150101工作面瓦斯抽采设计Word格式.docx
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第二章150101工作面瓦斯抽放设计
第一节瓦斯抽放的必要性
一、回采工作面抽放瓦斯的必要性分析
根据我矿井的瓦斯涌出量预计情况，采煤工作面绝对瓦斯涌出量为12.21m3/min；
按规定“一个采煤工作面绝对瓦斯涌出量大于5m3/min，通风方法解决不合理”的情况下，必须进行瓦斯抽放。
根据我矿实际情况，回采工作面进、回风巷道断面9.6m2，回采工作面需要的配风量，已远远大于允许通过的最大配风量，但仍然不能把瓦斯降到规定限度以下，所以必须采取瓦斯抽放措施才能解决瓦斯问题。
回采工作面瓦斯抽放必要性计算如下表，见表2-1-1。
表2-1-1回采工作面抽放瓦斯必要性判别表
名称
瓦斯
涌出量
m3/min
允许瓦斯
浓度
（%）
工作面最大
允许风量
工作面需要最小风量
（不进行抽放时）
是否需要
抽放
15号煤回采工作面
12.21
0.8
1831.5
2317.5
是
从以上计算可以看出，我矿回采工作面进行瓦斯抽放是必要的。
二、掘进工作面抽放瓦斯的必要性分析
根据瓦斯涌出量预测，我矿15号煤掘进工作面瓦斯涌出量为1.62m³
/min,没有大于3m3/min的规定要求，不需要采取瓦斯抽放措施。
综上所述，我矿在生产期间，必须对回采工作面采取抽放瓦斯措施。
第二节150101工作面瓦斯抽采方案
一、瓦斯抽放方法选择
根据山西省煤炭工业局综合测试中心编制的《山西和顺正邦良顺煤业有限公司矿井15号煤层瓦斯涌出量预测》报告及山西国辰建设工程勘察设计有限公司为我公司编制的《山西和顺正邦良顺煤业有限公司矿井瓦斯抽放初步设计》，结合矿井实际情况，确定瓦斯抽放方法为顶板走向高抽巷、后高抽巷抽放、回采工作面本煤层顺层钻孔预抽、上隅角埋管抽放、全封闭采空区插管抽放的综合抽放方法。
二、瓦斯抽采系统布置
150101工作面高抽巷邻近层瓦斯抽采系统：
150101高抽巷ø
529mm瓦斯抽采管---→回风大巷低负压ø
529mm瓦斯抽采管---→回风立井ø
529mnm瓦斯抽采管---→地面低负压瓦斯抽采泵站。
150101工作面本煤层抽采系统：
150101回风顺槽本煤层钻孔---→150101回风顺槽ø
226mm瓦斯抽放管---→回风大巷高负压ø
529mm瓦斯抽放管---→回风立井ø
529mnm瓦斯抽采管---→地面高负压抽放泵站---→排空。
第三节150101工作面瓦斯抽采设计
一、本煤层瓦斯抽采设计
根据测定的15号煤层原始瓦斯含量、煤层透气性系数、钻孔瓦斯涌流量、钻孔瓦斯流量衰减系数等相关参数，结合150101工作面巷道布置情况，为了确保工作面在允许的预抽时间内钻孔瓦斯抽放效果，同时尽量减少抽放钻孔施工工程量和施工难度，决定由150101回风顺槽向150101工作面布置本煤层顺层平行钻孔进行采前预抽。
1、钻孔布置形式
（1）根据150101工作面巷道布置情况，决定钻孔采用顺层平行布置，由150101运输顺槽开口施工，钻孔钻进方向与工作面切眼平行。
1#钻孔布置在距停采线2m处，依次由停采线向工作面切眼共布置435个钻孔，其布置方式见图2-3-1。
（2）
图2-3-1150101回采工作面本煤层钻孔抽放布置示意图
2、抽放钻孔参数
钻孔位置：
回风顺槽内；
钻孔角度：
垂直巷道中线、平行于工作面、水平上仰0～4°
；
（根据煤层赋存实际情况调整）
钻孔直径：
￠110mm；
钻孔长度：
140m；
钻孔间距：
2m；
开孔高度：
距底板1m；
封孔方式：
聚胺脂封孔；
封孔长度：
不小于8m。
抽放时间：
钻孔预抽时间不小于180天。
钻孔参数表如下表，见表2-1-1。
表2-1-1钻孔参数表
参数
巷道名称
开孔位置区域
与巷道夹角
（。
）
钻孔倾角
钻孔间距
（m）
钻孔深度
钻孔直径
（mm）
距底板高度
150101回风顺槽
150101停采线至切眼段
90
0～4
2
140
110
1
3、瓦斯抽采钻孔施工
（1）打钻
抽放钻孔施工必须按设计水平角度和倾角等参数进行，若煤层起伏变化较大时，应根据煤层变化情况及时调整角度，以提高成孔率，同时要作好钻孔进尺及相关参数的记录。
（2）钻孔封孔
采用聚氨酯封孔方法封孔，钻孔封孔深度设计为8m。
封孔时在管道的距离前端0.3m～1.5m的封孔段前后各固定一个直径略小于钻孔的圆形挡盘，以防止封孔材料膨胀时堵塞管路或向外溢流影响封孔效果。
然后再封孔段内缠裹固定一块长1.2m，宽1.0m的编织袋。
封孔时按用量和混合比称量A、B两组试剂，倒入混合容器内快速搅拌，当混合液由原黄褐色稍变为乳白色，停止搅拌；
将混合液均匀倒在编织袋内，边倒液边向封孔管上卷缠编织袋，然后，将卷缠好药液的封孔管送入钻孔内设计位置。
整个操作要求迅速操作时间不得超过5min。
为了避免封孔管因碰撞晃动而影响封孔质量，需要在孔口处用水泥固定封孔管。
用Φ32mm的钢管加工一个长0.5m的连接管，在其一端焊接一个快速接头，在距离接头0.25m处焊接一个2″管用于连接压力表以及检查浓度、温度等参数，在其另一端焊接一个Φ40圆挡盘。
连接管加工好后，缠裹上面纱、聚氨酯封孔材料，并将其插入UPVC封孔管中与其对接。
封孔管安装见附图2。
4、抽采钻孔的并网联接
已封孔的钻孔每6个设为一组，用Φ32的高压管连接到Φ150的汇流管上，汇流管连接到1210风巷抽采管路预留的的三通上。
每个钻孔口安设一个三通及截止阀，以便进行控制和调节抽采负压。
每组钻孔各选两个钻孔，在孔口安装的连接管上安装压力表以便检测抽采负压。
具体见附图3.
图2-3-2150101回采工作面本煤层钻孔抽放布置示意图
图2-3-3150101回采工作面本煤层钻孔联管示意图
钻孔进尺：
工作面长度为150m，走向长800m,钻孔长度140m，钻孔间距为2m，钻孔数量400个，钻孔进尺为56000m，吨煤瓦斯抽采钻孔进尺为0.062m/t。
一、顶板走向高抽巷、后高抽巷抽放
根据我矿邻近煤层赋存情况、瓦斯分析和预测结果、瓦斯抽放初步设计，150101工作面开采时，采用顶板走向高抽巷，解决上临近层瓦斯；
后高抽巷解决工作面初采期瓦斯。
高抽巷布置在13号煤层顶板初始冒落裂隙带内，工作面回采前将高抽巷插管封闭，瓦斯管路为ø
529mm焊缝钢管，并入我公司井下低负压抽放系统主管路系统，随着工作面开采推进，顶板逐渐冒落，使后高抽巷逐渐进入顶板裂隙层内，使上临近层瓦斯在高抽巷抽放负压作用下排出，解决回采期间瓦斯超限问题。
其布置方式见图2-3-1。
图2-3-1150101回采工作面邻近层瓦斯抽放示意图
（2）、150101回采工作面本煤层顺层钻孔预抽
1、钻孔施工方式
根据测定的煤层瓦斯相关参数，结合150101工作面巷道布置情况，为了确保工作面在允许的预抽时间内钻孔瓦斯抽放效果，同时尽量减少抽放钻孔施工工程量和施工难度，决定由150101回风顺槽向150101工作面布置顺层平行钻孔进行采前预抽。
由于煤层倾角原因，钻孔倾角按工作面实际情况调整0o～4o，孔径Φ110mm，钻孔长度140m，钻孔高度距底板1.0m，钻孔间距为2m，钻孔预抽时间180天，采用聚氨脂封孔，封孔深度不小于8m。
其布置方式见图2-3-2，钻孔与抽放管联接见图2-3-3。
2、钻孔进尺：
工作面长度为150m，走向长800m,钻孔长度140m，钻孔间距为2m，钻孔数量400个，钻孔进尺为56000m，吨煤瓦斯抽采钻孔进尺为0.062m/tm/t。
（三）、上隅角埋管抽放
在工作面沿回顺槽距切巷100m布置一趟抽放管路，采用吊挂方式，距底板1.8m高，管路一端做一分叉管（人字形），分别安设一个阀门，控制开、闭，分叉管各引一趟φ125mm铠装软管利用原巷道支护锚杆吊挂于上隅角位置，软管伸入采空区5-10m，出口用铁纱网包好，以防止煤渣进入抽放管路管路，工作面每推进20m，采用交替切割软管的方式，抽采上隅角瓦斯，解决上隅角和回风瓦斯超限的问题。
布置方式见图2-3-3
2-3-3上隅角埋管抽放布置示意图
（四）、全封闭采空区插管抽放
全封闭采空区埋管抽放就是在采空区密闭墙上插入抽放管路，使采空区瓦斯在抽放负压的作用下，经抽放管路而抽出，采空区埋管抽放见图2-3-4。
图2-3-4全封闭采空区瓦斯抽放示意图
四、抽采钻孔施工
采用聚氨酯缠布料封孔方法封孔，A、B两组试剂的混合比例为1：
1，封孔管采用¦
µ
50mm的UPVC塑料管，总长度为8m。
根据煤层裂隙发育情况，钻孔封孔深度设计为6.5m，封闭段长度设计为1.2m。
用¦
32mm的钢管加工一个长0.5m的连接管，在其一端焊接一个快速接头，在距离接头0.25m处焊接一个2″管用于连接压力表以及检查浓度、温度等参数，在其另一端焊接一个¦
40圆挡盘。
已封孔的钻孔每6个设为一组，用¦
32的高压管连接到¦
150的汇流管上，汇流管连接到150101风巷抽采管路预留的的三通上。
（二）、采空区抽采设计
1、上隅角埋管
（1）、管路安装
在150101风巷抽放管的末端连接一段¦
325抽放管（管路总长15m，前端5m为筛孔管），使抽放管口抬高至风巷顶部，并设木垛对其进行保护，以此形成第一个埋管口。
在其他三通口上先安装上堵头。
见附图4、附图5。
（2）、抽放瓦斯
随着工作面的推进，当工作面回采过埋管口5～10m后，管路上的吸气口进入采空区最佳位置时，打开抽放管三通处控制阀门，并在三通里端安装上堵头开始进行抽放。
依次类推，使吸气口保持在最佳抽采位置，在吸气口进入抽采采空区前撤掉三通管上的堵头，安装上阀门、¦
325抽放管（管路总长15m，前端5m为筛孔管）形成接替埋管口进行抽放。
四、抽采系统
1、抽采设备
我公司瓦斯抽放泵安装于二采区3#联络巷抽放泵站内。
型号为ZWY85/110-G水环式真空泵，2台运转，1台备用。
主要技术参数如下：
最大抽气量
85m3/min
电机功率
110KW
最低吸入绝压
16KPa
额定电压
660V/1140V
耗水量
185L/min
联结方式
减速机联结
进气口直径
250mm
外型尺寸
4170×
1400×
1950mm
出气口直径
2、井下瓦斯抽采管路系统（见附图8）
1）钻孔抽采系统：
钻孔—钻孔抽放管——钻孔汇流管——150101风巷抽放支管——150101瓦排巷外段1#抽放支管——二采区回风巷1#主进气管——瓦斯抽放泵站1#抽放泵——二采区回风巷1#主排气管
2）采空区抽采系统：
①上隅角：
上隅角筛孔管——150101风巷抽放支管——150101瓦排巷外段1#抽放支管——二采区回风巷1#主进气管——瓦斯抽放泵站1#抽放泵——二采区回风巷1#主排气管
②瓦排巷横贯
150101瓦排巷横贯抽放管——150101风巷抽放支管——150101瓦排巷抽放支管——150101瓦排巷外段2#抽放支管——二采区回风巷2#主进气管——瓦斯抽放泵站2#抽放泵——二采区回风巷2#主排气管
3、抽采管路
抽放系统主管路直径为¦
450mm，工作面支管直径为¦
315mm，上隅角埋管直径为¦
325mm，钻孔抽放管直径为¦
32mm，钻孔汇流管直径为¦
150mm。
4、管路敷设及附属装置
二采区回风巷抽放主管路进气管用专用托架架空在巷道顶板上，排气管用专用吊具吊挂在巷道南帮。
150101瓦排巷、150101风巷抽放支管均用专用吊具吊挂在巷道南帮。
为了能够及时掌握各抽放地点瓦斯抽出量、瓦斯浓度的变化情况，便于管路系统负压的调节，保证管网系统的正常抽放，以及在今后抽采规模逐渐扩大后使150101抽采系统与主干管路的检测工作相对独立，在150101瓦排巷外段回风口处管道位置安设孔板流量计，并在管路最低处安设自动放水器，在每组钻孔汇流管最低点安设一个放水阀门。
5、管路阻力损失计算
根据重庆设计院编制的《设计说明书》中我公司抽采管路阻力损失计算数据得知，抽采系统管路总阻力损失H总=7219Pa，其中直管总阻力损失H直总=6277Pa，局部阻力损失H局总=H直总×
15%=942Pa
6、瓦斯泵压力计算
瓦斯泵压力必须能够克服抽采管网系统总阻力和保证钻孔有足够的负压，以及满足泵出口正压之需求选取阻力最大管路系统进行计算即根据钻孔抽放管路系统计算瓦斯泵压力。
瓦斯泵压力根据下式计算：
H泵=（H总+H孔+H正）·
K
式中：
H泵—瓦斯泵的压力，Pa；
H总—抽放管路系统总阻力损失，Pa；
H孔—钻孔孔口必须造成的负压，取15000Pa；
H正—瓦斯泵出口正压，取5000Pa；
K—抽采备用系数，取K=1.2
根据前面的管路阻力损失计算得知，抽采管路系统总阻力损失为7219Pa，则：
H泵=（7219+15000+5000）×
1.2
=32663Pa
而井下移动式瓦斯抽放泵站的压力为93300Pa，因此泵站入口的绝对压力为：
93300－32663=60637Pa。
则实际泵入口压力为60KPa
五、抽放管理
1、抽放工程施工管理
抽放工程施工的管理严格按照公司有关规定执行。
通风部及相关业务部门负责施工措施审核批准、技术指导、监督考核、工程验收等工作。
施工队组负责措施编制、劳动组织、具体施工、现场安全管理等工作。
施工单位必须严格按照设计进行施工保证工程质量。
施工中存在隐蔽工程的施工单位在其隐蔽前一天书面通知通风部，通风部及时组织人员进行现场检查，对存在的问题；
落实责任单位进行整改后，方可继续施工。
（1）、钻孔施工、封孔及并网的管理
钻孔施工前施工队必须根据本设计编制《150101工作面瓦斯抽放钻孔施工安全技术措施》。
经相关业务部门审批并备案后，组织本单位管理、技术、施工等相关人员进行学习和考试。
施工前由施工队负责将钻机、开关、电缆、水泵、风泵等设备、材料运输到位。
选择好接电、水泵安装位置后，分别向机电部、地测办提出接电、水泵安装申请。
经机电部、地测办批准后组织接电、和水泵安装，完善施工地点供电、排水系统。
具备基本施工条件后，施工队提出申请，由安监部组织相关业务部门进行开工评估。
施工队根据评估结果对提出的问题进行落实整改，达到安全生产要求后办理相关手续，即可开始组织施工。
施工期间施工队组必须每天向调度室、通风部汇报钻孔施工进尺及相关情况。
钻孔施工必须严格按照设计的方位、倾角、间距等参数进行施工。
施工人员必须掌握有关测量工具的使用知识，保证钻孔实际施工参数的符合设计要求。
施工现场必须要有钻孔设计图板，图板中应标明钻孔数目、位置间距、方位、倾角、孔径、孔深、封孔深度、封孔段长度等参数要求。
已施工完成的钻孔必须进行挂牌管理，标明孔号、钻孔实际参数，存在的问题等原始记录。
钻孔施工期间，队组必须建立抽放钻孔施工记录，记录内容包括：
施工时间、钻孔设计参数、实际施工参数、岩性变化情况及施工中出现的各种问题。
施工期间，队组每班必须安排专人对钻机、开关等设备进行检查维护，发现问题必须及时停机处理。
施工期间，施工人员要做好现场的瓦斯检测工作，防止钻孔内瓦斯涌出量过大造成施工地点瓦斯超限。
当施工地点瓦斯浓度≥0.8%时，必须停止施工，切断电源，并及时汇报公司调度室，按照要求进行处理或组织人员撤离。
施工期间，必须做好排水工作，防止钻孔回水淹没巷道，排水系统出现问题不得进行施工。
钻进过程中，作业人员要注意钻孔回水的变化情况，遇到回水量增大、发浑、变白、回水突然停止等特殊情况时，必须立即停止钻进，但不能拔出钻杆，并向公司调度室及有关部门汇报，按照要求进行处理。
钻进过程中必须要有防止卡钻、堵钻、塌孔、煤壁受压发生片帮等事故发生的措施，保证钻孔正常施工。
在煤层起伏变化较大地点施工时，应注意岩层变化情况。
钻进遇到顶（底）板后，继续钻进5m左右，观察变化情况不能找到煤层的停止钻井，汇报通风部、地测办重新设计角度进行施工。
确应地质条件复杂不能达到设计深度时，应尽可能保证达到设计深度的75%。
同一地点连续施工3个钻孔均不能达到最低要求时，应向通风部、地测办提出申请，经检查和批准后，停止施工本地点钻孔，开始下一钻孔的施工。
钻孔施工完毕后，按照验收制度，施工队组提出验收申请，由通风部组织专人对钻孔进行验收。
钻孔施工完毕并经验收合格后，方可进行封孔。
钻孔封闭完成后，施工队负责对其进行并网连接。
按照设计每6个钻孔为一组进行并网连接，未并网的钻孔数量不得超过6个。
钻孔在封孔、并网后，按照验收制度分别进行封孔质量验收和并网质量验收。
施工队组在钻孔、封孔及并网验收合格后对钻孔实行挂牌管理。
（2）、上隅角埋管抽放的管理
上隅角埋管抽放由综采队负责打设木垛、连接及回收管路等工作。
在工作面回采前由综采队根据本设计编制施工安全技术措施。
经相关业务部门批准并备案后，组织本单位作业人员进行学习和考试。
综采队按照设计要求，根据工作面回采进度合理有序组织上隅角抽放管路的安装、回收工作。
回采开始后根据设计，在回风巷间隔3m搭设木垛，并将第一个上隅角抽放埋管插入木垛当中。
在工作面回采过第一个埋管口5m后，埋管口处于最佳位置时，打开三通控制阀门进行上隅角抽放。
当第一个抽放埋管的三通控制阀门将要进入采空区时，在第二个三通控制阀上安装上变径、弯头、¦
325mm直管、筛孔管等管件。
然后断开第二个三通以里的抽放管路，并安装上堵头。
将第一个上隅角埋管抽放的阀门、管路、弯头等管件进行回收（根据现场安全条件能回收的尽可能回收）。
当第二个接替埋管的吸气口进入采空区之后，打开其控制阀门开始抽放。
依次循环，达到连续不断抽放的目的。
综采队在安装、回收管路及搭设木垛时要严格按照要求保证工程质量，防止出现接口漏气、吊挂不稳等问题。
在作业期间，应做好各项安全防护工作，防止发生安全事故。
进入上隅角作业前，必须检查顶帮情况，将活煤活矸清理干净防止冒落伤人。
作业人员必须佩带便携式瓦斯检查仪、便携式氧气检测仪，氧气及有害气体异常时严禁进入上隅角作业。
在作业时应安排专人在一旁监护发现异常及时通知人员撤出危险区域。
在上隅角埋管进入采空区前，综采队必须通知通风部，有通风部安排专人对管路安装质量进行验收，验收合格后方可投入使用。
（3）、瓦排巷横贯埋管抽放的管理
瓦排巷横贯埋管抽放管路与瓦排巷巷抽放干管同时安装完成。
施工永久密闭和拆除临时密闭工作，由指定的施工队组根据本设计及相关要求编写安全技术措施。
经有关业务部门审批并备案后，组织本单位相关人员进行学习和考试。
通风部根据工作面回采进度，提前向施工队组下达通知单。
施工队组必须在接到通知后，即刻开始组织施工永久密闭及拆除临时密闭，并在规定的时间内完成所有施工任务。
永久密闭施工必须按照设计要求进行，由于现场条件变化而改变相关参数时必须经通风部批准。
施工单位必须保证密闭施工质量，密闭要做到严密不漏风，抽放管路、观测管等安装位置符合要求。
临时密闭拆除后，应将现场清理干净以免影响通风。
施工期间，队组要做好现场的安全管理工作。
在密闭施工位置往里2m处挂防护网，作业人员严禁进入采空区附近。
作业时在作业地点顶板处悬挂一台便携式氧气报警仪，实时监测作业地点氧气浓度情况，必要时可适当加大瓦排巷的配风量，以保证施工人员的人身安全。
施工现场要有队干跟班，并携带便携式瓦斯报警仪，瓦斯超限时要立即组织人员撤离到新鲜风流当中。
密闭施工完成后，施工单位通知通风部进行验收，施工单位根据现场验收情况对提出的问题进行整改处理。
对于出现漏风严重等影响抽放效果的质量问题必须进行返工处理。
验收合格的密闭及相关抽放设施移交综采队进行管理。
2、抽放工程验收制度
工作面各类抽放工程施工完成后，必须经过通风部组织验收，达到设计要求后方可投入使用。
验收期间相关施工队组必须积极配合验收工作，对验收过程中发现的问题要严格按照要求进行落实整改。
验收工作坚持谁验、收谁负责的原则，严禁弄虚作假、虚报瞒报等现象发生，否则将对相关责任人员进行严肃处理。
150101工作面抽放工程验收制度具体如下：
（1）、钻孔施工质量验收
①、钻孔施工单位根据施工进度，每施工完1个钻孔向通风部提出验收申请，由通风部安排专人进行现场验收；
②、钻孔验收主要包括深度、方位角、倾角、开口高度、钻孔质量等内容；
③、验收时，验收人员根据钻孔设计对照实际施工情况进行检查，并填写
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