11033采面瓦斯治理方案.docx
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11033采面瓦斯治理方案
11033回采工作面瓦斯治理方案
前言
对于瓦斯矿井而言，瓦斯是矿井最大的灾害与安全隐患，瓦斯治理程度直接关系到生产与安全；为了让11033采面在回采过程中不受瓦斯的制约，现对11033采面的瓦斯治理作如下设计：
一、概述:
11033工作面为中岭公司一井11采区回采工作面，该面位于中岭公司11采区东翼+1707——+1769m水平之间，工作面走向长270米，倾斜长190米。
平均煤厚1.7米，储量13万吨，该面采用走向长壁后退式开采，全垮落法管理顶板，采煤工艺为综合机械化采煤。
根据重庆煤科院中岭瓦斯参数测定报告,一井3#煤层瓦斯含量12.49m3/t,该层煤尘无爆炸危险性,属不易自燃煤层。
二、瓦斯涌出量预计
（二）公式计算法预计
根据煤炭工业出版社2000年8月出版的《煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册》（主编：
于不凡）中的有关公式及中岭井田地质报告中+1675水平各煤层瓦斯含量进行计算。
1、开采煤层（包括围岩）瓦斯涌出量计算
（1）薄及中厚煤层不分层开采时，瓦斯涌出量按下式计算：
1、本煤层瓦斯涌出量
q2-1=K1×K2×K3×m×（X－XC）/m0
=1.2×（1/0.8）×1×1.7×（12.74－4.75）/1.7
=1.2×1.25×1×1.7×4.7
=11.98m3/t
式中：
q2—1——开采煤层的瓦斯涌出量：
m3/t
K1——围岩瓦斯涌出系数：
11033采面采用全部垮落法管理顶板，取K1=1.2
K2——工作面丢煤瓦斯涌出系数：
为工作面回采率的倒数，取工作面回采率=0.8
K3——采用长壁后退式回采时，上部相邻工作面11013工作面已采，则K3=1；
m——煤层厚度：
取m=1.7米
mo——煤层开采厚度：
取mo=1.7米
X——煤层原始瓦斯含量：
m3/t，参照重庆煤科院的〈中岭公司瓦斯基本参数测定及突出危险性评价〉取在1794米的标高上X=11.25m3/t。
根据11033切眼的标高位置1769米、12采区3号煤层的瓦斯含量梯度3.38m3/（t、100米）计算11033切眼的煤层原始瓦斯含量：
X=11.25＋（1794－1750）×3.38/100
=11.25＋1.49
=12.74m3/t
XC——煤层瓦斯残存量：
m3/t，根据《安全专篇》，参照《煤矿瓦斯治理设计及利用手册》表1—6—1，取XC/=5.5m3/t.燃
则：
XC=（100－AH2O－A灰）/100×XC/
=（100－1.07－12.51）/100×5.5
=4.75m3/t
式中：
AH2O——煤的水分
A灰——煤的灰分
因1#层已进行回采，在回采11013工作面时，3#煤层涌入1#层的瓦斯相对量为：
3.01m3/t。
故11033工作面本煤层的相对瓦斯涌出量为11.98-3.01=8.97m3/t。
2、回采工作面邻近层瓦斯涌出量计算
回采工作面邻近层瓦斯涌出量可按下式计算：
q2-2=K围q0+q1+q上+q下
q2-2——邻近层的瓦斯涌出量，m3/t
K围——围岩瓦斯涌出系数一般取1.2
q0——采出煤中的瓦斯涌出量，m3/t
q0=W含-W残
式中：
W含——邻近层瓦斯含量，m3/t
W残——邻近层的残存瓦斯量，m3/t，无烟煤：
6-10m3/t
q1——开采层由于回采率不高而产生的附加瓦斯涌出量,m3/t
q1=b*（C/100-C）*W含
式中：
b——考虑丢失在井下煤中瓦斯涌出程度系数，
取0.6-0.8
C——丢煤百分率，%
q上——顶板邻近层及不可采夹层泄出的瓦斯量，m3/t
q下——底板邻近层及不可采夹层泄出的瓦斯量，m3/t
q上=L0/（L0-∑h）*[b上*（m上/m）*（W含-W残）]
q下=L0/（L0-∑h）*[b下*（m下/m）*（W含-W残）]
L0——阶段倾斜长度，米
∑h——阶段煤柱总长度，米
m上——上部邻近层的厚度，米
m下——下部邻近层的厚度，米
m——开采层的可采厚度，米
因11033工作面上邻近层为1#煤层11013工作面回采结束，倾斜长有140米已进行解放，故邻近层瓦斯涌出不计算已解放的瓦斯涌出量。
经计算，11033工作面邻近层的相对瓦斯涌出量为29.45m3/t。
根据瓦斯地质报告,5#层取与4#层相同值。
3、回采工作面的相对瓦斯涌出量为：
q2=q2-1+q2-2
=8.97+29.45
=38.42m³/t；
式中q2——回采工作面的相对瓦斯涌出量，m³/t；
q2-1——开采煤层（包括围岩）的相对瓦斯涌出量，m³/t；
q2-2——回采工作面邻近层的相对瓦斯涌出量，m³/t；
经计算，11033工作面的相对瓦斯涌出量为38.42m3/t。
4、回采工作面的绝对瓦斯涌出量为：
Q=qB*日产量/（1440*开机率）+qL*日产量/1440
式中Q——回采工作面的绝对瓦斯涌出量m3/min；
qB——工作面本煤层相对瓦斯涌出量，m3/t；
qL——工作面邻近层相对瓦斯涌出量，m3/t；
在回采工作面的绝对瓦斯涌出量预计的计算公式中采用了开机率进行修正，根据生产统计，开机率一般在60%左右,日产量在1600吨左右；
经计算，11033工作面在日产1600吨时绝对瓦斯涌出量为49.33m3/min。
5、瓦斯涌出来源分析
瓦斯涌出来源分析表
煤
层
煤层平均
厚度
与3#层垂直距离
瓦斯含量（m3/t）
预计相对瓦斯涌出量（m3/t）
预计绝对涌出量
（m3/min）
占涌出量百分比（%）
备
注
1
1.49
29.16
17.92
0.34
1
2
1.04
16.86
15.36
6.11
18
3
2.1
12.79
11.51
33.98
4
1.89
15.18
9.51
2.28
6.73
6
1.29
17.61
12.96
5.11
15.08
7
0.81
23.79
11
1.94
5.74
8
1.37
27.44
9.75
1.72
5.09
9
1.77
41.96
12.83
4.78
14.11
10
0.93
53.5
8.25
0.09
0.28
合计
38.08
49.33
100
来源分析：
通过上述计算分析，该回采工作面在回采期间的瓦斯涌出多来源于邻近层，其比例达66.02%，本煤层瓦斯涌出占33.98%，一般情况下，邻近层的瓦斯主要通过采动卸压裂隙经工作面采空区涌出。
三、瓦斯治理
根据工作面瓦斯涌出来源特点分析，结合该区域煤层赋存状况、采掘布置、开采顺序及地质条件等综合考虑，设计本面瓦斯治理方案如下：
一）通风
1、11033工作面系统的通风方式
根据11033井巷布置情况，决定11033工作面的通风系统采用“U”型通风方式，即11033运输顺槽进风、11033回风顺槽回风的通风方式（见通风系统图）
2、各处配风量的计算
（1）11033工作面的配风量
以工作面的宽度、支架横断面、采高作为计算依据，计算工作面的通风断面。
F=L×H-f
=5.4×1.7-2
=7.18m2
式中:
F—通风断面
L—工作面宽度
H—工作面采高
f—支架横断面
按照《煤矿安全规程》第101条规定，工作面最高允许风速为4m/s，按3m/s计算，则可配风量为：
Q=S×V=7.18×3=21.54m3/s=1292m3/min
（2）11033回风顺槽的风量校核：
V=Q/F=1292/9.4=137.45m3/min=2.29m/s<4m/s
满足《规程》要求。
3、风排瓦斯能力计算：
根据11033回风顺槽的配风量，按照水矿集团公司规定规定：
采煤工作面回风的最大允许瓦斯浓度为0.9%，则该面风排瓦斯量为：
q排=Q×0.9%÷K
=1292×0.009÷1.3
=8.94m3/min
二）瓦斯抽放
12采区现有2台2BEC42型瓦斯抽放泵、3台ELMO-FZBE3420-2BY4型瓦斯抽放泵，采区抽放系统分为两套：
①低负压系统：
由两台ELMO-FZBE3420-2BY4型瓦斯抽放泵配合25寸主管路组成，泵的额定流量均为200m3/min，运转效率为65%，实际流量在260m3/min左右，目前负责11081回风顺槽密闭抽放及12013工作面上隅角采空区的瓦斯抽放；②高负压系统：
由一台2BEC42型瓦斯抽放泵配合18寸主管路组成，泵的额定流量为120m3/min，运转效率为54%，一台运转一台备用，实际流量在65m3/min左右，主要负责12013运输、回风顺槽、11033运输、回风顺槽（反）的本煤层抽放和124回风石门、124底板瓦斯抽放巷的穿层抽放。
即：
Q抽=Q总-Q排
=49.33-8.94
=40.39m3/min
参照11013工作面的瓦斯抽放效果分析，预计11033的低负压瓦斯抽放量约占总抽放量的60%。
即：
Q低=Q抽×60%
=40.39×60%
=24.23m3/min
Q高=Q抽×40%
=40.39×40%
=16.16m3/min
2、抽放管路的计算及选择：
①低负压系统：
瓦斯抽放管路计算：
D=0.1457×（Q/V）0.5
=0.1457×（110.14/20）0.5
=0.3419m
式中：
D—瓦斯抽放管的内径
Q—瓦斯抽放管的流量，因11033工作面已开采过保护层，根据11081工作面、11082工作面在生产期间的低负压瓦斯抽放，预计11033工作面低负压抽放浓度为22%，即：
Q=Q低÷22%=24.23m3/min÷22%=110.14m3/min
V—管内流速，取20m/s
根据以上计算：
选择11033的低负压回风顺槽的瓦斯抽放管为14寸管，其内径为14×25=350mm。
②高负压系统：
D=0.1457×（Q/V）0.5
=0.1457×（57.44/20）0.5
=0.2469m
式中：
D—瓦斯抽放管的内径
Q—瓦斯抽放管的流量。
因11033工作面已开采过保护层，根据11081工作面、11082工作面在生产期间的高负压瓦斯抽放，预计11033工作面高负压抽放浓度为18%。
因11033工作面在掘进期间，已进行本煤层瓦斯抽放，抽放量为5.82m3/min。
故
Q高=16.16-5.82=10.34m3/min。
即；
Q=Q高÷18%=10.34m3/min÷18%=57.44m3/min
V—管内流速，取V=20m/s
根据以上计算：
选择11033的高负压瓦斯抽放管为10寸管，其内径为10×25=250mm。
3、根据瓦斯来源分析，结合矿井的巷道布置、瓦斯基础参数等因素，选用下列抽放方式：
（1）本煤层瓦斯抽放（高负压）：
在11033运输顺槽、回风顺槽掘进期间，已在运输顺槽施工了138个、回风顺槽施工了94个本煤层钻孔。
回采时继续在运输顺槽和回风顺槽每隔3米各施工一个本煤层抽放钻孔，采用ZYG—150及ZDY—1200S全液压钻机向3#煤层施工，设计钻孔深度为90—120米，孔径为75mm。
每施工完一个本煤层钻孔后，必须及时进行封孔，封孔长度为8m，并连管抽放。
采用泥浆泵和1寸的铁管进行封孔。
（2）采空区埋管抽放（低负压）：
在11033回风顺槽内安设抽放主管，抽放主管前端埋入采空区，抽出采空区瓦斯。
另外，主管路上每隔50米安设一个三通，三通上加闸阀，闸阀上连接一根10寸迈步管，迈步管接入高位“T”型窝抽放采空区瓦斯。
4、抽放率计算：
N=40.39÷49.33×100%
=81.88%
四、治理效果预计
回采时工作面回风流中的瓦斯浓度：
CH4=q排÷Q×100%
=8.94÷1292×100%
=0.69%
通过本设计的实施，工作面瓦斯抽放率可达81.88%，工作面在回采过程中风排瓦斯量大大降低，工作面回风流中瓦斯浓度预计在0.69%左右。
若11033工作面高、低负压抽放浓度未达到本方案的要求时，工作面回风流中瓦斯浓度将超过有关规定，所以必须采取以下措施：
1、瓦斯管必须按要求进行吊高或垫高，离底板高度不得低于300mm。
2、当出现瓦斯管积水时，必须及时进行放水，保证瓦斯抽放负压。
3、通风工区测流工必须每天对11033工作面高、低负压瓦斯抽放的各项参数进行测定，发现抽放负压达不到要求，必须及时进行调整，保证抽放负压。
4、通风工区、安检站，地测队对施工的本煤层抽放钻孔进行监督，其方位、倾角严格按设计施工，且孔深不得低于设计孔深的80%，否则视为废孔，必须重新补打钻孔。
5、对施工好的本煤层抽放钻孔，用压风导入法进行试漏气，发现有漏气现象的，重新进行封堵，保证抽放浓度。
6、对本煤层抽放连接胶管要加大检查力度，一旦发现连接胶管有打折现象时，必须及时进行处理。
7、对抽放浓度低的钻孔（低于5%），要及时甩掉，保证抽放浓度。
8、通风工区测流工每周对12采区高、低负压抽放系统进行全面检查，发现问题，必须及时进行处理，保证抽放系统正常运行。
通过采取了以上措施，可确保抽放效果，达到了瓦斯治理的目的。
五、回采期间安全管理措施
1、在工作面回采期间，若因故瓦斯抽放系统停止运转，工作面涌出瓦斯将全部依靠风排，在此状态下，根据工作面的配风设计，11033回风顺槽的瓦斯浓度将超过0.9%，超过水矿集团公司的相关规定。
为此，必须加强瓦斯抽放泵的管理，一旦出现停泵，11033工作面必须停电撤人，待采取有效措施进行处理，系统恢复正常运转，工作面瓦斯浓度降到《规程》规定值以下后，方可恢复生产。
2、加强对11033工作面、回风、上隅角的瓦斯管理，当11033工作面、回风顺槽的瓦斯浓度达到0.9%，上隅角达到1.4%时，必须立即切断电源，采取措施进行处理。
3、按规定加强11033工作面及相关地点的通风系统进行检查、测定。
发现问题及时汇报处理，确保风量分配合理，回采安全。
4、按规定派木工对井下的通风设施进行检查维护，发现隐患及时处理，确保通风系统稳定、可靠。
5、11033工作面回采期间，通风工区每班派2名瓦检员加强瓦斯检查,其中:
一名负责工作面上段20米及11033回风顺槽的瓦斯检查,另外一名瓦检员负责工作面上段20米以下至运输顺槽,并负责跟机检查.严禁空班、漏班、误检及漏检.杜绝瓦斯超限作业.且瓦检员不得进入机道内检查瓦斯，必须用长胶皮管进行检查。
当煤机附近20米范围内风流中的瓦斯浓度达1%时，必须立即停止工作、撤出人员、切断电源、查明原因、进行处理。
6、通风工区值班员要随时注意采面瓦斯变化情况,发现问题及时处理并汇报值班干部与区长。
7、加强对监控室的管理，监控室必须随时注意瓦斯的显示情况，发现异常及时向通风调度与值班领导汇报。
8、通风工区值班领导必须将瓦检员检查的瓦斯浓度与监控室显示的瓦斯浓度进行比较分析，发现问题及时采取相应的措施进行处理。
9、因瓦斯浓度超限而切断电源的电气设备，都必须在瓦斯浓度降到规定值以下时，方可恢复送电，严禁瓦斯超限强行送电。
10、瓦检员必须做到：
A、现场交接班，交接班时必须将当班的通风、瓦斯及其它有关情况交接清楚，并相互签字。
B、无空班漏检、假检、无虚报瓦斯，做到瓦检员手册、记录牌板、台帐“三对口”。
C、严格执行“一班五汇报”制度，班中发现隐患时必须及时汇报。
D、随时掌握瓦斯变化情况，发现异常及时处理并汇报。
11、瓦斯超限时，撤人设岗工作由施工单位当班负责人、安检员与瓦检员共同负责。
当上隅角及回风顺槽内的瓦斯超过规定时，工作面人员撤到50#架以下，由安检员及当班负责人负责，安检员在该处设置警戒，严禁人员进入50#架以上；回风顺槽内的人员撤到123运输石门，由瓦检员负责，并在该处设置警戒，严禁人员进入11033回风顺槽。
13、施工隔离墙管理规定
（1）由综采一工区负责备足施工隔离墙所用的编织袋和黄泥。
（2）施工隔离墙必须先向通风值班室和调度室汇报，由矿调度通知综采一工区，切断11033工作面及回风巷的所有非本质安全型电源后，方可开始施工隔离墙。
（3）隔离墙由综采一工区负责施工，隔离墙施工长度根据现场瓦斯情况而定，通风工区瓦检员和安检站安检员进行监督。
（4）施工隔离墙时，必须先洒水浇湿，隔离墙施工顺序为由里向外进行施工，施工好第一层后，再洒水浇湿施工第二层。
（5）施工隔离墙时，矸石带必须交错搭接，一层紧挨一层，中间不得留有空隙，隔离墙与帮、顶搭接严实，高顶空隙处严禁用空编制袋封堵，必须用黄泥充填；用黄泥勾缝封堵严实，必须保证隔离墙施工质量。
（6）施工隔离墙时，严禁将铁件打在隔离墙内，且隔离墙沿后位方向倾斜，不得向架子方向倾斜，防止拉架子时拐倒隔离墙。
（7）施工隔离墙时必须有弧度，严禁出现直角拐弯，具体施工方法视现场情况而定。
（8）隔离墙施工周期为：
每移一次液压支架施工一道隔离墙。
（9）施工隔离墙期间，瓦检员必须挂好上隅角处风幛和T4瓦斯传感器，瓦检员加强回风顺槽及施工范围内的瓦斯检查工作，严禁瓦斯超限作业。
（10）施工隔离墙期间，安排一名瓦检员负责上隅角的瓦斯管理和风幛管理，另一名瓦检员做好其它地点的瓦斯巡回检查工作，现场瓦检员必须管理好工作面上隅角的风幛，严禁其他人员无故撤除风幛。
（11）隔离墙施工人员和瓦斯超限时各地点设岗人员，由当班瓦检员及安检员负责；
（12）施工隔离墙及处理高顶瓦斯时，无关人员严禁在现场逗留，并严禁移动、解除或损坏风幛。
（13）上隅角施工隔离墙时，必须严格按上述施工隔离墙的规定执行，否则不准施工。
（14）施工隔离墙结束，瓦检员必须及时向公司调度和通风工区汇报。
（15）施工隔离墙时，工作面上不允许生产，严禁隔离墙施工与煤机割煤平行作业。
14、由通风工区按规定安设4台瓦斯传感器:
①、T1设置在回风顺槽距工作面煤壁退回5米的顶板下300mm处,其报警值≥0.9%,断电值≥1.2%,复电值＜0.9%.断电范围为工作面及回风顺槽内的全部非本安型电器设备.
②、T2设置在11033回风顺槽与11033边切眼交叉口往东10——15米的回风顺槽的顶板下300mm处,其报警值≥0.9%,断电值≥0.9%,复电值＜0.9%.断电范围为工作面及回风巷内全部非本安型电气设备.
③、T3设置在距工作面下出口往外20米的运输顺槽内,其报警值≥0.5%，断电值≥0.5%，复电值＜0.5%。
断电范围为运输顺槽内的全部非本安型电气设备。
④、T4设置在上隅角,其报警值≥1.0%,断电值≥1.4%,复电值＜1.0%.断电范围为工作面及回风巷内的全部非本安型电气设备。
15、每天派监测工加强对瓦斯传感器的检查，调校。
确保灵敏可靠，数据返回准确。
16、在11033工作面回采前，施工单位必须制定《11033回采作业规程》，由矿总工程师主持会审后下发执行。
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