康華煤礦瓦斯抽放系統(tǒng)方案方案[]

1、康華煤礦瓦斯抽放系統(tǒng)方案設(shè)計 康華煤礦 2018年元月 一、康華煤礦瓦斯抽放的必要性與可行性5 二、瓦斯抽放方案的初步設(shè)計6 三、瓦斯抽放鉆孔施工及設(shè)備9 四、瓦斯抽放管網(wǎng)系統(tǒng)11 五、瓦斯抽放泵的選型15 六、瓦斯抽放系統(tǒng)的安裝18 礦井基本情況 鄭新康華 新密）煤業(yè)有限公司原名鄭州康華實業(yè)貿(mào)易有限公司， 2018年9月與鄭煤集團(tuán)鄭新煤業(yè)有限責(zé)任公司兼并重組而 成，位于新密市 牛店鎮(zhèn)譚村灣村境內(nèi)，礦井屬六證齊全合法生產(chǎn)礦 井。井田面積0.7174平 方公里，開采二i煤層，地質(zhì)儲量148.6萬 噸，可采儲量62萬噸，設(shè)計生 產(chǎn)能力15萬噸/年，設(shè)計服務(wù)年限3. 54年。礦井水文地質(zhì)類型屬中等，

2、礦 井設(shè)計正常涌水量30nVh, 最大涌水量60nVh。煤層傾角2。一 10之間，平均厚度3m屬III類不 易自燃煤層，煤塵具有爆炸性，爆炸性指數(shù)14.12 %。井田 范圍內(nèi)除主副井筒及工業(yè)廣場保護(hù)煤柱、風(fēng)井保護(hù)煤柱外，其它區(qū)域開采屬 復(fù)采區(qū)域，煤層瓦斯已得到有效釋放，煤層瓦斯含量較小，屬低瓦斯區(qū)域。 礦井采用三立井單水平上下山開拓，通風(fēng)方式為中央分列式，通風(fēng)方 法為機(jī)械抽出式，主通風(fēng)機(jī)安裝在風(fēng)井井口地面附近，副立井升降人員、物 料兼做進(jìn)風(fēng)井，主立井提煤兼做進(jìn)風(fēng)井，風(fēng)井專用回風(fēng)，主井、風(fēng)井均安裝 有行人梯子間作為安全出口。主提升采用1.5t非標(biāo)箕斗，井下運輸采用膠 帶運輸機(jī)配刮板運輸機(jī)運輸，副

3、提升采用0. 75t非標(biāo)罐籠提升。 礦井供電實現(xiàn)雙回路供電，地面主副井各建一個變電所，實現(xiàn) 分區(qū)域 供電，主要通風(fēng)機(jī)、提升絞車等重點設(shè)備實現(xiàn)雙回路供電。 目前，礦井有兩個采區(qū)兩個采煤工作面、三個掘進(jìn)工作面，分別為： 11采區(qū)和21采區(qū)，兩個采區(qū)交替生產(chǎn)，現(xiàn)有11001和 21001兩個回采工作面，有11012皮帶巷、11012回風(fēng)巷、21001上副巷改 造巷三個掘進(jìn)工作面。采煤方法為走向長壁手鎬配風(fēng)鎬落煤煤采煤法，回采 工作面采用單體液壓支柱配合n型鋼梁支護(hù)。 編制本設(shè)計方案的依據(jù)： 1. 礦井抽放瓦斯工程設(shè)計規(guī)范。 2. 礦井抽放瓦斯管理規(guī)范。 3. 煤礦安全規(guī)程。 4. 防治煤與瓦斯突出規(guī)

4、定。 5煤礦瓦斯抽采達(dá)標(biāo)暫行規(guī)定。 6. “一通三防”管理手冊第四章 鄭煤集團(tuán)公司）。 7. 康華煤礦生產(chǎn)、通風(fēng)、瓦斯、地質(zhì)等相關(guān)資料。 8 關(guān)于鄭煤集團(tuán)公司2018年度礦井瓦斯等級和二氧化碳涌出量鑒 定結(jié)果的報告。 9.煤礦瓦斯抽采監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)條件。 10.建筑物防雷設(shè)計規(guī)范（2000。 一康華礦瓦斯抽放的必要性與可行性 根據(jù)煤礦瓦斯抽采達(dá)標(biāo)暫行規(guī)定的第14條規(guī)定“煤與瓦斯突出礦 井及高瓦斯礦井必須建立地面固定瓦斯抽采系統(tǒng)”。 煤礦安全規(guī)程、礦井瓦斯抽放管理規(guī)范以及煤炭工業(yè)設(shè)計 規(guī)范有關(guān)條款規(guī)定：當(dāng)一個回采工作面的絕對瓦斯涌出量大于5m7min或 一個掘進(jìn)工作面的瓦斯涌出量大于3m7mi

5、n,采用通風(fēng)方 法解決瓦斯問題不可能或不合理時應(yīng)采用瓦斯抽放措施。 1瓦斯抽放的必要性 1 ）相關(guān)法規(guī)的要求 按照煤礦瓦斯抽采達(dá)標(biāo)暫行規(guī)定的第14條規(guī)定“煤與瓦斯突出礦 井及高瓦斯礦井必須建立地面固定瓦斯抽采系統(tǒng)”。 .抽放方法應(yīng)適合煤層賦存狀況、巷道布置、地質(zhì)條件和開采技術(shù)條 件。 (2.應(yīng)根據(jù)礦井瓦斯涌出來源及涌出量構(gòu)成分析，有針對性地選 擇抽放瓦斯方法，以提高瓦斯抽放效果。 (3.在滿足瓦斯抽放的前提下，應(yīng)盡可能地利用生產(chǎn)巷道，以減少抽 放工程量。 (4.選擇的抽放方法應(yīng)有利于抽放管道的布置和維護(hù)。 (5.選擇的抽放方法應(yīng)有利于提高瓦斯抽放效果，降低瓦斯抽放 成本。 (6.瓦斯抽放應(yīng)有利

6、于鉆場、鉆孔的施工和抽放系統(tǒng)管網(wǎng)的設(shè)計 有利于增加鉆孔的抽放時間。 3抽放瓦斯方法選擇 康華煤礦抽放瓦斯的目的是消除或緩解瓦斯突出的危險性及使工作面的 瓦斯涌出量降低到通風(fēng)能解決的水平或減輕礦井通風(fēng)負(fù)擔(dān)。因此，確定礦井 抽放瓦斯的方法為開采層抽放(包括開采工作面和掘 進(jìn)工作面抽放 和采空 區(qū)抽放等方式。 所有的回采工作面必須進(jìn)行采前預(yù)抽、邊采邊抽和高位抽放，對掘進(jìn)工 作面進(jìn)行掘前瓦斯預(yù)抽和邊掘邊抽。選擇的瓦斯抽放方法如 下： (1) .回采工作面：采前預(yù)抽、動壓區(qū)抽放、頂板巖石高位鉆孔抽放和隅 角埋管抽放相結(jié)合； (2) .掘進(jìn)工作面：掘前預(yù)抽和邊掘邊抽相結(jié)合； (3) .開展采空區(qū)瓦斯抽放。

7、 4掘進(jìn)工作面瓦斯抽放 掘進(jìn)工作面抽放瓦斯的方法有邊掘邊抽和先抽后掘瓦斯抽放兩種方式。 采用邊掘邊抽時，抽放鉆孔布置方式如圖所示。 鉆孔布置參數(shù)如下： 鉆孔長度 60 m; 鉆孔直徑 / 89 mm； 鉆孔方位 控制巷道兩幫各15M ； 鉆場間距 40 m; 鉆場內(nèi)鉆孔數(shù) 9個； 封孔深度 18m; 封孔方式 聚胺脂封孔. 掘進(jìn)頭/ 抽放贏 站場 掘進(jìn)工作面邊掘邊抽瓦斯鉆孔布置示意圖 鉆孔布置及參數(shù)：每個鉆場內(nèi)布置9個鉆孔，孔徑不小于89mm, 孔深60m,呈兩列三排布置，上排孔開孔位置距巷底1.5m,中排開孔 位置距 巷底1.0m,下排開孔位置距巷底0.5m。并做到全層位控頂控底，即：上排

8、鉆孔終孔于煤層頂板巖石0. 5m深度處，中排鉆孔終孔 位于煤層中部，下排鉆孔終孔打至煤層底板巖石0. 5m深度處。 5回采工作面高位抽放 采用高位抽放就把回采工作面上部煤層中和部分采空區(qū)中的瓦斯通過鉆孔和 瓦斯抽放管道排放到地表或井下回風(fēng)巷中。下圖為回采工 作面高位鉆孔布置示意圖。 5T下瓦巒 40平面圖 (a )縱斯面I紆 采煤工作面高位鉆孔布置示意圖 需要注意的是，本設(shè)計中的瓦斯抽放鉆孔參數(shù)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際 情況及時進(jìn)行必要的調(diào)整，以達(dá)到最佳的抽放效果。 三瓦斯抽放鉆孔施工及設(shè)備 1鉆機(jī)的選擇 選擇鉆機(jī)需要考慮的因素包括：1鉆進(jìn)深度。2鉆進(jìn)速度 3鉆孔直徑；4給進(jìn)、起拔能力。5鉆機(jī)體積；6液

9、壓系統(tǒng)。 7.性價比。 康華煤礦現(xiàn)有鉆機(jī)一部，是重慶煤科分院生產(chǎn)的ZYG系列全液壓鉆 機(jī)，這種鉆機(jī)均為分體式結(jié)構(gòu)，具有體積小、重量輕、便于拆裝、移動安 裝方便、機(jī)械效率高等優(yōu)點，完全能夠滿足井下瓦斯抽放鉆孔鉆進(jìn)的要。 2鉆孔施工安全技術(shù)措施 除了采取鉆孔施工技術(shù)的一般安全措施(略 夕卜，還必須采取以下特殊 措施： (1.在施鉆地點附近安設(shè)1部電話。 (2.調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)，使采煤工作面回風(fēng)不直接流經(jīng)打鉆地點，開始打 鉆以前要完成打鉆區(qū)域通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整。 (3.采掘工作面放炮時，撤出打鉆人員至安全地點，放炮期間，所有 人員均不得進(jìn)入回風(fēng)系統(tǒng)。 (4.放炮后，待打鉆現(xiàn)場瓦斯不超限，整個區(qū)域無安全異常，才

10、能恢 復(fù)正常打鉆。 (5.若打鉆現(xiàn)場發(fā)生安全異常，必須立即按安全路線撤離。 3鉆孔封孔 一)底板巖巷穿層鉆孔采用合格礦用樹脂材料和水泥聯(lián)合封孔技術(shù)， 要求封孔至煤巖交界處，封孔管進(jìn)入煤層不小于Ini或進(jìn)入 煤層的中部，進(jìn)入煤層段封孔管為花管。 二)普通順層鉆孔采用“兩堵一注”封孔方式，鉆孔封孔深度 不小于15m,封孔段長度不小于12m；或采用其他經(jīng)實驗有效的封 孔材料及方法。封孔段長度以不漏氣為準(zhǔn)。 為防止鉆孔塌孔，影響抽采效果，順層抽采鉆孔應(yīng)下封孔管伸 入煤層不小于鉆孔深度的二分之一，封孔段以里的封孔管全部為花 管，封孔 管與花管連接緊密可靠。 原始煤體水泥漿 1| S008000 1集氣孔

11、段2聚氨酯封孔段3水泥砂漿封孔段 4雙抗封孔管 圖3-4聚胺脂封孔示意圖 四瓦斯抽放管網(wǎng)系統(tǒng) 在選擇瓦斯抽放管路系統(tǒng)時，主要根據(jù)抽放泵站位置，開拓巷道布置, 管路安裝條件等進(jìn)行確定。抽放管路應(yīng)盡量選擇敷設(shè)在巷道曲線段 少和距離短的線路中，盡可能避開運輸繁忙巷道，同時還要考慮供電，供水, 運輸方便。 4. 1瓦斯抽放管管徑計算及管材選擇 瓦斯抽放管管徑按下式計算： 4 - 1) 式中D瓦斯抽放管內(nèi)徑，m； Q抽放管內(nèi)混合瓦斯流量，mVmin ； V抽放管內(nèi)瓦斯平均流速，經(jīng)濟(jì)流速 V = 5-15m/s,取V=7 m/ s. 根據(jù)鄭煤集團(tuán)公司2018年度礦井瓦斯等級和二氧化碳涌岀量鑒 定結(jié)果的報告

12、提供康華礦全礦井相對量涌出量：5.29 mVmin,絕對 量:1.53 m3/to按抽放率30%,最低抽采濃度為2%計算。 采動煤量的抽出量應(yīng)為:1.53 m3/t X 30%= 0. 459 m3/t 礦井班生產(chǎn)能力按300噸計算，每班需采出純瓦斯量為： 0. 459 m3/t X 300= 137. 7 m3 每分抽出純量為：137. 7 m3/8 X 60)= 0. 28 mVmin 最低抽出濃度按2%計算，混合量為：14 n?/min 約定： 為全礦井服務(wù)的井筒及地面瓦斯抽放管為主管; 為一個采煤工作面服務(wù)的瓦斯抽放管為支管 為一個掘進(jìn)工作面服務(wù)的瓦斯抽放管為支管 2O 根據(jù)各瓦斯抽放

13、管內(nèi)預(yù)計的瓦斯流量，按式 瓦斯抽放管管徑如表4-1示 4- 1)計算選擇的 表4-1瓦斯抽放管管徑計算選擇結(jié)果 抽放管類 別 純瓦斯抽放量 m7min ) 瓦斯?jié)舛?%) 混合瓦斯抽放量 m7min) 計算管內(nèi)徑 m) 選擇管徑 式中： Hm管路摩擦阻力，Pa; L 負(fù)壓段管路長度，m； Q抽放管內(nèi)混合瓦斯流量，m7h； 丫 一混合瓦斯對空氣的密度比; K 與管徑有關(guān)的系數(shù)； D 一抽放管內(nèi)徑，cm. 為了保證選用的瓦斯抽放泵能滿足抽放系統(tǒng)最困難時期所需抽放負(fù) 壓，應(yīng)根據(jù)礦井各生產(chǎn)時期瓦斯抽放系統(tǒng)中管路最長、流量最大、阻力最高 的抽放管線來計算礦井抽放系統(tǒng)總阻力。 根據(jù)礦井采掘接替安排，確定的

14、瓦斯抽放系統(tǒng)最困難管路如 下： 地面抽放泵站主管（長度為100m地面鉆孔主管（長度為260m 25 采區(qū)抽放干管（長度為700m工作面抽放支管（長度為1000m. 最困難抽放管路阻力計算結(jié)果如表4- 2示. 表4-2瓦斯抽放系統(tǒng)最困難管網(wǎng)阻力計算結(jié)果 抽放管類別 Q m7min) Y L m) K D cm) Hm 式中： Q 瓦斯抽放泵所需額定流量，m7min ; Q z礦井抽放系統(tǒng)最大瓦斯抽放純量，為 0. 28m7min ； X 礦井抽放瓦斯?jié)舛?，?%； K 備用系數(shù)，K=l. 20 ； n 一抽放泵機(jī)械效率，n =0. 80. 本抽放系統(tǒng)設(shè)計抽放量為14m3/min,則瓦斯抽放泵所需

15、額定流 量計算如下: m7min抽放泵兩臺。 1瓦斯抽放泵站供電 抽放泵供電系統(tǒng)實現(xiàn)雙回路供電，照明等設(shè)備供電符合煤礦 瓦斯抽采工程設(shè)計規(guī)范的要求。根據(jù)煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范GB- 5012-94,瓦斯抽放站的電力負(fù)荷為一級負(fù)荷，必須保證有兩個電源供電. 2瓦斯抽放泵給排水 （1給水 瓦斯抽放泵的供水采用地面清潔水（PH值6-8.建造循環(huán)系統(tǒng)使用軟 化水裝置，供水量大于12m3/h.要求供水壓力大于200mbar即可。 （2.排水 水環(huán)式真空泵排出的水收集后排入礦井蓄水池或循環(huán)使用 ,設(shè)避雷線保護(hù)瓦斯排放管在瓦 斯抽放站房頂設(shè)置避雷帶防感應(yīng)雷.在變電所設(shè)工作接地，接地電阻4 Qo 在瓦斯抽放站分

16、別設(shè)防雷接地.接地電阻均10 Q. 設(shè)計放空管的高度為7m,在距放空管5m之內(nèi)設(shè)一高度為14m的避雷針. 1.放空管應(yīng)高于房脊4m以上，放空管與避雷針距離小于5mo 2.泵房房頂應(yīng)安放雷網(wǎng)。 3.避雷針接地電阻不得大于4 Q,達(dá)不到要求的要增加接地極。 4.瓦斯抽放泵房內(nèi)所有設(shè)備的金屬外殼都應(yīng)接地，金屬走線架， 水管等金屬物必須接地。 5.為防止井下瓦斯抽放管路帶電，瓦斯抽放管也需接地。 6.瓦斯抽放泵供電采用四芯電纜，其中一芯接地。 應(yīng)由具有防雷專業(yè)資質(zhì)的相關(guān)部門或設(shè)計單位進(jìn)行設(shè)計，安裝. 7泵房采暖，通風(fēng) 當(dāng)?shù)囟熳畹蜌鉁乜梢赃_(dá)到-8oC以下，應(yīng)該在泵房和值班室安 裝采 暖和通風(fēng)系統(tǒng)門窗及

17、排氣口合計的泄壓面積要符合要求. 六瓦斯抽放系統(tǒng)的安裝 1瓦斯抽放系統(tǒng)安裝的基本要求 瓦斯抽放系統(tǒng)的安裝，調(diào)試和運行等必須遵守煤礦安全規(guī) 程和 礦井瓦斯抽放管理規(guī)范的有關(guān)規(guī)定. 瓦斯抽放系統(tǒng)安裝所使用的材料必須為煤礦井下所允許使用的產(chǎn)品， 并具備煤礦安全產(chǎn)品標(biāo)志準(zhǔn)用證. 2瓦斯抽放泵的安裝 瓦斯抽放泵應(yīng)安裝在專門的瓦斯抽放泵房內(nèi)，泵房內(nèi)必須有足 夠的照 明，消防等設(shè)施，嚴(yán)禁堆放易燃物品，嚴(yán)禁無關(guān)人員進(jìn)入瓦斯抽放泵房內(nèi). 3瓦斯抽放，排放管路及附屬設(shè)施安裝 瓦斯抽放，排放主管路采用無縫鋼管，法蘭連接，安裝時采用錨桿 吊掛在巷道頂部，也可以采用其他支撐方式安裝在巷道壁上，但不能影響 車輛和行人.管

18、路應(yīng)盡量避免與電纜安裝在同一巷邦上，管路全程嚴(yán)禁與帶 電物體接觸，并在管路上安設(shè)可靠的接地措施. 抽放主管路每隔200-400m安裝一調(diào)節(jié)閘閥，在管路的低洼處 安裝人 工或自動負(fù)壓放水器，定期放水.抽放支管安裝閥門，流量計和放水器等. 瓦斯抽放用所有金屬部件均須防腐處理，管路安裝完畢要進(jìn)行密閉性 實驗，并進(jìn)行吹掃處理，以免管路漏氣和內(nèi)存雜物.封閉性能實驗使用水試 壓，壓力為0. 2MPa,-小時內(nèi)壓降不超過10%試壓 后，管路涂紅色漆. 4、電氣部分安裝由礦上設(shè)計并安裝 4瓦斯抽放管路管理 (1新安瓦斯管路，必須進(jìn)行管路設(shè)計.設(shè)計內(nèi)容包括：設(shè)計條件和 管路設(shè)計。 (2.瓦斯抽放管材必須采用煤礦安全準(zhǔn)用材料。 (3.管道安裝平直，穩(wěn)定可靠，變徑地點采用過渡節(jié)主干 管離地高 度0. 5m.受巷道高度限制的支管離地墊高大于0.