采煤工作面瓦斯抽放设计Word格式.docx
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四、钻孔施工防尘、隔爆管理..................................26
六、安全技术措施27
第一章工作面概况
一、工作面位置及四周采掘情况
1201采煤工作面位于矿井一采区M2煤层,是一采区M2煤层第一个回采工作面,位于回风斜井东南翼+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。
工作面位置及井上下关系表表一
水平名称
一水平
采区名称
一采区
地面标高
1600米
井下标高
1500~1515米
地面的相
对位置
采面距地表垂高为100~85,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
附图1:
1201采煤工作面平面布置图
二、地质煤层赋存情况
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1.5~1.7m之间,具体情况如表二、表三所示。
煤层情况表表二
煤厚(m)
1.5~1.7
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。
煤层顶底板情况表表三
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
附图2:
工作面地层综合柱状图
三、地质构造与水文地质情况
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。
2、褶曲情况以及对回采的影响
本采面无褶曲构造。
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。
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。
各补给水源均较小,对本工作面的开采没有太大的影响。
四、通风系统情况
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1200~2900Pa;
额定风量26.8~70m3/S;
主轴额定转数980r/min;
叶片可调角度0~45°
。
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。
1201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1201运输巷进风,1201回风巷回风,经1201回风巷道的回风上山进入矿井总回风巷道。
附图3:
1201采面通风系统图
五、瓦斯抽采设备情况
我矿地面永久瓦斯抽采泵房建在安全出口以西150米处,安装有高低负压抽放泵各两台,KJ70监测监控系统齐全,双回路电源完备。
高负压瓦斯抽放泵型号:
减速机传动2BEC-52型水环真空泵两台,其额定参数:
流量235m3/min,电机功率280KW/10000V,转数340r.p.m,φ325的抽放主管路。
低负压瓦斯抽放泵型号:
皮带传动2BEA-303型水环真空泵两台,其额定参数:
流量67m3/min,极限真空0.0033Mpa,电机功率110KW,转数740r.p.m,Ø
273的抽放主管路。
六、监控系统情况
矿井安设有KJ70N安全监控系统,采煤工作面安设监测瓦斯传感器三部,一部T1安设于回风巷距工作面10~15米处,其报警浓度为0.8%CH4,断电浓度为1.2%CH4,复电浓度为<
0.8%CH4,断电范围为工作面及回风巷中全部非本质安全型电气设备;
另一部T2安设于回风巷最外口10~15米处,其报警浓度为0.8%CH4,断电浓度为0.8%CH4,复电浓度为<
0.8%CH4,断电范围为工作面及回风巷中全部非本质安全型电气设备。
T3安设在下出口外10~15米处,瓦斯探头要求垂直悬挂,距顶板不得大于300㎜,距巷道侧壁不得小于200㎜。
另外于工作面上隅角处必须吊挂一便携式甲烷检测报警仪。
第二章工作面瓦斯情况
一、煤与瓦斯突出危险性
渝兴煤矿为高瓦斯矿井。
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:
M2煤层在矿区范围内+1492m标高以上及埋深在220m以浅区域、M4煤层在矿区范围内+1506m标高以上及埋深在210m以浅区域无煤与瓦斯突出危险性,并于2010年4月2日经贵州省能源局以黔能源发【2010】150号文给予批复。
二、瓦斯情况
根据《关于毕节地区工业和能源委员会《关于请求审批2012年度矿井瓦斯等级鉴定报告的报告》的批复》,渝兴煤矿属高瓦斯矿井;
根据《渝兴煤矿瓦斯地质图编制说明书》查阅:
我矿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。
三、瓦斯抽放的必要性
根据供风量为750m³
/min,工作面瓦斯浓度按0.31%计算风排瓦斯量Qp=Q×
C=750×
0.31/100=2.32m3/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0.31%,尚需抽放瓦斯量=QCH4-Qp=3.12-2.32=0.8m3/min工作面瓦斯浓度才能维持0.31%以下。
第三章采煤工作面瓦斯抽放方案设计
一、瓦斯抽放方案设计
1、瓦斯抽放方法分类与选择规定:
a.按抽出瓦斯来源分:
本煤层抽采、邻近层抽采、采空区抽采。
b.按被抽采煤层的卸压状况分:
原始煤体未卸压预抽瓦斯;
煤层卸压后抽瓦斯。
c.按抽采瓦斯源的汇集工程方法分:
抽采瓦斯钻孔法、抽采瓦斯巷道法和抽采瓦斯钻孔巷道综合法。
根据《MT5018-96矿井瓦斯抽放工程设计规范》第4.1.1条规定:
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:
a)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;
b)适应煤层的赋存条件及开采技术条件;
c)有利于提高瓦斯抽放率;
d)抽放效果好,抽放的瓦斯量和浓度尽可能满足利用要求;
e)尽量采用综合抽放;
f)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:
(a)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。
(b)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。
根据本煤层的特点,我们选取抽采瓦斯钻孔法,而钻孔抽采瓦斯的方法又有穿层钻孔抽采瓦斯、顺层钻孔抽采和边采边抽。
2、瓦斯抽放方法的比较和选择
根据钻孔抽采瓦斯的优缺点及适用条件,我们最终选择顺层钻孔抽采,因为顺层钻孔抽采的适用条件是:
①单一煤层;
②煤层透气性较小但应有抽放可能;
③煤层赋存条件稳定,地质变化小;
④钻孔要提前打好,有较长的预抽时间;
⑤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。
附图4:
回采工作面本煤层瓦斯抽放钻孔布置示意图
3、抽放钻孔的参数
3.1钻孔直径:
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60~110mm。
根据本煤层的特性,选取钻孔直径为75mm。
3.2钻孔的长度:
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。
3.3钻孔的间距与抽放时间:
2号煤层透气性系数λ=0.08(m2/MPa2.d),根据表四,我们选取钻孔间距为3~5m。
表四钻孔间距选用参考值表
煤层透气性系数
(m2/(MPa2•d))
钻孔间距(m)
备注
<10-3
---
先采取卸压增透措施后,才能抽放
10-3~10-2
2~5
10-2~10-1
5~8
10-1~10
8~12
>10
根据抽放条件,我们给定抽放时间为3个月以上。
3.4抽放负压与钻孔长度:
钻孔抽放负压一般选用13.3~26.6kPa(即100~200mmHg),但最低不宜小于13kPa(97.75mmHg)。
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,我矿1021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
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