【文章內(nèi)容簡介】 91671591681111916911691610122191611128916第5章 回采工作面專項防突設計及瓦斯治理技術(shù)措施 回采工作面專項防突設計回采工作面防突設計選擇根據(jù)《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》突出煤層在進行采掘前須執(zhí)行區(qū)域防突措施，根據(jù)《防突規(guī)定》第四十五條，并結(jié)合**工作面的實際情況，在**工作面回采區(qū)域選用順層鉆孔或穿層鉆孔進行預抽煤層瓦斯。即在**中間順槽內(nèi)選用順層鉆孔預抽回采區(qū)域煤層瓦斯區(qū)域防突措施，控制**工作面中間區(qū)域（沿走向50~194m）；在**軌道及膠帶底抽巷內(nèi)選用穿層鉆孔預抽回采區(qū)域煤層瓦斯區(qū)域防突措施，控制**工作面兩側(cè)區(qū)域（沿走向0~56m，185~248m）。由于抽采鉆孔的有效抽采半徑為3m，故鉆孔終孔間距按6m布置。 回采工作面區(qū)域防突措施（1）順層鉆孔預抽回采區(qū)域煤層瓦斯因**工作面軌道順槽0~204m段無底抽巷，**中間順槽底抽巷巷道失修嚴重，均無法施工穿層鉆孔。因此，在**軌道順槽西幫0~204m，**中間順槽東、西兩幫自工作面停采線南20m位置開始至距切眼南15m位置，向工作面回采區(qū)域施工順層鉆孔，～。為提高瓦斯抽采效果，在煤層變厚區(qū)域?qū)︺@孔進行加密布置，根據(jù)地質(zhì)資料，切眼南230～385m、543～639m區(qū)域煤層變厚，故對這兩區(qū)域內(nèi)鉆孔進行加密，鉆孔間距1m，其他區(qū)域鉆孔按間距2m布置，中間順槽東幫順層鉆孔深度不低于75m，中間順槽西幫及軌道順槽順層鉆孔深度不低于65m，鉆孔控制工作面走向50~194m。（2）穿層鉆孔預抽回采區(qū)域煤層瓦斯（沿工作面走向沿走向0~56m，185~248m）在**軌道順槽（204～715m）的底抽巷和**膠帶底抽巷內(nèi)施工回采區(qū)域穿層鉆孔，鉆孔控制工作面回采區(qū)域沿走向方向0~56m，185~248m。在軌道、膠帶底抽巷內(nèi)每6m布置一組8個孔徑為94mm的穿層鉆孔，鉆孔呈“網(wǎng)格式”布置，鉆孔的終孔間距6m。 **工作面預抽回采區(qū)域防突鉆孔布置圖見圖61，鉆孔參數(shù)見附表7 區(qū)域防突措施效果檢驗預抽工作面回采區(qū)域的抽采鉆孔達到6個月的預抽期后，利用煤層殘余瓦斯含量值和殘余瓦斯壓力進行區(qū)域防突措施的效果檢驗，根據(jù)《防突規(guī)定》第五十五條，沿工作面推進方向每間隔50m布置2個測點，測定殘余瓦斯含量，每100m范圍內(nèi)選取2個測點測定殘余瓦斯壓力，并在煤層變厚區(qū)域、地質(zhì)構(gòu)造帶附近加密檢測點布置。當殘余瓦斯含量＜6m179。/t和殘余瓦斯壓力＜，且檢測孔施工期間無噴孔、夾鉆、頂鉆等突出預兆時，判定區(qū)域措施有效，并編制工作面抽采達標評判報告；若任一個檢測孔施工期間出現(xiàn)噴孔、夾鉆、頂鉆等突出預兆或效果檢驗指標超標時，則此檢測點周圍半徑100m內(nèi)的預抽區(qū)域均判定為無效，采用延長抽采時間或補打區(qū)域防突鉆孔后重新進行效果檢驗，直至判定區(qū)域措施有效。 區(qū)域驗證**工作面回采期間執(zhí)行連續(xù)驗證，即在回采期間每6m進行一次區(qū)域驗證。（1）區(qū)域驗證鉆孔布置工作面回采期間采用鉆屑指標法進行區(qū)域驗證（臨界值見表51），區(qū)域驗證鉆孔垂直于工作面煤壁布置，沿工作面走向每隔10m布置一個10m深的驗證鉆孔，鉆孔控制前方10m，孔徑42mm，鉆孔布置見圖62。驗證鉆孔應布置在煤層軟分層中。當區(qū)域驗證鉆孔施工過程中任何一次指標超標或打鉆出現(xiàn)噴孔、頂鉆、卡鉆，響煤炮等明顯突出預兆，則認定措施無效，必須立即停止作業(yè)，補充施工區(qū)域防突措施并重新進行抽采達標評判。（2）區(qū)域驗證操作方法①在工作面切眼內(nèi)垂直于工作面煤壁布置，沿工作面走向每隔10m布置一個直徑為Φ42mm，深10m的預測鉆孔。②預測孔應盡可能布置在煤層的軟分層中。③鉆孔每鉆進1m測定該1m段的全部鉆屑量S，每鉆進2m至少測定一次鉆屑瓦斯解析指標△h2。圖62 **工作面回采期間區(qū)域驗證鉆孔布置示意圖 回采工作面瓦斯治理技術(shù)措施為加強**工作面回采期間的瓦斯治理工作，在工作面回采期間采取“順層鉆孔+瓦斯治理強化措施孔+上隅角采空區(qū)插管抽采+低位高抽鉆孔抽采”等綜合措施強化瓦斯治理工作，確保工作面安全生產(chǎn)。 順層鉆孔瓦斯治理強化措施在**軌道順槽、膠帶順槽內(nèi)，向回采工作面施工一排順層鉆孔，鉆孔由停采線外20m開始施工，孔深不低于65m，鉆孔直徑為Φ94mm，孔間距為2m。 回采工作面瓦斯治理強化措施孔在切眼內(nèi)，距軌道、膠帶順槽各10m位置開始，布置2排直徑為Φ75mm、孔深16m的抽采鉆孔，鉆孔呈“三花眼”布置。工作面淺孔抽采鉆孔垂直切眼，傾角均與煤層傾角一致。鉆孔施工過程中，可根據(jù)現(xiàn)場條件對鉆孔參數(shù)進行調(diào)整，鉆孔布置示意圖見圖63。圖63 **工作面回采期間瓦斯治理強化措施孔布置示意圖 采空區(qū)插管抽采在工作面上隅角采用采空區(qū)插管的抽采方式，采空區(qū)上隅角用煤袋填實。抽采主管路吊掛在巷道右?guī)晚敯澹捎忙?00mm抽采管進行抽采。見圖64。 低位高抽鉆孔抽采在工作面回采期間，在軌道順槽西幫和中間順槽東幫每60m各布置1個鉆場，在鉆場內(nèi)布置9個高位鉆孔，控制軌道順槽西幫35m，控制煤層頂板以上25～40m，對采空區(qū)瓦斯進行抽采，見圖65。表61：**工作面低位高抽鉆孔參數(shù)表孔號距頂板距正頭方位角（176。）偏角（176。）傾角（176。）預計鉆孔長度（m）131710 133 23216 133 33252 132 431314 102 53198 100 63252 100 70m30423 72 80m31314 69 90m3234 68 圖64 **工作面采空區(qū)上隅角瓦斯（插管）抽采設計示意圖圖65 **工作面采空區(qū)低位高抽鉆孔抽采設計示意圖第6章 抽采設計 瓦斯抽采系統(tǒng)**工作面利用地面永久抽采系統(tǒng)和井下西翼抽采系統(tǒng)進行分源抽采。地面安裝3臺瓦斯抽采泵，2臺型號為2BEC67，額定流量350m3/min的抽采泵作為工作泵，1臺型號為2BEK7202BG3，額定流量500m3/min抽采泵作為備用泵，采用φ500mm的抽采管路由風井→西翼回風大巷→與回風大巷相連的專用回風巷，再由三通連接φ300mm的抽采管路延伸至**工作面，抽采**工作面永久封孔鉆孔內(nèi)瓦斯。井下西翼抽采泵站安裝2臺2BEC42型120m3/min水環(huán)式真空泵和一臺2BEC50型200 m3/min水環(huán)式真空泵，抽采管路由西翼回風大巷→與回風大巷相連的專用回風巷，再由三通連接φ300mm的抽采管路延伸至抽采地點，抽采**工作面臨時封孔鉆孔及防噴裝置內(nèi)瓦斯。 抽采管路選擇及鋪設 抽采管路選擇根據(jù)AQ10272006《煤礦瓦斯抽采規(guī)范》可知，選擇瓦斯抽采孔管直徑確定，可按下式計算：式中：R—瓦斯管內(nèi)徑，m；Q—管路內(nèi)的混合瓦斯流量，（m179。/min）；V—經(jīng)濟流速（m/s），可取5~15m/s。取5m/s**工作面共設計順層鉆孔1550個，設計孔深201990m，179。/minhm，可計算出需要的抽采瓦斯管徑為150mm。**工作面共設計穿層鉆孔1976個，設計孔深97136m，其中巖孔64757m，煤孔32379m，179。/minhm，可以計算出需要的抽采瓦斯管徑為180mm。根據(jù)某某公司瓦斯抽采管理相關規(guī)定，采掘工作面瓦斯抽采主管路直徑不小于300mm。因此，**工作面順槽瓦斯抽采主管路用300mm管徑較適宜。 抽采管路的鋪設**工作面順槽掘進期間鋪設兩趟抽采主管路，一趟直徑300mm用于抽采工作面順槽永久封孔鉆孔內(nèi)瓦斯；一趟直徑150mm用于抽采工作面順槽臨時封孔鉆孔及防噴裝置內(nèi)瓦斯；工作面回采期間在軌道順槽另鋪設一趟直徑300mm用于抽采工作面回采期間上隅角瓦斯。**工作面底板巷鋪設兩趟直徑300mm抽采主管路，一趟用于抽采工作面底板巷永久封孔鉆孔內(nèi)瓦斯；一趟用于抽采工作面底板巷臨時封孔鉆孔及打鉆期間防噴裝置內(nèi)瓦斯。采掘工作面的抽采管路應保證“四個標高”的原則，即：上趟主抽采管路一條線，并高于抽采孔水平；上排抽采孔一條線；下排抽采孔一條線并高于輔助抽采管；輔助抽采管一條線并高于自動放水器和排渣裝置。見圖71 **工作面抽采系統(tǒng)示意圖 抽采管路附屬裝置及設施安裝要求（1）孔板流量計安裝說明在**工作面φ300mm抽采主管路上（各巷道開口段）需安裝孔板流量計，如圖71。圖72 孔板流量計原理結(jié)構(gòu)示意圖①在抽采瓦斯管路中安裝孔板時，孔板的孔口必須與管道同心，氣端面與管道軸線垂直，偏心度1—2%；②安裝孔板的管道內(nèi)壁，在孔板前后距離2D的范圍內(nèi)，不應有凸凹不平，焊縫和墊片等；③孔板流量計的上游（前端），管道直線長度≥20D，下游（后端）長度≥10D；④要經(jīng)常清理孔板前后的積水和污物，孔板銹蝕要更換；⑤抽采瓦斯量有較大變化時，應根據(jù)流量大小更管相應的孔板。（2）自動放水器和排渣裝置安裝瓦斯抽采管路應根據(jù)管路內(nèi)水量情況每間隔500m必須安裝自動放水器和排渣裝置，且巷道的低洼處也必須安裝自動放水器和排渣裝置。每條巷道的自動放水器及管路排渣器必須安排專人進行維護，保證自動放水器的正常使用。三、鉆孔的封孔和連接 順層鉆孔封孔（1）封孔工藝：順層預抽回采區(qū)域鉆孔封孔采用聚氨酯囊袋式專用封孔器封孔工藝。該工藝是先將囊袋式專用封孔器送入鉆孔內(nèi)16m24m處，然后利用壓風將注膠罐內(nèi)混合均勻的A、B膠液通過注漿管注入到專用封孔器中，依靠聚氨酯發(fā)生化學反應而膨脹，將鉆孔密封堵住，然后連接抽采管至抽放管網(wǎng)上進行抽采。（2）封孔方法：由里到外依次下入長度為16m的1寸鋼花管、長度4m的1寸鋼管及長度為8m的囊袋式專用封孔器，外端接長度為18m的1寸鋼實管（3）封口注漿：管路安設完成后，將A、B膠液各取4kg倒入注膠罐中，然后利用壓風將注膠罐內(nèi)混合均勻的A、B膠液通過注漿管注入到專用封孔器中，孔口用黃泥或聚氨酯進行封堵。（4）連管抽放：注漿封孔后及時連接至主管路上進行瓦斯抽放，1寸鋼管外露長度為150mm，注漿管外漏長度不大于100mm。見圖73穿層鉆孔封孔（1）封孔工藝：井下底板巖巷穿層鉆孔采用“兩堵一注”式封孔工藝。該封孔工藝采用FJQW型專用封孔器，依靠注漿泵壓力把水泥漿液壓入注漿管及兩端囊袋中，囊袋迅速膨脹，先將兩端進行封閉；，注漿管中間爆破閥爆破，再將鉆孔兩個囊袋中間的部分充滿，進而實現(xiàn)多層密封，進行瓦斯抽放。（2）封孔方法：由外向里依次為一根長度2m的1寸鋼實管，續(xù)接長度6m的“兩堵一注”式專用封孔器，續(xù)接長度2m的鋼花管。封孔深度為10m，封孔段長度為6m。（3）注漿封孔：管路安設完成后，利用注漿泵壓力由注漿管向?qū)Ｓ梅饪灼鲀?nèi)注入水泥漿液，；由于鉆孔孔徑不同，注入的水泥漿液不同，根據(jù)水泥漿液的水灰比為1:。（4）連管抽放：注漿封孔后及時連接至主管路上進行瓦斯抽放，1寸鋼管外露長度為150mm，注漿管外漏長度不大于100mm。見圖74鉆孔連接方式瓦斯抽采主管路采用4m一根，管徑為300mm的聚乙烯管，初步設計在巷道幫部或頂部位置進行安裝，每根主管需用鋼絲繩吊緊，整個巷道瓦斯抽采主管的吊掛高度要統(tǒng)一，盡量成一條直線。單孔瓦斯抽采分管采用直徑為1寸封孔管進行封孔，進行連抽時統(tǒng)一向外預留100mm的抽采分管，然后加裝閥門，每個單孔抽采分管統(tǒng)一向外伸出300mm，連接后向下接瓦斯抽采支管。四個抽采孔分為一組，每組的四個孔口各個分管安裝高度一致并需在一直線上，略微向放水器安裝方向傾斜12176。的角度，便于排水；臨近自動放水器側(cè)的孔口分管向放水器方向統(tǒng)一伸出500mm，然后接自動放水器排水。瓦斯抽采支管孔徑不小于150mm，在下排瓦斯抽采分管下方200mm的位置進行安裝，主要作用為排除積水。支管經(jīng)過放水器放水后連接到瓦斯抽采主管，有利于瓦斯排放；每組需加設測量匯總口，加在放水器后面，便于瓦斯抽采參數(shù)的準確測定。四、抽采效果分析鉆孔工程量計算（1）**工作面鉆孔工程量①順層鉆孔量**中間順槽西幫自西側(cè)停采線南20m位置開始至距切眼南15m區(qū)域布置≮65m深的順層鉆孔，共布置鉆孔560個，工程量36400m；東幫在東側(cè)停采線南20至切眼南15m區(qū)域布置≮75m深的順層鉆孔，共布置鉆孔470個，工程量35250m。**軌道順槽在東側(cè)停采線南20m～東側(cè)停采線北184m區(qū)域布置≮65m深的順層鉆孔，共布置鉆孔102個，工程量6630m。在**軌道順槽內(nèi)共布置瓦斯治理鉆孔350個，工程量22750m；**膠帶順槽內(nèi)共布置位置治理鉆孔438個，工程量28470m。**工作面順層鉆孔共計劃布置1920個，順層鉆孔總量為129500m。②回采區(qū)域穿層預抽鉆孔量在**軌道底板巷、膠帶底抽巷每6m布置一組8個預抽工作面回采區(qū)域煤層瓦斯穿層鉆孔，根據(jù)實際情況，在軌道底抽巷共布置鉆孔82排656個，工程量39360m，在膠帶底抽巷內(nèi)布置鉆孔146排1168個，工程量58400m。**工作面回采區(qū)域穿層預抽鉆孔計劃布置共1816個鉆孔，鉆孔總量為97760m。③**工作面鉆孔總量共計上面所有鉆孔，**工作面鉆孔總量為227260m。瓦斯抽采量計算根據(jù)某某煤礦瓦斯抽采實際推算，179。/min?萬m，179。/min?萬m。（1）抽采能力根據(jù)臨近工作面實際抽采情況，179。/min?萬m，179。/min?萬m。（2）工作面投產(chǎn)前預抽率179。/t，儲量為1532000t，則該工作面瓦斯儲量為：247。＝179。①順層鉆孔預抽瓦斯量順層鉆孔總量129500m，預抽期≮6個月，179。/min?萬m。順層鉆孔預抽瓦斯量：129500247。100009302460=