2022年采面瓦斯抽采设计方案及安全技术措施.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 11402 采煤工作面抽放设计及安全技术措施第一节 工作面简况11402 采煤工作面是继 11401 工作面以来又一个 M4煤炮采工作面；工作面倾斜长度为 110m,走向长度 130m,工作面平均采高0.9m；工作面东面为采空区,西面为已掘的 面,11402 下面是 11906 采煤工作面,沿11404 运输巷掘进工作 11402 切眼往东的下方是11906采空区是 详见附图一 11402 采煤工作面巷道布置图 ；其次节 地质简况 11402 采煤工作面分布在二叠系龙潭组中下部,含煤地层为碎 屑岩,以细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩

2、、煤层 为主,多为层状,少量碎裂结构,该地层中钙质细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩属中等坚硬岩组,力学强度中等,有肯定遇水软化性,岩石完整性较好,岩体稳固性中等；粉砂质泥岩、泥岩、炭质泥 岩、煤层属脆弱岩组,力学强度很低,遇水时极易软化,塑性强,岩石完整性不好,岩体稳固性很差,易产生顶部塌陷及底鼓、片帮 等现象；依据上下巷揭露情形看工作面内断层较少,总体呈较稳固的单 斜层状,缓倾斜,其构造属简洁类型；1、瓦斯含量及赋存情形 3/min ,相对瓦斯涌出量： 17.3m 3/t ；肯定瓦斯涌出量： 1.442m2、水文情形：龙潭组地层平均厚度130 m,含水性较弱,以裂隙水为主, 4 煤层位于中上部长兴

3、组灰岩,距 4 煤层顶 45m；茅口组1 / 14 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 灰岩距4 煤层底6070 m,均有隔水层隔开；正常情形下,茅口组、长兴组岩溶水对矿井开采无影响；3、煤层特点：煤厚、煤层结构：煤层结构简洁,煤层倾角为 1618 度,煤层厚度 0.7 1.1m,平均厚度 0.9m；物理性质：煤层煤岩为黑色、亮黑色,条痕裼黑色,具玻璃光泽和弱玻璃光泽 暗淡光泽）,参差状、阶梯状及棱角状断口,硬度 2 左右,容重1.35 1.45t/m3,平均1.40t/m3,具块状、粉末状、片状构造,性脆、染手,燃

4、烧试验时见短焰、弱烟,烧后结块；4、煤尘、自燃煤尘爆炸性：经贵州省煤田地质局鉴定煤尘无爆炸性；煤的自燃：经贵州省煤田地质局鉴定煤层为类不易自然；其次节 巷道布置及支护情形一、巷道布置 11402 采煤工作面是继 11401 工作面以来又一个 M4煤炮采工作面；工作面倾斜长度为 110m,走向长度 130m,工作面平均采高0.9m；工作面东面为采空区,西面为已掘的 面,11402 下面是 11906 采煤工作面,沿 11906采空区；二、支护情形11404 运输巷掘进工作 11402 切眼往东的下方是 1 、选用DW1200型外注式支柱与DJB-800铰接顶梁协作使2 / 14 名师归纳总结 -

5、 - - - - - -第 2 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 用,柱 距为 1m ,排距为 0.8m ,一梁一柱架设,每棚顶上不少于 3根背木,日常生产时每个柱距内0.5m支设一根密集支柱,直接顶初次跨落阶段每个柱距内架设1.5 根密集支柱；此外柱压应保持在11.4MPa ,支柱迎山角 2o-3o ,工作面最大控顶距为 3600mm 材 料 道 ） 800mm+ 人 行 道 ） 800mm+ 刮 板 运 输 机 道 ）800mm+ 采煤机道） 1200mm ；最小控顶距为 2800mm 人行 道 ） 800mm+ 割 板 运 输 机 道 ） 800 mm +

6、 采 煤 机 道 ）1200mm ；架梁不准空顶作业,如顶板断裂时,必需先挂梁背顶后再打上暂时柱进行加固；2、端头支护及两巷爱护两侧端头 5m 范畴内和工作面与机、风巷交叉口必需加强支护,东侧靠近风巷段采纳2.0m 型梁架设成“ 二对四梁”交叉前移迈步支护顶板；西侧靠近机巷段也采纳2.0m 型梁架设成“ 四对八梁” 交叉前移迈步支护顶板；除架梁外,再加密支柱柱距为 0.5m ；3、超前支护上下巷超前采纳2.5m单体支柱协作0.8m铰接顶梁进行支护,10m 范畴内打双抬棚, 10m-20m范畴内打单抬棚,保证此范围内巷道净高不得低于 1.6m ,且必需由专人爱护；两巷内原就上不许大量堆放材料,如

7、因生产需要就必需码放整齐,确保不小于 1.2m宽的行人安全通道；4、采场特种支护1 ）戗柱或戗棚；当老塘悬顶面积大于 3 / 14 50m2 ,为防止推棚,名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 沿放顶线支设与水平垂直线呈15o 的戗柱或梁子下用1.8m 大料,一梁三柱打戗棚支护；2 ）当工作面过老硐或遇其他反常情形时架设,其规格和质量要求见当时编制的补充措施；三、抽放管路管径运算抽放管路管径按下式运算：d=0.1457 m）式中： d瓦斯管内径 m） Q瓦斯管流量 m 3/min ） V瓦斯管内流速 m/s）,一般取

8、515m/s 混合抽放量： Q=40m 3/min ；V取12 m/s 就： d=0.1457=0.1457=0.266m 挑选管径为 266mm的PVC管；四、抽放管路阻力运算依据公式 hf =9.8L Q 2/K 0d 5得出摩擦阻力,再依据公式 hj =1/2 v2 求出局部阻力,从而得出总阻力；式中： hf管路的摩擦阻力, Pa L- 管路长度, m 混合瓦斯对空气的相对密度,Q管路的混合瓦斯流量 ,m 3/h K0系数,依据管径挑选d瓦斯管内径, cm 式中混合瓦斯对空气的相对密度 按下式运算 =1n1+2n2/ 23 1瓦斯密度 , 取 0.715Kg/mn1混合瓦斯中瓦斯浓度；4

9、 / 14 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3 2空气密度 , 取 1.293Kg/mn2混合瓦斯中空气浓度依据上式运算,抽放管路总阻力缺失为 6103.6Pa；瓦斯管路阻力运算表管路名称相对密度瓦斯流量 系数管径 cm）矿井总管路长度 阻力 主管0.928 0.73 1350 1500 25 3874.9 分管0.928 1050 0.71 20 450 1985.5 分管0.928 450 0.71 20 300 243.2 合计6103.6 五、瓦斯泵压力运算1）瓦斯抽放泵压力,必需能克服抽放管网系统总阻力

10、缺失和保证抽放的钻孔有足够的负压,以及泵的出口正压的需求；1）高负压瓦斯泵压力按以下公式运算： H 泵高 =H 阻+H孔+H 正）K 式中 H 泵瓦斯泵的压力, Pa；H阻抽放管路总阻力缺失,Pa；H孔抽放钻孔所需负压,一般取 H孔=13000 Pa；H正瓦斯泵出口正压,一般取 H正=1500 Pa； K 抽放备用系数,取 K=1.2 H 泵高 =H阻+H孔+H正）K=水环式真空泵,其技术规格性能如下：最大抽气量101m 3/min ,配套防爆电机功率132Kw,380V；改设备性能关参数较优于原瓦斯抽放系统专项设计；七、瓦斯抽放方法 1、掘进巷道边掘边抽瓦斯抽放钻场布置：在煤巷掘进工作面后5

11、m处的巷道两帮各施工一个钻场；钻场的规格应依据巷帮瓦斯抽放钻孔布置的要求、选用钻机的外型尺寸及钻杆长度而 定；依据掘进工作面的详细情形,每组钻场在煤巷两侧相交叉布置；相邻两组 钻场之间的间距为 30m；5m30m 10 m由煤巷两侧每隔 30m施工各一钻场,由钻场以及迎头向煤层施工超前钻孔进行预抽,钻孔沿煤层走向布置,每个钻场施工3-4 个抽放钻孔,抽放钻孔呈扇形布置,抽放钻孔抽放半径掌握在 4m以内,钻孔布置见本煤层掘进边抽边掘6 / 14 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图；2、本煤层抽放 采面顺层钻孔布置及

12、参数见采面钻孔布置图；1101 下顺10m采 空区30m30m30m30m30m钻场布置、钻孔参数确定 由煤巷两侧每隔 40m施工各一钻场,钻孔沿煤层走向布置,每个钻场施工 7-9 个抽放钻孔,抽放钻孔呈扇形布置,抽放钻孔抽放半径掌握在 4m以内,钻孔 布置见本煤层掘进边抽边掘图；八、封孔方式、封孔材料及工艺、封孔设备、主要检测外表一）封孔方式、封孔材料及工艺 瓦斯抽放封孔方法主要有水泥砂浆封孔、聚胺脂封孔、速凝膨胀水泥综合 封孔；封孔长度不少于 8M；1、水泥砂浆封孔 水泥砂浆采纳 425号以上的硅酸盐水泥、砂子、水混合搅拌而成,水、水泥、砂子的重量混合比为 2、聚胺脂封孔1：2.4 ：2.

13、5 ,砂子颗粒直径 0.5 1.5mm；聚胺脂封孔长度可达 1m以上,常用的聚胺脂封孔方式为卷缠液法；3、速凝膨胀水泥封孔 速凝膨胀水泥封孔适用于密封水平孔；7 / 14 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 建议依据详细的情形选用；本次设计选用水泥砂浆封孔方法；水泥砂浆封孔采纳 KFB型封孔泵进行封孔；其封孔工艺如下：孔内抽放管使用内径25mm的 PVC抗塑料管,长度为5-7M,在孔内端钻1020个直径 10mm的小孔,并用铁丝网包扎好；在打钻将要终止时开头预备水泥砂浆；水泥砂浆一般应加入适量的膨胀剂,以防止凝固后收

14、缩显现裂隙；当钻孔倾角较小时可适当增大浆液的浓度；封孔泵与被封钻孔的连会见下图：封孔泵与封孔连接示意图钻孔小孔抽放管水泥浆注浆管注浆泵铁丝网电机4、封孔的操作方法：1）检查封孔泵是否完好,封孔用的工具、配件等是否齐全；2）检查抽放孔所需的抽放管是否齐全,长度是否达到要求；3）运算所需要的水泥量；4）全部要封的孔封完后,清洗封孔泵；二）封孔设备、主要检测外表选用 KFB矿用封孔泵；井下管路系统的附属装置有各类阀门、测压嘴、计量装置、钻孔 场）、连接装置、放水器、入口处负压测量装置静压管、测量测定装置流量、压 力、浓度测量计等；8 / 14 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共

15、14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 地面管路系统的附属装置有各类阀门、测压嘴、计量装置、放水器、防爆 防火装置、放空管以及避雷器、入口负压测量装置静压管、汤匙测定管流 量、压力、浓度测量计等；放空管的高度必需高过房顶不少于 3m；1、阀门 在瓦斯主管、干管、支管分岔处及钻场每个钻孔管中等地点,都必需设置阀门,用于调剂和掌握各采区、钻场的抽放量、浓度和负压；在每个钻场钻孔 及采空区抽放分阶段的管路要有单独的阀门掌握,阀门仍用于管路检修、更 换、连接时的局部关闭系统；2、放水器 由于瓦斯抽放管路在敷设中有肯定的倾斜角度,管路中不断有水流往低洼处,影响瓦斯流淌,固需要在瓦斯主管

16、、分管、支管中每200-300m和低洼处设一放水器,准时放出管中积水；一般放水器使用人工放水器；人工放水器的特点是：加工简洁、安设简洁,但需支配专人放水；多安设于井下瓦斯主管系统和积水量较大,负压较高的地点；人工放水器结构图12 351- 瓦斯管路2- 放水器阀门3- 空气入口阀门44- 放水阀门 5- 放水器3、测试孔在抽放系统中的主路各分支管分叉处, 均应留有测试孔 , 作检测瓦斯浓度、负压、压差用；最经济最简便有用的方法是在管路上凿一个直径 10mm的洞,再在该处焊上一个直径 16mm的螺帽,然后将直径 16mm的螺杆安在螺帽上,需测试时将螺杆取下即可；9 / 14 名师归纳总结 - -

17、 - - - - -第 9 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 4、孔板流量计 在抽放系统的主管道上,必需安装一个孔板流量计,计量整个抽放系统的瓦斯抽放量；孔板流量计要安装在距离泵站最近的直管路段,其前后 5m应平 直,不要有阀门和变径管；孔板流量计两侧要分别有测试孔,测试孔使用橡胶 管与 U型压差计相连接；孔板流量连接图如下：孔板流量计参数测定示意图胶皮管气流方向U型管负压计 U型管压差计九 、管路敷设1井下瓦斯管路敷设要求 1）为防止瓦斯管路锈蚀,安装前应对管内外涂抹防腐剂；防腐材料可用 经过热处理的沥青、油漆和红丹等；2）在巷道敷设管路必需用可缩木支架,以防

18、止底板隆起折损管路；垫木 高度不小于 0.3m,并保证每节管子下面有两个托木；3）在敷设倾斜管路时,为了防止管路下滑,应采纳管卡将管子固定在巷道支架上；管卡间距依据巷道倾角 而定,一般 30 时,为 15-20m；4）管路敷设应尽量将管道设平直,坡度一样,尽量削减弯头、气门等附 属管件,防止急转弯；5）敷设运输巷道的管路时,应将其坚固悬挂或架在专用支架上,且管路 高度应 1.8m,以便于行人和运输；6）依据巷道的高低,进、回风巷温度有明显区分等情形,敷设管路时应 制造排除管中积水的条件,在巷道低洼处设置放水器；7）井下敷设管路,一般采纳法兰盘或快速接头结合,法兰盘中间应夹有 胶皮垫,且胶皮垫的

19、厚度最好不小于 5mm；8）凡是新敷设的瓦斯管路都要进行漏气检验；检验方法可采纳负压方法10 / 14 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 试验或用 SF6检漏仪检测；2附属装置管路系统的附属装置有各类阀门、测压嘴、计量装置、钻孔 场）连接装 置,放水器、防爆阻火器等；1）瓦斯泵出入口阀门,每台瓦斯泵的入口和出口各一个,要求阻力小,最好使用闸板式阀门；2）入口负压测量装置静压管；3）出口正压测量装置静压管；4）测量测定装置流量、压力、浓度测量计； 监测监控 在煤矿监测监控系统中主要设置瓦斯泵的开停传感器监控瓦斯泵的

20、开停；瓦斯抽放泵房内设瓦斯传感器,并与电闭锁；瓦斯泵输入管路中设瓦斯传感器 和流量、温度、负压传感器；煤矿必需对煤层瓦斯压力、煤层瓦斯含量、煤的孔隙率、煤层透气性系 数、瓦斯含量梯度等煤层瓦斯主要参数进行测定,并结合本矿详细情形,确定 矿井瓦斯主要来源及涌出规律后,再托付具有相应资质的设计单位有针对性地 进行矿井瓦斯抽放专题设计,确保矿井安全生产；5）设置避难硐室及压风自救系统；6）避灾路线： 1101 下顺槽施工现场 1101 下顺联巷 M1 皮带主井绕道主井地面13 / 14 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 贵州杨柳煤业小春湾煤矿11402 采面瓦斯抽放专项设计编号： M9202203XT02 14 / 14 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 14 页