采矿通风毕业设计6.doc

摘要本文通过对 谢桥17228综采工作面瓦斯来源分析,找出了影响工作面瓦斯异常涌出的原因,采取了调整采区及相关系统通风压力、回风巷抽排局部通风机排放、利用移动抽放泵站上角埋管抽放和回风巷高位钻孔抽放等综合治理措施,取得了良好效果。 关键词：:瓦斯;抽排局部通风机;移动式瓦斯抽放泵 目录摘要2致 谢24参考文献251.概况1.1井田概况1.1.1地理位置淮南矿业（集团）谢桥煤矿位于安徽省颍上县东北部，距颍上县城约20公里。1.1.2交通本矿井主要有颍(上)利（辛）和潘（集）谢（桥）两条公路通过，区外南侧分别有淮（南）阜（阳）铁路和颍（上）凤（台）公路经过，邻近的颍河、西淝河可以通航，并可转接淮河水运；矿区铁路专用线与大京九线相连，附近还有蚌埠、合肥、阜阳三个飞机场，交通条件十分便利。1.2矿井地理位置及井田范围1.2.1矿井地理位置谢桥煤矿位于安徽省颍上县东北部，距颍上县城约20公里。1.2.2井田范围东部以f209断层与张集矿井毗邻，井田东西走向长ll.4km，南北宽4.5km，面积约为50平方公里。矿井采用主井、集中运输大巷，分 石门和上下山开拓方式，共划分为四个采区，即东一、东二、西一、西二，全井团划分两个水平，第一水平6lom，第二水平900m。1.3地形与河流地形：本井田地处淮河中游淮北平原南部，区内地形平坦，地面标高一般在+21米+26米，西北高，东南低。河流：本井田主要河流为西淝河，由西北部进入向东南贯穿全境，经鲁台孜入淮河，历年最高水位+24.82米。两岸有常年积水洼地，积水面积约22km。1.4矿区的气象条件及地震烈度1.4.1气象本井田所在地属季风暖温带半湿润气候，四季分明，冬冷夏热。 全年春，夏多东南及东风，秋季多东南及东北风，冬季多东北及西北风，平均风速为3.18m/s,最大风速20m/s，年平均气温15.1，两极气温分别为+42.1和-22.8；年平均降雨926.3mm，雨季多集中在6、7、8三月；年蒸发量1610.14mm ,最大2008.1mm ;雪季一般在每年11月上旬至次年3月中旬，日最大降雪16cm；土壤的最大冻结深度为30cm.1.4.2地震根据中煤总基字（1990）第47号文和淮南矿物局煤地测字（1993）403号文，按国家地震中国地震烈度区划图（1990）的划分，本区的地震基本烈度为6度。 2.地 质 概 况2.1工作面范围及邻近区域概况 17228工作面北侧为邻阶段17218面正在掘进中，其西侧紧靠北一采区北翼8煤进、回风巷，切眼的东侧隔f216及f211大断层同顾桥煤矿相望，该面北侧是f216-5断层。在该面西侧皮带机巷拨门一段，将受已揭露的一近东西向层滑变薄区的影响(详见所附17228工作面底板等高线图)。井下标高为-470m-600m。地面对应的该工作面位于田岗村东侧稍偏南，工作面中段跨过西淝河，地面地物多为农田，另有渠沟和洼地。地面标高为+17.5+22.6m。22煤层情况8煤层:黑色,以暗煤为主,含有镜煤和亮煤条带,煤岩类型属半暗半亮煤。煤层中常含有12层薄层夹矸,以泥岩为主，厚度在0.5m左右。煤层平均总厚3.65 m, 平均厚度3.29 m。23煤层顶底板情况名 称岩石名称厚度（m）岩 性 特 征老 顶粉砂岩4013灰色灰白色，上部为粉砂岩，下部细中砂岩，变化大。直接顶砂泥岩2010。3灰黑色砂泥岩，厚度变化较大，含砂不均。伪 顶炭质泥岩00.1灰色炭质泥岩，仅局部赋存。直接底砂泥岩3.45.1浅灰色灰色砂泥岩，含砂不均，厚度有变化。24地质构造情况该工作面掘进范围内的煤岩层总体为单斜构造，走向近南北，倾向近东，地层倾角25，平均3。工作面西部煤岩层倾角平缓、东部则稍大些，局部变化大。在该面西侧皮带机巷拨门一段，将受已揭露的一近东西向层滑变薄区的影响根据三维地震资料分析，共有三条对掘进和回采有影响的断层。f216-5nwwssw5565正断层510有影响f216nwsw5565正断层1540有影响fh7122824055正断层06影响大25水文地质情况17228工作面北邻f216-5断层，北邻17228回采工作面，在8煤及9-2煤顶板分别发育有厚层状砂岩层。17228高抽巷自北翼皮带机大巷起710m范围内掘进过程中顶板淋水大，17228回风巷在这一区段也有淋滴水现象，该区段9-2煤顶有厚约9m的砂岩层，因此这一范围为富水区；17228工作面初次来压时最大涌水量53 m3/h，正常涌水量20 m3/h，由于工作面仰采，顶板冒落后的涌水量几乎全部积存于老塘内，随着时间延长，积水量和范围都增加，给本工作面的掘进和回采增加了难度；北侧的f216-5断层，延深距离较远，其断层破碎带可能成为含水构造。三巷掘进时保证有足够的排水能力的设施，并采取边探边掘的措施，确保施工安全。 26影响采掘的其它地质情况261煤尘情况：煤尘具爆炸危险性，vdaf=38.72%。2 62煤的自燃：8煤为自燃发火煤层，自燃发火期为36个月。2 63地温情况：在32左右，属于一级热害区。2 64地压情况：顶板为有周期来压顶板，局部为周期来压强烈顶板。2 7工作面储量情况 工作面可采倾向长度为1648m，走向宽度为240m，工业储量为151.28万吨，可采储量为143.71万吨。3 道布置及支护形式31工作面巷道布置17218工作面的上下巷采用平行的布置方式，回风巷和皮带机巷均自北一采区8煤层北翼皮带机大巷向东按方位n10221沿煤层跟8煤顶板布置，两巷间净煤距为240m。17218皮带机巷在掘进到f216-5断层防水煤柱线时转向南按照方位n19221布置外切眼87m，再按方位n10221方位掘进里段皮带机巷到f216断层防水煤柱线时转向南按照方位n19221布置内切眼153m，内切眼南部与17218回风巷相连。17218工作面高抽巷自北一采区8煤层北翼皮带机大巷n7点拨门，跟8煤顶板按方位n10221施工至n8点后，再按+10上坡施工至9-2煤顶板跟煤层顶板布置。自北一采区-492m北翼轨道大巷向17218工作面的皮带机巷布置一条机巷轨道联巷，担负工作面回采期间的进风和提料任务。工作面巷道工程掘进时通过北一采区8煤层北翼皮带机大巷进行辅助运输，工作面皮带机巷掘进时通过机巷掘进回风巷回风。自17228回风巷联巷n2点沿8煤层顶板向17218高抽巷n8点布置联巷（平巷）担负工32工作面各巷道具体参数17218机巷轨道联巷：在北一采区-492m北翼轨道大巷n10点（x=3629428.230 y=39453132.121 z=489.201）处按65的夹角施工17218机巷轨道联巷，至n11点（x=3629428.665 y=39453220.010 ）后拐弯按2443方位施工37.874m与17218皮带机巷相连。巷道岩巷段采用锚网喷支护，采用直墙半圆拱断面。单轨段巷道净宽中高=3.6m3.3m；双轨段巷道净宽中高=4.8m3.85m；过煤层或断层段采用型棚支护，净宽中高=3.8m3.3m，棚中距为600mm；全煤段采用锚梁网支护，净宽中高=4.8m3.2m。 17218回风巷与高抽巷间联巷：从17228回风巷联巷n2点（x=3629229.737 y=39453150.099 z=472.2）处按方位n2443跟8煤层顶板施工至点n8（x=3629272.261 y=39453169.673），巷道采用锚梁网支护，净宽中高=4.8m3.0m。17218回风巷与17228风桥间联巷：从17228风桥n1点（x=3629234.012 y=39453130.575）施工联巷与17218风巷n4点贯通，巷道采用锚梁网支护，净宽中高=4.2m3.2m。 17218皮带机巷及机巷联巷：17218皮带机方位为10221，分为里段机巷和外段机巷；17218机巷联巷方位为14721，机巷及机巷联巷均沿8煤层跟顶板施工,主要采用锚梁网支护，矩形断面，净宽中高=4.8m3.0m；在直接顶厚度大于1.0m采用锚梁网难以支护和回采段、过断层段，采用29#型棚支护，梁腿搭接长度为500mm，净宽中高=5.0m3.6m，棚中距为600mm。在距离第一、第二部皮带机头500m左右的合适位置处各布置一个电气硐室，长度25m，采用锚梁网支护，矩形断面，净宽中高=6.6m3.0m。自北一采区8煤层北翼皮带机大巷至工作面外切眼长1068m，里机巷长792m，17218机巷联巷长120m全长约1980米4.通风系统4.1回采工作面通风系统及通风方式根据17228工作面巷道布置实际情况,采用皮带机巷进风,回风巷回风，通风方式为后退式“u”型独立通风。风路：新鲜风流主、付井井筒 -492m东翼轨道石门北一采区-492m北翼轨道大巷17228机巷轨道联巷17218工作面皮带机巷17218工作面17218工作面回风巷17228工作面回风巷与风桥联巷北一采区北翼8煤回风大巷（北一采区北翼8煤第二回风大巷） -492m东翼回风石门及上山风井井底车场风井井筒地面。4.瓦斯情况17228工作面北邻f216-5断层，北邻17228回采工作面,工作面走向长度560m,工作面长度110m,煤层倾角13-47度,煤层厚度平均4m。风道和溜子道沿底布置,采用10.4m2金属拱型支护。回采过程中,瓦斯涌出异常,特别是工作面周期来压期间和大气压力突然下降时,最大时工作面面风流瓦斯浓度0.3% ,回风上角瓦斯浓度为 58 %,风道回风瓦斯浓度1.2%,采用综采割煤工艺开采,工作面采用“u”形全风压通风,有效风量为15.1m3/s,正常状况下风道回风瓦斯浓度为0.40.6%。4.1瓦斯来源分析影响安全生产的瓦斯主要来源为采空区瓦斯涌出。 采空区瓦斯分为两部分17218煤层掘进区 和17228本身采空区瓦斯。 17228工作面为综采工作面,采空区遗留浮煤较多,且煤层中瓦斯含量较大,浮煤向2781采空区大量涌出瓦斯。 4.2瓦斯异常涌出的因素分析 4.2.1大气压力变化影响 采空区内的压力与巷道内的通风压力需保持平衡状态。当大气压力突然下降时,井下巷道的通风静压也相应下降,采空区内的压力高于通风静压,采空区内的瓦斯大量涌出;当大气压力突然升高时,巷道内的通风压力高于采空区内的压力,采空区内的瓦斯几乎没有涌出;当大气压力变化平缓时,巷道内的通风压力与采空区内压力相对平衡,瓦斯均匀涌出。从2781工作面瓦斯涌出情况看,瓦斯大量涌出时多发生在大气压力下降较为明显的时期。 4.2.2受地质赋存条件影响 17228工作面的煤层倾角大,1347度,平均30度,瓦斯比空气的比重轻,大量的高浓度瓦斯积聚在工作面上部采空区的空间,风流流向支架采空区后,含大量高浓度瓦斯的污风从上角集中涌出,积聚在上角,造成上隅角超限,正常时在1.82.5%之间;如果出现异常时,瓦斯浓度在10%以上。 4.2.3 受周期来压影响 该工作面顶板岩层瓦斯赋存量大,当工作面周期来压时顶板大面积跨落,岩层瓦斯大量释放,造成瓦斯涌出量增大。4.3瓦斯参数根据张集北区电子版地质报告汇编及8煤瓦斯地质图，该区域为局部瓦斯积聚区，平均瓦斯含量6m3/t，瓦斯相对涌出量为7.3 m3/t。勘探时期对本井田8煤首采区共取10个瓦斯测样钻孔，测试结果如下：标高（m）400500500600600700700800800以下含最小最大量平均（孔数）2.217.014.23（3）2.078.865.33（6）2.547.434.09（2）3.836.295.06（2）7.38（1）5 瓦斯涌出量预测由于张集北区17228综采面为倾斜长壁开采，故我们在瓦斯涌出量预测上将该面划分为五个块段以便在瓦斯涌出量预测上更为准确.q=q本+q邻 （1）q本=k1k2k3k4k5(m/m)(x0xc) （2）q邻=k6ni=1i（mi/m）(x0ixcik7ix0i)（3）式中： q回采工作面相对瓦斯涌出量（m3/t）q本本煤层相对瓦斯涌出量（m3/t）q邻邻近层相对瓦斯涌出量（m3/t）k1围岩瓦斯涌出系数，取1.2k2工作面线煤瓦斯涌出系数，取1.1k3掘进工作面预排瓦斯影响系数，取0.94k4不同通风方式的瓦斯涌出系数，取1.0k5本煤层抽采瓦斯影响系数，取1.3k6邻近煤层抽采瓦斯综合影响系数，取1.2m、m本煤层的煤层厚度、回采高度（m）x0、 xc本煤层的原始、残存瓦斯含量（m3/t）i第i上邻近煤层或第i下邻近煤层的瓦斯排放率（%）据煤炭工业部出版矿井瓦斯综合治理技术第37页图222，不同层间距离邻近层瓦斯排放率曲线查得：mi第i邻近煤层的煤层厚度（m）x0i、xci第i邻近煤层的原始、残存瓦斯含量（m3/t）xci =（1i）（1k7i）x0i k7i为第i上或下邻近层的瓦斯预排率6.预测结果6.1本煤层瓦斯涌出量预测其基本参数代入式（2）计算，结果见下表：张集北区17218面本煤层瓦斯涌出量预测表工作面区域标高（m）瓦斯含量（m3/t）相对瓦斯涌出量（m3/t）-480-5055.235.94-505-5305.886.69-530-5556.347.62-555-5807.117.92-580-6008.068.66.2邻近煤层瓦斯涌出预测结果由地质资料可看出,在8煤层回采时,上邻近煤层有11-2煤、9煤、下邻近煤层有7-2煤、7-1煤、6煤的瓦斯向工作面涌出，其基本参数代入式（3）得下表。煤层煤厚与开采层间距瓦斯含量(m3/t)%相对瓦斯涌出量(m3/t)1122.9862.82.813.043.273.513.7690.100.160.220.320.2791.0320.012.783.043.243.644.12390.200.280.240.310.35721.179.633.84.455.055.656.25680.210.340.270.350.33711.2318.683.083.473.774.074.3480.20.150.260.230.1963.9238.344.965.656.117.548.34140.320.340.360.530.54相对瓦斯涌出量m3/t(合计)1.031.271.351.741.686.3 17228回采工作面相对瓦斯涌出量将本煤层相对瓦斯涌出量、邻近煤层相对瓦斯涌出量代入式（1），计算结果如下：工作面区域标高（m）相对瓦斯涌出量m3/t-480-5056.97-505-5307.96-530-5558.97-555-5809.66-580-60010.286.4 17228回采工作面绝对瓦斯涌出量工作面回采期间日产量按8000吨计算，经计算绝对瓦斯涌出量，结果如下：工作面区域标高（m）绝对瓦斯涌出量m3/min-480-50538.74-505-53044.24-530-55549.86-555-58053.64-580-60057.137.矿井瓦斯抽放的必要性 抽放瓦斯是解决瓦斯问题的手段，但并不是所有瓦斯矿井都需要抽放瓦斯，衡量一个矿井是否有必要抽放瓦斯，可以根据下列条件确定:1. 矿井瓦斯涌出量超过通风所能稀释的瓦斯量矿井瓦斯涌出量超过通风所能稀释的瓦斯量，可以考虑抽放瓦斯。2. 规程的规定规程145条规定：有下列情况之一的矿井，必须建立地面永久抽放系统或井下临时抽放系统：（1）1个采煤工作面的瓦斯涌出量大于m 3min或1个掘进工作面的瓦斯涌出量大于3m 3min，用通风方法解决问题是不合理的。（2）矿井绝对瓦斯涌出量达到下列条件的： 大于或等于40 m 3min 年产量1.0mt-1.5mt的矿井 ，大于30 m 3min 年产量0.6mt-1.0mt的矿井，大于25 m 3min 年产量0.4mt-0.6mt的矿井，大于20 m 3min 年产量小于或等于0.4的矿井，大于15 m 3min（3）开采有煤与瓦斯突出危险煤层的。根据上述规定符合进行瓦斯抽放的条件，可以进行瓦斯抽放。（4）、回采时瓦斯抽放的必要性1、风排瓦斯量计算根据1采区通风设计该工作面供风量910m3/min。则工作面风排瓦斯量：q=9100.8%/1.6=4.6 m3/min按照地质说明书提供瓦斯含量10.4m3/t，该工作面预抽率按25计算，预抽瓦斯2.6m3/t，因此工作面回采时瓦斯含量应为10.42.67.8m3/t。工作面回采时最大日产按8000吨计算，瓦斯绝对涌出量达7.2m3/min。瓦斯抽放量应为7.24.62.0m3/min，按照高瓦斯工作面抽放率50计算必抽瓦斯量为7.2503.6m3/min。综上所述，采取抽放和风排相结合的方法，才能保证工作面的正常生产。具体见下表： 煤层预测值（m3/min）通风允许量（ m3/min）应预抽量 （m3/min）必抽量（m3/min）3煤7.24.62.63.68.综合治理措施针对瓦斯来源及影响瓦斯异常涌出的原因,采取了综合治理方案如下: 8.1 调整采区通风系统及相关系统通风压力 来的影为保持采区通风系统的稳定可靠,维护 17228的通风断面达到设计标准,调整北翼七石门的通风系统,改变北翼系统阻力分布状态,在七北石门5煤层进风巷增设两道调节风门,用以降低北翼8煤层的通风压力,避免8煤层采空区瓦斯向17218采空区运移。工作面有效风量保持在18.00m3/s以上,提高工作面通风压力,以减小大气压力变化带响程度。 8.2 使用抽排局部通风机抽排上隅角瓦斯 根据对已采工作面瓦斯涌出情况来看,工作面开采初期,瓦斯涌出量不大,上隅角瓦斯浓度低,当工作面推进30m以后,工作面老顶跨落,工作面采空区与周围采空区连通,上隅角瓦斯开始超限。所以提前在 17228工作面回风侧距离50米处安装一台抽瓦斯局扇,并在抽瓦斯风机进风口和出风口安装瓦斯自动报警断电装置,进风口瓦斯断电浓度为2.5%,出风口瓦斯断电浓度为1.5%。从 17228工作面使用情况来看,当工作面上隅角瓦斯浓度达到4%8%时,通过使用抽排风机能够满足上隅角瓦斯不超限。该方法对上隅角瓦斯抽放效果非常明显。但在使用中要特别注意三点,一是监测断电功能必须齐全可靠,传感器、断电仪等经常维护,每隔一天校验一次;二是风机负压风筒进风口的管理,采用在负压风筒末端加一根400mm的铁质风筒,该风筒进风口进入采空区切顶线以里1.0米左右,周围用尼龙袋装煤堆码一道隔离墙,既保证了进风口的负压空间,又将采空区与风流隔离起来;三是风机前的安设配风三通调节装置,配风调节三通处要设专人进行管理,发现传感器显示浓度增加,瓦斯浓度接近2.0%时,及时调大配风口或减小排放吸入口,保证抽排的顺畅。 8.3 采用移动泵站抽放上隅角和采空区瓦斯 在进行抽排上隅角瓦斯的基础上,随着回采的推移,瓦斯涌出日渐增大,又时有发生回风瓦斯超过1%的情况。因此采用工作面采空区埋管抽放的方法,即将抽放管路埋入工作面上隅角老塘内,管路离底板距离0.5m,并在抽放管路处打好木垛,避免管路损坏。移动式瓦斯抽放泵选用2bea-253-o型移动式抽放泵,最大抽放量30m3/min,极限真空度95kpa,电动功率45kw。抽放管路采用直径为159mm的玻璃钢管路。 受地质变化影响,工作面高浓度瓦斯有时从靠煤壁上侧涌出,上角预埋管路抽放抽不到高浓度瓦斯,不得不在工作面回风巷施工超前钻孔,抽放上隅角附近采空区内的瓦斯。从其他工作面抽放经验和理论分析看,工作面回采后,上覆岩层会产生冒落带、裂隙带和弯曲下沉带。高位抽放钻孔如果打的过低,终孔在采空区冒落带,抽放时会增加采空区的漏风,造成流量大而瓦斯浓度低,效果不好。如果打的过高,又会造成流量太小,甚至起不到抽放瓦斯的效果。只有打在采空区裂隙带效果较好。因此决定钻孔设计终孔在冒落带以上2-5m的裂隙带。 在工作面回风巷每隔40m施工一个超前抽放钻孔,钻进方向与回风巷中线平行,钻孔参数为:上仰1820度,孔深2030m,开孔108mm,终孔75mm,采用水泥沙浆封孔工艺,封孔深度58m。第一个钻孔距工作面煤壁50m,两个钻孔水平搭接2025m,随着工作面的回采,当工作面切顶线移到每个钻孔的终孔位置时,利用30m3/min的移动泵和159mm抽放管路进行抽放,超前钻孔数量根据工作面回采进度和钻孔施工进度而定,该工作面超前钻孔的数量为23个,随着工作面的推采逐步往外倒接钻孔进行抽放。后期瓦斯抽放采用上角预埋管路和回风巷高位钻孔并联抽放,才将工作面上角和回风瓦斯浓度控制到了较低值。8.4上隅角埋管抽采系统在工作面回采之前在上隅角设置一站管，站管下部焊接三通利用8寸软管引出与埋管连接好后合茬，随工作面推进埋入采空区后进行抽放，以后工作面上隅角埋管采用两路4寸管路迈步埋设，迈步间距20m30m。抽采管路选型为考虑能在上隅角抽出尽可能多的瓦斯，并从现场实际考虑，17218在回风巷外口400m用400mm螺纹焊管，回风巷里口选用一路273mm铁皮管，作为抽采管路，并埋入上隅角,采煤面上、下三角要及时充填，帐好风帐，回风巷和皮带机巷里口三角要及时退锚，以便于顶板冒落，防止向采空区内部漏风。每小班在本面安设二个测气员，一个