1103抽采设计.docx

1、1103抽采设计荣县双庆矿业有限公司顺利煤矿1103采煤工作面瓦斯抽采设 计设 计： 校 对：施 工：总工程师：矿 长：设计编制时间：二一三年九月前 言顺利煤矿位于荣县县城320方向直线距离约17.5km，行政区划隶属荣县双古镇白云桥村三组。矿区中心地理坐标：东经1041823，北纬29354。根据自贡市安全生产监督管理局关于同意2011年度荣县部分煤矿瓦斯等级鉴定结果的批复（自安监20123号），2011年，顺利煤矿绝对瓦斯涌出量9.081m3/min，相对瓦斯涌出量28.770 m3/t，鉴定结果为高瓦斯矿井。为了认真贯彻落实“监测监控、以风定产、先抽后采”的瓦斯综合治理方针，真正体现 “

2、安全第一、预防为主、综合治理、总体推进”的原则，根据荣县双庆矿业有限公司顺利煤矿瓦斯抽采设计，为减轻1103采煤工作面在以后生产过程中的通风和安全压力，特编制本设计。一、编制本设计的依据：1、矿井瓦斯抽采工程设计规范（MT95018-96）（1997） 中华人民共和国煤炭工业部；2、矿井抽采瓦斯管理规范（1997） 中华人民共和国煤炭工业部；3、煤矿瓦斯抽采基本指标AQ1026-2006 国家安全生产监督管理总局；4、煤矿安全规程(2010版) 国家安全生产监督管理总局；5、煤矿瓦斯抽采规范AQ1027-2006 国家安全生产监督管理总局；6、四川省煤矿瓦斯抽采技术暂行规定(2006年) 四川

3、省安全生产监督管理局、四川煤矿安全监察局；8、荣县双庆矿业有限公司顺利煤矿整合工程初步设计；9、荣县双庆矿业有限公司顺利煤矿整合工程初步设计安全专篇。10、荣县双庆矿业有限公司顺利煤矿瓦斯抽采设计。二、设计的主要技术指标1、预计1103采煤工作面煤层平均瓦斯含量：15m3/t；2、1103采煤工作面的走向长度：120m，倾斜长度：800 m.第一章 矿井基本情况第一节 矿井概况一、交通地理位置我矿位于荣县县城320方向直线距离约17.5km，行政区划隶属荣县双古镇白果村三组，至省道305线公路运距约28km：有9km矿山简易公路通至双古镇，到双古镇经观山镇至来牟镇与省道305线（S305）公路

4、相接，运距约19km，交通十分方便。图1 顺利煤矿交通位置图二、地形地貌矿山位于四川盆地南部丘陵低山区，矿区范围内总体呈南高、北低之地势。最低海拔为+459.70m，位于矿区西北部徐家沟沟口；最高海拔为+775.20m，位于矿区西南部的大刀寨。三、气象及地震矿区属亚热带湿润季风气候，春早夏热，四季分明。湿度大，多年平均相对湿度77-80%；降雨量丰富，年平均降雨量9861048mm，主要集中在59月，雨量占全年降雨量的50%以上。最高气温39C，最低气温-4，年平均气温16.617.9C。冬末初春常见寒潮，夏季多暴雨，偶有冰雹等灾害气候发生。根据中国地震烈度区划图（1990年版）及建筑抗震设计

5、规范，本区地震基本烈度为6，地震设防烈度为6，设计基本地震加速度值为0.05g。第二节 地质特征一、地层区内地层属扬子地层区四川盆地分区威远小区，出露及钻孔揭露地层由新至老为第四系、侏罗系下统珍珠冲组（J1z）、三叠系上统须家河组（T3xj）、中统雷口坡组（T2l）。（一）第四系（Q）厚度7.5m。零星分布于河流和山麓洼地。为现代河流沉积物（砾、砂、粘土）和残坡积物（碎石、砂、粘土、亚粘土和腐植土等）。（二）侏罗系下统珍珠冲组（J1z）厚度60120m，未见顶。分布于矿区西南角的大刀寨山顶，为黄、紫红色泥岩、粉砂质泥岩，夹棕黄色中至厚层状细粒长石石英砂岩、石英砂岩及薄层粉砂岩。与下伏地层呈平行

6、不整合接触。（三）上统须家河组（T3xj）矿区范围内主要出露的须家河组为本区唯一的含煤地层，根据岩性组合特征可划分为6个岩性段，一、三、五段为含煤地层，矿区内地表仅出露须家河组第三六段，简述如下。1、须家河组第六段（T3xj6）本区仅出露35m以上，未见顶。岩性为灰色、褐灰色厚层块状细粒长石石英砂岩，夹泥质砂岩、泥岩薄层，一般不含煤。2、须家河组第五段（T3xj5）钻孔揭露厚度1078m，厚度变化大，部分已剥蚀。该段上部为灰色、深灰色页岩、砂质页岩、炭质页岩、粉砂岩，原可采煤层（高炭）位于其顶部。中部为灰白色厚层块状中粗粒长石石英砂岩、岩屑石英砂岩，偶夹砂质页岩、页岩及菱铁矿结核。下部为灰色、

7、灰黑色页岩、砂质页岩，炭质页岩夹粉砂岩，含菱铁矿结核。3、须家河组第四段（T3xj4）厚度2872m，厚度变化大，岩性为黄灰色、褐灰色厚层块状长石石英砂岩、长石砂岩，局部夹泥质页岩，地貌上常形成陡岩，不含煤。4、须家河组第三段（T3xj3）地表出露于沟谷中，厚3673m，岩性为灰色、绿灰色砂质泥岩、泥岩、粘土岩及页岩互层，矿区内含煤层二层，上部为大白炭、下部为小白炭，矿区内二层皆不可采。5、须家河组第二段（T3xj2）钻孔揭露厚度2895m，岩性为灰色、黄灰色厚层块状中细粒长石石英砂岩，性硬，抗风化力强，不含煤。6、须家河组第一段（T3xj1）钻孔揭露厚度1740m，岩性为灰绿色、灰黑色砂质泥

8、岩、泥岩、页岩夹砂岩。矿区内含煤层二层，上部为上元炭、下部为下元炭，矿区内上元炭煤层不可采，下元炭为本矿的主采煤层。（四）三叠系中统雷口坡组（T2l）在矿区内地表无露头，钻孔已揭露，钻孔揭露厚度大于8m。岩性为灰色薄中厚层状灰岩，夹灰色泥质灰岩。二、构造测区位于四川台坳、川中隆起之威远背斜（又称资威穹窿）构造北西翼，走向近于南北向，倾向270290度，倾角37，平均5。矿区西侧见一条南北向的回龙场断裂（F2）。矿区远离断裂带，构造相对简单，煤层稳定，呈向西倾斜的单斜层，一般倾角57，局部可达9，平均为5。区内无岩浆岩活动。因此，矿区地质构造复杂程度为简单类型。三、煤层据钻孔及矿山生产资料，新设

9、矿区范围内须家河组含煤5层，分别为下元炭、上元炭、小白炭、大白炭和高炭，其中上元炭、小白炭在区内厚度小，为不可采煤层；大白炭和高炭煤层为原采矿许可证规定的可采煤层，高炭煤层已采完，大白炭煤层厚度低于工业指标，实际为不可采煤层。因而矿区内主要可采煤层为下元炭煤层，见表1-1。下元炭煤层位于须家河组一段下部，由两个分层组成，各分层厚度变化较大，为复结构煤层。距底界（T2l灰岩）03.5m，平均2.5m，煤层厚度0.310.67m，平均厚度0.61m。煤层结构为二元复式结构，由两个煤分层组成，上分煤层厚0.110.28m，平均厚度0.24m；下分煤层厚0.200.44m，平均厚度0.37m；夹矸厚0

10、.360.61m，平均厚度0.5m，夹矸岩性为深灰色炭质粘土岩。煤层直接顶板为炭质泥岩，底板为炭质页岩和泥岩，与煤层呈明显接触。表1-1 可采煤层特征表煤层赋存层位煤层厚度（m）煤层结构顶底板岩性稳定性倾角容重t/m3最小最大平均夹石层数夹石总厚顶板底板下元炭T3xj10.310.670.6110.5炭质泥岩炭质页岩较稳定371.30第三节 安全生产现状一、矿井开拓矿井采用斜井开拓方式。设有3个井筒：主斜井、人行斜井、回风斜井。1、主斜井（斜长480m，倾角25o，井底落平标高+278.0；坐标：X=3275325.56，Y=35432563.33，Z=+480.74，=4）安设带式输送机，担

11、负全矿井煤炭提升；并在其侧铺设22kt/a单轨，作为检修和辅助提升，担负矸石、材料及设备的提升，并做矿井辅助进风井。2、行人斜井（斜长343m，倾角30o，井底落平点标高+308.0m；坐标：X=3275325.21，Y=35432654.69，Z=+487.98，=11），装设架空乘人器，担负全矿行人和主要进风，并在其中敷设电缆、排水、通讯、消防管线等。3、回风斜井（X=3275350，Y=35432536，Z=+480，=4），作为全矿回风用，并兼做安全出口。二、采煤方法采用倾斜长壁采煤法，布置对拉1102采煤工作面1个,1103采煤工作面为1102采煤工作面的接替工作面，为单工作面，综合

12、机械化开采。三、大巷布置运输大巷布置在岩层中，采区运输巷、采区回风巷和回风大巷均布置于煤层中。四、带区划分及开采顺序全矿井划分为十二个带区，其中+313水平5个上山带区，5个下山带区，+354辅助水平2个上山带区。矿井内各带区间采用带区前进式开采，即从井筒或上山向两边开采；带区内回采工作面采用后退式开采，即从带区边界向大巷推进。矿井目前布置1个生产工作面，1个准备工作面，4个掘进工作面。1102对拉工作面为生产工作面，1102-1、1102-2面长各为120m，煤层厚0.61m，倾角5；1103采煤工作面为准备工作面，1103采煤工作面长为120 m，煤厚0.62m，倾角平均5；4个掘进工作面

13、分别为+354水平运输大巷、2101运输巷、2101回风巷下部车场、1103运输巷掘进工作面。五、矿井通风（一）矿井通风方式方法矿井采用中央并列式通风方式，抽出式通风方法通风。1103采煤工作面采用“W”型通风。（二）矿井通风设备选用FBCDZ-6-18A型防爆对旋轴流式通风机，其技术特征见表1-3。表1-2 矿井主要通风机技术特征表内 容工作通风机风机型号FBCDZ-6-18A风量范围(m3/s)2686静压范围(Pa)1722403电机额定功率(kW) 290工作电压(V)380六、开采技术条件（一）瓦斯根据自贡市安全生产监督管理局关于同意2011年度荣县部分煤矿瓦斯等级鉴定结果的批复（自

14、安监20123号），2011年，顺利煤矿绝对瓦斯涌出量9.081m3/min，相对瓦斯涌出量28.770 m3/t，结果为高瓦斯矿井。（二）煤层自然发火倾向性及煤尘爆炸危险性根据四川省煤炭产品质量监督检验站2007年9月提供的检测报告，我矿井开采的下元炭煤层之煤尘无爆炸性，下元炭煤层不易自燃。（三）地温根据本矿及邻近矿井资料，本区地温属正常区。（四）矿井涌水量根据初步设计和1102采煤工作面的涌水情况，预计1103采煤工作面回采时的涌水量不大于50m3/d。第二章 抽采方法与工艺设计一、瓦斯来源分析1103采煤工作面的瓦斯来源将分为回采区和已采区两部分。回采区的瓦斯涌出量大小主要取决于煤体、围

15、岩以及邻近层的瓦斯含量，工作面的产量，采区通风状况，回采工艺，采煤方法等；已采区的瓦斯含量的大小主要取决于采空区巷道范围的大小、遗留煤柱的多少、顶板管理方法、采区的密闭质量、矿井的开采年限等。由于我矿采用带区前进式，带区内后退式的开采顺序，因此本设计的重点为1103采煤工作面顺煤层钻孔预抽本煤层本回采区瓦斯。二、抽采基本参数确定1、抽采钻孔孔径：按荣县双庆矿业有限公司顺利煤矿瓦斯抽采设计和现有钻孔设备，1103采煤工作面抽采钻孔，孔径确定为600mm。2、抽采半径：根据1101和1102采煤工作面的实际抽采工作经验，决定1103采煤工作面预抽煤体瓦斯钻孔抽采半径为1.5m。在下一步实施抽采过程

16、中，应根据煤层瓦斯地质变化情况、抽采时间等因素，合理调节钻孔抽采半径，达到有效治灾、经济合理的目的，并逐步总结出适合我矿的瓦斯钻孔抽采半径。3、抽采单孔流量：根据我矿煤层透气性系数、瓦斯压力和参考荣县双庆矿业有限公司顺利煤矿瓦斯抽采设计，初步确定：1103采煤工作面卸压煤体瓦斯单孔流量为：0.01m3/min。在下一步实施抽采过程中，应根据煤层瓦斯地质变化情况等因素，测出1103采煤工作面的钻孔单孔瓦斯流量。4、抽采浓度的确定：根据目前我矿的具体情况和所选用的瓦斯抽采方法，1103采煤工作面瓦斯抽采浓度初步确定为10-30%。5、抽采负压：根据荣县双庆矿业有限公司顺利煤矿瓦斯抽采设计和1101

17、及1102采煤工作面的瓦斯抽采经验，确定1103采煤工作面预抽钻孔负压为1318kPa左右。三、瓦斯抽采方法选择1103采煤工作面瓦斯抽采的目的主要是降低回采过程中的瓦斯涌出。因此，结合1103采煤工作面的巷道布置情况，确定采用顺层钻孔进行瓦斯预抽和随采随抽。四、回采工作面抽采方法（一）钻孔布置原则1103采煤工作面抽采主要为顺层钻孔预抽和随采随抽，顺层钻孔方位与工作面平行；钻孔间距按钻孔抽采半径确定为3.0m，布置单排钻孔；钻孔终孔点与采面周围巷道间距不得小于15m，钻孔应尽量增大见煤长度。图2-1 1103单回采工作面顺层钻孔布置图（二）工作面抽采钻孔布置1103采煤工作面为单工作面，工作

18、面可采段平均煤厚0.62m，煤层倾角5，倾向长800m，1103采煤工作面走向长120m。在回采区域采用顺层钻孔实施预抽，钻孔与工作面开切眼平行；因该段下元炭煤层平均厚度约为0.62m，故设计单排钻孔，钻孔间距为3m，1103采煤工作面设计钻孔长度为100m，共布置265个钻孔，钻孔总长度为26500m；钻孔布置如图2-1所示，实际施工时可根据工作面变化情况适当调整孔长等相关参数。表2-1 1103采煤工作面顺层钻孔参数表1103采煤工作面钻孔参数备 注钻孔编号方位角/长度/m13810023810033810079381008038100813810082381002623810026338

19、1002643826538总长3826500五、施钻设备选择及钻孔施工（一）施钻设备的选择根据1103采煤工作面瓦斯抽采设计的抽采钻孔参数，以及我矿现有钻孔设备配置：有两种施钻设备可供选择，即ZDY-650型液压钻机和ZDY-1250型液压钻机。ZDY-650型液压钻机采用全液压动力头结构，分主机、泵站、操纵台三大部分，解体性好，搬迁方便，钻场布置灵活；机械拧卸钻具，减轻工人的劳动强度，提高了工作效率；油缸直接给进与起拔钻具，结构简单，安全可靠，给进起拔能力大，提高了钻机处理事故的能力；采用单泵系统，系统简单，无级调速，转速与扭矩调整范围大，钻进工艺的适应能力强；操纵台集中操作，人员可远离孔口

20、，有利于人身安全；液压系统保护装置完备，性能可靠。液压元件，通用性强，便于维修。主要用于井下钻探深度为150m之内的各种角度的瓦斯抽排放孔、煤层放水孔、注浆灭火孔、地质孔等多用途的工程钻孔施工，也可用于地面钻探地质勘探孔及其他用途的各种工程孔。其主要技术参数如表2-2。表2-2 ZDY-650型钻机主要技术参数表型号ZDY-650型适应煤岩硬度系数：f10钻进深度（m）150钻孔直径（mm）开孔最大110终孔最大75钻杆直径（mm）42钻孔倾角090回转速度（r/min）110、230最大扭矩（N2m）650跟进能力（kN）25起拔能力（kN）36功率（kW）15外形尺寸（mm）1800630

21、1420整机质量（kg）950ZDY-1250型煤矿用液压坑道钻机主要用于煤矿井下钻进瓦斯抽（排）放孔、注浆灭火孔、煤层注水孔、防突卸压孔、地质勘探孔及其它工程孔。适用于岩石坚固性系数f10的各种煤层、岩层。要求巷道或钻场断面大于6.5m2，高度大于2.3m，宽度大于2.8m。其主要技术参数如表2-3。表2-3 ZDY-1250型钻机性能参数表型号ZDY-1250型适应煤岩硬度系数：f10最大钻进深度（m）200钻孔直径（mm）开孔95115终孔6575钻杆直径（mm）50钻孔倾角（）090额定输出转速（r/min）80/170额定输出扭矩（N.m）1250/600推进力（kN）60起拔力（k

22、N）45推进速度（m/min）01.5推进行程（mm）850锚固力（kN）450根据1101和1102采煤工作面的钻孔施工经验，1103采煤工作面的钻孔施工确定选用ZDY-650型液压钻机。（二）钻机台数根据我矿的生产能力以及1103采煤工作面的倾斜长度，1103采煤工作面布置的顺层钻孔工程量为26500m左右。钻机月效率按5000m计算，则需钻机：26500500012=0.44（台），考虑1台施工，1台备用，故应配备2台ZDY-650型液压钻机。六、封孔工艺及设备选择瓦斯抽采钻孔封孔方式采用水泥注浆泵封孔。封孔段长度：封孔段在煤层，封孔长度大于8m，封孔段在岩层，封孔长度大于5m。（一）水

23、泥注浆泵封孔采用水泥注浆泵封孔，封孔长度容易达到设计要求，封孔效率高，钻孔封孔效果好，但操作较为复杂。BFZ型矿用注浆封孔泵主要应用于煤矿瓦斯抽采封孔，同时还广泛应用于煤层注水封孔、注浆封孔及其它各种类型钻孔的封孔。该泵自身具有搅拌功能，封孔质量可靠，封孔工艺简单，使用方便，易于维护。其额定压力1.2（2.4）MPa，流量为0.0080.01m3/min。BFZ型矿用注浆封孔泵其主要由（图4-5所示）矿用隔爆型电磁起动器（1）、防爆电动机（2）、联轴器（3）、变速系统（4）、搅拌器（5）、操作离合器（6）、离合器操作手柄（7）、机座（9）及送浆泵（10）组成。封孔管采用矿用“双抗”工程塑料管1

24、103采煤工作面预抽钻孔封孔长度为8m，封孔材料采用425硅酸盐水泥，孔内抽采管长度9m，为DN25mm矿用PVC管，抽采管在孔内端钻1020个直径10mm的小孔，并用双层铁筛网扎好。图2-2 封孔泵结构图工艺过程：一般在准备封孔前就可开始准备水泥砂浆。水泥砂浆一般应加入适量的膨胀剂，以避免凝固后收缩出现裂缝。当钻孔倾角较小时可适当增大浆液的浓度。注浆泵与所封钻孔的连接如图4-6所示，井下封孔操作方法为：图2-3 封孔泵与被封钻孔的连接图1、检查封孔泵是否完好，封孔所需用的工具，配件等是否带全；2、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）；3、根据井下顺

25、层抽采钻孔的封孔深度，计算所需要的水泥量，水泥：水=1：0.4（重量比）；4、直接将井下装水泥的袋子缠绕在抽采管上，送入钻孔内封住孔口，其做法如下（如图2-4所示）：将抽采管的一端与注浆管摆放在一起，其重叠处约30cm左右；准备编织袋（将水泥倒入封孔泵的搅拌器内后，就可空出）；将袋子开口端向孔口处，如图3所示将抽采管与注浆管缠绕；用麻绳或麻线等，将抽采管、注浆管及编织袋捆紧；如图5所示送入孔内；按泵的操作规程，开动泵搅拌水泥浆，均匀后并开始注浆，水泥浆先将编织袋胀大，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。图2-4 井

26、下注浆封孔方法示意图5、按以上方法进行下一个孔的注浆封孔；6、所有要封的钻孔封完后，要将封孔泵清洗干净。第三章 抽采管路确定及设备选择第一节 抽采管路的确定根据荣县双庆矿业有限公司顺利煤矿瓦斯抽采设计，遵循抽采管路应尽量选择敷设在巷道曲线段少、距离短和尽可能避开运输繁忙巷道，同时还要考虑供电、供水、运输方便等基本原则。1103采煤工作面瓦斯抽采管路属于支管，其线路确定如下：1102-2采煤工作面回风巷并入已有的+313水平北翼总回风巷干管。一、抽放管材的选择和管径的确定（一）管径及管材的确定瓦斯抽放管路是决定抽放投资和抽放效果的重要因素。瓦斯抽放管路直径的选择根据抽放管路服务的范围和所负担抽放

27、量的大小，以管路中的最大混合瓦斯流量为依据，并且流速控制在5-15m/s之间，其管径按下式计算： D =0.1475（QV）1/2式中：D瓦斯抽放管内径，mm；Q瓦斯管内最大混合瓦斯流量，m3/min；V管内气体合理平均流动速度，取13m/s；按照大管径流速取大值、小管径流速取小值，管路系统较长者流速取小值、管路系统较短者流速取大值的原则选取经济流速，抽采瓦斯管径计算结果见表3-1。表3-1 固定抽采系统抽采管径计算结果表管路名称纯瓦斯流 量（m3/min）瓦斯浓度（%）混合瓦斯流量（m3/min）气体流速（m/s）管 道内 径（m）备 注支管2.0306.7130.098井下支管路经计算得支

28、管D=0.098m。因此，1103采煤工作面预抽支管规格确定为DN100mm的矿用“双抗”(抗静电、阻燃)瓦斯抽采管。二、钻孔与管路联结安装用32mm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，然后钻场瓦斯管与巷道中的分区瓦斯抽采支管连接，瓦斯抽采支管均采用具有煤安标志的矿用管材，用法兰盘连接。如图3-1所示。图3-1 瓦斯抽采钻孔连接示意图三、管路敷设及安装（一）管路敷设及安装的要求1、1103采煤工作面的瓦斯抽采管路布置在1102-2回风巷，靠1103采煤工作面煤壁。2、瓦斯抽采管路应吊挂在煤壁上

29、，吊挂要平直，拐弯处设弯头，不拐急弯，应便于检修，不得影响行人或运输材料。3、干管、支管及其与钻场连接处应装设瓦斯计量装置。4、抽采钻场、低洼、温度突变处及沿管路适当距离(间距一般为200m300m，最大不超过500m)，应设置放水箱。5、在瓦斯抽采管路的适当部位应设置除渣装置和测压装置。6、瓦斯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。7、瓦斯抽采管路应根据巷道坡度敷设，并保持一定的坡度，一般不小于3的流水坡度。8、凡遇跨越巷道时，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。9、用法兰盘连接的管子必须加垫圈，做到不漏气、不漏水。10、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。11、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方可动工拆除。（二）管路安装为了便于管路系统负压的调节，掌握各抽采地点瓦斯抽出量、瓦斯浓度的变化情况以及保证管网系统的正常抽采。设计1103采煤工作面分支管路上应安设阀门、流量计和放水器。1、阀门在1103采煤工作面抽采区域前端安设一个闸阀，在瓦斯抽采管路和钻场连接管上均应安设阀门，在每个抽采钻孔外安设一个球阀。其主要目的是用来调节和控制抽