采煤工作面瓦斯综合治理设计基本规定
采煤工作面瓦斯综合治理设计基本规定
采煤工作面瓦斯综合治理设计
第一条 总则
瓦斯绝对涌出量大于5m3/min、或者用通风方法解决瓦斯问题不合理的采煤工作面，必须编制瓦斯综合治理设计。
第二条 采煤工作面瓦斯抽采率规定
第三条 采煤工作面概况
(一) 采煤工作面参数
采煤面上、下顺槽标高，始采、收作位置，采煤面走向长度、工作面长度、煤层厚度、采厚、煤层倾角，可采储量。
(二) 邻近采掘状况
本煤层周边采掘活动现状，邻近煤层采掘活动现状。
(三) 生产安排
采面投产、收作日期，采煤工艺及预计日产量。
第四条 采煤工作面瓦斯涌出量预计
(一) 瓦斯参数
地质勘探和本块段或相邻块段实测的瓦斯参数，包括测定点标高，煤层原始瓦斯含量，瓦斯压力，吸附常数等;本煤层邻近已采块段的瓦斯涌出量，涌出量梯度，涌含比。
(二) 瓦斯涌出量预测
分析瓦斯来源，预测方法有模拟法和分源预测法，一般要求采用分源预测法，瓦斯涌出量预测具体方法见附件一。
(三) 预测结果
相对瓦斯涌出量，绝对瓦斯涌出量。
第五条 瓦斯综合治理设计
(一) 类似块段情况
本矿本煤层邻近已采典型类似块段的瓦斯治理情况。
(二) 瓦斯治理方法选择
根据预测的采煤工作面相对瓦斯涌出量、绝对瓦斯涌出量，并结合矿井瓦斯治理实际效果，选择相适应的瓦斯治理方法。工作面瓦斯涌出量大且现场具备条件的，选择“Y”型通风治理瓦斯。工作面瓦斯绝对涌出量Q≤10m3/min的，采用顶板走向钻孔抽采。工作面瓦斯绝对涌出量Q为：10～20 m3/min的，采用顶板走向钻孔为主，倾向钻孔、上隅角埋管等为辅的综合抽采措施。工作面瓦斯绝对涌出量Q为：20～50 m3/min的，采用以高抽巷、底抽巷(穿层钻孔)、上下顺槽倾向穿层钻孔、顺层钻孔等为主，上隅角埋管为辅的综合抽采措施。工作面瓦斯绝对涌出量Q≥50 m3/min的，除采用以上抽采技术措施外，还应考虑采用地面钻孔进行抽采。
(三) 通风设计
通风方式(“Y”型通风必须明确充填工艺、材料，钻孔布置参数等)，巷道断面，风量计算(按集团公司已下发的风量计算方法计算)，进回风路线。
(四) 抽采巷道
专用抽采巷道层位选择(巷道相对于上、下风巷的距离，距煤层垂距)，抽采巷道断面、支护方式，总工程量、抽采段巷道长度、辅助段巷道长度、造价、工期;预计抽采浓度、流量。
(五) 抽采钻孔(顶板走向、穿层钻孔，顺层钻孔)
钻孔施工范围，钻场类型及间距，钻孔方位、倾角、孔径、孔深、孔底距煤层顶板垂距、孔底与采煤工作面最近的巷道之间的平距，钻孔总工程量及施工计划，同时抽采孔数，预计抽采浓度、流量。
(六) 上隅角埋管
埋管位置、管径、数量，埋管进气端形式，埋管进气端伸入采空区内的最大和最小长度，不同埋管彼此间进气端间距，预计抽采浓度、流量。
(七) 地面钻孔
钻孔分段孔径，筛管长度，钻孔行程，终孔位置，预计抽采浓度、流量。
(八) 抽采系统设计：
选择瓦斯抽采管路管径和瓦斯抽采泵，具体设计依据见附件二。
(九) 抽采计量设计：自动计量仪安设位置及数量。
第六条 防突设计
(一) 突出煤层放顶煤消突措施
保护层开采保护范围参数，顺层钻孔布置参数，并经有资质单位考察论证且出具结论性报告后，突出煤层才能采用放顶煤回采。
(二) 预测(效检)方法
预测方法及其指标临界值，预测钻孔布置参数。
(三) 局部防治突出措施
钻孔抽采、松动爆破、煤层注水等具体措施及其参数设计。
(四) 安全防护措施
放炮地点及警戒范围、避灾路线、压风自救和隔离式自救器等。
第七条 防火设计
(一) 火灾隐患分析
分析本工作面煤层自燃发火倾向性及其火灾隐患。
(二) 防灭火措施
常规措施(注浆浆液成分、配比以及注浆管路、钻孔设计，注氮设备、方法及注氮管路布置，喷洒阻化剂设备、方法)，减漏措施(均压通风、充填隔离)，堵漏措施(压注防灭火材料，喷浆加固隔离)
(三) 防灭火预测预报
第八条、防尘设计
(一) 防尘基本参数
本工作面煤层的煤尘爆炸性指数、煤层自然含水率。
(二) 防尘措施
注水治本措施(钻孔参数、封孔方式、注水设备、水压、注水时间等)。综采移架喷雾、采煤机负压二次降尘等措施、风流自动喷雾、转载(卸载)自动喷雾、放炮喷雾等。放炮防尘措施(湿式打眼、水炮泥、爆破前后冲洗煤壁等)。管理制度。
第九条 监控设计
(一) 瓦斯传感器安设位置、数量、报警点、断电点、断电范围。
(二) 其它传感器安设位置、数量。
第十条 设计附图
(一) 岩性综合柱状图。
(二) 采煤工作面剖面图。
(三) 采煤工作面瓦斯治理工程平面布置图(利用采掘工程平面图画标工作面开采范围、周边块段采掘现状、抽采巷道、钻场、钻孔、抽采管路、抽采泵位置及参数等)。
(四) 通风系统图(含注浆、注氮、供水管路，监控探头等)。
附件一 瓦斯涌出量预测
(一) 模拟法
参考公式:q=q参+Δh·a
式中：q—回采工作面相对瓦斯涌出量(m3/t);
q参—参考工作面(已采)相对瓦斯涌出量(m3/t);
Δh—预测工作面与参考工作面标高差(m);
a—瓦斯涌出量梯度(m3/t/m)。
(二) 分源预测法
根据工作面具体条件和已采采区实测数据，分别计算各种瓦斯涌出源涌出量;与采煤同时抽采的抽采量也计入工作面瓦斯涌出量。
无实测数据的，可参考下列公式。
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—邻近煤层相对瓦斯涌出量(m3/t);
k1—围岩瓦斯涌出系数，全部垮落法取值=1.2;
k2—工作面残煤瓦斯涌出系数，取值=1/工作面回采率;
k3—掘进工作面预排瓦斯影响系数，取值=(L-xb)/L,式中L为工作面长度，b为巷道宽度，x为预排系数，x=3～4;
k4—不同通风方式的瓦斯涌出系数，U型通风取值=1.0，Y型通风取值=1.3～1.5;
k5—本煤层抽采瓦斯影响系数，取值=1.1～1.5，
具体：顺层孔抽采取值=1.05～1.1，
老塘埋管取值=1.2～1.3，
顶板或穿层钻孔取值=1.2～1.3，
巷道抽采取值=1.2～1.4，
综合抽采取值=1.3～1.5;
k6—邻近煤层抽采瓦斯综合影响系数，取值=1.2～1.4;
M、m—本煤层的煤层厚度与回采高度(m);
Xo、Xc—本煤层的原始、残存瓦斯含量(m3/t)，一般Xc=0.15Xo;
ηi—第i上邻近煤层或第i下邻近煤层的瓦斯排放率(%)，ηi取实测值;若无实测值，可根据层间距、岩性、采厚、工作面面长、回采推进度、瓦斯含量、瓦斯压力等因素综合确定ηi，一般ηi<85%，。
Mi—第i邻近煤层的煤层厚度(m);
Xoi、Xci—第i邻近煤层的原始、残存瓦斯含量(m3/t)，一般Xci=(1-ηi)·(1-k7 i)·Xoi，ηi为第i上邻近煤层或第i下邻近煤层的瓦斯排放率，k7 i为第i上或下邻近煤层的瓦斯预抽率;
附件二 抽采系统设计
(一) 瓦斯抽采管路管径的选择
参照公式：管径D=0.1457(Q/V)1/2
式中：Q—管道内抽采混合气体流量(m3/min)
V—管道内气体流速(m/s)
(二) 瓦斯抽采泵的选择。
参照公式：Q泵=(Qmax×K)/(C×η)
式中：Q泵—抽采泵的额定流量(m3/min)
Qmax—最大抽采瓦斯纯量(m3/min)
K—瓦斯综合抽采系数
C—抽采泵入口处瓦斯浓度(%)
η—抽采泵的机械效率
参照公式：H泵=(H总+H孔+H正)×K
式中：H泵—抽采泵的压力(Pa)
H总—抽采管路总阻力损失(Pa)(包括直管阻力损失H直和局部阻力损失，局部阻力损失依据管路安装条件取经验值)
H孔—抽采孔口所需负压(取值不低于0.015MPa)
H正—抽采泵出口正压
K—抽采备用系数
参照公式：H直=9.8×(L×Q2×Δ)/(K0×D5)
式中: H直—直管阻力损失
L—抽采直管长度(m)
Q—抽采管内瓦斯流量(m3/h)
Δ—含瓦斯混合气体对空气的相对密度
K0—综合系数
D—抽采管道内径(cm)
