龙金煤矿1061采煤工作面瓦斯抽放设计修改.docx
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龙金煤矿1061采煤工作面瓦斯抽放设计修改
龙金煤矿1061采煤工作面
瓦斯抽放设计
编制人：
总工程师：
编制单位：
通防科
编制时间：
2014.2.18
龙金煤矿1061采煤工作面瓦斯抽放设计
规程（措施）名称
1061采煤工作面
瓦斯抽放设计与安全技术措施
主持人
记录人
会审时间
参加会审人员签字
矿长
机电矿长
总工
生产矿长
安全矿长
施工队长
龙金煤矿1061采煤工作面瓦斯抽放设计
根据煤炭科学研究总院沈阳研究院2012年4月提供的《贵州省织金县龙金煤矿M6煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告》，龙金煤矿M6煤层在+1276m标高以上无煤与瓦斯突出危险性；其它煤层未作煤与瓦斯突出危险性鉴定。
而1062运输巷布置在鉴定标高+1276m以上，无煤与瓦斯突出危险性。
为此根据《安全专篇》和《龙金煤矿瓦斯抽放专项设计》，编制1061采煤工作面瓦斯抽放设计。
一、基本情况
1、工程概况
1061工作面位于一采区南部，南至矿井边界煤柱，北至M6煤层运输下山；上部为煤层露头保护煤柱，下部为1063工作面回风巷。
其地表、地面无建筑物。
1061采煤工作面布设走向长度360m，倾向长度90--110m，可采储量8.28吨，计划6个月采完。
2、地质构造
本矿区为单斜构造，区内构造简单，无大的断层发育，地层产状较为稳定，地层倾向102°～107°，倾角5°～8°。
构造复杂程度属简单类型。
3、煤层赋存
M6煤层位于龙潭组（P3l）中部，稳定，厚度1.5～2.8m，平均厚2.2m，矿区内全部可采，无夹矸，结构简单。
M6煤层区内为黑色块状煤，金属或半金属光泽，致密、块状。
灰分11.24%，属低中灰分煤；硫分1.21%，属低中硫煤。
顶板：
伪顶黑色炭质页岩，强度低；直接顶板为粉砂岩、泥质粉砂岩，易风化崩解，遇水易膨胀、软化，为不稳定顶板。
底板：
直接底板为灰色页岩、粉砂岩、泥质粉砂岩，易风化崩解，遇水易膨胀、软化，为不稳定底板。
4、瓦斯赋存
结合《采矿工程设计手册》及《矿井瓦斯涌出量预测方法》（AQ1018-2006）预测矿井瓦斯涌出量，经计算，矿井在开采M6煤层时，绝对瓦斯涌出量为6.71m3/min，矿井相对瓦斯涌出量为21.26m3/t。
根据贵州省能源局2010年11月19日（黔能源发[2010]699号）“关于毕节地区工业和能源委员会《关于请求审批2010年度矿井瓦斯等级鉴定报告》的批复”:
鉴定结果为高瓦斯矿井。
5、水文地质条件
矿床充水水源主要为大气降水，地表水、含煤地层孔裂隙水、少量老窑积水、构造水构成矿坑直接充水因素。
矿区直接充水水源主要为长兴组岩溶裂隙水及龙潭组裂隙水和老窑采空区积水、地表溪沟水，局部区域承压水也可能突入,故本矿区属于以裂隙—岩溶充水为主，矿区内地下水主要由大气降水直接补给，大气降水一部分通过岩层层理、节理、裂隙、断层破碎带、小窑、老空等补给地下含水层；另一部分汇集于冲沟中。
水文地质条件复杂程度为中等复杂。
矿井正常涌水量取20m3/h，最大涌水量为50m3/h，矿井涌水量较大。
6、煤的自燃倾向及煤尘爆炸危险性
贵州省煤田地质局实验室2008年6月鉴定该煤层自燃发火倾向性为Ⅲ级，即不易自燃。
鉴定煤层煤为煤尘无爆炸性。
7、地温
根据地质报告，本煤田无地温异常现象。
二、工作面瓦斯抽放方法
回采工作面抽放包括大面积预抽和先抽后采，主要降低回采面瓦斯涌出问题，采空区瓦斯抽放主要为降低采空区瓦斯。
1、顺层钻孔抽放方法
在采面运输巷、回风巷设顺层钻孔，钻孔长度65m，钻孔直径∮75mm，钻孔间距5m，共布置抽放孔101个，其中回风巷布置47个钻孔，运输巷布置54个孔。
打一个孔封一个孔，联网抽一个孔。
要求封孔深度不小于8米，空口抽放负压不小于13KPa，一直抽到残存瓦斯含量小于8m3/t或残存瓦斯压力小于0.74MPa，钻孔超前回采工作面20m左右。
钻孔随采面的推进逐一报废。
图1本煤层先抽后采图
钻孔参数如下:
钻孔长度50--65m
钻孔直径￠75mm
钻孔间距5m
封孔深度8m
封孔方式聚氨酯封孔。
2、回采工作面上隅角插管抽放
从本煤矿瓦斯来源分析，本煤层瓦斯较大，临近层瓦斯涌出也较大，随开采层的开采，临近层瓦斯卸压瓦斯可涌入开采层采空区，这时抽放回采工作面上隅护额瓦斯对解决开采层瓦斯很有必要，投产初期，由于距地表垂深不大，这种方式会取得比较好的效果。
上隅角瓦斯抽放的主要原理是在工作面的上隅角形成一个负压区，使该区域内瓦斯形成紊流状态与空气充分混合，由抽放管路抽走，这可以避免因工作面上隅角处局部位置因风流不畅﹙或无风﹚引起的瓦斯超限，或减少风排量。
为操作方便，靠近上隅角段管路要采用7m长的抽放软管与主抽放管相连接，将抽放软管的一端插入上隅角，为保证软管吸入口能处于上隅角的上部﹙上部瓦斯较高﹚可将软管与木棒绑在一起﹙避免软管口下耷﹚，用铁丝吊挂在支架上。
为提高抽放浓度，上隅角处应采用挡风帘。
随着工作面的推进，逐节回收主抽放管路，移动软管的连接，直至回采的结束。
抽放软管伸入上月角的长度及位置应根据实际抽放效果不断调整，得到合理的参数。
为确保抽放点的合适位置，在主抽放管末端可设置一个分流器，分支出几个支管，插入上隅角的不同位置进行抽放。
二、抽放钻孔施工工艺
1、钻孔施工设备的选择
钻孔施工设备选用ZDY----150型钻机，该钻机具有操作简单、体积小、重量轻、搬运方便、传动效率高等优点。
钻机采用机液传动形式，主要由动力头、变速箱、绞车、制动闸、底架、操作台、钻具等部分组成。
适用于井下钻探深度75m及以下的各种角度的抽放瓦斯钻孔、煤层注水钻孔、注浆灭火钻孔、地质钻孔等多用途工程钻孔施工，也可用用于地面钻探地质勘探钻孔及其它用途的工程钻孔。
序号
项目
单位
参数
1
钻进深度
m
150
2
开孔直径
mm
∮65、85、115
3
终孔直径
mm
∮65、75
4
钻杆规格
mm
∮42、50
5
钻孔倾角
°
0~90
6
钻孔方位角
°
0~360
7
输出扭矩
N.m
750、300
8
输出转速
r/min
120、330
9
液压系统工作压力
MPa
14
10
推力
KN
50
11
起拔力
KN
30
12
锚固力
KN
80×2
13
推进速度
m/min
0~1.5
14
推进行程
mm
850
15
电动机型号
YBK2-180M-4
16
电动机功率
Kw
18.5
17
电动机电压
v
380/660
18
油箱容积
L
90
19
工作介质
上稠40#液压油
20
主机外形尺寸
mm
2107×440×615
21
泵站外形尺寸
mm
1400×700×986
22
整机重量
Kg
1400
2、钻孔布置及进尺应符合下列规定:
⑴钻孔开孔部分应圆且光滑。
钻孔施工中不得出现三角孔、偏孔、台阶等变形孔。
⑵抽放开采层未卸压瓦斯时，钻孔间距应按钻孔抽放半径确定，宜增大钻孔的见煤长度。
⑶强化抽放布孔方式应能取得较好的抽放效果，并宜方便施工。
⑷抽放采空区瓦斯的钻孔或插管应布置在采空区回风侧。
⑸吨煤钻孔工程量应根据抽放方式、钻孔抽放半径、预抽期、煤层厚度等综合确定。
顺层钻孔预抽时，吨煤钻孔工程量可取0.04~0.1m/t。
⑹钻孔直径规格采用75mm。
⑺边采边抽钻孔的方向应与开采推进方向相迎（交叉钻孔除外），并应避免采动影响首先破坏孔口或钻场。
3、封孔方法的选择
封孔材料的选择应符合下列规定:
⑴穿层钻孔宜采用封孔器封孔。
封孔器械应满足密封性能好、操作简单、封孔速度快的要求。
⑵顺层钻孔宜采用充填材料封孔。
封孔材料可选用膨胀水泥、聚氨酯等新型材料。
在钻孔所处围岩条件较好的情况下，亦可选用水泥砂浆或其它封孔材料。
⑶不宜采用黄泥封孔。
封孔长度应符合下列规定:
（1）孔口段围岩裂隙较发育、或孔口负压较高时，封孔长度不宜低于8m。
（2）在煤壁开孔的钻孔，封孔长度不应低于8m。
瓦斯抽放封孔方法主要有水泥泥浆封孔、聚氨酯封孔、速凝膨胀水泥封孔三种，本矿选用聚氨酯封孔。
4、聚氨酯封孔工艺
聚氨酯封孔长度可达5m以上，常用的聚氨酯封孔方式为卷缠液法。
⑴抽放瓦斯钻孔必须封堵严密。
顺层钻孔的封孔段长度不得小于8m。
⑵抽放瓦斯钻孔封孔前要用清水将钻孔清洗干净。
抽放瓦斯钻孔聚氨酯封孔。
⑶卷缠药液法施工工艺
⑴卷缠药液法抽放管结构示意图
1---筛孔段；2---铁挡盘；3---木塞；4---橡胶垫圈；5---毛巾布；6---铁丝；7---抽放管
⑵封孔操作程序如下图
卷缠药液法封孔的操作程序
a---原液；b---混合；c---搅拌；d---涂布卷缠；e—插入钻孔
玛丽散白黑溶液的比例:
质量比1:
1.2（37.52％:
62.48）
⑶封孔示意图
1---抽放孔；2---聚氨酯密封段；3---水泥砂浆段
⑷封孔前必须用清水清洗钻孔。
5、钻孔埋设的抽放管选用阻燃抗静电的1吋PVC---KM管
四、抽放系统安全措施
㈠现场管理
现场工作是抽放钻场管理的中心工作，它包括钻场设计和施工管理、巡回检查、文明化生产等。
1、施工管理
⑴施工管理是指瓦斯抽放钻场做出后，在钻孔施工中除人员合理安排及钻孔、钻具配套使用等管理工作外的全过程管理。
⑵现场必须有瓦斯钻孔设计图板和说明书，并标明钻孔数目目、位置、间距、方位、倾角、孔径、孔深、封孔长度、封孔材料、注意事项及特殊要求等，并要求施工操作人员在施工中严格遵守。
⑶必须有安全技术措施。
针对具体地点提出具体措施，提出操作人员应该注意的安全问题、发生意外时的处理方法、发生灾害时的避灾路线等。
⑷在钻孔施工中，每班必须有钻孔施工记录，记录内容包括:
施工时间（年、月、日、班次）、孔径、进尺、煤岩性变化及施工中出现的各种问题，以便有关人员和接班人员及时掌握现场情况。
⑸抽放瓦斯钻孔施工过程中必须实行先封前面打完的孔，后钻进，避免孔内瓦斯大量涌入钻场，造成瓦斯积聚和超限。
⑹钻孔验收合格后，必须进行严密封堵，不得泄露。
3、巡回检查
⑴在钻孔联网抽放后，巡回检查是钻孔管理的重要内容。
在巡回检查时，应指定专人携带测试仪器，在所负责的区域内进行检查。
同时钻场必须设置测量排版、检查排版。
测试检查人员进行检查时，要逐个对钻场钻孔进行检查，并将检查结果认真按项填入检查排版和检查记录中。
⑵测量排版填写:
①瓦斯浓度，②，抽放负压，③测定时间，④抽放量，⑤瓦斯管内外温度，⑥检查人员姓名。
要求每旬检查填写一次。
㈡抽放钻孔的安全措施
⑴边钻进边抽放瓦斯
⑵井下机电抽放设备必须是防爆型
⑶钻孔施工中配备专职瓦斯检查员或设有瓦斯警报器，瓦斯断电仪配备隔离式自救器。
一旦瓦斯超限，立即停电处理，将瓦斯浓度恢复正常后，再重新开钻。
⑷打钻使用的工具必须用铜制造，预防发生火花、引燃瓦斯。
⑸钻工应防止机械绞伤。
⑹钻机转动机件的防护装置及保护外罩必须完整无缺。
⑺开动钻机前必须做好准备工作，分工要明确。
2、管路措施
⑴瓦斯管路须涂防腐剂以防锈蚀。
⑵管路底部应垫木垫，垫起高度不低于300mm，以防底鼓损坏管路。
⑶主要运输巷道中瓦斯管路架设高度不得低于1.8m，以免被砸损坏。
⑷管路需进行气密性检查以免漏气。
3、斜井管路必须采取防滑措施，倾斜巷道中的瓦斯管路，必须用卡子固定在巷道的支护上，以免下滑损坏。
4、地面管路应根据气温情况采取防冻措施，如:
将管路刷保温漆、包裹隔热石棉及涂刷保温沥青等。
五、检测与监测监控系统
1、检测仪器仪表的配备
管道流量测量仪器有:
孔板流量计或窝街流量计、瓦斯抽放管道参数测定仪等。
2、抽放管路压力测定仪器有:
U型管压差计、单管汞柱压差计、气压计等。
3、瓦斯浓度检测仪器有:
光学瓦斯鉴定器。
4、监测分站
在瓦斯抽放泵房内设置一个监测中型分站。
5、传感器设置
在泵房内设置管道瓦斯传感器1台，管道温度传感器1台，管道负压传感器1台，管道流量传感器1台、抽放泵开停传感器4台。
抽放站室内设低浓度甲烷传感器参数见表1:
表1
甲烷传感器设置地点
报警浓度
断电浓度
复电浓度
断电范围
瓦斯抽放泵房
≧0.5％
≧1.0％
﹤0.5％
泵房内全部非本质安全型电气设备
瓦斯传感器必须垂直悬挂，距泵房屋顶距离不得大于500mm。
6、人工监测系统
在抽放的主管、支管、钻场、管路上设孔板流量计或窝街流量计，瓦斯抽放管道参数测定仪，对抽放管道的抽放负压、瓦斯浓度、抽放流量进行检测。
由值班人员对抽放泵运行的电机温度、轴承温度、泵的供水情况，进出水温度、水池水位及泵房周围的烟火、易燃物等隐患进行监测，发现问题应及时向矿调度室报告并采取措施进行处理。
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