32807工作面瓦斯抽采专项设计.docx

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32807工作面瓦斯抽采专项设计

32807工作面瓦斯抽采专项设计

1、瓦斯预测

根据重庆煤科院对我矿28#煤层瓦斯含量测定结果，二采区28#煤层原始瓦斯含量在2.41～3.74m3/t，平均瓦斯含量为2.66m3/t。

结合该区域巷道掘进及回采工作面瓦斯涌出情况分析，32807工作面回采时相对涌出量为4.3m3/t。

按工作面日产400t煤计算，32807工作面绝对瓦斯涌出量24.1m3/min，其中落煤瓦斯涌出量为15.18m3/min，煤壁瓦斯涌出为1.21m3/min，采空区瓦斯涌出为7.23m3/min，临近层瓦斯涌出为0.48m3/min，相对涌出量为4.3m3/t，

二、32807工作面瓦斯抽采方案

根据重庆煤科院为我矿编制的《井下移动式瓦斯抽采工程方案设计说明书》（以下简称《设计说明书》），结合我矿32807工作面的瓦斯情况，决定采用采前预抽、边采边抽和采空区抽采相结合的抽采方案。

在32807风巷和瓦排巷各铺设一趟Φ315的管路，并入我矿井下移动式抽放系统主管路系统。

风巷抽放管路每隔15m预留1个三通接口，用于上隅角抽放管和钻孔抽放管的连接。

瓦排巷抽放管路每隔50m在与横贯交叉口处预留1个三通接口，用于采空区瓦斯抽放管的连接。

由32807风巷向32807运巷施工顺层钻孔，利用顺层钻孔进行采前预抽以及回采时边采边抽。

工作面回采时在其后方第二个横贯处打木垛，在瓦排巷预留的三通处连接接一段Φ315管路，并将管路插入木垛进入采空区，随后将横贯密闭，进行采空区的瓦斯的抽放。

在32807风巷的上隅角打设木垛，在风巷抽放管路预留的三通处接一段Φ325管路，并将筛孔管插入上隅角中进行抽放。

三、32807工作面瓦斯抽采设计

（一）、钻孔抽采设计

根据测定的二采区28#煤层原始瓦斯含量、煤层透气性系数、钻孔瓦斯涌流量、钻孔瓦斯流量衰减系数等相关参数，结合32807工作面巷道布置情况，为了确保工作面在允许的预抽时间内钻孔瓦斯抽放效果，同时尽量减少抽放钻孔施工工程量和施工难度，决定由32807风巷向32807运巷施工一组顺层平行钻孔进行采前预抽和边采边抽。

1、钻孔布置形式

根据32807工作面巷道布置情况，决定钻孔采用顺层平行布置，由32807风巷开口施工，钻孔钻进方向与工作面切眼平行。

1#钻孔布置在距工作面切眼30m处，依次由西向东共布置105个钻孔（具体见附图1）。

2、抽放钻孔参数确定

（1）、钻孔直径

根据现有可用于抽放钻孔施工的钻机型号、性能参数和配套钻杆、钻头规格等情况，确定钻孔直径选择为Φ94mm。

（2）、钻孔长度

为了使钻孔控制整个工作面保证抽放效果，钻孔终孔位置确定在距32807运巷20m处。

由于32807工作面长度为61m，则钻孔长度按下式计算。

L=（L0－d）/sin（90－α）

L——钻孔长度，m；

L0——工作面斜长，m；

d——巷道预排瓦斯宽度，取10m；

α——钻孔与工作面切眼的夹角，°。

则钻孔长度：

L=（67―10）/sin90°=57m

考虑到工作面煤层有起伏变化，加之钻孔设计长度较大，所以钻工实际施工难度将比较大，施工过程中容易打到顶、底板。

因此，在施工过程中应掌握好钻孔角度，确保能施工到设计长度。

确因地质条件复杂起伏变化太大无法掌握合适的施工角度时，应调整角度使钻孔实际深度达到设计长度的75%以上。

（3）、开口高度

为了保证钻孔封孔效果，防止在由于煤壁裂隙造成的漏风，抽采钻孔均应选择煤壁完好、无裂隙处开孔。

为了保证抽放效果，考虑施工难度以及开口高度对施工倾角选择的影响，确定钻孔开口高度为距离巷道底板为1.0m。

（4）、钻孔间距

根据测定结果我矿28#煤层瓦斯含量总体水平较低，从理论讲钻孔间距越小抽放效果越好，能达到的预抽率也越高，考虑到钻孔施工工程量、施工成本的因素，不可能无限缩小钻孔间距，应综合考虑选择适宜的钻孔间距。

由于32807工作面是我矿第七个抽采工作面已有实际经验数据做为参考。

因此，现根据有关研究资料并借鉴本地区其他矿井抽放钻孔布置情况，确定32807工作面抽放钻孔间距为3m。

（6）、钻孔倾角

钻孔倾角根据工作面煤层变化情况确定，在地质条件允许的情况下尽量选择仰角，以便于排空钻孔内涌水，防止进行抽放时发生堵塞。

由于32807工作面抽放钻孔设计为顺层钻孔，因此钻孔倾角应在保证钻孔始终处在在煤层当中的前提下，根据每个钻孔的开口和终孔位置的标高以及逐个计算得出。

（具体见附表1）

3、抽采钻孔施工

（1）打钻

抽放钻孔施工必须按设计水平角度和倾角等参数进行，若煤层起伏变化较大时，应根据煤层变化情况及时调整角度，以提高成孔率，同时要作好钻孔进尺及相关参数的记录。

（2）钻孔封孔

采用聚氨酯缠布料封孔方法封孔，A、B两组试剂的混合比例为1：

1，封孔管采用Φ50mm的UPVC塑料管，总长度为8m。

根据煤层裂隙发育情况，钻孔封孔深度设计为6.5m，封闭段长度设计为1.2m。

封孔时在管道的距离前端0.3m～1.5m的封孔段前后各固定一个直径略小于钻孔的圆形挡盘，以防止封孔材料膨胀时堵塞管路或向外溢流影响封孔效果。

然后再封孔段内缠裹固定一块长1.2m，宽1.0m的编织袋。

封孔时按用量和混合比称量A、B两组试剂，倒入混合容器内快速搅拌，当混合液由原黄褐色稍变为乳白色，停止搅拌；将混合液均匀倒在编织袋内，边倒液边向封孔管上卷缠编织袋，然后，将卷缠好药液的封孔管送入钻孔内设计位置。

整个操作要求迅速操作时间不得超过5min。

为了避免封孔管因碰撞晃动而影响封孔质量，需要在孔口处用水泥固定封孔管。

用Φ32mm的钢管加工一个长0.5m的连接管，在其一端焊接一个快速接头，在距离接头0.25m处焊接一个2″管用于连接压力表以及检查浓度、温度等参数，在其另一端焊接一个Φ40圆挡盘。

连接管加工好后，缠裹上面纱、聚氨酯封孔材料，并将其插入UPVC封孔管中与其对接。

封孔管安装见附图2。

4、抽采钻孔的并网联接

已封孔的钻孔每6个设为一组，用Φ32的高压管连接到Φ150的汇流管上，汇流管连接到32807风巷抽采管路预留的的三通上。

每个钻孔口安设一个三通及截止阀，以便进行控制和调节抽采负压。

每组钻孔各选两个钻孔，在孔口安装的连接管上安装压力表以便检测抽采负压。

具体见附图3.

（二）、采空区抽采设计

1、上隅角埋管

（1）、管路安装

在32807风巷抽放管的末端连接一段Φ325抽放管（管路总长15m，前端5m为筛孔管），使抽放管口抬高至风巷顶部，并设木垛对其进行保护，以此形成第一个埋管口。

在其他三通口上先安装上堵头见。

（2）、抽放瓦斯

随着工作面的推进，当工作面回采过埋管口5～10m后，管路上的吸气口进入采空区最佳位置时，打开抽放管三通处控制阀门，并在三通里端安装上堵头开始进行抽放。

依次类推，使吸气口保持在最佳抽采位置，在吸气口进入抽采采空区前撤掉三通管上的堵头，安装上阀门、Φ325抽放管（管路总长15m，前端5m为筛孔管）形成接替埋管口进行抽放。

2、瓦排巷横贯埋管

（1）、施工密闭及安装管路

从瓦排巷抽放管预留的每个三通处连接接一段Φ315管路深入到横贯内5～8m。

当工作面推进到2#横贯位置，在工作面1#横贯靠瓦排巷一侧巷口处施工一道永久密闭。

以此类推，随着工作面回采逐个打开工作面后方第一个横贯密闭，同时封闭工作面后方第二个横贯。

密闭位置距瓦排巷北帮不超过6m并保证抽放管路口距离密闭墙内表面不小于0.5m。

密闭用料石砌筑，厚度不小于1.5m，周边掏槽不小于0.3m，中间填充厚度不小于0.3m的黄土夹层。

在密闭墙中间紧贴底板处预埋1个放水管，在距底板1.0m高度预埋1个观测管。

在密闭前2～3m巷道四周进行喷浆，保证密闭严密不漏风。

见附图6、附图7。

（2）、抽放瓦斯

当工作面推进到2#横贯位置时，打开2#横贯临时密闭进行通风同时封闭1#横贯。

1#横贯封闭完成后即可打开1#横贯抽放管路三通控制阀门进行抽放，当工作面推进过3#横贯后，打开3#横贯临时密闭进行通风，同时封闭2#横贯。

然后关闭1#横贯抽放管路三通控制阀门，拆除密闭外部连接的抽放管路，封堵密闭上埋压的抽放管。

然后打开2#横贯抽放管路三通控制阀门进行抽放。

依次类推，始终使位于工作面后方的第二个横贯处的抽放管路三通处于开启状态，以达到连续不断的进行采空区的瓦斯抽放的目的。

四、抽采系统

1、抽采设备

我矿瓦斯抽放泵安装于地面，型号为ZWY85/110-G水环式真空泵，2台运转，1台备用。

主要技术参数如下：

选择该矿已安装使用的2BEA-303泵两台进行低负压抽放（一台工作、一台备用），最大抽气量58m3/min，极限压力33KPa；电机功率为90kW；选择该矿已有的2BEC-400泵两台进行高负压抽放（一台工作、一台备用）；最大抽气量104.2m3/min，极限压力160KPa；电机功率为132kW，高、低负压同时抽放。

2、井下瓦斯抽采管路系统（见附图8）

1）钻孔抽采系统：

钻孔—钻孔抽放管——钻孔汇流管——32807风巷抽放支管——32807瓦排巷外段1#抽放支管——三采区回风巷1#主进气管——瓦斯抽放泵站1#抽放泵——二采区回风巷1#主排气管

2）采空区抽采系统：

①上隅角：

上隅角筛孔管——32807风巷抽放支管——32807瓦放支管——三采区回风巷1#主进气管——瓦斯抽放泵站1#抽放泵——二采区回风巷1#主排气管

②瓦排巷横贯

32807瓦排巷横贯抽放管——32807风巷抽放支管——32807瓦排巷抽放支管——32807瓦排巷外段2#抽放支管——三采区回风巷2#主进气管——瓦斯抽放泵站2#抽放泵——二采区回风巷2#主排气管

3、抽采管路

抽放系统主管路直径为Φ450mm，工作面支管直径为Φ315mm，上隅角埋管直径为Φ325mm，钻孔抽放管直径为Φ32mm，钻孔汇流管直径为Φ150mm。

4、管路敷设及附属装置

三采区回风巷抽放主管路进气管用专用托架架空在巷道顶板上，排气管用专用吊具吊挂在巷道南帮。

32807瓦排巷、32807风巷抽放支管均用专用吊具吊挂在巷道南帮。

为了能够及时掌握各抽放地点瓦斯抽出量、瓦斯浓度的变化情况，便于管路系统负压的调节，保证管网系统的正常抽放，以及在今后抽采规模逐渐扩大后使32807抽采系统与主干管路的检测工作相对独立，在32807瓦排巷外段回风口处管道位置安设孔板流量计，并在管路最低处安设自动放水器，在每组钻孔汇流管最低点安设一个放水阀门。

5、管路阻力损失计算

根据重庆设计院编制的《设计说明书》中我矿抽采管路阻力损排巷外段1#抽放计算数据得知，抽采系统管路总阻力损失H总=7219Pa，其中直管总阻力损失H直总=6277Pa，局部阻力损失H局总=H直总×15%=942Pa

6、瓦斯泵压力计算

瓦斯泵压力必须能够克服抽采管网系统总阻力和保证钻孔有足够的负压，以及满足泵出口正压之需求选取阻力最大管路系统进行计算即根据钻孔抽放管路系统计算瓦斯泵压力。

瓦斯泵压力根据下式计算：

H泵=（H总+H孔+H正）·K

式中：

H泵—瓦斯泵的压力，Pa；

H总—抽放管路系统总阻力损失，Pa；

H孔—钻孔孔口必须造成的负压，取15000Pa；

H正—瓦斯泵出口正压，取5000Pa；

K—抽采备用系数，取K=1.2

根据前面的管路阻力损失计算得知，抽采管路系统总阻力损失为7219Pa，则：

H泵=（7219+15000+5000）×1.2=32663Pa而井下移动式瓦斯抽放泵站的压力为93300Pa，因此泵站入口的绝对压力为：

93300－32663=60637Pa。

则实际泵入口压力为60KPa

五、抽放管理

1、抽放工程施工的管理

严格按照公司有关规定执行。

通风科及相关业务部门负责施工措施审核批准、技术指导、监督考核、工程验收等工作。

施工队组负责措施编制、劳动组织、具体施工、现场安全管理等工作。

施工单位必须严格按照设计进行施工保证工程质量。

施工中存在隐蔽工程的施工单位在其隐蔽前一天书面通知通风部，通风部及时组织人员进行现场检查，对存在的问题；落实责任单位进行整改后，方可继续施工。

（1）、钻孔施工封孔及并网的管理

钻孔施工前施工队必须根据本设计编制《32807工作面瓦斯抽放钻孔施工安全技术措施》。

经相关业务部门审批并备案后，组织本单位管理、技术、施工等相关人员进行学习和考试。

施工前由施工队负责将钻机、开关、电缆、水泵、风泵等设备、材料运输到位。

选择好接电、水泵安装位置后，分别向机电科、地测科提出接电、水泵安装申请。

经机电部、地测办批准后组织接电、和水泵安装，完善施工地点供电、排水系统。

具备基本施工条件后，施工队提出申请，由安监科组织相关业务部门进行开工评估。

施工队根据评估结果对提出的问题进行落实整改，达到安全生产要求后办理相关手续，即可开始组织施工。

施工期间施工队组必须每天向调度室、通风科汇报钻孔施工进尺及相关情况。

钻孔施工必须严格按照设计的方位、倾角、间距等参数进行施工。

施工人员必须掌握有关测量工具的使用知识，保证钻孔实际施工参数的符合设计要求。

施工现场必须要有钻孔设计图板，图板中应标明钻孔数目、位置间距、方位、倾角、孔径、孔深、封孔深度、封孔段长度等参数要求。

已施工完成的钻孔必须进行挂牌管理，标明孔号、钻孔实际参数，存在的问题等原始记录。

钻孔施工期间，队组必须建立抽放钻孔施工记录，记录内容包括：

施工时间、钻孔设计参数、实际施工参数、岩性变化情况及施工中出现的各种问题。

施工期间，队组每班必须安排专人对钻机、开关等设备进行检查维护，发现问题必须及时停机处理。

施工期间，施工人员要做好现场的瓦斯检测工作，防止钻孔内瓦斯涌出量过大造成施工地点瓦斯超限。

当施工地点瓦斯浓度≥0.8%时，必须停止施工，切断电源，并及时汇报矿调度室，按照要求进行处理或组织人员撤离。

施工期间，必须做好排水工作，防止钻孔回水淹没巷道，排水系统出现问题不得进行施工。

钻进过程中，作业人员要注意钻孔回水的变化情况，遇到回水量增大、发浑、变白、回水突然停止等特殊情况时，必须立即停止钻进，但不能拔出钻杆，并向矿、公司调度室及有关部门汇报，按照要求进行处理。

钻进过程中必须要有防止卡钻、堵钻、塌孔、煤壁受压发生片帮等事故发生的措施，保证钻孔正常施工。

在煤层起伏变化较大地点施工时，应注意岩层变化情况。

钻进遇到顶（底）板后，继续钻进5m左右，观察变化情况不能找到煤层的停止钻井，汇报通风部、地测办重新设计角度进行施工。

确应地质条件复杂不能达到设计深度时，应尽可能保证达到设计深度的75%。

同一地点连续施工3个钻孔均不能达到最低要求时，应向通风科、地测科提出申请，经检查和批准后，停止施工本地点钻孔，开始下一钻孔的施工。

钻孔施工完毕后，按照验收制度，施工队组提出验收申请，由通风科组织专人对钻孔进行验收。

钻孔施工完毕并经验收合格后，方可进行封孔。

钻孔封闭完成后，施工队负责对其进行并网连接。

按照设计每6个钻孔为一组进行并网连接，未并网的钻孔数量不得超过6个。

钻孔在封孔、并网后，按照验收制度分别进行封孔质量验收和并网质量验收。

施工队组在钻孔、封孔及并网验收合格后对钻孔实行挂牌管理。

（2）、上隅角埋管抽放的管理

上隅角埋管抽放由回采队负责打设木垛、连接及回收管路等工作。

在工作面回采前由回采队根据本设计编制施工安全技术措施。

经相关业务部门批准并备案后，组织本单位作业人员进行学习和考试。

回采队按照设计要求，根据工作面回采进度合理有序组织上隅角抽放管路的安装、回收工作。

回采开始后根据设计，在回风巷间隔3m搭设木垛，并将第一个上隅角抽放埋管插入木垛当中。

在工作面回采过第一个埋管口5m后，埋管口处于最佳位置时，打开三通控制阀门进行上隅角抽放。

当第一个抽放埋管的三通控制阀门将要进入采空区时，在第二个三通控制阀上安装上变径、弯头、Φ325mm直管、筛孔管等管件。

然后断开第二个三通以里的抽放管路，并安装上堵头。

将第一个上隅角埋管抽放的阀门、管路、弯头等管件进行回收（根据现场安全条件能回收的尽可能回收）。

当第二个接替埋管的吸气口进入采空区之后，打开其控制阀门开始抽放。

依次循环，达到连续不断抽放的目的。

回采队在安装、回收管路及搭设木垛时要严格按照要求保证工程质量，防止出现接口漏气、吊挂不稳等问题。

在作业期间，应做好各项安全防护工作，防止发生安全事故。

进入上隅角作业前，必须检查顶帮情况，将活煤活矸清理干净防止冒落伤人。

作业人员必须佩带便携式瓦斯检查仪、便携式氧气检测仪，氧气及有害气体异常时严禁进入上隅角作业。

在作业时应安排专人在一旁监护发现异常及时通知人员撤出危险区域。

在上隅角埋管进入采空区前，回采队必须通知通风部，有通风科安排专人对管路安装质量进行验收，验收合格后方可投入使用。

（3）、瓦排巷横贯埋管抽放的管理

瓦排巷横贯埋管抽放管路与瓦排巷巷抽放干管同时安装完成。

施工永久密闭和拆除临时密闭工作，由指定的施工队组根据本设计及相关要求编写安全技术措施。

经有关业务部门审批并备案后，组织本单位相关人员进行学习和考试。

通风科根据工作面回采进度，提前向施工队组下达通知单。

施工队组必须在接到通知后，即刻开始组织施工永久密闭及拆除临时密闭，并在规定的时间内完成所有施工任务。

永久密闭施工必须按照设计要求进行，由于现场条件变化而改变相关参数时必须经通风部批准。

施工单位必须保证密闭施工质量，密闭要做到严密不漏风，抽放管路、观测管等安装位置符合要求。

临时密闭拆除后，应将现场清理干净以免影响通风。

施工期间，队组要做好现场的安全管理工作。

在密闭施工位置往里2m处挂防护网，作业人员严禁进入采空区附近。

作业时在作业地点顶板处悬挂一台便携式氧气报警仪，实时监测作业地点氧气浓度情况，必要时可适当加大瓦排巷的配风量，以保证施工人员的人身安全。

施工现场要有队干跟班，并携带便携式瓦斯报警仪，瓦斯超限时要立即组织人员撤离到新鲜风流当中。

密闭施工完成后，施工单位通知通风部进行验收，施工单位根据现场验收情况对提出的问题进行整改处理。

对于出现漏风严重等影响抽放效果的质量问题必须进行返工处理。

验收合格的密闭及相关抽放设施移交回采队进行管理。

2、抽放工程验收制度

工作面各类抽放工程施工完成后，必须经过通风科组织验收，达到设计要求后方可投入使用。

验收期间相关施工队组必须积极配合验收工作，对验收过程中发现的问题要严格按照要求进行落实整改。

验收工作坚持谁验、收谁负责的原则，严禁弄虚作假、虚报瞒报等现象发生，否则将对相关责任人员进行严肃处理。

32807工作面抽放工程验收制度具体如下：

（1）、钻孔施工质量验收

①、钻孔施工单位根据施工进度，每施工完1个钻孔向通风科提出验收申请，由通风部安排专人进行现场验收；

②、钻孔验收主要包括深度、方位角、倾角、开口高度、钻孔质量等内容；

③、验收时，验收人员根据钻孔设计对照实际施工情况进行检查，并填写钻孔验收记录单，格式如下：

④、对于发现的问题能现场处理的，施工单位负责人应现场安排处理。

不能现场处理的签订三定表，有施工单位按照要求定时间、人员及整改措施进行处理，验收人员按照三定时间复查。

由于技术或其他因素无法处理的应如实记录在验收记录单中。

⑤、钻孔深度达不到设计深度75%或由于施工原因出现塌孔、堵塞等问题的为不合格钻孔，需要重新施工。

由于地质原因未能达到设计要求可视为合格，但必须在验收记录中详细说明。

（2）、封孔及并网质量验收

①、封孔完成后施工单位向通风科提出申请，由通风科安排专人进行检查验收；

②、封孔验收主要包括气密性检查、封孔管及连接管安装固定质量等内容；

③、验收时采用井下压风进行正压试验，无漏气现象为合格，否则施工单位必须重新进行封孔；

④、封孔管及连接管应固定牢靠、管内无杂物，手摇不发生晃动、无堵塞为合格，否则要重新加固及进行疏通。

⑤、封孔质量合格后进行并网，管路连接方式正确、管路完好无破损、无漏气现象为合格。

（3）、上隅角埋管质量验收

①、上隅角埋管工作完成后综采队向通风科提出申请，由通风科安排专人进行检查验收；

②、验收主要包括管路连接质量、管路吊挂质量、木垛搭设质量等内容；

③、上隅角埋管连接方式必须和设计要求一致，接头紧固螺栓齐全，并有密封胶垫；④、管路固定牢靠手摇不发生明显晃动，管内无杂物，无堵塞为合格；

⑤、木垛搭设稳固无倾斜、间距符合设计要求；

（4）、横贯密闭质量验收

①、横贯永久密闭施工完成后，施工单位向通风科提出申请，由通风科安排专人进行检查验收；

②、验收主要包括密闭气密性检查、墙体质量、附属管件、周边连接情况等内容。

③、密闭必须严密不漏风，耳听无声音，手触无感觉为合格；

④、密闭墙体四周必须掏槽，所有与密闭内连通的金属导电物体均已断开为合格；⑤、墙体表面平整无裂纹，料石之间无空缝、重缝现象为合格；

⑥、墙体上预埋有观测管、放水管，并符合设计要求为合格。

3、抽放系统观测、检查与维护

根据32807工作面抽采情况，执行每天观测、每班放水和漏气检查制度。

对报废的钻孔要将其与抽采管路断开并完全封闭。

由于抽采钻孔可能存在涌水情况，每班设一人专职放水、检查漏气情况，以保证瓦斯抽采的顺利进行。

观测内容包括钻孔负压、瓦斯浓度、温度等参数、抽放瓦斯流量。

钻孔负压、瓦斯浓度、温度通过钻孔口安装的检测管进行检测观测，抽放瓦斯流量通过32807瓦排巷口抽放干管上安装的孔板流量计观测和计算。

钻孔观测必须将观测结果填写在观测记录牌上，并做到“四对口”（观测牌版、观测记录、观测班报、观测日报）。

检查过程中发现钻孔漏气、管路损坏、负压异常等问题的必须及时汇报通风科及矿调度室，需要停至抽放处理时必须经通风科批准，其他任何人员不得随意停止泵站运转。

纳雍县长田煤矿

32807工作面瓦斯抽采

专

项

设

计

二零一四年五月十日