推荐1201作面掘进回采期间瓦斯抽放设计 精品.docx

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优能（集团）矿业有限公司拉苏煤矿

1201工作面掘进、回采期间

瓦斯抽采设计

二零一三年四月十九日

会审意见

会审单位及人员签字

技术科：

年月日

检查科：

年月日

施工队：

年月日

运输队：

年月日

通风队：

年月日

防突队：

年月日

调度室：

年月日

通防副总：

年月日

生产矿长：

年月日

安全矿长：

年月日

机电矿长：

年月日

总工程师：

年月日

矿长：

年月日

第1章工作面地质概况..............................................4

一1201工作面地质概况..............................................4

二掘进方式、采煤方法..............................................4

三瓦斯来源和通风方式...............................................4

四瓦斯抽采的可行性和必要性.........................................5

第2章1201工作面抽放设计.........................................5

一1201回风巷、运巷掘进期间抽采设计...............................5

二1201工作面回采期间抽采设计......................................7

三抽采方法及管路敷设...............................................8

四抽采负压计算.....................................................8

五抽采钻孔封孔设计................................................10

第三章瓦斯抽采设备................................................11

一抽采设备的选择..................................................11

二1201工作面掘进、回采期间钻探设备...............................11

三1201工作面区域预抽期间钻探设备.................................12

四瓦斯抽采管路的附属装置..........................................12第四章抽采参数考察................................................13

一监测掘进工作面瓦斯浓度及单孔抽采瓦斯浓度变化情况................13

二、抽采对掘进工作面瓦斯涌出量的有效影响范围及程度..................13

三、钻孔抽采总量考察.................................................13

四确定单孔抽采瓦斯量及合理的钻孔施工参数..........................13

五考察单孔瓦斯流量的增减规律......................................13

六考察不同抽采负压下瓦斯流量和浓度变化规律........................13

七考察单孔的有效抽采半径随抽采负压变化的关系......................13

八考察区域预抽钻孔的抽采效果......................................13

第五章抽采的安全技术管理措施......................................13

一打钻...........................................................13

二管路安装........................................................14

三泵站和钻孔观测.................................................15

第六章避灾路线....................................................16

第一章工作面地质概况

一、1201工作面地质概况

1201工作面位于一采区前进方向的西翼，东侧1202工作面尚未采掘，工作面设计走向长度230米，可采长度220米，倾斜长度为120米。

该工作面所采的K2煤层，煤层厚度为0.85—1.51，煤层平均真厚度1.03m，区内煤层稳定，结构简，煤层倾角0-15°，平均10°。

1201工作面顶板为砂岩、粉砂岩、粘土岩及细沙岩，较稳定。

底板一般为粘土岩、泥岩，遇水膨胀，易出现底鼓或底滑。

二、掘进方式、采煤方法

1、工作面采用炮掘，运输巷和回风巷采用双巷掘进。

2、工作面开采方法采用走向长壁式开采，采煤方法为高档普采，全部垮落法管理顶板。

三、瓦斯来源和通风方式：

1、1201工作面掘进期间瓦斯来源：

现1201工作面运输巷、回风巷正在掘进过程中，工作面瓦斯来源主要为本煤层瓦斯。

1201工作面在掘进过程中，工作面瓦斯来源包括巷道煤壁瓦斯涌出和掘进落煤中的瓦斯涌出两部分。

根据煤与瓦斯突出鉴定结果1201运输巷和1201回风巷的瓦斯涌出量约为3m3/min，所以按照《煤矿安全规程》规定，必须进行瓦斯抽放。

2、工作面回采期间瓦斯来源包括本煤层、1201围岩和邻近层：

（1）、本煤层瓦斯涌出：

本煤层瓦斯涌出量约占工作面总涌出量的40%左右，是主要瓦斯涌出之一，根据治理瓦斯的分源治理原则，需进行瓦斯抽采工作。

（2）、围岩瓦斯涌出：

因我矿煤层顶底板多为砂质泥岩，孔隙、裂隙相当发育，成煤时期储存较多，在回采过程中，随着老顶周期来压，其中瓦斯一部分升至裂隙带，一部分随采空区漏风带到工作面及尾巷，直接影响工作面和上隅角瓦斯浓度，约占总涌出量的60%，为主要瓦斯涌出量。

（3）、邻近层瓦斯涌出：

下邻近煤层离本开采层距离较小（约25余米），对本开采层瓦斯涌出有影响，上邻近K1煤层距本煤层8—14m，开采后随顶板垮落，应力重新分配后主要涌向采空区，经排瓦斯横贯进入尾巷，影响尾巷内的瓦斯浓度，对工作面无太大影响，一并计入采空区瓦斯涌出量中。

3、通风方式：

1201工作面采用“一进一回”的通风方式，运巷进风，回风巷回风。

4、工作面瓦斯含量、瓦斯储量、预抽时间、抽采瓦斯量、抽采率、抽采达标情况。

根据贵州省能源局测定的数据，矿井现开采的K2煤瓦斯含量为13.77m3/t。

1201工作面预计，在正常生产过程中绝对瓦斯涌出量可达16.3m3/min，相对瓦斯涌出量26.26m3/t。

1201工作面煤炭储量约3.3166万吨，其瓦斯总储量约为45.669582万立方米。

根据矿井生产安排，工作面从4月份开始掘进到工作面形成1201系统，预计工作面预抽时间约1个月以上。

1201工作面预计布置58个本煤层孔，根据实际情况，按照高负压抽放10m3/min计算，预计1个月可以抽放瓦斯45.669582万立方米。

根据相邻的三条上山抽采情况，工作面掘进期间瓦斯抽采率预计可达到30%以上，回采期间瓦斯抽采率预计可达到40%以上，从而保证回采工作面的抽采达标生产。

4、瓦斯抽采的可行性和必要性。

1、煤矿实测瓦斯可抽性指标：

百米钻孔瓦斯流量衰减系数a=10d煤层透气性系数λ=0.003m/Mpa

百米钻孔瓦斯流量自然流量

拉苏煤矿所开采的K2煤层从钻孔瓦斯流量衰减系数和煤层透气性系数来判断属于容易抽采煤层，根据矿井生产过程中的实际情况判定，拉苏煤矿所开采的K2煤层属于可以抽采煤层，具有本煤层抽采的条件。

2、贵州省能源局对我矿瓦斯危险程度预测，本矿井内K2煤层大部分地区位于瓦斯带内，瓦斯含量具有随煤层埋藏深度增加而增加的趋势。

根据回采工作面、掘进工作面瓦斯涌出量预测结果，本矿井前期开采煤层具备瓦斯抽放条件。

3、根据防治煤与瓦斯突出的要求，本着“抽采为主，风排与管理并重”的综合治理原则，第一步搞好边采（掘）边抽，解决瓦斯异常涌出和超限，第二步开展区域预抽，实现高瓦斯矿井低瓦斯状态下开采。

第二章1201工作面抽放设计

一、1201回风巷、运巷掘进期间抽采设计

1、1201回风巷掘进期间瓦斯抽采设计，1201回风巷采用边掘边抽的方法进行瓦斯抽采。

1201回风巷正在掘进过程中，故根据工作面实际掘进情况进行钻孔参数的设计。

抽采钻孔布置在1201回风巷前进方向左、右帮，钻孔从工作面开口20米处依次往里（沿煤层倾向）布置，钻孔随着工作面的向前掘进交替逐步施工,且工作面迎头与临近的钻孔终间距不得小于30米。

钻孔终间距为5米，钻孔开孔使用Φ89mm的钻头，8米后换用Φ73mm钻头，孔径75mm。

抽采瓦斯管路布置在1201回风巷前进方向左帮，吊挂在距顶第一排锚杆上，瓦斯管路高度保持在1.8m—2m之间。

现将1201回风巷钻场内钻孔参数列出如下，在施工过程中可根据工作面实际情况对钻孔参数进行调整：

钻孔编号：

1#、2#、3#、4#、5#、方位角（°）右邦：

184、188、202、206、210；左邦：

176、172、168、164、160，倾角（°）0。

钻孔终间距：

5m

钻孔口间距：

0.33

孔深度深（m）：

1#60、2#60.72、3#61.61、4#62.83、5#64.37。

2、1201运巷掘进期间瓦斯抽采设计，,1201运巷采用边掘边抽的方法进行瓦斯抽采。

1201运巷正在掘进过程中，故根据工作面实际掘进情况进行钻孔参数的设计。

抽采钻孔布置在1201运巷前进方向的左、右帮，钻孔从巷道口开口20米依次往里（沿煤层走向）布置，钻孔随着工作面的向前掘进交替逐步施工,且工作面迎头与相近的钻孔终间距不得小于30米。

钻孔终间距为5米，钻孔开孔使用Φ89mm的钻头，打8米后换用73mm钻头，孔径75mm。

抽采瓦斯管路布置在1201运巷前进左帮，瓦斯管路高度为1.1米。

现将1201运运输巷钻场内钻孔参数列出如下，在施工过程中可根据工作面实际情况对钻孔参数进行调整：

钻孔编号：

1#、2#、3#、4#、5#方位角（°）右邦：

184、188、202、206、210；左邦：

176、172、168、164、160，倾角（°）0。

钻孔终间距：

5m

钻孔口间距：

0.33

孔深度深（m）：

1#60、2#60.72、3#61.61、4#62.83、5#64.37。

3、1201运巷掘进期间，如果巷道内瓦斯涌出量增大，采用本煤层抽采无法解决瓦斯问题时，增加煤体钻场钻孔抽采方法，提高工作面抽采率。

4、采空区瓦斯抽放，提前在回风巷安设瓦斯管路至采面上隅角附近，并由里向外每间隔25-30m安装一个三通，以便工作面上隅角推进到三通位置时安装条形抽放咀，当工作面上隅角推进到三通位置时，便打开三通堵板，利用抽放咀抽放工作面上隅角和采空区的瓦斯。

煤体钻场抽采设计方案如下：

（1）、钻场布置：

1）、采用矩形钻场，钻场的规格为长×宽×高=4×2.7×2.1m。

2）、钻场沿煤层顶底板布置。

3）、钻场采用锚杆支护，根据实际情况必要时加锚索支护。

4）、钻场位置：

从巷道开口位置20米处施工第一个钻场，左右邦每隔20米布置一个钻场依次交替迈步布置。

钻场的具体位置根据顶板情况技术科会同通风区可以做适当调整，钻场位置选择在顶板完好的地段。

（2）、在钻场施工前，施工单位负责人要与地测科及时联系，现场观察，准确定位钻孔的方位角、倾角，防止出现误差。

钻机施工采用ZDY-750防突钻机和Φ73mm钻杆。

（3）、钻场及钻孔的施工滞后工作面不得超过5米。

（4）、本设计主要解决掘进期间的瓦斯问题，只做为1201运输巷和回风巷掘进期间瓦斯抽采补充设计，其它本煤层、顶板裂隙孔的设计及钻孔施工、抽放等安全措施执行《1201工作面掘进、回采期间瓦斯抽采设计》。

（5）、附：

1201工作面钻场钻孔布置示意图。

二、1201工作面回采期间抽采设计

1、1201工作面回采期间采用本煤层顺层钻孔进行抽采。

2、工作面顶板钻场抽采空区裂隙带瓦斯

K2煤层其本层及上部不可采煤层卸压瓦斯将涌入到K2层开采后的顶板裂隙带中，因此设计采用顶板穿层钻孔抽放裂隙带中的卸压瓦斯。

3、运输巷本煤层顺层抽采钻孔设计，1201运输巷本煤层顺层钻孔布置在1201运输巷前进方向的右帮，从1201运输巷停采线依次往里（沿煤层倾向）布置。

本煤层顺层钻孔开孔8米用Φ89mm钻头施工，后换用Φ73mm钻头，孔径75mm，钻孔间距4米，钻孔长度为105m。

4、附：

1201工作面顺层抽放钻孔和裂隙带瓦斯抽放钻孔布置示意图。

三、抽采方法及管路敷设

1201工作面瓦斯抽采由两台2BEP40型水环真空泵及配套设施构成。

1201运输巷抽采管路敷设为：

地面抽放泵→回风斜井→回风大巷→回风上山→1201运输巷

1201回风巷抽采管路敷设为：

地面抽放泵→回风斜井→回风大巷→回风上山→1201回风绕道→11201回风巷

1201工作面掘进期间先布置一趟DN200×5无缝钢管，负责煤层钻孔的抽采工作（同时进行区域预抽钻孔的抽采工作），1201回风巷掘进完毕后再铺设一趟DN250×6无缝钢管。

进行回采期间顶板裂隙带钻孔的抽采工作；

4、抽采负压计算

1、1201工作面本煤层钻孔抽采负压计算（掘进期间）

（1）摩擦阻力计算

=169Pa

式中：

hf——管路的摩擦阻力，Pa；

L——管路长度，m；管路最长时为620m；

Δ——混合瓦斯对空气的相对密度；

Q——管内的混合瓦斯流量，m³/h；

K0——系数，经查表取K0=0.67；

d——管路内径，cm。

d=（273-6×2）/10=26.1cm；

kg/m³

式中：

ρ1——瓦斯密度，取0.715kg/m³；

n1——混合瓦斯中瓦斯浓度；

ρ2——空气密度，取1.293kg/m³；

n2——混合瓦斯中空气浓度。

1）、局部阻力计算

h1=169×15%=26Pa，按摩擦阻力的15%计算

2）、掘进面支管总阻力

h总=169+26=195Pa

（2）、1201回风巷支管摩擦阻力计算

=1493Pa

式中：

hf——管路的摩擦阻力，Pa；

L——管路长度，m；管路最长时为1100m；

Δ——混合瓦斯对空气的相对密度；

Q——管的混合瓦斯流量，m³/h；

K0——系数，经查表取K0=0.71；

d——管路内径，cm。

d=（273-6×2）/10=26.1cm；

（kg/m³）

式中：

ρ1——瓦斯密度，取0.715kg/m³；

n1——混合瓦斯中瓦斯浓度；

ρ2——空气密度，取1.293kg/m³；

n2——混合瓦斯中空气浓度。

（3）、局部阻力计算

h1=1493×15%=224Pa；按摩擦阻力的15%计算。

h总=1493+224=1717pa

（4）、抽采负压计算：

拉苏煤矿抽采系统运行负压为35KPa钻孔抽采负压=35-0.195-1.717=33.088KPa

2、120XX回风巷裂隙带钻孔抽采负压计算（回采期间）

（1）、主管路的摩擦阻力计算：

式中：

hf——管路的摩擦阻力，Pa；

L——主管路长度，m；管路最长时为1062m；

Δ——混合瓦斯对空气的相对密度；

Q——管路的混合瓦斯流量，m³/h；

K0——系数，经查表取K0=0.71；

d——管路内径，cm。

d=（325-8×2）/10=30.9cm；

（kg/m³）

式中：

ρ1——瓦斯密度，取0.715kg/m³；

n1——混合瓦斯中瓦斯浓度，30%；

ρ2——空气密度，取1.293kg/m³；

n2——混合瓦斯中空气浓度70%。

（2）、局部阻力计算

h1=3047×15%=457Pa，按摩擦阻力的15%计算。

（3）、主管路总阻力计算

H总=3047+457=3504pa

（4）、抽采负压计算：

根据拉苏煤矿抽采系统设运行负压为35KPa

钻孔抽采负压=35-0.457-3.504=31.039KPa

五、抽采钻孔封孔设计

每施工完一个钻孔后，立即进行封孔，封孔方法采用聚氨脂封孔法，封孔长度岩孔5m，煤孔8m，封孔前应将孔内积水、岩屑清理干净，以保证封孔质量，封孔工艺如下：

1、封孔采用专用的PE封孔管。

2、准备好封孔使用的棉纱、砂浆及聚氨脂等。

采用气动注浆泵进行钻孔的封孔工作。

3、在封孔管的末端和孔口处各使用棉纱和配制好的聚氨脂药剂进行封堵，在孔口的棉纱中裹入一根4分钢管，在孔口和封孔管末端的聚氨脂发泡后，方可使用封孔泵通过孔口的4分钢管对钻孔进行封孔。

4、封孔时孔口管外露150mm即可。

5、每施工完一个钻孔立即封孔，并接入抽采系统。

钻孔连接方法如附图所示。

第三章瓦斯抽采设备

一、抽采设备的选择

选用2BEP40型水环真空泵2台，一台工作，一台备用），担负该矿的高负压瓦斯抽放，最大抽气量93.3m³/min，压力60KPa，最低吸入绝压1.6KPa，真空泵配套电机YB315L1-6,功率为110kW，转速390r/min。

二、1201工作面掘进、回采期间钻探设备

钻机选用ZDY-750钻机4台。

抽采干管选用D325×8型焊接钢管作为瓦斯抽放主管，1201回风巷和1201运巷掘进工作面抽采支管路选用D273×6型焊接钢管作为回掘进作面瓦斯抽放支管，且要求管路随着工作面的向前推进逐步延接。

钻探设备：

Φ50mm×1.5m钻杆422根

Φ50mm送水器16个

Φ50mm接手422个

Φ73三翼钻头（无岩芯）16个

Φ89三翼钻头（无岩芯）8个

Φ73取芯钻头8个

Φ89芯钻头4个

Φ89岩芯管0.3m4根

Φ89岩芯管4根

Φ73岩芯管2.5m4根

Φ73岩芯管0.3m4根

Φ89螺丝头4个

Φ50变Φ89变头8个

Φ50变Φ73变头8个

三、1201工作面区域预抽期间钻探设备

选用国产的ZDY-750型钻机。

该钻机采用整体箱式结构,具有体积小,重量轻,移动安装方便,机械效率高等优点。

主要用于井下钻探的各种角度的瓦斯抽放钻孔,勘探钻孔等多用途的工程钻孔施工。

参数ZDY-750

最大钻进深度m:

105-200

开孔直径mm:

Φ87、Φ115

终孔直径mm:

Φ65、Φ75

钻杆尺寸mm:

Φ42×800（Φ50×800）

钻孔倾角（°）:

0～±90

输出转速r/min:

100

输出转矩N?

m：

750

最大给进力kN40

最大起拔力kN20

锚固力kN2×80

正常给进速度m/min0～1.5

给进行程mm850

工作压力Mpa:

12（旋转）/11（推进）

电机功率kW15

外形尺寸m:

2.15×0.6×0.5

整机重量kg:

约1200（不含钻杆）

四、瓦斯抽采管路的附属装置

1）管路敷设

抽放瓦斯管主管沿风井井筒底板敷设，间隔6～9m设置一个混凝土支承；抽放瓦斯支管视巷道情况，采用沿巷道底板、悬臂支承等方式敷设。

在倾斜巷道中每隔80~100m均设置一个止推支承。

管路坡度取1%，管接头，阀门以及各种零部件须安装严密，应具有良好的气密性和足够的机械强度，并应满足防冻、防腐要求；不得与带电物体接触并应有防止砸坏管路的措施。

2）瓦斯管的连接方式

在保证安全的前提下，主管宜采用法兰连接；支管宜采用法兰、快速管接头等方式连接。

管路每200m左右需要进行接地，以防静电和带电。

在用法兰方式时，要做好接头处的电气连接。

3）附属装置

瓦斯抽放钻场处、管路分支处、井底井口处、瓦斯抽放泵站进口处均设阀门；管路在抽放钻场、管路拐弯、低洼、温度突变处、出口处应设放水器，放水器间距为200-300m，最大500m；出口处还应设取样阀门、瓦斯浓度和流量测定装置等。

。

4）管路防腐及地面管路防冻

由于本地区冬天气温较高，地面埋设管路无需考虑防冻的问题。

井下管路外表面涮油漆防腐。

5）、抽放泵房主要附属设备电气防爆措施

所有电气设备、照明用具、仪器仪表均采用隔爆型。

第4章抽采参数考察

一、监测掘进工作面瓦斯浓度及单孔抽采瓦斯浓度变化情况；

二、抽采对掘进工作面瓦斯涌出量的有效影响范围及程度；

三、钻孔抽采总量考察；

四、确定单孔抽采瓦斯量及合理的钻孔施工参数；

五、考察单孔瓦斯流量的增减规律；

六、考察不同抽采负压下瓦斯流量和浓度变化规律；

七、考察单孔的有效抽采半径随抽采负压变化的关系。

八、考察区域预抽钻孔的抽采效果。

第五章抽采的安全技术管理措施

1、打钻

钻孔施工安全技术措施：

1、打钻地点必须悬挂甲烷监测传感器或便携式甲烷检测报警仪。

2、开始打钻时首先检查工作地点巷道，顶底板及煤帮情况，随时检测瓦斯浓度，当瓦斯浓度超过0.8%时，立即停止打钻，并汇报通风调度，待处理后方可打钻。

3、钻机运输时，必须捆绑牢固，运输中严格遵守《煤矿安全规程》的规定。

4、装卸车时，现场人员相互协调，互相照应，由跟班领导统一指挥。

5、钻机移动时，禁止无关人员在钻机附近逗留。

6、打钻人员必须经过正规培训，考试合格持证上岗。

7、打钻供电线路保护装置，保证性能完好，杜绝失爆。

8、抽采钻孔定位、角度吊挂，必须由专业人员准确完成。

9、钻孔施工中如遇有水或瓦斯大量涌出，要立即停机，切断电源，撤出人员，汇报调度，听候指挥。

10、打钻附近必须安设电话，便于联系。

11、钻孔施工完毕后，派专人对钻孔进行验收，钻孔深度误差不得大于±１ｍ，角度误差不得大于±１°。

区域预抽钻孔施工安全技术措施：

1、施工人员必须认真学习《煤矿安全规程》《操作规程》和、本抽放设计。

2、施工人员必须按照设计参数进行施工，方位、倾角误差±1°。

3、施工地点10m范围内必须保持清洁，巷道无片帮冒顶现象，发现不安全预兆必须及时维修。

4、钻机必须安装平稳、牢固，钻进过程中钻机后方严禁站人，以免发生意外。

5、施工高仰角钻孔过程中，装卸钻杆时，必须将夹持器卡牢，以防钻杆下滑伤人；

6、所有电器设备必须完好，班班有专人检查，严禁失爆及失爆作业。

7、过程中，如发生钻孔喷气、喷水、喷煤等异常现象时，必须立即停电、撤人，不准提钻，并立即向矿调度、通风调度及队领导汇报。

8、施工时，作业人员必须集中精力，配合得当，由跟班干部统一指挥。

9、所有施工人员