工作面瓦斯抽放設(shè)計(jì)

1、目錄一、 工作面概況3巷道布置3煤層基礎(chǔ)參數(shù)4瓦斯來源分析4二、瓦斯抽放方法確定5三、抽放瓦斯工藝5回采工作面瓦斯抽放5采空區(qū)抽放6封孔工藝7抽采設(shè)備11四、瓦斯抽放設(shè)備選型11抽放瓦斯管徑選擇11抽放泵選型11五、抽放管路敷設(shè)13抽放管路鋪設(shè)方案13抽放路線13六、安全措施13抽放鉆孔施工安全措施13管路防漏氣、防砸壞、防帶電措施15管路安裝安全措施15七、機(jī)構(gòu)設(shè)置16八、其他16工作面瓦斯抽放設(shè)計(jì)為了有效治理工作面瓦斯，堅(jiān)持“先抽后掘、先抽后采”的原則，提高瓦斯抽采率和抽采濃度， 防止瓦斯事故的發(fā)生，確保該工作面安全生產(chǎn)，特編制本工作面瓦斯抽采設(shè)計(jì)。一、 工作面概況巷道布置本工作面位于11

2、采區(qū)東翼，其西部為11采區(qū)回風(fēng)上山，南部為11090工作面采空區(qū)，北部為11050工作面采空區(qū)，東部為11采區(qū)與13采區(qū)保護(hù)煤柱。11070工作面走向長度610m，傾斜長度107m。11070工作面上、下順槽均沿煤層走向布置，上順槽方位角98°30、下順槽方位角100°21，切眼方位角為190°。下順槽用于運(yùn)輸、行人、進(jìn)風(fēng)，上順槽用于回風(fēng)。工作面布置圖煤層基礎(chǔ)參數(shù)本工作面煤層為二疊系下統(tǒng)山西組底部的二1煤。黑色，以粉、粒狀煤為主。煤的原生結(jié)構(gòu)遭破壞，呈現(xiàn)經(jīng)層間擠壓、揉搓的構(gòu)造煤特征：偶夾塊煤，亦為煤粉壓固而成，表現(xiàn)為滑面發(fā)育，強(qiáng)度極低，f值較小，指壓即碎，遇水則產(chǎn)

3、生大量煤泥。容重達(dá)1.6t/m3，其空隙率為16。二1煤層屬中灰、特低硫、高熔點(diǎn)無煙煤。煤層瓦斯含量為2.09 m3/t7.17m3/t，一般為4.98m3/t，礦井相對瓦斯涌出量為11.53m³/t，絕對瓦斯涌出量為16.03m³/min。該回采區(qū)域?yàn)槟细弑钡偷膯涡睒?gòu)造，工作面范圍內(nèi)沒有斷層及褶曲等其他構(gòu)造，對工作面回采沒有影響。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)參數(shù)表煤層煤層厚度（m）傾角（°）煤的堅(jiān)固性系數(shù)（f）瓦斯含量(m3/t)抽采半徑（m）二14 80.1-14.981.5 注：抽采半徑參照臨近鄭煤集團(tuán)金龍煤礦(突出礦井)的抽采半徑確定。瓦斯來源分析該工作面采用走向長壁采煤法，

4、全部垮落法管理頂板，其工作面瓦斯一部分來源于開采層掘進(jìn)與回采期間的煤壁和落煤解吸瓦斯另一部分來源于回采過程中采空區(qū)瓦斯。二、瓦斯抽放方法確定根據(jù)抽放方法的選擇原則，結(jié)合華泰煤礦煤層的賦存、瓦斯來源等特點(diǎn)提出以下抽放方法:1、工作面采用本煤層順層鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯的抽放方法。2、采空區(qū)采用高位鉆孔抽放和埋管抽放的方法。三、抽放瓦斯工藝回采工作面瓦斯抽放下順槽本煤層順層鉆孔抽放：在工作面下順槽南側(cè)，從停采線以外20m開始到切眼煤壁打垂直于巷道壁鉆孔。鉆孔施工參數(shù)：1）按照鉆孔抽放半徑為1.5m計(jì)算。鉆孔水平間距為3m，鉆孔必須垂直于巷道壁，朝煤層方向開孔。當(dāng)煤層厚度小于3米時(shí)，施工單排鉆孔，鉆孔開孔

5、高度為距巷道底板1.2m，每隔3m施工一個(gè)鉆孔，設(shè)計(jì)深度為70m，傾角+8o。2）當(dāng)煤層厚度大于3米時(shí)，施工雙排鉆孔。第一排鉆孔開孔高度為距巷道底板1.2米，傾角+8°；第二排鉆孔開孔高度距巷道底板1.5米，傾角+10°。每隔3m設(shè)計(jì)一組鉆孔，設(shè)計(jì)深度為70米。預(yù)計(jì)下順槽共施工本煤層順層抽放鉆孔352個(gè)，累計(jì)孔深24640m；上順槽本煤層順層鉆孔抽放：在工作面上順槽北側(cè)，從停采線開始到切眼煤壁打垂直巷道壁的鉆孔。鉆孔施工參數(shù)：1）按照鉆孔抽放半徑為1.5m計(jì)算。鉆孔水平間距為3m，鉆孔必須垂直于巷道壁，朝煤層方向開孔。當(dāng)煤層厚度小于3米時(shí)，施工單排鉆孔，鉆孔開孔高度為距巷道

6、底板1.2m，每隔3m施工一個(gè)鉆孔，設(shè)計(jì)深度為60m，傾角-8o。2）當(dāng)煤層厚度大于3米時(shí)，施工雙排鉆孔。第一排鉆孔開孔高度為距巷道底板1.2米，傾角-8°；第二排鉆孔開孔高度距巷道底板1.5米，傾角-6°。每隔3m設(shè)計(jì)一組鉆孔，設(shè)計(jì)深度為60米。預(yù)計(jì)上順槽施工本煤層鉆孔352個(gè)，累計(jì)孔深21120m；采空區(qū)抽放a .采空區(qū)埋管抽放在回采過程中，利用100mm（4英寸）的高壓軟管將抽放管路和上隅角位置的抽放器連接起來進(jìn)行抽放。抽放器由長1.7m，100mm (4英寸)鐵管制成，鐵管前端封閉，前1.5m打上不規(guī)則的小孔，用于伸入上隅角采空區(qū)內(nèi)進(jìn)行瓦斯抽放。隨著工作面的向前推進(jìn)

7、，上隅角的抽放器也逐步前進(jìn)，始終保持抽上隅角及采空區(qū)內(nèi)的瓦斯。b . 高位鉆孔抽放在xx上順槽距工作面15-20m處施工第一組高位鉆孔，其后每5m施工一組，每組施工3個(gè)高位鉆孔，1#鉆孔控制距上安全出口5m處，2#鉆孔控制距上安全出口10m處，3#鉆孔控制距上安全出口15m處。鉆孔終孔位置控制到煤層頂板以上煤層厚度的1.52倍高度。具體參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測煤層厚度確定鉆孔具體參數(shù)。高位抽放鉆孔預(yù)計(jì)施工106組，共施工鉆孔318個(gè)，累計(jì)孔深10494m；封孔工藝上行孔封孔工藝：1、抽放鉆孔按設(shè)計(jì)要求施工到位后起鉆，并用壓風(fēng)對鉆孔進(jìn)行吹洗。2、在距開孔位置20m處封第一道聚氨酯，然后用15m長4分鋁塑

8、導(dǎo)管（返漿管）與抽放管依次連接送入孔內(nèi)。3、安裝2m長4分鋁塑導(dǎo)管（注漿管），在距孔口1m處封第二道聚氨酯。4、水灰比為0.75:1進(jìn)行配比水泥漿。用注漿泵將配置好的水泥漿通過注漿管注入孔內(nèi)，待返漿管返漿后關(guān)閉閥門，繼續(xù)注漿，當(dāng)注漿壓力達(dá)到4MPa后關(guān)閉注漿管閥門，注漿結(jié)束。下行孔封孔工藝：1、抽放鉆孔按設(shè)計(jì)要求施工到位后起鉆，并用壓風(fēng)對鉆孔進(jìn)行吹洗。2、在距開孔位置20m處封第一道聚氨酯，然后用15m長4分鋁塑導(dǎo)管（注漿管）與抽放管依次連接送入孔內(nèi)。3、安裝2m長4分鋁塑導(dǎo)管（返漿管），在距孔口1m處封第二道聚氨酯。4、水灰比為0.75:1進(jìn)行配比水泥漿。用注漿泵將配置好的水泥漿通過注漿管注

9、入孔內(nèi)，待返漿管返漿后關(guān)閉閥門，繼續(xù)注漿，當(dāng)注漿壓力達(dá)到4MPa后關(guān)閉注漿管閥門，注漿結(jié)束。鉆孔與管路的連接：聚氨酯水泥砂漿封孔需經(jīng)25小時(shí)后才可與抽放管路連接。鉆孔與管路連接處應(yīng)設(shè)置流量計(jì)和放水裝置。16鉆孔布置俯視圖11070抽放鉆孔布置圖抽采設(shè)備根據(jù)xx礦現(xiàn)階段情況，選用采用ZYW3200煤礦用全液壓鉆機(jī)施工，壓縮空氣排粉，供風(fēng)壓力不得小于0.7MPa，鉆頭直徑94mm。四、瓦斯抽放設(shè)備選型抽放瓦斯管徑選擇瓦斯抽放管徑選擇合理否，對抽放瓦斯系統(tǒng)的建設(shè)投資及抽放系統(tǒng)效果有很大影響。直徑太大，投資費(fèi)用增加；直徑過細(xì)，管路阻力損失大。故一般采用下式計(jì)。D=0.1457（Q/V）1/2式中 ：D

10、抽放瓦斯管內(nèi)徑，m;Q瓦斯管中混合瓦斯流量，m3/min;V瓦斯管中混合瓦斯平均流速，一般V=515m/s。當(dāng)管中瓦斯流速取15m/s，抽放管路中混合流量取25m3/min時(shí)計(jì)算：D=188mm，因此選擇抽放管路直徑為200mm。抽放泵選型瓦斯抽采管路的阻力由摩擦阻力和局部阻力兩部分組成，設(shè)計(jì)中分別考慮二者的影響。Hf摩擦阻力計(jì)算：Hf=9.81×L×r×Q2/k0d5 式中：Hf管道的摩擦阻力，Pa， L管道長度，m ， r混合瓦斯?jié)舛葘諝獾拿芏缺龋?.777 K0系數(shù)， k=0.71 Q混合瓦斯流量，m3/h d管道內(nèi)徑，cm經(jīng)計(jì)算，Hf =3578.2 P

11、a局部阻力按摩擦阻力的15%計(jì)算，即：hj=0.15hf式中： hj瓦斯抽采管路局部阻力管路阻力計(jì)算： H總= Hf +hj =3578.2+536.7 =4114.9 Pa由此得出，抽采管路摩擦阻力損失為3578.2 Pa，抽采管路局部阻力損失為536.7 Pa，瓦斯抽采管路系統(tǒng)的總阻力為4114.9 Pa。平地瓦斯抽放泵的額定負(fù)壓為84Kpa，能夠滿足本煤層抽放瓦斯的需要，故本煤層瓦斯抽放選用平地瓦斯抽放泵。井下移動抽放泵具有低負(fù)壓大流量的特點(diǎn)，能夠滿足高位鉆孔和埋管抽放的要求，故采空區(qū)瓦斯抽放選用井下瓦斯抽放泵。五、抽放管路敷設(shè)抽放管路鋪設(shè)方案抽放管路選用8寸鍍鋅螺旋瓦斯抽放管。抽放管路

12、沿工作面下順槽鋪設(shè)。管道鋪設(shè)依據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況調(diào)整吊掛高度，但距巷道底板不應(yīng)小于0.3m。抽放管之間用法蘭盤連接，連接時(shí)應(yīng)盡量密封好，以防漏氣影響抽放效果。抽放路線本煤層瓦斯抽放平地瓦斯抽放泵站放空采空區(qū)瓦斯抽放井下移動瓦斯抽放泵站風(fēng)井地面六、安全措施抽放鉆孔施工安全措施打鉆地點(diǎn)回風(fēng)側(cè)5m范圍內(nèi)安設(shè)和礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)相連接的一氧化碳傳感器，并具有超限聲光報(bào)警功能。當(dāng)報(bào)警儀報(bào)警，或現(xiàn)場作業(yè)人員聞到煤焦油、硫化氫等的氣味，或者發(fā)現(xiàn)鉆孔發(fā)生燃燒，必須立即停止鉆進(jìn)，切斷電源，進(jìn)行處理。當(dāng)鉆孔未發(fā)生燃燒時(shí)，立即打開供水閥門，同時(shí)關(guān)閉供風(fēng)閥門；當(dāng)鉆孔發(fā)生燃燒時(shí)，在打開供水閥門并關(guān)閉供風(fēng)閥門的同時(shí)，使用滅火器

13、、黃土等滅火。確認(rèn)鉆孔燃燒消除后，方可停止供水和退出鉆桿，然后用黃土等不燃性材料封孔，封孔長度不得少于2m。打鉆地點(diǎn)要安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)調(diào)度室對打鉆作業(yè)現(xiàn)場的實(shí)時(shí)監(jiān)控。打鉆地點(diǎn)附近需安裝直通調(diào)度室的電話。打鉆地點(diǎn)及附近區(qū)域必須使用不燃性材料支護(hù)。施工過程中必須做到新舊程度懸殊過大的鉆桿或不同型號的鉆桿不得混用。存在絲扣損壞、出現(xiàn)裂紋等質(zhì)量問題的鉆桿不得使用。鉆孔施工過程中采用風(fēng)排粉方式，必須在鉆機(jī)上安裝“風(fēng)、水”三通，配備具有向鉆孔內(nèi)噴射水功能的直徑不小于50mm的供水管，確保能夠隨時(shí)切換向鉆孔供風(fēng)或供水，且供風(fēng)和供水壓力均不得低于0.7MPa。在施工鉆孔過程中，現(xiàn)場作業(yè)人員發(fā)現(xiàn)鉆頭脫落、

14、鉆桿滑扣、斷裂或折斷等情況時(shí)，立即停止鉆進(jìn)，進(jìn)行處理；發(fā)現(xiàn)卡鉆、頂鉆、排粉不利或鉆進(jìn)速度變慢等情況時(shí)，立即停止鉆進(jìn)和停止向鉆孔供風(fēng)，查明原因，進(jìn)行處理。同時(shí)，現(xiàn)場作業(yè)人員應(yīng)當(dāng)經(jīng)常檢查鉆桿和孔口溫度以及瓦斯情況，發(fā)現(xiàn)溫度升高時(shí)，立即停止鉆進(jìn)，進(jìn)行處理；發(fā)現(xiàn)瓦斯噴孔時(shí)，立即停止鉆進(jìn)，停電撤人，并采取措施進(jìn)行處理。施工鉆孔現(xiàn)場作業(yè)人員必須隨身攜帶自救器，必須在施工鉆孔地點(diǎn)附近20米內(nèi)設(shè)置數(shù)量滿足人員最多時(shí)需要的壓風(fēng)自救裝置，同時(shí)在作業(yè)地點(diǎn)上風(fēng)側(cè)配備不少于2臺的合格滅火器、沙箱和不少于0.2立方米的黃土。滅火器、沙箱和黃土。鉆孔施工過程中,防突隊(duì)做好鉆孔施工期間的防塵措施。鉆場內(nèi)堆積的煤粉必須做好班班清理。防突隊(duì)負(fù)責(zé)鉆孔施工完畢后的封孔、聯(lián)孔抽放工作，并負(fù)責(zé)保證抽放系統(tǒng)的完善可靠； 由防突科負(fù)責(zé)根據(jù)巷道前方煤層賦存條件對抽放鉆孔參數(shù)及孔數(shù)進(jìn)行修改調(diào)整。管路防漏氣、防砸壞、防帶電措施1、新鋪設(shè)的管路要進(jìn)行氣密性檢查；正常抽放的管路亦應(yīng)定期進(jìn)行氣密性檢查。2、鋪設(shè)抽放管路外部需涂紅色以示區(qū)別，并要定時(shí)巡回檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。3、設(shè)有瓦斯抽放管路的巷道內(nèi)，電纜（包括通訊、信號電纜）必須與瓦斯抽放管路分掛在巷道兩側(cè)。管路安裝安全措施1、管路鋪設(shè)時(shí)，巷道分叉處將管路架空，用鋼筋、卡子固定在巷道幫上，不影響行人