5424采煤工作面瓦斯抽放设计.doc

兴文县通盛煤业有限责任公司 5424回采工作面 瓦 斯 抽 放 设 计 会审意见表 学习培训签到表 5424采面瓦斯抽采设计 一、工作面概况 1、工程概况 该工作面位于500水平，布置在B4煤层回采工作面；工作面以东是500车 场，上为5324工作面采空区，下为矿井未开采资源，西为矿井边界。工作面东、西走向长250m，倾斜长80m，煤层平均厚1.01m，平均倾角13；煤炭容重 1.65t/m3，工业储量33330吨,可采储量31663吨。 2、地质概况 该工作面运输巷在褶皱地质带，西边界外有一条F1正断层。本井田煤系地 层属二叠系上统龙潭组二加三段，其厚度为85m～125m，平均厚度为105m；煤层埋深290～299m。B4下距B3煤层平均间距2.94m。顶板为深灰、灰黑色炭质泥 岩，含动物化石，间接顶板为砂质泥岩或粉砂岩；底板为深灰色粘土岩或泥岩，含深灰色隐晶质肾状菱铁矿。 3、瓦斯基础参数 茶园煤矿为高瓦斯矿井，2012年度瓦斯鉴定结果绝对瓦斯涌出量为 2.679m3/min。矿井煤尘无爆炸性；煤无自燃发火倾向性。2011年中国矿业大学对我矿井下煤层瓦斯基础参数测定结果为B4煤层瓦斯压力为0.17MPa；B4煤层瓦斯含量为8.18m3/T；煤层透气系数为0.41m2/MPa2d；瓦斯放散初速度△P15.24；钻孔流量衰减系数为0.059d-1。 二、抽采系统选用 矿井于2012年3月建成瓦斯抽采系统，并于2012年8月通过了瓦斯抽采系统工程竣工验收。瓦斯抽放站安装有瓦斯抽放泵为2BE1-303型高效节能的水环式真空泵两台，其单台工况点参数为Q41m3/min、H61.8kPa；抽放管路从回风斜井下井至抽放工作面。抽放主管，采用无缝钢管DN200mm，抽放主管铺设 4 从抽放泵房→回风巷；抽放支管采用PE管DN200mm，主管在回风斜井与528m回风联络巷交叉口处改设为PE管DN160mm至500水平改设为PE管DN110mm至500区段运输巷与500回风石门交叉处安设三通一支路至东翼抽放工作面， 。采用矿井集中抽采系统（地面永久瓦斯抽放泵）抽采。 三、瓦斯来源分析 5424采煤工作面的主要瓦斯来源于本煤层瓦斯释放出来的瓦斯，以及一定数量的围岩瓦斯。 四、抽采瓦斯方法及钻孔布置 （一）抽采瓦斯方法本煤层倾向顺层钻孔瓦斯预抽。 （二）钻孔布置 在开切眼和回风巷未形成前，在掘进5424运输巷时，提前实施工作面钻孔预抽煤层瓦斯。从运输巷开口位置为起点沿运输巷布置钻孔，钻孔沿煤层真倾斜方向向上施工，钻孔倾角按机巷地质情况确定为13煤层真倾角，钻孔深度按终孔距风巷底部10m考虑，钻孔均为单排布孔，钻孔与运输巷呈90夹角。见钻孔布置图。 五.钻孔参数及钻孔工艺 1.钻孔参数（见附图） a.钻孔直径 抽采钻孔直径为65mm的钻孔。 b. 钻孔长度及间距 钻孔长度70m, 钻孔间距为3m。 c. 抽采浓度 设计该采区的瓦斯抽采浓度为30。 d. 抽采负压 按其它矿井瓦斯抽采经验，采面预抽钻孔负压为13～18Kpa左右。 e. 瓦斯抽采率 根据矿井治理瓦斯需要和相关规定，矿井瓦斯抽采率不低于30。 2. 钻进工艺 设计采用ZY-650型全液压钻机，配Φ42mm钻杆，风压排粉，孔口压力水防尘，无岩芯钻进工艺。 a. 钻机 在满足钻孔施工要求前提下，为方便采购及维修，由选用ZY-650型全液压钻机两台，其中一台备用。 ZY-650型全液压钻机，具有钻进能力大、操作简单、稳定可靠、体积小、适应性好、寿命长、移动方便、钻杆刚度大强度高等特点。主要技术参数如下 最大钻进深度 150m 开孔直径 87/115mm 终孔直径 65/75 钻杆直径 42/50mm 钻孔倾角 -90～90 额定输出转速 ≥95r/min 额定输出转距 ≥620Nm 给进力 50KN 起拔力 30KN 正常进给速度 0～1.5m/min 给进行程 850mm 锚固力 280KN 电机功率 15KW 适应煤岩坚固性系数f ≤8 主机外形尺寸 2.1070.380.35m 整机重量（不含钻杆） 1200kg 钻进指标 根据煤矿瓦斯抽采管理规范，钻机台月效率为 岩石f6～8，不小于1200m/月台 岩石f6（包括煤），不小于1600m/月台 b. 钻杆 钻杆是将钻机的能力传递给岩芯管和钻头，并将风引入孔底的装置。钻杆在运动中受扭力、压力的综合作用，所以钻杆需要较好材质，一般要求抗裂强度为55～65kg/mm2 ，延伸率不小于12的无缝钢管制成。本矿选用Φ42mm钻杆。 c. 钻头 一般按煤岩层的硬度和是否采取岩芯的不同，选用不同类型的钻头。取芯的有平底形、阶梯形；不取芯有圆弧支柱形、阶梯（锥型）形、三翼刮刀形、内凹三翼刮刀形。筒状钻头一般在开孔时用，其孔形光滑、平整便于封孔。 d. 岩芯管 岩芯管一般用于取岩芯和起导向作用。岩芯管一端用正旋螺纹与钻头连接，另一端用异径接头与钻杆连接。岩芯管螺纹连接处极易磨损，因而异径接头外圆直径、钻头直径应大于岩芯管1～2mm，并随时观察，发现磨损严重及时更换。 e. 打捞工具 打捞工具是用于钻进过程中出现断杆现象时从钻孔中取出钻头、钻杆的专用工具，也是钻孔施工过程中的必备工具。 3.封孔 a.封孔长度为8m； b.抽采钻孔所需的抽采管DN25mm，每根长度9m； c.按照水水泥石膏 10.60.12石膏的膨胀系数大于0.02（重量比）配制浆液。 d.采用直接将井下装水泥的编制袋缠绕在抽采管上，送入钻孔内封住孔口，其做法如下 将抽采管的一端与注浆管摆放在一起，其重叠处约30cm左右； 准备编制袋； 将袋子开口端向孔口处，将抽采管与注浆管缠绕； 用麻绳或麻线等，将抽采管、注浆管及编制袋捆紧； 送入孔内，并保证封孔严实不漏浆； 按泵的操作规程，开动泵搅拌水泥浆，均匀后并开始注浆，水泥浆先将编制袋胀大，并封住钻孔，继续注浆直到注完为止，注浆时，孔口可能会漏一些浆，但不会影响整个封孔质量；注完后即可直接将注浆胶管拔出。 e.按以上方法进行下一个孔的注浆封孔 f.当钻孔为负倾角时，在封孔段必须设置防止水泥浆流入孔底的措施。 g.所有要封的钻孔封完后，要将封孔泵清洗干净。 综合以上封孔方法的特点，根据钻孔孔口段煤（岩）性质、裂隙发育程度及孔口负压等情况，结合其它矿井的封孔经验，钻孔封孔方法确定为水泥注浆泵封孔，封孔设备为矿用型注浆封孔泵。 六. 钻孔与管路的连接 钻孔与抽采瓦斯管连接时，设置孔板流量计、气压计、观测嘴、阀门及放 8 水器。封孔装置与抽采管路之间用Φ32mm高压胶管将抽采钻孔导管与钻场汇流管相联结，并用8号圆丝将两端扎紧，做到密闭不漏气，高压胶管不能拐120以下的急弯；汇流管与钻场瓦斯管连接，再于巷道中的瓦斯抽采支管连接。 七. 钻孔工程量 根据矿井实际情况，钻孔预计85个，钻孔孔长70m，钻孔工程量5950m。 八. 管路及附属装置 1.管路联接 管路联接是瓦斯抽采管网系统中重要环节，是系统中主要漏气点。法兰联接较焊接具有安装、拆卸方便、安全可靠等优点而广泛应用。本设计选用法兰联接管路。法兰盘在瓦斯管道的两端，井下管路联接时两管路法兰盘间加橡胶密封圈，用螺栓紧固。管路敷设及安装要符合下列要求 a.抽采管路通过的巷道曲线段少、距离短。采用无缝钢管瓦斯管道必须进行防腐处理，外部涂红色以示区别。 b.抽采管路设于主要运输巷内，在人行道侧其架设高度不应小于1.8m ，并固定在巷道壁上，与巷道壁的距离应满足检修要求；抽采瓦斯管件的外缘距巷道壁不宜小于0.1m。 c.主管、干管及其与钻场连接处应装设瓦斯计量装置。 d.抽采钻场、门框架、低洼、温度突变处及沿管路适当距离（间距一般为200m～300m，最大不超过500m），应设置放水器。 e.在抽采管路的适当部位应设置除渣装置和测压装置。 f.抽采管路分岔处应设置控制阀门，阀门规格应与安装地点的管径相匹配。 g.主管上的阀门应设置在井下主要分支点，确保每点进行撤安管路时，不 9 影响其它区域的正常抽采，并便于人员操作。 h.抽采管路应根据巷道保持一定的坡度，一般不小于3‰的流水坡度。 i.凡遇跨越有运输任务的巷道时，抽采管路安装设置门框架；门框架设置要求以不影响行车、行人为准。 j.管路要托挂或垫起，吊挂要平直，拐弯处设弯头，不拐急弯。管子的接头接口要拧紧，用法兰盘连接的管子必须加垫圈，做到不漏气、不漏水。 k.在倾斜和水平巷道中安设管路时，必须先安管子托，管托间距不大于10m，并把接好的管子用卡子或8～10号铁丝卡在或绑在预先打好的管子托架上。 l.在有电缆的巷道内铺设管路时，应铺设在电缆的另一侧，严禁瓦斯管路与电缆同侧吊挂。 m.新安装或更换的管路要进行漏气和漏水实验，凡漏气和漏水的不能使用。拆除或更换瓦斯管路时，必须把计划拆除的管路与在使用的管路用闸阀或闸门隔开，瓦斯管路内的瓦斯排除后放可动工拆除。 2. 钻孔与管路的连接装置 用1.5吋用pvc管将钻孔内的瓦斯抽采导管（PVC管）与汇流管相联，做到密闭不漏气；汇流管与5424机巷中的瓦斯抽采支管（Φ100mm）连接。 3. 阀门 在瓦斯抽采管路、钻孔联接装置以及认为需要的地点，都必须设置阀门，用于调节各个抽采区、各个钻孔的抽采量及瓦斯浓度，同时也可以调节、控制和平衡各地点、各管路系统上所需要的压力。另外，当修理和更换瓦斯管，以及联接或拆接钻孔装置时，可以关闭阀门，切断通路。阀门型号根据使用地点和管径大小而确定，一般瓦斯抽采管路均选用与管径相适应的法兰式闸阀，钻孔口选用逆止阀防止瓦斯流倒流。 阀门必须是取得“MA”标志，且适用于煤层瓦斯气的阀门。 4. 测压嘴（孔） 测压嘴即测定管路中瓦斯流的压力和瓦斯管路中气体取样的小孔，在管路安装以前，预先焊装上，并检查有无焊渣堵塞和漏气现象。在瓦斯主管、支管和钻孔联接装置上都应设置。测压嘴不宜过大过长，一般不超过30mm，其直径大约4～10mm。平时，可用一头捆扎的细胶管套紧，确保与管外空气隔绝。 5.管路放水器 在瓦斯抽采时，煤层中部分水分随瓦斯气流被抽出。管路在敷设中有一定的倾斜角度，管中不断有水流向管路中的低洼处，影响瓦斯流动。管路中需每200～300m、最长不超过500m的低洼处安设一放水器，及时将管中积水放出。 放水器有人工和自动两种放水器。为了提高人员效率，选用CWGFY型负压自动放水器。该放水器主要技术参数为 压力范围 0～0.09MPa； 放水速度 7L/min 外形尺寸 300300410mm 重量 25kg 6. 瓦斯取样器 当抽采管路负压大于13KPa时，常用的皮球就不能取出瓦斯气样。设计选用FW-2型高负压瓦斯采样器。该瓦斯采样器与孔板流量计配合使用采取瓦斯样。该取样器取气负压范围为0～85KPa，质量为1.3kg。 测定管路压力和瓦斯浓度须在同一位置。一般测定位置为钻孔口附近、管路汇流处、管路分流处、主管始末处及其它必要处。 九、安全措施 1. 管网系统安全防范措施 1.严格定期巡视、检测制度。瓦斯抽采过程中，井上、下安全隐患随时可能产生，如管路漏气堵塞积水、钻孔失效、抽空、主管瓦斯浓度降低、采空区煤炭自燃、安全监测或管路附件失效等。生产中要制订定期巡查、检测、检修制度，并严格执行，做好记录。 2.配置瓦斯抽采系统安全监测监控系统，对抽采系统实时监控，及时发现安全隐患。 3.及时更新矿井生产系统及抽采系统各种图纸，认真归档、分析瓦斯抽采各种文字记录。 4.配备安全检察员，作好安全监督工作。 5.管路安全防范措施 （a）防腐措施。管路选材要充分考虑环境对管路的腐蚀作用，金属材质须做防腐处理，并定期刷防腐漆；其它材质必须符合煤矿用产品防腐要求。 （b）刷警示漆。由于瓦斯管路危险性大，根据煤矿瓦斯抽采管理规范，瓦斯管路必须涂成红色，以示警示。其它管路禁止涂成红色。 （c）管路入井前必须做负压检漏实验，合格后方可使用。正常抽采管路要定期进行气密性检查。 （d）管路安装要有防底鼓、防碰撞、防滑措施，管路安装的安全间隙 、坡度等要符合相关规程、规范要求。 （e）管网附件要按规范要求设置，并保证其状态良好。 （f）管路必须有可靠的接地装置，防止静电积聚；出地管路设有防雷措施。 （g）瓦斯管路不得与水管、动力电缆、通讯电缆等同侧敷设。 （h）安装瓦斯管路的巷道、沟槽用不燃性材料支护。 （i）管路敷设要曲线段尽量少、尽量避免急弯。 （j）管网系统安设相应的计量、安全等设施。抽采钻场、管路拐弯、低洼、温度突变处及沿管路适当距离（间距一般为200～300m，根据实际情况可相应调整，但最大不超过500m）设置放水器。在抽采管路的适当部位应设置除渣装置和测压装置。抽采管路分岔处设置与管径相匹配的控制阀门。 6.按规程、规范配足井下防、隔爆设施。加强矿井防、隔爆工作。 7.管道接头拧紧，出口阀门关严，管道锈蚀及时更换。 8.加强顶板检查，及时清理悬煤（矸），搞好顶板锚固，防止垮落，掉煤（矸）砸坏管道。 9.电缆线及电气设备勿与管道接触，防止带电。 10.在倾斜巷道中，管路应设防滑卡，其间距可根据巷道坡度确定。 11.加强井下防灭火工作，禁止井下内因、外因火灾引爆瓦斯。井下风筒、胶带、电缆等非金属制品，均采用取得“MA”标志并有阻燃和抗静电性能产品。 12.管路尽量沿回风巷道布置，避免当抽采设备和管路发生故障时，管路内的瓦斯流入采掘工作面及机电硐室内。 2.钻孔（场）施工安全措施 1.钻孔（场）施工前必须编制作业规程，通过安全、生产部门和技术负责人审批合格方准许组织施工，施工过程中要严格按作业规程作业。有煤与瓦斯突出的矿井和地区抽采前必须采取包括突出危险性预测、防治突出措施的效果检验、安全防护措施的综合措施。 2.每班必须配备相应的安全人员，定时检测瓦斯浓度。 3.接近突出煤层或地质构造时，进行瓦斯超前探测，确认安全后方可施工。 4.钻场选择要避开地质构造带，便于钻场维护、利于封孔。 5.井下钻场设备全部采用煤矿防爆机电设备，并严格配足各种监测和保护设备。 6.安装瓦斯、电闭琐装置，执行瓦斯超限断电，断电瓦斯浓度为1.0。 7.各工作地点悬挂瓦斯抽采安全技术措施、作业规程及事故自救和井下避灾路线图，各巷道交叉点显眼处设置逃生方向牌。 8.加强矿井通风工作，保证通风设备状态良好、通风系统合理、各工作点瓦斯浓度不高于1.0。 9.各工作点按规定配备消防器材。 3. 安全管理制度 1.各岗位工种必须根据相关规定进行岗位技能岗前培训和再培训，所有人员必须进行瓦斯的物理特性、事故危险性、防范措施、危害自救等相关知识培训。 2.每次班前会议上必须强调相关安全事项，使每个职工在岗位上时刻警惕工作环境内安全隐患。 3.建立瓦斯抽采及安全防范工作奖惩制度，并严格执行。 4.制订事故应急预案，并按计划演练和调整，事故时可把损失降到最低。 5.加强瓦斯危险性及安全责任宣传工作，使涉及瓦斯采、储、输各生产环节的人员时时刻刻保持安全第一、安全为天的安全理念。 6.对防突经费和人员予以保证。 7.加强抽采参数记录及分析、整理工作，做好事故预判、预处理工作。 8.加强安全监督、检查。定期组织安监部门对瓦斯抽采工作进行安全检查，定期对安全状况及安全措施进行评审、修改。