目录第一章工作面概况 (1)第二章瓦斯涌出量预测 (4)第三章瓦斯抽采方法 (7)第一节工作面瓦斯抽采方法的确定 (7)第二节5109工作面瓦斯抽采量的预计 (12)第三节抽采瓦斯效果评价 (15)第四节抽采钻孔布置、施工设备及施工量 (17)第五节工作面抽采瓦斯管路管径选择 (18)第六节管路布置及敷设 (19)第七节抽采附属装置及设施 (20)第一章工作面概况一、工作面概况5109工作面位于西坡井田一采区中部，5111工作面北部，开采5（4+5）号煤层，煤层厚3.8～4.6m，平均厚度4.2m；煤层倾角0°～12°，煤层较稳定。

工作面设计长度154m，倾向长度1524m，煤的密度1.39t/m3，工作面通风方式为“单U”，采煤方法为走向长壁采煤法，综采一次采全高，顶板管理方式为全部垮落法。

5（4+5）煤尘火焰长度大于4 00 mm，抑制爆炸最低岩粉量60%，煤尘具有爆炸性。

5（4+5）煤层煤的吸氧量为0.64 m3/g，自燃等级为Ⅱ类，属自燃煤层。

地面标高+750～+910m，地面无大型建筑物，多为黄土高坡及枣林、农田。

二、煤（岩）层赋存特征（一）煤层顶底板特征：1、伪顶煤层一般无伪顶，当直接顶变薄时在直接定下方出现0～0.5m厚度伪顶，岩性为泥页岩或炭质页岩含暗色矿物及黑色有机质，层理明显，较软、易垮落。

2、直接顶直接顶为砂质泥岩，灰黑色、有植物碎片化石，厚度0.5～1.5m，平均1.0m。

抗压强度为8.7～37.4MPa，抗拉强度为0.23～1.33MPa，可分为不稳定—极稳定顶板。

3、老顶老顶为中砂岩，灰白色，含暗色矿物及黑色有机质，下部较细，泥质胶结，4.3～5.1m,平均4.7m，抗压强度19.8～47.7 MPa坚硬。

4、直接底直接底为沙质泥岩，灰黑色，含砂不均匀，局部有粉砂岩薄层，含少量植物碎片化石，厚度1.8～2.5m；平均2.03m，抗压强度11 MPa左右。

5、老底老底为中砂岩，灰白色，泥质胶结，节理、裂隙发育，含暗色矿物，厚度5.7～6.9m,平均6.31m。

当岩性为细粒砂岩时，一般抗压强度大于14MPa，膨胀率0.05—0.23％，抗压强度14.7～30.7 Mpa。

岩石在有水的情况时稳定性较好，可划为普通底板。

（二）煤层特征及其分布情况：煤层产状为黑色，玻璃光泽～强玻璃光泽，有时可见弱丝绢光泽。

断口参差状、贝壳状、镜煤分层有眼球状断口。

内生裂隙发育，外生裂隙不发育。

煤的结构条带状最发育，且以宽条带状结构为主，其次为线理状结构，似均一状结构较少见。

煤的构造多呈层状，也有块状构造；煤的硬度小，脆度大。

煤层厚3.8～4.6m，平均厚度4.2m；煤层倾角0°～12°，煤层较稳定，煤层综合柱状图见图1-1。

图1-1 煤层综合柱状图三、地质构造井田内煤（岩）层整体为缓倾斜单斜构造，地层走向从北至南，由北北东渐变为南北向，倾向由北西-西，倾角平缓，一般为5～12°。

区内有宽缓的小褶曲，未有发现断层。

根据南翼系统已掘进巷道情况分析，巷道在掘进中将揭露有小型向背斜褶皱构造，向背斜构造高差约4m左右，向背斜转折附近小断裂构造较发育，巷道地质构造相对较简单，巷道掘进时有一定上、下山起伏变化，根据5101掘进地质情况分析，5101第二回风巷揭露的落差3.6m的断层，预计将会贯穿整个采区，5111工作面巷道最大长度为1470m，有揭露该断层，鉴于5109巷道最大长度为1524m，预计也会揭露该断层。

四、瓦斯1、瓦斯赋存情况本井田各煤层瓦斯成分以CH4为主，其次为N2、CO2及C2-C5。

大部分样点CH4含量在90％以上，少量样点CH480-90％，个别样点CH470-80％。

N2＜4％，CO=<0.6％，C2-C6<0.1％。

主要煤层5(4+5)、8、9号煤的瓦斯梯度为每增加1ml/g.daf，甲烷气深度增加62m、109 m、65m。

同一煤层从井田东部向西部随煤层埋深增加，CH4含量呈增大的趋势。

不同煤层，在同一钻孔，气含量垂向变化不很明显。

2、瓦斯涌出量预测根据2014年5至2016年5月煤科集团沈阳研究院有限公司（以下简称“沈阳研究院”）编制的《山西东辉集团西坡煤业有限公司矿井瓦斯涌出量预测报告（2.10Mt/a）》，矿井在2.10Mt/a生产能力下（开采5（4+5）号煤层），开采一采区时，矿井绝对瓦斯涌出量为89.41 m3/min，相对瓦斯涌出量为20.23m3/t；开采二采区时，矿井绝对瓦斯涌出量为89.41 m3/min，相对瓦斯涌出量为20.23m3/t；开采三采区时，矿井绝对瓦斯涌出量为22.69 m3/min，相对瓦斯涌出量为100.28m3/t；开采四采区时，矿井绝对瓦斯涌出量为133.03 m3/min，相对瓦斯涌出量为30.10m3/t；开采五采区时，矿井绝对瓦斯涌出量为143.81 m3/min，相对瓦斯涌出量为32.54m3/t。

预测结论：西坡煤业为高瓦斯矿井。

3、近年矿井瓦斯等级鉴定近年矿井瓦斯等级鉴定结果见表1-1。

表1-1 近年矿井瓦斯等级鉴定结果项目年度绝对涌出量（m3/min）相对涌出量（m3/t）鉴定结果CH4CO2CH4CO22012 47.37 8.13 21.04 3.61 高2013 58.92 8.60 22.64 3.31 高2014 49.39 6.05 13.65 1.80 高2015 58.21 5.41 15.06 1.40 高2016 52.28 6.11 12.22 1.43 高第二章瓦斯涌出量预测一、预测方法及条件预测方法采用分源预测法预测（AQ1018--2006）。

预测条件：5109工作面：工作面长度154m、有效推进长度1524m、产量为6045t/d。

煤层瓦斯含量：根据2014年5月至2016年5月沈阳研究院编制的《山西东辉集团西坡煤业有限公司矿井瓦斯涌出量预测报告（2.10Mt/a）以及5101、5111顺槽掘进期间瓦斯数据分析，5109工作面所在区域最大瓦斯含量为6.81 m3/t。

残存量：5（4+5）号煤层水分平均值为0.81%、灰分平均值为19.21%、挥发分平均值为15.32%，根据AQ1018-2006表C.1，5（4+5）号煤层纯煤的残存瓦斯含量分别取3.45m3（t.r）-1，换算成原煤瓦斯残存量：5（4+5）号煤W c为2.76m3/t。

表2-1 纯煤的残存瓦斯含量取值（引用AQ1018-2006矿井瓦斯涌出量预测方法，表C.1）挥发分/% 6～8 8~12 12～18 18～26 26～35 35～42 42～50 W c/[m3/(t.r)-1] 9～6 6～4 4～3 3～2 2 2 2 注：煤的残存瓦斯量亦可近似的按煤在0.1MPa压力条件下的瓦斯吸附量取值。

二、回采工作面瓦斯涌出量预测回采工作面瓦斯来源包括开采层瓦斯涌出和邻近层瓦斯涌出两部分。

q采＝q1+q2 ………………………………………………………… （2-1）式中q采－回采工作面相对瓦斯涌出量，m3/t；q1－开采层相对瓦斯涌出量，m3/t；q2－邻近层相对瓦斯涌出量，m3/t。

1、开采层瓦斯涌出量 开采层瓦斯涌出量按下式计算：()C W W MmK K K q -∙∙∙∙=03211 ………………………………… （2-2） 式中：q 1－开采煤层相对瓦斯涌出量，m 3/t ；K 1－围岩瓦斯涌出系数；K 1值选取范围为1.1—1.3；全部陷落法管理顶板，碳质组分较多的围岩，K 1取1.3；局部充填法管理顶板K 1取1.2；全部充填法管理顶板K 1取1.1；砂质泥岩等致密性围岩K 1取值可偏小；西坡煤业顶板管理采用的是全部陷落法，因此，K 1=1.3；K 2－工作面丢煤瓦斯涌出系数，其值为工作面回采率的倒数即K 2=1/η（η为工作面回采率，η取0.93），取K 2=1/0.93=1.08；K 3－采区内准备巷道预排瓦斯对工作面煤体瓦斯涌出影响系数，k 3=(L-2h)/L ，L －工作面长度， m ，h －巷道瓦斯预排等值宽度取14.2m ；m-开采层厚度，m ；4.2m ； M-工作面采高，m ；4.2m ；Wc －运出矿井后煤的残存瓦斯含量，m 3/t ，2.76 m 3/t 。

W O —煤层瓦斯含量，m 3/t ；取值见表2-1所示（根据2014年5月至2016年5月沈阳研究院编制《山西东辉集团西坡煤业有限公司矿井瓦斯涌出量预测报告（2.10Mt/a ）》中埋深等值线图和瓦斯含量等值线图以及5101、5111顺槽掘进期间瓦斯数据分析，取5109工作面所在区域最大瓦斯含量）。

开采层瓦斯涌出量预测结果见表2-2。

表2-2 开采层瓦斯涌出量预测结果工作面 日产量 (t/d) 工作面长度(m) 排放带宽度(m) K 1 K 2 K 3 瓦斯含量(m 3/t) 残存瓦斯含量(m 3/t) 相对涌出量（m 3/t ） 5109604515414.21.31.080.826.812.764.662、邻近层瓦斯涌出量邻近层瓦斯涌出量可根据下式计算：）（ci i i ni iW W M m q -⋅=∑=012η（2-3）式中：2q —邻近层相对瓦斯涌出量，m 3/t ；m i —第i 个邻近层厚度，m ； M —工作面采高，m ；i W 0—第i 层的原始瓦斯含量，m 3/t ； ciW —第i 邻近层残存瓦斯含量，m 3/t ；i η—第i 邻近层瓦斯排放系数，取决于层间距离，可根据图2-1查取。

根据《煤矿瓦斯抽放规范》（AQ1027-2006）附录A 中A.3。

1-上邻近层； 2-缓倾斜煤层下邻近层；3-倾斜、急倾斜煤层下邻近层图2-1 邻近层的瓦斯排放率与层间距的关系曲线邻近层瓦斯涌出量预测结果见表2-3。

表2-3 5109工作面开采层影响范围内邻近层瓦斯涌出量计算表工作 面煤层 名称 煤 厚（m ） 采厚 (m) 瓦斯 含量 (m 3/t) 残存瓦斯含量 (m 3/t) 距开采煤层的距离 (m) 瓦斯排放率 (%) 相对瓦斯涌出量 (m 3/t) 备 注51091 0.92 6.81 2.76 25 84 0.75 上邻近层 20.28 6.81 2.76 18.2 91 0.25 5（4+5） 4.2 4.2 6.81 2.76 本煤层 5下 1.03 6.81 2.76 2.8 95 0.94 下邻近层6 1.48 6.81 2.76 26.38 26 0.37 合计2.313、回采工作面瓦斯涌出量回采工作面瓦斯涌出量预测结果如表2-4。

表2-4 回采工作面瓦斯涌出量预测结果回采工作面采区瓦斯含量（m3/t）日产量(t/d)瓦斯涌出量开采层（m3/t）邻近层（m3/t）合计（m3/t）（m3/min）5109 一采区 6.81 6045 4.66 2.31 6.97 29.26第三章瓦斯抽采方法第一节工作面瓦斯抽采方法的确定一、抽采方法的确定5109工作面以本煤层抽采为主、邻近层和现采采空区瓦斯抽采为辅。