潘三矿某工作面瓦斯综合治理设计

潘三矿**工作面瓦斯综合治理设计编制：
科长：
会审单位：
安检科：调度所：
抽排队：安装队：
监控队：通风放炮队：
综采三队：地测科：
掘进一队：机电办：
地测副总：
安全副总
通风副总：
总工程师：
**工作面瓦斯综合治理设计
第一章、采煤工作面概况
第一节回采X围
**工作面为西二采区11-2煤层综采工作面，工作面标高-820米～-840米。

该面走向长1500米，倾向长度为200米。

工作面内煤层角度2～6度，平均为4度。

煤层瓦斯含量为9.91 m3/t。

工作面预计收作线为东四回风煤上山70米。

第二节邻近采掘情况
该工作面位于东至西二采区下山，西至十四勘探线。

北至-820米等高线，南至-820米等高线以南400米。

第三节工作面参数
工作面走向长度为1500米，倾向长度为200米。

预计可采储量为77.6万吨。

煤层厚度平均为1.94米，工作面平均采厚为1.94米。

工作面煤层角度为4度。

第四节生产安排
目前工作面正在进行掘进。

工作面预计平均推进度为6米，平均日产1905吨。

工作面预计开始回采时间为2005年7月1日，预计收作日期为2006年6月30日。

第五节岩性描述
工作面内煤层厚度为1.55~2.28米，平均厚度为1.94米。

煤层顶板为0.6~3.95米厚的泥岩，老顶为粉细砂岩，平均厚度为3.85米。

底板为平均厚度为4.19米的砂质泥岩。

工作面内煤层赋存较稳定，但煤层主要以粉末状为主，半暗半亮型煤。

第六节构造特征
根据三维地震及掘进资料分析，该段内发育有断层9个，断点2个，另根
据矿11-2煤层掘进资料统计，11-2煤层小断层（落差小于3米）发育，且易引起煤厚变化，瓦斯涌出异常，对掘进影响较大。

第七节水文地质
工作面总体上水文地质条件简单，煤层老顶砂岩裂隙局部发育并含水，以静储量为主，采掘活动波及含水层时可能会短暂出水，对生产有一定影响。

预计该面最大涌水量12立方米/小时，正常涌水量小于6立方米/小时。

第二章瓦斯涌出量预计
1、分源预测法：
根据工作面的瓦斯涌出条件，该面回采时向采空区涌出瓦斯的主要煤层有13-1、13-2、14-1、14-2、11-1、11-3等煤层，因该面回采时，对应的13-1煤层通过穿层钻孔进行抽采，其抽采率按70%计算，因此其剩余瓦斯含量为4.8m3/t。

采用分源预测法进行预测，涌出系数选取XX煤科分院在我矿进行瓦斯涌出预测技术研究项目的经验数据。

瓦斯涌出量预测情况见下表。

因此，工作面正常回采时，其相对瓦斯涌出量最大为18.14m3/t，当工作面日产量达到1905吨时，其最大绝对瓦斯涌出量为24m3/min。

2、类比法预测
该面邻近的工作面均未回采，暂无法采用类比法预测工作面瓦斯涌出量。

第三章瓦斯治理设计
第一节本煤层邻近工作面瓦斯治理情况
本煤层邻近的工作面均未回采。

第二节工作面瓦斯治理设计
一、通风设计
1、工作面采用“U”型通风方式，运输顺槽进风，轨道顺槽回风的一进一回通风系统。

2、工作面回采时需风量计算
（1）、按人数计算:
Q=4N=4×80=320 m3/min
N—工作面同时工作的人数,取80人
（2）、工作面温度计算
Q=60vs=60×2.0×12.4=1488m3/min
V—对应于工作面温度应具备的风速,取2.0 m/s。

S—综采面平均断面,m2
（3）、瓦斯涌出量计算
根据工作面分源预测法结果,工作面日产1905吨时，则绝对瓦斯涌出量为24m3/min。

Q=qk/c=100×9.6×1.5/0.8=1800m3/min
q--工作面平均瓦斯绝对涌出量为24m3/min，其中抽采14.4m3/min，风排9.6m3/min。

k--瓦斯涌出不均衡系数，综采面取1.5
c--工作面回风流允许的最大瓦斯浓度，取0.8%
（4）、按风速进行验算：
Q取上述三者的最大值，则回采时配风量为1800m3/min,则：
V面=Q/60s=1800/(60×12.4)=2.42m/s
0.25m/s<V面<4m/s
则回采时配风量为1800m3/min，符合《煤矿安全规程》的规定。

3、回采时的通风系统
（1）、进风路线:
西二轨道、胶带机大巷→西二运煤下山→**运输顺槽→工作面。

（2）、乏风：
工作面→**轨道顺槽→西二11-2运输煤下山→西二通行上山→西二总回风巷。

重要通风设施为**轨运顺联巷的风门。

二、抽采设计
工作面的瓦斯涌出来源主要为13-1煤层受11-2煤层采动影响后的卸压瓦斯，大部分卸压瓦斯经1482（3）底板抽排巷的穿层钻孔进入抽采系统，仍有部分卸压瓦斯通过裂隙进入**工作面后方的采空区。

因此根据工作面的布置条件及瓦斯涌出来源，采用顶板走向钻孔、边孔、地面钻孔、尾巷抽采和排放相结合的瓦斯综合治理措施。

1、地面钻孔
第一个钻孔距离开切眼500米，第二个钻孔距离开切眼850米。

钻孔必须施工至6煤底板，钻孔孔径不小于250mm。

钻孔位置为**轨道顺槽偏向工作面50米。

地面钻孔详细设计待集团公司确定后进行设计。

2、尾巷抽采和排放相结合措施
工作面回采初期，由于顶板未冒落，顶板走向钻孔不能发挥作用，地面钻孔相距远,也不能发挥作用，采空区内的部分11-2煤释放瓦斯可能造成工作面上隅角瓦斯超限和积聚。

因此采用尾巷抽采和排放相结合的措施治理工作面初采期间的瓦斯问题。

在工作面初次放顶后，也可作为工作面瓦斯治理的主要措施，解决上隅角瓦斯积聚问题。

尾巷从1482（3）底板抽排巷距离**开切眼对应位置处拨门施工。

向下施工至**开切眼，断面为6平方米。

当工作面回采前，在尾巷上口施工一道封闭墙。

封闭墙上预设置两路10″的抽采管路，管路出口均安设在封闭墙里口5米内，两路抽采管路均与1482（3）底板抽排巷内的抽采管路合茬。

**轨道顺槽回采后，采用连锁木垛保护巷道，形成风流流动通道。

使采空区瓦斯流向尾巷。

2、上隅角埋管抽采
为了防止上隅角瓦斯积聚和超限事故，采取上隅角埋管抽采措施。

即在工作面轨道顺槽设置一路8"的管路专门抽采工作面上隅角，瓦斯管路距离上隅角距离不超过10米，设置两个6"个气XX，至少连接两个6"的钢丝软管接至工作面上隅角顶部，上隅角采用抗静电阻燃编织带装煤充填实。

软管伸入上隅角充填带最大深度不超过2米，最小不小于0.5米。

三、工作面抽采系统及抽采装备选择
1、抽采干管直径计算
该工作面需抽采瓦斯量为14.4m3/min，其中工作面钻场顶板走向钻孔、边孔
瓦斯抽采量为10.4m3/min，上隅角埋管抽采量为1 m3/min，尾巷抽采量为3 m3/min。

⑴工作面钻场顶板走向钻孔、边孔瓦斯抽采浓度按35﹪计算。

根据抽采量永久抽采管径为
D1 =0.1457×(Q/V)0.5
式中：V—为管路内平均流速，取V=15m/s
Q为管路内混合气体流量，
则D1=0.205m
通过管路直径计算，工作面永久抽采管路应选择一趟￠8″抽采干管。

⑵上隅角埋管抽采浓度按5﹪计算。

根据抽采量上隅角埋管抽采管径为
D2=0.1457×(Q/V)0.5
式中：V—为管路内平均流速，取V=15m/s
Q为管路内混合气体流量，
则D2=0.188(m)
通过管路直径计算，工作面永久抽采管路应选择一趟￠8″抽采干管。

⑶尾巷埋管抽采浓度按7﹪计算。

根据抽采量尾巷埋管抽采管径为
D3=0.1457×(Q/V)0.5
式中：V—为管路内平均流速，取V=15m/s
Q为管路内混合气体流量，
则D3=0.246(m)
通过管路直径计算，尾巷埋管抽采管路应选择一趟￠10″抽采干管。

2、抽采系统
工作面采用永久抽采系统和移动抽采系统联合抽采的措施。

（1）、地面永久抽采系统
1482（3）底板抽采巷→西翼胶带机大巷→永久抽采系统干管。

（2）、移动抽采系统
在西二岩石回风下山下口设置两台2BE1303型抽采泵，分别抽采**上隅角埋管及从1482（3）底抽巷抽采**尾巷埋管。

四、1482（3）底板抽排巷抽采系统
（1）、干管管路直径的计算
1482(3)工作面内13-1煤层的瓦斯含量为16m3/t，13-2煤层瓦斯含量为16m3/t。

工作面内13-1和13-2煤层的瓦斯总储量为2686万m3。

13-1和13-2煤层的瓦斯预抽率按70%计算，则底板抽排巷需要抽采量为1880万m3。

**工作面的月推进度按150米计算，钻孔最大抽采距离为250米。

则同时抽采的钻孔为88每个钻孔的连续抽采时间为50个月。

则计算确定单个孔需要的抽采纯量为0.31 m3/min，同时抽采的钻孔的总抽出瓦斯量为24.8m3/min，瓦斯浓度按55%计算，抽采管路的流量45.09m3/min。

管路平均流速取10m/s，则抽采管路直径计算如下
D=0.1457×（45.09/15）0.5，计算得D=0.253（m）,因此选用一路￠10″抽采管。

（2）、抽采系统
采用永久抽采系统进行抽采。

在1482（3）底板抽排巷的永久和**尾巷的移动抽采管路上设置三通和闸阀，对抽采系统进行切换。

3、管路连接方式：干管之间用法兰盘连接，中间加垫片，拐弯处设弯头，严禁拐死弯。

最低处设放水器，每过一龙门必须加放水器。

抽采管路离地高度不低于300mm，应与电缆分开两侧布置，吊挂应整齐牢固，管路接头要严密不漏气。

1482（3）底板抽排巷及外围共安装￠10″抽采管路3400米，14102（1）轨道顺槽共安装￠8″抽采管路3000米
4、抽采参数监测：钻孔及管路流量、负压，由安装在管路上的孔板流量计和安装在管路上的压力表读出，压差由U型压差计测出，出口混合气体由100%光学瓦斯机从孔板流量计出口测定。

同时在移动抽采泵的进气端抽采管路上安装管道高浓度瓦斯传感器，永久抽采系统管路上安装抽采四项参数测定仪。

瓦斯抽采量必须换算成标准状况下体积。

第四章防火设计
第一节工作面自然发火隐患分析
我矿11-2煤层经XX煤科分院自然发火倾向性鉴定，煤层自然发火等级为II级，即为自燃煤层。

由于工作面一次采全高，采空区内遗煤少。

因此工作面的自然发火隐患较小。

工作面回采期间，必须将灌浆管路接至工作面轨道顺槽切眼口，根据工作面的自然发火隐患情况进行随采随灌。

第二节防灭火措施
一、常规措施
1、随采随灌措施
根据我矿采煤工作面防治自然发火的经验，本工作面的防灭火措施主要为采空区埋管随采随灌措施。

正常时期采用埋管措施进行灌浆。

当自然发火隐患较严重及收作拆除期间必须采取顶板走向钻孔灌浆措施。

工作面轨道顺槽铺设一路2″的灌浆管路，回采过程中进行随采随管。

并在巷道口设置闸阀。

2、减漏措施
该工作面回采过程中采用如下减少采空区漏风措施
（1）、工作面通风量保证在1800 m3/min，最高不超过2000 m3/min。

（2）、工作面上、下隅角必须及时退锚索、锚杆，使顶板及时跨落。

并用抗静电编织带装矸石进行充填。

（3）、工作面上、下端头煤壁必须超前抹角，长度不小于2米，上、下出口通风断面不小于6 m2。

（4）、保证工作面采高不小于设计高度，支架之间减少错茬。

（5）、上、下采空区封闭墙进行维修，堵漏风。

第三节防灭火预测预报
一、温度、一氧化碳气体检测手段和频度
正常生产时期，由每班的专职瓦斯检查工检查工作面、上隅角的温度和一氧化碳浓度不少于3次。

一氧化碳气体浓度采用多种气体检定器和一氧化碳比色检定管测定。

当工作面上隅角一氧化碳浓度超过100ppm时，每周至少采集气样送集团公司通风实验室进行检查，通风管理人员和瓦斯检查工进入工作面检查时，普查工作面出现的隐患点时，采用便携式一氧化碳测定仪测定。

二、管理制度
1、当工作面出现自然发火隐患时，通风放炮队每天将工作面的一氧化碳浓度情况报总工程师、通风副总和通风防突科。

2、通风放炮队技术组必须设专人分管防火技术管理工作，建立采掘工作面防灭火台帐，认真分析工作面自然发火隐患情况。

发现异常情况及时向区、矿有关领导汇报。

3、建立采煤工作面灌浆管理制度，每天至少灌浆一个小班。

认真记录采煤工作面的灌浆量，定期检查灌浆浓度，保证灌浆效果。

4、加强工作面收作期间的防灭火管理，制定专门的防火措施，保证防灭火管理安全。

5、加强工作面的管理，坚持跟13-1煤层顶板进行回采，及时清理工作面浮煤，减少采空区遗煤。

6、工作面必须保证推进速度在每月60米以上，否则，必须采取专门的防火措施。

7、正常进行埋管灌浆措施不能有效控制自然发火隐患，工作面上隅角一氧化碳浓度持续上升，必须采用顶板走向钻孔灌浆措施。

第五章监控设计
工作面为高瓦斯工作面，在工作面轨道顺槽设置三个甲烷传感器，另外安设一个风速和一氧化碳传感器。

具体安设要求如下。

工作面甲烷传感器T1：安设位置距工作面上出口不大于10米。

回风巷甲烷传感器T2：安设位置位于轨道顺槽距东四13-1东煤层回风上山10-15米X围内。

工作面上隅角甲烷传感器T3：安设位置为上隅角充填带回风侧。

工作面轨道顺槽必须安设风速及一氧化碳传感器，安设位置位于轨道顺槽距东四13-1东煤层回风上山15米X围内。

２、甲烷传感器的报警点、断电点、复电点及断电X围：
（1）甲烷传感器报警浓度：T1≥0.8％CH4，T2≥0.8％CH4，T3≥1.0％CH4（2）、甲烷传感器断电浓度：T1≥0.8％CH4，T2≥0.8％CH4，T3≥1.5％CH4（3）甲烷传感器复电浓度：T1<0.8％CH4，T2<0.8％CH4，T3<1.0％CH4（4）断电X围：
T1－工作面及其进、回风巷内全部非本质安全型电气设备。

T2－工作面及其回风巷中全部非本质安全型电气设备。

T3－工作面及其进、回风巷内全部非本质安全型电气设备。