A4012工作面瓦斯抽放设计.docx
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A4012工作面瓦斯抽放设计
第一章工作面概况
第一节工作面位置及井上下关系
A4012工作面布置在三矿矿井西翼+700下部采区，开采位置：
上限+661.4m水平、下限+603m水平。
工作面西部为F8、F5断层，南部为A4煤层未开采区，东部为A4西翼回风上山，北部为A4010工作面采空区。
上为地面戈壁滩。
A4012工作面走向实际长度为1000m，切眼长度156m。
表1-1工作面位置及井上下关系表
概
况
煤层名称
A4煤层
水平
名称
+700m
采区名称
西翼+700
下部采区
工作面编号
A4012
地面
标高
+939.8～
+926.4m
工作面标高
上限+661.4m
下限+603m
地理位置
地处和丰县城工业区东南46km，位于和什托洛盖镇以西北8km左右，南经217国道至克拉玛依150km。
地理坐标：
东经：
85°50′33″—85°54′19″北纬：
46°31′24″—46°32′53″
井下位置及相邻采掘关系
工作面布置在三矿矿井西翼，开采位置：
上限+661.4m水平、下限+603m水平。
西部为F8断层，东部为西翼A4回风上山、北部为A4010工作面采空区，南部为A4煤层未开采区。
回采对地面设施影响
地面为戈壁荒滩，无任何建筑物。
走向长（m）
1000
倾向长（m）
156
面积（m2）
156000
第二节地质煤层赋存情况
A4012工作面开采的A4煤层位于下侏罗统八道湾组上段下部，煤层结构简单～复杂，属于较稳定煤层，A4煤层层厚平均2.45m。
根据对A4煤层掘进中所打钻孔显示：
煤层上方有一层厚度为：
0.15～0.5m的泥岩伪顶，伪顶上为厚度为1.2～1.5m厚的砂质泥岩，砂质泥岩上为0.8～1.6厚的煤层，煤层上是厚度为2.0m的细砂岩。
该工作面的煤层属全区可采的稳定中厚煤层。
表1-2煤层情况表
煤
煤
层
煤层平均厚度（m）
2.45
煤层结构
简单～复杂
煤层倾角（o）
14
煤层简介
A4012工作面布置在采区的A4煤层西翼，位于下侏罗统八道湾组上段下部，煤层结构简单～复杂，根据A4012掘进期间上下两道剖面图，工作面两道内揭露的煤层厚度为2.3～2.6m，确定采高为2.4m。
煤
质
Mad（%）
Ad%
Vdaf%
Std（%）
Qbad（MJ/kg）
煤岩类型
牌号
5.16
15.47
49.26
0.36
21.76
亮煤型
41CY
状况简介
井田内煤岩组成主要以黑色，条痕灰黑色，沥青光泽，块状为主。
半亮型，以半暗、半亮煤为主，见少量内生裂隙。
本工作面主要可采煤层煤岩类型属亮煤型。
第三节煤层顶底板
根据掘进时期施工情况看，A4煤层顶板基本为砂质泥岩，属于稳定的中等冒落～易冒落的顶板。
A4煤层底板基本为灰黑色砂泥岩、煤线，含砂较均，细腻，含菱铁条纹植物叶片化石碎片，煤线为黑色、块状。
表1-3A4煤层顶底板情况表
顶底板名称
岩石类别
厚度m
岩性
顶板
老顶
细砂岩
2.0～3.0
灰色细砂岩，成分以石英、长石为主，含菱铁条纹植物叶片化石碎片，分选较好。
直接顶
砂质泥岩
1.42～2.30
深灰色夹薄层菱铁矿，偶夹不稳定的砂砾岩，泥岩。
伪顶
泥岩
0.15～0.5
该泥岩不稳定，变化较大。
底底板
直接底
砂质泥岩含煤线
2.56～3.21
灰黑色砂泥岩，含砂较均，细腻、含菱铁条纹植物叶片化石碎片，煤线为黑色、块状。
老底
灰色细沙岩
2.3～3.5
灰色细砂岩，成分以石英、长石为主，含菱铁条纹植物叶片化石碎片，分选较好。
第四节通风系统情况
1、通风方式
根据《赛尔三矿A4012综采作业规程》A4012工作面采用U型上行风通风方式，工作面设计风量为821m3/min。
2、通风路线（附通风路线图）
新鲜风流→副斜井（主斜井）→+730m水平车场→西翼运输大巷→A4轨道下山（A4运输下山）→A4012运输巷→工作面→A4012回风巷→A4回风下山→西翼回风巷→+855m水平车场→+835m水平回风石门→风井→地面。
第二章监测监控
由于矿井现有KJ90NA型监测系统可采用模块化设计具有可伸缩性，瓦斯抽采监测可配备对应探测设备，采用监测分站接入综合监测系统，并利用矿井综合监测系统完成数据上传，实现矿井监测系统与瓦斯抽采监测的兼容。
所以可以将A4012瓦斯抽采监测系统作为矿井安全监测系统的一个子系统，不需再单独配备数据显示和上传设备，监测分站设在地面瓦斯抽放泵站。
第一节监测内容
1、抽采管路监测
矿配备ZKC5瓦斯抽放多参数测定仪1台，可以监测抽采管路的负压、压差、温度、甲烷浓度等参数。
2、抽采泵站实时监测
对抽采泵、抽采泵房环境甲烷浓度、管路压力、压差、温度、甲烷浓度、CO浓度等进行监测。
对泵站的供电系统进行监测。
对泵体的运行状况及温度金行监测。
第二节井下监测
井下瓦斯抽采监测使用ZKC5瓦斯抽放多参数测定仪，可以对瓦斯抽放总管路及各个抽放钻孔甲烷浓度、负压、压差、抽放流量、温度等参数进行监测。
第三节地面监测
地面瓦斯抽采总管路采用V锥流量计、管路瓦斯浓度、负压、温度传感器，实现抽采参数连续监测。
另通过地面抽放泵检测口还可以人工检测泵站出气管路甲烷浓度、CO浓度、瓦斯温度等参数。
采用红外线测温仪，对2台抽采泵、2台循环水泵轴温进行监测，设4个开停传感器对设备的开停状态进行监测。
设2个供水传感器对抽采泵的供水状态进行监测。
采用高低瓦斯浓度传感器对瓦斯泵房环境的瓦斯浓度进行监测。
对泵站的供电参数（电流、电压）进行监测。
各路开关的电流及故障显示（接地、短路、过流等）7个，进线的电压监测传感器2个。
第三章工作面瓦斯概况
第一节瓦斯来源分析
A4012工作面属于煤层群开采，因此，瓦斯涌出量来自本煤层、邻近层及围岩等。
第二节瓦斯涌出量
参考《赛尔三矿瓦斯抽采初步设计》，赛尔三矿井田内煤层瓦斯含量总体较低，但随着煤层埋深增加，瓦斯含量有递增趋势。
A3煤随煤层埋深的增加，瓦斯梯度为3.30m3/100m；A4煤随煤层深度的增加，瓦斯梯度为3.90m3/100m；A5煤随煤层深度的增加，瓦斯梯度为7.30m3/100m；A7煤随煤层深度的增加，瓦斯梯度为1.44m3/100m。
根据经验，对于缓倾斜煤层受开采采动影响，上邻近层能向工作面涌出卸压瓦斯的岩层破坏范围取100m；下邻近层能向工作面涌出卸压瓦斯的岩层破坏范围取60m。
图3-1-1邻近层瓦斯排放率与层间距的关系曲线
表3-1-1回采工作面本煤层瓦斯涌出预测表
水平
煤层
回采率
煤层厚度（m）
采高（m）
工作面长度（m）
瓦斯含量（m3/t）
残存瓦斯含量（m3/t）
相对瓦斯涌出量（m3/t）
第一水平
A4
95%
3.2
2.6
160
3.18
1.08
3.40
第二水平
A4
95%
3.2
2.6
160
9.03
1.77
11.74
根据煤层特征表中各煤层的间距，受A4煤层开采影响的可采邻近煤层有A7、A3煤层。
表3-1-2工作面邻近层瓦斯涌出预测表
水平
层位关系
煤层
煤层原始
瓦斯含量（m3/t）
煤层残存
瓦斯含量（m3/t）
邻近煤层平均厚度（m）
开采层厚度（M）
邻近层瓦斯排放率（%）
邻近煤层瓦斯涌出量（m3/t）
第一水平
上邻近层
A7
1.33
0.15
1.61
2.6
85
0.68
下邻近层
A3
2.24
0.42
3.05
35
0.75
合计
1.42
第二水平
上邻近层
A7
3.49
1.69
1.61
2.6
85
0.95
下邻近层
A3
7.19
1.72
3.05
35
2.24
合计
3.19
受A4煤层开采影响的不可采邻近煤层（A5、A6煤层）瓦斯基本参数缺失，本次预测按相关规范，考虑邻近煤层瓦斯排放系数和邻近煤层厚度等因素，以A4煤层本煤层瓦斯涌出量的27%作为不可采邻近煤层瓦斯涌出量，则：
第一水平不可采邻近煤层瓦斯涌出量为1.11m3/t；
第二水平不可采邻近煤层瓦斯涌出量为3.15m3/t。
矿井核定生产能力为0.95Mt/a，回采工作面生产能力以0.90Mt/a计，计算工作面瓦斯涌出量见表3-1-3。
表3-1-3回采工作面瓦斯涌出量
水平
煤层
本煤层相对
瓦斯涌出量
（m3/t）
邻近层相对
瓦斯涌出量
（m3/t）
回采工作面
相对瓦斯涌出量
（m3/t）
回采工作面
绝对瓦斯涌出量
（m3/min）
第一水平
A4
3.40
2.34
5.74
10.88
第二水平
A4
11.74
6.36
18.10
34.28
A4012工作面上限+661.4m水平、下限+603m水平，综上所述A4012工作面回采期间绝对瓦斯涌出约为11.26m3/min。
第三节瓦斯抽放的必要性
根据国家煤矿安全监察总局2012年颁布的《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》第七条规定：
有下列情况之一的矿井，必须建立地面永久抽采瓦斯系统或井下临时抽采瓦斯系统。
⑴开采具有煤与瓦斯突出危险煤层；
⑵一个采煤工作面绝对瓦斯涌出量大于5m3/min，或一个掘进工作面绝对瓦斯涌出量大于3m3/min的；
⑶矿井绝对瓦斯涌出量大于15m3/min，年产量等于或小于0.4Mt；
矿井绝对瓦斯涌出量大于20m3/min，年产量等于或小于0.6Mt；
矿井绝对瓦斯涌出量大于25m3/min，年产量等于或小于1.0Mt；
矿井绝对瓦斯涌出量大于30m3/min，年产量等于或小于1.5Mt；
矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3/min。
根据重庆煤科院《塞尔能源三矿瓦斯抽采工程初步设计说明书》中对A4012工作面瓦斯涌出含量的预测，A4012工作面瓦斯绝对涌出量约为11.26m3/min,相对涌出量约为7.70m3/t，确定本矿井为高瓦斯矿井。
经过以上分析，A4012工作面符合《煤矿瓦斯抽采工程设计规范》第3.1.1条规定的1、2、3点三种情况，因此必须建立瓦斯抽采系统。
第四章瓦斯抽放设计
第一节瓦斯抽放设备
1、瓦斯抽放泵
赛尔公司三矿建立了地面永久式瓦斯抽放系统，地面瓦斯抽放泵站安装有两台2BEY-62型水环式真空瓦斯抽放泵（一用一备），抽放泵最大排气量为300m3/min,160hpa，转速290r/min。
该泵推荐的工作区间为-0.04MPa～-0.09MPa，具有高可靠性、维护方便、高效节能、适应冲击载荷的特点。
2、施工钻机的规格
根据三矿的瓦斯抽采方法、煤层赋存特点及国内外打钻设备的现状，设备选用ZDY3200S型全液压钻机2台。
钻孔施工设备：
采用ZYW/3200S型钻机施工，选用95mm的钻头，钻孔孔径95mm～108mm。
严格按设计参数施工，施工完后作好钻孔竣工参数记录。
钻孔封孔设备：
采用BFZ水泥浆封孔泵封孔，封孔管采用Φ50mm具有煤安标志的矿井许用塑料管。
第二节瓦斯抽放管路的布置
1、抽放管路的规格
A4012工作面瓦斯抽放选用Φ400mmPE塑料管、Φ355mPE塑料管和Φ219mm不锈钢管三中类型的抽放管。
从地面瓦斯泵房至东翼A4回风下山使用Φ400mmPE塑料管，约881m；从东翼A4回风下山至距离1号钻场100m使用Φ3
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