瓦斯治理和通风设计在工程中的应用论文
摘要：根据该矿工作面的实际工程概况，影响采掘的一些地质情况，对瓦斯的涌出量进行预计，设计出满足该工作面的瓦斯治理设计和抽采设计，希望可以有一定的借鉴作用。
关键词：工作面瓦斯治理通风设计
0引言
采煤工作面概况
本工作面煤层呈块状及粉末状，煤层产状变化较大，煤层产状为:倾向20～43°∠9～42°，煤厚2.0～6.0m，平均煤厚4.0m。煤有1～2层夹矸，上层夹矸厚0.3～1.2m，夹矸岩性为泥岩。下层夹矸厚0.1～0.4m平均厚0.2m。
该工作面为一单斜构造，煤层产状为20～43°∠9～42°，根据以前的两道及切眼掘进资料及三维资料分析，工作面共揭露9条落差2.5米以上的断层。工作面中部发育宽缓的褶曲。
1影响采掘的其它地质情况
1.1煤尘：有煤尘爆炸危险性，水份3.28％，灰份43.26％，挥发份Vdaf45.88％，火焰长度60mm，抑制煤尘爆炸最低岩粉量50％。
1.2煤的自燃发火：有自燃发火危险，自然发火期3～6个月，属Ⅱ类自燃。
1.3地温情况：本矿井恒温带深度为30m，温度16.8℃，地温梯度2.3℃/100m。工作面实际温度在26～30℃。
1.4地压情况：本工作面周边及上下部煤层均未有采动，压力不大。在断层附近，可能有压力增大，顶板抽冒现象。
2瓦斯涌出量预计
瓦斯参数：根据《精查地质报告》，本煤层瓦斯风化带标高平均为-426m，因该工作面上风巷（标高平均为-400m）在瓦斯风化带内，下顺槽标高平均为-490m。本工作面内在勘探时有472孔、470孔和18孔3个钻孔进行了瓦斯取样工作，瓦斯含量分别为2.78m3/t、3.88m3/t和2.67m3/t。根据煤层测压值计算得出瓦斯含量为6.24m3/t。掘进期间下顺槽配风量1100m3/min，回风流瓦斯浓度为0.15％～0.30％；上顺槽配风量950m3/min，回风流瓦斯浓度为0.07％～0.20％。
3瓦斯治理设计
3.1综采面瓦斯治理方法的选择瓦斯治理设计分为风排和抽采两种方式，其中抽采采用以顶板走向钻孔为主，辅以顺层孔、上隅角老塘埋管抽采。根据邻近矿井回采工作面的抽采经验，预计综采面上隅角埋（插）管抽采的抽采率约为3%，顺层孔的抽采率约为7％，顶板走向钻孔的抽采率约为30%，共可抽采40%的瓦斯，则本工作面风排瓦斯量为绝对涌出量的60％。
3.2通风设计
3.2.1通风方式：综采工作面采用后退式U型通风方式。新鲜风分两路进入：一路由主井；另一路由副井。
3.2.2风量选择范围：根据计算，工作面风量选择范围为:1764～3360m3/min，本工作面回采时配风量选定为2400m3/min。
3.3抽采设计：
3.3.1顶板走向钻孔抽采设计
①钻场设计：
顶板钻场在上顺槽内侧拨门按35°向上施工10m，施工长度为5m的“T”型顶板钻场。钻场斜巷段巷道净宽为3.0m，净高为3.0m（U型）；钻场净高3.2m，净宽为4m。顶板钻场和斜巷采用锚网支护或架棚支护。
预计布置钻场17个钻场，已施工3个钻场，第1个钻场位于工作面切眼向后100m，第2个钻场距第1个钻场距离为76m，第3个钻场距第2个钻场距离为64m，以后平均每80m间距布置一个钻场。可根据现场揭露的断层、岩性和上下坡情况钻场间距进行适时调整。
钻场施工期间采取风动风机供风。施工结束后采用风幛向钻场内供风，结合在上顺槽内向钻场施工2～3个孔径不小于200mm通风钻孔供风。
②钻场钻孔设计：每钻场施工不少于6个瓦斯抽放钻孔，孔径为直径108mm，其中2个低位孔内下注浆套管，抽放瓦斯后进行灌浆。第1个钻场内钻孔深度为100m，以后钻场内的钻孔深度以确保钻孔压茬距不少于30m进行施工（即第2个钻场的钻孔深度不少于106m，第3个钻场的钻孔深度不少于94m，以后钻孔深度平均约为110m）。
顶板走向钻孔的层位布置在距13-1煤层顶板15～20m的裂隙带内，倾向方向控制到上风巷向下15～20m。终孔平距控制和高度控制范围视抽放效果进行考察。工作面试生产前，前两个钻场钻孔必须全部施工完毕。以后按一个钻场钻孔有效抽放，次一个钻场钻孔接替，第三个钻场钻孔施工的'顺序安排钻孔施工。 ③顺槽边孔设计：为保证钻场顺利接替，沿两钻场间顺槽开孔，开孔间距大于1m，两钻场间分两个施工点、每处布置3～5个钻孔。终孔控制高度及平距控制范围同钻场钻孔设计。
④钻孔封孔：钻孔先用直径127mm的钻头进行施工，施工深度不少于12m，尔后再用直径108mm钻头进行全程施工，孔口下直径3.5吋的瓦斯管12m作为孔口管，采用封孔泵注水泥砂浆或用马丽散进行封孔，封孔深度不小于10m。对封好而暂时不进行合茬抽放的钻孔要立即用孔口堵头将孔口封闭严密。
3.3.2顺层孔抽采设计在下顺槽内，从工作面开切眼到收作线段，直接沿煤层施工本煤层沿层钻孔，各钻孔相互平行且垂直下顺槽巷道中线施工，钻孔深度不少于60米，孔间距为10米，开孔位置距顶板1.2～1.5m，钻孔孔径为108mm。下顺槽顺层孔设计120个。下顺槽内顺层孔先抽放瓦斯后对煤层实施高压注水。
3.3.3上隅角老塘埋管抽采设计：
①悬管抽放方式：在上三角的最后一个支架顶部，固定1根直径10吋的抽采铁管（里端1.0m加工为花管），该管随综采支架一起移动，其进气口位于上隅角充填垛内综采支架的尾部。
②插（埋）管抽放方式：根据抽放效果选用。
插管抽放方式：在上顺槽尾端充填垛上插1～2路10吋的抽采管（里端0.5m为花管），进气口位于上隅角充填垛内0.5～1.0m，每次移架后充填时，插管随之外移。
埋管抽放方式：埋入1路瓦斯抽放管，用软管接在上隅角抽采管上。埋管进气端伸入采空区内的最大长度为30m，最小长度为0.5m（可根据抽放效果进行调整），当进气端伸入采空区内的长度超过最大长度，掐断重新埋管。
3.4 抽采系统设计：
3.4.1各种抽采措施抽采管径的选择
上隅角埋管抽放瓦斯纯量为：14.7×3%=0.44m3/min
顺层孔抽放瓦斯纯量为：14.7×7%=1.03m3/min
顶板钻孔抽放瓦斯纯量为：14.7×30%=4.41m3/min
经计算，顶板钻孔的抽采管选为12吋聚乙烯管，上顺槽内上隅角的抽采管选为10吋聚乙烯管，下顺槽顺层孔的抽采管选为10吋聚乙烯管，可满足工作面的抽采要求。
3.4.2各种抽采措施瓦斯抽采泵的选择根据计算，井下移动泵站选取2BE1-303型水环式真空泵，该泵性能参数为：转速660r/min，轴功率90KW，最低吸入绝压33hPa，气量60m3/min，可满足上隅角和顺层孔的抽采要求；地面永久抽放泵站选用2BE372和2BEY72-00型真空泵，两种设备参数相同(Q>500m3/min，H>65
000Pa)，能满足抽采要求。井下移动泵站由2台2BE1-303型水环真空泵及其配套设施构成，其中一台备用，一台运转；地面永久抽采泵站选用2BE372和2BEY72-00型真空泵各两台（同型号泵互为备用）及其配套设施构成。抽采系统利用地面的永久抽采系统和井下移动泵同时进行抽采，地面抽放系统负责抽采顶板钻孔内的瓦斯；井下临时移动泵负责抽采上隅角埋管和下顺槽顺层孔的瓦斯。通过井下连通管与闸阀控制，地面系统与井下移动泵站可相互切换。
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