1、織金縣三甲煤礦12104工作面瓦斯抽采設計編制人：編制時間：2014年3月15日第一章 概 況 3一、工作面概況 4二、礦井和工作面通風情況 5三、礦井安全監測監控系統 5四、瓦斯抽放系統 6第二章工作面瓦斯涌出量預計 6第三章 12104 回采工作面瓦斯抽采設計 9一、 12104工作面瓦斯抽采方案 9（一）瓦斯抽采方法選擇 9（二）瓦斯抽采管路的鋪設 9（三） 瓦斯抽采計量裝置布置 9第四章瓦斯抽采方法 10（一）掘進期間迎頭順層瓦斯抽采方法 10（二）本煤層瓦斯抽采方法 13第五章瓦斯抽采系統安裝拆除安全技術措施 17第六章瓦斯抽采泵站運行安全技術措施 1712104 工作面掘進、回采期

2、間瓦斯抽采設計第一章 概 況設計說明12104工作面布置在M21 煤層標高 +1066 m 以上，根據煤與瓦斯突出危險性鑒定報告，M16煤層在標高+1025m以上的M21煤層屬于無突出危險性煤層。為確保礦井安全順利生產，執行“多措并舉、可保必保、應抽盡抽、效果達標”的原則。根據 12104 工作面煤層地質條件、瓦斯賦存等實際情況，對該工作面的瓦斯抽采設計方案如下：設計依據（ 1） 煤礦瓦斯抽采達標暫行規定，煤炭工業出版社，2012.03； 2） AQ1026-2006煤礦瓦斯抽采基本指標，煤炭工業出版社； 3） AQ1027-2006煤礦瓦斯抽采規范，煤炭工業出版社，2007.04; 4） 4

3、） 煤礦安全規程，煤炭工業出版社，2010.03； 5） 5） 防治煤與瓦斯突出規定，煤炭工業出版社，2009.07；、工作面概況煤層名稱M21水平名稱一水平采區名稱一盤區工作回名稱12104地面標圖(mj)+1500rrr +1504m工作面煤層 底板標高m+1066+1086m地面位置位于井田西部大石頭寨的右側，工作面對應地面尢村莊和河流。;下位置及 1鄰關系12104工作面北邊是21煤村莊保護區，東鄰21#煤井田邊界，西邊為未 米的21#煤層、南邊土為未采的21#煤層。上部為已米的16#煤層116101米 空區，回采對地面 設施的影響工作面上方與地面的相對高差約 434418m工作面回米

4、對上方區域有f 的影響，在回采過程中要加強對地面各類設施的檢查，防止因采動影響。走向長(mj)進風巷 回風巷399433傾斜長 (mD123(m2)51168平均416煤 層 情 況煤層厚度 (m)1.3 1.5煤層結構煤層傾角 (0)810平均1.4簡單平均9開采煤層M21煤煤種無煙煤硬度0.92可采指數1.0變異指數9.67%穩定程度穩定煤層情況描述本工作面M21煤層位穩定，煤層結構簡單，為塊狀或粒狀結構，以亮、鏡煤為主， 為半亮型。根據12101、12013工作面揭露煤層厚度變化不大，最小1.30m,最大1.5m,平均1.4m,對工作向回來影晌較小 。煤 層 頂 底 板 情 況頂底板名稱

5、石七名稱巖性特征直接頂泥質砂巖粉砂巖或泥質粉砂巖或粉砂質泥巖。直接底泥巖泥巖或細沙巖影響 回采 的其 它地 質因 素煤塵煤塵無爆炸危險自燃傾向煤層為三類自然煤層突出情況瓦斯突出鑒定為M21煤層+1025m以上沒有突出危險煤質:無煙煤地 溫地溫正常地 壓大地靜力型儲 量 計 算走1可長(m)*長 (m)(m2)厚(m)度 (t/m3)資源量(t)回采率 (%)可采儲 量(t)416132511681.41.451038719598677計算 方法煤層厚度變化較小，采用塊段法計算。二、礦井和工作面通風情況礦井采用中央并列式抽出通風，礦井主通風機選用 FBCDZNo18臺（一臺工作、一 臺備用）；配

6、用電機功率132KWC2;風量范圍22.258m3/s,風壓范圍10202600pa。 裝備有主通風機在線監控系統，能隨時對礦井通風能力及設備運轉狀況進行監控。礦井總進風量約3012m3/min,總排風量約3042 m3/min。掘進期間：12104進風巷新鮮風流：地面-主、副井-21#煤運輸下山局部通風機及風筒-12104進風巷迎頭。乏污風流：12104進風巷迎頭-12104進風巷回風繞道巷-21#煤回風下山-總回風 引風道地面。12104回風巷新鮮風流：地面主、副井21#煤運輸下山局部通風機及風筒-12104回風巷。乏污風流：12104回風巷迎頭-12104回風繞道-21#煤回風下山總回風

7、-引風道 地面。回采期間：進風風流線路副井（主井）-井底車場-21#煤運輸下山-12104運輸順槽-12104工作面。回風風流線路12104工作面-12104回風巷21#煤回風上山總回風巷回風立井地面。三、礦井安全監測監控系統礦井安全監測監控系統采用煤炭科學研究總院重慶分院的KJ90NB型礦用綜合安全監測監控系統，該系統有煤安 MA標志，采用時分制分布式結構，由地面中心站、服務 器、井上下分站、電源箱、各種智能傳感器、斷電器、傳輸電纜和系統軟件組成，具有 甲烷超限斷電和風電、瓦斯閉鎖功能；具備屏幕顯示監測、存儲數據、打印報表功能； 系統主機或電纜發生故障時，系統中使用的分站能保證甲烷斷電儀和風

8、電閉鎖的功能； 能實現多屏顯示和超限斷電與遠程控制斷電。井上、下裝有甲烷、溫度、風速、設備開 停、負壓、風門開關等傳感器，監測監控范圍覆蓋所有采掘工作面、主要硐室、主要進 回風順槽等地點，采掘工作面等區域實現了風電閉鎖和瓦斯電閉鎖。四、瓦斯抽放系統礦井配備兩套瓦斯抽放系統，其中一套高負壓抽放系統抽放本煤層瓦斯，選用2BEA-303型水環真空泵3臺（一臺工作，二臺備用），擔負該礦的高負壓瓦斯抽放，最大 抽氣量57m3/min,極限真空33hpa ,功率為90kW 主管路0 250mm其中一套低負抽放系統抽放采空區瓦斯，選用2BEC4CS水環真空泵2臺（一臺工作， 一臺備用），擔負該礦的低負壓瓦斯

9、抽放，最大抽氣量 164m3/min,極限真空160 hpa , 功率為185kW 主管路0 300mm第二章工作面瓦斯涌出量預計12104工作面瓦斯來源主要有本煤層、鄰近煤層（含圍巖）的瓦斯。12104工作面瓦斯涌出量預測方法采取分源預測法。一、 12104 工作面掘進期間瓦斯涌出量：根據礦井瓦斯涌出量預測方法（AQ1018 2006）計算12104工作面掘進期間瓦斯涌出量：12104工作面掘進工作面瓦斯涌出量預測q 掘=DXv Xqo >(2-1)+SX vx T x-WWO式中：q掘一掘進工作面絕對瓦斯涌出量，m3/min ；D一巷道斷面內暴露煤壁面的周邊長度，m；對于薄及中厚煤層

10、取2m；V一巷道平均掘進速度,0.00417m/min;L一巷道長度，m；qo煤壁瓦斯涌出強度，(m2/min)；qo = 0.0260.0004(Vr)2+0.16 WoVr一煤中揮發分含量，%;S一掘進巷道煤斷面積，m2；W0煤層瓦斯原始含量，m3/t;Wc一煤層殘存瓦斯含量，m3/t;(實測數據)丫一煤的密度，t/ m3；12104工作面掘進瓦斯涌出量計算表煤層Vr(%)T (t/lm)s(m2)煤厚D(m)V (m/min)L(m)q0(m3/m2)W0 (m3/t)Wc (m3/t)Q掘 (m3/min)乘瓦斯涌 出不均衡 系數M216.931.458.001.543.080.002

11、84160.0378.042.650.340.36二、12104工作面回采期間瓦斯涌出量：根據礦井瓦斯涌出量預測方法(AQ1018-2006)計算12104工作面回采期間瓦斯涌出量：12104工作面回采期間絕對瓦斯涌出量預測Q 采=Q1+Q2式中：Q采一回采工作面相對瓦斯涌出量，m3/t；Q1開采層相對瓦斯涌出量，m3/t;Q2鄰近層相對瓦斯涌出量，m3/t;(1)開采層相對瓦斯涌出量計算礦井開采的煤層為薄-中厚煤層，一次采全高，按照 AQ1018-2006標準附錄A按下 式計算：Qi=KiXK2XK3X (Wo-Wc) m /M式中：Qi一開采煤層(包括圍巖)瓦斯涌出量，m3/t;Ki一圍巖

12、瓦斯涌出系數，取1.30;K2一工作面丟煤瓦斯涌出系數，K2=1/ 刀為工作面回采率，95%;K3一分區內準備巷道預排瓦斯對開采層煤體瓦斯涌出的影響系數。采用長壁后退式回采時，K3按下式確定：K3= (L-2h) /L=0.84;L一工作面長度，132m；h一巷道瓦斯排放帶寬度，12m；Wo一煤的原始瓦斯含量，m3/t;Wc一煤的殘存瓦斯含量，m3/t。(實測數據)(2)鄰近層相對瓦斯涌出量計算nmiq2(W0i Wci)- ii iM式中：q2鄰近層相對瓦斯涌出量，m3/t。mi第i個鄰近層煤層厚度，m。M 工作面，m o1第i個鄰近層瓦斯排放率，參照AQ1018-2006標準附錄D選取12

13、104回采期間工作面瓦斯涌出量表煤 層K1K2K3與開采層間距(m)Y1%煤層 厚度 (m)采高(m)煤層瓦 斯含量 wo(m 3/t)殘存瓦 斯含量 wc(m 3/t)瓦斯相 對涌出 量(m3/t)乘瓦 斯涌 出不 均衡 系數開采層M211.31.050.841.541.547.545.252.6上鄰近層1M61.31.050.8411001.701.7013.686.220.0下鄰近層M231.31.030.8417431.151.1514.276.593.3M271.31.050.844181.501.5014.075.500.7M281.31.080.845001.501.5013.9

14、66.300.0合計6.69.3第三章12104 回采工作面瓦斯抽采設計一、 12104 工作面瓦斯抽采方案（一）瓦斯抽采方法選擇根據12104工作面實際情況，12104工作面掘進期間采用迎頭抽放順層瓦斯、回采區域選用本煤層施工鉆孔預抽回采區域煤層瓦斯的抽采方法及采空區埋管抽放瓦斯法。（二）瓦斯抽采管路的鋪設12104工作面迎頭抽放（本煤層）抽采系統：（高負壓）12104進風巷迎頭（切眼）順層鉆孔及進風巷本煤層鉆孔- 12104進風巷？150mrrE 斯抽放管-21#回風下山高負壓？250mm:斯抽放管-總回風井-地面高負壓抽放泵站- 排空。12104回風巷（切眼）迎頭瓦斯抽放鉆孔及回風巷本煤

15、層抽采鉆孔-12104回風巷?150mm瓦斯抽采管-21#煤回風上山？250mm瓦斯抽采主管總回風井地面高負壓抽 放泵站-排空。12104工作面采空區埋管瓦斯抽采系統及高位鉆孔抽采系統：（低負壓）12104采空區上隅角-12104回風巷？250mms斯抽采管-21#。煤回風上山？300mm 瓦斯抽采主管-地面低負壓抽放泵站-排空。（三）瓦斯抽采計量裝置布置掘進期間12104進、回風巷各使用兩套瓦斯計量裝置（GLY-8型），一套安裝到工作面迎頭，監控迎頭瓦斯抽放期間瓦斯抽放參數（移動），一套安裝在兩巷開口處，監控本煤層及迎頭瓦斯抽放參數（固定）。回采期間低負壓管道在回風巷口安裝一套瓦斯計量裝置（

16、GLY-8型），監控采空區及高位瓦斯鉆孔瓦斯抽采參數。第四章瓦斯抽采方法（一）掘進期間迎頭順層瓦斯抽采方法12104進風巷、回風及切眼采取迎頭施工順層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯；在12104進風巷、回風及切眼迎頭沿巷道掘進方向使用ZY-750D型鉆機，施工9個50米84米深的抽放鉆孔，鉆孔直徑為75毫米，終孔孔間距為6米（終孔抽放半徑是根據本礦實 測數據確定），封孔深度為8米，并做到打一個孔封一個孔，封一個孔抽一個孔，鉆孔 控制范圍為巷道周界外呈15米。2、封孔前，第一根管管頭必須安設堵頭，封孔藥劑兩袋為一組。3、第一組藥劑距花孔段0.5m,第二、三四組藥劑間距0.2m,第五組距孔口 0.5ml

17、4、封孔時，把4根封孔管連接牢固（連接處必須抹膠水），然后用透明膠帶把封孔藥劑固定在封孔管上（按第三條要求捆綁藥劑），當五組封孔藥劑完全固定在封孔管后，封孔人員將兩袋藥劑均勻揉捏，使兩種藥劑充分混合。（每袋藥劑攪拌不少于30秒）；所有藥劑攪拌完成后，及時把帶有封孔藥劑的封孔管送入鉆5、封孔后，用黃土固孔，固孔段不少于0.3m、封孔流程清理抽放鉆孔孔內煤渣一一連接封孔管一一安裝堵頭一一捆綁藥劑攪拌藥劑一一向孔內輸送封孔管一一黃土固孔H二匕也久聲巨打用4ik由他把/二史I哥抽放車占孔布置圖14OA1 ft6c-7488nd o101-8C "7I抽放鉆孔布置圖（二）本煤層瓦斯抽采方法12

18、014采面采用運輸順槽按方位角320度， 傾角+8度向回風巷施工布置瓦斯抽放鉆孔，布置瓦斯抽放鉆孔預抽煤層瓦斯，使用 ZY-750鉆機，75mm&金鉆頭，（根據織金縣三甲煤礦21#煤層瓦斯抽采鉆孔實測有效抽采半徑報告）確定孔間距為6 米，孔深108米。根據 12104工作面煤層傾角來確定工作面本煤層瓦斯抽采鉆孔施工角度，具體做法：采用地質羅盤測定鉆孔施工方位，坡度規測量出掘進巷道煤層頂板傾角，此傾角即為本 煤層瓦斯抽采鉆孔施工角度。迎頭封孔方法進行。（附瓦斯抽放設計圖）14102工作面本煤層瓦斯抽放高負壓管路采用二趟150mmlK乙烯瓦斯管路，布置 在12104運輸順槽，瓦斯抽放管布置

19、在巷道里幫，距頂300mm距幫300mm利用原頂板錨索每間隔2.4m設置1個吊點，從停采線往里150mm5乙烯瓦斯抽放管路與短接三 通間隔相接，每個短接三通上留一個分支鉆孔管路，分支鉆孔管路與各個瓦斯抽放鉆孔 采用抽采專用膠管相連接，在各聯抽器上安裝手動放水器，150mm5乙烯瓦斯抽采管路與礦井總回風巷200mme斯抽采管路相連接，建立高負壓抽采系統。（三）高負壓本煤層瓦斯抽采管路選擇（ 1）管徑的選擇瓦斯管內氣體流速，一般取510m/s,本次流速取8m/s,管道直徑按下式計算。D=0.1457（ Q/V） 1/2式中 D 抽放瓦斯管內徑，單位m；Q 瓦斯管中混合瓦斯流量，取13m3/min

20、；V 瓦斯管內的氣體流速，取8m/s；0.1457 修正系數。將有關數據代入D=0.1457（ Q/V） 1/2D=0.1457（ 13/8） 1/2=0.118 （ m）實際根據現有管材管道內徑為150mm勺聚乙烯瓦斯抽放管符合要求。（ 2）管路壁厚驗算A=PmaX D/2Pn式中： A 管道壁厚，cm；Pmax 管道最大工作壓力, 取 0.04MPa；Pn 管道允許壓力，取0.8MPa;D 抽放瓦斯管內徑，取15cm。將有關數據代入A=PmaX D/(2 x Pn)A=0.04X 15/(2 X 0.8)=0.375cm根據計算，選擇150x 6m聚乙烯瓦斯抽放管，現抽放管道壁厚 2cm,

21、能滿足要求2、瓦斯抽采管路阻力計算( 1)管道系統阻力計算Hf=9.81Q2X 丫 X L/ (KX D5)式中： Hf 管道摩擦阻力, 單位為Pa；Q-管內氣體流量，單位為 m3/h,取13m3/min；Y-混合瓦斯對空氣的相對比重，取0.889;L-管道長度，該線路150mmt道名勺為420mK 與管徑有關系數，取0.71 ；D 管道內徑，取15cm。將有關數據代入 Hf=9.81Q2X 丫 X L/ (KX D5)Hf=9.81 X ( 13X 60) 2X0.889 X420/ (0.71 X 155)弋4563 (Pa)(2)管道局部阻力，一般按管道摩擦損失的10%-20%+算，取2

22、0%管道局部阻力為:H=4563X20%=912.6 (Pa)管道總阻力為：H=912.6+4563=5475.6( Pa)3、瓦斯抽采系統所需負壓瓦斯泵的壓力除了克服管道摩擦阻力與局部阻力損失外，還必須有一部分做為抽采處的負壓，所以瓦斯抽采需要的負壓為：H=1.2 (2 Hf+Hd)式中：1.2 為瓦斯泵備用系數H 抽采瓦斯泵的負壓，Pa2 Hf-管道阻力和，PaHd 要求鉆孔口的負壓，取13000 Pa將有關數據代入H=1.2 （2Hf+Hd）H=1.2X （5475.6+13000）Q22170.72 （pa）選用2BEA30那地面固定高負壓瓦斯抽放泵，其正常可提供抽采負壓為3040kP

23、a, 能滿足抽放需要。（四）采空區低負壓埋管為解決工作面上隅角瓦斯，在12104工作面回風巷安裝一趟壓負壓抽放管道，每隔12 米分別安裝三通一個，當回采到三通處時，上隅角處的三通上安裝篩孔豎管，砌隔離抽放采空區瓦斯；如埋管不能有效解決上隅角瓦斯時，增加插管抽放上隅角瓦斯，插管采用 3 根直徑 3 寸的彈簧管一端聯接到后一個三通上，別一端埋在上隅角隔離墻內，距墻30cm 距頂板30cm）1、瓦斯抽采管路選擇（ 1）管徑的選擇瓦斯管內氣體流速，一般取520m/s,本次流速取20m/s,管道直徑按下式計算。D=0.1457（ Q/V） 1/2式中 D 抽放瓦斯管內徑，單位m；Q 瓦斯管中混合瓦斯流量

24、，取20m3/min ；V 瓦斯管內的氣體流速，取12m/s；0.1457 修正系數。將有關數據代入D=0.1457（ Q/V） 1/2D=0.1457（ 20/12） 1/2=0.188 （ m）實際根據現有管材管道內徑為250mm勺PVC瓦斯抽采管符合要求。（ 2）管路壁厚驗算A=PmaX D/2Pn式中： A 管道壁厚，cm；Pmax 管道最大工作壓力, 取 0.04MPa；Pn 管道允許壓力，取0.8MPa;D 抽放瓦斯管內徑，取25cm。將有關數據代入A=PmaX D/(2 x Pn)A=0.04 義 25/(2 義 0.8)=0.625cm根據計算，選擇250x 6m鐵皮瓦斯抽采管

25、，抽采管道壁厚13.3mm能滿足要求。2、瓦斯抽采管路阻力計算( 1)管道系統阻力計算Hf=9.81Q2X 丫 X L/ (KX D5)式中： Hf 管道摩擦阻力, 單位為Pa；Q-管內氣體流量，單位為 m3/h,取20m3/min；Y-混合瓦斯對空氣的相對比重，取0.889;L-管道長度，該線路250mmt道名勺為420mK 與管徑有關系數，取0.71 ；D 管道內徑，取25cm。將有關數據代入 Hf=9.81Q2X 丫 X L/ (KX D5)Hf=9.81 X (20X 60) 2X0.889 X420/ (0.71 X255)弋760.7 (Pa)(2)管道局部阻力，一般按管道摩擦損失

26、的10%-20%+算，取20%管道局部阻力為H=760.7X20%=152(Pa)管道總阻力為：H=152+420=572( Pa)以上均符合要求。3、瓦斯抽采系統所需負壓瓦斯泵的壓力除了克服管道摩擦阻力與局部阻力損失外，還必須有一部分做為抽采處的負壓，所以瓦斯抽采需要的負壓為：H=1.2 (2 Hf+Hd)式中： 1.2 為瓦斯泵備用系數H 抽采瓦斯泵的負壓，Pa2 Hf-管道阻力和，PaHd 要求負壓，不大于取4000 Pa將有關數據代入H=1.2 (2 Hf+Hd)H=1.2X (572+4000)5486 (pa)選用2BEC4卵地面固定低負壓瓦斯抽放泵，其正常可提供抽采負壓為2535kPa,能滿足抽采需要。第五章瓦斯抽采系統安裝拆除安全技術措施一、瓦斯抽采系統安裝技術要求1、管道、放水器等入井前必須進行防腐，先對管道除銹，刷瀝青漆一遍；鋪設完后，再刷瀝青漆一遍；在井下長期使用的所有管道每年進行一次防腐，避免管道銹蝕；井下瓦斯抽采管道及放水器要進行編號管理。2、管道吊掛在巷