工作面瓦斯抽采设计

织金县三甲煤矿12104工作面瓦斯抽采设计编制人：编制时间：2014年3月15日目录第一章概况...........................................................3一、工作面概况..........................................................4二、矿井和工作面通风情况................................................5三、矿井安全监测监控系统................................................5四、瓦斯抽放系统........................................................6第二章工作面瓦斯涌出量预计...........................................6第三章12104回采工作面瓦斯抽采设计....................................8一、12104工作面瓦斯抽采方案.............................................8（一）瓦斯抽采方法选择..................................................8（二）瓦斯抽采管路的铺设................................................8（三）瓦斯抽采计量装置布置.............................................9第四章瓦斯抽采方法...................................................9（一）掘进期间迎头顺层瓦斯抽采方法......................................9（二）本煤层瓦斯抽采方法...............................................12第五章瓦斯抽采系统安装拆除安全技术措施...............................16第六章瓦斯抽采泵站运行安全技术措施..................................1612104工作面掘进、回采期间瓦斯抽采设计第一章概况设计说明12104工作面布置在M21煤层标高+1066m以上，根据煤与瓦斯突出危险性鉴定报告，M16煤层在标高+1025m以上的M21煤层属于无突出危险性煤层。为确保矿井安全顺利生产，执行“多措并举、可保必保、应抽尽抽、效果达标”的原则。根据12104工作面煤层地质条件、瓦斯赋存等实际情况，对该工作面的瓦斯抽采设计方案如下：设计依据（1）《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》，煤炭工业出版社，2012.03；（2）AQ1026-2006《煤矿瓦斯抽采基本指标》，煤炭工业出版社；（3）AQ1027-2006《煤矿瓦斯抽采规范》，煤炭工业出版社，2007.04；（4）《煤矿安全规程》，煤炭工业出版社，2010.03；（5）《防治煤与瓦斯突出规定》，煤炭工业出版社，2009.07；一、工作面概况概况煤层名称M21水平名称一水平采区名称一盘区工作面名称12104地面标高（m）+1500m～+1504m工作面煤层底板标高（m）+1066～+1086m地面位置位于井田西部大石头寨的右侧，工作面对应地面无村庄和河流。井下位置及四邻关系12104工作面北边是21煤村庄保护区，东邻21#煤井田边界，西边为未采的21#煤层、南边均为未采的21#煤层。上部为已采的16#煤层116101采空区,回采对地面设施的影响工作面上方与地面的相对高差约434～418m，工作面回采对上方区域有一定的影响，在回采过程中要加强对地面各类设施的检查，防止因采动影响。走向长（m）进风巷：399回风巷：433倾斜长（m）123面积（m2）51168平均：416煤层情况煤层厚度（m）1.3～1.5煤层结构煤层倾角（°）8～10平均1.4简单平均9开采煤层M21煤煤种无烟煤硬度0.92可采指数1.0变异指数9.67%稳定程度稳定煤层情况描述本工作面M21煤层位稳定，煤层结构简单，为块状或粒状结构，以亮、镜煤为主，为半亮型。根据12101、12013工作面揭露煤层厚度变化不大，最小1.30m，最大1.5m，平均1.4m，对工作面回采影响较小。煤层顶底板情况顶底板名称岩石名称岩性特征直接顶泥质砂岩粉砂岩或泥质粉砂岩或粉砂质泥岩。直接底泥岩泥岩或细沙岩影响回采的其它地质因素煤尘煤尘无爆炸危险自燃倾向煤层为三类自然煤层突出情况瓦斯突出鉴定为M21煤层+1025m以上没有突出危险煤质无烟煤地温地温正常地压大地静力场型储量计算走向长（m）倾斜长（m）斜面积(m2)煤厚(m)视密度(t/m3)资源量（t）回采率（%）可采储量（t）416132511681.41.451038719598677计算方法煤层厚度变化较小，采用块段法计算。二、矿井和工作面通风情况矿井采用中央并列式抽出通风，矿井主通风机选用FBCDZNo18二台（一台工作、一台备用）；配用电机功率132KW×2；风量范围22.2～58m3/s,风压范围1020～2600pa。装备有主通风机在线监控系统，能随时对矿井通风能力及设备运转状况进行监控。矿井总进风量约3012m3/min，总排风量约3042m3/min。掘进期间：12104进风巷新鲜风流：地面→主、副井→21#煤运输下山局部通风机及风筒→12104进风巷迎头。乏污风流：12104进风巷迎头→12104进风巷回风绕道巷→21#煤回风下山→总回风→引风道→地面。12104回风巷新鲜风流：地面→主、副井→21#煤运输下山局部通风机及风筒→12104回风巷。乏污风流：12104回风巷迎头→12104回风绕道→21#煤回风下山→总回风→引风道→地面。回采期间：进风风流线路副井（主井）→井底车场→21#煤运输下山→12104运输顺槽→12104工作面。回风风流线路12104工作面→12104回风巷→21#煤回风上山→总回风巷→回风立井→地面。三、矿井安全监测监控系统矿井安全监测监控系统采用煤炭科学研究总院重庆分院的KJ90NB型矿用综合安全监测监控系统，该系统有煤安MA标志，采用时分制分布式结构，由地面中心站、服务器、井上下分站、电源箱、各种智能传感器、断电器、传输电缆和系统软件组成，具有甲烷超限断电和风电、瓦斯闭锁功能；具备屏幕显示监测、存储数据、打印报表功能；系统主机或电缆发生故障时，系统中使用的分站能保证甲烷断电仪和风电闭锁的功能；能实现多屏显示和超限断电与远程控制断电。井上、下装有甲烷、温度、风速、设备开停、负压、风门开关等传感器，监测监控范围覆盖所有采掘工作面、主要硐室、主要进回风顺槽等地点，采掘工作面等区域实现了风电闭锁和瓦斯电闭锁。四、瓦斯抽放系统矿井配备两套瓦斯抽放系统，其中一套高负压抽放系统抽放本煤层瓦斯，选用2BEA-303型水环真空泵3台(一台工作，二台备用），担负该矿的高负压瓦斯抽放，最大抽气量57m3/min，极限真空33hpa，功率为90kW，主管路¢250mm。其中一套低负抽放系统抽放采空区瓦斯，选用2BEC40型水环真空泵2台(一台工作，一台备用），担负该矿的低负压瓦斯抽放，最大抽气量164m3/min，极限真空160hpa，功率为185kW，主管路¢300mm。第二章工作面瓦斯涌出量预计12104工作面瓦斯来源主要有本煤层、邻近煤层（含围岩）的瓦斯。12104工作面瓦斯涌出量预测方法采取分源预测法。一、12104工作面掘进期间瓦斯涌出量：根据《矿井瓦斯涌出量预测方法》（AQ1018—2006）计算12104工作面掘进期间瓦斯涌出量：12104工作面掘进工作面瓦斯涌出量预测q掘＝D×v×qo×(2-1)+S×v×γ×(Wo-Wc)式中：q掘—掘进工作面绝对瓦斯涌出量，m3/min；D—巷道断面内暴露煤壁面的周边长度，m；对于薄及中厚煤层取2m；V—巷道平均掘进速度，0.00417m/min；L—巷道长度，m；qo—煤壁瓦斯涌出强度，（m2/min）；qo＝0.026[0.0004(Vr)2+0.16]×WoVr—煤中挥发分含量，％；S—掘进巷道煤断面积，m2；W0—煤层瓦斯原始含量，m3/t；WC—煤层残存瓦斯含量，m3/t；(实测数据）γ—煤的密度，t/m3；12104工作面掘进瓦斯涌出量计算表煤层Vr(%)γ(t/m3)s(m2)煤厚D(m)V(m/min)L(m)q0(m3/m2)W0(m3/t)Wc(m3/t)Q掘(m3/min)乘瓦斯涌出不均衡系数M216.931.458.001.543.080.00284160.0378.042.650.340.36二、12104工作面回采期间瓦斯涌出量：根据《矿井瓦斯涌出量预测方法》（AQ1018—2006）计算12104工作面回采期间瓦斯涌出量：12104工作面回采期间绝对瓦斯涌出量预测Q采＝Q1+Q2式中：Q采—回采工作面相对瓦斯涌出量，m3/t；Q1—开采层相对瓦斯涌出量，m3/t；Q2—邻近层相对瓦斯涌出量，m3/t；（1）开采层相对瓦斯涌出量计算矿井开采的煤层为薄-中厚煤层，一次采全高，按照AQ1018-2006标准附录A按下式计算：Q1＝K1×K2×K3×（Wo—Wc）m/M式中：Q1—开采煤层（包括围岩）瓦斯涌出量，m3/t；K1—围岩瓦斯涌出系数，取1.30；K2—工作面丢煤瓦斯涌出系数，K2=1/η，η为工作面回采率，95%；K3—分区内准备巷道预排瓦斯对开采层煤体瓦斯涌出的影响系数。采用长壁后退式回采时，K3按下式确定：K3＝（L-2h）/L=0.84；L—工作面长度，132m；h—巷道瓦斯排放带宽度，12m；Wo—煤的原始瓦斯含量，m3/t；Wc—煤的残存瓦斯含量，m3/t。（实测数据）（2）邻近层相对瓦斯涌出量计算iiciniiMmWWq)(102式中：q2——邻近层相对瓦斯涌出量，m3/t。mi——第i个邻近层煤层厚度，m。M——工作面采高，m。ηi——第i个邻近层瓦斯排放率，%,参照AQ1018-2006标准附录D选取。12104回采期间工作面瓦斯涌出量表煤层K1K2K3与开采层间距(m)η%煤层厚度(m)采高(m)煤层瓦斯含量wo(m3/t)残存瓦斯含量wc(m3/t)瓦斯相对涌出量(m3/t)乘瓦斯涌出不均衡系数开采层M211.31.050.841.541.547.545.252.6上邻近层M61.31.050.8411001.701.7013.686.220.0下邻近层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合计6.69.3第三章12104回采工作面瓦斯抽采设计一、12104工作面瓦斯抽采方案（一）瓦斯抽采方法选择根据12104工作面实际情况，12104工作面掘进期间采用迎头抽放顺层瓦斯、回采区域选用本煤层施工钻孔预抽回采区域煤层瓦斯的抽采方法及采空区埋管抽放瓦斯法。（二）瓦斯抽采管路的铺设12104工作面迎头抽放（本煤层）抽采系统：（高负压）12104进风巷迎头（切眼）顺层钻孔及进风巷本煤层钻孔→12104进风巷ø150mm瓦斯抽放管→21#回风下山高负压ø250mm瓦斯抽放管→总回风井→地面高负压抽放泵站→排空。12104回风巷（切眼）迎头瓦斯抽放钻孔及回风巷本煤层抽采钻孔→12104回风巷ø150mm瓦斯抽采管→21#煤回风上山ø250mm瓦斯抽采主管→总回风井→地面高负压抽放泵站→排空。12104工作面采空区埋管瓦斯抽采系统及高位钻孔抽采系统：（低负压）12104采空区上隅角→12104回风巷ø250mm瓦斯抽采管→21#o煤回风上山ø300mm瓦斯