3102采面专项瓦斯抽放设计Word格式.docx

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目录

第一章工作面概况1

一、工作面位置及相邻采掘关系1

二、煤层赋存情况及顶、底板特征1

三、地质构造情况1

四、水文地质情况2

五、瓦斯、煤的自燃倾向性及煤尘爆炸危险性2

第二章矿井通风3

一、矿井通风方式及通风方法3

二、主要通风机运行参数3

三、矿井通风系统情况3

第三章矿井瓦斯抽放系统建设情况4

第四章瓦斯抽放设计4

第一节瓦斯来源4

第二节瓦斯抽放设计5

一、瓦斯抽放方法5

二、抽放巷道及钻场布置6

三、抽放钻孔布置及钻孔参数6

四、钻孔施工设备选择7

五、钻孔施工安全技术措施7

六、封孔11

第三节抽放设备及抽放管路11

一、抽放设备11

二、抽放管路设计12

三、抽放管路的安装13

四、抽放管路试压13

第四节附属设施的安装14

一、抽放管路与抽放支管连接14

二、瓦斯管路上的附属装置14

第五章抽放管理16

一、组织管理16

二、钻孔施工管理17

三、抽放管路管理17

第一章工作面概况

一、工作面位置及相邻采掘关系

3102回采工作面位于井田一采区北翼一石门至二石门之间C3煤层，回采工作面下界标高+880m，上界标高+930m，开采垂高50m，北邻二采区，南止一石门南10m，开采走向长300m左右。

回采区域内，+930m以上C3、C5煤层均已开采，为采空区，与之相邻的北二采区C3、C5煤层均未开采，为原生煤体，在+880m－+930m阶段上覆C5煤层未开采，C3煤层距C5煤层水平距平均26m左右，C3煤层采高平均在0.75m左右，C3煤层的开采不会破坏C5煤层开采。

二、煤层赋存情况及顶、底板特征

1、煤层赋存情况

根据矿井地质资料，回采范围内C3煤层结构较简单，层位稳定，厚度在0.3~1.0m之间，平均0.75m左右。

煤层走向一般在30°

左右，倾向120º

左右，倾角62º

~66º

，平均65º

。

2、顶、底板岩性特征

顶板：

泥岩、粉砂质泥岩夹生物灰岩

底板：

为泥岩、粘土泥岩。

三、地质构造情况

施工区域地质构造较为简单，没有发现较大的断裂构造。

煤系地层连续性较为稳定，但从3102回风巷揭露的情况看，在采面上段中部将遇到一中小断层，造成煤层尖灭，对回采有一定影响。

四、水文地质情况

回采区域内水文地质条件简单，无大的充水水源，主要充水水源为断层、裂隙水，对回采影响不大。

五、瓦斯、煤的自燃倾向性及煤尘爆炸危险性

（一）瓦斯

1、矿井瓦斯等级鉴定

根据贵州省能源局《关于遵义市工业和能源委员会（关于呈报2011年度煤矿瓦斯等级鉴定结果的报告）的批复（黔能源发[2011]791号），桐梓县立蓥煤矿2011年瓦斯相对涌出量为13.29m3／t，绝对瓦斯涌出量2.03m3／min。

为煤与瓦斯突出矿井。

2、煤与瓦斯突出危险性鉴定

根据北京煤炭科学总院2011年7月提供的《桐梓县立蓥煤矿C3煤层突出危险性鉴定报告》，桐梓县立蓥煤矿在本次测点控制范围内标高+880m以上的C3煤层为不突出煤层。

（二）煤的自燃倾向性

根据贵州省煤田地质局实验室2004年6月22日提交的《桐梓县立蓥煤矿煤炭自燃倾向等级鉴定报告》，C5煤层自燃倾向性为二类（自燃煤层），C3煤层自燃倾向性为三类（不易自燃煤层）。

（三）煤尘爆炸危险性

根据贵州省煤田地质局实验室2004年6月22日提交的《桐梓县立蓥煤矿煤尘爆炸性鉴定报告》，C5、C3煤层煤尘均无爆炸性。

第二章矿井通风

一、矿井通风方式及通风方法

矿井通风方式为中央分裂式，通风方法为机械抽出式，其中主平硐、副平硐进风，回风平硐回风。

回采工作面采用全负压“U”型通风。

掘进工作面采用局部通风机压入式通风。

二、主要通风机运行参数

矿井选用FBCDZ-6-№15型矿用轴流式主要通风机2台，配套电机为YBF280-6型2×

55kW，双回路供电，一台工作，一台备用，风机理论风量2220-780m³

／min，风压797－2110Pa。

三、矿井通风系统情况

矿井采掘工作面均实现了分区通风，没有串联通风、扩散通风和采空区通风现象。

3102回采工作面通风系统：

1、新风：

地面→+880m主平硐+880m北茅口大巷→1#石门→3102运输巷→工作面。

2、污风：

工作面→3102回风巷→+930m回风石门→采区回风上山→+1010m总回风巷→+1010m回风平硐→地面。

第三章矿井瓦斯抽放系统建设情况

矿井在风井附近建设有地面永久固定瓦斯抽放泵站，安装了二台2BEA-203型低负压抽放泵2台，一台工作，一台备用，安装了二台2BEA303型高负压抽放泵2台，一台工作，一台备用，矿井抽放主管选用直径200mm、150mmPE专用抽放管。

矿井瓦斯抽放系统已投入正常运行。

第四章瓦斯抽放设计

第一节瓦斯来源

矿井瓦斯主要来源于回采工作面、掘进工作面、采空区及围岩瓦斯涌出。

1、回采工作面瓦斯涌出构成：

一是来自开采煤层瓦斯涌出，二是来自开采煤层影响范围之内邻近煤层瓦斯涌出，包括上邻近层和下邻近层，影响范围一般为上邻近层约80m，下邻近层约60m。

2、掘进工作面涌出瓦斯构成一是来自掘进巷道煤壁涌出，二是来自掘进落煤的瓦斯涌出。

3、采区瓦斯涌出量是指采区内所有回采工作面、掘进工作面及采空区瓦斯涌出量之和。

4、矿井瓦斯涌出量为全矿内全部生产采区和已采区（包括其它辅助巷道）瓦斯涌出量之和。

根据预测，矿井瓦斯涌出量最大值为34.81m³

/t，绝对瓦斯涌出量为10.99m³

/min，预测立蓥煤矿瓦斯主要来源于回采工作面、掘进工作面及采空区的涌出，因此，矿井开始生产时要对回采工作面、掘进工作面及采空区进行瓦斯抽放，以降低回采面瓦斯涌出量。

第二节瓦斯抽放设计

一、瓦斯抽放方法

（一）瓦斯抽放方法选择的原则

选择矿井抽放瓦斯方法应根据煤层赋存条件，瓦斯基础参数、瓦斯来源、巷道布置、开采方法等因素确定，并遵循以下原则：

1、抽放瓦斯方法应适合煤层赋存状况、巷道布置、地质条件和开采技术条件。

2、应根据矿井瓦斯涌出来源及涌出量构成分析，有针对性地选择抽放瓦斯方法，以提高抽放效果。

3、巷道布置在满足抽放瓦斯的前提下，应尽可能利用生产巷道，以减少抽放工程量。

4、选择的抽放方法应有利于抽放巷道的布置和维护。

5、选择的抽放方法应有利于提高抽放瓦斯效果，降低抽放瓦斯成本。

6、抽放方法应有利于钻场、钻孔的施工和抽放系统管网的布置，有利于增加钻孔的抽放时间。

（二）瓦斯抽放方法的选择

鉴于3102回采工作面生产系统已形成，根据回采工作面煤层赋存条件、瓦斯来源、巷道布置、开采方法等，设计选择在3102运输巷向采面打顺层钻孔抽放煤层瓦斯的抽放方法。

二、抽放巷道及钻场布置

设计利用3102运输巷作为瓦斯抽放巷，不布置钻场。

三、抽放钻孔布置及钻孔参数

矿井无钻孔抽放有效半径实测资料，根据矿井抽放经验，顺层抽放钻孔间距暂取6m，抽放钻孔长度设计为72m，钻孔终孔位置与3102回风巷始终保持10m－15m，钻孔仰角35º

，钻孔孔径为Φ75mm，抽放钻孔布置详见图4-2-1。

图4-2-1回采工作面顺层钻孔布置示意图

四、钻孔施工设备选择

钻孔施工设备选用ZDY—150型钻机，该钻机具有操作简单、体积小、重量轻、搬运方便、传动效率高等优点。

钻机采用机液传动形式，主要由动力头、变速箱、绞车、制动闸、底架、操纵台、钻具等部分组成。

适用于井下钻探深度75m及以下的各种角度的抽放瓦斯钻孔、煤层注水钻孔、注浆灭火钻孔、地质钻孔等多用途工程钻孔施工，也可用于地面钻探地质勘探钻孔及其它用途的工程钻孔。

五、钻孔施工安全技术措施

（一）一般规定

1、钻机配备的电动机及附属电气设备必须是防爆型的，入井前必须进行防爆性能检查。

2、钻孔施工中配备便携式瓦斯检测报警仪、瓦斯断电仪，配备隔离式自救器。

一旦瓦斯超限，必须立即停钻处理，待瓦斯浓度恢复正常后，再重新开钻。

3、钻工必须衣着整齐利索，以免被机械绞伤；

钻机转动部件的防护装置及保护外罩必须完整无缺。

4、扶“给进把”时，身体与“给进把”不能成一直线，应离开一定距离，以免孔内发生故障，“给进把”打伤人。

5、开动钻机前应做好准备工作，分工要明确，操纵钻机应动作协调，达到准确无误，勿用手脚拉蹋滚筒上的钢丝绳，以防止被钢丝绳绞伤。

6、认真组织贯彻学习安全措施、《煤矿安全规程》相关内容及《钻机使用说明书》，人人都必须考试合格后方可上岗。

7、认真开好班前会，班班要执行手上交接，上不清，下不接，当班隐患当班必须处理，遗留问题必须向下一班交待清楚，跟班人员把好三大关：

生产、质量、安全三方面。

8、施工队注意掌握煤层及顶底板岩性的变化情况，及时反馈信息，地质部门及时收集各种地质资料，为施工队服务。

9、施工队必须严格按照设计要求的钻孔方位、倾角、开孔位置、孔径施工钻孔，抽放部门负责钻孔施工质量验收，每孔必检，对钻孔方位、倾角、长度及见煤、喷孔等参数必须准确收集并作好记录。

10、在邻近区域放炮需撤人时，施钻人员必须按要求撤离现场，并将钻机电源停掉。

（二）打钻管理

1、钻孔施工前，必须做好施工前的一切准备工作。

钻机运输必须严格按运输的有关规定执行。

钻机移设工作中必须注意如下安全问题：

钻机移设前必须切断电源，严禁钻机带电搬运。

拆、卸安装钻机大型部件时，身体站立的位置必须能避免失手的伤害。

2、进入现场施工前，必须严格检查现场巷道内的瓦斯情况，只有在瓦斯浓度小于1％以下方可进行作业，严禁瓦斯超限作业。

3、进入现场施工前，班组长必须对工作地点的安全情况进行一次全面检查，确认无危险后，方准其余人员进入作业地点，每个作业人员必须经常认真检查作业地点的顶板、帮壁、支架等情况，当发现危险时，必须立即采取措施，进行处理，严格敲帮问顶制度。

4、施工前，必须将钻机固定牢固，严禁用钻杆抵钻机，严格按设计参数放线布孔。

5、作业人员必须携带便携式瓦斯检测报警仪和自救器。

施工作业过程中，将便携式瓦斯报警仪分别悬挂在作业地点的进风侧和回风侧，瓦斯浓度达到1％必须立即停止作业，当瓦斯浓度达到1.5％时，必须撤出人员，切断电源，向调度室汇报。

待查明瓦斯超限原因且施钻地点瓦斯浓度降到1％以下时，才准送电开钻。

6、开钻前，首先检查钻机牢固情况，然后开闸门供水，当水从钻孔外返出后方可开钻，进钻前开空钻试钻3～5分钟，严禁不试钻就强行钻进。

7、操作人员衣帽、毛巾、灯线必须拴好，站立在电机另一侧，不能和给进手把呈一直线，钻进过程中不得翻越钻机，如需翻越钻机必须停止钻机运转，且与操作台人员联系好后方能翻越。

8、钻进时要掌握压力，均匀给进，根据钻孔内煤岩软硬程度加压，不能随意加长压力把。

9、上下钻具必须用管钳卡紧背牢方能进行作业，操作人员不得与孔口呈直线，也不得挡住操作人台人员的视线，操作人员精力要集中，行动一致，预防钻机冲出伤人。

10、钻孔内排出的钻屑，当班人员必须采取有效办法处理，以防止堵塞水沟、轨道。

11、钻进中出现顶钻、喷孔现象时，必须立即停止钻进，关闭供水，让其孔内瓦斯卸压自排，此时观察瓦斯便携仪，当排出的瓦斯使工作地点附近巷道内瓦斯浓度1％必须立即停止作业，当瓦斯浓度达到1.5％时，必须撤出人员，切断电源，向调度室汇报。

待查明瓦斯超限原因且施钻地点瓦斯浓度降到1％以下时，方可恢复钻进，并要掌握书店慢快。

若再次出现顶钻、喷孔，则再次按上述措施执行。

钻进中出现卡钻现象，且在卡钻初期没有喷孔现象时，钻杆要旋转起往外退，让出水将钻屑排完后再进，如果卡钻伴随顶钻、喷孔，则首先采取上面的措施后再按卡钻处理方法处理（一般都不得拔出钻杆），并立即向调度室汇报。

12、一个班工作完毕后应关闭电机，并把起动器手把打到零位。

13、钻孔施工完毕后，先用黄泥堵孔，防止瓦斯压出，并在24小时内必须完成封孔作业。

（三）特殊措施

1、在施钻地点附近安设一组（6个）压风自救器和一台电话;

2、采煤工作面放炮时，撤出施钻人员至安全地点，放炮期间，所有人员均不得进入回风系统；

3、放炮后，待施钻现场瓦斯不超限，整个区域无安全异常则可保持正常施钻；

4、若施钻现场发生安全异常；

则立即按安全路线撤离。

六、封孔

1、封孔方法

封孔方法的选择应根据抽放方法及孔口所处煤（岩）层位、岩性、构造等因素综合确定。

本设计采用人工封孔

2、封孔材料

封孔材料可选用膨胀水泥、聚氨酯、AD胶等新型材料。

在钻孔所处围岩条件较好的情况下，亦可选用水泥砂浆或其他封孔材料。

本设计选用AD作封孔材料。

3、封孔要求

抽放钻孔为顺层钻孔，要求封孔段长度不得小于8m，钻孔所处的围岩条件破碎时，封孔长度不得小于10m。

应当做好每个钻孔施工参数的记录及抽采参数的测定。

钻孔孔口抽采负压不得小于13kPa。

预抽瓦斯浓度低于30%时，应当采取改进封孔的措施，以提高封孔质量。

第三节抽放设备及抽放管路

一、抽放设备

矿井建设有地面永久固定瓦斯抽放系统，3102回采工作面煤层瓦斯抽放利用地面已安装的瓦斯抽放设备和管路进行瓦斯抽放。

二、抽放管路设计

抽放主管、干管已敷设至+880m水平一石门，本设计只计算瓦斯抽放支管管径大小。

（一）抽放支管管径计算

抽放支管管径计算如下：

d=0.1457（Q/V）0.5=0.1457（4.5×

100/30×

15）0.5=0.146（m）

式中：

d—瓦斯管内径，m。

Q—瓦斯管混合瓦斯流量，m3/min；

（瓦斯纯流量4－5m3/min，取4.5m3/min，混合瓦斯浓度高负压按30%，低负压按20%计）

V—瓦斯管内流速，m/s，计算时取10～15m/s（取15m/s计算）。

（二）抽放支管管材选择

通过计算，选择管径为150mm的聚氯乙烯抗静电阻燃管（PVC管）作为抽放支管。

聚氯乙烯抽放瓦斯管具有以下特点：

1、抗静电、阻燃、使用安全可靠；

2、强度好，抗硫、磷腐蚀，耐酸碱，极大的降低了管道维护费用，延长了管道使用寿命；

内、外壁光滑、流体流动阻力小、节约能源。

3、质轻（例：

同等口径、壁厚的PVC管与钢管比较，每米钢管重量约为PVC管的5.6倍）；

4、搬运、安装、拆卸快捷方便，提高了工作效率，降低了劳动强度。

三、抽放管路的安装

管路敷设应符合下列规定

1、瓦斯管路应采取防腐、防锈蚀措施。

2、抽放管路与电缆分挂在巷道两侧，抽放管路采用吊挂或打支撑墩沿巷道一侧敷设。

每隔5-6m设置一个支撑架（支撑墩）,必要时在支撑墩上设半圆形管卡固定管路,以防滑落。

抽放管路距地高度不小于0.3m，巷道内抽放管路与矿车最外缘的间隙必须大于0.7m。

3、管路敷设要求平直，尽量避免急弯，转弯时的角度不应大于50°

4、管路敷设时，要考虑流水坡度，要求坡度尽量一致，避免高低起伏，低洼处需安装放水器；

5、管路安装完毕后要进行气密性试验。

6、敷设的瓦斯管路，不得与带电物体接触并应有防止砸坏管路的措施；

四、抽放管路试压

抽放管路安装完工后，应作密封性能试验，并进行吹扫处理，以免管路漏气和管道内有杂物。

密封性能试验可用水或压风试压，试压压力0.2Mpa，一小时内压降不超过10%即为合格。

第四节附属设施的安装

一、抽放管路与抽放支管连接

用弹簧软管将钻孔套管（瓦斯抽放管）与汇流管相连，汇流管与钻孔套管连接后与巷道中的瓦斯抽放支管连接。

二、瓦斯管路上的附属装置

为了便于管路系统负压的调节，掌握各抽放地点瓦斯抽出量、瓦斯浓度的变化情况以及保证管网系统的正常抽放，设计在各钻场、支管与干管连接等处分别安设阀门、流量计和放水器。

1、阀门

瓦斯抽放管路和钻场连接管上均应安设阀门，其主要目的是用来调节和控制各抽放点的抽放量、抽放浓度、抽放负压等。

2、放水器

在抽放管路系统最低点安设自动放水器或人工放水器，及时放空抽放管路中的积水，降低抽放阻力，提高系统抽放效果。

本设计采用人工负压放水器放水。

人工放水器可采用钢管自行加工，结构如图4-4-1所示。

1、钢管；

2、闸阀DN15；

3、榫子头；

4、闸阀DN25；

5、钢管DN15

图4-4-1人工负压放水器

3、计量装置

在井下与主管道汇合的各抽放支管处各安设一个孔板流量计，计量各支管的瓦斯抽放量。

在抽放系统的主管道上也应安设孔板流量计，计量整个抽放系统的瓦斯抽放量。

同时在每个钻场中用煤气表和三通阀门进行单孔计量。

孔板流量计安装见图4-4-2。

1、孔板2、测量嘴3、抽放管

图4-4-2孔板流量计安装结构图

第五章抽放管理

一、组织管理

1、建立抽放瓦斯的专门机构，配备专业施工队伍，负责瓦斯抽放工程的施工和日常管理工作。

所有人员必须经过培训合格后方能上岗。

2、应对瓦斯抽放泵房内的设备和管路系统进行日常检查,建立定期检查维修制度。

3、在瓦斯抽放区主管和分支管路上安装瓦斯流量、浓度、负压等检测装置,同时还配备专人定期巡回检测,进行放水和管路维护,处理管路积水和漏气,以保证管路畅通无阻。

4、瓦斯抽放泵站的司机和值班员必须经过专门训练,使其熟悉瓦斯抽放的有关规定,掌握各种安全,监控仪器仪表的用途和操作程序。

5、井下打钻施工人员，负责井下瓦斯抽放钻孔的施工和其他钻探施工。

6、管线工程施工，维修人员，负责瓦斯管线及抽放系统各种设施安设，维修,调整和更换等。

7、检测人员，负责对矿井抽放系统，钻场，管线，主要设备，设施的日常检查和抽放系统的测试，调整，试验，数据管理资料的记录和整理等安全技术管理工作。

二、钻孔施工管理

1、现场必须有瓦斯抽放钻孔设计图纸和说明书,并标明钻孔数目,位置,间距,方位,仰（俯）角,孔径,孔深封孔长度,封孔材料,注意事项和特殊要求等,并保证施工人员在操作中严格遵守。

2、必须有安全技术措施,操作人员应该注意的问题,发生意外时的处理方法,发生灾害时的避灾路线等。

3、在钻孔施工中,必须认真填写施工记录,内容包括:

施工时间（年,月,日,班次）,孔径,进尺,岩性变化及施工中出现的各种问题,以便有关人员和接班人员及时掌握现场情况。

4、抽放瓦斯钻孔施工过程中必须实行先封孔,后钻进,边钻边抽瓦斯的施工工艺,避免孔内瓦斯大量涌出到巷道,造成瓦斯积聚和超限。

5、钻孔要严密封孔,不得泄漏.钻场内全部钻孔验收合格后,撤出钻机,清理钻场,安好混合器,放水器等,连入抽放管道。

三、抽放管路管理

（一）抽放管线的检查

1、瓦斯管安设要求尽可能直，并靠帮、靠顶。

有合理的流水坡度，吊线，垫墩齐全牢固，在适宜的地点设置放水装置。

插管，孔壁不漏，经常有专人检查维护。

2、检查吊丝,垫墩齐全牢固,及时填补和更换，防止管线夸落。

3、检查管路是否漏气,积水。

一经发现,及时处理。

4、检查安设瓦斯管道巷道是否安全,发现问题不能正常检查时，必须及时报告有关部门。

5、定期按时测定抽放负压、瓦斯流量、温度、气体成分,随时掌握抽放状态，及时处理发现的问题。

6、保证抽放浓度在20%以上，应采取措施进行处理，只有瓦斯浓度到达以20%上方可抽放。

7、设置调节阀门,及时调节抽放负压和抽放流量。

（二）抽放过程中撤、装管路时的管理

1、所有抽放管路撤装的工作人员必须掌握施工的岗位作业标准,熟悉瓦斯的基本知识,严格遵守《煤矿安全规程》。

2、安全负责人负责现场把关。

3、在管路安装和拆除时,要轻拿轻放,避免碰撞。

（三）瓦斯抽放管路管理

1、瓦斯抽放管材必须采用煤矿安全准用材料。

2、管道安装平直,稳定可靠,变径地点采用过渡节。

受巷道高度限制的支管离地垫高大于0.3m。

3、管道与巷壁距离大于0.3m。

4、严禁带电物体接触。

5、管道安装完毕,要进行吹洗和漏气试验.实验压力为0.2MPa，10min内无压力不超过10%。