井下瓦斯抽采课程设计
新安矿14151工作面瓦斯抽采设计
学院 能源学院 班级 煤层气10-02 姓名 刘志成 学号 311002050216 指导教师 刘晓
目录
1.14151工作面概况 ........................................................................................................ 1
1.1 工作面位置范围 ............................................................................................... 1 1.2 水文地质构造 ................................................................................................... 1 1.3 顶底板岩性 ....................................................................................................... 1 1.4 煤层瓦斯情况 ................................................................................................... 1 2.矿井瓦斯抽放的必要性 ............................................................................................... 2
2.1 瓦斯抽放的必要性 ........................................................................................... 2 2.2 工作面可以供给的风量 ................................................................................... 2 2.3 通风方法可以解决的瓦斯含量 ....................................................................... 3 2.4 采面瓦斯涌出预测 ........................................................................................... 3 2.5 工作面所需风量计算 ....................................................................................... 4 2.6 抽采瓦斯在防治煤与瓦斯突出方面的必要性 ............................................... 4 3.抽采瓦斯的可行性 ....................................................................................................... 5 4.抽采瓦斯方案 ............................................................................................................... 6
4.1 抽采设计原则和抽采方法选择 ....................................................................... 6
4.1.1 瓦斯抽采设计原则 ................................................................................ 6 4.1.2 本煤层未采区预抽钻孔形式选择 ........................................................ 6 4.1.3 采空区抽采形式选择 ............................................................................ 7 4.2 抽采钻孔布置 ................................................................................................... 9
4.2.1 本煤层未采区预抽钻孔布置 ................................................................ 9 4.2.2 采空区抽采形式 .................................................................................. 10 4.3 封孔方法、材料及工艺 ................................................................................. 11 4.4 抽采效果预测 ................................................................................................. 12 5.选型计算 ..................................................................................................................... 12
5.1 抽采管道的管径选择 ..................................................................................... 13 5.2 管道阻力计算 ................................................................................................. 13 5.3 瓦斯抽采泵选型计算 ..................................................................................... 14 6.管路的附属装置 ......................................................................................................... 14
6.1 瓦斯管路敷设及质量验收 ............................................................................. 14 7.瓦斯抽放组织管理及安全技术措施 ......................................................................... 15
7.1 组织管理 ......................................................................................................... 15
7.1.1 管理规范 .............................................................................................. 15 7.1.2 组织机构设置 ...................................................................................... 15
瓦斯抽采设计
7.2 抽放系统的检查与管理 ................................................................................. 15
7.2.1 泵站硐室 .............................................................................................. 15 7.2.2 抽放管路 .............................................................................................. 16 7.2.3 抽放钻孔 .............................................................................................. 16 7.3 技术资料管理 ................................................................................................. 16 7.4 瓦斯抽放钻场施工管理 ................................................................................. 17 7.5 井下瓦斯抽放管路管理 ................................................................................. 18 7.6 瓦斯抽放泵的维护和操作 ............................................................................. 19
7.6.1 瓦斯泵的日常维护和保养 .................................................................. 19 7.6.2 日常操作 .............................................................................................. 20 7.7 安全保障措施 ................................................................................................. 21 7.8 抽放瓦斯测定记录 ......................................................................................... 22 8.参考文献 ..................................................................................................................... 25 9.附图 ............................................................................................................................. 26
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1.14151工作面概况
1.1 工作面位置范围
14151工作面位于新安煤矿14采区下山东翼上部，上邻14采区运输大巷保护煤柱，下邻14171工作面，东邻14与12采区保护煤柱，西邻14采区皮带下山保护煤柱，地面无建筑物和水体。
14151工作面走向长度655m，里段倾向长度80m，外段倾向长度120m，地面标高+520—+600m，工作面标高+21—+48m，回采面积76600m2。工作面地质储量50.83万吨，可采储量47.27万吨。
该工作面于2007年3月掘进完毕，计划于2007年5月开始回采。回采时采用走向长壁采煤方法，顶板采用全部垮落法管理。
1.2 水文地质构造
该工作面煤厚变化较大，原因是底板起伏。在工作面掘进过程中未发现断层。但根据三维地震资料显示工作面有三条底部正断层。工作面水文地质条件简单，主要充水水源为顶板砂岩裂隙水，预计回踩过程中涌水量为10-15t/h。
1.3 顶底板岩性
伪顶为炭质泥岩，不稳定，局部发育，平均厚度0.4m，直接顶为泥岩，砂质泥岩，厚4.0m，老顶为大占砂岩厚9.5m，为本矿区主要标志层之一。
该工作面伪底较发育，伪底为炭质泥岩平均厚0.6m,直接底为泥岩、砂质泥岩，厚度3.8m老底为硅质泥岩厚4m左右，为本矿区主要标志层之一。
图1-1 新安矿综合柱状图
1.4 煤层瓦斯情况
14151工作面煤层厚度变化较大，厚度在0-14.5m之间，平均厚度4.5m，煤
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层倾角6-11°。煤层原生结构受构造作用，煤层破坏，层理不清，结构紊乱。煤层结构简单，偶见夹矸，含FeS2结核。煤质为贫瘦煤。
表1-1 新安矿14下山采区煤层瓦斯参数
序号 孔号 1 2 3 4 5
瓦斯孔4 瓦斯孔5 瓦斯孔6 1007 1107
埋深(m) 478.47 478.47 516.31 554.14 560.19
瓦斯含量(m3/t) 9.84 9.84 10.05 9.23 10.48
瓦斯压力(MPa) 0.86 0.92 1.00 0.86 1.19
工作面煤层构造软煤普遍发育，绝大多数属于典型的Ⅲ～Ⅴ类构造软煤。硬煤分布仅局部可见，根据现场取样测定结果，坚固性系数f为0.19-0.42，平均为0.25，瓦斯放散初速度ΔP为6.95-26.51，平均为13.27。
根据河南理工大学2003年12月提交的《豫西－义煤集团新安煤矿二1煤瓦斯赋存规律及矿井瓦斯防治技术研究》，新安矿14下山采区煤层底板标高在+25m以深，实际控制的瓦斯参数测点有5个，瓦斯参数见表1-2。14下山采区为突出危险采区，14151工作面位于14下山采区内，为突出危险工作面。
2.矿井瓦斯抽放的必要性
2.1 瓦斯抽放的必要性
瓦斯抽放的目的有两个：①为了确保矿井安全生产，防止或减少采、掘工作面瓦斯浓度超限；②为了开发利用瓦斯资源，减少瓦斯排空导致的大气环境污染，变害为利。因此，对于一个矿井或采区（工作面）是否必要抽放瓦斯，首先应从保证安全生产的角度来考虑，即当采用通风方法解决瓦斯超限问题不可能实现或方案不合理时，就应该采取抽放措施。其次，还应从充分利用瓦斯资源和改善职工劳动、生活条件等方面综合考虑瓦斯抽放的必要性和经济上的合理性。所以，在具体进行瓦斯抽放设计时，一般通过如下方面的指标来衡量。
2.2 工作面可以供给的风量
Qg?L?H???v?60 (2-1)
式中：
Qg—工作面可以供给的风量，m3/min；
L—最小控顶距，m，此处取 L?????m;
H—采高，设计采高 ????m；
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