02工作面抽放设计说明书检查.docx
- 文档编号:24629762
- 上传时间:2023-05-29
- 格式:DOCX
- 页数:23
- 大小:111.25KB
02工作面抽放设计说明书检查.docx
《02工作面抽放设计说明书检查.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《02工作面抽放设计说明书检查.docx(23页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
02工作面抽放设计说明书检查
龙泉煤矿
4202工作面瓦斯抽采设计
-------说明书-------
编制部门:
通风区
编制日期:
2014年3月
龙泉煤矿评审意见表
名称
4202工作面瓦斯抽采设计
施工队组
编制人
编制时间
内审时间
会审地点
会审时间
会审单位
会审主持人
总工程师
评审意见:
通风矿长
生产技术部
机电部
通风区
安监处
调度室
地测部
通风区内审意见表
措施名称
4202工作面瓦斯抽采设计
施工单位名称
负责人
编制人
编制时间
参加内审人员:
存在主要问题及处理意见:
内审时间
区长签字
目录
第一章工作面概况
第一节工作面位置及井上下关系··················1
第二节工作面顶、底板情况······················1
第三节水文地质································2
第四节、工作面参数情况·························3
第五节、工作面瓦斯赋存情况·····················3
第二章工作面瓦斯抽采设计
第一节、瓦斯抽采的必要性·······················5
第二节、瓦斯抽采的可行性分析···················6
第三节、瓦斯抽采方案的确定·····················6
1、抽采方案的确定依据·····························6
2、抽采方法的选择依据·····························6
3、抽采钻孔的布置方式·····························6
4、钻孔封孔工艺···································10
5、抽采效果预测·································11
第4节、抽采管路选型布置······················13
第三章抽采工程概况
第一节、工程安排······························16
第二节、劳动组织······························16
第三节、施工工艺流程··························17
第四章运输方式及管理
第一节、材料、设备的运输路线················18
第二节、运输管理措施··························18
第五章通风瓦斯管理
第一节瓦斯传感器布置························18
第二节通风管理措施··························18
第六章机电管理
第一节设备配备表····························19
第二节供排水规定及系统······················19
第三节、机电管理措施··························19
第七章安全技术措施······················20
第八章避灾路线及说明····················20
第九章工程质量标准要求·················21
附录;4202工作面设计说明书附图················22
第一章工作面概况
第一节工作面位置及井上下关系
工作面位置及井上下关系表
水平名称
一水平
采区名称
二采区
地面标高(m)
1199.1-1309.9
工作面标高(m)
610.32-753.73
地面相对位置
东侧为柳家山村,南侧为梁儿上村,西侧为矿区工业广场,北侧为
上龙泉村
井下位置
及四邻采
掘情况
北侧、东侧为为铁路、村庄保护煤柱,三条顺槽正在施工;西侧为二采区四条大巷;;南侧为4201工作面
回采对地面设施影响
从井上下对照图上看,所有村庄、铁路均距4201回采工作面较远,
回采对村庄、铁路及设施无影响
走向长(m)
1390
倾向长(m)
255
面积(m2)
601613.34
第二节工作面顶、底板情况
煤层
顶底
板情
况
顶板名称
岩石名称
厚度(m)
岩性特征
老顶
粉砂岩
1.0
K4粉砂岩,灰白色,中厚层状,成分以石英、长石为主,泥质胶结。
水平层理,坚硬。
直接顶
砂质泥岩
1.63
灰黑色,质脆,块状结构,夹粉砂质条带互层,具滑面。
裂隙不发育,未充填,半坚硬。
伪顶
无
直接底
无
老底
粉砂岩
2.87
浅灰黑色,中厚层状,以石英、长石为主,含云母碎片,泥质胶结,坚硬。
第三节水文地质
一、水文地质情况:
4202工作面巷道布置较长,直接顶为砂质泥岩,具有隔水性。
老顶为K4砂岩,属承压裂隙含水层,其富水程度与构造关系密切,断层、陷落柱、节理发育地段富水性相对较好,裂隙含水层在天然条件下联系较差。
顺槽掘进中均表现不同程度、不同地段淋水,淋水点以锚索(杆)孔、顶板裂隙为主,集中出水点较少。
4#煤层底板向下20-36m有两层弱含水层(K3砂岩含水层、L3灰岩含水层),局部富水性较好。
遇构造可能导通两层含水层使工作面涌水量加大,但经过瞬变电磁物探无异常区水,水文地质条件相对简单。
4202工作面目前涌水量合计196.6m3/h,水源来源有顶板淋水、打钻施工水、瓦斯抽放孔水、断层裂隙水(4202胶带顺槽52.57m3/h、4202进风顺槽10.66m3/h、4202辅运顺槽40.03m3/h)。
4#煤层属带压开采安全区,必须严格执行“预测预报,有疑必探,先探后掘,先治后采”制度,采用物探与钻探相结合的方式对有隐患、有预兆的地方进行提前探测,最终化探进行验证,确保安全后方可生产。
4#煤层底板隔水层岩柱(厚约136m)具有良好的隔水性能,正常情况下不会受到奥灰水突水的威胁,但在遇有断层、陷落柱和封闭不良钻孔集中导水通道情况下,奥灰水具有沿构造部位上升的可能性,存在奥灰突水的危险,是矿井透水的重要隐患,需要根据《4202工作面带压开采防治水安全技术措施》提前制定安全技术措施。
采取主要防治措施是工作面机头位置、低洼处配备两台75KW的水泵,两趟6寸排水管路,形成独立的双排水系统。
加强排水及涌水量的观测,特别是在揭露地质构造区段,加强观测频次,如有异常及时补充水文地质预报及提供具体防治水措施。
二、涌水量情况:
回采期间破坏顶板裂隙,预计正常涌水量246m3/h,最大涌水量396m3/h。
第四节工作面参数情况
序号
项目
单位
数量
1
工作面倾斜长(中—中)
m
255
2
工作面走向长度
m
1390
3
采高/放顶高度
m
3.65/2.82
4
煤的容重
t/m3
1.47
5
循环进度
m
0.865
6
循环产量
t
1630.27
7
日循环个数
个
8
日产量
t
9
月产量
万吨
煤层情况表
煤
层
情
况
煤层
总厚
(m)
5.8—7.28
煤层结构
(m)
煤层倾角
(°)
6-15
平均6.47
1.0(0.2)1.05(0.4)4.15
平均10.5°
可采指数
1
变异系数(%)
40
稳定程度
稳定
4#煤层物理性质:
4#煤层为气煤,呈黑色,半亮煤型、夹镜煤条带,参差状断口,内生裂隙发育,夹矸为含炭泥岩。
显微煤特征煤层镜质组分偏低,丝质组分偏高,稳定组分多,灰分高,比重大,硫分低,为陆相浅复水河流泥炭沼泽相沉积的产物。
第五节、工作面瓦斯赋存情况
龙泉煤矿为新建矿井,依据瓦斯基础参数数据引用煤科集团沈阳研究院于2009年编制的《太原煤气化龙泉能源发展有限公司龙泉煤矿矿井瓦斯涌出量预测》及2012年编制的《太原煤气化龙泉能源发展有限公司龙泉煤矿4号煤层瓦斯基础参数测定》,4号煤层瓦斯基础参数见表。
龙泉煤矿4号煤层瓦斯基础参数汇总表
真密度
(t/m3)
视密度
(t/m3)
瓦斯压力
(MPa)
吸附常数
工业分析
a(ml/t)
b(MPa-1)
Mad
(%)
Aad
(%)
Vdaf
(%)
1.61
1.47
0.25
19.709
0.65
1.09
6.16
34.52
透气性系数(m2/Mpa2·d)
衰减系数
(d-1)
最大原煤瓦斯含量(m3/t)
残存量
(m3/t)
百米钻孔初始瓦斯涌出量
(m3/min·100m)
0.6922
0.0069
6.64
2.00
0.179
第二章工作面瓦斯抽采设计
第一节、瓦斯抽采的必要性
1、工作面瓦斯来源情况分析及涌出量预测
参考《龙泉煤矿瓦斯抽采初步设计》中采用《矿井瓦斯涌出量预测方法》(AQ1018-2006)规定的分源预测法对矿井5.0Mt/a产量时瓦斯涌出量进行预测,回采工作面最大绝对瓦斯涌出量为55.37m3/min,掘进工作面最大绝对瓦斯涌出量为18.18m3/min。
2、工作面通风系统
4202工作面采用“两进两回”型通风系统,即4202胶带顺槽、4202进风顺槽进风,4202辅运顺槽、4201进风回风。
经计算工作面总需配风量为4350m3/min。
(通风系统图见附图)
3、工作面风排瓦斯量
根据预测4202工作面绝对瓦斯涌出量为51m3/min,对照AQ1026—2006《煤矿瓦斯抽采基本指标》表1得,4202工作面瓦斯抽采率不得小于50%,故风排瓦斯量为25.5m3/min。
4、工作面采用瓦斯抽采的必要性
根据预测4202工作面瓦斯涌出量,对照《煤矿瓦斯抽采基本指标》及《煤矿安全规程》要求,4202工作面必须实施瓦斯抽采。
4202工作面煤层瓦斯原始含量为6.64m3/t,按照《煤矿瓦斯抽采基本指标》的要求,工作面回采前煤层可解析瓦斯可量必须降至4m3/t以下,4202工作面需抽采瓦斯量为970万m3。
第二节、瓦斯抽采的可行性分析
根据煤科总院沈阳研究院对龙泉矿井4号煤层进的瓦斯基础参数测定结果:
α1=0.0092d-1,α2=0.0106d-1,α3=0.0069d-1,λ1=0.6922m2/MPa2·d,λ2=0.8330m2/MPa2·d,λ3=1.2863m2/MPa2·d。
从以上参数的测定结果来看,龙泉煤矿4号煤层属于可以抽放煤层。
根据4201工作面瓦斯参数调研情况,综合分析认为龙泉煤矿4202工作面预抽本煤层瓦斯可行。
第三节、瓦斯抽采方案的确定
1、抽采方案的确定依据
根据《龙泉煤矿瓦斯抽采初步设计》确定4202工作面瓦斯抽采方案。
2、抽采方法的选择依据
根据4201工作面瓦斯抽放效果确定采用本煤层预抽及回风顺槽高位钻孔采空区瓦斯抽采来解决工作面回采期间的瓦斯问题。
采用边掘边抽掩护钻孔解决巷道掘进过程中的瓦斯问题。
3、抽采钻孔的布置方式
(1)边掘边抽钻孔的布置参数(钻孔布置图见附图一)
在4202胶带顺槽、4202进风顺槽巷道掘进的同时在巷道两侧及横川内布置超前钻孔,具体方案如下:
4202胶带顺槽南邦钻场:
4202胶带顺槽南帮,每掘进100米施工一个3米*3米的钻场,作为探水钻孔及瓦斯抽采钻孔的施工场地。
抽采钻孔每个钻场内布置4个钻孔,孔径75mm、设计孔深150米:
倾角根据煤层地板等高线确定,设计上下两排三花布置、上排两个钻孔倾角大于下排钻孔倾角1°,以达到钻孔层位控制:
钻孔间距设计为0.5米,考虑到钻场内锚杆盘影响开孔位置,间距可根据实际情况做±200mm的调整。
钻孔方位角分别为95°、97°,距巷道南帮10至25米范围。
共设计17个钻场,共68个钻孔,总进尺10200米。
4202进风北帮钻场
4202进风顺槽北帮,每掘进100米施工一个3米*3米的钻场,作为探水钻孔及瓦斯抽采钻孔的施工场地。
抽采钻孔每个钻场内布置4个钻孔,孔径75mm、设计孔深150米:
倾角根据煤层地板等高线确定,设计上下两排三花布置、上排两个钻孔倾角大于下排钻孔倾角1°,以达到钻孔层位控制:
钻孔间距设计为0.5米,考虑到钻场内锚杆盘影响开孔位置,间距可根据实际情况做±200mm的调整。
钻孔方位角分别为85°、83°,距巷道北帮10至25米范围。
共设计17个钻场,共68个钻孔,总进尺10200米。
4202进风顺槽与4202胶带顺槽横川
每个横川内布置7个钻孔;单排布置;距底板1.5米高度开孔;孔间距3米;孔径75mm;孔深150米(根据横川间距进行调整)方位角90度,倾角根据诶长地板等高线确定。
按照每200米距离布置一个横川计算,共设计8个横川,共施工56个钻孔,总进尺8400米。
4202工作面边掘边抽钻孔共设计192个钻孔、总进尺28800米。
(2)本煤层钻孔的布置参数(钻孔布置图见附图二)
在4202胶带顺槽、4202辅运顺槽布置垂直于工作面走向的本煤层钻孔,具体布置方案如下:
4202辅运顺槽钻孔施工;
辅运顺槽350m至2455m处,钻孔参数为:
孔深140m、350至1000m段孔距6m、1000m至3455m孔间距3m施工倾角4°至10°具体根据现场煤层情况而定°、方位角0°、开孔孔径94mm、终孔孔径75mm开孔段20米,钻孔开孔位置为辅运顺槽350米,距巷道底板1.5米处。
以间距6m依次向里施工至1000米处再以间距3m一直施工至2355米处,共设计593个钻孔,合计进尺83020m。
4202胶带巷钻孔施工:
孔深140m、孔距3m、°施工倾角-4°至-10°根据现场煤层情况而定、方位角180°钻孔开孔位置为胶带顺槽520米,距巷道底板1.5米处。
520m至1000m以间距6m依次向里施工1000m至2355米以间距3m依次施工、共565个钻孔,合计进尺79100米。
(3)工作面切眼探顶、底钻孔布置;(钻孔布置图见附图三)
1、钻孔布置方式:
钻孔分上下两排布置,上排钻孔为探顶孔,下排钻孔为探底孔。
2、探顶钻孔;施工段为;切眼50米至200米范围。
孔深80米,孔径75mm.方位角270°,倾角1.5°、开孔高度1.7米、孔间距12米。
共设计14个钻孔,合计进尺1120m。
3、探底钻孔;施工段为;切眼50米至200米范围。
孔深80米,孔径75mm.方位角270°,倾角-2.5°、开孔高度1.4米、孔间距12米。
共设计14个钻孔,合计进尺1120m。
4、管路连接:
由4202胶带顺槽DN300抽采管路末端连接一趟DN200抽采管,随着钻孔施工敷设。
在工作面安装支架时拆除。
5、工程安排:
抽采钻孔施工应稍滞后于切眼涮大工程,尽可能延长钻孔抽采时间。
(4)高位钻孔布置(钻孔布置图见附图五)
见:
附图
附钻孔参数表:
共设计112个钻孔,进尺14560米。
4、钻孔封孔工艺
(1)注浆封孔:
1)、放封孔管---用适宜长度的φ16注浆管和PEφ8充气管连接好三根固定式快速气囊封孔器和矿用气动注浆泵,注浆管一端连在注浆泵上的出浆口上,另一端加注浆连接快速接头连在固定式快速气囊封孔器上,之后将固定式快速气囊封孔器送入施工完毕的钻孔。
固定式快速气囊封孔器上两个气囊之间需要注浆,长度为8米。
2)、加封孔袋---在近注浆泵侧气囊外端放两袋膨博封孔袋,固定在封孔管上,在另一气囊里侧放两袋膨博封孔袋,固定在封孔管上(即在两气囊注浆端的另外两侧)。
3)、搅拌封孔材料---使用水和专用封孔材料两种,水灰比例为1:
1.875,即每40kg(搅拌桶内四个刻度即可)水搅拌75kg(15kg的水泥5袋)封孔材料可使封孔材料的膨胀率、密实度达到最佳。
便捷式气动搅拌桶从底部开始在桶壁上标有刻度标准,往桶内加水到从底部开始的第一个标志为10kg,依次往上到下一个标志处水量递加10kg。
根据封孔要求添加水和灰,注浆段8米的要求为每米需填注10kg搅拌好的封孔材料,即封一个钻孔需80kg搅拌好的封孔材料。
打开压风管三通上的阀门,给注浆泵送上风,通过注浆泵和搅拌桶之间的充气管给搅拌桶提供能量来搅拌封孔材料,搅拌时间为10分钟,灰液均匀即可,搅拌好后关掉送给的搅拌桶的充气阀门。
4)充气---在搅拌封孔材料的同时使用气囊充气枪给固定式快速气囊封孔器上两个气囊充气,待气囊充气枪上压力表显示为0.4mpa时,即达到要求,两个气囊将钻孔内的瓦斯临时堵住,且注入的浆液不会从两个气囊间流出,气枪停止充气,关掉气枪阀门。
5)、下管时在封孔管上加回浆管。
6)、冲洗---由于注浆过程遗留在注浆系统的浆液会堵塞注浆系统,故在注浆完毕后迅速往搅拌桶内注入清水,同时从固定式快速气囊封孔器末端断开注浆管,重复注浆的程序清洗注浆系统,至出浆口流出清水为止,注浆结束。
5、抽采效果预测
(1)抽采量计算
4202工作面开采煤层瓦斯储量计算
A~工作面开采煤层的瓦斯地质储量,t,A=l×m×s×γ;
l~工作面长度,255m;
m~开采层厚度,6.47m;
s~工作面推进长度,1388m;
γ~煤的视密度,1.47t/m3;
A=3366287t
根据4201工作瓦斯抽采效果评价,预判4202工作面瓦斯预抽效果。
4201工作面瓦斯抽采效果残存瓦斯量2.00m³/t、可解析瓦斯量2.58m³/t。
吨煤预抽瓦斯量2.06m³/t。
4202工作面总预抽瓦斯量计算
Q抽=吨煤预抽瓦斯量×A=693.45万m³。
(2)本煤层预抽钻孔抽采量预测;
按照预抽期300天计算,则4201工作面本煤层预抽瓦斯量为16.05m³/min。
(3)本煤层瓦斯预抽效果分析
采煤工作面回采前煤的可解吸量
回采工作面回采前的可解吸量等于煤的原始瓦斯含量减去煤的残存瓦斯含量再减去吨煤预抽的抽采量。
W可=W0-W残-W预………………………………(5-5)
式中:
W可~煤的可解吸瓦斯含量,m3/t;
W残~煤的残存瓦斯含量,m3/t;
W0~煤层瓦斯含量,m3/t;
W预~吨煤预抽瓦斯量,m3/min。
吨煤瓦斯抽采量可由下式计算:
W预=(Q抽)/A………………………………(5-6)
式中:
Q抽~工作面预抽瓦斯总量,m3,Q抽=q抽×t×1440;
q抽~工作面预抽瓦斯量,m3/min,
t~预抽瓦斯时间,取270d;
A~工作面开采煤层的瓦斯地质储量,t,A=l×m×s×γ;
l~工作面长度,255m;
m~开采层厚度,6.47m;
s~工作面推进长度,1388m;
γ~煤的视密度,1.47t/m3;
预抽后4号煤的可解吸瓦斯含量结果,见表
开采前4号煤层的可解吸瓦斯含量结果
开采层
顺层钻孔个数
工作面
预抽瓦斯总量
工作面煤炭储量
吨煤预抽瓦斯量
瓦斯含量
残存
瓦斯量
可解吸
瓦斯量
个
m3
t
m3/t
m3/t
m3/t
m3/t
1168
693.54
3366287
2.06
6.64
2.00
2.58
经预测计算,预抽工作面瓦斯后,4号煤层的可解吸瓦斯含量为2.58m3/t,符合《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》要求。
第四节、抽采管路选型布置
根据《龙泉煤矿瓦斯抽放初步设计》及钻孔布置情况,4202进风顺槽、4202胶带顺槽、4202辅运顺槽各布置一趟抽采管路。
(一)、抽采钻孔管路选型及孔口负压计算
1、抽采管路的选择
瓦斯管路直径选择的恰当与否,对抽放瓦斯系统的建设投资及抽放效果均有很大影响,直径太大,投资太多造成浪费,直径过细不能满足抽放要求且阻力过大影响抽放效果。
故一般采用下式计算,并参考抽放泵的实际能力使之留有备用量,同时尚需考虑运输和安装的方便。
D=0.1457(Q/V)0.5
D~抽放瓦斯管内径,m;
Q~管路内混合瓦斯流量,各类管路的流量应按照其使用年限或服务区域内的最大值确定,并应有1.2~1.8的富余系数,m3/min;
V~瓦斯管中的瓦斯平均流速,一般5~12m/s(取10m/s)。
胶带顺槽、辅运顺槽、进风风顺槽抽放管路按顺序为支管1、支管2和支管3。
4202工作面本煤层预抽瓦斯量为16.05m³/min。
高负压管路瓦斯浓度预计约15%~36%(取20%);低负压管路瓦斯浓度约6%~25%(取15%)。
将相关参数带入以上公式,计算结果如下。
4202辅运/胶带顺槽D=0.1457(40.1/10)0.5=292.3mm
设计选取DN300螺旋缝埋弧焊钢管作为顺槽瓦斯抽放支管路。
瓦斯抽采管道在管径和管道材质方面均符合GB50471-2008标准和AQ1027-2006标准。
2、抽采管路阻力计算及孔口负压计算
(1)管路阻力的计算
(2)孔口负压计算
3、抽采管路系统布置情况
1、抽采系统方面(管路布置图见附图三)
4202辅运顺槽Φ323mm→北一回风大巷DN600mm→回风立井DN600mm→地面泵站
4202胶带顺槽Φ323mm→4202胶带顺槽170米风门→4202进风顺槽Φ377mm→北一回风大巷DN600mm→回风立井DN600mm→地面泵站
4201回风顺槽Φ377mm→北一回风大巷DN600mm→回风立井DN600mm→地面泵站
2、管路布置情况
4202辅运顺槽沿顶板吊挂一趟Φ323mm抽采管路,共需铺2350m,用于抽采辅运顺槽本煤层钻孔;
4202胶带顺槽沿顶板吊挂一趟Φ323mm抽采管路,共需铺设2350m,用于抽采胶带顺槽本煤层钻孔;
4202进风顺槽沿顶板吊挂一趟Φ377mm抽采管路,共需铺设2400m,用于抽采顶板裂隙带钻孔和临近层钻孔;
采空区抽放埋管草采用200PE管
3、管路安装要求:
(1)抽采管路沿顶板吊挂,吊挂方式见断面图。
管路安装要求平、直、稳、严密不漏气,不拐死角。
(2)顺槽支管路孔板流量计安设地点前后5米范围内要求平直,且孔板方向必须正确。
(3)4202胶带顺槽及4202辅运顺槽,抽采管路上每隔30m加三通、蝶阀一个。
(4)抽采管路上每隔500m加设一个蝶阀。
(5)抽采管路上三通的位置根据钻孔布置方式调整安装。
(6)管路安装完毕后,必须进行打压试验。
第三章抽采工程概况
抽采工程概况表
钻孔
管路
钻孔类型
个数
进尺
地点
工程量
边掘边抽钻孔
192个
28800米
4202辅运顺槽
2350米
本煤层预抽钻孔钻
1168个
162120米
4202胶带顺槽
2350米
上向裂隙带钻孔
112个
14560米
4202进风顺槽
2300米
腰巷
62
4960米
切眼
28
2240米
合计
1562个
212626米
合计
7000米
注;千米定向钻机,钻孔共32个,14640米。
第一节、工程安排
根据《龙泉煤矿瓦斯抽采三年衔接计划》,4202工作面抽
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 02 工作面 设计 说明书 检查