数测定仪及取样装置
每个矿至少配备2套钻屑指标参数测定仪和取样装置及抽采参数测定仪各1套,
(5)水力切割设备
各矿对瓦斯含量>8m3/t或压力>0.74MPa的煤层,当采取水力切割局部增透技术抽排瓦斯,应配置100MPa超高压泵和¢73及以上的宽叶螺旋超高压密封钻杆及专用供液管路系统等,并制定每一工程专项技术安全措施。
(6)气水压裂设备
各矿对瓦斯含量>8m3/t或压力>0.74MPa的煤层,当采取气、水压预裂增透技术抽排瓦斯,应配置1台乳化泵和1台气体增压机,乳化泵的压力不低于30MPa,气体增压机的压力不低于30MPa,并制定每一工程专项技术安全措施。

    





















2 拟定瓦斯治理关键技术
广旺矿区瓦斯治理原则:所有高瓦斯矿井Y型风排或U型风排与高抽+卸压瓦斯和邻近层瓦斯抽采为主、本煤层增透抽采为辅。所有的本煤层和煤层间距小于7米临近煤层瓦斯含量>6m3/t或压力>0.74MPa的高瓦斯煤层,均采取区域“四位一体”抽采达标和风排瓦斯措施为主、局部“四位一体”措施为辅的治理方针。工作面作业前必需进行区域抽采达标效果评价。当煤层瓦斯含量<6 m3/t或压力<0.74MPa时,应采取局部“四位一体”措施进行采、掘作业。局部“四位一体”措施作业期间,必须按规定间距实测采、掘面的K1值或△h2和S值指标进行验证,如果K1值或△h2和S值超过如下表2-1规定临界值,则必需采取局部密钻孔排放瓦斯作业措施。
表2-1   区域验证与局部校检指标
煤  样    Δh2指标临界值(Pa)    K1指标临界值
(mL/g•)    S值指标临界值
Kg/ m
干煤样    200    0.5    5.0
湿煤样    160    0.4    5.0
煤层局部密钻孔排放瓦斯作业时,其煤层控制安全范围必须符合规程规定,且连续每循环排放孔间距均应≦2米、钻孔深≧8米,只有每循环钻孔排放瓦斯达标并每2米实测校检K1<0.5和S<5kg/m后,才能按批准进度保留3m安全煤柱作业。
依据17、18、19年广旺公司各矿的瓦斯等级鉴定资料和煤层瓦斯基本参数及近距离煤层群开采特点,确定目前各矿现有采区的瓦斯治理总体方案如下:
代池坝、赵家坝、唐家河煤矿:所有首采煤层的采面,均执行煤与瓦斯同采,采面以风排瓦斯和隅角高位孔、邻近煤层瓦斯同抽采措施为主+局部“四位一体”作业措施为辅;煤层掘进面执行风排瓦斯措施为主+局部“四位一体”作业措施为辅;岩巷掘进面执行风排瓦斯措施为主+探明裂隙瓦斯抽采为辅。
石洞沟煤矿:采、掘工作面均以风排瓦斯措施为主+局部“四位一体”作业措施为辅。
各矿所有石门揭煤:  均按要求采取“五步法”揭煤技术。第一步是工作面距离煤层最小法向距离大于10m时施工地址钻孔掌握煤层赋存状况;第二步是当测得煤层瓦斯压力≥0.74MP或瓦斯含量大于8m3/t时,工作面掘至距离煤层法向距离7m时,实施区域防突措施,并进行区域防突措施效果检验;当测得煤层瓦斯压力<0.74MPa和瓦斯含量小于8m3/t时,工作面掘至距离煤层法向距离5m时实施局部防突措施,并进行局部防突措施效果检验;第三步是工作面距煤层最小法向距离3m时进行第2次瓦斯治理达标效果验证后掘进;第四步工作面距煤层最小法向距离2m时或1.5m(急倾斜煤层)时进行第3次瓦斯治理达标效果验证合格后按正常掘进,布置炮眼及装药远距离放炮揭开煤层;第五步,揭开煤层后,向工作面前方及两侧沿煤层施工检测钻孔,井测定无突出危险性后,采取浅孔(孔深≤12m)爆破掘进至整个工作面揭穿煤层。
2.1 区域“四位一体”抽采达标措施
矿井瓦斯含量≧5 m3/t的各煤层采、掘面,必须进行瓦斯治理达标专项设计,严格执行区域“四位一体”抽采达标措施,其工作流程见图2-1,区域抽采达标评价(检验)审批报告单见附件3。














图2-1 区域抽采达标工作流程图
1、采掘工作面瓦斯参数预测
矿井所有煤层各采、掘工作面,在开采前必须进行瓦斯参数预测,煤层瓦斯含量超过5m3/t、瓦斯压力达到0.74MPa及以上时,必须执行区域“四位一体”抽采达标措施。
2、区域抽采达标措施
瓦斯抽放采用顺层钻孔,预抽回采区域和掘进条带内的煤层瓦斯,若煤层透气性较差或需缩短抽采时间,可采用水压预裂或气水混压等煤层增透措施。
(1)采煤工作面顺层钻孔预抽煤层瓦斯
钻孔布置原则是确保在煤层中并抽采有效和尽可能采用上行孔、需采用增透措施的区域抽采钻孔必须在增透作业完成后钻孔投抽,各孔间距应小于抽采半径和达到预抽设计规定时间要求,孔径要求≧75毫米,抽采时间≧实测抽采瓦斯纯量达标时间。
(2)掘进区域条带顺层钻孔预抽煤层瓦斯
钻孔布置原则是:确保在煤层中并抽采有效和尽可能采用上行孔、需采用增透措施的区域抽采钻孔必须在增透作业完成后钻孔投抽,各孔间距应小于抽采半径和达到预抽设计规定时间要求,孔径要求≧75毫米,抽采时间≧实测抽采瓦斯纯量达标时间。
(3)石门揭煤工作面
对井巷(含石门、立井、斜井、平硐)揭煤区域采用的穿层揭煤区域措施,应在揭煤工作面距离煤层最小法向距离7m以前实施(在构造破坏带应当适当加大距离),并用穿层钻孔至少控制以下范围的煤层:石门和立井、斜井揭煤处巷道轮廓线外12m(急倾斜煤层底部或下帮6m),同时还应当保证控制范围的外边缘到巷道轮廓线(包括预计前方揭煤段巷道的轮廓线)的最小距离不小于5m。
当设计布置的钻孔难以一次性施工完成时,可分阶段实施区域措施。但每阶段都应能保证揭煤工作面到巷道前方20m之间的煤层内区域措施符合控制范围的要求。
3、区域抽采达标措施效果检验
(1)对穿层钻孔或顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯区域防突措施进行检验时若区段宽度(两侧回采巷道间距加回采巷道外侧控制范围)未超过120m,以及对预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施进行检验时若回采工作面长度未超过120m,则沿回采工作面推进方向每间隔30~50m至少布置1个检验测试点;若预抽区段煤层瓦斯区域防突措施的区段宽度或预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施的回采工作面长度大于120m时,则在回采工作面推进方向每间隔30~50m,至少沿工作面方向布置2个检验测试点。
当预抽区段煤层瓦斯的钻孔在回采区域和煤巷条带的布置方式或参数不同时,按照预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施和穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施的检验要求分别进行检验;
(2)对穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施进行检验时,在煤巷条带每间隔30~50m至少布置1个检验测试点;
(3)对穿层钻孔预抽石门(含立、斜井等)揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施进行检验时,至少布置4个检验测试点,分别位于要求预抽区域内的上部、中部和两侧,并且至少有1个检验测试点位于要求预抽区域内距边缘不大于2m的范围;
(4)对顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施进行检验时,在煤巷条带每间隔20~30m至少布置1个检验测试点,且每个检验区域不得少于3个检验测试点;
(5)各检验测试点应布置于所在部位钻孔密度较小、孔间距较大、预抽时间较短的位置,并尽可能远离测试点周围的各预抽钻孔或尽可能与周围预抽钻孔保持等距离,且避开采掘巷道的排放范围和工作面的预抽超前距。在地质构造复杂区域适当增加检验测试点。
4、区域瓦斯抽采达标措施效果验证
对井巷揭煤区域进行的区域验证,应当采用钻屑瓦斯解析指标法进行;对煤巷掘进工作面和回采工作面可采用钻屑指标法或复合指标法或R值指标法结合工作面瓦斯涌出量的动态变化等对无危险性区域进行验证,并按照下列要求进行:
(1)在工作面首次进入该区域时,立即连续进行至少两次验证;
(2)工作面每推进10-50m(在地质构造复杂区域或采取了预抽瓦斯区域措施的取较小值)至少进行两次区域验证;
(3)在构造破坏带连续进行区域验证;
(4)在煤巷掘进工作面还应当至少打1个超前距不小于10m的超前钻孔或采取超前物探措施,探测地质构造和观察突出预兆。
此外,应结合信息技术手段等实时分析工作面周围煤层赋存、地质构造、应力集中、区域措施、邻近煤层等情况及其与工作面空间位置关系,并进行区域防突的分级预警。当预警等级提高或出现其他不确定情况时,应由煤矿技术负责人组织分析预警原因及其对工作面防突产生的影响、对策和措施等。
2.2 局部“四位一体”作业措施
1、局部措施预测指标
各矿井采、掘工作面抽采达标措施效果验证中,当采掘面的K1值和△h2指标超标或本煤层瓦斯涌出量超限(采面≧5m3/min、掘进面≧3m3/min)时,必须采取局部“四位一体”作业措施。K1值测定和允掘进尺报告单见附件1、2。
2、局部钻孔排放瓦斯措施
各矿井严格执行局部“四位一体”作业措施的工作流程如图2-2。















图2-2 局部“四位一体”作业措施工作流程图
(1)采煤工作面
采煤工作面采用超前钻孔预抽瓦斯、排放钻孔作为工作面局部措施时,钻孔直径一般为75-120mm,钻孔在控制范围内应当均匀布置,在煤层的软分层中可适当增加钻孔;超前排放钻孔和预抽钻孔的孔数、孔底间距应当根据钻孔的有效排放或抽采半径确定。
(2)掘进工作面
煤巷掘进工作面应当优先选用超前钻孔(包括超前预抽瓦斯钻孔、超前排放钻孔)措施,并应当符合下列要求:
①巷道两侧轮廓线外钻孔的最小控制范围:近水平、缓倾斜煤层5m,倾斜、急倾斜煤层上帮7m、下帮3m。当煤层厚度大于巷道高度时,在垂直煤层方向上的巷道上部煤层控制范围不小于7m,巷道下部煤层控制范围不小于3m;
②钻孔在控制范围内应当均匀布置,在煤层的软分层中可适当增加钻孔数。预抽钻孔或超前排放钻孔的孔数、孔底间距等应当根据钻孔的有效抽放或排放半径确定;
③钻孔直径应当根据煤层赋存条件、地质构造和瓦斯情况确定,一般为75~120mm,地质条件变化剧烈地带也可采用直径42~75mm的钻孔。若钻孔直径超过120mm时,必须采用专门的钻进设备和制定专门的施工安全措施;
④煤层赋存状态发生变化时,及时探明情况,再重新确定超前钻孔的参数;
⑤钻孔施工前,加强工作面支护,打好迎面支架,背好工作面煤壁。
(3)石门揭煤工作面
揭煤工作面的局部措施优先采用预抽瓦斯或排放钻孔,钻孔直径一般为75~120mm。石门揭煤工作面钻孔的控制范围是:石门的两侧和上部轮廓线外至少5m,下部至少3m。立井揭煤工作面钻孔控制范围是:近水平、缓倾斜、倾斜煤层为井筒四周轮廓线外至少5m;急倾斜煤层沿走向两侧及沿倾斜上部轮廓线外至少5m,下部轮廓线外至少3m。钻孔的孔底间距应根据实际考察情况确定。
揭煤工作面施工的钻孔应当尽可能穿透煤层全厚。当不能一次打穿煤层全厚时,可分段施工,但第一次实施的钻孔穿煤长度不得小于15m,且进入煤层掘进时,必须至少留有5m的超前距离(掘进到煤层顶或底板时不在此限)。
预抽瓦斯和排放钻孔在揭穿煤层之前应当保持自然排放或抽采状态。
3、局部钻孔排放瓦斯措施效果检验
效果检验指标:K1值或△h2、S值等,严格执行局部“四位一体”作业措施,其工作流程必须达到图2-2的要求。
4、个人安全防护措施
(1)井巷揭穿煤层和在煤层中进行采掘作业时,必须采取避难硐室、反向风门、压风自救装置、隔离室自救器、远距离爆破等安全防护措施。
(2)避难硐室应当符合下列要求:
①避难所设置向外开启的隔离门,隔离门设置标准按照反向风门标准安设。室内净高不得低于2m,深度满足扩散通风的要求,长度和宽度应根据可能同时避难的人数确定,但至少能满足15人避难,且每人使用面积不得少于0.5m2。避难所内支护保持良好,并设有与矿(井)调度室直通的电话;
②避难所内放置足量的饮用水、安设供给空气的设施,每人供风量不得少于0.3m3/min。如果用压缩空气供风时,设有减压装置和带有阀门控制的呼吸嘴;
③避难所内应根据设计的最多避难人数配备足够数量的隔离式自救器。。
(3)在石门揭煤和煤巷掘进工作面进风侧,必须设置至少2道牢固可靠的反向风门。风门之间的距离不得小于4m。工作面爆破或无人时,反向风门必须关闭。
(4)井巷揭穿突出煤层和突出煤层的炮掘、炮采工作面必须采取远距离爆破安全防护措施;石门揭煤采用远距离爆破时,必须制定包括放炮地点、避灾路线及停电、撤人和警戒范围等的专项措施;暗立(斜)井及石门揭煤起爆及撤人地点必须位于反向风门外500m以上全风压通风的新鲜风流中或300m以外的避难硐室内;远距离爆破时,回风系统必须停电撤人,爆破后进入工作面检查的时间应当在措施中明确规定,但不得小于30min。
(5)突出煤层采掘工作面附近、爆破撤离人员集中地点、起爆地点必须设置有直通矿调度室的电话,并设置有供给压缩空气的避险设施货值风压自救装置,工作面回风系统中有人作业的地点,也应当设置压风自救装置。
(6)采掘工作面应设置工作面避难所或压风自救系统。应根据具体情况设置其中之一或混合设置,但掘进距离超过500m的巷道内必须设置工作面避难所。压风自救系统应当达到下列要求:
①压风自救装置安装在掘进工作面巷道和回采工作面巷道内的压缩空气管道上;
②在以下每个地点都应至少设置一组压风自救装置:距采掘工作面25~40m的巷道内、放炮地点、撤离人员与警戒人员所在的位置以及回风道有人作业处等。在长距离的掘进巷道中,应根据实际情况增加设置;
③每组压风自救装置应可供5~8个人使用,平均每人的压缩空气供给量不得少于0.1m3/min。
(7)突出矿井应对矿井通风系统的主要参数和关键设施的状态等进行在线监测,并能够根据工作面及周围各点的瓦斯涌出量编号及其 相关性分析清空,实时判断突出事故发生的时间、地点、突出瓦斯量及预判搏击范围等。
2.3 采面瓦斯风排与邻近层瓦斯同采
1、风排瓦斯与“Y”通风
(1)各矿井采煤工作面应大力推广“Y” 型均压通风系统,必须采用“U”型通风时应报广旺公司批准,应加强进、回风巷维护管理,保证通风有效断面、风流畅通。
(2)各采、掘面均实行以风定产,配风量满足风排瓦斯浓度≦0.5%,保证通风系统可靠和质量达标及防止瓦斯积聚。
2、高位钻孔抽采瓦斯
各矿井当采用全风压通风方法不能有效处理上隅角瓦斯超限或积聚时,必须采用高位钻孔抽放瓦斯。高位钻孔可分为高位短钻孔和高位长钻孔两类。
(1)高位短钻孔的布置方式
在工作面回风巷每40m布置一个钻场(可在顶板直接开孔),每个钻场设计施工5-8个钻孔。为了高效连续抽采采空区高浓度瓦斯,两个钻场的钻孔水平投影覆盖前一个钻孔需达到20m。每个钻孔的抽采管必须到孔底、筛孔管长度10米、封孔长度>12米,高位钻孔必须保证2组同时投抽,具体高位钻孔布置如下图2-3:

图2-3 高位短钻孔布置示意图
(2)高位长钻孔布置方式
在工作面回风巷每200m布置一个高位钻场,每个钻场设计施工5-8个钻孔。为了高效连续抽采采空区高浓度瓦斯,两个钻场的钻孔水平投影覆盖前一个钻孔需达到40m左右。每个钻孔的抽采管长度30米、筛孔管长度10米、封孔长度>20米,高位钻孔必须保证2组同时投抽,具体高位钻孔布置如下图2-4:
图2-4 高位长钻孔布置示意图
3、邻近煤层瓦斯同采
广旺公司3个高瓦斯矿要做到“U”通风采面瓦斯”零超限”,必须在本煤层采煤的同时抽采顶、底邻近煤层瓦斯。邻近煤层瓦斯同采的成熟技术多种,但有2种较经济方法由各矿依据现场条件和实测效果情况选用。
(1)采空埋管抽采瓦斯
随着回采工作面煤壁的移动,将抽采管路预埋在采空区的风巷位置,预埋抽采管口距工作面煤壁的距离应大于30米左右时投入抽采。抽采管路采用钢管,管路直径根据采空区涌出量大小确定。为了减少采空区漏风和提高抽采效果,在回风巷隅角空顶区用编织袋做悬空封堵墙,封堵墙厚度应大于3米,密闭的间距为20-50米。对预埋采空区抽采管路应做到四防(防水、防堵、防高温、防砸),抽采管口用木垛保护,以使抽采管路处于可靠的工作状态。布置方式见图2-5。

图2-5  采空区埋管抽采示意图
(2)同采邻近煤层卸压瓦斯
在广旺公司高瓦斯矿的近距离煤层群首采面机巷、风或石门,布置顶、底板邻近煤层缷压瓦斯抽采钻孔,实现本层采煤和能长期同抽采邻近煤层瓦斯,可选用3种抽采钻孔布置如图2-6。同采邻近煤层瓦斯钻孔若有垮孔时,应采深孔筛管负压抽采技术,筛孔管分段每50米安6米,深孔埋管直径≧50mm。
图2-6   同采邻近煤层瓦斯抽采钻孔布置示意图
2.4 沿空护巷或小煤柱掘巷技术
2.4.1  沿空护巷技术
各矿井优先应用沿空护巷技术,可减少煤炭损失和风巷瓦斯抽采治理达标影响及成本。沿空护巷的通风系统和设施必须完善,严禁出现盲巷和瓦斯积聚状况。
沿空护巷形式关键理论是锚索支护的悬吊作用相当于减小了工作面开采后巷道跨度,减小了巷道承载压力,顶板沿巷道切顶时巷旁支护不被破坏,因此,在巷道顶板较为完整情况下,采用锚索支护保护巷旁支护不被破坏是该沿空护巷效果理想的关键理论依据。
沿空护巷支护关键技术:采用切顶成巷,同时巷旁支护密集支柱支护,巷中进行加强支护,机巷上帮采取巷旁支护作为切顶及顶板的一个支撑点,并配贴帮支柱加强支护。
各煤层风巷的具体沿空护巷技术等要求,按矿生产技术部编制批准方案执行。
2.4.2  小煤柱掘巷技术
各矿井煤层回风巷无条件进行沿空护巷时,必须采用小煤柱沿空掘巷技术。小煤柱宽度应不大于4米,回风巷应布置在卸压范围内。
小煤柱巷道掘进应优先使用综掘机,施工其间必须边探边掘,防止误穿采空区,并连续进行K1值或钻屑量S验证施工。
具体各煤层风巷的小煤柱巷道技术等要求,按矿生产技术部编制批准方案执行。
2.5 煤层增透抽采瓦斯技术
目前广旺公司各矿可采用先进的煤层增透技术主要为:超高压水力切割、气水混压(水压预裂)技术。
1、超高压水力切割技术
超高压水力切割技术主要适用于煤层局部增透,如掘进条带和在门揭煤及单个钻孔等。
超高压水射流钻孔、割缝一体化作业与传统瓦斯钻孔施工工艺区别在于其施工分两步组成。第一步,钻孔。钻孔施工工艺与传统钻孔无区别,使用的设备也与传统设备完全相同,在这期间,不涉及高压水射流设备的使用和操作。当钻孔达到设计的深度后,进行第二步施工。第二步,与传统钻孔施工不同,该步骤要求在退钻过程中对已经形成的瓦斯抽放孔进行切割,以提高钻孔瓦斯释放自由门,增加煤层裂隙,提高煤层渗透性。切割介质为高压水,高压水通过钻杆达到设计切割的部位,并进行切割。其切割间距根据煤层的稳定性,煤层透气性和施工操作综合考虑确定. 图2-7为超高压水射流钻切一体化施工工艺。

图2-7 高压水射流钻割一体化施工工艺流程
2、气水混压技术
气水混压技术主要适用煤层区域增透抽采瓦斯,如采煤工作面区域和大范围的煤层气开采利用等。
气水混压技术可以均匀增大煤层的透气性,能有效解决单一水力压裂后水分残留阻碍瓦斯释放的问题,还能明显提高抽采效果。实施步骤如下:
(1)在设计需增透区内分别钻出压裂孔和检验孔,压裂孔和检验孔的孔底位置均处于所要压裂的煤层中,压裂孔和检验孔之间的距离大于30米;
(2)在压裂孔和检验孔内分别下入带有压力表的压裂管,并将压裂孔内的压裂管与高压管线连接,再用高强封孔剂将压裂孔和检验孔进行高压封孔,封孔长度大于20m;
(3)将水力压裂设备与气体压裂设备分别连接至所述的高压管线,并对所有设备的性能进行检测以保证满足施工要求;
(4)使用气体压裂设备以超过10MPa的压力对煤层连续压裂,当检验孔中的压力增大时结束气体压裂;
(5)气体压裂完成后,打开水力压裂设备,以超过10MPa的压力将高压水流注入压裂孔内进行水力压裂,当检验孔中有水溢出或压力明显增高时,结束压裂作业;
(6)释放压裂孔和检验孔内的高压水和高压气体,当无水流出时拆除压裂设备并连入瓦斯抽采管网,进行瓦斯抽采。
2.6 瓦斯零超限主要技术保障
1、以风定产、严禁瓦斯超限作业,采掘工作面回风流瓦斯浓度最大不超过0.8%,且风速及有害气体必须符合《煤矿安全规程》的相关规定。
2、做好各采掘面地质构造及瓦斯涌出预测和监测工作,有下列情况之一者,必须采取瓦斯治理达标的综合治理措施,对预测和效果检验的煤层区域瓦斯含量和压力或局部K1值和钻屑量S考核指标,均按《煤与瓦斯防突规定》的相关规定执行。
(1)采掘工作面风排瓦浓度超上述第1条规定;
(2)煤层区域预测瓦斯含量和压力及局部检测K1值或钻屑量S超标的采掘面;
(3)采掘工作面现场实测或预测:采煤面瓦斯绝对涌出量﹥5m3/min、掘进工作面瓦斯绝对涌出量﹥3m3/min。
(4)采掘工作面遇地质构造破坏带、煤层增厚、采掘应力集中带及出现喷孔钉钻等。
3、煤层瓦斯治理达标生产应以区域措施为主、局部措施为辅。区域措施预测和效检指标:采、掘工作面的煤层瓦斯含量≦6m3/吨、压力≦0.74MPa、验证指标为K1值和钻屑量S。局部措施预测和效检指标:K1值和钻屑量S执行国家标准。
4、瓦斯治理达标生产的综合治理措施,采用下列二种或多种。
1)煤层局部钻孔排放瓦斯,排放钻孔可用风煤钻或钻机施工,终孔间排距小于2.0米、孔深≧8米,允许进度必须保留不小于3米瓦斯排放达标煤柱,达标考核指标为K1值和钻屑量S;
2)煤层区域增透排放或抽采煤层瓦斯,增透可采用100MPa水力切割或气水混压技术,达标考核指标为煤层瓦斯含量和压力,具体钻孔布置依据采掘面的现场考察参数进行专项设计;
3)煤层区域密钻孔预抽煤层瓦斯,依据本煤层考察的抽采参数和预计抽采达标时间进行专项设计,达标生产考核指标为煤层瓦斯含量和压力;
4)上隅角高位钻孔和采空区埋管抽采瓦斯,高位钻孔保证2组同时投抽且重合段长度≧20米,采空区抽采埋管深度均≧60米,抽采瓦斯浓度均达到20%及以上,具体钻孔和管路布置依据各采面的瓦斯涌出量进行专项抽采设计;
5)工作面采空区调压治理瓦斯,将煤层群开采正压或“Y”通风条件的采空区风压调到小于工作面风压,抑制采空区瓦斯涌出到上隅角,层间压差不宜超过20Pa;
6)矿井各作业点的瓦斯实时监测监控严格执行国家和企业的相关规定,井下的风电和瓦斯超限断电闭锁功能必须灵敏可靠,瓦斯断电值≥0.8%、复电值<0.8%;
7)测定矿井各煤层工作面的瓦斯基本参数,加强矿井通风系统管理,在符合相关规定条件下尽可能增大各工作面的风量。
5、矿井采掘与瓦斯治理工程应耦合同步,尽可能实现经济治灾。在进行矿井采掘规划时必须同步规划瓦斯治理方案,全面推广无煤柱或小煤柱开采、“110”工法或沿空掘巷技术,优化各煤层工作面的开采顺序及开采时间,为各煤层瓦期治理达标提供有利保障。
6、矿井煤层瓦斯治理达标生产从矿长到作业员工的各级考核指标与责任在作业规程中明确,钻孔及抽采瓦斯量实行计件与质量同步结资,组建有针对性的竟争监督与考核奖惩机制。
7、矿井瓦斯抽采核定能力大于煤炭生产能力,配置钻机能力适应工作面长度不留盲区,矿井瓦斯抽采浓度达到20%及以上,检测工器具完好备用不少于1套,抽采专职检测考核员不小于3人、采掘面抽采专职技术管理及达标评价不小于1人,通风副总工每月对照上述各项规定会审不小于1次,采掘面预测瓦斯参数报批表与台帐齐全并存档。
8、做到回风巷锚、网、索及金属材料的回撤与工作面回采同步,防止杆索崩断火花引起重大瓦斯事故发生;巷道掘进做到“有掘必穿”形成通风系统,扩散风距离符合规程要求,防止瓦斯积聚。
9、停风停电引起的瓦斯排放做到控制排放,其通风系统混合处的瓦斯浓度必须小于1%,严禁超限作业和一风吹,每次停送电必须制定单次专项措施;所有封闭巷道的闭前必须做好“三断”,防止静电或杂散电火花引起瓦斯事故。
10、所有入井作业人员必须熟知瓦斯避灾措施及安全撤出路线,并杜绝瓦斯超限作业。
2.7 采面初采放顶与瓦斯管理
1)各矿井工作面初采前的配风量要达作业规程规定,必须制定有矿总工程师批准的工作面初采分源瓦斯治理专项目措施;
2)各矿井工作面初采前必须进行切顶卸压,防止初采期大面积垮顶引起瓦斯超限,工作面上隅角的悬顶面积≧5m2时应停产处理。
3)切顶高度必须大于采高3倍,可采用密钻孔爆破或劈裂切顶技术,钻孔爆破或劈裂切顶必须超前工作面煤壁5米,严禁在采空区内爆破切顶作业。
4)各矿井工作面初采期间,必须每天测定1次瓦斯分源涌出量,及时分析和处理瓦斯方面可能存在瓦斯积聚隐患。
3 瓦斯涌出量预测方法
3.1 本煤层采面瓦斯涌出量

本煤层绝对瓦斯涌出量计算公式为:
式中:
q0—本煤层工作面相对瓦斯涌出量
本煤层采面相对瓦斯涌出量计算公式如下:

式中:
K1—围岩瓦斯涌出系数,矿井采用全部跨落法管理顶板,取K1=1.2;
K2—回采工作面丢煤瓦斯涌出系数,K2=1/c,c为回采率,c=93%;
K3—采区内准备巷道预排瓦斯对开采层瓦斯涌出影响系数;采用长壁式后退采煤法时,系数K可按下式确定:

式中:
L—回采工作面的长度,m;
h—巷道预排瓦斯等值宽度,m;透气性不同的煤层巷道预排瓦斯等值宽度也不同,因此需要实测;当没有实测值时可按下表3-1参考选取;
m—开采层厚度,m;
M—工作面采高,m;
Wo—煤层瓦斯含量;
,取2.5m3/t;






表3-1 巷道预排瓦斯等值宽度

3.2 邻近层采面瓦斯涌出量
邻近层绝对瓦斯涌出量计算公式如下

式中A—工作面的日产量,t/d;
m—煤层开采厚度,m;
mi—第i邻近层厚度,m;
Xt—第i邻近层的原始瓦斯含量,m3/t;
Ki—第i邻近层受采动影响的瓦斯排放率,与开采层和邻近层之间的距离、开采层厚度,顶板管理方法等因素有关,具体值的确定参考图3-1.

1-上邻近层; 2-缓倾斜下邻近层; 3-倾斜急倾斜下邻近层
图3-1邻近层瓦斯排放率与层间距的关系
3.3 掘进工作面瓦斯涌出量
掘进工作面瓦斯涌出量包括掘进巷道煤壁瓦斯涌出量和掘进落煤瓦斯涌出量。因此掘进工作面瓦斯涌出量计算公式为:

其中Q1—掘进巷道煤壁瓦斯涌出量
Q2—掘进落煤瓦斯涌出量
1、掘进巷道煤壁瓦斯涌出量

式中:
D—巷道面内暴露煤壁面的周边长度,m;对于薄及中厚煤层,D=2m;对于厚煤层,D=2h+b,h及b分别为巷道的高度及宽度;
v—巷道平均掘进速度,m/min;
L—巷道长度,m;
q0—巷道煤壁瓦斯涌出量初速度,m3/(m2·min),如无实测值可参考下公式计算。

式中:
Vr—煤中挥发分含量,%;
W0—煤层原始瓦斯含量,m3/t,
2、掘进落煤瓦斯涌出量

式中:
S—掘进巷道断面积,m2; v—巷道平均掘进速度,m/min;
y—煤的密度,t/m3; W0—煤层原始瓦斯含量,m3/t,
Wc—运出矿井后煤的残存瓦斯含量,m3/t,
4 瓦斯抽采达标评判
严格执行《四川省煤矿瓦斯抽采达标评判细则》的规定,各矿井必须建立瓦斯抽采达标自评价工作体系,在编制生产发展规划和年度生产计划时,必须同时组织编制相应的瓦斯抽采达标规划和年度实施计划,确保“抽掘采平衡”,并建立健全专业的瓦斯抽采机构,配备足够的瓦斯抽采工和至少1名煤矿主体专业的专职工程技术人员负责瓦斯抽采工作。
工作面和掘进条带瓦斯抽采达标评判,必须对瓦斯抽采的基础条件和抽采效果进行评判,编制瓦斯抽采达标评判报告,并由矿井技术负责人和主要负责人批准。瓦斯抽采达标评判必须在基础条件达标的基础上,再对抽采效果是否达标进行评判,基础条件不达标不得进行瓦斯抽采效果达标评判。
4.1 瓦斯抽采达标评判基础条件
(一)瓦斯抽采系统的建设和运行情况;
(二)瓦斯抽采规划和年度计划情况;
(三)瓦斯抽采达标工艺设计、采掘工作面瓦斯抽采设计情况及瓦斯抽采工程完成情况;
(四)瓦斯抽采工程竣工验收资料及处理情况;
(五)建立矿井瓦斯抽采达标自评价体系和瓦斯抽采管理制度情况;
(六)矿井瓦斯抽采计量系统情况;
(七)抽采效果评判现场测试机构人员和设备装备情况;
(八)矿井瓦斯抽采能力和矿井瓦斯抽采率达标情况;
(九)开采保护层的对保护层保护效果考察情况。
4.2 抽采钻孔控制范围评价
(一)采煤工作面抽采钻孔最小控制范围
预抽区段煤层瓦斯的抽采钻孔应当控制区段内的整个开采块段、两侧回采巷道及其外侧一定范围内的煤层。要求钻孔控制回采巷道外侧的范围是:倾斜、急倾斜煤层巷道上帮轮廓线外至少20m,下帮至少10m;其他为巷道两侧轮廓线外至少各15m。
(二)掘进工作面区域条带抽采钻孔最小控制范围
倾斜、急倾斜煤层抽采钻孔应控制煤层巷道轮廓线外上帮至少20m,下帮至少10m;其他为巷道轮廓线外两侧各至少15m(以上所述的钻孔控制范围均为沿层面的距离,以下同)。
4.3钻孔抽采时间及均衡性评价
㈠抽采时间及均衡性评价方法
将工作面区域抽采钻孔预抽时间差异系数小于10%的区域划为一个评价单元,并对同一评价单元的瓦斯抽采量进行单独计量,统计钻孔累计抽采瓦斯纯量。预抽时间差异系数计算方法见下式:

式中:
η——预抽时间差异系数,%;
Tmax ——预抽时间最长钻孔的抽采天数,d;
Tmin——预抽时间最短钻孔的抽采天数,d。
㈡抽采时间及均衡性评价
若工作面评价区域(单元)内预抽钻孔抽采时间同时满足上式的要求,则评价区域(单元)抽采时间及均衡性达标,否则应继续抽采或采取其他补充措施。
只有评价区域(单元)内抽采钻孔抽采时间及其均衡性达标,方可进行下一步区域抽采达标的评价。
4.4评价参数测点布置要求
(一)采煤工作面测点布置
评价参数测点应布置于所在部位抽采钻孔密度较小、孔间距较大、抽采时间较短的位置,并尽可能远离测试点周围的各抽采钻孔或尽可能与周围抽采钻孔保持等距离,且避开采掘巷道的排放范围和工作面的抽采超前距。在地质构造复杂区域适当增加检验测试点。
评价参数测试孔优先采用穿层钻孔的布孔方式,若穿层钻孔布孔困难,亦可采用顺层钻孔的考察方式,即在煤巷掘进工作面施工顺层测试孔,在不同的深度取样、封孔测压考察,但必须满足测点数目和布孔均匀程度要求。评价参数测试点应当符合下列要求:
对预抽区段煤层瓦斯及预抽回采区域煤层瓦抽采达标评价时,若评价单元宽度未超过120m,则沿评价单元长度方向每间隔30~50m至少布置1个测试点;若评价单元宽度超过120m时,则在评价单元长度方向上每间隔30~50m,至少在评价单元宽度方向上布置2个测试点。当评价单元抽采钻孔在回采区域和煤巷条带的布置方式或参数不同时,应分别进行评价,测点布置见图4-1。

图4-1 预抽煤层测点布置示意图
(二)掘进工作面测点布置
评价参数测点应布置于所在部位抽采钻孔密度较小、孔间距较大、抽采时间较短的位置,并尽可能远离测试点周围的各抽采钻孔或尽可能与周围抽采钻孔保持等距离,且避开采掘巷道的排放范围和工作面的抽采超前距。在地质构造复杂区域适当增加检验测试点。
评价参数测试孔优先采用穿层钻孔的布孔方式,若穿层钻孔布孔困难,亦可采用顺层钻孔的考察方式,即在煤巷掘进工作面施工顺层测试孔,在不同的深度取样、封孔测压考察,但必须满足测点数目和布孔均匀程度要求。
评价参数测试点布置应当符合下列要求:
⑴对穿层钻孔或顺层平行钻孔抽采煤巷条带煤层瓦斯区域抽采效果评价时,在煤巷条带每间隔30~50m至少布置1个评价参数测试点,且条带预抽区域四周边缘内侧2~4m内至少布置一个测点,其他测试点应分散、均匀布置于穿层条带预抽钻孔控制区域内,测试点布置示意图见图4-2所示。


图4-2 穿层或顺层平行钻孔抽采达标评价测点布置示意图
⑵对顺层钻孔抽采煤巷条带煤层瓦斯的区域采效果评价时,在煤巷条带每间隔20~30m至少布置1个评价参数测试点,且每个评价区域不得少于3个测试点,测试点布置示意图见图4-3所示。

图4-3  顺层扇形钻孔预抽煤巷条带抽采达标评价测点布置示意图
4.5 抽采达标评价
(一)采煤工作面抽采达标评价
采煤工作面区域抽采达标评价参数主要有煤层残余瓦斯压力、煤层残余瓦斯含量。评价参数指标可依据实际的直接测定值,也可以根据预抽前的瓦斯含量及抽、排瓦斯量等参数间接法计算的残余瓦斯含量值。另外,检验期间还应当观察、记录在煤层中进行钻孔等作业时发生的喷孔、顶钻及其他突出预兆。
对瓦斯涌出量主要来自于开采层的采煤工作面,评价范围内煤的可解吸瓦斯量满足表4-1规定的指标,判定采煤工作面评价范围瓦斯抽采效果达标。



表4-1  采煤工作面回采前煤的可解吸瓦斯量应达到的指标
工作面日产量(t)    可解吸瓦斯量(m 3/t)
≤1000    ≤8
1001~2500    ≤7
2501~4000    ≤6
4001~6000    ≤5.5
6001~8000    ≤5
8001~10000    ≤4.5
>10000    ≤4
对瓦斯涌出量主要来自于邻近层或围岩的采煤工作面,计算的瓦斯抽采率满足表4-2规定时,其瓦斯抽采效果判定为达标。
表4-2  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
(二)掘进工作面抽采达标评价
对满足条件的评价单元(区域),按要求布置评价参数测试点,当评价单元(区域)内所有测试点实测煤层残余瓦斯压力或残余瓦斯含量均低于表4-3中的临界值,且在评价参数测定时无其他明显动力现象发生,则煤巷掘进条带评价单元(区域)区域抽采达标。
若任何一个测试点的指标测定值达到或超过了表4-3,或测定期间在煤层中进行钻孔等作业时发生的喷孔、顶钻及其他突出预兆,则此测试点周围半径100m内的抽采区域均判定抽采效果未达标,抽采措施无效。即先以每个测定值达到或超过了临界值或有明显突出预兆的点为圆心画半径为100m的圆,则所有落在圆内的被检验区域全部判定为抽采效果无效,而只有那些没有落在任何一个圆内的区域方可判定为预抽效果有效。



表4-3 煤层残余瓦斯压力和残余瓦斯含量进行抽采效果评价指标临界值
残余瓦斯压力P(MPa)    残余瓦斯含量W(m3/t)    抽采评价结论
P﹤0.74    W﹤6    抽采达标
除上述情况以外的其他情况    抽采未达标
用直接测定参数或明显涌出预兆评价预抽煤层瓦斯区域抽采效果达标示意图如图4-4所示:

图4-4用直接测定参数或明显突出预兆评价煤巷掘进区域抽采达标示意图
煤巷掘进条带评价单元(区域)区域抽采未达标,则应继续抽采或采取其他补充措施。抽采未达标前,严禁进行任何采掘活动。
4.6  抽采达标报告编制内容
前提条件:达到基本条件才能进行抽采达标平价。
根据《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》的要求和现场实际情况,区域抽采效检及抽采达标评价报告的编制内容如下:
1、工作面概况
(1)采区概况
①采区所处位置及其顶底板情况
②采区储量、区段划分、服务年限
(2)工作面概况
(3)工作面煤与瓦斯突出动力现象
(4)瓦斯涌出量
(5)突出危险性预测(效果检验)指标
(6)煤层厚度
(7)地质构造和薄煤带
 (8)抽采达标评判前提条件和抽采基础条件评价分析
2、工作面抽放工程施工情况
(1)工作面抽放工程
①施工概况
②钻孔施工工程量
(2)工作面抽放情况
3、工作面瓦斯抽采达标评判
(1)效果评判的依据
(2)抽采钻孔有效控制范围
(3)抽采钻孔布孔均匀程度
(4)抽采瓦斯效果评判指标测定
4、结论和建议












    5、矿井瓦斯超限分级管控
按煤矿安全监控系统报警分为四级,即:零级报警、一级报警、二级报警、三级报警。根据各阶段监控系统的报警级别,必须采取如下针对性措施。
表5-1 瓦斯超限分级管控标准与处置措施
管控级别    划分标准    采取措施
零级报警    瓦斯浓度超限或主要通风机停止运行时间不超过1分钟    1、矿监控中心、调度室值班员、现场瓦检员和班组长第一时间通知井下瓦斯超限地点及可能影响区域停止作业;切断电源,撤出人员并设置警戒;带班矿领导、瓦检员及时查明瓦斯超限原因,采取措施进行处置,并将处置情况向矿调度室汇报。
2、矿监控中心、调度室值班员通过电话、短信通知矿调度室值班主任、矿值班领导、矿总工程师、安全副矿长、矿长和攀煤公司调度室。
3、攀煤公司调度室向公司通防部长、通风副总工、总工程师汇报。
4、待现场瓦斯超限处置完毕2个工作日内,矿总工程师或安全副矿长组织进行追查,并将追查处理报告报攀煤公司。
一级报警    瓦斯浓度超限时间超过1分钟(含)少于30分钟或主要通风机停止运行时间超过1分钟(含)少于10分钟    
1、矿监控中心、调度室值班员、现场瓦检员和班组长第一时间通知井下瓦斯超限地点及可能影响区域停止作业;切断电源,撤出人员并设置警戒;带班矿领导、瓦检员及时查明瓦斯超限原因,采取措施进行处置,并将处置情况向矿调度室汇报。
2、矿监控中心、调度室值班员通过电话、短信通知矿调度室值班主任、矿值班领导、矿总工程师、安全副矿长(主要通风机停运的通知机电科长、机电副矿长)、矿长和攀煤公司调度室。根据现场瓦斯超限处置进展情况,矿调度室请示矿总工程师,在确认已断电,撤人及回风侧岗哨站好的情况下,可由瓦检员控制风量排放瓦斯。
3、攀煤公司调度室向公司通防部长、通风副总工、总工程师汇报。
4、待现场瓦斯超限处置完毕2个工作日内,矿总工程师或安全副矿长组织进行追查,并将追查处理报告报攀煤公司。


二级报警    瓦斯浓度超限时间超过30分钟(含)少于60分钟或主要通风机停止运行时间超过10分钟(含)少于30分钟    1、矿监控中心、调度室值班员、现场瓦检员和班组长第一时间通知井下瓦斯超限地点及可能影响区域停止作业;切断电源,撤出人员并设置警戒;带班矿领导、瓦检员及时查明瓦斯超限原因,采取措施进行处置,并将处置情况向矿调度室汇报。
2、矿监控中心、调度室值班员通过电话、短信通知矿调度室值班主任、矿值班领导、矿总工程师、安全副矿长(主要通风机停运的通知机电科长、机电副矿长)、矿长和攀煤公司调度室。根据现场瓦斯超限处置进展情况,矿通防科必须编制排放瓦斯措施,经通防部长审查,总工程师批准,并由矿总工程师指挥,通防队队长(或副队长)现场负责进行排放。
3、攀煤公司调度室及时通知公司通风部长、通风副总工、总工程师、安全副总经理(主要风机停运的通知机电部长、机电副总工)。
4、待现场瓦斯超限处置完毕5个工作日内,公司总工程师或安全副总经理组织进行追查,并将追查处理报告报川煤集团和市安全监管部门。
三级报警    瓦斯浓度超限时间超过60分钟或瓦斯传感器值大于等于3%;主要通风机停止运行时间超过30分钟    1、矿监控中心、调度室值班员、现场瓦检员和班组长第一时间通知井下瓦斯超限地点及可能影响区域停止作业;切断电源,撤出人员并设置警戒;带班矿领导、瓦检员及时查明瓦斯超限原因,采取措施进行处置,并将处置情况向矿调度室汇报。
2、矿监控中心、调度室值班员通过电话、短信通知矿调度室值班主任、矿值班领导、矿总工程师、安全副矿长(主要通风机停运的通知机电科长、机电副矿长)、矿长和攀煤公司调度室。根据现场瓦斯超限处置进展情况,由矿总工程师组织编制专门的排放瓦斯措施,负责安排并指挥救护队员戴机入井排放
3、攀煤公司调度室及时通知公司通风部长、通风副总工、总工程师、安全副总经理(主要风机停运的通知机电部长、机电副总工)、总经理,并向市安全监管部门、煤监分局汇报。
4、带现场瓦斯超限处置完毕7个工作日内,公司总工程师或安全副总经理请示市安全监管部门、煤监分局共同组织追查,并将追查处理报告报川煤集团和市安全监管部门、煤监分局。


6 通风系统可靠性与质量标准
1)各矿的风险管控应符合如下要求;
a.建立矿长、分管负责人安全风险定期检查分析工作机制,检查安全风险管控措施落实情况,评估管控效果,完善管控措施。
b.建立安全风险辨识评估结果应用机制,将安全风险辨识评估结果应用于指导生产计划、作业规程、操作规程、灾害预防与处理计划、应急救援预案以及安全技术措施等技术文件的编制和完善;
c.重大安全风险有专门的管控方案,管控责任明确,人员、资金有保障。
2)各矿在通风系统可靠性方面,严禁同1条巷道用设施隔开作为采掘面的进、回风。实测煤层瓦斯含量>6m3/t的采、掘面应采用独立回风系统。使用时间大于1个月的风门或密封设施不得采用木板制做。矿井通风系统必须达到如下要求。
(1)矿井通风方式、方法符合《煤矿井工开采通风技术条件》(AQ1028,以下简称AQ1028)规定。矿井安装2套同等能力的主要通风机装置,1用1备;反风设施完好,反风效果符合《煤矿安全规程》规定;
(2)矿井风量计算准确,风量分配合理,井下作业地点实际供风量不小于所需风量;矿井通风系统阻力合理。
3)各矿井的局部通风必须符合如下要求。
(1)掘进巷道通风方式、方法符合《煤矿安全规程》规定,每一掘进巷道均有局部通风设计,选择合适的局部通风机和匹配的风筒;
(2)局部通风机安装、供电、闭锁功能、检修、试验等符合《煤矿安全规程》规定;
(3)局部通风机无循环风。
4)各矿的通风设施应按规定及时构筑;设施可靠,利于通风系统调控;设施位置合理,墙体周边掏槽符合规定,与围岩填实接严不漏风。

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