煤礦1304采煤工作面瓦斯抽采設(shè)計(jì)

I納雍王家營青利煤礦1304采煤工作面瓦斯抽采設(shè)計(jì)日期：2017年5月16日PAGEPAGE31304采煤工作面瓦斯抽采施工設(shè)計(jì)及措施一、編制目的為了1304采煤工作面瓦斯抽采達(dá)標(biāo)，根據(jù)《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》及《煤礦瓦斯抽采達(dá)標(biāo)暫行規(guī)定》相關(guān)規(guī)定，需對1304采煤工作面進(jìn)行瓦斯抽采；為了規(guī)范1304采煤工作面瓦斯抽采，特編制《1304采煤工作面瓦斯抽采施工設(shè)計(jì)及措施》。二、編寫依據(jù) 1、《煤礦安全規(guī)程》2、《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》3、《煤礦瓦斯抽采達(dá)標(biāo)暫行規(guī)定》4、《煤礦瓦斯抽采基本指標(biāo)》（AQ1026-2006）5、《煤礦瓦斯抽放規(guī)范》（AQ1027-2006）6、《王家營青利煤礦瓦斯抽采專項(xiàng)設(shè)計(jì)》7、其他相關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)三、工作面煤層、瓦斯、地質(zhì)構(gòu)造等基本情況1、工作面布置情況1304采煤工作面位于一采區(qū)南翼，布置在3#煤層中，為王家營青利煤礦1301采面的接替工作面，北為1301采煤工作面，南為井田邊界，西為一采區(qū)未開采部分，東為3#煤層風(fēng)氧化帶。1304采煤工作面走向長300米，平均可采長度215米。平均傾斜長度167米，煤層傾角15°，煤層平均厚度為1.5m，1304回風(fēng)巷最低標(biāo)高+1555m，機(jī)巷最低標(biāo)高+1506m。該采面位于礦主井右翼，為右翼采區(qū)第一個(gè)區(qū)段。2、瓦斯含量情況本礦瓦斯等級(jí)鑒定為突出礦井，根據(jù)平安煤礦瓦斯治理國家工程研究中心《1304工作面區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測報(bào)告》：3號(hào)煤在+1568.371m標(biāo)高瓦斯含量為4.2043m3／t，+1504.310m水平實(shí)測瓦斯含量為6.1980m3／t，+1501.297m水平實(shí)測瓦斯含量為7.8899m3／t，1304回風(fēng)巷標(biāo)高在1555m-1557m之間，1304工作面3號(hào)煤層開拓后區(qū)域預(yù)測結(jié)論為：（標(biāo)高起止范圍+1553.6m—+1501.467m）為無突出危險(xiǎn)區(qū)。3、地質(zhì)構(gòu)造及頂?shù)装迩闆r3號(hào)煤層：位于龍?zhí)督M上段上部，煤層厚度0.26～1.97m，平均1.46m，除局部點(diǎn)受構(gòu)造影響外，全井田可采，為主要可采煤層，直接頂板一般為泥灰?guī)r，部分為粉砂質(zhì)泥巖，直接底板為泥巖，往下一般為粉砂質(zhì)泥巖或泥質(zhì)粉砂巖。4、鄰近巷道北為1301采煤工作面，南為井田邊界，西為一采區(qū)未開采部分，東為3#煤層風(fēng)氧化帶。對應(yīng)地面最高標(biāo)高+2015m至+2065m，均為丘陵坡地，無任何建筑。四、瓦斯情況分析及抽采量計(jì)算一）采面順層瓦斯抽采量1、預(yù)計(jì)鉆孔控制范圍根據(jù)鉆孔施工設(shè)計(jì)，鉆孔施工控制平均寬度（工作面傾向長度）167m，控制煤層平均長度為215m，則其鉆孔的控制面積為：S=a×b=215×167=35905m2式中：S鉆孔控制面積，m2a工作面平均長度，mb工作面傾向長度,m2、煤量計(jì)算：3#煤層平均厚度為1.5m，3#煤層的容重為1.47t/m3,工作面總煤量為：M=S×H×R=35905×1.5×1.47=79170.525噸式中：M——工作面總煤量，tS——工作面總面積，m2H——3煤層平均厚度,mR——3煤層容重,t/m33、工作面煤體瓦斯總含量計(jì)算根據(jù)平安煤礦瓦斯治理國家工程研究中心《1304工作面區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測報(bào)告》：3號(hào)煤在+1568.371m標(biāo)高瓦斯含量為4.2043m3／t，+1504.310m水平實(shí)測瓦斯含量為6.1980m3／t，+1501.297m水平實(shí)測瓦斯含量為7.8899m3／t，因此采面區(qū)域瓦斯總含量為：Q含=M×W0=79170.525×7.8899=624247.5252（m3）式中：Q含——工作面煤體瓦斯總含量，m3M——工作面總煤量，tW0——3煤層原始瓦斯含量，m3/t4、瓦斯抽放量及抽采率采用預(yù)抽煤層瓦斯防治突出措施的有效性指標(biāo)，應(yīng)根據(jù)礦井實(shí)測資料確定。根據(jù)平安煤礦瓦斯治理國家工程研究中心《1304工作面區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測報(bào)告》：3號(hào)煤在+1568.371m標(biāo)高瓦斯含量為4.2043m3／t，+1504.310m水平實(shí)測瓦斯含量為76.1980m3／t，+1501.297m水平實(shí)測瓦斯含量為7.8899m3／t，根據(jù)我礦實(shí)際情況結(jié)合《瓦斯抽采達(dá)標(biāo)暫行規(guī)定》，抽采有效指標(biāo)必須為原始瓦斯含量的30%以上時(shí)有效。則此采煤頭此次抽放量為：Q抽=Q含×30%=624647.5252×0.3=187394.25756m3式中：Q抽——工作面應(yīng)抽瓦斯含量，m3Q含——工作面含瓦斯總量，m3五、抽放鉆孔設(shè)計(jì)一）采前預(yù)抽工作面本煤層瓦斯在采煤工作面運(yùn)輸巷、回風(fēng)巷內(nèi)各布置一排平行鉆孔來預(yù)抽工作面瓦斯，平行鉆孔間距為3m。平行鉆孔距巷道底板1.0～1.2m，鉆孔傾角等于煤層傾角，鉆孔長度根據(jù)工作面真傾斜長度確定。采用ZY-750型液壓鉆機(jī)配φ42mm鉆桿，套φ75mm的鉆頭施工抽放孔。使用兩堵一注封孔，封孔深度不低于8米，鉆孔封孔后，并入礦井高負(fù)壓抽放系統(tǒng)進(jìn)行抽放。施工完畢后將鉆孔方位、傾角、孔深等參數(shù)繪制成圖。在1304回風(fēng)巷下幫按方位258°，傾角-15°施工抽放鉆孔，鉆孔終孔間距3m，平行布置，設(shè)計(jì)鉆孔83個(gè)，平均孔深78m/個(gè)；在1304運(yùn)輸巷上幫按方位72°，傾角+15°施工抽放鉆孔，設(shè)計(jì)鉆孔69個(gè)，平均孔深92m/個(gè)，鉆孔終孔間距3m，平行布置。鉆孔約累計(jì)工程量12822m。1304運(yùn)輸及回風(fēng)巷在掘進(jìn)過程中預(yù)抽煤層瓦斯已有效控制左右兩幫15m，1304工作面切眼未施工，在施工前重新布置抽放鉆孔，確保抽采達(dá)標(biāo)及各項(xiàng)防突指標(biāo)考察無突出危險(xiǎn)性后方可掘進(jìn)（附1304采面瓦斯抽采設(shè)計(jì)圖）。二）抽放采空區(qū)瓦斯煤層開采后，受采動(dòng)影響，煤層頂、底板變形產(chǎn)生裂隙導(dǎo)致鄰近煤層瓦斯卸壓釋放，通過采空區(qū)涌向采煤工作面，經(jīng)風(fēng)流稀釋后排出，當(dāng)采空區(qū)涌出瓦斯量較大時(shí)，容易造成上隅角瓦斯超限，所以需要進(jìn)行采空區(qū)抽采。（1）回采期間采空區(qū)采用半封閉采空區(qū)瓦斯抽采工作面回采期間采空區(qū)瓦斯抽采采用上隅角插管抽采方法。（2）回采完畢全封閉采空區(qū)瓦斯抽采全封閉采空區(qū)是指工作面（或采區(qū)、礦井）已采完封閉的采空區(qū)，也稱老采空區(qū)。隨著礦井的生產(chǎn)采空區(qū)面積逐漸增大，采空區(qū)中往往積存大量的高濃度瓦斯，可能通過巷道密閉或隔離煤柱的裂隙往外泄出，對于已采完的大面積采空區(qū)采用全封閉采空區(qū)插管抽采能有效減少瓦斯涌出，插管抽采布置詳見下圖。采用全封閉采空區(qū)插管抽采要在運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷砌筑永久性密閉。永久性密閉要選擇頂?shù)装鍒?jiān)固的巖（煤）層巷道，兩道密閉墻（磚或料石）中間充填砂或黃土，密閉墻四周要掏槽，插管抽采的密閉上還應(yīng)設(shè)置注砂（泥漿）管和采氣測溫管等觀測管。密閉墻厚度不小于1m，四周掏槽深度不小于0.3m。六、抽采鉆孔布置及施工1、鉆孔直徑理論上鉆孔直徑大，暴露煤壁面積也大，瓦斯涌出量就大。但鉆孔的直徑應(yīng)根據(jù)打鉆技術(shù)、抽采瓦斯量和抽采半徑等因素綜合考慮，一般選用Φ75～113mm，有條件時(shí)可用大直徑鉆孔。根據(jù)本礦的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)鉆孔直徑為75mm，當(dāng)施工工藝成熟后可適當(dāng)增大鉆孔直徑。2、鉆孔長度及間距鉆孔長度根據(jù)抽采方法確定，鉆孔長度及間距確定見各抽采方法示意圖。鉆孔有效抽采范圍決定鉆孔間距。鉆孔有效抽采范圍受煤層裂隙發(fā)育、煤層透氣性、煤層瓦斯壓力等因素影響，設(shè)計(jì)初步確定本煤層抽采半徑為1.5m。生產(chǎn)中要對不同鉆孔間距的抽采效果進(jìn)行測試、統(tǒng)計(jì)，比較確定更加合理的鉆孔間距。3、鉆進(jìn)工藝通過對鉆場及鉆孔參數(shù)設(shè)計(jì)我們可知，本礦井采用了綜合抽采瓦斯方法時(shí)，需施工鉆孔，根據(jù)鉆孔數(shù)量與施工位置以及鉆孔參數(shù)，設(shè)計(jì)選用ZY-750型型鉆機(jī)兩臺(tái)，鉆機(jī)最大鉆孔深度150m，配套鉆桿選用Φ42mm，每節(jié)長度0.8m的鉆探鉆桿，鉆頭選用三翼鉆頭，可以滿足需要。打鉆施工供水采用由地面供水池向采區(qū)直接敷設(shè)管路，利用靜壓水頭直接供水，供水管路的敷設(shè)要與抽采管路敷設(shè)同步進(jìn)行，供風(fēng)由礦壓風(fēng)管路供至工作面。5、抽采施工工藝（1）抽采鉆孔施工設(shè)備①、鉆機(jī)ZY-750型全液壓鉆機(jī)，具有鉆進(jìn)能力大、操作簡單、穩(wěn)定可靠、體積小、適應(yīng)性好、壽命長、移動(dòng)方便、鉆桿剛度大強(qiáng)度高等特點(diǎn)。主要技術(shù)參數(shù)如下：最大鉆進(jìn)深度120～150m；鉆桿規(guī)格Ф42×800mm/Ф50×800mm；鉆孔傾角-90～+90°；電機(jī)功率18.5kW；（2）封孔工藝采用“兩堵一注”封孔方式封孔，封孔外段和里段各2m處采用馬麗散封堵，中間段采用機(jī)械注水泥漿封孔。封孔過程：當(dāng)抽采孔施工結(jié)束后，將抽采管安裝在鉆孔中預(yù)定的封孔深度，里段用馬麗散封堵2m，并安裝好注漿管、返漿管，外段用馬麗散封堵2m。管路安裝完畢后應(yīng)及時(shí)注漿。煤孔封孔深度10～12m（開孔處圍巖或煤層破碎時(shí)，應(yīng)當(dāng)增加封孔深度）。封孔注漿具體方法為：根據(jù)封孔深度確定水泥的數(shù)量，并按水灰比1：1配制成水泥漿，用注漿泵一次連續(xù)就水泥漿注入孔內(nèi)，待返漿管返漿時(shí)，暫停注漿，關(guān)閉返漿管閥門。20分鐘后在進(jìn)行一次注漿使壓力達(dá)到2MPa以上。經(jīng)24h凝固后，合茬抽采。七、抽采管路系統(tǒng)1、瓦斯抽采管路系統(tǒng)布置預(yù)抽采用高負(fù)壓抽采系統(tǒng)1、高負(fù)壓抽采系統(tǒng)管路布置：1）1304運(yùn)輸巷12機(jī)軌石門12機(jī)軌石門回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷總回瓦斯泵房。2）1304回風(fēng)巷11回風(fēng)石門總回（上段）瓦斯泵房。2、瓦斯抽采管材的選擇高負(fù)壓主管直徑為Ф400×4.0mm卷皮鐵管，支管直徑為Ф219×4.0mm卷皮鐵管（工作面預(yù)抽）2、抽采管路敷設(shè)及附屬裝置1、在巷道敷設(shè)管路必須用鋼繩掛在錨桿上。離地不小于300mm，以便容易放出管路里的積水。2、在敷設(shè)傾斜管路時(shí)，為了防止管路下滑，應(yīng)采用管卡將管子固定在特制的管道支架上，管卡間距為15～20m；3、敷設(shè)管路時(shí)應(yīng)創(chuàng)造排除管中積水的條件，低洼處設(shè)放水器，及時(shí)放出管中積水。4、管路敷設(shè)要求平直，避免急彎，轉(zhuǎn)彎時(shí)角度應(yīng)不小于50°；5、管路敷設(shè)時(shí)，要考慮流水坡度，要求坡度盡量一致，避免高低起伏，低洼處需安設(shè)放水器；3、附屬裝置1、閥門在瓦斯抽采管路(干管、支管)上和鉆場、鉆孔的連接處，均需安設(shè)閥門，主要用于調(diào)節(jié)與控制各個(gè)抽采地點(diǎn)的抽采負(fù)壓、瓦斯?jié)舛?、抽采量等，同時(shí)修理和更換瓦斯管時(shí)可關(guān)閉閥門切斷回路；在井口外和入泵站前加設(shè)兩個(gè)分歧式簡易防爆閥。當(dāng)管內(nèi)發(fā)生瓦斯爆炸時(shí)，沖擊波沖破膠板，壓力得到釋放，可以減輕和消除爆炸威力及火焰?zhèn)鞑ァ?、鉆孔連接裝置鉆孔與管路的連接裝置，包括彎管、自動(dòng)放水器、V錐流量計(jì)和膠皮連接軟管等?；夭晒ぷ髅骖A(yù)抽鉆孔，利用膠管連接，膠管的一端連接到鉆孔封孔管上，另一端與瓦斯抽采管連接，構(gòu)成抽采系統(tǒng)。3、放水裝置在鉆場、管路拐彎、低洼、溫度突變處應(yīng)安設(shè)放水裝置，在抽采泵出口側(cè)安裝正壓放水器。4、測壓裝置在瓦斯干管、支管以及鉆孔連接裝置上均應(yīng)設(shè)置測壓嘴，以便經(jīng)常觀測管內(nèi)壓力。測壓孔高度設(shè)計(jì)為80mm，選用內(nèi)徑6mm的紫銅管，在安裝管路之前預(yù)先焊上，平常用密封罩罩住或用細(xì)膠管套緊捆死，以防漏氣。測壓嘴還可作為取氣樣孔，取出氣體進(jìn)行氣體成分分析或測定瓦斯?jié)舛?；瓦斯抽采泵房還應(yīng)配置瓦斯檢定器、壓差計(jì)、瓦斯采樣器等檢測儀器和其它照明防爆按鈕。5、計(jì)量裝置瓦斯流量是瓦斯抽采工作中的一個(gè)重要參數(shù)，較準(zhǔn)確的測定瓦斯流量才能真實(shí)地反映瓦斯抽采效果。在井下與主管道匯合的各抽采支管處各安設(shè)一個(gè)V錐流量計(jì)，計(jì)量各支管的瓦斯抽采量。在抽采系統(tǒng)的主管道上也應(yīng)安設(shè)V錐流量計(jì)和渦街氣體流量儀，計(jì)量整個(gè)抽采系統(tǒng)的瓦斯抽采量。同時(shí)在每個(gè)鉆場中用煤氣表和三通閥門進(jìn)行單孔計(jì)量。在進(jìn)入本工作面的兩趟支管上分別安裝甲烷、負(fù)壓、溫度、流量監(jiān)測監(jiān)控裝置，并與地面監(jiān)控站聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)控。八、施工安全技術(shù)措施1、準(zhǔn)備工作：（1）鉆機(jī)運(yùn)輸及拆裝：①鉆機(jī)在大巷運(yùn)輸過程中由當(dāng)班隊(duì)長負(fù)責(zé)向里運(yùn)送，在運(yùn)送前，鉆機(jī)人員應(yīng)再一次檢查礦車的捆綁鋼絲繩是否牢固，確保安全。在運(yùn)送過程中，嚴(yán)禁任何人乘坐礦車。②在斜巷運(yùn)輸前，鉆機(jī)人員必須首先檢查絞車的固定，鋼絲繩勾的安好狀況，發(fā)現(xiàn)隱患及時(shí)處理；在斜巷運(yùn)輸過程中，要嚴(yán)格執(zhí)行“行車不行人，行人不行車”定，鉆機(jī)平板車兩側(cè)及下方嚴(yán)禁站人，并使用好“一坡三檔”。③將鉆機(jī)運(yùn)送到安全地點(diǎn)，從礦車卸下之前，首先檢查安裝地點(diǎn)的頂板及兩幫的不安全因素，必須進(jìn)行處理；在起吊前必須檢查起吊錨桿的牢固性及導(dǎo)鏈的可靠性，有無退扣，滑鏈現(xiàn)象，保證導(dǎo)鏈完好，嚴(yán)禁用其他物品代替起重梁；起吊過程中必須由專人統(tǒng)一指揮，除起吊人員外其他人應(yīng)遠(yuǎn)離鉆機(jī)，在落下過程中應(yīng)緩慢下放，下放時(shí)嚴(yán)禁用手托。鉆機(jī)的安裝根據(jù)鉆孔的位置調(diào)整好方向與高度，鉆機(jī)固定要牢靠，要有壓車與人員護(hù)身裝置。鉆機(jī)在拆卸過程中，應(yīng)拆卸成幾個(gè)部分，鉆機(jī)的大件用礦車運(yùn)送，裝車過程中，要使用手拉葫蘆配合起重錨桿起吊，嚴(yán)禁人工硬抬硬扛。（2）抽放管路的運(yùn)輸及安裝：①軟質(zhì)管或較短管材、配件可裝礦車運(yùn)送；凡礦車裝不下的管材均裝架子車運(yùn)送。管材的裝載高度不準(zhǔn)超出礦車或架子車兩幫高度，并要捆綁牢固。②在電機(jī)車運(yùn)輸巷道運(yùn)送時(shí)，應(yīng)事先與運(yùn)輸區(qū)取得聯(lián)系，并嚴(yán)格執(zhí)行電機(jī)車運(yùn)輸有關(guān)規(guī)定。③斜巷運(yùn)輸時(shí)嚴(yán)格執(zhí)行“行車不行人，行人不行車”管理規(guī)定。④管材、物料運(yùn)到現(xiàn)場后，應(yīng)放在指定地點(diǎn)，堆放整齊、牢穩(wěn)，不得妨礙行人、運(yùn)輸和通風(fēng)。⑤安裝管路前，應(yīng)根據(jù)管路的安裝用途和施工場所的條件要求，帶齊所需用具；安裝前應(yīng)詳細(xì)檢查管材質(zhì)量，有無堵塞物，管盤完好，配件齊全。⑥拆接管路時(shí)，施工人員要相互配合，兩人托住管子，一人拆、緊螺絲。⑦管路要托掛或墊起，吊掛要平直，拐彎處設(shè)彎頭，不拐急彎。管子的接頭接口要擰緊，用法蘭盤連接的管子必須加墊圈，做到不漏氣、不漏水。⑧敷設(shè)瓦斯抽放管路時(shí)，要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)線路及要求施工，并按要求安齊人工或自動(dòng)放水裝置。2、鉆進(jìn)安全技術(shù)要求（1）鉆孔施工中，班長為當(dāng)班安全第一責(zé)任人，每班開工前必須進(jìn)行安全三確認(rèn)，發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)處理并匯報(bào)。（2）所有鉆機(jī)工必須持證上崗，穿戴整齊利落、衣襟、袖口、褲腳必須束緊，施工進(jìn)程中嚴(yán)格按《井下鉆探操作規(guī)程》操作，堅(jiān)守崗位。（3）檢查鉆頭旋轉(zhuǎn)方向，經(jīng)空載運(yùn)轉(zhuǎn)沒有異常現(xiàn)象時(shí)，方可裝上鉆頭開孔鉆進(jìn)。開孔時(shí)要緩慢鉆進(jìn)，要保護(hù)好鉆頭。（4）在施工進(jìn)程中，瓦斯檢查員檢查鉆場現(xiàn)場風(fēng)流中瓦斯?jié)舛?，同時(shí)班長將所帶瓦斯便攜儀懸掛在施工鉆孔上方偏下風(fēng)口0.5m位置，當(dāng)瓦斯?jié)舛冗_(dá)到0.8%時(shí)，必須停止打鉆作業(yè)，切斷電源，采取有效措施處理。（5）在鉆進(jìn)過程中若出現(xiàn)煤巖破碎、漏水、瓦斯涌出量突然增大或由于孔內(nèi)瓦斯高而出現(xiàn)頂鉆等現(xiàn)象，要立即停鉆，查明原因同時(shí)匯報(bào)調(diào)度室，并積極采取有效措施，待現(xiàn)象解除后方可繼續(xù)進(jìn)尺，防止引發(fā)意外事故的發(fā)生；（6）打鉆人員要精力集中，