2016年度煤矿矿井瓦斯治理方案.doc

目 录一、概况0（一）井田位置0（二）煤层特征1（三）矿井生产简述1二、“一通三防”系统现状1（一）矿井通风系统现状11、通风情况12、巷道情况2（二）抽放系统现状2（三）监测监控系统现状2（四）防尘系统现状3（五）防灭火系统现状3（六）防治煤与瓦斯突出3三、2016年采掘接续计划4四、瓦斯治理工作方案4（一）瓦斯治理工作目标4（二）瓦斯治理工作原则4（三）瓦斯治理工作现状5（四）2016年采、掘工作面瓦斯治理方案51、采煤工作面瓦斯治理方案52、掘进工作面瓦斯治理设计10五、现场管理安全设计措施13东风煤矿2016年度瓦斯治理设计方案为了切实搞好瓦斯治理工作，严格按照“多措并举、应抽尽抽、抽采平衡、效果达标”的要求，使瓦斯治理更加科学合理、成本更低，并确保瓦斯治理工程有计划、有步骤地实施，给瓦斯治理留出足够的时间和空间，实现抽、掘、采平衡，确保矿井的安全生产和持续稳定发展，制定本设计。一、概况（一）井田位置东风煤矿井田位置位于贵州省六盘水市水城县老鹰山镇境内，东风煤矿位于贵州省六盘水市老鹰山镇境内，行政区划属六盘水市老鹰山镇中坡村所辖。直达六盘水火车站的纳（雍）水（城）公路由矿区东侧经过，距矿井0.5km，矿山距离六盘水火车站31.5 km，与贵昆线滥坝火车站相距6.5km,交通较为方便，矿区面积：0.4003km，开采深度：1840m1300m标高。（二）煤层特征矿区含煤岩系平均厚340m，含煤层及煤线30余层，矿区可采、大部分可采、局部可采可采煤层16层，即C207、C206a、C205b、C204b、C203b、C203a、C202b、C202a、C105e、C105a、C104b、C103b、C103a、C102a、C101d和C101c煤层。可采煤层总厚约24m，含可采煤系数8%。（三）矿井生产简述东风煤矿采用斜井开拓方式，主井井口标高+1781m，风井井口标高为+1788m，副井井口标高为+1780。工作面为走向长壁式布置，集中运输石门布置在+1560水平。现生产水平为第一水平（即+1560m水平）。目前矿井同时生产的工作面有1个回采工作面、2个掘进工作面。二、“一通三防”系统现状（一）矿井通风系统现状1、通风情况东风煤矿采用为中央并列式通风方式，机械抽出式通风方法；全矿现有进风井筒3个，回风井筒1个。安装FBCDZ18型防爆对旋轴流式风机两台，一台运行，一台备用。其运行参数见下表。表1 矿井主要通风机装备及运行情况表矿井名称风井名称型号数量（台）装机功率（kw）叶片角度（）电压（V）电流（A）风 量(m3/min)负 压(Pa)东风煤矿总回风井FBCDZ1822132+2380952585560矿井需要风量2013m3/min；实际进风量2382m3/min；有效风量2276m3/min；主要通风机排风量2585m3/min，矿井不均衡通风系数为12.-1.8，矿井相对瓦斯涌出量为4.6m3/t，绝对瓦斯涌出量为8.96m3/min。表2 矿井通风情况表矿井名称风井需要风量(m3/min)实际进风量(m3/min)回风量(m3/min)有效风量(m3/min)外部漏风量(m3/min)最大通风流程(m)等积孔(m2)东风煤矿1250158716791421891750 2.012、巷道情况矿井每个采掘工作面均有其独立的回风系统，具有符合要求的专用回风巷，用风地点主要是采、掘工作面、峒室和其它用风巷道。（二）抽放系统现状现全矿共有瓦斯抽放泵4台，其中 2台2BEC-303型泵，电机功率为75Kw，单台实际抽放能力为68m3/min，2台2BEC-420型泵，电机功率为132Kw，单台实际抽放能力为110m3/min。全矿共有瓦斯抽放主管路2趟（1趟300mm管、1趟200mm管），共计2460m，其中，300mm管路900m，200mm管路1560m；井下瓦斯抽放系统均已按照要求设置控制阀门、放水器、观测孔、流量监测装置，高低负压官路之间已完全能够实现相互调节，抽放系统运行正常，高负压主要抽放13117运输巷本煤层钻孔，低负压主要抽放采面上隅角和井下部分密闭气室空间。（三）监测监控系统现状矿井使用重庆煤科院生产的KJ90N型监测监控系统，矿井现共有瓦斯传感器54台，其它各类传感器28台，监测分站12台，可满足监测192个测点的需求。现矿井共使用瓦斯传感器28台，其它各类传感器12台，监测分站10台。井下均按煤矿安全规程规定安设了各类传感器，全矿共设监测中心站一个，并实现了与公司和安监局联网。根据AQ1029相关规定，现用的KJ90N型矿井监测监控系统运行稳定，装备齐全，数据准确，断电灵敏可靠，能够满足矿井安全生产的需要。（四）防尘系统现状东风煤矿建有地面消防水池，总容量560m3。全矿共有防尘管路4150m，其中100mm管1640m，50mm管1530m，25mm管980m，胶管1660m，防尘水管在运输机巷，1560运输石门、主斜井、掘进巷道内、采煤工作面运输巷和回风巷每隔50m安设一个三通和阀门，其它巷道每隔100m安设一个三通和阀门。（五）防灭火系统现状东风煤矿各煤层经贵州煤田地质局鉴定均为类自燃煤层，矿井的消防用水与生产用水共用一套水源和输水管路，皮带及刮板输送机机头、机电硐室、消防材料库和煤仓等地点均配有2个干粉灭火器、消防沙、消防水管。采掘工作面的刮板运输机头和皮带机头配齐2个干粉灭火器、0.2m3的沙子，确保防灭火工作有效的开展。矿井所有电器设备均使用防爆型设备，维护和检修时严格按操作规程进行停电。矿井正在采用喷洒阻化济防止采空区煤层自燃的方式开展防灭火工作，将采空区煤层自燃现象消灭在萌芽状态。地面防火：井口、主扇、瓦斯泵房附近20m范围内严禁烟火。矿有专职消防队伍，负责地面防火。矿成立有专门的防灭火组织机构，明确规定了机构的职责、任务及责任范围。防灭火机构备足防灭火所需的仪器仪表，定期对密闭及采空区内的气体取样进行色谱分析，严格开展火灾预测预报。全矿采掘工作面在回采和掘进过程中严格按防灭火相关管理要求执行。（六）防治煤与瓦斯突出1、东风煤矿各掘进工作面均已安设符合标准的防突风门，井底+1560水平已设置井下永久避险硐室。地面建立永久的压风机房，压风管路已连接至井下所有巷道。各掘进工作面、避险硐室、采煤工作面进、回风巷均已安设符合要求的压风自救装置。2、东风煤矿煤层开采顺序为由上至下逐层开采，采取可保必保，应抽尽抽的区域防突措施。现开采C203b煤层和待开采煤层均已采取开采保护层区域防突措施，现有煤层瓦斯均已得到有效释放。3、东风煤矿已建立专业的防突队伍，矿长任防突组长，防突专业设计员2人，防突工7人。防突机构办公室设在通防科。通防科负责日常业务管理。2、东风煤矿防突设备配置齐全。具体设备配置明细见下表表3 东风煤矿防突设备表名称型号数量生产厂家备注瓦斯抽放泵2BEC420型2台煤炭科学研究院瓦斯抽放泵2BEC303型2台煤炭科学研究院抽放参数测定仪WGC型2台重庆煤科院突出参数测定仪WTC型2台重庆煤科院防突钻机ZDY-750型3台重庆煤科院防突钻机ZDY-1200型1台重庆煤科院三、2016年采掘接续计划东风煤矿2016年计划掘进13117下回风巷88m，13117下切眼100m，待13117下切眼与13117下回风巷贯通形成采面后回采13117采面。四、瓦斯治理工作方案（一）瓦斯治理工作目标瓦斯治理工作目标是：最大限度的减少瓦斯超限次数，杜绝大面积瓦斯超限现象,实现瓦斯“0超限”的管理目标。坚决杜绝重大通风、瓦斯、煤尘事故的发生。（二）瓦斯治理工作原则以区域治理为主，局部治理为辅，不掘突出头，不采突出面。严格坚持“应保必保、应抽必抽”的原则。结合“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位、隐患排除、综合利用”瓦斯综合治理“24字”工作体系，按照“多措并举、应抽尽抽、抽采平衡、效果达标”的要求，合理确定保护层，发挥保护层对煤层的重要卸压作用，深入开展抽放工艺研究，优化抽放工艺参数，防止出现抽放盲区，确保抽放达到预期效果，在煤柱区、构造带、揭煤应作为抽放的重点。注重抽放工程质量，提高抽放瓦斯浓度，并作为重点突破。（三）瓦斯治理工作现状东风煤矿目前瓦斯治理主要方法是：开采保护层、本煤层钻孔超前预抽瓦斯、上隅角留管高位抽放瓦斯、风排瓦斯等方法综合治理瓦斯，结合在东风煤矿之前回采期间数据统计，以上方法在瓦斯治理上取得了很好的效果。本煤层钻孔预抽是解决回采工作面本煤层瓦斯涌出最有效的途径之一，但治理采面瓦斯涌出主要手段仍然是依靠采空区抽放和风排治理瓦斯，约占采面瓦斯涌出总量的7080%；掘进工作面，主要采用本煤层超前钻孔预抽，成功解决了现阶段我矿掘进过程中的炮后瓦斯及防治煤与瓦斯突出问题。存在的不足之处是：由于东风煤矿C203b煤层煤体松软，煤层顶板岩性不太稳定，施工钻孔期间容易发生踏孔现象，给钻孔封孔及抽放效果带来一定的困难。（四）2016年采、掘工作面瓦斯治理方案1、采煤工作面瓦斯治理方案（1）采煤工作面概况2016年东风煤矿计划回采13117（下）工作面，采面设计回采区域上分层均已开采完毕，该工作面布置区域上分层1136采面已被原小河矿回采结束），工作面回采煤层为C203b煤层，工作面下限标高都是+1575m，上限标高都是+1610m，工作面回采范围煤层瓦斯在上分层开采期间均已得到有效释放，工作面对应地表标高都在+1820m1920m。13117（下）工作面走平均走向长456m、倾斜长100m、面积12107.8m2，C203b平均煤厚6m 平均倾角36,由于1136已回采煤厚2.8m，该区段C203b煤剩余煤厚3.2m。（2）瓦斯治理方案采面瓦斯涌出量预测由于13117（下）采面所布置区域上分层均已开采，所以该工作面回采区域煤层瓦斯在上分层开采时已得到有效释放。上分层采空区对下分层布置范围覆盖情况根据东风煤矿13117（下）工作面设计图及相关原始采掘实测图可知，工作面布置范围已完全在上分层所覆盖的范围内。上分层开采时对下分层瓦斯进行释放后煤层残余瓦斯含量煤炭科学研究总院对东风煤矿各煤层进行突出危险性鉴定时测定C203b煤层在+1520水平煤层原始瓦斯含量为12.18 m/t。上分层工作面回采期间C203b下分层瓦斯向C203b上分层采空区涌出量为。q= miki（Xi-Xic）/m0式中q回采工作面邻近层瓦斯涌出量，m/t；mi第i个邻近层的煤厚m，取m=3.2m；mo开采煤层的开采厚度m，取mo=2.8m；Xi第i个邻近层的原始瓦斯含量m3/t，Xic邻近层的残存瓦斯含量，m3/t，根据矿井瓦斯涌出量预测方法（AQ10182006）标准附录C，煤层残存瓦斯含量取值见表3-1-2。表3-1-2 残存瓦斯含量取值表煤的挥发份Vr(%)6881212181826263535424256残存瓦斯含量（m3/t）96644332222东风煤矿C203b煤层挥发份28.36%，所以煤的残存瓦斯含量取2.0m3/t。Ki第i个邻近层受采动影响的瓦斯排放率。Ki值与邻近层的位置、煤层倾角、层间距离等多种因素有关。用下列公式计算各个邻近层的Ki值。Ki1hi/hp 式中 hi第i个邻近层与开采层之间的垂直距离m；上下分层关系取 hi=0mhp受上分层采动影响，下分层能向上分层工作面涌出卸压瓦斯的岩层破坏范围m；hp按下式计算。对于上邻近层：hp=Kym0（1.2+cos）式中m0开采层的开采厚度，m；煤层倾角，（）；Ky取决于顶板管理方式的系数。对开采厚度小于等于3.5m用全部陷落法管理顶板时，Ky60。对于下邻近层：当开采倾斜和缓倾斜煤层时，hp3560m；东风矿C203b煤层倾角为36，属于倾斜煤层，13116（下）工作面和13117（下）工作面属于下临近层开采，所以取hp60m。则 ，K1h/hp =1-0/60=1； 因此，下分层瓦斯向上分层采空区涌出量为q= miki（Xi-Xic）/m0 = 3.2 1（12.18-2）/2.8 =11.63 m3/t所以，经上分层开采对下分层瓦斯充分释放后，下分层煤层残余瓦斯含量为：Wc=12.18-11.63=0.55 m3/t。根据采面矿山统计发法、瓦斯含量法，结合采面地质情况、煤层赋存情况等因数综合分析并经过计算，得出该面瓦斯涌出量为0.31.6m/min。瓦斯来源分析13117（下）采面开采C203b煤层，其上邻近层是C204煤层，C203b与C204煤层层间距为21m；下邻近层为C203a煤层，层间距为4m。工作面瓦斯来源：一部分来自本开采层，约占采面瓦斯涌出量的3040%，大部分来自受采动影响的邻近煤层与围岩，约占采面瓦斯涌出量的60%70%。邻进层和围岩瓦斯主要来自下覆煤层（C203a煤层）和围岩，约占70%80%，其次是上邻近层（C204煤层）瓦斯涌出，约占20%30%。通过对工作面的瓦斯来源分析，13117（下）采面经上分层开采后各临近层瓦斯均已得到有效释放，为确保安全和高效的生产，必须抽放采空区的瓦斯，减少和控制采掘空间的瓦斯量。瓦斯治理方案通过对13117（下）采面瓦斯来源的分析，两个工作面瓦斯治理采取同一方案进行开展。为了确保该面的安全生产，根据煤矿瓦斯抽放规范及现场实际情况，设计采用在工作面运输巷施工本煤层钻孔进行超前预抽、工作面上隅角留管抽放和风排综合治理该采面的瓦斯即可解决回采期间的瓦斯问题。抽放管路选择13117（下）采面回采期间在回风巷铺设一趟150mm瓦斯管并延伸至上隅角进行留管抽放，瓦斯管每隔10m加设一个三通；在运输巷铺设一趟150mm瓦斯管进行本煤层钻孔抽放。需接管路总长1900m。瓦斯治理效果分析工作面回采期间回风流瓦斯浓度按0.8%进行管理，按其最大瓦斯涌出量进行计算，该工作面回采期间需风量为Q=kq/c=（1001.61.8）0.8=360m3/min风排瓦斯量： 该两工作面计划配风量为450m/min。Q风排=450 m/min（风量）0.8%（风流最大瓦斯浓度）=3.6 m/min上隅角留管抽放一趟150mm瓦斯管，用一台2BEC-303泵进行调整抽放.Q上隅角=30m/min（预计抽放混合量）5%（预计瓦斯浓度）=1.5 m/min（150mm瓦斯管抽放瓦斯量）本煤层钻孔抽放量：Q本煤层=30m/min（预计抽放混合量）10%（预计瓦斯浓度）=3 m/min（本煤层150mm瓦斯管抽放瓦斯量）采面瓦斯治理的效果Q总=3.6+1.5+3m/min=8.11.6m/min（保护层开采后预计最大瓦斯涌出量）。由上述综合治理瓦斯的理论效果看，13117（下）采面采用上隅角留管、运输巷本煤层钻孔抽放和风排治理瓦斯能够满足瓦斯治理的需求，故实施该面的瓦斯治理方案能够实现安全生产。2、掘进工作面瓦斯治理设计13117（下）运输巷：设计长度450m，布置在C203b煤层中，采用U型支护，净断面7.25m2，为全煤巷，煤厚平均2.5m，。瓦斯源分析13117（下）运输巷掘进期间主要瓦斯来源于本煤层瓦斯涌出。瓦斯抽放管路选择该巷掘进煤层经上分层开采后瓦斯涌出量为0.31.6m3/min，根据实际情况，工作面掘进期间铺设一趟150mm瓦斯管进行迎头顺层钻孔抽放。瓦斯管路必须保持距迎头距离不得大于20m。采用2BEC-420高负压瓦斯泵进行顺层钻孔抽放。瓦斯治理方案：根据实际情况分析，该面掘进期间瓦斯涌出量为：0.31.6m3/min。采用风排和顺层钻孔预抽综合治理掘进工作面瓦斯。掘进工作面采用一台230Kw局部通风机供风，供风风量为480m3/min。风排瓦斯量：q=4800.8%（回风流最大瓦斯浓度）=3.84m3/min。顺层钻孔抽放量：q=60（预计抽放混合量）5%（预计抽放浓度） =3m3/min瓦斯治理的效果：Q=3+3.84m3/min=6.841.6m3/min由上述综合治理瓦斯的理论效果看，13117（下）运输巷掘进工作面掘进期间采用风排和顺层钻孔抽放和风排治理瓦斯能够满足瓦斯治理的需求，故实施该面的瓦斯治理方案能够实现安全生产。首先在掘进工作面掘进前方取煤样进行分析确认煤层残余瓦斯含量，结合掘进期间的瓦斯涌出情况决定是否采取预抽煤层瓦斯，当瓦斯涌出量大于3m3/min时，必须在该巷掘进范围先施工19个顺层钻孔对计划掘进的煤层瓦斯进行超前预抽，钻孔布置于巷道迎头，单孔深度6080m（特殊地质条件下可对钻孔长度进行调整），钻孔终孔位置控制巷道轮廓线上帮20m、下帮10m。经预抽钻孔预抽煤层瓦斯效果达标后，保留预抽钻孔20m的超前距组织掘进，严禁超绝。确保掘进期间瓦斯不超限。加强地质预测预报，工作面迎头距断层20m以前必须密切关注瓦斯涌出情况，若瓦斯涌出异常，必须及时施工超前预抽钻孔对断层带瓦斯进行超前预抽，工作面若需揭露煤层，在工作面迎头距预揭露煤层顶（底）板法向距离10m前必须密切关注瓦斯涌出情况，若瓦斯异常，必须及时施工超前预抽钻孔对预揭露煤层区域瓦斯进行超前预抽，施工的钻孔必须穿透煤层全厚，钻孔终孔位置控制必须符合防止煤与瓦斯突出规定要求，待钻孔抽放效果达标后方可组织过断层或揭开煤层。13117（下）回风巷：设计长度550m，布置在C203b煤层中，采用U型支护，净断面7.25m2，为全煤巷，煤厚平均2.5m，。瓦斯源分析13117（下）运输巷掘进期间主要瓦斯来源于本煤层瓦斯涌出。瓦斯抽放管路选择该巷掘进煤层经上分层开采后瓦斯涌出量为0.31.6m3/min，根据实际情况，工作面掘进期间铺设一趟150mm瓦斯管进行迎头顺层钻孔抽放。瓦斯管路必须保持距迎头距离不得大于20m。采用2BEC-420高负压瓦斯泵进行顺层钻孔抽放。瓦斯治理方案：根据实际情况分析，该面掘进期间瓦斯涌出量为：0.31.6m3/min。采用风排和顺层钻孔预抽综合治理掘进工作面瓦斯。掘进工作面采用一台222Kw局部通风机供风，供风风量为320m3/min。风排瓦斯量：q=3200.8%（回风流最大瓦斯浓度）=2.56m3/min。顺层钻孔抽放量：q=70（预计抽放混合量）5%（预计抽放浓度） =3.5m3/min瓦斯治理的效果：Q=3.5+2.56m3/min=6.061.6m3/min由上述综合治理瓦斯的理论效果看，13117（下）回风巷掘进工作面掘进期间采用风排和顺层钻孔抽放和风排治理瓦斯能够满足瓦斯治理的需求，故实施该面的瓦斯治理方案能够实现安全生产。加强地质预测预报，工作面迎头距断层20m以前必须密切关注瓦斯涌出情况，若瓦斯涌出异常，必须及时施工超前预抽钻孔对断层带瓦斯进行超前预抽，工作面若需揭露煤层，在工作面迎头距预揭露煤层顶（底）板法向距离10m前必须密切关注瓦斯涌出情况，若瓦斯异常，必须及时施工超前预抽钻孔对预揭露煤层区域瓦斯进行超前预抽，施工的钻孔必须穿透煤层全厚，钻孔终孔位置控制必须符合防止煤与瓦斯突出规定要求，待钻孔抽放效果达标后方可组织过断层或揭开煤层。13117（下）切眼：设计长度110m，布置在C203b煤层中，采用锚杆支护，净断面9.6m2，为全煤巷，煤厚平均3.2m，。瓦斯源分析13117（下）运输巷掘进期间主要瓦斯来源于本煤层瓦斯涌出。瓦斯抽放管路选择该巷掘进煤层经上分层开采后瓦斯涌出量为0.31.6m3/min，根据实际情况，工作面掘进期间铺设一趟150mm瓦斯管进行迎头顺层钻孔抽放。瓦斯管路必须保持距迎头距离不得大于20m。采用2BEC-420高负压瓦斯泵进行顺层钻孔抽放。瓦斯治理方案：根据实际情况分析，该面掘进期间瓦斯涌出量为：0.31.6m3/min。采用风排和顺层钻孔预抽综合治理掘进工作面瓦斯。掘进工作面采用一台230Kw局部通风机供风，供风风量为450m3/min。风排瓦斯量：q=4500.8%（回风流最大瓦斯浓度）=3.6m3/min。顺层钻孔抽放量：q=60（预计抽放混合量）5%（预计抽放浓度） =3m3/min瓦斯治理的效果：Q=3+3.6m3/min=6.61.6m3/min由上述综合治理瓦斯的理论效果看，13117（下）切眼掘进工作面掘进期间采用风排和顺层钻孔抽放和风排治理瓦斯能够满足瓦斯治理的需求，故实施该面的瓦斯