2-3煤13170综放工作面瓦斯抽放设计.doc

安 全 技 术 措 施 编写张明富8-24 区长焦登禄8-24 总工刘瑞涛8-25 13170综放工作面瓦斯抽放设计方案 一、工作面概况 13170位于东三采区进风行人下山东侧，东至耿村煤矿和千秋煤矿边界，北侧为回采后（2-3）13150工作面采空区，南端为末开采的2-3煤实体，该面走向长1070米，倾斜长194米，煤层倾角911度，平均煤厚10.5米。13170上巷掘进工作面绝对瓦斯涌出量4.5m3/min,13170回采期间预计绝对瓦斯涌出量将达到10 m3/min，根据以往2－3煤工作面治理瓦斯经验，瓦斯是影响该面安全生产的主要因素，仅用通风方式无法有效解决瓦斯问题。根据煤矿安全规程第一百四十五条规定，应实行瓦斯抽放。 二、采煤方法 该面采用走向长壁采煤法回采，综合机械化放顶煤一次采全高，全部垮落法管理顶板。 三、通风状况 该面采用U型通风方式，上行通风，工作面设计配风量1000m3/min。 四、瓦斯抽放设计 （一）瓦斯抽放的必要性 1、首先计算（2-3）13170工作面可以供给的最大风量 QmSV60 式中Q工作面可以供给的最大风量 m3/min S有效通风断面取S11.270m2 V规程规定最高风速4m/S 则Qm11.274602705m3/min 2、计算通风可以稀释排走的瓦斯量 qCQm/100K 式中q风排瓦斯量 m3/min C回风流中瓦斯浓度％，为了确保该面安全回采，C取0.4。 K瓦斯涌出不均衡系数，取1.45 则q0.427051001.457.46m3/min 3、从前面瓦斯涌出预测可以看出，2-313170工作面回采时瓦斯绝对涌出量为10.00m3/min左右，而在极限风速情况下，风排瓦斯量为7.46m3/min时，而剩余的2.54m3/min瓦斯无法排出。根据规程第145条规定“1个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/min或1个掘进工作面瓦斯涌出量大于3m3/min，采用通风方法解决瓦斯问题不合理的”应采用抽放瓦斯措施。因此对2-313170工作面 采取瓦斯抽放措施是必要的。 （二）抽放方法的选择 该面瓦斯涌出主要来源为本煤层的瓦斯涌出，工作面回采时放顶煤后，煤层内赋存的瓦斯会大部分涌入到工作面采空区内，根据以往工作面瓦斯治理经验，将对该面采用上隅角插管及埋管瓦斯抽放、水平大直径钻孔瓦斯抽放、钻场巷邦挂耳抽放、浅孔抽放和风排瓦斯相结合的综合治理方法。 （三）抽放率预测 d Qc/（Qy Qc） 式中d工作面抽放率 Qy 抽放期间工作面风排瓦斯量 QyQC10000.44.0m3/min Qc工作面抽放瓦斯量，即Qc10.00-Qy6m3/min 则d60 （四）瓦斯抽放工艺参数 1、抽放管径的确定 根据 2-313150工作面瓦斯抽放经验，（2-3）13170工作面井下泵站抽放瓦斯平均浓度预计为5％左右，则瓦斯抽放管中混合量为40m3/min，（2-3）13170工作面地面泵站抽放瓦斯平均浓度预计为10％左右，则瓦斯抽放管中混合量为40m3/min，而抽放瓦斯管径计算公式为 D0.1457（Q /V1/2 式中D管道的内径，m； Q管内气体流量（铺两趟抽放管，Q井下泵站40m3/min Q地面泵站40m3/min）； V管内气体流速，m/s，一般为5～15m/s，取12m/s 则通过计算，D井下泵站0.27m，D地面泵站0.27m，根据井下实际情况，取D0.30m，即选用Φ315mm聚乙烯管做为抽放管路。 2、抽放管路的铺设 抽放泵站利用设置在地面抽放站和东石门抽放泵站进行瓦斯抽放。 地面抽放泵站13170上巷钻场→13170上巷1030m→专回1125m→东总回1225m风→地面300m 井下临时抽放泵站13170上巷上隅角→13170上巷1070m→2-1煤轨道下山650m→东石门抽放泵站→总回风200m。 3、瓦斯泵流量计算公式 Q（100∑Q纯/Xη）K1 式中Q瓦斯泵的额定流量m3/min 取60 ∑Q纯抽放期间抽出的最大纯瓦斯量之和m3/min ，Q井下泵站取3 ，Q地面泵站取10 X瓦斯泵入口处的瓦斯浓度，，Q井下泵站取10 ，Q地面泵站取20 η瓦斯泵机械效率，取0.9 K1瓦斯抽放的综合系数，取1.2 则Q井下泵站40m3/min ，Q地面泵站67m3/min 4、管路阻力计算，一般包括摩擦阻力和局部阻力，摩擦阻力采用公式 hf9.8dcLQc2/KD5 式中hf-管道的摩擦阻力Pa dc-混合气体对空气的密度 dc1-0.00446C C混合气体中沼气浓度，取C10 L-管道长度 m Qc-管内混合气体的流量m3/h K-系数 D-管径cm ① 管路阻力 hf L井下泵站1920m L地面泵站3680m K0.72 D30cm dc0.9554 则hf井下泵站5.92 KPa hf地面泵站113.43 KPa 管道局部阻力hr 按经验值，取沿段管道总摩擦阻力的15作为局部阻力hr 则hr井下泵站hf井下泵站150.89Kpa hr地面泵站hf地面泵站1517.01Kpa ②则管道总阻力 hc井下泵站hf井下泵站hr井下泵站5.920.896.81Kpa hr地面泵站hf地面泵站hr地面泵站113.4317.01130.44Kpa 五、瓦斯泵选型 根据瓦斯泵的流量等参数,井下临时泵站选用武汉产的2BE1303-0型水环式真空泵（2台）（流量60m3/min），地面泵站选用山东产的SKA-500型水环式真空泵（3台）（流量200m3/min），即可满足设计要求。 六、瓦斯抽放方法 （一）巷帮挂耳抽放 1、上巷下帮在掘进过程中，每隔40米开一个钻场，钻场净长*净宽*净高5*4.5*2.8米。 2、每个钻场布置10个钻孔，倾斜控制上巷向下22米，走向100米。垂直控制底板向上12-15米，即煤层顶板向上2-5米。（具体参数见附表） 3、钻孔成2排布置，底层1、3、5距钻场底板0.6米，1号孔距钻场口1.5米，孔与孔平距0.5米，2、4、6孔距钻场底板1米，2号孔距钻场口1.75米，孔与孔平距0.5米，上下两排孔相差0.4米。 孔号 偏角 坡度 距上巷平距 距底板垂距 深度 1 1.12 6.62 2 12 101 2 3.37 7.86 4 15 101 3 5.61 5.72 6 12 101 4 7.83 6.94 8 15 102 5 10.02 4.79 10 12 102 6 12.19 5.98 12 15 103 7 14.32 3.85 14 12 104 8 16.41 5.03 16 15 105 9 18.46 2.93 18 12 106 10 20.46 4.08 20 15 107 （二）水平长钻孔瓦斯抽放 在工作面工作面280米处作一个高位钻场（长8米、宽6米、高2.8米），钻场内共布置8个钻孔，钻孔布置分成上下2排，每排4个孔，设计孔深300米，终孔距煤层顶板以上5-8米，控制切眼上部23米范围。钻孔开口距煤层顶板1.4米；1号孔距钻场上帮1米，各孔开口位置平距间隔0.5米；终孔孔间平距相差6米，垂距相差2米。钻机选用MK-6型全液压钻机。钻孔采用直径113 mm的钻头打眼，采用直径159mm的钻头，进行全孔扩孔，空内下入直径75mm钢管花管作为套管长度不少于150mm； 孔号 偏角 坡度 距上巷平距 距顶板垂距 深度 1 0．28 0．9 3 5 300 2 0．66 1．4 5 8 300 3 1．22 0．71 8 5 300 4 1．78 1．17 11 8 300 5 2．15 0．53 14 5 300 6 2．9 0．95 17 8 300 7 3．46 0．27 20 5 301 8 4．02 0．73 23 8 301 （四）上隅角本煤层浅孔瓦斯抽放 工作面上巷距切眼向外10m内，用防突钻机每隔1米打1个抽放钻孔，钻孔开口位置距底板1米，孔深8-20米。以30度坡度、45度夹角钻进，孔底落在支架顶上，沿倾斜方向控制3-8米。钻孔数保持12-15个随工作面推进续打钻孔。 （五）上隅角插管瓦斯抽放 在工作面上隅角垒一道土袋墙，使采空区形成一个基本封闭的高瓦斯空间,抽放管吸气端设在土袋墙内，距顶板0.5m插入深度在1-2m。抽放管和主管路间设直径5寸钢管做为过渡节。在工作面推进过程中，及时移动抽放软管并掐取主管路，循环作业。在过渡节上连接3根2.5英寸喷砂管，分别插在上隅角周边局部瓦斯积聚地点进行抽放。 （六）上隅角埋管瓦斯抽放 在上隅角土袋墙下埋入4寸钢管或6寸聚乙烯管，每隔20米出一个T型头，抽放上隅角采空区内的瓦斯。 七、瓦斯钻机施工 （1）选用钻机 根据钻孔深度及煤层情况选用MK-5、 MK-6型全液压钻机。 MK-6钻机参数 钻机型号 产地 钻杆直径（mm） 开孔直径（mm） 终孔直径（mm） 钻孔倾角 回轴转速 （r/min） MK-6 西安 89/73 113 150/94 0-10 10-200 最大扭距（N*M） 起拔能力（KN） 给进能力（KN） 整机质量 （Kg） 外型尺寸（m） 电机功率（KW） 钻孔深度（m） 6000 210 210 5390 2.66*1.4*1.92 75 600/800 MK-5钻机技术参数如下表 钻机型号 产地 钻杆直径mm 开孔直径mm 终孔直径mm 钻孔倾角 转速 r/min MK-5 西安 63.5-50 150-110 94-75 0-90 10-300 最大扭距N*M 起拔能力KN 给进能力KN 给进速度m/s 给进行程mm 电机功率KW 钻孔深度m 1850 40 40 0-0.67 1200 30 250-350 （2）封孔工艺 ①钻孔打好后下钢管，作为抽放瓦斯套管，套管打密集花眼。封孔采用聚胺脂和水泥联合封孔，封孔长度不低于0.6m，套管外露不得少于0.2m。 ②钻孔封好后用3寸弹簧管将钻孔内的套管与抽放主管路混合器连接好，每个钻孔与混合器之间设流量计、测气嘴、闸门等，抽放管路沿途设放水器及放碴器，以免煤层内的水、碎煤等进入抽放管。 （3）钻场标准化管理 ①钻场保持干净整洁卫生，管路吊挂整齐不漏气。 ②多通上架，排版齐全。 ③低于5的钻孔及时关闭。 七、抽放泵站供电、供水及监测系统 1、泵站供电、供水系统 井下泵站由东区2变电所供给电源，采用双回路供电，泵站设两套电源开关，分别控制两台泵上的电机。供水从东石门主供水管路上接入泵站，排出的水经水沟排到东石门排水沟内。 地面供电以6KV变电所供给电源，采用双回路供电，泵站设两套电源开关，分别控制两台泵上的电机。供水从主井口300m3水池经4寸水管接入泵站。 2、抽放瓦斯参数的监测 采取人工监测与自动监测相结合 ①人工监测 抽放管路瓦斯流量、压力由安装在管路上的流量计、压力表读出，瓦斯流量采用孔板流量计，压差采用U型管压差计测量，混合气体用100％光学瓦斯检测仪从孔板流量计的孔口测量。 ②自动监测 在抽放泵出气侧安装数据自动监测装置，通过计算机监测有关数据。 八、瓦斯抽放管路的附属装置 1、放水器抽放管在出气端及吸气端管路的最低处分别设置放水器，及时对管内积水进行排放，另外对巷道低洼处也可设放水器。 2、计量装置在抽放泵进气端并联一趟管路加设阀门，并装设一个Φ200mm孔板流量计，以便进行定量确定抽放效果。 3、在抽放泵出气端装设防回火、防回气和防爆炸使用的安全装置。 九、安全措施 （一）施工、安装 1、瓦斯管路在运输巷道内，应架设一定的高度并固定在巷道壁上，避免被车辆撞坏漏气。 2、瓦斯管路不得与带电物体接触，在巷道中应与电缆分开铺设，若分开有困难，二者间距不得小于300mm，且瓦斯管路必须在上方。 3、施工单位在运输时，应注意保护瓦斯抽放管路，严禁人员随意破坏或车辆撞坏，一旦损坏应立即通知通风区，并向矿调度室汇报，由相关单位及时派人采取措施处理。 4、瓦斯管路吊挂牢固、整齐，并要对瓦斯管路加强日常检查、维修和更换。 （二）工作面上隅角 1、通风队稳定西区通风系统，保证该面风量符合作业规程的规定。 2、采煤队上隅角土袋墙要拉一排架子建一道，土袋墙成斜三角状，要靠帮接顶，保证抽放时在土袋墙内能形成负压空间，使土袋墙外及最后几架架间气体向土袋墙内移动，最大限度地抽排有害气体。工作面瓦斯抽放过程中，上隅角编织袋墙要打严密，防止大量气体溢出。 3、在抽放过程中，随着工作面的推进，要及时移动上隅角抽放管路，确保抽气端弹簧管不打死弯和埋管深度符合要求。弹簧管外移由抽放队观测工配合采煤矿队上拐头人员完成。 4、末端管子拆接必须在检修班或检修抽放泵时进行，拆管子时工作面必须停止生产，切断电源，严格按照规程执行。 5、若上隅角上帮顶部插管对最后一架处有害气体抽放效果不明显时，可增加一根2寸弹簧管插在土袋墙下帮顶角处抽放。 6、要加强对上隅角周围巷道的支护工作，防止巷道落碴砸坏抽放管路，影响抽放工作。 （三）抽放管路 抽放队观测工每天对抽放系管统路从上拐头到抽放管路气体排放端不少于1次的检查，发现问题要及时处理。 （四）抽放泵站 1、抽放泵站司机要高度负责，密切关注泵的运转情况，并注意抽放泵气水分离器内水量变化，严格做到停水停泵，严禁抽放泵无水运转。班中不脱岗不睡觉，填写好各种记录，发现问题及时汇报处理，并现场交接班。 2、抽放泵站司机要严格按规程操作，每小时的压力、流量、温度、气体浓度等记录要准确、真实。 3、每班对抽放泵站内一切设备擦洗一遍。 4、启动抽放泵时，严格按操作规程执行。班中密切注意泵站运行情况，发现问题应及时汇报处理。 5、对测量气体浓度、温度的测定孔，平常不用时用塞子堵严，防止漏气。 6、瓦斯泵房内的电气设备和照明都要设施防爆型。 五）抽放管路出口末端巷道 1、抽出的瓦斯排入回风巷时，通风队必须在管路出口上风侧5m以外，下风侧30m以外处必须设置隔离栅栏，悬挂警标，禁止人员入内，两栅栏间禁止任何作业。 2、监测队在排瓦斯管路出口下风侧栅栏外设置一瓦斯监测探头，报警断电点均为1％CH4，复电浓度为小于1CH4，当瓦斯超限时，能自动切断抽放瓦斯泵电源，停止瓦斯抽放工作。泵房内设置一瓦斯监测探头，报警点为0.5％CH4。监测人员要严格按规定7天对探头调校一次，保证瓦斯探头灵敏、可靠。 3、安设瓦斯抽放监测装置一套，对抽放管路内的瓦斯浓度，流量等参数进行监测监控。 （六）打钻 1、打钻过程中要集中精力，认真操作，发现异常立即停止工作，保证钻机正常运转。 2、钻场内及附近巷道要加固，并清除钻场内杂物，钻场内积水要及时疏通。 3、工作面瓦斯检查员要将施工钻场做为气体检查点进行检查，若发现有瓦斯积聚，可采用风筒导风的方法予以处理，钻场施工过程中，悬挂一便携式。另外，对上隅角抽放管路吸气端的瓦斯进行检查，发现瓦斯浓度小时，通过现场人员调整管路吸气端位置。 4、钻机要安放平稳，机械转动部分要设防护栏、保护罩，工作人员要精力集中，衣帽穿戴整齐，袖口扎好，防止钻机绞人。 5、钻场施工中，严禁敲打铁器，不得拆卸、敲打矿灯，防止产生火花，机电科要加强对钻机等设备的检查，防止失爆。 6、打钻过程中，如有异常现象（如夹矸、断层、水、瓦斯异常等）要做好记录，并停止打钻，向有关单位及领导汇报等候处理。 7、瓦斯抽放钻场内的抽放钻孔正常抽放时，不得在同一钻场内补打同一抽放方法的抽放钻孔，否则，必须制定专项措施。 8、生产科要认真分析上巷掘进时的空顶情况，避免抽放钻场布置在空顶区附近。 9、生产科提供工作面上拐头及每个钻场顶煤厚度，配合通风区技术人员，设计合理的高位钻孔。 （七）其它措施 1、安检队要加强对抽放工作的安全监督。 2、瓦斯抽放泵站严禁无关人员进入，抽放队应在泵站两端设上警标，抽放泵站入口设栅栏，严禁其它无关人员靠近。 3、瓦斯抽放泵站电气设备应定期加强防爆检查，杜绝失爆现象。 4、瓦斯抽放管路不得与带电物体接触，凡与抽放管路接触的带电物体，必须搬迁或采取相应安全措施，并应有可靠的防止砸坏管路的措施。 5、瓦斯抽放管路低洼易积水部位，要设自动或手动放水器，防止积水堵塞管路，影响抽放效果。 6、每班必须对抽放瓦斯管路中的瓦斯、一氧化碳、温度等检查次数不少于三次，发现异常现象及时向矿、区调度汇报。 7、在该面抽放进行的同时，该面专职瓦检员要对上隅角及上巷回风流气体浓度按规定进行检查，发现异常情况及时汇报。 8、如果瓦斯抽放泵因故障停止运转，应立即向矿、区调度汇报和工作面通报，并关闭蝶阀；瓦检员要加强对该面的瓦斯检查，当瓦斯浓度超过规定时，立即向矿、区调度和该面跟班队长汇报，停止工作，切断电源，撤出人员进行处理。当因气体浓度超过规定时撤出人员时，工作面及上下巷所有人员都必须撤至2-3煤轨道巷内。 9、拆接管子及接头要用液枪或水枪把管子及接头喷湿，防止产生火花； 10、上拐头外的弹簧管应定期更换，防止因弹簧内壁胶皮脱落，弹簧露出产生火花，弹簧管的使用应建立台帐。 11、抽放硐室内或上拐头要备用一定数量的弹簧管。 12、采煤队上拐头工作人员要爱护抽放管路及设施，单体支柱的打设、材料的堆放要方便抽放管路的拆装移动，抽放管路上的浮煤、浮矸要及时清理干净，严禁打碰抽放管路。 13、上拐头插管前，插管人员必须首先检查上拐头的支护状况，只有在上拐头支护良好状况下，方可进入上拐头插管，严禁携带矿灯进入土袋墙内，插管前首先由采煤队上拐头作业人员检查加固上拐头支护。插管、移管期间，必须有一人监护，采煤队负责上巷土袋墙的拆、垒，对不及时拆、垒土袋墙的追究有关人员责任。 14、瓦斯抽放管路吸入端应安设滤网，防止碎煤块等物吸入管路,增加阻力,滤网应定期检查更换。 15、抽放期间，西区专回巷道两栅栏间必须切断一切电源，禁止一切工作。 16、每班加强瓦斯抽放管路中CO浓度及温度检查，发现有自然发火征兆时，立即向通风调度汇报，采取针对性措施，并撤出人员进行处理。 17、要经常检查抽放管路系统中的防回火、防回气、防爆炸等安全措施，使其保持良好状态。 18、泵站人员要加强对泵站的检查，搞好瓦斯抽放泵的日常维修（包括电缆和开关）。 19、施工单位、瓦检员、安检员、抽放工要严格执行 “四员一体”瓦斯治理制度。 20、其它未尽事宜严格按煤矿安全规程执行。 抄送调度室 安检队 通风区