30102采面瓦斯抽采设计.docx

1、30102采面瓦斯抽采设计 水城县阿戛乡禹举明煤矿30102采面瓦斯抽采设计编 制：郭光贤 编制时间：2017年5月10日水城县阿戛乡禹举明煤矿规程措施方案审批记录会审时间会审地点规程名称参审部门签字日期参审部门签字日期通防科掘进副总安全科安全副总监测监控负责人通防副总机电科地测副总调度室生产矿长防突队长安全矿长采煤副总机电矿长会审意见：总工程师意见：签字：_2017年_月_日矿长意见：签字：_2017年_月_日目录一 编制依据.1二 30102采面基本情况 . 1三 瓦斯预测.4四 30102采面瓦斯抽放的必要性和可行性.5五 30102采面瓦斯抽采方案 .7六 30102采面瓦斯抽采设计.

2、8七 30102采面抽采系统.17八 抽放管理.23九 附件.29一、编制依据1、煤矿安全规程、防治煤与瓦斯突出规定、煤矿瓦斯抽采设计规范（GB50471-2008)、煤矿瓦斯抽采基本指标（AQ1026-2006)等相关规定。2、30102运巷掘进作业规程。3、水城县阿戛乡禹举明煤矿抽放工操作规程和抽采岗位责任制。4、水城县禹举明煤矿（变更）初步设计安全设施设计。5、水城县阿戛乡禹举明煤矿防突设计。6、水城县阿戛乡禹举明煤矿瓦斯抽采设计。二、30102采面基本情况1、工作面概况30102采面位于C1煤层中，上部10m为30101采空区，30102采面走向长360m，倾斜长50m。2、工作面地质

3、情况30102采煤工作面其西侧70m为F13断层, F13为平推断层，F13断层走向170165，倾向260255，断距4060m，该断层对回采无影响。巷道水文地质条件简单。根据30102运输巷、回风巷掘进情况分析，30102回风巷上部采空区水已放空，水情查明，水患已排除，该采煤工作面推采时无水患。3、顶、底板情况30102采煤工作面所在煤层顶板为粉砂岩，厚度25m，节理较发育，较稳定。底板为泥岩，厚度2530m，节理较发育，稳定。4、煤尘及瓦斯概况根据贵州省煤田地质局实验室2010年8月14日提交的水城县阿戛乡禹举明煤矿煤尘爆炸性鉴定报告，禹举明煤矿C1、C9煤层煤尘均有爆炸性。在掘进期间必

4、须采取防止煤尘爆炸措施。本矿为煤与瓦斯突出矿井。根据2012年矿井瓦斯等级鉴定报告，采面最高绝对瓦斯涌出量为2.0m3/min，绝对二氧化碳涌出量为：0.5 m3/min，回采前必须先抽后掘，回采过程中，必须对采面老空区瓦斯一并抽放。5、工作面通风、瓦斯概况A、通风系统：（1）掘进期间的通风系统： 、30102运输巷掘进期间在进风巷1333运输石门建有一组防突风门。采用230KW局部通风机压入式供风，局扇安装在1333运输石门，并实现“双风机、双电源”供风。其进、回风路线为：新风风流：主（副)斜井井底车场1333运输石门局部通风机30102运巷掘进工作面。污风风流：30102运巷掘进工作面13

5、33西运输大巷1333运输大巷专用回风巷回风斜井主扇风机地面。30102回风巷掘进期间在30101运输石门建一组防突风门。采用230KW局部通风机压入式供风，局扇安装在1388运输大巷，并实现“双风机、双电源”供风。其进、回风路线为：新风风流：副斜井1388运输大巷局部通风机30102回风巷掘进工作面。污风风流：30102回风巷掘进工作面30102回风石门1388回风上山1426专用回风巷一回风斜井主扇风机地面。（2）回采期间的通风系统：新风风流：主（副）斜井井底车场1333西运输大巷30102运输石门30102运巷30102采煤工作面。污风风流：30102采煤工作面30102回风巷30102

6、回风石门1426专用回风巷主扇风机地面。3、瓦斯预测 1、禹举明煤矿瓦斯等级鉴定结果统计表 项 目年 度瓦斯(全矿井)二氧化碳(全矿井)鉴定等级审批等级绝对量(m3/min)相对量(m3/t)绝对量(m3/min)相对量(m3/t)2010 突出矿井突出矿井 201210.4722.69突出矿井 突出矿井 根据30102回风巷实测的瓦斯绝对涌出量为0.8m3/min，预计30102采煤工作面瓦斯涌出量为2.0m3/min。煤层平均埋深185m,最大埋深210m。 根据以下公式C1煤层瓦斯含量为：Wh=Wx+Wy+12.87m3/t式中：Wx煤的瓦斯吸附量，m3/t；Wf、Af、V煤的水分1.0

7、2、灰分19.9、挥发分24.48；P瓦斯压力，MPa；P=（2031013）H，H为垂高；按 P=6H62101.26MPaen温度系数，1.49；e自然对数底；n；a2.4+0.21V7.54；b1-0.004V0.902；Wy游离瓦斯量，m3/t；fn煤的孔隙率，%，查表取10；煤的容重，=1.4t/m3；KY相当于煤层瓦斯压力下的瓦斯压缩系数，查表得KY=1.04；t温度，取t=20。经计算，该煤层瓦斯含量在+1333m标高为12.22m3/t，大于8 m3/t；经打钻测压，瓦斯压力0.96MPa,大于0.74 MPa。30102采煤工作面必须先抽后采。四、30102采面瓦斯抽放的必要

8、性与可行性1、相关法规要求： 根据煤矿安全规程第145条规定：“一个采煤工作面的绝对瓦斯涌出量大于5m3/min或一个掘进工作面的瓦斯涌出量大于3m3/min, 采用通风方法解决瓦斯问题不可能或不合理的；开采有煤与瓦斯突出危险煤层的”。应采用瓦斯抽放措施。矿井瓦斯抽放管理规范以及煤炭工业设计规范有关条款规定: “一个采煤工作面的绝对瓦斯涌出量大于5m3/min或一个掘进工作面的瓦斯涌出量大于3m3/min, 采用通风方法解决瓦斯问题不可能或不合理的；开采有煤与瓦斯突出危险煤层的”。应采用瓦斯抽放措施。除此而外,国家安全生产监督管理局有关文件规定：“先抽后采, 以风定产, 监测监控”的瓦斯治理“

9、十二”字方针, 无论高瓦斯矿井的井型大小，也不管煤层有无煤与瓦斯突出危险性，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为抽放瓦斯服务。 2、30102采面瓦斯治理的需要煤矿安全规程、矿井瓦斯抽放管理规范以及煤炭工业设计规范有关条款规定:当一个回采工作面的绝对瓦斯涌出量大于5m3/min或一个掘进工作面的瓦斯涌出量大于3m3/min，采用通风方法解决瓦斯不可能或不合理时应采用瓦斯抽放措施。预测禹举明煤矿30102回采工作面的绝对瓦斯涌出量为3.6m3/min。另外，在矿井投产后产量和瓦斯涌出量都有进一步增加的趋势。因此，加强30102采面的瓦斯抽采是有必要的。3、瓦斯抽采可行性 根据禹举

10、明煤矿煤与瓦斯突出危险性鉴定对煤层参数的测定情况，禹举明煤矿C1煤层的透气性系数为2.94110.347之间。开采层预抽瓦斯可行性评价标准见下表：开采层预抽瓦斯难易程度分类表 抽采难易程度钻孔瓦斯流量衰减系数（d-1）煤层透气性系数（m2/MPa2d）容易抽采10可以抽采0.0030.05100.1较难抽采0.050.1 根据煤层透气性系数评价，禹举明煤矿C9煤层属于可以抽放容易抽放煤层，因此，采取瓦斯抽放措施治理C9煤层瓦斯是可行的。五、30102采面瓦斯抽采方案根据禹举明煤矿禹举明煤矿瓦斯抽采工程方案设计说明书（以下简称抽采设计说明书），结合30102工作面的瓦斯情况，决定采用采掘前预抽、

11、边采掘边抽和采空区抽采相结合的抽采方案。在30102风巷和30102运巷、各铺设一趟8吋的瓦斯抽放管路，并入矿井抽放系统主管路系统。风巷抽放管路每隔12m预留1个三通接口，用于上隅角抽放管和钻孔抽放管的连接。30102运巷抽放管路每隔12m预留1个三通接口，用于顺层预抽煤层瓦斯抽放管的连接。当30102运巷和回风巷形成，由30102运巷向上施工顺层钻孔，利用顺层钻孔进行采前预抽以及回采时边采边抽。工作面回采时，在回风巷靠采空区关门柱后有沙袋建隔离墙。在低负压瓦斯抽放管预留的三通处连接接一段8吋管路，并将管路插入隔离墙进入采空区，进行采空区的瓦斯的抽放。六、30102采面瓦斯抽采设计（一）、钻孔

12、抽采设计根据测定的C1煤层原始瓦斯含量、煤层透气性系数、钻孔瓦斯涌出量、钻孔瓦斯流量衰减系数等相关参数，结合30102工作面巷道布置情况。为了确保工作面在允许的预抽时间内钻孔瓦斯抽放效果，同时尽量减少抽放钻孔施工工程量和施工难度，决定由30102运巷向上施工一组顺层平行钻孔，利用顺层钻孔进行采前预抽以及回采时边采边抽。1、钻孔布置形式 瓦斯抽采巷穿层钻孔布置：根据30102工作面巷道布置情况，对30102运巷掘进区域条带瓦斯预抽采用本煤层长钻孔进行瓦斯抽放，钻孔控制范围为：30102运巷掘进区域整条煤层条带，巷道轮廓线外上帮为20m,下帮为10m。根据钻场间距和巷道轮廓线外上、下帮控制范围。

13、根据30102工作面巷道布置情况，对30102风巷掘进期间采用本煤层长钻孔进行瓦斯抽放，钻孔控制范围为：30102运巷掘进区域整条煤层条带，巷道轮廓线外上帮为20m,下帮为10m。根据钻场间距和巷道轮廓线外上、下帮控制范围。 顺层钻孔布置：对30102采面回采块段煤层瓦斯的抽采采用顺层钻孔平行布置，钻孔钻进方向与工作面切眼平行。2、抽放钻孔参数确定（1）、钻孔有效抽放半径 禹举明煤矿未实际测定C1煤层钻孔有效瓦斯抽放半径，根据水城县阿戛乡禹举明煤矿安全设施设计和禹举明煤矿瓦斯抽采设计瓦斯抽采半径为2.55m。总结原生产系统内进行瓦斯抽采的经验，为达抽采效果，禹举明煤矿30102采面钻孔瓦斯抽放

14、有效半径确定为2.0m。相邻钻孔终孔距离为4m。（2）、钻孔直径根据现有可用于抽放钻孔施工的钻机型号、性能参数和配套钻杆、钻头规格等情况，确定钻孔直径选择为75mm。（3）、钻孔长度为了使钻孔控制整个工作面，保证抽放效果,顺层预抽30102风巷掘进区域条带瓦斯的钻孔，控制掘进前方的距离不能小于120m。抽采回采块段的顺层钻孔终孔位置为距30102回风巷10m（30102回风巷在掘进前已对掘进区域条带瓦斯进行预抽，并对巷道轮廓线外下控不少于10m)。相邻两孔的终孔距离不得大于4m。 考虑到工作面煤层有起伏变化，加之顺层钻孔设计长度较大，所以钻工实际施工难度将比较大，施工过程中容易打到顶、底板。因

15、此，在施工过程中应掌握好钻孔角度，确保能施工到设计长度。确因地质条件复杂起伏变化太大无法掌握合适的施工角度时，应调整角度使钻孔实际深度达到设计长度。对未达设计长度的钻孔重新补孔抽放，确保回采块段无空白区域。（4）、开口高度顺层钻孔为了保证钻孔封孔效果，防止在由于煤壁裂隙造成的漏风，抽采钻孔均应选择煤壁完好、无裂隙处开孔。为了保证抽放效果，考虑施工难度以及开口高度对施工倾角选择的影响，确定回采块段顺层钻孔开口高度为距离巷道底板为1.8m。（5）、钻孔间距根据预测结果，禹举明煤矿C1煤层瓦斯含量为12.87m3/t，从理论讲钻孔间距越小抽放效果越好，能达到的预抽率也越高，考虑到钻孔施工工程量、施工

16、成本的因素，不可能无限缩小钻孔间距，应综合考虑选择适宜的钻孔间距。 禹举明煤矿实际测定C1煤层钻孔有效瓦斯抽放半径为2.55m，根据水城县阿戛乡禹举明煤矿安全设施设计和禹举明煤矿瓦斯抽采设计瓦斯抽采半径为2.5m。总结原生产系统内进行瓦斯抽采的经验，为达抽采效果，禹举明煤矿30102采面钻孔瓦斯抽放有效半径确定为2.0m。因此确定30102工作面顺层抽放钻孔终孔间距为4m，穿层抽放钻孔相邻钻孔终孔距离为4m。（6）、钻孔倾角钻孔倾角根据工作面煤层变化情况确定，由于30102运输巷工作面及30102风巷掘进区域条带瓦斯抽放钻孔设计为顺层钻孔，因此钻孔倾角应在保证钻孔始终处在煤层当中的前提下，根据

17、每个钻孔的开口和终孔位置的标高逐个计算得出。根据水城县禹举明煤矿瓦斯抽采设计，瓦斯抽放钻孔终孔距离为510m 。因此，30102采煤工作面回采区域块段瓦斯抽采相邻钻孔距离设计为4m，预抽12个月（具体抽放时间根据预抽后的效果检验情况而定），可达到抽放效果。 禹举明煤矿30102采面所采C1煤层倾角平均为75，为急倾斜煤层。根据防治煤与瓦斯突出规定第四十九条规定：“采取各种方式的预抽煤层瓦斯区域防突措施，应当符合下列要求：穿层钻孔或顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯区域防突措施的钻孔应当控制区段内的整个开采块段、两侧掘进巷道及其外侧一定范围内的煤层。要求钻孔控制30102回风巷以下10m至运输巷以上10m

18、范围，钻孔等距平行布置。 2、根据久益公司C1煤层瓦斯抽采半径测定报告，该工作面抽放半径选择为2.0m，即钻孔终孔间距为4.0m。 孔号方位（）倾角（）孔深(m)开孔位置备注至切眼距离（m）底板(m)131047.749.5巷道顶部231047.749.5331047.749.549031047.749.5孔距4m3、抽采钻孔施工（1）打钻 抽放钻孔施工必须按设计水平角度和倾角等参数进行，若煤层起伏变化较大时，应根据煤层变化情况及时调整角度，以提高成孔率，同时要作好钻孔进尺及相关参数的记录。（2）钻孔封孔 钻孔封孔采用聚氨脂人力进行封孔，封孔方式为卷缠药液法。封孔材料为专制的抽放钻孔封孔袋。封

19、孔工艺：封孔前用水或压风将孔内残存的煤、岩钻屑清洗干净，用封孔袋卷缠在抽放管上，插入钻孔，约5min封孔袋药液开始发泡膨胀，20min停止发泡，逐渐硬化固结。为避免抽放管因碰撞晃动影响封孔质量，孔口处需用水泥砂浆封固抽放管，或用木楔楔紧。封孔管采用52mm的UPVC塑料管，总长度为10m。根据煤层裂隙发育情况，顺层钻孔封孔长度设计为8m，穿层钻孔封孔长度5m。封孔时在管道距离前端0.3m1.0m的封孔段前后各固定一个直径略小于钻孔的圆形挡盘，以防止封孔材料膨胀时堵塞管路或向外溢流影响封孔效果。 用52mm的钢管加工一个长0.3m的连接管，其一端接闸阀，与150mm的汇流管上32mm的钢管连接，

20、在距离闸阀0.25m处焊接一个5mm钢管用于连接压力表以及检查抽放浓度、温度等参数。其另一端用40mm的高压软管连接到UPVC封孔管上。4、抽采钻孔的并网联接 已封孔的钻孔每6个设为一组，用40mm的高压软管连接到150的汇流管上，汇流管连接到抽采管路预留的三通上。每个钻孔口安设一个三通及截止阀，以便进行控制和调节抽采负压。每组钻孔各选两个钻孔，在孔口安装的连接管上安装压力表以便检测抽采负压。（二）、采空区抽采设计1、上隅角埋管（1）、管路安装在30102风巷抽放管的末端连接一段8吋抽放管（管路总长15m，前端5m为筛孔管），使抽放管口抬高至风巷顶部，并设隔离墙对其进行保护，以此形成第一个埋管

21、口。在其他三通口上先安装上堵头。（2）、抽放瓦斯随着工作面的推进，当工作面回采过埋管口510m后，管路上的吸气口进入采空区最佳位置时，打开抽放管三通处控制阀门，并在三通里端安装上堵头开始进行抽放。依次类推，使吸气口保持在最佳抽采位置。在吸气口进入抽采采空区前撤掉三通管上的堵头，安装上阀门、抽放管（管路总长15m，前端5m为筛孔管）形成接替埋管口进行抽放。七、30102采面抽采系统1、抽采设备禹举明煤矿瓦斯抽放泵安装地面距风井主扇风机房50m以外的抽放泵房内。安设有高低负压抽放泵各两台。高负压抽放泵型号为2BEC-42型两台，其中：一台工作、一台备用。主要技术参数如下：最大抽气量123m3/mi

22、n电机功率132KW最低吸入绝压44.85KPa额定电压660V耗水量185L/min联结方式皮带联结低负压抽放泵型号为2BEC-42型两台，其中：一台工作、一台备用；主要技术参数如下：最大抽气量123m3/min电机功率132KW最低吸入绝压13.5KPa额定电压660V耗水量185L/min联结方式皮带联结2、井下瓦斯抽采管路系统1）运输巷穿层及顺层钻孔抽采系统：钻孔钻孔抽放管钻孔汇流管1333运输巷支管回风斜井高负压抽放主管瓦斯抽放泵房高负压1#抽放泵瓦斯抽放泵房高负压1#抽放泵排气管。2）采空区抽采系统：上隅角：上隅角筛孔管30102风巷抽放支管瓦斯抽放支管回风斜井低负压抽放主管瓦斯抽

23、放泵房低负压1#抽放泵瓦斯抽放泵房低负压1#抽放泵排气管。3、管路敷设及附属装置1）、瓦斯抽采管路敷设本着满足以下条件：瓦斯管路系统根据巷道布置和地面状况,选择巷道曲线段少和距离较短的线路。瓦斯管路选择在不经常通过矿车的回风巷道中，以防止管道被撞坏漏气；若设在运输巷道，需架设在巷道的上方。敷设于地面的瓦斯抽采管路远离易爆重大危险源、有明火作业区域等，不能避开的地段，采用深埋敷设。敷设的瓦斯管路便于运输、安装和检修维护。抽采管路与电缆分挂在巷道两侧并且要吊高或垫高，若吊挂必须吊挂平直，距地高度不小于0.3m；运输巷道内抽采管路与矿车最外沿的间隙必须大于0.7m；地面瓦斯管路不得从地下穿过房屋或其

24、它建筑物。抽采瓦斯管沿倾斜巷道底板敷设时，间隔34m设置一个混凝土支承，每隔80100m均设置一个止推支承。抽采瓦斯管在倾斜巷道支架上敷设时，用卡子将管子固定在巷道支架上以免下滑，在倾角小于等于30巷道中，一般应每隔1015m设一个卡子固定；在倾角大于30巷道中，一般应每隔1520m设一个卡子固定。2）、瓦斯抽采管路的附属设施控制阀门在瓦斯抽采泵的前后的进出总管上、支管分支处和钻场、钻孔的连接处等均安设控制阀门，主要用来调节与控制各个抽采点的抽采负压、瓦斯浓度、抽采量等，同时在修理和更换瓦斯管时起到切断通路的作用。测压装置在瓦斯主管、支管以及钻孔连接装置上设置瓦斯参数测定孔，以便经常观测管内压

25、力，测压嘴的高度一般小于100mm，其内径410mm，平常用密封罩罩住或用细胶管套紧困死（若安设有螺纹的测压嘴，则用螺丝作堵头堵死），以防漏气。瓦斯参数测定孔还可作为取气样孔，以取出气样进行气体成分分析或测其瓦斯浓度。放水器管路在抽采钻场、管路拐弯、低洼、温度突变处、出口处分别设放水器，水平巷道抽放管放水器间距为200300m，最大500m。计量器在瓦斯抽采总管和支管上安装计量器，以便计量瓦斯抽采效果。除渣装置在瓦斯抽采的过程中，根据系统负压大小不可避免的吸取一部分灰尘或杂物在管路系统中，长时间积累下来造成管路系统抽排不顺畅，如不及时处理将造成以下几种可能：部分管路承受负压过大，管子吸瘪甚至损

26、坏；迎头瓦斯抽放不彻底，造成瓦斯超限，酿成事故；系统负压过大，造成地面瓦斯机烧电机事故。因此需要在瓦斯抽放管道安装除渣装置，保证瓦斯抽采管道长时间安全运行。为此，在主管和支管连接处安装出渣装置。为了能够及时掌握各抽放地点瓦斯抽出量、瓦斯浓度的变化情况，便于管路系统负压的调节，保证管网系统的正常抽放，以及在今后抽采规模逐渐扩大后使30102工作面抽采系统与主干管路的检测工作相对独立，在瓦斯抽采巷口处的管道位置安设流量计，在30102运巷和风巷开口处管道位置安设流量计。在每组钻孔汇流管最低点安设一个放水阀门。八、抽放管理1、抽放工程施工管理抽放工程施工的管理严格按照禹举明煤矿有关规定执行。通风副总

27、负责措施编制，矿领导及相关业务部门负责施工措施审核批准、技术指导、监督考核、工程验收等工作。施工队组负责劳动组织、具体施工、现场安全管理等工作。施工单位必须严格按照设计进行施工，保证工程质量。施工中存在隐蔽工程的施工单位在其隐蔽前一天书面通知通风部门，通风部门及时组织人员进行现场检查，对存在的问题，落实责任单位进行整改后，方可继续施工。（1）、钻孔施工、封孔及并网的管理钻孔施工前通风队必须根据本设计编制30102工作面瓦斯抽放钻孔施工安全技术措施。经相关业务部门审批并备案后，组织施工队的管理、技术、施工等相关人员进行学习和考试。施工前由施工队负责将钻机、开关、电缆、水泵、风泵等设备、材料运输到

28、位。选择好接电、水泵安装位置后，分别向机电部、地测办提出接电、水泵安装申请。经机电部、地测部门批准后组织接电、和水泵安装，完善施工地点供电、排水系统。具备基本施工条件后，施工队提出申请，由安监部组织相关业务部门进行开工评估。施工队根据评估结果对提出的问题进行落实整改，达到安全生产要求后办理相关手续，即可开始组织施工。施工期间施工队组必须每天向调度室、通风副总汇报钻孔施工进尺及相关情况。钻孔施工必须严格按照设计的方位、倾角、间距等参数进行施工。施工人员必须掌握有关测量工具的使用知识，保证钻孔实际施工参数的符合设计要求。施工现场必须要有钻孔设计图板，图板中应标明钻孔数目、位置、间距、方位、倾角、孔径、孔深、封孔深度、封孔段长度等参数要求。已施工完成的钻孔必须进行挂牌管理，标明孔号、钻孔实际参数，存在的问题等原始记录。钻孔施工期间，施工队必须建立抽放钻孔施工记录，记录内容包括：施工时间、钻孔设计参数、实际施工参数、岩性变化情况及施工中出现的各种问题。施工期间，施工队每班必须安排专人对钻机、开关等设备进行检查维护，发现问题必须及时停机处理。施工期间，施工人员要做好现场的瓦斯检测工作，防止钻孔内瓦斯涌出量过大造成施工地点瓦斯超限。当施工地点瓦斯浓度0.8%时，必须停止施工，切断电源，并及时汇报公司调度室，按照要求进行