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1、富源县富盛煤矿110901回风上山掘进工作面瓦斯抽采施工设计 编 制 人：俞 冲 林 总工 程师：张 士 平 通防负责人：黄 小 柱 编制 日期：2017年5月11日 富盛煤矿110901回风上山掘进工作面瓦斯抽采施工设计一、编制目的为扎实推进“通风可靠，抽采达标，监控有效，管理到位”瓦斯综合治理体系的建设，全面提升矿井瓦斯治理水平，有效防范和遏制瓦斯事故。 二、编写依据1、煤矿安全规程2、防治煤与瓦斯突出规定3、煤矿瓦斯抽采达标暂行规定4、富盛煤矿瓦斯抽采设计说明书 三、工作面概况 1、工作面布置情况 巷道位于1810水平处开口，沿煤层底板走向向北掘进施工，形成煤矿机械化改造后的首采工作面生
2、产系统、回风系统及避灾系统，巷道设计长120米，服务年限至工作面回采结束。2、煤层情况110901回风上山掘进工作面沿9#煤层掘进。M9煤层位于龙潭组第二段中偏上部，上距M7煤层18.8533.50m，平均24.03m。煤层厚0.442.66m，平均为2.13m，为块状亮型煤，煤层结构单一，顶板为薄层菱铁岩与薄层状粉砂质泥岩等距互层，底板多为灰白色泥岩。煤层稳定，厚度变化不大，属全区可采的中厚煤层。3、煤层瓦斯情况110901回风上山掘进工作面，根据瓦斯参数测定报告， M9煤层原始瓦斯含量为8.9/m3/t，本煤层自燃倾向为类，为自燃煤层，煤尘具有爆炸性。4、工作面地质构造工作面以东120米有
3、矿区内F6断层，对本工作面掘进无影响，在掘进过程中可能会揭露小落差的断层，落差一般不大于2.0m，对掘进影响不大。5、工作面支护110901回风上山掘进，在掘进过程中沿煤层走向掘进，采用梯形断面，11#工字钢梯形棚支护；掘进断面积5.9（上净宽2.2m、下净宽3.2m、净高2.2m、）。四、掘进方式工作面掘进期间采用打眼爆破掘进方式。五、通风方式110901回风上山掘进期间，采用局扇压入式通风，局部通风机选型为FBD(222KW)。局扇安装在1770运输石门距离该巷道回风口大于10米的新鲜风流中。六、瓦斯抽采的可行性和必要性1、根据矿井建设过程中的实际情况判定，属于可以抽采煤层，具有本煤层抽采
4、的条件。2、根据矿井瓦斯治理的要求，全面树立“多抽一方瓦斯，矿井就多一份平安”“抽采瓦斯是解放生产力，治理瓦斯是发展生产力”的瓦斯治理理念。第一步搞好边采（掘）边抽，解决采掘期间瓦斯治理问题，第二步积极开展区域瓦斯预抽，最终实现高瓦斯矿井低瓦斯状态下开采。七、工作面瓦斯抽放（一）矿井抽放方式建立地面固定式抽放系统，在瓦斯抽放泵输入管路中安设温度传感器、瓦斯流量传感器、瓦斯浓度传感器、抽放负压传感器。 （二）瓦斯抽采方法根据富盛煤矿瓦斯抽采设计，掘进工作面在掘进巷道两帮每隔40m掘进一个高与掘进巷道高度相同、深3.0m、宽3.0m的钻场，两帮钻场采用“迈步式”布置，钻场间距为40m，两帮钻场内各
5、布置4个预抽孔，控制巷帮至少10m，钻孔深度为5060m，进行掘进边掘边抽，掘进巷道至预定位置后，再施工下一循环的抽采钻孔，具体钻孔布置见图3-1-4。图3-1-4 掘进工作面边掘边抽钻场及钻孔布置示意图（三）抽放钻孔施工工艺1、钻孔施工设备的选择钻孔施工设备选用ZDY750型钻机2、掘进工作面钻孔布置在每一钻场内，沿走向布置4个预抽、边掘边抽钻孔，即左、右钻场各布置4个钻孔，孔深55m左右。钻场终孔位置在掘进工作面前方煤层中部，距巷道轮廓线距离分别为1.0 m、4.0m、7.0m、10.0m，两边钻场钻孔位置、开孔位置要求一样。钻孔布置参数应在对抽采量、抽采浓度等考察后再进行适当调整。钻孔参
6、数见表3-4-1。表3-4-1 掘进工作面抽采钻孔参数表孔号与巷道中线偏角（）孔 深（m）开孔位置(m)距巷道轮廓线距底板10.055.01.00.823.055.04.00.836.055.07.01.049.055.110.01.250.055.0-1.00.86-3.055.0-4.00.87-6.055.0-7.01.08-9.055.1-10.01.2注：开孔距巷道中线，左为“+”，右为“-”。钻孔方位以巷道中线为参考，偏角，左偏为“+”，右偏为“-”。表中钻孔倾角原则上须保证钻孔在煤层内，钻孔倾角与巷道底板平行或根据煤层的厚度略有上、下倾角，方位角指与巷道中线的夹角，当掘进工作面抽
7、采钻孔个数较多时，为扩大抽采区域面积，提高抽采效果，抽采钻孔应以巷道中线为基准，向周围煤体呈放状散排列。3、钻场设计抽放瓦斯钻场必须保持通风良好，瓦斯不能积聚和超限，并且要便于施工和管理。钻场设计必须满足扩散通风要求和钻孔布置、钻机操作的需要；布置钻场位置的煤岩层应完整、不破碎，断面符合施工要求，支护可靠，无空帮、空顶，布孔煤岩壁要平直，以利钻孔施工、封孔和安设瓦斯管。4、封孔方法的选择封孔质量影响着抽采瓦斯的浓度、孔口负压、甚至整个抽采系统的效果。一般采用水泥注浆泵封孔、聚氨脂封孔两种方法，严禁采用黄泥封孔。封孔长度：封孔段在煤层，封孔长度大于8m，封孔段在岩层，封孔长度大于5m，富盛煤矿封
8、孔方法主要主要采用聚氨脂封孔，聚氨脂是一种新型的化学封孔材料，由异氢酸酯、聚醚和几种添加剂反应生成硬质泡沫体。该法孔内抽采管的结构如图3-4-1所示。抽采管选用直径25mm的焊接钢管，长度59m，在管前端固定铁挡盘，套上木塞和橡胶垫圈， 距前端橡胶垫圈0.8m处，再套上橡胶垫圈和木塞，并用铁线缠紧固定，还要在0.8m间距内的抽采管上固定一块毛巾布(长0.8m，宽0.67m)。操作程序为先称量出封一个钻孔的甲、乙组分药液，分别装入两个容器，再将药液同时倒入混合桶，立即用棒快速搅拌均匀，当药液由黄褐色稍变为乳白色时，停止搅拌，将药液均匀倒在毛巾布上，边倒药液边向抽采管上卷缠毛巾布，并把卷缠好药液的
9、抽采管迅速插入钻孔，大约5min后药液开始发泡膨胀，20min停止发泡，逐渐硬化固结。为了避免抽采管内因碰撞晃动而影响封孔质量，降低抽采效果，孔口尚需用水泥砂浆将抽采管固定牢固或用木楔塞紧，固定长度0.51.0m。图3-4-1 聚氨脂封孔法抽采管结构及密封钻孔示意图5、抽放管路及铺设线路110901工作面回风上山瓦斯抽放主管管径为280mm，干管管径为150mm，均采用PVC管铺设到掘进工作面迎头，钻场内的抽放管径为50mm。抽放管路详见附图。110901回风上山掘进工作面：地面泵房专用回风井（DN280）1805回风大巷（DN280）一采区轨道上山（DN150）1770运输石门（DN150）
10、110901回风上山掘进（DN150）；在110901回风上山开口处安装控制闸阀、人工检测凸台、除渣放水器。6、钻孔与管路的连接钻孔与抽采瓦斯管连接时，设置孔板流量计、气压计、观测嘴、阀门及放水器。封孔装置与抽采管路之间用52mm高压胶管将抽采钻孔导管与钻场汇流管相联结，并用8号圆丝将两端扎紧，做到密闭不漏气，高压胶管不能拐120以下的急弯；汇流管与钻场瓦斯管连接，再与巷道中的瓦斯抽采支管连接。钻孔与管路联结示意见图3-4-5。图3-4-5 瓦斯抽采钻孔连接示意图（四）配套设备1、抽采钻机钻孔施工设备选用ZDY750型钻机2、检测仪器、仪表瓦斯抽采管网计量与监控系统包括三部分：井下瓦斯抽采准确
11、计量与监控网络系统、传输网络系统、地面监控服务器系统。在110901回风巷外侧安设V型锥流量计、管道型红外甲烷传感器、瓦斯抽采多参数监测传感器对掘进工作面抽采管道的抽采参数进行监测。在地面泵站抽采管道安装V型锥流量计、管道型红外甲烷传感器准确测量低流速，小流量，高负压和高湿杂质管道流量及瓦斯浓度。通过非接触式红外测温传感器和开停传感器监测抽采泵工作状态。通过低浓度甲烷传感器、一氧化碳传感器、温度传感器监测抽采泵站机房环境状况，并实现报警、断电。此外，配备孔板流量计、WGC便携式抽采管路参数测定仪，对部分抽采钻孔及各抽采钻孔进行日常监测。该系统能挂接到矿井安全监控系统，实现矿井瓦斯抽采管网的准确
12、计量与在线监控，包括瓦斯抽采钻场、抽采支管道和主管道瓦斯浓度、流量、温度、压力等参数的连续监测、巷道环境瓦斯监测及抽采泵站瓦斯监控，配套各类在线、便携仪表或传感器，实现井下及抽采泵站瓦斯的有效监控。（四）附属装置1、阀门选择及设置阀门选用D341X-10型双偏心软密封蝶阀，D341X-10型双偏心软密封蝶阀具有良好的密封性、防腐性。泵站进、排气设置总阀门，每台抽采泵设置进、排气阀门，井下管路分岔处设置阀门。2、流量计选择及设置矿井瓦斯抽采计量相对其他流体计量有一定特殊性，具有管道环境差、计量气体成分复杂、浓度变化大、含水量大、流场不稳定等不利因素。根据其特殊性选用V锥流量计。泵站总进气管设置V
13、锥流量计，井下主管、分管、干管、支管、钻场均设置V锥流量计。3、放水器选择及设置进气管选用CF-型全自动负压放水器，排气管选用CZ-型全自动正压放水器。钻场、管路拐弯、低洼处设置放水器，管路每隔200m300m设置一个放水器，最大不超过500m。4、排渣器选择及设置在泵站抽采主管上设置FZQ型排渣器。5、防爆、防回火装置选择及设置泵站进气主管上设置FBQ水封式防爆器、排气管设置FHQ防回火装置。八、抽放钻孔施工工艺及安全措施1、打钻设备采用ZY-750D型钻机，钻孔深度150m，开孔直径85mm，终孔直径大于65mm，钻孔角度范围0-360，给进方式为油压自动。2、钻孔施工1）认真学习探钻作业
14、操作规程，掌握钻机使用说明书，认真学习掘进作业规程及防突安全措施。2）钻孔施工人员注意掌握煤层及顶底板岩层变化情况，及时向技术部门反馈信息。3）作业人员必须熟悉煤与瓦斯突出预兆，熟悉井下避灾路线，懂得安全避灾常识，坚持不安全不作业。4）开工前认真学习瓦斯抽放设计有关内容，按设计参数放线布置钻孔，严格按照要求的钻孔方位、倾角、开孔位置、孔径进行施工，每班及时填写每一个完工的钻孔的参数记录。5）抽采技术部门负责钻孔施工质量验收，每孔必验，对钻孔方位、倾角、长度及见煤、喷孔、钻孔瓦斯浓度必须准确记录，并将钻孔参数及时填图。6）在掘进工作面放炮时，必须撤出人员至安全地点，并将钻机电源断电，对钻机进行安
15、全防护。7）钻孔施工前，必须做好准备工作；钻机运输必须严格按运输有关规定执行；施工过程中移动钻机时，必须先切断电源，严禁带电搬移；拆、卸安装钻机大型部件时，身体站立的位置必须避免失手的伤害。8）进入现场施工前必须由瓦斯检查员严格检查巷道及钻场内瓦斯浓度，只有瓦斯浓度低于1%时，方可作业。9）进入现场施工前，班组长必须对作业地点的安全进行一次全面检查，对作业地点的顶板、煤壁、支架进行检查，严格执行敲帮问顶制度，发现松动煤矸及时清除，确认无危险后，方准其他人员进入作业地点。10）施工前必须将钻机安设牢靠，压柱、撑柱牢靠齐全。11）作业人员必须携带便携式瓦斯检测报警仪2台，每人佩戴自救器。施工过程中，在作业地点的进风侧和回风侧分别悬挂好便携式瓦斯报警仪，
