工作面瓦斯抽采設計

1、織金縣三甲煤礦12104工作面瓦斯抽米設計編制人： 編制時間：2014年3月15日第一章 概 況 3一、工作面概況 4二、礦井和工作面通風情況 5三、礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng) 5四、瓦斯抽放系統(tǒng) 6第二章 工作面瓦斯涌出量預計 6第三章 12104 回采工作面瓦斯抽采設計 8一、 12104 工作面瓦斯抽采方案 8（一）瓦斯抽采方法選擇 8（二）瓦斯抽采管路的鋪設 8（三）瓦斯抽采計量裝置布置 9第四章 瓦斯抽采方法 9（一）掘進期間迎頭順層瓦斯抽采方法 9（二）本煤層瓦斯抽采方法 12第五章 瓦斯抽采系統(tǒng)安裝拆除安全技術措施 . 16第六章 瓦斯抽采泵站運行安全技術措施 1612104 工作面掘

2、進、回采期間瓦斯抽采設計第一章 概 況設計說明12104工作面布置在M21煤層標高+1066 m以上，根據(jù)煤與瓦斯突出 危險性鑒定報告，M16煤層在標高+1025m以上的M21煤層屬于無突出危 險性煤層。為確保礦井安全順利生產，執(zhí)行“多措并舉、可保必保、應抽 盡抽、效果達標”的原則。根據(jù) 12104 工作面煤層地質條件、瓦斯賦存等 實際情況，對該工作面的瓦斯抽采設計方案如下：設計依據(jù)（1）煤礦瓦斯抽采達標暫行規(guī)定 ，煤炭工業(yè)， 2012.03；（2）AQ1026-2006煤礦瓦斯抽采基本指標，煤炭工業(yè)；（ 3） AQ1027-2006 煤礦瓦斯抽采規(guī) ，煤炭工業(yè)， 2007.04；（ 4）煤礦

3、安全規(guī)程，煤炭工業(yè)， 2010.03；（5）防治煤與瓦斯突出規(guī)定 ，煤炭工業(yè)， 2009.07；、工作面概況煤層名稱M21水平名稱一水平米區(qū)名稱一盤區(qū)工作面名稱12104地面標咼(m+1500m+1504m工作面煤層 底板標咼(n)+1066+1086m地面位置位于井田西部大石頭寨的右側，工作面對應地面無村莊和河流。況*下位置及鄰關系12104工作面北邊是21煤村莊保護區(qū)，東鄰21#煤井田邊界，西邊為未 米的21#煤層、南邊均為未米的21#煤層。上部為已米的16#煤層116101米 空區(qū)，回采對地面 設施的影響工作面上方與地面的相對高差約 434418m工作面回米對上方區(qū)域有一定 的影響，在回

4、采過程中要加強對地面各類設施的檢查，防止因采動影響。走向長(m進風巷：399回風巷：433傾斜長 (m123面積(m)51168平均：416煤層 情 況煤層厚度(m)1.3 1.5煤層結構煤層傾角 (° °810平均1.4簡單平均9開采煤層M21煤煤種無煙煤硬度0.92可采指數(shù)1.0變異指數(shù)9.67%穩(wěn)定程度穩(wěn)定煤層情況描述本工作面M21煤層位穩(wěn)定，煤層結構簡單，為塊狀或粒狀結構，以亮、鏡煤為主， 為半亮型。根據(jù)12101、12013工作面揭露煤層厚度變化不大，最小1.30m，最大1.5m，平均1.4m，對工作面回采影響較小 。煤 層 頂 底 板 情 況頂?shù)装迕Q巖石名稱巖

5、性特征直接頂泥質砂巖粉砂巖或泥質粉砂巖或粉砂質泥巖。直接底泥巖泥巖或細沙巖影響 回采 的其 它地 質因 素煤塵煤塵無爆炸危險自燃傾向煤層為三類自然煤層突出情況瓦斯突出鑒定為M21煤層+1025m以上沒有突出危險煤質:無煙煤地溫地溫正常地壓大地靜力場型儲 量 計 算走向長(m )傾斜長(m)斜面積(m2)煤厚(m)視密度(鬧資源量(t)回采率(% )可采儲量(t)416132511681.41.451038719598677計算 方法煤層厚度變化較小，采用塊段法計算。、礦井和工作面通風情況礦井采用中央并列式抽出通風，礦井主通風機選用FBCDZNol二臺（一臺工作、一臺備用）；配用電機功率132K

6、WK 2;風量圍22.258m3/s,風壓圍10202600pa。裝備 有主通風機在線監(jiān)控系統(tǒng)，能隨時對礦井通風能力及設備運轉狀況進行監(jiān)控。礦井總進 風量約3012m3/min,總排風量約3042 m3/min。掘進期間：12104進風巷新鮮風流：地面一主、副井一 21#煤運輸下山局部通風機及風筒-12104進風巷迎頭。乏污風流：12104進風巷迎頭一 12104進風巷回風繞道巷一 21#煤回風下山一總回風 -引風道-地面。12104回風巷新鮮風流：地面-主、副井- 21#煤運輸下山局部通風機及風筒- 12104回風巷。乏污風流： 12104回風巷迎頭- 12104回風繞道- 21#煤回風下山

7、-總回風-引風道 -地面?；夭善陂g：進風風流線路副井（主井）-井底車場- 21#煤運輸下山- 12104運輸順槽- 12104工作面。 回風風流線路12104工作面-12104回風巷-21#煤回風上山-總回風巷-回風立井-地面。三、礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)采用煤炭科學研究總院分院的KJ90NB型礦用綜合安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)有煤安 MA標志，采用時分制分布式結構，由地面中心站、服務器、 井上下分站、電源箱、各種智能傳感器、斷電器、傳輸電纜和系統(tǒng)軟件組成，具有甲烷 超限斷電和風電、瓦斯閉鎖功能；具備屏幕顯示監(jiān)測、存儲數(shù)據(jù)、打印報表功能；系統(tǒng) 主機或電纜發(fā)生故障時，系統(tǒng)中使用的分

8、站能保證甲烷斷電儀和風電閉鎖的功能；能實 現(xiàn)多屏顯示和超限斷電與遠程控制斷電。井上、下裝有甲烷、溫度、風速、設備開停、 負壓、風門開關等傳感器，監(jiān)測監(jiān)控圍覆蓋所有采掘工作面、主要硐室、主要進回風順 槽等地點，采掘工作面等區(qū)域實現(xiàn)了風電閉鎖和瓦斯電閉鎖。四、瓦斯抽放系統(tǒng)礦井配備兩套瓦斯抽放系統(tǒng)，其中一套高負壓抽放系統(tǒng)抽放本煤層瓦斯，選用2BEA-303型水環(huán)真空泵3臺（一臺工作，二臺備用），擔負該礦的高負壓瓦斯抽放，最大 抽氣量57m3/min,極限真空33hpa，功率為90kW 主管路C 250mm其中一套低負抽放系統(tǒng)抽放采空區(qū)瓦斯，選用2BEC4C型水環(huán)真空泵2臺（一臺工作， 一臺備用），擔

9、負該礦的低負壓瓦斯抽放，最大抽氣量 164m3/min，極限真空160 hpa， 功率為185kW 主管路C 300mm第二章 工作面瓦斯涌出量預計12104工作面瓦斯來源主要有本煤層、鄰近煤層（含圍巖）的瓦斯。 12104工作面瓦斯涌出量預測方法采取分源預測法。一、12104工作面掘進期間瓦斯涌出量：根據(jù)礦井瓦斯涌出量預測方法（AQ1012006）計算12104工作面掘進期間瓦 斯涌出量：12104工作面掘進工作面瓦斯涌出量預測q 掘= DXvXqo （2- 1）+S X v XyX -WCO式中：q 掘掘進工作面絕對瓦斯涌出量， m3/min；D巷道斷面暴露煤壁面的周邊長度，m；對于薄及中

10、厚煤層取2m;V巷道平均掘進速度，0.00417m/min;L巷道長度，m；q。一煤壁瓦斯涌出強度，（m2/min）；q° = 0.0260.0004（Vr）2+0.16 WoVr煤中揮發(fā)分含量，;S掘進巷道煤斷面積，m2;W0煤層瓦斯原始含量，m3/t;Wc煤層殘存瓦斯含量，m3/t;（實測數(shù)據(jù)）Y煤的密度，t/ m3;12104工作面掘進瓦斯涌出量計算表煤層Vr(%)y(t/m)s(m2)煤厚D(m)V(m/min)L(m)q0(m3/m2)W0(m3/t)Wc(m3/t)Q掘 (m3/min)乘瓦斯涌岀不均衡系數(shù)M216.931.458.001.543.080.00284160

11、.8.042.650.340.36二、12104工作面回采期間瓦斯涌出量：根據(jù)礦井瓦斯涌出量預測方法(AQ1012006)計算12104工作面回采期間瓦斯涌出量：12104工作面回采期間絕對瓦斯涌出量預測Q 采=Q1+Q2式中：Q采一回采工作面相對瓦斯涌出量，m3/t ；Q1開采層相對瓦斯涌出量，m3/t;Q2鄰近層相對瓦斯涌出量，m3/t;(1)開采層相對瓦斯涌出量計算礦井開采的煤層為薄-中厚煤層，一次采全高，按照 AQ1018-2006標準附錄A按下 式計算：Q1= K1XK2XK3X(WoWc) m /M式中：Q1開采煤層(包括圍巖)瓦斯涌出量， m3/t;K1圍巖瓦斯涌出系數(shù)，取1.3

12、0;K2工作面丟煤瓦斯涌出系數(shù)，K2=1/ n n為工作面回采率，95%；K3分區(qū)準備巷道預排瓦斯對開采層煤體瓦斯涌出的影響系數(shù)。采用長壁后退式回采時，K3按下式確定：K3=( L-2h) /L=0.84;L工作面長度，132m；h巷道瓦斯排放帶寬度，12m；Wo煤的原始瓦斯含量，m3/t;Wc煤的殘存瓦斯含量，m3/t。(實測數(shù)據(jù))(2)鄰近層相對瓦斯涌出量計算q2nmi(W°i Wci)!i 1M式中：q2-鄰近層相對瓦斯涌出量，m3/t。mi-第i個鄰近層煤層厚度，m。M工作面采高，m。n 第i個鄰近層瓦斯排放率，參照AQ1018-2006標準附錄D選取12104回采期間工作面

13、瓦斯涌出量表煤 層K1K2K3與開采 層間距(m)n%煤層厚度(m)采高(m)煤層瓦 斯含量 wo(m 3/t)殘存瓦 斯含量 wc(m 3/t)瓦斯相 對涌出 量(m3/t)乘瓦 斯涌 出不 均衡 系數(shù)開采層M211.31.050.841.541.547.545.252.6上鄰近層1M61.31.050.8411001.701.7013.686.220.0下鄰近層M231.31.030.8417431.151.1514.276.593.3M271.31.050.844181.501.5014.075.500.7M281.31.080.845001.501.5013.966.300.0合計6.

14、69.3第三章 12104回采工作面瓦斯抽采設計一、12104工作面瓦斯抽采方案(一) 瓦斯抽采方法選擇根據(jù)12104工作面實際情況，12104工作面掘進期間采用迎頭抽放順層瓦斯、回采區(qū)域選用本煤層施工鉆孔預抽回采區(qū)域煤層瓦斯的抽采方法及采空區(qū)埋管抽放瓦斯法。(二) 瓦斯抽采管路的鋪設12104工作面迎頭抽放(本煤層)抽采系統(tǒng)：(高負壓)12104進風巷迎頭(切眼)順層鉆孔及進風巷本煤層鉆孔一 12104進風巷？150mn瓦 斯抽放管一 21#回風下山高負壓？250mr瓦斯抽放管一總回風井-地面高負壓抽放泵站- 排空。12104回風巷（切眼）迎頭瓦斯抽放鉆孔及回風巷本煤層抽采鉆孔一12104回

15、風巷?150mm瓦斯抽采管21#煤回風上山？250mm瓦斯抽采主管總回風井地面高負壓抽 放泵站排空。12104工作面采空區(qū)埋管瓦斯抽采系統(tǒng)及高位鉆孔抽采系統(tǒng)：（低負壓）12104采空區(qū)上隅角12104回風巷？250mm瓦斯抽采管21#o煤回風上山？300mm 瓦斯抽采主管地面低負壓抽放泵站排空。（三）瓦斯抽采計量裝置布置掘進期間12104進、回風巷各使用兩套瓦斯計量裝置（GLY-8型），一套安裝到工 作面迎頭，監(jiān)控迎頭瓦斯抽放期間瓦斯抽放參數(shù)（移動），一套安裝在兩巷開口處，監(jiān) 控本煤層及迎頭瓦斯抽放參數(shù)（固定）。回采期間低負壓管道在回風巷口安裝一套瓦斯計量裝置（GLY-8型），監(jiān)控采空區(qū)及高位

16、瓦斯鉆孔瓦斯抽采參數(shù)。第四章 瓦斯抽采方法（一）掘進期間迎頭順層瓦斯抽采方法12104進風巷、回風及切眼采取迎頭施工順層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯；在12104進風巷、回風及切眼迎頭沿巷道掘進方向使用ZY-750D型鉆機，施工9個50米84米深的抽放鉆孔，鉆孔直徑為75毫米，終孔孔間距為6米（終孔抽放半徑是根據(jù)本礦實 測數(shù)據(jù)確定），圭寸孔深度為8米，并做到打一個孔圭寸一個孔，圭寸一個孔抽一個孔，鉆孔 控制圍為巷道周界外三15米。8 5米米第二根管連接處說明單位：mm圭 |藥圖例：封孔管、封孔工藝1、 每個鉆孔共計使用4根封孔管（特殊情況可增加1長度L共柯。第一根封孔管長度為2. 5m其中花孔段為

17、1. 5m其余三根封孔管的長度均為Ik2、封孔前，第一根管管頭必須安設堵頭，封孔藥劑兩袋為一組。3、第一組藥劑距花孔段0.5m，第二、三四組藥劑間距0.2m,第五組距孔口 0.5m4、封孔時，把4根封孔管連接牢固（連接處必須抹膠水），然后用透明膠帶把封孔藥劑固定在封孔管上（按第三條要求捆綁藥劑），當五組封孔藥劑完全固定在 封孔管后，封孔人員將兩袋藥劑均勻揉捏，使兩種藥劑充分混合。（每袋藥劑攪拌不少于30秒）；所有藥劑攪拌完成后，及時把帶有封孔藥劑的封孔管送入鉆 孔。F5、封孔后，用黃土固孔,固孔段不少于0. 3m二、封孔流程乂手阮tj民aj冷肪i*上占二戈卜旬抽放乍占孔布置冬(21 ：X應頭匸

18、丹掰痂:因抽放鉆孔布置圖H481+28384501218+67wD75二）本煤層瓦斯抽采方法12014采面采用運輸順槽按方位角 320 度，傾角 +8度向回風巷施工布置瓦斯抽放鉆 孔，布置瓦斯抽放鉆孔預抽煤層瓦斯，使用 ZY-750鉆機，75mn合金鉆頭，（根據(jù)織金縣 三甲煤礦 21#煤層瓦斯抽采鉆孔實測有效抽采半徑報告）確定孔間距為6 米，孔深 108米。根據(jù) 12104工作面煤層傾角來確定工作面本煤層瓦斯抽采鉆孔施工角度，具體做法：采用地質羅盤測定鉆孔施工方位，坡度規(guī)測量出掘進巷道煤層頂板傾角，此傾角即為本 煤層瓦斯抽采鉆孔施工角度。迎頭封孔方法進行。（附瓦斯抽放設計圖）14102工作面本

19、煤層瓦斯抽放高負壓管路采用二趟150mm聚乙烯瓦斯管路，布置 在12104運輸順槽，瓦斯抽放管布置在巷道里幫，距頂300mm距幫300mm利用原頂板錨索每間隔2.4m設置1個吊點，從停采線往里150mn聚乙烯瓦斯抽放管路與短接三 通間隔相接，每個短接三通上留一個分支鉆孔管路，分支鉆孔管路與各個瓦斯抽放鉆孔 采用抽采專用膠管相連接，在各聯(lián)抽器上安裝手動放水器，150mm聚乙烯瓦斯抽采管路與礦井總回風巷200mm瓦斯抽采管路相連接，建立高負壓抽采系統(tǒng)。（三）高負壓本煤層瓦斯抽采管路選擇（1）管徑的選擇瓦斯管氣體流速，一般取510m/s，本次流速取8m/s，管道直徑按下式計算。D=0 . 1 457

20、（Q/V） 1 /2式中 D 抽放瓦斯管徑，單位 m；Q 瓦斯管中混合瓦斯流量，取 13m3/min ；V 瓦斯管的氣體流速，取 8m/s；0.1457 修正系數(shù)。將有關數(shù)據(jù)代入 D=0.1457（Q/V）1/2D=0.1457（13/8）1/2=0.118 （m）實際根據(jù)現(xiàn)有管材管道徑為150mm勺聚乙烯瓦斯抽放管符合要求。（2）管路壁厚驗算A=Pma東 D/2Pn式中： A 管道壁厚， cm；Pmax 管道最大工作壓力 ,取 0.04MPa；Pn 管道允許壓力，取 0.8MPa;D 抽放瓦斯管徑，取 15cm。將有關數(shù)據(jù)代入A=Pma熱D/(2 x Pn)A=0.04X 15/(2 x 0

21、.8)=0.375cm根據(jù)計算，選擇150X 6m聚乙烯瓦斯抽放管，現(xiàn)抽放管道壁厚 2cm,能滿足要求2、瓦斯抽采管路阻力計算(1)管道系統(tǒng)阻力計算Hf=9.81Q2X yX L/ (KX D5)式中： Hf 管道摩擦阻力 ,單位為 Pa；Q-管氣體流量，單位為 m3/h,取13m3/min；y 混合瓦斯對空氣的相對比重，取0.889；L 管道長度，該線路150mn管道約為420mK 與管徑有關系數(shù)，取 0.71 ；D 管道徑，取 15cm。將有關數(shù)據(jù)代入 Hf=9.81Q2XyXL/(KXD5)Hf=9.81X(13X60) 2X0.889X420/(0.71X155)4563 (Pa)(2

22、)管道局部阻力，一般按管道摩擦損失的10%-20%+算，取20%管道局部阻力為 :H=4563X20%=912.6(Pa)管道總阻力為：H=912.6+4563=5475.6(Pa)3、瓦斯抽采系統(tǒng)所需負壓 瓦斯泵的壓力除了克服管道摩擦阻力與局部阻力損失外， 還必須有一部分做為抽采處的負壓，所以瓦斯抽采需要的負壓為：H=1.2 (藝 Hf+Hd)式中： 1.2 為瓦斯泵備用系數(shù)H 抽采瓦斯泵的負壓， Pa工Hf-管道阻力和，PaHd 要求鉆孔口的負壓，取 13000 Pa將有關數(shù)據(jù)代入H=1.2 (工Hf+Hd)H=1.2X( 5475.6+13000)22170.72 (pa)選用2BEA3

23、03型地面固定高負壓瓦斯抽放泵，其正?？商峁┏椴韶搲簽?040kPa, 能滿足抽放需要。(四) 采空區(qū)低負壓埋管為解決工作面上隅角瓦斯，在 12104工作面回風巷安裝一趟壓負壓抽放管道，每隔12 米分別安裝三通一個， 當回采到三通處時， 上隅角處的三通上安裝篩孔豎管， 砌隔離 抽放采空區(qū)瓦斯；如埋管不能有效解決上隅角瓦斯時，增加插管抽放上隅角瓦斯，插管 采用 3 根直徑 3 寸的彈簧管一端聯(lián)接到后一個三通上，別一端埋在上隅角隔離墻，距墻 30cm距頂板30cm)1、瓦斯抽采管路選擇( 1 )管徑的選擇瓦斯管氣體流速，一般取520m/s，本次流速取20m/s，管道直徑按下式計算。D=0.1457

24、(Q/V) 1/2式中 D 抽放瓦斯管徑，單位 m；Q 瓦斯管中混合瓦斯流量，取 20m3/min ；V 瓦斯管的氣體流速，取 12m/s；0.1457 修正系數(shù)。將有關數(shù)據(jù)代入 D=0.1457(Q/V) 1/2D=0.1457(20/12) 1/2=0.188 (m)實際根據(jù)現(xiàn)有管材管道徑為250mm勺PVC瓦斯抽采管符合要求。( 2)管路壁厚驗算A=Pma東 D/2Pn式中： A 管道壁厚， cm；Pmax-管道最大工作壓力,取0.04MPaPn 管道允許壓力，取 0.8MPa;D 抽放瓦斯管徑，取 25cm。將有關數(shù)據(jù)代入A=Pma熱D/(2 x Pn)A=0.04 x 25/(2 x

25、 0.8)=0.625cm根據(jù)計算，選擇250x 6m鐵皮瓦斯抽采管，抽采管道壁厚13.3mm能滿足要求。2、瓦斯抽采管路阻力計算(1)管道系統(tǒng)阻力計算Hf=9.81Q2X yX L/ (KX D5)式中： Hf 管道摩擦阻力 ,單位為 Pa；Q-管氣體流量，單位為 m3/h,取20m3/min；y 混合瓦斯對空氣的相對比重，取 0.889；L-管道長度，該線路250mn管道約為420mK 與管徑有關系數(shù)，取 0.71 ；D 管道徑，取 25cm。將有關數(shù)據(jù)代入 Hf=9.81Q2xyx L/(Kx D5)Hf=9.81 X( 20X 60) 2X 0.889 X 420/ (0.71 X 2

26、55)" 760.7 (Pa)(2)管道局部阻力，一般按管道摩擦損失的10%-20%+算，取20%管道局部阻力為 H=760.7X20%=152(Pa)管道總阻力為： H=152+420=572(Pa)以上均符合要求。3、瓦斯抽采系統(tǒng)所需負壓瓦斯泵的壓力除了克服管道摩擦阻力與局部阻力損失外， 還必須有一部分做為抽采 處的負壓，所以瓦斯抽采需要的負壓為：H=1.2 (藝 Hf+Hd)式中：1.2 為瓦斯泵備用系數(shù)H 抽采瓦斯泵的負壓， Pa工Hf-管道阻力和，PaHd 要求負壓，不大于取 4000 Pa將有關數(shù)據(jù)代入H=1.2 (工Hf+Hd)H=1.2X( 572+4000)" 5486( pa)選用2BEC42型地面固定低負壓瓦斯抽放泵，其正?？商峁┏椴韶搲簽?2535kPa, 能滿足抽采需要。第五章 瓦斯抽采系統(tǒng)安裝拆除安全技術措施一、瓦斯抽采系統(tǒng)安裝技術要求1、管道、放水器等入井前必須進行防腐，先對管道除銹，刷瀝青漆一遍；鋪設完 后，再刷瀝青漆一遍；在井下長期使用的所有管道每年進行一次防腐，避免管道銹蝕； 井下瓦斯抽采管道及放水器要進行編號管理。2、管道吊掛在巷道幫、頂部，管道必須距巷