三水平丁二轨道抽放设计.docx
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三水平丁二轨道抽放设计
三水平丁二皮带轨道下山下段
瓦斯抽采设计
设计人
防突科
防突副总
总工程师
日期2010年9月8日
三水平丁二皮带轨道下山下段瓦斯抽采设计
一、概况
三水平丁二轨道下山下段南起三水平丁二四川，北至丁二下部水仓。
沿丁6煤层施工，丁6煤层煤厚1.8～2.8m，煤层倾角10～19°，平均13°。
煤层赋存比较稳定。
标高-612m～-808m，地面标高+242m～+134m，埋深854～942m。
煤层顶、底板均为泥岩，封闭性较好，透气性较差。
丁6煤层软煤分层位于中部，厚0.6～1.3m。
煤层节理较发育，煤的破坏类型
、
。
煤的坚固性系数为0.26～1.5，煤层瓦斯压力1.75Mpa，煤层瓦斯含量5.17m3/t，煤层中残余瓦斯含量1.42m3/t，Φ89mm钻孔有效排放半径0.75m。
瓦斯绝对涌出量为0.6~1.0m3/min，瓦斯相对涌出量为6~12m3/t。
煤尘具有爆炸危险性，爆炸指数34.1～37.5%；煤层具有自然发火倾向性，自燃发火期6～8个月；直接顶板跨落距为15～20m。
二、三水平丁二轨道下山下段本煤层瓦斯抽采设计
1、三水平丁二轨道下山下段本煤层瓦斯抽采钻孔设计
丁二轨道下山下段设计本煤层抽采钻孔，自丁二轨道下山下段与丁二中部变电所交叉点处开始，沿巷道掘进方向，在丁6煤层中布置两排抽放钻孔，每排10个，共20个抽放钻孔，孔径89mm，孔深100m。
使用ZDY1200L型煤矿用履带式全液压坑道钻机施工，孔口5m处采用聚胺脂封孔，封孔长不小于1m。
轨道下山断面为宽×高=4m×3m，第一排抽放钻孔布置在距巷道顶板0.7m处，第二排抽放钻孔布置在距巷道底板1.1m（煤层底板0.7m）处，两排间距1.2m，每排钻孔间距0.44m。
抽放钻孔终孔控制到巷道轮廓线以外8m。
具体参数见下表：
三水平丁二轨道下山本煤层瓦斯抽采钻孔布置参数表
抽放钻孔孔号
俯角（º）
水平角（º）
孔深（m）
1—1
15
5
100
1—2
15
3.5
100
1—3
15
2.3
100
1—4
15
1.2
100
1—5
15
0
100
1—6
15
0
100
1—7
15
-1.2
100
1—8
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-2.3
100
1—9
15
-3.5
100
1—10
15
-5
100
2—1
15
5
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2—2
15
3.5
100
2—3
15
2.3
100
2—4
15
1.2
100
2—5
15
0
100
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15
0
100
2—7
15
-1.2
100
2—8
15
-2.3
100
2—9
15
-3.5
100
2—10
15
-5
100
2、丁二中部变电所本煤层瓦斯抽采钻孔设计
丁二中部变电所距轨道下山6m处设计第一个抽放钻孔，向西每隔1m设计一个，孔口距巷顶1.3m，孔深100m，共设计6个抽放钻孔，具体参数见下表：
三水平丁二中部变电所本煤层瓦斯抽放钻孔布置参数表
抽放钻孔孔号
俯角（º）
水平角（º）
孔深（m）
1
15
-9
100
2
15
-7
100
3
15
-6
100
4
15
-4
100
5
15
-2
100
6
15
0
100
3、本煤层钻抽放钻孔孔瓦斯抽采量
我矿本煤层抽采钻孔百米瓦斯抽采量一般0.005~0.008m3/min·hm，百米瓦斯抽采量按0.006m3/min·hm计算，瓦斯抽采浓度平均10%。
设计本煤层在抽孔26个，联网孔长2600m。
则本煤层瓦斯抽采量为0.006×2600÷100=0.16m3/min。
4、本煤层钻孔抽采管路设计
丁二轨道下山本煤层瓦斯抽采管路路线：
丁二轨道下山→丁二中部变电所临时抽放泵站→丁二中部变电所专回→三水平丁二回风下山。
管路使用φ200mm薄壁钢管（见三水平丁二轨道下山瓦斯抽采系统设计图）。
三、三水平丁二皮带下山下段本煤层瓦斯抽采设计
1、三水平丁二皮带下山下段本煤层瓦斯抽采钻孔设计
丁二皮带下山下段设计本煤层抽采钻孔，自丁二皮带下山下段与丁二五川交叉点处开始，沿巷道掘进方向，在丁6煤层中布置两排抽放钻孔，每排10个，共20个抽放钻孔，孔径89mm，孔深100m。
使用ZDY1200L型煤矿用履带式全液压坑道钻机施工，孔口5m处采用聚胺脂封孔，封孔长不小于1m。
皮带下山断面为宽×高=4m×3m，第一排抽放钻孔布置在距巷道顶板0.7m处，第二排抽放钻孔布置在距巷道底板1.1m（煤层底板0.7m）处，两排间距1.2m，每排钻孔间距0.44m。
抽放钻孔终孔控制到巷道轮廓线以外8m。
具体参数见下表：
三水平丁二皮带下山本煤层瓦斯抽采钻孔布置参数表
抽放钻孔孔号
俯角（º）
水平角（º）
孔深（m）
1—1
15
5
100
1—2
15
3.5
100
1—3
15
2.3
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1—4
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1.2
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1—5
15
0
100
1—6
15
0
100
1—7
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-2.3
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1—9
15
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1—10
15
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2—1
15
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2—2
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3.5
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2—3
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2.3
100
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15
1.2
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2—8
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-2.3
100
2—9
15
-3.5
100
2—10
15
-5
100
2、丁二五川西段本煤层瓦斯抽采钻孔设计
丁二五川距皮带下山4m处设计第一个抽放钻孔，孔口设计在巷道顶板以下1.3m处，向东每隔1m设计一个，孔深100m，共设计6个抽放钻孔，具体参数见下表：
三水平丁二五川西段本煤层瓦斯抽放钻孔布置参数表
抽放钻孔孔号
俯角（º）
水平角（º）
孔深（m）
1
15
11
100
2
15
9
100
3
15
7
100
4
15
5
100
5
15
3
100
6
15
1
100
3、本煤层钻抽放钻孔孔瓦斯抽采量
我矿本煤层抽采钻孔百米瓦斯抽采量一般0.005~0.008m3/min·hm，百米瓦斯抽采量按0.006m3/min·hm计算，瓦斯抽采浓度平均10%。
设计本煤层在抽孔26个，联网孔长2600m。
则本煤层瓦斯抽采量为0.006×2600÷100=0.16m3/min。
4、丁二皮带下山本煤层钻孔抽采管路设计
丁二皮带下山本煤层瓦斯抽采管路路线：
丁二皮带下山→丁二五川临时抽放泵站→丁二五川专回→三水平丁二回风下山。
管路使用φ200mm薄壁钢管长（见三水平丁二皮带下山瓦斯抽采系统设计图）。
四、三水平丁二五川东段本煤层瓦斯抽采设计
1、丁二五川东段本煤层瓦斯抽采钻孔设计
丁二五川距轨道下山4m处设计第一个抽放钻孔，孔口设计在巷道顶板以下1.3m处，向西每隔1m设计一个，孔深100m，共设计6个抽放钻孔，具体参数见下表：
三水平丁二五川东段本煤层瓦斯抽放钻孔布置参数表
抽放钻孔孔号
俯角（º）
水平角（º）
孔深（m）
1
15
-11
100
2
15
-9
100
3
15
-7
100
4
15
-5
100
5
15
-3
100
6
15
-1
100
2、本煤层钻抽放钻孔孔瓦斯抽采量
我矿本煤层抽采钻孔百米瓦斯抽采量一般0.005~0.008m3/min·hm，百米瓦斯抽采量按0.006m3/min·hm计算，瓦斯抽采浓度平均10%。
设计本煤层在抽孔26个，联网孔长2600m。
则本煤层瓦斯抽采量为0.006×2600÷100=0.16m3/min。
3、本煤层钻孔抽采管路设计
丁二轨道下山下段本煤层瓦斯抽采管路路线：
丁二轨道下山→丁二五川临时抽放泵站→丁二五川专回→三水平丁二回风下山。
管路使用φ200mm薄壁钢管（见三水平丁二轨道下山瓦斯抽采系统设计图）。
五、本煤层瓦斯抽采泵选型设计
1、瓦斯抽采管径设计
丁二轨道下山、丁二皮带下山本煤层瓦斯抽采在抽孔设计26个，联网孔长2600m。
百米瓦斯抽采量按0.006m3/min·hm计算，瓦斯抽采浓度10%。
瓦斯抽采量为0.16m3/min，则瓦斯抽采管径为：
D=0.1457（Q/V）0.5
式中：
D-瓦斯管内径，m；
Q-瓦斯管内流量，m3/min，取1.6；
V-瓦斯管内流速，一般5~15m/s，取10m/s；
D=0.1457（0.16/0.1/10）0.5=0.06m
根据我矿目前瓦斯抽采情况，选用直径D=200mm薄壁瓦斯抽采管，满足本煤层钻孔瓦斯抽采要求。
2、本煤层抽采钻孔瓦斯抽采泵选型设计
根据三水平丁二采区下段抽采状况，丁二采区下段中部变电所处采用临时移动瓦斯抽放泵站，选用一台YD—4型水环式真空泵，对丁二轨道下山进行本煤层抽放，标称吸气量40m3/min，电机功率75Kw，满足丁二轨道下山瓦斯抽采要求。
三水平丁二五川形成回风系统后，将中部变电所处临时移动瓦斯抽放泵站移到三水平丁二五川，对三水平丁二皮带下山进行抽放。
丁二五川掘进工程完成后，在丁二轨道向上掘进时，再对五川以下的丁二轨道下山未开采区进行抽放。
六、抽采效果分析
根据设计，本煤层抽采系统浓度10%，可抽瓦斯纯量0.16m3/min，根据设计瓦斯抽采量计算，丁二轨道下山抽采可控制范围长30m，深100m，高2.6m。
可控轨道下山丁6煤层储量10920吨，煤层瓦斯含量5.17m3/t，丁6煤层瓦斯储量56456m3。
可抽出瓦斯总量=0.16×60×22×30×4=25344立方米，则轨道下山瓦斯抽采率=可抽出瓦斯总量÷丁6煤层瓦斯储量=25344÷56456=45%。
轨道下山经过瓦斯抽放后，丁6煤层瓦斯含量由5.17m3/t降为2.87m3/t，煤层瓦斯含量降至始突点瓦斯含量3.25m3/t以下，满足安全生产的需要，满足《煤矿瓦斯抽采基本指标》要求。
七、抽采峒室设计
根据采区开掘的巷道布置情况，考虑到运输、安装和瓦斯抽采系统管网布局，临时抽采峒室利用三水平丁二下段中部变电所处，采用临时移动瓦斯抽放泵站，瓦斯管路出口设在丁二下段中部变电所专用回风巷，硐室入口设在三水平丁二轨道下山。
1、抽采峒室布置
在临时抽采站硐室中布置1台YD—4型水环式真空泵，整体固定在平板车上。
在峒室内安设有起吊锚杆，便于设备安装和检修。
。
2、抽采峒室管网布置
瓦斯抽采管经丁二轨道下山进入丁二中部变电所临时抽采泵站后，与瓦斯泵的进气口连接，峒室内的瓦斯排放管连接在瓦斯泵的排气口，直接引入三水平丁二中部变电所专回，并在泵进、出口管道上均安设有阀门进行控制。
管路应安装牢固，连接后要作气密性检查，合格后除锈并涂防腐材料。
3、供水
瓦斯抽采泵采用开式循环供水系统，运行时所需最大供水量为12.8m3/h，设计用水量为15m3/h。
由中部变电所供水系统供给，并在抽采泵供水前端安设软化水处理装置，供水管直径为Φ50mm。
4、排水
由瓦斯泵排出的水，经排水管流入丁二皮带下山中部水仓，再经过水泵抽到丁二大巷排水沟流入-517水仓，最后排出地面。
5、通风
丁二中部变电所临时抽采峒室通风由三水平丁二轨道进风，由三水平丁二中部变电所专用回风巷回风，临时抽采峒室供风量不小于60m3/min。
6、供电
瓦斯抽采泵采用专用供电，电压660V。
电源由三水平丁二皮带机头（四川）处引至泵房。
7、通讯
为及时汇报和了解瓦斯抽采情况，由采区通讯网引入通讯线，在抽采峒室内安装一部直通调度室电话。
并设专人值班，每小时检查一次有关参数记录。
8、瓦斯抽采监测
（1）、抽采参数监测
在抽采泵入口管道上安设WGC型瓦斯抽采管道参数测定仪，对瓦斯管道的抽采瓦斯浓度、负压、流量和温度进行监测，并与矿井瓦斯监测系统联网。
（2）、环境监测
在抽采峒室内设置监测监控甲烷报警仪，对环境中的瓦斯情况实时监测，当出现瓦斯泄漏应能及时报警，并及时切断瓦斯泵电源，停止抽采。
在抽采瓦斯排出口的巷道内必须安设瓦斯监测装置，随时监测风流中的瓦斯浓度，如超过《煤矿安全规程》规定的瓦斯浓度，应及时报警。
八、机构组织和人员配置
瓦斯抽采系统归一矿通修区保安队管理。
在保安队内建立瓦斯抽采班，负责打钻、管路安装与维修、开泵及资料的收集整理工作等工作，配备专业技术人员负责系统的日常管理，并总结矿井历年的抽采经验，不断探索新的抽采技术，优化钻场、钻孔布置参数，以充分发挥系统能力，提高瓦斯抽采效果，保障工作面安全生产。
人员配置由保安队统一安排。
九、安全技术措施
1、抽采管路敷设严禁同带电体接触。
抽采管全部走下帮，高度不低于1.5m。
2、管路敷设时要求平直，避免高低起伏和急弯，在管路的低、弯、变陡处及其它容易积水的地点，应安设足够容量的放水器，保证在不停泵的情况下实现放水。
3、在抽采入口主干管上设置调节阀门。
4、连接前认真检查抽采管内有无杂物，以免增加管路阻力或堵塞管路；管路连接严密不漏气，投入使用前要进行打压试验，检查系统的气密性。
5、在泵站的出入口干管上距离15~20m的直线段上设测试孔，作为测定流量、压力、温度及采气样分析之用。
该孔平常用胶皮堵塞。
6、泵站须采用不燃性材料支护，并配齐灭火器材。
7、瓦斯抽采泵站内的电气设备和照明都要采用防爆性。
8、必须安排专人对抽采管路系统经常性检查、管理和维护，全面检查抽采管路中的放水器、流量计、阀门和安全设施等，若发现丢失、性能或状态不好，应及时补齐、修理或更换。
9、按时观测各抽采点的负压变化情况，及时调整，并做好详细的记录。
10、加强对抽采管路积水情况的检查，每天检查一次。
并对管路有无损坏及接头有无漏气、浸水、锈蚀和对巷道有无积水、即将片帮或冒顶压埋抽采管等进行检查汇报。
11、抽采钻孔施工、封孔并联网需写钻孔施工、封孔并联网安全技术措施。
12、严格执行《平煤集团公司矿井瓦斯抽采管理制度》和《煤矿安全规程》中相关内容。
天安某矿防突科
2010年9月
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