采煤工作面設(shè)計(jì)

集團(tuán)公司區(qū)域性瓦斯治理

突出采煤工作面及保護(hù)層工作面

設(shè)計(jì)報(bào)審管理規(guī)定

               一、凡滿足下列條件之一者，采面設(shè)計(jì)應(yīng)報(bào)集團(tuán)公司審查：

                    （一）突出區(qū)域采煤工作面。

                    （二）開采保護(hù)層的工作面。

二、設(shè)計(jì)原則

（一）突出區(qū)域采煤工作面設(shè)計(jì)必須滿足《煤礦瓦斯抽放規(guī)范》   （AQ1026-2006）、《煤礦瓦斯抽采基本指標(biāo)》（AQ1027-2006），嚴(yán)禁留有瓦斯抽放鉆孔空白帶，設(shè)計(jì)中要將防突及瓦斯治理工程和措施前移，做到采掘前治理，同時(shí)要體現(xiàn)強(qiáng)化支護(hù)和釋放地應(yīng)力并舉、優(yōu)化設(shè)計(jì)和優(yōu)化采掘布署并舉的設(shè)計(jì)思路。

          （二）保護(hù)層工作面設(shè)計(jì)必須滿足保護(hù)層開采的相關(guān)管理規(guī)定，并通過瓦斯抽采、應(yīng)力釋放等手段解放被保護(hù)層。

          （三）突出區(qū)域采煤工作面及保護(hù)層工作面設(shè)計(jì)內(nèi)容分別按采煤、掘進(jìn)兩個(gè)階段編制。

三、設(shè)計(jì)依據(jù)

       突出區(qū)域采煤工作面及保護(hù)層工作面設(shè)計(jì)必須有下列資料為設(shè)計(jì)依據(jù)：

      （一）經(jīng)集團(tuán)公司批準(zhǔn)的采區(qū)設(shè)計(jì)。

      （二）區(qū)域性瓦斯治理規(guī)劃。

      （三）經(jīng)單位技術(shù)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)的地質(zhì)說明書。

      （四）煤層突出危險(xiǎn)性鑒定報(bào)告及煤與瓦斯突出區(qū)域劃分報(bào)告。

四、設(shè)計(jì)說明書主要內(nèi)容

      （一）設(shè)計(jì)工作面概況：包括工作面位置、垂深、范圍、地表概況，鄰近煤層、采區(qū)、工作面的關(guān)系，區(qū)內(nèi)煤層賦存狀況及地質(zhì)概況，工作面設(shè)計(jì)采長(zhǎng)、設(shè)計(jì)能力等。

      （二）危險(xiǎn)源及有害因素分析，包括瓦斯、煤塵、水害、地溫、礦壓、地質(zhì)構(gòu)造等。

      （三）簡(jiǎn)要分析說明工作面回采對(duì)地面建筑物、水體的影響。

      （四）設(shè)計(jì)采用的采掘工藝，并說明回采期間設(shè)備列車布置位置及支架、采煤機(jī)初步選型。

      （五）瓦斯涌出量預(yù)測(cè)

      （六）巷道設(shè)計(jì)：說明巷道開口位置及施工順序，詳細(xì)說明設(shè)計(jì)巷道的斷面、支護(hù)形式及支護(hù)材料，簡(jiǎn)要介紹巷道布置思路及各種參數(shù)選擇的依據(jù)。

（七）各系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明中要包括下列內(nèi)容:

       1.主運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

      2.輔助運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

      3.通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)（包括掘進(jìn)及回采期間的通風(fēng)系統(tǒng)）

      4.供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

      5.供水及綜合防塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)

      6.排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

      7.監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括頂板監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)

      8.壓風(fēng)自救系統(tǒng)設(shè)計(jì)

      9.防滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)

     10.通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)

     11.采面液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

     12.采面照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)

     13.降溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)（地溫高于《煤礦安全規(guī)程》限定值時(shí)必須有此內(nèi)容

（八）專項(xiàng)設(shè)計(jì)：

     1.防突專項(xiàng)設(shè)計(jì)

         設(shè)計(jì)中要分掘進(jìn)和回采兩個(gè)階段分別進(jìn)行防突設(shè)計(jì)

        2.瓦斯抽放設(shè)計(jì)

        工作面瓦斯抽放要分巷道掘進(jìn)期間抽放、工作面采前預(yù)抽、工作面回采期間抽放三個(gè)階段分別設(shè)計(jì)。

        3.水害防治專項(xiàng)設(shè)計(jì)

 （九）安全技術(shù)措施：

       闡述工作面掘進(jìn)及回采期間需要采取的主要安全技術(shù)措施，綜合分析采面瓦斯對(duì)掘進(jìn)及回采造成的影響以及采用瓦斯綜合治理措施后達(dá)到的預(yù)期效果。

五、其它要求

      （一）設(shè)計(jì)中要推廣新技術(shù)、新工藝、新裝備、新材料，充分體現(xiàn)科技興礦的思路。

      （二）設(shè)計(jì)中要考慮煤質(zhì)問題，盡量減少斷層等構(gòu)造對(duì)煤質(zhì)的影響。

      （三）設(shè)計(jì)說明書中要附工作面巷道布置圖、巷道斷面圖、通風(fēng)系統(tǒng)圖、供電系統(tǒng)圖等相關(guān)示意圖，盡量用圖表的方式表達(dá)出設(shè)計(jì)意圖。

采煤工作面設(shè)計(jì)說明書

第一章  工作面概況及危險(xiǎn)源分析

第一節(jié)  工作面概況

       一、采面概況

       二、煤層賦存情況

       三、地質(zhì)構(gòu)造

       四、頂?shù)装鍘r性

       五、水文條件

       六、瓦斯

       七、地表情況

第二節(jié)  危險(xiǎn)源分析及采掘工藝、采面生產(chǎn)能力確定

       一、危險(xiǎn)源分析

       1、頂板

       2、水害

       3、煤層自燃

       4、瓦斯

       5、煤塵

二、采掘工藝

    （一）回采工藝

      根據(jù)工作面的地質(zhì)構(gòu)造、煤層務(wù)存條件確定適合的回采工藝

      1、落煤的方式與裝備選擇

      2、裝煤裝備的選擇

      3、運(yùn)煤 裝備的選擇

      4、支架選型

      5、工作面支護(hù)形式

      6、端頭支護(hù)

      7、頂板管理

      (二) 掘進(jìn)工藝

     新開巷道均采用炮掘。

三、采面生產(chǎn)能力確定

Q＝L×D×m×γ×C

    式中: 

    Q-------------工作面日生產(chǎn)能力，t/d

                                  L-------------工作面長(zhǎng)度,  m

                                  D------------工作面日推進(jìn)度，m

                                  m-------------煤層平均采高，m

                                  γ------------煤的容重，t/m3

                                  C-------------工作面回采率，中厚煤層取0.95。

第二章  工作面工程

 

第一節(jié)  工作面巷道布置

                  第二節(jié)   巷道斷面及支護(hù)

第一節(jié)  工作面巷道布置

       

        工作面巷道布置的方式大致有四種：

        一、機(jī)軌分煤巖巷布置

        二、機(jī)軌雙巖巷布置

        三、機(jī)軌合一巷布置

        四、機(jī)軌雙煤巷布置

第二節(jié)   巷道斷面及支護(hù)

       一、巷道的斷面形狀

      巷道斷面形狀的選擇，主要應(yīng)考慮巷道所處的位置及穿過的圍巖性質(zhì)、巷道的用途及服務(wù)年限、選用的支架材料和支護(hù)方式、巷道的掘進(jìn)方法和采用的掘進(jìn)設(shè)備等因素。

       二、巷道斷面尺寸

       1、巷道凈寬度

        2、巷道凈高度

        3、巷道凈斷面面積

        4、巷道掘進(jìn)斷面面積

        三、支護(hù)

        現(xiàn)在多采用錨網(wǎng)支護(hù)和錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)。

第三章  工作面各生產(chǎn)系統(tǒng)

       第一節(jié)  主運(yùn)輸系統(tǒng)

       第二節(jié)  輔助運(yùn)輸系統(tǒng)

       第三節(jié)  通風(fēng)系統(tǒng)

       第四節(jié)  供水及綜合防塵系統(tǒng)

       第五節(jié)  排水系統(tǒng)

       第六節(jié)  通訊系統(tǒng)

       第七節(jié)  監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)

       第八節(jié)  壓風(fēng)自救系統(tǒng)

       第九節(jié)  防滅火系統(tǒng)

       第十節(jié)  采面液壓系統(tǒng)

       第十一節(jié)  采面照明系統(tǒng)

第一節(jié)  主運(yùn)輸系統(tǒng)

           一、主運(yùn)輸設(shè)備的選擇

           1、工作面輸送機(jī)的選擇

              2、機(jī)巷轉(zhuǎn)載機(jī) 、輸送機(jī) 的選擇

              3、皮帶下山輸送機(jī)的選擇

           二、出煤系統(tǒng)

            已15-13330采面生產(chǎn)系統(tǒng)示意圖

             回采工作面→己15—13330機(jī)巷→己三擴(kuò)大皮帶上山→己三中部運(yùn)輸平巷→己三采區(qū)煤倉(cāng)。

第二節(jié)  輔助運(yùn)輸系統(tǒng)

礦已15-13330采面輔助運(yùn)輸系統(tǒng)：

             己三大巷→己三軌道上山三片→己三擴(kuò)大上部運(yùn)輸平巷→己三擴(kuò)大軌道上山→風(fēng)巷片盤→己15—13330風(fēng)巷→采面。

       見礦已15-13330采面生產(chǎn)系統(tǒng)示意圖

生產(chǎn)系統(tǒng)示意圖

第三節(jié)  通風(fēng)系統(tǒng)

一、掘進(jìn)工作面風(fēng)機(jī)選型

     1、工作面機(jī)巷、風(fēng)巷

1）按瓦斯涌出量計(jì)算：

Q掘＝100Qgk

 式中：                 Q掘—采面需風(fēng)量, m3/min；

K—瓦斯涌出不均勻系數(shù),1.5～2.0；

                             Qg—瓦斯絕對(duì)涌出量，m3/min；

 Qg＝q×T日/540

式中：T日－日出煤量,t/日；

2）按最大炸藥用量計(jì)算：

Q掘=（7.37～25）×A

式中：  A—一次最大炸藥用量，kg

3）按同時(shí)工作最多人數(shù)計(jì)算：

Qc＝4N 

式中：                       N－掘進(jìn)工作面同時(shí)工作最多人數(shù)

4）、按風(fēng)速驗(yàn)算：

15S掘＜Q掘＜240S掘 

式中：                              S掘—巷道掘進(jìn)斷面

二、采煤工作面風(fēng)量計(jì)算：

        1、按瓦斯涌出量計(jì)算：

Qc＝100QgK

       式中：         Qc—采面需風(fēng)量, m3/min；

                           K—瓦斯涌出不均勻系數(shù)，1.2～1.8；

                          Qg—瓦斯絕對(duì)涌出量；

                           8—各種抽放量總和，m3/min；

       2、按勞動(dòng)氣象條件計(jì)算：

Qc＝Qk×Kt×Kh×K1

        式中：Qk—基本風(fēng)量，一般取330

                    Kt—工作面溫度系數(shù)，Kt=at-b，工作面溫度在20～26℃時(shí)，

a=0.1,b=1.24，

                    Kh—采高系數(shù)，Kh＝C×H×ψ

        式中：C—支護(hù)方式系數(shù)，綜采取1.0；M—采高；ψ—采面有效支護(hù)斷面系數(shù)，掩護(hù)式支架0.55～0.6 。

                    K1—采面走向長(zhǎng)系數(shù)，1000m以上時(shí)，取1.1～1.4

3、按同時(shí)工作最多人數(shù)計(jì)算：

Qc＝4N

      式中：         N－工作面同時(shí)工作最多人數(shù)。

      根據(jù)以上三種計(jì)算，取最大值

4、按風(fēng)速驗(yàn)算：

Qmax=4×60Smin×K

   Qmin=1/4×60Smax×K

       式中：Smax、Smin為最大、最小有效通風(fēng)面積   K-有效斷面積系數(shù)

       若Qmax＞Qc＞Qmin  ，則符合規(guī)定

第四節(jié)  供水及綜合防塵系統(tǒng)

一、供水系統(tǒng)

1、采面主要用水點(diǎn)

（1）機(jī)風(fēng)巷凈化水霧、灑水滅塵

（2）泵站用水量

（3）轉(zhuǎn)載點(diǎn)、架間噴霧

（4）煤機(jī)冷卻、噴霧

（5）輸送機(jī)冷卻水

Q =（Q1+Q2+Q3+Q4+Q5）·K

  式中：         K—水量備用系數(shù)取1.2

2、供水管徑

  Dp=√4Q/（π×3600Vp）           式中：VP—水速 

二、綜合防塵系統(tǒng)

        1、防塵管路利用供水管路，每50m安設(shè)一個(gè)三通閥門。

        2、掘進(jìn)及回采期間，各轉(zhuǎn)載點(diǎn)要設(shè)噴霧；風(fēng)、機(jī)巷各安設(shè)兩道凈化水幕，距工作面60～200m處安設(shè)隔爆水棚。

        3、采面每隔10架設(shè)一個(gè)灑水噴頭。采煤機(jī)按規(guī)定安設(shè)內(nèi)外噴霧。

        4、個(gè)人佩戴防塵口罩。

第六節(jié)  通訊系統(tǒng)

       泵站列車、輸送機(jī)機(jī)頭、轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾分別設(shè)置電鈴、信號(hào)裝置。小絞車運(yùn)輸設(shè)置聲光信號(hào)裝置。工作面刮板輸送機(jī)安設(shè)信號(hào)的間距不超過15米。

       按照《煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出防治細(xì)則》及《煤礦安全規(guī)程》第213條、第478條之規(guī)定，須安設(shè)電話地點(diǎn)：

       1、機(jī)巷轉(zhuǎn)載機(jī)頭；

       2、風(fēng)巷切眼往外100m處；

       3、瓦斯抽放泵站；

       4、機(jī)巷外口；

       5、乳化液泵站。

第七節(jié)  監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)

一、瓦斯檢測(cè)

1、掘進(jìn)期間

       風(fēng)巷上掘進(jìn)機(jī)，司機(jī)必須佩戴便攜式甲烷監(jiān)測(cè)報(bào)警儀。

      巷道在掘進(jìn)期間需安設(shè)兩個(gè)甲烷傳感器，報(bào)警值為0.8%，斷電值為0.8%。其具體位置分別位于：

    （1）距掘進(jìn)工作面≤5m處；

    （2）巷道回風(fēng)口以里10～20m處。

2、回采期間

      采煤機(jī)司機(jī)必須佩戴便攜式甲烷監(jiān)測(cè)報(bào)警儀。

      采面回采期間，一般需要安設(shè)4個(gè)甲烷傳感器，報(bào)警值均為0.8%，斷電值均為0.8%

    

       其位置分別是：

     （1）風(fēng)巷里口（距回采工作面10～15m）；

     （2）風(fēng)巷外段（風(fēng)巷回風(fēng)道以里約10～20m）；

     （3）采面（距上出口15m）；

     （4）機(jī)巷（距采面5～10m）；

       機(jī)巷、采面、風(fēng)巷所有高、低壓電源必須由一個(gè)變壓器引出，若2個(gè)甲烷傳感器中有一個(gè)超限，都必須切斷所有電源。

二、頂板監(jiān)測(cè)

       掘進(jìn)期間，風(fēng)機(jī)巷原則上每隔30～50m布設(shè)一個(gè)頂板離層觀測(cè)儀、一個(gè)巷道幫頂位移觀測(cè)站。及時(shí)掌握巷道壓力變化、巷道變形情況，以便調(diào)整支護(hù)參數(shù)或合理確定二次支護(hù)時(shí)間。

第八節(jié)  壓風(fēng)自救系統(tǒng)

一、壓風(fēng)自救風(fēng)量和風(fēng)壓要求：

       風(fēng)壓不小于0.4MPa，風(fēng)量不低于Q=K1K2（K1、K2為漏風(fēng)系數(shù)與備用系數(shù)）

二、壓風(fēng)自救管選擇

三、壓風(fēng)自救站設(shè)置

       1、掘進(jìn)期間：每隔50米安裝一組壓風(fēng)自救，最后一組壓風(fēng)自救距掌子頭25—40米，壓風(fēng)自救安裝在支護(hù)良好且無雜物處，安裝高度距離巷道底板1.6—1.8米。

       2、回采期間：

    （1）機(jī)巷安裝一組壓風(fēng)自救，安裝位置機(jī)巷切眼外100m處

    

     （2）風(fēng)巷

       1、在切眼往外25～40m處安裝一組壓風(fēng)自救。

       2、在回風(fēng)口以里5m處安裝一組壓風(fēng)自救。

       3、在風(fēng)巷每組絞車處安裝兩個(gè)壓風(fēng)自救。

四、壓風(fēng)自救管理

       施工單位指定專人對(duì)壓風(fēng)管路進(jìn)行檢查，確保管路不漏氣及壓風(fēng)自救完好，并及時(shí)移動(dòng)壓風(fēng)自救，保證壓風(fēng)自救與掘進(jìn)工作面保持合適的距離，要對(duì)氣水分離器進(jìn)行及時(shí)的放水和排油，保證管路的暢通和風(fēng)流的清潔。

第九節(jié)  防滅火系統(tǒng)

       采面煤層為自燃煤層 時(shí)，需采取防滅火措施。

一、采空區(qū)注漿

     １、日注漿量

QJ=(Qt+QS)M

       式中：             QJ－日注漿量，m3；

                               Qs－日注漿水量，m3；

                               Qt－日注漿土量，m3；

                               M－泥漿制成率；

                                         QS=KSQtδ

        式中：            KS－水量備用系數(shù)，m3；

                               

                                Qs－日注漿水量，m3；

                               δ－漿水比的倒數(shù)；

                                          Qt=KmLHC

       式中：K－注漿系數(shù)；m－煤層采高，m；L－日推進(jìn)度，m；H-采面傾斜長(zhǎng)度，m；C-回采系數(shù)。

第十節(jié)  采面液壓系統(tǒng)

       1、泵站開關(guān)列車設(shè)置在工作面機(jī)巷車場(chǎng)（車場(chǎng)距采面下出口不大于300m），不影響機(jī)巷正常通風(fēng)、行人等，泵站列車放置地點(diǎn)保證支護(hù)完好。

       2、乳化液泵站向采面敷設(shè)供液管（φ32mm）、回液管路（φ50mm）各一趟，在采面下端頭供、回液管路分別安設(shè)一個(gè)三通分別向采面液壓支架和乳化液鉆機(jī)供、回液。在供、回液管路的采面上、下端頭和采面中間各設(shè)置一個(gè)截止閥以備檢修和急用。

第十一節(jié)  采面照明系統(tǒng)

        按照規(guī)程第473條規(guī)定，在采面、機(jī)巷轉(zhuǎn)載點(diǎn)、機(jī)頭硐室設(shè)固定照明，其中采面照明燈間距不得大于15m。

第四章  專項(xiàng)設(shè)計(jì)

  

    一、防突設(shè)計(jì)

    二、瓦斯抽放設(shè)計(jì)

    三、水害防治專項(xiàng)設(shè)計(jì) 

第一節(jié)  防突設(shè)計(jì)

一、工作面掘進(jìn)期間防突措施：

     1、風(fēng)巷

        風(fēng)巷在掘進(jìn)期間沿空送巷，按突出威脅工作面管理，采取連續(xù)預(yù)測(cè)的防突管理方案。

每5m預(yù)測(cè)一次，預(yù)測(cè)孔深7m，預(yù)測(cè)不超允許進(jìn)尺5m。

      2、機(jī)巷

      1）直接執(zhí)行防突措施

        2）效果檢驗(yàn)

        3）巷幫卸壓孔

        4）前探孔

        5）機(jī)巷預(yù)抽巷穿層孔

    二、工作面回采期間的防突措施：

       1)執(zhí)行前探、卸壓、抽放、注水孔

       2)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)

三、安全防護(hù)

   （一）、壓風(fēng)自救

        1、壓風(fēng)自救的安裝與調(diào)試與管理

      （1）、壓風(fēng)自救風(fēng)量和風(fēng)壓要求：風(fēng)壓不小于0.4MPa，風(fēng)量不低于Q=K1K2 （K1、K2為漏風(fēng)系數(shù)與備用系數(shù)）。

      （2）、掘進(jìn)期間：每隔50米安裝一組壓風(fēng)自救 ，個(gè)數(shù)不少于5個(gè)，最后一組壓風(fēng)自救距掌子頭25—40米，個(gè)數(shù)不少于15個(gè)，壓風(fēng)自救安裝在支護(hù)良好且無雜物處，安裝高度距離巷道底板1.6—1.8米。

        回采期間：風(fēng)巷在風(fēng)巷切眼往外25～40m處安裝一組壓風(fēng)自救，在回風(fēng)口以里5m處安裝一組壓風(fēng)自救。同時(shí)在風(fēng)巷每組絞車處安裝兩個(gè)壓風(fēng)自救。機(jī)巷安裝一組壓風(fēng)自救，安裝位置機(jī)巷切眼外100m處。

      （3）、壓風(fēng)自救管選用無縫鋼管，對(duì)破損的壓風(fēng)管必須更換或進(jìn)行相應(yīng)的處理，保證不漏氣。

（4）施工單位指定專人對(duì)壓風(fēng)管路進(jìn)行檢查，確保管路不漏氣及壓風(fēng)自救完好，并及時(shí)移動(dòng)壓風(fēng)自救，保證壓風(fēng)自救與掘進(jìn)工作面保持合適的距離，要對(duì)氣水分離器進(jìn)行及時(shí)的放水和排油，保證管路的暢通和風(fēng)流的清潔。

    （二）、防突反向風(fēng)門的設(shè)置

        防突反向風(fēng)門嚴(yán)格按《防突細(xì)則》第95條規(guī)定進(jìn)行設(shè)置

    （三）、避難硐室設(shè)置要求

        當(dāng)巷道需要設(shè)置避難硐室時(shí)，嚴(yán)格按《防突細(xì)則》第97條以及集團(tuán)公司<2006>100號(hào)文件的要求進(jìn)行設(shè)置。

    （四）、放炮管理

       采用遠(yuǎn)距離放炮時(shí)，放炮地點(diǎn)應(yīng)設(shè)在進(jìn)風(fēng)側(cè)反向風(fēng)門之外或避難所內(nèi)，放炮地點(diǎn)距工作面的距離不得小于300m。放炮員操縱放炮的地點(diǎn)，應(yīng)配備壓風(fēng)自救系統(tǒng)或自救器。回風(fēng)系統(tǒng)的采掘工作面及其他有人作業(yè)的地點(diǎn)，都必須停電撤人，放炮30min后，方可進(jìn)入工作面檢查。

第二節(jié)  瓦斯抽放設(shè)計(jì)

一、概況

二、抽放瓦斯的必要性

三、抽放系統(tǒng)的選擇

四、瓦斯抽放系統(tǒng)管徑選擇

五、瓦斯抽放泵的選擇

六、建立擴(kuò)大泵站

七、泵站供電、排水的確定

一、概況

       綜合鑒定采區(qū)的突出情況，劃分采面突出危險(xiǎn)等級(jí)。

二、抽放瓦斯的必要性

        1、工作面可以供給的風(fēng)量

Qg = 60L×H×Φ×v

         式中：                 L—最小控頂距，m

                                     H—采高，m

                                    Φ—有效斷面系數(shù)

                                     V —規(guī)程允許的最高風(fēng)速，m/s

       2、采面瓦斯涌出量預(yù)測(cè)

      （1）相對(duì)瓦斯涌出量

Qa=（Wa-Wc）×（L-Lh）/L

        式中：   Qa —工作面相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t； Wa—開采煤層原始瓦斯含量，m3/t； Wc—殘存瓦斯量，m3/t，一般取煤層瓦斯含量的10% ~ 15% ；L—工作面采長(zhǎng)，m ；Lh —機(jī)、風(fēng)巷排放瓦斯帶的總寬度，m 。

    

（2）絕對(duì)瓦斯涌出量

Qy=Qa·A/1440

  3、工作面所需風(fēng)量計(jì)算

Qb=100Qy·Kw

       式中：       Kw—工作面瓦斯涌出不均衡系數(shù)

       根據(jù)上述計(jì)算出的結(jié)果，若工作面的需風(fēng)量遠(yuǎn)大于可以供給的風(fēng)量，根據(jù)《規(guī)程》第145條規(guī)定：一個(gè)采煤工作面的瓦斯涌出量大于5 m3/min或一個(gè)掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量大于3 m3/min，用通風(fēng)方法解決不合理時(shí)，必須建立地面永久瓦斯抽放系統(tǒng)或井下臨時(shí)抽放系統(tǒng)。

三、抽放系統(tǒng)的選擇

   （1）本煤層抽放系統(tǒng)

   （2） 機(jī)巷預(yù)抽巷穿層孔抽放系統(tǒng)

   （3） 抽排巷抽放系統(tǒng)

三、抽放系統(tǒng)的選擇

       1、通風(fēng)方法可以解決的瓦斯含量

Wb=24×60Qg × C /（100A× Kw）+Wc

       式中：   Wb—通風(fēng)方法可以解決的瓦斯含量，m3/t；

                      C  —規(guī)程允許的最高瓦斯?jié)舛龋?br />
                      Qg—工作面可以供給的風(fēng)量，m3/min ；

                      A  —工作面日產(chǎn)煤量，t；

        Wc—殘存瓦斯量，m3/t，一般取煤層瓦斯含量的10% ~ 15%

                      Kw—瓦斯涌出不均衡系數(shù)

       2、煤層抽放可以解決的瓦斯含量

       采面機(jī)風(fēng)兩巷各敷設(shè)一趟抽放管，抽放煤層鉆孔 ，煤層抽放可解決瓦斯含量

We=k·Wa

       式中：       We—本煤層抽放可解決瓦斯含量，m3/t；

                         Wa—開采煤層原始瓦斯含量， m3/t ；

                          k —預(yù)抽率

      

 3、機(jī)巷預(yù)抽巷穿層孔抽放可以解決的瓦斯含量

        根據(jù)機(jī)巷預(yù)抽巷穿層孔抽放參數(shù)，計(jì)算機(jī)巷預(yù)抽巷抽放可解決瓦斯含量

Wg=1440×Wt/A

        式中：        Wt —抽放瓦斯純流量  ，m3/min ；

                           A  —工作面日產(chǎn)煤量，t；

       4、通風(fēng)、本煤層、機(jī)巷預(yù)抽巷穿層孔抽放解決瓦斯含量合計(jì)

W=Wb+We+Wg

        根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，用通風(fēng)方法、本煤層及機(jī)巷預(yù)抽巷穿層孔抽放合計(jì)可解決的瓦斯含量小于煤層本身的瓦斯含量時(shí)，采面回采時(shí)有必要采取其他抽放瓦斯措施。

       5、抽排巷.抽放

       抽排巷抽放需要解決的瓦斯含量

 Ws = Wa- Wb- We- Wg

四、瓦斯抽放系統(tǒng)管徑選擇：

       1、煤層抽放管徑選擇

      （1）煤層抽放混合流量計(jì)算

       煤層抽放，百米鉆孔抽放量按Qb計(jì)算，取成孔率K：

        1）、機(jī)巷布置n1個(gè)鉆孔，總長(zhǎng)度L1米，封孔長(zhǎng)Lf1米，則抽放純流量

 Q1= （L×K - Lf 1× n1 ）/ 100×Qb

       抽放瓦斯?jié)舛葹閍

       則                                  Qc1= Q1/a

       2）、風(fēng)巷布置n2個(gè)鉆孔，總長(zhǎng)度L2米，封孔長(zhǎng)Lf2米，則抽放純流量

Q2=（L2× K - Lf2 × n2 ）/ 100× Qb

       抽放瓦斯?jié)舛葹閍

       則                                  Qc2= Q2/a

      3）本煤層總抽放混合流量：Q純=Qc1+ Qc2

（2）抽放管徑的選擇：

       1）機(jī)巷、風(fēng)巷抽放混合流量 Q1、 Q2，則：

                                  d = 0.1457·

       式中：          d— 管道內(nèi)徑,  m；

                            Qc —混合流量，m3/min，

                            v —管內(nèi)瓦斯流速， m/s

        計(jì)算出d值，選取內(nèi)徑大于d的鋼管作為煤層機(jī)巷、風(fēng)巷的抽放支管

        2）本煤層總抽放混合流量Q純 ，則：

                                d = 0.1457·

      式中：         d— 管道內(nèi)徑,  m；

                          Qc —混合流量，m3/min， 

                           v —管內(nèi)瓦斯流速 ，m

       計(jì)算出d值，選取內(nèi)徑大于d的鋼管作為煤層抽放主干管 。

2、機(jī)巷預(yù)抽巷抽放管徑選擇

       1）機(jī)巷預(yù)抽巷抽放混合流量計(jì)算

       機(jī)巷預(yù)抽巷抽放瓦斯純流量為Q，瓦斯抽放濃度a，則抽排巷混合流量為

Qc= Q/a

       2）機(jī)巷預(yù)抽巷抽放管徑的選擇

d = 0.1457·

       式中：                   d— 管道內(nèi)徑,  m；

                                     Qc —混合流量，m3/min；

                                     v —管內(nèi)瓦斯流速， m/s

       計(jì)算出d值，選取內(nèi)徑大于d的鋼管作為抽排巷抽放主干管。

3、抽排巷抽放

       1）抽排巷抽放需要解決的絕對(duì)瓦斯涌出量

Qc' =Ws·A / 1440

       2）若抽排巷抽放濃度k計(jì)算,混合瓦斯流量為: Qc" = Qc' /k

       由公式d ” = 0.1457·            

       算得d值 選取內(nèi)徑大于d的鋼管作為抽排巷抽放主干管

           

五、瓦斯抽放泵的選擇:

       1、抽排巷抽放阻力計(jì)算

       1）摩擦阻力

Hm=9.81Q2γL/（KD5）

       式中：            Hm — 管路摩擦阻力，Pa；

                              Q— 瓦斯流量，m3/h ；

                             γ— 混合瓦斯對(duì)空氣的密度比；

                              L— 管路長(zhǎng)度，m；

                              K— 系數(shù)；

                              D— 瓦斯管內(nèi)徑，cm；

       4）抽放泵的負(fù)壓

Hp=（Hc+Hh）Kb

       式中：            Hp—泵的額定抽放負(fù)壓，kPa；

                              Hc—管路沿程阻力，kPa；

                              Hh—孔口負(fù)壓，kPa；

                              Kb—泵的備用系數(shù)；

     5）抽放泵的額定流量

 Qp=∑Qc/(C·h)·Kc

       式中：           Qp—泵的額定流量，m3/min；

                            ∑Qc—抽放地點(diǎn)抽放量，m3/min；

                             C—泵入口處瓦斯?jié)舛龋?br />
                             h—泵的機(jī)械效率；

                             Kc—備用抽放量系數(shù)；

       根據(jù)計(jì)算得出的額定負(fù)壓HP,額定流量Qp，對(duì)照瓦斯泵性能參數(shù)表選取適合的抽放泵 。

 

2、本煤層抽放系統(tǒng)抽放瓦斯泵選擇

        1）本煤層抽放瓦斯

        1）摩擦阻力

        機(jī)巷、風(fēng)巷煤層支管摩擦阻力與煤層主干管摩擦阻力的計(jì)算公式

Hm=9.81Q2γL/（KD5）

       式中：           Hm — 管路摩擦阻力，Pa；

                             Q— 瓦斯流量， m3/h；

                            γ— 混合瓦斯對(duì)空氣的密度比；

                             L— 管路長(zhǎng)度，m；

                             K— 系數(shù)；

                             D— 瓦斯管內(nèi)徑，cm；

       計(jì)算出機(jī)巷煤層支管摩擦阻力Hm1，風(fēng)巷煤層支管摩擦阻力Hm2，煤層主干管摩擦阻力Hm3。

         

     

       則摩擦阻力為：Hm= Hm1+ Hm2+ Hm3

       2）局部阻力Hf

       3）管路總阻力：Hc=Hm+Hf

       4）抽放泵的負(fù)壓

Hp=（Hc+Hh）Kb

  式中：               Hp—泵的額定抽放負(fù)壓，kPa；

                            Hc—管路沿程阻力，kPa；

                            Hh—孔口負(fù)壓，kPa；

                            Kb—泵的備用系數(shù)；

5）抽放泵的額定流量

Qp=∑Qc/(C·h)·Kc

    式中：               Qp—泵的額定流量，m3/min；

                             ∑Qc—抽放地點(diǎn)抽放量，m3/min；

                              C—泵入口處瓦斯?jié)舛龋?br />
                              h—泵的機(jī)械效率；

                              Kc—備用抽放量系數(shù)；

       根據(jù)計(jì)算出的泵的額定負(fù)壓 Hp 、額定流量Qp ，對(duì)照瓦斯泵性能參數(shù)表，選取適合的抽放泵。

（2）機(jī)巷預(yù)抽巷穿層孔抽放瓦斯

       1）摩擦阻力Hm：

Hm=9.81Q2γL/（KD5）

       2）局部阻力Hf

       3）管路沿程阻力Hc：

Hc=Hm+Hf

       4）抽放泵的負(fù)壓Hp ：

Hp=（Hc+Hh）*Kb

       5）抽放泵的額定流量Q：

Qp =∑Qc/(C·h)·Kc

       根據(jù)計(jì)算出的泵的額定負(fù)壓 Hp 、額定流量Qp ，對(duì)照瓦斯泵性能參數(shù)表，選取適合的抽放泵。

七、建立己三擴(kuò)大泵站

       為了提高抽放效果 ，實(shí)行分區(qū)抽放 ，依據(jù)以上計(jì)算和選型該泵站抽放瓦斯泵，分別抽放本煤層、機(jī)巷預(yù)抽穿層孔和抽排巷。

     安裝抽放瓦斯泵時(shí)要根據(jù)《規(guī)程》第146條規(guī)定：“抽放瓦斯泵及其附屬設(shè)備，至少應(yīng)有1套備用。”

第三節(jié)  水害防治專項(xiàng)設(shè)計(jì)

                

                 1、煤層頂板含水情況

                 2、煤層底板含水情況

                 3、水害評(píng)價(jià)

水害評(píng)價(jià)

       根據(jù)斯列沙遼夫公式計(jì)算

      計(jì)算公式如下：

     

t臨 =2 KpH實(shí)2/L2+γH實(shí)

       式中：    H——隔水底板臨界厚度，（m）；

               L——周期來壓前，工作面的最大控頂距離，（m）；

                       P——底板含水層水壓，（t/m2）；

                       Kp——底板巖石抗張強(qiáng)度，（t/m2）；

                      γ——底板巖石容重，（t/m3）。

                       t臨：隔水巖柱的臨界水壓值。

       若t臨﹥t實(shí) ，無突水可能；若t臨<t實(shí) ,有突水可能。

第五章  注意事項(xiàng)及主要安全技術(shù)措施

       

          一、掘進(jìn)期間的安全措施

          二、回采期間的安全措施

一、掘進(jìn)期間的安全措施

       1、巷道及硐室在掘進(jìn)時(shí)，嚴(yán)格執(zhí)行瓦斯綜合治理措施。

       2、巷道施工時(shí)必須堅(jiān)持“有疑必探、先探后掘”的原則，預(yù)防水、瓦斯等災(zāi)害的發(fā)生。

       3、掘進(jìn)期間過斷層、過老巷，地測(cè)部門應(yīng)及時(shí)下發(fā)地質(zhì)預(yù)報(bào)。

       4、完善頂板檢測(cè)裝置，及時(shí)掌握頂板壓力變化。

二、回采期間的安全措施

       1、工作面按突出危險(xiǎn)綜采工作面管理，必須嚴(yán)格執(zhí)行瓦斯綜合治理措施，確保安全生產(chǎn)。

       2、完善采面頂板檢測(cè)裝置，及時(shí)掌握頂板壓力變化。

       3、回采期間應(yīng)采取措施防止采空區(qū)自然發(fā)火。

       4、回采期間過斷層前地測(cè)部門應(yīng)及時(shí)下發(fā)地質(zhì)預(yù)報(bào)。