1507采煤工作面瓦斯抽放设计详解.docx

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1507采煤工作面瓦斯抽放设计详解

贵州国源矿业集团赫章县顺安煤矿

1507采煤工作面瓦斯抽采施工设计

赫章县顺安煤矿

二零一五年八月五日

1507采煤工作面瓦斯抽采施工设计

一、编制目的

为了贯彻《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》相关内容，结合矿井实际情况，编制了1507采煤工作面瓦斯抽采施工设计。

二、编写依据

1、《煤矿安全规程》

2、《防治煤与瓦斯突出规定》

3、《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》

4、《煤矿瓦斯抽采基本指标》（AQ1026-2006）

5、《煤矿瓦斯抽放规范》（AQ1027-2006）

6、其他相关规定及标准

三、工作面煤层、瓦斯、地质构造等基本情况

1、工作面布置情况

1507回采工作面位于矿井三条下山（运输下山、皮带下山、回风下山的）北东方向；东边以切眼为界（矿井东部井田边界）；北部以原1505回采工作面与现1507回采工作面之间巷煤柱为界（煤柱宽为16米）；南为未开采区；西部以停采线为界。

以下导线点连接确定工作面范围：

（1）21837.159，84772.244

（2）21907.513，84666.442（3）22025.972，84843.339（4）21903.120，84843.339，工作面回风巷走向长213m，运输巷走向长97米，切眼长123m，回采工作面斜面积17230ｍ2。

工作面标高+1478～+1501m；工作面对应无村庄、河流、公路、房屋、梯田等设施，地表标高＋2020～＋1990m，地势西高东低,煤层平均埋深516米，对地表无影响，本面开采煤层位于长兴组段内，对应上覆无其它可采煤层。

下距C409煤层间距约为10米，C409煤层距其下覆C407煤层层间距约25米。

2、工作面地质构造概况

本面为走向N55°E的单斜构造，倾向N，煤层平均倾角12°，本工作面在掘进过程中只揭露出一条断层，断层要素为：

N29W/45EW,落差为1.5米，断层性质为逆断层，对回采有一定影响。

3、工作面煤层情况及顶底板岩性概况

本工作面所采煤层为C504煤层，全区基本稳定。

煤层厚度在1.6～1.9m，平均煤厚度为1.75m。

煤层有分岔现象，分岔时最大夹矸厚度达0.7米左右，煤质属无烟煤主要由亮煤和镜煤组成，其次为暗煤和丝碳、高发热值、低磷、低硫煤种。

本工作面煤层直接顶板为砂质页岩，厚度约0.3m以上不等，灰黑灰色，薄－中厚层状，水平纹理，断口平坦；老顶为中粗至细砂岩。

直接底为铝泥岩，含植物根部化石，遇水易膨胀，老底为粉砂岩。

4、工作面瓦斯概况

（1）1507采煤工作面煤层原始瓦斯含量经公司瓦斯室工作人员井下现场取煤芯后做DGC实验测定为14.00m3/t，采用被动法测定其瓦斯压力最大值为0.35Mpa,工作面属于突出危险区。

（2）根据赫章县哲庄顺安煤矿2012年度矿井瓦斯等级鉴定报告的批复为矿井绝对瓦斯涌出量为CH4:

8.15m3/min，CO2:

1.28m3/min;相对瓦斯涌出量为CH4:

39.13m3/t,CO2:

6.2m3/t。

属高瓦斯矿井。

四、瓦斯抽采钻孔设计

该工作面瓦斯涌出主要来源为本煤层的瓦斯涌出与开采后邻近层卸压瓦斯，根据以往工作面瓦斯治理经验，将对该面采用上隅角瓦斯抽放、高位钻孔抽放、煤层顺层钻孔抽放相结合的综合治理方法。

1、高位钻孔

（1）上巷（1507采煤工作面回风巷）下帮，每隔40米依次布置1个钻场，钻场净长*净宽*净高=3*3*2.2米，累计布置4个钻场。

（2）每个钻场布置7个钻孔，倾斜控制和预抽上巷向下30米，走向60米。

工作面冒落带为5米，裂隙带高度为7米，钻孔有效长度为40米，钻孔有效长度全部布置在裂隙带当中。

（见附图）。

（3）钻孔成1排布置，钻场顶板处孔口平距0.43米，孔底间距为4.3米。

（钻孔参数见附表）

（4）钻孔总工程量为1848米。

附表高位钻孔参数表

孔号

方位（°）

倾角（°）

深度（m）

孔径（mm）

钻孔间距

开孔位置

1#

4

26

67

75mm

孔底间距4.3m

见附图

2#

8

23.5

66

75mm

3#

12

21

66

75mm

4#

15

20

66

75mm

5#

18

15.5

65.5

75mm

6#

21

13

65

75mm

7#

24

9.6

67

75mm

说明：

1、一个循环钻孔总进尺为462，4个循环总计为1848米。

2、钻孔方位是指与巷道轴线的夹角，左为“-”，右为“+”

2、上隅角瓦斯抽放

采用直径为159mm抽放管抽放上隅角采空区内的瓦斯。

3、顺层钻孔

（1）在1507工作面下巷（1507采煤工作面运输巷）上帮施工152个上行钻孔，孔径为Φ75mm，开孔间距为0.7m，终孔间距为0.7米，孔深70米，工程量为10640米。

（2）1507采煤工作面“三角带”处施工上行钻孔45个，最长钻孔长度为53.25米，按每个钻孔依次减少0.76米，直到第45个钻孔长度为：

19.81米，累计“三角带”处需施工钻孔总工程量为1643.85米。

（3）在1507工作面上巷（1507采煤工作面回风巷）下帮施工205个下行钻孔，孔径为Φ75mm，开孔间距为0.7m，终孔间距为0.7米，孔深50米，工程量为10250米。

（4）1507采煤工作面“三角带”处施工下行钻孔50个，最长钻孔长度为53.25米，按每个钻孔依次减少0.76米，直到第50个钻孔长度为：

16.01米，累计“三角带”处需施工钻孔总工程量为1731.5米。

综上所述：

1507采煤工作面顺层钻孔总工程量为24265.35米。

（见附图）

五、瓦斯抽采钻孔施工

1、施工设备

（1）顺层钻孔选用设备：

2台ZY-780型钻机，钻杆为Φ50mm，钻头为Φ75mm，1507采煤工作面上、下巷各一台平行施工。

（2）高位钻孔选用设备：

一台ZY-780型钻机，钻杆为Φ50mm，钻头为Φ75mm。

2、钻孔工程量

高位钻孔工程量为1848m，顺层钻孔工程量为24265m，钻孔累计工程量为26113m。

3、进度计划

本煤层顺层钻孔施工时间定为2015年7月份至2015年10月，用时三个月，现已按计划竣工。

高位抽放钻孔定为2015年9月初至2015年9月底结束，具体根据工作面生产情况的变化，施工时间可做适当调整。

4、施工要求

（1）施工人员必须严格按设计要求施工，如有特殊情况需改变设计时，必须经通防科决定。

（2）施工人员必须熟悉钻孔设计要求和有关安全技术措施。

（3）打钻前首先必须检查施工地点的支护、顶板等情况，必须由班长或有经验的老工人负责找掉活煤活矸，以免片帮伤人。

（4）钻场所有电器设备必须上台挂牌管理，电缆吊挂整齐，物品码放整齐，确保电器设备完好、防爆。

（5）钻机工必须对所使用的各种设备性能进行全面了解、检查，按要求进行操作，严禁违章操作。

（6）钻机工必须能处理施工过程中的临时故障，在施工和处理故障时，必须明确1人专门负责安全工作。

（7）钻机工在架设钻机之前，必须保证设备处于安全位置，钻机必须安设牢固，不具备安全生产条件，严禁施工。

在安设过程中必须保证钻机及附属设备垫平、稳定、牢固、安全。

（8）必须执行现场交接班制度，交接时，必须把当班工作情况及发现的问题向下一班交代清楚。

（9）施工时当瓦斯浓度超过1%时，停止作业；当瓦斯浓度超过1.5%时，所有人员撤离至新鲜风流中，并及时汇报调度室。

在瓦斯浓度低于1%时才可继续作业。

六、瓦斯抽采

1、矿井瓦斯抽采系统

（1）地面建立永久瓦斯抽放系统，其中高负压一套抽放泵型号为2BEC-42型，抽采量110m3/min、电机功率132千瓦，（一套工作，一套备用）；低负压一台套其型号2BEC-42型，抽采量110m3/min、电机功率132千瓦，（一套工作一套备用）；高负压负担矿井本煤层瓦斯抽放及高位钻孔与其它穿层钻孔的瓦斯抽放工作，低负压负担矿井采空区上隅角瓦斯抽放工作。

（2）矿井瓦斯抽放主管路布置情况

高负压管路：

地面瓦斯抽放泵房→回风斜井→回风下山落

脚水平（+1475m），管径为¢219mm，材质为PVC注塑管。

低负压管路：

地面瓦斯抽放泵房→回风斜井→回风下山落脚水平（+1475m），管径为¢219mm，材质为PVC注塑管。

（3）1507采煤工作面瓦斯抽放支管路辅设情况

①1507采煤工作面上、下巷抽放支管均使用¢159mmPVC管道，在其下巷的入口及上巷的出处均安装一套瓦斯抽放计量装置，计量组件型号为G100型，可监测浓度、负压、流量及温度四个参数，可独立监测计量迎头瓦斯抽放量并与监控主机联网。

每个抽放孔抽放管与集流器连接前设有闸阀，可据单孔瓦斯浓度而调节其流量，以保证最佳抽放效果。

抽采管路安装的放水器齐全，保持干管不被堵。

②1507下巷瓦斯抽放管路辅设

1507下巷→1507下巷专用回风通道→回风下山→回风斜井→地面瓦斯泵站。

1507上巷瓦斯抽放管路辅设

1507上巷→1507上巷专用回风通道→回风下山→回风斜井→地面瓦斯泵站。

（见附图3）

各瓦斯管路连接均采用螺栓紧固法兰盘连接方式，中间夹橡胶垫圈，1507工作面采用高位抽放、本煤层抽放、上隅角瓦斯抽放，在上巷铺设一趟瓦斯管路，下巷铺设一趟抽放管路。

2、封孔

（1）本煤层长顺层钻孔，采用“二次封孔”工艺，抽放钻孔封孔深度不低于8米；封孔材料为马林散、抽放管、膨胀粉料、PVC管及封孔麻布或棉纱，采用卷缠药液法进行第一次封孔，封孔长度3~4m，同时在3~4m到孔口预留一根PCV管，为第二次封孔做准备；抽放一段时间后，待孔内抽放瓦斯浓度衰减至20%或低于30%后，用麻布或棉纱堵住孔口，联接设备，注入膨胀粉料进行第二次封孔。

保证封孔严密、不漏气，单孔抽放负压不小于13KPa。

（2）高位钻孔打好后下钢管，作为抽放瓦斯套管，套管打密集花眼。

套管外露不得少于0.2m。

钻孔封好后用弹簧管将钻孔内的套管与抽放主管路混合器连接好，每个钻孔与混合器之间必须设导流管、闸门等，抽放管路沿途设放水器及放碴器，以免煤层内的水、碎煤等进入抽放管。

3、有效预抽时间

矿井瓦斯抽采钻孔按照“打一个、封一个、抽一个”的管理原则，一般情况下，采煤工作面预抽煤层瓦斯时间不少于3个月。

七、抽放量及抽放效果预期

1、瓦斯抽放量

参考2012年顺安煤矿瓦斯等级鉴定报告批复数据：

矿井绝对瓦斯涌出量为8.15m³/min，结合邻近1505回采工作面回采过程中瓦斯涌出量及风排瓦斯浓度情况，预计1507工作面的绝对瓦斯涌出量在10m³/min左右，抽采瓦斯量在7m³/min左右，工作面风量900m³/min以上，平均瓦斯浓度0.33％左右。

2、预期效果

（1）工作面瓦斯抽采率在50％以上。

（2）工作面残余瓦斯量降到4.5m³/t以下。

（3）工作面瓦斯浓度降低到0.35％以下。

八、组织管理

1、矿长对工作面瓦斯抽采负全面责任。

2、矿总工程师负责组织相关单位对抽采设计进行会审。

3、生产矿长负责生产安排与瓦斯抽采工作的统一与调配。

4、安全矿长负责监督检查瓦斯抽采工作的执行落实情况

5、通防科长负责组织落实瓦斯抽采工作。

6、通防科负责编制抽采设计，会审后报送生产单位、技术科、通风队、调度室、安监科、防突队等相关单位和有关领导，并负责监督抽采设计的现场落实，根据现场条件及时修改抽采设计。

公司瓦斯实验室负责落实测定煤层瓦斯含量及抽放后残存瓦斯含量。

7、调度室负责瓦斯抽采设计落实过程中的全面协调等。

8、安监科负责对瓦斯抽采设计的落实情况进行检查和监督。

9、防突队负责瓦斯抽采钻孔施工，瓦斯抽放管路维护、瓦斯抽采参数测定。

10、通风队负责对工作面风量、瓦斯浓度等进行监测，计算风排瓦斯量。

11、班队跟班领导负责当班的安全工作，是监督检查瓦斯抽采施实情况的第一责任人。

到岗后首先要查看工作面执行情况，在设计没有落实的情况下，不得擅自指挥生产。

九、施工安全技术措施：

1、准备工作：

（1）钻机运输及拆装：

①钻机在地面装运过程中，由钻机队人员用手葫芦，利用起重钢梁将钻机吊起装入罐车或平板车。

然后用螺丝将钻机大件固定在平板车，并使用不小于6分的钢丝绳将钻机大件绑紧固牢，经检查没有隐患时方可入井。

②大巷运输过程中由运输队机车负责向里运送，在运送前，钻机人员应再一次检查平板车的捆绑钢丝绳是否牢固，确保安全。

在运送过程中，严禁任何人乘坐罐车或平板车。

③在斜巷运输前，钻机人员必须首先检查绞车的固定，钢丝绳勾的安好状况，发现隐患及时处理；在斜巷运输过程中，要严格执行“行车不行人，行人不行车”定，钻机平板车两侧及下方严禁站人，并使用好“一坡三档”。

④将钻机运送到安全地点，从平板车卸下之前，首先检查安装地点的顶板及两帮的不安全因素，必须进行处理；在起吊前必须检查起吊锚杆的牢固性及导链的可靠性，有无退扣，滑链现象，保证导链完好，严禁用其他物品代替起重梁；起吊过程中必须由专人统一指挥，除起吊人员外其他人应远离钻机，在落下过程中应缓慢下放，下放时严禁用手托；钻机在拆卸过程中，应拆卸成几个部分，钻机的大件用平板车运送，装车过程中，要使用手拉葫芦配合起重锚杆起吊，严禁人工硬抬硬扛。

（2）抽放管路的运输及安装：

①软质管或较短管材、配件可装矿车运送；凡矿车装不下的管材均装叉车运送。

管材的装载高度不准超出矿车或叉车两帮高度，并要捆绑牢固。

②在电机车运输巷道运送时，应事先与运输队取得联系，并严格执行电机车运输有关规定。

③斜巷运输时严格执行斜巷运输管理规定。

④管材、物料运到现场后，应放在指定地点，堆放整齐、牢稳，不得妨碍行人、运输和通风。

⑤安装管路前，应根据管路的安装用途和施工场所的条件要求，带齐所需用具；安装前应详细检查管材质量，有无堵塞物，管盘完好，配件齐全。

⑥拆接管路时，施工人员要相互配合，两人托住管子，一人拆、紧螺丝。

⑦管路要托挂或垫起，吊挂要平直，拐弯处设弯头，不拐急弯。

管子的接头接口要拧紧，用法兰盘连接的管子必须加垫圈，做到不漏气、不漏水。

⑧敷设瓦斯抽放管路时，要严格按设计线路及要求施工，并按要求安齐人工或自动放水装置。

2、钻进安全技术要求

（1）钻孔施工中，班长为当班安全第一责任人，每班开工前必须进行安全确认，发现异常情况及时处理并汇报。

（2）所有钻机工必须持证上岗，穿戴整齐利落、衣襟、袖口、裤脚必须束紧，施工进程中严格按《井下钻探操作规程》操作，坚守岗位。

（3）检查钻头旋转方向，经空载运转没有异常现象时，方可装上钻头开孔钻进。

开孔时要缓慢钻进，要保护好钻头。

（4）在施工进程中，瓦斯检查员检查钻场现场风流中瓦斯浓度，同时班长将所带瓦斯便携仪悬挂在施工钻孔上方偏下风口0.5m位置，当瓦斯浓度达到1%时，必须停止打钻作业，查明原因，采取措施，进行处理。

（5）在钻进过程中若出现煤岩破碎、漏水、瓦斯涌出量突然增大或由于孔内瓦斯高而出现顶钻等现象，要立即停钻，汇报调度室查明原因，并积极采取有效措施，待现象解除后方可继续进尺，防止孔内事故的发生；

（6）打钻人员要精力集中，认真操作，防止孔内、机械和人身事故的发生，每班开工前要检查机械设备是否正常，发现有螺丝松动或零件松动应及时处理，以免造成重大机械事故；

（7）钻孔要按钻孔质量标准化要求施工，钻具摆放整齐，钻场环境清洁。

（8）接送钻杆人员必须站在钻机的两侧接送钻杆，以防发生顶钻伤人事故。

（9）在钻进过程中钻机班长要随时注意观察各压力表的读数变化，发现异常及时处理。

（10）现场交接班时，必须把当班工作情况及隐患交代清楚。

3、机电管理

（1）供电设备线路中，各种保护必须齐全、灵敏可靠，设备放置合理、平稳；电缆吊挂整齐，开关上架，电气设备实现“三无”，杜绝“失爆”；认真管理好各种机电设备，检修制度化，维护正常化。

（2）接地系统必须完善，接地极、接地线符合规定，严禁使用铝接头连接地线，严禁串联接地。

（3）处理机电设备、线路故障时，必须切断上级电源，开关打到停止位置并加闭锁，悬挂“有人工作，严禁送电”的停电牌，用同电源电压相适应的验电笔验电，处理好后方可送电，必须坚持“谁停电，谁送电”的原则。

（4）对所有机电设备进行完好及防爆检查；大班电工每天检查一次。

4、安全防护措施

（1）所有施工人员必须随身佩戴隔离式自救器。

（2）钻场附近10m范围内必须有一组压风自救系统，且至少能满足5—8人同时使用。

（3）瓦斯浓度达到1％或二氧化碳浓度达到1.5%时，必须停止打钻；电动机及其开关附近20米以内风流中瓦斯浓度达到1％时，必须停止运转，撤出人员，查明原因，进行处理。

（4）钻场附近必须有电话。

5、人员避灾路线：

（1）瓦斯、火灾避灾路线：

1507上巷→1507采煤工作面→1507下巷→轨道下山→副平硐→地面。

（2）水灾避灾：

1507上巷→1507回风联络巷→轨道下山→副平硐→地面。

其它严格按《钻探操作规程》、《煤矿安全规程》、《防治水规定》、《防治煤与瓦斯突出规定》及有关规定执行。

目录

一、编制目的2

二、编写依据2

三、工作面煤层、瓦斯、地质构造等基本情况2

1、工作面布置情况2

2、工作面地质构造概况3

3、工作面煤层情况及顶底板岩性概况3

4、工作面瓦斯概况4

四、瓦斯抽采钻孔设计4

1、高位钻孔5

2、上隅角瓦斯抽放7

3、顺层钻孔7

五、瓦斯抽采钻孔施工8

1、施工设备8

2、钻孔工程量8

3、进度计划8

4、施工要求9

六、瓦斯抽采10

1、矿井瓦斯抽采系统10

2、封孔12

3、有效预抽时间13

七、抽放量及抽放效果预期13

1、瓦斯抽放量13

2、预期效果13

八、组织管理14

九、施工安全技术措施：

15

1、准备工作：

15

2、钻进安全技术要求17

3、机电管理19

4、安全防护措施20

5、人员避灾路线：

20