工作面回采瓦斯抽采设计方案

2305工作面回采瓦斯抽采设计

2305工作面正在安装，预计2018年8月开始正式回采。根据2303工作面回采期间瓦斯涌出量统计，瓦斯绝对涌出量1.69m3/min～16.86 m3/min，相对涌出量 1.40m3/t～3.28m3/t(见2303工作面回采瓦斯情况分析图>。 2305工作面按平均日产10000吨<每日均产吨，富裕系数1.2）计算，回采期间瓦斯绝对涌出量在 2.72m3/min～15.97m3/min,平均瓦斯绝对瓦斯量9.35m3/min。因此工作面回采需要投入瓦斯抽采系统，采取瓦斯抽采措施，保证工作面安全生产。

一、2305工作面概括

2305工作面开采煤层为下二迭统山西组下部的3#煤.

1、地质情况

2305工作面东高西低，东西高差85m，煤层展布基本呈单斜构造，单斜产状为倾向225——255°、倾角2—8°。

另外，2303运巷揭露两条小型正断层，可能会延伸到2305工作面内，影响工作面掘进和回采。F1正断层西距23排水进风巷130m，产状为：倾向120°、倾角60°、落差H=0.7m；F2正断层西距23排水进风巷525m，产状为：倾向319°、倾角60°、落差H=0.2m。施工前需作好过断层准备并且施工中加强支护。

根据三维地震勘探结果显示：工作面西部发育一陷落柱X8，长轴方向为南北向，长约116m，东西向长约98m。掘进中需要进一步探明X8陷落柱准确边界。

老顶：灰色，以石英为主，含云母，夹泥岩，平均厚度 2.8 m。

直接顶: 黑色，质均，含植物化石，断口不平坦,泥岩,平均厚度3.7m。

底板:泥岩，黑色块状，致密质均。平均厚度6.4m。

2、工作面位置及四邻关系

2305工作面位于23采区南部，东面为23采区大巷，西面为我矿与常村矿井田边界，北面为正在回采的2303工作面，南面为未采区。

23排水进<回）风巷延伸段：位于23采区西部，东面为2305工作面<未采），西面为常村矿井田边界。

3、工作面参数及储量

2305工作面走向长度181.7m，倾向长度1466m，停采线距23皮带巷中53m，理论可采长度 1413 m，煤层平均厚度为6.2m，可采储量210万t。设计可采长度891M，设计可采储量1302891吨。

4、工作面通风系统

2305工作面采用“U+L”型通风系统，即新鲜风流从地面→新进风井→23皮带巷→2305运巷→2305工作面→2305风巷<2305瓦斯巷）→23集中回风巷→新回风巷

5、工作面瓦斯、煤尘情况

2009年矿井瓦斯等级鉴定表明：23采区瓦斯绝对涌出量为10.34m3/min，相对涌出量为 2.4m3/t，瓦斯涌出相对较高；煤尘具有爆炸性，火焰长度20mm。煤层自燃倾向性等级为Ⅲ级，自燃倾向性为不易自燃。

6、其它开采技术条件

煤尘具有爆炸性，火焰长度20mm。煤层自燃倾向性等级为Ⅲ级，自燃倾向性为不易自燃。

二、2305工作面回采瓦斯抽采设计

1、瓦斯抽采的必要性

根据2303工作面回采时瓦斯涌出绝对量在 1.69m3/min～16.86 m3/min，相对涌出量1.40m3/t～3.28m3/t。预计2305工作面按平均日产10000吨<每日均产吨，富裕系数1.2）计算，回采期间瓦斯绝对涌出量在 2.72m3/min～15.97m3/min,平均瓦斯绝对瓦斯量9.35m3/min。按规定“1个采面工作面瓦斯涌出量大于5 m3/min，通风方法解决不合理”的情况下，需要进行瓦斯抽采。

2、瓦斯抽采的可行性

根据2303工作面采空区瓦斯抽采情况，一般抽采瓦斯浓度在6%，选用DN275瓦斯管道，抽采瓦斯量在2m3/min，抽采率达20%,2303工作面回采过程中不间断抽采瓦斯，保证了工作面瓦斯治理。

3、2305工作面回采瓦斯抽采方案

根据临近2303面回采瓦斯涌出，预计2305面回采瓦斯涌出平均9.35m3/min,2305工作面瓦斯抽采选用分段处理：工作面前300M采用延空留巷方式留设瓦斯尾巷的方法治理瓦斯；在2305瓦斯巷1横贯到2横贯之间从风巷向上打设钻孔，采用裂隙带抽放；工作面推进600M后，在风巷本煤层中布置钻场，施工顶板走向高位钻孔，抽采工作面回风隅角采空区瓦斯的抽采方法。

<1）尾巷法

2305工作面前300M采用延空留巷方式留设瓦斯尾巷的方法治理瓦斯，即在工作面回采过程中，在风巷上隅角处架设U型钢支护好风巷的一部分断面作为瓦斯尾巷，保证尾巷的通风断面，具体支护方式参照2103尾巷支护方式<见尾巷支护示意图）。回采期间，抽放管路延接至工作面上隅角，若巷道压力过大，造成后尾巷断面无法保证，尾巷排放瓦斯效果不明显，造成上隅角瓦斯高，则上隅角埋管抽放的方法解决瓦斯大问题。

<2）顶板钻孔法

工作面推进300M后，在2305瓦斯巷1横贯开始斜向上打设4个钻孔，在1横贯到2横贯之间从风巷向上打设钻孔，采用裂隙带抽放，抽取裂隙带的瓦斯，即在2305工作面风巷从瓦斯巷1横贯到2横贯之间每隔20M向工作面上方打设4个钻孔，1#钻孔终孔打到2305风巷边缘， 4#钻孔终孔打设打到2305瓦斯巷上方<距风巷南帮25M），2#、3#钻孔平均布置在1#和4#钻孔之间，钻孔斜向上打设，钻孔长度水平长度取80M，用于抽取裂隙带的瓦斯<具体布置见2305工作面抽采钻孔布置图）。为了验证钻孔布置的合理性，每排设计了四个钻孔，在施工第一排钻孔时，先施工2#和3#钻孔，其次，优先施工1#钻孔。根据第一排的抽放情况，确定之后各排钻孔施工数量和参数。

顶板钻孔参数表

<3）低位钻场穿层钻孔法

工作面推进600M后采用低位钻场向裂隙带打设钻孔进行抽放，从2305瓦斯巷2横贯开始共布置有7个钻场，从2305瓦斯巷二横贯开始，斜向工作面上方打设4个钻孔，之后每个钻场布置4个钻孔，钻孔长度110--120M，钻孔重叠40M，向工作面方向打设。由于各钻场之间钻孔有接替抽放情况，可能会造成接替期间瓦

斯管理不稳定，使用低位钻场钻孔抽放法时，必须结合上隅角埋管抽放法。

低位钻场钻孔参数表

4、瓦斯抽采系统布置

2305工作面采用临时抽采系统：23抽放硐室、管道

5、瓦斯抽采参数确定

<1）抽采流量的确定

根据“瓦斯抽采基本指标”，工作面瓦斯涌出量在5～10m3/min，瓦斯抽采率要达到20%，实际取25%，则最高瓦斯抽采量需要达到2.5 m3/min；根据2303工作面抽采情况，预计2305工作面高位抽采钻孔管内浓度可达8～15%，则需要抽采混合流量最大为31.25 m3/min，为保证瓦斯抽采有一定的可调范围，最大混合流量取30 m3/min。

<2）瓦斯抽采管路选择

根据2303抽采经验，2305工作面钻孔<钻场）通过Φ50mm铠装高压管与2305风巷主管相连， 2305风巷支管1510M为Φ273螺旋焊管，主管550M为Φ325聚乙烯管，<可部分利用2303工作面抽放主管）。主管路从23抽放硐室接到2305风巷口，吊挂在23皮带巷距顶200mm，风风巷支管采用直径Φ273聚乙烯管路，管

路吊挂在风巷北帮，距顶500mm，贴帮吊挂，在风巷有钻场的地方设置三通甩头，过了瓦斯巷2横贯每隔20M设置一个三通甩头，一直布置到工作面切眼。在风巷口上安设孔板流量计、放水器。

三、瓦斯泵能力核定

1、瓦斯抽采管路阻力计算

<1）管道系统阻力计算

Hf=9.81Q2×△×L/

式中： Hf----管道摩擦阻力

Q----管内气体流量，m3/min

△----瓦斯浓度取15%，混合瓦斯对空气的相对比重0.933

L-----管道长度，该线路共有?273管道1510m，?325管道550m。

K-----系数，取0.71

D-----管道内径，分别为25cm、30cm。

将有关数据代入Hf=9.81Q2×△×L/

Hf=9.81×<30×30）2×0.933×[1510/<0.71×255）+550/<0.71×305）≈8241.7

<2）管道局部阻力

一般按管道摩擦损失的10%~20%计算，取15%。

<3）管道总阻力

1.15×8241.7=9477.96

2、瓦斯抽采系统所需负压

瓦斯泵的压力除了克服管道摩擦阻力与局部阻力损失外，还必须有一部分做为抽采处的负压，所以瓦斯抽采需要的负压为：H=1.2ΣHf+Hd

式中： 1.2为瓦斯泵备用系数

H----抽采瓦斯泵的负压，Pa

ΣHf---管道阻力和，Pa

Hd----要求钻孔口的负压，取5000 Pa 将有关数据代入H=1.2<ΣHf+Hd）

H=1.2×<9477.96+5000）

≈17373

3、在用瓦斯泵能力

目前，我矿正在使用的瓦斯抽放泵为ZWY85/110型井下移动式抽放泵，该泵能力参数为：

选用ZWY85/110型瓦斯抽采泵，其正常可提供抽采负压为81kPa，能满足抽采需要。

四、封孔

钻孔成空后立即进行封孔，瓦斯每个钻孔采用埋设聚乙烯管进行封孔，封孔材料为聚胺脂或水泥砂浆，下置?73套管6m，封孔深不小于8m；钻场在断层附近，孔口易塌孔等可以适当增加孔口

管长度、封孔深度，注意套管及封孔质量，确保钻孔不漏气。从孔口引出高压管路，每个钻孔安设一个孔板流量计，每四个钻孔一组安设一个放水器，之后连接到风巷支管。

五、瓦斯抽采系统安装技术要求

管道、放水器等入井前必须进行防腐，先对管道除锈，刷沥青漆一遍；铺设完后，再刷沥青漆一遍；在井下长期使用的所有抽放管道每年进行一次防腐，避免管道锈蚀；管道每50m和巷道岔口需刷白漆注红字，作为瓦斯管道标志。

管道吊挂在巷道帮、顶部，管道必须距巷道顶板以下不大于0.5m；要求每根管道均匀吊挂两处。管道之间用法兰盘连接，3mm 厚的石棉垫做密封，确保管道系统严密不漏气。抽采管道严禁与带电导体(电缆、信号线等>布置在巷道同侧，管道与电缆交叉时必需相距0.3m以上。

抽采管道延接时，需在设计风巷口加设三通并安装闸阀，已便分期抽采管道延接及合茬。管道要求铺设平直，连接避免拐死弯，弯头大于90°。放水器必须在每个巷道低洼处、易积水点安设，距离较长、平直的巷道不大于500m需安装一处放水器，确保每段巷道的积水有效排除。临时泵站进气侧安设一除污器，永久系统需在工作面管道进入主干系统前安设一除污器。

抽采钻场内必须按规定要求安设瓦斯监测装置。

抽采钻场必须设置栅栏、揭示警标、安设瓦斯断电仪，设置检查、记录牌板，牌板吊挂必需符合质量标准化要求。瓦斯抽采系统

安装完毕后，待系统完善，必须做耐压实验，确保压力达0.3MPa 以上，管道在一定时间内卸压不超过规定，然后由安装单位对管道进行质量标准化达标，并向矿提交申请组织验收，验收合格后方可投入使用。

六、瓦斯抽采安全措施

瓦斯泵司机必须经过专门的培训学习，并持证上岗，严格按《操作规程》开启、停止抽采泵。泵站开启后，认真观察泵的运行、各项监测监控仪器仪表情况，定时观测瓦斯浓度、流量、压力，认真做好记录，出现异常及时报告，查明情况，向区、矿领导及调度汇报，确保抽采泵安全运转。如一台泵出现异常，另一套能力相同的泵及时开启，泵站必须为双回路供电，确保运转正常。

抽采系统投入使用前，必须进行抽采泵及附属设备的调试，确保运转正常，方可开泵。瓦斯泵房内的电器设备防爆性能必须良好，严禁失爆，接地保护齐全、完好。处理瓦斯泵事故、检修时，开启另一台泵替换，更换钻场需要停泵时，必须提前向矿写书面申请，停泵前汇报矿调度、通风调度，以便采取有效措施防止工作面瓦斯超限。

抽采钻场内应加强通风，防治管路、孔口泄漏，造成瓦斯积聚，构成安全隐患。抽排人员必须定期对抽放管道系统进行检查，抽采钻场、钻孔必须每班进行检查，发现管道、钻孔泄漏、管道堵塞或积水等及时处理，若处理时有安全隐患应及时汇报矿调度和科、队领导。瓦斯泵站、抽采钻场必须安设瓦斯断电仪。

附件：

1、2305工作面瓦斯抽采系统布置图

2、2305工作面抽采钻孔布置图

3、尾巷支护示意图

4、风巷顶板穿层钻孔布置图

5、2303工作面回采瓦斯情况分析图

2305工作面回采瓦斯抽放初步设计

通风科2018年6月30日