工作面回风巷边掘边抽设计说明书.doc

掘进工作面瓦斯抽放设计说明书2010.1.10审批意见：审批人员签字：掘进工作面瓦斯抽放（边掘边抽）设计说明书一、工作面简介我矿工作面地面相对位置位于主斜井井口东南部，高速公路以北，煤田上部有，南部为。井下东部为工作面，西、北部均为实体煤田，未动用。本工作面顺槽走向长度1500m，工作面设计长度220m。煤层为石炭系太原组？#煤层，煤层结构比较复杂，常有1-3层泥岩及炭质泥岩夹矸，单层夹矸厚度为0.15-0.25m不等。顶板为中砂岩和砂质泥岩，底板为泥岩。根据工作面巷道掘进过程揭露，预计本工作面地质条件较为复杂。根据我矿2007瓦斯等级鉴定，我矿瓦斯绝对涌出量为9.74m/min，相对涌出量为2.33m/t。二氧化碳绝对涌出量为1.59m/min，相对涌出量为2.86m/t，属高瓦斯矿井，煤层具有爆炸性。预计我矿工作面瓦斯含量较高，顺槽掘进期间瓦斯涌出量会比以往工作面有所增大，绝对涌出量会超过3.5m/min，特别是进入地质构造区域内时，掘进工作面瓦斯治理问题会显得尤为突出。为从根本上解决工作面巷道掘进过程中瓦斯治理问题，有效减轻通风负担，经矿调度会研究决定在顺槽掘进期间，采用边掘边抽的方法对掘进工作面进行瓦斯抽放。为确保瓦斯抽放效果及抽放系统安全、可靠运行，特制定以下设计方案及施工要求。二、矿井瓦斯赋存和抽放分析根据抚顺煤科院对我矿？#煤层瓦斯含量参数实测报告计算出工作面本煤层瓦斯赋存量约为2320万m。工作面同时施工n个掘进工作面，巷道掘进期间设计在运输顺槽和回风顺槽内进行瓦斯抽放。假设每个掘进工作面有3个抽放钻场起作用，每个钻场内布置3个抽放钻孔，则共有m个边掘边抽钻孔同时抽放，单孔平均抽放量取0.2m3/min，预计掘进面瓦斯抽放纯量为3.6m3/min左右。三、抽放方式、方法1、抽放方式：地面抽放泵站集中抽放。2、抽放方法：采用边掘边抽，在工作面顺槽内每隔一定距离掘一组瓦斯抽放钻场向顺槽掘进方向打钻孔进行瓦斯抽放。抽放机理：在顺槽掘进过程中，巷道受掘进动压影响产生裂隙，煤层中一部分瓦斯沿煤壁涌出。另一部分瓦斯随掘进落煤涌出。为减少掘进工作面瓦斯涌出量，掘进期间对受采动影响范围内煤层进行瓦斯抽放。四、钻场（孔）布置方式及技术指标1、钻场布置在工作面顺槽掘进期间，由掘进工区负责瓦斯抽放钻场施工。钻场规格为：深3.0m宽4.0m高2.6m。(与巷道高度一致）在巷道掘进过程中由掘进技术员负责标出钻场位置。要求：钻场位置、规格不得私自改动，以免造成空顶面积过大，巷道维护困难；钻场内支护质量不得低于顺槽内支护质量；钻场在施工过程中不得使用机掘，防止煤壁破碎严重，影响瓦斯抽放效果。运输顺槽内钻场采用交替布置的方式，东西两帮每隔40m布置一组。在巷道西帮距采区回风巷80m处开始布置第一组抽放钻场，然后距西帮钻场开口中线40m在巷道东帮再布置一组，以此类推。运输顺槽内共布置钻场25组。回风顺槽内在距采区回风巷80m处开始布置，在巷道西帮每隔40m布置一组，共布置13组。（附：工作面瓦斯抽放钻孔设计图） 2、钻孔布置方式及技术指标回风顺槽内共施工13组瓦斯抽放钻场，钻场中心间距80m，每个钻场内呈扇形布置3个瓦斯抽放孔，钻孔方位依次分别为357、354、341，在钻场内距回风顺槽西帮煤壁1.5m处布置第一个钻孔，然后以间距0.5m由外向内依次布置第二、三个钻孔。钻孔开孔高度距钻场底板1.2m。钻孔设计深度为100m，终孔间距为5.7m。终孔距巷道西帮距离依次为6.7m、12.5m、18m，钻孔倾角与煤层走向一致定为5（在施工过程中根据顺槽实际情况而定）。运输顺槽：东、西帮共布置钻场25组，西帮13组。东帮12组。西帮钻孔布置方式与回风顺槽内一致，不再重复。东帮钻场内同样布置3个抽放钻孔，钻孔方位依次分别为3、6、9，在钻场内距运输顺槽东帮煤壁1.5m处布置第一个钻孔，然后由外向内以间距0.5m依次布置第二、三个钻孔。钻孔设计深度、开口高度、终孔间距均与回风顺槽内一致。（附：工作抽放钻孔布置图）工作面掘进期间共布置抽放钻场38组。其中回风顺槽内布置13组，运输顺槽布置25组，每组3个孔，单孔深度100m，累计钻探进尺：11400m。上述钻场、钻孔在施工过程中不得影响掘进生产。抽放钻孔具体参数见下表：工作面回风顺槽钻孔施工参数表（ZDY2000钻机施工，计300 m13）孔号方位角（）孔深（m）倾角（）孔径（mm）开孔间距（mm）终孔高度（m）终孔距巷道煤壁距离（m）钻孔布置方式35710051085005.236.7扇形235410051085005.2312.5335110051085005.2318工作面运输顺槽（西帮）钻孔施工参数表（ZDY2000钻机施工，计300 m13）孔号方位角（）孔深（m）倾角（）孔径（mm）开孔间距（mm）终孔高度（m）终孔距巷道煤壁距离（m）钻孔布置方式35710051085005.236.7扇形235410051085005.23 12.5335110051085005.2318工作面运输顺槽（东帮）钻孔施工参数表（ZDY2000钻机施工，计300 m12）孔号方位角（）孔深（m）倾角（）孔径（mm）开孔间距（mm）终孔高度（m）终孔距巷道煤壁距离（m）钻孔布置方式310051085005.236.7扇形2610051085005.2312.53910051085005.23183、钻孔封孔工艺工作面瓦斯抽放钻孔统一采用泥浆泵注浆封孔。当钻场内一个钻孔施工至1010.5m时，首先退出钻杆。采用159扩孔器对已施工钻孔进行扩孔，扩孔完毕后退出扩孔器。然后将封孔套管（1251m10）填入钻孔内部，然后使用棉纱、木塞将钻孔口与管壁背实（防止套管滑落伤人）套管固定完毕后，将注浆泵胶管与套管口法兰盘连接，接着启动注浆泵将水泥浆注入钻孔，注浆时必须随时观测钻孔与套管管壁之间返料情况，当有水泥浆大量返还时，停止注浆。半小时后拔出胶管，卸下法兰盘为防止封孔套管附近产生裂缝影响抽放效果，需在钻孔口附近拿水泥固定，固定长度不少于20cm。待水泥浆凝固24小时以后，方可重新施工至钻孔设计要求。要求选用C40号以上硅酸盐水泥并且水泥浆浓度适中，不得过稀、过稠。（附:钻孔封孔示意图）4、钻孔与管路的连接当一组钻场内钻孔施工完毕后，方可与抽放管路连接。钻孔与管路连接处应安装阀门、流量托台和测压嘴，以便于钻孔抽放期间瓦斯浓度、流量等抽放参数的观测和记录。然后用5寸弹簧管将其跟放水器进行连接。最后连接至支管路。瓦斯预抽一定时间后，根据钻孔抽放量的大小、工作面的瓦斯含量决定停止抽放的时间，然后重新打钻孔抽放瓦斯，如此反复循环。（附：钻孔管路连接示意图）经济技术指标项 目型号单位数量备注工作面长度米220工作面倾角5-12走向长度米1500煤层厚度米6.8（平均）可采储量万吨160钻场个数个38钻孔个数120钻探工程量米11400吨煤钻孔量米/吨0.0105封孔长度米10水泥1/2袋/孔90钻机ZDY-2000S台2泥浆泵2ZBQ-11.5/3台1合金钻头108mm个10钻杆75mm1.5m根200 五、瓦斯抽放设备及管路选型我矿抽放泵站选用2BEC40-QBV3B型水环式真空泵，转速n=390r/min，采用皮带传动，最大轴功率110KW，电动机功率110KW，电压380V，供水量约10m/h。主管路为3776m，干管路为3776m ，支管路为2736m。以上设备选型计算见本矿瓦斯抽放初步设计，在此不再重复。1、工作面抽放管路敷设路线在工作面运输顺槽和回风顺槽内各敷设一趟219mm瓦斯抽放管路与采区回风巷主管路相连接，瓦斯抽放管敷设路线为：运输顺槽掘进工作面抽放钻场运输顺槽回风绕道采区回回风顺槽掘进工作面抽放钻场工作面内错尾巷风巷井底总管路地面抽放泵站瓦斯发电站。2、抽放管径计算管径按下式计算：D=0.1457（Q/V）1/2式中 D抽放瓦斯管内径，m;Q瓦斯管中混合瓦斯流量，m3/min;V瓦斯管中混合瓦斯平均流速，一般V=515m/s。当管中瓦斯流速取10m/s，取我矿以往工作面抽放管路中混合流量最大值按15m3/min求得：D=178.4mm，根据我矿实际情况，选择内径为219mm瓦斯抽放管完全满足工作面瓦斯抽放要求。3、管路的连接方式及要求井下管路均采用法兰盘螺栓紧固连接，中间夹橡胶密封圈。煤矿井下的环境条件较恶劣，且巷道高低不平，坡度大小不一，巷道受压变形，空气湿润易锈蚀等，为此对我矿工作面瓦斯抽放管路的敷设作如下要求：(1)管路装车运输时必须捆绑牢固、严禁超高超宽，绞车道拉放管路时必须认真检查车的连接部分，发现问题严禁开车，绞车司机必须持证上岗，按点作业。(2)管路对接时必须对管路内杂物清理干净。(3)管路安装时离地高度不得小于0.3米，离电缆及带电体或导电体距离不得小于0.3米。(4)管路安装时应保证管路平直，无人为弯度，要求坡度尽量一致，避免高低起伏，并在管路变坡最低点处安设放水器。(5) 井下瓦斯抽放管路应采取防腐、防锈蚀措施。在抽放管路表面首先涂刷一层防锈漆。然后再涂一层煤焦沥青漆。并有专人定期保养、维护；(6)巷道内坡度较大时，应用管卡将瓦斯抽放管路固定在巷道支护上，以免下滑；(7)瓦斯抽放管路每隔3m使用管架支撑，管架支设必须稳定可靠，支撑高度不得低于30cm，以防止巷道底鼓、变形后损坏管路；(8)在管路分叉处分别安设闸阀，在给定钻场处必须提前甩出三通并安设挡板。(9)管路安装时橡胶垫、螺丝等扣件必须安设齐全，防止管路漏气。(10)管路进行吊挂安装时每节管路不得少于二处吊挂，聚乙烯管路不得少于三处吊挂。(11)管路安装完毕后必须进行打压试验，认真检查气密性，发现漏气及时处理。六、钻探设备在运输过程中注意事项： 1.钻机在运输过程中，必须捆绑结实，不得超长、超宽、超高、超重，否则应解体装车并符合井下运输的有关规定。拆下的零部件及其他容易丢失的零件由专人负责运送。 2.设备解体分装、分运时应采取特殊保护措施，并要保护好油管接头、操作阀、调速阀、离合器操纵杆、液压缸柱塞等易损部件。 3.长距离运输或搬运设备时，严格执行“行车不行人，行人不行车”制度。车箱下方不得有人员停留，严禁在斜巷中向下滚放任何物品。 4.机械设备装卸运输时严禁摔、滚、碰、撞、击。设备装车时要垫上木板防止损坏。 5.短距离整体移动钻探设备时，必须切断电源，严禁带电移动机电设备。6.人工搬运设备时，需轻抬轻放，要由有经验的专人统一指挥和协调，起落行动必须保持一致。7、使用倒链起吊设备时，首先要检查起吊锚索强度和稳定性，确保起吊点稳定、可靠后方可起吊。重物起吊后严禁工作人员身体任何部位伸倒重物之下。禁止使用锚杆作为起吊点。七、钻孔施工方法及安全技术措施1、钻探队所有操作钻机及泥浆泵人员必须经过特殊工种培训合格后持证上岗。2、准备钻探前必须对每根钻杆进行细致检查，磨损超限及弯曲钻杆禁止使用。3.钻探人员进入作业地点必须先检查钻场内支护情况，确定无安全隐患后才可施工。施工过程中要时刻注意巷道支护情况，有冒顶、片帮征兆时，应停止钻进，撤出人员。4、安装钻机时注意事项：（1）钻机安装前需清理钻场内浮煤、矸石，整理底板，垫好方枕木。选择适当位置安装钻机。（2）钻机主轴中心线对准钻孔位置，摆正钻机，打好立柱和戕柱。（3）钻机安设要平稳、可靠，戕柱标准有效，并做好防倒措施。具体方法：采用12#双股铁丝将4根戕柱相连，并与巷道顶锚杆网连接，固定可靠，防止戕柱翻到伤人。5.作业人员必须佩带便携式瓦斯警报器并按规定悬挂使用。当作业地点及附近20m范围内风流中瓦斯浓度达到1%时，必须停止钻进、切断电源所有施工人员撤至安全地点，并及时向调度室汇报。待采取措施瓦斯浓度降至1%以下时，方可恢复作业。6.钻探工必须穿戴整齐，衣襟、袖口、裤脚必须束紧。严禁将身体的任何部分放在钻杆端头。7、施工时，必须有班组长以上管理人员跟班作业，施工人员必须严格遵守操作规程，认真落实“各工种岗位责任制”“交接班制度”，做好各种原始记录，交接班时必须将本班生产情况如实向接班人员交代清楚。8.钻孔开口定位时，必须严格按照工程技术人员标定的孔位及本措施中规定的角度、孔深进行施工，严禁擅自改动。孔位允许误差50mm,角度允许误差1。9、施工过程中必须专人看护使用开关和水阀门，专人操作钻机。启动开关时，注意力要集中，做到手不离按钮，眼不离钻机，随时观察和听从司机命令，准确、及时地启动和开启开关。10、钻机运转时，要做好“三看，两听，一及时”，仔细判断孔内情况；“三看”即看给进压及进尺速度，看泵压表和孔口反水反渣情况，看水接头情况；“两听”即听机器运转声音，听孔内震动声音；“一及时”即发现异常情况及时处理。11、钻场电器设备必须完好，防爆率达100%.接线工艺要保证安全、合理、可靠，电缆、管线必须吊挂整齐。12、所有人员不准在孔口附近观看孔内情况，当钻孔仰角超过25时，严禁人员正对钻机操作。13、钻进过程中，一旦发现“见软”“见空”“ 见水”和变层，要立即停钻，丈量施工进尺并记录其深度和孔内变化情况。14、钻机不得在无人看管情况下运行。钻进过程中必须严格控制钻进速度，随时检查钻机负荷情况，禁止超载运行。当机体发热或转速急剧降低时，应立即断开电路进行检查。15、接卸钻杆安装水辫时，必须停止钻进且每次只准接卸一根钻杆。16、钻进过程中若发现煤岩松动、片帮、来压、见水或孔内