2024年”一矿一策、一面一策“瓦斯综合治理方案
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1、2024年“一矿一策、一面一策”瓦斯综合治理方案一、矿井概况矿井简介 隶属陕西 矿业有限公司,系省属国有重点煤炭企业,证照齐全。矿区面积16.6718km2,开采3#煤层,设计生产能力90万t/a,属于煤与瓦斯突出矿井。矿井位置与交通 位于陕西省 市东北约48km的黄河西岸,行政区划隶属陕西省 市 镇管辖。距西(安)候(马)铁路线约18km,距浩吉铁路线约6km,距108国道约18km,距韩(城)宜(川)公路约3km,乡(山西乡宁)韩(城)公路从井田穿过。陕西省沿黄公路从井田东边界通过,交通条件十分便捷。煤层赋存3#煤层位于山西组中下部,上距2#煤层平均间距14.47m,下距山西组底界平均17
2、.76m。其中2#煤层为局部可采煤层,3#煤层为主要可采的厚煤层。矿井3#煤埋深172730mm,煤层底板标高169378m,平均煤厚6.13m;三采区3#煤层煤厚变化从5.17.0m,平均5.91m,煤层底板标高223255m;四采区3#煤层煤厚变化从3.858.40m,平均6.47m,煤层底板标高200300m。矿井瓦斯等级鉴定、煤尘爆炸、煤层自燃情况2017年9月,经中煤科工集团重庆研究院鉴定, 为煤与瓦斯突出矿井,2023年矿井绝对瓦斯涌出量为114.91m3/min,相对瓦斯涌出量为60.88m3/t。根据鉴定, 3#煤层有煤尘爆炸危险性,煤尘爆炸性指数14.64%,自燃发火倾向为类
3、,属不易自燃,最短自然发火期79天。矿井通风能力、抽采能力现状1.矿井通风能力现状矿井的通风方式为分区式,通风方法为抽出式,有三个进风井,两个回风井(由主斜井、副斜井及南翼进风井进风,回风斜井、回风立井回风)。矿井配备两套主要通风机,其中:北区配备一套轴流式对旋通风机,配套电机功率2500kW,目前排风量11210m3/min。南区配备一套轴流式对旋通风机,配套电机功率2630kW,目前排风量9101m3/min。矿井总进风量20261m3/min,矿井总回风量19932m3/min,有效风量19096m3/min,有效风量率94.25,等积孔7.89m2。2.矿井抽采能力现状矿井建有3套地面
4、永久瓦斯抽放系统,抽放泵电机功率800kW,额定流量500m3/min;服务类型:、系统抽放泵服务本煤层、高位裂隙抽采,系统抽放泵服务采空区抽采,各套系统独立,全面实现“分源、分压”抽采,系统运行平稳。矿井建有一座地面瓦斯发电厂,分别安装14台700kW、1台1200kW的发电机组,总装机容量11000kW。2023年全年完成瓦斯抽采量3930万m3,瓦斯发电量5079万度。3.矿井安全监测监控系统矿井安装有KJ66X型安全监测监控系统,并与 矿业公司、渭南市应急局、陕西 股份有限公司、国家矿山安全监察局陕西局实现联网,在调度室安设有安全监控系统显示终端,系统运行正常。中心站双机热备,配备不间
5、断电源,确保监测系统稳定可靠运转。井下各地点根据煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范(AQ1029-2019)要求,设置有甲烷、一氧化碳、二氧化碳、风速、风向、温度、负压、液位、风门开关、设备开停以及瓦斯抽采计量等各类传感器,对全矿生产作业的各个地点进行实时监测。按照规定要求,每6个月使用标准气样和空气样对甲烷传感器进行调校,至少每15天进行一次瓦斯电闭锁试验、风电闭锁试验。二、2024年“一矿一策”瓦斯综合治理方案2024年瓦斯治理思路2024年矿井瓦斯治理工作的总体思路是坚持“安全第一,预防为主,综合治理”的总体方针,以瓦斯治理为核心,以“三零”目标为导向,坚持理念引领、技术创新、装备保
6、障、过程管控、整体协调的瓦斯治理体系,深入开展瓦斯抽采“四化”建设,强化矿井瓦斯治理主体责任和部室联动机制,强化“五项职责”,考核“四项指标”,规范各类“通风及灾害智能化管控平台”应用,建立适合我矿特点的“一矿一策、一面一策”瓦斯综合治理方案,全面提升矿井瓦斯治理、管理水平。矿井瓦斯治理技术方案矿井三、四采区均采用顺层钻孔预抽区段、回采区域、煤巷条带煤层瓦斯,穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯作为区域防突措施,回采过程中采用高位钻孔、上隅角压管抽采采空区瓦斯,确保工作面采掘作业前抽采达标,矿井瓦斯抽采率达标,杜绝瓦斯事故,消除突出伤人事故,实现瓦斯零事故(实测f0.3、0.3f0.5且埋深大于500
7、m、0.5f0.8且埋深大于600m、埋深大于700m、煤巷条带位于开采应力集中区、煤层瓦斯压力P1.5MPa或者瓦斯含量W15m/t的区域,不得将顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯作为区域防突措施)采掘工作面区域防突措施效果检验指标采用直接测定残余瓦斯含量指标,按照防治煤与瓦斯突出细则中确定临界值执行,具体见下表:瓦斯含量W/(m/t)区域类别W8(构造带6)无突出危险区除上述情况以外的其他情况突出危险区采掘工作面采用工作面预测的方法结合工作面瓦斯涌出动态变化等进行连续性区域验证,临界值见工作面突出危险性预测。由于矿井四采区指标正在考察,考察结束前参考防治煤与瓦斯突出细则及 3#煤层突出危险性区域
8、预测瓦斯含量临界值及局部预测敏感指标考察报告执行,具体见下表: 指 标危险性钻屑量S(kg/m)钻屑瓦斯指标h2 (Pa)无突出危险6.0180有突出危险除上述情况以外的其他情况采掘工作面采用94mm的排放钻孔,在地质条件变化剧烈地带采用42mm的钻孔,终孔间距根据具体考察结果确定,确定前参照 顺层钻孔抽采半径及超前排放有效影响半径考察报告执行,根据报告结果94mm排放钻孔有效排放半径0.8m。掘进工作面控制前方15m,两侧轮廓线外5m范围,采煤工作面控制整个工作面及煤层全厚,前方10m范围。当采
9、取了超前排放钻孔工作面防突措施,并经过不小于8个小时的排放后,必须进行效果检验,效果检验钻孔与区域验证钻孔布孔、临界值一致。2024年继续与中煤科工集团重庆研究院开展技术合作,充分发挥中煤科工集团重庆研究院的科研和技术优势,严格按照防治煤与瓦斯突出细则的要求认真落实两个“四位一体”综合防突措施,加强过程管理,确保措施执行到位,防突预测和效果检验准确可靠。揭煤工作面区域验证、揭煤验证临界值按照下表执行:煤样h2指标临界值(Pa)干煤样200湿煤样1602024年采掘作业工艺及生产布局1.2024年采掘作业工艺采煤工艺:根据生产接续计划,2024年回采3307-2采面及4302采面。3307-2采
10、面、4302采面采用走向长壁后退式综合机械化放顶煤采煤方法,全部垮落法管理顶板。掘进工艺:煤巷沿3#煤层顶板采用综掘工艺掘进,掘进工作面主要采用锚网梁支护或金支、锚喷支护。2.2024年生产布局按照采掘接续安排,2024年同时作业的采煤工作面1个,三、四采区同时掘进的煤巷分别不大于2个,符合煤矿安全规程规定。2024年矿井瓦斯治理工作目标1.实现“三零”目标,即瓦斯零超限,煤层零突出,“一通三防”零事故。2.实现抽采达标。矿井、采面瓦斯抽采率达到40%以上,采掘工作面采掘前实现抽采达标。3.完成抽采瓦斯量3200万m3,抽采钻孔量50万m,瓦斯利用量2025万m3瓦斯发电量4700万度。地面泵
11、站瓦斯抽采浓度(III系统)25%以上。4.矿井通风安全生产标准化通过一级标准验收。三、2024年“一面一策”瓦斯综合治理方案采煤工作面瓦斯综合治理方案1.瓦斯治理要求采煤工作面灾害治理期间取煤样,进行原始瓦斯含量测定,以便掌握采面的瓦斯分布情况,为瓦斯治理提供可靠数据支撑。严格执行两个“四位一体”综合防突措施。采煤工作面施工顺层钻孔对煤层瓦斯进行抽采,钻孔严格按照设计施工,深度、角度等参数符合设计要求,空白区域及时补孔。采煤工作面采用残余瓦斯含量WCY对区域防突措施进行效果检验,必须依据实际的直接测定值。采煤工作面回采前必须实现经区域防突措施效果检验合格,且抽采达标评判后,方可回采。采煤工作
12、面严格按照钻屑瓦斯解吸指标法进行连续性区域验证。利用回风顺槽施工定向钻场,采用顶板大直径定向长钻孔进行高位裂隙瓦斯抽采,配合采空区压管抽采上隅角瓦斯。上、下隅角及时移架放顶,顶板坚硬完整难以自行垮落时,执行超前预裂强制放顶措施。严格落实采煤工作面顶板管理制度、措施,及时移架,防止工作面片帮漏顶。严格落实“一通三防”各类设施保护、瓦斯治理措施。2.2024年采煤工作面瓦斯治理方案3307-2综采工作面工作面简介3307-2综采工作面,切眼宽度179m,可采长度850m,煤层平均煤厚4.7m,采面可采储量97.3万t,瓦斯储量966.83万m。通风系统3307-2综采工作面采用“U”型通风系统,3
13、307-2进顺进风,3307-2回顺回风,3307-2综采工作面正常回采期间计划配风2000m3/min,风量可根据瓦斯涌出量作适当调整。图3.1 3307-2采面通风系统示意图原始瓦斯含量3307-2综采工作面实测最大原始瓦斯含量9.1550m3/t。瓦斯抽采钻孔施工情况3307-2综采工作面设计五个抽采单元。一单元钻孔在中央辅助运输巷施工,控制3307-2综采工作面自中央辅助运输大巷以西183m、走向200m范围;二、三、四单元钻孔在3307-2回风顺槽施工,控制3307-2综采工作面自中央辅助运输大巷以西150853m段、走向200m范围;五单元钻孔在原西边界巷施工,控制3307-2综采
14、工作面自中央辅助运输大巷以西793918m段、走向200m范围。图3.2 3307-2采面抽采钻孔示意图2023年4-6月对3307-2采面第、单元进行抽采达标评判及区域防突措施效果检验,共计施工61个区域效检钻孔,实测最大残余瓦斯含量5.77m/t,瓦斯抽采量506.62万m,2023年8月已抽采达标,目前正在回采。瓦斯综合治理方案3307-2综采工作面采用风排+抽采的方法综合治理瓦斯。具体如下:a.风排治理3307-2综采工作面正常回采期间计划配风量1800m3/min,回采期间预计最大瓦斯涌出量为4.3m/min。b.本煤层抽采利用3307-2回顺施工的钻孔进行采前预抽,抽采达标后随着回
15、采持续抽采。c.采空区压管抽采随着工作面推采,利用3307-2回顺上隅角压管进行采空区瓦斯抽采。3.3 3310采面采空区压管抽采示意图d.高位裂隙抽采(顶板大直径定向长钻孔)在3307-2回顺施工2个钻场,向3307-2采面顶板裂隙带施工203mm大直径定向长钻孔,每个钻场6个,共计12个定向钻孔,用于治理采面上隅角、采空区瓦斯。图3.4 3307-2采面高位裂隙抽采示意图e.工作面排放孔当工作面煤体瓦斯偏大或区域验证(局部预测)指标超限时,施工超前钻孔排放瓦斯,钻孔布置按照 顺层钻孔抽采半径及超前排放有效影响半径考察报告中确定的排放半径及工作面实际煤厚进行设计,超前排放钻孔排放时间不小于8
16、小时。图3.5 3307-2采面排放钻孔示意图f.区域验证3307-2综采工作面采用连续性区域验证,验证钻孔直径42mm,下排孔开孔位置距底板1.0m,孔深9m,距进顺11.5m开始施工,每隔13m布置一个验证钻孔,方位角90,倾角0,共13个孔;上排钻孔开孔位置距底板1.6m,孔深10m,距进顺30m处开始施工,每隔30m布置一个验证钻孔,方位角90,倾角+20(开孔位置及倾角可根据工作面煤厚情况适当调整),共5个孔,区域验证范围为工作面前方9m。所有钻孔尽量布置于煤壁软分层中,钻孔布置图如下:3307-2采煤工作面回采期间若煤厚大于5m时,区域验证钻孔上下两排18个钻孔正常施工;3307-
17、2采煤工作面回采期间若煤厚小于5m时,区域验证钻孔仅施工下排13个钻孔。4302综采工作面工作面简介4302综采工作面,切眼宽度165m,顺槽设计长度为1237m,煤层平均煤厚5.8m,采面可采储量151.1万t,瓦斯储量1662.1万m。通风系统4302综采工作面采用“U”型通风系统,4302进顺进风,4302回顺回风,4302综采工作面正常回采期间计划配风2000m3/min,风量可根据瓦斯涌出量做适当调整。原始瓦斯含量4302综采工作面实测最大原始瓦斯含量11.43m3/t。瓦斯抽采钻孔施工情况4302综采工作面设计五个抽采单元,钻孔布置按照 顺层钻孔抽采半径及超前排放有效影响半径考察报
18、告抽采180天半径3.3m进行设计。所有钻孔于2022年11月开始在4302回风顺槽向4304回风顺槽施工,于2023年5月施工完毕,控制4302回采区域、4302进风顺槽及4304回风顺槽巷道西侧轮廓线外20m范围,钻孔正常抽采中,预计2024年4月抽采达标。图3.6 4302综采工作面抽采钻孔竣工图瓦斯综合治理方案4302综采工作面采用风排+抽采的方法综合治理瓦斯。具体如下:a.风排治理4302综采工作面正常回采期间计划配风量2000m3/min,回风流瓦斯浓度控制在0.22%左右,风排瓦斯量在4.4m3/min左右。b.本煤层抽采利用4302回风顺槽施工的钻孔进行采前预抽,抽采达标后随着
19、回采持续抽采。c.采空区压管抽采随着工作面推采,利用4302回顺上隅角压管进行采空区瓦斯抽采。d.高位裂隙抽采(顶板大直径定向长钻孔)在4302回顺施工2个钻场,第一个钻场在距巷口50m处施工,第二个钻场在距巷口620m处施工,向4302采面顶板裂隙带施工203mm大直径定向长钻孔,每个钻场6个,共计12个定向钻孔,用于治理采面上隅角、采空区瓦斯。e.工作面排放孔当工作面煤体瓦斯偏大或区域验证(局部预测)指标超限时,施工超前钻孔排放瓦斯,钻孔布置按照 顺层钻孔抽采半径及超前排放有效影响半径考察报告中确定的排放半径及工作面实际煤厚进行设计,超前排放钻孔排放时间不小于8小时。图3.7 4302采面
20、排放钻孔示意图d.区域验证4302综采工作面采用连续性区域验证,验证钻孔直径42mm,下排孔开孔位置距底板1.0m,孔深9m,距进顺12.5m开始施工,每隔12.5m布置一个验证钻孔,方位角180,倾角0,共12个孔;上排钻孔从距进顺20m处开始施工,钻孔开孔位置距底板1.6m,孔深10m,距进顺30m处开始施工,每隔30m布置一个验证钻孔,方位角180,倾角+20(开孔位置及倾角可根据工作面煤厚情况适当调整),共5个孔,区域验证范围为工作面前方9m。所有钻孔尽量布置于煤壁软分层中,钻孔布置图如下:4302采煤工作面回采期间若煤厚大于5m时,区域验证钻孔上下两排17个钻孔正常施工;4302采煤
21、工作面回采期间若煤厚小于5m时,区域验证钻孔仅施工下排12个钻孔。掘进工作面瓦斯综合治理方案1.瓦斯治理要求煤巷掘进工作面开工前按照区域综合防突措施先行、局部综合防突措施补充的原则,编制专项防突设计、措施。煤巷掘进工作面需进行灾害治理时,必须随着掘进及时延伸抽采管路。煤巷掘进区域灾害治理前,测定煤层原始瓦斯含量,为抽采达标评判提供依据。煤巷掘进工作面必须经区域防突措施效果检验合格且抽采达标后,方可给定允许进尺,掘进作业预留有不小于20m的区域防突措施超前距。掘进工作面遇到喷孔、顶钻等明显突出预兆,或区域效果检验指标超限时,立即停止作业,必须采取区域防突措施。掘进工作面区域验证(工作面突出危险性
22、预测)指标超限时必须立即停止作业,执行超前排放钻孔或超前预抽钻孔等工作面防突措施。掘进工作面必须保证风量充足,无循环风。2.2024年掘进工作面瓦斯治理方案2.1 煤巷掘进工作面瓦斯治理方案2024年计划煤巷掘进工作面分别为:北翼辅助运输巷(东)、4305回风斜巷、北翼辅助运输巷(西)、四采区底板回风斜巷、4301进风顺槽(南)、4303回风顺槽(南)、四采区边界回风巷、4304回风顺槽(北)、4301进风顺槽(北)、4303回风顺槽(北)、4304回风斜巷;揭煤工作面1个,为:北翼辅助运输巷回风斜巷。局部通风方案掘进工作面计划选用两台255KW(一台运行,一台备用)轴流对旋式局部通风机,配备
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