工作面瓦斯抽采设计.doc

织金县三甲煤矿12104工作面瓦斯抽采设计 编 制人: 编制时间:2014年3月日 目 录第一章 概 况4一、工作面概况5二、矿井与工作面通风情况6三、矿井安全监测监控系统6四、瓦斯抽放系统7第二章 工作面瓦斯涌出量预计7第三章 1210回采工作面瓦斯抽采设计9一、12104工作面瓦斯抽采方案9（一)瓦斯抽采方法选择9(二)瓦斯抽采管路得铺设9(三) 瓦斯抽采计量装置布置1第四章 瓦斯抽采方法10(一)掘进期间迎头顺层瓦斯抽采方法10(二)本煤层瓦斯抽采方法13第五章 瓦斯抽采系统安装拆除安全技术措施17第六章 瓦斯抽采泵站运行安全技术措施17120工作面掘进、回采期间瓦斯抽采设计第一章 概 况设计说明12104工作面布置在M21煤层标高+16m以上，根据煤与瓦斯突出危险性鉴定报告， 6煤层在标高025以上得2煤层属于无突出危险性煤层。为确保矿井安全顺利生产,执行“多措并举、可保必保、应抽尽抽、效果达标”得原则。根据10工作面煤层地质条件、瓦斯赋存等实际情况,对该工作面得瓦斯抽采设计方案如下:设计依据()煤矿瓦斯抽采达标暂行规定,煤炭工业出版社,202、0；（)AQ102-6煤矿瓦斯抽采基本指标,煤炭工业出版社;(3)AQ027-2006煤矿瓦斯抽采规范,煤炭工业出版社,2007、04;(4)煤矿安全规程，煤炭工业出版社,2010、03;(5)防治煤与瓦斯突出规定，煤炭工业出版社,200、07;一、工作面概况概况煤层名称21水平名称一水平采 区 名 称一盘区工作面名称120地面标高（)15+150工作面煤层底板标高(m)+16108地面位置位于井田西部大石头寨得右侧，工作面对应地面无村庄与河流。 井下位置及四邻关系124工作面北边就是1煤村庄保护区,东邻21煤井田边界，西边为未采得21#煤层、南边均为未采得21煤层。上部为已采得1#煤层16101采空区,回采对地面设施得影响工作面上方与地面得相对高差约434418m,工作面回采对上方区域有一定得影响,在回采过程中要加强对地面各类设施得检查，防止因采动影响。走向长（)进风巷：39回风巷：43倾斜长(m)123面积(m2)51168平均:416煤层情况 煤层厚度(m)1、31、5煤层结构 煤层倾角(）810平均1、4简单平均开采煤层M21煤煤种无烟煤硬度0、2可采指数1、0变异指数9、6稳定程度稳定煤层情况描述本工作面M1煤层位稳定，煤层结构简单,为块状或粒状结构,以亮、镜煤为主,为半亮型。根据210、23工作面揭露煤层厚度变化不大,最小1、3m，最大1、m,平均1、4m,对工作面回采影响较小。煤层顶底板情况顶底板名称岩石名称 岩 性 特 征直接顶泥质砂岩粉砂岩或泥质粉砂岩或粉砂质泥岩。直接底泥岩泥岩或细沙岩影响回采得其它地质因素煤 尘煤尘无爆炸危险自燃倾向煤层为三类自然煤层突出情况瓦斯突出鉴定为M21煤层+12m以上没有突出危险煤 质无烟煤地 温地温正常地 压大地静力场型储量计算走向长(m)倾斜长(m)斜面积(2）煤厚(m)视密度(t/m3)资源量（t)回采率（%）可采储量（t)4631168、1、57计算方法煤层厚度变化较小,采用块段法计算。二、矿井与工作面通风情况矿井采用中央并列式抽出通风,矿井主通风机选用FCZ8二台(一台工作、一台备用);配用电机功率13K;风量范围22、258m3s,风压范围10260p。装备有主通风机在线监控系统,能随时对矿井通风能力及设备运转状况进行监控。矿井总进风量约312/mi,总排风量约302 3/min。掘进期间:12104进风巷新鲜风流:地面主、副井2煤运输下山局部通风机及风筒1214进风巷迎头。乏污风流:1104进风巷迎头124进风巷回风绕道巷21#煤回风下山总回风引风道地面。24回风巷新鲜风流:地面主、副井1#煤运输下山局部通风机及风筒14回风巷。乏污风流：10回风巷迎头12104回风绕道1煤回风下山总回风引风道地面。回采期间:进风风流线路副井(主井)井底车场21煤运输下山1210运输顺槽1204工作面。回风风流线路2104工作面1204回风巷21#煤回风上山总回风巷回风立井地面。三、矿井安全监测监控系统矿井安全监测监控系统采用煤炭科学研究总院重庆分院得KJ90NB型矿用综合安全监测监控系统,该系统有煤安MA标志,采用时分制分布式结构,由地面中心站、服务器、井上下分站、电源箱、各种智能传感器、断电器、传输电缆与系统软件组成,具有甲烷超限断电与风电、瓦斯闭锁功能；具备屏幕显示监测、存储数据、打印报表功能;系统主机或电缆发生故障时,系统中使用得分站能保证甲烷断电仪与风电闭锁得功能;能实现多屏显示与超限断电与远程控制断电。井上、下装有甲烷、温度、风速、设备开停、负压、风门开关等传感器,监测监控范围覆盖所有采掘工作面、主要硐室、主要进回风顺槽等地点,采掘工作面等区域实现了风电闭锁与瓦斯电闭锁。四、瓦斯抽放系统矿井配备两套瓦斯抽放系统，其中一套高负压抽放系统抽放本煤层瓦斯,选用2A-303型水环真空泵3台（一台工作,二台备用),担负该矿得高负压瓦斯抽放,最大抽气量7mi，极限真空33pa,功率为9kW,主管路2。其中一套低负抽放系统抽放采空区瓦斯,选用2BE40型水环真空泵台(一台工作,一台备用）,担负该矿得低负压瓦斯抽放,最大抽气量1m3/mn,极限真空160 ，功率为1W,主管路30mm。 第二章 工作面瓦斯涌出量预计114工作面瓦斯来源主要有本煤层、邻近煤层（含围岩)得瓦斯。1104工作面瓦斯涌出量预测方法采取分源预测法。一、24工作面掘进期间瓦斯涌出量:根据矿井瓦斯涌出量预测方法（AQ1018206)计算1104工作面掘进期间瓦斯涌出量:1214工作面掘进工作面瓦斯涌出量预测q掘=Dvqo（-1)+Sv（Wo-Wc)式中:q掘掘进工作面绝对瓦斯涌出量,m3/mi;巷道断面内暴露煤壁面得周边长度,;对于薄及中厚煤层取2m;V巷道平均掘进速度,0、0017m/n;L巷道长度,m;q煤壁瓦斯涌出强度,(2mi）；qo=0、260、000(V）2+0、oV煤中挥发分含量,;S掘进巷道煤断面积,m;W0煤层瓦斯原始含量,m3t；WC煤层残存瓦斯含量，m3/;(实测数据）煤得密度，t/ m3;214工作面掘进瓦斯涌出量计算表煤层V（)(tm3)s（m2）煤厚D(m)V (mmin）L(m)q0(3/m)W(/t)c (3/t）Q掘(m3/in)乘瓦斯涌出不均衡系数216、931、458、01、543、0、08410、08、42、65、340、6二、2104工作面回采期间瓦斯涌出量:根据矿井瓦斯涌出量预测方法(Q10106)计算210工作面回采期间瓦斯涌出量:204工作面回采期间绝对瓦斯涌出量预测Q采Q1+Q2式中：采回采工作面相对瓦斯涌出量,m3/t;1开采层相对瓦斯涌出量,m3/t；Q邻近层相对瓦斯涌出量,m3/;（)开采层相对瓦斯涌出量计算矿井开采得煤层为薄中厚煤层,一次采全高,按照A11-2006标准附录A按下式计算：QK1K2K3(Wc)m M式中:开采煤层(包括围岩)瓦斯涌出量,m3t；K1围岩瓦斯涌出系数,取、3;K2工作面丢煤瓦斯涌出系数,K2=1/,为工作面回采率，95%;K分区内准备巷道预排瓦斯对开采层煤体瓦斯涌出得影响系数。采用长壁后退式回采时,K按下式确定:3(-2h)/L0、8；L工作面长度,13m；巷道瓦斯排放带宽度,1;Wo煤得原始瓦斯含量，m/t;W煤得残存瓦斯含量，3。(实测数据)(）邻近层相对瓦斯涌出量计算式中:q邻近层相对瓦斯涌出量,m3t。mi第i个邻近层煤层厚度,m。M工作面采高,m。i第i个邻近层瓦斯排放率,%,参照Q101-206标准附录D选取。 204回采期间工作面瓦斯涌出量表煤层1K2K3与开采层间距(m)煤层厚度（）采高（m）煤层瓦斯含量w(m/t)残存瓦斯含量c（m3/)瓦斯相对涌出量(m3/t)乘瓦斯涌出不均衡系数开采层M21、31、050、841、541、547、545、252、上邻近层M1、31、0、41001、701、73、66、20、0下邻近层M23、31、030、8417431、151、15、276、59、3M21、31、050、841、51、0、05、00、7281、31、80、8501、51、513、966、30、合计、69、3 第三章 1210回采工作面瓦斯抽采设计一、104工作面瓦斯抽采方案(一)瓦斯抽采方法选择根据12104工作面实际情况,104工作面掘进期间采用迎头抽放顺层瓦斯、回采区域选用本煤层施工钻孔预抽回采区域煤层瓦斯得抽采方法及采空区埋管抽放瓦斯法。(二)瓦斯抽采管路得铺设1104工作面迎头抽放(本煤层)抽采系统:(高负压)1214进风巷迎头(切眼）顺层钻孔及进风巷本煤层钻孔2104进风巷0m瓦斯抽放管#回风下山高负压50m瓦斯抽放管总回风井地面高负压抽放泵站排空。2104回风巷(切眼)迎头瓦斯抽放钻孔及回风巷本煤层抽采钻孔1104回风巷5mm瓦斯抽采管21煤回风上山250m瓦斯抽采主管总回风井地面高负压抽放泵站排空。20工作面采空区埋管瓦斯抽采系统及高位钻孔抽采系统:(低负压)1204采空区上隅角214回风巷250mm瓦斯抽采管#o煤回风上山300m瓦斯抽采主管地面低负压抽放泵站排空。(三）瓦斯抽采计量装置布置 掘进期间12进、回风巷各使用两套瓦斯计量装置(LY-8型)，一套安装到工作面迎头，监控迎头瓦斯抽放期间瓦斯抽放参数(移动),一套安装在两巷开口处,监控本煤层及迎头瓦斯抽放参数(固定）。回采期间低负压管道在回风巷口安装一套瓦斯计量装置（GY-8型),监控采空区及高位瓦斯钻孔瓦斯抽采参数。第四章 瓦斯抽采方法（一)掘进期间迎头顺层瓦斯抽采方法12104进风巷、回风及切眼采取迎头施工顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯；在2104进风巷、回风及切眼迎头沿巷道掘进方向使用ZY750D型钻机,施工9个5米84米深得抽放钻孔,钻孔直径为7毫米,终孔孔间距为米（终孔抽放半径就是根据本矿实测数据确定）,封孔深度为8米,并做到打一个孔封一个孔,封一个孔抽一个孔，钻孔控制范围为巷道周界外1米。 (二)本煤层瓦斯抽采方法1014采面采用运输顺槽按方位角20度，倾角8度向回风巷施工布置瓦斯抽放钻孔,布置瓦斯抽放钻孔预抽煤层瓦斯,使用ZY-750钻机,75m合金钻头,(根据织金县三甲煤矿21#煤层瓦斯抽采钻孔实测有效抽采半径报告）确定孔间距为米,孔深108米。根据2104工作面煤层倾角来确定工作面本煤层瓦斯抽采钻孔施工角度,具体做法:采用地质罗盘测定钻孔施工方位,坡度规测量出掘进巷道煤层顶板倾角,此倾角即为本煤层瓦斯抽采钻孔施工角度。迎头封孔方法进行。(附瓦斯抽放设计图)14102工作面本煤层瓦斯抽放高负压管路采用二趟150m聚乙烯瓦斯管路,布置在1210运输顺槽,瓦斯抽放管布置在巷道里帮,距顶30m,距帮3mm。利用原顶板锚索每间隔2、m设置1个吊点,从停采线往里150m聚乙烯瓦斯抽放管路与短接三通间隔相接,每个短接三通上留一个分支钻孔管路，分支钻孔管路与各个瓦斯抽放钻孔采用抽采专用胶管相连接,在各联抽器上安装手动放水器,10m聚乙烯瓦斯抽采管路与矿井总回风巷20mm瓦斯抽采管路相连接,建立高负压抽采系统。(三)高负压本煤层瓦斯抽采管路选择(1)管径得选择瓦斯管内气体流速,一般取10m/s,本次流速取8，管道直径按下式计算。D=0、14(Q/V)式中 D-抽放瓦斯管内径,单位m;-瓦斯管中混合瓦斯流量，取3/in ;V-瓦斯管内得气体流速，取8m/s;、1-修正系数。将有关数据代入D=0、45(Q/）12D=、14(138)1/20、118(m）实际根据现有管材管道内径为mm得聚乙烯瓦斯抽放管符合要求。(2）管路壁厚验算A=PmaxD2Pn式中: A-管道壁厚，cm；Pmax-管道最大工作压力，取0、04MP;Pn-管道允许压力,取0、8Ma;D-抽放瓦斯管内径,取cm。将有关数据代入Amax(2Pn)=、015/(0、8)=0、37cm根据计算，选择156m聚乙烯瓦斯抽放管,现抽放管道壁厚2cm，能满足要求。2、瓦斯抽采管路阻力计算()管道系统阻力计算Hf、81Q2L/()式中: H-管道摩擦阻力,单位为;Q-管内气体流量,单位为m3/h,取1m3/mn;-混合瓦斯对空气得相对比重,取、89;L-管道长度,该线路10mm管道约为0m;-与管径有关系数,取0、7;D-管道内径,取15cm。将有关数据代入H=9、81QL(K5)=9、81(160)20、88920/(0、71155)56(Pa)（)管道局部阻力，一般按管道摩擦损失得10%20%计算，取0%。管道局部阻力为:H46320%=912、6(P)管道总阻力为:H=912、+563=575、6（Pa)3、瓦斯抽采系统所需负压瓦斯泵得压力除了克服管道摩擦阻力与局部阻力损失外，还必须有一部分做为抽采处得负压,所以瓦斯抽采需要得负压为:H1、2(+Hd)式中: 、2为瓦斯泵备用系数H-抽采瓦斯泵得负压，Pf-管道阻力与,PaHd-要求钻孔口得负压，取30 Pa将有关数据代入H=、2（Hf+H）H=1、2(475、6+1300)220、72(a)选用2BE30型地面固定高负压瓦斯抽放泵,其正常可提供抽采负压为3040kPa,能满足抽放需要。 (四）采空区低负压埋管为解决工作面上隅角瓦斯，在1104工作面回风巷安装一趟压负压抽放管道,每隔12米分别安装三通一个,当回采到三通处时，上隅角处得三通上安装筛孔竖管，砌隔离抽放采空区瓦斯;如埋管不能有效解决上隅角瓦斯时,增加插管抽放上隅角瓦斯，插管采用3根直径3寸得弹簧管一端联接到后一个三通上,别一端埋在上隅角隔离墙内，距墙30cm、距顶板0c。、瓦斯抽采管路选择（）管径得选择瓦斯管内气体流速,一般取520m/s,本次流速取0/s，管道直径按下式计算。D0、1457(/V)1/2式中 D-抽放瓦斯管内径，单位;Q-瓦斯管中混合瓦斯流量，取20mmin ;V-瓦斯管内得气体流速，取1ms;0、1457-修正系数。将有关数据代入D=0、145（QV)1/2D=0、1457(20/12）1=0、188（m)实际根据现有管材管道内径为20mm得PV瓦斯抽采管符合要求。（)管路壁厚验算APmaxD2Pn式中: A-管道壁厚,cm;Pmax-管道最大工作压力，取0、04MPa;P-管道允许压力，取0、8MPa;D-抽放瓦斯管内径,取25cm。将有关数据代入A=PmaxD/(Pn)A=0、05/(20、)=0、2cm根据计算,选择20m铁皮瓦斯抽采管,抽采管道壁厚13、3m,能满足要求。、瓦斯抽采管路阻力计算()管道系统阻力计算Hf=9、81Q2/(K5）式中: Hf-管道摩擦阻力,单位为P；Q-管内气体流量，单位为3/h,取03in;-混合瓦斯对空气得相对比重,取、889;L-管道长度，该线路250m管道约为0m;K-与管径有关系数,取0、71;-管道内径，取2cm。将有关数据代入Hf=9、812(KD5)Hf=9、8（20)0、8894/(、7155)60、7(a)(2)管道局部阻力,一般按管道摩擦损失得10%20计算,取20%。管道局部阻力为H=6、70%=1(Pa)管道总阻力为:H=152+2=52(Pa）以上均符合要求。3、瓦斯抽采系统所需负压瓦斯泵得压力除了克服管道摩擦阻力与局部阻力损失外，还必须有一部分做为抽采处得负压,所以瓦斯抽采需要得负压为:=1、2(f+Hd）式中：1、为瓦斯泵备用系数-抽采瓦斯泵得负压,aHf-管道阻力与,PaHd-要求负压,不大于取40Pa 将有关数据代入=、（H+Hd)=、2（5400)5486（pa）选用BC42型地面固定低负压瓦斯抽放泵,其正常可提供抽采负压为53kP,能满足抽采需要。第五章 瓦斯抽采系统安装拆除安全技术措施一、瓦斯抽采系统安装技术要求、管道、放水器等入井前必须进行防腐,先对管道除锈,刷沥青漆一遍；铺设完后,再刷沥青漆一遍;在井下长期使用得所有管道每年进行一次防腐，避免管道锈蚀;井下瓦斯抽采管道及放水器要进行编号管理。2、管道吊挂在巷道帮、顶部,管道必须距巷道顶板以下、3m处，但不大于0、；吊挂用12#铁丝,要求每根管道吊挂不少于处,吊挂铁丝直接固定在巷道已有得顶帮锚杆上。3、运输顺槽内管道安装要求:瓦斯管道安设在皮带机或链板机正上方,距顶板以下0、3m处,管道安设保证不漏气、尽量平直、避免出现大角度拐弯等。4、管道之间用法兰盘连接,3m厚得橡胶垫做密封，确保管道系统严密不漏气。5、抽采管道严禁与带电导体(电缆、信号线等）布置在巷道同侧,管道与电缆交叉时必需相距0、3m以上。6、管道要求铺设平直,连接避免拐死弯,弯头大于9。放水器必须在每个巷道低洼处、易积水点安设,距离较长、平直得巷道不大于50需安装一处放水器,确保每段巷道得积水有效排除。、抽采钻孔必须设置检查、记录牌板,牌板吊挂必需符合质量标准化要求。第六章 瓦斯抽采泵站运行安全技术措施1、瓦斯泵司机必须经过专门得培训学习,并持证上岗,严格按操作规程开启、停止瓦斯泵。、泵站开启后,认真观察泵得运行、各项监测监控仪器仪表情况,定时观测瓦斯浓度、流量、压力,认真做好记录,出现异常及时报告,查明情况,向矿领导及调度汇报,确保抽采泵安全运转。3、如一台泵出现异常,另一套能力相同得泵及时开启,泵站必须为双回路供电,确保运转正常。4、抽采系统投入使用前，必须进行抽采泵及附属设备得调试，确保运转正常，方可开泵。、瓦斯泵房内得电器设备防爆性能必须良好,严禁失爆，接地保护齐全、完好。6、处理瓦斯泵事故、检修时,开启另一台泵替换,更换钻场需要停泵时,必须提前向矿写书面申请,停泵前汇报矿调度、通风调度,以便采取有效措施防止工作面瓦斯超限。7、抽采钻场内应加强通风,防治管路、孔口泄漏，造成瓦斯积聚,构成安全隐患。8、抽采人员必须定期对抽采管道系统进行检查,抽采钻场、钻孔必须每班进行检查,发现管道、钻孔泄漏、管道堵塞或积水等及时处理,若处理时有安全隐患应及时汇报矿调度与科室领导。三、其它未及之处严格按煤矿安全规程、操作规程等执行。