采煤工作面瓦斯綜合治理設(shè)計基本規(guī)定
采煤工作面瓦斯綜合治理設(shè)計基本規(guī)定
采煤工作面瓦斯綜合治理設(shè)計
第一條 總則
瓦斯絕對涌出量大于5m3/min、或者用通風(fēng)方法解決瓦斯問題不合理的采煤工作面，必須編制瓦斯綜合治理設(shè)計。
第二條 采煤工作面瓦斯抽采率規(guī)定
第三條 采煤工作面概況
(一) 采煤工作面參數(shù)
采煤面上、下順槽標(biāo)高，始采、收作位置，采煤面走向長度、工作面長度、煤層厚度、采厚、煤層傾角，可采儲量。
(二) 鄰近采掘狀況
本煤層周邊采掘活動現(xiàn)狀，鄰近煤層采掘活動現(xiàn)狀。
(三) 生產(chǎn)安排
采面投產(chǎn)、收作日期，采煤工藝及預(yù)計日產(chǎn)量。
第四條 采煤工作面瓦斯涌出量預(yù)計
(一) 瓦斯參數(shù)
地質(zhì)勘探和本塊段或相鄰塊段實測的瓦斯參數(shù)，包括測定點標(biāo)高，煤層原始瓦斯含量，瓦斯壓力，吸附常數(shù)等;本煤層鄰近已采塊段的瓦斯涌出量，涌出量梯度，涌含比。
(二) 瓦斯涌出量預(yù)測
分析瓦斯來源，預(yù)測方法有模擬法和分源預(yù)測法，一般要求采用分源預(yù)測法，瓦斯涌出量預(yù)測具體方法見附件一。
(三) 預(yù)測結(jié)果
相對瓦斯涌出量，絕對瓦斯涌出量。
第五條 瓦斯綜合治理設(shè)計
(一) 類似塊段情況
本礦本煤層鄰近已采典型類似塊段的瓦斯治理情況。
(二) 瓦斯治理方法選擇
根據(jù)預(yù)測的采煤工作面相對瓦斯涌出量、絕對瓦斯涌出量，并結(jié)合礦井瓦斯治理實際效果，選擇相適應(yīng)的瓦斯治理方法。工作面瓦斯涌出量大且現(xiàn)場具備條件的，選擇“Y”型通風(fēng)治理瓦斯。工作面瓦斯絕對涌出量Q≤10m3/min的，采用頂板走向鉆孔抽采。工作面瓦斯絕對涌出量Q為：10～20 m3/min的，采用頂板走向鉆孔為主，傾向鉆孔、上隅角埋管等為輔的綜合抽采措施。工作面瓦斯絕對涌出量Q為：20～50 m3/min的，采用以高抽巷、底抽巷(穿層鉆孔)、上下順槽傾向穿層鉆孔、順層鉆孔等為主，上隅角埋管為輔的綜合抽采措施。工作面瓦斯絕對涌出量Q≥50 m3/min的，除采用以上抽采技術(shù)措施外，還應(yīng)考慮采用地面鉆孔進(jìn)行抽采。
(三) 通風(fēng)設(shè)計
通風(fēng)方式(“Y”型通風(fēng)必須明確充填工藝、材料，鉆孔布置參數(shù)等)，巷道斷面，風(fēng)量計算(按集團(tuán)公司已下發(fā)的風(fēng)量計算方法計算)，進(jìn)回風(fēng)路線。
(四) 抽采巷道
專用抽采巷道層位選擇(巷道相對于上、下風(fēng)巷的距離，距煤層垂距)，抽采巷道斷面、支護(hù)方式，總工程量、抽采段巷道長度、輔助段巷道長度、造價、工期;預(yù)計抽采濃度、流量。
(五) 抽采鉆孔(頂板走向、穿層鉆孔，順層鉆孔)
鉆孔施工范圍，鉆場類型及間距，鉆孔方位、傾角、孔徑、孔深、孔底距煤層頂板垂距、孔底與采煤工作面最近的巷道之間的平距，鉆孔總工程量及施工計劃，同時抽采孔數(shù)，預(yù)計抽采濃度、流量。
(六) 上隅角埋管
埋管位置、管徑、數(shù)量，埋管進(jìn)氣端形式，埋管進(jìn)氣端伸入采空區(qū)內(nèi)的最大和最小長度，不同埋管彼此間進(jìn)氣端間距，預(yù)計抽采濃度、流量。
(七) 地面鉆孔
鉆孔分段孔徑，篩管長度，鉆孔行程，終孔位置，預(yù)計抽采濃度、流量。
(八) 抽采系統(tǒng)設(shè)計：
選擇瓦斯抽采管路管徑和瓦斯抽采泵，具體設(shè)計依據(jù)見附件二。
(九) 抽采計量設(shè)計：自動計量儀安設(shè)位置及數(shù)量。
第六條 防突設(shè)計
(一) 突出煤層放頂煤消突措施
保護(hù)層開采保護(hù)范圍參數(shù)，順層鉆孔布置參數(shù)，并經(jīng)有資質(zhì)單位考察論證且出具結(jié)論性報告后，突出煤層才能采用放頂煤回采。
(二) 預(yù)測(效檢)方法
預(yù)測方法及其指標(biāo)臨界值，預(yù)測鉆孔布置參數(shù)。
(三) 局部防治突出措施
鉆孔抽采、松動爆破、煤層注水等具體措施及其參數(shù)設(shè)計。
(四) 安全防護(hù)措施
放炮地點及警戒范圍、避災(zāi)路線、壓風(fēng)自救和隔離式自救器等。
第七條 防火設(shè)計
(一) 火災(zāi)隱患分析
分析本工作面煤層自燃發(fā)火傾向性及其火災(zāi)隱患。
(二) 防滅火措施
常規(guī)措施(注漿漿液成分、配比以及注漿管路、鉆孔設(shè)計，注氮設(shè)備、方法及注氮管路布置，噴灑阻化劑設(shè)備、方法)，減漏措施(均壓通風(fēng)、充填隔離)，堵漏措施(壓注防滅火材料，噴漿加固隔離)
(三) 防滅火預(yù)測預(yù)報
第八條、防塵設(shè)計
(一) 防塵基本參數(shù)
本工作面煤層的煤塵爆炸性指數(shù)、煤層自然含水率。
(二) 防塵措施
注水治本措施(鉆孔參數(shù)、封孔方式、注水設(shè)備、水壓、注水時間等)。綜采移架噴霧、采煤機負(fù)壓二次降塵等措施、風(fēng)流自動噴霧、轉(zhuǎn)載(卸載)自動噴霧、放炮噴霧等。放炮防塵措施(濕式打眼、水炮泥、爆破前后沖洗煤壁等)。管理制度。
第九條 監(jiān)控設(shè)計
(一) 瓦斯傳感器安設(shè)位置、數(shù)量、報警點、斷電點、斷電范圍。
(二) 其它傳感器安設(shè)位置、數(shù)量。
第十條 設(shè)計附圖
(一) 巖性綜合柱狀圖。
(二) 采煤工作面剖面圖。
(三) 采煤工作面瓦斯治理工程平面布置圖(利用采掘工程平面圖畫標(biāo)工作面開采范圍、周邊塊段采掘現(xiàn)狀、抽采巷道、鉆場、鉆孔、抽采管路、抽采泵位置及參數(shù)等)。
(四) 通風(fēng)系統(tǒng)圖(含注漿、注氮、供水管路，監(jiān)控探頭等)。
附件一 瓦斯涌出量預(yù)測
(一) 模擬法
參考公式:q=q參+Δh·a
式中：q—回采工作面相對瓦斯涌出量(m3/t);
q參—參考工作面(已采)相對瓦斯涌出量(m3/t);
Δh—預(yù)測工作面與參考工作面標(biāo)高差(m);
a—瓦斯涌出量梯度(m3/t/m)。
(二) 分源預(yù)測法
根據(jù)工作面具體條件和已采采區(qū)實測數(shù)據(jù)，分別計算各種瓦斯涌出源涌出量;與采煤同時抽采的抽采量也計入工作面瓦斯涌出量。
無實測數(shù)據(jù)的，可參考下列公式。
式中：q—回采工作面相對瓦斯涌出量(m3/t);
q本—本煤層相對瓦斯涌出量(m3/t);
q鄰—鄰近煤層相對瓦斯涌出量(m3/t);
k1—圍巖瓦斯涌出系數(shù)，全部垮落法取值=1.2;
k2—工作面殘煤瓦斯涌出系數(shù)，取值=1/工作面回采率;
k3—掘進(jìn)工作面預(yù)排瓦斯影響系數(shù)，取值=(L-xb)/L,式中L為工作面長度，b為巷道寬度，x為預(yù)排系數(shù)，x=3～4;
k4—不同通風(fēng)方式的瓦斯涌出系數(shù)，U型通風(fēng)取值=1.0，Y型通風(fēng)取值=1.3～1.5;
k5—本煤層抽采瓦斯影響系數(shù)，取值=1.1～1.5，
具體：順層孔抽采取值=1.05～1.1，
老塘埋管取值=1.2～1.3，
頂板或穿層鉆孔取值=1.2～1.3，
巷道抽采取值=1.2～1.4，
綜合抽采取值=1.3～1.5;
k6—鄰近煤層抽采瓦斯綜合影響系數(shù)，取值=1.2～1.4;
M、m—本煤層的煤層厚度與回采高度(m);
Xo、Xc—本煤層的原始、殘存瓦斯含量(m3/t)，一般Xc=0.15Xo;
ηi—第i上鄰近煤層或第i下鄰近煤層的瓦斯排放率(%)，ηi取實測值;若無實測值，可根據(jù)層間距、巖性、采厚、工作面面長、回采推進(jìn)度、瓦斯含量、瓦斯壓力等因素綜合確定ηi，一般ηi<85%，。
Mi—第i鄰近煤層的煤層厚度(m);
Xoi、Xci—第i鄰近煤層的原始、殘存瓦斯含量(m3/t)，一般Xci=(1-ηi)·(1-k7 i)·Xoi，ηi為第i上鄰近煤層或第i下鄰近煤層的瓦斯排放率，k7 i為第i上或下鄰近煤層的瓦斯預(yù)抽率;
附件二 抽采系統(tǒng)設(shè)計
(一) 瓦斯抽采管路管徑的選擇
參照公式：管徑D=0.1457(Q/V)1/2
式中：Q—管道內(nèi)抽采混合氣體流量(m3/min)
V—管道內(nèi)氣體流速(m/s)
(二) 瓦斯抽采泵的選擇。
參照公式：Q泵=(Qmax×K)/(C×η)
式中：Q泵—抽采泵的額定流量(m3/min)
Qmax—最大抽采瓦斯純量(m3/min)
K—瓦斯綜合抽采系數(shù)
C—抽采泵入口處瓦斯?jié)舛?%)
η—抽采泵的機械效率
參照公式：H泵=(H總+H孔+H正)×K
式中：H泵—抽采泵的壓力(Pa)
H總—抽采管路總阻力損失(Pa)(包括直管阻力損失H直和局部阻力損失，局部阻力損失依據(jù)管路安裝條件取經(jīng)驗值)
H孔—抽采孔口所需負(fù)壓(取值不低于0.015MPa)
H正—抽采泵出口正壓
K—抽采備用系數(shù)
參照公式：H直=9.8×(L×Q2×Δ)/(K0×D5)
式中: H直—直管阻力損失
L—抽采直管長度(m)
Q—抽采管內(nèi)瓦斯流量(m3/h)
Δ—含瓦斯混合氣體對空氣的相對密度
K0—綜合系數(shù)
D—抽采管道內(nèi)徑(cm)
