1
150
153
22950
4.06
1.39
129516
93
120450
2
258
98
24984
4.06
1.39
140995
93
131125
3
272
153
41116
4.06
1.39
232034
93
215792
二、工作面瓦斯抽采的必要性
1、工作面瓦斯涌出来源分析
根据相邻68200工作面和68406工作面的回采情况分析，68205工作面回采时瓦斯涌出量主要来源于8#煤本煤层瓦斯和回采时受采动泄压影响上邻近层涌出瓦斯及采空区裂隙带瓦斯，8#煤层瓦斯可以通过本煤层瓦斯预抽降低回采期间的瓦斯涌出量，上邻近层涌出瓦斯和裂隙带积聚瓦斯可施工板孔进行边采边抽。
根据相邻已采工作面绝对瓦斯涌出量及瓦斯抽采钻孔抽采量进行分析，预计68205工作面回采期间绝对瓦斯涌出量为32m
/min。
2、工作面通风方式
68205工作面采用“U”型通风方式<即副巷进风、正巷回风），付巷配风2625m
/min，工作面总需配风量为2625m
/min
3、工作面最大风排瓦斯量
根据相邻工作面通风方式和风量计算，工作面回风巷瓦斯浓度以报警浓度8%为界限，最大风排瓦斯量为：
15m
/min。
相关计算因为：
Q最大风排×1.4=2625m
/min×0.8%
所以：
Q最大风排=2625m
/min×0.8%/1.4=15m
/min
Q最大风排——最大风排瓦斯量m3/min
2625——风量m
/min
0.8%——瓦斯报警浓度
1.4——瓦斯涌出量不均衡系数
4、工作面采用瓦斯抽采的必要性
根据《规程》规定，“一个采煤工作面的瓦斯涌出量每分钟大于5m
采用通风方法解决瓦斯问题不合理时，应采取抽采瓦斯措施”，68205工作面回采期间的工作面瓦斯涌出量预计为32m
/min,工作面最大风排瓦斯量为15m
/min，为了确保工作面回采期间的安全生产，在68205工作面进行瓦斯抽采是非常必要的。
三、工作面瓦斯抽采可行性论证
根据68205工作面的巷道形成时间和回采时间，结合我矿目前打钻人员和设备的配备情况，以及钻孔施工衔接安排，在北二68205工作面进行瓦斯抽采是可行的，可以保证该工作面14个月的预抽时间。
四、工作面瓦斯抽采方案
1、工作面抽采工艺
根据工作面瓦斯赋存情况，决定68205工作面瓦斯抽采工艺为：
<1）在工作面的专用回风巷布置顶板孔进行裂隙带瓦斯抽采；
<2）在工作面的正巷布置本煤层孔进行采前预抽和边采边抽。
<3）在工作面的正巷布置小角度长距离，朝向工作面切眼方向的低位顶板孔，抽采裂隙带和冒落带的瓦斯。
<4）在专用回风巷布置Φ315mm移动泵抽采管路，在每个横贯内埋管抽采采空区瓦斯。
2、瓦斯抽采钻孔设计原则
<1）本煤层孔参数<钻孔间距、孔深、倾角）的设计原则：
钻孔间距——根据孔径、孔深、流量及钻孔有效排放半径等因素，钻孔间距设计为3m。
孔深——根据《煤矿瓦斯抽采工程设计规范》确定本煤层钻孔倾向水平长度应小于工作面倾向长度15-20m。
倾角——随煤层高程变化趋势确定。
<2）顶板孔参数<钻孔间距、孔深、倾角）的设计原则：
钻孔间距——根据孔径、孔深、流量及钻孔有效排放半径等因素，钻孔间距设计为3m。
孔深、倾角——根据顶板孔布置的巷道位置，确定钻孔方位角为垂直或是朝向工作面，最终原则使钻孔终孔位置处于工作面回风巷侧距工作面10倍采高，距回风巷道水平距15-30m范围内的“O”型裂隙瓦斯富集区内。
3、工作面钻孔设计及相关计算
<1）正巷本煤层钻孔设计<附图168205正巷本煤层孔设计示意图）
根据我矿8#煤层其他工作面的本煤层钻孔布置经验，在正巷施工本煤层钻孔，钻孔间距为3m，钻孔倾角依照煤层倾向确定，钻孔孔径为113mm，钻孔深度为80m—135m，共设计钻孔215个。
其中：
AB段150m，钻孔倾角2.5°，孔深135m，孔数50个，全长150m；CD段，钻孔倾角为2.8°—3.6°，钻孔深度为80m，钻孔个数为30个，全长90m；DE段，有大型无碳柱，打钻时尽量穿透无碳柱，钻孔倾角为2.8°—3.6°，钻孔间距为5m，钻孔深度为80m，钻孔个数为12个，全长62m；EF段，钻孔倾角为0°—1°，钻孔深度为80m，钻孔个数为45个，全长135m；FG段，钻孔倾角为0.6°—0.8°，钻孔深度为135m，钻孔个数为78个，全长237m。
68205工作面本煤层钻孔设计总进尺约为：
L本=135*<50+78）+80*<30+45+12）=24240m
<2）专用回风巷顶板钻孔设计<附图268205专用回风巷顶板孔设计示意图）
在工作面专用回风巷施工顶板钻孔，抽采采空区上部裂隙带卸压瓦斯，钻孔间距为3m,孔深66m,倾角40.3°，方位角147.25°，孔径113mm。
在工作面切眼往外20m段，布置6个低度孔，抽采工作面初采期间采空区初次冒落涌出的瓦斯，钻孔间距为3m，孔深66m,倾角18°—20°，方位角为偏向切眼方向与煤壁成60°夹角，孔径113mm。
68205专用回风巷共设计顶板孔228个，设计总进尺约为：
L专回顶=228*66=15048m
<3）正巷顶板孔设计<附图368205正巷顶板孔设计示意图）
在68205正巷切眼外50m处至停采线外50m处（全长685m）施工顶板钻孔，钻孔间距为5m，方位角为30°<与煤壁夹角，朝向切眼），倾角27°，孔深90m，钻孔孔径为113mm。
以开孔处为<0m，0m，0m）点，
走向投影距为70m；倾向投影距为40m；终孔高度为41m。
当50m≦垮落带距开孔位置≦70m时，钻孔抽采空区裂隙带倾向投影距40m范围的裂隙带瓦斯；当垮落带距开孔位置≦50m时，钻孔抽采空区冒落带倾向投影距30m范围的上隅角瓦斯。
68205正巷共设计顶板孔138个，设计钻孔总进尺约为：
L正巷顶=138*90=12420m
4、封孔工艺
<1）顶板孔和底板孔封孔工艺
68205工作面邻近层顶板孔使用铁质封孔器，封孔器直径为50mm，长度为3m,采用麻袋缠绕聚氨酯的封孔工艺，封孔深度为3m。
<2）本煤层钻孔封孔工艺
68205工作面本煤层钻孔使用PE管封孔器，封孔器直径为50mm，长度为4m,两根封孔器中间用PE管专用胶连接固定，采用麻袋缠绕聚氨酯前后做挡圈，用注浆泵注灌聚氨酯的封孔工艺，封孔深度为8m。
五、68205工作面瓦斯抽采量和抽采率的预算及抽采效果预计
1、工作面预抽期间本煤层钻孔预抽采量预计
根据我矿其他8#煤层工作面预抽期间本煤层瓦斯抽采钻孔的抽采数据分析，8#煤层的本煤层钻孔预抽期间瓦斯抽采量单孔平均流量大约为0.0155m3/min，68205工作面本煤层钻孔共计215个，因钻孔瓦斯抽采不均衡，取不均衡系数为0.6，对工作面本煤层钻孔预抽期间抽采量进行预计为：
即Q正巷本煤层预抽=0.0155m³/min×215×0.6≈2m³/min
2、68205回采期间瓦斯抽采量的预算
<1）68205正巷本煤层钻孔抽采量预计
根据相邻68200工作面和68406工作面回采期间本煤层钻孔单孔平均抽采量为0.0194m³/min，68205正巷共布置215个本煤层钻孔，因钻孔瓦斯抽采不均衡，取不均衡系数为0.6，对工作面本煤层抽采量进行预计为：
Q正巷本煤层抽=0.0194m³/min×215×0.6≈2.5m³/min
<2）68205工作面专用回风巷顶板孔抽采量预计
根据相邻68200工作面和68406工作面回采期间顶板钻孔单孔平均抽采量分析，8#煤层工作面回采时处于瓦斯涌出活跃期的顶板孔个数为25个左右，瓦斯抽采量单孔平均流量大约为0.534m3/min，因钻孔瓦斯抽采不均衡，取不均衡系数为0.6，因此，对68205工作面专用回风巷顶板孔抽采量进行预计为：
Q专回顶板孔抽=0.534m³/min×25×0.6≈8m³/min
<3）68205工作面正巷顶板孔抽采量预计
68205正巷共设计朝向工作面切眼方向的长距离顶板孔138个，此钻孔为我矿首次实验正巷瓦斯抽采顶板孔，预计抽采量为：
Q正巷顶板孔抽≈3.5m³/min
<4）68205专用回风巷移动泵瓦斯抽采量预计
根据相邻工作面68216移动泵抽采量，同时考虑正巷顶板孔抽出部分采空区冒落带瓦斯，故预计68205移动泵抽采量约为3m3/min。
<4）68205工作面总抽采量预计
Q总抽=Q正巷本煤层抽+Q专回顶板孔抽+Q正巷顶板孔抽+Q移动泵抽
=2.5m³/min+8m³/min+3.5m³/min+3m³/min
=17m3/min
以上计算是以报警点以下抽采量预计最小时计算得68205工作面回采期间的瓦斯抽采量为17m3/min，达到了预期的抽采效果，满足了抽采必要性的要求。
2、工作面瓦斯抽采率的预计
根据国家《AQ1026—2006煤矿瓦斯抽采基本指标》规定，68205工作面绝对瓦斯涌出量为32m3/min，故瓦斯抽采率应≥40%。
根据公式：
η=QC标量/η=工作面抽采率%
QC标量=工作面标准状况抽采量m3/min
Qf标量=工作面标准状况风排量m3/min
所以η=QC标量÷40%
以上计算是以报警点以下抽采量预计最小时计算得68205工作面回采期间的瓦斯抽采率为53.1%>40%，故在68205工作面回采期间的瓦斯抽采率应>40%，符合《煤矿安全规程》、《AQ1026—2006煤矿瓦斯抽采基本指标》及杜儿坪矿瓦斯综合治理“一面一策”的规定。
3、工作面瓦斯抽采效果
<1）在68205正巷施工的本煤层钻孔即对68205本煤层进行了回采前的预抽，降低了煤层中的瓦斯含量，同时在工作面回采时进行边采边抽，降低了工作面回采时的瓦斯涌出量，确保工作面的瓦斯不超限，瓦斯浓度控制在《煤矿安全规程》规定的范围内，保证了回采工作面的安全生产。
<2）在68205专用回风巷和正巷施工的顶板钻孔即拦截降低了回采期间上邻近层向工作面涌出的瓦斯，同时抽采了采空区裂隙带积聚的大量瓦斯，牵制了采空区瓦斯涌向工作面，防止了工作面上隅角瓦斯超限，保证了回采工作面的安全生产。
<3）在68205专用回风巷利用移动抽采泵横贯埋管进行采空区瓦斯抽采同样降低了采空区瓦斯含量，牵制了采空区瓦斯涌向工作面，防止了工作面上隅角瓦斯超限。
六、抽采管路工程设计
瓦斯抽采管路的管径选择与工作面抽采量有关。
68205工作面正巷抽采管路纯瓦斯流量为本煤层孔抽采量加正巷顶板孔抽采量：
2.5m
/min+3.5m
/min=6m
/min；专用回风巷顶板孔抽采管路纯瓦斯流量预计为：
8m
/min；移动泵抽采管路纯瓦斯流量预计为：
3m
/min。
1、工作面抽采管路系统布置<附图468205抽采系统设计示意图）
<1）正巷本煤层孔和顶板孔都连在正巷一趟Ф250mm瓦斯抽采管路上，管路安装路径为:
68205正巷Φ250mm瓦斯抽采管→68205专用回风巷Φ315mm瓦斯抽采管→北二十五尺回风巷Φ450mm瓦斯抽采管→北翼下组总回风巷Φ820mm瓦斯抽采管→北一下组总回风巷Φ820mm瓦斯抽采管→北一总回风巷Φ920mm瓦斯抽采管→北石沟瓦斯抽采站
<2）专用回风巷顶板孔连在专用回风巷一趟Φ315mm瓦斯抽采管上，管路安装路径为：
68205专用回风巷Φ315mm瓦斯抽采管→北二十五尺回风巷Φ450mm瓦斯抽采管→北翼下组总回风巷Φ820mm瓦斯抽采管→北一下组总回风巷Φ820mm瓦斯抽采管→北一总回风巷Φ920mm瓦斯抽采管→北石沟瓦斯抽采站
<3）68205工作面移动泵系统在专用回风巷铺设一趟Φ315mm瓦斯抽采管，管路安装途径为：
68205专用回风巷Φ315mm瓦斯抽采管→68205移动泵站→北二十五尺回风巷Φ315mm瓦斯抽采管<风排）
2、瓦斯抽采管管径的选择
管径选型用以下公式计算：
D=0.1457×（Q/V>
×1.1
式中：
D——管道内径,m
Q——管内混合流量m
/min
V——管内经济流速，取12m/s
1.1——富余系数
<1）正巷本煤层孔瓦斯抽采管管径
工作面正巷本煤层孔瓦斯抽采管路中瓦斯纯流量为6m
/min，瓦斯浓度按30%计算，混合流量为20m
/min。
则D=0.1457×（20/12>
×1.1=0.207m
根据以上计算和《煤矿安全规程》有关规定，68205工作面正巷本煤层孔选用Ф250mm×5m的聚乙烯瓦斯抽采管。
Ф250mm抽采管内径为220mm>207mm，满足管内气体流量要求。
<2）专用回风巷顶板孔瓦斯抽采管管径
工作面专用回风巷顶板孔瓦斯抽采纯量为8m
/min，瓦斯浓度按35%计算，混合流量为22.86m
/min。
则D=0.1457×（22.86/12>
×1.1=0.222m
根据以上计算和《煤矿安全规程》有关规定，68205工作面专用回风巷顶板孔选用Ф315mm×5m聚乙烯瓦斯抽采管。
Ф315mm抽采管内径为285mm>222mm，满足管内气体流量要求。
<3）专用回风巷移动泵抽采管管径
工作面专用回风巷移动泵管路瓦斯抽采纯量为3m
/min，瓦斯浓度按5%计算，混合流量为60m
/min。
则D=0.1457×（60/20>
×1.1=0.278m
根据以上计算和《煤矿安全规程》有关规定，68205工作面专用回风巷选用Ф315mm×5m聚乙烯瓦斯抽采管。
Ф315mm抽采管内径为285mm>278mm，满足管内气体流量要求。
3、抽采管路阻力计算
以线路最长，阻力最大的管路阻力作为系统阻力，计算公式如下：
H=9.81×式中:
H——沿程阻力Pa，
L——管路长度m，
Δ——瓦斯比重，取0.8439
Q——管道内流量m3/h
D——瓦斯管内径cm，
K——系数，K＝0.62<4寸管），K＝0.71<6寸管以上），
第一段：
北一总回风巷段
L＝3200m，Δ＝0.8439，Q＝9520.8m3/h，D＝82cm，K＝0.71
H1＝912.3第二段：
北一下组总回风巷
L＝3560m，Δ＝0.8439，Q＝7379.4m3/h，D＝72cm，K＝0.71
H2＝1168.3第三段：
北二十五尺回风巷
L＝550m，Δ＝0.8439，Q＝2482.3m3/h，D＝41cm，K＝0.71
H3＝341.1第四段：
68205正巷
L＝700m，Δ＝0.8439，Q＝1200m3/h，D＝22cm，K＝0.71
H4＝2280.6局部阻力按沿程阻力的15％计算，则系统总阻力为：
H总＝H局＋H沿＝＝<912.3＋1168.3＋341.1＋2280.6）×1.15
＝5408因北石沟抽采泵站抽采负压为35000Pa，大于系统总阻力5408Pa，且克服系统总阻力后至最远本煤层孔口负压为35000Pa-5408Pa=29592Pa>13000Pa，抽采管路系统即能满足工作面抽采负压的需要，同时也能达到最远本煤层孔孔口负压大于13KPa的要求，故此设计抽采管路系统符合《煤矿瓦斯抽采工程设计规范》《煤矿瓦斯抽采基本指标AQ1026-2006》要求。
七、抽采工程的安全管理措施
1、钻孔施工期间的安全管理措施
<1）钻孔施工前，抽采区打钻队必须制定相应的安全措施，并贯彻落实，确保钻孔施工期间的安全作业。
<2）严格按照本设计的钻孔参数进行施工，钻孔施工严格按设计的钻孔深度进行施工，深度误差不大于±1m，本煤层钻孔倾角参照相邻的钻孔倾角，顶板孔倾角严格按设计要求进行，误差在±1°内，钻孔间距严格按照设计进行施工，遇到无碳柱或地质构造情况，钻孔间距不得随意更改。
<3）施工本煤层钻孔时，如果遇到巷道情况，无法支钻机立柱时，必须在相邻地带向工作面方向施工斜孔，钻孔间距为3m，倾角参照相邻钻孔的倾角确定。
<4）钻孔在施工期间如果遇到无碳柱或其他地质构造情况，必须及时和地质科联系，详细确定无碳柱的范围<长度、宽度），并记录在案。
<5）在钻孔施工期间，如果出现掉钻杆的情况，打钻队必须详细记录掉钻杆的方位，长度以及钻杆的数量，并交地质科、生产科记录，确保在回采期间的安全。
<6）在顶板钻孔的施工期间，打钻队必须制定相关的安全措施，施工人员必须注意钻孔返水情况，发现钻孔返水异常，即钻孔返水突然增大或钻孔没有返水，应立即停止打钻，且不能拉钻杆，及时通知抽采区、地质科、通风区、二采区调度，由地质科查明来水原因，由二机电及时安装潜水泵，避免巷道积水，影响巷道钻孔施工和钻孔封孔，以及巷道通风，上部积水的范围内在。
<7）钻孔在施工期间，必须进行挂牌管理。
并在巷道口悬挂设计排板，施工进度牌板以及相关的安全管理牌板。
<8）本煤层钻孔施工结束后，必须进行洗孔处理孔内的煤渣，确保抽采效果，洗孔时，更换水窝内的水，洗孔时间不得少于40min。
<9）本煤层钻孔施工结束后，必须及时进行封孔，确保封孔严密不漏气，封孔质量达到要求。
<10）在施工期间，要做到现场文明管理。
2、瓦斯抽采管路安装的安全措施
<1）68205工作面瓦斯抽采管均要求使用标准的管卡吊挂在巷道的顶板上，瓦斯抽采管不得与电缆吊挂在一侧。
（2）工作面瓦斯抽采管要求吊挂整齐，做到平、直、稳、不拐死弯，螺丝拧紧，严密不漏气。
（3）在正巷瓦斯抽采管上安设Φ250mm的孔板流量计和阀门。
<4）在巷道的低洼处或钻孔涌水量较大的区域，加设标准放水器，确保抽采管的积水可以及时排除，保证抽采系统畅通。
<5）在正巷和专用回风巷安装的每根瓦斯抽采管之间安设1个等径变Φ50mm的三通，钻孔封孔器与瓦斯抽采管用Φ50mm的埋线管连接，并安设有2寸球形阀门和单孔流量计，保证钻孔、埋线管、抽采管之间的各个连接口严密不漏气，且埋线管吊挂整齐划一，做到标准有序。
<6）工作面瓦斯抽采管在安装完毕后，必须进行漏气实验，要求管内瓦斯浓度不得超过3％，负压不得低于30000Pa，千M漏气量不大于3m3/min。
打压漏气实验合格后方可投入使用，并对新安管路进行排序编号。
3、工作面瓦斯抽采的管理措施
<1）瓦斯抽采观测工作必须做到每2天观测1次，及时观测调整瓦斯抽采参数，处理管路积水和漏
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