青磁窑煤矿瓦斯抽放方案设计.doc

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1、同煤集团大同地煤青磁窑煤矿11#层303盘区瓦斯治理方案二一一年十一月11#层303盘区瓦斯治理方案一、前 言1、综采工作面：青磁窑煤矿8307综采工作面倾向长为140米，走向长为820米，煤层平均厚度为2.22.6米，工作面采用两巷布置，其中2307为皮带顺槽，掘宽4.5米、高3.0米；5307为回风顺槽，掘宽4.3米、高3.0米，巷道支护为锚杆锚索支护，巷道两帮采用金属网护帮，回采期间工作面采用“U”型通风，即2307进风，5307回风，工作面配风1000 m3/min。当抽放系统运行后必须配风到1200-1500m3/min。综采工作面配风和回风风流、上隅角、抽排风井进出口平均瓦斯浓度对

2、照情况见下表：配风量m3/min回风风流CH4 %上隅角CH4 %抽排风机入口CH4 %抽排风机出口CH4 %8800.92.31.81.310900.82.21.51.012000.732.241.30.94从相临8305工作面回采期间瓦斯和8307工作面试生产期间瓦斯涌出情况分析：根据推进速度每天推进速度最低为2.4m、最高推进速度8.4m，平均推进6m在开采期间，日均瓦斯涌出量7.4m3/min，推进速度较慢时为3 m3/min，最高时10.3m3/min，因此综采工作面必须限制产量，根据通风能力核定的产量进行生产，减少因为落煤过多导致的瓦斯的涌出量增加，推进速度应保持在6m/天以内。二

3、、掘进工作面：一般采用2*30kw风机供风，但当供风距离较大、掘进工作面通过瓦斯涌出异常特殊区域时，仍然出现回风风流临界超限状态。首先考虑更换为2*45kw风机供风，但受到全矿井风量的制约，可利用现在的抽放系统进行边掘边抽放，确保瓦斯治理效果。 二、现在青磁窑煤矿在瓦斯治理方面所采用的方法：1、在工作面尾部设风幛，同时安装抽排风机解决上隅角瓦斯超限问题。青磁窑煤矿利用此方法分别在11#层303盘区、7#层303盘区安全采出6个工作面，该方法虽然操作方便、简单易行，能解决上隅角瓦斯超限，但也存在许多问题，主要是：、工作面风幛维护困难，稍有不慎即有可能造成工作面上隅角瓦斯超限。、抽排风筒受巷道炸帮

4、煤的影响极难维护。、抽排风机一旦停运，直接影响工作面的安全生产。2、 进行瓦斯抽放：鉴于青磁窑煤矿在治理综采工作面上隅角瓦斯超限方法上存在的问题，在治理工作面上隅角瓦斯时，可采用采用工作面本煤层钻孔抽放为主、高位钻孔抽放、配合采空区埋管抽放、已封闭巷道抽放、边掘边抽、采前预测、抽等多种抽放方式相结合的立体抽放方式，达到瓦斯治理的效果，实现高瓦斯矿井转变为低瓦斯矿井的目的。1）、通过本煤层钻孔进行煤体采前瓦斯抽放和边采边抽： 一、抽放方法：青磁窑煤矿11#层煤层煤体裂隙较为发育，煤质相对松软，有利于煤体瓦斯抽放。本煤层抽放可以在进回风顺槽各布置一趟布置抽放管路，抽放管路通过3通连接，根据瓦斯抽放

5、效果可同时完成两趟管路的抽放或者根据情况，2趟管路轮流抽放。抽放完瓦斯的钻孔可作为后期煤体注水钻孔，可减小钻孔施工难度。二、钻孔抽放设计方案：在5307、2307顺槽巷内，平行与工作面方向每隔10米布置一钻孔，钻孔长度60米，钻孔距巷道底板不小于1.5米，孔径不小于50mm，抽放时每三个孔一组，封孔后三个孔通过支管与抽放主管连接，经过10寸主抽放管路进入瓦斯抽放泵后，直接排入11#层800回风巷。2）、采用高位钻孔和采空区埋管进行瓦斯抽放方法一、方法：工作面在开采期间，煤层随工作面的推进，在工作面的周围将形成一个采动压力场，采动压力场及其影响范围垂直方向上形成三个带，即冒落带、裂隙带和弯曲下沉

6、带，在水平方向上形成三个区即：煤壁影响支撑区、离层区和重新压实区，在这个采动压力场中形成的裂隙空间便成为瓦斯流动通道，如钻孔正好布置在裂隙带，则可通过钻孔负压加速瓦斯流动，使高位钻孔能够抽出瓦斯，高位钻孔抽出的主要是采空区瓦斯，这是高位钻孔能抽出高浓度瓦斯的主要原因(附图)。 高位钻孔还能实现超前抽放，即工作面距钻孔口还有一段距离时，能够抽出高浓度的瓦斯，这说明煤壁支撑区内煤层顶板已有裂隙成为瓦斯通道，这部分瓦斯显然是原释放的，随着采动影响，工作面煤壁受压形成瓦斯解吸，解吸的瓦斯又通过煤壁裂隙和顶板裂隙流入抽放钻孔，这也是高位钻孔能抽到高浓度瓦斯的原因。高位钻孔抽放上隅角瓦斯是在钻孔的后期，随

7、着钻孔的垂高变小到接近冒落带或进入冒落带时才出现，这里抽出的瓦斯浓度变小，不过只要钻场钻孔还能保留仍可发挥作用。因青磁窑煤矿综采工作面瓦斯超限仅局限于上隅角，而采空区埋管主要是抽放上隅角瓦斯，从上隅角瓦斯积聚的原因来看，如果将抽放管伸入采空区2040米进行抽放，可解决上隅角瓦斯积聚问题。 二、高位钻孔抽放的主要参数的确定：1、钻场布置钻场布置在5307回风巷内，靠工作面一侧沿煤层向顶板方向掘一小斜井至顶板后在岩顶板中施工钻场，钻场规格为3.0m3.0m2.0m(附图)。 2、抽放钻场间距的确定钻场间距主要依据钻场的能力和钻孔施工技术来确定，只要不影响正常抽、采、掘关系，一般应尽量加大钻场之间的

8、距离，根据青磁窑煤矿钻孔施工技术，钻孔长度只能施工30米，考虑到当工作面推进接近到钻场时，本钻场内的孔因为漏气等原因将不能继续进行抽放，所以下一钻场内施工的钻孔在长度上应与前一钻场进行搭接，搭接长度为10米，故青磁窑煤矿钻场间距定为20米。3、钻孔个数和钻孔长度的确定钻孔长度30米，钻孔个数4个。4、钻孔方位角和倾角的确定根据11#层303盘区煤层厚度分析，高位钻孔口距顶板10米时抽放效果最好，在青磁窑煤矿采空区裂隙带长度不能确定的情况下，高位孔终孔口距顶板距离初步确定为7.5米，高位孔倾角可根据公式：tg=7.5/30计算得出=14.5，按钻孔孔口间距5米计算，四个钻孔的方位角依次为(以平等

9、回风巷的钻孔为准线)tg=5/30、tg=10/30、tg=15/30，经计算可得：=9.6、=19.5、=30 (附图)3）、采空区（上隅角）插管抽放一、方法：上隅角插管瓦斯抽放是制造一个负压区，让周围瓦斯向负压区流动，然后通过排放管路，抽出工作面，负压区在什么地方最合适，顶板岩性不同，顶板的冒落程度不同，对负压区的选择都将有较大影响，本次设计是沿8307工作面5307回风巷向工作面尾部采空区敷设一趟8吋瓦斯管路，管路伸入老塘2040米，管端距底板1.2米以上。回采过程中，必须每20米提前预埋管路，交替前进，以保证老塘内埋管在2040米，在预埋管路伸入采空区5米后将抽放总管与预埋管相连，同时

10、用挡板将断开管堵严，采空区埋管主要抽放采空区瓦斯，主要解决采空区瓦斯向工作面涌出和上隅角瓦斯积聚的问题。回采过程中要加强上、下隅角的管理，减少向采空区漏风，且回采时，要定期观测采空区内的一氧化碳情况，定期取样化验，防止煤炭自燃(附图)。二、上隅角插管抽放的管理1）、所有参加上隅角插管抽放的工作人员必须掌握操作的作业标准，熟知瓦斯的基本知识，严格遵守规程，安全负责人负责现场安全把关。2）、撤装管路时回风巷瓦斯浓度不得超过1%，否则必须停工，采取措施处理瓦斯。3）、插管抽放时，插入上隅角的管路应为软管，可避免撞击，同时软管应阻燃防静电。4）、回风巷的抽放管路安装及拆除时应轻拿轻放，以免产生火花。避

11、免碰撞。5）、应在上隅角设挡风帘或挡风墙（粉煤灰或黄土等不燃材料），并调整插管的位置和深度，以保证抽放浓度较高。4）、对准备布置综采工作面的区域进行掘前本煤层的预抽放： 利用千米钻机在准备布置综采工作面的位置和煤层走向平行布置3-5个千米钻孔，安装抽放管路提前进行本煤层预抽放。 三、几种抽放方案的比较：本煤层钻孔抽放法：优点是可对煤体瓦斯直接抽放、减小煤体瓦斯含量，从而降低工作面回采期间的瓦斯涌出量，达到解决上隅角瓦斯超限的目的。缺点是钻孔施工量大，封孔难度较大，封孔质量直接影响瓦斯抽放效果。高位钻孔抽放：优点是可直接抽放采空区内积聚的瓦斯，同时还可通过改变采空区内外压力抑制采空区瓦斯向工作面

12、上隅角涌出的速度和数量，缺点是钻孔施工工程量较大，再者如果采空区顶板垮落高度小于7.5米，抽放效果不明显。采空区埋管抽放：优点是操作简单，可对上隅角瓦斯直接抽放，缺点是采空区内管路回撤困难，也很难保证抽放管路未端距底板的高度，影响抽放效果。四、封孔工艺：封孔采用聚氨酯封孔工艺，其优点：膨胀倍数高，凝固时间短，封孔效率高，收缩率小。封孔深度为5米。 五、瓦斯管路及监测系统的安装：管路用法兰盘加胶垫联结，吊挂在巷道距顶板20cm处，巷道拐弯处抽放瓦斯管路通过弯头连接，排放瓦斯管路引入11#层800回风巷。管路连接凹拐点设置放水器，定期放水，防止水蒸气凝结成水，聚积在凹拐点增大抽放阻力，影响抽放效果

13、。排放管出口处要悬设置栅栏、挂警戒牌。位置为上风侧管路出口外5米，下风侧管路出口外35米，移动式抽放泵站排到巷道内的瓦斯，必须在30米以内将其浓度稀释到规程允许的0.75%以内；监测传感器的位置在下风侧栅栏外5米以内，其断电浓度为0.75%，断电范围为：瓦斯抽放泵及800回风巷所有排水水泵电源；复电浓度为0.75%，两栅栏间禁止行人和任何作业；抽放泵站内设一台瓦斯传感器，报警点为0.5%，断电点为0.5%，断电范围为瓦斯抽放泵站内所有电气设备。必须安装在线监测系统，实现对抽放参数进行连续监测。六、供水系统瓦斯抽放供水采用地面静压水池，经净化过滤后，通过静压水管到达11#层303盘区，进入瓦斯抽

14、放泵站蓄水池为瓦斯抽放泵服务。七、供电、通讯系统由11#层303盘区1#电所提供电源，供电系统必须实现三专供电，移变二次侧电缆出口处加装一台KBZ400馈电开关，作为电缆干线的过流保护，进入瓦斯抽放泵，其后加一台照明综保(4KVA)，作为本瓦斯抽放泵站的照明电源，供电线路采用70mm2矿用橡套电缆。抽放泵站必须有直达矿调度室的电话一部。八、组织机构1、矿成立瓦斯抽放领导组组 长：总工程师副组长：通风区长、通风副总、机电副总成 员：通风部、生产部、安监部、供应科、机电部等有关单位负责人2、瓦斯抽放是一项较细致而又比较复杂的工作。为此矿应成立专业瓦斯抽放队，负责钻孔施工、敷设管路、密闭施工等日常工

15、程和日常瓦斯抽放参数测定工作。矿通风部成立瓦斯抽放队，设一名分管副部长和一名瓦斯抽放队队长负责日常管理工作，一名技术人员负责日常的技术工作。3、瓦斯抽放队配备5名泵站司机和15名管道连接工。泵站司机实行“三八”制，每班一名司机(电工在发现问题后随时下井)，24小时不间断进行瓦斯抽放，发现瓦斯抽放泵运转异常，随时停泵检修。泵站司机负责日常瓦斯抽放泵的启动和停运，并且每小时进行一次瓦斯抽放数据测定和记录；15名管道连接工负责对抽放泵和抽放管路进行检查、维护保养和管路连接，发现问题，立即处理，确保设备正常运转。九、图纸和技术资料的管理抽放瓦斯系统必须具备下列图纸和技术资料：一、图纸1、抽放瓦斯系统图

16、；2、泵站平面及管网（包括阀门、安全装备、检测仪表等）布置图；3、抽放钻场及钻孔布置图；4、泵站供电系统图。二、记录1、瓦斯抽放工程和钻孔施工记录；2、瓦斯抽放参数测定记录；3、抽放泵站值班记录。三、报表1、瓦斯抽放工程年、季、月、旬报表；2、瓦斯抽放量年、季、月、旬、日报表。四、台帐1、瓦斯抽放工程台帐；2、瓦斯抽放量台帐。五、报告1、矿井瓦斯抽放工程设计文件及交工报告；2、抽放效果总结与分析报告。十、管理与规章制度的建立一、管理制度抽放瓦斯矿井要建立以下规章制度：1、抽放瓦斯设备检修制度；2、抽放设备停、运联系制度；3、工程质量验收制度；4、抽放瓦斯基础参数定期检测制度；2、抽放瓦斯效果检

17、验制度。二、规章制度1、井下规章制度(1)凡进行瓦斯抽放的工作面，必须有设计说明书；(2)新采区（新工作面）移交前，必须按照规定完成敷设抽放管路的工作；(3)敷设抽放瓦斯管道的巷道，要经常排出积水，保证抽放管路不被水淹；(4)敷设抽放管路的巷道，必须经常维护，保证抽放管路不被砸压或严重漏气；(2)新安装的瓦斯抽放管路，要进行漏气试验；(6)要建立瓦斯抽放观测制度，井下各点的瓦斯浓度、抽放负压、抽放量每天测定1次，3天进行1次全面观测；(7)井下各观测点，要设立观测牌板。2、泵站规章制度(1)抽放瓦斯泵站有专人负责，定期按规定检查负压、正压、气量、浓度以及泵的运行状况等；(2)附属设备要经常检查

18、，发现问题及时处理，保证系统安全运行；(3)瓦斯检定器要按规定进行定期校验；(4)要注意瓦斯泵的日常维护与保养；(2)遵守瓦斯泵的操作规程及时发现泵的运行故障。3、常用记录和报表格式1）、瓦斯抽放工程和钻孔施工记录表，见表10-1；2）、瓦斯抽放参数测定记录表，见表10-2；3）、抽放泵站值班记录表，见表10-3；4）、瓦斯斯抽放量旬（月、季、年）报表，见表10-4。以上报表格式，可根据矿井的实际情况进行取舍和添加。表10-1 瓦斯抽放工程和钻孔施工记录表日期地点孔号孔径上班残尺班次岩性描述班进尺孔深本班残尺问题说明出勤人负责人表10-2 瓦斯抽放参数测定记录表 日期地点孔号浓度(%)负压(P

19、a)压差(Pa)温度()气压(Pa)混合量(m3/min)纯量(m3/min)标准量(m3/min)测定人备注表10-3 抽放瓦斯泵站值班记录 年 月 日 运行泵号： 号泵检查时间抽放瓦斯系统抽放瓦斯泵站备注浓度(%)负压(mmHg)孔板压差(mmH2o)流量(m3/min)泵轴温度()气压(Pa)瓦斯浓度(%)温度()表6-4 矿井瓦斯抽放量旬报表 序号地点负压(mmHg)浓度(%)温度()混合瓦斯量(m3/min)纯瓦斯量(m3/min)旬抽放量(Mm3)累计抽放时间(小时)备注最大最小平均本旬全矿总计（Mm3）全矿累计抽放量（Mm3）注：矿井瓦斯抽放量月、季、年报表格式与上表相同。 十一

20、、抽放泵操作程序、启动前的准备、存放时间过长(两年以上)，在启动前应更换泵轴承腔内的润滑脂，牌号为3#钙基脂或3#锂基脂。更换前用汽油将轴承腔清洗。、松开填料压盖，向填料腔挤入少许普通机油作润滑。、通过供水管路向泵内供水冲洗，用手转动转子，然后通过入水管的，重新启动时要灌水冲洗，以免内部生锈、结垢造成启动困难而烧毁电机。、检查电机部分是否安全正确。、检查电机的转动方向，使其符合压缩机的转向。、检查皮带罩是否得到可靠的固定。、泵站的启动、开启吸入闸阀及旁通闸阀，关闭排气闸阀(如果系统中的排出侧已有压力，为了防止气体倒流，在真空压缩机组形成期望排出压力值前，排气闸阀是关闭)；、开启进水闸阀供水，当

21、自动排水阀有水流出时关闭进水闸阀(当采用轴封内供水时，则没有轴封供水管路)；、启动电机，马上打开并调节进水闸阀，使真空压缩供水符合规定的流量要求。如果没有供水流量计，初步将工作水压力表及轴封供水压力表的读数调到与气水分离器的压力表读数一致；、调节气水分离器液封控制阀，使气水分离器的液位处于液位计的中间位置；、徐徐关小旁通闸阀，使气水分离器压力达到期望的操作压力；、重新调节进水闸阀，使压力表的读数比分离器压力表的读数高0.01MPa，真空压力表的读数与压力表的一致读数。、打开排气闸阀，关闭旁通阀，重新调节分离器的液位控制阀，保证液封，真空压缩机进入正常工作。运转过程中，要经常检查水环真空泵填料松

22、紧程度是否合适，以水滴连续流下为宜；检查孔板流量计U型管压差是否稳定；检查泵运转声音是否正常，泵是否振动；检查气水分离器水位是否稳定；检查排水温度是否正常，以不超过50为宜。、停机、开启旁通闸阀，关闭排气闸阀。、关闭供水阀门，然后马上关停电机。、打开排水阀门，放清积水，以防生锈或在冰冻的环境下冻裂泵体。十二、 抽放系统及抽放泵站安全措施1、瓦斯抽放系统安全管理井下移动泵站的安全管理措施如下：1）、抽放管路低洼处设有放水器；2）、泵站抽出的瓦斯排至回风道时，在抽放管路出口处必须设置栅栏、设置警戒牌，栅栏的位置，上风侧为管路出口外推10m，上下风侧栅栏间距不小于40m，同时在出口30m内瓦斯浓度必

23、须混合到规程规定的浓度，在栅栏区设警戒牌和监测装置，监测探头的位置在栅栏（下风侧栅栏）外2m以内；两栅栏之间禁止人员通行及任何作业,管路出口2m内须安装监测探头，并和矿井监测系统相联。如排出的瓦斯造成回风内瓦斯浓度超限，必须停止抽放；3）、泵前端安装过滤网(铁网或钢网)，过滤杂物，并设置排渣装置，保护抽放泵安全。过滤网及排渣装置布置见图12-1；瓦斯检查员对栅栏区的瓦斯浓度进行巡回检测，发现问题及时解决。2、 抽放泵站安全措施1、必须设有停水断电和环境瓦斯超限断电装置（泵自带，可与主系统相联）；2、移动泵站安装地点必须有专人看护；3、泵站周围环境的防爆措施：抽放泵站内环境瓦斯浓度不得超过0.2

24、%，机体附近0.3m瓦斯浓度不得超过1.0%，否则必须停泵，查明原因并处理；图12-1 过滤网及排渣装置布置示意图4、建立抽放设备检查制度。定期对抽放设备进行检查、维修，发现问题及时处理，并将有关情况及时向地面汇报；5、建立抽放设备停、运联系制度。未经有关部门和领导研究，任何人不得私自停开抽放设备，不得私自调整抽放系统的抽放负压；6、建立抽放参数定期检查制度。抽放系统各测点每三天必须进行一次全面观测，有条件的应每天测定一次，每次观测都要及时填写在抽放日报上；抽放管路的瓦斯浓度，瓦斯泵的正压、负压、流量、水温必须每隔1小时测定、记录一次，并建立记录台帐；7、建立泵站值班人员交接班制度；8、泵站设直通矿调度室电话，遇见特殊情况及时汇报。十三、存在问题和建议： 1、增加必要的抽放系统备用设备：如抽放泵体、电机等备件。2、建议地煤公司增加一套“千米钻机”，用于瓦斯抽放或者探放水作业。3、通过以上各种综合瓦斯治理措施，达到煤矿安全规程有关规定后可取缔抽排风机、上隅角风障的使用。