308工作面掘进回采期间瓦斯抽放设计最新.docx
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308工作面掘进回采期间瓦斯抽放设计最新
汾西矿业集团公司双柳煤矿
308工作面掘进、回采期间瓦斯抽采设计说明书
第一章工作面地质概况
一、308工作面地质概况
308工作面位于三采区前进方向的北翼，西侧310工作面尚未采掘，东侧306工作面正在回采。
工作面设计走向长度2094米，可采长度1567米，倾斜长度为201米。
该工作面所采的（3#+4#）合并层属二叠系山西组下段顶部煤层，煤层总厚2.47-4.0米，平均厚度3.6米；区内煤层稳定，结构复杂，含两层左右黑色泥岩夹矸层，夹矸层厚0.1-0.3米，煤层倾角0-14°，平均6°。
308工作面直接顶为深灰色砂质泥岩，厚度约4.6米；老顶以细至粉砂岩为主，厚度为9.34米，其特征为灰黑色泥岩，性脆局部含沙，节理裂隙发育未充填，半坚硬；直接底为灰黑色砂质泥岩、局部含砂，上部具菱铁质结核，大小不等，半坚硬及坚硬，含植物化石；老底为K3砂岩，厚度约9.2米，浅灰色细粒砂岩，中厚层状，水平层理，层面含云母碎屑及有机质，坚硬，分选中等，具裂隙未充填。
附308工作面预想煤岩柱状图。
二、掘进方式、采煤方法
1、工作面采用综合机械化掘进，运巷和尾巷采用双巷掘进。
2、工作面开采方法采用走向长壁式开采，采煤方法为综合机械化，全部垮落法管理顶板。
三、瓦斯来源和通风方式：
1、308工作面掘进期间瓦斯来源：
现308工作面运巷、尾巷正在掘进过程中，工作面瓦斯来源主要为本煤层瓦斯，同时由于我矿所采二叠系下统山西组下段顶部煤层（3+4）#合并层，煤体松，透气性极好，不利瓦斯储存。
308工作面在掘进过程中，工作面瓦斯来源包括巷道煤壁瓦斯涌出和掘进落煤中的瓦斯涌出两部分。
根据邻近的306工作面掘进期间瓦斯涌出量预计308运、尾巷掘进期间瓦斯涌出量可达4.15m3/min，所以按照《煤矿安全规程》规定，必须进行瓦斯抽放。
2、308工作面回采期间瓦斯来源包括本煤层、围岩和邻近层：
（1）、本煤层瓦斯涌出：
我矿所采二叠系下统山西组下段顶部煤层（3+4）#合并层，煤体松，透气性极好，不利瓦斯储存。
本煤层瓦斯涌出量约占工作面总涌出量的40%左右，是主要瓦斯涌出之一，根据治理瓦斯的分源治理原则，需进行瓦斯抽采工作。
（2）、围岩瓦斯涌出：
因我矿煤层顶底板多为砂质泥岩，孔隙、裂隙相当发育，成煤时期储存较多，在回采过程中，随着老顶周期来压，其中瓦斯一部分升至裂隙带，一部分随采空区漏风带到工作面及尾巷，直接影响工作面和上隅角瓦斯浓度，约占总涌出量的60%，为主要瓦斯涌出量。
（3）、邻近层瓦斯涌出：
下邻近煤层离本开采层距离较大（约80余米），对本开采层瓦斯涌出无影响，上邻近2#煤层距本煤层6—15m，开采后随顶板垮落，应力重新分配后主要涌向采空区，经排瓦斯横贯进入尾巷，影响尾巷内的瓦斯浓度，对工作面无太大影响，一并计入采空区瓦斯涌出量中。
3、通风方式：
308工作面采用“两进一回”的通风方式，即材巷、运巷进风，尾巷回风。
4、工作面瓦斯含量、瓦斯储量、预抽时间、抽采瓦斯量、抽采率、抽采达标情况。
根据抚顺煤科院测定的数据，矿井现开采的3+4#煤瓦斯含量为1.34-6.99ml/g.r,平均为3.50ml/g.r。
308工作面参照306工作面预计，在正常生产过程中绝对瓦斯涌出量可达24m3/min，相对瓦斯涌出量8.64m3/t。
308工作面煤炭储量155.1660万吨，其瓦斯总储量为930.996万立方米。
根据矿井生产安排，308工作面从1月份开始掘进到工作面形成系统，预计工作面预抽时间可达9个月以上。
308工作面预计布置794个本煤层孔，根据实际情况，按照单孔抽放0.03m3/min计算，预计9个月可以抽放瓦斯77.177万立方米。
根据相邻的306工作面抽采情况，308工作面掘进期间瓦斯抽采率预计可达到30%以上，回采期间瓦斯抽采率预计可达到40%以上，从而保证回采工作面的抽采达标生产。
四、瓦斯抽采的可行性和必要性。
1、双柳煤矿实测瓦斯可抽性指标：
百米钻孔瓦斯流量衰减系数a=0.0142d-1
煤层透气性系数λ=0.8043m2/Mpa2d
百米钻孔极限自然瓦斯流量Q=1690.93m3
双柳矿所开采的3+4#合并层从钻孔瓦斯流量衰减系数和煤层透气性系数来判断属于可抽煤层，从百米钻孔极限自然瓦斯流量判断又属于较难抽采煤层，根据矿井生产过程中的实际情况判定，双柳煤矿所开采的3+4#合并层属于可以抽采煤层，具有本煤层抽采的条件。
2、根据抚顺煤科院对我矿瓦斯危险程度预测，本矿井内4#煤层大部分地区位于瓦斯带内，瓦斯含量具有随煤层埋藏深度增加而增加的趋势。
根据回采工作面、掘进工作面瓦斯涌出量预测结果，本矿井前期开采煤层具备瓦斯抽放条件。
3、根据现焦煤总公司的要求，本着“抽采为主，风排与管理并重”的综合治理原则，第一步搞好边采（掘）边抽，解决瓦斯异常涌出和超限，第二步开展区域预抽，实现高瓦斯矿井低瓦斯状态下开采。
第二章308工作面抽采设计
一、308尾巷、运巷掘进期间抽采设计
1、308尾巷掘进期间瓦斯抽采设计
308尾巷采用边掘边抽的方法进行瓦斯抽采。
因308尾巷正在掘进过程中，故根据工作面实际掘进情况进行钻孔参数的设计。
抽采钻孔布置在308尾巷前进方向左帮，钻孔从工作面开口30米处依次往里（沿煤层倾向）布置，钻孔随着工作面的向前掘进逐步施工,且工作面迎头与临近的钻孔间距不得超过80米。
钻孔间距为6米，钻孔开孔使用Φ89mm的钻头，打8米后换用73mm钻头，孔径75mm。
抽采瓦斯管路布置在308尾巷前进方向左帮，吊挂在距顶第一排锚杆上，瓦斯管路高度保持在1.8m—2m之间。
现将308尾巷钻孔参数列出如下，在施工过程中可根据工作面实际情况对钻孔参数进行调整：
钻孔
编号
方位角
（°）
倾角
（°）
钻孔间距
（m）
孔高
（m）
孔深
（m）
1#-8#
270
-2
距巷道开口30米间距6米
1.5
100
9#-23#
270
-3
6
1.5
100
24#-42#
270
-2
6
1.5
100
43#-49#
270
-3
6
1.5
100
50#-57#
270
-5.5
6
1.5
100
58#-67#
270
-6
6
1.5
100
68#-76#
270
-7
6
1.5
100
77#-83#
270
-6
6
1.5
100
84#-206#
270
-7
6
1.5
100
207#-223#
270
-6
6
1.5
100
224#-233#
270
-7
6
1.5
100
234#-236#
270
-6
6
1.5
100
237#-246#
270
-6.5
6
1.5
100
247#-249#
270
-6
6
1.5
100
250#-254#
270
-6.5
6
1.5
100
255#-261#
270
-6
6
1.5
100
262#-263#
270
-6.5
6
1.5
100
264#-269#
270
-6
6
1.5
100
270#-271#
270
-6.5
6
1.5
100
272#-274#
270
-6
6
1.5
100
275#-277#
270
-6.5
6
1.5
100
278#-295#
270
-6
6
1.5
100
296#-305#
270
-6
6
1.5
100
306#-311#
270
-7
6
1.5
100
312#-316#
270
-8
6
1.5
100
317#-323#
270
-9
6
1.5
100
324#-327#
270
-10
6
1.5
100
328#-344#
270
-9
6
1.5
100
2、308运巷掘进期间瓦斯抽采设计
308运巷采用边掘边抽的方法进行瓦斯抽采。
因308运巷正在掘进过程中，故根据工作面实际掘进情况进行钻孔参数的设计。
抽采钻孔布置在308运巷前进方向右帮，钻孔从巷道口开口30米依次往里（沿煤层倾向）布置，钻孔随着工作面的向前掘进逐步施工,且工作面迎头与相近的钻孔间距不得超过50米。
钻孔间距为6米，钻孔开孔使用Φ89mm的钻头，打8米后换用73mm钻头，孔径75mm。
抽采瓦斯管路布置在308运巷前进右帮，瓦斯管路高度为1.1米。
为提高工作面抽采效果，根据实际情况经研究决定将308运巷预抽钻孔分为两段进行施工，其中至切割巷300米范围内的钻孔间距设计为3米，其余的均为6米。
根据地测科现提供的地质说明书，钻孔从停采线依次往工作面编号，由于地面向下施工366号钻孔，钻孔误差范围半径为50米，钻孔已进入奥陶系灰岩，366号钻孔误差范围在308运巷500-600米范围内，钻孔在工作面倾斜长度100米处，如果按308抽放设计打钻，308运巷此段本煤层钻孔深度为90米，就打进了366号钻孔，导致水灾事故发生，所以308运巷80-96号钻孔深度为50米。
现将308运巷内钻孔参数列出如下，在施工过程中可根据工作面实际情况对钻孔参数进行调整：
钻孔
编号
方位角
（°）
倾角
（°）
钻孔间距
（m）
孔高
（m）
孔深
（m）
1#-14#
90
2
距巷道开口30米间距6米
1.5
90
15#-17#
90
1
6
1.5
90
18#-27#
90
2.5
6
1.5
90
28#-33#
90
4
6
1.5
90
34#-48#
90
5
6
1.5
90
49#-60#
90
6
6
1.5
90
61#-68#
90
5
6
1.5
90
69#-79#
90
4
6
1.5
90
80#-96#
90
4
6
1.5
50
97#-103
90
4
6
1.5
90
104#-193#
90
5
6
1.5
90
194#-220#
90
4
6
1.5
90
221#-252#
90
5
6
1.5
90
253#-264#
90
6.5
6
1.5
90
265#-276#
90
8
6
1.5
90
278#-298#
90
9
6
1.5
90
299#-300#
90
8
6
1.5
90
300#-320#
90
7.5
3
1.5
90
321#-369#
90
6.5
3
1.5
90
370#-375#
90
8
3
1.5
90
376#-394#
90
9
3
1.5
90
395#-400#
90
8
3
1.5
90
3、308运巷掘进期间，如果巷道内瓦斯涌出量增大，采用本煤层抽采无法解决瓦斯问题时，增加煤体钻场钻孔抽采方法，提高工作面抽采率。
煤体钻场抽采设计方案如下：
（1）、钻场布置：
1）、采用矩形钻场，规格为：
长×宽×高=4m×3m×3.2m。
2）、钻场沿煤层顶底板布置。
3）、钻场采用锚杆支护，根据实际情况必要时加锚索支护。
4）、钻场位置：
308运巷左帮从距巷道口约270米处施工第一个钻场，停采线外每隔75米布置一个钻场，停采线往里每隔60米布置一个钻场，总计29个钻场。
钻场的具体位置根据顶板情况技术科会同通风区可以做适当调整，钻场位置选择在顶板完好的地段。
（2）、钻孔布置：
1）、每个钻场各布置三个钻孔，钻孔从外往里依次编号，设计钻孔参数如下：
项目
孔号
方位角（°）
仰角（°）
孔高（m）
孔径
（mm）
钻孔间距
（m）
停采线外孔深
（m）
停采线里孔深
（m）
1
355
根据煤层倾向适时确定
1.5
75
距煤帮1.5
85
75
2
351
根据煤层倾向适时确定
1.5
75
0.5
86
76
3
346
根据煤层倾向适时确定
1.5
75
0.5
87
77
2）、在钻场施工前，施工单位负责人要与地测科及时联系，现场观察，准确定位钻孔的方位角、倾角，防止出现误差。
3）、钻机施工采用KHYDI55型岩石电钻和Φ42mm钻杆。
（3）、钻场及钻孔的施工滞后工作面不得超过50米。
（4）、本设计主要解决掘进期间的瓦斯问题，只做为308运巷掘进期间瓦斯抽采补充设计，其它本煤层、顶板裂隙孔的设计及钻孔施工、抽放等安全措施执行《308工作面掘进、回采期间瓦斯抽采设计》。
（5）、附：
308运巷煤体钻场钻孔布置示意图。
二、308工作面回采期间抽采设计
308工作面回采期间采用尾巷顶板钻孔和本煤层钻孔进行抽采。
308材巷（现306尾巷）本煤层钻孔在306工作面回采完毕后，方可进行钻孔的施工工作，运巷本煤层钻孔在掘进过程中全部施工完毕，尾巷顶板钻孔在尾巷掘进完毕后进行施工。
1、材巷本煤层抽采钻孔设计
308材巷（现306尾巷）本煤层钻孔布置在308材巷前进方向的左帮，从308材巷停采线依次往里（沿煤层倾向）布置。
本煤层钻孔开孔8米用Φ89mm钻头施工，后换用Φ73mm钻头，孔径75mm，钻孔间距6米。
材巷本煤层抽采钻孔先进行抽采，然后再进行注水，以提高钻孔利用率。
为提高工作面抽采效果，根据实际情况经研究决定将308材巷预抽钻孔分为两段进行施工，其中至切割巷300米范围内的钻孔间距设计为3米，其余的均为6米。
根据地测科现提供的地质说明书，钻孔从停采线依次往工作面编号，钻孔设计参数列出如下：
在施工过程中可根据工作面实际情况对钻孔参数进行调整：
钻孔
编号
方位角
（°）
倾角
（°）
钻孔间距
（m）
孔高
（m）
孔深
（m）
1#-9#
270
-2
距巷道开口30米间距6米
1.5
100
10#
270
0
6
1.5
100
11#-18#
270
-1
6
1.5
100
19#-29#
270
-2
6
1.5
100
30#-62#
270
-3
6
1.5
100
63#-92#
270
-2
6
1.5
100
93#-101#
270
-1
6
1.5
100
102#-104#
270
-2
6
1.5
100
105#-107#
270
-3.5
6
1.5
100
108#-109#
270
-4.5
6
1.5
100
110#-141#
270
-6
6
1.5
100
142#-155#
270
-4.5
6
1.5
100
156#-168#
270
-3.5
6
1.5
100
169#-193#
270
-4.5
6
1.5
100
194#-206#
270
-3.5
6
1.5
100
207#-229#
270
-2
6
1.5
100
230#-243#
270
-3.5
6
1.5
100
244#-254#
270
-4.5
6
1.5
100
255#-267#
270
-6
6
1.5
100
268#-274#
270
-7
6
1.5
100
275#-277#
270
-8
6
1.5
100
278#-282#
270
-7
6
1.5
100
283#-284#
270
-8
6
1.5
100
285#-289#
270
-7
6
1.5
100
290#-296#
270
-8
6
1.5
100
296#-299#
270
-8
3
1.5
100
300#-314#
270
-9
3
1.5
100
315#-335#
270
-8
3
1.5
100
336#-384#
270
-7
3
1.5
100
385#-389#
270
-8
3
1.5
100
390#-394#
270
-9
3
1.5
100
2、尾巷裂隙带抽采钻孔设计
尾巷抽采利用在尾巷施工顶板钻孔对工作面裂隙带瓦斯进行抽采。
尾巷钻孔布置在尾巷前进方向的右帮，钻孔从停采线依次往工作面布置，每隔6米布置一个钻孔，钻孔终孔高度控制在23-30米左右，钻孔深入工作面煤壁20米（具体如附图所示），孔高1.6米，开孔使用Φ127mm钻头，打5米后换用Φ89mm钻头，孔径91mm。
根据地测科现提供的地质说明书，钻孔从停采线往工作面依次编号，在尾巷距切割巷40米范围内施工高、低位顶板钻孔，提高工作面初采期间的抽采效果，保证安全生产，这部分钻孔在尾巷施工完毕后根据工作面实际煤层倾角进行设计。
现将尾巷内其余顶板钻孔的设计参数列出如下：
在施工过程中可根据工作面实际情况对钻孔参数进行调整：
钻孔
编号
方位角
（°）
倾角
（°）
钻孔间距
（m）
孔高
（m）
孔深
（m）
1#-54#
90
26
距停采线6米
1.6
63
55#-95#
90
24
6
1.6
63
96#-126#
90
26
6
1.6
63
127#-220#
90
24
6
1.6
63
221#--230#
90
26
6
1.6
63
231#--233#
90
24
6
1.6
63
234#--238#
90
22
6
1.6
63
239#--243#
90
20
6
1.6
63
244#--253#
90
22
6
1.6
63
三、区域预抽设计方案
308尾巷在巷道掘进到位，所有大型设备撤出后，开始施工区域抽采钻孔，抽采钻孔布置在308尾巷前进方向左帮，钻孔从工作面开口33米处依次往里（沿煤层倾向）布置，钻孔间距为6米，与308尾巷掘进期间钻孔间距保持3米间距。
钻孔施工工艺：
1、第一次开钻：
采用Φ96mmPDC钻头钻至10米，退钻换Φ153mmPDC扩孔钻头扩至5米退钻，下入5米长的Φ133mm护孔管，用聚氨酯固定。
2、第二次开钻：
采用Φ96mmPDC钻头+孔底马达+下无磁钻杆+随钻测量仪器+上无磁钻杆+Φ73mm通缆钻杆钻具组合，开始正常定向钻进。
3、正常定向钻进时，每施工6米对孔底进行一次参数测定，根据测定的参数和已掌握的现场实际地质情况，调整钻进方向，力求钻孔按照设计轨迹和要求钻进。
钻孔设计参数：
现将308尾巷区域抽采钻孔参数列出如下，在施工过程中可根据工作面实际情况对钻孔参数进行调整：
钻孔编号
方位角
（°）
倾角
（°）
钻孔间距
（m）
孔高
（m）
孔深
（m）
补1#-补8#
270
-2
距巷道开口33米间距6米
1.5
500
补9#-补23#
270
-3
6
1.5
500
补24#-补42#
270
-2
6
1.5
500
补43#-补49#
270
-3
6
1.5
500
补50#-补57#
270
-5.5
6
1.5
500
补58#-补67#
270
-6
6
1.5
500
补68#-补76#
270
-7
6
1.5
500
补77#-补83#
270
-6
6
1.5
500
补84#-补206#
270
-7
6
1.5
500
补207#-补223#
270
-6
6
1.5
500
补224#-补233#
270
-7
6
1.5
500
补234#-补236#
270
-6
6
1.5
500
补237#-补246#
270
-6.5
6
1.5
500
补247#-补249#
270
-6
6
1.5
500
补250#-补254#
270
-6.5
6
1.5
500
补255#-补261#
270
-6
6
1.5
500
补262#-补263#
270
-6.5
6
1.5
500
补264#-补269#
270
-6
6
1.5
500
补270#-补271#
270
-6.5
6
1.5
500
补272#-补274#
270
-6
6
1.5
500
补275#-补277#
270
-6.5
6
1.5
500
补278#-补295#
270
-6
6
1.5
500
补296#-补305#
270
-6
6
1.5
500
补306#-补311#
270
-7
6
1.5
500
补312#-补316#
270
-8
6
1.5
500
补317#-补323#
270
-9
6
1.5
500
补324#-补327#
270
-10
6
1.5
500
补328#-补343#
270
-9
6
1.5
500
四、抽采方法及管路敷设
308工作面瓦斯抽采由两台2BEC72-1BG3型水环真空泵及配套设施构成。
308尾巷抽采管路敷设为：
地面抽采泵→抽排钻孔→钻孔下口→三采回风巷→三采辅助回风巷→308尾巷回风立眼→308尾巷
308运巷抽采管路敷设为：
地面抽采泵→抽排钻孔→钻孔下口→三采回风巷→三采辅助回风巷→308运巷回风立眼→308运巷
308材巷（现306尾巷）抽采管路敷设为：
地面抽采泵→抽排钻孔→钻孔下口→三采回风巷→308材联巷（现306尾联巷）→308材巷（现306尾巷）。
308尾巷掘进期间先铺设一趟Φ300mm钢骨架复合管进行本煤层钻孔的抽采工作（同时进行区域预抽钻孔的抽采工作），在尾巷掘进完毕后再铺设一趟Φ300mm进行回采期间顶板裂隙带钻孔的抽采工作；308运巷铺设一趟Φ300mm钢骨架复合管；308材巷（现306尾巷）使用Φ300mm的钢骨架复合管。
掘进期间，308运、尾巷管路与三采回风巷内Φ800mm的主瓦斯抽采管路联接利用高浓度抽采系统进行掘进工作面的瓦斯抽采工作。
回采期间308运、材，尾巷管路与三采回风巷内Φ800mm的瓦斯抽采管路连接利用高浓度抽采系统进行工作面的瓦斯抽采工作。
管路安装完毕后，投入运行前必须进行气密性试验，并写出书面报告，要求静压力大于30kpa时，千米漏气量不大于3m3/min方为合格。
五、抽采负压计算
1、308尾巷本煤层钻孔抽采负压计算（掘进期间）
（1）、主管路的摩擦阻力计算：
H摩=9.81LQ2Δ/Kd5Pa
H摩=管路的摩擦阻力Pa
Δ—混合瓦斯对空气的密度比；Δ=1－0.446C/100
C—管路内瓦斯浓度值；取40％（估计值）
k—系数，根据管径由表查出
d—管路直径（内径）；
L—管路的总长度；
Q—某段管路混合瓦斯流量；
抽采主管路流量为10200m3/h。
H摩=9.81×80
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