2022年采煤工作面瓦斯抽放设计方案doc.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 2201 采煤工作面瓦斯抽放设计摘要： 对突出矿井而言,煤矿生产过程中的最大安全隐患是瓦斯事故；由于瓦斯事故的危害极大,排除瓦斯事故隐患需要花费较多的时间和费用,而瓦斯灾难事故的威逼也极大限制了煤矿生产规模,生产效率和经济效率的提高；瓦斯灾难的有效掌握是保证我国煤炭工业可连续进展的一个关键性问题；2201 采煤工作面瓦斯抽放设计采纳上下顺槽打顺层平行钻孔预抽、高位钻孔抽放和采空区埋管抽放、上隅角抽放相结合的瓦斯抽放方法,它能确保采掘工作在低瓦斯含量条件下采掘,给采掘工作制造安全环境；依据 2201 采煤工作面瓦斯抽放设计的各项资料讨论瓦斯抽放设

2、计的合理组合方式,工艺参数,抽放成效评判技术等是特别有必要的,能够为矿井瓦斯抽放的科学治理,生产方案的科学编制以及方案的严格实施供应必要的科学依据,也是确保安全生产,提高工作效率和生产效益的有效手段；关键词： 瓦斯抽放；顺层钻孔；安全措施The mining face 2201 gas drainage design Abstract：For the shaft, is the biggest security hidden danger in the process of production in coal mine gas accident.Due to gas accident har

3、m is great, eliminate the gas accident hidden trouble need to spend more time and cost, and the gas disaster accident threat is greatly limited the size of the coal mine production, the production efficiency and economic efficiency.The effective control of gas disaster is to guarantee the sustainabl

4、e development of coal industry in China is a key problem. 2201 mining face gas drainage design USES up and down along the trough bedding parallel drilling drainage, high drilling drainage and goaf buried tube drainage, drainage in upper corner of the combination of gas drainage method, it can ensure

5、 that mining work under the condition of low gas content mining, create a safe environment for mining work. According to the 2201 mining face of the gas drainage design all information research, a reasonable combination of the gas drainage design, process parameters, the drainage effect evaluation t

6、echnology is necessary, to scientific management of mine gas drainage, scientific establishment of production planning and the planning of the strict implementation of provide the necessary scientific basis, and ensure safety in production, is the effective means to improve the work efficiency and p

7、roduction efficiency. Keywords：gas drainage； Bedding boring； Security measures 1 / 41 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 41 页精选学习资料 - - - - - - - - - 目录第一章 工作面简况 . 4 4 5 5 5 5 5 6 6 8 8 9 9 10 11 11 12 13 14 14 14 15 17 17 18 19 23 25 25 1.1 采区位置范畴、地质条件. 1.2 地质构造与水文地质情形. 1.2.1 、断层情形以及对回采的影响 . 1.2.2 、褶曲情形以及

8、对回采的影响 . 1.2.3 、其他因素对回采的影响陷落柱、火成岩等） . 1.2.4 、水文地质情形 . 1.3 煤层瓦斯参数和抽放瓦斯参数. 1.4 采区和工作面巷道布置. 其次章 瓦斯储量运算、抽放瓦斯必要性论证 . 2.1 煤层瓦斯储量运算 . 2.2 抽放必要性可行性论证. 2.2.1 瓦斯抽放的必要性 . 2.2.2 瓦斯抽放的可行性 . 2.3 工作面可抽瓦斯量及可抽期 . 2.3.1 瓦斯抽放率 . 2.3.2 可抽放瓦斯总量运算. 2.3.3 年抽采量和可抽期 . 第三章 煤层瓦斯抽放方法设计 . 3.1 抽放方法的比较和挑选. 3.1.1 一般规定 . 3.1.2 抽放方法

9、挑选 . 3.2 抽放钻孔参数确定 . 3.2.1 钻场及钻孔布置 . 3.2.2 钻场 表一工作面位置及井上下关系表二水平采区名称一采区1600M 井下标高15001515M 采面距地表垂高为100 85,对应地表为一缓坡；地面无建筑物、水体、交通设施；其上部是原采空区,其右侧为井田边界,其下部为实体煤,其左侧为回风斜井；240 倾斜长度 m 160 面积 m 2 38400 本工作面设计开采煤层为M2 层煤,通过掘进期间的地质资料显示,该工作面地质条件较简洁,煤层变化不大,煤层厚度在 1.5 1.7m 之间,具体情形如表二、表三所示；表二 煤层情形表煤厚 m 1.5 1.7 煤层结构 简洁

10、 煤层倾角 度）7 左右开采煤层 M2煤层 煤 种 无烟煤 稳固程度 稳固煤层情 该工作面 M2 煤层层位位于二叠系龙潭组,煤层沉积稳固,结构单一,地层产状平缓,煤层况描述品种为无烟煤,硬度中硬,多见块状,半亮、低硫、低灰无烟煤；表三煤层顶底板情形表顶、底板名称岩石名称厚度 m 特征基本顶砂岩15 较牢固,易支护,为一般稳固顶板直接顶砂质页岩5 伪顶粉质泥岩0.2 较破裂,随回柱易冒落直接底泥质砂岩1.8 遇水易底鼓老底粉砂质页岩10 较牢固,为较稳固底板图 1：工作面地层综合柱状图4 / 41 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 41 页精选学习资料 - - - - -

11、- - - - 1.2 地质构造与水文地质情形1.2.1 、断层情形以及对回采的影响该地层产状平缓,煤层沉积稳固,无地质构造变动情形,对回采无影响；1.2.2 、褶曲情形以及对回采的影响本采面无褶曲构造；1.2.3 、其他因素对回采的影响 本区无其他地质构造影响；1.2.4 、水文地质情形 1）、涌水量：陷落柱、火成岩等）估计该工作面正常涌水量为5m 3/h ,最大涌水量为10m 3/min ；2）、含水层 顶部和底部）分析：区域内岩层主要为碎屑岩,其次为峨眉山玄武岩；碎屑岩分布面积较大,主 要为二叠系上统龙潭组砂岩、粉砂岩、粘土岩；碎屑岩靠近地表风化作用较强 烈,风化裂隙较发育,含风化裂隙水

12、；发育构造裂隙地段,含构造裂隙水,碎屑 岩区地下水运动受地势、地貌、岩性、构造掌握,富水性总体较弱,主要依靠大 气降水补给,受地势影响,多数不产生深部径流循环；各含水层对本工作面的开 5 / 41 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 41 页精选学习资料 - - - - - - - - - 采没有太大的影响；3）、其它水源的分析：其它水源主要有： 1、大气降水补给为主要补给水源；3、采空区积水、断层水；1.3 煤层瓦斯参数和抽放瓦斯参数1. ；2022 年 2 月,煤炭科学讨论院沈阳讨论所对我矿2、地表水渗入补给；M2、M4煤层进行了煤与瓦斯突出危急性鉴定,鉴定结果是：无煤

13、与瓦斯突出危急性,该矿 M2 煤层瓦斯涌出量估计为 3.12m3/min 左右,工作面瓦斯含量在 5.28m3/t 左右,瓦斯压力在 0.3MPa左右；2 号煤层透气性系数 0.08 ,抽采时间 3 个月以上,孔口抽放负压保持在 13KPa以上；1.4 采区和工作面巷道布置通风方式及风量矿井采纳中心并列抽出式通风方式,由主斜井、副斜井进风,专用回风斜井回风；主要通风机型号为FBCDZN017,电机额定功率： 2 110kw,额定负压 1200 2900Pa；额定风量26.8 70m 3/S ；主轴额定转数980r/min ；叶片可调角度045；采煤工作面采纳“U” 型负压通风方式,掘进工作面采

14、纳 2 11kw 局部通风机压入式供风,风筒直径 600mm；2201 回采工作面采纳矿井全负压通风,方案安排风量750m 3/min ,风流路线由 2201 运输巷进风, 2201 回风巷回风,经 2201 回风巷道的回风上山进入矿井总回风巷道；6 / 41 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 41 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 1：工作面巷道布置7 / 41 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 41 页精选学习资料 - - - - - - - - - 其次章瓦斯储量运算、抽放瓦斯必要性论证2.1 煤层瓦斯储量运算本工作面设计

15、开采煤层为M2 层煤,通过掘进期间的地质资料显示,该工作面地质条件较简洁,煤层变化不大,煤层厚度在 1.5 1.7m 之间, M2煤层瓦斯涌出量估计为 3.12m 3/min 左右,煤层瓦斯含量在 5.28m 3/t 左右,瓦斯压力在0.3MPa左右,煤的密度为 1.7 ；依据 GB504712022 煤矿瓦斯抽采工程设计规范第 4.0.1 条规定,矿井瓦斯储量应为矿井可采煤层的瓦斯储量、受采动影响后能够向开采空间排放的不可采煤层及围岩瓦斯储量之和；可按下式运算：WW lAW 2W 3WlnliX1ii 1n式中W2A2iX2ii11W 2W 3KWW 矿井瓦斯储量, Mm 3；W1可采煤层的

16、瓦斯储量 Mm 3）；W2受采动影响后能够向开采空间排放的各不行采煤层的瓦斯储量Mm 3）；W 3受采动影响后能够向开采空间排放的围岩瓦斯储量 Mm 3）,实测或按式A1i矿井可采煤层 i 的资源量 Mt）；X1i矿井可采煤层i 的瓦斯含量 m 3/t ）；A2i 受采动影响后能够向开采空间排放的不行采煤层i的资源量Mt）；X2i 受采动影响后能够向开采空间排放的不行采煤层i的瓦斯含量8 / 41 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 41 页精选学习资料 - - - - - - - - - m 3/t ）；K围岩瓦斯储量系数,可取0.05 0.20 ；当围岩瓦斯很小时,可取

17、W 3=0；如含瓦斯量较多时,可按体会取值或实测确定；3 5.28m 3/t=0.5515Mm3；M2号煤层瓦斯储量 M2=240m 160m 1.6m 1.7t/m3 最终得到, M2煤层瓦斯总储量 W=M2=0.5515 Mm2.2 抽放必要性可行性论证2.2.1 瓦斯抽放的必要性抽放瓦斯的必要性论证应对矿井、回采工作面及掘进工作面分别进行抽放瓦斯必要性分析；2.2.1.1 规定依据煤矿安全规程第 4.1.14.1.3 条规定：145 条及 AQ1027-2006 煤矿瓦斯抽放规范第有以下情形之一的矿井,必需建立地面永久抽放瓦斯系统或井下暂时抽放瓦 斯系统：1 个采煤工作面的瓦斯涌出量大于

18、5m 3/min 或 1 个掘进工作面瓦斯涌出量大于 3m 3/min ,用通风方法解决瓦斯问题不合理的；矿井肯定瓦斯涌出量达到以下条件的：大于或等于 40m 3/min ；年产量 1.0 1.5Mt 的矿井,大于 30m 3/min ；年产量 0.6 1.0Mt 的矿井,大于 25m 3/min ；年产量 0.4 0.6Mt 的矿井,大于 20m 3/min ；年产量小于或等于0.4Mt 的矿井,大于 15m 3/min ；开采有煤与瓦斯突出危急煤层的；该矿 M2 煤层瓦斯涌出量估计为 3.12m3/min 左右,工作面瓦斯含量在5.28m3/t 左右,瓦斯压力在 0.3MPa 左右；必需建

19、立地面永久抽放瓦斯系统或井下暂时抽放瓦斯系统；据供风量为750m3/min ,工作面瓦斯浓度按0.35 运算风排瓦斯量Cp=Q C=750 0.35/100=2.26m 3/min ；而工作面肯定瓦斯涌出量为 9 / 41 3.12m3/min ,如不行抽放名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 41 页精选学习资料 - - - - - - - - - 瓦斯,就工作面的瓦斯浓度将超过 0.35 , 尚需抽 放瓦斯量 q-ef=3.12-2.26=0.86m3/min ,工作面瓦斯浓度才能爱护 0.35 ；2.2.1.2 通风处理瓦斯量核定当一个矿井、采区或工作面的肯定瓦斯涌出量

20、大于通风所能答应的瓦斯涌出量时,就要抽放瓦斯,即：q矿井 采区或工作面）的瓦斯涌出量,m 3/min；qqf0 .6vSC 12）K ef通风所能承担的最大瓦斯涌出量,m 3/min； v通风巷道 或工作面）答应的最大风速,m/s； S通风巷道 或工作面）断面积, m2；C煤矿安全规程答应的风流中的瓦斯浓度,%；K瓦斯涌出不均衡系数,取值为 1.21.7；q ef= 0.35m 3/min故应当对煤层进行瓦斯抽放；2.2.2 瓦斯抽放的可行性开采层瓦斯抽放的可行性是指在原始透气性条件下进行预抽的可能性,一般来说,其衡量指标有两个：一为煤层的透气性系数 ；二为钻孔瓦斯流量衰减系数 ,按 和 判定

21、开采层瓦斯抽放可行性的标准,如表 1 所示；表 1 煤层瓦斯抽放难易程度分类表抽放难易程度钻孔瓦斯流量衰减系数煤层透气性系数 m 2/MPa 2.d 简洁抽放10 可以抽放0.003 0.05 0.1 10 较难抽放0.05 0.1 2 号煤层透气性系数 0.08 如不实行其他技术措施,基本不具备预抽本煤层瓦斯的可能性,因此,我们要选取合适的抽采方法来治理工作面的瓦斯超限；瓦斯抽采是必要的；10 / 41 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 41 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2.3 工作面可抽瓦斯量及可抽期2.3.1 瓦斯抽放率依据 GB50471

22、2022 煤矿瓦斯抽采工程设计规范第4.0.3条规定：设计瓦斯抽采率,可依据煤层瓦斯抽采难易程度、瓦斯涌出情形、采纳的瓦斯抽采方法等因素综合确定,也可按邻近生产矿井或条件类似矿井数值选取；并应符合国家现行标准煤矿瓦斯抽采基本指标工作面的通风要求；AQ 1027 的有关规定,同时应满意采、掘依据 AQ1027-2006煤矿瓦斯抽放规范第 8.6.3 条规定：瓦斯抽出率：预抽煤层瓦斯的矿井：矿井抽出率应不小于 不小于 25%；20%,回采工作面抽出率应邻近层卸压瓦斯抽放的矿井：矿井抽出率应不小于 35%,回采工作面抽出率应不小于 45%；采纳综合抽放方法的矿井：矿井抽出率应不小于 30%；煤与瓦斯

23、突出矿井：预抽煤层瓦斯后,突出煤层的瓦斯含量应小于该煤层始突深度的原始煤层瓦斯含量或将煤层瓦斯压力降到0.74 MPa 以下；对于设计来说,瓦斯抽放率的确定应符合以上标准的要求,也可以参照AQ1026-2006煤矿瓦斯抽采基本指标第 4.2 条进行选取；在瓦斯抽采站的抽采主管上安装瓦斯计量装置,测定矿井每天的瓦斯抽采 量；矿井瓦斯抽采量包括井田范畴内地面钻井抽采、井下抽采 含移动抽采）的 瓦斯量；每月底按式 10）运算矿井月平均瓦斯抽采率；式中k100 Q kc 10）Q kcQ kfk矿井月平均瓦斯抽采率,%；Qkc矿井月平均瓦斯抽采量, m 3/min；Q kf矿井月平均风排瓦斯量, m3

24、/min 工作面回采期间,在工作面瓦斯抽采干管上安装瓦斯计量装置,每周测定工作面瓦斯抽采量 含移动抽采）；每月底按式11）运算工作面月平均瓦斯抽采11 / 41 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 41 页精选学习资料 - - - - - - - - - 率；式中100 Qmc 11）mQmcQmfm工作面月平均瓦斯抽采率,%；mQmc回采期间,工作面月平均瓦斯抽采量,m 3/min；Qmf工作面月平均风排瓦斯量,m 3/min 100 Q mc=100 0.86m 3/min/0.86m3/min+2.26 m 3/min）=27.5641% Q mcQmf2.3.2

25、可抽放瓦斯总量运算依据 GB504712022 煤矿瓦斯抽采工程设计规范第4.0.2条规定可按以下公式运算：W cW K 4.0.21）KK1 K 2 K 3 4.0.22）K1K4My-MC）/ My 4.0.23）式中 Wc可抽瓦斯量 Mm 3 ）；K可抽系数；K1瓦斯涌出程度系数；K2负压抽采时的抽采作用系数,可取 1.2 ；K3矿井瓦斯抽采率%）；按目前我国的抽采技术水平,预抽煤层瓦斯时,可取 25%35%；抽采上下邻近层瓦斯时,可取 35%45%；K4煤层瓦斯排放率,可依据矿井瓦斯涌出量猜测方法AQ1018-2006）中的规定选取；当采高大于 4.5m 时, K4 按式D.4）运算；

26、K1000 .47Hi84. 04Hi.D.4 50m；ML式中： h i 第 i 邻近层与开采层垂直距离, M 工作面采高, 5m； L工作面长度, 120m；K4=80% 12 / 41 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 41 页精选学习资料 - - - - - - - - - My煤层原始瓦斯含量 5.28m 3 /t ）；M C运到地面煤的残余瓦斯含量m 3 /t ）,取 4；K1K4/5.28=01939KK1K 2K 3=0.1939 1.2 0.3=0.069804 所以,可抽瓦斯量 Wc=0.5515 Mm 3 24.5%=0.0385Mm2.3.3 年

27、抽采量和可抽期依据 GB504712022 煤矿瓦斯抽采工程设计规范第 4.0.4 条及 AQ1027-2006 煤矿瓦斯抽放规范第 5.3.5 都规定：矿井或水平的抽放年限应与其抽放瓦斯区域的开采年限相适应；矿井设计瓦斯年抽采量可按下式运算：式中QN=1440 365 Q/1000000 4.0.6）QN矿井设计瓦斯年抽采量Mm 3）；Q矿井设计瓦斯抽采规模尽可能利用开采巷道抽放瓦斯,必要时可设专用抽放瓦斯巷道；b适应煤层的赋存条件及开采技术条件；c有利于提高瓦斯抽放率；d抽放成效好,抽放的瓦斯量和浓度尽可能满意利用要求；e尽量采纳综合抽放；f 抽放瓦斯工程系统简洁,有利于爱护和安全生产,建

28、设投资省,抽放成本低；依据 AQ1027-2006 煤矿瓦斯抽放规范第7.1.2条规定：按矿井瓦斯来源实施开采煤层瓦斯抽放、邻近层瓦斯抽放、采空区瓦斯抽放和围岩瓦斯抽放；第7.1.3 条规定：多瓦斯来源的矿井,应采纳综合瓦斯抽放方法；瓦斯抽放系统挑选仍应留意以下问题：分期建设、分期投产的矿井,抽放瓦斯工程可一次设计,分期建设、分期投抽；抽放瓦斯站的建设方式,应经技术经济比较确定；一般情形下,宜采纳集中建站方式；当有以下情形之一时,可采纳分散建站方式：分区开拓或分期建设的大型矿井,集中建站技术经济不合理；14 / 41 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 41 页精选学习资

29、料 - - - - - - - - - 矿井抽放瓦斯量较大且瓦斯利用点分散；一套抽放瓦斯系统难以满意要求；3.1.2 抽放方法挑选依据上面建立的抽放瓦斯的必要性指标和可行性指标,依据规程、规范的规 定论述采纳矿井集中抽放瓦斯系统或地面钻孔抽放瓦斯系统,仍是采纳井下移动式抽放瓦斯系统；瓦斯抽放方法及各方法的抽放率详见抽放规范附录 B；3.1.2.1 本煤层瓦斯抽放方法AQ1027-2006 煤矿瓦斯未卸压煤层进行预抽,煤层瓦斯抽放的难易程度可划分为三类；煤层透气性较好,简洁抽放的煤层,宜采纳本层预抽方法,可采纳顺层 或穿层布孔方式；煤层透气性较差,采纳分层开采的厚煤层,可利用先采分层的卸压作用

30、抽放未采分层的瓦斯；单一低透气性高瓦斯煤层,可选用加密钻孔、交叉钻孔、水力割缝、水 力压裂、松动爆破、深孔掌握预裂爆破等方法强化抽放；煤与瓦斯突出危急严峻 煤层,应挑选穿层网格布孔方式；煤巷掘进瓦斯涌出量较大的煤层,可采纳边掘边抽或先抽后掘的抽放方 法；3.1.2.2 邻近层瓦斯抽放方法通常采纳从开采层回风巷 抽放瓦斯的方法； 或回风副巷 向邻近层打垂直或斜交穿层钻孔当邻近层瓦斯涌出量大时,可采纳顶 底）板瓦斯巷道 高抽巷）抽放；当邻近层或围岩瓦斯涌出量较大时,可在工作面回风侧沿开采层顶板布置迎面水平长钻孔 板钻孔法,有煤柱及无煤柱垂直及斜交钻孔法,插 高抽放瓦斯浓度； 埋管法等抽放方法,并应

31、实行措施,提15 / 41 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 41 页精选学习资料 - - - - - - - - - 开采简洁自燃或自燃煤层的采空区,必需常常检测抽放管路中 C0 浓度 和气体温度等有关参数的变化；发觉有自然发火征兆时,必需实行防止煤自燃的 措施；3.1.2.4 其它情形；煤与瓦斯突出矿井开采爱护层时,必需同时抽放被爱护煤层的瓦斯；埋藏浅、瓦斯含量高的厚煤层或煤层群,有条件时,可采纳地面钻孔预 抽开采层瓦斯、抽放卸压邻近层瓦斯或抽放采空区瓦斯的方法；对矿井瓦斯涌出来源多、分布范畴广、煤层赋存条件复杂的矿井,应采 用多种抽放方法相结合的综合抽放方法；未抽放分类表 1-33 瓦斯抽放类型、方法、适用条件工作面抽放抽放方式适用条件率 % 岩巷揭煤和煤巷由岩巷向煤层大穿层钻孔；煤巷工高突出危急煤层、高瓦斯1030 掘进预抽作面打超前钻孔煤层1030 采区大面积预抽由开采层机巷、风巷或煤门等打上由预抽时间的高瓦斯煤1030