采煤工作面瓦斯抽放设计

1、矿井瓦斯防治设计 题 目： 矿井瓦斯防治设计 姓 名： 学 号： 专业班级： 10安全本科（一）班 指导教师： 毕节学院矿业工程学院目录第一章 工作面概况11.1采区位置范围、地质条件11.2地质构造与水文地质情况21.3煤层瓦斯参数和抽放瓦斯参数31.4采区和工作面巷道布置3第二章 瓦斯储量计算、抽放瓦斯必要性论证52.1煤层瓦斯储量计算52.2抽放必要性可行性论证62.2.1 瓦斯抽放的必要性62.2.2 瓦斯抽放的可行性72.3 工作面可抽瓦斯量及可抽期72.3.1瓦斯抽放率72.3.2可抽放瓦斯总量计算92.3.3 年抽采量和可抽期10第三章 煤层瓦斯抽放方法设计113.1抽放方法的比

2、较和选择113.1.1一般规定113.1.2抽放方法选择113.2抽放钻孔参数确定143.2.1钻场及钻孔布置143.2.2钻场（钻孔）的间距153.2.3钻孔角度的确定163.3绘制抽放钻孔布置平面图和剖面图213.3.1封孔材料223.3.2封孔长度223.3.3钻孔封孔质量检查标准：233.3.4专用瓦斯抽放巷道的要求23第四章 工作面瓦斯抽放系统244.1工作面瓦斯抽放设施的配置和布置244.2抽放管路的计算和选择254.2.1 抽放管路选型及阻力计算254.2.2 瓦斯抽放管径选择26第五章 瓦斯泵选型285.1 抽放系统管道阻力计算285.1.2 管路摩擦阻力计算285.2瓦斯泵流

3、量和压力计算295.2.1瓦斯泵选型确定29第六章 工作面瓦斯抽放安全技术措施346.1瓦斯抽放管理346.1.1 瓦斯抽放管理及规章制度346.1.2 瓦斯抽放人员配备346.1.3 瓦斯抽放技术资料346.1.4抽放瓦斯管理要求356.2 井下固定瓦斯抽采泵站366.2.1泵站与主要巷道及硐室的安全距离应满足下列要求：366.2.2其他规定366.3 井下移动瓦斯抽采泵站376.4 安全设施及措施376.5 矿井瓦斯抽采监测监控系统38第一章 工作面概况1.1采区位置范围、地质条件   2201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

4、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1600米井下标高15001515米地面的相对位置采面距地表垂高为10085，对应地表为一缓坡。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

5、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)1.51.7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作面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第 0 页1.2地质构造与水文

6、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，含风化裂隙水。发育构造裂隙地段，含构造裂隙水，碎屑岩区

7、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2010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左右，瓦斯压力在0.3MPa左右。2号煤层透气性系数0.08（m2/MPa2.d)

8、，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FBCDZN017，电机额定功率：2×110kw，额定负压 12002900Pa；额定风量26.870m3/S；主轴额定转数980r/min；叶片可调角度045。采煤工作面采用“U”型负压通风方式，掘进工作面采用2×11kw局部通风机压入式供风，风筒直径600mm。2201回采工作面采用矿井全负压通风，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220

9、1 回风巷道的回风上山进入矿井总回风巷道。   图1：采煤工作面平面布置图第二章 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1.7t/m3。根据GB504712008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

10、下式计算： 式中 矿井瓦斯储量，Mm3；W1可采煤层的瓦斯储量（Mm3）；W2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（Mm3）；W3受采动影响后能够向开采空间排放的围岩瓦斯储量（Mm3），实测或按式A1i矿井可采煤层i的资源量（Mt）；X1i矿井可采煤层i的瓦斯含量（m3/t）；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）；X2i受采动影响后向开采空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W3=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=240m×16

11、0m×1.6m×1.7t/m3×5.28m3/t=55.15×10-2Mm3。最后得到，M2煤层瓦斯总储量W=M2=55.15×10-2Mm32.2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/m

12、in，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，工作面瓦斯含量在5.28m³/min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.

13、35计算风排瓦斯量Cp=Q×C=750×0.35/100=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-=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： （12） q矿井（采区或工作面）的瓦斯涌出量，m3/min； 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通风巷

14、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= 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；二为钻孔瓦斯流量衰减系数，按和判定开采层瓦斯抽放可行性的标准，如表1所示。表4 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（）(d-1)煤层透气性系数（）(m2/MPa2.d)容易抽放<0.003>10可以抽放0.0030.050.110较难抽放>0.05&l

15、t;0.12号煤层透气性系数0.08（m2/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GB504712008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、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

16、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 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

17、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。 （10）式中 矿井月平均瓦斯抽采率，%；矿井月平均瓦斯抽采量，m3/min；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）。每月底按式（11）计算工作面月平均瓦斯抽采率。 （11）式中 工作面月平均瓦斯抽采率，%；回采期间，工作面月平均瓦斯抽采量，m3/min；工作面月平均风排瓦斯量，m3/min=100×0.86m3/min/（0.86m3/min+2.26 m3/min）=27.5641%2.3.2可抽放瓦斯总量计算 根据G

18、B504712008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：WcW·K （4.0.21）KK1·K 2·K 3 （4.0.22）K1K4（My-MC）/ My （4.0.23）式中 Wc可抽瓦斯量（Mm3 ）；K可抽系数；K1瓦斯涌出程度系数；K2负压抽采时的抽采作用系数，可取1.2；K3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35%45%；K4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，K4按式（D.4）计算。

19、式中： hi第i邻近层与开采层垂直距离； M工作面采高 L工作面长度 K4=80%My煤层原始瓦斯含量（5.28m 3 /t）；MC运到地面煤的残余瓦斯含量（m 3 /t），取4。K1K4（My-MC）/ My My=0.8(5.28-4)/5.28=01939 KK1·K 2·K 3 =0.1939×1.2×0.3=0.069804所以，可抽瓦斯量Wc=55.15×10-2Mm3×0.069804=38.5×10-3Mm32.3.3 年抽采量和可抽期根据GB504712008煤矿瓦斯抽采工程设计规范第4.0.4条及AQ10

20、27-2006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：QN=1440×365×Q/1000000 （4.0.6）式中 QN矿井设计瓦斯年抽采量（Mm3）；Q矿井设计瓦斯抽采规模（m3/min）。QN=1440×365×0.68/1000000 =44.087×10-2Mm3则可抽期T=0.5515/0.44087=1.25年第3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GB504712008煤矿瓦斯抽采工程设计规范第5.1.1条规

21、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：(1)尽可能利用开采巷道抽放瓦斯，必要时可设专用抽放瓦斯巷道；(2)适应煤层的赋存条件及开采技术条件；(3)有利于提高瓦斯抽放率；(4)抽放效果好，抽放的瓦斯量和浓度尽可能满足利用要求；(5)尽量采用综合抽放；(6)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

22、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

23、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，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

24、。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）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CO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

25、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5 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面抽放率 %开采层抽放未卸压抽放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采区大面积预抽由开采层机巷、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

26、，个别超过50地面钻孔高瓦斯“容易抽放”煤层，埋深较浅10密封开采层巷道高瓦斯“容易抽放”厚煤层10卸压抽放边掘边抽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高瓦斯“难以抽放”煤层203030邻近层抽放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、中巷等向邻近层打钻邻近层瓦斯涌出量大、影响开采层安全时3060由开采层机巷、风巷、中

27、巷等向采空区方向打斜交钻孔3060由煤门打沿邻近层钻孔3060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3060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过后抽放采空区瓦斯密封采空区插管抽放无自燃危险或采用防火措施时15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4080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

28、钻孔抽采，因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。图2：回采工作面本煤层瓦斯抽放钻孔布置示意图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，

29、应尽量增大钻孔的见煤长度；邻近层卸压抽放，应将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

30、，有上向孔、下向孔、水平孔三种形式。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。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。 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，此时钻孔至

31、回采工作面的距离为“抽放影响距离”。有效抽放距离L1，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。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 M=K（L1-L2） （1-81） 式中：K 抽放不均衡系数。见下表。表6 钻孔间距参数

32、层间距(m)有效抽放距离L1(m)可抽距离L2(m)K合理孔距(m)上邻近层1020304060803050406050706080801001001201020152520302535354545550.80.80.90.90.90.9162420282736324142505060下邻近层10203040802545355545607090110130101515202025303530600.80.90.90.90.9122418322341365054833.2.3钻孔角度的确定3.2.3.1. 本煤层抽放钻孔角度计算（表7）图示公式符号注释垂直煤层走向钻孔1.2.煤层倾角，（

33、6;）；钻孔角度，（º）；钻场至煤层顶、底板的水平距离，可在井巷平面图上量取，m；钻孔终孔高度，m；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负。公式2中的符号与1中符号相反；钻孔长度，m。斜交煤层走向钻孔1.2.3.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）；垂直煤层走向钻孔的长度，m；孔底分布距离，m，由钻孔抽放半径确定；斜交煤层钻孔的角度，（º）；、同上；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8 邻近层卸压角值N/M31010303080（º）707580注：N

34、为层间距，M为开采厚度，当或抽放效果一般很差。3.2.3.2 邻近层钻孔角度计算 钻孔布置原则 （1）钻孔必须深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 钻孔角度计算（表9） 邻近层钻孔角度计算表图示公式参数及符号注释图示公式参数及符号注释1.缓倾斜煤层钻孔角度计算钻孔与水平线的夹角，（º）；层间距离，m；煤层倾角，（º）；未卸压范围长度，m；邻近层卸压角，参见表1-49工作面内部煤柱一侧阻碍邻近层卸压的宽度，m；煤柱宽，再加1015m备用；钻孔角度，（º）2.急倾斜钻孔角度计算从开采

35、水平的运输巷道打钻时从开采水平的上部回风巷打钻时 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，目前一般采用抽放瓦斯钻孔直径为60110mm。根据本煤层的特性，选取钻孔直径为75mm。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

36、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0.08（m2/MPa2.d)，根据表四，我们选取钻孔间距为5m。表四 钻孔间距选用参考值表煤层透气性系数(m2/(MPa2d)钻孔间距(m)备 注10-3-先采取卸压增透措施后，才能抽放10-310-22510-210-15810-1108121010钻孔抽放负压一般选用13.326.6kPa(即100200mmHg)，但最低不宜小于13kPa（97.

37、75mmHg）。 表10：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运输巷图3：钻孔设计图3.3绘制抽放钻孔布置平面图和剖面图图4：钻孔布置平面图图5：钻孔布置走向剖面图图6：钻孔布置倾向剖面图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。封孔材料应根据具体条件优先选用

38、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，封孔长度可取大于3m；孔口段围岩裂隙较发育、或孔口负压较高时，封孔长度不应低于

39、5m。；在煤壁开孔的钻孔，封孔长度可取大于7m；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5m间距（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8m的倾向顺层钻孔预抽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20米

40、处，每个钻孔长度大于85米（因采面倾斜长有160米），孔径75，封孔长度不低于8米。抽采时间3个月以上，孔口抽放负压保持在13KPa以上。根据煤矿瓦斯抽采基本指标要求(最低要求)：瓦斯涌出量5Q<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11 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

41、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 /min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

42、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

43、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GB504712008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、煤与瓦斯突出煤层，不应受采动影响，并应采用不

44、燃性材料支护。泵站与主要巷道及硐室的安全距离应满足下列要求：（1）泵站与井筒、井底车场、主要运输巷道、主要硐室，以及影响全矿井或多个采区通风的风门的法线距离不应低于60m。（2）泵站与行人巷道的法线距离不应低于35m。（3）泵站与地面或上下巷道的法线距离不应低于30m。泵站硐室应符合下列规定：（1）必须采用独立通风。（2）必须有两个供人员撤离的安全出口。（3）出口应设置向外开启的防火、防爆门。（4）泵站内除应设置消防管路系统，还应配备消防器材。（5）应设置完备的照明设施。当抽采出的瓦斯采用地面直接排空方式时，放空地点应根据矿井抽采系统的具体情况，结合地面的建筑设施确定。放空地点距井口和主要建筑

45、物的距离不应小于50m，放空地点附近20m以内严禁堆积易燃物和有明火。在排空管附近应安设避雷装置和防爆炸、防回火等安全装置。移动泵站抽出的瓦斯如果不并入矿井固定抽采系统的管道内时，在抽采管路出口应设置栅栏和悬挂警戒牌。栅栏设置的位置，上风侧应为管路出口外推5m，上、下风侧栅栏间距不得小于35m。栅栏内严禁人员通行及作业。移动泵站抽出的瓦斯如果排放到地面时，应符合本规范第7.2.6条的规定。移动泵站抽采的瓦斯在井下应引排到总回风巷、一翼回风巷或分区回风巷，并应保证稀释后风流中的瓦斯浓度符合现行煤矿安全规程的有关规定。 4.2抽放管路的计算和选择4.2.1 抽放管路选型及阻力计算根据AQ1027-

46、2006煤矿瓦斯抽放规范，对瓦斯抽放管路有如下要求：第5.4.1条：抽放管路系统应根据井下巷道的布置、抽放地点的分布、瓦斯利用的要求以及矿井的发展规划等因素确定，避免或减少主干管路系统的频繁改动，确保管道运输、安装和维护方便，并应符合下列要求：抽放管路通过的巷道曲线段少、距离短，管路安装应平直，转弯时角度不应大于50°；抽放管路系统宜沿回风巷道或矿车不经常通过的巷道布置；若设于主要运输巷内，在人行道侧其架设高度不应小于1.8m，并固定在巷道壁上，与巷道壁的距离应满足检修要求；抽放瓦斯管件的外缘距巷道壁不宜小于0.1m；当抽放设备或管路发生故障时，管路内的瓦斯不得流入采掘工作面及机电硐

47、室内；尽可能避免布置在车辆通行频繁的主干道旁；管径要统一，变径时必须设过渡节。第5.4.2条：抽放瓦斯管路的管径应按最大流量分段计算，并与抽放设备能力相适应，抽放管路按安全流速为515m/s和最大通过流量来计算管径，抽放系统管材的备用量可取10。第5.4.3条：当采用专用钻孔敷设抽放管路时，专用钻孔直径应比管道外形尺寸大100mm；当沿竖井敷设抽放管路时，应将管道固定在罐道梁上或专用管架上。第5.4.4条：抽放管路总阻力包括摩擦阻力和局部阻力；摩擦阻力可用低负压瓦斯管路阻力公式计算；局部阻力可用估算法计算，一般取摩擦阻力的1020。第5.4.5条：地面管路布置：不得将抽放管路和自来水管、暖气管

48、、下水道管、动力电缆、照明电缆及通讯电缆等敷设在同一条地沟内；抽放管道与地上、下建(构)筑物及设施的间距，应符合工业企业总平面设计规范的有关规定；瓦斯管道不得从地下穿过房屋或其它建(构)筑物，一般情况下也不得穿过其它管网，当必须穿过其它管网时，应按有关规定采取措施。4.2.2 瓦斯抽放管径选择选择瓦斯管径，可按下式计算： （13）式中 D瓦斯管内径，m；Q管内瓦斯流量，m3/min；q纯1116×3/10003.348m3 minQ混q纯C3.348÷2016.74m3/minV瓦斯在管路中的经济流速，m/s，一般取V512m/s。可得：抽采管路壁厚选择：选择管路壁厚可按下

49、式计算： 式中:管路壁厚（mm）；P管路最大工作压力（MPa）；d管路内径（mm）；容许压力（MPa），可取屈服极限强度的60；缺少比值时，铸铁管可取20MPa，焊接钢管可取60MPa，无缝钢管可取80MPa。管路最大工作取5Mpa,容许压力取80Mpa,=P*d/2=5×188.5/2×80=6mm图7：抽放管路布置示意图第五章 瓦斯泵选型5.1 抽放系统管道阻力计算5.1.2 管路摩擦阻力计算计算直管摩擦阻力，可按下式计算： （14）式中 H阻力损失，Pa；L直管长度，m；Q瓦斯流量，m3/h；D管道内径，cm；k0系数，见表4；r混合瓦斯对空气的相对密度，见表5。HZ

50、=表12 不同管径的系数K0值通称管径mm152025324050K值0.460.470.480.490.500.52通称管径mm7080100125150180以上K值0.550.570.620.670.700.71局部阻力可口用估算法计算，一般摩擦阻力的10%20%。管路系统长，网络复杂或主管管径较小者，可按上限取值，反之则按下限取值。局部阻力可用估算法计算，一般取摩擦阻力的10%20%。管路系统长，网络复杂或主管管径较小者，可按上限取值，反之则按下限取值。局部阻力计算（管路局部阻力损失按直管阻力损失15%计算）    总局部阻力    &

51、#160;H局总H直总×0.15Pa 总局部阻力损失482.859×0.15=72.4289Pa 5.1.3 管网总阻力计算：    管网总阻力损失      H总H直总H局总Pa=482.859+72.4289=555.2879Pa表13 在0及105 Pa气压时的值瓦斯浓度%0123456789010.9960.9910.9870.9820.9780.9730.9690.9640.960100.9550.9510.9470.9420.9380.9330.9290.9240.9200.915200.9110.9060.9020.8980.8930.8890.8840.88