工作面掘进回采期间瓦斯抽采设计大学论文.docx

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工作面掘进回采期间瓦斯抽采设计大学论文

汾西矿业（集团）有限责任公司双柳煤矿

33（4）17工作面掘进、回采期间

瓦斯抽采设计

双柳煤矿

二〇一七年一月

会审意见

瓦斯地质副总意见：

工作面回采期间，安排专人定期对抽采巷裂隙孔、运巷钻场孔及高抽瓦斯抽采情况，进行观测调整工作，做好原始数据的记录、分析对比工作；

通风副总意见：

钻探队组在钻孔施工过程中，要严抓钻孔的施工质量，特别是封孔质量；

通风区区长意见：

根据实际生产情况，做好钻孔孔口负压调整工作；

矿总工程师意见：

回采期间，根据实际瓦斯涌出情况，若需要进行对高抽巷段补打钻孔时，防突区及时安排组织人员施工钻孔；

第1章工作面概况.............................................3

一、33（4）17工作面地质概况.......................................3

2、掘进方式.采煤方法...........................................4

3、瓦斯来源和通风方式..........................................4

4、预计抽采情况................................................5

5、瓦斯抽采的可行性和必要性....................................7

6、煤层突出危险性分析..........................................8

第二章33（4）17工作面抽采设计..................................9

一、33（4）17运巷、抽采巷掘进期间的抽采设计.......................9

二、33（4）17运巷、抽采巷回采期间的抽采设计.......................16

3、抽采方法及管路敷设.........................................21

4、抽采负压...................................................23

五、抽采钻孔封孔设计...........................................27

第3章瓦斯抽采设备..........................................29

1、设备的选择.................................................29

2、瓦斯抽采管路的附属装置.....................................30

3、瓦斯泵站附属设备...........................................31

第4章抽采参数考察..........................................32

第5章抽采的安全技术措施....................................33

1、打钻.......................................................33

2、管路安装（拆除）的安全技术措施.............................37

3、泵站和钻孔的观测...........................................39

4、煤层参数的观测.............................................40

第6章避灾路线..............................................42

1、避灾原则...................................................42

2、发生水灾...................................................42

3、发生火灾、煤尘瓦斯爆炸.....................................42

附图1：

33（4）17工作面预想煤岩柱状图

附图2：

33（4）17工作面区域预抽钻孔平面布置示意图

附图3：

33（4）17工作面本煤钻孔平面布置示意图

附图4：

33（4）17工作面本煤层抽采钻孔剖面示意图

附图5：

33（4）17工作面裂隙带钻孔平面布置示意图

附图6：

33（4）17抽采巷裂隙带抽采钻孔剖面示意图

附图7：

33（4）17工作面回采期间运巷钻场钻孔平面布置示意图

附图8：

33（4）17工作面回采期间运巷钻场裂隙带钻孔剖面示意图

附图9：

33（4）17工作面掘进期间瓦斯管路布置示意图

附图10：

33（4）17工作面回采期间瓦斯管路布置示意图

双柳煤矿33（4）17工作面掘进、回采期间

瓦斯抽采设计说明

第一章工作面概况

一、33（4）17工作面地质概况　

33（4）17工作面位于三采区前进方向的南翼，东邻33（4）15工作面，西邻33（4）19工作面。

工作面设计走向长度2243m，可采长度1946.4m，倾斜长度为200.1m，实体长195.3m。

33（4）17工作面所掘4（3+4）#煤层为山西组下段顶部煤层，该煤层区内稳定，平均煤厚为3.84m，结构中等至复杂，含二—四层厚约0.05—0.2m的深灰—黑色炭质泥岩、泥岩夹矸层。

区内煤层倾角0—10°，平均5°。

工作面煤层顶板为灰黑色砂质泥岩；底板为灰黑色泥岩（参考368、MS3、S8、S10钻孔）。

东邻33（4）15工作面，该工作面所掘4（3+4）#煤层为山西组下段顶部煤层，该煤层区内稳定，结构中等至复杂，煤厚3.8m，煤层结构1.0（0.2）2.6，含一—三层厚为0.05—0.2m左右的灰—黑灰色泥岩夹矸层。

该区内煤层倾角0°—10°，平均5°。

工作面煤层顶板为灰黑色砂质泥岩；底板为灰黑色泥岩。

33（4）17工作面直接顶为砂质泥岩，厚度约8.09m。

其特征为灰黑色砂质泥岩，中厚层状，水平层理，含大量植物化石。

抗压强度8.7-37.4Mpa；老顶以细砂岩为主，厚度为4.28m。

其特征为灰色的细粒砂岩，中厚层状，水平层理，主要成分以石英、长石为主，分选、磨圆中等，过渡接触。

抗压强度11.0-55.6Mpa；直接底以泥岩为主，厚度为7.26m，其特征为灰黑色泥岩，薄层状，含炭质泥岩，性脆，半坚硬，含植物化石、菱铁矿结核。

抗压强度9.2-13.8Mpa；老底为灰黑色砂质泥岩，薄层状，水平层理发育，层面含云母碎片、植物化石，节理、裂隙发育，含菱铁矿结核，厚度8.65m。

抗压强度5.0Mpa。

附图1：

33（4）17工作面预想煤岩柱状图。

二、掘进方式、采煤方法

1、工作面掘进期间采用综合机械化掘进。

2、工作面开采方法采用走向长壁式开采，采煤方法为一次采全高综合机械化，全部垮落法管理顶板。

三、瓦斯来源和通风方式

1、33（4）17工作面掘进期间瓦斯来源：

33（4）17工作面运巷、抽采巷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，透气性好。

33（4）17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33（4）15工作面掘进期间瓦斯涌出量，预计33（4）17运、抽采巷掘进期间绝对瓦斯涌出量可达6-12m3/min，所以按照《煤矿安全规程》规定，必须进行瓦斯抽放。

2、33（4）17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45%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，直接影响工作面和上隅角瓦斯浓度，约占总涌出量的55%，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m），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，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：

掘进期间:

33（4）17运巷、抽采巷，采用局扇压入式通风。

回采期间:

33（4）17工作面采用“U”型通风方式。

33（4）17材巷进风，33（4）17运巷回风，另在运巷一侧布置一条抽采巷进行裂隙带以及下一个工作面本煤层钻孔抽放工作。

四、预计抽采情况

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:

根据防突区对33（4）17工作面（3+4）#煤合并层煤层的原始瓦斯含量测定平均为9.4m3/t.r计算，33（4）17工作面煤炭可采储量为202.9万吨，其瓦斯总储量预计为1907.26万m³。

预计33（4）17工作面在掘进、回采期间钻孔施工时间、钻孔工程量、预抽时间具体见下表：

钻孔类型

施工时间

钻孔个数

工程量

预抽时间

运巷本煤层钻孔

2019年4月-2021年12月

298

32780

6个月以上上

抽采巷本煤层钻孔

2019年8月-2021年12月

156

17160

6个月以上

区域预抽钻孔

2017年4月-2021年8月

60

44860

6个月以上

回采期间运巷钻场钻孔

回采期间（时间未定）

528

58080

/

回采期间抽采巷裂隙钻孔

回采期间（时间未定）

400

33600

/

合计

/

1442

186060

/

1、预计33（4）17工作面在掘进期间瓦斯抽采量、抽采率、抽采达标情况

参照33（4）15工作面掘进期间的各项瓦斯抽采参数，预计33（4）17瓦斯抽放混量平均为34.15m3/min左右，平均抽放浓度为27%，抽放瓦斯纯量平均为9.22m3/min，风排量最大为6.15m3/min，抽放率可达60%以上。

按防突区对33（4）11工作面在回采前经抽采后进行区域效果检验，测定煤层瓦斯残余含量最大为4.92m3/t.r，预计33（4）17工作面在回采前经抽采后，煤层瓦斯残余含量约为5.44m3/t.r，预抽量约为484.73万m3，能够保证掘进期间工作面的抽采达标生产。

具体见下表：

抽放混量

抽放纯量

抽放浓度

风排瓦斯量

预抽量

抽采率

34.15m3/min

9.22m3/min

27%

6.15m3/min

484.73万m3

60%

2、预计33（4）17工作面在回采期间瓦斯抽采量、抽采率、抽采达标情况

参照33（4）11工作面回采期间的瓦斯抽采情况，预计33（4）17在正常生产过程中绝对瓦斯涌出量平均可达20m3/min左右；预计可抽采瓦斯量约为683.28万m3,风排量为367.92万m3。

预计本工作面抽采率按65%计算，工作面可采工期按12个月计算，可计算出每分钟风排瓦斯量为7m3/min，能够保证回采期间工作面的抽采达标生产。

具体见下表：

相对涌出量

煤层可采储量

瓦斯储量

抽采量

风排量

抽采率

5.44m3/t

202.09万t

1907.26万m3

683.28万m3

367.92万m3

65%

五、瓦斯抽采