度瓦斯治理技术方案及安全技术措施.docx

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度瓦斯治理技术方案及安全技术措施

措施名称：

矿井瓦斯治理技术方案及安全技术措施

编制人：

审

核

单位

审批意见

审批人

审批日期

生产技术科

机电科

调度室

机电副矿长

安全副矿长

生产副矿长

总工程师

矿长

审批记录

2017年度矿井瓦斯治理技术方案及安全技术措施

根据2017年度矿井采掘布局及实际，为保证矿井采掘工作面安全顺利生产，特编制2017年度矿井瓦斯治理技术方案及安全技术措施。

第一节矿井概况

一、概况

新疆准南东煤矿位于乌苏市南东50km处，行政区划属乌苏市管辖。

煤矿与312国道通过长46km的简易公路相连，自312国道向西26km可到奎屯市，向西46km可到乌苏市，向东37km可到沙湾县，外部交通条件较为便利。

井田位于天山北麓山前低中山区，地形坡度5°～27°，总体地势南高北低。

海拔高程+1650m～+1725m，相对高差80～160m。

沟谷与山岭相间呈自北西向东、东南方向延伸。

矿井采用主斜井、副斜井进风，斜风井回风（两进一回）的中央并列式通风，矿井斜风井主要通风机为抽出式，一用一备，主要通风机型号FBCDZNO19型主要通风机，额定功率2×110KW，电机型号YBF2-315L2-8，转数740r/min，风量1600~4920m3/min，风压2300~600Pa，额定电压380~660V。

二、矿井瓦斯情况

2016年瓦斯、二氧化碳鉴定成果，煤瓦斯绝对涌出量最大为：

1.09m3/min。

二氧化碳相对涌出量约为：

1.1m3/t。

三、煤层自燃倾向性、爆炸性

经鉴定：

A4煤层具有爆炸性，为自燃煤层，自燃倾向性等级为Ⅱ类，自燃发火期51天；

四、气象及地震

井田一带气候属中温带大陆性干旱气候。

气温变化于-29.1℃～32.4℃，年平均气温3.4℃～4.3℃；6～8月为夏季，其中7、8月间气温最高，年最高气温32.4℃；11月份至来年3月份为冬季，1月份气温最低，年最低气温-29.1℃。

年最大降雨量554.5mm，年平均蒸发量为1411.91mm。

最大降雪厚度0.3m。

6月和9月多雨，常有雹、雨交加，引发山洪，冰雹直径可达0.5～2cm。

9月底10月初开始降雪，次年3月底4月初消融。

最大冻土深度1～1.2m。

4～5月为多风期，风向西北，多为2～4级，最大可达七级。

根据《中国地震动参数区划图》（GB18306－2001），该区地震动峰值加速度为0.30g，地震动反应谱特征周期为0.40s。

地震基本烈度为Ⅷ度。

第二章矿井瓦斯治理技术方案及安全技术措施

根据矿井2017年生产规划、安技改及采掘接替需要，2017年计划掘进巷道为E1141准备工作面开切眼、二水平上部车场段、+1400m进料联巷、+1420m运输上山、+1150m运输上山、+1400m煤仓、+1150m井底水仓、+1150m井底水仓、+1150m回风上山下段、W2241首采面上顺槽与W2241首采面下顺槽。

第一节通风系统治理方案

一、矿井通风现状

矿井采用主斜井、副斜井进风，斜风井回风（两进一回）的中央并列式通风，矿井斜风井主要通风机为抽出式，一用一备，主要通风机型号FBCDZNO19型，额定功率2×110KW，电机型号YBF2-315L2-8，转数740r/min，风量1600~4920m3/min，风压2300~600Pa，额定电压380~660V。

矿井严格执行《煤矿安全规程》有关通风系统的管理规定，建立了独立完整的通风系统，矿井按规定设置专用回风巷，采区进、回风巷贯穿整个采区，各用风地点风量均达到或超过设计要求，没有无风、微风、循环风现象。

矿井现工作面（W1141综放工作面），采用一源一汇的“U”通风，掘进工作面采用压入式通风。

二、通风系统

矿井主要通风线路为：

副斜井→+1400m井底车场→+水仓联巷→W1141综放工作面运输顺槽→W1141综放工作面→W1141综放工作面回风顺槽→回风上山→主要通风机→地面

副斜井→+1400m井底车场→回风联巷→回风上山→E1141回风顺槽外段（局扇）→E1141回风顺槽掘进工作面→进料联巷→回风上山→主要通风机→地面。

副斜井→+1400m井底车场→+1400m运输巷（局扇）→E1141运输顺槽掘进工作面→回风联巷→E1141回风顺槽外段→回风上山→主要通风机→地面。

三、通风设施

（一）井下通风设施布置

1．主要进、回风巷之间的每个联络巷中，必须砌筑永久性风墙；需要使用的联络巷及风井安全出口，必须按设计安设两道连锁的正向风门和两道反向风门。

+1520m车场至少设置两道连锁的正向风门和两道反向风门。

2．采空区必须及时封闭。

必须随采煤工作面的推进，逐个封闭通至采空区的联通巷道。

工作面开采结束后，必须在所有与采区相通的巷道中设置密闭墙，全部封闭采空区。

3．控制风流的风门、风墙、风窗等设施必须可靠。

不应在倾斜运输巷中设置风门；如果必须设置风门，应安设自动门或设专人管理，并有防止矿车或风门碰撞人员以及矿车碰坏风门的安全措施。

回风上山构筑一道永久调节窗，E1141回风顺槽外段（通回风上山）构筑两道永久调节风门；

（二）确保风流稳定

1.在各通风网路上，应按设计和需要安设风门、调节风窗和密闭等通风构筑物，并随生产的进度进行及时调节补充，风门设置闭锁装置。

确保各用风地点的风量，风速符合《煤矿安全规程》的规定，确保风流稳定。

2.及时清除巷道的杂物和障碍，尽量避免在主要进回风巷道内停放矿车，堆放材料及其它物品，确保风流畅通。

2017年，对回风上山（下段）进行扩修，保证通风断面；

3.E1141运输顺槽、E1141回风顺槽等掘进工作面均为独立通风。

四、风量计算及分配

（一）W1141综放工作面

1.工作面概况

W1141综放工作面井下位于11采区西部，南部与上区段1493水平采空区留设垂高12米的隔离煤柱，东部距离副井900m。

工作面地面位于副斜井筒以西，地表附近范围为山区，地表覆有少量植被，地面无建筑物及保护物。

工作面所采为A4煤层，为中厚～特厚煤层，煤层厚度为2.6～5.71m，平均厚度为3m；顶、底板均为粉砂质泥岩、粉砂岩，局部有高炭泥岩伪底；无夹矸层，为较稳定煤层。

W1141综采工作面地质构造较为简单，煤（岩）层走向近东西，倾向由南向北倾斜，倾角45°，煤（岩）层趋势为南高北低。

断裂、褶曲、裂隙等构造不发育；根据地质资料分析，煤层位于背斜的北翼、无断层穿过，对正常的回采工作无影响。

2.本煤层邻近已采块段的瓦斯涌出量

根据邻近采区已采块段资料：

A404工作面标高+1493m，回采期间相对瓦斯涌出量0.16～0.33m3/t，绝对瓦斯涌出量最大0.41m3/min；A402工作面煤层底板标高为+1523m，相对瓦斯涌出量0.12m³∕t～0.3m³∕t，绝对瓦斯涌出量最大0.36m³/min；

3.瓦斯来源分析

W1141综放工作面井下位于11采区西部，南部与上区段1493水平采空区留设垂高12米的隔离煤柱，东部距离副井900m。

工作面地面位于副斜井筒以西，地表附近范围为山区，地表覆有少量植被，地面无建筑物及保护物。

W1141面在回采过程中，工作面瓦斯涌出主要有三个来源：

一是工作面煤壁及落煤的瓦斯涌出；二是采空区瓦斯涌出；

4.瓦斯涌出量预测

根据AQ1018-2006《矿井瓦斯涌出量预测方法》规定，该面采用统计法核算瓦斯涌出量。

工作面相对瓦斯涌出量与开采深度的关系可由公式（1-1）表示。

（1-1）

式中：

－工作面相对瓦斯涌出量，m3/min；

－开采深度，m；

－瓦斯风化带深度，m；

=

-

（

-2）

－相对瓦斯涌出量随开采深度的变化梯度，m/（m3·t-1）；

根据A404工作面、A402工作面标高差及相对瓦斯涌出量推算开采深度的瓦斯变化梯度a，见公式1-2。

.

（1-2）

式中：

－瓦斯带内2水平的开采深度，m；

－瓦斯带内1水平的开采深度，m；

－在

深度开采时的相对瓦斯涌出量，m3/t；

－在

深度开采时的相对瓦斯涌出量，m3/t；

把相关数据带入公式1-1、1-2计算：

该面回采期间相对瓦斯涌出量为：

0.26～0.40m3/t。

根据该区域实测及统计法预测，W1141工作面回采期间相对瓦斯涌出量为0.26～0.40m3/t。

按日产1700吨（该面计划日均产1417吨，富裕系数1.2）计算。

W1141综放工作面回采期间绝对瓦斯涌出量0.30m³/min～0.48m³/min。

工作面回采期间瓦斯治理主要采取风排治理。

工作面采用“U”型通风，地面→副斜井→+1400m井底车场→煤仓联巷→W1141运输顺槽→W1141综放工作面→W1141回风顺槽→斜回风井→地面

5.风量计算

（1）按气象条件计算：

Qcf=60×70%×vcf×Scf×kch×kcl（m3/min）

式中vcf—采煤工作面的风速，m/s。

W1141进风流最高温度15℃，按采煤工作面进风流的最高温度从表1-1中选取；取1.0m/s

Scf—采煤工作面的平均有效断面积，按最大和最小控顶有效断面的平均值计算，m2；根据ZFB500Q支架参数最大有效断面15.8m3，最小有效断面10.8m3；kch—采煤工作面采高调整系数，具体按表1-2取值；

kcl—采煤工作面长度调整系数，具体按表1-3取值；

70%—有效通风断面系数；

60—单位换算产生的系数。

Qcf=60×70%×1.0×13.3×1.2×1.0（m3/min）

=670（m3/min）

表1-1采煤工作面进风流气温与对应风速

采煤工作面进风流气温／℃

采煤工作面风速／（m·s-1）

＜20

1.0

20～23

1.0～1.5

23～26

1.5～1.8

26～28

1.8～2.5

28～30

2.5～3.0

表1-2kch—采煤工作面采高调整系数

采高／m

＜2.0

2.0～2.5

＞2.5及放顶煤工作面

系数（kch）

1.0

1.1

1.2

表1-3kcl—采煤工作面长度调整系数

采煤工作面长度／m

系数（kcl）

＜15

0.8

15～80

0.8～0.9

80～120

1.0

120～150

1.1

150～180

1.2

＞180

1.30～1.40

（2）按照瓦斯涌出量计算：

Qcf=100×qcg×kcg=100×0.48×1.2=58（m3/min）

式中qcg—采煤工作面回风巷风流中平均绝对瓦斯涌出量，m3/min。

取0.48m3/min

kcg—采煤工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数。

通常机采面可取1.2～1.6，取1.2

100—按采煤工作面回风流中瓦斯的浓度不应超过1％的换算系数。

（3）按照二氧化碳涌出量计算：

Qcf=67×qcc×kcc=67×0.81×1.2=65（m3/min）

式中qcc—采煤工作面回风巷风流中平均绝对二氧化碳涌出量，取0.81m3/min；

kcc—采煤工作面二氧化碳涌出不均匀的备用风量系数。

取1.2

67—按采煤工作面回风流中二氧化碳的浓度不应超过1.5％的换算系数。

（4）按工作人员数量验算：

Qcf≥4Ncf≥4×44≥176m3/min

式中Ncfi—采煤工作面同时工作的最多人数；取44人

4—每人需风量，m3/min。

（5）按风速进行验算：

①验算最小风量：

Qcf≥60×0.25Scb≥60×0.25×11.06=166（m3/min）

Scb=lcb×hcf×70%=6.59×2.6×70%=11.06（m2）

②验算最大风量：

Qcf≤60×4.0Scs≤60×4×7.56=1814（m3/min）

Scs=lcs×hcf×70%=5.99×1.6×70%=7.56（m2）

式中Scb—采煤工作面最大控顶有效断面积，m2；

lcb—采煤工作面最大控顶距，m；取6.59m

hcf—采煤工作面最采高，m；取2.6m

hcf1—采煤工作面最采高，m；取1.6m

Scs—采煤工作面最小控顶有效断面积，m2；

lcs—采煤工作面最小控顶距，m；取5.99m

0.25—采煤工作面允许的最小风速，m/s；

70%—有效通风断面系数；

4.0—采煤工作面允许的最大风速，m/s；

根据上述计算，W1141综放工作面回采期间配风应不低于670m³／min。

最大配风量不得超过1814m³／min。

6.监测监控

为切实做好该面的监测监控工作，由调度室在W1141综采面安设甲烷传感器，安设温度传感器，一氧化碳传感器及风速传感器。

上隅角（T0）甲烷传感器安设在上隅角距充填带不大于0.8m，距顶不大于0.3m，距巷道壁不小于200mm，报警点为≥0.8%、断电点为≥1.3%、复电点为<0.8%；断电范围为W1141工作面及回风巷道中所有非本质安全型电器设备。

工作面（T1）甲烷传感器安设在距工作面上出口10m内，距顶不大于300mm，距巷道壁不小于200mm，报警点≥0.8%，断电点为≥1.3%，复电点为<0.8%；断电范围为W1141工作面及回风巷道中所有非本质安全型电器设备。

工作面回风（T2）甲烷传感安设在W1141回风顺槽距联巷口以西10m～15m，报警点≥0.8%、断电点≥0.8%，复电点为<0.8%；断电范围均为工作面及回风巷中所有非本质安全型电器设备。

一氧化碳、温度传感器安设在W1141工作面上出口10m以内，风速传感器安设在距联巷口以西10m～15m，距顶不大于300mm，距巷道壁不小于200mm，一氧化碳传感器报警值≥24PPM，温度传感的报警值≥30℃，风速报警值≥4m/s。

（二）E1141回风顺槽

E1141回风顺槽位于一采区东翼，东部和北部为未采动的实体煤，南部为采空区。

E1141综采工作面上顺槽开口位置位于W1141综采工作面专用回风巷迎头位置，向东翼掘进施工，设计方位角63°27′25″。

A4煤层：

为中厚～特厚煤层，煤层厚度为0.26～8.71m，平均厚度为5.13m；顶、底板均为粉砂质泥岩、粉砂岩，局部有高炭泥岩伪底；无夹矸层，为较稳定煤层。

1.通风、瓦斯情况

通风系统：

副斜井→+1400m井底车场→回风上山→E1141回风顺槽（局扇）→E1141回风顺槽掘进工作面→进料联巷→回风上山→地面，局部通风机采用压入式供风，掘进巷道局部通风距离为980m。

瓦斯：

根据邻近掘进巷道掘进期间瓦斯涌出量，最大绝对瓦斯涌出量0.07～0.35m3/min，该巷掘进期间绝对瓦斯涌出量取0.07～0.35m3/min，瓦斯防治采用风排。

2.风量计算

（1）按工作面同时作业最多人数计算：

Q1=4n=4×30=120m3/min

式中：

4—每人每分钟应供给的最低风量，m3/min；

n—掘进工作面同时工作的最多人数，取30人。

（2）按瓦斯涌出量计算

Q2=Qh×Kh/Cp=0.35×1.5/0.8%=66.63m3/min

式中：

Qh—掘进工作面的绝对瓦斯涌出量，m3/min；预计掘进过程中瓦斯绝对涌出量：

0.07～0.35m3/min。

Kh——工作面瓦斯涌出不均衡系数，k取1.5；

Cp——掘进工作面回风流瓦斯浓度不超过0.8%，Cp取0.8%。

（3）按照二氧化碳涌出量计算：

Q掘=67qhKh=67×0.30×1.5=30m3/min

式中：

Q掘——掘进工作面迎头需风量，m3/min；

qh——掘进工作面回风巷风流中平均绝对二氧化碳涌出量，m3/min，取0.30m3/min；

Kh——掘进工作面二氧化碳涌出不均衡备用风量系数，取1.5；

67——掘进工作面回风流中二氧化碳的浓度不能超过1.5%的换算系数。

（4）按风速进行验算：

每个半煤岩巷、煤巷掘进工作面的最小风量：

Q掘≥15×Smax=15×10.92=164m3/min

按最高风速验算

每个岩巷、煤巷或半煤岩巷掘进工作面的最大风量：

Q掘≤240Smin=240×11.32=2717m3/min

式中：

S掘——掘进工作面巷道断面积。

最大取11.32m2，最小取10.92m2

根据瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、最低允许风速、最高允许风速、同时工作最多人数计算，掘进工作面需风量不得低于164m3/min。

（5）局部通风机选择

①风筒有效风量率

按直径800mm、供风长度870m计算

P效＝（1－L800×P100′÷100）×100％

＝（1-870×2.6％÷100）×100％

＝77.38％

式中：

P效———风筒有效风量率，％

L800———Φ800风筒供风长度（m），风筒长度取870m

P100′———800风筒风筒百m漏风率，2.6％

柔性风筒百米漏风率表

通风距离（m）

<200

200～1000

>1000

P100（％）

≤10

≤3

≤2

②局部通风机吸风量计算

根据风筒的有效风量率，计算局部通风机的吸风量

Q局吸＝Q掘/P效＝164÷77.38％=212m3/min

式中Q局吸——局部通风机的吸风量，m3/min。

Q掘——掘进工作面风量，m3/min

③局部通风机选择

根据局部通风机需要吸风量Q需吸，选用合适的局部通风机。

局扇型号

局扇功率KW

风量m3/min

最高全压效率％

比A声级[Db（A）]

FBDNO6.0

2*18.5

450-300

≥82

≤25

FBDNO6.0

2*22

580-250

≥82

≤25

FBDNO6.3

2*30

630-420

≥82

≤25

根据以上风量计算和掘进期间瓦斯涌出量情况，选用二台FBDNO6.0/2*18.5KW局扇供风，以确保一台使用，一台备用。

根据风量及通风距离（约870m），选择使用Φ800mm的风筒，风筒必须是胶质阻燃抗静电型风筒。

（6）局扇前风量校核

Q掘需=Q局吸+15S=350+15×8.39=476m3/min

Q掘需----掘进巷道局扇前全风压需要风量，m3/min

Q局吸----风机吸风量，取350m3/min。

S----局部通风机与掘进巷道回风口之间巷道断面，取8.39m2。

所以，根据计算，掘进工作面风量不低于164m3/min，掘进巷道局部通风机前全风压需要风量不低于476m3/min。

3.监测监控

掘进工作面甲烷传感器T1距迎头不大于5m，掘进工作面回风甲烷传感器T2距回风点10～15m，设在非风筒侧。

断、复电瓦斯浓度及断电范围

（1）报警值：

T1≥0.8%CH4，T2≥0.8%CH4。

（2）断电值：

T1≥1.3%CH4，T2≥0.8%CH4。

（3）断电范围：

T1、T2——掘进巷道内全部非本质安全型电气设备。

（4）复电值：

T1<0.8%CH4，T2<0.8%CH4。

（三）E1141运输顺槽

E1141运输顺槽该巷道开口位于+1400主、副井绕道内，以东800米处至东翼井田边界，西以主井煤仓为界，上部为A404炮采工作面采空区，相隔斜距140米，下部为二水平未开拓区。

A4煤层：

为中厚～特厚煤层，煤层厚度为0.26～8.71m，平均厚度为5.13m；顶、底板均为粉砂质泥岩、粉砂岩，局部有高炭泥岩伪底；无夹矸层，为较稳定煤层。

E1141综采工作面运输巷掘进工作面地质构造较为简单，煤（岩）层走向近东西，倾向由南向北倾斜，倾角45°，煤（岩）层趋势为南高北低。

断裂、褶曲、裂隙等构造不发育；根据地质资料分析，煤层位于背斜的北翼、无断层穿过，对正常的掘进工作无影响。

1.通风、瓦斯情况

通风系统：

主斜井→+1400m井底车场→+1400m运输巷（局扇）→E1141运输顺槽掘进工作面→E1141运输顺槽外段→E1141运输顺槽回风联巷→→E1141回风顺槽外段→回风上山→地面，局部通风机采用压入式供风，掘进巷道局部通风距离为820m。

瓦斯：

根据邻近掘进巷道掘进期间瓦斯涌出量，最大绝对瓦斯涌出量0.07～0.35m3/min，该巷掘进期间绝对瓦斯涌出量取0.07～0.35m3/min，瓦斯防治采用风排。

2.风量计算

（1）按工作面同时作业最多人数计算：

Q1=4n=4×41=164m3/min

式中：

4—每人每分钟应供给的最低风量，m3/min；

n—掘进工作面同时工作的最多人数，取41人（本队35人，加测气员、监测员及管理人员6人）。

（2）按瓦斯涌出量计算

Q2=Qh×Kh/Cp=0.35×1.5/0.8%=66.63m3/min

式中：

Qh—掘进工作面的绝对瓦斯涌出量，m3/min；预计掘进过程中瓦斯绝对涌出量：

0.07～0.35m3/min。

Kh——工作面瓦斯涌出不均衡系数，k取1.5；

Cp——掘进工作面回风流瓦斯浓度不超过0.8%，Cp取0.8%。

（3）按照二氧化碳涌出量计算：

Q掘=67qhKh=67×0.22×1.5=22.11m3/min

式中：

Q掘——掘进工作面迎头需风量，m3/min；

qh——掘进工作面回风巷风流中平均绝对二氧化碳涌出量，m3/min，取0.22m3/min；

Kh——掘进工作面二氧化碳涌出不均衡备用风量系数，取1.5；

67——掘进工作面回风流中二氧化碳的浓度不能超过1.5%的换算系数。

（4）按风速进行验算：

每个半煤岩巷、煤巷掘进工作面的最小风量：

Q掘≥15×Smax=15×12.6=189m3/min

按最高风速验算

每个岩巷、煤巷或半煤岩巷掘进工作面的最大风量：

Q掘≤240Smin=240×12.6=3024m3/min

式中：

S掘——掘进工作面巷道断面积。

取12.6m2

根据瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、最低允许风速、最高允许风速、同时工作最多人数计算的风量选择需风量不得低于189m3/min。

（5）局部通风机选择

①风筒有效风量率

按直径800mm、供风长度870m计算

P效＝（1－L800×P100′÷100）×100％

＝（1-870×2.6％÷100）×100％

＝77.38％

式中：

P效———风筒有效风量率，％

L800———Φ800风筒供风长度（m），风筒长度取870m

P100′———800风筒风筒百m漏风率，2.6％

柔性风筒百米漏风率表

通风距离（m）

<200

200～1000

>1000

P100（％）

≤10

≤3

≤2

②局部通风机吸风量计算

根据风筒的有效风量率，计算局部通风机的吸风量

Q局吸＝Q掘/P效＝189÷77.38％=244m3/min

式中Q局吸——局部通风机的吸风量，m3/min。

Q掘——掘进工作面风量，m3/min

③局部通风机选择

根据局部通风机需要吸风量Q需吸，选用合适的局部通风机。

局扇型号

局扇功率KW

风量m3/min

最高全压效率％

比A声级[Db（A）]

FBDNO6.0

2*18.5

450-300

≥82

≤25

FBDNO6.0

2*22

580-250

≥82

≤25

FBDNO6.3

2*30

630-420

≥82

≤25

根据以上风量计算和掘进期间瓦斯涌出量情况，选用二台FBDNO6.0/2*18.5KW局扇供风，以确保一台使用，一台备用。

根据风量及通风距离（约870m），选择使用Φ800mm的风筒，风筒必须是胶