丁6-32030工作麵瓦斯綜合治理設計

丁₆-32030工作麵瓦斯綜合治理設計

一、概況

丁6-32030工作麵位於三水平丁二采區東翼中上部，西起三水平丁二軌道下山，東至三水平丁一采區下部（未開發），南鄰丁6-32010采空區，北為丁6-32050采麵（未開采）。地麵相對於滑角山西部。工作麵標高-557m～-617m，地麵標高+160m～+ 275m ，埋深717～892m。開采丁6煤層，走向長度1519m，采長 163.9m 。采高 2.6m 。可采走向長度 1314m 。可采儲量81.2萬噸。煤塵爆炸指數33.41～37.5%，具有爆炸危險性；煤層自燃發火期6～8個月，具有自然發火傾向性。

1、煤層賦存條件

該麵地層為一北東向單斜構造，地層傾角13～17°，平均15°。采麵內地質構造發育，一般為正斷層。開采丁6煤層厚度2.0～3.2米，平均2.6米，頂部有一0.6～1.0米厚的硬煤分層，中部0.6～1.2米為軟煤分層，下部分層0.6～1.0米又變為硬煤。直接頂板為灰及深灰色砂質泥岩，厚1.2～2.5/1.8米，直接頂板跨落距為15～20m。老頂為灰色砂質泥岩，厚3.5～30.5/16.5m；直接底為灰及深灰色泥岩，厚1.2～2.5/1.4m，老底為灰及灰綠色砂質泥岩，厚5.1～11.2/6.5m。丁6煤層上有丁4、丁5兩個鄰近層，下有丁7煤層，丁4、丁5和丁7煤層厚度分別為0.5～0.8/0.65m、0.7～1.1/0.85m、0.3～0.7/0.5m。丁4與丁5煤層相距1.0～3.5/2.8m，丁5與丁6煤層相距5.0～7.5/6.2m，丁6與丁7煤層相距1.2～2.5/1.4m。

2、瓦斯地質情況

該采麵為三水平丁二采區東翼第二個采煤工作麵，采麵外段上部有一落差 9米 的逆斷層，裏段上部為三水平丁一采區。根據相鄰的丁₆-32010采麵及三水平丁二采區揭露瓦斯地質情況（丁₆-32010采麵煤層瓦斯壓力0.25～0.65Mpa，煤層瓦斯含量2.29～4.41m3/t，煤層中殘餘瓦斯含量 1.43m³ /t，Φ 89mm 鑽孔有效排放半徑 0.75m 。丁₆-32010采麵機風巷掘進期間瓦斯絕對湧出量為0.4～1.2m³/min,瓦斯相對湧出量3.3～5.8m³/t。丁₆-32010采麵回采期間瓦斯絕對湧出量為4.6～6.9m³/min，瓦斯相對湧出量為3.5～6.2m³/t），預計該采麵煤層瓦斯壓力0.5～0.7Mpa，煤層瓦斯含量3.0～4.41m³/t，煤層中殘餘瓦斯含量 1.43m³ /t，Φ 89mm 鑽孔有效排放半徑 0.75m 。掘進期間機風巷瓦斯絕對湧出量0.4～1.2m³/min，瓦斯相對湧出量3.3～5.8m³/t。經計算該采麵回采期間瓦斯絕對湧出量為18.4m³/min，瓦斯相對湧出量為 5.3m³ /t，瓦斯儲量為413.9萬立方米。采掘過程中，遇煤層厚度增大或斷層時，煤層瓦斯含量和瓦斯湧出量可能增大。

3、采煤方式

采用綜合機械化走向長壁采煤法，采煤機型號MGTY-300/700，采用ZY4000/17/37支架，采麵刮板運輸機選用SGZ—764/500型。頂板管理方法為全部垮落法。

二、采掘期間瓦斯湧出量預測

（一）采麵掘進期間瓦斯湧出量預測

根據與該采麵相鄰的丁₆-32010采麵掘進期間瓦斯湧出情況，預計該采麵機風巷掘進期間瓦斯絕對湧出量為0.4～1.2m³/min，瓦斯相對湧出量為3.3～5.8m³/t。

（二）采麵回采期間瓦斯湧出量預測

1、回采工作麵煤層（包括圍岩）相對瓦斯湧出量計算

丁₆煤層煤厚平均2.6米，為中厚煤層，可按下式計算：

q_k=k₁·k₂·k₃·(m₀/m)·(x₀-x₁)

=1.2×1.053×0.823×(2.6÷2.6)×(4.41-1.43)

= 3.10m ³ /t

k₃=（L-2h）/L=（163.9-2×14.5）÷163.9=0.823

式中：q_k——開采煤層（包括圍岩）相對瓦斯湧出量，m³/t；

k₁——圍岩瓦斯湧出係數。全部陷落法管理頂板時取1.2；

k₂——工作麵丟煤瓦斯湧出係數。回采率的倒數，取1.053；

k₃——準備巷道排瓦斯對工作麵煤體瓦斯湧出影響係數，取0.823；

m₀——煤層厚度， 2.6m ；

m——煤層開采厚度， 2.6m ；

x₀——煤層原始瓦斯含量， 4.41m³ /t；

x₁——煤層殘存瓦斯含量， 1.43m³ /t；

L——采麵長度， 163.9m ；

h——巷道瓦斯預排等值寬度， 14.5m ；

2、鄰近層相對瓦斯湧出量

本采麵開采丁₆煤層有三個鄰近層丁₄、丁₅和丁₇煤層，瓦斯含量和殘餘瓦斯含量按丁₆煤層取值。

q_鄰= q₁₊q₂₊q₃=0.67₊0.96₊0.55= 2.18 m ³ /t

q_鄰——鄰近層相對瓦斯湧出量，m³/t；

q₁——丁₄煤層相對瓦斯湧出量，m³/t；

q₂——丁₅煤層相對瓦斯湧出量，m³/t；

q₃——丁₇煤層相對瓦斯湧出量，m³/t；

各鄰近層的瓦斯湧出量分別計算如下：

（1）、丁₄鄰近層瓦斯相對湧出量

q_l=(m_i/m)·(x_0i-x_1i)·(1-h_i/h_p)

= (0.65÷2.6)×(4.41-1.43)×(1-9.85/337.9)

= 0.67 m ³ /t

h_p=Z_k·m·(1.2+cosа)=60×2.6×(1.2+cos15)= 337.9

q_l——鄰近層相對瓦斯湧出量，m³/t；

m_i——丁₄煤層厚度，0.65m；

x_0i——丁₄煤層煤層原始瓦斯含量， 4.41m³ /t；

x_1i——丁₄煤層煤層殘存瓦斯含量， 1.43m³ /t；

h_i——丁₄煤層與開采層層間距， 9.85 m ；

h_p——采動後煤層煤層頂底板岩石受到影響的範圍， 337.9m ；

Z_k——與頂板管理有關的係數，全部陷落法管理頂板時，取60。

（2）、丁₅鄰近層瓦斯相對湧出量

q₂=(m_i/m)·(x_0i-x_1i)·(1-h_i/h_p)

= (0.85÷2.6)×(4.41-1.43)×(1-6.2/337.9)

= 0.96 m ³ /t

h_p=Z_k·m·(1.2+cosа)=60×2.6×(1.2+cos15)= 337.9

q₂——鄰近層相對瓦斯湧出量，m³/t；

m_i——丁₅煤層厚度， 0.85m ；

x_0i——丁₅煤層煤層原始瓦斯含量， 4.41m³ /t；

x_1i——丁₅煤層煤層殘存瓦斯含量， 1.43m³ /t；

h_i——丁₅煤層與開采層層間距， 6.2m ；

h_p——采動後煤層煤層頂底板岩石受到影響的範圍， 337.9m ；

Z_k——與頂板管理有關的係數，全部陷落法管理頂板時，取60。

（3）、丁₇鄰近層瓦斯相對湧出量

q_l=(m_i/m)·(x_0i-x_1i)·(1-h_i/h_p)

= (0.5÷2.6)×(4.41-1.43)×(1-1.4/35)

= 0.55 m ³ /t

q_l——鄰近層相對瓦斯湧出量，m³/t；

m_i——丁₇煤層厚度， 0.5m ；

x_0i——丁₇煤層煤層原始瓦斯含量， 4.41m³ /t；

x_1i——丁₇煤層煤層殘存瓦斯含量， 1.43m³ /t；

h_i——丁₇煤層與開采層層間距， 1.4m ；

h_p——采動後煤層煤層底板岩石受到影響的範圍，取 35m ；

Z_k——與頂板管理有關的係數，全部陷落法管理頂板時，取60。

3、采麵相對瓦斯湧出量計算

q_采= q_k+q_鄰

=3.10+ 2.18

= 5.3 m ³ / t

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