丁₆-32030工作面瓦斯綜合治理設(shè)計(jì)

一、概況

丁6-32030工作面位于三水平丁二采區(qū)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(qū)下部（未開發(fā)），南鄰丁6-32010采空區(qū)，北為丁6-32050采面（未開采）。地面相對(duì)于滑角山西部。工作面標(biāo)高-557m～-617m，地面標(biāo)高+160m～+275m，埋深717～892m。開采丁6煤層，走向長(zhǎng)度1519m，采長(zhǎng)163.9m。采高2.6m?？刹勺呦蜷L(zhǎng)度1314m?？刹蓛?chǔ)量81.2萬噸。煤塵爆炸指數(shù)33.41～37.5%，具有爆炸危險(xiǎn)性；煤層自燃發(fā)火期6～8個(gè)月，具有自然發(fā)火傾向性。

1、煤層賦存條件

該面地層為一北東向單斜構(gòu)造，地層傾角13～17°，平均15°。采面內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造發(fā)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?yōu)橛裁骸Ｖ苯禹敯鍨榛壹吧罨疑百|(zhì)泥巖，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(zhì)泥巖，厚3.5～30.5/16.5m；直接底為灰及深灰色泥巖，厚1.2～2.5/1.4m，老底為灰及灰綠色砂質(zhì)泥巖，厚5.1～11.2/6.5m。丁6煤層上有丁4、丁5兩個(gè)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(zhì)情況

該采面為三水平丁二采區(qū)東翼第二個(gè)采煤工作面，采面外段上部有一落差9米的逆斷層，里段上部為三水平丁一采區(qū)。根據(jù)相鄰的丁₆-32010采面及三水平丁二采區(qū)揭露瓦斯地質(zhì)情況（丁₆-32010采面煤層瓦斯壓力0.25～0.65Mpa，煤層瓦斯含量2.29～4.41m3/t，煤層中殘余瓦斯含量1.43m³/t，Φ89mm鉆孔有效排放半徑0.75m。丁₆-32010采面機(jī)風(fēng)巷掘進(jìn)期間瓦斯絕對(duì)涌出量為0.4～1.2m³/min, 瓦斯相對(duì)涌出量3.3～5.8m³/t。丁₆-32010采面回采期間瓦斯絕對(duì)涌出量為4.6～6.9m³/min，瓦斯相對(duì)涌出量為3.5～6.2m³/t），預(yù)計(jì)該采面煤層瓦斯壓力0.5～0.7Mpa，煤層瓦斯含量3.0～4.41m³/t，煤層中殘余瓦斯含量1.43m³/t，Φ89mm鉆孔有效排放半徑0.75m。掘進(jìn)期間機(jī)風(fēng)巷瓦斯絕對(duì)涌出量0.4～1.2m³/min，瓦斯相對(duì)涌出量3.3～5.8m³/t。經(jīng)計(jì)算該采面回采期間瓦斯絕對(duì)涌出量為18.4m³/min，瓦斯相對(duì)涌出量為5.3m³/t，瓦斯儲(chǔ)量為413.9萬立方米。采掘過程中，遇煤層厚度增大或斷層時(shí)，煤層瓦斯含量和瓦斯涌出量可能增大。

3、采煤方式

采用綜合機(jī)械化走向長(zhǎng)壁采煤法，采煤機(jī)型號(hào)MGTY-300/700，采用ZY4000/17/37支架，采面刮板運(yùn)輸機(jī)選用SGZ—764/500型。頂板管理方法為全部垮落法。

二、采掘期間瓦斯涌出量預(yù)測(cè)

（一）采面掘進(jìn)期間瓦斯涌出量預(yù)測(cè)

根據(jù)與該采面相鄰的丁₆-32010采面掘進(jìn)期間瓦斯涌出情況，預(yù)計(jì)該采面機(jī)風(fēng)巷掘進(jìn)期間瓦斯絕對(duì)涌出量為0.4～1.2m³/min，瓦斯相對(duì)涌出量為3.3～5.8m³/t。

（二）采面回采期間瓦斯涌出量預(yù)測(cè)

1、回采工作面煤層（包括圍巖）相對(duì)瓦斯涌出量計(jì)算

丁₆煤層煤厚平均2.6米，為中厚煤層，可按下式計(jì)算：

q_k=k₁·k₂·k₃·(m₀/m)·(x₀-x₁)

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

=3.10m³/t

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

式中：q_k  —— 開采煤層（包括圍巖）相對(duì)瓦斯涌出量，m³/t；

k₁  —— 圍巖瓦斯涌出系數(shù)。全部陷落法管理頂板時(shí)取1.2；

k₂  —— 工作面丟煤瓦斯涌出系數(shù)?；夭陕实牡箶?shù)，取1.053；

k₃  —— 準(zhǔn)備巷道排瓦斯對(duì)工作面煤體瓦斯涌出影響系數(shù)，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   —— 采面長(zhǎng)度，163.9m；

h   —— 巷道瓦斯預(yù)排等值寬度，14.5m；

2、鄰近層相對(duì)瓦斯涌出量

本采面開采丁₆煤層有三個(gè)鄰近層丁₄、丁₅和丁₇煤層，瓦斯含量和殘余瓦斯含量按丁₆煤層取值。

q_鄰 = q₁₊ q₂₊ q₃ = 0.67₊ 0.96₊ 0.55=2.18 m³/t

      q_鄰   —— 鄰近層相對(duì)瓦斯涌出量，m³/t；

      q₁   —— 丁₄煤層相對(duì)瓦斯涌出量，m³/t；

q₂   —— 丁₅煤層相對(duì)瓦斯涌出量，m³/t；

q₃   —— 丁₇煤層相對(duì)瓦斯涌出量，m³/t；

各鄰近層的瓦斯涌出量分別計(jì)算如下：

（1）、丁₄鄰近層瓦斯相對(duì)涌出量

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 m³/t

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

      q_l   —— 鄰近層相對(duì)瓦斯涌出量，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，9.85m；

             h_p —— 采動(dòng)后煤層煤層頂?shù)装鍘r石受到影響的范圍，337.9m；

Z_k —— 與頂板管理有關(guān)的系數(shù)，全部陷落法管理頂板時(shí)，取60。

（2）、丁₅鄰近層瓦斯相對(duì)涌出量

q ₂=(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 m³/t

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

      q₂   —— 鄰近層相對(duì)瓦斯涌出量，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(dòng)后煤層煤層頂?shù)装鍘r石受到影響的范圍，337.9m；

Z_k —— 與頂板管理有關(guān)的系數(shù)，全部陷落法管理頂板時(shí)，取60。

（3）、丁₇鄰近層瓦斯相對(duì)涌出量

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 m³/t

 q_l   —— 鄰近層相對(duì)瓦斯涌出量，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(dòng)后煤層煤層底板巖石受到影響的范圍，取35m；

Z_k —— 與頂板管理有關(guān)的系數(shù)，全部陷落法管理頂板時(shí)，取60。

3、采面相對(duì)瓦斯涌出量計(jì)算

q_采= q_k+ q_鄰

=3.10+ 2.18

  =5.3 m³/ t

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