22800回风抽采设计.docx

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22800回风抽采设计

贵州鸿熙矿业有限公司纳雍长田煤矿

22800回风掘进工作面瓦斯抽采设计

二零一四年六月

会审纪要

会审时间

地点

矿会议室

名称

22800回风掘进工作面瓦斯抽采设计

编制

技术科

施工队别

抽采队

队长

会审意见：

本设计于二Ｏ一四年月日在矿会议室进行了集体会审。

通过集体会审，讨论研究，同意本设计所编写的一切内容，要求在现场施工中严格执行，并提出如下审批意见：

⑴施工过程中，加强现场控制，严格按照措施执行。

⑵若现场条件发生特殊变化时，要及时编写补充措施，并认真传达执行。

加强通风管理、瓦斯监测预防、防治水是及其重要的环节，应根据其通风管理规定、瓦斯监测预防规定、防水规定及有关安全技术措施等来进行安全作业，确保安全抽采。

会审人签字：

一、开采技术条件..................................................................................1

（一）井田开拓方式.......................................................................1

（二）顶底板条件...........................................................................1

（三）瓦斯.......................................................................................2

（四）煤尘爆炸性及自燃倾向性...................................................3

（五）采煤方法及运输...................................................................3

（六）通风.......................................................................................3

（七）地温.......................................................................................7

（八）冲击地压...............................................................................7

（九）煤与瓦斯突出.......................................................................7

二、瓦斯抽采............................................................................................8

（一）瓦斯抽采的必要性分析.......................................................8

（二）瓦斯抽采的可行性.............................................................10

（三）瓦斯抽采方案.....................................................................10

（四）抽放方法.............................................................................15

（五）、采用钻屑指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性.......17

（六）抽采效果及消突效果分析.................................................18

（七）区域措施效果检验.............................................................19

（八）瓦斯抽放泵.........................................................................24

三、瓦斯抽采安全措施.........................................................................24

（一）泵房安全措施.....................................................................24

（二）在钻孔施工中防止瓦斯涌出事故及机械伤人事故的

措施....................................................................................26

（三）管路防腐蚀、防漏气、防砸坏、电气防爆、防静电、

防带电、防底鼓施............................................................26

（4）抽放泵站应设置避雷装置................................................27

（5）通风设备良好,并有直通矿井调度室的电话..................27

（六）抽采机构............................................................................28

（七）防止瓦斯积存的措施.........................................................28

（八）防止瓦斯爆炸的措施.........................................................39

（九）防治自燃措施....................................................................43

（十）电气防爆措施....................................................................44

（十一）防治撞击产生火花的措施............................................47

（十二）防止产生引燃（爆）火源（明火）的措施................47

（十三）防治雷电波及井下造成瓦斯灾害的措施....................49

（十四）隔爆措施.......................................................................49

四、防突效果分析及煤层注水措施....................................................53

五、安全防护措施................................................................................57

六、防突责任制....................................................................................60

七、灾害应急措施及避灾路线............................................................61

贵州鸿熙矿业有限公司纳雍长田煤矿

22800回风掘进工作面瓦斯抽采设计

一、开采技术条件

（一）井田开拓方式

矿井采用综合开拓，联合布置。

主斜井（X=2961884.338，Y=35527662.105，Z=+1726.374，α=352.530°，β=18°），主要担负煤炭运输、矸石提升和材料、设备下放以及进风、铺设管线、行人等任务，净断面10.08m2，掘进断面11.09m2，采用矩形断面，工字钢支护。

副立井（X=2961623.522，Y=35527676.771，Z=+1758.054，β=90°），主要担负进风、铺设管线、人员运输等任务，井筒内设有通讯、照明及信号电缆，采用圆形断面，掘进断面25.5m2，净断面

19.6m2，采用钢砼支护。

回风立井（X=2961673.936，Y=35527822.162，Z=+1754.841，β=90°），主要担负回风任务，采用圆形断面，掘进断面13.9m2，净断面9.6m2，采用钢砼支护。

（二）顶底板条件

根据贵州省有色地质勘查局物化探总队2008年8月编制的《贵州省纳雍县长田煤矿资源储量核实报告》，矿区内C28号煤层顶底板稳定性一般，顶板为灰黑色、浅灰色薄层粘土岩，粉砂岩，总体上较稳定，但局部地区有冒顶脱落的可能。

底板为灰、灰黑色薄层粉砂质粘土岩，粉砂岩，可能产生底鼓。

开采过程中易引发冒顶、片帮、底鼓等安全事故，必须采取积极措施加以防范，确保安全生产，防止事故的发生。

（三）瓦斯

1.根据2010年、2011年、2012年的《矿井瓦斯等级鉴定》，鉴定结果均为高瓦斯。

矿井2010年、2011年、2012年的瓦斯涌出量参数见下表：

表：

2010年、2011年、2012年矿井瓦斯等级鉴定结果表

鉴定年度

矿井瓦斯涌出量（CH4）

鉴定结果

绝对量（m3/min）

相对量（m3/t）

2010

12.92

41.4

高瓦斯

2011

17.76

57.07

高瓦斯

2012

17.56

64.22

高瓦斯

2.根据《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）》煤层瓦斯含量经验公式计算可采煤层瓦斯含量。

计算结果见下表：

表：

各类矿井瓦斯涌出量汇总表

本设计综合考虑本次瓦斯预测计算结果（见表）及本矿历年瓦斯等级鉴定结果（见表），选择本矿2011年矿井瓦斯等级鉴定结果即矿井相对瓦斯涌出量64.22m3/t，绝对瓦斯涌出量17.56m3/min作为本设计依据。

（四）煤尘爆炸性及自燃倾向性

根据贵州省煤田地质局实验室2004年10月和2005年5月出具的纳雍县勺窝乡长田煤矿28、31、32、34号煤尘爆炸性鉴定报告：

28、31、32、34号煤层均无爆炸危险性，28、31、32、34号煤层自燃性向等级为III类（不易自燃煤层）。

（五）采煤方法及运输

28号可采煤层煤层厚度稳定，煤层平均倾角18¡ã，矿井地质构造为中等类型，开采方式采用走向长壁后退式采煤法，工作面采用DW28-350/110X型外注式单体液压支柱加矿用长2.1m的11kg花边钢梁支护，端头采用DW28-350/110X型外注式单体液压支柱加8根长3m的11kg花边钢梁组成“四对八梁”交错迈步抬棚加强支护，全部垮落法管理顶板。

工作面两个安全出口20m范围内，设临时超前支护，采用DW28-350/110X型外注式单体液压支柱配合长2.1m的11kg/m花边工字钢进行超前加强支护，靠煤壁10m采用双排支柱，往外10m采用单排支柱。

采煤工作面采用炮采工艺。

掘进工作面采用炮掘工艺，锚网加锚索支护。

回采工作面及掘进工作面均采用刮板加皮带运输。

主要运输大巷及主运输斜井采用皮带运输，辅助运输采用轨道矿车运输。

（六）通风

1、通风方式：

中央并列式。

2、通风方法：

机械抽出式。

3、工作面通风方法：

回采工作面采用U型全负压通风，掘进工作面采用FBD-No5.6/2×11型低噪音隔爆对旋轴流式局部通风机压入式通风。

4、风量计算

掘进工作面采用压入式通风，风筒选用Φ600×10000mm胶质“双抗”风筒，局部通风机安装在22800运输巷距回风口>10m的新鲜风流中，局扇额定供风距离2000m，工作面实际需要供风距离638m。

根据贵州省能源局（黔能源煤炭[2012]498号）文件“关于请求审批毕节市2012年度煤矿瓦斯等级鉴定的报告的批复”本矿井瓦斯绝对涌出量为17.56m3/min，相对涌出量为64.22m3/t；二氧化碳绝对涌出量为1.4m3/min，相对涌出量为4.54m3/t。

鉴定结果为高瓦斯矿经。

根据瓦斯等级鉴定报告，其中采面瓦斯涌出量占全矿井瓦斯涌出量的41.3%，掘进工作面瓦斯涌出量占全矿井瓦斯涌出量的11.4%，采空区及其他煤壁巷道瓦斯涌出量占全矿井瓦斯涌出量的47.3%。

瓦斯抽放率取55%，则：

采面需风排瓦斯涌出量为：

17.56×41.3%×（1-55%）=3.26m3/min，掘进面需风排瓦斯涌出量为：

17.56×11.4%×（1-55%）=0.9m3/min。

1）风量计算

①按瓦斯涌出量计算

Q掘=100×q掘×K掘通

式中：

100——掘进工作面回风流中瓦斯的浓度不能超过1%的换算系数；

q掘——掘进工作面绝对瓦斯涌出量，m3/min；

K掘通——掘进工作面瓦斯涌出不均衡系数，取K掘通=2.0；

则掘进面所需风量：

Q掘=100×q掘×K掘通

=100×0.9×2.0

=180m3/min

②按工作同时工作最多人员数量计算

Q掘=4×N

式中：

4——工作面每个人所需要的风量，m3/min；

N——掘进工作面同时工作的最多人数，取20人；

则：

Q掘＝4×20＝80m3/min

③按炸药量计算

Q采=25×A

式中：

25——每公斤炸药需风量，m3/min

A——掘进工作面一次爆炸最大炸药用量，为7.9kg。

Q掘=25×7.9=197.5m3/min

以上计算取最大值197.5m3/min，即：

3.29m3/s

④按风速验算

0.25×Sj≤Q掘≤4×Sj，

则:

0.25×Sj＝0.25×6＝1.5（m3/s）＜Q掘

4×Sj＝4×6＝24（m3/s）＞Q掘

Q掘＝Q掘＝197.5m3/min＝3.29m3/s满足要求，取3.29m3/s

⑤按局部通风机吸风量计算

为避免局扇吸入循环风及预防局扇吸风口至回风口段瓦斯积聚，以下式计算：

掘进工作面采用FBD-No5.6/2×11型隔爆对旋轴流式局部通风机，吸入风量200～420m3/min；

Q＝60×Qf×I×Kf

式中：

Qf—掘进工作面局部通风机额定吸风量，本方案取420m3/min，

I—掘进工作面同时运转的局部通风机台数，取1台；

Kf—为防止局部通风机吸循环风的风量备用系数，取1.34；

Q掘投＝Q掘难＝420×1×1.34=562.8m3/min

则局部通风机安设处风量必须大于562.8m3/min

综上计算：

掘进工作面实际需风量为197.5m3/min，即：

3.29m3/s，1.5m3/s＞3.29m3/s＞24m3/s，符合要求。

2）风机选型：

通过以上计算，选用FBD-No5.6/2×11型低噪音隔爆对旋轴流式局部通风机一台，即可满足供风需要，功率2×11KW。

同时要备用一台同等能力的局部通风机，实现双电源自动切换。

3）确定需要的配风量

根据规程要求，安装局部通风机处的全风压风量必须大于局部通风机的吸风量，保证风机吸风口至回风口之间巷道风速不得低于0.25m/s。

避免局扇吸入循环风及预防局扇吸风口至回风口段瓦斯积聚，所以确定该局部通风机安装处全风压配风量为600m3/min。

4）风机安装位置与风筒口距工作面的距离：

压入式风机安装在22800运输巷内，距底板高度1.5m。

风筒出风口离工作面迎头不得小于5m，风筒选用Φ600×10000mm胶质“双抗”风筒。

风筒吊挂，应执行逢环必挂，缺环必补，拉紧平稳，吊挂平直的原则。

5）通风系统

新鲜风流：

地面→主斜井→22800运输巷→压入式风机→压入式风筒→工作面。

污浊风流：

22800回风顺槽掘进工作面→22800回风顺槽→回风下山→回风立井→地面。

（七）地温

本矿生产过程中无异常地温现象，属正常地温矿井。

（八）冲击地压

本矿井目前无法确定其冲击地压的倾向性，本矿及其周围井田无冲击地压的历史记录，矿井暂按无冲击地压矿井考虑。

但在巷道布置时就尽量避开应力集中区，掘进和采煤时也应注意应力集中的影响。

（九）煤与瓦斯突出

根据贵州省能源局文件《关于对<关于请求审批纳雍县长田煤矿28号煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告的报告>的批复》（黔能源煤炭[2011]296号），鉴定结论为：

长田煤矿28号煤层鉴定范围内（标高+1500m以浅）无突出危险性，属非突出煤层。

根据国家煤矿安全监察局2001年颁布的《煤矿安全规程》第145条规定,如果矿井绝对瓦斯涌出量超过40.0m3/min,无论井型大小,也不管煤层有无煤与瓦斯突出危险性,必须建立地面永久抽放瓦斯系统或井下临时抽放瓦斯系统.

《煤矿安全规程》,《矿井瓦斯抽放管理规范》以及《煤炭工业设计规范》有关条款规定:

当一个回采工作面的绝对瓦斯涌出量大于5m3/min或一个掘进工作面的瓦斯涌出量大于3m3/min,采用通风方法解决瓦斯问题不可能或不合理时应采用瓦斯抽放措施.

除此而外,为贯彻国家安全生产监督管理局”先抽后采,以风定产,监测监控”的安全生产方针,建立了一个地面抽放瓦斯泵站为抽放瓦斯服务.

本矿根据相关规定制定了相应的安全措施，防止瓦斯突出事故的发生，严格执行两个“四位一体”防突措施。

二、瓦斯抽采

（一）瓦斯抽采的必要性分析

1.从防突角度分析

1）从瓦斯预测计算结果分析

根据长田煤矿最近3年（2010、2011、2012年）瓦斯等级等级鉴定，鉴定结果均为高瓦斯矿井，如下表对矿井瓦斯涌出量的预测可知，本矿在未进行瓦斯抽采前的矿井相对瓦斯涌出量大于10m3/t，发生突出事故的危险性很大，为了保证井下作业人员的生命安全，必须设置瓦斯抽放系统。

表：

各类矿井瓦斯涌出量汇总表

2）从可采煤层变质程度及围岩性质分析

根据贵州省有色地质勘查局物化探总队2008年8月编制的《贵州省纳雍县长田煤矿资源储量核实报告》，各可采煤层煤质特征见表。

表：

各可采煤层煤质特征表（原煤）

煤层

编号

水分（Mad）％

灰分

（Aad）％

含硫

（St，d）％

挥发分

（Vdaf）％

（C）

（％）

Qnet,d

（MJ/kg）

C28

0.54

29.77

1.19

9.13

77.5

25.45-33.12

C31

0.56

22.00

1.16

8.3

79.0

27.62-34.12

C32

0.44

12.42

0.65

6.48

78.3

25.14-33.45

C34

0.53

13.42

0.75

7.12

79.1

26.20-34.13

据上表：

煤层在变质过程中会释放了大量的瓦斯，且区内围岩大部分为粉砂岩、砂岩和泥岩，裂隙发育程度不高，煤炭变质过程中释放的瓦斯不能很好的排出地表；矿井施工工程中常见小断层，断层周围瓦斯相对集聚，有潜在突出危险。

因此，本矿具有设置抽放系统的必要性。

2.从安全角度分析

贵州省内煤炭赋存条件普遍没有北方好，矿区所在的纳雍县更是煤与瓦斯突出现象的危险区，为了保证井下作业人员的生命安全，本矿必须设置瓦斯抽采系统。

3.从环保及综合利用角度分析

瓦斯是有毒气体，随意的任其排放会对大气环境造成污染，同时瓦斯也是清洁能源，可用于瓦斯发电和民用，有效的抽放并综合利用不仅可以减少环境污染，还能实现经济利益，为了响应煤炭行业的产业节能减排政策，本矿应设置瓦斯抽采系统。

4、从技术角度分析

本设计方案主要针对一采区进行设计，根据采区巷道布置剖面图可知，矿井一采区28号煤层一区段回风巷标高处（+1710m）煤层埋深为80m，一区段回风巷标高处（+1710m）煤层瓦斯压力按照下式进行计算：

P＝（2.03～10.13）H＝1.2Mpa

式中：

P――瓦斯压力，Mpa

H——垂深（m）；由于本矿未对28号煤层+1710m标高以下做过煤与瓦斯突出危险性鉴定，无法取得精确的瓦斯压力值，基于安全考虑，瓦斯压力系数取最大值，该矿取P＝10.13H。

经计算，矿井一采区28号煤层一区段回风巷标高处（+1710m）煤层瓦斯压力为1.2Mpa，大于0.74Mpa；由于矿井28号煤层二采区、三采区已经采完，对一采区28号煤层一区段回风巷瓦斯得到一定程度的释放，故暂不考虑布置专用瓦斯抽放巷预抽措施治理瓦斯。

但是，矿井在施工过程中必须先抽后掘，并经检测达到消突（瓦斯含量小于8m3/t或瓦斯压力低于0.74MPa）效果后，并做消突报告报行业主管部门审查备案，才可进行巷道的施工。

本矿按煤与瓦斯突出性矿井设计、管理。

矿井必须对区内煤层瓦斯进行预抽，确保采、掘工作面煤层原始瓦斯含量均小于8m3/t，瓦斯压力小于0.74Mpa后才能进行回采和煤巷掘进活动。

综上所述，开展瓦斯抽采工作从行业政策及行业规定来说是必须的，同时在技术上也是可行的。

本矿井按煤与瓦斯突出矿井设计，应进行瓦斯抽采，本设计设置地面抽放站，选择水环式真空瓦斯抽采泵。

（二）瓦斯抽采的可行性

1.煤层的自然透气性

开采层瓦斯抽采的可行性取决于煤层的自然透气性，其评价指标有两个：

煤层的透气性系数（）和钻孔瓦斯流量衰减系数（）。

根据开采类似煤层生产矿井资料显示，本矿井所开采煤层抽采难易程度介于可以抽采和较难抽采之间。

2.抽采技术

目前抽采设备，施工钻机具也比较先进，能满足矿井建立抽采系统的需要。

综上所述，矿井建立抽采系统是完全合理的。

（三）瓦斯抽采方案

1、矿井瓦斯抽采方案

本矿井按煤与瓦斯突出矿井进行设计和管理，建立地面永久性瓦斯抽采站，采用高低负压抽采治理瓦斯。

按“煤矿瓦斯抽采基本指标”（AQ1026—2006）“突出煤层在采掘作业前必须将煤层原始瓦斯含量降到8m3/t以下，或将煤层瓦斯压力降到0.74Mpa（表压）以下”。

（1）瓦斯抽采巷钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯

经计算，矿井28号煤层一区段回风巷标高处（+1710m）煤层瓦斯压力为1.2Mpa，大于0.74Mpa；由于矿井28号煤层二采区、三采区已经采完，对一采区28号煤层一区段回风巷瓦斯得到一定程度的释放，暂不考虑布置专用瓦斯抽放巷预抽措施治理瓦斯。

但是，在施工过程中必须先抽后掘，并经检测达到消突（瓦斯含量小于8m3/t或瓦斯压力低于0.74MPa）效果后，并做消突报告报行业主管部门审查备案，才可进行巷道的施工。

本矿采用高低负压相结合的方法预抽瓦斯，回采工作面在工作面的运输巷中安设高负压管路对工作面进行抽放，在施工备采面运输巷的过程中安设高负压管路对备采面进行抽放，在上区段回风巷布置钻孔控制本区段及下区段回风巷抽采范围。

同理，在22800回风巷安设高负压管路对22800工作面进行抽放，两个掘进工作面分别安设一趟高负压管路进行瓦斯预抽。

若打抽放钻孔时出现卡钻、顶钻、喷孔等现象时，则必须布置底板抽放进行穿层抽放。

本矿在开采一采区煤层时，通过本煤层抽放，布置一个回采工作面和两个掘进工作面即可保证抽、掘、采接替平衡，因此，暂不考虑布置专用瓦斯抽放巷治理瓦斯；若开采煤层时瓦斯涌出量增大，通过本煤层抽放无法保证抽、掘、采接替平衡，则可考虑布置