2017年度瓦斯治理技术方案及安全技术措施.pdf
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1、2017 年度班组安全活动计划 1 矿井瓦斯治理技术方案及安全技术措施 (2017 年度)矿井名称:新疆准南东煤矿 编制单位:安通部 编制日期:2017 年 2 月 15 2017 年度班组安全活动计划 2 措施名称:矿井瓦斯治理技术方案及安全技术措施 编 制 人:审 核 单 位 审 批 意 见 审 批 人 审批日期 生产技术科 机电科 调度室 机电副矿长 安全副矿长 生产副矿长 总工程师 2017 年度班组安全活动计划 3 审 批 记 录 2017 年度矿井瓦斯治理技术方案及安全技术措施 根据 2017 年度矿井采掘布局及实际,为保证矿井采掘工作面安全顺利生产,特编制 2017 年度矿井瓦斯
2、治理技术方案及安全技术措施。第一节 矿井概况 一、概况 新疆准南东煤矿位于乌苏市南东 50km 处,行政区划属乌苏市管辖。煤矿与 312 国道通过长 46km 的简易公路相连,自 312 国道向西 26km 可到奎屯市,向西 46km 可到乌苏市,向东 37km 可到沙湾县,外部交通条件较为便利。井田位于天山北麓山前低中山区,地形坡度 527,总体地势南高北低。海拔高程+1650m+1725m,相对高差 80160m。沟谷与山岭相间呈自北西向东、东南方向延伸。矿井采用主斜井、副斜井进风,斜风井回风(两进一回)的中央并列式通风,矿井斜风井主要通风机为抽出式,一用一备,主要通风机型号FBCDZNO
3、19 型主要通风机,额定功率 2110KW,电机型号 YBF2-315L2-8,转数 740r/min,风量 16004920m3/min,风压 2300600Pa,额定电压380660V。二、矿井瓦斯情况 2016 年瓦斯、二氧化碳鉴定成果,煤瓦斯绝对涌出量最大为:1.09m3/min。二氧化碳相对涌出量约为:1.1m3/t。三、煤层自燃倾向性、爆炸性 矿 长 2017 年度班组安全活动计划 4 经鉴定:A4 煤层具有爆炸性,为自燃煤层,自燃倾向性等级为类,自燃发火期 51 天;四、气象及地震 井田一带气候属中温带大陆性干旱气候。气温变化于-29.132.4,年平均气温3.44.3;68月为
4、夏季,其中7、8月间气温最高,年最高气温32.4;11月份至来年3月份为冬季,1月份气温最低,年最低气温-29.1。年最大降雨量554.5mm,年平均蒸发量为1411.91mm。最大降雪厚度0.3m。6月和9月多雨,常有雹、雨交加,引发山洪,冰雹直径可达0.52cm。9月底10月初开始降雪,次年3月底4月初消融。最大冻土深度11.2m。45月为多风期,风向西北,多为24级,最大可达七级。根据中国地震动参数区划图(GB183062001),该区地震动峰值加速度为0.30g,地震动反应谱特征周期为0.40s。地震基本烈度为度。第二章 矿井瓦斯治理技术方案及安全技术措施 根据矿井 2017 年生产规
5、划、安技改及采掘接替需要,2017 年计划掘进巷道为 E1141 准备工作面开切眼、二水平上部车场段、+1400m 进料联巷、+1420m 运输上山、+1150m 运输上山、+1400m煤仓、+1150m 井底水仓、+1150m井底水仓、+1150m 回风上山下段、W2241 首采面上顺槽与 W2241 首采面下顺槽。第一节 通风系统治理方案 一、矿井通风现状 矿井采用主斜井、副斜井进风,斜风井回风(两进一回)的中央并列式通风,矿井斜风井主要通风机为抽出式,一用一备,主要通风机型号FBCDZNO19 型,额定功率 2110KW,电机型号 YBF2-315L2-8,转数2017 年度班组安全活动
6、计划 5 740r/min,风量 16004920m3/min,风压 2300600Pa,额定电压 380660V。矿井严格执行煤矿安全规程有关通风系统的管理规定,建立了独立完整的通风系统,矿井按规定设置专用回风巷,采区进、回风巷贯穿整个采区,各用风地点风量均达到或超过设计要求,没有无风、微风、循环风现象。矿井现工作面(W1141 综放工作面),采用一源一汇的“U”通风,掘进工作面采用压入式通风。二、通风系统 矿井主要通风线路为:副斜井+1400m 井底车场+水仓联巷W1141 综放工作面运输顺槽W1141 综放工作面W1141 综放工作面回风顺槽回风上山主要通风机地面 副斜井+1400m井底
7、车场回风联巷回风上山E1141回风顺槽外段(局扇)E1141 回风顺槽掘进工作面进料联巷回风上山主要通风机地面。副斜井+1400m 井底车场+1400m 运输巷(局扇)E1141 运输顺槽掘进工作面回风联巷E1141 回风顺槽外段回风上山主要通风机地面。三、通风设施(一)井下通风设施布置 1主要进、回风巷之间的每个联络巷中,必须砌筑永久性风墙;需要使用的联络巷及风井安全出口,必须按设计安设两道连锁的正向风门和两道反向风门。+1520m 车场至少设置两道连锁的正向风门和两道反向风门。2采空区必须及时封闭。必须随采煤工作面的推进,逐个封闭通至采空区的联通巷道。工作面开采结束后,必须在所有与采区相通
8、的巷道中2017 年度班组安全活动计划 6 设置密闭墙,全部封闭采空区。3控制风流的风门、风墙、风窗等设施必须可靠。不应在倾斜运输巷中设置风门;如果必须设置风门,应安设自动门或设专人管理,并有防止矿车或风门碰撞人员以及矿车碰坏风门的安全措施。回风上山构筑一道永久调节窗,E1141 回风顺槽外段(通回风上山)构筑两道永久调节风门;(二)确保风流稳定 1.在各通风网路上,应按设计和需要安设风门、调节风窗和密闭等通风构筑物,并随生产的进度进行及时调节补充,风门设置闭锁装置。确保各用风地点的风量,风速符合煤矿安全规程的规定,确保风流稳定。2.及时清除巷道的杂物和障碍,尽量避免在主要进回风巷道内停放矿车
9、,堆放材料及其它物品,确保风流畅通。2017 年,对回风上山(下段)进行扩修,保证通风断面;3.E1141 运输顺槽、E1141 回风顺槽等掘进工作面均为独立通风。四、风量计算及分配(一)W1141 综放工作面 1.工作面概况 W1141 综放工作面井下位于 11 采区西部,南部与上区段 1493 水平采空区留设垂高 12 米的隔离煤柱,东部距离副井 900m。工作面地面位于副斜井筒以西,地表附近范围为山区,地表覆有少量植被,地面无建筑物及保护物。工作面所采为 A4 煤层,为中厚特厚煤层,煤层厚度为 2.65.71m,平均厚度为 3m;顶、底板均为粉砂质泥岩、粉砂岩,局部有高炭泥岩伪底;无夹矸
10、层,为较稳定煤层。W1141 综采工作面地质构造较为简单,煤(岩)层走向近东西,倾向由南向北倾斜,倾角 45,煤(岩)层趋势为南高北低。断裂、褶曲、裂2017 年度班组安全活动计划 7 隙等构造不发育;根据地质资料分析,煤层位于背斜的北翼、无断层穿过,对正常的回采工作无影响。2.本煤层邻近已采块段的瓦斯涌出量 根据邻近采区已采块段资料:A404 工作面标高+1493m,回采期间相对瓦斯涌出量 0.160.33m3/t,绝对瓦斯涌出量最大 0.41m3/min;A402 工作面煤层底板标高为+1523m,相对瓦斯涌出量 0.12mt0.3mt,绝对瓦斯涌出量最大 0.36m/min;3.瓦斯来源
11、分析 W1141 综放工作面井下位于 11 采区西部,南部与上区段 1493 水平采空区留设垂高 12 米的隔离煤柱,东部距离副井 900m。工作面地面位于副斜井筒以西,地表附近范围为山区,地表覆有少量植被,地面无建筑物及保护物。W1141 面在回采过程中,工作面瓦斯涌出主要有三个来源:一是工作面煤壁及落煤的瓦斯涌出;二是采空区瓦斯涌出;4.瓦斯涌出量预测 根据 AQ1018-2006矿井瓦斯涌出量预测方法规定,该面采用统计法核算瓦斯涌出量。工作面相对瓦斯涌出量与开采深度的关系可由公式(1-1)表示。2q0HH (1-1)式中:q工作面相对瓦斯涌出量,m3/min;H开采深度,m;0H瓦斯风化
12、带深度,m;0H=1H-(1q-2)相对瓦斯涌出量随开采深度的变化梯度,m/(m3t-1);2017 年度班组安全活动计划 8 根据 A404 工作面、A402 工作面标高差及相对瓦斯涌出量推算开采深度的瓦斯变化梯度 a,见公式 1-2。.1212q-qHH (1-2)式中:2H瓦斯带内 2 水平的开采深度,m;1H瓦斯带内 1 水平的开采深度,m;2q在2H深度开采时的相对瓦斯涌出量,m3/t;1q在1H深度开采时的相对瓦斯涌出量,m3/t;把相关数据带入公式 1-1、1-2 计算:该面回采期间相对瓦斯涌出量为:0.260.40 m3/t。根据该区域实测及统计法预测,W1141 工作面回采期
13、间相对瓦斯涌出量为 0.260.40 m3/t。按日产 1700 吨(该面计划日均产 1417 吨,富裕系数 1.2)计算。W1141综放工作面回采期间绝对瓦斯涌出量 0.30m/min0.48m/min。工作面回采期间瓦斯治理主要采取风排治理。工作面采用“U”型通风,地面副斜井+1400m 井底车场煤仓联巷W1141 运输顺槽W1141 综放工作面W1141 回风顺槽斜回风井地面 5.风量计算(1)按气象条件计算:Qcf=6070%vcfScfkchkcl(m3/min)式中 vcf采煤工作面的风速,m/s。W1141 进风流最高温度 15,按采煤工作面进风流的最高温度从表 1-1 中选取;
14、取1.0 m/s 2017 年度班组安全活动计划 9 Scf采煤工作面的平均有效断面积,按最大和最小控顶有效断面的平均值计算,m2;根据 ZFB500Q 支架参数最大有效断面 15.8m3,最小有效断面 10.8m3;kch采煤工作面采高调整系数,具体按表 1-2取值;kcl采煤工作面长度调整系数,具体按表 1-3 取值;70%有效通风断面系数;60单位换算产生的系数。Qcf=6070%1.013.31.21.0(m3/min)=670(m3/min)表 1-1 采煤工作面进风流气温与对应风速 采煤工作面进风流气温 采煤工作面风速(ms-1)20 1.0 2023 1.01.5 2326 1.
15、51.8 2628 1.82.5 2830 2.53.0 表 1-2 kch采煤工作面采高调整系数 采高m 2.0 2.02.5 2.5 及放顶煤工作面 系数(kch)1.0 1.1 1.2 表 1-3 kcl采煤工作面长度调整系数 采煤工作面长度m 系数(kcl)15 0.8 1580 0.80.9 80120 1.0 120150 1.1 2017 年度班组安全活动计划 10 150180 1.2 180 1.301.40(2)按照瓦斯涌出量计算:Qcf=100qcgkcg=1000.481.2=58(m3/min)式中 qcg采煤工作面回风巷风流中平均绝对瓦斯涌出量,m3/min。取 0
16、.48 m3/min kcg采煤工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数。通常机采面可取 1.21.6,取 1.2 100按采煤工作面回风流中瓦斯的浓度不应超过 1的换算系数。(3)按照二氧化碳涌出量计算:Qcf=67qcckcc=670.811.2=65(m3/min)式中 qcc采煤工作面回风巷风流中平均绝对二氧化碳涌出量,取 0.81m3/min;kcc采煤工作面二氧化碳涌出不均匀的备用风量系数。取 1.2 67按采煤工作面回风流中二氧化碳的浓度不应超过 1.5的换算系数。(4)按工作人员数量验算:Qcf4Ncf444176 m3/min 式中 Ncfi采煤工作面同时工作的最多人数;取 44
17、人 4每人需风量,m3/min。(5)按风速进行验算:验算最小风量:Qcf600.25Scb600.2511.06=166(m3/min)Scb=lcbhcf70%=6.592.670%=11.06(m2)验算最大风量:2017 年度班组安全活动计划 11 Qcf604.0Scs6047.56=1814(m3/min)Scs=lcshcf70%=5.991.670%=7.56(m2)式中 Scb采煤工作面最大控顶有效断面积,m2;lcb采煤工作面最大控顶距,m;取 6.59m hcf采煤工作面最采高,m;取 2.6 m hcf1采煤工作面最采高,m;取 1.6 m Scs采煤工作面最小控顶有效
18、断面积,m2;lcs采煤工作面最小控顶距,m;取 5.99m 0.25采煤工作面允许的最小风速,m/s;70%有效通风断面系数;4.0采煤工作面允许的最大风速,m/s;根据上述计算,W1141综放工作面回采期间配风应不低于670mmin。最大配风量不得超过1814mmin。6.监测监控 为切实做好该面的监测监控工作,由调度室在W1141综采面安设甲烷传感器,安设温度传感器,一氧化碳传感器及风速传感器。上隅角(T0)甲烷传感器安设在上隅角距充填带不大于 0.8m,距顶不大于 0.3 m,距巷道壁不小于 200mm,报警点为0.8%、断电点为1.3%、复电点为0.8%;断电范围为 W1141 工作
19、面及回风巷道中所有非本质安全型电器设备。工作面(T1)甲烷传感器安设在距工作面上出口 10m 内,距顶不大于300mm,距巷道壁不小于 200mm,报警点0.8%,断电点为1.3%,复电点为0.8%;断电范围为 W1141 工作面及回风巷道中所有非本质安全型电器设备。工作面回风(T2)甲烷传感安设在 W1141 回风顺槽距联巷口以西 10m15m,报警点0.8%、断电点0.8%,复电点为0.8%;断电范围均为工作面2017 年度班组安全活动计划 12 及回风巷中所有非本质安全型电器设备。一氧化碳、温度传感器安设在 W1141 工作面上出口 10m 以内,风速传感器安设在距联巷口以西 10m15
20、m,距顶不大于 300mm,距巷道壁不小于200mm,一氧化碳传感器报警值24PPM,温度传感的报警值30,风速报警值4m/s。(二)E1141回风顺槽 E1141 回风顺槽位于一采区东翼,东部和北部为未采动的实体煤,南部为采空区。E1141 综采工作面上顺槽开口位置位于 W1141 综采工作面专用回风巷迎头位置,向东翼掘进施工,设计方位角 632725。A4 煤层:为中厚特厚煤层,煤层厚度为 0.268.71m,平均厚度为5.13m;顶、底板均为粉砂质泥岩、粉砂岩,局部有高炭泥岩伪底;无夹矸层,为较稳定煤层。1.通风、瓦斯情况 通风系统:副斜井+1400m井底车场回风上山E1141回风顺槽(
21、局扇)E1141 回风顺槽掘进工作面进料联巷回风上山地面,局部通风机采用压入式供风,掘进巷道局部通风距离为 980m。瓦斯:根据邻近掘进巷道掘进期间瓦斯涌出量,最大绝对瓦斯涌出量0.070.35m3/min,该巷掘进期间绝对瓦斯涌出量取 0.070.35m3/min,瓦斯防治采用风排。2.风量计算(1)按工作面同时作业最多人数计算:Q1=4n=430=120m3/min 式中:4每人每分钟应供给的最低风量,m3/min;n掘进工作面同时工作的最多人数,取 30 人。(2)按瓦斯涌出量计算 Q2=QhKh/Cp=0.351.5/0.8%=66.63m3/min 式中:Qh掘进工作面的绝对瓦斯涌出
22、量,m3/min;预计掘进过程中瓦2017 年度班组安全活动计划 13 斯绝对涌出量:0.070.35m3/min。Kh工作面瓦斯涌出不均衡系数,k取1.5;Cp掘进工作面回风流瓦斯浓度不超过 0.8%,Cp 取 0.8%。(3)按照二氧化碳涌出量计算:Q 掘=67qhKh=670.301.5=30 m3/min 式中:Q掘掘进工作面迎头需风量,m3/min;qh掘进工作面回风巷风流中平均绝对二氧化碳涌出量,m3/min,取0.30m3/min;Kh掘进工作面二氧化碳涌出不均衡备用风量系数,取 1.5;67掘进工作面回风流中二氧化碳的浓度不能超过 1.5%的换算系数。(4)按风速进行验算:每个
23、半煤岩巷、煤巷掘进工作面的最小风量:Q掘15Smax=1510.92=164m3/min 按最高风速验算 每个岩巷、煤巷或半煤岩巷掘进工作面的最大风量:Q掘240Smin=24011.32=2717m3/min 式中:S掘掘进工作面巷道断面积。最大取 11.32 m2,最小取 10.92m2 根据瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、最低允许风速、最高允许风速、同时工作最多人数计算,掘进工作面需风量不得低于 164m3/min。(5)局部通风机选择 风筒有效风量率 按直径 800mm、供风长度 870m 计算 P效(1L800P100100)100(1-8702.6100)100 77.38 式中:P效
24、风筒有效风量率,L800800 风筒供风长度(m),风筒长度取 870m P100800 风筒风筒百 m 漏风率,2.6 柔性风筒百米漏风率表 通风距离(m)1000 P 100()10 3 2 2017 年度班组安全活动计划 14 局部通风机吸风量计算 根据风筒的有效风量率,计算局部通风机的吸风量 Q局吸Q掘/P效16477.38=212m3/min 式中 Q局吸局部通风机的吸风量,m3/min。Q掘掘进工作面风量,m3/min 局部通风机选择 根据局部通风机需要吸风量 Q 需吸,选用合适的局部通风机。局扇型号 局扇功率 KW 风量 m3/min 最 高 全 压 效率 比 A 声级Db(A)
25、FBDNO6.0 2*18.5 450-300 82 25 FBDNO6.0 2*22 580-250 82 25 FBDNO6.3 2*30 630-420 82 25 根 据 以 上 风 量 计 算 和 掘 进 期 间 瓦 斯 涌 出 量 情 况,选 用 二台FBDNO6.0/2*18.5KW 局扇供风,以确保一台使用,一台备用。根据风量及通风距离(约 870m),选择使用800mm 的风筒,风筒必须是胶质阻燃抗静电型风筒。(6)局扇前风量校核 Q掘需=Q局吸+15S=350+158.39=476m3/min Q掘需-掘进巷道局扇前全风压需要风量,m3/min Q局吸-风机吸风量,取 35
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