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綜采工作面瓦斯治理方案(編輯修改稿)

2025-05-30 08:36 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 理本煤層抽放(重點(diǎn)解決區(qū)域防突)1)預(yù)抽煤層防突機(jī)理預(yù)抽煤層瓦斯措施防突機(jī)理為通過(guò)預(yù)抽煤體中的瓦斯,降低了突出煤層瓦斯壓力和瓦斯含量,煤體瓦斯?jié)撃艿玫结尫?;由于煤體瓦斯排放,煤體發(fā)生收縮變形,煤體應(yīng)力緊張得到緩解而卸壓,部分地釋放煤體的彈性潛能;此外,由于瓦斯排放,煤體強(qiáng)度提高,增大了煤體抵抗突出的阻力。以上三方面共同作用,達(dá)到消除突出危險(xiǎn)的目的。2)預(yù)抽煤層瓦斯防突的有效性指標(biāo)(參考煤礦瓦斯抽采達(dá)標(biāo)暫行規(guī)定)(1)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定:預(yù)抽煤層瓦斯后,突出煤層殘存瓦斯含量應(yīng)小于該煤層始突深度的原始煤層瓦斯含量;煤層瓦斯預(yù)抽率必須大于30%。(2)《煤礦瓦斯抽采基本指標(biāo)》(AQ1026-2006)規(guī)定:瓦斯抽采應(yīng)達(dá)到的指標(biāo)為:突出煤層工作面采掘作業(yè)前必須將控制范圍內(nèi)煤層的瓦斯含量降到煤層始突深度的瓦斯含量以下或?qū)⑼咚箟毫档矫簩邮纪簧疃鹊拿簩油咚箟毫σ韵隆H魶](méi)能考察出煤層始突深度的煤層瓦斯含量或壓力,則必須將煤層瓦斯含量降到6m179。/t以下,(表壓)以下。3)鉆孔布置與參數(shù)在1151運(yùn)輸巷和1151回風(fēng)巷沿煤層傾斜方向施工φ75mm的抽放鉆孔,孔間距為3m,孔深分別為100m和80m,本層抽放鉆孔布置見(jiàn)1151綜采工作面順層抽放鉆孔設(shè)計(jì)圖和鉆孔參數(shù)表7。表7 1151采煤工作面鉆孔參數(shù)表施工地點(diǎn)鉆孔類(lèi)型煤層傾角(176。)鉆孔傾角(176。)鉆孔偏角(176。)距底板高度(m)鉆孔深度(m)1151運(yùn)輸巷煤孔2020走向平行煤層中部1001151回風(fēng)巷202080注: 1)鉆孔傾角,仰角為“+”,俯角為“-”;2)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,可調(diào)整鉆孔數(shù)及鉆孔參數(shù);3)必須按規(guī)定的開(kāi)口位置和角度施工,防止漏抽、漏排現(xiàn)象。4)預(yù)抽煤層瓦斯效果計(jì)算《煤礦瓦斯抽放規(guī)范》(AQ1027-2006),《煤礦瓦斯抽采基本指標(biāo)》(AQ1026-2006)規(guī)定開(kāi)采有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)煤層瓦斯抽采應(yīng)達(dá)到的指標(biāo)為:突出煤層工作面采掘作業(yè)前必須將控制范圍內(nèi)煤層的瓦斯含量降到煤層始突深度的瓦斯含量以下或?qū)⑼咚箟毫档矫簩邮纪簧疃鹊拿簩油咚箟毫σ韵?。若沒(méi)能考察出煤層始突深度的煤層瓦斯含量或壓力,則必須將煤層瓦斯含量降到6m179。/t以下,(表壓)以下。(1)煤層瓦斯含量煤層瓦斯含量是指單位質(zhì)量或單位體積的煤在自然狀態(tài)下所含游離和吸附瓦斯的總和。采用間接法測(cè)定,即在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定煤層瓦斯壓力基礎(chǔ)上,取煤樣在實(shí)驗(yàn)室作吸附實(shí)驗(yàn),應(yīng)用朗格繆爾公式(1)進(jìn)行計(jì)算含量。 (1)式中:x——瓦斯含量,m179。/t;a、b——吸附常數(shù);p ——瓦斯壓力,MPa;Mad——水份,%;Ad——灰份,%;F——孔隙率,%;ARD——視密度,t/m3。根據(jù)貴州省煤田地質(zhì)局實(shí)驗(yàn)室2017年5月22日提供的《水城縣化樂(lè)鄉(xiāng)朝陽(yáng)煤礦M5煤層檢測(cè)報(bào)告》,朝陽(yáng)煤礦M5煤層瓦斯基本參數(shù)測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表8。表8 煤層的瓦斯吸附常數(shù)及工業(yè)分析等參數(shù)測(cè)定結(jié)果煤層采樣地點(diǎn)工業(yè)分析(%)真密度視密度孔隙率瓦斯吸附常數(shù)放散初速度△P堅(jiān)固性系數(shù)fMadAdVdafTRDARDF(%)abmmHgM51151運(yùn)輸巷40米處12注:吸附實(shí)驗(yàn)溫度ts=20℃(2) M5煤層可解吸瓦斯量的確定按(2)式計(jì)算M5煤層的可解吸瓦斯量: (2)式中 ──煤的可解吸瓦斯量,m179。/t; ──煤在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下的殘存瓦斯含量,按(3)式計(jì)算: (3) c=()/(1+)x()/100x1/(1+)+(m179。/t) Wj==(m179。/t)(3)1151采面預(yù)抽瓦斯的確定1151采面走向長(zhǎng)540m,傾向長(zhǎng)176m,開(kāi)采面積:95040m2(留有20m保護(hù)煤柱除外)煤層厚度:, ,179。/t,計(jì)算1151采面M5煤層瓦斯儲(chǔ)量()=,M5煤層的可解吸瓦斯量()=。按《煤礦安全規(guī)程》(2016版)規(guī)定,煤層瓦斯預(yù)抽率必須大于30%。則1151采面應(yīng)抽放M5煤層瓦斯瓦斯(30%)=。按《煤礦瓦斯抽采基本指標(biāo)》(AQ1026-2006)規(guī)定瓦斯抽采應(yīng)達(dá)到的指標(biāo)為:必須將煤層瓦斯含量降到6m179。/t以下,則1151采面應(yīng)抽放M5煤層瓦斯瓦斯[()]=。,煤炭可采儲(chǔ)量23萬(wàn)t。因此。高位鉆孔抽放(重點(diǎn)解決上隅角和回風(fēng)巷瓦斯超限)1)設(shè)計(jì)采用高位鉆孔抽放上隅角裂隙帶卸壓瓦斯,此方法利用大直徑鉆機(jī),在回采工作面回風(fēng)巷內(nèi),以抽放冒落破壞帶中的上部泄壓和未開(kāi)采的煤層和下部泄壓層涌向采空區(qū)的瓦斯;即采煤工作面生產(chǎn)前,在工作面回風(fēng)巷每隔30m距離布置一組,每組布置5個(gè)鉆孔,孔徑75mm,每組間距30m,鉆孔終孔間距10m,終孔點(diǎn)位于工作面上方20m,覆蓋范圍為工作面上隅角以下50m裂隙帶,鉆孔孔深約為4065m。回風(fēng)巷頂板鉆孔詳見(jiàn)附圖鉆孔參數(shù)詳見(jiàn)表10。(由于鄰近層層間距較大、煤層較薄、瓦斯涌出量較小(179。/t),所以不影響M5煤層,所以運(yùn)輸巷不施工高位鉆孔抽放)圖4:1151回風(fēng)巷高位鉆孔示意圖2)根據(jù)回采過(guò)程中的實(shí)際情況,如需要補(bǔ)打高位抽放孔時(shí),在另行編制補(bǔ)打高位鉆孔方案。表10 1151回風(fēng)巷頂板抽放鉆孔參數(shù)見(jiàn)表鉆孔設(shè)計(jì)參數(shù)表一孔號(hào)垂高(m)與巷道中線夾角(176。)水平長(zhǎng)度(m)傾角(176。)設(shè)計(jì)長(zhǎng)度(m)12012 2 26 3 37 4 46553 1)鉆孔偏角以巷道中線為參考,左偏角為“-”,右偏作為“+”;2)鉆孔傾角,仰角為“+”,俯角為“-”; 3)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,可調(diào)整鉆孔數(shù)及鉆孔參數(shù);4)必須按規(guī)定的開(kāi)口位置和角度施工。采空區(qū)瓦斯抽放(重點(diǎn)解決上隅角和回風(fēng)巷瓦斯超限)采空區(qū)巷道尾抽、上隅角埋管抽放。1)采空區(qū)埋管抽放沿1151回風(fēng)巷內(nèi)預(yù)埋一趟DN315復(fù)合管,至工作面距切眼處10m處的采空區(qū),抽放采空區(qū)瓦斯,抽放口采用10mm10mm的鋼筋網(wǎng)包扎好和用木垛架設(shè)成井字口保護(hù)好管路口,抽放口用堵板穿孔扣好防止矸石進(jìn)入見(jiàn)圖6。 圖6 上隅角埋管瓦斯抽放示意圖2)上隅角抽放將1151回風(fēng)巷敷設(shè)的復(fù)合管每30m加一個(gè)三通閥門(mén),采用邁步抽放上隅角瓦斯,抽放口采用10mm10mm的鋼筋網(wǎng)包扎好和打木垛保護(hù),見(jiàn)附圖7。 圖7 上隅角邁步瓦斯抽放示意圖四、綜采工作面風(fēng)量計(jì)算1151工作面供風(fēng)量根據(jù)井下人員需求、稀釋瓦斯、風(fēng)速等要求,%,工作面風(fēng)量采用以下兩種方法計(jì)算,并選取其中的最大值。1151工作面的實(shí)際需要風(fēng)量,應(yīng)按稀釋和沖淡抽放以后的工作面瓦斯涌出量要求,根據(jù)風(fēng)速以及人數(shù)分別進(jìn)行計(jì)算后,采取其中最大值。經(jīng)分析認(rèn)為,本礦井地溫不高,綜采工作面人數(shù)最少,一般不超過(guò)30人,因此,影響工作面風(fēng)量確定的主要因素是瓦斯涌出量和風(fēng)速。按風(fēng)速計(jì)算:根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定,采煤工作面、因此該工作面取允許風(fēng)速最大值4 m/s進(jìn)行計(jì)算,巷道斷面為10㎡,即最大配風(fēng)量為:41060=2400m179。/min。按瓦斯涌出量計(jì)算:工作面及鄰近層抽放瓦斯總量為:本煤層瓦斯抽放+鄰近層及圍巖瓦斯抽放+采空區(qū)瓦斯抽放。按《煤礦瓦斯抽采基本指標(biāo)》(AQ1026-2006),瓦斯涌出量主要來(lái)自于鄰近層及圍巖的采煤工作面瓦斯抽采率滿(mǎn)足表11規(guī)定,瓦斯涌出主要來(lái)自于開(kāi)采層的采煤工作面前方20m以上范圍內(nèi)煤的可解吸瓦斯量滿(mǎn)足表12規(guī)定。表11 采煤工作面瓦斯抽采率應(yīng)達(dá)到的指標(biāo)工作面絕對(duì)瓦斯涌出量Q(m179。/min)工作面抽采率(%)備注5<Q≤10≥2010<Q≤20≥3020<Q≤40≥4040<Q≤70≥5070<Q≤100≥60100<Q≥70表1 2 采煤工作面回采前煤的可解吸瓦斯量應(yīng)達(dá)到的指標(biāo)工作面日產(chǎn)量(t)可解吸瓦斯量(m179。/t)備注≤1000t≤81001~2500t≤72501~4000t≤64001~6000t≤6001~8000t≤58001~10000t≤10000t≤4因此,抽采應(yīng)達(dá)到的指標(biāo)為:本煤層預(yù)抽后可解吸瓦斯量應(yīng)達(dá)到瓦斯含量降到6m179。/t以下,按照日產(chǎn)量2000t計(jì)算,則1151采面本煤層抽采率達(dá)40%以上取50%,則本煤層應(yīng)抽絕對(duì)瓦斯量(2000t179。/t50%/1440min)=179。/min;1151采面鄰近層及采空區(qū)(含圍巖)抽采率按照50%計(jì)算應(yīng)抽放瓦斯為(2000t(179。/t+ m179。/t +179。/t)50%/1440min)=179。/min。故此,1151采面抽放瓦斯總量為: +=179。/min通過(guò)抽放計(jì)算可知需風(fēng)排的瓦斯量為:(絕對(duì)瓦斯涌出量)=179。/min。按瓦斯涌出量計(jì)算:Q = q / CCH4k式中:Q — 工作面需配風(fēng)量,m179。/min;q — 經(jīng)抽放后需風(fēng)排瓦斯量,m179。/min;CCH4 — 工作面瓦斯最高允許濃度,% ;K — 采煤工作面瓦斯涌出不均衡備用風(fēng)量系數(shù),該數(shù)值應(yīng)經(jīng)過(guò)觀察實(shí)測(cè)后取得;~。即:Q=100247。=(m179。/min)按工作面人員數(shù)量計(jì)算Q采=4N=120 m179。/min式中: N — 采煤工作面同時(shí)工作的最多人數(shù),30人;按工作面風(fēng)溫計(jì)算Q采 = VcScKi式中: Vc — 采煤工作面適宜的風(fēng)速,按23~26℃~;Sc — 采煤工作面平均有效斷面,;Ki— 采煤工作面長(zhǎng)度系數(shù),工作面長(zhǎng)度150~200m時(shí),; Q采 = VcScKi=*60**=1119m179。/min經(jīng)計(jì)算,綜采工作面風(fēng)量為1119m179。/min。按風(fēng)速驗(yàn)算 m2,綜采工作面風(fēng)V=Q/S=。根據(jù)上述計(jì)算,, <<4m/s(符合《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定)。因此1151工作面配風(fēng)選擇1200m179。/min。五、瓦斯抽放管路敷設(shè)抽放管路選型瓦斯抽放管管徑按下式計(jì)算: 式中 D瓦斯抽放管內(nèi)徑,m; Q抽放管內(nèi)混合瓦斯流量,m179。/min; V抽放管內(nèi)瓦斯平均流速,m/s,一般取5~15m/s,經(jīng)濟(jì)流速一般為10~12 m/s。1)本層抽放本煤層預(yù)抽后可解吸瓦斯量應(yīng)達(dá)到瓦斯含量降到6m179。/t以下,按照日產(chǎn)量2000t計(jì)算,則1151采面本煤層應(yīng)抽放M5煤層瓦斯為 [2000()/1440]=179。/min,抽放濃度按30%,179。/min。則本層抽放瓦斯抽放管內(nèi)徑為: ==(m)故1151采面本煤層預(yù)抽選擇直徑為DN219mm的礦用復(fù)合管。2)鄰近層抽放與采空區(qū)抽放根據(jù)前述分析,1151采面鄰近層及圍巖抽采率按照50%計(jì)算應(yīng)抽放瓦斯為[(+)50%]=179。/min; 1151采面采空區(qū)瓦斯抽采率按照20%計(jì)算,應(yīng)抽放瓦斯為(20%)=179。/min,179。/min,設(shè)計(jì)抽放濃度15%,179。/min。則鄰近層抽放與采空區(qū)抽放瓦斯抽放管內(nèi)徑為: ==(m)故1151采面回風(fēng)巷鄰近層抽放與采空區(qū)抽放瓦斯抽放管內(nèi)徑為一趟Φ259mm的
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