采面瓦斯治理方案.doc

标记： 发放号：工作面瓦斯治理方案及措施 措施名称： 11809综采工作面瓦斯治理方案及措施 编制单位： 通 防 工 区 编 制 人： 审 核 人： 通防区长： 措施编号： TF-WSZLFA-110715 编制日期：2011年7月15日审 批 意 见准备工区： 年 月 日 抽采工区： 年 月 日机 电 室： 年 月 日 技 术 室： 年 月 日 地 测 室： 年 月 日 安 监 室： 年 月 日 调 度 室： 年 月 日 采煤副总： 年 月 日通防副总： 年 月 日 总工程师： 年 月 日11809综采工作面瓦斯治理方案及措施第一节 概 况一、工作面概况1、工作面位置该工作面位于一采区的中西部，罗家田湾的东部，马家堰的四临，地面主要以丘陵和山地为主，有少量的水田和村庄，在马家堰的东部地面发育一落水洞（2#落水洞）。工作面位于一采区中西部，上部为11606工作面（已回采），南面上部11604工作面（已回采）与11704工作面（已回采），北上部11608工作面（回采中），运顺距J4-2钻孔25m，东临风井筒保护煤柱，西临11608工作面中部。2、工作面范围11809综采工作面回采范围包括：11809运顺、11809切眼、11809补轨顺、11809补切眼、11809轨顺及风井保护煤柱之间的17煤层。工作面走向长299m，倾斜长122m（11809切眼长80m，11809补切眼长42m），面积42619m3煤炭储量为6.28万吨。3、工作面地质构造工作面煤岩层总体趋势呈现东南高西北低，为一单斜构造，受断层影响，煤层起伏较大，发育有宽缓的背、向斜构造。4、断层：（1）、11809轨顺可能揭露SF42逆断层（产状：8935H=2.5m）；该断层可能导致出现岩巷，对掘进有一定影响。（2）、11809轨顺及切眼靠近SF47逆断层附近施工，受SF47逆断层牵引作用影响，煤层起伏大；同时，11809工作面巷道掘进过程中可能揭露隐伏断层。5、煤层工作面所采煤层为二叠系上统龙潭组17煤，厚度1.2 1.7m，平均厚1.4m，煤层较稳定，结构简单，以暗煤为主，夹亮煤条带，多条带状结构。粉粒状块状构造，煤质相对较硬。随巷道前掘煤层将逐渐变薄；煤层总体由东北向西南有逐渐变薄的趋势，工作面运顺切眼处于煤层变薄区域。6、地温11809工作面范围属地温正常区。7、煤的自燃倾向及煤尘爆炸危险性根据贵州省煤田地质局实验室2006年9月1日提供的鉴定报告为：*煤层为不易自燃煤层，*煤层煤尘无爆炸性。二、工作面瓦斯情况1、工作面突出倾向根据煤炭科学研究总院重庆分院提交的*煤层突出危险性预测评价报告中的鉴定结果：“在测压钻孔最低标高+1160m以上至F4断层，A4A5勘探线采掘范围内尚不能认定*煤层为突出煤层，但随着开采范围的扩大，当瓦斯压力一但达到或超过0.74Mpa时，*煤层即可确认为突出煤层。”由于11809运顺*煤层最低标高为+1170m，且在11809工作面两顺槽掘进期间对*煤层取样化验，通过瓦斯实验室DGC瓦斯含量测定装置的解析化验，11809综采工作面*煤层的最大瓦斯含量为3.59m3/t（不包括3.83m3/t的残存瓦斯含量）,小于其突出临界值8m3/t，因此11809综采工作面*煤层按无突出危险进行管理，为确保施工安全，工作面每推进3050m对工作面进行一次突出危险性预测和取样测定煤层瓦斯含量。2、工作面瓦斯涌出量计算11809工作面在掘进期间，巷道每掘进3050m对*煤层取两个煤样化验，通过瓦斯实验室DGC瓦斯含量测定装置的解析化验，11809综采工作面*煤层的最大瓦斯含量为7.42m3/t（包括3.83m3/t的残存瓦斯含量）。因此*煤瓦斯含量按7.42m3/t进行计算。11809综采工作面所采范围上部对应的M16煤层已经开采，因此工作面回采过程中不考虑16煤的瓦斯涌出。根据M18煤层瓦斯地质图显示，以11809综采工作面对应范围内的18煤层的瓦斯含量最大为14m3 /t.r，该值为地勘时期测定的可燃基值，换算成一吨煤瓦斯含量值为14（100-9.90-1.39）/100=12.4 m3 /t（根据贵州煤田地质局实验室2006年9月1日的检测报告中18煤灰分为9.90%，水分为1.39%），则11809采煤工作面对应范围内18煤瓦斯含量取12.4 m3 /t作计算依据。11809综采工作面的相对瓦斯涌出量按下式计算：Q=Q1+Q2+Q3m3/t式中：Q 工作面相对瓦斯涌出量，m3/t；Q1 开采层（本煤层）相对瓦斯涌出量，m3/t；Q2 邻近层相对瓦斯涌出量，m3/t；Q3 围岩相对瓦斯涌出量，m3/t。其中： （1）开采层相对瓦斯涌出量按下式计算： Q1=M（K1+K2）（W0-WK）/Me m3/t式中：M 开采煤层平均厚度，1.4m；Me 开采平均厚度，1.4m；K1 开采方法系数，K1=（L-2h）/L=（122.85-26）/122.85=0.78；L 回采工作面长度为（最大）122.85m；h 巷道煤体瓦斯排放带宽度，m，无烟煤取h=13m；K2 煤柱影响系数，K2=l/L；无煤柱开采，取0进行计算；W0 开采层（本煤层）原始瓦斯含量，7.24m3/t；WK残余瓦斯含量，采至地面时煤的残余瓦斯含量，3.83m3/t；11809综采工作面无煤柱回采，一次采全高，煤柱影响系数K2为0，采至地面煤的残余瓦斯含量WK为3.83m3/t。则：Q1=1.4(0.78+0)(7.42-3.83)/1.4=3.92（m3/t）（2）邻近层相对瓦斯涌出量按下式计算：（M18煤）Q2=W0i(Mi/M)im3/t式中：W0i 第i个邻近层原始瓦斯含量，m3/t；Mi 第i个邻近层厚度，M18煤层厚度取3.2m；M开采层的开采厚度，*煤层开采厚度取1.4m；i第i个邻近层瓦斯排放率，取20%。则（M18煤）Q2=12.4(3.21.4)20%=5.67(m3/t)因此邻近层相对瓦斯涌出量Q2=5.67(m3/t)（3）围岩相对瓦斯涌出量按下式计算:Q3=KnQ1式中：Kn系数，全冒落管理顶板时，取0.25则:Q3=0.253.92=0.98(m3/t)11809综采工作面相对瓦斯涌出量:Q=Q1+Q2+Q3=3.92+5.67+0.98=10.57（m3/t）11809综采工作面回采期间的瓦斯涌出量统计表瓦斯涌出量预计日产量（t）相对瓦斯涌出量（m3/t）绝对瓦斯涌出量（m3/min）11809综采工作面80010.575.87注：每天按正常生产24小时，绝对瓦斯涌出量按最大预计。三、矿井及工作面通风情况矿井采用中央并列抽出式通风，主井、副井进风，风井回风。风机型号BDK831，电机功率为2400KW，一台工作，一台备用。矿井总进风量为11036m3/min，总排风量为11184m3/min，有效风量率为90.17%(根据七月中旬实测风量计算)。11809综采工作面采用U型通风，通风线路为：副井六中车场11806运顺北段11809运顺北段11809运顺11809工作面11809轨顺11809轨顺回风联络巷风井地面。四、矿井瓦斯抽放系统矿井于2004年12月18日安装完善了地面高、低负压两套抽放系统,其中：高负压选择两台SKA-420瓦斯抽放泵，最大抽放负压68059Pa，最大抽放量158 m3/min，抽放干管为D5609；低负压选择两台SKA-500瓦斯抽放泵，最大抽放负压44048Pa，最大抽放流量201m3/min，抽放干管D7209。根据对11809综采工作面的瓦斯涌出量计算结果可以看出，11809综采工作面回采过程中大部分瓦斯来自于临近煤层（即采空区涌出），因此从瓦斯防治角度出发，主要对采空区进行抽放，防止上隅角瓦斯超限。11809工作面回采期间利用11606采空区现有低负压抽放系统对11809采空区瓦斯进行抽放。五、矿井安全监控系统矿井已经安装了一套国内较先进的KJ90煤矿安全与生产监控系统，能够准确及时监测井下的瓦斯、风速等环境因素及主要设备的开停和风门的开关状态。同时能监测地面主扇及瓦斯抽放泵的运行状况。主要安装了高低浓度瓦斯传感器、风速传感器、烟雾传感器、水位传感器、风机开停传感器、风门开关传感器等，KJ90监控系统已于2004年8月份安装完毕并投入使用，并于2008年12月升级改造为KJ90NB监控系统。11809综采工作面在回采期间，通防工区在11809综采工作面安装监测监控系统，监测工作面回采期间的瓦斯涌出情况。第二节 工作面瓦斯综合治理方案按照国家“以风定产、先抽后采、监测监控”的瓦斯治理方针，本着“抽放为主、风排为辅”的瓦斯治理原则实施瓦斯综合治理。一、工作面抽放设计由于该区域*煤层无突出危险，且11809工作面位于11606采空区正下方，17煤层瓦斯属于被保护区域，所以不再对*煤层进行瓦斯抽放。在11809工作面回采前，由抽采工区在11809轨顺顶板施工四组钻孔，每组设计6个钻孔，每个钻孔直径不小于113mm。第一组施工位置：回采前的11809切眼上出口处顶板、第二组施工位置：11809补轨顺内距11809切眼上出口15米处顶板、第三组施工：11809补切眼上出口处顶板。第四组施工地点：11809轨顺距11809补切眼上出口15米处顶板。回采初期利用该孔对11809采空区进行抽放，解决11809采面回采期间上隅角瓦斯问题，待11809采空区顶板跨落与11606采空区连通后，利用11606采空区现有抽放系统对11809采空区进行抽放。钻孔具体参数见表一。表一：11809轨顺瓦斯抽放钻孔设计参数表钻场编号钻孔编号与巷道中心线夹角（）倾角（）预计长度（m）开孔高度（m）钻孔直径（mm）钻孔间距（m）141907017顶板11312909015顶板3907017顶板4907017顶板5909015顶板6907017顶板备注：1、严格按照设计参数施工，若施工至设计长度未到达11606采空区，必须继续施工，直至钻孔打透11606采空区并进入采空区2m后撤钻。2、所有钻孔施工完成后都用编织袋密封，在11809采面回采至该点时再将其打开。二、综采工作面风量计算参照11700和11702综采工作面回采期间工作面实际抽放率（50%），11809综采工作面与11606采空区连通后，工作面的抽放率预计达到50%左右，按50%计算。Q采空=Q=5.8750%=2.93（m3/min）通过抽放计算可知需风排的瓦斯量为：5.87-2.93=2.94（m3/min）11809工作面回采期间，抽采工区将11606采空区的底负压抽放量调整到120m/min加大抽采力度，防止11809工作面上隅角瓦斯超限事故的发生。11809综采工作面风量必须满足井下人员需求、稀释瓦斯、风速等要求，且使总回风流中瓦斯浓度不超过0.5，工作面风量采用以下两种方法计算，并选取其中的最大值。11809综采工作面的实际需要风量，应按稀释和冲淡抽放以后的工作面瓦斯涌出量要求，根据风速以及人数分别进行计算后，采取其中最大值。经分析认为，本矿井地温不高，综采工作面人数少，一般不超过50人，因此，影响工作面风量确定的主要因素是瓦斯涌出量和风速。11809综采工作面风量计算：（1）、按瓦斯涌出量：Q=qk/CH4式中：Q工作面需配风量，m3/min； q经抽放后需风排瓦斯量，m3/min； k采煤工作面瓦斯涌出不均衡备用风量系数，该数值应经过观察实测后取得；通常综采工作面取1.21.6，实际按1.4计算。CH4工作面最高允许浓度，%即：Q=1002.94m3/min1.40.5=823m3/min（取Q=823m3/min，即13.72m3/s）。（2）、按工作面人员数量计算Q采=4N=200 m3/min式中： N采煤工作面同时工作的最多人数，50人；（3）、按风速验算工作面最小通风断面6.1m2，综采工作面风速V=Q/S=13.72/6.1=2.24m/s。根据设计选取采面配风13.72（m3/s），采面风速为2.24m/s,则0.25m/s2.24m/s4m/s，符合煤矿安全规程规定。因此11809综采工作面正常生产期间配风量选择823m3/min。三、11809工作面风量分配控制控制六中进风量830m3/min左右，11806运顺北段进风在150m3/min左右。在11809探煤巷轨顺侧建一道调节风墙控制11809探煤巷内风量在150m3/min左右，11809工作面进风量在823m3/min左右， 第三节 工作面瓦斯综合治理措施 一、11809综采工作面防尘措施1、11809综采工作面设喷雾防尘综采工作面最大产尘点为机组割煤，其次为液压支架移架产生的粉尘，因此综采工作面防尘以上述两点作为重点防治。采取的主要技术措施有：采煤机、液压支架采用手动喷雾防尘。每架液压支架下方安装架间喷雾装置，割煤、降架、移架时同步喷雾。2、11809综采工作面喷雾洒水综采工作面，根据其几个主要产尘点设置喷雾降尘点。采煤机设置内、外喷雾系统，内喷雾装置安装在采煤机双滚筒中心，向采煤机滚筒每个截齿的正面和截割滚筒靠煤壁侧喷雾。外喷雾系统设在采煤机的两个摇臂上，采煤机的内外喷雾必须正常使用，停水必须停机。加强采煤机内外喷雾的管理，内喷雾压力不得小于2Mpa、外喷雾压力不得小于1.5Mpa。割煤时，必须先打开喷雾，且只有在喷雾正常的情况下方能回采作业。11809综采工作面割煤和移支架时，产生较大的粉尘，因此必须使用下风侧35架架间喷雾及11809轨顺的净化水幕。皮带机、转载机、刮板运输机运输时，准备工区必须打开各转载点的喷雾等，必须时刻保证喷雾设施完好。定期对11809轨、运顺的煤尘进行冲刷、清除，严禁煤尘堆积。通防工区必须在11809综采工作面进、回风顺槽安设防尘净化水幕，在进风顺槽进风风流汇合点以里50100m安设一道净化水幕，回风顺槽安设两道防尘净化水幕，第一道安设在距工作面不大于50m的位置，第二道安设在11809轨顺开口以里1015m的位置，详见11809综采工作面通风系统图。准备工区负责综采工作面及进回风顺槽的定期冲刷。 二、11809综采工作面火灾防治措施（一）内因火灾的防治1、通防工区在11809轨顺回风流内安设一台一氧化碳传感器，实时监控工作面回风流中的一氧化碳浓度，当一氧化碳浓度达到或超过24ppm时，调度室要及时通知工作面瓦检员及班组长迅速撤出工作面人员，并汇报相关单位查明原因。2、救护队必须每周对11606采空区（密闭内或低负压抽放系统）取气样进行化验，发现采空区内气样异常及有发火预兆时，要及时汇报和查找原因进行处理。3、准备工区要按要求吊挂和施工工作面上下隅角的风帐和隔离墙，防止架后采空区漏风。4、当工作面发生发火预兆时，现场人员要及时汇报矿调度室。5、工作面回采期间要尽量减少丢煤，防止采空区内煤炭自燃。6、内因火灾发火预兆：（1）煤壁发热，气温升高；（2）出现烧焦味,煤油、汽油味等；（3）工作面出现雾气，煤壁挂汗；（4）人员出现闷热，头痛、疲乏等不适症状。（二）外因火灾的防治1、井口要严格执行检身制度，严禁人员携带烟草及点火物品下井。2、准备工区必须在11809运顺皮带机头、机尾、配电点、油脂集中存放处按要求配备灭火器、砂箱等灭火工具，当发生外因火灾时现场人员能及时用现场消防器材进行灭火。3、所有井下工作人员都应熟悉灭火器材使用方法，并熟悉工作区域内灭火器材存放地点。4、加强电器设备管理，防止电器火灾。 三、11809综采工作面防爆隔爆措施（一）防爆措施1、加强对通风设备、设施的管理，经常检查维修，保证矿井通风系统的正常可靠。2、工作面必须设有完善的瓦斯电闭锁及断电报警系统。3、工作面内电气设备均采用隔爆型，弱电设备为本安型。生产中应加强机械及电气设备的管理，防止机械摩擦火花和电火花引燃瓦斯和煤尘。4、采取各种有效措施和执行各项瓦斯管理规定，防止局部瓦斯积聚。5、经常对运顺、轨顺巷道中积聚的煤尘进行清理，对胶带输送机的转载点等易产生煤尘处实行洒水喷雾降尘。6、为确保安全，防止瓦斯爆炸，工作面各电器设备必须安装接地系统，工作面高、低电器设备均设有选择性漏电保护装置。（二）隔爆措施为防止瓦斯爆炸灾害范围扩大，通防工区必须在11809轨顺、运顺各安装一组隔爆水棚，保证巷道断面每平方米不少于200升水；隔爆水棚安装地点距工作面60m200m，并随着工作面的回采及时挪移。生产期间必须加强管理，经常检查和更换破损水袋、补给水量，保证其有效性。 四、瓦斯管理安全措施（一）加强矿井通风管理，杜绝瓦斯积聚。1、测风员必须按规定及时测定11809综采工作面的风量，当发现采煤工作面风量发生变化或风量不稳定时，必须及时查明原因进行处理和汇报。2、加强全负压通风管理，一是必须加强矿井通风设施的管理，所有风门必须进行联锁；二是加强巡回检查，定期对矿井各地点的风量进行测定，杜绝无风、微风或瓦斯超限；三是加强巷道贯通管理，巷道贯通系统调整完毕后，必须对全矿井各用风地点的风量进行测定，发现用风地点风量发生变化时，必须及时进行汇报和调整，确保11809综采工作面通风系统的合理、稳定、可靠。3、加强11809轨顺、11809运顺巷道维护，保持采煤工作面上、下出口畅通，确保巷道断面满足通风需要。4、地面主扇停风时，当班班组长、瓦检员必须及时把11809综采工作面、11809轨顺、11809运顺内的全部工作人员撤至地面。5、准备工区必须在11809综采工作面上隅角准备好备用风帐2块、下隅角准备好备用风帐1块。（二）加强瓦斯检查，杜绝瓦斯超限作业。1、11809综采工作面必须设专职瓦检员检查瓦斯，特别要加强采煤工作面上隅角、采煤工作面回风流、硐室、高冒处及机电设备附近20米范围内的瓦斯检查。2、下井的区（队）长、工程技术人员、流动电钳工、班组长、采煤司机等必须按要求携带便携式甲烷检测报警仪，切实掌握各地点的瓦斯情况。3、通防工区必须在11809综采工作面上隅角悬挂甲烷检测报警仪，当工作面上隅角瓦斯浓度达1.0%时报警，瓦斯浓度达到1.5%时切断工作面及回风巷内所有非本质安全型设备的电源。4、11809综采工作面的瓦检员必须在现场交接班，严禁空班、睡岗、脱岗、漏检、假检。5、综采工作面采煤机必须安装机载式断电仪，保证煤机附近瓦斯超限时能及时切断煤机电源。（三）施工隔离墙为了加强采空区瓦斯管理，防止采空区瓦斯涌入工作面及上隅角，保证11809综采工作面安全回采，在11809综采工作面回采同时，上隅角瓦斯达到0.8%时，必须对11809工作面上隅角进行封闭，封闭时用编织袋装煤渣堆砌隔离墙（隔离墙规格为下部厚1.5米，上部厚0.8米），且必须用黄泥进行抹面。（四）加强监测监控管理，实时监测工作面瓦斯情况1、加强瓦斯传感器的调校，确保瓦斯传感器灵敏可靠。加强系统及各类传感器的维护，保证系统正常运转。2、各相关单位必须配合通防工区认真做好瓦斯电闭锁断电试验，确保系统断电性能灵敏可靠。3、准备工区必须按规定管好用好保护好各类传感器，使系统真正能反映各地点设备运转和通风瓦斯等情况。4、准备工区加强监控设备的管理和保护，11809综采工作面进风、工作面、上隅角的瓦斯传感器由准备工区负责挪移，11809轨顺回风的瓦斯传感器、一氧化碳传感器、风速传感器、烟雾传感器及温度传感器由通防工区负责挪移。5、准备工区严禁甩掉监测监控系统不用。6、加强监测监控系统的管理，监测监控中心必须实行24小时值班，必须及时从系统上掌握各地点的通风、瓦斯等情况，避免因人员检查不到位而造成事故。7、监测探头的安设及控制范围：（1）、T3瓦斯传感器安设在11809运顺内距采煤工作面煤壁10m处，监测工作面进风流中的瓦斯浓度，预警值设为0.4%，报警值设为0.5%，断电值设为0.5%，当T30.5%时切断1