集中运输上山瓦斯抽放设计.doc

16122集中运输上山瓦斯抽放设计第一章地质、水文、瓦斯储量第一节煤层地质概况一、巷道范围16122集中运输巷上部为15123回风巷和15122运输巷，南侧为风井留设的井筒保护煤柱。位于焦煤井中央采区6#煤层风井以北，水平标高+1685米+1740米，地面标高+1850米+1820米。巷道倾向长376米。二、工作面煤层地质与赋存16122集中运输巷位于焦煤井井田中部，6#煤层为单斜构造，赋存条件比较稳定，巷道施工范围内煤层厚度、倾角变化有规律，施工期间无断层、褶邹地质构造带的影响。6#煤层特征表：顶板名称 岩石名称 厚度 岩性老顶 细砂岩 8.25 深灰色细砂岩直接顶 含砾粗砂岩 3.53 浅褐色、含砾伪顶 无 直接底 粉砂岩 4.27 黑灰色、易碎、节理发育老底 细砂岩 12.2 灰褐色、层节理发育三、煤质1、物理性质：（1）、宏观特征：呈黑色，条痕棕黑色，玻璃光泽至强玻璃光泽，容重1.311.42，硬度23级。断层附近的煤层，由于受挤压多呈页片状。原煤易碎，025mm的混末煤较多，块煤较少。 煤岩类型以光亮型、半光亮型为主，半暗型、暗淡型较少，呈均一状、条带状构。（2）、微观特征：在显微镜下观察各层显微类型基本一致，多为亮煤类，显微结构多为均匀状。 煤岩组分：有机质一般以凝胶化物质为主，占7298.1，丝炭化物质在6.5以下。无机质一般占2.425.5，以粘土类为主。 2、煤的化学性质：（1）、变质程度；属中变质炼焦煤，各煤层由东向西变质程度增高。（2）、挥发份（Vr）：随变质程度的增高由东向西，由浅而深逐渐降低。（3）、胶质层（y）：向西、深部及底板方向y值逐渐降低，牌号升高。四、瓦斯、煤层和煤的自燃性1、瓦斯根据矿井瓦斯鉴定结果，矿井瓦斯等级为低级，绝对瓦斯涌出量0.665m3/min，相对瓦斯涌出量8.87m3/min；绝对二氧化碳涌出量0.773m3/min。根据16122工作面掘进期间曾多次出现瓦斯异常现象，主要表现为炮眼内瓦斯压力过大，有瓦斯喷出的“咝咝”声，水沟中有气体溢出气泡。短时间停风，极易造成工作面瓦斯浓度超限。本掘进工作面划分为低瓦斯矿井的瓦斯异常区。2、煤尘 依据地质报告提供资料，煤尘爆炸指数（Vr）一般在54.9左右，扑灭火焰的最低岩粉量在2575之间，井田内各煤层的煤尘均具爆炸性。 3、煤的自燃依据地质报告提供资料，井田各煤层浅部风氧化带内，燃点温度306325，自燃指数（T）3339.5，煤层有自燃发火倾向。风氧化带以下煤层燃点温度381402，自燃指数（T）914，煤层不易自燃。五、工作面通风矿井通风方法为机械抽出式，选用2台FBDCZNo19/185*2型煤矿地面用防爆抽出式对旋轴流通风机（一台备用、一台使用），风量42.590.5 m3/S，风压11663417Pa，采用变频器调节井下供风量。工作面选用2BKJ6.0/322对旋式局扇型局部通风机，可满足掘进工作面的风量要求，并符合有关规定。为保证迎头正常供风的需要，选择双风和双电源方式供风。第二章 瓦斯抽放方法设计一、抽放方法选择（一）巷道瓦斯抽放根据16122集中运输上山瓦斯时常超限的现象，需要对巷道瓦斯进行抽放，抽放方法：在掘进好的运输上山两帮每隔50米做一个瓦斯抽放硐室，硐室要求能放得下钻机（长3米、宽3米、高2.5米）；钻机在硐室内，延煤层倾向，水平转角6打一深孔，深孔长度80米,；在偏转12延煤层倾角打一深孔，深孔长度80米；对巷道两侧煤壁进行瓦斯抽放。二）瓦斯抽放管路布置二、瓦斯抽放管路的敷设1、敷设管路：根据瓦斯抽放点布置情况，将移动式瓦斯抽放泵站安设在井底车场，采用100mmPE管做瓦斯抽放管路，铺设在16122排水联络巷至16122集中运输上山；另铺设一趟100mmPE管从移动式瓦斯抽放泵站至风井作为瓦斯排放管路，将抽放的瓦斯通过排放管路排放至风井再排放至地面。2、汇总管路低洼处要设置放水器；3、巷道转弯时，要加设弯头，弯度要与巷道一致；4、管路敷设好后，要进行试漏气试验，一般用“U”型压力计。一边试一边堵漏气点，这样压力逐渐上升。漏气量应小于3m3/1000m。 三、瓦斯抽放泵站的选型及打钻工艺1、根据掘进工作面局部瓦斯涌出量异常的特点，选用BJW15YJ型煤矿井下移动式瓦斯抽放泵站。该装备具有移动、安装方便、体积小、成本低、效率高等特点。同时具有管道瓦斯检测、工作环境瓦斯检测、超限报警断电、停水断电、恒水位控制、流量测定等功能。能够适于井下各种抽放瓦斯方法。2、钻机根据对巷道瓦斯抽放需要，使用ZY-650型液压钻机能满足瓦斯抽放的一般要求：a、电机及附属电器必须防爆；b、钻机体积小、轻便或解体方便，适宜于井下巷道狭窄空间，便于搬迁；c、钻机应能打任意角度（水平、上向、下向）的钻孔；d、在煤与瓦斯突出煤层打钻孔，一般选用全液压或风动钻孔。根据5#煤层运输巷特点，钻机选用本设计建议采用重庆生产的ZY-650型液压钻机。钻进深度为150m，钻孔倾角-90- +90，钻杆直径42mm。且还可作为探矿、探水等用途使用。3、钻杆采用42mm直径钻杆，要求抗裂强度为5565kg/mm，延展率不小于12的无缝钢管制成。4、钻头根据焦煤分公司煤岩特点，5#煤层内有夹矸，选用直径85mm金铄钻头。四、封孔及连接1、封孔方法采用水泥沙浆封孔，即用400号以上的硅酸盐水泥、砂子与水混合搅拌而成。砂子颗粒直径为0.151.5mm，水泥与砂子的质量比为1：2.5。封孔长度为6 m，使用专用封孔机封孔，沙浆封满眼口，确保封孔质量。1压力表；2木楔；3测压管；4煤层；5水泥浆；6注浆管；7注浆泵图2 注浆封孔测压封孔示意图 图3 钻孔木楔加工示意图 2、钻孔与管路的连接水泥沙浆需经24小时凝固后才可与抽放瓦斯管连接。钻孔与抽放瓦斯管连接方式是108法兰上焊50管倒叭丝，用80钢丝管连接。每100m支管路上设置孔板流量计、观测嘴、阀门及219管道放水器，管道放水器下面接专用放水器（见附图）。封孔装置与抽放管路之间用钢丝管连接，用3mm的扃铁做的卡环紧固牢，便于连接装置的拆装。 防水器示意图3、打钻工艺要求因16122运输巷水压0.9MPa，而打钻需要3-5 MPa压力，给打钻工作造成很大困难。打钻时，必须等返水下来后，才能继续往前，不得操之过急。否则，就会堵塞钻头出水眼，钻孔不出渣，卡钻，退不了钻，而造成丢失钻头和钻杆。五、瓦斯抽放管路选择1、瓦斯抽放管管径计算抽放瓦斯管路经济管径采用下列计算公式：D=0.1457(Q/V)1/2式中：D-瓦斯管内径，m；Q-瓦斯流量，1.96m3/min；V-瓦斯在管路中的平均流速，m/s，一般取515m/s。所以D=0.1457(Q/V)1/20.1457（1.96/5）1/291mm所以选择管径为108 mm。2、管材选择瓦斯抽放管材的选择，必须考虑运输、安装和使用的便利性，同时必须考虑其强度高，耐腐蚀，抗静电，防阻燃，所以选择管径为100 mmPE管。3、管路接头（1）瓦斯管路的连接装置，包括弯管、三通、放水器、孔板流量计和钢丝管等。（2）阀门在瓦斯主、干管、钻孔连接装置以及认为需要的地点，都必须设置阀门。选用长沙阀门厂生产的DX型金属硬密封蝶阀。4、测压嘴测压嘴长度为50mm，直径为10 mm，平时用细胶管套紧，确保与管外空气隔绝。5、计量装置采用标准孔板流量计（PKL系列）来测定管路瓦斯流量。孔板流量计安装在汇总管到支管路之间。要求：a、孔板与管道同心，端面与管道轴线垂直，偏心度12；开孔的圆筒一侧为进气端面，开孔的圆锥一侧为出气端面；b、孔板前后要求5m的直线段；c、孔板前后长度为2D的一段管道内壁上，不得有焊缝和其它突出物；d、孔板前后D处和孔板后1/2D处预先焊接两个测压嘴，直径0.03D。第三章 劳动组织工 序工 种班次合 计 备注白 班中 班夜 班1班长1113 2钻机司机66618两台钻3检修工3339 4巡回记录员1113 5合计人数11111133 瓦斯抽放作业人员第四章 钻孔施工注意事项及安全措施一、钻机施工的安全技术措施钻机到位后，对钻场顶板，煤帮要勘察清楚，确实没有问题，然后安装固定，一般要打46根临时支柱支护，按设计要求的钻孔方位角和倾角确定钻孔开口位置和角度，根据钻孔的用途和封孔方法采用相应的施工程序和工艺。一般抽放孔采用全面钻进，先钻孔后封孔。在施工期间需要注意的事项：1、钻孔施工防止瓦斯涌出事故 (1)钻机配备的电机必须是防爆型； (2)配备瓦斯检定器及警报器，定期检查瓦斯浓度，一旦瓦斯超限，必须立即停钻处理； (3)钻场内使用的敲击工具必须用铜制造； (4)如果钻孔施工中瓦斯太大，用常规办法无法解决，可采用边钻进边抽放瓦斯的办法；2防止煤与瓦斯突出事故 (1)在突出危险煤层打钻孔时，钻探工人必须经过专门培训，掌握煤与瓦斯突出预兆，熟悉避灾路线和待避地点，并随身携带自救器； (2)钻机与孔口之间应设置挡板或挡拦，以保护钻工不致被突出的煤、岩粉打伤；3.防止机械伤人事故(1)钻工必须衣着整齐利索，以免被机械绞伤；(2)钻机转动部件的防护装置及保护外罩必须完整无缺；(3)开动钻机前应做好准备工作，分工要明确，操纵钻机应动作协调，达到准确无误。二、钻机施工常见的故障1塌孔主要是两个原因，一是由于钻孔穿过松软易碎煤层、地质构造带、裂隙发育的煤岩层容易塌孔；另一个是施工工艺过程中钻杆弯曲，旋转后发生剧烈震动引起塌孔。2.卡钻造成卡钻的原因很多，主要有冲洗液量小，钻具不符合要求，稳定性差，煤岩层松软，易塌孔掉块；停钻或交接班时未及时后退钻杆，钻孔瓦斯大等原因易造成卡钻。3断杆主要由钻进过程中卡钻造成的钻具阻力过高，旋转扭矩突然上升，或者卡钻后强拔硬顶都有可能造成钻杆折断。钻杆折断后，必须使用公锥或母锥捞取。4钻头脱落主要原因是钻头与钻杆接头螺纹磨损严重，钻机开动后突然倒转都可能引起钻头脱落。5钻杆脱落钻杆接头螺纹磨损严重，钻机钻进时突然倒转，或卡钻后倒转钻机等原因引起钻杆脱落。防止和及时处理钻孔施工故障，是矿井抽放瓦斯衔接工程的重要保障，一定要引起足够的重视。钻机工是一个熟练工种，必须具备相当的经验，打钻过程中要严格遵守操作规程，正确掌握给进速度、正确控制给进压力、适当调