22800回风抽采设计.docx
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22800回风抽采设计
贵州鸿熙矿业有限公司纳雍长田煤矿
22800回风掘进工作面瓦斯抽采设计
二零一四年六月
会审纪要
会审时间
地点
矿会议室
名称
22800回风掘进工作面瓦斯抽采设计
编制
技术科
施工队别
抽采队
队长
会审意见:
本设计于二O一四年月日在矿会议室进行了集体会审。
通过集体会审,讨论研究,同意本设计所编写的一切内容,要求在现场施工中严格执行,并提出如下审批意见:
⑴施工过程中,加强现场控制,严格按照措施执行。
⑵若现场条件发生特殊变化时,要及时编写补充措施,并认真传达执行。
加强通风管理、瓦斯监测预防、防治水是及其重要的环节,应根据其通风管理规定、瓦斯监测预防规定、防水规定及有关安全技术措施等来进行安全作业,确保安全抽采。
会审人签字:
一、开采技术条件..................................................................................1
(一)井田开拓方式.......................................................................1
(二)顶底板条件...........................................................................1
(三)瓦斯.......................................................................................2
(四)煤尘爆炸性及自燃倾向性...................................................3
(五)采煤方法及运输...................................................................3
(六)通风.......................................................................................3
(七)地温.......................................................................................7
(八)冲击地压...............................................................................7
(九)煤与瓦斯突出.......................................................................7
二、瓦斯抽采............................................................................................8
(一)瓦斯抽采的必要性分析.......................................................8
(二)瓦斯抽采的可行性.............................................................10
(三)瓦斯抽采方案.....................................................................10
(四)抽放方法.............................................................................15
(五)、采用钻屑指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性.......17
(六)抽采效果及消突效果分析.................................................18
(七)区域措施效果检验.............................................................19
(八)瓦斯抽放泵.........................................................................24
三、瓦斯抽采安全措施.........................................................................24
(一)泵房安全措施.....................................................................24
(二)在钻孔施工中防止瓦斯涌出事故及机械伤人事故的
措施....................................................................................26
(三)管路防腐蚀、防漏气、防砸坏、电气防爆、防静电、
防带电、防底鼓施............................................................26
(4)抽放泵站应设置避雷装置................................................27
(5)通风设备良好,并有直通矿井调度室的电话..................27
(六)抽采机构............................................................................28
(七)防止瓦斯积存的措施.........................................................28
(八)防止瓦斯爆炸的措施.........................................................39
(九)防治自燃措施....................................................................43
(十)电气防爆措施....................................................................44
(十一)防治撞击产生火花的措施............................................47
(十二)防止产生引燃(爆)火源(明火)的措施................47
(十三)防治雷电波及井下造成瓦斯灾害的措施....................49
(十四)隔爆措施.......................................................................49
四、防突效果分析及煤层注水措施....................................................53
五、安全防护措施................................................................................57
六、防突责任制....................................................................................60
七、灾害应急措施及避灾路线............................................................61
贵州鸿熙矿业有限公司纳雍长田煤矿
22800回风掘进工作面瓦斯抽采设计
一、开采技术条件
(一)井田开拓方式
矿井采用综合开拓,联合布置。
主斜井(X=2961884.338,Y=35527662.105,Z=+1726.374,α=352.530°,β=18°),主要担负煤炭运输、矸石提升和材料、设备下放以及进风、铺设管线、行人等任务,净断面10.08m2,掘进断面11.09m2,采用矩形断面,工字钢支护。
副立井(X=2961623.522,Y=35527676.771,Z=+1758.054,β=90°),主要担负进风、铺设管线、人员运输等任务,井筒内设有通讯、照明及信号电缆,采用圆形断面,掘进断面25.5m2,净断面
19.6m2,采用钢砼支护。
回风立井(X=2961673.936,Y=35527822.162,Z=+1754.841,β=90°),主要担负回风任务,采用圆形断面,掘进断面13.9m2,净断面9.6m2,采用钢砼支护。
(二)顶底板条件
根据贵州省有色地质勘查局物化探总队2008年8月编制的《贵州省纳雍县长田煤矿资源储量核实报告》,矿区内C28号煤层顶底板稳定性一般,顶板为灰黑色、浅灰色薄层粘土岩,粉砂岩,总体上较稳定,但局部地区有冒顶脱落的可能。
底板为灰、灰黑色薄层粉砂质粘土岩,粉砂岩,可能产生底鼓。
开采过程中易引发冒顶、片帮、底鼓等安全事故,必须采取积极措施加以防范,确保安全生产,防止事故的发生。
(三)瓦斯
1.根据2010年、2011年、2012年的《矿井瓦斯等级鉴定》,鉴定结果均为高瓦斯。
矿井2010年、2011年、2012年的瓦斯涌出量参数见下表:
表:
2010年、2011年、2012年矿井瓦斯等级鉴定结果表
鉴定年度
矿井瓦斯涌出量(CH4)
鉴定结果
绝对量(m3/min)
相对量(m3/t)
2010
12.92
41.4
高瓦斯
2011
17.76
57.07
高瓦斯
2012
17.56
64.22
高瓦斯
2.根据《中华人民共和国安全生产行业标准<矿井瓦斯涌出量预测方法>(AQ1018-2006)》煤层瓦斯含量经验公式计算可采煤层瓦斯含量。
计算结果见下表:
表:
各类矿井瓦斯涌出量汇总表
本设计综合考虑本次瓦斯预测计算结果(见表)及本矿历年瓦斯等级鉴定结果(见表),选择本矿2011年矿井瓦斯等级鉴定结果即矿井相对瓦斯涌出量64.22m3/t,绝对瓦斯涌出量17.56m3/min作为本设计依据。
(四)煤尘爆炸性及自燃倾向性
根据贵州省煤田地质局实验室2004年10月和2005年5月出具的纳雍县勺窝乡长田煤矿28、31、32、34号煤尘爆炸性鉴定报告:
28、31、32、34号煤层均无爆炸危险性,28、31、32、34号煤层自燃性向等级为III类(不易自燃煤层)。
(五)采煤方法及运输
28号可采煤层煤层厚度稳定,煤层平均倾角18¡ã,矿井地质构造为中等类型,开采方式采用走向长壁后退式采煤法,工作面采用DW28-350/110X型外注式单体液压支柱加矿用长2.1m的11kg花边钢梁支护,端头采用DW28-350/110X型外注式单体液压支柱加8根长3m的11kg花边钢梁组成“四对八梁”交错迈步抬棚加强支护,全部垮落法管理顶板。
工作面两个安全出口20m范围内,设临时超前支护,采用DW28-350/110X型外注式单体液压支柱配合长2.1m的11kg/m花边工字钢进行超前加强支护,靠煤壁10m采用双排支柱,往外10m采用单排支柱。
采煤工作面采用炮采工艺。
掘进工作面采用炮掘工艺,锚网加锚索支护。
回采工作面及掘进工作面均采用刮板加皮带运输。
主要运输大巷及主运输斜井采用皮带运输,辅助运输采用轨道矿车运输。
(六)通风
1、通风方式:
中央并列式。
2、通风方法:
机械抽出式。
3、工作面通风方法:
回采工作面采用U型全负压通风,掘进工作面采用FBD-No5.6/2×11型低噪音隔爆对旋轴流式局部通风机压入式通风。
4、风量计算
掘进工作面采用压入式通风,风筒选用Φ600×10000mm胶质“双抗”风筒,局部通风机安装在22800运输巷距回风口>10m的新鲜风流中,局扇额定供风距离2000m,工作面实际需要供风距离638m。
根据贵州省能源局(黔能源煤炭[2012]498号)文件“关于请求审批毕节市2012年度煤矿瓦斯等级鉴定的报告的批复”本矿井瓦斯绝对涌出量为17.56m3/min,相对涌出量为64.22m3/t;二氧化碳绝对涌出量为1.4m3/min,相对涌出量为4.54m3/t。
鉴定结果为高瓦斯矿经。
根据瓦斯等级鉴定报告,其中采面瓦斯涌出量占全矿井瓦斯涌出量的41.3%,掘进工作面瓦斯涌出量占全矿井瓦斯涌出量的11.4%,采空区及其他煤壁巷道瓦斯涌出量占全矿井瓦斯涌出量的47.3%。
瓦斯抽放率取55%,则:
采面需风排瓦斯涌出量为:
17.56×41.3%×(1-55%)=3.26m3/min,掘进面需风排瓦斯涌出量为:
17.56×11.4%×(1-55%)=0.9m3/min。
1)风量计算
①按瓦斯涌出量计算
Q掘=100×q掘×K掘通
式中:
100——掘进工作面回风流中瓦斯的浓度不能超过1%的换算系数;
q掘——掘进工作面绝对瓦斯涌出量,m3/min;
K掘通——掘进工作面瓦斯涌出不均衡系数,取K掘通=2.0;
则掘进面所需风量:
Q掘=100×q掘×K掘通
=100×0.9×2.0
=180m3/min
②按工作同时工作最多人员数量计算
Q掘=4×N
式中:
4——工作面每个人所需要的风量,m3/min;
N——掘进工作面同时工作的最多人数,取20人;
则:
Q掘=4×20=80m3/min
③按炸药量计算
Q采=25×A
式中:
25——每公斤炸药需风量,m3/min
A——掘进工作面一次爆炸最大炸药用量,为7.9kg。
Q掘=25×7.9=197.5m3/min
以上计算取最大值197.5m3/min,即:
3.29m3/s
④按风速验算
0.25×Sj≤Q掘≤4×Sj,
则:
0.25×Sj=0.25×6=1.5(m3/s)<Q掘
4×Sj=4×6=24(m3/s)>Q掘
Q掘=Q掘=197.5m3/min=3.29m3/s满足要求,取3.29m3/s
⑤按局部通风机吸风量计算
为避免局扇吸入循环风及预防局扇吸风口至回风口段瓦斯积聚,以下式计算:
掘进工作面采用FBD-No5.6/2×11型隔爆对旋轴流式局部通风机,吸入风量200~420m3/min;
Q=60×Qf×I×Kf
式中:
Qf—掘进工作面局部通风机额定吸风量,本方案取420m3/min,
I—掘进工作面同时运转的局部通风机台数,取1台;
Kf—为防止局部通风机吸循环风的风量备用系数,取1.34;
Q掘投=Q掘难=420×1×1.34=562.8m3/min
则局部通风机安设处风量必须大于562.8m3/min
综上计算:
掘进工作面实际需风量为197.5m3/min,即:
3.29m3/s,1.5m3/s>3.29m3/s>24m3/s,符合要求。
2)风机选型:
通过以上计算,选用FBD-No5.6/2×11型低噪音隔爆对旋轴流式局部通风机一台,即可满足供风需要,功率2×11KW。
同时要备用一台同等能力的局部通风机,实现双电源自动切换。
3)确定需要的配风量
根据规程要求,安装局部通风机处的全风压风量必须大于局部通风机的吸风量,保证风机吸风口至回风口之间巷道风速不得低于0.25m/s。
避免局扇吸入循环风及预防局扇吸风口至回风口段瓦斯积聚,所以确定该局部通风机安装处全风压配风量为600m3/min。
4)风机安装位置与风筒口距工作面的距离:
压入式风机安装在22800运输巷内,距底板高度1.5m。
风筒出风口离工作面迎头不得小于5m,风筒选用Φ600×10000mm胶质“双抗”风筒。
风筒吊挂,应执行逢环必挂,缺环必补,拉紧平稳,吊挂平直的原则。
5)通风系统
新鲜风流:
地面→主斜井→22800运输巷→压入式风机→压入式风筒→工作面。
污浊风流:
22800回风顺槽掘进工作面→22800回风顺槽→回风下山→回风立井→地面。
(七)地温
本矿生产过程中无异常地温现象,属正常地温矿井。
(八)冲击地压
本矿井目前无法确定其冲击地压的倾向性,本矿及其周围井田无冲击地压的历史记录,矿井暂按无冲击地压矿井考虑。
但在巷道布置时就尽量避开应力集中区,掘进和采煤时也应注意应力集中的影响。
(九)煤与瓦斯突出
根据贵州省能源局文件《关于对<关于请求审批纳雍县长田煤矿28号煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告的报告>的批复》(黔能源煤炭[2011]296号),鉴定结论为:
长田煤矿28号煤层鉴定范围内(标高+1500m以浅)无突出危险性,属非突出煤层。
根据国家煤矿安全监察局2001年颁布的《煤矿安全规程》第145条规定,如果矿井绝对瓦斯涌出量超过40.0m3/min,无论井型大小,也不管煤层有无煤与瓦斯突出危险性,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.
《煤矿安全规程》,《矿井瓦斯抽放管理规范》以及《煤炭工业设计规范》有关条款规定:
当一个回采工作面的绝对瓦斯涌出量大于5m3/min或一个掘进工作面的瓦斯涌出量大于3m3/min,采用通风方法解决瓦斯问题不可能或不合理时应采用瓦斯抽放措施.
除此而外,为贯彻国家安全生产监督管理局”先抽后采,以风定产,监测监控”的安全生产方针,建立了一个地面抽放瓦斯泵站为抽放瓦斯服务.
本矿根据相关规定制定了相应的安全措施,防止瓦斯突出事故的发生,严格执行两个“四位一体”防突措施。
二、瓦斯抽采
(一)瓦斯抽采的必要性分析
1.从防突角度分析
1)从瓦斯预测计算结果分析
根据长田煤矿最近3年(2010、2011、2012年)瓦斯等级等级鉴定,鉴定结果均为高瓦斯矿井,如下表对矿井瓦斯涌出量的预测可知,本矿在未进行瓦斯抽采前的矿井相对瓦斯涌出量大于10m3/t,发生突出事故的危险性很大,为了保证井下作业人员的生命安全,必须设置瓦斯抽放系统。
表:
各类矿井瓦斯涌出量汇总表
2)从可采煤层变质程度及围岩性质分析
根据贵州省有色地质勘查局物化探总队2008年8月编制的《贵州省纳雍县长田煤矿资源储量核实报告》,各可采煤层煤质特征见表。
表:
各可采煤层煤质特征表(原煤)
煤层
编号
水分(Mad)%
灰分
(Aad)%
含硫
(St,d)%
挥发分
(Vdaf)%
(C)
(%)
Qnet,d
(MJ/kg)
C28
0.54
29.77
1.19
9.13
77.5
25.45-33.12
C31
0.56
22.00
1.16
8.3
79.0
27.62-34.12
C32
0.44
12.42
0.65
6.48
78.3
25.14-33.45
C34
0.53
13.42
0.75
7.12
79.1
26.20-34.13
据上表:
煤层在变质过程中会释放了大量的瓦斯,且区内围岩大部分为粉砂岩、砂岩和泥岩,裂隙发育程度不高,煤炭变质过程中释放的瓦斯不能很好的排出地表;矿井施工工程中常见小断层,断层周围瓦斯相对集聚,有潜在突出危险。
因此,本矿具有设置抽放系统的必要性。
2.从安全角度分析
贵州省内煤炭赋存条件普遍没有北方好,矿区所在的纳雍县更是煤与瓦斯突出现象的危险区,为了保证井下作业人员的生命安全,本矿必须设置瓦斯抽采系统。
3.从环保及综合利用角度分析
瓦斯是有毒气体,随意的任其排放会对大气环境造成污染,同时瓦斯也是清洁能源,可用于瓦斯发电和民用,有效的抽放并综合利用不仅可以减少环境污染,还能实现经济利益,为了响应煤炭行业的产业节能减排政策,本矿应设置瓦斯抽采系统。
4、从技术角度分析
本设计方案主要针对一采区进行设计,根据采区巷道布置剖面图可知,矿井一采区28号煤层一区段回风巷标高处(+1710m)煤层埋深为80m,一区段回风巷标高处(+1710m)煤层瓦斯压力按照下式进行计算:
P=(2.03~10.13)H=1.2Mpa
式中:
P――瓦斯压力,Mpa
H——垂深(m);由于本矿未对28号煤层+1710m标高以下做过煤与瓦斯突出危险性鉴定,无法取得精确的瓦斯压力值,基于安全考虑,瓦斯压力系数取最大值,该矿取P=10.13H。
经计算,矿井一采区28号煤层一区段回风巷标高处(+1710m)煤层瓦斯压力为1.2Mpa,大于0.74Mpa;由于矿井28号煤层二采区、三采区已经采完,对一采区28号煤层一区段回风巷瓦斯得到一定程度的释放,故暂不考虑布置专用瓦斯抽放巷预抽措施治理瓦斯。
但是,矿井在施工过程中必须先抽后掘,并经检测达到消突(瓦斯含量小于8m3/t或瓦斯压力低于0.74MPa)效果后,并做消突报告报行业主管部门审查备案,才可进行巷道的施工。
本矿按煤与瓦斯突出性矿井设计、管理。
矿井必须对区内煤层瓦斯进行预抽,确保采、掘工作面煤层原始瓦斯含量均小于8m3/t,瓦斯压力小于0.74Mpa后才能进行回采和煤巷掘进活动。
综上所述,开展瓦斯抽采工作从行业政策及行业规定来说是必须的,同时在技术上也是可行的。
本矿井按煤与瓦斯突出矿井设计,应进行瓦斯抽采,本设计设置地面抽放站,选择水环式真空瓦斯抽采泵。
(二)瓦斯抽采的可行性
1.煤层的自然透气性
开采层瓦斯抽采的可行性取决于煤层的自然透气性,其评价指标有两个:
煤层的透气性系数()和钻孔瓦斯流量衰减系数()。
根据开采类似煤层生产矿井资料显示,本矿井所开采煤层抽采难易程度介于可以抽采和较难抽采之间。
2.抽采技术
目前抽采设备,施工钻机具也比较先进,能满足矿井建立抽采系统的需要。
综上所述,矿井建立抽采系统是完全合理的。
(三)瓦斯抽采方案
1、矿井瓦斯抽采方案
本矿井按煤与瓦斯突出矿井进行设计和管理,建立地面永久性瓦斯抽采站,采用高低负压抽采治理瓦斯。
按“煤矿瓦斯抽采基本指标”(AQ1026—2006)“突出煤层在采掘作业前必须将煤层原始瓦斯含量降到8m3/t以下,或将煤层瓦斯压力降到0.74Mpa(表压)以下”。
(1)瓦斯抽采巷钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯
经计算,矿井28号煤层一区段回风巷标高处(+1710m)煤层瓦斯压力为1.2Mpa,大于0.74Mpa;由于矿井28号煤层二采区、三采区已经采完,对一采区28号煤层一区段回风巷瓦斯得到一定程度的释放,暂不考虑布置专用瓦斯抽放巷预抽措施治理瓦斯。
但是,在施工过程中必须先抽后掘,并经检测达到消突(瓦斯含量小于8m3/t或瓦斯压力低于0.74MPa)效果后,并做消突报告报行业主管部门审查备案,才可进行巷道的施工。
本矿采用高低负压相结合的方法预抽瓦斯,回采工作面在工作面的运输巷中安设高负压管路对工作面进行抽放,在施工备采面运输巷的过程中安设高负压管路对备采面进行抽放,在上区段回风巷布置钻孔控制本区段及下区段回风巷抽采范围。
同理,在22800回风巷安设高负压管路对22800工作面进行抽放,两个掘进工作面分别安设一趟高负压管路进行瓦斯预抽。
若打抽放钻孔时出现卡钻、顶钻、喷孔等现象时,则必须布置底板抽放进行穿层抽放。
本矿在开采一采区煤层时,通过本煤层抽放,布置一个回采工作面和两个掘进工作面即可保证抽、掘、采接替平衡,因此,暂不考虑布置专用瓦斯抽放巷治理瓦斯;若开采煤层时瓦斯涌出量增大,通过本煤层抽放无法保证抽、掘、采接替平衡,则可考虑布置
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