华晋焦煤沙曲矿瓦斯治理规划730(定稿)

华晋焦煤沙曲矿瓦斯治理规划

华晋焦煤公司沙曲矿

煤矿瓦斯治理国家工程研究中心淮南项目部

二零一三年五月

目 录

前 言 .................................................................................................... - 1 - 第一章 矿井概况及现状 ................................................................... - 2 - 第一节 矿井基本情况 ................................................................... - 2 - 第二节 矿井地质及煤层赋存情况 ............................................. - 2 - 第三节 矿井瓦斯情况 ................................................................... - 4 - 第四节 矿井瓦斯综合治理机构及人员配备情况 ....................... - 5 - 第五节 采掘部署现状 ................................................................... - 7 - 第六节 矿井通风系统现状 ......................................................... - 8 - 第七节 矿井抽采系统情况 ........................................................... - 9 - 第八节 安全监控系统情况 ....................................................... - 11 - 第九节 一矿变两矿后的主要系统情况 ................................... - 11 - 第二章 过去五年瓦斯治理状况 ................................................... - 13 - 第一节 瓦斯治理取得的成果 ................................................... - 13 - 第二节 存在的问题 ................................................................... - 15 - 第三章 瓦斯治理规划格局 ............................................................. - 17 - 第一节 瓦斯综合治理目标 ....................................................... - 18 - 第二节 瓦斯治理实施战略 ....................................................... - 20 - 第三节 三区联动方案 ............................................................... - 21 - 第四章 三年瓦斯治理滚动计划 ..................................................... - 28 - 第一节 采掘安排 ....................................................................... - 28 - 第二节 瓦斯治理“一矿一策” .................................................... - 30 - 第三节 瓦斯治理“一面一策” ..................................................... - 34 - 第四节 三年规划期钻孔进尺、抽采量、抽采率、抽采巷道规划 ........................................................................................................ - 39 -

第五节 瓦斯治理重点工程项目 ............................................... - 43 - 第五章 瓦斯治理保障措施 ............................................................. - 45 -

附件：附件1：2013年沙曲矿综采衔接计划安排表

附件2：2013年沙曲矿北翼开掘进尺汇总表 附件3：2013年沙曲矿南翼开掘剩余进尺汇总表 附件4：2013年沙曲矿原煤产量汇总表 附件5：2014年沙曲矿综采衔接计划安排表 附件6：2014年沙曲一矿开掘进尺安排表 附件7：2014年沙曲二矿开掘进尺安排表 附件8：2014年沙曲矿原煤产量汇总表 附件9：2015年沙曲矿综采衔接计划安排表 附件10：2015年沙曲一矿开掘进尺安排表 附件11：2015年沙曲二矿综采衔接计划安排表 附件12：2015年沙曲两矿原煤产量汇总表 附件13：2013年沙曲矿抽采衔接规划表 附件14：2014年沙曲两矿抽采衔接规划表 附件15：2015年沙曲两矿抽采衔接规划表

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前 言

华晋焦煤沙曲矿是我国目前单井瓦斯涌出量最大的矿井之一，2011年矿井瓦斯等级鉴定时，瓦斯绝对涌出量510m3/min、相对涌出量100m3/t，矿井属煤与瓦斯突出矿井。

2009年以来，华晋焦煤沙曲矿与煤矿瓦斯治理国家工程研究中心（以下简称工程中心）开展技术合作，实施瓦斯治理五项治本之策（优先开采保护层、改造通风系统、实施全方位抽采工程、扩能瓦斯抽采系统、充分利用地面钻采与利用），实现了局部治理向区域治理、过程治理向超前治理、管理措施型向工程技术型三个战略转变，形成了适合沙曲矿瓦斯治理的成套技术——沙曲模式，取得了矿井产量逐年提高，瓦斯超限逐年大幅下降的好成绩。

本规划根据华晋焦煤发展战略，按照“以风定产、先抽后采、监测监控”的十二字方针和“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位”的瓦斯治理工作体系及“可保尽保、应抽尽抽”的区域瓦斯治理原则，依据国家法律法规、行业标准、部门规章以及上级文件精神和要求等，编制华晋焦煤沙曲矿新一轮瓦斯治理中长期规划。

规划目标是在巩固现有“沙曲模式”的基础上，结合国内外瓦斯治理新技术、新方法，逐步取消极薄煤层保护层开采和瓦斯治理底板专用抽采巷，实现以“井下钻孔抽采为主，地面钻井抽采为辅”逐步向以“地面钻井抽采为主，井下钻孔抽采为辅”转变，最终构建瓦斯治理“三区联动”新模式，实现沙曲瓦斯治理模式升级版。

第一章 矿井概况及现状

第一节 矿井基本情况

沙曲矿是华晋焦煤有限责任公司在离柳矿区开发建设的第一对矿井，1994年12月开工建设,2004年11月8日通过国家发改委正式验收后投产，矿井设计能力300万吨/年。

2012年确定建设国家级瓦斯治理示范矿井，目前正实施“一矿变两矿”改扩建工程，以北川河为界，北翼为沙曲一矿，南翼为沙曲二矿，计划于2013年底完成“一矿变两矿”工程。

采空区年——年风村沟锄柱煤安保水仓井年——年主采 空 区西付1997年——2002年公司有限焦煤同德兴业汇丰林年2003—省柳—年02山西20付巷号西采空回巷区——年正西四四号年年月采完巷村山下保安煤柱村葛家山进风井六采柱煤安保六采西正巷年—1990年1991主井2002年年—1992年1994井付年—2001年2003三回风井川路山西柳铁有限林煤矿总水仓柳公司河孝限公司庄煤业有鑫飞毛家山西柳林ⅠⅡ零ⅢⅣⅤ国Ⅵ七ⅦⅧ道川ⅨⅩⅪ∠°∠°Ⅺ河下龙花垣回风立井Z底=+431. 000下龙花垣进风立井Z底=+431. 5001°1 主斜井2 副立井3 一号斜井4 二号斜井5 北回风井6 北进风井轨道巷胶带巷回风巷第二节 矿井地质及煤层赋存情况

井田走向长22km，倾斜宽4.5～8km，面积 138.35km2，地质储量22.52亿吨，可采储量12.76亿吨。井田为一缓倾斜的单斜构造，地层走向自北向南由南北向渐变为北西向，倾向由西渐变为南西，地层倾角平缓，一般为3°～7°。井田地形总趋势是东高西低，南高北低，地表一般标高为800～900m，最高点高程为1149.39m，最低点标高为740.00m。

倾向长壁后退式采煤法鑫飞山西柳林毛家庄煤业有限公司山西贺昌鑫飞公司有限煤业白家坡回风立井Z底=+429. 500华晋焦煤有限责任公司沙曲矿煤层分叉合并线保 安 煤 柱 线井 田 边 界小煤窑边界岩 巷#煤 巷 道实 测 背 斜 轴风 桥钻探水文孔水文长期观测孔见煤钻孔未见煤钻孔见煤斜孔底 鼓实测陷落柱推断陷落柱编制审科制图校长#煤 巷 道5＃煤层采掘工程平面图席云平韩英杰矿比图长例尺号王 永胡全文高海海姜小强资料来源日期总工程师 - 2 -

井田内主要含煤地层为山西组和太原组，山西组可采煤层有2#、3#、4#、5#煤，太原组有6#、8#、9#、10#煤。各煤层参数见表1。

南翼3#煤平均厚度1.1m，4#煤平均厚度2.8m，5#煤平均厚度2.5m。3#煤距4#煤：南翼东部区域，层间距由西向东逐渐变小（从11m至1m左右），南翼西部区域层间距由东向西逐渐增大（从10m至16m左右）。

北翼2#煤平均厚度1.1m，3#煤与4#煤合并，平均厚度4.1ｍ，5#

煤厚度2.８m。2#煤距3+4#煤层间距：东部区域11ｍ左右，西部区域14m左右；4#煤距5#煤5.5m左右。

表1 可采煤层特征参数

含煤煤煤层厚层间距（m） 顶底板岩性描述 地层 层 度（m） 0.25-2.2顶板：砂质泥岩、泥岩； 2 0 0.89 0.40-1.5顶板：粉砂岩、砂质泥岩； 3 山 1.05 西 0.84-6.0组 4 5 1.80-9.74 底板：砂质泥岩和粗碎屑岩。 2.98 5.56 0.10-5.0顶板：泥岩及少量中～细砂岩； 5 4 11.56-31.82 底板：粉砂岩、泥岩。 2.73

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1.01-23.92 底板：砂质泥岩、粉砂岩。 10.34 0 0-16.99 6.16 顶板：中～细砂岩、砂质泥岩、泥岩； 底板：砂质泥岩、粉砂岩。 0.10-1.66 6 0.81 0.79-9.38 太 3.91 原 0.18-3.1组 9 2 1.30 3 16.88 顶板：石灰岩； 17.39-37.5 8 27.73 0-12.48 少量为中～细砂岩。 1.32 顶板：泥岩、炭质泥岩、粉砂岩； 底板：泥岩、砂质泥岩。 0-22.50

底板：泥岩或粉砂岩。 顶板：石灰岩； 底板：泥岩、炭质泥岩、砂质泥岩，0.18-5.39.43 10 8 底板：炭质泥岩、铝质泥岩。 1.66 第三节 矿井瓦斯情况

2005年煤科总院抚顺分院鉴定4#煤为突出煤层，矿井为煤与瓦斯突出矿井。2012年矿井瓦斯等级鉴定中：矿井绝对瓦斯涌出量422.28m3/min，相对瓦斯涌出量81.84m3/t,是我国目前单井口瓦斯涌出量最大的矿井之一。煤层瓦斯含量整体呈南高北低、西高东低的趋势。各煤层突出危险性、自燃倾向性及瓦斯基础参数等见表2。

表2 各煤层鉴定情况表

煤层编号 自燃倾II类 向

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顶板：中～细砂岩、砂质泥岩； 2# 3# 4# 5# 6# II*II类 III类 II类 类 爆炸危有 险 +430m水平以突出鉴定 +420m水平以有突上无突出危险，上无突出危险，出危+430水平以下未鉴定 +420水平以下险 未鉴定 险 险 出危出危有突有突有 有 有 有 表3 煤层瓦斯基础参数表

百米钻孔极煤瓦斯 瓦斯含残 存 煤 层 钻孔瓦斯流 限 层压力 透气性系数 瓦斯量 λ(m2/MPa2·量衰减系自然瓦斯流33编(MP(m量/t·f) (m/t·f) 数 量 3-1号 a) d) α(d) Qj (m) 2# 3# 4 5# #0.92 1.08 1.50 1.40 7.9～13.19 7.72～24.88 7.32～17.82 4.45～17.88 10.15 3.41 3.50 3.54 3.64 2.12～2.17 1.78～1.89 3.524～3.785 1.99～2.23 0.033～0.038 0.040～0.042 0.024～0.028 0.037～0.038 0.041～0.043 20156～21499 26574～27895 30342～31200 24557～26874 26667～27103 6# 1.70 3.70 2.87～2.99

第四节 矿井瓦斯综合治理机构及人员配备情况

沙曲矿成立以矿长为组长，矿总工程师、通风副矿长为常务副组长，各专业分管矿长为副组长，各专业副总、部门正职为成员的领导组，以通风科、抽采公司、防突科“一通三防”部门人员为办公室成员的瓦斯综合治理管理机构。

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通风科主要负责全矿的通风系统管理、瓦斯管理、通风设施构筑、防灭火、防尘、监测监控等日常管理工作；负责编制“一通三防”安全技术措施，组织全矿井每旬、月、季的“一通三防”隐患排查，负责瓦斯治理钻孔的设计工作。

抽采公司主要负责矿井气源钻孔及本煤层钻孔的设计工作，并负责所有钻孔的施工、封孔、连孔工作，负责抽采系统、抽采泵站的管理、维护工作。下设钻机一队、钻机二队、钻机三队、抽放队、技术组、电焊组、配件组、钻孔验收组和调度室。

防突科主要负责矿井两个“四位一体”综合防突措施的执行落实，负责掘进预抽钻孔的设计及钻孔验收工作，并负责压风自救系统的管理及维护工作。

表4 矿井“一通三防”机构人员情况表

在安全机构名称 册管理人人员 数 专职防突员55防突科 78 抽采公382 司 通风科 329 13 7 202 122 1 131人 合 计 789 32 18 479 236 5 14 7 212 91 1 181人 专职瓦斯员5 4 60 23 3 人 专职打钻工员 学历 技术及以上称 称 大中专初级职中级职备注 - 6 -

“一通三防”部门大中专及以上学历人员占在册人数的60.71%，初级职称及以上人数占在册人数的29.91%。

第五节 采掘部署现状

矿井采用主斜井、副立井混合开拓方式，划分两个水平开采。以三川河自然划分为南、北两翼，两翼均布置了轨道、胶带和回风三条大巷。一水平标高+400m，开采山西组2#、3#、4#、5#煤；二水平标高+200m，开采太原组6#、8#、9#、10#煤。目前+400m为主要生产水平，主采煤层为4#、5#煤，采用倾向长壁综合机械化后退式一次采全高的采煤方法。

南翼现有南一、南二、南三、南四4个采区。南一和南二采区4#煤已回采完，5#煤大部分开采完毕。南三和南四采区尚未回采。（附图）

北翼现有北一、北二、北三3个采区。北一采区正在回采5#煤，北二采区正在开采2#煤层，北三采区尚未回采。（附图）

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第六节 矿井通风系统现状

矿井采用抽出式通风方式。现有井筒11个，其中7个进风井，4个回风井，总进风量为44558m3/min，总回风量为45149m3/min。1#回风斜井主要担负南一和南二采区回风；白家坡回风立井主要担负白家坡区域及南三采区回风；高家山回风立井主要担负高家山区域、24306及以南工作面回风；下龙花垣回风立井主要担负下龙华垣区域、24208及以北工作面回风。（各风井参数及风量见表5）

表5 各井筒风量及主要扇风机参数表

风量 主扇负压风井名称 主扇型号 Pa GAF25.1-122480 .6-1 白家坡回风立FBCDE-8-N2577 井 高家山回风立

电机功率KW m3/min 叶片角度 1回风斜井 #1000 9048 +5 2000 1600 13613 10900 -3 -2 032 GAF31.6-162430 - 8 -

井 下龙花垣回风立井 2#进风斜井 2#主斜井 1#主斜井 白家坡进风立.8-1 GAF33.5-202920 -1 5696 3220 1012 7274 9476 8847 2000 11588 -5 井 副立井 下龙花垣进风 立井 高家山进风立 井 第七节 矿井抽采系统情况

矿井现有三个地面瓦斯抽采泵站，其中南翼1#泵站安装两台CBF410A—2BV3型真空泵（一用一备）；南翼2#泵站安装有三台2BEC-72型真空泵（两用一备）。北翼泵站安装两台2BEC-72型真空泵（一用一备）；四台2BEC-67A型真空泵（二用二备）。全矿总额定抽采能力为2650 m3/min，两翼均实现了高、低浓瓦斯分源抽采并利用。南北翼各铺设瓦斯抽采主管路三趟，全长共27950m。（抽采泵站及管路配备情况见表6）

2012年沙曲矿瓦斯抽采量1.26亿m3（标况），抽采率66.66%；钻孔进尺42.04万m，其中区域预抽钻孔15.64万m。瓦斯利用方面，2012年瓦斯利用量4087.04万m3，瓦斯利用率32.51%。

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9033 表6 沙曲矿瓦斯抽采泵装备情况表 数量泵站 型号 (台) 额定抽采量（m/min） 3使用情况 二电机主管路功率直径（KW（mm） ） 长度（m） 主管路 备注 2BEC-4 67A 北翼瓦350 用450 二备 两路各630 一3700 900 两路各一备 一800 2400 一路 高低浓各450 4100 低浓 斯泵站 2BEC-2 72 600 用 南翼1#CBF41用瓦斯泵站 0A-2BV3 2 150 一备 两南翼2#2BEC-瓦斯泵72 站 备

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185 320 2250 低浓 两路各630 高低3700 900 浓各两路各800 2000 一路 用3 600 一合计 11 2650 27950 第八节 安全监控系统情况

矿井目前使用KJ95N型煤矿安全监控系统。该系统于1999年10月份开始在沙曲矿运行。2010年6月对安全监控系统实施了环网改造。2011年10月升级为NET版KJ95N安全监控系统，实现了监控数据的实时共享功能并与华晋公司、山西焦煤集团瓦斯数据上传联网。矿井共配备分站、传感器、断电仪等647台，使用487台；配备便携式甲烷检测报警仪、一氧化碳检测报警仪、瓦斯一氧化碳两用仪、多种气体检测仪、光学瓦斯检测仪等845台，使用679台；配备自救器5000台，使用3500台。

瓦斯抽采在线监测:目前共装备监测装置21套，其中地面抽采泵站使用7套，井下主要管路及分支管路使用14套，矿井基本实现了瓦斯抽采系统的自动监测。

第九节 一矿变两矿后的主要系统情况

根据矿井改建工程安排，至2013年底以三川河为界，北翼为沙曲一矿，南翼为沙曲二矿。建成后的瓦斯治理的主要系统：通风系统、抽采系统变化如下。

（一）通风系统

沙曲一矿有6个井筒，4个进风井、2个回风井；沙曲二矿有5个井筒，3个进风井、2个回风井。（各风井情况见表7）

表7 沙曲一矿、二矿各风井情况表

矿井名

风井名称 主扇型号 - 11 -

电机功率备注 称 高家山回风立井 下龙花垣回风立井 副立井 下龙花垣进风立井 高家山进风立井 1#主斜井 1#回风斜井 白家坡回风立井 2#进风斜井 2#主斜井 白家坡进风立井 GAF31.6-16.8-1 GAF33.5-20-1 GAF25.1-12.6-1 FBCDE-8-N032 KW 1600 2000 1000 2000

进风井 回风井 沙曲 一矿 回风井 进风井 沙曲 二矿 （二）抽采系统

根据沙曲矿瓦斯治理示范矿井建设规划，2013年底高家山瓦斯泵站和白家坡瓦斯泵站建成。届时，沙曲一矿将有2个瓦斯泵站即北翼瓦斯泵站和高家山瓦斯泵站，额定抽采能力将达到2900m3/min；沙曲二矿将有3个瓦斯泵站，分别为1#瓦斯泵站、2#瓦斯泵站和白家坡瓦斯泵站，额定抽采能力将达到2950m3/min。（各泵站情况见表8）

表8 沙曲一矿、二矿瓦斯泵站装备情况表

单位 沙曲 一矿 额定抽采数量能力(台) （m3/min） 4 2 4 10 CBF410A-2BV3 2BEC-72 2BEC-87 2 3 4 - 12 -

泵站 型号 2BEC-67A 2BEC-72 使用情况 二用二备 一用一备 二用二备 一用一备 两用一备 二用二电机功率（KW） 450 900 1000 185 900 1000 350 600 800 2900 150 600 800 北翼瓦斯泵站 高家山瓦斯泵站 合 计 1#瓦斯泵站 2#瓦斯泵站 白家坡瓦斯泵2BEC-87 沙曲 二矿

站 合 计

9 2950 备 第二章 过去五年瓦斯治理状况

第一节 瓦斯治理取得的成果

华晋焦煤沙曲矿是我国目前井工开采单井瓦斯涌出量最大的矿井之一。 2009年引进淮南瓦斯综合治理的理念、技术、管理和经验，在工程中心和沙曲矿的共同努力下，创立了瓦斯治理的“沙曲模式”，沙曲矿被列为“国家瓦斯治理示范矿井”。

一、推进了瓦斯治理理念创新

树立了“瓦斯超限就是事故”、“瓦斯超限事故是可以预防和避免的”、“瓦斯不治，永无宁日”、“多抽一方瓦斯，矿井就多一份平安”、“抽采瓦斯是解放生产力，治理瓦斯是发展生产力”、“瓦斯治理是企业生存和发展的生命工程、效益工程、和谐工程”等理念。

二、形成了以区域治理为主的瓦斯治理技术体系

变单一煤层开采为煤层群开采。调整开采布局和开采程序，由单一4#煤层开采，转向开采5#煤层，同时 把2#、3#作为保护层进行开采。

变本煤层顺层预抽为底板巷穿层预抽。在不具备保护层开采的区域，布置5#煤底板巷，利用穿层钻孔实现区域预抽。对有条件的块段，实施了顺层长钻孔递进式区域预抽。

三、建立了全方位立体式的瓦斯抽采格局

利用本煤层抽采、临近层抽采、高（底）巷抽采、高位大直径钻孔抽采、顶板走向集群孔抽采、采空区埋管抽采、地面钻井抽采及地面钻井与井下水平钻孔对接等多种抽采方法，形成了全方位立体抽采格局。

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四、优化改造矿井通风和抽采系统

加大矿井通风能力改造力度，优化矿井通风系统。矿井在南翼增加了白家坡一对进回风立井，北翼增加了下龙花垣一对进回风井，矿井总风量从27000m3/min提高到48000m3/min，并实现了分区独立通风。

加快抽采系统改造进度。矿井抽采能力由原来的950m3/min扩大到2650m3/min，并积极筹划新建北翼高家山和南翼白家坡抽采泵站，建成后抽采能力将达到5850m3/min。

五、规范了各煤层回采工作面的通风方式

取消了工作面非正规“U+L”通风方式，2#、3#煤工作面采用两面三巷 、4#煤层采用一面三巷 “Y”型通风方式，5#煤层采用一面两巷“U”型通风方式。

22201、22202工作面巷道布置图24208胶带22201胶带顺槽22201切眼22201工作面北轨大巷22201轨道顺槽22202切眼22202工作面 22202轨道顺槽

“U+L”通风方式 两面三巷

“Y”型通风方式 “U”型通风方式 六、建立健全了瓦斯治理管理体系

华晋公司及沙曲矿逐步建立健全了以行政负责人负总责的瓦斯 治理责任体系和以总工程师为首的技术管理体系，配备了两级机构专职通风副总工程师、专职地质副总工程师，协助总工程师开展瓦

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斯治理技术管理工作；华晋公司成立了瓦斯研究所，沙曲矿还组建了防突专门机构和打钻、抽采专业化队伍；“一通三防”人员充足。

沙曲矿编制了各层级各工种岗位责任制，明确各岗位职责；制定了“一通三防”专业各项管理制度和奖罚细则，并要求依据瓦斯治理形势的变化不断补充、修改和完善。

过去五年，瓦斯治理取得明显成效。（瓦斯超限次数、钻孔量、抽采量、抽采率、产量指标对比表）

年份 产量（万吨） 抽采率（%） 瓦斯超限次数

2008 245 52.1 1684

2009 165 64.1 342

2010 246 95.87 62.2 30.66 85

2011 273 105.73 62.5 34.15 34

2012 300 126 65.5 42.04 5

抽采量（百万m3) 63.74 81.92 钻孔量（万米） 25,84 27.68

第二节 存在的问题 一、理念方面

（一）“可保尽保、应抽尽抽”的意识需要加强

保护层开采上存在着畏难情绪，如： 22201保护层工作面自2011年11月份开始回采，至今仅推进1050m，工作面时采时停，以至采场空间没能有效打开，采场接替紧张；

（二）“治理瓦斯、岩巷先行”的理念未能落实到位

底抽巷平均月单进仅50m左右，无法满足穿层钻孔预抽掩护煤巷掘进的需要，仍存在边抽边掘“拼刺刀”现象。

二、技术方面

（一）技术管理基础有待提高

煤层瓦斯基础参数实测资料较少，缺少对准备区和规划区两个区

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域煤体的原始瓦斯含量和瓦斯压力等指标进行测定。区域措施效果检验没有严格按照《防治煤与瓦斯突出规定》第四十四条要求分地质单元布点。没有进行抽采达标效果评判。

（二）科研攻关力度有待加强

没有对地面多分支水平井与井下钻孔对接区域预抽煤层瓦斯消突效果进行技术研究，无法科学地考察消突范围和科学地确立评价方法。

缺少对地面直井运用压裂增透技术抽采瓦斯的研究，不能有效地增大钻井抽采范围和提高抽采效果。

未实施保护层开采对被保护层保护范围及效果的考察研究，在开采被保护层时，不能针对性地采取治理瓦斯的措施。

三、管理方面

（一）没有按照安全高效的要求合理安排和组织生产

采掘工作面个数过多，单产单进低，造成矿井生产系统复杂，加大了瓦斯治理的难度。

（二）管理力度还需进一步加强

对五项指标，有计划，有考核，但考核力度不够。尤其是对保护层开采面积和底抽巷施工进度，未建立动态分析制度、追查处理制度、重点环节攻关制度、月季验收制度和有效的政策保障及奖惩制度。保护层时采时停和底抽巷进度缓慢的问题一直没能得到解决。

面对未来，随着开采深度的增加，瓦斯灾害威胁越来越大，煤与瓦斯突出的防治任务越来越重，企业发展产能提升与瓦斯治理的矛盾

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愈发突出。

未来几年，沙曲矿瓦斯治理发展方向，大力采用国内外瓦斯治理新技术、新工艺、新装备，着力打造沙曲瓦斯治理模式的升级版。

第三章 瓦斯治理规划格局

规划区：井下区域无巷道可以利用，只能采用地面井抽采的区域。

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准备区：能够利用井下巷道，实现井上下联合抽采的区域。 生产区：经过区域治理实现高瓦斯（突出）煤层在低瓦斯状态下采掘的区域。

第一节 瓦斯综合治理目标 一、总体目标

杜绝“一通三防”责任事故，实现瓦斯零超限；通过抽采达标，实现抽掘采平衡，矿井生产区域瓦斯含量降到6m3/t以下，使矿井产能充分释放，产量达到设计预期，瓦斯治理形成规划区、准备区、生产区分区治理、三区联动格局。

二、近期目标（2013-2015） 1、2013年底建成国家级示范矿井。

2、坚持开采保护层和区域预抽，实现抽、掘、采衔接平衡。北翼开采2#煤保护层工作面3个，递进式区域预抽3+4#煤层，完成北二采区3#底抽巷施工；南翼准备3#煤保护层工作面1个，4#煤层采取递进式区域预抽或利用底抽巷穿层钻孔区域预抽煤层瓦斯，完成南三采区3#底抽巷和南四采区3条底抽巷；区域治理后煤层瓦斯含量下降到8m3/t以下，压力下降到0.74MPa以下。

3、矿井井下瓦斯抽采率达70%以上，实现产量增加和瓦斯零超限。2013年325万吨，2014年400万吨，2015年500万吨。

4、完成各项规划指标，做到四量结构合理。

表9 三年各项指标及四量规划表 类别

2013- 18 -

2014 2015 年5-12月份 原煤产量（万t） 掘进进尺（m） 223.1 14199 291660 144368 8800 62 沙曲 沙曲 沙曲 沙曲 一矿 二矿 一矿 二矿 269 12247 250000 120000 131 12254 200000 100000 288.9 211.1 12512 260000 130000 10800 64 12476 220000 110000 7200 64 钻孔进尺 总进尺（m） 区域预抽（m） 3井下瓦斯抽采 瓦斯抽采量（万m） 抽采率（%） 开拓煤量（万t） 准备煤量（万t） 9600 6400 63 63 7670.3 7690 2122 8022.1791.83 83 1292.7 867.2 509.1 811.3 450.7 716.4 515.2 331.3 473.3 277.2 215 322.5 300 338 338 四量 回采煤量（万t） 被保护煤量 达标煤量 区域预抽煤量 小计 646.8 327.9 381.8 308.5 861.8 650.4 381.8 608.5 三、中期目标（2016-2021年）

在2022年前，继续开采保护层和实施底抽巷穿层钻孔及递进式顺层钻孔区域预抽，实现抽、掘、采衔接平衡。北翼开采2#煤保护层工作面4个，3+4#煤层采用递进式区域预抽或利用底抽巷穿层钻孔区域预抽煤层瓦斯。南翼开采3#煤保护层工作面5个，4#煤层采取递进式区域预抽或利用底抽巷穿层钻孔区域预抽煤层瓦斯。在两翼保护层

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开采的同时，卸压抽采4#、5#煤层瓦斯，含量下降到6m3/t以下。钻孔抽采区域治理4#煤层瓦斯，含量必须在8m3/t以下。

多措并举、立体抽采，实现瓦斯治理三区联动的良性循环。规划区瓦斯含量降到8m3/t以下，准备区瓦斯含量降到6m3/t以下；2022年开始，实现三区转化，北四采区、南四采区剩余保护层工作面暂不考虑开采,对应块断转入准备区进行井上下联合治理瓦斯，达标后由准备区再转化为生产区。

矿井井下瓦斯抽采率达80%以上，产量每年递增100万吨，2018年实现年产800万吨目标并达到一矿变两矿的设计产量。

四、远期目标

2022年实现三区转化后，成熟地面与井下联合抽采瓦斯技术，矿井达到抽掘采平衡，所有开采煤层瓦斯含量均抽采降低到6m3/t以下，经过论证可以考虑取消保护层和底抽巷，两矿年产量达到800万吨，实现企业发展战略。

第二节 瓦斯治理实施战略

根据矿井及瓦斯治理的现状，实现瓦斯治理规划目标，按照三步走的原则，分阶段治理瓦斯：

第一阶段（2013年）：战略规划期，构建瓦斯治理三区联动模式。划分三区，对地面钻井进行规划设计，施工地面钻孔，井下施工开拓巷道或准备巷道，呼应准备区瓦斯治理，实施井上下联动抽采；瓦斯治理的重心是对过渡时期生产区域进行瓦斯治理，必须坚持保护层开采、坚持底抽巷穿层钻孔或本煤层递进式钻孔区域预抽煤层瓦斯，实现瓦斯含量降至8m3/t以，消除突出危险。

第二阶段（2013-2021年）：战略实施期，巩固生产区瓦斯治理成果，在准备区、规划区实现抽采达标。在三区转化之前，过渡时期生

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产区域的瓦斯治理仍然处于重中之重的位置，必须强化保护层开采和底抽巷穿层钻孔区域预抽力度，降低瓦斯含量并消突，打开采场空间，释放产能，2018年北翼产量达到500万吨、南翼产量达到300万吨；规划区、准备区全面抽采瓦斯，并采取煤层增透措施，经过较长时间的抽采，实现瓦斯治理目标，为三区转化做好准备。

第三阶段（2022年后）：战略实现期，实现三区良性转化，建立高产高效矿井。

第三节 三区联动方案 一、三区联动模式

规划根据国内煤矿区瓦斯治理和煤层气开发利用经验，并考虑沙曲矿煤炭资源特点及生产接续等，拟采用“三区联动”立体瓦斯抽采模式。

（一）地面预抽

地面预抽主要是在远期规划期内，利用地面钻井预抽煤层瓦斯，降低煤层瓦斯含量，减小突出威胁程度。可以提前8～10年或更长时间在地面布置大规模井群，进行大面积抽采，形成煤层气开采产业规模。根据经验地面井抽采一般前三年基本保持单井抽采流量的稳定，三年后将不断降低，通过长时间抽采，瓦斯含量最多下降到原始含量的40%。

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煤矿区三区联动瓦斯抽采模式示意图

(二)井上下联动抽采

当地面规划区逐渐转变为开拓准备区时，按照矿井生产衔接规划，井下开始施工开拓准备巷道，充分利用地面抽采井在煤层中所形成裂隙、井下水平多分支对接钻孔以及其他钻孔，实现井上下联合抽采，进一步降低煤层的瓦斯含量。

（三）生产区顺层抽采钻孔预抽

在生产区主要进行井下瓦斯抽采，一般对于准备区抽采效果不好的局部区域，在转化为生产区后必须进行补充预抽。

二、三区瓦斯治理标准：

规划区经过区域预抽瓦斯，使煤层瓦斯含量下降到8m3/min以下，消除突出危险，为矿井施工开拓和准备巷道打下基础。

准备区经过区域瓦斯治理，使煤层瓦斯含量进一步下降到6m3/min以下，为本区采掘活动提供安全条件。

生产区经过区域瓦斯治理，实现高瓦斯（突出）煤层在低瓦斯状态下进行采掘活动。 三、三区联动方案

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1、规划区

采用施工地面多分支水平定向井的方式，从地面对主采煤层进行预抽或采用地面直井抽采方式，对上、下组主要可采煤层进行预抽，预抽时间超前生产至少达到8年以上，使煤层瓦斯含量降至8m3/t以下并对煤层气进行综合利用。

北翼（北六采区）：由中联公司组织地面多分支定向井的区域瓦斯治理方式。该区域面积2.72km2，瓦斯储量2.97亿m3，计划布置10口地面多分支定向井，2015年底前施工完毕。目前已完工4口，2012年已施工的部分井眼开始采气，单井日产气量约5000m3即3.472m3/min。

设平均预抽时间t1年，按照衰减系数（平均）0.028/100d计算，预抽率达到35%时，瓦斯含量降到8m3/t以下，抽采所需时间如下式所示：

a?a?e???365?t1?1440?365?t1?m?Q?? (式1) 2式中：a——单孔初期抽采流量，m3/min； ?——百日衰减系数，取平均值0.028/100d； t1——平均抽采时间，年； m——钻井数量，口；

Q——瓦斯储量，m3;

?——预抽率，%。

按照上述公式，经计算t1=7.82年。也就是说，在理想状态下，到2021年10月份，瓦斯含量达到要求，由平均12m3/t下降到8m3/t以下。（多分支水平井布置见图1）

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图1 多分支水平定向井布置示意图

南翼（南九采区）：由华晋煤层气公司组织施工地面抽采井。从地面施工直井，穿过上、下组主要可采煤层，采用分层压裂的方式将煤层压裂后进行地面排采，有效采气半径约为150m。南九采区区域面积为4.62km2，煤层瓦斯含量5.88亿m3，在抽采无空白带的情况下，布孔间距为220m，计划布置122口地面抽采井。（地面抽采井剖面见图2）单井采气量1000m3/d，即0.694m3/min。2013年安排施工22口，2014年50口，2015年50口。

设平均抽采时间x年，根据经验，前3年抽采基本无衰减，以后衰减，按照衰减系数（平均）0.028/100d计算，则：前3年抽采瓦斯1000×365×122×3=1.336亿m3，瓦斯平均含量由14m3/t下降到8m3/t以下时，预抽率43%，还需抽采瓦斯1.192亿m3。按照式1的计算结果，t1=4.84年即x=3+4.84=7.84年。也就是说，在理想状态下，到2021年11月份，抽采达到要求。

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4#煤层5#煤层8#煤层10煤层 图2 地面抽采井剖面示意图

2、准备区

采取地多分支水平井与井下钻孔对接区域瓦斯治理措施或井下不具备条件时直接采取地面防突压裂井、井下匹配钻孔进行抽采的方式对区域内煤层提前3-8年预抽，在规划区预抽的基础上，使煤层瓦斯含量进一步下降至6m3/t以下。

北翼（北五采区）：由华晋煤层气公司组织施工9口多分支水平对接井（其中2013年—2015年施工6口）。该区域水平井以东轨大巷、东回大巷为对接点，均按照煤层走向布置，单井煤层段覆盖范围为：走向长1500m、倾斜宽300m，3+4#、5#双煤层布置，采用4主支（3+4#煤层2个，5#煤层2个）四次对接的完井方式。对接孔钻场布置在东轨大巷和东回大巷中。该区域面积4.17km2，煤层瓦斯含量3.01亿m3。（多分支水平对接井见图3、图4）2013年安排施工1口，2014年2口，2015年3口。

1个水平多分支对接井控制区域内煤量409万吨，平均吨煤瓦斯含量12m3/t,煤体瓦斯含量约4908万m3，单井日产气量XCO2：15000m3、XCO1：11500m3，平均13250m3/d，即9.20m3/min。设抽

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采时间t1年，按抽采平均衰减0.028/100d计算，预抽率50%，抽采瓦斯2454万m3，瓦斯含量下降到6m3/t以下。按照式1的计算结果，t1= 6.71年。即在理想状态下，到2020年8月，抽采达到要求。

图3 多分支水平对接井平面图

目标煤层 图4 多分支水平对接井剖面示意图

南翼（南五采区）：由华晋煤层气公司组织实施的防突井。从地面施工直井至5#煤层底部，对4#、5#煤层实施水力压裂。完井后从井下巷道向压裂区施工钻孔，并进行抽采，降低煤层瓦斯含量。现已施工12口防突井，已完成压裂SQFT-12一口井，井下预抽钻孔已抽采62天，平均浓度86.9%，累计采气量6.2万m3。（防突压裂井见图5）煤层回采面积1.08km2，瓦斯储量1.18亿m3。布井间距220m，计划

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布井29个，2013年施工7个，2014年施工10个，设平均抽采时间x年，前3年基本无衰减，以后衰减系数按0.028/100d计算，瓦斯含量由12m3/t下降到6m3/t，预抽率50%，抽采瓦斯约5900万m3。按照式1的计算结果，t1=7.65年。也就是说，在理想状态下，抽采到2021年8月，瓦斯含量才能降到6m3/t以下。

4#煤层5#煤层 图5 防突压裂井剖面示意图

3、生产区

实施三区战略后实现了三区转换，瓦斯含量已降至6m3/t以下，实现高瓦斯（突出）煤层在低瓦斯状态下进行采掘活动。2022年之前，现有过渡生产区域需要强化区域瓦斯治理和局部瓦斯治理措施。

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附图1 沙曲矿北翼三区规划示意图

附图2 沙曲矿南翼三区规划示意图

第四章 三年瓦斯治理滚动计划

第一节 采掘安排 (附件：采掘头面接替安排表)

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一、2013年:

沙曲矿原煤计划产量325万吨，掘进进尺19780m；1-4月份已完成产量101.9万吨，掘进进尺5581m，5-12月份计划产量223.1万吨，掘进进尺14199m。

4个综采队回采9个工作面，其中1个综采队回采保护层工作面；14个开掘队施工32条巷道，其中5个队施工8条保护层巷道，3个队施工6条底抽巷。

二、2014年： （一）沙曲一矿：

矿井生产计划：原煤产量269万吨，掘进进尺12247m。 3个综采队回采5个工作面，其中1个综采队回采保护层工作面；8个开掘队施工17条巷道，其中1个队施工2条保护层巷道，2个队施工3条底抽巷。

（二）沙曲二矿：

矿井生产计划：原煤产量131万吨，掘进进尺12254m。 1个综采队回采3工作面；9个开掘队施工18条巷道，其中2个队施工5条保护层巷道，2个队施工3条底抽巷。

三、2015年 （一）沙曲一矿：

矿井生产计划：原煤产量288.9万吨，掘进进尺12512m。 3个综采队回采5个工作面，其中1个综采队回采保护层工作面；8个开掘队组施工18条巷道，其中1个队施工3条保护层巷道，2个队施工3条底抽巷。

（二）沙曲二矿：

矿井生产计划：原煤产量211.1万吨，掘进进尺12476m。2个综采队回采4个工作面；9个开掘队施工21条巷道，其中2个队施工5

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条保护层巷道，2个队施工5条底抽巷。（三年产量、进尺指标计划见表10）

表10 矿井生产规划表

2013年 1—4月 5-122014 沙曲 一矿 35.6 217.4 16 269 400 1925 1551 10723 14199 1440 1857 8950 2923 2453 6878 1400 1857 9255 沙曲 二矿 123 8 131 2015 沙曲 一矿 35 236.9 17 288.9 沙曲 二矿 198.1 13 211.1 年份 指 标 保护层回采煤量 原煤产量（万吨） 其他工作面回采煤量 掘进煤量 小计 合计 保护层巷道进尺 底抽巷进尺 掘进进尺（m） 小计 合计 其他进尺 (已完成) 月份 3.7 89.2 9 101.9 325 727 462 4392 15.8 190.3 17 223.1 500 3380 2479 6617 5581 12247 12254 12512 12476 19780 27524 24988 第二节 瓦斯治理“一矿一策”

鉴于目前沙曲矿未达到真正意义上的生产区瓦斯治理的标准，采掘活动仍需进行区域瓦斯治理，由于矿井煤层瓦斯的赋存特点（南翼高于北翼、西边高于东边）和煤层层间距的变化，结合矿井采场现状，矿井南、北翼和东、西边区域瓦斯治理需要采取不同的措施，实行“一

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矿一策”、“一面一策”。

瓦斯治理“一矿一策”

通过区域治理，使得开采煤层瓦斯含量降到8m3/t以下，瓦斯压力降到0.74MPa以下；通过采前预抽和卸压抽采，使得4#、5#煤层瓦斯含量进一步下降，做到工作面风速不超限，回风流瓦斯不超过0.5%。

一、北翼（沙曲一矿）：

东部区域：4#煤主采煤层北三采区（24306、24308）通过递进式区域预抽本煤层瓦斯，24307试验使用地面井水平多分支对接钻孔井下区域预抽本煤层瓦斯，北一采区剩余块段（24104、24105）首条巷道采用沿空送巷，其余巷道采取递进式区域预抽措施，消突后方准掘进巷道；回采工作面均采取顺层钻孔预抽本煤层瓦斯，工作面“一面三巷”布置，沿空留巷“Y”型通风方式，实现煤与瓦斯共采。

24305轨道巷24305工作面24305胶带巷24305回风巷顺层孔预抽4#煤24306工作面20m 图6顺层长钻孔递进式区域预抽示意图

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24305回风巷24305胶带巷 图7 24306工作面递进式区域预抽及“一面三巷”沿空留巷“Y”

型通风平面布置

西部区域：4#煤主采煤层通过开采2#煤保护层工作面，利用底抽巷穿层钻孔或利用原有的4#煤巷道施工顺层孔进行采前预抽和采后卸压抽采煤层瓦斯。保护层工作面采用“两面三巷”布置，沿空留巷Y型通风方式，采取顶板走向孔抽采裂隙带瓦斯和留巷埋管抽采等瓦斯治理措施，实现煤与瓦斯共采。

图8 南北翼2、3#煤无煤柱沿空留巷Y型通风“两面三巷”平面布置图

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二、南翼（沙曲二矿）

东部区域：4#煤主采煤层采用底抽巷施工穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施掩护4#煤巷道掘进；工作面“一面三巷”布置，沿空留巷“Y”型通风条件下顺层钻孔瓦斯抽采措施，确保6个月以上预抽时间；回采时，采取顶板走向孔或倾向高位孔抽采裂隙带钻孔、沿空留巷埋管抽采采空区瓦斯、下部5#煤低位钻场顺层孔（或底抽巷穿层孔）采前预抽和采后卸压抽采等瓦斯治理措施。

13302轨道巷3#煤4#煤5#煤穿层钻孔6#煤南三1#底抽巷南三2#底抽巷14302胶带巷4#煤顺层孔14302轨道巷回风立眼14303轨道巷 图9 穿层钻孔预抽掩护4#煤巷道掘进和采前预抽及卸压抽采5#煤

层瓦斯

西部区域：4#煤主采煤层通过开采3#煤保护层，利用底抽巷穿层钻孔或利用原有的4#煤巷道施工顺层孔进行采前预抽和采后卸压抽采煤层瓦斯。保护层工作面采用“一面三巷”沿空留巷Y型通风方式，采取顺层钻孔抽采本煤层瓦斯、顶板走向孔抽采裂隙带瓦斯、下部4#煤层采前预抽和采后卸压抽采以及留巷埋管抽采等瓦斯治理措施，实现煤与瓦斯共采。

利用底板专用瓦斯抽采巷实施穿层钻孔区域预抽

胶带巷3#煤4#煤5#煤13401工作面轨道巷13402工作面轨道巷6#煤南四1#底抽巷

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南四2#底抽巷

图10 南翼底板巷穿层钻孔区域抽采剖面图

第三节 瓦斯治理“一面一策”

通过采前预抽、边采边抽、裂隙带抽采、采空区埋管抽采、临近层抽采，使得工作面抽采率不低于80%，在风速低于4m/s时，回风流瓦斯浓度不超过0.5%。 一、北二采区22201保护层工作面

（一）工作面概况

2#煤保护层工作面，面长150m，平均煤厚1.1m，下覆3+4#、5#

煤层，3+4#煤厚4.12m，与2#煤层间距13.95m；5#煤厚3.6m，与5#煤层间距4.03m。工作面采用“两进一回”的Y型通风方式，回采期间的瓦斯主要来源于本煤层瓦斯以及下覆3+4#煤、5#煤的卸压瓦斯。

工作面采用“两进一回”的Y型通风方式，综采，采高1.5m。 （二）瓦斯综合治理措施 回采：

1、本煤层瓦斯抽采：顺层钻孔预抽本煤层的瓦斯，在轨道巷单侧布置顺层钻孔，孔间距为6m，孔深140m；

2、下部煤层抽采：利用24208胶带巷施工顺层钻孔进行采前预抽和采后卸压抽采，孔深330m(可根据需要施工顺层孔长度)；

3、裂隙带瓦斯抽采：利用轨道巷内的采煤帮钻场施工顶板走向孔，抽采裂隙带的瓦斯（钻场间距50m，每个钻场设计5个孔，孔深70-80m；）；

4、采空区瓦斯抽采：留巷埋管抽采采空区的瓦斯。（瓦斯治理钻孔见图11）

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顶板走向孔2#煤顺层孔°35 241FN4FNm) 30.H=°26∠5°408. 3(顶)406. 6(顶)134（4#煤顺层孔图11 22201工作面瓦斯治理钻孔布置图

三、北三采区24305工作面 （一）工作面概况

24305工作面面长200m，平均煤厚4.1m。其上覆2#煤，煤厚1.18m，层间距13.63m；下覆5#煤。5#煤厚3.77m，层间距4.84 m。工作面回采期间的瓦斯主要来源于本煤层瓦斯、上覆2#煤及下覆5#的卸压瓦斯。

工作面采用“两进一回”的Y型通风方式，综采，采高4.1m。 （二）瓦斯综合治理措施 回采：

1、本煤层瓦斯抽采：利用顺层区域预抽钻孔。

2、 裂隙带瓦斯抽采：在回风巷钻场内施工倾向高位钻孔抽采裂隙带的瓦斯（钻场间距80m，每个钻场设计5个钻孔，终孔点投影伸入工作面不少于35m，距4#煤顶板32～40m，终孔间距16m）；

3、采空区瓦斯抽采：留巷埋管抽采采空区的瓦斯。（瓦斯治理钻孔见图12）

高位裂隙孔米 21.H= °35∠FN16 40°∠45° H=1. 2米过）464. 4(顶）464. 2(顶 4#煤顺层孔 - 35 -

图12 24305工作面瓦斯治理钻孔布置图

四、南三采区14302工作面 （一）工作面概况

14302工作面煤厚2.1～2.8m ,平均2.45m，面长260m；上覆有2#、3#煤，2#煤平均厚度0.75m，与4#煤层间距9.27m；3#煤平均厚度1.1m，4#煤与3#煤之间岩层厚9～0.6m，由西向东层间距逐渐变小。里段工作面3+4#煤厚度平均4.8m（4#煤2.7m、夹矸1.0m、3#煤1.1m）。下覆5#煤，平均厚度2.04m，与4#煤层间距7.4m。工作面回采期间的瓦斯主要来源于本煤层瓦斯、上覆3#煤及下覆5#的卸压瓦斯。工作面采用“两进一回”的Y型通风方式，综采，采高4.1m。

（二）瓦斯综合治理措施

掘进：轨道巷通过1#底抽巷穿层钻孔预抽煤巷条带，并经效果检验合格后按照《防治煤与瓦斯突出规定》要求进行掘进。

回采：

1、本煤层瓦斯抽采：顺层钻孔预抽本煤层的瓦斯并消突即在轨道、胶带两侧布置顺层钻孔，孔间距为6m，孔深140m。

2、上部3#煤层抽采：在工作面后部3#、4#煤层合并区域轨道巷、胶带巷采帮钻场施工顺层钻孔抽采3#煤层瓦斯。

3、裂隙带瓦斯抽采：在回风巷施工裂隙带钻孔抽采工作面裂隙带的瓦斯。（每隔80m布置一组，每组设计5个钻孔）； 4、采空区瓦斯抽采：留巷埋管抽采采空区瓦斯。

5、下部煤层抽采：在底抽巷施工网格状穿层钻孔（20×20米）对5#煤层采前预抽和卸压抽采瓦斯。

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14302胶带巷（14301轨道巷) 463. 0(顶）14301预抽巷4#煤顺层孔）419. 6（顶覆有4#、5#煤，4#煤厚2.2m，层间距12.52m；5#煤厚3.77m，层间距17.56 m。工作面回采期间的瓦斯主要来源于本煤层瓦斯及下覆4#、5#煤的卸压瓦斯。

工作面采用“两进一回”的Y型通风方式，综采，俯采，采高1.5m。 （二）瓦斯综合治理措施

掘进：采取底抽巷穿层钻孔预抽煤层条带区域防突措施，预抽后经区域效果检验合格，按《防治煤与瓦斯突出规定》要求进行掘进

回采：

Ⅸ临444. 3(顶）13301轨道14302轨道巷1#底抽巷14302工作面九横贯14302回风巷（13302轨道巷出渣联络巷）底板穿层孔高位裂隙孔图13 14302工作面钻孔布置图

南翼1#底抽巷图14 下部5#煤层钻孔布置图

四、南四采区13401工作面 （一）工作面概况

13401工作面位于南四采区，面长200m，平均煤厚1.1m。其下

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