青磁窑煤矿瓦斯抽放方案设计.doc
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1、地煤公司青磁窑煤矿瓦斯治理方案同煤集团大同地煤青磁窑煤矿11#层303盘区瓦斯治理方案二一一年十一月11#层303盘区瓦斯治理方案一、前 言1、综采工作面:青磁窑煤矿8307综采工作面倾向长为140米,走向长为820米,煤层平均厚度为2.22.6米,工作面采用两巷布置,其中2307为皮带顺槽,掘宽4.5米、高3.0米;5307为回风顺槽,掘宽4.3米、高3.0米,巷道支护为锚杆锚索支护,巷道两帮采用金属网护帮,回采期间工作面采用“U”型通风,即2307进风,5307回风,工作面配风1000 m3/min。当抽放系统运行后必须配风到1200-1500m3/min。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。综采工作面
2、配风和回风风流、上隅角、抽排风井进出口平均瓦斯浓度对照情况见下表:配风量m3/min回风风流CH4 %上隅角CH4 %抽排风机入口CH4 %抽排风机出口CH4 %8800.92.31.81.310900.82.21.51.012000.732.241.30.94从相临8305工作面回采期间瓦斯和8307工作面试生产期间瓦斯涌出情况分析:根据推进速度每天推进速度最低为2.4m、最高推进速度8.4m,平均推进6m在开采期间,日均瓦斯涌出量7.4m3/min,推进速度较慢时为3 m3/min,最高时10.3m3/min,因此综采工作面必须限制产量,根据通风能力核定的产量进行生产,减少因为落煤过多导致
3、的瓦斯的涌出量增加,推进速度应保持在6m/天以内。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。二、掘进工作面:一般采用2*30kw风机供风,但当供风距离较大、掘进工作面通过瓦斯涌出异常特殊区域时,仍然出现回风风流临界超限状态。首先考虑更换为2*45kw风机供风,但受到全矿井风量的制约,可利用现在的抽放系统进行边掘边抽放,确保瓦斯治理效果。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。 二、现在青磁窑煤矿在瓦斯治理方面所采用的方法:1、在工作面尾部设风幛,同时安装抽排风机解决上隅角瓦斯超限问题。青磁窑煤矿利用此方法分别在11#层303盘区、7#层303盘区安全采出6个工作面,该方法虽然操作方便、简单易行,能解决上隅角瓦斯超限,但也存在许多问
4、题,主要是:、工作面风幛维护困难,稍有不慎即有可能造成工作面上隅角瓦斯超限。、抽排风筒受巷道炸帮煤的影响极难维护。、抽排风机一旦停运,直接影响工作面的安全生产。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。2、 进行瓦斯抽放:鉴于青磁窑煤矿在治理综采工作面上隅角瓦斯超限方法上存在的问题,在治理工作面上隅角瓦斯时,可采用采用工作面本煤层钻孔抽放为主、高位钻孔抽放、配合采空区埋管抽放、已封闭巷道抽放、边掘边抽、采前预测、抽等多种抽放方式相结合的立体抽放方式,达到瓦斯治理的效果,实现高瓦斯矿井转变为低瓦斯矿井的目的。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。1)、通过本煤层钻孔进行煤体采前瓦斯抽放和边采边抽: 一、抽放方法:青磁窑煤矿11#层
5、煤层煤体裂隙较为发育,煤质相对松软,有利于煤体瓦斯抽放。本煤层抽放可以在进回风顺槽各布置一趟布置抽放管路,抽放管路通过3通连接,根据瓦斯抽放效果可同时完成两趟管路的抽放或者根据情况,2趟管路轮流抽放。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。抽放完瓦斯的钻孔可作为后期煤体注水钻孔,可减小钻孔施工难度。二、钻孔抽放设计方案:在5307、2307顺槽巷内,平行与工作面方向每隔10米布置一钻孔,钻孔长度60米,钻孔距巷道底板不小于1.5米,孔径不小于50mm,抽放时每三个孔一组,封孔后三个孔通过支管与抽放主管连接,经过10寸主抽放管路进入瓦斯抽放泵后,直接排入11#层800回风巷。厦礴恳蹒骈時盡继價骚。2)、采用高位钻
6、孔和采空区埋管进行瓦斯抽放方法一、方法:工作面在开采期间,煤层随工作面的推进,在工作面的周围将形成一个采动压力场,采动压力场及其影响范围垂直方向上形成三个带,即冒落带、裂隙带和弯曲下沉带,在水平方向上形成三个区即:煤壁影响支撑区、离层区和重新压实区,在这个采动压力场中形成的裂隙空间便成为瓦斯流动通道,如钻孔正好布置在裂隙带,则可通过钻孔负压加速瓦斯流动,使高位钻孔能够抽出瓦斯,高位钻孔抽出的主要是采空区瓦斯,这是高位钻孔能抽出高浓度瓦斯的主要原因(附图)。茕桢广鳓鯡选块网羈泪。 高位钻孔还能实现超前抽放,即工作面距钻孔口还有一段距离时,能够抽出高浓度的瓦斯,这说明煤壁支撑区内煤层顶板已有裂隙成
7、为瓦斯通道,这部分瓦斯显然是原释放的,随着采动影响,工作面煤壁受压形成瓦斯解吸,解吸的瓦斯又通过煤壁裂隙和顶板裂隙流入抽放钻孔,这也是高位钻孔能抽到高浓度瓦斯的原因。鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。高位钻孔抽放上隅角瓦斯是在钻孔的后期,随着钻孔的垂高变小到接近冒落带或进入冒落带时才出现,这里抽出的瓦斯浓度变小,不过只要钻场钻孔还能保留仍可发挥作用。籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。因青磁窑煤矿综采工作面瓦斯超限仅局限于上隅角,而采空区埋管主要是抽放上隅角瓦斯,从上隅角瓦斯积聚的原因来看,如果将抽放管伸入采空区2040米进行抽放,可解决上隅角瓦斯积聚问题。預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。 二、高位钻孔抽放的主要参数的确定:1、
8、钻场布置钻场布置在5307回风巷内,靠工作面一侧沿煤层向顶板方向掘一小斜井至顶板后在岩顶板中施工钻场,钻场规格为3.0m3.0m2.0m(附图)。 2、抽放钻场间距的确定渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。钻场间距主要依据钻场的能力和钻孔施工技术来确定,只要不影响正常抽、采、掘关系,一般应尽量加大钻场之间的距离,根据青磁窑煤矿钻孔施工技术,钻孔长度只能施工30米,考虑到当工作面推进接近到钻场时,本钻场内的孔因为漏气等原因将不能继续进行抽放,所以下一钻场内施工的钻孔在长度上应与前一钻场进行搭接,搭接长度为10米,故青磁窑煤矿钻场间距定为20米。铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。3、钻孔个数和钻孔长度的确定钻孔长度30米,
9、钻孔个数4个。4、钻孔方位角和倾角的确定根据11#层303盘区煤层厚度分析,高位钻孔口距顶板10米时抽放效果最好,在青磁窑煤矿采空区裂隙带长度不能确定的情况下,高位孔终孔口距顶板距离初步确定为7.5米,高位孔倾角可根据公式:tg=7.5/30计算得出=14.5,按钻孔孔口间距5米计算,四个钻孔的方位角依次为(以平等回风巷的钻孔为准线)tg=5/30、tg=10/30、tg=15/30,经计算可得:=9.6、=19.5、=30 (附图)擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。3)、采空区(上隅角)插管抽放一、方法:上隅角插管瓦斯抽放是制造一个负压区,让周围瓦斯向负压区流动,然后通过排放管路,抽出工作面,负压区在什
10、么地方最合适,顶板岩性不同,顶板的冒落程度不同,对负压区的选择都将有较大影响,本次设计是沿8307工作面5307回风巷向工作面尾部采空区敷设一趟8吋瓦斯管路,管路伸入老塘2040米,管端距底板1.2米以上。回采过程中,必须每20米提前预埋管路,交替前进,以保证老塘内埋管在2040米,在预埋管路伸入采空区5米后将抽放总管与预埋管相连,同时用挡板将断开管堵严,采空区埋管主要抽放采空区瓦斯,主要解决采空区瓦斯向工作面涌出和上隅角瓦斯积聚的问题。回采过程中要加强上、下隅角的管理,减少向采空区漏风,且回采时,要定期观测采空区内的一氧化碳情况,定期取样化验,防止煤炭自燃(附图)。贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。二、
11、上隅角插管抽放的管理1)、所有参加上隅角插管抽放的工作人员必须掌握操作的作业标准,熟知瓦斯的基本知识,严格遵守规程,安全负责人负责现场安全把关。坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。2)、撤装管路时回风巷瓦斯浓度不得超过1%,否则必须停工,采取措施处理瓦斯。3)、插管抽放时,插入上隅角的管路应为软管,可避免撞击,同时软管应阻燃防静电。4)、回风巷的抽放管路安装及拆除时应轻拿轻放,以免产生火花。避免碰撞。5)、应在上隅角设挡风帘或挡风墙(粉煤灰或黄土等不燃材料),并调整插管的位置和深度,以保证抽放浓度较高。蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。4)、对准备布置综采工作面的区域进行掘前本煤层的预抽放: 利用千米钻机在准备布置综采
12、工作面的位置和煤层走向平行布置3-5个千米钻孔,安装抽放管路提前进行本煤层预抽放。買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。 三、几种抽放方案的比较:本煤层钻孔抽放法:优点是可对煤体瓦斯直接抽放、减小煤体瓦斯含量,从而降低工作面回采期间的瓦斯涌出量,达到解决上隅角瓦斯超限的目的。缺点是钻孔施工量大,封孔难度较大,封孔质量直接影响瓦斯抽放效果。綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。高位钻孔抽放:优点是可直接抽放采空区内积聚的瓦斯,同时还可通过改变采空区内外压力抑制采空区瓦斯向工作面上隅角涌出的速度和数量,缺点是钻孔施工工程量较大,再者如果采空区顶板垮落高度小于7.5米,抽放效果不明显。驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。采空区埋管抽放:优点是操
13、作简单,可对上隅角瓦斯直接抽放,缺点是采空区内管路回撤困难,也很难保证抽放管路未端距底板的高度,影响抽放效果。猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。四、封孔工艺:封孔采用聚氨酯封孔工艺,其优点:膨胀倍数高,凝固时间短,封孔效率高,收缩率小。封孔深度为5米。 五、瓦斯管路及监测系统的安装:管路用法兰盘加胶垫联结,吊挂在巷道距顶板20cm处,巷道拐弯处抽放瓦斯管路通过弯头连接,排放瓦斯管路引入11#层800回风巷。管路连接凹拐点设置放水器,定期放水,防止水蒸气凝结成水,聚积在凹拐点增大抽放阻力,影响抽放效果。锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。排放管出口处要悬设置栅栏、挂警戒牌。位置为上风侧管路出口外5米,下风侧管路出口外35
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