采煤工作面瓦斯抽放设计方案doc

1、2201 采煤工作面瓦斯抽放设计摘要： 对突出矿井而言，煤矿生产过程中的最大安全隐患是瓦斯事故。由于瓦斯事故的危害极大，消除瓦斯事故隐患需要花费较多的时间和费用，而瓦斯灾害事故的威胁也极大限制了煤矿生产规模，生产效率和经济效率的提高。瓦斯灾害的有效控制是保证我国煤炭工业可持续发展的一个关键性问题。2201 采煤工作面瓦斯抽放设计采用上下顺槽打顺层平行钻孔预抽、高位钻孔抽放和采空区埋管抽放、上隅角抽放相结合的瓦斯抽放方法，它能确保采掘工作在低瓦斯含量条件下采掘，给采掘工作创造安全环境。根据 2201 采煤工作面瓦斯抽放设计的各项资料研究瓦斯抽放设计的合理组合方式，工艺参数，抽放效果评价技术等是非

2、常有必要的，能够为矿井瓦斯抽放的科学管理，生产计划的科学编制以及计划的严格实施提供必要的科学依据，也是确保安全生产，提高工作效率和生产效益的有效手段。关键词： 瓦斯抽放；顺层钻孔；安全措施The mining face 2201 gas drainage designAbstract： For the shaft, is the biggest security hidden danger in the process of production in coal mine gas accident.Due to gas accident harm is great, eliminate the

3、 gas accident hidden trouble need to spend more time and cost, and the gas disaster accident threat is greatly limited the size of the coal mine production, the production efficiency and economic efficiency.The effective control of gas disaster is to guarantee the sustainable development of coal ind

4、ustry in China is a key problem.2201 mining face gas drainage design USES up and down along the trough bedding parallel drilling drainage, high drilling drainage and goaf buried tube drainage, drainage in upper corner of the combination of gas drainage method, it can ensure that mining work under th

5、e condition of low gas content mining, create a safe environment for mining work.According to the 2201 mining face of the gas drainage design all information research, a reasonable combination of the gas drainage design, process parameters, the drainage effect evaluation technology is necessary, to

6、scientific management of mine gas drainage, scientific establishment of production planning and the planning of the strict implementation of provide the necessary scientific basis, and ensure safety in production, is the effective means to improve the work efficiency and production efficiency.Keywor

7、ds： gas drainage。 Bedding boring。 Security measures目录第一章 工作面简况 41.1 采区位置范围、地质条件 41.2 地质构造与水文地质情况 51.2.1 、断层情况以及对回采的影响 51.2.2 、褶曲情况以及对回采的影响 51.2.3 、其他因素对回采的影响陷落柱、火成岩等） 51.2.4 、水文地质情况 51.3 煤层瓦斯参数和抽放瓦斯参数 61.4 采区和工作面巷道布置 6第二章瓦斯储量计算、抽放瓦斯必要性论证 82.1 煤层瓦斯储量计算 82.2 抽放必要性可行性论证 92.2.1 瓦斯抽放的必要性 92.2.2 瓦斯抽放的可行性

8、102.3 工作面可抽瓦斯量及可抽期 112.3.1 瓦斯抽放率 112.3.2 可抽放瓦斯总量计算 122.3.3 年抽采量和可抽期 13第三章煤层瓦斯抽放方法设计 143.1 抽放方法的比较和选择 143.1.1 一般规定 143.1.2 抽放方法选择 153.2 抽放钻孔参数确定 173.2.1 钻场及钻孔布置 173.2.2 钻场 钻孔）的间距 183.2.3 钻孔角度的确定 193.3 绘制抽放钻孔布置平面图和剖面图 233.3.1 封孔材料 253.3.2 封孔长度 253.3.3 钻孔封孔质量检查标准： 263.3.4 专用瓦斯抽放巷道的要求 26第四章工作面瓦斯抽放系统 274

9、.1 工作面瓦斯抽放设施的配置和布置 274.2 抽放管路的计算和选择 294.2.1 抽放管路选型及阻力计算 294.2.2 瓦斯抽放管径选择 30第五章瓦斯泵选型 315.1 抽放系统管道阻力计算 315.1.2 管路摩擦阻力计算 315.1.3 管道局部阻力计算 315.2 瓦斯泵流量和压力计算 325.2.2 瓦斯泵选型确定 32第六章 工作面瓦斯抽放安全技术措施 376.1 瓦斯抽放管理 376.1.1 瓦斯抽放管理及规章制度 376.1.2 瓦斯抽放人员配备 376.1.3 瓦斯抽放技术资料 376.1.4 抽放瓦斯管理要求386.2 井下固定瓦斯抽采泵站 396.2.1 泵站与主

10、要巷道及硐室的安全距离应满足下列要求： 396.2.2 其他规定 396.3 井下移动瓦斯抽采泵站 406.4 安全设施及措施 406.5 矿井瓦斯抽采监测监控系统 401 / 41第一章工作面简况1.1 采区位置范围、地质条件201采煤工作面位于矿井二水平一采区 M2煤层，是一采区M2煤层第一个回采工 作面，位于回风斜井东南翼+1500m标高，其上部是M2煤层的采空区，下部煤 层尚未开采，工作面尽头是矿井边界，停采线是回风斜井保护煤柱线。表一工作面位置及井上下关系表水平名称二水平采区名称一采区地面标高1600M井下标高15001515M地面的相 对位置采面距地表垂高为10085,对应地表为一

11、缓坡。回采对地面 设施的影响地面无建筑物、水体、交通设施。井下位置及相邻关系其上部是原采空区，其右侧为井田边界，其下部为实体煤，其左侧为回风斜井。走向长度（m>240倾斜长度（m>160面积（m2>38400本工作面设计开采煤层为M2层煤，通过掘进期间的地质资料显示，该工作面地质条件较简单，煤层变化不大，煤层厚度在1.51.7m之间，具体情况如表二、表三所示。表二煤层情况表煤厚（m>1.5 1.7煤层结构简单煤层倾角 <度）7°左右开采煤层M2煤层煤种无烟煤稳定程度稳定煤层情况描述该工彳面 M2煤层层位位于二叠系龙潭组，煤层沉积稳定，结构单一，地层产状平

12、缓，煤层品种为无烟煤，硬度中硬，多见块状，半亮、低硫、低灰无烟煤。表三煤层顶底板情况表顶、底板名称岩石名称厚度m特征基本顶砂岩15较坚固，易支护，为一般稳定顶板直接顶砂质页岩5伪顶粉质泥岩0.2较破碎，随回柱易冒落直接底一泥质砂岩1.8遇水易底鼓老底粉砂质页岩10较坚固，为较稳定底板图1 :工作面地层综合柱状图地层顶底板 名称岩石 名厚度 m特 性 基本顶砂岩15较坚固，易支 护，为-般稳 定顶板 一 真接顶砂质页岩5- 伪顶粉质漏岩0. 2较破碎，随 回拄喝落« i7H煤层1. 8'-_-1V基本底泥质砂岩1. 2遇水易底鼓 老底检砂质页岩10较坚固，为 稳定底板1.2 地

13、质构造与水文地质情况1.2.1、 断层情况以及对回采的影响该地层产状平缓，煤层沉积稳定，无地质构造变动情况，对回采无影响。1.2.2、 褶曲情况以及对回采的影响本采面无褶曲构造。1.2.3、 其他因素对回采的影响 <陷落柱、火成岩等） 本区无其他地质构造影响。1.2.4、 水文地质情况<1）、涌水量：预计该工作面正常涌水量为 5m3/h ,最大涌水量为10m3/min。<2）、含水层 <顶部和底部）分析：区域内岩层主要为碎屑岩，其次为峨眉山玄武岩。碎屑岩分布面积较大，主 要为二叠系上统龙潭组砂岩、粉砂岩、粘土岩。碎屑岩靠近地表风化作用较强 烈，风化裂隙较发育，含风化裂隙

14、水。发育构造裂隙地段，含构造裂隙水，碎屑 岩区地下水运动受地形、地貌、岩性、构造控制，富水性总体较弱，主要依靠大 气降水补给，受地势影响，多数不产生深部径流循环。各含水层对本工作面的开5 / 41采没有太大的影响。<3）、其它水源的分析：其它水源主要有： 1、大气降水补给为主要补给水源；2、地表水渗入补给；3、采空区积水、断层水。1.3 煤层瓦斯参数和抽放瓦斯参数1 .。2018年2月，煤炭科学研究院沈阳研究所对我矿M2 M4煤层进行了煤与瓦斯突出危险性鉴定，鉴定结果是：无煤与瓦斯突出危险性，该矿 M2 煤层瓦斯涌出量预计为 3.12m3/min 左右，工作面瓦斯含量在5.28m3/t

15、左右，瓦斯压力在0.3MPa左右。2号煤层透气性系数入=0.08<m2/MPa2.d> ,抽采时间3个月以上，孔口抽 放负压保持在13KPa以上。1.4 采区和工作面巷道布置通风方式及风量矿井采用中央并列抽出式通风方式，由主斜井、副斜井进风，专用回风斜井回风。主要通风机型号为 FBCDZN01,7电机额定功率：2X110kw,额定负压1200 2900Pa；额定风量 26.870n3/S;主轴额定转数 980r/min ;叶片可调角度 0 45。采煤工作面采用“ U'型负压通风方式，掘进工作面采用2Xl1kw局部通风机压入式供风，风筒直径600mm。2201 回采工作面采用

16、矿井全负压通风，计划分配风量750m3/min ，风流路线由 2201 运输巷进风， 2201 回风巷回风，经2201 回风巷道的回风上山进入矿井总回风巷道。图 1 -.作面巷道布置#/41第二章瓦斯储量计算、抽放瓦斯必要性论证2.1煤层瓦斯储量计算本工作面设计开采煤层为M2层煤，通过掘进期间的地质资料显示，该工作面地质条件较简单，煤层变化不大，煤层厚度在1.51.7m之间，M2煤层瓦斯涌出量预计为 3.12m3/min左右，煤层瓦斯含量在5.28m3/t左右，瓦斯压力在0.3MPa左右，煤的密度为1.7。根据GB50472008煤矿瓦斯抽采工程设计规范第 4.0.1条规定，矿井 瓦斯储量应为

17、矿井可采煤层的瓦斯储量、受采动影响后能够向开采空间排放的不 可采煤层及围岩瓦斯储量之和。可按下式计算：W = Wl W2 W3nW2 =" A 2iX 2i i 1W3 = K(W1 W2)式中 W 一矿井瓦斯储量,MrhW可采煤层的瓦斯储量<Mm);W受采动影响后能够向开采空间排放的各不可采煤层的瓦斯储量<Mm);W受采动影响后能够向开采空间排放的围岩瓦斯储量<M冷，实测或按式4 矿井可采煤层i的资源量<乂。；xi矿井可采煤层i的瓦斯含量<mt)；A2i 受采动影响后能够向开采空间排放的不可采煤层i的资源量<Mt);4一一受采动影响后能够向开采空

18、间排放的不可采煤层i的瓦斯含量<m3/t ）；K围岩瓦斯储量系数，可取 0.050.20;当围岩瓦斯很小时，可取W=0;若含瓦斯量较多时，可按经验取值或实测确定。M2号煤层瓦斯储量 M2=240rH 160rrK 1.6mXl.7t/m 3X 5.28m3/t=0.5515Mm3。最后得到,M2煤层瓦斯总储量 W=M2=0.5515 Mm2.2 抽放必要性可行性论证2.2.1 瓦斯抽放的必要性抽放瓦斯的必要性论证应对矿井、回采工作面及掘进工作面分别进行抽放瓦斯必要性分析。2.2.1.1 规定根据煤矿安全规程第 145 条及 AQ1027-2006 煤矿瓦斯抽放规范第4.1.14.1.3

19、条规定：有下列情况之一的矿井，必须建立地面永久抽放瓦斯系统或井下临时抽放瓦斯系统： 1 个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/min 或 1 个掘进工作面瓦斯涌出量大于 3m3/min ，用通风方法解决瓦斯问题不合理的。矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的：大于或等于40m3/min ；年产量1.01.5Mt的矿井，大于30m3/min ；年产量0.61.0Mt的矿井，大于25m3/min ;年产量0.40.6Mt的矿井，大于20m3/min ;年产量小于或等于0.4Mt 的矿井，大于15m3/min 。开采有煤与瓦斯突出危险煤层的。该矿 M2 煤层瓦斯涌出量预计为 3.12m3/min 左右，工作

20、面瓦斯含量在5.28m3/t左右，瓦斯压力在0.3MPa左右。必须建立地面永久抽放瓦斯系统或井下临时抽放瓦斯系统。据供风量为750m3/min ,工作面瓦斯浓度按0.35 %计算风排瓦斯量Cp=Q< C=750X0.35/100=2.26m3/min。而工作面绝对瓦斯涌出量为3.12m3/min ,如不可抽放瓦斯，则工 作面的瓦 斯浓度将超 过0.35 % ,尚需抽 放瓦斯量=q-ef=3.12-2.26=0.86m3/min ,工作面瓦斯浓度才能维持 0.35%。2.2.1.2 通风处理瓦斯量核定当一个矿井、采区或工作面的绝对瓦斯涌出量大于通风所能允许的瓦斯涌出 量时，就要抽放瓦斯，即

21、：0.6vSC q qf = k<12)9 / 41q矿井 采区或工作面）的瓦斯涌出量，m3/min； ef一通风所能承担的最大瓦斯涌出量，m3/min ；v通风巷道 或工作面）允许的最大风速，m/s； S一通风巷道 或工作面）断面积，m2；%；C-煤矿安全规程允许的风流中的瓦斯浓度, K瓦斯涌出不均衡系数，取值为1.21.7。q ef= 0.35m3/min故应该对煤层进行瓦斯抽放。2.2.2瓦斯抽放的可行性开采层瓦斯抽放的可行性是指在原始透气性条件下进行预抽的可能性，一般 来说，其衡量指标有两个：一为煤层的透气性系数入；二为钻孔瓦斯流量衰减系数a ,按入和a判定开采层瓦斯抽放可行性的

22、标准，如表 1所示。表1煤层瓦斯抽放难易程度分类表抽放难易程度钻孔瓦斯流量衰减系数 a ） （d-1煤层透气性系数人）（m2/MPa2.d容易抽放<0.003>10可以抽放0.003 0.050.1 10较难抽放>0.05<0.12号煤层透气性系数入=0.08m2/MPa2.d如不采取其他技术措施，基本不 具备预抽本煤层瓦斯的可能性，因此，我们要选取合适的抽采方法来治理工作面 的瓦斯超限。瓦斯抽采是必要的。2.3工作面可抽瓦斯量及可抽期2.3.1 瓦斯抽放率根据GB50472008煤矿瓦斯抽采工程设计规范第 4.0.3条规定：设计 瓦斯抽采率，可根据煤层瓦斯抽采难易程度

23、、瓦斯涌出情况、采用的瓦斯抽采方 法等因素综合确定，也可按邻近生产矿井或条件类似矿井数值选取；并应符合国 家现行标准煤矿瓦斯抽采基本指标AQ 1027的有关规定，同时应满足采、掘工作面的通风要求。根据AQ1027-2006煤矿瓦斯抽放规范第8.6.3条规定：瓦斯抽出率： 预抽煤层瓦斯的矿井：矿井抽出率应不小于20%回采工作面抽出率应不小于25% 邻近层卸压瓦斯抽放的矿井：矿井抽出率应不小于35%回采工作面抽出率应不小于45% 采用综合抽放方法的矿井：矿井抽出率应不小于30% 煤与瓦斯突出矿井：预抽煤层瓦斯后，突出煤层的瓦斯含量应小于该煤 层始突深度的原始煤层瓦斯含量或将煤层瓦斯压力降到0.74

24、 MPa以下。对于设计来说，瓦斯抽放率的确定应符合以上标准的要求，也可以参照 AQ1026-2006煤矿瓦斯抽采基本指标第4.2条进行选取。在瓦斯抽采站的抽采主管上安装瓦斯计量装置，测定矿井每天的瓦斯抽采 量。矿井瓦斯抽采量包括井田范围内地面钻井抽采、井下抽采<含移动抽采）的瓦斯量。每月底按式<10）计算矿井月平均瓦斯抽采率。<10100QkcQkc Qkf式中一矿井月平均瓦斯抽采率，;3Qkc矿井月平均瓦斯抽米重，m /min；Qkf 矿井月平均风排瓦斯量，m3/min工作面回采期间，在工作面瓦斯抽采干管上安装瓦斯计量装置，每周测定工作面瓦斯抽采量 < 含移动抽采）。

25、每月底按式 <11）计算工作面月平均瓦斯抽采率。100QmcQmcQ<11mf式中 ”一工作面月平均瓦斯抽采率，；Qmc 一回采期间，工作面月平均瓦斯抽采量，m3/min；Qmf 工作面月平均风排瓦斯量，m3/min11m = lOQQmc -I。* 0.86m3/min/<0.86m3/min+2.26 m3/min) =27.5641%Qmc Qmf2.3.2 可抽放瓦斯总量计算 根据GB50472008煤矿瓦斯抽采工程设计规范第 4.0.2条规定可按下列公式计算：W= W- K<4.0.21)K= K K 2 - K 3<4.0.22)K = K4<M

26、-Mo) / My <4.0.23)式中WC可抽瓦斯量<Mrm);K可抽系数；K瓦斯涌出程度系数；&负压抽采时的抽采作用系数，可取 1.2;K矿井瓦斯抽采率<%。按目前我国的抽采技术水平，预抽煤层瓦斯时，可取25%- 35%抽采上下邻近层瓦斯时，可取 353 45%&煤层瓦斯排放率，可根据矿井瓦斯涌出量预测方法<AQ1018-2006)中的规定选取；当采高大于4.5m时，K按式vD.4)计算。HiHiK =100 -0.4784.04(D.4)ML式中：hi 第i邻近层与开采层垂直距离,50mlM工作面采高，5mL 工作面长度，120mM煤层原始瓦斯含量

27、<5.28m 3 /t );MC 运到地面煤的残余瓦斯含量<m 3 /t )，取4。K = K4<M-Mo) / My=08(5.28-4>/5.28=01939K =Ki K 2 K 3=0.1939 乂 1.2X 0.3=0.069804所以，可抽瓦斯量 Wc=0.5515 Mr31X 24.5%=0.0385Mm2.3.3 年抽采量和可抽期根据GB50471 2008 煤矿瓦斯抽采工程设计规范第4.0.4 条及 AQ1027-2006 煤矿瓦斯抽放规范第 5.3.5 都规定：矿井或水平的抽放年限应与其抽放瓦斯区域的开采年限相适应。矿井设计瓦斯年抽采量可按下式计算：

28、QN=1440X 365X Q/1000000<4.0.6式中 Q矿井设计瓦斯年抽采量<Mm);Q矿井设计瓦斯抽采规模<n3/min )QN=1440X 365X 0.68/1000000 = 0.44087Mm则可抽期 T=0.5515/0.44087=1.25 年39 / 41第三章 煤层瓦斯抽放方法设计3.1 抽放方法的比较和选择3.1.1 一般规定根据GB50471 2008 煤矿瓦斯抽采工程设计规范第 5.1.1 条规定：选择抽放瓦斯方法，应根据煤层赋存条件、瓦斯来源、巷道布置、瓦斯基础参数、瓦斯利用要求等因素经技术经济比较确定。并应符合下列要求：a尽可能利用开采巷

29、道抽放瓦斯，必要时可设专用抽放瓦斯巷道；b适应煤层的赋存条件及开采技术条件；c有利于提高瓦斯抽放率；d抽放效果好，抽放的瓦斯量和浓度尽可能满足利用要求；e尽量采用综合抽放；f 抽放瓦斯工程系统简单，有利于维护和安全生产，建设投资省，抽放成本低。根据 AQ1027-2006 煤矿瓦斯抽放规范第 7.1.2 条规定：按矿井瓦斯来源实施开采煤层瓦斯抽放、邻近层瓦斯抽放、采空区瓦斯抽放和围岩瓦斯抽放；第7.1.3 条规定：多瓦斯来源的矿井，应采用综合瓦斯抽放方法。瓦斯抽放系统选择还应注意以下问题：分期建设、分期投产的矿井，抽放瓦斯工程可一次设计，分期建设、分期 投抽。抽放瓦斯站的建设方式，应经技术经济

30、比较确定。一般情况下，宜采用集 中建站方式。当有下列情况之一时，可采用分散建站方式：分区开拓或分期建设的大型矿井，集中建站技术经济不合理。矿井抽放瓦斯量较大且瓦斯利用点分散一套抽放瓦斯系统难以满足要求。3.1.2 抽放方法选择根据上面建立的抽放瓦斯的必要性指标和可行性指标，依据规程、规范的规定论述采用矿井集中抽放瓦斯系统或地面钻孔抽放瓦斯系统，还是采用井下移动式抽放瓦斯系统。瓦斯抽放方法及各方法的抽放率详见 AQ1027-2006 煤矿瓦斯抽放规范附录B。3.1.2.1 本煤层瓦斯抽放方法未卸压煤层进行预抽，煤层瓦斯抽放的难易程度可划分为三类。煤层透气性较好，容易抽放的煤层，宜采用本层预抽方法

31、，可采用顺层或穿层布孔方式。煤层透气性较差，采用分层开采的厚煤层，可利用先采分层的卸压作用抽放未采分层的瓦斯。单一低透气性高瓦斯煤层，可选用加密钻孔、交叉钻孔、水力割缝、水力压裂、松动爆破、深孔控制预裂爆破等方法强化抽放。煤与瓦斯突出危险严重煤层，应选择穿层网格布孔方式。煤巷掘进瓦斯涌出量较大的煤层，可采用边掘边抽或先抽后掘的抽放方法。3.1.2.2 邻近层瓦斯抽放方法通常采用从开采层回风巷 （ 或回风副巷向邻近层打垂直或斜交穿层钻孔抽放瓦斯的方法。当邻近层瓦斯涌出量大时，可采用顶底）板瓦斯巷道高抽巷）抽放。当邻近层或围岩瓦斯涌出量较大时，可在工作面回风侧沿开采层顶板布置迎面水平长钻孔高位钻孔

32、）抽放上邻近层瓦斯。3.1.2.3 采空区瓦斯抽放方法老采空区应选用全封闭式抽放方法。现采空区可根据煤层赋存条件和巷道布置情况，采用顶 （ 底 板钻孔法，有煤柱及无煤柱垂直及斜交钻孔法，插（ 埋 管法等抽放方法，并应采取措施，提高抽放瓦斯浓度。开采容易自燃或自燃煤层的采空区，必须经常检测抽放管路中C0浓度和气体温度等有关参数的变化。发现有自然发火征兆时，必须采取防止煤自燃的 措施。3.1.2.4其它情况。 煤与瓦斯突出矿井开采保护层时，必须同时抽放被保护煤层的瓦斯。 埋藏浅、瓦斯含量高的厚煤层或煤层群，有条件时，可采用地面钻孔预 抽开采层瓦斯、抽放卸压邻近层瓦斯或抽放采空区瓦斯的方法。 对矿井

33、瓦斯涌出来源多、分布范围广、煤层赋存条件复杂的矿井，应采 用多种抽放方法相结合的综合抽放方法。表1-33 瓦斯抽放类型、方法、适用条件抽放分类抽放方式适用条件工作卸抽放 率岩巷揭煤和煤巷 掘进预抽由岩巷向煤层大穿层钻孔；煤巷工 作面打超前钻孔高突出危险煤层、高瓦斯 煤层10301030未 卸 压 抽 放由开采层机巷、风巷或煤门等打上 向、下向顺层钻孔由预抽时间的高瓦斯煤 层、突出危险煤层1030开采区大面积预抽由岩巷、石门、邻近层煤巷等向开 采层打穿层钻孔属“勉强抽放煤层”10,个别超过50采地面钻孔高瓦斯“容易抽放”煤 层，埋深较浅10层密封开采层巷道高瓦斯“容易抽放”厚煤 层10抽边掘边抽

34、由煤巷两侧或岩巷向煤层周围打防 护钻孔高瓦斯煤层、 突出煤层10放卸 压 抽 放边采边抽由开采层机巷、风巷等向工作面前 方卸压区打钻高瓦斯煤层1020由岩巷、煤门等向开采分层的上部 或下部未采分层打穿层或顺层钻孔高瓦斯煤层1020水力割缝、松动 爆破水力压裂 预抽）由开采层机巷、风巷等打顺层钻 孔；由岩巷或地面打钻孔瓦瓦斯“难以抽放”煤层20 30<30由开采层机巷、风巷、中巷等向邻 近层打钻邻近层瓦斯涌出量大、影 响开采层安全时30 60邻 近卸 压 抽 放开采层工作面推 过后抽放上、下 邻近层瓦 斯由开采层机巷、风巷、中巷等向采 空区方向打斜交钻孔30 60层由煤门打沿邻近层钻孔30

35、 60抽 放在邻近层掘汇集瓦斯巷道邻近层瓦斯涌出量大、钻 孔的通过能力满足不了抽 放要求时30 60从地面打钻孔地面打钻优于井下时1540采空区 抽放开采层工作面推密封采空区插管抽放无自燃危险或采用防 火措施时15过后抽放采空区 瓦斯现采采空区设密闭墙或采空区打钻 抽放15综 合 抽 放多种抽放方式相组合采用单一的抽放方式 效果较差时，应采用 该种抽放方式40 80围岩 瓦斯 抽放由岩巷两侧或正前方向溶洞或裂隙 带打钻、密闭岩石巷道抽放、封堵 岩巷喷瓦斯区并插管抽放围岩有瓦斯喷出危险，瓦 斯涌出量大或有溶洞，裂 隙带储存高压瓦斯时根据钻孔抽采瓦斯的优缺点及适用条件，我们最终选择顺层钻孔抽采，因

36、为顺层钻孔抽采的适用条件是：单一煤层；煤层透气性较小但应有抽放可能；煤层赋存条件稳定，地质变化小；钻孔要提前打好，有较长的预抽时间；突出危险煤层密集钻孔），而我们要设计的煤层就是煤层透气性较小但应有抽放可能，煤层赋存条件稳定，地质变化小。3.2 抽放钻孔参数确定3.2.1 钻场及钻孔布置根据 AQ1027-2006 煤矿瓦斯抽放规范第 7.4 条，钻场钻孔布置应按照以下要求：钻场的布置应免受采动影响，避开地质构造带，便于维护，利于封孔，保证抽放效果；尽量利用现有的开拓、准备和回采巷道布置钻场；对开采层未卸压抽放，除按钻孔抽放半径确定合理的孔间距外，应尽量增大钻孔的见煤长度；邻近层卸压抽放，应将

37、钻孔打在采煤工作面顶板冒落后所形成的裂隙带内，并避开冒落带；强化抽放布孔方式除考虑应取得好的抽放效果外，还应考虑措施施工方便；边采边抽钻孔的方向应与开采推进方向相迎，避免采动首先破坏孔口或钻场；钻孔方向应尽可能正交或斜交煤层层理；穿层钻孔终孔位置，应在穿过煤层顶（底板0.5m处。根据 AQ1027-2006 煤矿瓦斯抽放规范第 8.6.4 条，预抽煤层瓦斯的钻孔量：当采用顺层孔煤层15-20m；可以抽放煤层10-15m；较难抽放煤层 8-l0m。3.2.2 钻场<钻孔）的间距3.2.2.1 开采层抽放钻孔布置沿倾斜布孔以钻场和钻孔工作面水平所成的角度来划分，有上向孔、下向孔、水平孔三种形

38、式。三种形式的优缺点：< 1）下向式钻孔瓦斯流量较大，可以加速排放瓦斯，但下向孔中易积水，打钻施工困难。< 2）上向式钻孔不会积水，瓦斯涌出量较均衡，但在相同条件下比下向孔略小。< 3）水平孔处于两者之间。2）沿走向布孔沿走向布孔的间距，决定于抽放瓦斯的影响范围，即抽放半径B,而影响范围的大小与煤质、瓦斯等诸因素有关。3.2.2.2 邻近层抽放钻孔间距决定钻孔间距主要是根据钻孔的抽放影响范围。在一定条件下，上邻近层的影响范围要大些，下邻近层要小些，远距离邻近层要大些。1）抽放影响距离L,它是随开采层工作面的推移，瓦斯量逐渐增加，当达到最大值后又逐渐下降，直至恢复到原来的水平，

39、此时钻孔至回采工作面的距离为“抽放影响距离”。2）有效抽放距离Li,当满足下列条件，工作面推过钻孔的距离称为“有效 抽放距离”。<1）钻孔抽出的瓦斯浓度不应小于30%。<2）回采工作面回风流中的瓦斯可以维持在允许限度之内。<3）钻孔瓦斯流量不应小于一个常数，一般小到0.30.5m3/min以下时，即不再抽放。3）可抽距离L2,钻孔能够抽出瓦斯是在回采工作面采过钻孔一定距离后才开始的，这个距离称为“可抽距离”。钻孔的可抽距离，为设计布置采区内第一个抽放钻场位置提供了依据，而钻孔的有效抽放距离，决定着工作面的钻场个数。钻场间距MM=K<L1-L2)<1-81)式中：K

40、 抽放不均衡系数。见下表。表8-7-46钻孔间距参数层间距(m>有效抽放距离L(m>可抽距离L2(m>K合理孔距(m>1030 5010200.81624上2040 6015250.82028邻3050 7020300.92736近4060 8025350.93241层6080 10035 450.942508010012045 550.950601025 4510 150.81224下2035 5515200.91832邻3045 6020250.92341近4070 9030 350.93650层8011013030 600.954833.2.3 钻孔角度的确定3.

41、2.3.1 .本煤层抽放钻孔角度计算 <表1-47 )图示公式符号注释“弱币L".哪好底抬W 铲垂直煤层走向钻孔1. p=tgg Ltg豆sina2. l LRsin（a 士 ）煤层倾角，<o);钻孔角度，<。)；L 钻场至煤层顶、底板 的水平距离， 可在井巷平面图上量 取，mH 钻孔终孔高度，m； 士号钻场在底板时，上向孔取负下向孔取正，钻场在 顶板时，上向孔取正下向孔取贞。公式2中的符号与1中符号相反；l 钻孔长度，m）lL斜交煤层走向钻孔1. ¥' = tgB7r l cos P2. P'=tg (HsinF)B3.l' =

42、"sin P'一一垂直煤层走向钻孔与斜交煤层走向钻孔的水平投 影的夹角，<o）;l一一垂直煤层走向钻孔的长 度，mB孔底分布距离，m由钻孔抽放半径确定；P ' 一一斜交煤层钻孔的角度，<。）；P、H 同上；l'斜交煤层钻孔长度，m垂直煤层走向钻孔与斜交煤层走向钻孔的夹角，<o）表1-49邻近层卸压角¥值N/M31010 3030 80¥<o)707580注：N为层间距，M为开采厚度，当 里<3或' >80抽放效果一般很差。M M3.2.3.2 邻近层钻孔角度计算钻孔布置原则< 1）钻孔必须深

43、入到邻近层的卸压带内；< 2）保持钻孔不受岩压活动影响而中断；< 3）考虑打钻是否方便。邻近层钻孔合适布置，见图1-33图1-33 邻近层钻孔合适位置1定曲带 2钻孔 3 = 尖带 4- -BiEnr钻孔角度计算 表1-48)表1-48邻近层钻孔角度计算表图示公式参数及符号注释开采层1邻近层钻N丁孔1,*11.缓倾斜煤层钻孔角度 计算R , JNp =tg -aNctg+ bnNtg(u±P) a +b钻孔与水平线的夹角，o)；N层间距离，m；2.急倾斜钻孔角度计算从开采水平的运输巷道打钻时tg（180 - ： -从开采水平的上部回风巷打钻时Ntg（一）二 b1：煤层彳K

44、角， o）；b 未卸压范围长度，m；手邻近层卸压 角，参见表 149a工作面内部煤 柱一侧阻碍邻 近层卸压的宽 度，m；b'煤柱宽，再加1015m备 用；一：一一钻孔角度， o）钻孔直径：钻孔直径大，暴露煤壁面积就大，瓦斯涌出量相应也大，但二者增长并非线 性关系，在煤层条件不同的情况下，瓦斯涌出量并不随孔径的增大而成比例增 大。据测定结果，孔径由73mm提高到300mm,钻孔的暴露面积增至4倍，而钻孔 抽放量仅增至2.7倍，而日本赤平煤矿孔径由65mm增至120mm ,抽放瓦斯量增 加到3.5倍。孔径应根据钻机性能，施工速度与技术水平、抽放瓦斯量、抽放半径 等因素确定，目前一般采用抽放

45、瓦斯钻孔直径为 60110mm。根据本煤层的特 性，选取钻孔直径为75mm。钻孔的长度据实测结果，单一钻孔的瓦斯抽放量与其孔长基本上成正比关系，因此在钻 机性能与施工技术水平允许的条件下，尽可能采用长钻孔以增加抽放量和效益。 本煤层的倾向长度为160m,为了达到好的抽放效果，我们把钻孔从进风巷和回风 巷顺煤层打入，进风巷打入的钻孔的长度为 85m,回风巷打入的钻孔的长度为85m。4>钻孔的间距与抽放时间2号煤层透气性系数入=0.08<m2/MPa2.d>,根据表四，我们选取钻孔间距为5 8m。表四钻孔间距选用参考值表煤层透气性系数(m2/(MPa2?d>>钻孔间距

46、(m>备注<10-3先采取卸压增透措施后，才避长抽放10-3 10-22510-2 10-15810-1 10812>10>10根据抽放条件，我们给定抽放时间为3个月以上。3>抽放负压：钻孔抽放负压一般选用13.326.6kPa(Wl00200mmHg>,但最低不宜小于13kPa<97.75mmHg)。附表五：顺层抽放钻孔参数表孔号方位。仰角。长度m备注168173+24852201回风巷15683+35852201运输巷3.3绘制抽放钻孔布置平面图和剖面图进风顺槽回风顺槽图2:钻孔布置平面图.林魁曾脑巨风巷vsQc-E5方审 * 口 QM w康安1&

47、#39;_讣& Q，口Q4O 0*11BS %¥ 中卡埴 QfiQQ-4-& ,?* ;« 01*口 1H :« '-'sQ*o，口 :&仔Q4OP，D!- Qfi-O Q章由Eb图3:钻孔布置剖面图3.3.1 封孔材料钻孔封孔设计应满足密封性能好、操作便捷、封孔速度快、造价低的要求。封孔方法的选择应根据抽放方法及孔口所处煤（ 岩 >层位、岩性、构造等因素综合确定，因地制宜地选用新方法、新工艺，并应符合下列要求：< 1）岩壁钻孔；宜采用封孔器封孔。< 2 ） 煤壁钻孔，宜采用充填材料进行压风封孔。封孔材料应

48、根据具体条件优先选用膨胀水泥、聚氨脂等新型材料。在钻孔所处围岩条件较好的情况下，可选用水泥砂浆或其它封孔材料。封孔材料的选择应符合下列规定：< 1）穿层钻孔宜采用封孔器封孔。封孔器械应满足密封性能好、操作简单、封孔速度快的要求。< 2）顺层钻孔宜采用充填材料封孔。封孔材料可选用膨胀水泥、聚氨酯等新型材料。在钻孔所处围岩条件较好的情况下，亦可选用水泥砂浆或其它封孔材料。< 3）不宜采用黄泥封孔。3.3.2 封孔长度封孔长度应根据钻孔孔口段煤（岩 >性质、裂隙发育程度及孔口负压等因素确定，并应符合下列要求：孔口段围岩条件好、构造简单、孔口负压中等时，封孔长度可取2m3m孔口

49、段围岩裂隙较发育、或孔口负压很高时，封孔长度可取 4m6m在煤壁开孔的钻孔，封孔长度可取5m8m采用聚氨酯外的其他材料封孔时，封孔段长度与封孔深度相等；采用聚氨酯封孔时，封孔参数见表3。封孔长度既应保证不吸入空气又应使封孔长度尽量缩短，一般情况下岩孔应不小于5m煤孔应不小于8m经上述分部设计，采煤工作面瓦斯抽放设计详细方案如下：采取本煤层顺层钻孔抽放瓦斯的防突措施，运输巷道、回风巷道内沿煤层向 采面进行顺层布置钻孔，在走向方向上每 58m句距<根据抽放时间调整）布置一 个顺层钻孔进行高负压抽放。2201采面回采前，2201沿运输巷上帮、回风巷下帮采取施工间距为 58m勺 倾向顺层钻孔预抽

50、回采区域煤层瓦斯防突措施，区域预抽钻孔施工至采面停采线 外20Mfe,每个钻孔长度大于85M朝采面倾斜长有160M ,孔径75nlm,封孔长度 不低于8M抽采时间3个月以上，孔口抽放负压保持在13KP拟上。根据煤矿瓦斯抽采基本指标要求（最低要求,：瓦斯71出量50Q<10m3/min抽采率应大于20%故本设计要求抽放量应大于0.63m3/min。表2聚氨酯封孔参数单位为m封孔材料钻孔条件封孔段长度封孔深度聚氨酯孔口段较完整0.835孔口段较破碎1.046采空区抽采时插管周围应封闭严密，宜减少外部空气漏入，有条件时可设置 均压密闭。3.3.3 钻孔封孔质量检查标准: 预抽瓦斯钻孔抽放过程中

51、孔口瓦斯浓度不应小于40% 邻近层瓦斯抽放钻孔抽放过程中孔口瓦斯尝试不应小于30% 当钻孔封孔 质量达不到上代用品标准时，抽放结束后应全孔封实3.3.4 专用瓦斯抽放巷道的要求 专用瓦斯抽放巷道的位置、数量应能达到良好的抽放效果。 必须提前掘好巷道，保证有足够的抽放时间，有较大抽放范围。 专用于敷设抽放管路、布置钻场、钻孔的瓦斯抽放巷道采用矿井全压通 风时，巷道风速不得低于0.5m/s。第四章工作面瓦斯抽放系统4.1 工作面瓦斯抽放设施的配置和布置根据 AQ1027-2006 煤矿瓦斯抽放规范规定具备下列两个条件的矿井，应建立地面永久瓦斯抽放系统；瓦斯抽放系统的抽放量可稳定在 2 m3 /mi

52、n 以上；瓦斯资源可靠，储量丰富，预计瓦斯抽放服务年限五年以上。根据 4.1 、 4.2 规定，不具备建立地面永久瓦斯抽放系统条件的，对高瓦斯区应建立井下移动泵站瓦斯抽放系统。建立井下移动泵站瓦斯抽放系统时，由企业技术负责人负责组织编制设计和安全技术措施。井下移动泵站瓦斯抽放工程设计可按地面永久瓦斯抽放工程设计的相关内容进行。井下移功瓦斯抽放泵站应安装在瓦斯抽放地点附近的新鲜风流中。抽出的瓦斯必须引排到地面、总回风道或分区回风道；已建永久抽放系统的矿井，移动泵站抽出的瓦斯可直接送至矿井抽放系统的管道内，但必须使矿井抽放系统的瓦斯浓度符合煤矿安全规程第一百四十八条规定。移动泵站抽出的瓦斯排至回风

53、道时，在抽放管路出口处必须采取安争措施包括设置栅栏、悬挂警戒牌。栅栏设置的市置，上风侧为管路出口外推5m，上下风侧栅栏间距不小于35 m。两栅栏间禁止人员通行和任何作业。移动抽放泵站排到巷道内的瓦斯，其浓度必须在30 m以内被混合到煤矿安全教程允许的 限度以内。栅栏处必须设警戒牌和瓦斯监测装置，巷道内瓦斯浓度超限报警时，应断电、停止瓦斯抽放、进行处理。监测传感器的位置设在栅栏外1 m以内。两栅栏间禁止人员通行和任何作业。井下移动瓦斯抽放泵站必须实行“三专”供电，即专用变压器、专用开关、专用线路。根据GB50471 2008煤矿瓦斯抽采工程设计规范规定：井下固定瓦斯抽采泵站的位置应选择在稳定、坚硬的岩层中，并宜避开较大的断层、含水层、松软岩层、煤与