度瓦斯抽采达标规划.docx
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度瓦斯抽采达标规划
蒋家河煤矿2013年度
矿井瓦斯抽采达标规划
煤科集团沈阳研究院彬县办事处
2013年3月1日
会审人员签名表
会审人员
职务
审批签字
审批意见
矿长
生产副矿长
安全副矿长
机电副矿长
总工
机电总工
技术矿长
调度室
生产科
机电科
安监科
通防科
项目部主任
备注：
2013年3月
一、矿井概况
蒋家河井田位于陕西省关中西北部，彬长矿区南部，行政区划隶属于咸阳市彬县车家庄乡、底店乡及水口镇管辖。
全井田东西长约7.2km，南北宽约4.7km，井田面积约23.02km2。
矿井采用立井开拓，单水平开采4号煤层，全矿井布置一个综放工作面保证矿井的生产能力，设计生产能力0.90Mt/a，矿井服务能力为41.5a。
1、矿井瓦斯
（1）煤层瓦斯参数
根据煤科集团沈阳研究院测定的煤层瓦斯参数如下：
ZF1410工作面煤层原始瓦斯含量4.59m3/t,残存瓦斯含量1.86m3/t,可解析瓦斯含量2.73m3/t.4#煤层的百米钻孔初始瓦斯涌出量为0.064m3/min·100m，钻孔瓦斯流量衰减系数为0.015d-1。
（2）矿井瓦斯涌出量
该阶段矿井主要回采ZF1410工作面，矿井瓦斯涌出量主要为ZF1410工作面瓦斯涌出量和二采区ZF201工作面两顺槽煤壁瓦斯涌出以及二采区大巷开拓延伸及回采准备巷道的掘进瓦斯涌出量。
预计本阶段矿井最大瓦斯涌出量将达到40.14m3/min。
其中ZF1410工作面瓦斯涌出量最大18.2m3/min。
（3）矿井通风
矿井采用中央分列式通风系统、抽出式通风方式。
主立井、副立井进风，阎家河回风斜井回风。
矿井总回风量为5286m3/min，采用对旋防爆轴流式通风机选择型号为FBCDZ54-10-No24的通风机。
（4）瓦斯抽采现状
矿井已经安装了地面固定式瓦斯抽采泵站和井下一采区移动泵站，地面固定式瓦斯抽采泵对二采区进行瓦斯抽采。
目前地面有2台2BEC72型水环式真空瓦斯抽采泵，1台工作、1台备用，泵电机功率为560KW，转速240r/min，额定抽采能力为460m3/min。
第二套地面抽放系统已经安装完毕，正在调试泵并进行试运转，正准备验收，本套抽采系统同样设2台2BEC72型水环式真空瓦斯抽采泵，1台工作、1台备用。
目前井下一采区移动泵站有四台泵ZWY-110/160一台，ZWY-85/110两台，ZWY-105/132一台，ZWY-110/160泵转速449r/min，额定抽采能力为110m3/min。
二采区的井下移动抽采泵站，共设ZWY-110/160型瓦斯抽采泵四台。
二、瓦斯治理的目标
1、工作面釆前可解析瓦斯含量、工作面瓦斯抽采率、矿井瓦斯抽采率等指标达到《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》的要求。
2、工作面瓦斯零超限，避免瓦斯事故发生。
3、完善瓦斯管理工作，加强相关安全生产标准化工作面。
4、合理布置抽采系统，使其发挥最大作用。
5、建立以矿长为瓦斯治理工作责任体系的实施机构，建立以总工程师为核心的技术管理体系。
三、ZF1410工作面抽采方案
（1）本煤层钻孔抽放
1）抽放方法：
在工作面运输顺槽内布置钻场、钻孔利用矿井现有的瓦斯抽放系统进行抽放。
2）钻场布置：
在工作面运输顺槽内打20个钻场，间距为60m，其深、内宽（钻场类似于梯形）、高分别为3m、3.5m、3.1m，一号钻孔距开切眼100m，依次排列。
在工作面回风顺槽内打10个钻场，间距为120m，一号钻孔距开切眼100m，依次排列。
3）抽放钻孔布置：
每个钻场打十个钻孔。
待开切眼完成后，在开切眼向煤体打21个顺槽水平钻孔，间距为5m，两端钻孔距巷道20m。
钻孔技术参数见表1，抽放钻孔布置见图。
表12运顺钻孔技术参数表
钻孔
编号
方位角
（°）
钻孔倾角
（°）
孔深
（m）
钻孔直径
（mm）
孔间距
（m）
开孔高度
（m）
1
0
同煤层倾角
117
113
0.7
1.2
2
10
同煤层倾角
125
113
0.7
1.2
3
20
同煤层倾角
131
113
0.7
1.2
4
30
同煤层倾角
141
113
0.7
1.2
5
44
同煤层倾角
98
113
0.7
1.2
6
5
2
116
113
0.7
1.2
7
16
2
127
113
0.7
1.7
8
25
2
136
113
0.7
1.7
9
35
2
125
113
0.7
1.7
10
56
2
77
113
0.7
1.7
表2回顺钻孔技术参数表
钻孔
编号
方位角
（°）
钻孔倾角
（°）
孔深
（m）
钻孔直径
（mm）
孔间距
（m）
开孔高度
（m）
1
180
同煤层倾角
117
113
0.7
1.2
2
161
同煤层倾角
123
113
0.7
1.2
3
146
同煤层倾角
141
113
0.7
1.2
4
134
同煤层倾角
166
113
0.7
1.2
5
120
同煤层倾角
135
113
0.7
1.2
6
170
2
119
113
0.7
1.2
7
153
2
131
113
0.7
1.7
8
140
2
153
113
0.7
1.7
9
128
2
149
113
0.7
1.7
10
110
2
124
113
0.7
1.7
注：
以上技术参数供工作面试验用，须根据实际效果考察来确定合适的参数。
切眼预抽孔布置图
图1钻孔布置示意图
4）封孔工艺
钻孔采用聚氨酯封孔，封孔深度8m，封孔管为直径φ75mm的PVC管（阻燃、抗静电），再用铠装胶管连接到支管上，再连接到主管上，最后到达地面泵房。
抽放钻孔间距应进一步考察，确定合理钻孔间距，预抽时间预计为150d。
聚氨酯是聚氨荃甲酸酯的简称。
它的种类繁多，根据原料配方不同，可以制成多种不同产品。
对于井下封孔而言，主要要求聚氨酯在发泡后，其内所形成的孔为封闭孔，不漏气，另外对发泡时间、发泡倍数、固化后的强度，可塑性等均有一定的要求。
聚氨酯封孔采用卷缠药液法及钻孔内封孔管结构，见图2
5）抽放管路管理
工作面开采后，随着工作面的推进，靠近切眼的抽放钻孔不断报废，当钻孔距工作面切眼60m时，预计抽放钻孔进入卸压区，进行卸压抽放，随着抽放管路不断变短，靠近切眼的管路要逐段卸下来，端头用法兰盖密封。
由于工作面在回采时，回风巷及进风巷需进行超前支护大约20m，为了不影响生产，需提前拆除管路，给瓦斯管路的管理造成一定困难，所以可以考虑在靠近工作面切眼30m内的钻孔用软胶管与抽放管相连，抽放管未端特制一段2～3m长的短管，短管上做几个变径三通，与靠近工作面的钻孔用软管相连，钻孔报废后再向前移动短管，保持短管始终在抽放管路的末端，这样一来，工作面的预抽钻孔可以抽取大量的卸压瓦斯，使本煤层预抽取得较好的抽放效果。
6）抽放参数观测
抽放参数观测装置是抽放系统不可缺少的附属装置，通过观测可以掌握抽放系统及抽放钻孔的抽放负压、流量、浓度、温度等参数，根据观测参数调节钻孔的布置形式及抽放负压，从而提高瓦斯抽放效果。
由于自动化检测测量精度不稳定，必须在管路上安装人工观测装置，定期进行人工观测，保证观测数据的准确性。
钻孔抽放测定采用孔板流量计。
钻孔与主管路连接及观测计量见图5。
瓦斯流量是瓦斯抽放工作中的一个重要参数，为了对瓦斯抽放量进行计量，应在钻孔及各支管及主管安装孔板流量计。
图3封孔示意图
图4钻孔计量装置示意图
埋管法抽放采空区（上隅角）
对于采空区瓦斯涌出量较大的工作面，采取采空区埋管抽放的方式，随着工作面不断向前推进，沿回风巷将管路埋入采空区。
采空区埋管抽放，见图5-1。
A-A剖面图
B-B剖面图
抽放立管加工图
图5-1上隅角埋管法抽放采空区示意图
埋管抽放上隅角瓦斯的具体方法：
在工作面回风巷内预先敷设一条瓦斯抽放管路，每隔20m串接一个三通管件，作为抽放上隅角瓦斯管路的连接口，由采空区依次延后，在回风巷上邦每隔20m处打一个卧槽，距离采空区最近的卧槽为10m，卧槽尺寸（见图5-1），卧槽内预埋一立管（PE管），预埋立管采用“L”型布置，立管下段通过弯头、短管、三通连接到抽放管路，并在短管处安置一挡板，当卧槽快被采空区埋没时将挡板抽出，实现抽放。
随着工作面推进，卧槽进入采空区并被采空区冒落物所填埋，被冒落物填埋的卧槽内抽放瓦斯立管位置正处在上隅角内，可以对采空区（上隅角）瓦斯进行抽放，从而达到抽放上隅角瓦斯的目的。
技术要求如下：
1.卧槽尺寸一定要按照设计尺寸进行施工，其卧槽高度以地板到顶板为准。
宽为500mm,深度为350mm。
2.瓦斯抽放立管要按设计尺寸加工，其直径219mm,高度1.8-2.0m,连接短管的尺寸以立管到干管实际距离为准进行加工。
需在抽放立管（孔径219mm）上表面及周表面（距立管上表面以下1.5m）布置孔径为20mm的小塞孔若干，打有小塞孔的立管上表面和周表面外部用铁丝网包裹，防止煤渣和岩石渣堵住塞孔，影响上隅角瓦斯抽放效果。
3.所有抽放管路要保证气密性，防治漏气影响上隅角瓦斯抽放。
4.每天安排专人对抽放管路进行检查，具体检查内容（抽放浓度、压力、流量及其他气体的浓度有无管路漏气等并记录上报），如发现异常情况及时汇报。
5.5.3回顺高位钻场走向钻孔抽放上隅角
1）抽放方法：
为了更好的解决采空区瓦斯和上隅角瓦斯问题，可以采用回顺高位钻场走向钻孔的方法对采空区（上隅角）进行抽放。
本工作面高位顶板走向钻孔从ZF1410回风顺槽距工作面切眼150米开掘高位钻场，钻场间距为120m，从近切眼处设为1#钻场依次编号，共施工8个高位钻场。
在钻场内施工顶板走向钻孔，对上隅角及采空区瓦斯进行抽放。
高位钻场施工参数如下：
（1）施工位置：
ZF1410回风顺槽北帮，开口位置见图5-6。
（2）施工方位：
垂直于回风顺槽布置。
（3）巷道坡度：
钻场通道+45°，钻场水平。
（4）断面：
均为矩形断面，钻场通道宽1.5m，高1.8m；钻场宽4m，高1.8m，长度4m，垂直于钻场通道布置。
（5）高位钻场的施工通风；
高位钻场施工时准备一台5.5kw或11kw的轴流式局部通风机防止施工时瓦斯超限。
2）抽放钻孔布置：
每个钻场打五个钻孔。
钻孔技术参数见表5-3～5-13，抽放钻孔布置见图5-5、5-6。
3）钻孔封孔工艺
封孔工艺与斜向钻孔相同。
表5-31#钻场钻孔技术参数表
钻孔
编号
方位角（°）
钻孔倾角
（°）
孔深
（m）
钻孔直径
（mm）
孔间距
（m）
开孔距钻场底板（m）
1
82
4
81
113
0.64
1.2
2
86
5
128
113
0.64
1.2
3
90
5
129
113
0.64
1.2
4
95
5
129
113
0.64
1.2
5
100
5
130
113
0.64
1.2
6
104
5
132
113
0.64
1.2
表5-42#钻场钻孔技术参数表
钻孔
编号
钻孔与巷道夹角（°）
钻孔倾角
（°）
孔深
（m）
钻孔直径
（mm）
孔间距
（m）
开孔距钻场底板（m）
1
83
4
81
113
0.64
1.2
2
86
6
129
113
0.64
1.2
3
90
6
129
113
0.64
1.2
4
95
6
129
113
0.64
1.2
5
100
6
130
113
0.64
1.2
6
103
6
132
113
0.64
1.2
表5-53#钻场钻孔技术参数表
钻孔
编号
钻孔与巷道夹角（°）
钻孔倾角
（°）
孔深
（m）
钻孔直径
（mm）
孔间距
（m）
开孔距钻场底板（m）
1
82
4
81
113
0.64
1.2
2
86
4
128
113
0.64
1.2
3
90
4
129
113
0.64
1.2
4
95
4
129
113
0.64
1.2
5
100
5
130
113
0.64
1.2
6
103
5
132
113
0.64
1.2
表5-64#钻场钻孔技术参数表
钻孔
编号
钻孔与巷道夹角（°）
钻孔倾角
（°）
孔深
（m）
钻孔直径
（mm）
孔间距
（m）
开孔距钻场底板（m）
1
82
4
81
113
0.64
1.2
2
86
4
128
113
0.64
1.2
3
90
4
129
113
0.64
1.2
4
95
4
129
113
0.64
1.2
5
100
5
130
113
0.64
1.2
6
103
5
132
113
0.64
1.2
表5-75#钻场钻孔技术参数表
钻孔
编号
钻孔与巷道夹角（°）
钻孔倾角
（°）
孔深
（m）
钻孔直径
（mm）
孔间距
（m）
开孔距钻场底板（m）
1
82
4
81
113
0.64
1.2
2
86
4
128
113
0.64
1.2
3
90
4
129
113
0.64
1.2
4
95
4
129
113
0.64
1.2
5
100
5
130
113
0.64
1.2
6
103
5
132
113
0.64
1.2
表5-86#钻场钻孔技术参数表
钻孔
编号
钻孔与巷道夹角（°）
钻孔倾角
（°）
孔深
（m）
钻孔直径
（mm）
孔间距
（m）
开孔距钻场底板（m）
1
82
4
81
113
0.64
1.2
2
86
4
128
113
0.64
1.2
3
90
4
129
113
0.64
1.2
4
95
4
129
113
0.64
1.2
5
100
5
130
113
0.64
1.2
6
103
5
132
113
0.64
1.2
表5-97#钻场钻孔技术参数表
钻孔
编号
钻孔与巷道夹角（°）
钻孔倾角
（°）
孔深
（m）
钻孔直径
（mm）
孔间距
（m）
开孔距钻场底板（m）
1
82
3
81
113
0.64
1.2
2
86
3
128
113
0.64
1.2
3
90
4
129
113
0.64
1.2
4
95
4
129
113
0.64
1.2
5
100
4
130
113
0.64
1.2
6
104
4
132
113
0.64
1.2
表5-108#钻场钻孔技术参数表
钻孔
编号
方位角（°）
钻孔倾角
（°）
孔深
（m）
钻孔直径
（mm）
孔间距
（m）
开孔距钻场底板（m）
1
82
2
81
113
0.64
1.2
2
86
2
128
113
0.64
1.2
3
90
2
129
113
0.64
1.2
4
95
2
129
113
0.64
1.2
5
100
2
130
113
0.64
1.2
6
104
2
132
113
0.64
1.2
表5-119#钻场钻孔技术参数表
钻孔
编号
方位角（°）
钻孔倾角
（°）
孔深
（m）
钻孔直径
（mm）
孔间距
（m）
开孔距钻场底板（m）
1
82
2
81
113
0.64
1.2
2
86
2
128
113
0.64
1.2
3
90
2
129
113
0.64
1.2
4
95
2
129
113
0.64
1.2
5
100
2
130
113
0.64
1.2
6
104
2
132
113
0.64
1.2
表5-1210#钻场钻孔技术参数表
钻孔
编号
方位角（°）
钻孔倾角
（°）
孔深
（m）
钻孔直径
（mm）
孔间距
（m）
开孔距钻场底板（m）
1
82
2
81
113
0.64
1.2
2
86
2
128
113
0.64
1.2
3
90
2
129
113
0.64
1.2
4
95
2
129
113
0.64
1.2
5
100
2
130
113
0.64
1.2
6
104
2
132
113
0.64
1.2
注：
由于蒋家河煤矿煤层赋存情况不稳定，应根据实际煤层赋存情况调整合适的参数。
图5-5高位钻孔布置示意图
图5-6高位钻场布置示意图
4）钻孔与管路的连接
聚氨脂封孔后，与抽放管路连接，抽放管路每个钻场设置一个分路器，分路器与PVC管道采用内径为77mm的弹簧管道连接，每个分路器下面必须设置一个自动放水器，见图5-7。
图5-7分路器布置示意图
4、高位钻场的密闭：
高位钻场抽放设施安装完成后必须对高位钻场进行密闭处理，密闭前对钻场采用木跺进行充填，然后在钻场上平台施工一道500mm的料石墙，第2道密闭墙施工在顺槽口，密闭墙采用砖闭并喷浆处理，并插管对钻场进行抽放，并留检测孔进行日常监测。
图5-8高位钻场密闭示意图
四、抽采效果预计
（1）上隅角瓦斯抽采量
ZF1410瓦斯治理经验，管路中瓦斯浓度按2%计算，利用两套并联井下移动泵抽采，每台额定抽采能力为110m3/min，抽采效率取0.7，则两台泵实际抽采能力为154m3/min。
则采空区瓦斯抽采量可达3.1m3/min。
（2）本煤层预抽和边釆边抽抽采量
本煤层抽采钻孔用一套地面瓦斯抽采系统，额定抽采能力460m3/min，抽采效率取0.7，则实际抽采能力322m3/min，抽采浓度预计4%，抽采量达到12.88m3/min。
（4）工作面抽采达标预计
1、工作面釆前预抽达标情况
根据煤炭科学研究总院沈阳研究院对蒋家河煤矿ZF1410工作面瓦斯含量的测定可知，ZF1410工作面原煤瓦斯含量4.59m3/t,其中可解析瓦斯含量2.95m3/t。
根据《煤矿瓦斯抽采指标暂行规定》中工作面回采前瓦斯含量的要求，预抽瓦斯效果应当满足如下标准：
对瓦斯涌出量主要来自于开采层的采煤工作面，评价范围内煤的可解吸瓦斯量满足下表规定的，判定采煤工作面评价范围瓦斯抽采效果达标。
采煤工作面回采前煤的可解吸瓦斯量应达到的指标
工作面日产量（t）
可解吸瓦斯量
（m3/t）
≤1000
≤8
1001～2500
≤7
2501～4000
≤6
4001～6000
≤5.5
6001～8000
≤5
8001～10000
≤4.5
>10000
≤4
目前矿井工作面日产量约7000t，按表中要求采前煤的可解吸瓦斯量≤5m3/t，而实测ZF1410工作面可解析瓦斯含量2.95m3/t,满足采前预抽要求
2、生产期间抽采达标情况
工作面未预抽前预测最大绝对瓦斯涌出量18.2m3/min。
生产期间ZF201工作面瓦斯总抽采量为12.88+3.1=15.98m3/min，工作面瓦斯抽采率88%>40%，风排瓦斯量为2.22m3/min，预计工作面回风流瓦斯浓度为0.2%。
工作面抽采率符合《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》要求，见表4。
表4采煤工作面瓦斯抽采率应达到的指标
工作面绝对瓦斯涌出量Q（m3/min）
工作面瓦斯抽采率（%）
5≤Q＜10
≥20
10≤Q＜20
≥30
20≤Q＜40
≥40
40≤Q＜70
≥50
70≤Q＜100
≥60
100≤Q
≥70
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