高家庄煤矿2101采煤工作面瓦斯抽放设计
工作面名称 ： 2101工作面
编 制 人 ： 贺红军
总 工 程 师 ：
批 准 日 期 ：
执 行 日 期 ：2010.3.25
审 批 意 见
通防科： 年 月 日 生产科： 年 月 日
安监科： 年 月 日 机电科： 年 月 日
通防副总 年 月 日 总工程师： 年 月 日
2101采煤工作面瓦斯抽放设计
一、2101工作面概况
1、2101工作面为高家庄煤矿首采工作面，工作面位于上组煤2号煤一盘区东部。走向长1050米，倾向长170米，煤厚平均1.7米，可采储量36.4万吨，预计开采年限9个月。工作面为进水平开采，地质结构简单，顶板岩性多为泥岩、砂纸泥岩，个别为砂岩，底板岩性多为泥岩及粉砂岩。该煤层瓦斯含量3.16—9.12ml/g.r，煤层有效样瓦斯成分平均值沼气68.73%，二氧化碳为2.28%、氮气为28.92%，属于氮气—沼气带。恒温带深度70米，温度15℃左右，地温梯度2.83℃/100米，本工作面属于地温正常区域，无地热危害；
2、该工作面采用薄煤层综采机组长臂综合机械化采煤法，顶板管理采用全部垮落法。
3、根据工作面开采方式，工作面采用三进一回的通风系统，2101运输顺槽主进，轨道顺槽、辅助轨道顺槽辅助进风，2101回风巷为专用回风巷。
(1)、工作面配风量
经计算：取工作面排瓦斯涌出量最大配风量Q=20m3/s。
(2)、通风路线
新风：地面→混合井→西翼胶带大巷→2101轨道顺槽→工作面
地面→混合井→西翼胶带大巷→2101运输顺槽→工作面
地面→混合井→西翼轨道大巷→2101辅助轨道顺槽→2101工作面隅角→回风巷
乏风：工作面→回风巷→2103通道→西翼总回风巷→西风井→地面
2101工作面通风系统示意图
4、预计该工作面瓦斯绝对涌出量26.65m3/min、煤层相对瓦斯涌出量12.01m3∕t，采用风排方式解决效果不明显，根据《煤矿安全规程》第145条规定：必须建立地面永久抽放瓦斯系统或井下临时抽放瓦斯系统。
5、该工作面煤尘具有爆炸性。煤层具有自燃倾向性，自燃倾向性Ⅱ级。
二、2101工作面瓦斯涌出量预测及抽放预计
（一）2101工作面瓦斯涌出量预测
根据矿井初步设计及河南理工大学提交的《高家庄煤矿主采煤层瓦斯涌出量预测与瓦斯突出危险性初步评价报告》得知：
1、2101工作面相对瓦斯涌出量7.39 m3/t、绝对瓦斯涌出量19.6 m3/min。
2、2101工作面吨煤瓦斯含量为9.38 m3/t、工作面煤量为36万吨，其瓦斯储量为3376800m3。
3、2101工作面预计瓦斯可抽量为844200 m3。
4、预计抽放时间为6个月。
（二）2101工作面瓦斯涌出量抽放预计
1、抽放地点：2101工作面轨道巷；
2、2101工作面钻孔布置（见抽放图）
3、2101工作面抽放参数：根据井下移动抽放瓦斯泵站孔板流量计抽放量计算，瓦斯流量为24～28m3/min；平均瓦斯流量按26 m3/min计算；抽放瓦斯浓度12%～18%,平均抽放瓦斯浓度15%；从2010年3月到2101年8试生产，5个月（按150天计算）预计抽采瓦斯量：
150×24×60×26×0.15=842400 m3.
三、瓦斯抽放系统和抽放方法的选择
1、抽放系统
根据矿井实际情况，由于地面瓦斯抽放泵房九月中旬方可试运转。因此，9月15日之前只能利用井下临时抽放泵站进行。现井下临时抽放泵站安装在西翼总回风巷联巷内，安装2BE1 252型井下移动抽放泵2台（备用1台），抽排量为30m3/min。抽出瓦斯排入总回风巷内。
9月15日后采用矿井地面永久集中抽放系统，安装高负压2BEC72型水环真空泵两台（一台备用），安装低负压2BEC72型水环真空泵四台（二台备用），单台抽排量为366m3/min。
瓦斯抽放管路系统布置如下：
9月15日前临时抽放系统：2101轨道顺槽钻孔→铠装胶管→2101轨道顺槽支管→主管路→临时抽放站→西翼总回大巷总回风巷大气。
9月15日后，高压抽放系统：2101轨道顺槽钻孔铠装胶管工作面回风巷支管主管路西翼总回大巷井下移动抽放站西风井
低压抽放系统：2101工作面采空区工作面回风巷2103通道上煤组回风大巷西翼总回大巷 西风井地面抽放站
2、抽放方法
根据以上计算，上煤组瓦斯涌出量中本煤层约占58.15%，邻近层约占41.85%，因此设计采用以工作面本层瓦斯抽放为主，预抽与边采边抽抽放瓦斯方法。
工作面瓦斯抽放采用顺层钻孔抽放方法，利用工作面巷道沿工作面走向方向每隔5～10m施工顺层钻孔，预抽工作面煤体内的瓦斯。顺层钻孔采用平行布置。该预抽钻孔还可以边采边抽煤层瓦斯，从而提高瓦斯抽放率，减少开采层的瓦斯涌出量。
四、抽放参数
1、首采面煤层瓦斯含量按河南理工大学提供资料为9.38 m3/t，煤层相对瓦斯涌出量为12.01 m3/t，绝对瓦斯涌出量26.65m3/min。设计对2101工作面进行瓦斯预抽，根据《煤矿瓦斯抽采基本指标》(AQ 1026-2006)的规定，必须将工作面的采煤工作面前方20m以上范围内煤的可解析瓦斯量降到7m3/t以下。
2、抽放负压
根据周边地区矿井的瓦斯抽放经验，回采工作面预抽的孔口负压为15hPa，采空区瓦斯抽放的孔口负压为5hPa。我矿井下移动抽放瓦斯泵站极限真空度为33hpa，抽放能力符合规定；
3、管路选择
根据邻近矿井抽放管径经验，选择φ219钢管进行抽放瓦斯。
五、抽放工程设计
1、抽放钻孔参数确定
⑴ 钻孔直径
常规的瓦斯抽放钻孔的直径一般为φ75mm,由于本矿井基本为本煤层抽放，为提高抽放效果，需增大钻孔直径，设计回采工作面抽放钻孔直径为φ113mm。
⑵ 钻孔长度
回采工作面的顺层抽放钻孔长度为150m。
⑶ 钻孔间距
设计确定首采工作面抽放钻孔间距为5～10m，（实际抽放中，可根据首采效果作相应调整）。
2、抽放钻孔布置
⑴、 工作面顺层抽放钻孔布置
根据《煤矿瓦斯抽放规范》（AQ1021-2006）中对煤层钻孔量的要求，设计为孔间距5～10米。钻孔长度设计150米。方位角为垂直走向，角度为平行煤层倾向的顺层钻孔布置。顺层钻孔在工作面回采到钻孔前预抽煤体内瓦斯，在工作面回采至钻孔时实现边采边抽。附图
2101轨道顺槽
2101工作面抽放钻孔布置示
⑵、工作面钻孔施工方式
钻孔施工采用ZY-3200s型全液压钻机施工，施工开孔点要选择在煤壁完好，无裂隙处开孔，孔口应圆滑，无三角孔、偏空、台阶孔等。煤层封孔采用聚氨酯封孔，封孔管采用抗静电工程塑料管，长度8米，封孔长度7米。
⑶、抽放管路敷设
① 管路敷设
前期采用2BE1252型移动抽放瓦斯泵站，通过φ219钢管对2101轨道巷钻孔进行抽放。
后期井下东西翼总回风大巷高负压管路采用DN630PE管，低负压管路采用DN820PE管,吊挂或垫墩敷设，主、干管连接方式为法兰连接，高负压支管采用DN200PE管，低负压支管采用DN300PE管。连接方式为法兰连接（2101轨道巷快速接头连接）。每隔6～8米设一个三通阀门。安装完毕后，投入运行前进行气密性试验，必须符合：压力达到30Kpa，千米漏气量小于3M3/min。
②附属装置
为了便于管路系统负压的调节，掌握各抽放地点瓦斯抽出量、瓦斯浓度的变化情况以及保证管网系统的正常抽放，设计时在各主、干、支管路上已考虑分别安设阀门、流量计和放水器。
（一） 一般规定
1、所有工作人员都必须牢固树立安全第一、预防为主的思想，严格执行《煤矿安全规程》、《煤矿安全技术操作规程》和《2101工作面瓦斯抽放技术作业规程》。严禁违章指挥、违章作业、违反劳动纪律。
2、所有上岗人员必须认真学习本作业规程的有关规定，学习经考试合格后人人签字，并熟识自救器的使用方法。
3、特殊工种必须持证上岗。
4、下井前要休息好,下井时佩戴好矿灯、自救器、胶壳帽,穿矿用胶靴。
5、严禁酒后下井，严禁携带烟草及易燃物品和火种下井，严禁穿化纤衣服下井。
6、上下罐要听从点钩人员的指挥，不许拥挤打闹。
7、井下行走要精力集中，注意安全；大巷行走要注意矿车，不准走道裆；不准扒、蹬、跳车，严禁坐矿车、溜子或运输皮带。
8、在大巷中人携带千不拉时，要用麻袋或木箱盛装。不准进入没有通风条件的独头巷道及有警标、栅栏的巷道和峒室。
9、井下不准打盹睡觉，不准打架斗殴。
10、保护好通风设施，过风门要注意运行车辆，过后随手关好风门，严格加强两道风门的管理，严禁两道风门同时敞开。
11、上下山严格执行"行车不行人、行人不行车"制度，行人时需用信号上下联系，得到许可后方准行走。
12、用千不拉起吊或回料时，生根要牢固且避开甩勾方向，起吊棚的受力侧要打上两棵戗柱；起吊时，要与重物重心一致，不准斜吊；所用千不拉起吊能力必须大于重物重量，否则，不准起吊。
14、严格执行敲邦问顶制度，在开工前安监员必须对工作面进行全面检查，确认无隐患后方准进入，
16、为防止重大事故的发生，工作地点各监测系统、通风系统、防尘系统、通讯系统，应时时保持完好，并坚持正常使用。
17、当工作地点因故停风或有害气体超限时，要立即停止工作，将人员撤至安全地点，清点人数，并汇报调度室及时处理，不经现场瓦检检查符合规定不得入内。
18、若施工地点压力增大，有冒顶垮面预兆时，要将人员撤到安全地点，待维护好后，再重新工作。
19、若工作地点发生灾害时，必须迅速组织所有人员按该种灾害的避灾路线撤离，并清点人数。避火灾、瓦斯、煤尘爆炸时，回风流侧人员必须配戴好自救器。
20、严格执行岗位责任制，设备维修包机制，工程质量验收制和事故分析制。
（二）、钻机施工安全措施：
1、抽放钻孔施工前，必须编制专门作业规程，制定施工安全措施，
2、操作人员必须经过专门培训，取得上岗资格证后方可上机操作，并需严格遵循钻机的操作规程和安全注意事项。
3、操作人员不能靠近旋转部件和滑动部件站立；
4、不能把手放在架盘和夹持器之间；
5、不能穿太宽松的衣服，和使用手动工具；
6、在马达和水泵周围须安设保护装置；
7、操作者要密切注意钻杆的运动和位置，防止卡钻；
8、助手不要站在钻杆后面。
9、打钻时，必须配备专业瓦斯检查员，严格执行《煤矿安全规程》的有关规定，杜绝瓦斯超限作业；
10、打钻之前，钻机要固定牢靠，使用固定螺栓或单体液压支柱，必要时要加固定支撑；
11、杜绝无水钻进，在打钻过程中如有喷孔，必须立即停止作业，采取措施进行处理，并向有关领导汇报；
12、打钻地点须安设甲烷监测仪，一旦瓦斯超限，立即切断电源，并发出警报，打钻人员要及时撤出施工地点；
13、打钻过程中，如遇到钻孔瓦斯压力和涌出量较大时，应加强通风并采取防瓦斯喷出措施，以保证施工人员安全；
14、开孔点要选择在煤壁完好，无裂隙处开孔，孔口应圆滑，无三角孔、偏空、台阶孔等；
15、抽放钻孔施工完毕后，应及时封孔并接入抽放，孔口处要用聚氨酯、防静电的塑料管丰实，严密不漏气，封口长度要大于7米防止巷道瓦斯超限；并每班填写《钻孔施工、验收记录表》。
（三）瓦斯抽放系统安全措施：
1、管路布置敷设的安全措施：
（1）井底车场、总回风巷的固定部分抽放主管，应悬挂或垫起在巷道巷帮，采用支撑架悬挂；高度距地板0.3～0.6米，每四米设一个固定点，固定牢固无松动现象；确需落地敷设的，要用墩垛垫起，高度不小于0.3米；
（2）工作面顺槽的抽放支管，用垫墩垫起，高度不小于0.3米，每根管路要有至少两个支点；每50米要有一防滚动固定装置，用半圆形管卡固定在巷帮或支撑物上，支撑物要卧底安置；
（3）斜巷敷设管路时，要安设管路止推装置，用半圆形管卡固定在巷帮或支撑物上，支撑物要卧底安置，每50米设置一处；
（4）管路敷设要平直，尽量减少弯头，拐弯处要加弯头，杜绝急转弯。管路要根据巷道坡度保持一定的坡度，坡度不小于1‰，能使管路中的水顺向流动；在钻场、拐弯、低洼、处要设置放水器，直向段每隔300米设置一个放水器；分岔处要加同径阀门；
（5）抽放管路不得与电线、电缆敷设在同一侧；
（6）管路的突出部位距巷帮不得小于0.1米，距轨道不得小于0.5米；
(7)连接处要加密封，厚度不小于5mm，敷设完成后要进行漏气检验，确保严密不漏气；
(8)抽放管路要采取防腐、防砸、防冻、防静电措施，每200米必须安装接地装置。使用金属管件时，在安装前要提前涂抹防腐剂。
(9)抽放管路要刷醒目的红漆，进行警示和区别，每100米悬挂一禁止碰撞的警示牌和管标，标明尺寸、流向、维护责任人；
(10)抽放主管、干管、支管要安设瓦斯量测量装置和测压装置；拐弯处要设除渣装置；
(11)抽放管路每天要有专人巡查，读取瓦斯含量、流量、压力数据，填写《抽放瓦斯抽放参数测定记录表》。
抽放泵站：
1、井下临时抽放泵站安全措施：
2101工作面井下临时抽放泵站安设在西翼总回联巷内，抽出瓦斯直接排入西翼总回风巷。
⑴、瓦斯抽放泵司机必须持证上岗，熟知操作要领；进行三班交接班，严禁空岗、脱岗、睡岗，随时控制排出瓦斯稀释后的浓度符合《煤矿安全规程》规定；
⑵、泵站处有足够的新鲜风流，泵站附近20米范围内，瓦斯含量小于0.5%；风速符合《煤矿安全规程》规定，无煤尘堆积；
⑶、必须在泵站的管路出口处进风测5米设置全断面的栅栏，在泵站出口处回风侧30米处设置一全断面栅栏，在西翼回风大巷于联巷交汇处5米外设置一全断面栅栏，并悬挂警示牌；两栅栏间禁止任何作业；
⑷、在下风侧栅栏外必须设便携式甲烷断电报警仪，巷道风流中瓦斯浓度超限报警时，应自动断电、停止抽放瓦斯，进行处理；
⑸、在西翼总回风巷，排出瓦斯浓度必须符合《煤矿安全规程》规定；
⑹、抽放泵站必须使用“三专”供电，要有三班专人管理，突然停电要立即汇报矿调度室；
⑺、司机每30分钟读取一遍CH4、CO、负压、温度、流量等监测仪表数据，并记录入记录簿，发现异常要及时联系工区值班人员和瓦斯抽放工进行检查、处理；
⑻、临时瓦斯抽放泵站要有直通矿调度室的电话，严禁分接。
2、地面永久抽放泵站安全措施：
抽放泵站内安装高负压2BEC72型水环真空泵两台（一台备用），安装低负压2BEC72型水环真空泵四台（二台备用）。
⑴、瓦斯抽放泵司机必须持证上岗，熟知操作要领；进行三班交接班，严禁空岗、脱岗、睡岗，；
⑵、泵站及泵站周围严禁有明火和建筑物，50米内要用栅栏或围墙隔离；
⑶、放空管设置在泵的进、出口，管径要大于泵的进、出口直径，高度要高出房顶3米以上；
⑷、泵站内的电器设备检测仪表等必须使用矿用防爆型；
⑸、泵站内必须有直通调度室的电话，严禁分接；
⑹、瓦斯抽放站内要有供水系统，进行冷却，消防；
⑺、抽放泵必须有前后防回火、爆炸、电气防爆、防静电、防雷电、防火灾、防涝、防冻措施；设置干粉灭火器和沙箱等灭火器材；
⑻、泵房内要有自动监测装置，一旦出现异常，自动切断电源；
⑼、泵房内瓦斯浓度不得超过0.5%,机体附近0.3米处瓦斯浓度不得超过1%，否则必须停泵查明原因进行处理；
⑽、瓦斯抽放站必须建立设备检修制度，定期对设备进行检修，发现问题及时处理；
⑾、抽放泵站必须使用“双回路”供电，要三班专人管理，突然停电要立即汇报矿调度室；
⑿、瓦斯抽放泵未经有关部门及领导研究，任何人不得私自调整抽放负压、停开设备；
⒀、建立抽放监测检查制度，每三天必须进行一次全面观测，并及时填写抽放日报；泵房内的瓦斯浓度、正压、负压、流量、水温每30分钟观测、记录一次；每天填写泵房值班记录表；日报表送交相关单位；
⒁、瓦斯抽放站每班有人值班，不得空岗，实行交接班制度；
⒂、抽放泵站要配备检修、抢修工具，并放置整齐。
七、避灾路线
当工作面发生瓦斯、煤尘爆炸事故、矿井火灾时要根据避灾路线，迅速撤离到安全地点。
避灾路线为：
1、2101工作面→2101运输顺槽→西翼胶带大巷→进风斜巷→井底车场→混合井→地面
2、2101工作面→2101轨道顺槽→轨道顺槽联巷→井底车场→混合井→地面
3、回风巷→2101轨道顺槽→轨道顺槽联巷→井底车场→混合井→地面
2010 年3月16日
