7210工作面瓦斯治理.doc

一、瓦斯治理巷道工程设计（一）设计依据7210工作面煤层底板标高为-582.0-694.0，掘进期间采用顺层钻孔递进掩护掘进，先沿空送巷施工7210风巷，然后在风巷内施工顺层钻孔预抽煤层瓦斯，消除局部回采区域的突出危险性，再施工腰巷，递进式掩护整个工作面的安全掘进。煤巷掘进及回采期间，严格执行突出危险性循环预测，依据预测结果采取针对性措施。工作面最大瓦斯含量约7.0m3/t，预计工作面回采期间相对瓦斯涌出量约为6.32m3/t。（二）瓦斯治理方案7210工作面瓦斯来源主要为本煤层和邻近煤层.即Q=Q本+Q邻Q本=klkzk3k4k5(M/m)(X0-XC)Q邻=k6i (Mi/m)(X0-XC)式中：Q一回采工作面相对瓦斯涌出量(m3/t); Q本一本煤层相对瓦斯涌出量(m3/t); Q邻邻近煤层相对瓦斯涌出量(m3/t);K1围岩瓦斯涌出系数,全部垮落法取值=1.2;k2工作面残煤瓦斯涌出系数,取值=1/工作面回采率;k3掘进工作面预排瓦斯影响系数,取值=(L-xb)/L,式中：L为工作面长度,b为巷道宽度,x为预排系数,x=34； k4不同通风方式的瓦斯涌出系数,U型通风取值=1.0,Y型通风取值=1.31.5; K5本煤层抽采瓦斯影响系数,取值=1.11.5:K6邻近煤层抽采瓦斯综合影响系数,取值=1.21.M、m本煤层的煤层厚度与回采高度(m);残存瓦斯含量与原始瓦斯含量换算关系XC 本煤层残存瓦斯含量(m3/t);X0 本煤层原始瓦斯含量(m3/t);XC=0.15X0(m3/t) , (一般)。i第i上邻近煤层或第i下邻近煤层的瓦斯排放率(%), 一般i85%。Mi第i邻近煤层的煤层厚度(m);X0i、XCi 第i邻近煤层的原始、残存瓦斯含量(m3/t),一般其中，XC按纯煤的残存瓦斯含量取4.9m3/t.r,由上式计算得：Q本=1.21.050.91.01.31.02.11.3 =4.02m3/t(考虑不均衡系数1.3)Q邻=1.20.80.83.0=2.3 m3/t因此，7210工作面回采期间相对瓦斯涌出量为：Q=Q本+Q邻=6.32m3/t7210工作面掘进期间采用顺层钻孔预抽煤层瓦斯，回采期间采用顺层钻孔、高位钻孔及上隅角埋管的抽放方式进行煤层及采空区瓦斯抽放，以解决工作面及上隅角的瓦斯问题。（三）巷道工程设计1、顺层钻孔抽放钻孔设计：7210风巷及腰巷内每隔5米布置一个钻孔，设计孔深65米，孔径94mm，封孔不低于10米。施工方案先施工风巷顺层钻孔掩护#腰巷施工，再施工#腰巷顺层钻孔掩护#腰巷施工，最后施工#腰巷顺层钻孔掩护机巷施工，钻孔控制到被掩护巷道轮廓线外15米。2、高位钻孔抽放钻场设计：巷道自风巷底板30起坡后进入顶板变平，然后施工4m平台。钻场规格为3.5m2.6m（宽高），钻场底板破7煤顶板1.6m，钻场间距为80m。钻孔设计：每个钻场共布置12个钻孔，分三排布置，每排4个，同时抽放本煤层冒落、裂隙带及临近层卸压瓦斯，钻孔开孔间距500mm，钻径94150mm，钻孔长度约120m，钻孔压茬不低于40m，钻孔终孔距风巷水平距离为1540m。二、瓦斯抽放系统设计（一）抽放系统的设备与设施利用井下移动抽放系统实施瓦斯抽放。在风巷内布置2趟管路，一趟抽高位钻孔及顺层钻孔，一趟抽老塘埋管瓦斯。抽放管径计算根据728工作面抽放经验，抽放管路中的瓦斯平均流速取V=10m/s，D = 0.1457(Q/V)1/2 式中：D 抽放管路内径，m；Q 混合瓦斯流量，m3/min；V 瓦斯管内的瓦斯平均流速，取10m/s。高位及顺层钻孔抽放5.0m3/min，浓度按22%计算；老塘抽放1.0 m3/min，抽放浓度按8计算，经计算得D高、顺=0.220m，D埋=0.163m依据合适的钢管标准，选择两路直径分别为250mm和200mm的薄壁管，一路连接高位钻场及顺层钻孔抽放瓦斯，一路连接老塘埋管抽放瓦斯。泵的选型抽放管路系统阻力抽放管路系统阻力系统包括进、排气管摩擦阻力、局部阻力和孔口负压。管道阻力按下列公式计算1）摩擦阻力HI=35316(Q2rL/KD5)式中：HI管路的摩擦阻力，Pa;L管路长度，mr混合瓦斯气体的相对密度，查表得K系数，查表得D瓦斯管内径，cmL=1400m,查表可得r=0.722、K=0.71,D=25cm.带入公式计算可得HI=4414.3Pa2）局部阻力局部阻力取摩擦阻力的15，HI =15%4414.3=662Pa。3）孔口负压高位抽放管路孔口负压应不小于20Kpa，即Hk20Kpa。4）抽放泵压力计算Hp=(HI+HI+ HK)KpHI 管路的摩擦阻力；Pa;HI管路的局部阻力，Pa;Hk 孔口负压，取20000PaKP 备用系数，这里取1.2。计算得Hp29076.4Pa。5）泵的流量QP=QKQ.kV/c.n式中：QP瓦斯泵的工作流量Q抽放的瓦斯纯量，5 m3/minC泵吸气口瓦斯浓度，40n 泵的机械功率，n80KQ抽放流量备用系数，KQ1.3kV瓦斯压缩系数。kV10130/（10130HK ）=1.03计算得QP =25.1m3/min。考虑到抽放浓度等因素,利用2一中瓦斯泵站四台2BE1353（两用两备）水环式真空泵（最大流量80 m3/min）进行抽放，能满足抽放设计要求。抽放泵设在2一中瓦斯泵站，瓦斯泵为：2BE1-353型纳西姆水环式真空移动泵， 配套电动机功率为160KW；抽放方式为高位钻孔、顺层钻孔辅以老塘埋管的方法进行瓦斯抽放；瓦斯抽放管为管径250mm的钢管，管路与巷道壁都要保持不小于30厘米的距离，抽放管路从工作面风巷至2一中瓦斯泵站再至2人行上山。（二）瓦斯抽放系统1、7210工作面上隅角7210风巷728溜斜五中回风道2人行上山2人行上山2、7210风巷高位7210风巷728溜斜五中回风道2人行上山2人行上山3、7210工作面顺层7210风巷、7210腰巷728溜斜五中回风道2人行上山2人行上山（三）瓦斯抽放系统图7210工作面抽放系统，详见“7210综采工作面设计生产系统与避灾路线图”。四、组织管理措施1、生产中必须“以风定产、以瓦斯定产”。受推进速度、煤厚变化等因素，围岩的移动和变形不稳定，造成工作面瓦斯涌出量不均衡。通风区应加强通风系统管理，合理配风，确保通风系统稳定可靠。2、加强对回风巷及抽放管路中CO的监测，定期取样化验分析，发现问题及时采取措施处理。3、综采工作面严格控制割煤速度和工作面推进速度，加强煤壁支护以减小瞬时瓦斯涌出量，移架放顶期间要加强瓦斯监测，防止瓦斯超限。4、加强初放期间瓦斯管理，提前退锚采取顶板松动爆破，避免采空区爆破强制放顶。其它采用上下隅角堵漏