12090工作面瓦斯综合治理设计方案(121210)

12090工作面瓦斯综合治理设计方案

编制单位：通风科

编制人：

科长：

2012-12-10

12090工作面瓦斯综合治理设计方案会审签名表采煤一队：年月日抽放队：年月日通风科：年月日地测科：年月日调度室：年月日机电科：年月日生产科：年月日安检科：年月日通风副总：年月日总工程师：年月日生产经理：年月日总经理：年月日

会审意见

目录

第一章 12090工作面概况 (5)

第二章瓦斯地质概况 (7)

一、工作面顶、底板岩性 (7)

二、地质构造 (7)

三、水文地质 (7)

四、煤层情况 (7)

五、煤质 (9)

六、瓦斯、煤尘和自燃发火情况 (9)

第三章 12090工作面危险源辨识 (10)

一、瓦斯涌出量预测 (10)

二、瓦斯事故危险源辨识 (10)

三、煤尘事故危险源辨识 (11)

四、火灾危险源辨识 (11)

五、水灾危险源辨识 (11)

六、机电事故危险源辨识 (11)

七、顶板事故危险源辨识 (11)

第四章工作面安全生产系统 (12)

一、通风系统 (12)

（一）掘进通风系统 (12)

（二）工作面通风系统 (13)

二、监测系统 (14)

（一）掘进监测系统 (14)

（二）回采监测系统 (15)

三、防尘系统 (16)

（一）掘进期间 (16)

（二）回采期间 (16)

四、供电系统 (17)

（一）掘进期间 (17)

（二）回采期间 (18)

五、生产系统 (18)

（一）掘进系统 (18)

（二）回采系统 (19)

六、压风自救系统 (19)

（一）掘进期间压风自救系统 (19)

第五章 12090工作面回采期间瓦斯综合治理方案 (21)

一、瓦斯综合治理方案 (21)

（一）瓦斯抽放的必要性 (21)

（二）瓦斯来源的分析 (21)

（三）瓦斯综合治理方案的确定 (22)

第六章瓦斯治理工程及瓦斯抽放系统 (28)

一、钻孔量计算 (28)

（一）12090工作面钻孔量 (28)

（二）吨煤钻孔工程量 (28)

二、瓦斯抽放系统 (28)

第七章瓦斯抽采效果检验 (29)

一、瓦斯综合治理安全技术措施 (30)

二、组织管理措施 (31)

三、其他 (32)

12090工作面瓦斯综合治理设计方案

第一章 12090工作面概况

12090工作面于2012年9月开始掘进，计划2013年5月上旬掘进结束。工作面开采煤层为二1煤层，为12采区上山第十个工作面。该工作面东临11采区未采区，西临14采区保护煤柱，南临12071工作面采空区。12090工作面平面布置图见图一：12090工作面平面布置图。上巷设计长度为893m，下巷设计长度为912m，切眼设计长度153m。地表无水体、少量建筑物；地面标高+42～+76m，工作面标高-75～-110m，平均埋深455m。平均煤厚4.5m，煤炭工业储量77.9万t。

图一：12090工作面平面布置图

工作面上巷巷道可采长度790m，采用下宽6.9m U36可缩性三心拱支架喷浆联合支护，棚距0.5m，下净宽6.9m，净高3.5m，断面19㎡。

下巷巷道可采长度790m，采用下宽6.9m U36可缩性三心拱支架喷浆联合支护，棚距0.5m，下净宽6.9m，净高3.5m，断面19㎡。

断面图见图二：12090工作面上、下巷巷道支护断面图。

图二：12090工作面上、下巷巷道支护断面图

第二章瓦斯地质概况

一、工作面顶、底板岩性

见图三：12090工作面煤岩层柱状图。

二、地质构造

该工作面范围内岩层总体上为单斜构造，倾向北稍偏西，倾角在10°左右。根据现有地质资料，该工作面内无大的构造，但顶底板起伏较大，对掘进进度会产生一定的影响。

三、水文地质

根据12071工作面回采情况及现有实测资料，12采区东翼二1煤层顶板砂岩裂隙含水层不发育，富水性较小，12090上巷距原11131工作面上巷4m，该巷掘进过程中上帮550m、580m、745m三处出现淋水现象，均为老巷积水，涌水量2.0m3/h左右。预计最大涌水量10m3/h。

四、煤层情况

煤层为山西组二1煤层，黑色，粉沫状或块状，煤厚约0.6~14.7m，平均煤厚4.5m，局部有夹矸，倾角8°～12°，平均在10°左右（附煤层柱状图）。

图三：12090工作面煤岩层柱状图

五、煤质

煤质情况：煤质指标根据公司煤质科在工作面运输、上巷及切眼所采取煤样化验结果，求其平均值所得。Ｍt: 11.75％，Ａd: 37.47％，Ｖdaf: 42.51％，ST: 0.36％

六、瓦斯、煤尘和自燃发火情况

根据河南理工大学2011年7月编制的《二1煤层瓦斯基本参数测定报告》，12090工作面瓦斯基本参数如下：

煤尘：煤尘无爆炸危险性。

自燃发火：煤层为不易自燃煤层。

第三章 12090工作面危险源辨识

一、瓦斯涌出量预测

我公司属于高瓦斯矿井，11采区下山该区域随煤层埋藏深度变化瓦斯含量的增加并不明显。

1、本煤层瓦斯涌出量预测

（1）掘进工作面瓦斯涌出量预测：

根据11131下巷掘进期间瓦斯涌出量为0.8m3/min，据此预测12090工作面掘进期间瓦斯涌出量为0.8m3/min。

（2）回采工作面瓦斯涌出量预测：

回采工作面瓦斯涌出量预测按瓦斯含量计算工作面的瓦斯绝对涌出量，其计算如下：

q＝Q×A/（24×60）

式中 q——二1煤层回采工作面瓦斯涌出量，m3/min

A——工作面日产量，t；取2000

Q——开采煤层（包括围岩）瓦斯涌出量，m3/t

Q= K1×K2× (X－X c) ×m/m0

其中： K1——围岩瓦斯涌出系数，取1.2

K2——工作面丢煤瓦斯涌出系数，K2＝1/η，η为工作面回采率，取0.95；

m——煤层厚度，m；取4

m0——煤层开采厚度，m；取3

X——煤的原始瓦斯含量，m3/t，取最大值：4.32

X c——煤的残存瓦斯含量（运至地面），m3/t，取1.10

代入计算公式

q＝7.52m3/min

故12090采面回采期间最大绝对瓦斯涌出量为7.52m3/min。

二、瓦斯事故危险源辨识

回采期间，最大绝对瓦斯涌出量为7.52 m3/min，只通过风排不可以解决瓦斯问题，会引起瓦斯积聚，造成瓦斯超限等事故。

三、煤尘事故危险源辨识

在回采过程中的诸多环节都会产生煤尘，我公司二1煤层煤尘无爆炸危险性，不会引起煤尘爆炸，但若煤尘浓度超标时，会引起尘肺病。

四、火灾危险源辨识

二1煤层为不易自燃煤层，无煤层自燃引起火灾的危险性，但回采过程中，在放炮、供电、打钻、运输等方面，如果管理不善，可能会引起外因火灾事故。

五、水灾危险源辨识

根据11131工作面回采情况及现有实测资料， 11采区下山东翼二1煤层顶板砂岩裂隙含水层不发育，富水性较小，12090上巷距原11131工作面下巷4m，该巷掘进过程中上帮550m、580m、745m三处出现淋水现象，均为老巷积水，涌水量2.0m3/h左右。预计12090工作面回采过程中正常涌水量为3m3/h，最大涌水量为10m3/h。

六、机电事故危险源辨识

在生产作业过程中，由于管理不善，井下电气设备会失爆，若有瓦斯积聚可能会引起瓦斯爆炸事故；同时电气设备会因过载、漏电或带电检修，造成人身触电事故。

七、顶板事故危险源辨识

在回采期间，由于管理不善或地质因素影响，可能会发生冒顶事故。

第四章工作面安全生产系统

一、通风系统

（一）掘进通风系统

12090工作面上下巷在掘进期间均采用压入式通风，在巷道进风侧建造风门，回风流经回风联络巷进入总回风。

1、通风线路

(1)12090工作面上巷

进风：地面→主、副井→东大巷→11采区轨道下山→12090工作面上巷车场→12090上巷→工作面。

回风：工作面→12090上巷→12090工作面回风联络巷→11采区回风下山→11采区回风上山→11采区回风斜井→地面。

(2)12090工作面下巷

进风：地面→主、副井→东大巷→11采区轨道下山→12090工作面下巷车场→12090下巷→工作面。

回风：工作面→12090下巷→12090工作面回风联络巷→11采区回风下山→11采区回风上山→11采区回风斜井→地面。

2、局扇选型：

（1）按掘进巷道的绝对瓦斯涌出量计算：

Q掘=100×Q瓦×K =100×0.8×1.5 =180 m3/min

Q瓦——采用12090工作面两巷掘进期间预测瓦斯绝对涌出量m3/min。取0.8

K——通风不均衡系数，取1.5。

（2）同时放炮的最大炸药用量计算

Q掘=25×A=25×10.8=270 m3/min

A——一次爆破的最大装药量，kg，A=10.8kg。

（3）工作面最多人数计算

工作面交接班时人数最多为40人，每人每分钟需风量为4m3，则

Q掘=4N=4×40=160m3/min

（4）按局扇实际吸风量选风机

FBD№6.7(2×37KW)局扇实际吸风量为410~700m3/min，风筒直径为

Ф800mm。

（5）风速验算

按《煤矿安全规程》规定，巷道风速必须满足以下要求：

即：Vmin＝0.25 m/s，Vmax＝4 m/s，

Smin＝12.4 ㎡，Smax＝17.2 ㎡，

则： Vmin=410/(60×17.2)=0.40 m/s

Vmax=700/(60×12.4)=0.94m/s

结果：0.25 m/s < V < 4 m/s，

根据计算结果，该掘进工作面应选两台FBD№6.7(2×37KW)局扇供风，均可满足要求。

（二）工作面通风系统

12090工作面采用下巷进风，上巷回风的全负压上行通风方式。通风系统图见图四：12090回采工作面通风系统图。

1、通风线路：

进风：地面→主、副井→东大巷→11采区轨道下山→12090工作面下巷车场→12090下巷→工作面。

回风：工作面→12090上巷→12090工作面回风联络巷→11采区回风下山→11采区回风上山→11采区回风斜井→地面。

2、工作面风量计算：

（1）按工作面的绝对瓦斯涌出量计算：

Q采=QK/c=1.2×7.52/0.8% =1128 m3/min

Q采----采面供风量m3/min。

Q----生产期间瓦斯绝对涌出量m3/min，取7.52

K----采面瓦斯涌出不均衡系数，取为1.2

C----工作面最高允许瓦斯浓度0.8％

（2）工作面最多人数计算：

Q采=4N=4×120=480 m3/min

N---工作面交接班时最多人数，取120人。

（3）按工作面温度计算：

Ｑ＝60VSK＝60×1.3×11.37×1.2=1064.2m3/min

当t＝22°时，V取1.3m/s

（4）风速验算

Q采min=V min×S =0.25×60×11.37=170.5m3/min

Q采max=V max×S =4×60×11.37=2728.8 m3/min

根据计算满足Q采min

计算结果符合《煤矿安全规程》之规定，故采面风量定为1128m3/min

3、风门的位置及数量

在12090工作面上巷车场安装一组正反向风门，由两道正向风门和两道反向风门组成，见回采工作面通风系统图。

图四：12090回采工作面通风系统图

二、监测系统

（一）掘进监测系统

1、安全监测设备

KJ70N型监测系统布置在地面调度室中心机房，KJF31型分站一台，布置于11采区轨道下山13#变电所。

2、探头位置

(T1)距掘进正头不超过5m，(T2)距回风巷口10～15m。

悬吊位置距顶不大于300mm，距帮不小于200mm。

3、报警断电点：

报警点: T1、T2均为≥0.8%；

断电点: T1、T2均为≥0.8%；

复电点：T1、T2均为＜0.8%。

4、断电范围：(T1)、(T2)断电范围均为本巷道内所有非本质安全型电器设备。

（二）回采监测系统

1、安全监测设备

KJ70N型监测系统布置在地面调度室中心机房，KJF31型分站一台，布置于11采区轨道下山13#变电所。见图五：12090回采工作面监测系统布置示意图

2、瓦斯传感器位置

T1位于工作面上隅角，距放顶线不大于800mm；T2位于工作面回风流，距工作面安全出口5~10m；T3位于工作面回风流，距回风口侧10～15m。

悬吊位置距顶不大于300mm，距帮不小于200mm。

3、报警断电点：

报警点: T1、T2、T3均为≥0.8%；

断电点: T1、T2、T3均为≥0.8%；

复电点：T1、 T2、T3均为＜0.8%。

4、断电范围：(T1)、(T2)、(T3)断电范围均为工作面内及上巷内所有非本质安全型电器设备。

图五：12090回采工作面监测系统布置示意图

三、防尘系统

（一）掘进期间

1、掘进时必须按防尘要求安设防尘管路，并要直达掘进工作面。防尘管路每50m必须安设一个三通，管路吊挂平直，吊挂间距不超过5m。

2、掘进时必须使用湿式打眼，否则应有灭尘措施。装药时，必须使用水炮泥，放炮前后必须喷雾洒水，装煤时必须洒水灭尘。

3、掘进时按规定安设两道喷雾装置，第一道距工作面正头不超过30m，第二道距工作面正头不超过50m，喷雾装置要操作灵活，雾化好，封闭全断面。

4、防尘设备要指定专人维护和管理，不准随意拆除。

5、放炮前后，距掘进工作面30m范围内巷道要全断面进行冲刷。

6、每天要对巷道的煤尘进行清扫，工作面人员要佩带防尘口罩。

7、在掘进巷道内安设一组隔爆水棚，水棚距正头间距60～200m，水量不小于200L／㎡，水袋总数不少于60个，棚间距1.2m，安设后要经常加水、维护，确保水量充足。

（二）回采期间

1、管路直径为75mm钢管，铺设到上下安全出口，三通阀门上下巷均为50m一个。

2、下巷内设置两道全断面水幕，第一道水幕在采煤工作面下巷口向里10-15m范围内，第二道水幕在采煤工作面下巷安全出口以外30m范围内。

上巷内至少设置三道全断面水幕，第一道水幕在上巷安全出口以外30m范围内，第二道水幕与第一道水幕间距不得大于20m，第三道水幕在工作面回风联络巷口下风侧10-15m范围内。

3、采煤机必须有内外喷雾装置，雾化程度好，并坚持正常使用，放顶煤时放煤口必须喷雾洒水，否则不得放煤。

4、工作面及上下安全出口10m范围内的煤尘，由生产单位负责清扫冲尘，以外巷道定期冲刷。

5、机组司机、移架工、放煤工、拐头工等所有接尘人员应佩戴防尘口罩。

6、工作面上、下巷必须安设辅助隔爆水棚，用水量按巷道断面计算，不小于200L/㎡，水棚排距1.2—3m，棚区长度＞20m。安装地点距离工作面60—200m。安设后要经常加水、维护，确保水量充足。

7、工作面浅孔抽放孔及卸压带深孔钻孔经过抽放后，钻孔内瓦斯浓度低于3%时，停止抽放，利用废旧钻孔向煤层注水。

四、供电系统

（一）掘进期间

（1）12090下巷：由井下中央变电所动力变压器→13#变电所→12090下巷机电设备和动力风机。

（2）12090上巷：由井下中央变电所动力变压器→13#变电所→12090上巷机电设备和动力风机。

2、风机专用线：

（1）13#变电所→12090工作面下巷专用风机。

（2）13#变电所→12090工作面上巷专用风机

3、供电系统要求：

实现双风机、双电源、自动倒台、风电、瓦斯电闭锁。供电线路及设备做到“三无”、“四有”、“两齐”、“三全”、“三坚持”。

4、电气设备及电缆安装要求按照要求，实现标准化。

该工作面采用远距离供电方式，主要设备均采用1140V电压等级，采用两台KBSGZY─1250/1140移动变电站和一台KBSGZY─500/1140移动变电站（专供乳化液泵）供电，工作面供电系统：11采区集中变电所——工作面及上下巷各用电点，详见供电系统图。附图七：12090工作面上巷供电系统图

图七：12090工作面上巷供电系统图

五、生产系统

（一）掘进系统

1、施工工艺

12090工作面上、下巷设计沿二1煤层底板掘进，为全煤巷。采用全断面一次掘进。皮带输送机和刮板输送机运输。

2、运输系统

（1）12090上巷：正头采用EBZ-160综掘机掘进→SSJ—320S皮带输送机→11采区皮带下山→11采区煤仓→吨车→井下大煤仓→主井升井。

（2）12090皮带顺槽：正头采用爆破落煤，通过人工装煤入SGW-40T 刮板输送机→SSJ—320S皮带输送机→11采区皮带上山→11采区煤仓→吨车→井下煤仓→主井升井。

1、回采工艺

12090工作面采用走向长壁综采放顶煤采煤方法回采。

2、运输系统

工作面采用MG200/530-WD1采煤机落煤并旋入前部SGZ764/500中心双链刮板机→SZZ764/250型巷道转载机→下巷SSJ—320S皮带输送机→11采区皮带下山→11采区煤仓→吨车→井下煤仓→主井升井。

六、压风自救系统

压风自救系统由地面压风机房通过φ159mm压风管向井下供风。

（一）掘进期间压风自救系统

在距掘进工作面正头25～40m的巷道内及放炮地点，各安装一组（4个压风自救箱）随着巷道的掘进，每隔50米安装一组（5个）压风自救装置。

压缩空气供给量，每人不得少于0.1m3/min。压风自救系统由使用单位进行安装和管理。

（二）回采期间压风自救系统

回采工作面上巷在距采面上安全出口以外25～40m范围内设置1组压风自救箱，压风自救箱个数为6个；向外每隔50m及有人固定作业地点安装一组压风自救装置；下巷在距采面下安全出口以外50～100m范围内设置一组压风自救箱，压风自救箱个数为6个。见图八：12090工作面压风自救系统图。