工作面回采瓦斯抽采设计方案.docx
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工作面回采瓦斯抽采设计方案
2305工作面回采瓦斯抽采设计
2305工作面正在安装，预计2018年8月开始正式回采。
根据2303工作面回采期间瓦斯涌出量统计，瓦斯绝对涌出量1.69m³/min～16.86m³/min，相对涌出量1.40m³/t～3.28m³/t（见2303工作面回采瓦斯情况分析图>。
2305工作面按平均日产10000吨<每日均产吨，富裕系数1.2）计算，回采期间瓦斯绝对涌出量在2.72m³/min～15.97m³/min,平均瓦斯绝对瓦斯量9.35m³/min。
因此工作面回采需要投入瓦斯抽采系统，采取瓦斯抽采措施，保证工作面安全生产。
一、2305工作面概括
2305工作面开采煤层为下二迭统山西组下部的3#煤.
1、地质情况
2305工作面东高西低，东西高差85m，煤层展布基本呈单斜构造，单斜产状为倾向225——255°、倾角2—8°。
另外，2303运巷揭露两条小型正断层，可能会延伸到2305工作面内，影响工作面掘进和回采。
F1正断层西距23排水进风巷130m，产状为：
倾向120°、倾角60°、落差H=0.7m；F2正断层西距23排水进风巷525m，产状为：
倾向319°、倾角60°、落差H=0.2m。
施工前需作好过断层准备并且施工中加强支护。
根据三维地震勘探结果显示：
工作面西部发育一陷落柱X8，长轴方向为南北向，长约116m，东西向长约98m。
掘进中需要进一步探明X8陷落柱准确边界。
老顶：
灰色，以石英为主，含云母，夹泥岩，平均厚度2.8m。
直接顶:
黑色，质均，含植物化石，断口不平坦,泥岩,平均厚度3.7m。
底板:
泥岩，黑色块状，致密质均。
平均厚度6.4m。
2、工作面位置及四邻关系
2305工作面位于23采区南部，东面为23采区大巷，西面为我矿与常村矿井田边界，北面为正在回采的2303工作面，南面为未采区。
23排水进<回）风巷延伸段：
位于23采区西部，东面为2305工作面<未采），西面为常村矿井田边界。
3、工作面参数及储量
2305工作面走向长度181.7m，倾向长度1466m，停采线距23皮带巷中53m，理论可采长度1413m，煤层平均厚度为6.2m，可采储量210万t。
设计可采长度891M，设计可采储量1302891吨。
4、工作面通风系统
2305工作面采用“U+L”型通风系统，即新鲜风流从地面→新进风井→23皮带巷→2305运巷→2305工作面→2305风巷<2305瓦斯巷）→23集中回风巷→新回风巷
5、工作面瓦斯、煤尘情况
2009年矿井瓦斯等级鉴定表明：
23采区瓦斯绝对涌出量为10.34m3/min，相对涌出量为2.4m3/t，瓦斯涌出相对较高；煤尘具有爆炸性，火焰长度20mm。
煤层自燃倾向性等级为Ⅲ级，自燃倾向性为不易自燃。
6、其它开采技术条件
煤尘具有爆炸性，火焰长度20mm。
煤层自燃倾向性等级为Ⅲ级，自燃倾向性为不易自燃。
二、2305工作面回采瓦斯抽采设计
1、瓦斯抽采的必要性
根据2303工作面回采时瓦斯涌出绝对量在1.69m³/min～16.86m³/min，相对涌出量1.40m³/t～3.28m³/t。
预计2305工作面按平均日产10000吨<每日均产吨，富裕系数1.2）计算，回采期间瓦斯绝对涌出量在2.72m³/min～15.97m³/min,平均瓦斯绝对瓦斯量9.35m³/min。
按规定“1个采面工作面瓦斯涌出量大于5m³/min，通风方法解决不合理”的情况下，需要进行瓦斯抽采。
2、瓦斯抽采的可行性
根据2303工作面采空区瓦斯抽采情况，一般抽采瓦斯浓度在6%，选用DN275瓦斯管道，抽采瓦斯量在2m3/min，抽采率达20%,2303工作面回采过程中不间断抽采瓦斯，保证了工作面瓦斯治理。
3、2305工作面回采瓦斯抽采方案
根据临近2303面回采瓦斯涌出，预计2305面回采瓦斯涌出平均9.35m³/min,2305工作面瓦斯抽采选用分段处理：
工作面前300M采用延空留巷方式留设瓦斯尾巷的方法治理瓦斯；在2305瓦斯巷1横贯到2横贯之间从风巷向上打设钻孔，采用裂隙带抽放；工作面推进600M后，在风巷本煤层中布置钻场，施工顶板走向高位钻孔，抽采工作面回风隅角采空区瓦斯的抽采方法。
<1）尾巷法
2305工作面前300M采用延空留巷方式留设瓦斯尾巷的方法治理瓦斯，即在工作面回采过程中，在风巷上隅角处架设U型钢支护好风巷的一部分断面作为瓦斯尾巷，保证尾巷的通风断面，具体支护方式参照2103尾巷支护方式<见尾巷支护示意图）。
回采期间，抽放管路延接至工作面上隅角，若巷道压力过大，造成后尾巷断面无法保证，尾巷排放瓦斯效果不明显，造成上隅角瓦斯高，则上隅角埋管抽放的方法解决瓦斯大问题。
<2）顶板钻孔法
工作面推进300M后，在2305瓦斯巷1横贯开始斜向上打设4个钻孔，在1横贯到2横贯之间从风巷向上打设钻孔，采用裂隙带抽放，抽取裂隙带的瓦斯，即在2305工作面风巷从瓦斯巷1横贯到2横贯之间每隔20M向工作面上方打设4个钻孔，1#钻孔终孔打到2305风巷边缘，4#钻孔终孔打设打到2305瓦斯巷上方<距风巷南帮25M），2#、3#钻孔平均布置在1#和4#钻孔之间，钻孔斜向上打设，钻孔长度水平长度取80M，用于抽取裂隙带的瓦斯<具体布置见2305工作面抽采钻孔布置图）。
为了验证钻孔布置的合理性，每排设计了四个钻孔，在施工第一排钻孔时，先施工2#和3#钻孔，其次，优先施工1#钻孔。
根据第一排的抽放情况，确定之后各排钻孔施工数量和参数。
顶板钻孔参数表
<与风巷夹角偏北为正，偏南为负）
序号
钻场号、钻孔号
钻孔起点底板标高（m>
钻孔起点标高（m>
钻孔末点底板标高（m>
钻孔末点标高（m>
钻孔倾角（度>
与风巷夹角<度）
钻孔长度1
1#横贯1#钻孔
537.5
542.5
536
576
22.723
3.862
86.928
2
1#横贯2#钻孔
537.5
542.5
536
576
22.723
-3.291
86.874
3
1#横贯3#钻孔
537.5
542
536
576
23.027
-9.649
88.172
4
1#横贯4#钻孔
537.5
542
536
576
23.027
-15.776
90.327
5
第一排1#钻孔
538.5
543.5
537
577
22.723
0.716
86.738
6
第一排2#钻孔
538.5
543.5
537
577
22.723
-7.126
87.406
7
第一排3#钻孔
538.5
543
537
577
23.027
-14.037
89.601
8
第一排4#钻孔
538.5
543
537
577
23.027
-20.558
92.836
9
第二排1#钻孔
540
545
538
578
22.418
0.716
86.546
10
第二排2#钻孔
540
545
538
578
22.418
-7.126
87.212
11
第二排3#钻孔
540
544.5
538
578
22.723
-14.037
89.400
12
第二排4#钻孔
540
544.5
538
578
22.723
-20.558
92.629
13
第三排1#钻孔
541.5
546.5
539
579
22.111
0.716
86.356
14
第三排2#钻孔
541.5
546.5
539
579
22.111
-7.126
87.022
15
第三排3#钻孔
541.5
546
539
579
22.418
-14.037
89.202
16
第三排4#钻孔
541.5
546
539
579
22.418
-20.558
92.424
17
第四排1#钻孔
543
548
539.5
579.5
21.494
0.716
85.985
18
第四排2#钻孔
543
548
539.5
579.5
21.494
-7.126
86.647
19
第四排3#钻孔
543
547.5
539.5
579.5
21.803
-14.037
88.814
20
第四排4#钻孔
543
547.5
539.5
579.5
21.803
-20.558
92.022
21
第五排1#钻孔
544.5
549.5
540
580
20.871
0.716
85.624
22
第五排2#钻孔
544.5
549.5
540
580
20.871
-7.126
86.283
23
第五排3#钻孔
544.5
549
540
580
21.183
-14.037
88.437
24
第五排4#钻孔
544.5
549
540
580
21.183
-20.558
91.630
25
第六排1#钻孔
546
551
542
582
21.183
0.716
85.803
26
第六排2#钻孔
546
551
542
582
21.183
-7.126
86.464
27
第六排3#钻孔
546
550.5
542
582
21.494
-14.037
88.624
28
第六排4#钻孔
546
550.5
542
582
21.494
-20.558
91.825
29
第七排1#钻孔
548
553
543
583
20.558
0.716
85.447
30
第七排2#钻孔
548
553
543
583
20.558
-7.126
86.105
31
第七排3#钻孔
548
552.5
543
583
20.871
-14.037
88.252
32
第七排4#钻孔
548
552.5
543
583
20.871
-20.558
91.439
33
第八排1#钻孔
550
555
545
585
20.558
0.716
85.447
34
第八排2#钻孔
550
555
545
585
20.558
-7.126
86.105
35
第八排3#钻孔
550
554.5
545
585
20.871
-14.037
88.252
36
第八排4#钻孔
550
554.5
545
585
20.871
-20.558
91.439
37
第九排1#钻孔
552
557
546
586
19.927
0.716
85.101
38
第九排2#钻孔
552
557
546
586
19.927
-7.126
85.756
39
第九排3#钻孔
552
556.5
546
586
20.243
-14.037
87.890
40
第九排4#钻孔
552
556.5
546
586
20.243
-20.558
91.064
41
第十排1#钻孔
553
558
548
588
20.558
0.716
85.447
42
第十排2#钻孔
553
558
548
588
20.558
-7.126
86.105
43
第十排3#钻孔
553
557.5
548
588
20.871
-14.037
88.252
44
第十排4#钻孔
553
557.5
548
588
20.871
-20.558
91.439
45
第十一排1#钻孔
554
559
550
590
21.183
0.716
85.803
46
第十一排2#钻孔
554
559
550
590
21.183
-7.126
86.464
47
第十一排3#钻孔
554
558.5
550
590
21.494
-14.037
88.624
48
第十一排4#钻孔
554
558.5
550
590
21.494
-20.558
91.825
49
第十二排1#钻孔
555
560
552
592
21.803
0.716
86.169
50
第十二排2#钻孔
555
560
552
592
21.803
-7.126
86.833
51
第十二排3#钻孔
555
559.5
552
592
22.111
-14.037
89.007
52
第十二排4#钻孔
555
559.5
552
592
22.111
-20.558
92.221
53
第十三排1#钻孔
556
561
553
593
21.803
0.716
86.169
54
第十三排2#钻孔
556
561
553
593
21.803
-7.126
86.833
55
第十三排3#钻孔
556
560.5
553
593
22.111
-14.037
89.007
56
第十三排4#钻孔
556
560.5
553
593
22.111
-20.558
92.221
57
第十四排1#钻孔
557
562
555
595
22.418
0.716
86.546
58
第十四排2#钻孔
557
562
555
595
22.418
-7.126
87.212
59
第十四排3#钻孔
557
561.5
555
595
22.723
-14.037
89.400
60
第十四排4#钻孔
557
561.5
555
595
22.723
-20.558
92.629
<3）低位钻场穿层钻孔法
工作面推进600M后采用低位钻场向裂隙带打设钻孔进行抽放，从2305瓦斯巷2横贯开始共布置有7个钻场，从2305瓦斯巷二横贯开始，斜向工作面上方打设4个钻孔，之后每个钻场布置4个钻孔，钻孔长度110--120M，钻孔重叠40M，向工作面方向打设。
由于各钻场之间钻孔有接替抽放情况，可能会造成接替期间瓦斯管理不稳定，使用低位钻场钻孔抽放法时，必须结合上隅角埋管抽放法。
低位钻场钻孔参数表
<与风巷夹角偏北为正，偏南为负）
序号
钻场号、钻孔号
钻孔起点底板标高（m>
钻孔起点标高（m>
钻孔末点底板标高（m>
钻孔末点标高（m>
钻孔倾角（度>
与风巷夹角<度）
钻孔长度1
二横贯1#钻孔
558
563
556
596
16.700
3.862
115.105
2
二横贯2#钻孔
558
563
556
596
16.700
-3.291
115.033
3
二横贯3#钻孔
558
562.5
556
596
16.939
-9.649
116.638
4
二横贯4#钻孔
558
562.5
556
596
16.939
-15.776
119.488
5
1#钻场1#钻孔
560
565
557
597
16.221
3.862
114.821
6
1#钻场2#钻孔
560
565
557
597
16.221
-3.291
114.749
7
1#钻场3#钻孔
560
564.5
557
597
16.461
-9.649
116.346
8
1#钻场4#钻孔
560
564.5
557
597
16.461
-15.776
119.190
9
2#钻场1#钻孔
562
567
558
598
15.740
3.862
114.545
10
2#钻场2#钻孔
562
567
558
598
15.740
-3.291
114.474
11
2#钻场3#钻孔
562
566.5
558
598
15.981
-9.649
116.063
12
2#钻场4#钻孔
562
566.5
558
598
15.981
-15.776
118.900
13
3#钻场1#钻孔
564
569
560
600
15.740
3.862
114.545
14
3#钻场2#钻孔
564
569
560
600
15.740
-3.291
114.474
15
3#钻场3#钻孔
564
568.5
560
600
15.981
-9.649
116.063
16
3#钻场4#钻孔
564
568.5
560
600
15.981
-15.776
118.900
17
4#钻场1#钻孔
566
571
562
602
15.740
3.862
114.545
18
3#钻场2#钻孔
566
571
562
602
15.740
-3.291
114.474
19
4#钻场3#钻孔
566
570.5
562
602
15.981
-9.649
116.063
20
4#钻场4#钻孔
566
570.5
562
602
15.981
-15.776
118.900
21
5#钻场1#钻孔
570
575
563.5
603.5
14.526
3.862
113.891
22
5#钻场2#钻孔
570
575
563.5
603.5
14.526
-3.291
113.820
23
5#钻场3#钻孔
570
574.5
563.5
603.5
14.770
-9.649
115.391
24
5#钻场4#钻孔
570
574.5
563.5
603.5
14.770
-15.776
118.211
25
6#钻场1#钻孔
573
578
565
605
13.792
3.862
113.523
26
6#钻场2#钻孔
573
578
565
605
13.792
-3.291
113.452
27
6#钻场3#钻孔
573
577.5
565
605
14.037
-9.649
115.012
28
6#钻场4#钻孔
573
577.5
565
605
14.037
-15.776
117.823
29
7#钻场1#钻孔
576
581
568
608
13.792
3.862
113.523
30
7#钻场2#钻孔
576
581
568
608
13.792
-3.291
113.452
31
7#钻场3#钻孔
576
580.5
568
608
14.037
-9.649
115.012
32
7#钻场4#钻孔
576
580.5
568
608
14.037
-15.776
117.823
4、瓦斯抽采系统布置
2305工作面采用临时抽采系统：
23抽放硐室、管道5、瓦斯抽采参数确定
<1）抽采流量的确定
根据“瓦斯抽采基本指标”，工作面瓦斯涌出量在5～10m3/min，瓦斯抽采率要达到20%，实际取25%，则最高瓦斯抽采量需要达到2.5m3/min；根据2303工作面抽采情况，预计2305工作面高位抽采钻孔管内浓度可达8～15%，则需要抽采混合流量最大为31.25m3/min，为保证瓦斯抽采有一定的可调范围，最大混合流量取30m3/min。
<2）瓦斯抽采管路选择
根据2303抽采经验，2305工作面钻孔<钻场）通过Φ50mm铠装高压管与2305风巷主管相连，2305风巷支管1510M为Φ273螺旋焊管，主管550M为Φ325聚乙烯管，<可部分利用2303工作面抽放主管）。
主管路从23抽放硐室接到2305风巷口，吊挂在23皮带巷距顶200mm，风风巷支管采用直径Φ273聚乙烯管路，管路吊挂在风巷北帮，距顶500mm，贴帮吊挂，在风巷有钻场的地方设置三通甩头，过了瓦斯巷2横贯每隔20M设置一个三通甩头，一直布置到工作面切眼。
在风巷口上安设孔板流量计、放水器。
三、瓦斯泵能力核定
1、瓦斯抽采管路阻力计算
<1）管道系统阻力计算
Hf=9.81Q2×△×L/式中：
Hf----管道摩擦阻力
Q----管内气体流量，m3/min
△----瓦斯浓度取15%，混合瓦斯对空气的相对比重0.933
L-----管道长度，该线路共有Ø273管道1510m，Ø325管道550m。
K-----系数，取0.71
D-----管道内径，分别为25cm、30cm。
将有关数据代入Hf=9.81Q2×△×L/Hf=9.81×<30×30）2×0.933×[1510/<0.71×255）+550/<0.71×305）≈8241.7<2）管道局部阻力
一般按管道摩擦损失的10%~20%计算，取15%。
<3）管道总阻力
1.15×8241.7=9477.962、瓦斯抽采系统所需负压
瓦斯泵的压力除了克服管道摩擦阻力与局部阻力损失外，还必须有一部分做为抽采处的负压，所以瓦斯抽采需要的负压为：
H=1.2ΣHf+Hd
式中：
1.2为瓦斯泵备用系数
H----抽采瓦斯泵的负压，Pa
ΣHf---管道阻力和，Pa
Hd----要求钻孔口的负压，取5000Pa
将有关数据代入H=1.2<ΣHf+Hd）
H=1.2×<9477.96+5000）
≈173733、在用瓦斯泵能力
目前，我矿正在使用的瓦斯抽放泵为ZWY85/110型井下移动式抽放泵，该泵能力参数为：
型号
最大抽气量极限真空度耗水量电机功率供电电压ZWY85/110
85
-81
200
110
660
选用ZWY85/110型瓦斯抽采泵，其正常可提供抽采负压为81kPa，能满足抽采需要。
四、封孔
钻孔成空后立即进行封孔，瓦斯每个钻孔采用埋设聚乙烯管进行封孔，封孔材料为聚胺脂或水泥砂
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