板石煤矿42201工作面瓦斯抽采施工设计

'板石煤矿工作面瓦斯抽采施工设计——42201工作面目录第一节42201工作面概况一、工作面说明·················································3二、瓦斯赋存情况·············································6三、采煤方法···············································7四、抽采区域划定·············································7第二节42201工作面瓦斯来源分析及涌出量预计一、开采层瓦斯涌出量··········································8二、邻近层瓦斯涌出量··········································9第三节42201工作面通风系统一、风量计算·················································12二、通风路线·················································13第四节42201工作面瓦斯监测系统一、甲烷传感器布置···········································14二、监测监控分站·············································14三、监测监控系统安装、使用规定······························15第五节42201工作面瓦斯抽采施工设计一、本煤层预抽钻孔布置·······································17二、近距离段孔抽采···········································18三、高位钻孔抽采·············································19四、临近层下斜钻孔抽采抽采···································20五、采空区预埋管抽采········································21三十七 板石煤矿工作面瓦斯抽采施工设计——42201工作面六、移动浮抽管抽采···········································21第六节42201工作面瓦斯抽采系统与设备一、管路选择··················································23二、瓦斯抽采泵选择···········································23三、抽采管路布置与铺设·······································26四、计量检测装置·············································26五、附设装置··················································26第七节42201工作面抽采施工安全技术施··························28第八节42201工作面抽采施工设计图······························36三十七 板石煤矿工作面瓦斯抽采施工设计——42201工作面42201工作面瓦斯抽采施工设计第一节42201工作面概况一、工作面说明1、工作面概况42201工作面属22号煤层，其走向长度1946m，倾向长度160m，工作面位置：位于暗主井北东部。运输顺槽出口联通暗主井，回风顺槽出口联通暗风井。面积：m2。四邻关系：本层周边均为未采区。西南端顶部有12005积水空区、119b01采空区、119b03采空区、219b01采空区。地面为湖龙村水旱田地、水渠及矿区铁路专用线，其西南端地表为湖龙塌陷积水坑，已回填。井下标高-378.97（开切眼上出口）~-576.75（运输顺槽d402#）m，地面标高：25.2~26.9m。2、煤层情况煤层走向北东转南北、倾向北西转正西。煤层倾角11~4/7°。煤层厚度2.60~0.95/1.58m，煤层结构以简单结构为主，中等结构次之，局部为复杂结构。煤体结构：煤层顶部为褐黑色、层状、夹亮煤、透镜体，煤层为黑色、层状、条带状结构、半暗型。煤层由西南向东北逐渐变厚，顶或底常夹有一层沉凝灰岩或凝灰质砂岩。含夹石0~2层，厚度在0.1~＞2.10m间变化，夹石薄时岩性为炭质页岩或泥岩，夹石厚时岩性逐渐衍变为细砂岩。3、构造该工作面周边断层较发育，运输顺槽外缘有FD37正断层。工作面西南端在三维资料提供中有FD201、FD32正断层，但在掘进期间没有揭露。FD31三十七 板石煤矿工作面瓦斯抽采施工设计——42201工作面正断层在掘进期间被揭露。①FD201：正断层，走向北东东，倾向北北西，倾角59~65°，落差0~3m。位于工作面西南端内，掘进期间没有揭露，对回采无影响。②FD37：正断层，走向北80°东，倾向北北西，倾角63~66°，落差0~13m。在运输顺槽北西，距运输顺槽12~32m。③FD31：正断层，走向北东，倾向北西，倾角58~61°，落差0~12m。回风顺槽揭露落差7.5m，运输顺槽揭露落差3.0m，对回采存在不利影响。④FD32：正断层，走向北75°东，倾向北北西，倾角60~66°，落差0~11m。位于工作面南端内，掘进期间没有揭露，对回采无影响。4、水文（1）工作面顶部空区水：12005空区水：2008年10月开采至2009年1月采毕。现存积水8500m3，最低积水标高-522.10m，42201停采线处标高-575.34m，42201工作面停采线距积水空区142m，回采后岩层塌陷角按60°计算，产生裂隙的范围为31m，安全煤柱有111m，12005空区水对42201工作面正常开采不存在水害隐患。119b01采空区：2012年7月开采至2013年3月采毕。该采空区开切眼端高、停采线端低，采空区无积水条件，综合分析，该采空区无水害隐患。119b03采空区：2013年3月开采至2014年1月采毕。该采空区开切眼端高、停采线端低，采空区无积水条件，综合分析，该采空区无水害隐患。三十七 板石煤矿工作面瓦斯抽采施工设计——42201工作面219b01采空区：2014年1月开采，目前正在开采中。该采空区开切眼端高、停采线端低，采空区无积水条件，综合分析，该采空区无水害隐患。（2）断层水：该工作面揭露的断层均为不含（导）水断层。（3）钻孔：1103钻孔：位于运输顺槽西南端外缘，距工作面22.50m，终孔深度785.25m，全孔封闭，封孔质量可靠。1114钻孔：位于回风顺槽西南端外缘，距工作面8.00m，终孔深度670.00m，全孔封闭，封孔质量可靠。1311钻孔：位于回采工作面西端工作面内，终孔深度628.40m，全孔封闭，封孔质量可靠。1313钻孔：位于回采工作面东端工作面内，终孔深度680.20m，全孔封闭，封孔质量可靠。1504钻孔：位于运输顺槽北东端外缘，距工作面13.00m，终孔深度690.15m，全孔封闭，封孔质量可靠。（4）湖龙塌陷积水坑：对本工作面回采生产不存在水害隐患。（5）经综合分析，该回采工作面不存在任何水害隐患。（6）预测工作面正常涌水量和最大涌水量：0.01~2.3m3/h5、地热、冲击地压和煤自燃危险程度①板石地区为地温异常区，恒温带的温度为10.77℃，深度为10~45/26.3m，全区平均地温梯度为3.9℃/100m，26℃大多在-400m标高下，31℃在-500m标高下，37℃约在-600m标高下。42201工作面标高三十七 板石煤矿工作面瓦斯抽采施工设计——42201工作面-378.97~-576.75，地温度在26℃~37℃间变化。①冲击地压无，22号煤层属于易自燃煤层。6、瓦斯地质：①据地质资料提供，22号煤层瓦斯属沼气带。②工作面原始瓦斯含量为：3.2020m³/t。7、其它42201工作面回采后，地面塌陷积水坑会进一步扩大，受损的农田及乡村道路的面积会不同程度增加，影响正常耕种和使用。8.问题与建议①该工作面区域内，岩体受地质构造因素的影响，围岩的完好性遭到破坏，应严防岩体抽条、片帮导致伤人。②开切眼至停采线区间，工作面里端高、外端低，积水会始终跟着工作面走，要做好工作面的防排水工作。③22号煤层与底层（22a）回采区域内层间距在2.99~12.10m之间，层间距薄，有底层瓦斯上窜的可能，要加强通风，防止瓦斯超限。④受开采煤层埋深的影响、受地质构造的影响、受22号煤层本身瓦斯含量较高因素的影响，该工作面存在瓦斯增大的可能性，所以回采期间要确保工作面正常通风。二、瓦斯赋存情况42201工作面属22#煤层，地质储量为67万吨，《珲春矿业集团安全仪器计量检测中心实验测试报告单》中：22#煤层原始瓦斯含量为3.2020m³/t，计算得出42201工作面本煤层的煤层气资源量：三十七 板石煤矿工作面瓦斯抽采施工设计——42201工作面Q气=Q煤×W×K=×3.2020×1.2=m³式中：Q气—煤层气资源量，m³。Q煤—煤层资源储量，t。W—煤层气含量，m³/t。K—围岩瓦斯涌出系数，我矿采空区顶板管理法采用全部冒落法，取1.2。三、采煤方法42201工作面采用走向长壁后退式采煤方法，机械落煤，采用全部垮落法管理顶板。四、抽采区域划定根据42201工作面的实际情况，本次瓦斯抽采区域为42201工作面回采区域。附图1—42201工作面采掘工程平面图附图2—42201工作面运输顺槽、回风顺槽、开切眼剖面图附图3—地层综合柱状图三十七 板石煤矿工作面瓦斯抽采施工设计——42201工作面第二节42201工作面瓦斯来源分析及涌出量预计根据《矿井瓦斯涌出量预测方法（AQ1018-2006）》，应用分源预测法预测42201工作面瓦斯涌出量，将42201工作面的瓦斯来源按性质分为二部分，一部分主要取决于开采层瓦斯含量的瓦斯源，包括工作面落煤、工作面煤壁（切眼）、工作面顺槽煤壁、围岩、采空区落煤，在计算中以系数的形式表现出来；另一部分取决于邻近层（包括围岩）瓦斯涌出量。根据以上分析，42201工作面瓦斯涌出量包括开采层瓦斯涌出量和邻近层瓦斯涌出量两部分。即：式中：—回采工作面相对瓦斯涌出量，；—开采煤层相对瓦斯涌出量，；—临近煤层相对瓦斯涌出量，。1、开采层瓦斯涌出量按下式计算开采层瓦斯涌出量：式中：—开采煤层（包括围岩）相对瓦斯涌出量，；三十七 板石煤矿工作面瓦斯抽采施工设计——42201工作面—围岩瓦斯涌出系数，其值取决于回采工作面顶板管理方法，全部垮落法管理顶板时取1.2；—工作面丢煤瓦斯涌出系数，其值为工作面回采率的倒数，取值1.05；—准备巷道预排瓦斯对工作面煤体瓦斯涌出影响系数，采用长壁后退式开采时，，为0.84；其中，L为工作面长度160m，h为巷道预排瓦斯宽度，取13m。—煤层厚度，m，取平均值1.58m；—煤层开采厚度，m，一次性采全高，取1.58m；；根据《板石煤矿22#煤层瓦斯基础参数测定报告》，取3.2020m³/t；，根据《板石煤矿22#煤层瓦斯基础参数测定报告》，取0.5204m³/t。根据公式，42201工作面本煤层瓦斯涌出量预计结果为：三十七 板石煤矿工作面瓦斯抽采施工设计——42201工作面=1.2×1.05×0.84××（3.2020-0.5204）=2.8382、邻近层瓦斯涌出量=式中：—邻近层瓦斯涌出量，；mi—第i个邻近层厚度，m；m1—开采层的开采厚度，m；—第i个邻近层的原始瓦斯含量，；—第i个邻近层的残余瓦斯含量，；—第i个邻近层瓦斯抽放系数，根据层间距关系得出。根据《矿井瓦斯涌出量预测方法（AQ1018-2006）》中邻近层瓦斯排放率与层间距的关系曲线（见图）及板石煤矿可采煤层特征表，选取开采层上部100m、下部50米范围内的煤层，进行邻近层瓦斯涌出量预测。22#煤层上部100m范围内有19#、19b#、20#、20a#、21#煤层，平均煤层厚度分别为1.37m、1.09m、1.51m、1.02m、1.15m，与22#煤层平均间距分别为62.5m、52.5m、42.0m、34.2m、16m；下部50m范围内有22a#、23#、23a#煤层，平均煤层厚度分别为1.25m、1.51m、1.45m，与22#煤层平均间距分别为8.0m、24.3m、39.76m。根据以上分析及板石煤矿各煤层瓦斯基础参数测定报告，42201三十七 板石煤矿工作面瓦斯抽采施工设计——42201工作面工作面邻近层瓦斯涌出量预计结果为：==(3.1474-0.9076)×1.37÷1.58×0.35+(2.67-1.04)×1.09÷1.58×0.42+(4.8337-0.5266)×1.51÷1.58×0.56+(4.0596-0.6628)×1.02÷1.58×0.67+(4.0596-0.6628)×1.15÷1.58×0.9+(4.0596-0.6628)×1.25÷1.58×0.64+(4.3948-0.5399)×1.51÷1.58×0.3+(4.3948-0.5399)×1.45÷1.58×0.1=0.68+0.47+2.3+1.47+2.22+1.72+1.1+0.35=10.31m³/t=2.838+10.31=13.148m³/t式中：—回采工作面相对瓦斯涌出量，；—开采煤层相对瓦斯涌出量，；—邻近煤层相对瓦斯涌出量，。可知：42201工作面绝对瓦斯涌出量中有21.5%来源于本煤层，有78.5%来源于邻近层；因此，42201工作面瓦斯主要来源于邻近煤层。根据42201工作面日最高产量3000t计算，42201工作面绝对瓦斯涌出量为27.39m3/min。三十七 板石煤矿工作面瓦斯抽采施工设计——42201工作面第三节42201工作面通风系统一、风量计算1、按瓦斯涌出量计算：Q=100qK=100×5×1.5=750m3/minQ—采煤工作面实际需要风量；100—单位瓦斯涌出量，回风瓦斯浓度不超过1%的换算值；q—采煤工作面的平均瓦斯涌出量，取5m3/min；三十七 板石煤矿工作面瓦斯抽采施工设计——42201工作面k—采煤工作面瓦斯涌出不均衡系数，取1.5。2、按工作面温度计算Q=60VS=60×2×7.94=955m3/minV—工作面平均风速，取2m/s;S—工作面平均断面积，取7.94m2。表1—工作面空气温度与风速对应表工作面空气温度t(℃)工作面风速V（m/s）煤层厚度<1.5m煤层厚度1.5～3.5m＜150.3～0.40.3～0.515～180.5～0.70.5～0.818～200.8～0.90.8～1.020～231.0～1.21.0～1.323～261.5～1.71.5～1.826～282.0～2.22.0～2.53、按工作面同时作业人数计算Q=4N=4×40=160m3/minQ—工作面实际需要风量；4—每人每分钟不低于4m3的配风量；N—工作面同时作业最多人数，取40人。4、按风速进行计算按最低风速进行验算，工作面最低风量：Qmin=60×0.25×S=1192m3/min三十七 板石煤矿工作面瓦斯抽采施工设计——42201工作面按最高风速进行验算，工作面最高风量：Qmax=60×4×S=1906m3/min根据计算结果，确定42201工作面实际需要风量为955m3/min。二、通风路线主井→暗主井→42201运输顺槽→42201工作面→42201回风顺槽→-548回风巷→暗风井→风立井→地面附图4—42201工作面通风系统图第四节42201工作面瓦斯监测监控系统一、甲烷传感器设置42201工作面需在工作面、工作面回风巷、回风顺槽打钻施工钻场、回风槽卡轨车设置甲烷传感器。1、在工作面安设1台甲烷传感器，安设在距离上出口≤10米位置，报警值≥1.0%CH4,断电值≥1.5%CH4，复电值<1.0%CH4；断电范围：工作面及其回风顺槽内全部非本质安全型电气设备。三十七 板石煤矿工作面瓦斯抽采施工设计——42201工作面2、在回风顺槽正在施工的2个钻场中各安设1台甲烷传感器，报警值≥1%CH4,断电值≥1%CH4，复电值<1%CH4；断电范围：42201回风顺槽钻场及回风顺槽内全部非本质安全型电气设备。3、在回风顺槽中部1000m处安设一台甲烷传感器，报警值：≥1%CH4,断电值：≥1%CH4，复电值：<1%CH4；断电范围：工作面及其回风顺槽内全部非本质安全型电气设备。4、在回风顺槽卡轨车处各安设一台瓦斯传感器，报警值≥0.7%CH4,断电值≥0.7%CH4，复电值<0.7%CH4；断电范围：卡轨车电源及回风顺槽内全部非本质安全型电气设备。5、在工作面回风巷出口10-15m处安设一台甲烷传感器，报警值：≥1%CH4,断电值：≥1%CH4，复电值：<1%CH4；断电范围：工作面及其回风顺槽内全部非本质安全型电气设备。采煤机设置便携式甲烷检测报警仪，报警值≥1.0%CH4。二、监测监控分站板石煤矿装备KJ406R型煤矿综合监控系统，监测分站安设位置选定在42201工作面下顺。三、监测监控系统安装、使用规定1、安全监控设备之间必须专用阻燃电缆连接，严禁与调度电话电线和动力电缆等共用。2、监控分站设置在便于人员观察、调试、检验及支护良好、无滴水、无杂物的进风巷道中，安设时应垫支架，使其距巷道底板不小于300mm。3三十七 板石煤矿工作面瓦斯抽采施工设计——42201工作面、安全监控设备的供电电源必须取自被控开关的电源侧，严禁接在被控开关的负荷侧。4、监控分站设有备用电源，备用电源必须保证2小时供电要求。5、甲烷传感器应垂直悬挂，距顶板不得大于300mm，距巷道侧壁不得小于200mm。6、监测系统必须由通风区派专人进行维护，确保系统的灵敏可靠。7、通风区应按《煤矿安全规程》规定每10天进行一次甲烷超限断电试验。8、当工作面瓦斯超限时，自动切断工作面内全部非本安型电器设备电源，当各测点瓦斯浓度达到1%以下时，方可人工对连锁开关送电，严禁连锁开关自动恢复送电。附图5—42201工作面瓦斯监控系统布置图第五节42201工作面瓦斯抽采施工设计通过对42201工作面瓦斯来源分析及瓦斯涌出量预测，42201工作面相对瓦斯涌出量为13.148m³/t，其中有21.5%来源于本煤层，有78.5%来源于邻近层。2014年4月21日，珲春矿业（集团）有限责任公司安全仪器检定中心实验人员对42201上顺5三十七 板石煤矿工作面瓦斯抽采施工设计——42201工作面号钻场处取煤样进行煤样瓦斯含量测定及煤样瓦斯吸附常数、煤的坚固性系数及瓦斯放散初速度等参数测定，得出如下结论：42201上顺5号钻场煤样瓦斯含量及综合参数测定表原始瓦斯含量（m3/t）残存瓦斯含量（m3/t）可解析瓦斯含量（m3/t）相对瓦斯压力(Mpa)3.2020.52042.68160.689水分（%）灰分（%）挥发分（%）真密度（m3/t）7.9811.547.851.34视密度（m3/t）孔隙率（%）瓦斯吸附常数a(ml/g·r)瓦斯吸附常数b(MPa-1)1.293.7328.50480.6514根据《珲矿公司关于开采首采层工作面瓦斯治理的有关规定》及该回采工作面的地质概况，判定为42201工作面为四采区22#煤层首采工作面。根据《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》中第二十七条规定“采煤工作面回采前煤的可解析瓦斯量≤4m3/t的指标时，工作面日产量可＞10000t”。42201采煤工作面回采前在未进行本煤层抽采的情况下，煤的可解析瓦斯量为2.6816m3/t，满足回采前煤的可解析瓦斯量≤4m3/t的指标，即42201工作面日产量可大于10000t，根据42201工作面煤层赋存条件、采煤设备等情况，结合以往采煤工作面回采情况，为了提高安全系数，42201工作面设计日产量2666t，并施工本煤层预抽钻孔，抽放本煤层赋存瓦斯。42201工作面初采期间，采空区顶板不易冒落，工作面风流经过采空区，易造成上出口附近瓦斯浓度升高，可采取在下尾巷挡风障的措施，减少采空区漏风；并根据现场实际条件，可采取在上尾巷退锚及施工预裂炮的措施，使采空区顶板冒落。42201三十七 板石煤矿工作面瓦斯抽采施工设计——42201工作面工作面初次来压后，裂隙带发育完全，利用高位钻孔抽采采空区瓦斯，利用采空区预埋管与尾巷浮抽管抽采上尾巷及上隅角瓦斯，利用邻近层下斜钻孔抽采邻近层涌出瓦斯。根据以上分析，42201工作面瓦斯治理采取以下几种瓦斯抽采的方法：一、采前本煤层预抽；二、近距离短孔抽采；三、高位钻孔抽采；四、邻近层下斜钻孔抽采；五、采空区预埋管抽采；六、尾巷移动浮抽管抽采。一、本煤层预抽钻孔布置根据工作面实际情况，本煤层预抽钻孔在42201工作面回风顺槽从停采线至距开切眼18米区域施工，分为抽放钻孔和注水钻孔两类。在42201工作面回风顺槽停采位置施工第1个抽放钻孔，往工作面开切眼方向，间隔9米，施工第1个注水钻孔，再间隔9米，施工第2个抽放钻孔……以此类推至距开切眼18米。要求本煤层抽放、注水钻孔在煤层中部开孔，沿煤层倾向施工，共计198个钻孔，其中抽放、注水钻孔各为99个。钻孔参数以第1个抽放钻孔为例，见表2。表2—42201工作面本煤层预抽钻孔参数钻孔性质钻孔夹角（°）钻孔仰角（°）钻孔长度（m）本煤层抽放80-10130本煤层注水80-10130附图6—42201工作面本煤层钻孔平面设计图二、近距离短孔抽采1、近距离短孔布置根据42201工作面瓦斯涌出情况，初采期间（前50m）分别在距工作面18m和38m位置向采空区方向施工近距离短钻孔，防止初采期间，工作面瓦斯扇出。三十七 板石煤矿工作面瓦斯抽采施工设计——42201工作面2、近距离短孔参数表4—42201工作面（1#）防扇钻场（距开切眼18m）钻孔设计参数钻孔编号顺槽角度工作面角度走向长度倾向长度终孔垂高钻孔长度钻孔夹角钻孔仰角(°)(°)(m)(m)(m)(m)(°)(°)1-93201052326202-93201552636183-93202563351154-9320306375613表5—42201工作面（2#）防扇钻场（距开切眼38m）钻孔设计参数钻孔编号顺槽角度工作面角度走向长度倾向长度终孔垂高钻孔长度钻孔夹角钻孔仰角(°)(°)(m)(m)(m)(m)(°)(°)1-93401064214172-93402064626153-93403085136154-93404085745135-93405010655113附图7—42201工作面近距离短孔平、剖面设计图三、高位钻孔抽采1、高位钻孔布置从42201工作面回风顺槽距开切眼60m处起，沿回风方向，在每隔18m预留的高位钻场中施工1组8个高位钻孔，直至停采线后施工2三十七 板石煤矿工作面瓦斯抽采施工设计——42201工作面组钻孔，共计97组，776个钻孔，共计79152米。钻孔要求打在工作面采空区裂隙带内，钻孔开孔位置位于打钻侧煤壁顶板，钻孔间距为400mm。2、高位钻孔参数（以3#、4#钻场为例）表6—42201工作面（3#）钻场（距工作面60m）钻孔设计参数钻孔编号顺槽角度工作面角度走向长度倾向长度终孔垂高钻孔长度钻孔夹角钻孔仰角(°)(°)(m)(m)(m)(m)(°)(°)1-9365106679162-93652086917163-93653087324154-936540107831155-936550108337146-936560129042147-936570129747138-936580151055114表7—22006工作面（4#）钻场（距开切眼80m）钻孔设计参数钻孔编号顺槽角度工作面角度走向长度倾向长度终孔垂高钻孔长度钻孔夹角钻孔仰角(°)(°)(m)(m)(m)(m)(°)(°)1-93851012887182-938520159013203-93853015931919三十七 板石煤矿工作面瓦斯抽采施工设计——42201工作面4-938540189725195-9385501810230186-9385602010735187-9385702011339178-938580231204317附图8—42201工作面高位钻孔平、剖面设计图四、邻近层下斜钻孔抽采1、邻近层下斜钻孔布置根据瓦斯来源分析及瓦斯涌出量预测，42201工作面下部50m范围内有22a#、23#、23a#煤层，原始瓦斯含量分别为4.0596m³/t、4.3948m³/t、4.3948m³/t。平均煤层厚度分别为1.25m、1.51m、1.45m，与22#煤层平均间距分别为8.0m、24.3m、39.76m。根据各煤层实际赋存情况及机械设备实际情况布置邻近层下斜钻孔。从42201工作面回风顺槽距开切眼60m处起，沿回风方向，每间隔18m施工1组4个下斜钻孔，直至停采线后施工2组钻孔，共计97组，388个钻孔，共计24250米。钻孔要求打在高位钻孔预留钻场里，钻孔开孔点距底板300mm、间距400mm。2、邻近层下斜钻孔参数表6—42201工作面邻近层下斜钻孔设计参数钻孔编号走向长度距上出口距离层间距钻孔长度钻孔夹角钻孔仰角(m)(m)(m)(m)(°)(°)1501020510-14三十七 板石煤矿工作面瓦斯抽采施工设计——42201工作面25020205522-1435040206538-1445060207950-14附图9—42201工作面邻近层下斜钻孔布置示意图五、采空区预埋管瓦斯抽采1、42201工作面上顺布置一趟12寸PE管路，抽放尾巷预埋管。2、12寸抽采管路连接4寸软龙通过变头与采空区预埋铁管相连，预埋铁管连接立管，抽取采空区瓦斯。3、立管规格为6寸×1m铁管（共计2节），立管顶部安装6寸×1米铁花管（1节），花管顶部0.4m为花孔。4、每次安装立管前，在顶板崩出深2000mm、直径400mm天井，将立管插在天井内，用铁丝固定。5、安装、回撤尾巷立管时，使用蝶阀控制抽采流量，保证抽采管路正常抽采。附图10—42201工作面采空区预埋管平、剖面布置示意图六、移动浮抽管抽采42201工作面为俯采工作面，回采期间，采空区瓦斯会涌至工作面以及上隅角，为了治理上隅角瓦斯，42201工作面回采期间备用2趟移动浮抽管，与采空区预埋管共用1趟瓦斯抽放管路。附图11—42201工作面移动浮抽管布置示意图三十七 板石煤矿工作面瓦斯抽采施工设计——42201工作面第六节瓦斯抽采系统与设备一、管路选择根据已采煤层最大瓦斯涌出量预计：42201工作面绝对瓦斯涌出量为27.39m3/min，其中高位抽放量约为11.16m3/min，尾巷浮抽瓦斯量约为6.68m3/min，风排瓦斯量约为9.55m3/min，根据抽采量要求计算管路的直径。1、高位钻孔抽采管路直径计算三十七 板石煤矿工作面瓦斯抽采施工设计——42201工作面瓦斯抽采浓度按照12％计算，则通过管路内的混合流量为：Q=11.16÷12％=93m3/min。根据公式：D=0.1457×=0.256m=256mm式中：Q—管路的抽采流量；V—抽采管内瓦斯平均流速，取30m/s。通过计算确定工作面布设一趟ø300mm（12寸）管路能够满足需要。2、采空区预埋管路直径计算瓦斯抽采浓度按照8.35％计算，则通过管路内的混合流量应该为：Q=6.68÷8.35％=80m3/min。根据公式：D=0.1457×=0.237m=237mm式中：Q—管路的抽采流量；V—管路的经济流速，取30m/s。通过计算确定工作面布设一趟ø300mm（12寸）管路能够满足需要。42201工作面预抽、高位钻场采用12寸PE管，规格为内径300mm、尾巷浮抽采用12寸PE管，规格为内径300mm。二、瓦斯抽采泵选择1、高位钻场抽采管路阻力的计算高位钻孔抽采管路由一趟300mm抽放管路进行抽采，抽采流量按照93m3/min分别计算抽采管路的沿程阻力和局部阻力：1）沿程阻力计算公式H1=9.81γLQ2/(K·D5)三十七 板石煤矿工作面瓦斯抽采施工设计——42201工作面H1=9.81×0.911×（93×60）2×2000/(0.71×305)＝32256Pa式中：H1—沿程阻力，Pa；L—管路长度，取2000m；γ—混合瓦斯对空气的密度比，取0.911；K—系数，取0.71；Q—管内混合气体流量，m3/h；D—抽采管路内径，cm。2）局部阻力计算局部阻力取沿程阻力15％,即H2＝4838Pa3）抽采钻孔孔口负压抽采钻孔孔口负压H3取16000Pa。4）高位钻场管路总阻力计算H总=H1+H2+H3=53094Pa=53.094KPa因此要求抽采泵在42201工作面高位钻场抽采时负压必须大于53.094KPa，能够满足抽采的需要。2、采空区预埋管路阻力计算采空区预埋管铺设一趟ø300mm管路进行抽采，同理计算得采空区预埋抽采管路阻力为：H总=H1+H2+H3=43449Pa=43.449KPa因此要求抽放泵在42201工作面采空区预埋管负压必须大于43.449KPa，能够满足抽采的需要。3、瓦斯泵流量计算三十七 板石煤矿工作面瓦斯抽采施工设计——42201工作面1）高位钻场瓦斯抽采泵流量根据公式计算Q=100·QZ·k/X·η=100×6×1.5/12×0.8=60m3/min式中：Q—瓦斯泵额定流量，m3/min；Qz—抽采系统最大瓦斯抽采纯量，m3/min；X—瓦斯抽采浓度，％；η—瓦斯泵的机械效率，取80％；K—备用系数，取1.5。2）尾巷浮抽、预埋管瓦斯抽采泵流量根据公式计算Q=100·QZ·k/X·η=100×3×1.5/8.35×0.8=43.1m3/min式中：Q—瓦斯泵额定流量，m3/min；Qz—抽采系统最大瓦斯抽采纯量，m3/min；X—瓦斯抽采浓度，％；η—瓦斯泵的机械效率，取80％；K—备用系数，取1.5。4、瓦斯泵选型根据上述瓦斯泵流量和压力计算的结果及瓦斯抽放泵使用情况：地面泵站2号泵抽采42201高位钻孔，其型号为2BEC80型水环式真空泵，抽放量为560m³/min；井下1#瓦斯抽采泵站2#泵抽采采空区预埋管，其型号为2BEC42型水环式真空泵，抽放量为160m³/min。三、抽采管路的布置与铺设1、高位钻孔抽采管路：42201回风顺槽（DN300PE管路）→-548三十七 板石煤矿工作面瓦斯抽采施工设计——42201工作面回风巷（DN300PE管路）→-430总回风巷（DN300PE管路）→风立井（DN500PE管路）→地面（DN600无缝铁管）→地面抽放泵站2#泵2、预埋管抽采管路：42201回风顺槽（DN300PE管路）→-548回风巷（DN300PE管路）→-430回风巷(DN300PE管路)→井下1#瓦斯泵站2#泵四、计量检测装置井下1#瓦斯抽采泵站2#泵安装有孔板流量计和U型压差计，42201工作面上顺出口处的高位、预埋管路安装长1m的12寸铁管，铁管上设置CJZ70矿井瓦斯抽采综合参数测定仪检测点，采面高位抽放管路支管上均连接有1m的测流管，管上设置CJZ70矿井瓦斯抽采综合参数测定仪检测点，每10天或每次抽放系统调整、抽放流量调节时进行瓦斯流量、孔口负压、瓦斯浓度、温度等抽放综合参数的测定。五、瓦斯抽采管路的附设装置1、阀门瓦斯抽采管路和钻场内每个钻孔的连接均安装阀门，调节钻孔流量、抽采负压；抽采管路干管上每隔18米安设三通岐子(直径与干管相同)并设好闸阀，便于管路进行放水。2、气水分离器、除渣器敷设抽采管路必须在变坡点低凹处设置气水分离器，容积不小于0.3m3。根据工作面回风顺槽实际情况，每300米寻找一处低洼点各安设高位及预埋管路简易放水器，并在工作面上顺出口处的高位、预埋管路安装除渣器。3、计量装置三十七 板石煤矿工作面瓦斯抽采施工设计——42201工作面工作面上顺出口干管设置观测孔，瓦检员每班检测一次；抽采钻孔设置观测孔，瓦斯员每班至少检测3次。附图12—42201工作面瓦斯抽采系统平面布置图第七节42201工作面瓦斯抽采安全技术措施一、瓦斯抽采施工安全技术措施1、调运钻机等重物时，人员要站在牢固可靠的支护地点，利用起重机吊运，吊点要牢固可靠。2三十七 板石煤矿工作面瓦斯抽采施工设计——42201工作面、钻机要安放平稳，前后压顶子打牢，用铁丝将压顶子端头固定在顶板锚杆上，防止伤人。3、每次启动钻机前，必须检查钻机前后10米范围内的顶板情况及钻机固定情况，发现问题及时处理后方可施工。4、打钻时，必须二人同时作业，一人监护钻机运转、一人操作钻机打钻。5、打钻施工过程中，任何人员不得触碰机械转动部位，防止机械设备伤人。6、钻进过程中，要随时监护钻机工作状态，发现问题及时停钻。7、打钻时，视煤岩情况调整钻进速度，防止损坏钻机及钻具。8、钻孔施工结束必须将钻孔冲洗干净。9、打钻收工时，要将打钻情况对下班施工人员交代清楚，将打钻米数向调度汇报清楚，并做好记录。10、打钻的钻场内必须安设一台甲烷传感器，当瓦斯浓度达到1.0％时，立即切断钻场内及工作面回风巷内所有非本质安全型电气设备电源，复电浓度小于1％。11、钻工必须携带便携式瓦斯检测报警仪，经常检查施工地点瓦斯浓度。当瓦斯浓度达到1％时，必须立即停止钻进，查明原因进行处理并汇报调度。12、打钻施工时，钻工必须将袖口扎紧。13、打钻施工必须严格按照设计要求，施工过程中，若出现夹钻现象，必须停止钻进，加大转速，将钻杆退出，若退钻过程中，导致钻杆残留孔中，应详实记录钻孔深度，夹钻米数。三十七 板石煤矿工作面瓦斯抽采施工设计——42201工作面14、打钻施工中，若出现喷孔，保持钻机正常运转，人员撤至上风侧，观察，待瓦斯动力现象减弱后，方可继续钻进，且必须减慢钻进速度。15、挪运钻机前必须事先做好排除钻机周围的安全隐患工作，挪运钻机过程中必须有专人负责统一指挥，参加人数不得少于5人。16、挪运钻机时严禁钻机倾倒或受到猛烈碰击、拉伤电缆或损坏其它设备，应防止油箱内油位过高而导致移动油箱时漏油。17、钻机在巷道中移动时，可采用钢钎、撬杠撬动钻机底座，使其向前移动，撬动时人员必须在同一侧同时撬动，动作要协调一致，用力均匀，切不可用力过猛；在钻机出现倾斜、偏离方向或歪倒等不能正常移动时，施工人员必须在调整好钻机机身后方可重新施工，在移动过程中严禁站在钻机移动的正前方，以防止钻机翻倒伤人。18、长距离移动钻机，把钻机机身落到最低位置，在没有轨道的情况下，可在钻机的移动方向铺上钻杆，采用棕绳拉（其中棕绳的长度必须超过以钻机为半径的危险范围之外，棕绳必须打结以防止拉钻过程中脱手滑到），人推的办法移动，在挪运钻机时由专人统一指挥，以确保安全；人工抬运钻机零部件离地高度不大于0.3m。19、钻机严禁带电挪运。20、使用起重机起吊、拉运时，必须随时观察起吊梁、起吊工具、起吊绳扣的受力变化情况，发现异常立即停止工作，查明原因，处理好后，方可继续工作。起吊时，物件的下方和倾斜侧严禁有人。起吊时严禁脚蹬、手拉和用身体来平衡重量。21三十七 板石煤矿工作面瓦斯抽采施工设计——42201工作面、每次运输前，现场运输负责人必须对车辆的完好及车辆的装载情况、车辆的连接情况、轨道及巷道情况进行详细检查一遍，确定车辆完好、装载及连接符合要求，轨道质量、巷道空间达到运输要求后，方可运输。否则必须进行处理，直至达到要求。运输时不得擦帮碰顶，不得碰撞电缆、管线及设备，特别要保护好一通三防设施。22、需要人力推车时，推车人员只能从后面进行推运车辆，严禁站在矿车两侧推车。推车时，严禁人员登车或乘坐。推车人员推车时，必须精力集中，时刻注意前方，在开始推车时必须发出警号；车辆行驶过程中发现前方有人或障碍物时要及时发出警号并减速行驶，情况紧急时必须停车。23、人力挪运钻机时，必须口号统一、步调一致。在斜坡巷抬运，后面挪运人员应用手拉住物件，防止物件下滑。挪运时，挪运人员要看清巷道前方，防止被巷道内物件绊倒，防止头手碰撞巷道内锚杆和锚索等物件。24、若钻机需要穿越皮带，必须提前与掘进施工单位进行协商，在达成统一后，皮带停止工作，并下降到最低位置后，方可进行移钻工作；人员穿越皮带必须有过桥。25、钻机、钻杆的装车必须掌握重心，不得发生严重偏移；装车后必须用油丝绳捆绑牢固，刹油丝绳的物件必须使用刚性物件，严禁使用刹杆、木料等其他物件代替。26、装运的重车，在每一个变坡上提和下放的位置，必须由专人检查一遍物件的捆绑加固情况，发现问题及时处理。27、钻机长距离调运时，必须将钻机调至最低，装车不可超宽超高。28、抽放管路安装前，应对所有管路进行检查，有无裂纹、破损等现象。直管的弯曲度每米不得超过1.5mm。三十七 板石煤矿工作面瓦斯抽采施工设计——42201工作面29、施工前应把工具、材料准备齐全，管道安装过程中必须保证管膛内清洁无任何杂物，数量充足，品种规格符合要求。30、管路连接时要专人托起，专人连接。连接后平直、牢固。31、施工前管道工沿施工路线进行认真检查，掌握现场情况。施工前对沿线所有的障碍物及危险段提前进行清理和加固，确保施工安全和进度。32、管件运至施工现场后，应依次摆好逐根连接。根据施工现场地理情况，进行作业。管子连接用法兰螺丝连接，管路连接配件要齐全。螺丝要拧紧，做到不漏气。33、安装后的新管路必须进行漏气试验，如果不符合标准，根据实际情况进行处理。34、管路安装完工后必须做好收尾工作，首先要检查管路安装工程质量，确保符合要求。35、完工后要及时清点、运走施工剩余的配件和材料，并清理好现场，要求做到工完料净场地清。36、管路回撤时，应派有经验的老工人进行操作，回撤卸管路时，一定要配合默契，一定要做好安全工作，防止碰手碰脚。37、将卸下的管路装车运输时，一定要将管路固定牢固，并联系好开车人员，应派一人跟车，要做好安全措施。38、人工搬运瓦斯抽放管时，协同作业人员要齐心协力，搬起、行走、放下都要相互沟通好，步调一致，保证安全。39、瓦斯抽放管装车运输时必须用起重机绑紧，防止运输时滑离平板车，发生事故。三十七 板石煤矿工作面瓦斯抽采施工设计——42201工作面40、管路安装施工前应先观察施工地点有无安全隐患，发现隐患后先处理，确定无隐患后再施工。41、若施工现场有过往车辆时，要停止施工，并注意车辆，防止碰伤人和碰到瓦斯抽放管路。42、管路安装负责人必须随身携带便携仪，当施工地点风流中瓦斯浓度达1﹪时，必须停止施工，汇报调度室，及时处理。43、瓦斯抽放管蹿动与对接时要准确，人员要精力集中，配合默契，严禁发生碰手碰脚现象。44、抽放管装、运、卸整个工程必须有一名跟班副区长现场指挥，确保装、运、卸工作的安全顺利进行。45、严禁在抽放管上斜靠重物。46、回撤瓦斯抽放管路时，人工搬运瓦斯抽放管，要齐心协力，搬起、行走、放下都要相互沟通好，步调一致，保证安全，防止碰手碰脚。47、在回撤管路的过程中，一定要注意过往的车辆，当有车辆经过时，要停止工作，防止碰伤人和碰坏管路。48、高压水泵站及高压注水地点必须设置通讯电话。49、高压注水管路系统必须符合压力要求，不准使用低压管路、管件等用于高压注水，高压注水前必须仔细检查高压管路吊挂是否完好，注水期间设专人巡回检查高压管路及接头是否有变化，如发现异常立即停止作业；50、从事打钻、注水工作人员必须掌握打钻、注水工艺及施工方法，认真学习注水设计和操作规程，严格按设计和操作规程施工；三十七 板石煤矿工作面瓦斯抽采施工设计——42201工作面51、严禁带压操作管路及封孔器，非注水人员严禁擅自动用高压阀门及管路设施；52、高压注水管连接必须采用U钢卡子，注水管路必须采取固定措施，防止注水时窜出伤人；53、检查注水效果时，严禁面对注水孔口，人员必须站在孔口两侧；54、注水地点必须设置明显警示标志，附近20m不应从事与注水无关的工作，无关人员必须经过施工人员允许后，才可以迅速通过，不准在注水地点逗留；55、注水管路要吊挂平直，与电缆及其主管线分开距离≮300mm，高压接头处要经常检查，严禁出现死弯；56、注水泵在开始注水时要逐渐给压，防止突然加压造成崩管；57、停泵时要逐渐打开泄压阀，防止突然泄压造成管内高压水突然喷出伤人；58、高压注水泵必须设专职司机持证上岗，任何人不准擅自动用高压泵及高压管路系统；59、必须保证高压泵供电系统为双电源，高压泵注水时不得突然停电，使用的电气设备严禁失爆，严禁断水作业；60、打钻及注水期间必须检查好钻孔周围的瓦斯浓度，如瓦斯浓度超限严禁作业；61、打钻、注水必须做好记录，钻孔打完后必须及时封孔；62、加强对工作面上下顺、开切眼的检查维修工作，确保支护安全，注水期间加强注水地点前后10m三十七 板石煤矿工作面瓦斯抽采施工设计——42201工作面的维护，如发现巷道压力突然增大时应停止注水，待处理及巷道顶板稳定后，再实施注水；二、瓦斯抽采时安全技术措施1、瓦斯员每班需对抽放管路内的CH4及CO浓度进行检测并做好记录，浓度异常时需及时汇报调度及相关领导。2、每10天需对抽放管路进行综合参数的测定（甲烷浓度、管内负压、温度、流量、C0）3、当工作面3个原班的推进度（即回风顺槽走向距离）小于2m时，上尾巷预埋管路应停止抽放改为浮抽管抽放。4、采面各钻孔应严格进行分源抽放。5、要配有专人对管路进行采水和管路维护、处理管路积水和漏气等，以保证管路畅通无阻。6、抽采地点必须建立专用的瓦斯检查记录牌，实行巡回检查，每班检查次数不少于3次，间隔时间要均衡。7、对采空区抽采负压,温度,气体成分严格控制.当温度超过50℃或CO浓度超过0.005%时,要及时采取措施，或停止抽采。8、其它按照《煤矿安全规程》、《煤矿安全技术操作规程》、《矿井瓦斯抽采管理规范》执行。三十七 板石煤矿工作面瓦斯抽采施工设计——42201工作面第八节42201工作面抽采施工设计附表、附图附图1—42201工作面采掘工程平面图附图2—42201工作面运输顺槽、回风顺槽、开切眼剖面图附图3—地层综合柱状图附图4—42201工作面通风系统图三十七 板石煤矿工作面瓦斯抽采施工设计——42201工作面附图5—42201工作面监控系统布置图附图6—42201本煤层预抽钻孔布置示意图附图7—42201工作面近距离短孔布置示意图附图8—42201工作面高位钻孔布置示意图附图9—42201工作面临近层下斜钻孔布置示意图附图10—42201工作面采空区预埋管布置示意图附图11—42201工作面移动浮抽管布置示意图附图12-42201工作面瓦斯抽采系统示意图三十七'