301工作面瓦斯抽放设计.docx

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301工作面瓦斯抽放设计

演礼煤业2012年度

301工作面瓦斯抽放设计

工作面名称：

301工作面

编制人：

总工程师：

批准日期：

执行日期：

审批意见

通防科：

年月日

生产科：

年月日

安监科：

年月日

机电科：

年月日

通防副总

年月日

总工程师：

年月日

301工作面瓦斯抽放设计

一、301工作面概况

1、301工作面为过F351断层后首采工作面。

走向长950米，倾向长200米，煤厚平均3.67米，可采储量101.1万吨。

工作面为近水平开采，地质结构简单，顶板岩性多为泥岩、粉砂岩，底板岩性多为泥岩及粉砂岩。

该煤层瓦斯含量12.88-13.25m³/min。

2、该工作面采用长臂综合机械化采煤法，顶板管理采用全部垮落法。

3、根据工作面开采方式，工作面采用二进二回的通风系统，

（1）、工作面配风量

经计算：

取工作面排瓦斯涌出量最大配风量Q=20m³/s。

（2）、通风路线

地面→井底车场→3100运输巷→3100联络巷→301工作面→3100回风→总回风巷→地面

301工作面通风系统示意图

4、预计该工作面瓦斯绝对涌出量19.13m3/min、煤层相对瓦斯涌出量13.71m3∕t，采用风排方式解决效果不明显，根据《煤矿安全规程》第145条规定：

必须建立地面永久抽放瓦斯系统或井下临时抽放瓦斯系统。

5、该工作面煤尘无爆炸性。

煤层无自燃倾向性，自燃倾向性Ⅲ级。

二、301工作面瓦斯涌出量预测及抽放预计

（一）301工作面瓦斯涌出量预测

根据矿井初步设计及河南理工大学提交的《演礼煤业瓦斯涌出量预测报告》得知：

1、301工作面相对瓦斯涌出量13.7m3/t、绝对瓦斯涌出量19.13m3/min。

2、301工作面吨煤瓦斯含量为13.25m3/t、工作面煤量为101.1万吨，其瓦斯储量为13395750m3。

3、301工作面预计瓦斯可抽量为9500000m3。

4、预计抽放时间为12个月。

（二）301工作面瓦斯涌出量抽放预计

1、抽放地点：

301工作面

2、301工作面钻孔布置（见抽放图）

3、301工作面抽放参数：

根据阳城矿区千米钻机钻孔资料考察统计,千米钻机抽采一年的平均百米钻孔孔抽放量若按0.06Nｍ³/ｍｉｎ*ｈｍ计算,千米钻机预抽的抽采量为19.8m3/min；经分析确定千米钻机钻孔预抽时间为12月.

600m长钻孔区域预抽效果评价

回采工作面经过长钻孔区域预抽1年后，抽采量为:

19.8x1440x360=10.4Mm3,

区域应抽瓦斯量计算：

式中：

Q—预抽区域煤炭储量；

L1—预抽区域走向长度，m；

L2—钻孔长度，m；

r—煤的真密度，t/m3；

M—煤层厚度，m；

X—抽区域瓦斯含量；

—抽采率；

该区域应预抽瓦斯量为：

400x600x3.67x1.48x14.59x0.5=9.5Mm3,通过计算长钻孔预抽1年后可以满足抽采的要求。

三、瓦斯抽放系统和抽放方法的选择

1、抽放系统

根据矿井实际情况，使用原地面瓦斯抽放泵2BEC40型抽放泵2台（备用1台）。

瓦斯抽放管路系统布置如下：

301钻孔→铠装胶管→3013支管→主管路→地面抽放站→排空

2、抽放方法

根据河南理工大学提交的《演礼煤业瓦斯涌出量预测报告》，煤层瓦斯涌出量中本煤层约占95%，邻近层约占5%，因此设计采用以工作面本层瓦斯抽放瓦斯方法。

工作面瓦斯抽放采用千米钻机预抽本煤层瓦斯的方法，即在工作面未形成前,在采区回风巷布置钻场向采面施工千米钻孔，每个钻场的钻孔控制左右各50米范围，钻孔终孔间距为8米，钻孔长度600米。

四、抽放参数

1、首采面煤层瓦斯含量按河南理工大学提供资料为13.71m3/t，绝对瓦斯涌出量19.13m3/min。

设计对301工作面进行瓦斯预抽，根据《煤矿瓦斯抽采基本指标》（AQ1026-2006）的规定，必须将工作面的采煤工作面前方20m以上范围内煤的可解析瓦斯量降到8m3/t以下。

2、抽放负压

根据周边地区矿井的瓦斯抽放经验，回采工作面预抽的孔口负压为15hPa，抽放能力符合规定；

3、管路选择

根据邻近矿井抽放管径经验，选择φ325钢管进行抽放瓦斯。

五、抽放工程设计

1、抽放钻孔参数确定

钻孔直径

设计回采工作面抽放钻孔直径为φ113mm。

钻孔长度

回采工作面千米钻机钻孔长度为600m。

钻孔间距

设计确定301工作面千米钻机钻孔终孔间距为8m。

（4）封孔

采用聚胺脂封孔。

封孔管采用抗静电的工程塑料管，以利回采时采煤机割煤。

抽采面钻孔封孔长度为8m，

2、抽放钻孔布置

⑴、工作面顺层抽放钻孔布置

根据《煤矿瓦斯抽放规范》（AQ1021-2006）中对煤层钻孔量的要求，设计千米钻机钻孔终孔间距为8m。

钻孔长度设计600米。

巷道夹角为90度，钻孔倾角同煤层走向，钻孔直径113mm。

附图

301工作面抽放钻孔布置示意图

⑵、工作面钻孔施工方式

钻孔施工采用VLD-1000型千米钻机施工，施工开孔点要选择在煤壁完好，无裂隙处开孔，孔口应圆滑，无三角孔、偏空、台阶孔等。

煤层封孔采用聚氨酯封孔，封孔管采用抗静电工程塑料管，长度9米，封孔长度8米。

⑶、抽放管路敷设

①、管路布置及敷设

1、抽采管路应具有良好的气密性、足够的机械强度，并应采取防冻、防腐蚀、防漏气、放砸坏、防静电和雷电等措施。

2、选用金属管材时，在安装前应涂抹防腐蚀剂。

防腐蚀材料可采用经过热处理的沥青、油漆和丹红等。

3、在沿巷道底板敷设管路时，应采用高度0.3m以上的支撑墩，并应保证每节管子下面有两个支撑墩。

4、在敷设倾斜管路时，应采用管卡将管子固定在巷道支架上。

在巷道倾角小于或等于30°时，管卡间距宜采用10~15m。

当沿立井敷设管路时，应将管道固定在罐道梁上或专用管架上。

5、管路宜平直敷设，并宜减少弯头等附属管件，同时宜避免急转弯；管路应保持一定的坡度，其坡度应根据巷道的坡度确定，不宜小于1‰。

6、当管路敷设在运输巷道内时，应将管路牢固的悬挂或架在专用支架上，在人行道侧管路架设高度不应小于1.8m，管件的外缘距巷道壁不宜小于0.1m。

7、敷设的管路应能排除管路中的积水。

8、井下敷设管路，宜采用法兰采或快速接头连接。

法兰采中间应夹有橡胶垫，且垫的厚度不宜小于5mm。

9、新敷设的管路应按规定进行漏气检验。

10、当采用专用管道井敷设管路时，专用管道井的直径应大于管道外形尺寸200mm。

11、管路不得与动力电缆敷设在巷道的同一侧。

抽采系统瓦斯管网敷设路线为：

回采工作面区域预抽钻孔→采区回风巷→回风斜井→地面抽采管路→抽采泵站。

采用2BEC40型抽放瓦斯泵站，通过φ325钢管对301钻孔进行抽放。

采用吊挂或垫墩敷设，主、干管连接方式为法兰连接。

安装完毕后，投入运行前进行气密性试验，必须符合：

压力达到30Kpa，千米漏气量小于3M3/min。

②附属装置

为了便于管路系统负压的调节，掌握各抽放地点瓦斯抽出量、瓦斯浓度的变化情况以及保证管网系统的正常抽放，设计时在各主、干、支管路上已考虑分别安设阀门、流量计和放水器。

A、附属装置及设施安装要求

、主管、干管、钻场及其他必要地点应装设瓦斯量测定装置。

、钻场、管路拐弯、低洼、温度突变处应设置放水器，管路宜每隔200~300m设置一个放水器，最大不应超过500m。

、在管路的适当部位应设置除渣装置和测压装置。

、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。

二、附属装置及设施

1、阀门：

在瓦斯抽采管路（主、支管）上和钻孔的连接处，均需安设阀门，主要用于调节与控制各个独立抽采地点的抽采负压、瓦斯浓度、抽采量等，同时修理和更换瓦斯管时可关闭阀门切断回路。

设计选用的阀门为截止阀。

2、在主、支管以及钻孔连接装置上均应设置测压嘴，以便经常观测抽采管内的压力。

测压孔高度设计为80mm，选用内径6mm的紫铜管，在安装管路之前预先焊上，平时用密封罩罩住或用细胶管套紧捆死，以防漏气。

测压嘴还可作为取气样孔，取出气体进行气体成分分析。

3、计量装置

瓦斯流量是瓦斯抽采工作中的一个重要参数，较准确的测定瓦斯流量才能真实地反映瓦斯抽采效果。

目前瓦斯计量方法的种类很多，应用条件也各不相同。

本设计选用孔板流量计作为计量装备，安装与使用要求如下：

①安装孔板时，孔板的孔口必须与管道同心，其端面与管道轴线垂直，偏心度小于1~2%；

②孔板前（按气流方向，下同）0.5D（管径）和孔板后半部D处预先焊接两个测压嘴，直径6mm，材料为紫铜管；

③安装孔板的管道内壁，在孔板前边D的范围内，不应有凸凹不平、焊缝和垫片等；

④孔板流量计的前端，管道直线段的长度不小于20D，后端的长度不小于10D；

⑤要经常清洗孔板前后的积水和污物，孔板锈蚀要及时更换；

⑥瓦斯抽采量有较大变化时，应根据流量大小更换相应的孔板。

⑦孔板使用1年后，要对孔板进行校正，以减小计量误差。

瓦斯抽采管路计量装置安装详见附图。

4、钻孔连接方式

回采工作面预抽钻孔与抽采管路的连接是利用胶管连接，胶管的一端连接到钻孔封孔管上，另一端与瓦斯抽采管路连接，构成抽采系统。

瓦斯抽采钻孔与抽采管路连接方式详见附图。

采空区抽采的插（埋）管与支管用标准法兰（或管接头）直接对接，但必须安装阀门、孔板流量计和浓度、压差检测口，以观测和调整抽采参数。

埋管抽采采空区瓦斯管路连接方式，详见附图。

5、放水装置

放水装置的种类很多，根据演礼煤业瓦斯抽采实际情况，抽采管路内涌水量小，设计的放水装置主要选用自动放水器，局部地点根据需要可采用人工放水器，自动放水器及人工动放水器原理及安装结构见附图。

6、为防止停泵后管路内积水、瓦斯倒流，在管路的正压端与负压端应设置止回阀。

7、泵站的进、出气端设置放空管，用来排放井下抽出的瓦斯，放空管与泵站的进、出气端用连通管连通，实现一管两用，来排放井下抽采管路自然排出瓦斯和泵站抽出的瓦斯。

安设放空管应注意以下几点：

（1）放空管直径不得小于瓦斯泵出、入口的主管直径，设计选用φ325mm螺旋焊缝钢管；

（2）为防止雨水或其它杂物进入放空管，其上端管口应设放防护罩；

（3）为便于操作，放空管阀门距地表1~1.5m；

（4）放空管周围不允许有易燃物；

（5）放空管的高度需超过泵房屋脊3m以上，与泵房墙壁距离为0.5~1m为宜，最远不得超过5m。

放空管的施工安装见附图。

8、在泵房内抽采管路上（进、入口）配置控制阀门、测压嘴、孔板流量计，对瓦斯抽采系统进行计量和测定计量装置等详见附图。

9、泵房和放空管附近设置避雷装置，本设计中放空管较高，泵房所占面积较大，采用单针避雷保护面积不够，拟采用三支等高避雷线塔保护，根据避雷针在泵房的布置，放空管在避雷针外侧，通过计算，避雷线塔高度为35m。

10、低位水池内安设潜水泵向高位水池供水，高位水池给水环式真空泵供应工作用水并冷却水环式真空泵的轴温，潜水泵设计选用四台，二台工作，二台检修。

11、由于演礼煤业水质较硬，管路中需安装软化水装置，可选用JK200-400型自动软水器。

软水器安装在水泵间内。

12、泵房内除配置U型管水柱计、U型管汞柱计、瓦斯检定器、气压计等检测仪表外，还应配备瓦斯抽采泵站监测系统，设立检测分站，对瓦斯抽采真空泵的供水、抽采泵的轴温进行监控，同时对瓦斯抽采浓度、负压和流量等进行监测，瓦斯抽采泵站监测系统的设计安装由提供矿井环境监测系统厂家提供。

13、泵房内设置防爆照明灯和按钮。

14、泵房内配置砂箱、灭火器和其他灭火工具。

六、安全措施

（一）一般规定

1、所有工作人员都必须牢固树立安全第一、预防为主的思想，严格执行《煤矿安全规程》、《煤矿安全技术操作规程》和《301工作面瓦斯抽放技术作业规程》。

严禁违章指挥、违章作业、违反劳动纪律。

2、所有上岗人员必须认真学习本作业规程的有关规定，学习经考试合格后人人签字，并熟识自救器的使用方法。

3、特殊工种必须持证上岗。

4、下井前要休息好,下井时佩戴好矿灯、自救器、安全帽,穿矿用胶靴。

5、严禁酒后下井，严禁携带烟草及易燃物品和火种下井，严禁穿化纤衣服下井。

6、上下罐要听从点钩人员的指挥，不许拥挤打闹。

7、井下行走要精力集中，注意安全；大巷行走要注意矿车，不准走道裆；不准扒、蹬、跳车，严禁坐矿车、溜子或运输皮带。

8、在大巷中人携带千不拉时，要用麻袋或木箱盛装。

不准进入没有通风条件的独头巷道及有警标、栅栏的巷道和峒室。

9、井下不准打盹睡觉，不准打架斗殴。

10、保护好通风设施，过风门要注意运行车辆，过后随手关好风门，严格加强两道风门的管理，严禁两道风门同时敞开。

11、上下山严格执行"行车不行人、行人不行车"制度，行人时需用信号上下联系，得到许可后方准行走。

12、用千不拉起吊或回料时，生根要牢固且避开甩勾方向，起吊棚的受力侧要打上两棵戗柱；起吊时，要与重物重心一致，不准斜吊；所用千不拉起吊能力必须大于重物重量，否则，不准起吊。

14、严格执行敲邦问顶制度，在开工前安监员必须对工作面进行全面检查，确认无隐患后方准进入，

16、为防止重大事故的发生，工作地点各监测系统、通风系统、防尘系统、通讯系统，应时时保持完好，并坚持正常使用。

17、当工作地点因故停风或有害气体超限时，要立即停止工作，将人员撤至安全地点，清点人数，并汇报调度室及时处理，不经现场瓦检检查符合规定不得入内。

18、若施工地点压力增大，有冒顶垮面预兆时，要将人员撤到安全地点，待维护好后，再重新工作。

19、若工作地点发生灾害时，必须迅速组织所有人员按该种灾害的避灾路线撤离，并清点人数。

避火灾、瓦斯、煤尘爆炸时，回风流侧人员必须配戴好自救器。

20、严格执行岗位责任制，设备维修包机制，工程质量验收制和事故分析制。

（二）、钻机施工安全措施：

1、抽放钻孔施工前，必须编制专门作业规程，制定施工安全措施，

2、操作人员必须经过专门培训，取得上岗资格证后方可上机操作，并需严格遵循钻机的操作规程和安全注意事项。

3、操作人员不能靠近旋转部件和滑动部件站立；

4、不能把手放在架盘和夹持器之间；

5、不能穿太宽松的衣服，和使用手动工具；

6、在马达和水泵周围须安设保护装置；

7、操作者要密切注意钻杆的运动和位置，防止卡钻；

8、助手不要站在钻杆后面。

9、打钻时，必须配备专业瓦斯检查员，严格执行《煤矿安全规程》的有关规定，杜绝瓦斯超限作业；

10、打钻之前，钻机要固定牢靠，使用固定螺栓或单体液压支柱，必要时要加固定支撑；

11、杜绝无水钻进，在打钻过程中如有喷孔，必须立即停止作业，采取措施进行处理，并向有关领导汇报；

12、打钻地点须安设甲烷监测仪，一旦瓦斯超限，立即切断电源，并发出警报，打钻人员要及时撤出施工地点；

13、打钻过程中，如遇到钻孔瓦斯压力和涌出量较大时，应加强通风并采取防瓦斯喷出措施，以保证施工人员安全；

14、开孔点要选择在煤壁完好，无裂隙处开孔，孔口应圆滑，无三角孔、偏空、台阶孔等；

15、抽放钻孔施工完毕后，应及时封孔并接入抽放，孔口处要用聚氨酯、防静电的塑料管丰实，严密不漏气，封口长度要大于8米防止巷道瓦斯超限；并每班填写《钻孔施工、验收记录表》。

（三）瓦斯抽放系统安全措施：

1、管路布置敷设的安全措施：

（1）井底车场、总回风巷的固定部分抽放主管，应悬挂或垫起在巷道巷帮，采用支撑架悬挂；高度距地板0.3～0.6米，每四米设一个固定点，固定牢固无松动现象；确需落地敷设的，要用墩垛垫起，高度不小于0.3米；

（2）工作面顺槽的抽放支管，用垫墩垫起，高度不小于0.3米，每根管路要有至少两个支点；每50米要有一防滚动固定装置，用半圆形管卡固定在巷帮或支撑物上，支撑物要卧底安置；

（3）斜巷敷设管路时，要安设管路止推装置，用半圆形管卡固定在巷帮或支撑物上，支撑物要卧底安置，每50米设置一处；

（4）管路敷设要平直，尽量减少弯头，拐弯处要加弯头，杜绝急转弯。

管路要根据巷道坡度保持一定的坡度，坡度不小于1‰，能使管路中的水顺向流动；在钻场、拐弯、低洼、处要设置放水器，直向段每隔300米设置一个放水器；分岔处要加同径阀门；

（5）抽放管路不得与电线、电缆敷设在同一侧；

（6）管路的突出部位距巷帮不得小于0.1米，距轨道不得小于0.5米；

（7）连接处要加密封，厚度不小于5mm，敷设完成后要进行漏气检验，确保严密不漏气；

（8）抽放管路要采取防腐、防砸、防冻、防静电措施，每200米必须安装接地装置。

使用金属管件时，在安装前要提前涂抹防腐剂。

（9）抽放管路要刷醒目的红漆，进行警示和区别，每100米悬挂一禁止碰撞的警示牌和管标，标明尺寸、流向、维护责任人；

（10）抽放主管、干管、支管要安设瓦斯量测量装置和测压装置；拐弯处要设除渣装置；

（11）抽放管路每天要有专人巡查，读取瓦斯含量、流量、压力数据，填写《抽放瓦斯抽放参数测定记录表》。

抽放泵站：

1、地面永久抽放泵站安全措施：

抽放泵站内安装高负压2BEC40型水环真空泵两台（一台备用）。

⑴、瓦斯抽放泵司机必须持证上岗，熟知操作要领；进行三班交接班，严禁空岗、脱岗、睡岗，；

⑵、泵站及泵站周围严禁有明火和建筑物，50米内要用栅栏或围墙隔离；

⑶、放空管设置在泵的进、出口，管径要大于泵的进、出口直径，高度要高出房顶3米以上；

⑷、泵站内的电器设备检测仪表等必须使用矿用防爆型；

⑸、泵站内必须有直通调度室的电话，严禁分接；

⑹、瓦斯抽放站内要有供水系统，进行冷却，消防；

⑺、抽放泵必须有前后防回火、爆炸、电气防爆、防静电、防雷电、防火灾、防涝、防冻措施；设置干粉灭火器和沙箱等灭火器材；

⑻、泵房内要有自动监测装置，一旦出现异常，自动切断电源；

⑼、泵房内瓦斯浓度不得超过0.5%,机体附近0.3米处瓦斯浓度不得超过1%，否则必须停泵查明原因进行处理；

⑽、瓦斯抽放站必须建立设备检修制度，定期对设备进行检修，发现问题及时处理；

⑾、抽放泵站必须使用“双回路”供电，要三班专人管理，突然停电要立即汇报矿调度室；

⑿、瓦斯抽放泵未经有关部门及领导研究，任何人不得私自调整抽放负压、停开设备；

⒀、建立抽放监测检查制度，每三天必须进行一次全面观测，并及时填写抽放日报；泵房内的瓦斯浓度、正压、负压、流量、水温每30分钟观测、记录一次；每天填写泵房值班记录表；日报表送交相关单位；

⒁、瓦斯抽放站每班有人值班，不得空岗，实行交接班制度；

⒂、抽放泵站要配备检修、抢修工具，并放置整齐。

七、避灾路线

当工作面发生瓦斯、煤尘爆炸事故、矿井火灾时要根据避灾路线，迅速撤离到安全地点。

避灾路线为：

301工作面→3100联络巷→3100运输大巷→井底车场→立井→地面

2011年10月20日