屯宝煤矿I011502综放面瓦斯预抽必要性论证分析

0 引言

瓦斯抽采是有效解决高瓦斯矿井采煤工作面瓦斯涌出的重要举措[1-4]。一般情况下，高瓦斯矿井由于煤层瓦斯含量较大，采前必须进行瓦斯抽采，抽采达标后方可进行采掘活动。但是，在部分高瓦斯矿井中，由于煤层瓦斯含量本来较小，在不进行预抽的情况下，煤层瓦斯含量和可解吸瓦斯含量已经满足相关规程和规定的要求，若仍然采取瓦斯预抽措施，不仅增加了瓦斯治理成本，造成人力、材料、资源浪费，也延长了工作面准备时间，影响工作面正常采掘接续。

因此，笔者提出，在高瓦斯矿井低瓦斯含量煤层工作面，可以先进行采前煤层瓦斯含量测定及瓦斯预抽可行性论证，在采前瓦斯含量满足相关规定以及回采期间瓦斯治理措施能力足够情况下，采前可以不进行预抽，以节约采前瓦斯治理成本，延长工作面准备时间，缓解矿井接替紧张局面。为此，以神华新疆能源有限责任公司屯宝煤矿M15煤层综放工作面采前瓦斯预抽必要性论证为例，从多方面研究论证了M15煤层采前预抽的必要性，为其他高瓦斯矿井低瓦斯含量煤层工作面采前瓦斯抽采必要性论证提供了借鉴。

1 矿井及工作面概况

屯宝煤矿位于新疆准南煤田硫磺沟矿区西部，矿井目前正在开采+850 m水平西翼采区，采区走向长约2.2 km，倾斜宽约0.6 km，面积1.32 km2。矿井设计年产量200万t/a，井田内共有4个复合煤层，分别为M4-5、M9-10、M14、M15煤层(为厚及特厚煤层)，煤层倾角10°～20°，采用综合机械化放顶煤开采方式，全部垮落法控制顶板。

矿井属于高瓦斯矿井，2016年测定矿井绝对瓦斯涌出量22.04 m3/min，工作面最大绝对瓦斯涌出量14.16 m3/min。M15煤层为矿井最下层可采煤层，煤层瓦斯含量为1.20～2.08 m3/t，煤层透气性系数为0.009 8～0.018 0 m2/(MPa2·d)。M15煤层I011502工作面倾斜长度129.2 m，走向长度811 m，采高3.0 m，放煤厚度10.35 m(不包含夹矸)，可采面积104 781.2 m2，工作面倾角平均17°。

由于M15煤层I011502工作面瓦斯含量本来相对较低，在不进行预抽的前提下，工作面煤层可解吸瓦斯量满足相关规定的要求。但是，由于煤层赋存条件的复杂性和不均匀性，且工作面存在断层等地质构造，在某些局部区域可能存在高瓦斯含量区域。为了准确掌握I011502工作面煤层瓦斯含量分布规律，需要进一步开展I011502工作面煤层瓦斯含量的现场测定，在准确掌握工作面煤层瓦斯含量分布规律基础上，对I011502工作面是否预抽进行论证。

2 工作面预抽实施必要性论证

2.1 工作面煤层瓦斯含量测定

(1)高位钻孔瓦斯治理能力保障。根据I011501工作面高位钻孔瓦斯抽采经验，设计在I011502工作面M15煤层顶板垮落形成的裂隙带范围内布置倾向高位钻孔，抽采采空区、上隅角及裂隙带内的瓦斯。

(2)工作面煤层瓦斯含量测定可靠性分析。瓦斯涌出反算煤层瓦斯含量是通过采掘工作面的瓦斯涌出资料统计分析，结合工作面煤层及构造赋存情况，找出瓦斯涌出量与煤层瓦斯含量之间的关系，从而反算出瓦斯含量[5-8]。

根据M15煤层瓦斯含量结果，采用分源预测法对I011502工作面回采期间瓦斯涌出量进行预测[6-7]，结果见表3。

大数据时代的到来，推动了各行各业的改革与创新。尤其是在民航服务方面，更是为其带来了全新的发展机遇与挑战。面对当前的社会发展形势，民航服务应深刻意识到大数据为自身服务所带来的便利条件，并要结合自身服务存在的问题，依托网络信息技术，积极努力地探索提高民航服务整体质量的有效途径，重新构建现代化民航服务体系。力求为广大旅客提供优质服务，提高旅客的满意度，推动民航事业的长足发展。

1)×0.026×[0.000 4×(Vdaf)2+0.16]+

S×v×γ}

(1)

根据式(1)计算W0即为当前生产状况下该工作面掘进不同位置处煤层的瓦斯含量，通过统计已掘煤巷的相关参数。计算的煤层瓦斯含量见表1。

 

表1 M15煤层煤巷参数及瓦斯含量反算结果Tab.1 Back-calculation of coal roadway parameters and gas content in M15 coal seam

  

巷道名称巷道断面S/m2周长U/m巷道长度L/m瓦斯涌出量q掘/(m3·min-1)煤层瓦斯含量W0/(m3·min-1)回风巷13.611.32500.861.014601.280.996201.731.378101.230.85运输巷17.312.51500.660.993001.010.974201.480.946002.231.537002.321.58

注：工作面煤层残存瓦斯含量0.23 m3/t。

根据工作面掘进期间瓦斯涌出量反算的煤层瓦斯含量与工作面实测瓦斯含量基本一致，说明工作面实测瓦斯含量真实可靠，两种途径获取的参数均可作为I011502工作面预抽实施必要性论证的基础数据。

(3)工作面煤层瓦斯含量的论证。根据《煤矿瓦斯抽采基本指标》、《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》相关要求，对瓦斯涌出量主要来自于开采层的采煤工作面，煤的可解吸瓦斯量满足表2规定，判定采煤工作面评价范围内瓦斯含量满足相关规定，工作面不需要进行预抽[5]。

根据I011502工作面残余瓦斯含量现场实测结果，该工作面煤层最大可解吸瓦斯量为1.45 m3/t，工作面设计日产量最大为7 000 t，因此I011502工作面回采前煤的可解吸瓦斯量满足相关规定(表2)，可以判定I011502工作面采前煤层瓦斯含量满足相关规定要求。

 

表2 采煤工作面回采前煤的可解吸瓦斯量应达到的指标Tab.2 Measured amount of desorption gas before coal mining in mining face

  

工作面日产量/t可解吸瓦斯量Wj/(m3·t-1)≤1 000≤8.01 001～2 500≤7.02 501～4 000≤6.04 001～6 000≤5.56 001～8 000≤5.08 001～10 000≤4.5>10 000≤4.0

2.2 相似工作面瓦斯治理效果论证

2.2.1 相似工作面预抽效果

(1)相似工作面采前瓦斯基本情况。I011501工作面是I011502工作面同一煤层M15煤层的邻近工作面，煤层原始瓦斯含量为1.20～2.08 m3/t，与M14煤层间距同样较近(平均12.5 m，最薄区域仅0.9 m)，上覆I011401工作面开采后，实测I011501工作面M15煤层瓦斯含量为1.22 m3/t。

参照I011501工作面瓦斯治理经验，I011502工作面回采期间瓦斯治理主要采取高位钻孔抽采为主、结合风排治理的瓦斯综合治理措施。

菌株的持水性与发酵乳的品质密切相关，研究表明单菌株的持水性越高，酸乳对水的保持性越高，从而乳清的析出也会大大降低，有利于提高酸乳的品质。由表2可知，菌株T9和T16的持水性较高，这两株菌发酵酸奶后乳清析出极少，T1次之，T8持水性最低，有少量的乳清析出现象，与前面感官评价结果一致，实验表明，其持水性较高，发酵酸奶的的品质也较为稠厚，黏度较高，乳清析出较少，适用于制作高黏稠厚质感的酸乳。

其他起源部位的室早更加罕见，如左室心尖部起源室早，其心电图呈右束支阻滞图形，除V1导联外，所有其他胸导联呈振幅较大的S波(rS或QS型)，下壁导联QRS波倒置；右室心尖部起源室早，其心电图呈左束支阻滞图形，所有胸导联呈rS或QS型，下壁导联QRS波倒置。

W0=(q掘

2.2.2 相似工作面回采期间瓦斯治理效果论证

屯宝煤矿工作面回采期间采用走向长距离高位钻孔抽采采空区和邻近层瓦斯，根据I011501工作面回采期间现场实测和抽放管路实时监测数据分析，瓦斯抽采效果如图1所示。

  

图1 工作面瓦斯涌出量变化曲线Fig.1 Work surface gas emission curve

根据图1可知，工作面连续生产150 d期间，工作面回采过程中，回风流瓦斯浓度最大值0.38%，平均瓦斯浓度为0.25%，上隅角瓦斯浓度的最大值为0.48%，长期维持在0.3%左右。回采期间工作面风排瓦斯量最大值5.2 m3/min，超过5 m3/min仅有一次，平均风排瓦斯量3.5 m3/min；高位钻孔抽采量最大值14.46 m3/min，平均10 m3/min。高位钻孔抽采瓦斯量占工作瓦斯涌出量的71.73%，解决了工作面回采期间大部分瓦斯涌出，保证了工作面安全高效生产，高位钻孔瓦斯治理效果较好。

通过不同气候带各稻作区划(不同生态环境)对稻耐旱性指标的方差分析表明，不同气候带和稻区对稻耐旱性各指标的影响达极显著水平(P<0.005)，表明稻耐旱性表现与气候环境因素关系密切。

2.3 工作面回采期间瓦斯治理措施保障

2.3.1 工作面瓦斯涌出量预测

依据中华人民共和国安全生产行业标准《矿井瓦斯涌出量预测方法》(AQ1018—2006)，对于掘进工作面，其瓦斯涌出量为煤壁瓦斯涌出量q1与落煤瓦斯涌出量q2之和。根据二者计算公式，得出掘进瓦斯涌出量反算瓦斯含量的计算公式：

 

表3 工作面瓦斯涌出量Tab.3 Gas emission from working face

  

开采煤层相对涌出量/(m3·t-1)本煤层上邻近层下邻近层采空区合计M151.390.5600.682.63

根据表3计算可知，在不进行预抽情况下，I011502工作面回采期间最大相对瓦斯涌出量为2.63 m3/t，绝对瓦斯涌出量为12.78 m3/min。

2.3.2 工作面回采期间瓦斯治理措施保障分析

通过煤层瓦斯含量直接测定法对现场采集的煤样进行可解吸瓦斯含量的粉碎解吸实验，得到I011501工作面煤层残余瓦斯含量为0.68～1.01 m3/t，平均0.85 m3/t，可解吸瓦斯含量为0.45～0.78 m3/t，平均0.65 m3/t。

再者，亚投行的影响范围和辐射范围还与人民币国际化的程度休戚相关。人民币连续多年成为我国第二大跨境收付货币，离岸人民币市场也在高速成长，而“一带一路”倡议为人民币国际化的再提速提供了新动力[22]。“一带一路”沿线国家人口占全球总人口近六成，应当推动人民币在沿线各国的国际化程度，不断增强人民币的认可度，从而形成稳定的“人民币区”①推进人民币区的形成依赖于以下几项主要的制度设计：签订货币互换协议，约定将人民币作为支付货币；建立便捷的人民币清算机制；推动人民币纳进“一带一路”沿线国家的储备货币；针对沿线很多国家倚重能源的产业结构，应促进人民币在沿线国家能源领域的贸易结算。。

三是通过稳妥发展统一战线民主构建共同体。统一战线民主是中国特色社会主义民主的重要特色。统一战线民主在本质上是解决中国共产党领导下党外力量的民主权利和民主作用问题，是人民民主专政的题中应有之意，也是满足人民民主政治需求的时代要求。一个持久稳定、富有活力且具有效率的共同体，本身就是坚持民主与集中相统一的共同体。中国共产党领导的统一战线充分发扬民主，在国家政权中保障党外人士参政议政，在社会主义协商民主各种渠道中开展协商，不断践行民主的协商真谛。新时代，统一战线应充分落实《中国共产党统一战线工作条例（试行）》要求，保证党外人士参与国家政权和发挥作用，进一步构建既有秩序又有活力的中国特色政治共同体。

(1)工作面煤层瓦斯含量直接测定。在I011502综采工作面开切巷至终采线覆盖区域共计取样10个，覆盖整个工作面回采范围且在断层带附近重点测试，严格按照《煤层瓦斯含量井下直接测定方法》(GB/T 23250—2009)标准实施，所测区域最大瓦斯含量为1.68 m3/t，最小瓦斯含量为0.85 m3/t，平均瓦斯含量为1.11 m3/t。

根据I011501工作面回采期间高位钻孔治理能力及效果，高位钻孔瓦斯抽采纯量基本稳定，瓦斯抽采纯量最大值14.46 m3/min，最小值7.3 m3/min，高位钻孔瓦斯抽采能力平均能达到10 m3/min。因此，由相似I011501工作面回采期间高位钻孔抽采效果来看，I011502工作面回采期间能够保证高位钻孔瓦斯抽采能力平均达到10 m3/min。

(1)福州市在2010～2016年，各地区在经济发展过程中有明显差异，但总体经济发展水平在不断的提升，发展速度平稳。福州市市辖区经济与县域经济在2010～2016年间区域差异呈现“先升后降”波动性发展趋势，市辖区经济和县域经济存在着明显的区域差异，地区之间发展不平衡，但是随着时间的推移，区域之间的差异正在持续缩小，区域经济差异也在逐步减小。

(2)相似工作面预抽效果论证[9]。I011501工作面预抽前测得工作面瓦斯含量1.22 m3/t，可解吸瓦斯含量0.99 m3/t；工作面经过预抽后，现场实测煤层残余瓦斯含量为0.68～1.01 m3/t，平均0.85 m3/t，可解吸瓦斯含量为0.45～0.78 m3/t，平均0.65 m3/t。经对比分析，预抽后煤层瓦斯含量最大值由1.22 m3/t降低到1.01 m3/t，工作面现场预抽效果较差。I011502工作面实测最大瓦斯含量仅为1.68 m3/t，瓦斯含量较小，倘若再进行预抽，不仅抽采工程投入大，抽采效果也不理想。因此，根据I011501工作面采前预抽效果进行评判，I011502工作面采前预抽实施的必要性不大。

(2)工作面风排瓦斯量。从安全生产的角度考虑，当一个矿井、采区和工作面的绝对瓦斯涌出量大于通风所允许的瓦斯涌出量时，就必须抽采瓦斯[8-9]，即：

(2)

式中，qmax为通风所能担负的回采工作面最大绝对瓦斯涌出量；q绝为工作面绝对瓦斯涌出量；C 为工作面回风流中允许的最大瓦斯浓度；S 为工作面有效过风断面；Vmax为工作面应许最大风速；KH为工作面瓦斯涌出不均衡系数，取1.2～1.7。

在I011502工作面正常回采期间，工作面日产量不超过7 000 t，设计风量1 190 m3/min；回风流瓦斯浓度不超过0.5%时，工作面正常通风条件下所能担负的最大绝对瓦斯涌出量为4.96 m3/min。I011502工作面回采期间最大绝对瓦斯涌出量为12.78 m3/min，回采期间高位钻孔瓦斯抽采量平均能够达到10 m3/min，剩余2.78 m3/min瓦斯完全可以通过风排解决。

因此，通过瓦斯涌出量预测及工作面回采期间瓦斯治理措施保障分析，I011502工作面在不进行预抽情况下，回采期间瓦斯治理能力完全能够满足安全生产需要。

因此，降雨为流域土壤侵蚀的主要驱动因子之一.降雨不仅是水体悬浮泥沙产生的主要驱动因子，同时，也是泥沙有效载体的主要来源与补给，对水体悬浮泥沙浓度的变化有双重影响.

3 结论

(1)通过对I011502工作面煤层残余瓦斯含量实测论证、相似I011501工作面瓦斯治理效果论证以及I011502工作面回采期间瓦斯治理措施保障分析论证，得出I011502工作面在不进行采前预抽且工作面生产条件变化不大的情况下，回采期间采用高位钻孔结合风排瓦斯完全可以满足工作面安全生产的要求。

(2)在部分高瓦斯矿井中，采前煤的可解吸瓦斯含量满足相关规程规定的要求且工作面回采期间瓦斯治理能力足够的情况下，煤层可以不进行采前预抽，从而可以极大地节约预抽瓦斯治理成本，还可以缓解矿井抽、掘、采紧张局面。

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