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1、合同编号 报告编号 库尔勒金川矿业有限公司金川煤矿W8203工作面瓦斯治理方案中煤科工集团重庆研究院有限公司二一四年三月库尔勒金川矿业有限公司金川煤矿W8203工作面瓦斯治理方案报告编制人： 项目负责人：报告审核人：报告审批人：中煤科工集团重庆研究院有限公司二一四年三月目 录1 前 言12 矿井及工作面基本概况22.1 矿井概况22.2 W8203工作面概况73 抽采系统现状104 工作面瓦斯涌出规律及来源分析124.1 工作面瓦斯涌出规律124.2 工作面瓦斯来源分析165 泵站能力考察195.1 管网阻力计算195.2 抽采瓦斯泵流量计算205.3 抽采瓦斯泵压力计算205.4 抽采瓦斯泵
2、工况状态下的流量216 工作面瓦斯治理措施226.1 顶板走向钻孔抽采226.2 上隅角插管瓦斯抽采256.3 煤柱为5m时工作面瓦斯治理措施266.4 瓦斯涌出治理其它常规方法277 建议29附件 组织保障及安全技术措施301 前 言瓦斯赋存、涌出和防治技术的研究一直是我国煤矿，特别是高瓦斯和突出矿井的重要课题。近年来，随着开采深度的延深及开采强度的加大，矿井的瓦斯问题也日益突出。由于对瓦斯异常涌出及局部积聚疏于防范，瓦斯爆炸事故时有发生，因此，在瓦斯矿井采取相应的瓦斯治理措施势在必行。金川煤矿隶属兵团第二师管辖。矿井设计生产能力为60万t/a，经技术改造现核定生产能力为180万t/a。金川
3、煤矿W8203工作面开采煤层为8-2+3+4煤层，回风巷长1593.5m，运输巷长1534.5m，截止至2013年11月22日，回风巷已回采177.1m，运输巷已回采172.4m。在工作面回采过程中上隅角瓦斯超限频繁，严重影响了矿井的正常生产，也给矿井的安全带来了极大隐患。为此，金川煤矿委托中煤科工集团重庆研究院有限公司（以下简称“重庆煤科院”）开展金川煤矿W8203回采工作面瓦斯治理工作。我院工作人员在搜集分析矿井资料、现场调研的基础上按照有关规范编制了W8203回采工作面的瓦斯治理方案。编制方案主要依据：（1）煤矿安全规程（2011）国家安全生产监督管理总局；（2）煤矿瓦斯抽采规范（AQ
4、1027-2006）国家安全生产监督管理总局；（3）煤矿瓦斯抽采达标暂行规定（2011）国家安全生产监督管理局；（4）煤矿瓦斯抽采工程设计规范（2009）中华人民共和国住房和城乡建设部、中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局；（5）新疆巴州（金川矿业有限公司）塔什店二井田煤矿初步设计（代可研）（2002）煤炭工业部乌鲁木齐设计研究院；（6）W8203综放工作面回采作业规程（2013）吉林中煤金川项目部；（7）库尔勒金川矿业有限公司采掘工程平面图（2013.11）库尔勒金川矿业有限公司金川煤矿；（8）金川矿业有限公司矿井通风系统图（2013.10）库尔勒金川矿业有限公司金川煤矿；（9）金川煤矿提
5、供的其他资料等。2 矿井及工作面基本概况2.1 矿井概况2.1.1 位置与交通金川煤矿位于库尔勒市北30km处，东北距焉耆47km。地理坐标：东经860915861332；经纬415301415417。南疆铁路及乌喀公路均从塔什店镇通过，塔什店镇至塔什店煤矿有柏油公路相通，塔什店煤矿至金川煤矿有简易公路相通，交通便利，如图2-1所示。图2-1 金川煤矿地理位置图2.1.2 地质构造金川煤矿位于霍拉山和库鲁特塔格两山之间的锐角顶部，地势东西高，中间低，北高南低，海拔标高一般在+1160+1200m之间，平均+1170m。区内出露的地层有下元古界、石炭系、三迭系、侏罗系、第三系和第四系。金川煤矿主
6、要地层由老至新分述如下：（1）侏罗纪（J）分布于塔什店及哈满沟一带，可分为下统哈满沟组（J1h）、中统塔什店组（J2ts），与下伏三迭统小泉沟群呈整合接触关系。侏罗系下统哈满沟组（J1h）：出露与哈满沟地区，岩性以砂砾岩、砂岩、泥岩为主，含11、12、13煤组，厚104266m。侏罗系中统塔什店组（J2ts）：分布于哈满沟及塔什店一带，岩性主要为砂砾岩、泥岩和煤层等。本组为塔什店地区主要含煤地层，共含煤层10组，从上而下编号为110号。地层总厚度322.9502.8m，与下伏侏罗系下统哈满沟组呈整合接触。（2）第三系（R）主要分布于塔什店以北至哈满沟一带，与下伏侏罗系呈超复不整合接触。下第三系
7、渐新统至上第三系中新统桃树园组（E3-N1）t：岩性为砖红色砂砾岩、砂岩，全区发育，层位比较稳定，厚度35208m。上第三系上新统葡萄沟组（N2p）：岩性为土黄色浅褐色泥岩，夹薄层粉砂岩及砂岩，厚度180278m，西北部较薄，东南部较厚，整合于桃树园组之上或超复在其他老地层之上。（3）第四系（Q）下更新统西域组（Qfajx）：主要分布于测区东部的倾斜台地上，岩性为砾岩，夹有粗粒砂岩，厚度28175m，与下伏第三系葡萄沟组为平行整合接触关系。中更新统与乌苏群（Q2plws）：在哈满沟、千间房有小面积出露，岩性为洪积砾岩层，一般厚36m。上更新统新疆群（Q3plxn）:区内出露广泛，为洪积砂砾石层
8、，厚35m。上更新统全新统（Q3-4）：区内分布广泛，为洪积砂砾石层，厚度4m左右。全新统（Q4）：按成因分为冲洪积相砂砾石层、洪积相砂砾石层、风积相砂层。金川煤矿位于塔什店北向斜北翼，侏罗系中统，隐伏于F2逆断层上盘下元古界兴地塔格群推复之下。呈较缓的简单单斜构造，主要构造叙述如下：（1）塔什店北向斜：分别由侏罗系和第三系两个不同时期的向斜重叠而成，侏罗系向斜轴线近东西展布，第三系向斜轴线向南西稍有偏移，与侏罗系向斜轴线夹角度1020。侏罗系向斜北翼西陡东缓，倾角1131。（2）F2逆掩断层：西起哈满沟，呈弯曲弧状，沿东西向纵贯井田西部和中部，推掩断距大于5km，断层面倾向217左右，倾角2
9、436，形成较大的推复体。F2断层为挤压性隔水断层，对煤层开采不会产生影响。（3）哈F3-1断层：主体位于塔什店煤矿，北东南西走向，于ZKIII-3孔一带，倾向2767，断距10140m，引起8-2+3+4煤层重复出现。（4）F1506号断层：仅F1506孔可见，为隐伏的单孔控制的F2断层的附属断层，走向与F2断层一致。2.1.3 煤层赋存情况井田内含煤地层为中侏罗系中、下统，平均厚度407.45m，含煤36层，煤层平均总厚度38.12m，平均总净厚度34.62m，含煤系数0.084，可采煤层共5层，编号为：7-4、8-2+3+4、9-2、9-4、9-5，平均总厚度14.46m。（1）7-4煤
10、层：处于侏罗系中统塔什店组第一段顶部，主要分布在4线以东地段，煤层结构比较简单，为不稳定的可采煤层。（2）8-2+3+4煤层：处于侏罗系中统塔什店组第一段中部，以双层结构、三层结构为主，单层结构次之，自西向东由厚变薄，自北向南由薄变厚，属形状变化很小到中等的较稳定的全区可采煤层。（3）9-2煤层：处于侏罗系中统塔什店组第一段下部，分布于4勘探线以东地段，属于形状变化很大的不稳定可采煤层。（4）9-4煤层：处于侏罗系中统塔什店组第一段下部，可采点集中在7勘探线以西地段，属于不稳定的局部可采煤层。（5）9-5煤层：仅在15勘探线及11勘探线一带发育，为不稳定的局部可采煤层。可采煤层特征见表2-1。
11、表2-1 可采煤层特征表煤层编号煤层厚度（m）与8-2+3+4煤层间距（m）煤层倾角稳定性夹石层数（层）夹石厚度（m）煤层顶底板岩性顶板底板7-40.82.181.278.824.4316.0326不稳定030.040.73泥岩、粉砂岩炭质泥岩8-2+3+43.3517.08.64025较稳定030.170.57粉砂岩、泥岩炭质泥岩9-21.123.502.081.2615.08.024不稳定010.25粉砂岩炭质泥岩2.1.4 井田境界及设计生产能力金川煤矿以精查地质勘探报告提供的勘探边界为井田境界：即西起哈满沟，东至32勘探线，北以隐伏的煤层露头为界，南以+700m水平煤层底板等高线为界，
12、井田东西走向长5.3km，倾斜宽1.41.6km，面积约6.93km2。设计开采范围内，地质储量为5800.794万t，远景储量808.381万t。8-2+3+4煤层为本矿井主采煤层，A+B+C级储量为5304.151万t，其中A+B级储量为1856.314万t，C级储量为3447.837万t，其中A+B级占总储量的35%，占矿井总地质储量的 91.4%。7-4煤层地质储量C级127.72万t，占矿井地质储量的2.2%。9-2煤层地质储量368.92万t，其中B级25.3万t，C级343.62万t，占矿井地质储量的6.4%。矿井设计生产能力60万t/a，经技术改造现核定生产能力为180万t/a
13、。2.1.5 开拓开采情况矿井初期设有主井、副井和中央风井三条井筒。全井田共划分四个采区：中央采区编号为C、西翼采区编号为W、东翼采区编号为E1、E2。各采区走向长度分别为：C：2360m，W：2350m，E1：2240m，E2：2900m。开采顺序按采区先近后远，煤层先上后下的顺序开采，即：先采C采区，依次再采E1、W、E2采区。采煤方法为走向长壁综合机械化一次采全高（或放顶煤），各采煤方法均采用全部跨落法管理顶板。图2-2 金川煤矿开拓开采情况2.1.6 矿井通风根据矿井开拓确定的原则，矿井通风系统初期为中央并列式。通风方式为机械抽出式，主副斜井进风，回风立井回风，通风系统图如图2-3所示
14、。矿井通风线路为：（1）新鲜风流副斜井+770车场+8203进风巷采煤工作面+8203回风巷风井地面。（2）新鲜风流副斜井+965车场+875绞车硐室风井地面。（3）新鲜风流主斜井第三联络巷+875井底车场875绞车硐室风井地面。（4）新鲜风流副斜井+965车场临时火工品发放点风井地面。图2-3 矿井通风系统图2.2 W8203工作面概况2.2.1 工作面概况表2-2 工作面概况工作面名称W8203综放工作面顺槽水平+770+825水平地面标高+1180+1208m井下标高上限标高+834m，下限标高+758.5m地面情况及生产影响程度地面建筑设施等：工作面回采地面上方无建（构）筑物地形（地貌
15、、植被、地层出露情况等）：地面主要为丘陵戈壁地貌，东西高，中间低，北高南低。地表主要为风积相砂层、冲洪积相砂砾石层、洪积相砂砾石层，地表被少量沙蒿等植被覆盖，植被稀少。水系及地面积水范围：地表无常年性和河流，只是在雨后及冰雪融化后东部冲沟中水流量较大，主要汇水区为北部山区。采掘影响及破坏程度：地面冲沟在雨后及冰雪融化后水流量较大，在回采过程中雨雪可能从岩层裂隙渗入井下，加大工作面的涌水量，造成工作面透水、突水事故。井下位置与四邻关系及采区内情况 东至井筒煤柱线为边界，南到+770水平标高，西至井田西翼可采边界，北靠近W8201工作面采空区以标高+825m为界。上限标高+834m，下限标高+75
16、8.5m，地面标高+1180+1208m。上顺槽走向长（切巷东帮距920皮带下山）1588m，工作面倾斜长135m（900m以内）和151m（900m以外）。采掘情况：相邻W8201采空区，受地质构造及煤层赋存条件和采空区的影响，两条顺槽的底板起伏、坡度较大，造成工作面长度产生变化，对工作面回采有一定的影响，由于煤层及顶板岩石较松软，给巷道掘进及工作面的支护带来困难。自然灾害及其他：煤层自然发火期为36个月，煤尘具有爆炸性，架后容易积水，在回采过程中有可能发生架后突水事故。走向长度1450m倾斜长度135m回采面积195750m2图2-4 金川煤矿W8203工作面采掘工程平面图W8203综放工
17、作面回风巷长1593.5m，运输巷长1534.5m，截止到2013年11月22日，回风巷已回采177.1m，运输巷回采172.4m。开采煤层为8-2+3+4煤层，于2013年9月开始回采，工作面计划日产量为6000吨。其工作面采掘工作面设计如图2-4所示。2.2.2 煤层概况8-2+3+4煤层为缓倾斜煤层，属于低硫、低灰中灰长焰煤（42号），走向由南部局部的仅东西向向北转为近北方向，倾向由南向西逐渐转为西南，处于侏罗系中统塔什店组第一段中部，以双层结构、三层结构为主，单层结构次之。自西向东由厚变薄，自北向南由薄变厚，属形状变化很小到中等的较稳定的全区可采煤层。煤层赋存情况见表2-3，煤层顶底板
18、情况见表2-4。表2-3 各项指标及参数表指标参数煤层走向由南部局部的近东西向向北转为近北方向煤层倾角1827煤层倾向倾向由南向逐渐转为西南煤层厚度6.44m11.64m煤层硬度（f）f 3夹矸层数（层）23夹矸厚度（m）0.050.8表2-4 煤层顶底板概况顶底板名称岩石名称厚度特征老顶主要为细砂岩、局部为中粗砂岩34m，最厚21.45m，最薄0.35m岩石力学强度较大，属坚硬不易软化岩石直接顶炭质泥岩、粉砂岩、泥岩、局部为炭质粉砂岩和炭质泥岩48m，最厚处达18.87m，最薄0.6m炭质泥岩较破碎，粉砂岩力学强度较大，属坚硬易软化岩石伪顶炭质泥岩、泥岩0.20.5m岩石力学强度小、破碎直接
19、底主要为炭质泥岩、个别为泥岩、粉砂质泥岩13m，最厚达11.87m岩石力学强度小、破碎老底主要为粉砂岩，其次为细砂岩和中砂岩、局部为炭质砂岩38m，最厚达13.59m，最薄为1.22m粉砂岩遇水即碎，岩石极易软化，力学强度很小，细砂岩和中砂岩强度较大，属坚硬岩石2.2.3 回采工艺W8203工作面采用走向长壁综采放顶煤液压支架综合机械化采煤法，采放比为1:3，回采工艺流程为：割煤移架推前溜放煤拉后溜清理浮煤。2.2.4 通风W8203工作面采用全负压通风，+770m水平顺槽进风，+825m水平顺槽回风，工作面实行上行通风。通风路线：地面新鲜风流+770水平车场+770水平顺槽工作面+825水平
20、顺槽+920皮带运输下山+875水平总回风巷斜风井地面。3 抽采系统现状金川煤矿采用井下移动泵站方式抽采瓦斯，W8203工作面采用高位钻孔和插管抽采，抽采主管路采用315的PE管，主管路一直敷设到采区。W8203工作面的抽采管路铺设路线为：W8203工作面回风巷主井皮带运输巷风井地面。抽采泵型号规格见表3-1，抽采泵布置如图3-1所示。表3-1 抽采泵型号规格型号最低吸入绝压（hPa）吸气量（m3/min）电机功率（kW）转速（r/min）2BEC42160吸入绝压200 hPa吸入绝压250 hPa吸入绝压350 hPa吸入绝压400 hPa吸入绝压550 hPa16039010811412
21、3126131根据金川煤矿抽采系统现状，预计瓦斯抽采纯量在4m3/min，如果瓦斯抽采浓度按照10%计算，瓦斯流量富余系数取1.2，则实际抽采的混合瓦斯流量为48 m3/min。金川煤矿瓦斯抽采系统主要存在以下问题：（1）井下各条支路均没有计量装置，不能计算出各部分的抽采量、浓度及负压等；（2）插管抽采管路连接处漏气严重，负压损失较大；（3）普通便携仪达不到泵站瓦斯抽采浓度的测定要求，泵房值班人员需配备光学瓦检仪，并对其培训；（4）主井皮带巷至回风巷处放水箱需进行整改，整个管路多处需设置放水箱；（5）高位钻孔抽采报废钻孔要及时进行封孔处理，防止负压损失。图3-1 瓦斯抽采泵站布置示意图4 工作
22、面瓦斯涌出规律及来源分析本煤层及邻近煤层瓦斯含量、采空区瓦斯涌出量及漏风状况、围岩裂隙沟通程度、日采煤量大小、风量大小等都直接影响着巷道风流中的瓦斯含量与浓度，因此，准确掌握瓦斯来源是工作面瓦斯综合治理的基础。4.1 工作面瓦斯涌出规律通过瓦斯监测系统，统计W8203工作面综采回风巷及上端头瓦斯浓度变化情况，如图4-1、4-2所示。根据现场监测到的综采回风巷CH4浓度曲线和综采上端头CH4浓度变化曲线可知，W8203工作面瓦斯超限频繁，瓦斯超限位置主要集中在上隅角，靠近8991号支架，严重超限时瓦斯浓度会在短时间内达到很高，但持续时间不长。图4-1 综采回风巷瓦斯浓度变化曲线图4-2 综采上端
23、头瓦斯浓度变化曲线 同时，对10月9日至11月26日的瓦斯具体监测情况进行了统计，见表4-1。表4-1 瓦斯监测记录表日期产量（t）回采距离(m)上端头瓦斯浓度（%）支架后瓦斯浓度（%）高位钻孔瓦斯浓度（%）泵站出口瓦斯浓度（%）2013.10.9210824.20.420.80.32013.10.10225025.40.50.64.752013.10.11129.725.40.20.54.12013.10.12809.826.33.83.84.22013.10.1347826.60.81.12013.10.142497.3530.80.50.782013.10.152497.35350.22
24、0.162013.10.16186437.10.20.162013.10.171585.4538.90.40.64.372013.10.181574.541.60.40.11.242013.10.19177842.80.10.361.242013.10.205317.9348.20.80.381.182013.10.217250.953.3222.112013.10.22720257.50.30.54.192013.10.236163.9960.80.30.42.962013.10.244156.5462.93.24.22013.10.25433565.91.20.642013.10.2648
25、03.5269.81564.372013.10.27436172.81.124.32013.10.282810.0174.90.80.622013.10.295090.1378.21.80.44.562013.10.308133831.30.23.22013.10.31679987.54.440.23.22013.11.1518090.520.442013.11.2684994.40.170.194.22013.11.3227796.22.31.54.232013.11.44460.199.2654.122013.11.54602101.32.70.54.242013.11.64781104.
26、30.561.24.562013.11.71724.95104.941.64.892013.11.80104.90.120.253.872013.11.91582105.540.3542013.11.102341107.310.1214.92013.11.113540109.70.120.124.362013.11.123833.3112.130.24.262013.11.13724.25112.71.20.14.282013.11.141441.39113.60.40.22.242013.11.155240116.912.84.662013.11.162018117.80.060.04420
27、13.11.171426.27119.60.50.22.882013.11.182775122.30.70.50.54.282013.11.193070125.364.132013.11.201779.96127.70.90.74.12013.11.211264129.26.36.54.282013.11.223854132.80.60.43.872013.11.233306135.50.80.4304.542013.11.241995137.661.284.52013.11.255366140.630.94.372013.11.263243141.560.94.36注：1.瓦斯浓度数据来源于
28、瓦检员报送到调度室记录；2.上端头瓦斯浓度主要是测定的9192号支架附近（支架数量总共为92）。从表4-1可以看出上端头瓦斯浓度最大达到12.8%，支架后瓦斯浓度最大达到6%以上。图4-3 瓦斯浓度随回采距离的变化图4-4 瓦斯浓度随产量的变化情况根据表4-1中数据，分别做10月9日至11月26日W8203工作面上端头瓦斯浓度随回采距离和日产量的变化曲线，如图4-3、4-4所示。从图中可看出：（1）从开切眼位置至工作面推进到45m位置，上端头瓦斯浓度在0.1%0.5%之间变化，随着工作面的继续推进，瓦斯超限频繁，浓度一般维持在6%左右，最大达到15%以上。（2）瓦斯浓度受到日产量大小的影响，日
29、产量越大，瓦斯浓度越大。从图4-4可以看出，当日产量达到4000吨以上时，上端头瓦斯浓度会增加到4%6%，甚至达到15%。（3）通过以上两点的分析，瓦斯浓度受到回采距离及日产量的影响。同时，现场工作人员反映，在移架及放煤的过程中，瓦斯浓度也会经常瞬间超限，但持续时间较短，通过采取局部通风措施，瓦斯浓度便会降低。4.2 工作面瓦斯来源分析涌出瓦斯的地点称为瓦斯源，瓦斯涌出源的多少，各源涌出瓦斯量的大小直接影响工作面的瓦斯涌出量和工作面瓦斯治理方法的选择。由于仅对8-2+3+4煤层的瓦斯含量进行了测试，7-4、9-2煤层的瓦斯基本参数的测定工作仍未进行，缺乏瓦斯来源分析的具体数据，因此，根据回风巷
30、瓦斯浓度及打钻情况对工作面瓦斯来源进行分析，10月份工作面回风巷瓦斯浓度变化曲线如图4-5、4-6所示。工作面瓦斯绝对涌出量与相对涌出量见表4-2。图4-5 回风巷瓦斯浓度变化曲线图4-6 回风巷瓦斯浓度变化曲线表4-2 瓦斯涌出量统计表日期产量(t)回风巷瓦斯浓度(%)通风量为1000(m3/min)绝对瓦斯含量(m3/min)相对瓦斯含量(m3/t)2013.10.217250.90.220.40 2013.10.2272020.440.80 2013.10.236163.990.110.23 2013.10.244156.540.331.04 2013.10.264803.521.111
31、3.30 2013.10.2743610.330.99 2013.10.282810.010.442.05 2013.10.295090.131102.83 2013.10.3081330.991.59 2013.10.3167990.881.69 2013.11.268490.771.47 2013.11.322770.331.90 2013.11.44460.10.441.29 2013.11.546020.330.94 2013.11.647810.441.20 2013.11.915820.887.28 2013.11.1023410.442.46 2013.11.1135401104
32、.07 2013.11.123833.31.1114.13 2013.11.13724.250.6611.932013.11.141441.391.11110.99 2013.11.1552400.661.65 2013.11.171426.270.555.05 2013.11.1827750.331.56 2013.11.2112640.222.28 2013.11.2419951.1117.94 2013.11.2553660.882.15 2013.11.2632430.441.78 2013.11.2756670.661.52 2013.11.3058690.330.74 2013.1
33、2.766960.440.86 2013.12.868550.440.84 2013.12.1074580.440.77 2013.12.1175801.2122.28 对于瓦斯来源的研究，主要从以下两个方面分析：（1）根据4.1节工作面瓦斯涌出规律的分析，瓦斯浓度受到回采距离的影响，在工作面顶板初次来压之前，瓦斯浓度在0.5%以下，在初次来压之后，基本顶断裂，形成大量裂隙，邻近层瓦斯涌入采空区，当顶板垮落时，瞬间的冲击压力将导致采空区密闭空间里的瓦斯快速涌出，从而导致上隅角瓦斯超限。（2）根据图4-5、4-6可知，从开切眼至工作面回采45m的位置，回风巷瓦斯浓度几乎为零，随着工作面继续推进，
34、瓦斯浓度明显增加，最大达到1.2%，这表明回风巷瓦斯浓度超限主要是受到邻近层瓦斯涌出的影响。（3）W8203工作面周围钻孔勘探结果表明，8-2+3+4煤层的上邻近层7-4煤层和下邻近层9-2煤层厚度都很小，与8-2+3+4煤层的间距分别为16m和8m。根据矿井瓦斯涌出量预测方法（AQ1018-2006），回采工作面瓦斯量包括开采层瓦斯涌出量和邻近层瓦斯涌出量两部分，上端头和回风巷瓦斯涌出规律表明，工作面瓦斯主要来源于邻近煤层。通过以上三点确定W8203工作面瓦斯来源为邻近层瓦斯的涌出。除了邻近层瓦斯涌出对瓦斯超限的影响之外，本煤层较厚以及移架过程中煤体的垮落也是造成瓦斯超限的原因之一。5 泵站
35、能力考察根据回风巷瓦斯浓度记录结果，工作面瓦斯浓度最大为1.2%，如果巷道瓦斯浓度按照0.8%管理、工作面回风巷风量按1000m3/min计算，工作面通风系统所能解决瓦斯约为8m3/min，仍有4m3/min瓦斯需要通过抽采系统进行治理。5.1 管网阻力计算抽采瓦斯管路阻力包括摩擦阻力和局部阻力。计算管网阻力应在抽采管网系统敷设线路确定后，按其最长的线路和抽采最困难时期的管网系统按不同管径段进行计算，纯瓦斯流量取值为6m3/min，管道内瓦斯浓度取值为15%。（一）管路摩擦阻力计算管路摩擦阻力按下式计算。 (5-1）式中 阻力损失（Pa）；管路长度（m）；标准状态下的混合瓦斯流量（m3/h）；
36、管路内径（mm）；标准状态下的混合瓦斯运动黏度（m2/s）；管道内混合瓦斯密度（kg/m3）；管路内壁的当量绝对粗糙度（mm），取0.15mm；标准大气压力(101325Pa)；管道内气体的绝对瓦斯压力（Pa）；管路中的气体温度为t时的绝对温度（K），；标准状态下的绝对温度（K），；管路中的气体温度（），取20。按式（6-1），抽采系统各主、支管路摩擦阻力计算如下。（1）正压段管路摩擦阻力=762.5（Pa）。（2）负压段管路摩擦阻力=19062.4（Pa）。（二）局部摩擦阻力计算（Hj）局部摩擦阻力按管路摩擦阻力的15%计算，即Hj=0.15Hm，Pa。（1）正压段管路局部摩擦阻力Hj1=0
37、.15Hm1=0.15762.5=114.37（Pa）（2）负压段管路局部摩擦阻力Hj2=0.15Hm2=0.1519062.4=2859.37（Pa）（三）管路总阻力计算（H总）管路总阻力为摩擦阻力和局部阻力之和，即H总HmHjH总1H1H2Hj1Hj2 =22798.7（Pa）；5.2 抽采瓦斯泵流量计算抽采瓦斯泵流量必须满足抽采期间最大抽采量的需要。 （5-2）式中 Q泵抽采瓦斯泵的额定流量，m3/min；QZ抽采瓦斯总量（纯量），m3/min；x抽采瓦斯浓度，%，取15%；K备用系数，K=1.2；瓦斯抽采泵的抽采效率，取0.8。按式（6-2）计算，高、低负压抽采系统瓦斯泵额定流量Q泵=
38、60m3/min；5.3 抽采瓦斯泵压力计算瓦斯抽采泵的压力是克服瓦斯从井下抽采孔起，经负压抽采管路到抽采泵，再由正压抽采管到释放点所产生的全部阻力损失，即：H泵=K（H总+H孔+H正） （5-3）式中 H泵瓦斯抽采泵负压，Pa；H总抽采系统管网总阻力，Pa；H孔抽采管口所需负压，高负压取13000Pa，低负压取7000Pa；H正瓦斯泵出口正压，取5000Pa；K压力备用系数，K=1.2。按（6-3）式计算，瓦斯抽采泵的最大负压。H泵=1.2（22798.7+13000+5000）=48958.4Pa；5.4 抽采瓦斯泵工况状态下的流量目前我国的真空泵曲线都是按工况状态下的流量绘制的，所以还需
39、按下式把标准状态下的抽采泵流量换算成工况状态下的流量。Q泵工= Q泵 （5-4）式中 Q泵工工况状态下的瓦斯泵流量，m3/min；Q泵标准状态下的瓦斯流量，m3/min；P0标准大气压力（P0=101325），Pa；P瓦斯泵入口绝对压力，Pa；T瓦斯泵入口瓦斯的绝对温度（T=273+t），K；T0按瓦斯抽采行业标准规定的标准状态绝对温度（T0=273+20），K；t瓦斯泵入口瓦斯的温度，取20。按式（6-4），高、低负压抽采泵工况状态下流量如下。金川矿现采用的抽采泵型号为2BEC42，其工况流量为108131m3/min，计算得出的瓦斯抽采泵工况流量为67.3m3/min（小于108131m3
40、/min），所以泵站能力完全可以满足工作面抽采需要的要求。6 工作面瓦斯治理措施根据第5章节的分析，W8203工作面的瓦斯只要来源于邻近层瓦斯的涌出，需要根据瓦斯来源采取针对性抽采措施，即在风排的基础上，利用顶板走向钻孔、插管等局部抽采措施对本煤层涌出的瓦斯进行抽采，以达到降低回风流和上隅角附近瓦斯涌出的目的。结合矿上的实际情况，W8203综放工作面采用高位钻孔抽采和采空区插管抽采相结合的措施来处理工作面回风流和上隅角瓦斯超限问题。6.1 顶板走向钻孔抽采顶板走向钻孔抽采技术就是从回风巷沿走向在煤层顶板往采空区上方施工钻孔，抽采采空区顶板裂隙带或冒落空间内积存的高浓度瓦斯，这种抽采方法主要目的
41、是通过抽采切断上邻近层瓦斯涌向工作面的通道，同时，对采空区下部的瓦斯起到引流作用，减少采空区瓦斯向工作面的涌入量。根据回采工作面矿山压力规律的研究，煤层随工作面回采，在工作面周围将形成一个采动压力场，采动压力场及其影响范围在垂直方向上形成三个带，即冒落带、裂隙带和弯曲下沉带。在水平方向上形成三个区，即煤壁支撑影响区、离层区和重新压实区。在采动压力场中形成的裂隙空间，便成为瓦斯流动通道，如图6-1所示。通过钻孔内的负压，加速了瓦斯的流动，使顶板钻孔能够抽出瓦斯。1煤壁支撑影响区（a-b）；2离层区（b-c）；3重新压实区（c-d）I冒落带；II裂缝带；III弯曲下沉带；a支撑影响角图6-1 回采
42、工作面上覆岩层沿工作面推进方向的分区在进行高位钻孔抽采瓦斯时，要想使高位钻孔参数布置合理，使其刚好处于裂隙带，必须对冒落带及裂隙带高度进行确定。在未进行现场考察的情况下，一般采用下列经验公式计算裂隙带高度：H=100M/（3.1M6.0）6.5 （6-1）式中：H裂隙带高度，m；M采高，m。W8203工作面采高取8m。按式6-6计算得W8203工作面裂隙带高度在19.47m32.47m之间。在W8203工作面回风巷每间隔30m布置一个高位钻场，钻场规格3m4m2.5m。在每个钻场内背向工作面推进方向布置两排高位钻孔，上排钻孔终孔点位于工作面顶板上部30m位置，下排钻孔终孔点位于工作面顶板上部20m位置，钻孔终孔间距为10m，如图6-2所示，开孔位置如图6-3所示，钻孔参数见表6-1。（a）高位钻孔平面图（b）高位钻孔
