采煤工作面瓦斯综合治理措施(共15页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上综采工作面瓦斯治理设计会审单位技术科: 安监处:调度所: 机电运输管理一科:抽采 通风区:综采一队: 信息工区:通风副总工程师:矿总工程师:会 审 意 见2341(3)综采工作面瓦斯治理设计一、工作面概况2341(3)工作面位于F5逆断层上盘东二下部采区,东部为F5逆断层,南部为13-1煤层实体;西部为东二下山采区系统巷道,北部为2341(3)收作面;对应下部2371(1)工作面已回采(2010年10月收作)。工作面标高为-585-638.8m,走向长1139.11121.1/1130.1m,倾斜宽174.5m,煤层倾角5 o16 o /9o,煤层厚度4.236.7/
2、5.78m,可采储量.7吨;本面13-1煤层赋存稳定, 13-1煤:黑色,以粉末状、片状为主,半亮型。平均厚5.78m;工作面局部发育12层夹矸,厚0.440.75m。我矿13-1煤层具有爆炸危险性和自然发火性,爆炸指数3740%,自然发火期36个月。二、瓦斯涌出量计算采用分源预测法计算2341(3)工作面的瓦斯涌出量。根据公式:q=q本+q邻 q本=K1*K2*K3*K4*K5*(M/m)*(X0Xc) q邻= K6* q本式中:q 回采工作面相对瓦斯涌出量(m3/t) q本本煤层相对瓦斯涌出量(m3/t) q邻邻近煤层相对瓦斯涌出量(m3/t) K1围岩瓦斯涌出系数,全部垮落法取值=1.2
3、 K2工作面残煤瓦斯涌出系数,取值=1/工作面回采率 K3掘进工作面预排瓦斯影响系数,取值=(L-xb)/L,式中L为工作面长度,b 为巷道宽度,x为预排系数,x=34 K4不同通风方式的瓦斯涌出系数(U型通风取值=1.0,Y型通风取值=1.31.5。) K5本煤层抽采瓦斯影响系数,取值=1.11.5,具体:顺层孔抽采取值=1.051.1;老塘埋管取值=1.21.3;顶板或穿层钻孔取值=1.21.3;巷道抽采取值=1.21.4;综合抽采取值=1.31.5 K6邻近煤层抽采瓦斯综合影响系数,我矿13槽一般取0.15 M、m本煤层的煤层厚度与回采高度(m) X0、Xc本煤层的残存瓦斯含量(m3/t
4、),一般取Xc =0.15 X0根据资料分析,2341(3)底抽巷(标高-630m)对13-1煤层实测瓦斯压力4.7Mpa,含量9.6m3/t;因该面保护层2371(1)工作面已于2010年9月收作,截止2012年3月2日,被保护层工作面2341(3)工作面的预抽率为76.7%,残余瓦斯含量4.5m3/t,残余瓦斯压力0.28Mpa,该面抽采方式为综合抽放,因此计算得出:该面瓦斯涌出量为:q本=1.2(1/0.95)(174.5-(5.4+5.4)4)/174.51.01.3(5.78/5.78)(4.5-0.154.5) =4.1m3/t根据分源法分析邻近块段的瓦斯涌出量;q邻=0.15q本
5、1.3=0.154.1=0.6 m3/t。q=q本+q邻=4.1+0.6=4.7 m3/t。3、瓦斯涌出量预计结果、瓦斯相对涌出量根据分源预测法计算结果,2341(3)工作面相对瓦斯涌出量为4.7 m3/t。、瓦斯绝对涌出量由于该面相对瓦斯涌出量为4.7 m3/t,其回采期间的日产量计划为7000吨,因此该面瓦斯绝对涌出量预计为4.770001440=22.8m3/min。三、通风系统1、2341(3)工作面通风路线:新鲜风流东一大巷(东一皮-540m带机巷)东二大巷(东二皮-540m带机巷)东二东煤下山(东二西煤下山、东二新增轨道下山)2341(3)顺槽2341(3)工作面2341(3)上风
6、巷东二岩石皮带机下山东二13槽煤层回风上山(东二-500m2#回风石门)东二-350m回风石门新东风井。2、工作面风量计算(1)、按瓦斯涌出量计算 Q采 =100q采K采通(1-K抽放率)C =10022.81.3(1-70%)0.51=1743(m3/min)式中: Q采 工作面所需风量m3/min; q采工作面回风流中绝对瓦斯涌出量,取22.8m3/min; K采通采煤工作面瓦斯涌出不均匀系数,取1.3;K抽放率采煤工作面瓦斯抽采率,取70%计算;C风流中瓦斯浓度,取0.51%。(2)、按工作面风速计算风量 Q采=60V采S采=601.810=1080(m3/min)式中:Q采按工作面温度
7、计算所需的风量,m3/min; V采工作面风速,m/s;S采工作面有效通风断面,10;综采工作面温度为26时,取风速V采=1.8m/s,S采=10m2 故Q采60V采S采601.8m/s10m21080m3/min(3)、按人数计算风量Q采4N475300m3/min式中:Q采按工作面同时工作的最多人数计算所需的风量; N工作面同时工作的最多人数,取75人计算。根据上面的计算,初步选定工作面风量为:Q采 =1743m3/min (4)、风速验算 15S采Q240S采,m3/min15017432400m3/min经过验算确定,该工作面回采期间风量定为1743m3/min。四、工作面抽采设计23
8、41(3)工作面初采期间, 预计工作面抽采瓦斯量为2.2 m3/min。由于初采顶板未垮落,顶板走向钻孔不起作用,该面只能采用老塘埋管和顺层孔抽采的瓦斯治理措施。通风区在此期间必须保证该面实际配风量不小于1900 m3/min,以使工作面回风流瓦斯浓度控制在0.8%以内。2341(3)工作面正常回采时,计划配风1743 m3/min,预计风排瓦斯涌出量为6.84 m3/min,占总涌出量的30%,抽采瓦斯量为15.96 m3/min,抽采率为70%。该面抽采方法采用老塘埋管、顶板走向钻孔、尾巷封闭墙压管瓦斯综合治理措施。顶板走向钻孔瓦斯抽采量为12.36m3/min ,老塘埋管瓦斯抽采量为2.
9、2m3/min,尾巷抽采量为1.4 m3/min。1、顶板走向钻孔瓦斯抽采(1)、顶板走向钻场位置的选择:根据该面地质构造发育情况,在2341(3)工作面上风巷距工作面开切眼130m、275m、420m、565m、710m、856m、905m、998m、1024m、1151m处分别施工1个钻场,共施工10个钻场。(2)、钻孔的施工:根据2341(3)上风巷顶板岩性及冒落带、裂隙带的发育高度以及有关顶板走向钻孔抽采资料,为了提高钻孔的使用率,在2341(3)工作面上风巷顶板钻场内施工1018个直径为133mm孔深在80180m左右的顶板走向钻孔,钻孔终孔高度位于煤层顶板向上1030m左右。2、上
10、隅角埋管瓦斯抽采在2341(3)上风巷安装一路DN300mm瓦斯抽采管路,管路接至工作面上隅角,管路末端安设S弯花眼铁管,S弯花眼铁管(抽采口)周围架设木垛保护。上隅角埋管每隔25m压一路300mm 的瓦斯抽采铁管,当新压管路埋入上隅角5m时,将原有的上隅角管路切换到新压管路上,老塘埋管抽采时,工作面上隅角必须连续进行充填,以确保抽采效果。2341(3)工作面老塘埋管或采用在工作面端头支架上安装2根长度为4.5米的DN300mm瓦斯抽采铁管,铁管深入架后不小于4米,铁管采用管卡固定于端头支架位于上隅角的侧护板上,然后用直径350mm的伸缩风筒将端头支架上的DN300mm抽采铁管与上风巷老塘管路
11、上的预留拨头连接(在端头支架与预留拨头之间的巷顶吊挂一根钢丝,并在钢丝上面穿上拉环,将伸缩风筒吊挂于拉环上,拉环间距不大于0.5米),当工作面推进到距正在抽采拨头5米左右时,将伸缩风筒切换到后面预留的拨头上进行抽采,并对这两个拨头之间的抽采管路进行回收。工作面上隅角亦必须连续进行充填,以确保抽采效果。3、尾巷瓦斯抽采为了加强抽采效果,决定利用2341(3)尾抽巷抽采,注浆队在2341(3)尾抽巷施工封闭墙前,提前敷设一路DN300mm抽采铁管,抽采管路进入墙体内部不少于5米,内部抽采管要架木垛保护。4、抽采系统的建立根据我矿现有的瓦斯抽采系统状况,决定2341(3)工作面回采期间利用南井地面2
12、#泵站2BE3720型瓦斯泵、中央地面3#泵站2BEY-72型瓦斯泵进行抽采、2341(3)移动瓦斯泵站2台2BE1-353型瓦斯泵进行抽采。(1)老塘抽采管路的选型预计老塘埋管瓦斯抽采量为2.2m3/min。抽采瓦斯浓度按6%计算,则抽采系统混合气体流量为33.3m3/min。根据淮南矿业集团矿井瓦斯抽采规定要求工作面抽采系统要留有30%的富余量,故取混合气体流量为47.7m3/min ,则管路直径D为:则管路直径D为:D = 0.1457 (Q/V)1/2= 0.1457 (47.7/12)1/2=0.29m式中:D抽采管路内径,mQ混合气体流量,m3/minV气体流速,取12m/s根据以
13、上计算,2341(3)上风巷老塘埋管选用一路12吋抽采管路。(2)顶板走向钻孔抽采管路的选型预计顶板走向钻孔瓦斯抽采量为12.36m3/min。抽采瓦斯浓度按30%计算,则抽采系统混合气体流量为41.2m3/min。根据淮南矿业集团矿井瓦斯抽采规定要求工作面抽采系统要留有30%的富余量,故取混合气体流量为53.56m3/min ,则管路直径D为:D = 0.1457 (Q/V)1/2= 0.1457 (53.56/12)1/2=0.3m式中:D抽采管路内径,mQ混合气体流量,m3/minV气体流速,取12m/s根据以上计算,2341(3)顶板走向钻孔选用一路14吋的抽采管路。(3)尾巷抽采管路
14、的选型预计尾巷瓦斯抽采量为1.4m3/min。抽采瓦斯浓度按4%计算,则抽采系统混合气体流量为35m3/min。根据淮南矿业集团矿井瓦斯抽采规定要求工作面抽采系统要留有30%的富余量,故取混合气体流量为45.5m3/min ,则管路直径D为:D = 0.1457 (Q/V)1/2= 0.1457 (45.5/12)1/2=0.24m式中:D抽采管路内径,mQ混合气体流量,m3/minV气体流速,取12m/s根据以上计算,2341(3)尾巷选用一路10吋的抽采管路。综上,决定2341(3)上风巷铺设一路12吋抽采管路,进行老塘埋管抽采瓦斯,采用南井2#泵站两台2BE3-720型永久瓦斯抽采泵或移
15、动泵进行抽采;一路14吋抽采管路进行顶板走向钻孔抽采,采用中央3#泵站两台2BEY-72型永久瓦斯抽采泵或移动泵进行抽采;尾巷选用一路10吋抽采管路进行抽采,采用南井2#泵站两台2BE3-720型永久瓦斯抽采泵或移动泵进行抽采。5、抽采管路的铺设(1)在2341(3)工作面上风巷安设一路300mm的瓦斯管路和一路350mm的抽采管路, 12吋抽采管路主要负责老塘抽采,管路经上风巷接至东二13槽西煤下山与2331(3)联巷原抽2331(3)上风巷12吋的管路合茬;14吋抽采管路主要负责上风巷顶板钻场抽采,管路接至上风巷至东二13槽西煤下山与2331(3)上风巷外口东二13槽东煤下山交叉口14吋瓦
16、斯管路合茬。在2341(3)上风巷外口两道风门间加一套12吋和一套14吋孔板和自动计量装置。(2)尾巷利用2341(3)底抽巷的10吋抽采管路进行抽采。6、抽采管路安装要求(1)瓦斯抽采管路敷设平直,拐弯处设弯头,转弯角度不小于90度,变径时用过渡节,管路采用钢丝绳吊挂,用法兰盘连接管子时要加粘口,斜巷下坡口、笼门弯进气侧、管路的低洼处安装自动放水器。(2)抽采管路不得与电缆同侧敷设,铺设在有提绞运输的巷道内的抽采管路,必须保证留有足够的安全间隙。(3)正式抽采前,必须对所有抽采管路进行试通、试漏,并且由通防科牵头组织安监处、抽采区、管子队等部门对抽采管路进行验收。(4)瓦斯抽放量采用自动计量
17、计进行计量,自动计量装置在抽放管路安装时一并安设;抽采自动计量装置安设在直管段,装置进气侧直线段不少于安设处管径的10倍距离,出气侧直线段不少于安设处管径的6倍距离,自动计量装置和孔板流量计进气侧前必须安设放水除渣装置,孔板流量计必须安设旁通。五、工作面防突设计(一)区域综合防突措施1、区域突出危险性预测2341(3)工作面13-1煤块段煤层底板标高-585.0-638.8m,位于-440m以下,根据“集技2009304号文”,所采工作面区域13-1煤层为突出危险区。2、区域防突措施2341(3)工作面采用保护层、穿层钻孔及地面钻孔预抽区域性防突措施。(1)开采2371(1)下保护层工作面23
18、71(1)保护层工作面于2010年10月收作,工作面倾斜长207m,已采走向长1166m。2341(3)工作面切眼距2371(1)切眼平均29m,上风巷距2371(1)上风巷最小平距4.5m,下顺槽距2371(1)采空区泄压线最小平距21.6m;11-2开采后垂直保护13-1煤,2341(3)工作面位于2371(1)保护层工作面卸压保护范围内。(2)施工地面钻孔预抽工作面瓦斯。施工4个地面钻井预抽工作面瓦斯。1#地面钻井坐标:28712.77,86602.74;2#地面钻井坐标:28890.59,86282.23;3#地面钻井坐标:28872.62,85946.08;4#地面钻井坐标:2900
19、9.81,85632.17。地面钻井分别穿过11-2及13-1煤。(3)2341(3)底抽巷施工穿层钻孔2341(3)底抽巷从“四d3”测点向东8.7m施工第一个钻场,后每隔25m施工1个,共施工43个钻场,穿层钻孔在钻场内施工;43#钻场施工第一组,后沿底抽巷向西每隔25m施工1组,每组9个孔(孔底间距2130m),共施工43组,387个孔。3、区域措施效果检验区域措施效果检验采用煤层瓦斯预抽率及残余瓦斯含量、残余瓦斯压力指标,其中瓦斯预抽率临界值为45%,残余瓦斯含量临界值为8m3/t,残余瓦斯压力临界值为0.74MPa。当瓦斯预抽率45%,且残余瓦斯含量8m3/t、残余瓦斯压力0.74M
20、Pa时认定区域防突措施有效,工作面已消突。2371(1)工作面于2010年10月回采完毕。2341(3)底抽巷穿层钻孔抽采时间2009.8.12010.10.2,瓦斯抽采量.2m3;地面钻井4个,抽采时间2009.8.52011.4.28,瓦斯抽采量共计.4m3。截止2012年3月2日,被保护层工作面2341(3)工作面的预抽率为76.7%,残余瓦斯含量4.5m3/t,残余瓦斯压力0.28Mpa,区域防突措施有效,区域已消突。4、区域验证根据防治煤与瓦斯突出规定采用钻屑指标法(S、h2,临界值S6kg/m、h2200Pa)进行区域验证。(1)在工作面开始回采前,立即进行第1次区域验证,进尺到位
21、后进行第2次区域验证,该两次区域验证允许退尺距离要确保沿工作面推进方向留有不少于2m预测超前距;(2)第2次区域验退尺到位后,工作面每推进20m进行1次区域验证;(3)在构造破坏带连续进行区域验证。验证有突出危险时,该区域应该划为突出危险区,并采取局部综合防突措施;验证无突出危险时,采取安全防护措施退尺。(二)局部综合防突措施1、突出危险性预测该工作面突出危险性预测方法采用钻孔钻屑指标法和钻屑解析指标法。其具体方法为:预测钻孔在工作面煤层的软分层中开孔,切眼上、下出口距上、下风巷5m处开始,沿工作面每隔14m布置2个预测孔(巷道上下各1个,双排孔布置),共布置26个孔。预测孔平行于工作面推进方
22、向,直径为42mm,孔深为10m,预测孔每打1 m由防突员测定一次每米钻屑量,打钻速度控制在1m/min。突出临界值指标按照防治煤与瓦斯突出规定为: Smax = 6kg/m,h2max=200Pa,当工作面预测指标SSmax或h2h2max时,确定本工作面有突出危险性,必须采取防治突出措施。当工作面预测指标SSmax且h2h2max时,工作面预测为无突出危险工作面。(二)防突措施当工作面预测为突出危险工作面时,必须采取局部防突措施,具体为施工一排本煤层走向卸压钻孔:工作面走向方向、在超限孔上下20m范围内(沿工作面倾向)每隔2m施工2个(上下各1个)75mm、孔深21m的卸压钻孔(参数根据现
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