工作面掘进回采期间瓦斯抽放设计123 精品.docx
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工作面掘进回采期间瓦斯抽放设计123精品
盘县黑皮凹子煤矿
10302工作面掘进、回采期间
瓦斯抽采设计
二零一四年四月
10302工作面掘进、回采期间
瓦斯抽采设计说明
第一章工作面地质概况
一、10302工作面地质概况
10302工作面位于一采区的西翼,东侧工作面尚未采掘。
工作面设计走向长度200米,可采长度180米,倾斜长度为90米。
该工作面所采的(3#)合并层属二叠系上统龙潭组中段顶部煤层,煤层平均厚度1.8米;区内煤层稳定,结构复杂,煤层倾角10-15°,平均12°。
煤层顶板为粉砂岩和泥质粉砂岩;底板为粉砂岩和泥岩,底板10m左右夹2层泥质灰岩,富含动物化石。
二、掘进方式、采煤方法
1、工作面掘进期间采用炮掘。
2、工作面开采方法采用走向长壁式开采,采煤方法为一次采全高采煤,全部垮落法管理顶板。
三、瓦斯来源和通风方式:
1、10302工作面掘进期间瓦斯来源:
现10302工作面运巷、专用抽采巷瓦斯来源主要为本煤层瓦斯,同时由于我矿所采二叠系上统龙潭组,煤体硬,透气性差。
10302工作面在掘进过程中,工作面瓦斯来源包括巷道煤壁瓦斯涌出和掘进落煤中的瓦斯涌出两部分。
根据相关资料显示3号煤层的透气性系数平均为0.092㎡/mpad,钻孔瓦斯衰减系数平均为0.2036d‾,瓦斯梯度平均为1.7-2.6m3/t,掘进工作面在掘进过程中煤壁的瓦斯涌出量为0.820m3/t、落煤涌出量为0.246m3/t、掘进瓦斯涌出量为1.067m3/t,所以按照《煤矿安全规程》规定,必须进行瓦斯抽放。
2、10302工作面回采期间瓦斯来源包括本煤层、围岩和邻近层:
①、本煤层瓦斯涌出:
我矿所采二叠系上统龙潭组中段,煤体松,透气性较差,不利瓦斯储存。
本煤层瓦斯涌出量约占工作面总涌出量的45%左右,在开采时煤层的瓦斯涌出量为3.71m3/t,是主要瓦斯涌出之一,根据治理瓦斯的分源治理原则,需进行瓦斯抽采工作。
②、围岩瓦斯涌出:
因我矿煤层顶底板多为砂质泥岩,孔隙、裂隙相当发育,成煤时期储存较多,在回采过程中,随着老顶周期来压,其中瓦斯一部分升至裂隙带,一部分随采空区漏风带到工作面,直接影响工作面和上隅角瓦斯浓度,约占总涌出量的55%,为主要瓦斯涌出量。
③、邻近层瓦斯涌出:
下邻近煤层离本开采层距离较大(约,10余米),对本开采层瓦斯涌出影响较大;下邻近1#煤层距本煤层7—15m,开采后随顶板垮落,应力重新分配后主要涌向采空区,对工作面无太大影响,一并计入采空区瓦斯涌出量中。
3、通风方式:
10302运巷、抽采巷掘进期间,采用局扇压入式通风。
10302工作面采用“U”型通风方式。
10302材巷进风,另在运巷一侧布置一条专用瓦斯抽采巷进行裂隙带、采空区瓦斯抽采以及下一个工作面区域预抽。
4、工作面瓦斯含量、瓦斯储量、预抽时间、抽采瓦斯量、抽采率、抽采达标情况。
2010年根据中国矿业大学对我矿(3+4)#煤合并层测定煤层瓦斯含量平均为8.16m3/t.r
311工作面参照303工作面的瓦斯涌出量,预计在正常生产过程中绝对瓦斯涌出量可达27m3/min,相对瓦斯涌出量7.27m3/t,以煤层瓦斯含量平均为8.16m3/t.r计算,311工作面煤炭可采储量157.12万吨,其瓦斯总储量预计为1282.1万立方米。
根据矿井生产安排,311工作面从2011年12月份开始掘进到工作面形成系统,预计工作面预抽时间可达9个月以上。
311工作面预计布置1344个本煤层孔,根据实际情况,按照单孔抽放0.03m3/min计算,预计可以抽放瓦斯783.82万立方米。
掘进期间参照相邻的305工作面抽采情况,311工作面掘进期间瓦斯抽采率预计可达到35%以上,回采期间参照303工作面抽采情况,瓦斯抽采率预计可达到50%以上,能够保证工作面的抽采达标生产。
四、瓦斯抽采的可行性和必要性。
1、双柳煤矿实测瓦斯可抽性指标:
百米钻孔瓦斯流量衰减系数a=0.0142d-1
煤层透气性系数λ=0.8043m2/Mpa2d
百米钻孔极限自然瓦斯流量Q=4007.37m3
双柳矿所开采的3+4#合并层从钻孔瓦斯流量衰减系数和煤层透气性系数来判断属于可抽煤层,从百米钻孔极限自然瓦斯流量判断又属于较难抽采煤层,根据矿井生产过程中的实际情况判定,双柳煤矿所开采的3+4#合并层属于可以抽采煤层,具有本煤层抽采的条件。
2、根据抚顺煤科院对我矿瓦斯危险程度预测,本矿井内4#煤层大部分地区位于瓦斯带内,瓦斯含量具有随煤层埋藏深度增加而增加的趋势。
根据回采工作面、掘进工作面瓦斯涌出量预测结果,本矿井前期开采煤层具备瓦斯抽放条件。
3、根据山西焦煤集团公司的要求,全面树立“多抽一方瓦斯,矿井就多一份平安”、“抽采瓦斯是解放生产力,治理瓦斯是发展生产力”的瓦斯治理理念。
第一步搞好边采(掘)边抽,解决采掘期间瓦斯治理问题,第二步积极开展区域瓦斯预抽,最终实现高瓦斯矿井低瓦斯状态下开采。
第二章311工作面抽采设计
一、311运巷、专用抽采巷掘进期间抽采设计
(一)、311运巷掘进期间瓦斯抽采设计
1、311工作面区域预抽
(1)、33409回风联巷的区域预抽钻场,钻场内施工6个区域预抽钻孔,钻场规格(规格:
9m×4m×3.2m),孔深500m,钻孔工程量3000m,进行33411运巷前500m范围的区域预抽。
钻场规格
钻场布置在309回风联巷南侧帮,沿煤层顶板掘进。
钻场规格:
深×宽×高=4m×9m×3m,钻场采用锚杆锚索加金属网、锚喷综合支护,采用扩散通风。
组队施工钻场完毕后,应及时将钻场内顶、底板,帮用水泥砂浆进行硬化处理,钻场顶、底板硬化厚度不小于150mm,底板应高出巷道50mm;距钻场口500mm,道心之上各施工2个起吊钻机用的锚杆,锚杆外露100mm。
钻孔设计
钻场布置6个主钻孔,孔间距1.2米,钻孔设计参数列出如下,在施工过程中可根据工作面实际情况对钻孔参数进行调整:
场钻孔参数:
孔号
开孔磁方位角
终孔方位角
孔深m
孔间距
备注
孔径
1
185°
184°
500
1.2m
1-1分支
94mm
2
195°
184°
500
1.2m
2-1分支
94mm
3
205°
184°
500
1.2m
3-1分支
94mm
4
215°
184°
500
1.2m
/
94mm
5
225°
184°
500
1.2m
5-1分支
94mm
6
235°
184°
500
1.2m
6-1分支
94mm
(2)在311回风联巷内施工一个区域预抽钻场,钻场内施工4个区域预抽钻孔,孔深500m,进行311运巷前500m的区域预抽,钻孔工程量2000m。
从311运巷500m施工第二个区域预抽钻场,往里每隔500m施工一个区域预抽钻场,钻场内施工4个钻孔,钻孔工程量2000m。
钻孔设计
钻场布置4个主钻孔,孔间距1.2米,钻孔设计参数列出如下,在施工过程中可根据工作面实际情况对钻孔参数进行调整:
场钻孔参数:
孔号
开孔磁方位角
终孔方位角
孔深m
孔间距
备注
孔径
1
170°
1840
500
1.2m
/
94mm
2
160°
1840
500
1.2m
2-1分支
94mm
3
150°
1840
500
1.2m
3-1分支
94mm
4
140°
1840
500
1.2m
4-1分支
94mm
(3)在311抽采联巷内施工一个区域预抽钻场,钻场内施工2个区域预抽钻孔,孔深500m,进行33411抽采巷和33411运巷前500m的区域预抽,钻孔工程量1000m。
钻场规格
钻场布置在311抽采联巷南侧帮,沿煤层顶板掘进。
钻场规格:
深×宽×高=4m×5m×3m,钻场采用锚杆锚索加金属网、锚喷综合支护,采用扩散通风。
组队施工钻场完毕后,应及时将钻场内顶、底板,帮用水泥砂浆进行硬化处理,钻场顶、底板硬化厚度不小于150mm,底板应高出巷道50mm;距钻场口500mm,道心之上各施工2个起吊钻机用的锚杆,锚杆外露100mm。
钻孔设计
钻场布置2个主钻孔,孔间距1.5米,钻孔设计参数列出如下,在施工过程中可根据工作面实际情况对钻孔参数进行调整:
场钻孔参数:
孔号
开孔磁方位角
终孔方位角
孔深m
孔间距
备注
孔径
1
1750
1840
500
1.2m
1-1分支
94mm
2
1850
1840
500
1.2m
2-1分支
94mm
2、本煤层钻孔抽采
在311工作面煤体瓦斯预抽的基础上,311运巷采用边掘边抽的方法进行瓦斯抽采。
因311运巷在掘进过程中,故根据地测科提供的底板等高线进行钻孔参数的设计。
抽采钻孔布置在311运巷前进方向左帮,钻孔从工作面开口处100米依次往里(沿煤层倾向)布置,钻孔随着工作面的向前掘进逐步施工,且工作面迎头与临近的钻孔间距不得超过50米。
钻孔间距为6米,钻孔开孔使用Φ89mm的钻头,打8米后换用75mm钻头,孔径75mm,孔深100米。
抽采瓦斯管路布置在311运巷前进左帮,管路吊挂锚杆上,吊挂高度保持在1.2m。
现将311运巷本煤层钻孔参数列出如下:
在施工过程中可根据工作面实际情况对钻孔参数进行调整。
311运巷左帮本煤层钻孔参数:
钻孔
编号
方位角
(°)
倾角
(°)
钻孔间距
(m)
孔高
(m)
孔深
(m)
1#-14#
90
3
距巷道开口100米间距6米
1.6
100
15#-17#
90
4
6
1.6
100
18#-27#
90
3
6
1.6
100
28#-33#
90
4
6
1.6
100
34#-48#
90
3
6
1.6
100
49#-60#
90
4
6
1.6
100
61#-68#
90
5
6
1.6
100
69#-79#
90
4
6
1.6
100
80#-96#
90
5
6
1.6
100
97#-103
90
6
6
1.6
100
104#-137#
90
6
6
1.6
100
138#-149#
90
4
6
1.6
100
150#-181#
90
5
6
1.6
100
182#-220#
90
6
6
1.6
100
221#-245#
90
6
6
1.6
100
246#-253#
90
5
6
1.6
100
254#-280#
90
4
6
1.6
100
281#-301#
90
5
6
1.6
100
302#-327#
90
6
6
1.6
100
3、参照305、307工作面掘进期间揭露的地质资料,在311运巷掘进期间在600m、1700m左右时有可能遇变化,如瓦斯涌出量大时,为解决与地质变化时的瓦斯治理问题,采用煤体钻场施工超前钻孔抽采与本煤层抽采相结合的方法,进行掘进期间的瓦斯治理,在掘进期间经常通过工作面超前预探钻孔了解工作面前方的地质构造情况。
煤体钻场钻孔抽放
煤体钻场抽采设计方案如下:
(1)、钻场布置:
a、采用矩形钻场,规格为:
长×宽×高=4m×4m×3.2m。
b、钻场沿煤层顶底板布置。
c、钻场采用锚杆支护,根据实际情况必要时加锚索支护。
d、钻场位置:
311运巷右帮从距地质变化点前20m施工钻场。
钻场的具体位置根据顶板情况技术科会同通风区可以做适当调整,钻场位置选择在顶板完好的地段。
(2)、钻孔布置:
a、每个钻场向前布置三个钻孔、向后布置三个钻孔,钻孔从外往里依次编号,设计钻孔参数如下:
项目
孔号
方位角(°)
仰角(°)
孔高(m)
孔径(mm)
钻孔间距(m)
孔深(m)
1
185
煤层倾角
1.5
75
距煤帮2
100
2
190
煤层倾角
1.5
75
0.5
100
3
195
煤层倾角
1.5
75
0.5
100
4
355
煤层倾角
1.5
75
0.8
100
5
350
煤层倾角
1.5
75
0.8
100
6
345
煤层倾角
1.5
75
0.8
100
b、在钻场施工前,施工单位负责人要与地测科及时联系,现场观察,准确定位钻孔的方位角、倾角,防止出现误差。
(二)、311专用抽采巷掘进期间瓦斯抽采设计
1、区域预抽
(1)、311专用抽采巷在巷道前进方向右帮(巷道口)施工一个区域预抽钻场(规格:
9m×4m×3.2m),钻场内施工3个孔,孔深500m,钻场工程量1500m。
从第一个钻场往里每隔500m施工一个区域预抽钻场。
钻场规格
钻场布置在311抽采巷前进方向的右帮,沿煤层顶板掘进。
钻场规格:
深×宽×高=4m×9m×3m,钻场采用锚杆锚索加金属网综合支护,采用扩散通风。
组队施工钻场完毕后,应及时将钻场内顶、底板,帮用水泥砂浆进行硬化处理,钻场顶、底板硬化厚度不小于150mm,底板应高出巷道50mm;距钻场口500mm,道心之上各施工2个起吊钻机用的锚杆,锚杆外露100mm。
钻孔设计
钻场布置3个主钻孔,孔间距1.2米,钻孔设计参数列出如下,在施工过程中可根据工作面实际情况对钻孔参数进行调整:
第场钻孔参数:
孔号
开孔磁方位角
终孔方位角
孔深m
孔间距
备注
孔径
1
1850
1840
600
1.2m
1-1分支
96mm
2
1950
1840
600
1.2m
2-1分支
96mm
3
2050
1840
600
1.2m
3-1分支
96mm
2、本煤层钻孔抽采
311专用抽采巷采用边掘边抽的方法进行瓦斯抽采。
因311抽采巷在掘进过程中,故根据地测科提供的底板等高线进行钻孔参数的设计。
抽采钻孔布置在311专用抽采巷前进方向右帮,钻孔从工作面开口100米处依次往里(沿煤层倾向)布置,钻孔随着工作面的向前掘进逐步施工,且工作面迎头与临近的钻孔间距不得超过50米。
钻孔间距为6米,钻孔开孔使用Φ89mm的钻头,打8米后换用75mm钻头,孔径75mm,孔深100米。
抽采瓦斯管路布置在311专用抽采巷前进方向右帮,吊挂在锚杆上,瓦斯管路高度为1.2m。
现将311专用抽采巷本煤层钻孔参数列出如下,在施工过程中可根据工作面实际情况对钻孔参数进行调整:
钻孔
编号
方位角
(°)
倾角
(°)
钻孔间距
(m)
孔高
(m)
孔深
(m)
1#-8#
270
-3
距巷道开口100米间距6米
1.6
100
9#-23#
270
-4
6
1.6
100
24#-42#
270
-3
6
1.6
100
43#-49#
270
-4
6
1.6
100
50#-57#
270
-5
6
1.6
100
58#-67#
270
-4
6
1.6
100
68#-76#
270
-3
6
1.6
100
77#-83#
270
-3
6
1.6
100
84#-206#
270
-4
6
1.6
100
207#-223#
270
-3
6
1.6
100
224#-233#
270
-4
6
1.6
100
234#-236#
270
-5
6
1.6
100
237#-246#
270
-4
6
1.6
100
247#-249#
270
-5
6
1.6
100
250#-254#
270
-4
6
1.6
100
255#-261#
270
-4
6
1.6
100
262#-263#
270
-5
6
1.6
100
264#-269#
270
-4
6
1.6
100
270#-271#
270
-6
6
1.6
100
272#-274#
270
-5
6
1.6
100
275#-277#
270
-6
6
1.6
100
278#-295#
270
-5
6
1.6
100
296#-311#
270
-6
6
1.6
100
308#-311#
270
-5
6
1.6
100
312#-316#
270
-6
6
1.6
100
317#-323#
270
-5
6
1.6
100
324#-322#
270
-6
6
1.6
100
3、参照305、307工作面掘进期间揭露的地质资料,在311抽采巷掘进期间在600m、1700m左右时有可能遇地质断层,如瓦斯涌出量大时,可采用煤体钻场施工超前钻孔抽采与本煤层钻孔抽采相结合的方法,提高工作面抽采率,并及时与地测科技术人员联系,在工作面迎头施工探测钻孔。
煤体钻场钻孔抽放
煤体钻场抽采设计方案如下:
(1)、钻场布置:
a、采用矩形钻场,规格为:
长×宽×高=4m×4m×3.2m。
b、钻场沿煤层顶底板布置。
c、钻场采用锚杆支护,根据实际情况必要时加锚索支护。
d、钻场位置:
311抽采巷右帮从距地质断层前5m施工钻场。
钻场的具体位置根据顶板情况技术科会同通风区可以做适当调整,钻场位置选择在顶板完好的地段。
(2)、钻孔布置:
a、每个钻场向前布置三个钻孔、向后布置三个钻孔,钻孔从外往里依次编号,设计钻孔参数如下:
项目
孔号
方位角(°)
仰角(°)
孔高(m)
孔径(mm)
钻孔间距(m)
孔深(m)
1
185
煤层倾角
1.5
75
距煤帮2
100
2
190
煤层倾角
1.5
75
0.5
100
3
195
煤层倾角
1.5
75
0.5
100
4
240
煤层倾角
1.5
75
0.8
100
5
270
煤层倾角
1.5
75
0.8
100
6
300
煤层倾角
1.5
75
0.8
100
b、在钻场施工前,施工单位负责人要与地测科及时联系,现场观察,准确定位钻孔的方位角、倾角,防止出现误差。
二、311工作面回采期间抽采设计
311工作面采用专用抽采巷顶板钻孔、本煤层钻孔和采空区抽放以及运巷钻场顶板孔超前抽放及上隅角埋管抽放。
311材巷(309专用抽采巷)本煤层钻孔在309工作面回采前将全部施工完毕。
311运巷、专用抽采巷本煤层钻孔在掘进过程中全部施工完毕,311专用抽采巷顶板钻孔和采空区抽放孔在311专用抽采巷掘进完毕后进行施工。
1、311材巷本煤层抽采钻孔设计
311材巷(309专用抽采巷)本煤层钻孔布置在311材巷前进方向的右帮,从311材巷开口100米处依次往里(沿煤层倾向)布置。
本煤层钻孔开孔8米用Φ89mm钻头施工,后换用Φ75mm钻头,孔径75mm,孔间距为6米,孔深100米。
311材巷钻孔总数320个,工程量为32000米。
311材巷(309专用抽采巷)本煤层钻孔在309工作面回采前将全部施工完毕。
2、采空区抽放钻孔设计
在311专用抽采巷内向工作面上隅角施工穿层钻孔,钻孔穿过煤柱,抽放上隅角瓦斯。
每12米布置一个钻孔,钻孔深度29.4米。
钻孔孔径75mm。
钻孔总数137个。
根据地测科现提供的地质说明书,钻孔从停采线依次往工作面编号,钻孔设计参数列出如下,在施工过程中可根据工作面实际情况对钻孔参数进行调整:
(在初采时、掘进期间地测科确定的顶板变化与地质变化带,将钻孔间距缩小至6m)
钻孔
编号
方位角
(°)
倾角
(°)
钻孔间距(m)
开孔孔高
(m)
终孔高度(m)
孔深
(m)
1#-9#
90
5
距停采线6米
1.8
3.3
29.4
10#
90
5
12
1.8
3.3
29.4
11#-18#
90
5
12
1.8
3.3
29.4
19#-29#
90
6
12
1.8
3.3
29.4
30#-62#
90
7
12
1.8
3.3
29.4
63#-92#
90
6
12
1.8
3.3
29.4
93#-101#
90
7
12
1.8
3.3
29.4
102#-104#
90
6
12
1.8
3.3
29.4
105#-107#
90
8
12
1.8
3.3
29.4
108#-115#
90
7
12
1.8
3.3
29.4
116#-137#
90
8
12
1.8
3.3
29.4
采空区孔施工后,及时加设挡板;在回采时根据回采进度依次连接抽放。
3、裂隙带抽采钻孔设计
利用在311专用抽采巷交错施工高、低位顶板钻孔对工作面裂隙带瓦斯进行抽采。
裂隙带钻孔布置在专用抽采巷前进方向的左帮,钻孔从停采线依次往工作面布置,每隔6米布置一个钻孔.钻孔终孔高、低位度控制在20-23米左右,高位孔控制在29-32米左右。
钻孔深入工作面煤壁20米(具体如附图所示),孔高1.7米,开孔使用Φ115mm钻头,打5米后换用Φ89mm钻头,孔径91mm。
根据地测科现提供的地质说明书,钻孔从停采线往工作面依次编号,在专用抽采巷距切割巷60米范围内施工密集高、低位顶板钻孔,孔间距变为3米。
提高工作面初采期间的抽采效果,保证安全生产,高、低位钻孔在专用抽采巷施工完毕后根据地测科提供的工作面实际煤层等高线图进行钻孔参数设计。
现根据预想311等高线图钻孔参数设计如下:
在施工过程中可根据工作面实际情况对钻孔参数进行调整(在初采时、掘进期间地测科确定的顶板变化与地质变化带,将钻孔间距缩小至3m)。
(附高、低位顶板钻孔布置图)
钻孔
编号
方位角
(°)
倾角
(°)
钻孔间距
(m)
孔高
(m)
孔深
(m)
1#
90
27
距停采线6米
1.8
60
2#
90
34
6
1.8
68
3#
90
27
6
1.8
60
4#
90
34
6
1.8
68
5#
90
27
6
1.8
60
6#
90
34
6
1.8
68
7#
90
27
6
1.8
60
8#
90
34
6
1.8
68
9#
90
27
6
1.8
60
10#
90
34
6
1.8
68
11#
90
27
6
1.8
60
12#
90
34
6
1.8
68
13#
90
27
6
1.8
60
14#
90
34
6
1.8
68
15#
90
27
6
1.8
60
16#
90
34
6
1.8
68
17#
90
27
6
1.8
60
18#
90
34
6
1.8
68
19#
90
27
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