综放工作面通风设计.docx
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综放工作面通风设计
1420综放工作面通风设计
一、通风系统
1420工作面选用两进一回通风系统。
（一）通风系统的选择
1.“U”型正常生产工作面的通风系统
新鲜风→+892石门大巷→集中材料上山→4~2煤轨道巷延伸段→1420运顺联络巷→1420运顺→1420工作面→1420回顺→4~2煤回风巷→南回风斜井→主扇→地面。
2．掺新巷副助生产通风系统
新鲜风→+892石门大巷→集中材料上山→4~2煤轨道延伸段→1420掺新巷联络巷→1420掺新巷→1420掺回横川→1420回顺→4~2煤回风巷→南回风斜井→主扇→地面。
（二）1420工作面局部反风系统
打开掺回1#横川两组常闭风门，打开1420运顺反风道两组常闭风门（或挡风墙），在运顺反风道口外打闭墙一道，控制回顺口风量至最小，即可实现对1420工作面的局部反风。
反风的风流路线为：
新鲜风→4~2煤轨道延伸段→1420掺新联络巷→1420掺回1#横川→1420回顺→1420工作面→1420运顺→1420运顺反风道→4~2煤回风巷→南回风斜井→主扇→地面。
二、工作面风量配备
（一）1420工作面瓦斯涌出量预测
玉华煤矿投产后开采的五个工作面瓦斯涌出量分别为；
（1）1405工作面，地质预报瓦斯相对涌出量为12m3/t,实际绝对瓦斯涌出量为2.52~8.31m3/min,平均涌出量：
5.61m3/min，瓦斯相对涌出量为2.3m3/t；
（2）1407工作面，地质预报瓦斯相对涌出量为10m3/t,实际瓦斯绝对涌出量为0.85~5.86m3/min,平均涌出量：
3.61m3/min，瓦斯相对涌出量为1.76m3/t；（3）1415工作面，地质预报瓦斯相对涌出量为16m3/t,实际瓦斯绝对涌出量为18.41m3/min，瓦斯相对涌出量为4.96m3/t；（4）1408工作面，地质预报瓦斯相对涌出量为15m3/t,实际瓦斯绝对涌出量为8.02～15.9m3/min,平均涌出量:
12.11m3/min，瓦斯相对涌出量为4.68m3/t；（5）1410工作面，地质预报瓦斯相对涌出量为16m3/t,实际瓦斯绝对涌出量为15.42～29.71m3/min,平均涌出量:
22.57m3/min，瓦斯相对涌出量为7.58m3/t。
可以看出，采面实际瓦斯相对涌出量为地质预报量的17.6—47%。
1420工作面地质预报瓦斯相对涌出量为18—20m3/t，预计瓦斯相对涌出量为9.4m3/t。
1420工作面投产后，按日产量10000T计算，瓦斯绝对涌出量为65.3m3/min。
其中，工作面风排瓦斯量65.3×8%=5.2m3/min；预抽放排放瓦斯量65.3×28%=18.3m3/min；高抽巷抽放瓦斯量65.3×32%=20.9m3/min；滞后卸压抽放瓦斯量65.3×32%=20.9m3/min。
（二）工作面风量计算
1.按工作面瓦斯涌出量计算
Q采=Q沼×K=5.2×1.2=624m3/min
1%1%
式中：
Q采：
工作面配风量m3/min；
Q沼:
工作面风排绝对瓦斯涌出量，m3/min；
K：
瓦斯涌出不均衡系数。
取1.2。
2.按工作面温度计算
Q采=60×V采×S采=60×1×9.55=573m3/min；
式中:
Q采:
工作面风量,m3/min
V采:
工作面风速,1m/s；
S采:
工作面平均断面积为９.55㎡
3.按工作面最多人数计算实际需风量
Q采=4N=4×60=240m3/min
式中:
Q采:
工作面配风量,m3/min
N:
工作面同时工作的最多人数为60人
4.风速进行验算
由以上计算可知,工作面配风量最大值624m3/min
（1）按最低风速0.25m/s验算
V小=624=0.99m/s＞0.25m/s
60×10.5
（2）按最高风速4m/s验算
V大=624=1.21m/s＜4m/s
60×8.6
可见，符合《煤矿安全规程》要求
（三）掺新巷风量计算
掺新巷内安设有高抽巷及里段供风局扇，两台局扇并联，使用2×15KW对旋风机供风，每台局扇吸风量为300m3/min,两台局扇吸风量600m3/min,故掺新巷需风量为：
Q掺=600＋0.15×60×S
=600+0.15×60×９.8
=688m3/min
式中：
S:
为掺新巷净断面㎡。
1420工作面总配风量为：
Q采＋Q掺=624＋688=1312m3/min
（四）工作面通风能力核定
目前玉华矿井布置一个采煤工作面，4个掘进面，其它配风硐室分别为火药库、整流变电所、1#、2#、3#变电所、制氮硐室、4～2煤轨道巷绞车房、4～2煤轨道延伸巷水仓、1407、1405、1410等残留系统配风等。
具体配风计算如下：
（1）掘进配风
ΣQ掘=4×Q掘=4×500=2000m3/min
（2）硐室配风
Q火=150m3/min
Q流=100m3/min
Q变=3×60=180m3/min
Q氮=150m3/min
Q绞=60m3/min
Q水=60m3/min
Q配=300×3=900m3/min
ΣQ硐=150+100+180+150+60+60+900
=1600m3/min
因此，矿井掘进配风和硐室配风为：
ΣQ掘硐=（ΣQ掘+ΣQ硐）K
=（2000+1600）×1.1=3960m3/min
式中：
K：
为通风系数。
取1.1。
目前，矿井总进风量Q进=5759m3/min，根据1420工作面通风设计，1420工作面需配风为Q1420=1312×1.1=1443m3/min，而Q进－ΣQ掘硐=5759－3960=1799m3/min>Q1420=1443m3/min，可见，矿井目前风量可以满足1420工作面生产需要。
三、瓦斯治理
为了确保1420工作面的安全生产，该面瓦斯治理采用工作面风排、采前预抽放、高抽巷抽放、卸压抽放等方法。
（一）工作面风排瓦斯详见“工作面风量配备”部分。
（二）采前预抽放
1、抽放系统：
利用南风井广场SK－120型永久抽放系统
（1）抽放方法：
在1420工作面回风巷每4-5m布置一个预抽孔，抽放4～2煤层内的瓦斯；
（2）抽放钻孔直径：
≥φ90mm；
（3）封孔方法：
采用聚氨脂进行封孔；
（4）封孔长度：
大于6m；
（5）抽放支管的选择
依d=0.1457（Q/V）1/2来计算支管管径
d:
抽放支管的选择,m
Q:
抽放支管内的流量,m3/min,
V:
瓦斯流动速度,m/S
因预抽排放瓦斯量为18.3m3/min,抽放浓度按25％计算，则Ｑ＝18.3／25％＝73.0m3/min：
Ｖ一般达10～15m/s，这里取15m/s，则ｄ＝0.321ｍ，故支管选用φ325×5mm螺旋焊接钢管。
２．抽放管路阻力计算
依Ｈ＝LQ2P来计算路阻力
Kd5
式中：
Ｈ—阻力损失，mmH2O
Ｑ—流量，ｍ３／ｈ；
Ｌ—管路长度，ｍ；
Ｐ—混合瓦斯对空气的相对比重，瓦斯浓度25%时，相对比重为0.888；
Ｋ—系数
ｄ—管子直径（内径），㎝；
（1）主管阻力
Ｈ主=2100×43802×0.888=435mmH2O柱
0.71×415
（2）支管阻力
Ｈ支=2110×43802×0.888=1396mmH2O柱
0.71×32.55
（3）管路总阻力Ｈ总=（Ｈ主+Ｈ支）×1.5=（435+1396）×1.15
=2106mmH2O柱=155mmHg柱
3、抽放参数的确定:
见抽放参数一览表
参数采前预抽参数采前预抽
钻孔长度（m）120钻孔直径（mm）90
钻孔角度仰角钻孔间距（m）4-5
钻孔个数（个）1钻孔层位煤层内
４、瓦斯抽放设备及工艺
南风井广场SK-120型水环式真空泵两台，一台备用，一台工作。
瓦斯抽放站至南回风斜井、4～2煤层盘区回风敷设φ426mm主管路；1420回顺敷设φ325mm支管路。
管路系统中主管、支管及钻场均设流量计；各分岔处设位置闸阀；低洼、拐弯处设放水器。
（三）高抽巷抽放及卸压抽放
1、抽放系统：
南风井广场现有2BEC72型永久抽放系统用于高抽斜巷长钻孔抽放。
1420工作面投产前，在南风井广场另建一套2BEC72型永久抽放系统，用于卸压抽放。
（1）抽放方法
A、高抽巷抽放
在高抽巷钻场内，每个钻场打4个孔，每个高抽巷布置3-4个钻场，主要抽放4-2煤层顶板裂隙带中的瓦斯。
B、卸压抽放
在1420掺新巷中每50米布置一个抽放钻场，每个钻场布置5-6个钻孔，利用钻孔抽放采空区内的瓦斯。
（2）抽放孔直径：
高抽巷钻孔直径φ=150mm，卸压抽放钻孔直径≥90mm。
（3）封孔方法,采用聚氨脂进行封孔。
（4）封孔长度：
大于6米。
（5）抽放支管的选择
依d=0.1457（Q/V）1/2来计算支管管径
式中:
d—抽放支管内径，m；
Q—抽放支管内的流量，m3/min；
V—瓦斯流动速度，m/s。
高抽巷抽放和卸压抽放排放瓦斯量均为20.9m3/min，抽放浓度按30%计算，则Q=20.9/30%=70m3/min；V一般达10～15m/s，这里取15m/s，则d=0.315m,故选用φ325×5mm螺旋焊接钢管作为抽放支管.
2、抽放管路阻力计算:
依H=LQ2P来计算管路阻力
Kd5
式中:
H—阻力损失,毫米水柱；
Q—流量,m3/nin；L—管路长度.m；
P—混合瓦斯对空气的相对比重，瓦斯浓度30%时，相对比重为0.866；
K—系数；
d—管子直径（内径）厘米；
（1）主管阻力
高抽斜巷长钻孔抽放和卸压抽放主管路均为φ=594mm钢管，长度相同，故阻力均为：
H主=2100×42002×0.866=61.1mmH2O柱
0.71×59.45
（2）支管阻力
A、高抽巷管路阻力
H高支=1800×42002×0.866=1068mmH2O柱
0.71×32.55
B、卸压抽放管路阻力
H卸支=2050×42002×0.866=1216mmH2O柱
0.71×32.55
（3）管路总阻力
A、高抽巷管路总阻力
H高总=（H主+H高支）×1.15=（61.1+1068）×1.15
=1298mmH2O柱
=95mmHg柱
B、卸压抽放管路总阻力
H卸总=（H主+H卸支）×1.15=（61.1+1216）×1.15
=1469mmH2O柱
=108mmHg柱
3、放参数的确定:
见抽放参数一览表
参数卸压抽放高抽巷抽放
钻孔长度（m）42～50300～400
钻孔角度仰角仰角
钻孔个数（个）5～64
钻孔直径（mm）90150
钻孔间距（m）0.51
钻孔层位煤层顶板老顶砂岩煤层顶板老顶砂岩
４、瓦斯抽放设备及工艺
南风井广场两套２BEC72抽放管路系统，每套系统安装水环式真空泵两台，一台备用，一台工作。
瓦斯抽放站至南回风斜井、4～2煤层盘区回风各自敷设φ610mm主管路一趟；1420掺新巷各自敷设支管路，选用φ325×5mm螺旋焊接钢管。
两套管路系统中主管、支管及钻场均设流量计；各分岔处设位置闸阀；低洼、拐弯处设放水器。
（四）安全监测
根据《煤矿安全规程》规定，工作面监测传感器如下布置：
1、工作面风流中安装瓦斯传感器T1（工作面上隅角），沼气报警浓度1.0%,断电浓度1.5%，复电浓度小于1%。
断电范围:
工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备电源。
2、回风巷风流中安装瓦斯传感器T2（距工作面向外10-15m）,沼气报警浓度1%，断电浓度1.5%,复电浓度小于1%。
断电范围:
工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备电源。
3、回风巷风流中安装瓦斯传感器T3（掺回1#横川口向里10m处）,沼气报警浓度1%,断电浓度1%,复电浓度小于1%。
断电范围:
工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备电源。
4、掺新巷局扇供风段距正头5m风流中安装瓦斯传感器T4,沼气报警浓度1%,断电浓度1.5%,复电浓度小于1%。
断电范围:
局扇供风段内全部非本质安全型电气设备电源。
5、掺新巷局扇供风段,全负压回风横川口以里10m处,风流中安装瓦斯传感器T5，沼气报警浓度1%,断电浓度1%，复电浓度小于1%。
断电范围:
局扇供风段内全部非本质安全型电气设备电源。
6、采煤机上安装机载式断电仪,当机组附近瓦斯浓度达1%时,发出声光报警,达1.5%时自动切断采煤机电源。
7、回顺安装CO传感器,位置:
掺回1#横川口向里10～15m。
报警值为0.0024%。
回顺安装温度传感器,报警值为26℃,位置:
距掺回1#横川10～15m。
运顺风流中安装风速传感器,位置:
运顺反风道口向里10～15m处。
（五）瓦斯检查
工作面每班必须安排两名专职瓦检员。
一名随时检查机组和放煤口前后20m范围内风流、煤壁和采煤机两滚筒间的瓦斯浓度;一名巡回检查工作面进风流、工作面风流、落山角、回风流等处的瓦斯浓度,每班至少四次检查,四次汇报。
跟机、跟放瓦检员不在现场时,严禁开机割煤、开窗放煤。
当发现工作面风流、采煤机滚筒周围及放煤口沼气浓度≥1%或CO2浓度≥1.5%,上隅角沼气浓度≥1%时,都必须停止工作,撤出人员,采取措施,进行处理汇报通风调度。
四、防尘
1、防尘管路的铺设
南风井广场200m3水池→南进风井→4～2煤轨道巷→1420掺新车场→1420回顺。
4～2煤轨道巷→1420运顺联络巷→1420运顺→工作面
4～2煤轨道巷→1420掺新车场→1420掺新巷→1420高抽巷
1420运顺敷设φ50mm钢管2100m,每50m安装一个三通和闸门,皮带机头处必须设支管和闸门。
1420回顺及掺新巷各敷设φ50mm钢管2100m,每100m安设一个支管和闸门。
2、防尘措施
（1）风流净化
进、回顺槽口以里50m，工作面以外20～50m处各安设净化水幕一道,水幕覆盖全断面,出煤期间正常使用。
掺新巷口以里50m、全负压回风横川以外50m处各安设净化水幕一道。
（2）喷雾
①采煤机内外喷雾应正常使内，内喷雾压力不小于2MPa，外喷雾压力不小于1.5MPa。
②工作面架间喷雾齐全。
喷雾压力0.8～1.5MPa,移架、割煤时实现自动喷雾。
③工作面每个放煤口应装自动喷雾设施,放煤时喷雾,水压力0.8～1.5MPa。
④各转载点喷雾要到位,喷嘴雾化效果好,使用正常。
（3）冲洗巷帮
每三天对采面运、回顺冲洗一次,严禁煤尘堆积。
（4）个体防护
1420工作面机组司机、放煤工、支架工等工种工人都必须佩戴防尘口罩。
（5）煤层注水
①注水方式
采用1420工作面回顺向运顺打长孔的高压注水方式。
②注水工艺及参数确定
A.钻孔直径50mm;
B.钻孔长度150mm;
C.钻孔间距通过前几个工作面注水试验,1420注水钻孔间距选15m较为合适;
D.钻孔角度:
钻孔角度原则上与煤层倾角一致,使钻孔终孔时到达煤层顶板;
E.封孔方式采用膨胀式封孔器来封孔,封孔深度不小于2m。
③注水系统
采用RBH－80型泵将水加压后通过φ32mm的高压胶管注入钻孔内。
④单孔注水量的确定
Q=LBMrq
式中:
Q—一个钻孔注水量，m3；
L—钻孔长度，150m；
B—孔间距，15m；
M—煤层厚度，13.94m
r—煤容重,1.31T/m3
q—吨煤注水量,按0.02m3/T计算代入数值Q=822m3。
⑤单孔注水时
T=Q/V=822=274小时
150×0.02
式中:
T—注水时间,小时;
Q—钻孔注水量,822m3
V—注水流量,150×0.02m3/小时。
煤层注水受各种因素影响较大,现场把湿润范围煤墙出现均匀的“出汗”渗水作为煤体已全面湿润的标志。
（6）隔爆水袋
在1420运顺、回顺、掺新巷等巷道口以里50～75m处各安装一组隔爆设施,其隔爆水袋个数分别为:
1420运顺水袋数=200×14.5=48（个）
60
1420回顺水袋数=200×11.4=38（个）
60
1420掺新巷水袋数=200×8.7=30（个）
60
式中:
200L/m2;按规定每m2要求水量;
14.5m2:
运顺净断面
11.4m2:
回顺净断面
8.7m2:
掺新巷净断面
60L/个:
水袋容积
工作面运顺水棚间距1.5m，每棚两个水袋，两水棚24架,棚区长度36m。
工作面回顺水棚间距1.5m,每棚两个水袋，水棚19架,棚区长度27m。
掺新巷水棚间距1.5m,每棚两个水袋，水棚15架，棚区长度21m。
五、防灭火
根据《煤矿安全规程》要求,结合我矿现有防灭火手段,1420工作面采取黄泥关灌浆为主,注氮防灭火、注三相泡沫、汽雾阻化、来管监测和观测预报相结合的综合防灭火手段,保证工作面安全生产。
（一）黄泥灌浆
１、灌浆系统
南风井地面灌浆站→南进风井→4～2煤回风巷→1420回风联络巷→掺回1#横川→1420掺新巷→灌浆地点（通过钻孔）。
2、灌浆方法
采用随采随灌的方法,即回采时,滞后工作面30～40m，从钻孔向1420采空区灌浆。
在1420掺新巷的每个钻场及钻场间各打一钻孔,钻孔直径不小于90mm,用以滞后灌浆。
3、灌浆量的确定
Q土=KLMHC
式中:
Q土—1420采空区灌浆量,m3
K—灌浆系数，取0.05;
L—工作面走向长,m;
M—工作面采高,m;
H—工作面倾斜长,m;
C—煤层回收率,75％;
Q土=0.55×2058×9.0×180×0.75=125024m3
4、脱水系统
1420运顺、回顺最低处设环形水仓,在水仓内安设水泵,铺设管路,将灌浆水排至4～2煤轨道巷水沟，流入4～2煤延伸水仓。
（二）汽雾阻化
1、汽雾阻化系统
在1420运顺建立汽雾阻化泵站,泵站内安装一台RBH—80型喷雾泵,3m3储液搅拌水箱一个,沿运顺铺设一趟φ25mm高压胶管至工作面喷雾点,在喷雾点安装汽雾发生器。
2、汽雾阻化工艺过程
将Mgcl2（或Nacl）与水按15％～20％比例在搅拌箱内混合搅拌均匀，后经过滤器，进入喷雾泵，加压输送到工作面汽雾发生器，将药液转化为汽雾向工作面采空区喷洒。
汽雾阻化工作要求24小时不间断进行。
3、工作面每循环喷雾量的确定：
根据北区其它各矿综放开采面防灭火汽雾阻化的经验，每吨煤喷雾化液5～10kg，设计按8kg，则每循环喷洒剂量：
QＶ=MHBPCK/RD
=180×9.0×0.6×1.31×0.25×8/0.8×1050
=3m3
式中:
Qv—每循环喷阻化液量,m3
H—采高，m;B—循环进尺，m;
M—工作面长度，m;P—煤容重，T/m3;
C—煤损失率25%;K—吨煤吸液量,kg/T;
R—雾化率,80%;D—阻化液比重,kg/m3;
4、每循环最少喷洒时间确定
T=Qv/AL=3/4×0.25=3小时
式中:
T—每循环喷洒时间;
Qv—每循环喷洒阻化液量;
A—汽雾发生器个数;
L—汽雾发生器流量（0.25m3/h）。
（三）注氮气防灭火
1、氮气来源
选用JXZD—500井下移动式炭分子筛制氮机两套,一套工作,一套备用,置于制氮硐室,每套制氮装置产氮气量为500m3/h,氮气纯度97%以上。
2、注氮方式
采用小流量不间断连续注氮方式,使采空区气体惰化。
3、输氮管路系统
制氮硐室→4～2煤轨道巷→1420运顺联络巷→1420运顺→1420工作面下隅角。
铺设φ50mm钢管2340m。
4、埋管注氮工艺
氮气管路靠顺槽下帮敷设,安装牢固.管路每30m接一个三通,当管路埋入采空区20m时,开始注氮;当管路埋入采空区30m时,通过三通接20m预埋管,当预埋管埋入采空区20m时,停止正前管路注氮,开始用预埋管注氮这样往复进行,保证向采空区（滞后工作20～50m）连续注氮。
每次注氮开始时,利用工作面附近管路上的三通阀门将管路中的空气先排出,当氮气浓度达到97%时,再调整阀门向采空区注氮。
（四）注三相泡沫
1、三相泡沫钻孔布置
在1420掺新巷，每30m布置一个钻孔，钻孔垂直掺新巷向回顺方向施工，终孔透在回顺顶板位置，孔径φ=90mm。
采用φ50mm钢管封孔，钻孔实行全长封孔。
2、注三相泡沫位置及时间
采面每推过三相泡沫孔20—30m时，注三相泡沫一次，每次注三相泡沫时间不少于24小时。
每次注三相泡沫量：
Q=m.p.s
式中：
Q—每次注三相泡沫量；
m—黄泥灌浆流量；
p—发泡倍数；
s—注三相泡沫时间，小时。
Q=m.p.s=20×30×24=14400m3=1.44万m3 。
3、注意事项
（1）提前完成的三相泡沫钻孔和已注钻孔，必须及时严封。
（2）每次注三相泡必须连续进行24小时以上，不能有间隔时间。
（3）严格按操作规程和技术参数进行操作，否则可能无法达到预期发泡倍数。
（五）束管监测
1、工作面采样器布置
①1420开切眼布置三个采样器
A.距运顺10m布置一个;
B.距回顺15m布置一个;
C.切眼中部布置一个（距运或回顺90m）
随着工作面推采,每隔70～100m布置一组采样器,布置方式及个数与开切眼相同。
②工作面上隅角布置一个采样器。
随着工作面的推采,是否再增加采样点,根据具体情况而定。
2.几项要求
①采空区内敷设的钢管必须用抗静电材料包严缠实。
②敷设第二、三……组束管及采样器时要制定安全技术措施。
③每星期至少检查两次束管管线路情况，出现漏气、断开、积水等情况立即处理。
④通风区束管监测人员,每天对各采样点进行采样、分析、制报表,并将报表分送给矿长、总工、通风科、区长等进行审批。
（六）预测预报
根据我矿现有装备和技术,在1420工作面回采过程中,火区观察员每班对1420工作面上隅角、高抽巷、掺新巷闭墙及回风巷的CH4、CO2、CO等气体浓度和温度等观测一次。
每旬用气囊采集工作面上隅角和高抽巷气样各一次,进行分析化验,做到及时发现及时处理,防患于未然。
（七）构筑防火门墙
在1420工作面运顺和回顺口以里60m处各做防火墙一道,墙厚不小于500mm.运顺防火门墙中间留2.7×2.2m2（宽×高）的通道;回顺墙的中间留2×2.2m2（宽×高）的通道.两道墙附近要备够封口用的材料,并堆放整齐。
六.避灾路线
i.1420工作面发生火、瓦斯、煤尘等灾害时的避灾路线.
1.处在运顺及工作面人员应迅速佩戴好自救器沿下列路线撤退。
1420工作面→1420运顺→1420运顺联络巷→4～2煤轨道巷→集中材料上山→+892石门大巷→副井底→地面。
2.处在回顺及上隅角人员应迅速佩带好自救器沿下列路线撤退。
1420回顺（或上隅角）→1420掺回横川→1420掺新巷→1420掺新联络巷→4～2煤轨道巷→集中材料上山→+892石门大巷→副井底→地面。
3.1420高抽巷、掺新巷人员撤离路线
1420高抽巷→1420掺新巷→1420掺新联络巷→4～2煤轨道巷→集中材料上山→+892石门大巷→副井底→地面。
ii.1420工作面发生
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