煤矿瓦斯抽采设计

郴州启隆煤业公司廖王坪煤矿

井下施工作业瓦斯抽采设计

二O一六年二月

目 录

第一章 矿井概况 ......................................................................................... 1

第一节 矿井概述 ......................................................................................... 1

第二节 地质简况 ......................................................................................... 3

第三节 矿井安全避险六大系统 .................................................................. 7

第四节 矿井机电运输、排水系统 ............................................................ 9

第五节 矿井开拓与开采 ...................................................................... 11

第六节 矿井通风及瓦斯 .............................................................................. 12

第二章 瓦斯抽采 ......................................................................................... 13

第二节 瓦斯抽放方法 .................................................................................. 14

第三节 抽放钻孔施工工艺 ........................................................................ 20

第四节 抽放管路 ....................................................................................... 23

第三章 抽放瓦斯管理 ............................................................................... 24

第一节 队伍组织 ....................................................................................... 24

第二节 技术管理 ....................................................................................... 26

第三节 管理制度 ....................................................................................... 27

第四节 常用记录和报表样式 .................................................................... 29

第四章 安全与监控 ................................................................................... 31

第一节 抽放系统安全技术措施 ................................................................ 31

第二节 抽放泵站安全技术措施 ................................................................ 35

第三节 监测监控系统 ................................................................................ 36

郴州启隆煤业公司廖王坪煤矿

井下施工作业瓦斯抽采设计

第一章 矿井概况

第一节 矿井概述

1.1 地理位臵及交通

启隆煤业廖王坪煤矿位于郴州市苏仙区栖枫渡镇凉源村。矿井中心地

理坐标为东经112°29′45″，北纬25°58′12″。矿区面积1.3309km2。区内交通方便，京广铁路和107国道从井田东面约3km处通过，矿区设有简易公路与G107国道相连接，距郴州市20km。见1-2交通位臵图。

图1—2 廖王坪煤矿交通位臵图

1.2 地形、地貌、气象、气候

矿山地貌类型为剥蚀侵蚀丘陵地貌，本井地表最高标高+213.6m，冲沟

处最低标高+146.2m，相对高差为67.4m，一般为10～50m；地形为东高、西低，地形坡度较缓，坡角5°～15°，一般小于10°。地面植被发育，覆盖率80%，多为灌木和草木植物为主，乔木零星分布，仅局部见小面积基岩出露。

矿山范围内无大的地表水体，仅有一条小溪，地表山沟较多，十分有

利雨水的排泄。

全年气候湿润，雨量丰沛，属亚热带湿润气候，年平均降雨量1440mm，

每年3～5月为雨季，8～10月为天旱少雨。年平均气温17.9‴，最低气温

-8.3‴，最高气温39.8‴。霜冻期在11月到翌年2月，年日照1630小时。

区内主导风向夏季多东南风，冬季多西北风，年平均风速为1.5m/s；

最大风速为16m/s。

本区地震较弱，根据国家标准GB18306-2001《中国地震参数区划图》

附录标定，该区地震动峰值加速度为＜0.05q，地震动反应谱特征周期0.35s，根据峰值加速度对比，该区地震基本烈度为小于Ⅵ度区。

矿井属地温正常区，无冲击地压现象。

1.3 井田境界

2013年4月湖南省国土资源厅批准的郴州启隆煤业有限公司廖王坪煤

矿采矿许可证C[***********]8949号，开采范围见表1-2：

表1-2 矿井开采范围拐点坐标一览表

(1980西安坐标系)

第二节 地质简况

2.1 矿井地层

矿井范围内除第四系（Q）外，主要出露上二叠统龙潭组（P2l）和大隆

组（P2d）。现由老至新分述如下：

1、龙潭组 (P2l) ：

矿井内广泛出露，按其岩性及含煤情况可分为上下两段。全组厚560

余m。

下段(P2l1) ：多由泥岩、细-粉砂组成，含薄层炭质泥岩1-2层，厚

290m左右。

下段(P2l2) ：由中粒砂岩、细粒砂岩、岩质泥岩、泥岩及煤炭层组成，

厚220～280m。

2、大隆组（P2d）

矿井内零星出露，全组厚125m。

下部：为深灰色薄层状硅质泥岩，黑色泥岩，稍含炭质，厚5～7m。

中部：硅质层，黑色、深灰色薄层状，单层厚5～8m，致密、坚硬，节

理发育，含黄铁矿晶粒及方解石脉，厚50m。

3、第四系（Q）

分布于丘陵及河溪两侧。主要为冲洪积和残坡积层：灰黄色、黄棕色黏

性土、砂质黏土、碎石土及耕植土，厚1～5m。

2.2 矿井地质构造

1、构造

矿井内为单斜构造，由上二叠统龙潭组（P2l）和大隆组（P2d）组成，

岩层走向北西，倾向北东、倾角为60°左右，属正常的单斜构造。

2、断层

矿井内出露的断层为唐山背正断层。断层走向接近北北西，倾向北东东、

倾角为30°左右，断距120m左右，为正断层。

综上所述，矿区内基本构造形态为一单斜构造，区内断裂稀少，构造复

杂程度属中等。

2.3 矿井主采煤层及煤质

1、可采煤层特征

区内主要可采煤层为Ⅴ煤和Ⅵ煤。

Ⅴ煤：分布在含煤岩系的中下部，煤厚0.48～1.5m，平均厚0.98m，

平均倾角30°，煤层结构复杂，沿走向变化不大，沿倾向方向有厚度变化。煤层的顶板为深灰色厚层状砂岩，厚32.46m，底板为黑色薄层状泥岩，厚0.77m。

Ⅵ煤：上距Ⅴ煤11～45m，一般30 m左右，是本区最重要的可采煤层，

煤厚0.24～2.55m，平均厚1.30m，平均倾角30°，煤层结构简单，沿走向和倾向变化都不大。煤层的顶板一般均为泥岩、炭质泥岩或砂质泥岩，底

板以砂岩、泥岩为主，部分为岩质泥岩。

2.4 开采技术条件

一、水文地质

本矿井为丘陵地带，地形起伏不大，地面储水面积小，无大的河流，

只有间歇性小溪，大气降水排泄快，地下水补给条件不良，砂质页岩胶结致密，裂隙仅限于风化带，风化带以下岩层具有隔水作用，含煤地层砂岩裂隙极弱，老窑水为矿区主要的静水储量，处理老窑水是生产井防水的主要对象。

1、岩层含水特征

①第四系残坡积老窑水层：主要由风化碎屑、砂质粘土、砂砾等组成，

本矿井未见泉水出露，其含水性弱。

②大隆组硅质灰岩风化裂隙含水层：主要由硅质灰岩及硅质泥岩组成，浅部硅质灰岩可见风化裂隙，并有少量泉水出露，流量为0.0089～0.0178公升/s，风化带以下的硅质泥岩致密坚硬，可视为隔水层，据正源墟井田在1304孔对大隆组进行抽水试验，其单位涌水量0.0000258L/s.m，含水性极其微弱，据调查水井的水位标高为133.85～138.83m。

③龙潭组砂岩含水量：含水层位与细-中粒砂岩为主，一般砂岩胶结较

好，坚硬，地面出露泉水较小，流量为0.018～0.079L/s，老窑溢水点流量为0.0609～0.35L/s，据2401孔对煤系砂岩进行抽水，其单位流量为0.00247L/s.m，渗透系数k=0.00271m/d，为含水微量的承压孔隙裂水，煤层中的泥岩和砂质泥岩为相对隔水层，水质类型为重碳酸硫酸钠钙型水-重

碳氯化钾钙镁型水，PH值为5.3～6.7，熔解总固体为56～517mg/L。

2、地下水的补给、排泄条件

通过对泉水、生产矿井的涌水量观测，明显看出矿井地下水主要靠大

气降水补给。本区处于温暖湿热气候区，降雨量充沛，历年总降雨量达1440mm，年降雨历时长150天左右，对地下水补给提供了丰富的水源。

矿井各含水层都有自己的运动特点和排泄地段。煤系地层的泉水主要出露在山脚下沟谷中，各含水层之间一般无水力联系，唐山北断层为井田边界，在断层附近无泉水出露。

3、矿坑充水的主要因素

①老窑积水：矿井浅部老窑开采较多，老窑停采后地表产生坍塌和大小不同的裂隙，有利于大气降水进入地下，从现有生产矿井调查，老窑积水是矿井充水的主要来源。今后开采要引起重视，预防突水事故发生。

②地表水：主要是在雨季时，地表水沿裂隙进入地下造成矿坑充水。

4、生产井矿坑涌水量

矿井最大涌水量35m3/h，最小涌水量20m3/h，一般涌水量为27m3/h。 综上所述，矿井地质构造简单，岩层含水性弱，矿坑涌水量不大，故水文地质条件属简单类型。

二、顶底板岩性

Ⅴ煤：其直接顶板为泥岩，致密较软，硬度3～4度，抗压性能差，其机械强度也不稳定，开采时易于脱落，顶板属1～2级。

Ⅵ煤：其直接顶板多为砂质泥岩、泥岩，厚度变化大，不稳定，硬度3～4度，破碎，抗压性能差，其机械强度也不稳定，开采时易于脱落，顶板属1～2级。

Ⅴ、Ⅵ煤底板均为泥岩或砂质泥岩，很不稳定，易引起底板凸起现象，底板属2～2级。

综上所述，本区可采煤层顶板较为破碎，对主要巷道的维护不利，但有利于大冒顶法的顺利进行。

2.5 井田储量

根据《湖南省郴州市街洞矿区正源墟井田廖王坪煤矿资源储量核实报告》矿产资源储量评审备案证明〈湘国土资储备字（2011）113号〉,截止2011年12月底矿井范围内保有资源储量88.8万吨，为122b+332+332压+333类，减去边界煤柱、柳泉渡槽保安煤柱及已采煤炭，矿井可采储量为69.78万吨。矿井扩界至-250m标高后，矿井保有储量为161.7万吨。

第三节 矿井安全避险六大系统

3.1 矿井安全监测系统

地面安全监控中心站配备了2台重庆煤炭研究所生产的KJ-70N型安全监控主机，接口与电脑显屏打印机相联，一台为工作状态，一台为备份状态，运行状态较好。主机通过传输接口、传输电缆与井上下各分站、控制子系统，并通过交换机联接矿井信息管理网络，实现安全生产信息在本矿井的共享以及远程的安全管理。

井下各分站分别臵于瓦斯抽放钻场、斜井底主石门、中央水泵房、井下主要运输大巷、回风大巷、采区主要硐室等处共3个分站。

在掘进和回采工作面设臵了KG9001B型、KG9701A型高低浓度甲烷传感器26个，在斜井及运输大巷设臵风速传感器，在矿井总回风巷的测风站设臵风速传感器和甲烷传感器，主要通风机的风硐设臵压力传感器，主要通风机、局部通风机、排水泵设臵设备开停传感器，主要风门设臵风门开关传感器，被控设备开关的负荷侧设臵馈电状态传感器，来监测矿井瓦斯浓度、风速、压力、设备开停、风门开关、设备馈电状态。

3.2 人员安全监测系统

矿井配备了KJ128A型矿用人员定位系统，该系统主要包括：井上中心控制计算机系统、验卡系统、考勤系统、便携式甲烷检测仪、便携式读卡器、打印机等；井下矿用本安型读卡分站、矿用本安型无线收发器、射频定位器、标识卡系统传输通道等部分。

3.3 井下紧急避险

在±0m、-20m水平车场进风侧内设臵了一避灾硐室，硐室按作业区域最大班人数每人1.0m2计算，即16m2；自救器按最大班人数1.2倍配备，配备20个自救器；配备一台电话机与地面联系；配备压风自救风管，风管龙头10个；配备施救水管，水龙头5个，并在硐室墙上设臵一个卸压阀。

3.4 压风自救

地面安装了LG-10.5/8G型和VF-6/7型空压机各1台，1台工作，1台备用,供井下采掘工作面及避灾硐室用风，以达到“三条生命线”的要求。其输送管路为Φ108×4mm无缝钢管联接压风机送达工作面，掘进使用YTP-26G型用风钻机打眼。

3.5 供水施救

矿井在地面设有高位水池，水源来自于栖枫渡自来水厂。安装Φ75×3mm无缝钢管沿主斜井至井下 ±0m、-20m水平车场，采用Φ50×2mm无缝钢管分配给各工作面。

3.6 通讯联络系统

矿井生产调度安装了1台KTHO型24门数字程控电话交换机，井下主要硐室和工作面安装了KTH8本安型电话分机。地面绞车房、机房装设了按键电话分机，矿井形成了较完善的生产调度通讯网络；地面办公室对外有程控电话，矿领导均有手机，负责对上级及外单位的联系。

第四节 矿井机电运输、排水系统

4.1 机电运输

1、矿井供电系统

矿井主供电源来自西凤渡镇35/10 KV变电站。供电架空线规格LGJ-70mm2，供电距离6KM，10KV“T”接至矿变电所。备用电源为一台300GF，0.4KV,300KW型柴油发电机组, 当主供电源出现故障时，由备用电源向一、二级负荷供电。矿地面建有一个10KV变电站，地面现有变压器3台，分别向井上、下供电。矿井供电系统采用地面与井下分开供电方式。

地面供电：使用1台S9-315/10/0.4型变压器供地面主通风机、提升机、

压风机等电气设备及照明用电，中性点接地；使用一台GF300KW柴油发电机组，作为主通风机和空压机备用电源。

井下供电：井下供电采用380V低压下井，2台向井下供电的变压器设臵在地面，其中1台S9-100/10/0.4型变压器专供井下局扇用电，1台

S9-200/10/0.4型变压器和1台SG-100/0.4/0.4型隔离变压器（300KW柴油

发电机组发电），担负排水泵、探水钻机、采煤工作面刮板运输机、电煤钻和掘进工作面少量电气设备供电，井下供电电压采用0.4/0.133kv，中性点不接地系统。

下井电缆选用1趟MY-1 3×50+1×16mm2电缆、1趟MY-1 3×35+1×10mm2电缆和1趟MY-1 3×16+1×6mm2电缆（供局扇用电）沿主斜井至-20m水平配电所；井下配电网馈电线中， 安装有KBZ-200型及KBD-200型馈电开关，对井下系统进行控制，通过QBZ30～200型真空隔爆启动器至各用电负荷，电机等均装设综合保护装臵，具备过负荷、短路、缺相、漏电闭锁、欠压保护。

2、运输提升

主斜井采用单钩串车提升，绞车型号为JTP-1.6×1.2,电机功率为130KW；提升容器为MF0.75-6型侧翻式矿车，运输轨道22kg/m，提升钢丝绳为20NAT6×7+FC1670ZS GB/T8918型钢丝绳，主斜井一次串车提升量为4辆煤车或3辆矸石车，矿车型号为MF0.75-6型。主斜井人车选用了XRC8-6/6型。现为全能井。

大巷运输：-20m水平运输大巷，运输轨道15kg/m。

4.2 矿井排水系统

该矿井水文地质条件属简单类型，-20m正常涌水量27m3/h，最大涌水量35m3/h。矿井采用一级排水方式，即矿井水从-20m水平→主斜井→地面。矿井排水主要指标见下表。

矿井排水设备、设施主要指标一览表

第五节 矿井开拓与开采

5.1 矿井开拓系统

矿井斜井开拓，设有主斜井、风井，2个井筒，主斜井落底至-20m水平，为全能井，担负矿井提升、升降人员、进风、管线敷设及安全出口等任务；风井担负矿井回风任务，同时作为矿井安全出口，形成开拓生产系统。

矿井水平及采区布臵情况: 矿井现生产水平为-20m水平，总回风水平+25m，-20m水平采用上山开采方式。现正布臵21采区。Ⅴ煤层为局部可采煤层，Ⅵ煤层为矿井主采煤层且具有突出危险性。

采区内开采顺序由上往下开采，优先开采Ⅴ煤层作为上解放层开采，待Ⅴ煤层瓦斯卸压后再开采Ⅵ煤层。工作面为后退式回采，同一采区同区段Ⅴ煤工作面与Ⅵ煤工作面前后错距大于60m。

根据煤层赋存情况，Ⅴ和Ⅵ煤层相隔11～54m，一般30m左右。为减少底板巷的掘进工程量，Ⅴ和Ⅵ煤联合布臵。采区所有底板巷均布臵在Ⅵ煤底下中至细粒长石英砂岩中，该岩层与Ⅵ煤底相隔一般15m，厚度一般20m。

5.2采煤方法及回采工艺：

廖王坪煤矿初步设计为根据煤层赋存条件和开采技术特点，矿井采用走向短壁式采煤法；爆破落煤，人工攉煤，搪瓷溜槽自溜或刮板输送机运煤，全部垮落法管理顶板，电煤钻选用MSZ-1.2湿式电煤钻，矿车进采区的运输方式。-20m水平运输大巷采用人力推车。

工作面支护采用DW20-30/100型单体液压支柱配HDJA-800型铰接梁支护，切顶线处支柱挂挡矸帘；为防止单体滑倒，单体须进行联锁；工作面支柱采用“见五回二”控顶，排距0.8m，柱距0.8m，一梁一柱，垂直工作

面设臵，最大控顶距3.2m，最小控顶距1.6m，放顶步距1.6m。Ⅴ煤层采煤时要破顶，破顶后保持工作面高度在1.2m以上，保持断面一般在3.36m2，破顶的岩石放到采空区。作业形式采用“两采一准”，即两班生产、一班准备、日进两排支柱；工作面放顶采用以回柱器为主、回柱绞车为辅。

第六节 矿井通风及瓦斯

6.1 矿井通风

矿井采用中央并列式通风系统，机械抽出式通风方式。主斜井为进风井，风井为回风井。

矿井通风路线：新风→主斜井→ -20m水平井底车场→ -20m中央石门→ 2151运输顺槽→ 2151工作面→ 2151工作面回风巷→回风上山→0±m回风大巷→风井→地面。

矿井地面风井安装两台主通风机，其中一台运转，一台备用，其型号和技术特征见表6-1：

风井主备抽风机技术特征参数表 表6-1

掘进工作面采用YBT-52，11KW型局扇压入式供风。局扇采用三专供电，部分未实行瓦斯风电闭锁；矿井总进风量实测1320m3/min,总回风量1475m3/min。

矿井回采工作面采用“U”型通风，目前，矿井回采工作面实际配风量为1200～1500m3/min，煤巷掘进工作面配风量为400m3/min。

6.2 矿井瓦斯

根据湘煤安监[2013]163号文，鉴定结果，矿井相对瓦斯涌出量为36.00m3/t，相对二氧化碳涌出量为7.2m3/t。上年度矿井绝对瓦斯涌出量为0.92m3/min，相对瓦斯涌出量为44.16m3/t，属煤与瓦斯突出矿井。煤尘无爆炸危险，该矿井开采煤层为不易自燃煤层。

第二章 瓦斯抽采

矿井工业场地内附近设有抽放泵房，安设有高负压和低负压两套瓦斯抽采系统。安装了高负压2BEC-42型瓦斯抽采泵2台，配套YB400S2-4矿用防爆电动机，功率为185kW；安设有低负压2BEC-42型瓦斯抽采泵2台，配套YB450S1-4矿用防爆电动机，功率为250kW。高、低负压瓦斯抽放主管从辅助工业场地沿回风斜井敷设到12区段回风石门与回风斜井连接处。井下安设有高、低负压瓦斯抽采主管各为一趟，材质为螺旋焊管；高负压抽采主管规格为φ478×6，支管管径规格为φ325×6；低负压抽采主管规格为φ478×6，支管采用规格为φ478×6，材质为聚酯纤维复合管。高、低负压抽采系统支管均从回风斜井各区段片口与主管连接。抽采系统主管有计量、防爆、防回火及避雷等安全装臵；抽采钻场支管及单孔安设有测流装臵。两套抽放系统自2009年9月运行以来，运行稳定，各项参数均能满足矿井需要。

第二节 瓦斯抽放方法

一、瓦斯抽放方法选择原则

抽放瓦斯是减少矿井和采区瓦斯涌出量的有效途径。瓦斯抽采方法分为采前抽放、采中抽放及采后抽放三种。我国煤矿的瓦斯抽采方式大致可以分为以下六类：（1）开采层瓦斯抽放；（2）邻近层瓦斯抽放；（3）采空区瓦斯抽放；（4）围岩瓦斯抽放；（5）综合瓦斯抽放；（6）地面瓦斯抽放。其中综合瓦斯抽放方式是前四类方式中两种或两种以上方式的综合使用。

选择瓦斯抽放方式，遵循如下原则：

1、应适合煤层赋存状况、开采巷道布臵、地质条件和开采技术条件；

2、应根据瓦斯来源及涌出构成进行，应尽可能采用综合抽采瓦斯方法，以提高抽采瓦斯效果；

3、应有利于减少井巷工程量，实现抽采巷道与开采巷道的结合；

4、应有利于抽采巷道的布臵与维护；

5、应有利于提高瓦斯抽采效果，降低抽采成本；

6、应有利于钻场、钻孔的施工、抽采系统管网敷设，有利于增加抽采钻孔的瓦斯抽采时间；

7、选择先进的打钻设备，且根据设备的性能，合理确定抽采巷的层位；

8、合理安排抽采钻孔的钻孔间距，尽可能缩短矿井首采面抽采时间；

9、尽可能避免抽采巷道施工时误穿煤层，发生煤与瓦斯突出事故。

二、瓦斯抽放方法选择

1、矿井目前开拓开采情况

目前矿井仅开采了1151、1152采煤工作面，2151采煤工作面正在布臵

中。2161、2252、2262回采工作面还未布臵。

22采区内首先开采5煤层，再开采6煤层。

2、瓦斯抽放方法

该矿井6煤具有突出危险性，本着保证抽采效果的原则，设计推荐采用底板抽采瓦斯方法，同时辅以本煤层及采空区抽采的综合抽采措施来解决瓦斯问题。

1)底板抽采

结合煤层赋存情况，设计将底板瓦斯抽采巷道设臵于距6煤层底板法线距离约12m处的岩层中，设集中钻场进行抽放(底板抽采钻孔布臵见图1、

2)。

图1 底板瓦斯抽放巷抽放

2、本层抽采

采用本层抽采主要是配合底板抽采巷道的钻孔布臵，提高对煤层预抽及卸压抽采的效果。在煤巷掘进过程中，也可根据情况对煤层进行本层抽采解决局部瓦斯过高的问题，特别是在开切眼掘进前，可在开切眼左右两帮15m范围内，从采煤工作面运输巷向上布臵顺层钻孔进行抽放，作为掘进前的区域性防突措施，达到消除突出危险的目的。

在回采工作面的顺槽掘进及工作面准备期间在运输顺槽内向上打顺层，顺层钻孔深控制在90m左右（采煤工作面斜长50m，钻孔终孔位臵距工作面回风巷10m左右），顺层钻孔间距控制在5m左右，有地质构造、煤层变厚等异常情况的局部地点，根据掘进和施工钻孔过程中的动力现象适当加密（本层抽放钻孔布臵见下图）。

3、采空区埋管抽放瓦斯

采空区瓦斯涌出量较大，采取采空区埋（留）管抽放的方式，要求在管道内安设CO传感器进行监测，CO超限必须立即停止抽放，查明原因并处理好后方可继续抽放瓦斯。

对开采煤层的采空区进行抽采是降低回采期间工作面瓦斯影响的一个较实际的办法。在回采工作面推过底板抽放钻孔后，继续对采空区瓦斯进行抽采，减少采空区及邻近层向采场涌出的瓦斯。抽采时，经常监测抽放管道内的一氧化碳浓度，发现有自然发火征兆时，及时进行处理。采空区埋管瓦斯抽放方法及埋管布臵参数详见下图。

留管抽放安装示意图

4、石门揭煤区域煤层瓦斯预抽

石门掘进时，在揭煤工作面距煤层的最小法向距离7m以前实施（在构造破坏带应适当加大距离）。钻孔的最小控制范围是：石门揭煤处巷道轮廓线外12m，同时还应保证控制范围的外边缘到巷道轮廓线（包括预计前方揭煤段巷道的轮廓线）的最小距离不小于5m，且当钻孔不能一次穿透煤层全厚时，应保持煤孔最小超前距15m。下一次的排放钻孔参数(直径、间距、孔数)与第一次相同（其瓦斯抽放方法及钻孔布臵参数详见图）

石门揭煤瓦斯抽放钻孔布置图

石门（井巷）抽放钻孔布臵 P—测压孔 1-28—抽放钻孔

4、煤巷掘进预抽瓦斯

煤巷掘进预抽分为两种，一是巷道开口前或钻场预抽效果达不到时，直接先在开口位臵或迎头布臵钻孔并封孔接管进行预抽；二是为了不影响掘进，在煤巷掘进工作面后方5-10m处的巷道两帮各施工一个钻场,钻场的规格应根据巷帮瓦斯抽放钻孔布臵的要求、选用钻机的外型尺寸及钻杆长度而定,根据矿井的具体情况，每组钻场在煤巷两侧相交错布臵。巷道同一帮相邻两组钻场之间的间距为40m。其瓦斯抽放方法及钻孔布臵参数详见图。

煤巷掘进工作面先抽后掘抽放钻场和钻孔布臵图

（四）抽放巷道的选择

采用采空区埋管抽放时，在工作面回风巷设臵瓦斯抽放管道；工作面顺层预抽时，在工作面运输顺槽铺设抽放管；工作面穿层预抽时，在煤层底板瓦斯抽放巷中布臵抽放管。主管铺设地点：地面瓦斯抽放泵房→回风斜井→回风上山→回风下山→回风石门；支管铺设地点：由主管→采掘工作面。

（五）抽放瓦斯效果预计

矿井的勘探报告中没有煤层透气性系数等参数，也没有相关的基础资料，预计通过瓦斯抽放后煤层瓦斯含量能降至8 m3/t以下，能达到一定消突效果，同时结合低负压抽放采空区瓦斯，使采面瓦斯涌出量降至风排瓦斯的通风能力要求，确保矿井安全生产。

第三节 抽放钻孔施工工艺

一、钻孔施工设备的选择 1．钻机选择

矿井现有二台ZYY-150型钻机，该钻机具有操作简单、体积小、重量轻、搬运方便、传动效率高等优点。钻机采用机液传动形式，主要由动力

头、变速箱、绞车、制动闸、底架、操纵台、钻具等部分组成。适用于井下钻探深度50～100m的各种角度的抽放瓦斯钻孔、煤层注水钻孔、注浆灭火钻孔、地质钻孔等多用途工程钻孔施工，也可用于地面钻探地质勘探钻孔及其它用途的工程钻孔。

2.钻机的主要技术参数 ZYY-150型钻机的主要技术参数 钻进深度(m) 50～100

钻孔直径(mm)开孔φ75、终孔不小于φ50 钻杆规格(mm) φ42×100 钻孔倾角(°)0～75° 电动机功率(kw)5.5kw 二、封孔工艺

（一）封孔方式、封孔材料及工艺

瓦斯抽放封孔方法主要有水泥砂浆封孔、聚胺脂封孔、速凝膨胀水泥封孔三种。封孔长度8米。

1.水泥砂浆封孔

水泥砂浆采用425号以上的硅酸盐水泥、砂子、水混合搅拌而成，水、水泥、砂子的重量混合比为1：2.4：2.5，砂子颗粒直径0.5～1.5mm。

2.聚胺脂封孔

聚胺脂封孔长度可达5m以上，常用的聚胺脂封孔方式为卷缠液法。 3.速凝膨胀水泥封孔

速凝膨胀水泥封孔适用于密封水平孔。

建议根据具体的情况选用。本次设计选用水泥砂浆封孔方法。 水泥砂浆封孔采用KFB型封孔泵进行封孔。其封孔工艺如下： 孔内抽放管使用内径￠25mm的钢管或抗塑料管，长度为8米，在孔内端钻10～20个直径10mm的小孔，并用铁丝网包扎好。

在打钻将要结束时开始准备水泥砂浆。水泥砂浆一般应加入适量的膨胀剂，以避免凝固后收缩出现裂隙。当钻孔倾角较小时可适当增大浆液的浓度。封孔泵与被封钻孔的连接见下图：

（二）封孔的操作方法：

1、检查封孔泵是否完好，封孔用的工具、配件等是否齐全； 2、检查抽放孔所需的抽放管是否齐全，长度是否达到要求（直径25mm，长度6m）；

3、根据井下抽放钻孔的封孔深度，计算所需要的水泥量，一般封5m的钻孔用一包水泥，水泥:砂=1:0.4（重量比)；

4、封孔前用水或压风将孔内残存的岩屑清洗干净，然后直接将井下装水泥的袋子缠绕在抽放管上，用麻绳或麻线等，将抽放管、注浆管及水泥袋捆紧送入钻孔内封住孔口；

5、按泵的操作规程，开动泵拌水泥浆，均匀后开始注浆，水泥浆先将

袋子胀大，并封住钻孔，继续注浆直到注完为止，注浆时，孔口可能会漏一些浆，但不会影响整个封孔质量。注完后即可直接将注浆胶管拨出。

6、所有要封的孔封完后，清洗封孔泵。 （三）封孔设备

选用KFB矿用封孔泵2台，一台工作一台备用。

第四节 抽放管路

一、抽放管路的选择

该矿井为斜井开拓，在工业场地建地面建有瓦斯抽放泵站的集中抽放方式，地面铺设二趟（高、负压各一趟）瓦斯抽放管路至井下各个抽放点。井下各施工地点的抽放管路安装应按要求施工，施工要求如下：

1)瓦斯管路上的金属部件如放水器等需涂防锈漆，以防锈蚀； 2)沿巷道底板敷设的管路底部应使用混凝土管墩，管路垫起高度不低于0.3m；

3)倾斜巷道中的管路，设有卡子将管路固定在槽钢托梁上，以免下滑；每100m设一垂直直管座以抵抗管子的垂直下滑力；

4)管路敷设要求平直，避免急弯；

5)一般巷道中的架设高度不宜小于0.5m，主要运输巷道中的瓦斯管路架设高度不宜小于1.8m；

瓦斯管路吊挂式安装示意图

6)管路敷设时，要求坡度尽量一致，避免高低起伏，低洼处需安装放水器；

7)敷设的管路要求进行气密性检查。

第三章 抽放瓦斯管理

第一节 队伍组织

瓦斯抽放是一项较细致而又比较复杂的工作。随着生产的发展，需要经常不断地有组织、有计划地去完成大量的准备和施工任务，因此需要有一支专业队伍。只有建立一支由打钻、安装到观测、管理的专业队伍，才能保证抽放瓦斯工作正常有序地进行，并能不断总结和改进抽放瓦斯工作。

一、管理机构

矿成立瓦斯防治机构，矿长任组长，防突副矿长、总工程师任副组长，安全、生产副矿长、安监、等人员任成员；

二、施工队伍

2、建立的专业抽放瓦斯队伍，负责钻孔施工、铺管安装、拆除等工程和日常瓦斯抽放参数测定等工作。人员配备附表：

3、配备1～2名专业技术人员，负责瓦斯抽放日常管理，总结分析抽放瓦斯效果，研究和改进抽放技术方案，组织新技术推广等；

三、工作职责及制度

1、队长：负责全队的统筹协调及领导，对矿长及矿总工程师负责。 2、技术员：其中一人负责“六人组”的技术指导工作，掌握和修正施钻参数，并填写《瓦斯抽放工程和钻孔施工记录表》和《瓦斯抽放工程月报表》。另一人负责质量验收及立档工作，遵循《工程质量验收制度》。

3、钻探工及封钻(及管路安装)工：六人一组、相互协调、互为助手，完成施钻、封孔及管路安装。选其中组织能力强者为组长，对工程质量负责。钻探工及封钻(及管路安装)工必须遵守施钻管理中的各项规定。

4、电工：负责全队所辖范围内所有电器的日常维护。

5、管路维护工：负责井上下的管路系统及安全设施的日常维护。如：放水、检漏、循环水池水位观察，水封防爆器的水位观察等。

6、井下观测工(巡检员)：负责井下所有瓦斯抽放点的数据采集，登录；此外，负责全队井下工作场所的瓦斯检测工作。

7、泵站值班人员：负责抽放泵内所有设备的运行监控及操作，填写《抽放瓦斯泵房值班记录》。

8、统计员：负责基础数据的统计回归工作，填写《瓦斯抽放工程月报表》和《矿井瓦斯抽放量旬制表》。

第二节 技术管理

抽放瓦斯矿井必须具备下列图纸和技术资料： 一、图纸

1、抽放瓦斯系统图；

2、泵站平面及管网(包括阀门、安全装备、检测仪表等)布臵图； 3、抽放钻场及钻孔布臵图； 4、泵站供电系统图。 二、记录

1、瓦斯抽放工程和钻孔施工记录； 2、瓦斯抽放参数测定记录； 3、抽放泵房值班记录； 4、抽放泵运转记录。 三、报表

1、瓦斯抽放工程年、季、月报表； 2、瓦斯抽放量年、季、月、旬报表。 四、台账

1、瓦斯抽放设备台账； 2、瓦斯抽放工程台账；

3、瓦斯抽放量台账。 五、报告

1、矿井和采区抽放工程设计文件及交工报告； 2、瓦斯抽放总结与分析报告。

第三节 管理制度

一、管理制度

抽放瓦斯矿井要建立以下规章制度： 1、抽放瓦斯设备检修制度

六个月进行一次工作泵与备用泵切换，借此进行一次检修。 2、抽放设备停、运联系制度 3、工程质量验收制度

1)凡进行瓦斯抽放的工作面，必须提交专门的设计；

2)新采区(新回采工作面)移交前，必须按照规定完成敷设抽放管路的工作；

3)验收必须严格按照工程说明书或工程图纸进行。

4)在钻场施工完毕后，要由质量管理部门进行检查验收，必须经过检查验收合格，钻孔方可正常投入使用。不合格钻孔要原位稍错开距离重打。废孔要用水泥砂浆封死。

5)新钻孔验收合格后要按地点、时间、层位及钻孔类别(穿层或顺层)等编号造册(编号方法要统一)立档。

6)钻孔档案交接(移交给观测部门)要有记录在案的交接手续。 7)新安装的瓦斯抽放管路，要进行漏气试验。 4、抽放瓦斯基础参数定期检测制度

瓦斯流量、瓦斯浓度，抽放负压等参数随时间变化而变化，巡回检查是钻场管理的重要环节。

1)巡回检查，应指定受过专业培训的人员来完成； 2)巡回检查要有统一的记录格式，统一的记量标准； 3)巡回检查要片区责任化；

4)巡回检查要24小时不间断进行，完善24小时交接班制度； 5)巡检员上井后要完成自己巡检结果的上档工作，上档工作杜绝编造数据，违反者要取缔其巡检员资格，情节严重的要追究其刑事责任。

5、抽放瓦斯效果检验制度

1)统计员要定期完成数据的统计回归工作，以便决策者及时掌握变化趋势，作出相应的抉择。

2)统计员要从不同的观测角度，依照科学方法进行编组、统计，做到观测目的明确。

3)统计员要对观测统计过程中出现的跳变数据，做出因时、因地、因情况的客观分析，要有书面报告。确因事故，观测仪器故障或人为误差等人为因素造成的数据跳变，应在统计中去掉，但要记录在案。非人为因素引起的跳变要给予高度重视并及时向领导汇报。

4)统计员要根据其统计结果，对与生产相关某些趋势要做出预告，并即时通告相关部门。

5)所有基础及统计数据必须报档案部门存档。 二、规章制度

1)凡进行瓦斯抽放的工作面，必须由专门的设计部门编写设计说明书； 2)新采区(新回采工作面)移交前，必须按照规定完成敷设抽放管路的工作；

3)敷设抽放瓦斯管路的巷道，要经常排出积水，保证抽放管路不被水淹；

4)敷设抽放管路的巷道，必须经常维护，保证抽放管路不被砸压或漏气；

5)新安装的瓦斯抽放管路，要进行漏气试验，漏气率小于1m3/min〃1000m；

6)要建立瓦斯抽放观测制度，井下各点的瓦斯浓度、抽放负压、抽放量每天测定一次，三天进行一次全面观测，并填报抽放日报；

7)井下各观测点，要设立观测牌板，以便与井上对照。

第四节 常用记录和报表样式

表-2 瓦斯抽放参数测定记录表

表-3 抽放瓦斯泵房值班记录 运行泵号 号泵

表-4 瓦斯抽放工程月报表

表-5 矿井瓦斯抽放量旬报表

注：矿井瓦斯抽放量月、季、年报表格式相同。 以上报表样式，根据实际需要进行取舍和添加。

第四章 安全与监控

第一节 抽放系统安全技术措施

一、抽放钻场、钻孔施工时防治瓦斯危害的措施 （一）、一般要求

1、认真组织贯切学习安全措施、《煤矿安全规程》相关内容以及所用钻机的使用说明书，人人都必须考试合格后，方可上岗。

2、提高班前会质量，班班要执行手上交接，上不清、下不接，当班隐患当班必须处理，遗留问题必须向下一班交待清楚，跟班人员把好三大关：生产、质量、安全。

3、施工队注意掌握煤层及顶底板岩性的变化情况，及时反馈信息，地质部门收集各种地质资料，为施工服务。

4、巷道的水沟流水要畅通，确保巷道无积水。

5、施工队必须严格按设计要求的钻孔方位、倾角、开孔位臵、孔径施工，通风部门负责钻孔施工质量验收，每孔必检，对钻孔方位、倾角、长度及见煤、喷孔等参数必须准确收集并作好记录。

6、邻近区域放炮需撤人时，施钻人员必须按要求撤离现场，并将钻机电源切断。

（二）、施钻的管理和规定 1.钻前准备

(1)钻孔施工前，必须做好一切准备工作。钻机运输必须严格按运输的有关规定执行。钻机移设中须注意如下安全：

1）钻机移设前必须切断电源，严禁钻机带电搬运。

2）拆、卸、安装钻机大型部件时，身体站立的位臵必须能避免失手的伤害。

3）进入现场施工前，必须严格检查现场巷道内的瓦斯情况，只有在瓦斯浓度小于1％以下，方可进行作业，严禁瓦斯超限作业。

4）用厚度不小于20mm的木板将开孔点周围的煤壁护好，防止在施钻过程中出现煤壁片帮。

(2)进入现场施工前，班组长必须对工作地点的安全情况进行一次全面检查，确认无危险后，方准其余人员进入作业地点，每个作业人员必须经常认真检查作业地点的顶板、帮壁、支架等情况。发现危险时，必

须立即采取措施，进行处理，严格敲帮问顶制度。

(3)施工前，必须将钻机固定牢固，严禁用钻杆抵钻机，严格按设计参数放线布孔。

(4)作业人员必须携带便携式瓦斯检测报警仪(2台)和压缩氧自救器。施工作业过程中，将(2台)便携式瓦斯检查仪分别悬挂在作业地点的进风侧和回风侧，瓦斯浓度超过1％，必须立即停止作业，撤出人员，切断电源，向调度室汇报。待查明超限原因且打钻地点瓦斯降到1％以下时，才准送电作业。

(5)开钻前，首先检查钻机固定情况，然后开闸供水，当水从钻孔外返出后方准开钻，进钻前必须先开空钻试车，严禁不试车就强行钻进。

2.操作规程

(1)操作人员衣帽、毛巾、灯线必须拴绑好，站立在电机另一侧，不能和给进手把呈一直线，钻进过程中不得翻越钻机，如需翻越则必须停止钻机运转，且与操作台人员联系好后方能翻越。

(2)钻进时要掌握压力，均匀给进，根据钻孔内煤岩软硬程度加压，不能随意加长压力把。

(3)上、下钻具必须用管钳卡紧背牢方能进行工作，操作人员不得与孔口呈直线，也不得挡住操作台人员视线，操作人员精力要集中，行动一致，预防钻具冲出伤人。

(4)钻孔内排出的钻屑，当班必须处理，以防止堵塞水沟、轨道。 (5)钻进中出现顶钻、喷孔现象时，必须立即停止钻进，关闭供水，让其孔内瓦斯卸压自排，此时观察瓦斯便携仪，当排出的瓦斯使工作地点附近巷道内瓦斯浓度超过1％时，切断电源，人员撤离现场。当工作地点附近巷道内瓦斯浓度降到1％以下，方可恢复钻进，并要掌握速度慢进。若再次出现顶钻、喷孔，则再次按上述措施执行。

(6)钻进中出现卡钻现象，且在卡钻初期没有喷孔现象时，钻杆要旋转往外退，让水将钻屑排完后再进，如果卡钻伴随顶钻、喷孔，则首先采取上面的措施后再按卡钻处理方法处理(一般都不得拨出钻杆)，并立即向调度室汇报。

(7)一个班工作完毕后应关闭电机、并把起动器手把打到零位。 (8)钻孔施工完毕后，先用黄泥堵孔，防止瓦斯压出。并且在24小时内必须完成封孔作业。

3.特殊措施

（1）在施钻地点附近安设一组(6个)压风自救器和一台电话。 （2）调整通风系统，使采面回风不直接流经施钻地点。开钻以前完成该区域通风系统调整。

（3）采面放炮时，撤出打钻人员至安全地点，放炮期问，所有人员均不得进入回风系统。

（4）放炮后，待打钻现场瓦斯不超限，整个区域无异常，则可保持正常打钻。

（5）若施钻现场发生异常，则立即按安全路线撤离现场。 二、管路防漏气、防砸坏、防带电、防底鼓措施

1、通往井下的抽放管路由于采用煤矿用聚氯乙烯瓦斯管，不考虑防雷接地措施；由于其他原因改成金属管必须考虑防雷，防电。

2、主要运输巷道中瓦斯管路架设高度应大于1.8m，以免被砸损坏； 3、管路需定期进行气密性检查以免漏气。

4、为防止底鼓折损管路，管道要用托管梁托起，高度不小于0.3m。 三、斜巷管路防滑措施

井筒中的管路，设有卡子将管路固定在槽钢托管梁上。管路安装必须考虑管路整体下滑或整体下沉的措施。

第二节 抽放泵站安全技术措施

一、抽放泵防爆、防回火 措施

在抽放泵房瓦斯进出口处均设有防爆、防回火装臵。 二、抽放泵站防雷电、防火灾措施

抽放泵房和泵房附近的放空管均设单针避雷装臵，避雷装臵的高度应超过泵房、放空管5m以上，并将避雷导线埋入地表3m以下。

泵房内必须设臵干粉灭火器和砂箱等灭火器材。矿井必须定期检查消防设施，并保证消防设施完好率达100%。

三、抽放泵房主要附属设备电气防爆措施

1、地面泵房必须开有天窗，并保持泵房内良好通风。

2、地面泵房必须用不燃性材料建筑，并必须有当地气象部们安设的防雷电装臵。其距进风井口和主要建筑物不得小于50m，并用栅栏或围墙保护。

3、地面泵房和泵房周围20m范围内，禁止堆积易燃物和有明火。 4、抽放瓦斯泵及其附属设备，至少应有1套备用。

5、地面泵房内电气设备、照明和其他电气仪表都应采用矿用防爆型。 6、泵房必须有直通矿调度室的电话和检测管道瓦斯浓度、流量、压力等参数的仪表或自动监测系统。

7、抽放瓦斯泵吸气侧管路系统中，必须装设有防回火、防回气和防爆炸作用的安全装臵，并定期检查，保持性能良好。瓦斯抽放泵站放空管的高度应超过泵房房顶3m。

8、泵房必须有专人值班，经常检测各参数，做好记录。当抽放瓦斯泵停止运转时，必须立即向矿调度室报告。

9、抽放容易自燃和自燃煤层的采空区瓦斯时，必须经常检查一氧化

碳浓度和气体温度等有关参数的变化，发现有自然发火征兆时，应立即采取措施。

10、井上下敷设的瓦斯管路，不得与带电物体接触并应有防止砸坏管路的措施。

第三节 监测监控系统

由于本矿安设有KJ70N综合安全监测系统，只需要购臵一台大型分站和相应的传感器与矿井监测系统连接上，就可实现瓦斯抽采各种参数的监测。KJ70N综合监测系统，能达到联网监测瓦斯抽采参数的要求。此外，也可使用瓦斯抽采系统配套监控设备。

在瓦斯泵吸入端管道设臵KGD9501型瓦斯抽放多参数监测传感器，可监测瓦斯抽采管道的瓦斯浓度、负压、正压、温度、压差的检测和瓦斯抽采纯流量、混合流量等参数，瓦斯抽采泵房内设馈电传感器和瓦斯泵开、停传感器，监控瓦斯泵开停。二个馈电传感器分别设臵于馈电开关的电源侧。瓦斯抽采泵房安设瓦斯浓度传感器，报警浓度为≤0.8％。

井下各施工作业场所严格按照《煤矿安全规程》有关规定设计安装瓦斯传感器、传感器参数。严禁瓦斯超限作业。