瓦斯综合治理计划.docx
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瓦斯综合治理计划
潘三矿
1792（3）采煤工作面瓦斯综合治理设计
潘三矿
2008.5.06
编制：
赖永升
审核：
科长：
会审单位：
1、安检科：
2、技术科：
3、通风放炮队：
4、监控队：
5、抽排队：
6、综采队：
通风副总
总工程师：
1792（3）工作面瓦斯综合治理设计
一、采煤工作面概况
（一）采煤工作面参数
1792（3）工作面为东四采区13-1煤层综采工作面，工作面标高-630米～-680米。
走向长度为2003米，倾向长度为200米。
工作面内煤层角度7度。
煤层瓦斯含量为9.6m3/t。
工作面预计收作线为距离西二回风煤下山70米。
工作面标高-665～-745m。
该面东至F46断层，西至-650m西一石门，北至1261（3）运顺，南至1261（3）运顺南180m。
，该面轨道顺槽长1369m，运输顺槽长1351m，倾向长度为160m。
煤层总厚3.0～4.5m，平均3.6m，工作面内煤层角度2～8°，平均为4°。
可采储量为104万t。
（二）邻近采掘状况
北部的1551（3）工作面已于1996年2月15日收作，1482（3）工作面已于2006年8月16日收作，下部的1792
（1）正在回采。
（三）生产安排
工作面预计2010年1月1日开始回采，20011年2月底回采结束。
该工作面为综采工作面，预计日平均推进度为10刀，平均日产4838吨。
二、采煤工作面瓦斯涌出量预计
（一）瓦斯参数
工作面内瓦斯为10m3/t.燃。
该面南部已收作的1261（3）工作面正常回采时期日产煤1800吨，其平均绝对瓦斯涌出量为36.16m3/min，平均相对瓦斯涌出量为36.23m3/t。
（二）瓦斯涌出量预测
1、保护区域的划分
1792（3）工作面与1792
（1）工作面层间距离为72米。
根据重庆煤科分院在我矿的1781（3）工作面进行的保护层效果考察结果。
保护层工作面的上保护角为77°，通过计算，工作面的下保护角为83°。
工作面走向保护角为56°。
因此，根据该保护参数，确定工作面的保护范围如下。
保护区范围：
轨道顺槽距1792（3）开切眼710～25米，运输顺槽为703~25米。
应力集中区：
受1782
（1）工作面开切眼和收作线的影响煤柱的影响。
1792（3）轨顺距开切眼0～25米以及710米以外；1792（3）运顺顺距开切眼0～25米以及703米以外。
保护区：
即轨道顺槽304米~759米范围，保护区长度为455米
2、分源预测法：
根据工作面的瓦斯涌出条件，该面回采时向采空区涌出瓦斯的主要煤层有13-1、13-2、14-1、14-2等煤层，采用分源预测法进行预测，涌出系数选取抚顺煤科分院在我矿进行瓦斯涌出预测技术研究项目的经验数据。
瓦斯涌出量预测情况见下表。
1792（3）工作面瓦斯涌出量预测表
1792（3）工作面未保护区瓦斯涌出量预测表
煤层
煤厚
采厚
原始瓦斯
残存瓦斯
涌出
围岩
丢煤涌出
巷道预排
相对瓦斯
日产量
绝对涌出量
米
米
含量m3/t
含量m3/t
系数
系数
系数
涌出系数
涌出量m3/t
吨
m3/min
13--1
4
4
10
2
1
1.2
1
0.81
8.00
4838
50.97
13--2
1.2
4
10
0.98
2.94
14--1
0.4
4
10
0.94
0.94
14--2
0.5
4
10
0.94
1.18
15
0.4
4
10
0.94
0.94
12
0.5
4
10
0.94
1.18
合计
15.17
1792（3）工作面受保护区瓦斯涌出量预测表
煤层
煤厚
采厚
原始瓦斯
残存瓦斯
涌出
围岩
丢煤涌出
巷道预排
相对瓦斯
日产量
绝对涌出量
米
米
含量m3/t
含量m3/t
系数
系数
系数
涌出系数
涌出量m3/t
吨
m3/min
13--1
4
4
10
2
1
1.2
1
0.81
2.4
4838
32.15
13--2
1.2
4
10
0.98
2.94
14--1
0.4
4
10
0.94
0.94
14--2
0.5
4
10
0.94
1.18
15
0.4
4
10
0.94
0.94
12
0.5
4
10
0.94
1.18
合计
9.57
（三）预测结果
工作面正常回采时，在未受保护的范围其相对瓦斯涌出量最大为15.17m3/t，当工作面日产量达到4838吨时，其最大绝对瓦斯涌出量为50.97m3/min；受保护的范围内其相对瓦斯涌出量最大为9.57m3/t，当工作面日产量达到4838吨时，其最大绝对瓦斯涌出量为32.15m3/min。
2、类比法
该面上邻近工作面1782（3）回采结束，其正常生产时相对瓦斯涌出量为9m3/t。
三、瓦斯综合治理设计
（一）本矿本煤层邻近已采类似块段1782（3）工作面瓦斯治理情况
1782（3）工作面回采过程中采用轨顺巷帮顶板走向边孔、老塘埋管相结合的瓦斯综合治理措施；抽采瓦斯量为13~25m3/min，平均抽采量为20.5m3/min。
（二）1792（3）工作面瓦斯综合治理的选择
本煤层瓦斯涌出是该工作面的瓦斯涌出的主要来源，另外在回采时，邻近层及围岩部分瓦斯进入采空区。
因此根据工作面的布置条件及瓦斯涌出来源，在未受保护的范围内工作面回采期间采用底板抽排巷、老塘埋管以及顶板孔进行抽采，在未受保护的区域底顶板高抽巷和底板抽排巷穿层钻孔、老塘埋管以及结合顶板孔进行抽采。
（三）通风设计
1、通风方式：
工作面采用“U”型通风方式，运输顺槽进风，轨道顺槽回风。
2、回采时需风量计算：
根据预测结果，其相对瓦斯涌出量最大为15.17m3/t，当工作面日产量达到4838t时，其最大绝对瓦斯涌出量为50.97m3/min,那么风排10m3/min，抽排40.97m3/min。
抽采率80.39%。
（1）按瓦斯涌出量计算：
Q采=100qCH4×K采通×（1-K抽采率）/0.8（m3/min）
式中Q采——采煤工作面需要的风量m3/min
qCH4——工作面瓦斯绝对涌出量m3/min；
K采通——工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，取1.5；
K抽采率——工作面瓦斯抽采率（%）；
Q采=100qCH4×K采通×（1-K抽采率）/0.8=100×50.97×1.5×（1-80.39%）
=1800
（2）按适宜温度进行计算：
Q采=60V采S采（m3/min）式中
V采——采煤工作面风速，m/s
S采——采煤工作面的平均断面积，10m2
Q采=60×2×10=1200（m3/min）
（3）按人数计算：
Q采=4N（m3/min）
式中N——采煤工作面同时工作的最多人数，采煤工作面最多工作人数为100人。
则Q采=4×100=400（m3/min）
（4）按风速验算：
取上述结果的最大值，Q采=1800（m3/min）
按最低风速验算：
Q采＞60×0.25×10=150（m3/min）
按最高风速验算：
Q采＜60×4×10=2400（m3/min）
1792（3）工作面回采时配风量取1800m3/min，符合《煤矿安全规程》规定。
3、回采时“U”型通风的通风系统进回风路线
受保护范围内
进风:
东翼－650东四运输大巷→东四辅助进料巷→1792（3）底抽巷联巷→1792（3）运输顺槽→工作面。
乏风：
工作面→1792（3）轨道顺槽→1792（3）轨道顺槽回风联巷→东翼回风大巷→回风平巷→东三采区回风大巷→东风井。
未保护范围
进风:
东翼－650东四运输大巷→东四辅助进料巷→1792（3）底抽巷联巷→1792（3）运输顺槽→工作面。
乏风：
工作面→1792（3）轨道顺槽→1792（3）轨道顺槽回风联巷→东翼回风大巷→回风平巷→东三采区回风大巷→东风井。
（四）抽采设计
工作面回采前期采用底板抽排巷施工穿层钻孔预抽，工作面回采时采用顶板高抽巷抽采为主，辅助采空区埋管抽采的瓦斯抽采措施。
1、底抽巷预抽：
1792（3）抽巷：
设计方位为126°距13-1煤层顶板板法距10～25施工，长度为1100m，半圆拱型断面，宽×高=4500×3350，净断面积=12.9m2。
锚网喷支护，锚杆规格为ф20*2200mm，间距为700mm，排距为700mm；喷厚为100mm。
工作面回采前，在高抽巷联巷上口封闭高抽巷，墙内预设两路12″，另留一路10″管路备用，管路进入封闭墙以里至少3米。
两路管路均于永久抽采系统相联接进行抽采。
预计抽采瓦斯量为22.5m3/min，抽采浓度为40%。
2、上隅角埋管抽采：
为了防止上隅角瓦斯集聚和超限事故，采取上隅角埋管抽采措施。
即在工作面轨道顺槽设置一路10"的管路专门抽采工作面上隅角，管路距离上隅角距离不超过10米，每个管路上设置两个6"气包头，每个管路至少连接两个6"的钢丝软管接至工作面上隅角顶部，上隅角采用抗静电阻燃编织带装煤充填实。
软管伸入上隅角充填带最大深度不超过2米，最小不小于0.5米。
预计抽采瓦斯量为1.31m3/min，抽采浓度为4%。
（五）抽采系统设计
（1）、抽采干管直径计算
该面最大抽采量23.81m3/min，其中顶板高抽巷抽采量22.5m3/min，上隅角埋管抽采量1.31m3/min。
顶板高抽巷抽采浓度按30%计算，抽采的混合量为70m3/min。
上隅角埋管抽采浓度按4%计算，则需要混合量为32.75m3/min。
根据流量要求，顶板高抽巷和上隅角埋管抽采管路直径分别计算如下。
顶板高抽巷抽采管路直径计算，根据抽采量要求工作面布置两路同直径抽采管路。
则两路管路直径为
D1=D2=0.1457（0.5Q/V）1/2=0.223（m）
式中：
Q=管道内抽采混合气体流量（m2/min）
V=管道内气体流速（m/s），取15m/s
则高抽巷应该采用两路10寸的瓦斯管路
上隅角埋管管路直径计算
D=0.1457（Q/V）1/2=0.218（m）
式中：
Q=管道内抽采混合气体流量（m2/min）
V=管道内气体流速（m/s），取15m/s
则上隅角埋管抽采应该采用10寸管路
（2）、管路连接方式：
干管之间用法兰盘连接，中间加垫片，拐弯处设弯头，严禁拐死弯，最低处设放水器，每过一龙门必须加放水器。
抽采管中离地高度不低于300mm，应与电缆分开吊挂，管路接头要严密不漏气。
且管路装完毕后必须进行正压密闭性试验。
（3）抽采系统
①、高抽巷抽采采用地面永久抽采系统
1271（3）高抽巷→西一回风煤下山→西一-753皮带机石门→西一轨道下山→永久抽采系统
②、上隅角抽采采用临时抽采系统抽采：
临时抽采系统布置在西一753皮带机石门。
（4）、地面永久系统和井下移动抽采系统相互切换条件
因高抽巷抽采浓度高，因此高抽巷抽采量不能进入井下移动系统。
同时永久系统抽采上隅角埋管将严重影响系统抽采量和浓度。
因此井下永久和移动抽采系统不进行相互切换。
（5）、管路连接方式：
干管之间用法兰盘连接，中间加垫片，拐弯处设弯头，严禁拐死弯。
最低处设放水器，每过一龙门必须加放水器。
抽采管路离地高度不低于300mm，应与电缆分开两侧布置，吊挂应整齐牢固，管路接头要严密不漏气。
（6）、抽采计量设计
管路负压由安装在管路上的孔板流量计和安装在管路上的压力表读出，管路流量由U型压差计测出压差，并根据孔板系数换算成流量。
出口混合气体由100%光学瓦斯机从孔板流量计出口测定。
同时在抽采管路上安装管道高浓度甲烷传感器及抽采四项参数测定仪。
移动抽采泵进气端必须设置高浓度甲烷传感器，排气侧管路安设孔板流量计。
孔板流量计必须设同直径旁通管。
四、防火设计
1、工作面自然发火隐患分析
我矿13-1煤层经重庆煤科分院自然发火倾向性鉴定，煤层自然发火等级为II级，即为自燃煤层。
我矿13-1煤层经重庆煤科分院自然发火倾向性鉴定，煤层自然发火等级为II级，即为自燃煤层。
工作面轨道顺槽沿1261（3）采空区掘进，掘进期间应加强隔离煤柱及1261（3）采空区的自然发火隐患检查。
1771（3）工作面顶板发育厚度0.7米的13-2煤层，随着工作面顶板在采空区冒落。
为工作面的主要自然发火隐患源。
因此，工作面正常回采时必须采用采空区埋管灌浆为主的灌浆方式，防治采空区自然发火隐患。
自然发火隐患严重时采用顶板走向边孔进行灌浆。
。
2、防灭火措施
（一）、常规措施
随采随灌措施
根据我矿采煤工作面防治自然发火的经验，本工作面的防灭火措施主要为采空区埋管随采随灌措施。
正常时期采用埋管措施进行灌浆。
当自然发火隐患较严重及收作拆除期间必须采取顶板走向钻孔灌浆措施或采用地面永久注氮系统从运输顺槽向采空区注氮气防灭火。
工作面轨道顺槽铺设一路2″的灌浆管路，回采过程中进行随采随管。
并在巷道口设置闸阀。
工作面轨道顺槽沿1271（3）运输顺槽掘进，掘进期间应加强隔离煤柱及1261（3）采空区的自然发火隐患检查。
（二）、减漏措施
该工作面回采过程中采用如下减少采空区漏风措施
（1）、工作面通风量保证在1800m3/min，最高不超过2000m3/min。
（2）、工作面上、下隅角必须及时退锚索、锚杆，使顶板及时跨落。
并用抗静电编织带装矸石进行充填。
（3）、工作面上、下端头煤壁必须超前抹角，长度不小于2米，上、下出口通风断面不小于6m2。
（4）、保证工作面采高不小于设计高度，支架之间减少错茬。
（5）、上、下采空区封闭墙进行维修，堵漏风。
（三、防灭火预测预报
1、温度、一氧化碳气体检测手段和频度
正常生产时期，由每班的专职瓦斯检查工检查工作面、上隅角的温度和一氧化碳浓度不少于3次。
一氧化碳气体浓度采用多种气体检定器和一氧化碳比色检定管测定。
当工作面上隅角一氧化碳浓度超过100ppm时，每周至少采集气样送集团公司通风实验室进行检查，通风管理人员和瓦斯检查工进入工作面检查时，普查工作面出现的隐患点时，采用便携式一氧化碳测定仪测定。
2、管理制度
1、当工作面出现自然发火隐患时，通风放炮队每天将工作面的一氧化碳浓度情况报总工程师、通风副总和通风防突科。
2、通风放炮队技术组必须设专人分管防火技术管理工作，建立采掘工作面防灭火台帐，认真分析工作面自然发火隐患情况。
发现异常情况及时向区、矿有关领导汇报。
3、建立采煤工作面灌浆管理制度，每天至少灌浆一个小班。
认真记录采煤工作面的灌浆量，定期检查灌浆浓度，保证灌浆效果。
4、加强工作面收作期间的防灭火管理，制定专门的防火措施，保证防灭火管理安全。
5、加强工作面的管理，坚持跟13-1煤层顶板进行回采，及时清理工作面浮煤，减少采空区遗煤。
6、工作面必须保证推进速度在每月60米以上，否则，必须采取专门的防火措施。
7、正常进行埋管灌浆措施不能有效控制自然发火隐患，工作面上隅角一氧化碳浓度持续上升，必须采用顶板走向钻孔灌浆措施。
五、监控设计
工作面为高瓦斯工作面，在工作面轨道顺槽设置三个甲烷传感器，另外安设一个风速和一氧化碳传感器。
具体安设要求如下。
工作面甲烷传感器T1：
安设位置距工作面上出口不大于10米。
回风巷甲烷传感器T2：
安设位置位于1271（3）轨道顺槽距轨顺三岔门10-15米范围内。
工作面上隅角甲烷传感器T0：
安设位置为上隅角充填带回风侧不大于0.8米。
工作面轨道顺槽必须安设风速及一氧化碳传感器安设位置位于1271（3）轨道顺槽距轨顺三岔门10-15米范围内。
２、甲烷传感器的报警点、断电点、复电点及断电范围：
（1）甲烷传感器报警浓度：
T1≥0.8％CH4，T2≥0.8％CH4，T0≥1.0％CH4
（2）、甲烷传感器断电浓度：
T1≥0.8％CH4，T2≥0.8％CH4，T0≥1.5％CH4
（3）甲烷传感器复电浓度：
T1<0.8％CH4，T2<0.8％CH4，T0<1.0％CH4
（4）断电范围：
T1－工作面及其进、回风巷内全部非本质安全型电气设备。
T2－工作面及其回风巷中全部非本质安全型电气设备。
T0－工作面及其进、回风巷内全部非本质安全型电气设备
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