7413运输巷掘进瓦斯抽放设计解析.docx

7413运输巷掘进瓦斯抽放设计解析.docx

《7413运输巷掘进瓦斯抽放设计解析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《7413运输巷掘进瓦斯抽放设计解析.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

7413运输巷掘进瓦斯抽放设计解析

兴文县黄家沟煤业有限责任公司

7413轨道运输巷瓦斯抽放设计

编制时间：

二〇一四年四月

参加编审人员

编审

姓名

职务

签字

审

查

人

员

李勇

业主、总经理

何泽奎

矿长

罗金才

常务矿长

袁仁启

总工程师

周光友

副总工程师

陈永强

副总工程师

李俊

机运副矿长

杨润书

安全副矿长

宋显明

生产副矿长

编制

苟宇

地测科长

会

审

意

见

学习培训签到表

姓名

签字

姓名

签字

姓名

签字

7413轨道运输巷瓦斯抽放设计

1.工作面概况

1、7413轨道运输巷工作面位于矿井的南边，标高位于+740水平，布置在B4煤层中，为半煤岩巷，走向从往东。

该工作面以西是首采区回风上山，上为7411工作面采区，下为矿井未开采资源。

2、地质构造：

该工作面布置的530m范围内无断层、褶皱等地质构造，但据地质资料查得东边界外有一条44-45号勘探线正断层。

3．采区内地震烈度为VI度。

4．煤岩层结构特征

（1）、煤层：

本井田煤系地层属二叠系上统龙潭组二加三段，其厚度为0.97m～1.4m，平均厚度为1.19m；倾角平均12°；煤层埋深290～299m。

（2）、煤层间距：

B4—B3煤层平均间距2.75m。

（3）、顶地板岩性特征

顶板：

B4煤层为深灰、灰黑色炭质泥岩，含动物化石，间接顶板为砂质泥岩或粉砂岩；

底板：

底板为深灰色粘土岩或泥岩，含深灰色隐晶质肾状菱铁矿。

（4）、煤层厚度：

B4煤层厚度一般为0.97m～1.4m，平均厚度1.19m。

2.瓦斯来源和自燃发火情况

1．瓦斯、煤尘及煤的自然发火情况

（1）、瓦斯：

2009年矿井瓦斯等级鉴定结果为绝对瓦斯涌出量1.84m3／min，相对瓦斯涌出量16.66m3／t，属高瓦斯矿井；工作面煤层绝对瓦斯涌出量0.59m3／min。

（2）、煤尘爆炸性：

B4煤层无火焰长度，无爆炸性。

（3）、自燃发火倾向：

B4煤层属自燃煤层。

瓦斯来源

7413工作面的主要瓦斯来源于B4煤层瓦斯、B3煤层施放出来的瓦斯，以及一定数量的围岩瓦斯。

3.抽放瓦斯方法的选择

工作面采取的瓦斯防治措施是掘前预抽。

掘前预抽采用顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯，工作面煤层在1.19米以上时，每掘进40米按设计施工一次区域防突措施。

执行煤巷掘进工作面区域防突措施时，选用ZY-650液压钻机，钻头孔径Φ65mm，钻杆直径Φ65mm。

在地质构造破坏带或煤层赋存条件急剧变化不能按措施要求实施时，必须至少施工三个超前距不小于20m的超前钻孔。

生产科根据现场情况提供钻孔施工设计。

4.钻孔参数及钻孔工艺

1）.钻孔参数（见附图）

a）.钻孔直径

抽采钻孔选用开孔直径为85mm、终孔直径为65mm的钻孔。

b）.钻孔长度及间距

钻孔长度根据抽采方法及工作面长度确定，钻孔长度及间距确定见各抽采方法示意图。

生产中要对不同钻孔间距的抽采效果进行测试、统计，比较确定更加合理的钻孔间距。

c）.抽采浓度

设计该采区的瓦斯抽采浓度为30%。

d）.抽采负压

按其它矿井瓦斯抽采经验，采面预抽钻孔负压为13～18Kpa左右。

e）.瓦斯抽采率

根据矿井治理瓦斯需要和相关规定，矿井瓦斯抽采率不低于30%。

2）.钻进工艺

设计采用ZY-650型全液压钻机，配Φ42mm钻杆，风压排粉，孔口压力水防尘，无岩芯钻进工艺。

a）.钻机

在满足钻孔施工要求前提下，为方便采购及维修，由选用ZY-650型全液压钻机两台，其中一台备用。

ZY-650型全液压钻机，具有钻进能力大、操作简单、稳定可靠、体积小、适应性好、寿命长、移动方便、钻杆刚度大强度高等特点。

主要技术参数如下：

最大钻进深度150m

开孔直径87/115mm

终孔直径65/75

钻杆直径42/50mm

钻孔倾角-90～+90°

额定输出转速≥95r/min

额定输出转距≥620N·m

给进力50KN

起拔力30KN

正常进给速度0～1.5m/min

给进行程850mm

锚固力2×80KN

电机功率15KW

适应煤岩坚固性系数f≤8

主机外形尺寸2.107×0.38×0.35m

整机重量（不含钻杆）1200kg

钻进指标：

根据《煤矿瓦斯抽采管理规范》，钻机台月效率为：

岩石f=6～8，不小于1200m/月·台

岩石f<6（包括煤），不小于1600m/月·台

b）.钻杆

钻杆是将钻机的能力传递给岩芯管和钻头，并将风引入孔底的装置。

钻杆在运动中受扭力、压力的综合作用，所以钻杆需要较好材质，一般要求抗裂强度为55～65kg/mm2，延伸率不小于12%的无缝钢管制成。

本矿选用Φ42mm钻杆。

c）.钻头

一般按煤岩层的硬度和是否采取岩芯的不同，选用不同类型的钻头。

取芯的有平底形、阶梯形；不取芯有圆弧支柱形、阶梯（锥型）形、三翼刮刀形、内凹三翼刮刀形。

筒状钻头一般在开孔时用，其孔形光滑、平整便于封孔。

d）.岩芯管

岩芯管一般用于取岩芯和起导向作用。

岩芯管一端用正旋螺纹与钻头连接，另一端用异径接头与钻杆连接。

岩芯管螺纹连接处极易磨损，因而异径接头外圆直径、钻头直径应大于岩芯管1～2mm，并随时观察，发现磨损严重及时更换。

e）.打捞工具

打捞工具是用于钻进过程中出现断杆现象时从钻孔中取出钻头、钻杆的专用工具，也是钻孔施工过程中的必备工具。

3）.封孔

a）.检查封孔泵是否完好，封孔所需用的工具，配件等是否带全；

b）.检查抽采钻孔所需的抽采管是否齐全，长度是否达到要求（DN25mm，每根长度9m）；

c）.根据井下钻孔的封孔深度，计算所需要的水泥量，按照水：

水泥：

石膏：

=1：

0.6：

0.12：

石膏的膨胀系数大于0.02%（重量比）配制浆液。

d）.采用直接将井下装水泥的编制袋缠绕在抽采管上，送入钻孔内封住孔口，其做法如下：

——将抽采管的一端与注浆管摆放在一起，其重叠处约30cm左右；

——准备编制袋；

——将袋子开口端向孔口处，将抽采管与注浆管缠绕；

——用麻绳或麻线等，将抽采管、注浆管及编制袋捆紧；

——送入孔内，并保证封孔严实不漏浆；

——按泵的操作规程，开动泵搅拌水泥浆，均匀后并开始注浆，水泥浆先将编制袋胀大，并封住钻孔，继续注浆直到注完为止，注浆时，孔口可能会漏一些浆，但不会影响整个封孔质量；注完后即可直接将注浆胶管拔出。

e）.按以上方法进行下一个孔的注浆封孔

f）.当钻孔为负倾角时，在封孔段必须设置防止水泥浆流入孔底的措施。

g）.所有要封的钻孔封完后，要将封孔泵清洗干净。

综合以上封孔方法的特点，根据钻孔孔口段煤（岩）性质、裂隙发育程度及孔口负压等情况，结合其它矿井的封孔经验，钻孔封孔方法确定为水泥注浆泵封孔，封孔设备为矿用型注浆封孔泵。

5.钻孔与管路的连接

钻孔与抽采瓦斯管连接时，设置孔板流量计、气压计、观测嘴、阀门及放水器。

封孔装置与抽采管路之间用Φ32mm高压胶管将抽采钻孔导管与钻场汇流管相联结，并用8号圆丝将两端扎紧，做到密闭不漏气，高压胶管不能拐120°以下的急弯；汇流管与钻场瓦斯管连接，再于巷道中的瓦斯抽采支管连接。

6.钻孔工程量

根据矿井实际情况，B4煤层运输巷掘进头布置顺层钻孔12个，预计长度780米。

7.管路及附属装置

1）.管路联接

管路联接是瓦斯抽采管网系统中重要环节，是系统中主要漏气点。

法兰联接较焊接具有安装、拆卸方便、安全可靠等优点而广泛应用。

本设计选用法兰联接管路。

法兰盘在瓦斯管道的两端，井下管路联接时两管路法兰盘间加橡胶密封圈，用螺栓紧固。

管路敷设及安装要符合下列要求：

a）.抽采管路通过的巷道曲线段少、距离短。

采用无缝钢管瓦斯管道必须进行防腐处理，外部涂红色以示区别。

b）.抽采管路设于主要运输巷内，在人行道侧其架设高度不应小于1.8m，并固定在巷道壁上，与巷道壁的距离应满足检修要求；抽采瓦斯管件的外缘距巷道壁不宜小于0.1m。

c）.主管、干管及其与钻场连接处应装设瓦斯计量装置。

d）.抽采钻场、门框架、低洼、温度突变处及沿管路适当距离（间距一般为200m～300m，最大不超过500m），应设置放水器。

e）.在抽采管路的适当部位应设置除渣装置和测压装置。

f）.抽采管路分岔处应设置控制阀门，阀门规格应与安装地点的管径相匹配。

g）.主管上的阀门应设置在井下主要分支点，确保每点进行撤安管路时，不影响其它区域的正常抽采，并便于人员操作。

h）.抽采管路应根据巷道保持一定的坡度，一般不小于3‰的流水坡度。

i）.凡遇跨越有运输任务的巷道时，抽采管路安装设置门框架；门框架设置要求以不影响行车、行人为准。

j）.管路要托挂或垫起，吊挂要平直，拐弯处设弯头，不拐急弯。

管子的接头接口要拧紧，用法兰盘连接的管子必须加垫圈，做到不漏气、不漏水。

k）.在倾斜和水平巷道中安设管路时，必须先安管子托，管托间距不大于10m，并把接好的管子用卡子或8～10号铁丝卡在或绑在预先打好的管子托架上。

l）.在有电缆的巷道内铺设管路时，应铺设在电缆的另一侧，严禁瓦斯管路与电缆同侧吊挂。

m）.新安装或更换的管路要进行漏气和漏水实验，凡漏气和漏水的不能使用。

拆除或更换瓦斯管路时，必须把计划拆除的管路与在使用的管路用闸阀或闸门隔开，瓦斯管路内的瓦斯排除后放可动工拆除。

2）.钻孔与管路的连接装置

瓦斯管路的连接装置，包括管路弯头、自动放水器、孔板流量计和高压胶管等。

封孔管与管路弯头、孔板流量计、止回阀等连接，再通过接头与铠装胶管连接，胶管另一端通过接头与瓦斯管三通上的阀门连接，构成了瓦斯抽采系统的开端。

瓦斯管上连结自动放水器，及时放出积聚的水分。

3）.阀门

在瓦斯抽采管路、钻孔联接装置以及认为需要的地点，都必须设置阀门，用于调节各个抽采区、各个钻孔的抽采量及瓦斯浓度，同时也可以调节、控制和平衡各地点、各管路系统上所需要的压力。

另外，当修理和更换瓦斯管，以及联接或拆接钻孔装置时，可以关闭阀门，切断通路。

阀门型号根据使用地点和管径大小而确定，一般瓦斯抽采管路均选用与管径相适应的法兰式闸阀，钻孔口选用逆止阀防止瓦斯流倒流。

阀门必须是取得“MA”标志，且适用于煤层瓦斯气的阀门。

4）.测压嘴（孔）

测压嘴即测定管路中瓦斯流的压力和瓦斯管路中气体取样的小孔，在管路安装以前，预先焊装上，并检查有无焊渣堵塞和漏气现象。

在瓦斯主管、支管和钻孔联接装置上都应设置。

测压嘴不宜过大过长，一般不超过30mm，其直径大约4～10mm。

平时，可用一头捆扎的细胶管套紧，确保与管外空气隔绝。

5）.管路放水器

在瓦斯抽采时，煤层中部分水分随瓦斯气流被抽出。

管路在敷设中有一定的倾斜角度，管中不断有水流向管路中的低洼处，影响瓦斯流动。

管路中需每200～300m、最长不超过500m的低洼处安设一放水器，及时将管中积水放出。

放水器有人工和自动两种放水器。

为了提高人员效率，选用CWG—FY型负压自动放水器。

该放水器主要技术参数为：

压力范围0～0.09MPa；

放水速度7L/min

外形尺寸300×300×410mm

重量25kg

6）.流量计

在瓦斯管网中的主管、干管和支管上均安装流量计，通过其流量的测定，可以掌握每个瓦斯区域的瓦斯流量情况，反映煤层瓦斯涌出规律和抽采效果。

流量仪表按作用原理划分为面积式流量计、差压式流量计、流速式流量计和容积式流量计。

我国煤矿瓦斯抽采使用最广泛的是节流式变压降法中径距取压的孔板流量计，其原理是当气体通过事先校正过的节流装置（既孔板）时，产生压力降（或压差），测出此压力差既可换算出通过的气体流量。

设计选用孔板流量计进行计量，选用上游侧取压孔距孔板为D，下游侧取压孔距孔板为D/2的标准孔板（其中D代表抽采管直径）。

a、孔板流量计其适用条件

孔板圆孔直径d≥12.5mm

管道直径50≤D≤760mm

直径比0.20≤β=d/D≤0.75

雷诺数1260β2≤Reo≤108

b、使用孔板流量计的管道条件和安装要求

（a）孔板上游侧的测量管长度为10D，下游侧的长度为4D；

（b）测量管内表面应清洁，无凹陷和沉淀物，其相对粗糙度K/D应少于或等于0.001；

（c）孔板上、下游所需直管长度不得小于相应的最小值；

（d）测量管长度之外的直管段内表面的相对粗糙度K/D小于或等于0.001，但也允许使用相对粗糙度更高一些的管子；

（e）在测量管中安装孔板时，开孔轴线与测量管轴线同轴，孔板上游侧端面与管道轴线垂直，垂直度小于±1%。

（f）测压计

测压计须选用负压测压计。

YPF-150型防腐膜片压力表：

测量范围-0.1～0.06MPa

精确度等级2.5

外形尺寸150×258mm

7）.瓦斯取样器

当抽采管路负压大于13KPa时，常用的皮球就不能取出瓦斯气样。

设计选用FW-2型高负压瓦斯采样器。

该瓦斯采样器与孔板流量计配合使用采取瓦斯样。

该取样器取气负压范围为0～85KPa，质量为1.3kg。

测定管路压力和瓦斯浓度须在同一位置。

一般测定位置为钻孔口附近、管路汇流处、管路分流处、主管始末处及其它必要处。

8.安全措施

1.管网系统安全防范措施

1）.严格定期巡视、检测制度。

瓦斯抽采过程中，井上、下安全隐患随时可能产生，如管路漏气堵塞积水、钻孔失效、抽空、主管瓦斯浓度降低、采空区煤炭自燃、安全监测或管路附件失效等。

生产中要制订定期巡查、检测、检修制度，并严格执行，做好记录。

2）.配置瓦斯抽采系统安全监测监控系统，对抽采系统实时监控，及时发现安全隐患。

3）.及时更新矿井生产系统及抽采系统各种图纸，认真归档、分析瓦斯抽采各种文字记录。

4）.配备安全检察员，作好安全监督工作。

5）.管路安全防范措施

（a）防腐措施。

管路选材要充分考虑环境对管路的腐蚀作用，金属材质须做防腐处理，并定期刷防腐漆；其它材质必须符合煤矿用产品防腐要求。

（b）刷警示漆。

由于瓦斯管路危险性大，根据《煤矿瓦斯抽采管理规范》，瓦斯管路必须涂成红色，以示警示。

其它管路禁止涂成红色。

（c）管路入井前必须做负压检漏实验，合格后方可使用。

正常抽采管路要定期进行气密性检查。

（d）管路安装要有防底鼓、防碰撞、防滑措施，管路安装的安全间隙、坡度等要符合相关规程、规范要求。

（e）管网附件要按规范要求设置，并保证其状态良好。

（f）管路必须有可靠的接地装置，防止静电积聚；出地管路设有防雷措施。

（g）瓦斯管路不得与水管、动力电缆、通讯电缆等同侧敷设。

（h）安装瓦斯管路的巷道、沟槽用不燃性材料支护。

（i）管路敷设要曲线段尽量少、尽量避免急弯。

（j）管网系统安设相应的计量、安全等设施。

抽采钻场、管路拐弯、低洼、温度突变处及沿管路适当距离（间距一般为200～300m，根据实际情况可相应调整，但最大不超过500m）设置放水器。

在抽采管路的适当部位应设置除渣装置和测压装置。

抽采管路分岔处设置与管径相匹配的控制阀门。

6）.按规程、规范配足井下防、隔爆设施。

加强矿井防、隔爆工作。

7）.管道接头拧紧，出口阀门关严，管道锈蚀及时更换。

8）.加强顶板检查，及时清理悬煤（矸），搞好顶板锚固，防止垮落，掉煤（矸）砸坏管道。

9）.电缆线及电气设备勿与管道接触，防止带电。

10）.在倾斜巷道中，管路应设防滑卡，其间距可根据巷道坡度确定。

11）.加强井下防灭火工作，禁止井下内因、外因火灾引爆瓦斯。

井下风筒、胶带、电缆等非金属制品，均采用取得“MA”标志并有阻燃和抗静电性能产品。

12）.管路尽量沿回风巷道布置，避免当抽采设备和管路发生故障时，管路内的瓦斯流入采掘工作面及机电硐室内。

2.钻孔（场）施工安全措施

1）.钻孔（场）施工前必须编制《作业规程》，通过安全、生产部门和技术负责人审批合格方准许组织施工，施工过程中要严格按《作业规程》作业。

有煤与瓦斯突出的矿井和地区抽采前必须采取包括突出危险性预测、防治突出措施的效果检验、安全防护措施的综合措施。

2）.每班必须配备相应的安全人员，定时检测瓦斯浓度。

3）.接近突出煤层或地质构造时，进行瓦斯超前探测，确认安全后方可施工。

4）.钻场选择要避开地质构造带，便于钻场维护、利于封孔。

5）.井下钻场设备全部采用煤矿防爆机电设备，并严格配足各种监测和保护设备。

6）.安装瓦斯、电闭琐装置，执行瓦斯超限断电，断电瓦斯浓度为1.0%。

7）.各工作地点悬挂瓦斯抽采安全技术措施、作业规程及事故自救和井下避灾路线图，各巷道交叉点显眼处设置逃生方向牌。

8）.加强矿井通风工作，保证通风设备状态良好、通风系统合理、各工作点瓦斯浓度不高于1.0%。

9）.各工作点按规定配备消防器材。

3.安全管理制度

1）.各岗位工种必须根据相关规定进行岗位技能岗前培训和再培训，所有人员必须进行瓦斯的物理特性、事故危险性、防范措施、危害自救等相关知识培训。

2）.每次班前会议上必须强调相关安全事项，使每个职工在岗位上时刻警惕工作环境内安全隐患。

3）.建立瓦斯抽采及安全防范工作奖惩制度，并严格执行。

4）.制订事故应急预案，并按计划演练和调整，事故时可把损失降到最低。

5）.加强瓦斯危险性及安全责任宣传工作，使涉及瓦斯采、储、输各生产环节的人员时时刻刻保持安全第一、安全为天的安全理念。

6）.对防突经费和人员予以保证。

7）.加强抽采参数记录及分析、整理工作，做好事故预判、预处理工作。

8）.加强安全监督、检查。

定期组织安监部门对瓦斯抽采工作进行安全检查，定期对安全状况及安全措施进行评审、修改。

掘进工作面钻孔布置图