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瓦斯治理和通風(fēng)設(shè)計(jì)在工程中的應(yīng)用論文
摘要：根據(jù)該礦工作面的實(shí)際工程概況，影響采掘的一些地質(zhì)情況，對瓦斯的涌出量進(jìn)行預(yù)計(jì)，設(shè)計(jì)出滿足該工作面的瓦斯治理設(shè)計(jì)和抽采設(shè)計(jì)，希望可以有一定的借鑒作用。
關(guān)鍵詞：工作面瓦斯治理通風(fēng)設(shè)計(jì)
0引言
采煤工作面概況
本工作面煤層呈塊狀及粉末狀，煤層產(chǎn)狀變化較大，煤層產(chǎn)狀為:傾向20～43°∠9～42°，煤厚2.0～6.0m，平均煤厚4.0m。煤有1～2層夾矸，上層夾矸厚0.3～1.2m，夾矸巖性為泥巖。下層夾矸厚0.1～0.4m平均厚0.2m。
該工作面為一單斜構(gòu)造，煤層產(chǎn)狀為20～43°∠9～42°，根據(jù)以前的兩道及切眼掘進(jìn)資料及三維資料分析，工作面共揭露9條落差2.5米以上的斷層。工作面中部發(fā)育寬緩的褶曲。
1影響采掘的其它地質(zhì)情況
1.1煤塵：有煤塵爆炸危險(xiǎn)性，水份3.28％，灰份43.26％，揮發(fā)份Vdaf45.88％，火焰長度60mm，抑制煤塵爆炸最低巖粉量50％。
1.2煤的自燃發(fā)火：有自燃發(fā)火危險(xiǎn)，自然發(fā)火期3～6個(gè)月，屬Ⅱ類自燃。
1.3地溫情況：本礦井恒溫帶深度為30m，溫度16.8℃，地溫梯度2.3℃/100m。工作面實(shí)際溫度在26～30℃。
1.4地壓情況：本工作面周邊及上下部煤層均未有采動，壓力不大。在斷層附近，可能有壓力增大，頂板抽冒現(xiàn)象。
2瓦斯涌出量預(yù)計(jì)
瓦斯參數(shù)：根據(jù)《精查地質(zhì)報(bào)告》，本煤層瓦斯風(fēng)化帶標(biāo)高平均為-426m，因該工作面上風(fēng)巷（標(biāo)高平均為-400m）在瓦斯風(fēng)化帶內(nèi)，下順槽標(biāo)高平均為-490m。本工作面內(nèi)在勘探時(shí)有472孔、470孔和18孔3個(gè)鉆孔進(jìn)行了瓦斯取樣工作，瓦斯含量分別為2.78m3/t、3.88m3/t和2.67m3/t。根據(jù)煤層測壓值計(jì)算得出瓦斯含量為6.24m3/t。掘進(jìn)期間下順槽配風(fēng)量1100m3/min，回風(fēng)流瓦斯?jié)舛葹?.15％～0.30％；上順槽配風(fēng)量950m3/min，回風(fēng)流瓦斯?jié)舛葹?.07％～0.20％。
3瓦斯治理設(shè)計(jì)
3.1綜采面瓦斯治理方法的選擇瓦斯治理設(shè)計(jì)分為風(fēng)排和抽采兩種方式，其中抽采采用以頂板走向鉆孔為主，輔以順層孔、上隅角老塘埋管抽采。根據(jù)鄰近礦井回采工作面的抽采經(jīng)驗(yàn)，預(yù)計(jì)綜采面上隅角埋（插）管抽采的抽采率約為3%，順層孔的抽采率約為7％，頂板走向鉆孔的抽采率約為30%，共可抽采40%的瓦斯，則本工作面風(fēng)排瓦斯量為絕對涌出量的60％。
3.2通風(fēng)設(shè)計(jì)
3.2.1通風(fēng)方式：綜采工作面采用后退式U型通風(fēng)方式。新鮮風(fēng)分兩路進(jìn)入：一路由主井；另一路由副井。
3.2.2風(fēng)量選擇范圍：根據(jù)計(jì)算，工作面風(fēng)量選擇范圍為:1764～3360m3/min，本工作面回采時(shí)配風(fēng)量選定為2400m3/min。
3.3抽采設(shè)計(jì)：
3.3.1頂板走向鉆孔抽采設(shè)計(jì)
�、巽@場設(shè)計(jì)：
頂板鉆場在上順槽內(nèi)側(cè)撥門按35°向上施工10m，施工長度為5m的“T”型頂板鉆場。鉆場斜巷段巷道凈寬為3.0m，凈高為3.0m（U型）；鉆場凈高3.2m，凈寬為4m。頂板鉆場和斜巷采用錨網(wǎng)支護(hù)或架棚支護(hù)。
預(yù)計(jì)布置鉆場17個(gè)鉆場，已施工3個(gè)鉆場，第1個(gè)鉆場位于工作面切眼向后100m，第2個(gè)鉆場距第1個(gè)鉆場距離為76m，第3個(gè)鉆場距第2個(gè)鉆場距離為64m，以后平均每80m間距布置一個(gè)鉆場。可根據(jù)現(xiàn)場揭露的斷層、巖性和上下坡情況鉆場間距進(jìn)行適時(shí)調(diào)整。
鉆場施工期間采取風(fēng)動風(fēng)機(jī)供風(fēng)。施工結(jié)束后采用風(fēng)幛向鉆場內(nèi)供風(fēng)，結(jié)合在上順槽內(nèi)向鉆場施工2～3個(gè)孔徑不小于200mm通風(fēng)鉆孔供風(fēng)。
②鉆場鉆孔設(shè)計(jì)：每鉆場施工不少于6個(gè)瓦斯抽放鉆孔，孔徑為直徑108mm，其中2個(gè)低位孔內(nèi)下注漿套管，抽放瓦斯后進(jìn)行灌漿。第1個(gè)鉆場內(nèi)鉆孔深度為100m，以后鉆場內(nèi)的鉆孔深度以確保鉆孔壓茬距不少于30m進(jìn)行施工（即第2個(gè)鉆場的鉆孔深度不少于106m，第3個(gè)鉆場的鉆孔深度不少于94m，以后鉆孔深度平均約為110m）。
頂板走向鉆孔的層位布置在距13-1煤層頂板15～20m的裂隙帶內(nèi)，傾向方向控制到上風(fēng)巷向下15～20m。終孔平距控制和高度控制范圍視抽放效果進(jìn)行考察。工作面試生產(chǎn)前，前兩個(gè)鉆場鉆孔必須全部施工完畢。以后按一個(gè)鉆場鉆孔有效抽放，次一個(gè)鉆場鉆孔接替，第三個(gè)鉆場鉆孔施工的順序安排鉆孔施工。 ③順槽邊孔設(shè)計(jì)：為保證鉆場順利接替，沿兩鉆場間順槽開孔，開孔間距大于1m，兩鉆場間分兩個(gè)施工點(diǎn)、每處布置3～5個(gè)鉆孔。終孔控制高度及平距控制范圍同鉆場鉆孔設(shè)計(jì)。
④鉆孔封孔：鉆孔先用直徑127mm的鉆頭進(jìn)行施工，施工深度不少于12m，爾后再用直徑108mm鉆頭進(jìn)行全程施工，孔口下直徑3.5吋的瓦斯管12m作為孔口管，采用封孔泵注水泥砂漿或用馬麗散進(jìn)行封孔，封孔深度不小于10m。對封好而暫時(shí)不進(jìn)行合茬抽放的鉆孔要立即用孔口堵頭將孔口封閉嚴(yán)密。
3.3.2順層孔抽采設(shè)計(jì)在下順槽內(nèi)，從工作面開切眼到收作線段，直接沿煤層施工本煤層沿層鉆孔，各鉆孔相互平行且垂直下順槽巷道中線施工，鉆孔深度不少于60米，孔間距為10米，開孔位置距頂板1.2～1.5m，鉆孔孔徑為108mm。下順槽順層孔設(shè)計(jì)120個(gè)。下順槽內(nèi)順層孔先抽放瓦斯后對煤層實(shí)施高壓注水。
3.3.3上隅角老塘埋管抽采設(shè)計(jì)：
�、賾夜艹榉欧绞剑涸谏先堑淖詈笠粋�(gè)支架頂部，固定1根直徑10吋的抽采鐵管（里端1.0m加工為花管），該管隨綜采支架一起移動，其進(jìn)氣口位于上隅角充填垛內(nèi)綜采支架的尾部。
�、诓澹瘢┕艹榉欧绞剑焊鶕�(jù)抽放效果選用。
插管抽放方式：在上順槽尾端充填垛上插1～2路10吋的抽采管（里端0.5m為花管），進(jìn)氣口位于上隅角充填垛內(nèi)0.5～1.0m，每次移架后充填時(shí)，插管隨之外移。
埋管抽放方式：埋入1路瓦斯抽放管，用軟管接在上隅角抽采管上。埋管進(jìn)氣端伸入采空區(qū)內(nèi)的最大長度為30m，最小長度為0.5m（可根據(jù)抽放效果進(jìn)行調(diào)整），當(dāng)進(jìn)氣端伸入采空區(qū)內(nèi)的長度超過最大長度，掐斷重新埋管。
3.4 抽采系統(tǒng)設(shè)計(jì)：
3.4.1各種抽采措施抽采管徑的選擇
上隅角埋管抽放瓦斯純量為：14.7×3%=0.44m3/min
順層孔抽放瓦斯純量為：14.7×7%=1.03m3/min
頂板鉆孔抽放瓦斯純量為：14.7×30%=4.41m3/min
經(jīng)計(jì)算，頂板鉆孔的抽采管選為12吋聚乙烯管，上順槽內(nèi)上隅角的抽采管選為10吋聚乙烯管，下順槽順層孔的抽采管選為10吋聚乙烯管，可滿足工作面的抽采要求。
3.4.2各種抽采措施瓦斯抽采泵的選擇根據(jù)計(jì)算，井下移動泵站選取2BE1-303型水環(huán)式真空泵，該泵性能參數(shù)為：轉(zhuǎn)速660r/min，軸功率90KW，最低吸入絕壓33hPa，氣量60m3/min，可滿足上隅角和順層孔的抽采要求；地面永久抽放泵站選用2BE372和2BEY72-00型真空泵，兩種設(shè)備參數(shù)相同(Q>500m3/min，H>65
000Pa)，能滿足抽采要求。井下移動泵站由2臺2BE1-303型水環(huán)真空泵及其配套設(shè)施構(gòu)成，其中一臺備用，一臺運(yùn)轉(zhuǎn)；地面永久抽采泵站選用2BE372和2BEY72-00型真空泵各兩臺（同型號泵互為備用）及其配套設(shè)施構(gòu)成。抽采系統(tǒng)利用地面的永久抽采系統(tǒng)和井下移動泵同時(shí)進(jìn)行抽采，地面抽放系統(tǒng)負(fù)責(zé)抽采頂板鉆孔內(nèi)的瓦斯；井下臨時(shí)移動泵負(fù)責(zé)抽采上隅角埋管和下順槽順層孔的瓦斯。通過井下連通管與閘閥控制，地面系統(tǒng)與井下移動泵站可相互切換。
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