回采工作面残余瓦斯含量测定技术措施

南一下组煤采区18303工作面

残余瓦斯含量、压力测定安全技术措施

根据西山煤电发[2013]321号《关于下发的通知》的有关规定。为确保18303工作面抽采达标评判工作顺利开展，特编制本措施。

第一章 工作面概况

㈠、工作面位置及井上下关系

18303工作面对应地表位于端端圪垛西部，阴梁峁南部，麻地嘴沟和孙家披东南部，武洼梁和宋家坡沟西北部。地表出露地层N2、 P2s2，盖山厚度420～525m，平均492m。工作面轨道巷里程150m、175m，皮带巷里程245m、205m对应地表共有2组通讯线杆通过，轨道巷1628m、1677m，皮带巷1461m、1508m对应地表共有2组高压线杆穿过，其它位置对应地表无重要工程设施。

工作面轨道巷、皮带巷均开口于南一下组煤进风轨道下山，工作面东部最小间隔35米为18306采空区，南部间隔21m煤柱为18305轨道巷。轨道巷里程19～23m、42～46m、67～71m，巷道下方实体间隔1.0m、1.5m、3.5m分别为南一下组煤皮带下山、南一下组煤回风下山、南一下组煤补回风巷；轨道巷里程30～35m、56～60m，巷道上方实体间隔17m、31m为910东大巷、东回风巷。工作面上部实体间隔80～90m为12304、12306、12308、12305、12309采空区。

㈡、工作面参数及煤层参数

工作面设计走向长1955m，倾斜长236m，平均采高4.06m，面积461380m2,可采储量216.36万吨。

工作面所采煤层为石炭系太原组8号煤层，属近水平稳定可采厚煤层，煤层结构复杂，根据邻近工程和钻孔揭露情况，工作面皮带巷480～1030米、轨道巷785～920米范围为薄煤区，煤层厚度小于4.0米。

工作面8号煤层为Ⅱ类自燃煤层，煤层最低着火点温度270℃；煤尘具有爆炸性，煤尘爆炸指数48.9%。

㈢、煤层顶底板

煤层顶底板情况表

顶板名称 顶底岩性 厚度(m) 岩 性 特 征

老 顶 中细砂岩 11.0~15.8

浅灰色，成分以石英为主，下部斜层理发育。

12

直接顶 泥灰岩 1.4~3.0

灰黑色，裂隙充填方解石脉，含大量腕足类动物化石。

2.1

伪 顶 / / /

直接底 细砂岩 0.8 灰白色，成分以石英为主，下部夹杂一层煤线。

粉砂质泥岩 3 灰色，团块状，含植物根化石。

老 底 中细砂岩 10.0~15.0

灰色，成分以石英为主，泥质胶结。

12

㈣、瓦斯情况

根据相邻18305工作面回采及18303工作面掘进期间的瓦斯涌出情况，预计工作面回采期间绝对瓦斯涌出量30m3/min，其中本煤层瓦斯涌出量占总量的68%；上邻近层瓦斯涌出量占总量的6%；下邻近层瓦斯涌出量占总量的26%。

㈤、通风系统

工作面采用“U”型通风系统，即皮带巷进风，轨道巷回风。具体风流方向如下：

新鲜风流：地面→副立井/副斜井/主斜井→910南大巷→南一下组煤石门/南一下组煤进风联巷→南一下组煤轨道下山/南一下组煤皮带下山

→18303皮带巷→工作面

污风风流：工作面→18303回风巷→回风联巷→南一下组煤回风上山→南一下组煤回风斜巷→980回风巷→南一总回风巷→地面

㈥、工作面预抽钻孔布置

①区域预抽阶段本煤层抽采：区域预抽钻孔从18305皮带巷朝18303工作面方向施工，钻孔从18305皮带巷里程45米开始布置，每3米施工一个，至巷道里程1980米结束，开孔孔径113mm，扩孔孔径133mm，孔深200米，共施工钻孔660个。

②回采前本煤层钻孔抽采：由于区域预抽钻孔在18303皮带巷掘进期间被切断，为了进一步预抽18303工作面瓦斯，在18303工作面轨道巷及皮带巷Ⅱ段补充施工本煤层钻孔，轨道巷钻孔从18303轨道巷里程118米开始布置，每3米施工一个，至轨道巷里程2005米结束，共施工钻孔630个，方位角128°，孔深120米；皮带巷钻孔从18303皮带巷Ⅱ段里程10米（措施巷以里10m）开始布置，每5米施工一个，至皮带巷Ⅱ段里程830米（距离切眼约10米）结束，共施工钻孔165个，方位角308°，孔深120米，钻孔倾角为煤岩层倾角（考虑到施工过程中钻杆下沉影响，取钻孔倾角大于煤岩层倾角0.5°），钻孔开孔距巷道底板1.3～1.5米，孔径113mm。

18303工作面本煤层钻孔设计平面示意图

南一下组煤轨道下山南一下组煤皮带下山南一下组煤回风下山南一下组煤补回风巷18303工作面底抽巷回风联巷18303底抽巷措施巷轨道巷切眼18305皮带巷18303皮带巷施工措施巷18303瓦斯抽放巷皮带巷Ⅱ段皮带巷Ⅰ段

第二章 残余瓦斯含量、压力测定技术措施

㈠、评判单元划分及测定点布置依据

根据《瓦斯抽采达标评判实施细则》要求，采煤工作面回采前必须对工作面进行抽采达标评判，同时严格按照划分的评判单元进行评判。进行瓦斯抽采效果评判时，采煤工作面沿推进方向进、回风顺槽至少各布置3个测点，每个测点间距为30-50m，孔深为40-60m，在每个评判孔内测定煤层残余瓦斯含量或煤层残余瓦斯压力。评判钻孔布置图如下：

轨道巷皮带巷切眼

回采工作面评判单元严格按照以下规定进行划分： 1、回采工作面以切眼往外150m范围内作为一个评判单元进行抽采效果评判,评判单元内符合抽采达标指标要求的，判定此评判单元抽采达标。2、回采工作面

推进至140m处，重新划定评判单元，以回采工作面往外150m作为一个评判单元继续进行抽采效果评判，评判单元内符合抽采达标指标要求的，判定回采工作面可以继续推进140m，以此类推。3、回采工作面初次来压前，要对工作面初次来压前后20m区域作为一个评判单元进行评判。4、工作面遇地质构造、物探异常区，要对影响区域或不明区域作为一个特殊评判单元进行评判。

㈡、检测钻孔布置方式及注意事项

根据18303工作面实际情况，从工作面切眼开始，沿轨道巷、皮带巷每50米布置一个测点，至停采线止。钻孔垂直于工作面施工，孔深以40m、60m交错布置，倾角为煤岩层倾角，开孔高度1.5-1.8m（尽量远离本煤层预抽钻孔），孔径89mm。测定钻孔施工至设计孔深后退钻，安装取芯器并送入钻孔中，启动钻机收集煤样,测定煤层的残余瓦斯含量。取样后对钻孔进行封孔测压。

附：18303工作面抽采达标评判测定钻孔布置参数表

注意事项：

⑴评判钻孔施工前，提前一天关闭评价单元内及其前后50m范围内的抽采钻孔，按以上设计布置测点进行施工，取煤样进行残余瓦斯含量测定。同时检测钻孔布置在两个抽采钻孔之间，钻孔孔位与抽采钻孔错开。

⑵钻孔施工期间，应准确记录钻孔参数，是否存在夹钻、顶钻、喷孔，等现象和见岩、见水等情况，钻孔开孔时间、结束时间及封孔时间。

㈢、煤层残余瓦斯含量的测定

⑴测定方法

井下自然解吸瓦斯含量测定，解吸仪如图1所示

1—排水口 2—量管 3—弹簧夹 4—底塞 5—排气管 6—穿刺针头

7—煤样罐 8—吊环

图1 瓦斯解吸速度测定仪与煤样罐连接示意图

2、井下瓦斯解吸量X2 （Q21）的测定

⑴到达作业地点确认工作环境无任何安全隐患后，打开解吸仪上盖，将解吸仪置于平整处，调整水平度及量筒垂直度。

⑵填写记录表格中所列基本信息。

⑶分别用吸气球抽气，将两只量筒内液位提至0刻度或以下附近，并用弹簧夹夹紧排气胶管；观察液面不下降，分别记录两只量筒初始刻度值。

⑷打开煤样筒盖，将排气胶管一端连接至煤样筒盖上的阀门出口，并将煤样筒阀门始终处于开启状态，检查出气嘴是否有堵塞现象。

⑸读取并记录大气压力、温度计读数。

⑹钻进到预定深度后，退出钻杆，换上取芯器送到预定取芯深度，开始取芯。同时记录取芯开始时间。

⑺钻进至取芯管装满为止，快速退出取芯管，记录取芯结束时间（退钻时间）。

⑻快速拆卸取芯器，将煤样进行适当分选，对于柱状煤芯，采取中间含矸石少的完整部分；对于粉状及块状煤芯，要剔除矸石、泥石及研磨烧焦部分。不得用清水清洗煤样，保持自然状态装入煤样筒中，筒口保留约10mm空隙。（取样质量应大于500g）。

⑼拧紧煤样筒盖，保持阀门处于开启状态。

⑽将排气胶管的U型玻璃管插入量筒,打开秒表开始计时并记录解吸时间。

⑾每间隔一分钟读取液面刻度一次并记录读数值，直至30min结束。

⑿以后每间隔2-5min观察一次数据（必要时记录），直至一分钟内液面下降小于1格（2ml）时，记录最终读数值及解吸结束时间，此时记录的数据为井下瓦斯直接解吸量。完成后关闭煤样筒阀门，做好标记，带至地面实验室进行分析，因井下与地面的压差不同再进行地面解吸，得出粉碎前解吸量X1。

3、实验室瓦斯解吸量X2 (Q22)的测定

⑴实验室打开解吸仪上盖，将解吸仪置于平整且易于观察处。

⑵将解吸仪水槽注水至刻线高度。

⑶分别用吸气球抽气，将两只量筒内液位提至0刻度或以下附近，并用弹簧夹夹紧排气胶管；观察液面不下降，分别记录两只量筒初始刻度值。

⑷读取并记录大气压力、温度计读数。

⑸将排气胶管一端连接至煤样筒盖上的阀门出口，将排气胶管的U

型玻璃管插入量筒,打开煤样筒阀门。开始计时并记录解吸时间。

⑹记录最终读数值及解吸结束时间，此时记录的数据为实验室解吸量Q22。

⑺将井下解吸量X1（Q21）和实验室解吸量Q22通过软件计算可得出瓦斯损失量X1。

4、粉碎后瓦斯解吸量X3的测定

⑴将煤样筒中煤样倒入煤样盆中，进一步去除矸石等非煤物质，然后放置在天平上进行煤样总重称量，记录表格。

⑵从煤样盆中取两份相等量的二次煤样，记录二次煤样的质量。煤样允许质量范围为100-200g。

⑶将两只量筒重新抽气，量筒内液位提至0刻度或以下附近并记录原始度数。

⑷将一份称量好的二次煤样放入粉碎机料钵内，盖好带有密封圈的盖子，压紧螺栓。启动粉碎机进行煤样粉碎。

⑸碎3-5分钟（根据不同煤质）后，关闭粉碎机电源。

⑹将排气胶管的U型玻璃管置于量筒的底部入口，将穿刺针头扎入料钵盖的橡胶塞内，进行解吸。

⑺待1分钟内瓦斯解吸量小于4ml时，解吸完毕，读取并记录量筒终止读数。

⑻将料钵内煤样倒出并用棉花将料钵和冲击块擦拭干净，重复以上步骤对第二份煤样进行粉碎解吸并记录数据。

⑼将直接解吸量X2（Q21）、实验室解吸量（Q22）、粉碎后解吸量X3的各项数据带入以下公式计算或输入含量数据处理系统可得出瓦斯损失