首采综采面瓦斯抽放设计.doc

安徽理工大学毕业设计专题部分淮南潘北矿首采综采面瓦斯抽放设计宣加文二零零六年二月二十日前 言在一些高瓦斯矿井，例如淮南潘北矿等，这些矿井瓦斯涌出量很大，单用一般的通风设施是无法把瓦斯控制在允许范围内的，就必须采取瓦斯抽放措施，即通过打钻孔，利用钻孔、管道和真空泵将煤层或者采空区内的瓦斯抽到地面，有效地解决回采区瓦斯浓度超限问题。衡量一个瓦斯矿井是否有必要抽放，可以根据以下几点：对于生产矿井，由于矿井的通风能力已经确定，所以矿井瓦斯涌出量超过通风能稀释瓦斯量时，即应该考虑用抽放瓦斯；对于新建矿井，当采煤工作面瓦斯涌出量5立方米每分钟，掘进工作面瓦斯涌出量3立方米每分钟，采用通风方式解决瓦斯问题不合理时，应该抽放瓦斯（规程第150条）；对于全矿井，一般认为绝对瓦斯量大于30立方米/分时，或者相对瓦斯涌出量大于1525立方米/吨时应该抽放瓦斯。本专题部分针对瓦斯抽放问题对淮南潘北矿进行了全面的考察并对其综采面进行瓦斯抽放设计，由于时间仓促设计难免出现很对纰漏之处还请各位老师及同学批评指正，谢谢。淮南潘北矿首采综采面瓦斯抽放设计一、 工作面概况本综采面是东一采区13-1煤一水平东翼第1条带。该面位于东一采区上山以东。该面13-1煤厚3.05.0m，均厚3.7m，煤层以块状、暗煤为主，局部煤层下部含一层泥岩夹矸，厚约0.1m，该面煤层全上呈单斜状，煤（岩）层产状1652151028。该面直接顶由砂质泥岩或粉细砂岩、泥岩组成的顶板，强度低，易冒落，均厚6.0m；老顶为砂质泥岩，厚4.38.0m，均厚6.4m。该面瓦斯含量为3.55.0 m3/T.燃。预计实际回采落煤过程中最大绝对瓦斯涌出量达到9.8 m3/min，远大于5 m3/min。根据煤矿安全规程必须实行“边抽边采”瓦斯治理方针。特编制本抽放设计，待会审后，认真贯彻执行。二、 采煤方法： 该面采用沿走向后退式采煤方法，综合机械化回采工艺，全部冒落法管理顶板。三、 通风状况： 采用U型通风方式，工作面设计风量为1400 m3/min。四、 瓦斯抽放设计： （一）、瓦斯抽放的必要性 根据工作面的瓦斯涌出量预测结果，正常回采时工作面的绝对瓦斯涌出量为9.8 m3/min，工作面设计风量为1400立方米m3/min，则工作面的风排瓦斯能力为q=Q0.8/100k q风排瓦斯量m3/min k瓦斯涌出不均衡系数取1.5则：q=14000.8/1000.5=7.5（m3/min） 因此风排瓦斯量为7.5 m3/min，剩余的2.3 m3/min瓦斯必须采取抽排，根据淮南矿区综采面治理瓦斯的成功经验，将在该面采用风排、抽排并举的综合治理方法。（二）、抽放方法选择1、 抽放类型：因本煤层瓦斯是该面瓦斯涌出的主要来源，故应须用本煤层瓦斯抽放。2、 根据瓦斯涌出来源分析，本煤层瓦斯涌出一部分采用风排，另外在回采时，邻近层及围岩部分瓦斯进入采空区，宜采用顶板走向钻孔，老塘埋管等抽放方法来拦截这部分的瓦斯，减少其涌入工作面的瓦斯量。（三）、顶板走向钻孔设计1、 钻场布置：工作面轨道顺槽侧共布置22个钻场，根据现场掘进过程中的地质状况，钻场间距为5090米。钻场规格为宽高深=4.6米2.6米4.0米，采用锚索网支护。钻场沿11-2煤层底板掘进，采用风帐导风进行通风。2、 顶板走向钻孔布置：每一个钻场内向工作面方向施工5个钻孔，钻孔终孔平间距控制在从上出口向下2050米的范围内，离顶板高度控制在1545米，开孔相邻钻孔间距不小于500mm，离钻场底板不低于1.2米。第一个钻场设计孔深7590米，后面钻场钻孔与前面钻场钻孔压茬不低于30米，开孔用岩芯管施工510米，换复合片钻头带导向管一直施工到孔底。为了提高抽放效果，在两个钻场之间每隔810米施工一个顶板走向边孔，边孔垂高控制在距13-1煤层顶板40米左右，距工作面上出口向下4050米区域，具体设计参数待钻孔抽放考察后再确定。（四）老塘埋管抽放设计 随着回采工作面的移动，上、下风巷充填不实，造成漏风，大量瓦斯积存于回风巷老塘空间，随着风流涌入工作面，易造成上隅角瓦斯积聚、超限，影响生产，即拟采用瓦斯抽放技术方案为后退式风巷预埋管法抽放采空区瓦斯，随回采工作面的向前推进，将抽放管预埋在采空区的上风巷位置，预埋管管径为钢管，抽放管口距工作面的距离在3m左右时投入抽放，抽放管口间距定为30m，为了减少采空区漏风和提高抽放效果，在采空区上下两巷必须进行填充并挂风障。为了提高抽放效果，预埋做到防水、防渣堵塞、防爆、防砸，抽放管口用木垛保护，应能处于可靠工作状态，并采用闸阀加以控制。（五）封孔方法 每施工完一个顶板走向钻孔立即进行封孔，封孔方法采用聚胺脂封孔。封孔工艺为采用钢管3根6米，孔内前端2m打上花眼，每根管两端加工成丝扣，然后用短线联结。在钢管上扎好再生布，然后将适量的聚胺脂黑白各一半倒入再生布呢充分搅和。在未发酵前一同送入孔内，等聚胺脂发酵后，钻孔即封密严实，再用软管与抽放干管进行合茬连接。在钻孔过软岩或破碎带时，钻孔内必须下套管进行护孔。(六)瓦斯抽放工艺参数1、 抽放瓦斯管管径计算根据工作面的瓦斯涌出量预计，该工作面回采需要抽放的纯瓦斯量达2.3m3/min。因此根据抽放量要求计算抽放管路直径。（1） 抽放管路直径计算预计，该工作面回采是需要抽放的纯瓦斯量达2.3m3/min，顶班走向钻孔抽放量和老塘埋管抽放瓦斯浓度预计20左右，按20进行计算，则瓦斯抽放管中最大混合量为11.5m3/min按公式d0.1457,算出管径达16.mmm。d0.1457式中：d为抽放管径（m）Q为瓦斯管中混合量11.5m3/minV为管内流速，一般为515m/s取10m/s因此，d0.14570.156（m）156mmm6.2寸根据现场时机，为减少沿程阻力，瓦斯管径可选8寸无缝钢管作为抽放管。（2） 抽放管路的连接每个钻孔封孔完毕后，用双股8号铁丝将2.5钢丝软管与钻孔口的无缝钢管扎牢，然后将2.5钢丝软管与抽放管路的气包头合茬。2、 瓦斯泵流量确定该面瓦斯抽放主要以井下以东泵进行抽放，在以东泵停抽期间可切换到永久系统。（1） 永久泵型号2BE1505一台，其额定流量119136m3/min，在目前管网条件下，平均抽放流量达7080 m3/min，两台2BE2355其额定流量3060 m3/min，并联后在目前管网条件下 抽放流量达6070 m3/min，地面抽放泵流量能满足工作面的抽放要求。（2） 永久抽放管路阻力计算瓦斯管路阻力包括沿程阻力和局部阻力，沿程阻力用公式H1沿程阻力（pa）L管路长度（m）混合气体对空气密度比1-0.446cQC混合抽放亮（m3/h）K系数取0.62d抽放管内径（cm）而阻力H=H1+H2+H3H2为局部阻力取沿程阻力15即H20.15 H1H3为孔口负压一般为13kpaH永久11.3+0.1511.3+1326.0kpa一次要求永久抽放系统在西二五号岔负压必须大于26kpa。时机永久抽放系统正常运转时，在该点的抽放负压为30kpa，满足抽放的要求。（3） 移动瓦斯本光溜两计算公式式中瓦斯泵流量m3/minQ瓦斯抽放混合量m3/minC瓦斯抽放浓度（20）g瓦斯泵机械效率g0.80K流量备用系数取1.2所以1.22.5/0.80.218.8m3/min因此选用BE1253型抽放泵，互为备用。（4） 移动抽放管路阻力计算沿程阻力用公式计算式中：H1沿程阻力（pa）L管路长度（m）混合气体对空气密度比1-0.446cQC混合抽放亮（m3/h）K系数取0.62d抽放管内径（cm）而阻力H=H1+H2+H3H2为局部阻力取沿程阻力15即H20.15 H1H3为孔口负压一般为13kpaH移动13.0+0.1513.0+1328.0kpa3、 瓦斯泵选型 工作面一趟8管路抽顶板走向钻孔和老塘瓦斯采用移动泵，根据上述瓦斯泵流量，压力计算结果，因此选用一台2BE1253水环式真空泵型号，其额定流量为40m3/min，额定工作负压4060kpa，能满足抽放需要。4、 瓦斯泵站位置移动抽放泵站设在东一装载机硐室后侧，其排气端安设在东一11-2煤回风上山。5、 瓦斯抽放参数检测钻孔及管路中瓦斯流量、压力由安装在管路上的流量计压力表读出。瓦斯泵流量采用孔板流量计测定压差进行计算，压差采用U型压差计测量，出口混合气体的CH4浓度用100%光学瓦斯机从孔板流量计孔口测量。监控工区必须在永久抽放管路上安装瓦斯抽放四项参数监测装置。并和矿井监控系统连网，便于监视瓦斯抽放情况。6、 瓦斯抽放管路的附设装置（1）、阀门 瓦斯抽放管路和钻场内每个钻孔的连接处均安设阀门，以调节各钻孔抽放流量、抽放负压等。另在抽放管路干管上每隔300米安设一同直径的闸阀，便于管路进行放水或测试单孔瓦斯浓度。（2）、排渣器在该工作面轨顺外口瓦斯管上安设一个排渣器，将管路中抽出的杂物、水、沉淀在排渣器内，便于排出。（3）、安装工区在每个钻场口的抽放管路上安设一个6头气包，同时沿途抽放管路每30m设一个4头气包。（4）、放水器安装工区必须在该工作面轨顺抽放管路的每一低洼处或过龙门的进气端设置一个放水三通，抽排区安装自制的放水器。（5）、计量装置在管路靠轨顺收作线以外的瓦斯管中安装孔板流量计，孔板流量计处必须设置同直径的旁通管。同时在每个钻孔合茬的管子上装一1拔哨，以便于对每个钻孔进行计量考查。7、 抽放系统管理措施及要求（1）、顶板走向钻孔施工安全技术措施由抽排区另行编制。（2）、瓦斯抽放管路必须靠帮吊挂整齐、牢固，且严密不漏气。（3）、瓦斯抽放管路必须铺设在工作面轨道顺槽上帮，管路与工作面顺槽的电缆必须及其它电气设备分开铺设，不得与带电物体接触。（4）、各单位在上风巷打运设备、物料等时，应注意保护好瓦斯管，严禁随意破坏或碰撞管路。抽放管路一旦被破坏，责任单位立即汇报调度所，调度所立即安排抽排区及安装工区进行处理。（5）、通风区应在各个钻场内设有瓦斯检查记录牌板，对进行钻孔施工的钻场，每班至少检查瓦斯等有害气体不少于三遍，对不施工的钻场每班检查不少于一次。通风区在钻场内挂好风障，风量满足要求，测气员检查发现瓦斯超过规定应立即汇报并采取措施处理，同时抽排区每施工完一个钻孔应立即封孔合茬抽放，以防止钻孔的瓦斯溢出，造成钻场及巷道内瓦斯集聚事故。（6）、监控工区必须在施工的每个钻场内安设一个甲烷传感器，当瓦斯浓度达到0.8%时，必须立即切断钻场内及工作面、工作面回风巷内所有电气设备电源。甲烷传感器必须每周用标准气样进行标校，保证其敏感可靠。（7）、抽排区在钻场内施工钻孔时，钻工班长必须携带便携式瓦斯检报警仪，经常检查施工地点瓦斯浓度。当瓦斯浓度达到0.8%时，必须立即停止钻进，汇报调度所及抽排区。由调度所通知通风区及抽排区进行处理。（8）、调度所应在施工地点安设一部直通矿调度所的电话。（9）、监控工区必须在移动泵排气端下风侧栅栏外5米处设置一个甲烷传感器，当瓦斯浓度达到1.0%时，监控机房值班人员必须立即汇报调度所、通风副总及总工程师。（10）、通风区必须在移动泵排气下端下风侧30米，上风侧5米处分别另设置栅栏，揭示警标，严禁人员入内。并确保该巷道内的风量不低于1000。（11）、移动泵排气端前、后50米内巷道必须支护良好，并必须切断所有轨道、管路、电缆及电气设备。并严禁任何作业。监控人员标校甲烷传感器及其他人员进入栅栏内，必须由瓦斯检查工陪同，严禁单人进入栅栏内。（12）、抽排区必须在移动抽排泵排气端设置扩散器，并在扩散器上覆盖皮带机进行保护。（13）、抽排区必须每班安排移动抽排