工作面回采瓦斯抽采设计方案.docx
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工作面回采瓦斯抽采设计方案
2305工作面回采瓦斯抽采设计
2305工作面正在安装,预计2018年8月开始正式回采。
根据2303工作面回采期间瓦斯涌出量统计,瓦斯绝对涌出量1.69m³/min~16.86m³/min,相对涌出量1.40m³/t~3.28m³/t(见2303工作面回采瓦斯情况分析图>。
2305工作面按平均日产10000吨<每日均产吨,富裕系数1.2)计算,回采期间瓦斯绝对涌出量在2.72m³/min~15.97m³/min,平均瓦斯绝对瓦斯量9.35m³/min。
因此工作面回采需要投入瓦斯抽采系统,采取瓦斯抽采措施,保证工作面安全生产。
一、2305工作面概括
2305工作面开采煤层为下二迭统山西组下部的3#煤.
1、地质情况
2305工作面东高西低,东西高差85m,煤层展布基本呈单斜构造,单斜产状为倾向225——255°、倾角2—8°。
另外,2303运巷揭露两条小型正断层,可能会延伸到2305工作面内,影响工作面掘进和回采。
F1正断层西距23排水进风巷130m,产状为:
倾向120°、倾角60°、落差H=0.7m;F2正断层西距23排水进风巷525m,产状为:
倾向319°、倾角60°、落差H=0.2m。
施工前需作好过断层准备并且施工中加强支护。
根据三维地震勘探结果显示:
工作面西部发育一陷落柱X8,长轴方向为南北向,长约116m,东西向长约98m。
掘进中需要进一步探明X8陷落柱准确边界。
老顶:
灰色,以石英为主,含云母,夹泥岩,平均厚度2.8m。
直接顶:
黑色,质均,含植物化石,断口不平坦,泥岩,平均厚度3.7m。
底板:
泥岩,黑色块状,致密质均。
平均厚度6.4m。
2、工作面位置及四邻关系
2305工作面位于23采区南部,东面为23采区大巷,西面为我矿与常村矿井田边界,北面为正在回采的2303工作面,南面为未采区。
23排水进<回)风巷延伸段:
位于23采区西部,东面为2305工作面<未采),西面为常村矿井田边界。
3、工作面参数及储量
2305工作面走向长度181.7m,倾向长度1466m,停采线距23皮带巷中53m,理论可采长度1413m,煤层平均厚度为6.2m,可采储量210万t。
设计可采长度891M,设计可采储量1302891吨。
4、工作面通风系统
2305工作面采用“U+L”型通风系统,即新鲜风流从地面→新进风井→23皮带巷→2305运巷→2305工作面→2305风巷<2305瓦斯巷)→23集中回风巷→新回风巷
5、工作面瓦斯、煤尘情况
2009年矿井瓦斯等级鉴定表明:
23采区瓦斯绝对涌出量为10.34m3/min,相对涌出量为2.4m3/t,瓦斯涌出相对较高;煤尘具有爆炸性,火焰长度20mm。
煤层自燃倾向性等级为Ⅲ级,自燃倾向性为不易自燃。
6、其它开采技术条件
煤尘具有爆炸性,火焰长度20mm。
煤层自燃倾向性等级为Ⅲ级,自燃倾向性为不易自燃。
二、2305工作面回采瓦斯抽采设计
1、瓦斯抽采的必要性
根据2303工作面回采时瓦斯涌出绝对量在1.69m³/min~16.86m³/min,相对涌出量1.40m³/t~3.28m³/t。
预计2305工作面按平均日产10000吨<每日均产吨,富裕系数1.2)计算,回采期间瓦斯绝对涌出量在2.72m³/min~15.97m³/min,平均瓦斯绝对瓦斯量9.35m³/min。
按规定“1个采面工作面瓦斯涌出量大于5m³/min,通风方法解决不合理”的情况下,需要进行瓦斯抽采。
2、瓦斯抽采的可行性
根据2303工作面采空区瓦斯抽采情况,一般抽采瓦斯浓度在6%,选用DN275瓦斯管道,抽采瓦斯量在2m3/min,抽采率达20%,2303工作面回采过程中不间断抽采瓦斯,保证了工作面瓦斯治理。
3、2305工作面回采瓦斯抽采方案
根据临近2303面回采瓦斯涌出,预计2305面回采瓦斯涌出平均9.35m³/min,2305工作面瓦斯抽采选用分段处理:
工作面前300M采用延空留巷方式留设瓦斯尾巷的方法治理瓦斯;在2305瓦斯巷1横贯到2横贯之间从风巷向上打设钻孔,采用裂隙带抽放;工作面推进600M后,在风巷本煤层中布置钻场,施工顶板走向高位钻孔,抽采工作面回风隅角采空区瓦斯的抽采方法。
<1)尾巷法
2305工作面前300M采用延空留巷方式留设瓦斯尾巷的方法治理瓦斯,即在工作面回采过程中,在风巷上隅角处架设U型钢支护好风巷的一部分断面作为瓦斯尾巷,保证尾巷的通风断面,具体支护方式参照2103尾巷支护方式<见尾巷支护示意图)。
回采期间,抽放管路延接至工作面上隅角,若巷道压力过大,造成后尾巷断面无法保证,尾巷排放瓦斯效果不明显,造成上隅角瓦斯高,则上隅角埋管抽放的方法解决瓦斯大问题。
<2)顶板钻孔法
工作面推进300M后,在2305瓦斯巷1横贯开始斜向上打设4个钻孔,在1横贯到2横贯之间从风巷向上打设钻孔,采用裂隙带抽放,抽取裂隙带的瓦斯,即在2305工作面风巷从瓦斯巷1横贯到2横贯之间每隔20M向工作面上方打设4个钻孔,1#钻孔终孔打到2305风巷边缘,4#钻孔终孔打设打到2305瓦斯巷上方<距风巷南帮25M),2#、3#钻孔平均布置在1#和4#钻孔之间,钻孔斜向上打设,钻孔长度水平长度取80M,用于抽取裂隙带的瓦斯<具体布置见2305工作面抽采钻孔布置图)。
为了验证钻孔布置的合理性,每排设计了四个钻孔,在施工第一排钻孔时,先施工2#和3#钻孔,其次,优先施工1#钻孔。
根据第一排的抽放情况,确定之后各排钻孔施工数量和参数。
顶板钻孔参数表
<与风巷夹角偏北为正,偏南为负)
序号
钻场号、钻孔号
钻孔起点底板标高(m>
钻孔起点标高(m>
钻孔末点底板标高(m>
钻孔末点标高(m>
钻孔倾角(度>
与风巷夹角<度)
钻孔长度 1 1#横贯1#钻孔 537.5 542.5 536 576 22.723 3.862 86.928 2 1#横贯2#钻孔 537.5 542.5 536 576 22.723 -3.291 86.874 3 1#横贯3#钻孔 537.5 542 536 576 23.027 -9.649 88.172 4 1#横贯4#钻孔 537.5 542 536 576 23.027 -15.776 90.327 5 第一排1#钻孔 538.5 543.5 537 577 22.723 0.716 86.738 6 第一排2#钻孔 538.5 543.5 537 577 22.723 -7.126 87.406 7 第一排3#钻孔 538.5 543 537 577 23.027 -14.037 89.601 8 第一排4#钻孔 538.5 543 537 577 23.027 -20.558 92.836 9 第二排1#钻孔 540 545 538 578 22.418 0.716 86.546 10 第二排2#钻孔 540 545 538 578 22.418 -7.126 87.212 11 第二排3#钻孔 540 544.5 538 578 22.723 -14.037 89.400 12 第二排4#钻孔 540 544.5 538 578 22.723 -20.558 92.629 13 第三排1#钻孔 541.5 546.5 539 579 22.111 0.716 86.356 14 第三排2#钻孔 541.5 546.5 539 579 22.111 -7.126 87.022 15 第三排3#钻孔 541.5 546 539 579 22.418 -14.037 89.202 16 第三排4#钻孔 541.5 546 539 579 22.418 -20.558 92.424 17 第四排1#钻孔 543 548 539.5 579.5 21.494 0.716 85.985 18 第四排2#钻孔 543 548 539.5 579.5 21.494 -7.126 86.647 19 第四排3#钻孔 543 547.5 539.5 579.5 21.803 -14.037 88.814 20 第四排4#钻孔 543 547.5 539.5 579.5 21.803 -20.558 92.022 21 第五排1#钻孔 544.5 549.5 540 580 20.871 0.716 85.624 22 第五排2#钻孔 544.5 549.5 540 580 20.871 -7.126 86.283 23 第五排3#钻孔 544.5 549 540 580 21.183 -14.037 88.437 24 第五排4#钻孔 544.5 549 540 580 21.183 -20.558 91.630 25 第六排1#钻孔 546 551 542 582 21.183 0.716 85.803 26 第六排2#钻孔 546 551 542 582 21.183 -7.126 86.464 27 第六排3#钻孔 546 550.5 542 582 21.494 -14.037 88.624 28 第六排4#钻孔 546 550.5 542 582 21.494 -20.558 91.825 29 第七排1#钻孔 548 553 543 583 20.558 0.716 85.447 30 第七排2#钻孔 548 553 543 583 20.558 -7.126 86.105 31 第七排3#钻孔 548 552.5 543 583 20.871 -14.037 88.252 32 第七排4#钻孔 548 552.5 543 583 20.871 -20.558 91.439 33 第八排1#钻孔 550 555 545 585 20.558 0.716 85.447 34 第八排2#钻孔 550 555 545 585 20.558 -7.126 86.105 35 第八排3#钻孔 550 554.5 545 585 20.871 -14.037 88.252 36 第八排4#钻孔 550 554.5 545 585 20.871 -20.558 91.439 37 第九排1#钻孔 552 557 546 586 19.927 0.716 85.101 38 第九排2#钻孔 552 557 546 586 19.927 -7.126 85.756 39 第九排3#钻孔 552 556.5 546 586 20.243 -14.037 87.890 40 第九排4#钻孔 552 556.5 546 586 20.243 -20.558 91.064 41 第十排1#钻孔 553 558 548 588 20.558 0.716 85.447 42 第十排2#钻孔 553 558 548 588 20.558 -7.126 86.105 43 第十排3#钻孔 553 557.5 548 588 20.871 -14.037 88.252 44 第十排4#钻孔 553 557.5 548 588 20.871 -20.558 91.439 45 第十一排1#钻孔 554 559 550 590 21.183 0.716 85.803 46 第十一排2#钻孔 554 559 550 590 21.183 -7.126 86.464 47 第十一排3#钻孔 554 558.5 550 590 21.494 -14.037 88.624 48 第十一排4#钻孔 554 558.5 550 590 21.494 -20.558 91.825 49 第十二排1#钻孔 555 560 552 592 21.803 0.716 86.169 50 第十二排2#钻孔 555 560 552 592 21.803 -7.126 86.833 51 第十二排3#钻孔 555 559.5 552 592 22.111 -14.037 89.007 52 第十二排4#钻孔 555 559.5 552 592 22.111 -20.558 92.221 53 第十三排1#钻孔 556 561 553 593 21.803 0.716 86.169 54 第十三排2#钻孔 556 561 553 593 21.803 -7.126 86.833 55 第十三排3#钻孔 556 560.5 553 593 22.111 -14.037 89.007 56 第十三排4#钻孔 556 560.5 553 593 22.111 -20.558 92.221 57 第十四排1#钻孔 557 562 555 595 22.418 0.716 86.546 58 第十四排2#钻孔 557 562 555 595 22.418 -7.126 87.212 59 第十四排3#钻孔 557 561.5 555 595 22.723 -14.037 89.400 60 第十四排4#钻孔 557 561.5 555 595 22.723 -20.558 92.629 <3)低位钻场穿层钻孔法 工作面推进600M后采用低位钻场向裂隙带打设钻孔进行抽放,从2305瓦斯巷2横贯开始共布置有7个钻场,从2305瓦斯巷二横贯开始,斜向工作面上方打设4个钻孔,之后每个钻场布置4个钻孔,钻孔长度110--120M,钻孔重叠40M,向工作面方向打设。 由于各钻场之间钻孔有接替抽放情况,可能会造成接替期间瓦斯管理不稳定,使用低位钻场钻孔抽放法时,必须结合上隅角埋管抽放法。 低位钻场钻孔参数表 <与风巷夹角偏北为正,偏南为负) 序号 钻场号、钻孔号 钻孔起点底板标高(m> 钻孔起点标高(m> 钻孔末点底板标高(m> 钻孔末点标高(m> 钻孔倾角(度> 与风巷夹角<度) 钻孔长度 1 二横贯1#钻孔 558 563 556 596 16.700 3.862 115.105 2 二横贯2#钻孔 558 563 556 596 16.700 -3.291 115.033 3 二横贯3#钻孔 558 562.5 556 596 16.939 -9.649 116.638 4 二横贯4#钻孔 558 562.5 556 596 16.939 -15.776 119.488 5 1#钻场1#钻孔 560 565 557 597 16.221 3.862 114.821 6 1#钻场2#钻孔 560 565 557 597 16.221 -3.291 114.749 7 1#钻场3#钻孔 560 564.5 557 597 16.461 -9.649 116.346 8 1#钻场4#钻孔 560 564.5 557 597 16.461 -15.776 119.190 9 2#钻场1#钻孔 562 567 558 598 15.740 3.862 114.545 10 2#钻场2#钻孔 562 567 558 598 15.740 -3.291 114.474 11 2#钻场3#钻孔 562 566.5 558 598 15.981 -9.649 116.063 12 2#钻场4#钻孔 562 566.5 558 598 15.981 -15.776 118.900 13 3#钻场1#钻孔 564 569 560 600 15.740 3.862 114.545 14 3#钻场2#钻孔 564 569 560 600 15.740 -3.291 114.474 15 3#钻场3#钻孔 564 568.5 560 600 15.981 -9.649 116.063 16 3#钻场4#钻孔 564 568.5 560 600 15.981 -15.776 118.900 17 4#钻场1#钻孔 566 571 562 602 15.740 3.862 114.545 18 3#钻场2#钻孔 566 571 562 602 15.740 -3.291 114.474 19 4#钻场3#钻孔 566 570.5 562 602 15.981 -9.649 116.063 20 4#钻场4#钻孔 566 570.5 562 602 15.981 -15.776 118.900 21 5#钻场1#钻孔 570 575 563.5 603.5 14.526 3.862 113.891 22 5#钻场2#钻孔 570 575 563.5 603.5 14.526 -3.291 113.820 23 5#钻场3#钻孔 570 574.5 563.5 603.5 14.770 -9.649 115.391 24 5#钻场4#钻孔 570 574.5 563.5 603.5 14.770 -15.776 118.211 25 6#钻场1#钻孔 573 578 565 605 13.792 3.862 113.523 26 6#钻场2#钻孔 573 578 565 605 13.792 -3.291 113.452 27 6#钻场3#钻孔 573 577.5 565 605 14.037 -9.649 115.012 28 6#钻场4#钻孔 573 577.5 565 605 14.037 -15.776 117.823 29 7#钻场1#钻孔 576 581 568 608 13.792 3.862 113.523 30 7#钻场2#钻孔 576 581 568 608 13.792 -3.291 113.452 31 7#钻场3#钻孔 576 580.5 568 608 14.037 -9.649 115.012 32 7#钻场4#钻孔 576 580.5 568 608 14.037 -15.776 117.823 4、瓦斯抽采系统布置 2305工作面采用临时抽采系统: 23抽放硐室、管道 5、瓦斯抽采参数确定 <1)抽采流量的确定 根据“瓦斯抽采基本指标”,工作面瓦斯涌出量在5~10m3/min,瓦斯抽采率要达到20%,实际取25%,则最高瓦斯抽采量需要达到2.5m3/min;根据2303工作面抽采情况,预计2305工作面高位抽采钻孔管内浓度可达8~15%,则需要抽采混合流量最大为31.25m3/min,为保证瓦斯抽采有一定的可调范围,最大混合流量取30m3/min。 <2)瓦斯抽采管路选择 根据2303抽采经验,2305工作面钻孔<钻场)通过Φ50mm铠装高压管与2305风巷主管相连,2305风巷支管1510M为Φ273螺旋焊管,主管550M为Φ325聚乙烯管,<可部分利用2303工作面抽放主管)。 主管路从23抽放硐室接到2305风巷口,吊挂在23皮带巷距顶200mm,风风巷支管采用直径Φ273聚乙烯管路,管路吊挂在风巷北帮,距顶500mm,贴帮吊挂,在风巷有钻场的地方设置三通甩头,过了瓦斯巷2横贯每隔20M设置一个三通甩头,一直布置到工作面切眼。 在风巷口上安设孔板流量计、放水器。 三、瓦斯泵能力核定 1、瓦斯抽采管路阻力计算 <1)管道系统阻力计算 Hf=9.81Q2×△×L/ 式中: Hf----管道摩擦阻力 Q----管内气体流量,m3/min △----瓦斯浓度取15%,混合瓦斯对空气的相对比重0.933 L-----管道长度,该线路共有Ø273管道1510m,Ø325管道550m。 K-----系数,取0.71 D-----管道内径,分别为25cm、30cm。 将有关数据代入Hf=9.81Q2×△×L/ Hf=9.81×<30×30)2×0.933×[1510/<0.71×255)+550/<0.71×305)≈8241.7 <2)管道局部阻力 一般按管道摩擦损失的10%~20%计算,取15%。 <3)管道总阻力 1.15×8241.7=9477.96 2、瓦斯抽采系统所需负压 瓦斯泵的压力除了克服管道摩擦阻力与局部阻力损失外,还必须有一部分做为抽采处的负压,所以瓦斯抽采需要的负压为: H=1.2ΣHf+Hd 式中: 1.2为瓦斯泵备用系数 H----抽采瓦斯泵的负压,Pa ΣHf---管道阻力和,Pa Hd----要求钻孔口的负压,取5000Pa 将有关数据代入H=1.2<ΣHf+Hd) H=1.2×<9477.96+5000) ≈17373 3、在用瓦斯泵能力 目前,我矿正在使用的瓦斯抽放泵为ZWY85/110型井下移动式抽放泵,该泵能力参数为: 型号 最大抽气量 极限真空度 耗水量 电机功率 供电电压 ZWY85/110 85 -81 200 110 660 选用ZWY85/110型瓦斯抽采泵,其正常可提供抽采负压为81kPa,能满足抽采需要。 四、封孔 钻孔成空后立即进行封孔,瓦斯每个钻孔采用埋设聚乙烯管进行封孔,封孔材料为聚胺脂或水泥砂
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