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抽放设计
11906工作面瓦斯抽放
设计
二〇〇九年十月二十二日
11906工作面瓦斯抽放设计
设计：
机运科：
通风科：
安管科：
总工程师:
一、工作面概况……………………………………1
二、工作面瓦斯涌出量预测………………………1
三、瓦斯抽放设计…………………………………2
四、抽放系统管理措施及要求……………………7
五、抽放管路的铺设………………………………7
六、附图及附表……………………………………8
（一）11906工作面抽放系统图……………………8
（二）11906埋管抽放设计平面、剖面图…………8
（三）11906工作面抽放工程量表…………………9
（四）11906工作面移动泵供电系统图……………10
（五）11906区域综合柱状图………………………11
11906工作面瓦斯抽放设计
一、工作面概况：
1、工作面位置
11906工作面位于中央采区北翼，为19层6号回采工作面，工作面东部未揭露原始状态，西至北翼回风下山，南至F21断层，北至F67断层。
工作面走向长545m，倾向宽150m，该面标高—299.2～—357.8m。
2、煤层情况：
本工作面19煤层，平均厚度2.3米，工作面煤层厚度较稳定，煤层整体呈单斜构造。
无伪顶。
直接顶：
灰色粉砂质泥岩或砂岩，性脆，强度低，硬度3f，类别Ⅲ类，厚度约1.5～2m。
老顶：
中砂岩，结构致密，较坚硬，硬度6～7f，类别Ⅱ类；厚度12～18m。
直接底：
粉砂质泥岩，硬度3f，厚度0.6～1.0m。
基本底：
煤和细砂岩，结构致密，较坚硬，硬度6f，厚度3.5～16m。
3、地质构造：
11906工作面上部赋存18号煤层，距19层间距12～32米，层间夹石为粉砂岩、粉砂质泥岩，砂页互层，靠近19层顶有一层1.5～6.85米的灰色粉砂岩，19层煤下部赋存19-1煤层和19-2煤层，19层距19-1层间距2.6～5.8米，19-1层距19-2层0.8～1.7米，19层距20#煤层16.5～18米。
层间夹石都为粉砂岩、细砂岩、泥质粉砂岩和泥岩。
工作面走向东西，受断层的影响在F24和F67，但不大，周围断层分述如下：
F21走向850倾向3550倾角40～550H=1～30米
F67走向860倾向3560倾角30～550H=0～60米
断层F21、F67分别位于11906工作面周围不在回采范围，对工作面回采无影响。
4、煤层瓦斯情况：
根据11903工作面瓦斯鉴定和瓦斯资料分析：
11906工作面瓦斯涌出量较大，煤层自燃发火期为6～12个月，煤尘具有爆炸性，爆炸指数51.7%，煤的自燃倾向性为容易自燃，自然倾向性等级为Ⅰ级。
4、采煤方法：
本工作面为走向后退式采煤方法，综合机诫化工艺，采用全部垮落法管理顶板。
二、工作面瓦斯涌出量预测：
11906为中央采区北翼东部19层6号工作面，因与11904工作面相邻，顶、底板岩性相差不大，故其绝对瓦斯涌出量为29.51m3/min（参照11903工作面瓦斯等级鉴定资料）。
11906工作面为单一薄煤层开采，预计瓦斯涌出主要来源：
一是本煤层瓦斯涌出；二是邻近层（191-2、18#等煤层）及围岩的瓦斯涌出。
11906工作面顶板系中～硬岩层组合，参照经验公式：
冒落带发育高度按3～5倍采高计算，预计冒落带高度为7.2～12.0米。
生产中通过对11902、11903工作面高位钻孔参数分析考察：
冒落高度一般为8～25m。
瓦斯是影响该面安全生产的主要因素，仅仅用通风方式无法完全解决瓦斯问题，必须进行抽放。
根据11902、11903工作面的瓦斯治理的成功经验，将在该面采用①上顺内错高位钻场顺层钻孔；②上顺钻场顶板穿层钻孔；③尾巷埋管抽放；④上隅角引排风机抽放等方法综合治理瓦斯。
三、瓦斯抽放设计：
（一）瓦斯抽放的必要性：
风排瓦斯量计算
11906工作面可以供给的最大风量：
Q=SV*60=4.6*4*60=1104m3/min
式中：
Q—工作面可以供给的风量，m3/min
S——有效通风断面，其设计断面为4.6m2，考虑到矿井地压较大，其有效断面应保持在6m2以上。
V——规程允许最高风速为4m/s
那么风排最大瓦斯量为：
q=QC/k=1104×1%/1.3=8.49m3/min。
式中：
q——风排瓦斯量，m3/min；k——瓦斯涌出不均衡系数，取1.2
C——《规程》允许风流中的最大瓦斯浓度，1%
工作面瓦斯涌出量预测结果，绝对涌出量为29.51m3/min，根据通风设计该面供给风量1000m3/min，则工作面风排瓦斯量：
q＝1000×1.0％/1.3＝7.69m3/min，因此工作面瓦斯抽放量和引排瓦斯量应该为22.59m3/min。
综上所述，只有采取抽放、引排和风排相结合的方法，才能保证工作面的正常生产。
（二）瓦斯抽放方法确定：
根据工作面瓦斯涌出来源分析，①上顺内错高位钻场顺层钻孔；②钻场顶板穿层钻孔；③尾巷埋管抽放；④上隅角引排风机抽放等方法综合治理瓦斯。
1、钻场顶板穿层钻孔
①钻场间距选择L场=KL压
式中：
L场――钻场间距ｍ
K――取1.5
L压――采场来压步距ｍ（取21ｍ）
L场=1.5×21=31.5
自11906上顺596号测点开始布置第一个钻场，第二个钻场向前（里）与第一个钻场间距32米，依次从外向开切眼方向每隔32米布置一个钻场，每个钻场布置4个顶板穿层钻孔。
②钻场规格：
宽×高（4m×2.0m）垂直巷道掘进4米
③顶板穿层钻孔按钻孔参数到位，下3吋3米套管用聚铵脂封孔3米接入8吋瓦斯抽放管路系统，采用随抽随采的方法进行抽放瓦斯。
第1钻场钻孔参数表
孔号
钻孔仰角（与顺槽顶板夹角）
与顺槽夹角
孔长
终孔与工作面顶板距离
终孔与上顺槽距离
1
9°
5°
45
4.2
5
2
17°
11°
49
6.5
10
3
17°
16°
54
7.7
15
4
17°
21°
62
8.9
20
5
17°
26°
73
11.2
30
第2钻场、第3钻场……钻孔参数表
孔号
钻孔仰角（与顺槽顶板夹角）
与顺槽夹角
孔长
终孔与工作面顶板距离
终孔与上顺槽距离
1
18°
5°
63
17.29
5
2
20°
11°
65
17.29
10
3
20°
16°
72
21.2
15
4
20°
21°
82
24.63
20
5
20°
26°
93
28.38
30
2、上顺内错高位钻场顺层钻孔
①11906上顺布置2个内错高位钻场；自11906上顺停采线退后32米布置第一个上顺内错高位钻场，向前（里）与第一个上顺内错高位钻场间距112米布置第二个上顺内错高位钻场；每个钻场布置3个瓦斯抽放钻孔，采用随采随抽的方法进行抽放瓦斯。
②钻场规格：
长×宽×高5m×4m×2m
③上顺内错高位钻场施工方法：
按139º方位、+30º倾角施工30米，转换94º方位施工5米钻场；支护形式：
锚杆、锚网联合支护，支护工艺及规格见掘进作业规程。
④第1钻场钻孔参数表
孔号
钻孔倾角
与顺槽夹角
（方位角）
孔长
（m）
终孔与工作面顶板距离（m）
终孔与上顺槽距离（m）
1
-7.6°
-15°（79°）
130
5
8
2
0°
-7.7°（86.3°）
130
5
5
3
0°
-2.8°（91.2°）
130
15
15
4
0°
1.9°（95.6°）
130
15
25
注明：
1#、2#、3#方位在钻场中心北侧，4#方位在钻场中心南侧。
第2钻场钻孔参数表
孔号
钻孔倾角
与顺槽夹角
（方位角）
孔长
（m）
终孔与工作面顶板距离（m）
终孔与上顺槽距离（m）
1
-6.6°
15°（79°）
62
5
8
2
-6.6°
7.7°（86.3°）
130
5
5
3
0°
1.4°（95.4°）
130
15
15
4
0°
3.3°（97.3°）
130
15
25
注明：
1#、2#、3#方位在钻场中心北侧，4#方位在钻场中心南侧。
3、尾巷埋管抽放
（1）、施工目的：
利用立管，来满足工作面上隅角瓦斯治理问题。
1、立管示意图：
（2）、立管布置方式：
①、第1组站柱立管设在上隅角；第二组～第三组间距按照20m迈步布置，第四组~n……组间距按照20m迈步向外布置；站柱立管规格为6吋钢管1.5米高，顶部0.3米花孔，底部用法兰盘接入6吋瓦斯抽放管路系统。
②、按①的方法铺设2趟6吋瓦斯抽放管路，形成间距10米的站柱立管抽放尾巷瓦斯。
4、上隅角引排风机抽放：
（1）瓦斯引排风机安设在上顺槽距工作面150～200米范围内，风机负压端接设Ø600㎜骨架风筒，风筒负压口设在上隅角；引排风机正压端接设Ø600㎜胶质风筒；。
（2）瓦斯引排风筒敷设系统：
11906上隅角→11906上顺槽→北翼回风下山→北翼集中回风巷→中央采区集中回风上山
（3）瓦斯引排系统
11906上隅角→11906上顺槽→北翼回风下山→北翼集中回风巷→中央采区集中回风上山→回风斜巷→-395回风巷→主井→地面
（五）、瓦斯抽放工艺参数：
1、瓦斯抽放管径计算:
根据工作面的瓦斯涌出量预计：
11906工作面需要抽放瓦斯量21.82m3/min，按照不同抽放方法预计：
顶板穿层钻孔（或上顺内错高位钻场顺层钻孔）抽放量11.14m3/min尾巷埋管抽放量7.43m3/min，引排风机抽放量3.25m3/min。
因此根据抽放量要求计算管路的直径。
（1）顶板穿层钻孔（或上顺内错高位钻场顺层钻孔）抽放管路直径计算：
瓦斯抽放浓度按照40％左右计算，则通过管路内的混合流量应该为：
Q=11.14÷45％=24.76m3/min。
由公式：
D=0.1457×Q=0.187m
V
Q管路的抽放流量，取25m3/min
V管路的经济流速，取15m/s。
通过计算工作面上顺槽需布设一路8寸（￠200）抽放管路用于穿层钻孔（或上顺内错高位钻场顺层钻孔）钻孔抽放。
（2）、尾巷埋管抽放管路直径计算：
瓦斯抽放浓度按照20％左右计算，则通过管路内的混合流量应该为：
Q=7.43÷30％=24.77m3/min。
由公式：
D=0.1457×Q=0.187m
V
Q管路的抽放流量，取22m3/min
V管路的经济流速，取15m/s。
通过计算工作面上顺槽布设一路6寸（￠175）抽放管路用于尾巷埋管抽放。
2、瓦斯抽放管路的连接
每个钻孔封孔完毕后，用双股8号铁丝将3寸高压软管与钻孔口的无缝钢管扎劳，后将4寸吸水胶管与抽放管路的分管器合管。
3、瓦斯泵流量的确定：
（1）顺层预抽钻孔和顶板穿层钻孔及尾巷埋管与-395瓦斯泵连接抽放，瓦斯泵型号2BE-303一台，其额定流量50m3/min，用于尾巷埋管抽放瓦斯，瓦斯泵型号2BE1353--OBD3一台；其额定流量60～83m3/min，用于顺层预抽钻孔和顶板穿层钻孔抽放瓦斯。
11906瓦斯抽放管路系统：
①上顺内错高位钻场顺层钻孔（或顶板穿层钻孔）→11906上顺槽钻场→11906上顺槽→北翼回风下山→北翼集中回风巷→中央采区回风上山→回风斜巷→-395泵站→2BE1353--OBD3（2BE-303）型真空泵（8吋管路）
②尾巷埋管→11906上顺槽→北翼回风下山→北翼集中回风巷→中央采区回风上山→回风斜巷→-395泵站→2BE-303（2BE1353--OBD3）型真空泵（8吋管路）
两台泵设为并联抽放网络，正常时一台泵为一条抽放管路服务，检修时，两条抽放管路并联由一台泵抽放工作面的瓦斯，另一台检修，因此抽放泵能够满足工作面的抽放需求。
（2）抽放管路阻力的计算
工作面上顺铺设两趟￠200永久管路进行抽放，抽放流量按照14.77m3/min计算。
瓦斯管路阻力包括沿程阻力和局部阻力，沿程阻力用公式H1=9.81×（L.△.Qc2/K.d5）计算，式中：
H1---沿程阻力
L----管路长度（米）
△——混合气体对空气的密度比△＝1-0.446
C——管内瓦斯浓度（30％）
K----系数取0.62
d----抽放管路内径（cm）
H1=9.81×1660×（1-0.446×0.3）×24.772/0.62×205＝4.36kpa
由公式H永久=H1+H2+H3
H2为局部阻力取沿程阻力15％即H2＝0.15H1
H3为孔口负压取13kpa；
H永久=4.36＋0.15×4.36＋13＝18.01kpa
因此要求永久抽放系统在11906工作面区域抽放负压必须大于18.01kpa。
实际永久抽放系统运转时，在该地点的抽放负压为40～60kpa，满足抽放的需要。
（3）、移动瓦斯泵流量计算公式
Qp=K.QC/Cg
式中Qp----瓦斯泵流量m3/minQC----瓦斯抽放纯量（11.14m3/min）
C----瓦斯抽放浓度（45％）g----瓦斯泵机械效率（取60％）
K----流量备用系数取1.2
所以Qp=1.2×11.14/0.45×0.6=49.5m3/min
4、瓦斯泵选型
工作面尾巷埋管抽放采用移动泵，根据上述瓦斯泵流量，压力计算结果，因此选用一台2BE-303型水环式真空移动泵，其额定流量为50m3/min,额定工作负压为40～60kpa，均满足尾巷埋管抽放需要；顶板穿层钻孔（或上顺内错高位钻场顺层钻孔）抽放采用移动泵，根据上述瓦斯泵流量，压力计算结果，因此选用一台2BE1353--OBD3型水环式真空移动泵，其额定流量60～83m3/n，额定工作负压为50～80kpa，均满足顶板穿层钻孔（或上顺内错高位钻场顺层钻孔）抽放需要。
5、瓦斯泵站位置
移动泵位置选在-395泵站内，其排气端安设在-395回风绕道内，具体见瓦斯抽放系统图。
6、瓦斯抽放参数监测
瓦斯流量、负压、浓度、温度直接由机运区安装抚顺比尔安全装备公司生产的管道温度传感器、绝压型压力传感器、差压型压力传感器、管道型高低浓度甲烷传感器。
通风区安装瓦斯抽放四项参数监测装置必须和矿井监控系统联网，以便于监视瓦斯抽放情况。
7、供电系统
从采区变电所供电。
具体见供电系统图。
8、瓦斯抽放管路的附设装置。
（1）、阀门
瓦斯抽放管路和钻场内每个钻孔的的连接均安装阀门，以调节各钻孔流量、抽放负压等。
另在抽放管路干管上每隔300米安设三通岐子（直径与干管相同）并设好闸阀，便于管路进行放水。
（2）、气水分离器
敷设抽放管路必须在变坡点低凹处设置气水分离器。
（3）计量装置：
同时在每个钻孔合茬的管子上装一￠16㎜拔哨，以便于对每个钻孔进行人工计量检测。
四、抽放系统管理措施及要求：
（1）、钻孔施工安全技术措施由通风区编制，严格按照措施施工。
（2）、瓦斯抽放管路必须靠帮吊挂整齐、牢固，且严密不漏气。
（3）、瓦斯抽放管路必须铺设在工作面回风巷上帮，管路于工作面顺槽的电缆必须及其它电气设备分开铺设，不得与带电物体接触。
（4）、各单位在调运设备、物料等时，应注意保护好瓦斯管路，严禁随意破坏或碰撞管路。
抽放管路一旦被破坏，责任单位立即汇报调度室，调度室立即安排通风区进行处理。
（5）、通风区应在各个钻场内设有瓦斯检查记录牌板，对进行钻孔施工的钻场，每班至少检查瓦斯等有害气体不少于三遍，对不施工的钻场每班检查不少于一次。
瓦检员检查时发现瓦斯超过规定应立即汇报并采取措施进行处理，同时通风区每施工完一个钻孔应立即封孔或合管抽放，以防止钻孔内的瓦斯溢出，造成钻场及巷道内瓦斯积聚事故；高位钻场采用局扇供风，钻孔与瓦斯抽放管路合管同顶板穿层钻孔相同。
（6）、通风区必须在施工的每个钻场内安设一个甲烷传感器，当瓦斯浓度达到1％时，能立即切断钻场内及工作面、工作面回风巷内所有非本质安全型电气设备电源，复电浓度小于1％。
甲烷传感器必须每周用标准气样进行标校，保证其灵敏可靠。
（7）、通风区在钻场内施工钻孔时，钻工班长必须携带便携式瓦斯检测报警仪，经常检查施工地点瓦斯浓度。
当瓦斯浓度达到1％时，必须立即停止钻进，汇报调度室及通风区。
由调度室通知通风区进行处理。
（8）、调度室应在施工地点附近安设一部直通矿调度的电话。
（9）、通风区必须在移动泵排气端下风侧10米处设置一个甲烷传感器，当瓦斯浓度达到0.7％时报警，断电值≥0.7％，复电值小于0.7％，调度员必须立即汇报总工程师。
（10）、通风区必须在移动泵排气端上风侧5米处分别设置栅栏上锁，揭示警标，严禁人员入内。
（11）、移动泵排气端前、后50米内巷道必须支护良好，并必须切断过道、管路、电缆及电气设备。
并严禁任何作业。
通风区工作人员标校甲烷传感器及其它人员进入栅栏内，必须由瓦斯检查工陪同，严禁单人进入栅栏内。
（12）通风区必须在移动泵站下风侧设置一个甲烷传感器，当瓦斯浓度≥0.5％时报警，断电值≥1.0％，复电值<0.5％，断电范围瓦斯泵站电源，调度员必须立即汇报总工程师。
（13）、通风区必须每班安排移动抽排泵司机，并严格实行现场交接班。
（14）、其它未及之处按《吉林省瓦斯抽放管理规定》、《煤矿安全规程》执行。
五、抽放管路的铺设
1、管路铺设路线：
A集中抽放管路：
①11906顶板穿层钻孔（或上顺内错高位钻场顺层钻孔）→11906上顺槽→北翼回风下山→北翼集中回风巷→中央采区回风上山→回风斜巷→-395泵站→2BE1353--OBD3型真空泵（8吋管路）
②11906尾巷埋管→11906上顺槽（8吋钢管）北翼回风下山→北翼集中回风巷→中央采区回风上山→回风斜巷→-395泵站→2BE-303型真空泵（8吋管路）
B移动泵排气端：
-395移动泵——>-395回风绕道中央采区回风上山→回风斜巷
2、管路直径、材质：
①11906上顺槽、北翼回风下山、北翼集中回风巷、中央采区回风上山、回风斜巷采用8吋钢管。
②北翼回风下山采用矿用高分子量聚乙烯管材，规格为内径￠200mm，外径为￠224mm，管壁厚12mm。
六、附一、11906工作面瓦斯抽放系统图
附二、11906埋管抽放设计平、剖面图
11906上顺埋管（￠200）AB
11906上顺采空区
11906下顺
A-B剖面图20m
1.5m
水平管站管
附三、11906工作面抽放工程量表：
序号
抽放工程
名称
规格
施工
个数
工程总量
（m）
备注
1
内错高位钻场顺层钻孔
￠91mm
8
900
岩
2
顶板穿层钻孔
￠91mm
40
3000
岩煤
3
抽放管路
￠200mm
1趟
540
埋管抽放
￠200mm
1趟
540
11906上顺抽放
￠200mm
2趟
2×1120
南翼～泵站集中抽放
4
移动泵
2BE-303、2BE1353--OBD3
1台
1台
-395抽放泵站
5
尾巷埋管
6吋
960m
钢管
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