礦井瓦斯抽放設(shè)計

1、 第一節(jié) 礦井概況一、礦井開采范圍及煤層狀況*開采煤層為城子河組，全區(qū)可采的煤層有3、4、24、29、36A共五個煤層，局部可采有7、25、27三層，煤層賦存狀態(tài)比較穩(wěn)定，除329#36#層為中厚煤層外其余均為薄煤層，煤層傾角深部變緩，礦井煤種為1/3焦煤，傾角小于25時，最低可采厚度為0.7m；煤層傾角為2545時最低可采厚度為0.6m。區(qū)內(nèi)煤層由于受區(qū)域變質(zhì)作用影響，煤的變質(zhì)程度由淺至深、由上至下有增高的趨勢，視覺煤巖類型為半暗半亮煤，少量的光亮型，原煤灰分12.27-58.37%精煤揮發(fā)份：28.58-36.77，膠質(zhì)層924mm，硫：0.29-0.40；磷：0.0032-0.006。原

2、煤發(fā)熱量48527969千卡/Kg。本井田煤層屬低硫、特低磷。井區(qū)范圍：西以F31斷層為界，東以F48斷層為界，北起各煤層露頭，南到各煤層-900m標高。截止到2012年底，資源儲量為3215.4萬噸。礦井系煤層群開采、煤層間距較近見煤層賦存情況表二、礦井通風現(xiàn)狀 礦井通風方式為中央并列式，原礦井通風主要扇風機為二臺70B2-21-NO24，電機功率為570 KW一臺使用一臺備用。礦井總排風量為3860m3/min 。經(jīng)礦井通風機選型改造，現(xiàn)礦井主要扇風機為二臺BD8-28型扇風機，礦井總風量5630 m3/min。三、瓦斯情況：1）、2005年礦井絕對瓦斯涌出量10.1m3/min，相對瓦斯

3、涌出量15m3/t；2006年礦井相對瓦斯涌出量13.4米3/噸,絕對瓦斯涌出量6.39米3/分；2007年礦井絕對瓦斯涌出量34.13米3/分，相對瓦斯涌出量20.56米3/噸；2008年礦井絕對瓦斯涌出量26.075米3/分，相對瓦斯涌出量21.92米3/噸。2009年礦井絕對瓦斯涌出量為26.9M3 /分,相對瓦斯涌出量為38.49M3 /T。2010年礦井絕對瓦斯涌出量為34.4M3 /分,相對瓦斯涌出量為39M3 /T。2011年礦井絕對瓦斯涌出量為42.26M3 /分,相對瓦斯涌出量為29.99M3 /T。2012年礦井絕對瓦斯涌出量為37.77M3 /分,相對瓦斯涌出量為23.2

4、9M3 /T。因建井初期輪子坡2片掘進工作面施工揭穿3#煤時，發(fā)生了一次動力現(xiàn)象，也是該礦建井以來發(fā)生的唯一的一次煤與瓦斯動力現(xiàn)象，所以自2006年以來始終鑒定為煤與瓦斯突出礦井。礦井隨著開采深度的增加、生產(chǎn)能力的提高，礦井瓦斯涌出量迅速增長，礦井絕對瓦斯涌出量由2006年的6.39m3/min增加到2012年的 37.77m3/min。相對瓦斯涌出量從13.4m3/T增加到23.29m3/T，回采工作面絕對瓦斯涌出量一般在10-26 m3/min；相對瓦斯涌出量12-41 m3/T。各煤層瓦斯涌出量隨著開采深度的增加及回采產(chǎn)量的加大將呈逐漸增大的趨勢。礦井煤塵爆炸指數(shù)為31.8240.87%

5、，有煤塵爆炸危險。煤層賦存情況表煤層編號煤層厚度（m）層間距（m）說明最小最大平均430.21.00.6不可采層420.30.90.618不可采層400.41.00.767不可采層370.41.00.729不可采層36B0.50.90.718不可采層36a0.51.61.0513可采層290.71.31.034可采層270.51.30.921可采層250.81.21.020可采層240.61.30.9520可采層230.20.50.3513不可采層220.51.00.7520不可采層80.61.00.834不可采層70.30.90.610可采層40.80.90.8540可采層3c0.41.20

6、.835不可采層3b1.41.81.61.0可采層3a0.61.00.82.0不可采層 第二節(jié)、建立礦井永久抽放系統(tǒng)的必要性一、礦井瓦斯資源豐富礦井系煤層群開采，經(jīng)初步估算礦井可采煤層及鄰近層的瓦斯總儲量為90770萬m3，瓦斯是寶貴的煤層氣，是一種潔凈、熱效率高、低污染的優(yōu)質(zhì)能源，在常溫條件下發(fā)熱量為3.433.71MJ/m3(約合79788869千卡/m3)，而城市焦爐氣則在4000千卡/m3左右。據(jù)有關(guān)專家測算250m3煤層氣即可替代1t標準煤。煤層氣可用于燃氣發(fā)電、燃氣供曖、民用燃氣，又可作為原料生產(chǎn)化肥和其它化工原料，所以建立瓦斯抽放及利用系統(tǒng)十分必要。附礦井瓦斯儲量表（2）二、安全

7、生產(chǎn)需要據(jù)調(diào)查，近年來礦井采（掘）工作面均布置在被解放層內(nèi)，盡管回采工作面的瓦斯量已經(jīng)大量釋放，可是仍有個別采（掘）面瓦斯超限，且隨著礦井開采深度的增加瓦斯涌出量還會增大，單靠增加風量的方法是難以解決瓦斯超限問題。按煤礦安全規(guī)程礦井瓦斯抽放細則煤炭工業(yè)設(shè)計規(guī)范等文件規(guī)定，礦井建立抽采瓦斯的必要性指標已經(jīng)達到，同時也是進一步落實國家煤礦安全生產(chǎn)“先抽后采”的方針，所以建立礦井抽放及利用系統(tǒng)十分必要。礦井瓦斯儲量估算表 （2）分類煤層別煤層儲量（萬噸）瓦斯含量（m3/t）瓦斯儲量（萬m3）可采煤層36A507.77221117029497.2515745927448.271044832530.71

8、1546024566.8120113367300.511545084340.521551083B523.2201046小計3215.445570不可采煤層4349510495042485104850405001050003751010510036B475104750232851028502239010390084301043003C4901049003A460104600小計452045200總計773590770第三節(jié)、瓦斯抽放量的估算礦井系煤層群開采，可采煤層10個且層間距在575米之間、平均間距為29.4米，層間距較近。臨近層瓦斯占采面瓦斯涌出量的40%60%，瓦斯涌出量隨本煤層和其鄰近

9、層煤層厚度的增加而增大。2006年6月至今，根據(jù)已采區(qū)域和回采工作面的瓦斯涌出資料統(tǒng)計分析， 29#、36#煤瓦斯絕對量平均值達到了26m3/min；從分析2905采煤面瓦斯資料來看，除了本煤層瓦斯含量大以外，36#煤層受其采動影響，煤層瓦斯通過頂板裂隙大量涌入2905采空區(qū)，造成回風和上隅角瓦斯增大。各煤層瓦斯涌出量煤層瓦斯?jié)舛龋ㄗ畲螅?絕對涌出量m³/min相對量m³/t所采取的瓦斯治理措施備注風排抽采采空區(qū)埋管尾排本煤層預(yù)抽36#層0.522.87.44.683.45.813605西區(qū)29#層0.818.211.59.64.54.1西區(qū)2903、2905東部29#層0

10、.611.89.15.724.12903、2901、290427#層0.42.43.82.42701、270225#層0.311.122.82.34.33.51西區(qū)2501東部25#層0.49.510.62.03.5132503、2504、2506、25084#層0.48.533.12.32.240406、04083#層0.6143.64.5324.50302礦井瓦斯賦存分析：越往深部開采瓦斯涌出量越大，西部瓦斯涌出量比東部瓦斯大，特別是西部36#層、29#層。由于煤層群開采，鄰近層瓦斯向已采煤層涌出成為瓦斯治理的難點。抽放瓦斯量概算表落煤方式工作面?zhèn)€數(shù)瓦斯涌出總量m3/min鄰近層瓦斯涌出量

11、m3/min抽放方式抽放率%抽放量m3/min綜采工作面117.211.2鄰近層抽放6511.2刨采工作面15.33.2鄰近層抽放603.2老空區(qū)24采空區(qū)抽放4合計418.4經(jīng)初步概算礦井每分鐘最大抽放瓦斯量為18.4m3/min，礦井年抽放瓦斯量為954萬m3。第四節(jié)、抽放方法一、鄰近層高位鉆孔抽放：在回采工作面上順槽內(nèi)每20m布置一個鉆場，每個鉆場布置69個抽放鉆孔，孔徑為90mm終孔點位于工作面頂板1015m，鉆孔長度為7080m見圖（1）二、老空區(qū)抽放：在區(qū)段石門內(nèi)向已采空區(qū)密閉下管進行抽放或打鉆進行抽放。第五節(jié)、抽放系統(tǒng)沿程管徑計算一、抽放管徑檢驗地面由泵站通過雙排529mm管，分

12、別通過副井、新風井同井下抽放系統(tǒng)對接。新風井529mm與副井529mm管路形成2趟主干管路，分別與二段325mm管路、西區(qū)325mm管路、底部層325mm管路3趟副主干管路在580石門、250水平聯(lián)通，形成管網(wǎng)，覆蓋全井。抽 采 管 徑 計 算 表序號管路地點 瓦斯量（m3/min)瓦斯?jié)舛龋?） 混合量（m3/min）選取流速（m/s)按流速計算管徑（m)選用管徑（mm)1底部層風道11.21575150.323252二段風道41040150.203253西區(qū)風道31520150.2332540303回采11.21575150.32273、21952508回采3.21032150.2273礦

13、 井18.412150150.46529管徑校驗：（1）副井到250車場、新風井至250水平管徑為529mm，各長為1200m，抽放混量為150m3/min。 依據(jù)公式檢驗管徑：D=0.1457×=0.46m 經(jīng)檢驗抽放管徑符合要求。（2）東主運、底部層風道、抽放管路325mm、長1864 m，抽放純量為11.2m3/min、濃度為15%、混量為75m3/min。依據(jù)公式校驗管徑：D=0.1457×=0.32m=320mm經(jīng)檢驗抽放管徑符合要求。（3）二段風道、抽放管路325mm、長1216m，抽放純量為3.2m3/min、抽放濃度為10%、混量為32m3/min。依據(jù)公式

14、校驗管徑：D=0.1457×=0.2m=200mm經(jīng)檢驗抽放管徑符合要求。（4）西區(qū)抽放管徑為325mm長1186m、273mm長320m、抽放純量為4m3/min、抽放濃度為10%、混量為40m3/min。依據(jù)公式檢驗管徑：D=0.1457×=0.23m=230mm經(jīng)檢驗這段管徑符合要求（5）底部層風道至0303回順鉆場，抽放管徑分別為273mm長940米、219mm長940m、由于雙排并聯(lián)其管徑為492mm、抽放純量為11.2m3/min、抽放濃度為15%、混量為75m3/min。依據(jù)公式檢驗管徑：D=0.1457×=0.32m=320mm經(jīng)檢驗這段管徑符合要

15、求（6）二段風道至2508回順鉆場，抽放管徑為273mm長310m、219mm、長450m、抽放純量為3.2m3/min、抽放濃度為10%、混量為32m3/min。D=0.1457×=0.2m=200mm經(jīng)檢驗這段管徑符合要求經(jīng)檢驗全礦抽放管徑，符合要求。二、抽放系統(tǒng)阻力計算1、抽放系統(tǒng)分段沿程阻力計算管網(wǎng)沿程阻力計算：依據(jù)公式：hf =dcLQc2 / KD5 hf 摩擦阻力（Pa） dc=混合氣體密度=10.00446×22=0.9 D管徑（cm） L管長度（m） Qc=流量 K=0.072（1）副井到250車場、新風井至250水平管徑為529mm，各長為1200m，h

16、f =0.9×1200×90002÷0.072×52.95=2608Pa34.7mmHghf =0.9×1200×90002÷0.072×52.95=2608Pa34.7mmHg合計69.4mmHg沿程阻力損失不計（2）東主運、底部層風道、抽放管路325mm、長1864 m，混量為75m3/min。hf =0.9×1864×45002÷0.072×32.55=1954Pa26.05mmHg沿程阻力損失不計（3）二段風道、抽放管路325mm、長1216m，混量為32m3/min

17、。hf =0.9×1216×19202÷0.072×32.55=2031Pa27.1mmHg沿程阻力損失不計（4）西區(qū)抽放管徑為325mm長1186m、273mm長320m、混量為40m3/min。hf =0.9×1186×24002÷0.072×32.55=1295Pa17.3mmHghf =0.9×320×24002÷0.072×27.35=349.2Pa4.65mmHg合計：21.95mmHg沿程阻力損失不計（5）底部層風道至0303回順鉆場，抽放管徑分別為273mm長

18、940米、219mm長940m、混量為75m3/min。hf 1 =0.9×940×45002÷0.072×27.35=3607Pa48.1mmHghf =0.9×940×45002÷0.072×21.95=1197Pa15.9mmHg合計：64mmHg沿程阻力損失不計（6）二段風道至2508回順鉆場，抽放管徑為273mm長910m、219mm、長550m、抽放純量為3.2m3/min、抽放濃度為10%、混量為32m3/min。hf =0.9×910×19202÷0.072×

19、27.35=635Pa8.4mmHghf =0.9×550×19202÷0.072×21.95=1274Pa16.9mmHg合計：25.3mmHg沿程阻力損失不計2、礦井沿程阻力合計hf 礦井=69.426.0527.121.956425.3=233.8mmHg（不包括西區(qū)到3607損失，不包括管路到鉆場損失）3、局部阻力損失 局部阻力損失（h3）取總沿程阻力的15% h3=233.8×15%=35.07mmHg4、抽放系統(tǒng)總阻力為保證抽放效果取孔負壓為100mmHg（h1）抽放泵出口正壓（h4）取40mmHghf總= hf 礦井h3h1h4=

20、233.835.0710040=408.87mmHg第六節(jié) 瓦斯抽放泵選型一、抽放泵全壓，既抽放系統(tǒng)的總阻力，考慮巷道條件及管線安裝等因素抽放泵全壓取1.2備用系數(shù)。h泵=hf總=1.2×408.87=490.6 mmHg二、抽放泵流量Q泵 Q泵=Q純·K/X=18.4×1.2÷0.10=220.8(m3/min)式中: Q泵:瓦斯泵額定流量(m3/min)Q純:抽放期間最大抽放瓦斯量之和(m3/min)X:瓦斯泵入口處的瓦斯?jié)舛热?10%)K:備用系數(shù)取1.2三、選擇抽放泵據(jù)上述計算選用CBF6102BV3水環(huán)式真空泵3臺，排氣量為200250(m3/

21、min)故滿足要求。配套電機YB450S2-6型功率280KW，一臺使用，一臺備用，一臺檢修。第七節(jié)、抽放系統(tǒng)的附屬設(shè)施1、 鉆孔連接裝置由分岔管自動放水器，孔板流量計和膠管組成。2、 閥門：選用煤氣碟閥分別設(shè)置在瓦斯主管、分管和鉆孔管上3、 放水器：地面和井下抽放管路的底洼處，易于積水的地段安裝時使管路暢通。4、 防爆、防回火裝置：安設(shè)在瓦斯泵的進出氣端的管路上以保安全。5、 瓦斯泵站監(jiān)控裝置：用來測定瓦斯?jié)舛?、流量、正壓、負壓、溫度、儲氣量、機械軸溫等。同時由微機完成計算顯示，報表等功能。6、 孔板流量計：用于井下各地點測定抽放量。7、 瓦斯泵進出口間的循環(huán)管。8、 放空管。9、 其它儀表

22、：瓦斯檢定器、負壓計、空盒氣壓計、取樣器、壓差計等檢測儀器。第八節(jié)、 地面抽放泵站和其它建筑1、 抽放瓦斯泵站位置的確定：抽放泵站選擇在原抽放泵站地址、距進風井口及主要建筑物大于50m，站區(qū)內(nèi)用圍墻保護。原泵房面積小沒有水泵間、配電間、司機室、電控室也比較小，此外，老泵房屋頂、窗戶及門都沒，因此沒有可利用價值，需按設(shè)計標準從新施工建設(shè)。2、 泵房建筑：泵房屬于有爆炸危險的廠所，故選用輕質(zhì)彩鋼板房蓋和鋼鐵房架。泵房主體是瓦斯泵間、另間閉出水泵間、司機室、工具間、配電室。泵房長20m、寬10m、檐下凈高不小于4.5m。3、 其它建筑物：水池為200 m3（15×5×2.7）用于

23、真空泵循環(huán)水及將來瓦斯發(fā)電廠用水。從新風井至泵房段的抽放管在空中架設(shè)用管架支撐。4、 圍墻：根據(jù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定，泵房內(nèi)及泵房周圍20米范圍內(nèi)禁止有明火，故需在泵房周圍建筑圍墻其長度為80m、寬50m圈地面積4000m2，圍墻高為2m，并設(shè)置大型金屬門和行人側(cè)門。5、 避雷針：根據(jù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定地面抽放泵站必須設(shè)置雷電防護裝置。1、 排空管：排空管設(shè)置在泵站院內(nèi)中心位置，其高度為15米（超過泵房高度不小于3m。2、 泵站的給、排水：給水分兩部分一是水環(huán)真空泵用水；二是生活用水。水環(huán)真空泵耗水量為15m3/h，水循環(huán)使用但需補給，生活用水量不大，故使用自來水即可。排水可以通過暗溝排至適宜地點或

24、下水井。3、 泵站供暖與電廠供暖并網(wǎng)，保證設(shè)備正常運行。第九節(jié)、地面抽放泵站供電瓦斯泵站要求直接由變電所引出兩回電纜線路，并設(shè)兩個獨立的變電亭，其內(nèi)各設(shè)一臺 320 KVA變壓器，并由室外動力配電箱把低壓電源分別送至瓦斯泵與其它設(shè)備及照明。瓦斯泵房內(nèi)的電控設(shè)備采用防爆型，照明亦為防爆燈具。第十節(jié) 抽采瓦斯管理一、隊伍組織建立抽采瓦斯的專門機構(gòu)，配備專業(yè)施工隊伍，負責瓦斯抽采工程的施工和日常管理工作。所有人員必須經(jīng)過培訓(xùn)合格后方能上崗。二、管理與規(guī)章制度1、應(yīng)對瓦斯抽采泵房內(nèi)的設(shè)備和管路系統(tǒng)進行日常檢查，建立定期檢查維修制度。2、在瓦斯抽采區(qū)主管和分支管路上安裝瓦斯流量、濃度、負壓等檢測裝置，同

25、時還配備專人定期巡回檢測，進行放水和管路維護，處理管路積水和漏氣，以保證管路暢通無阻。3、對瓦斯抽采設(shè)計參數(shù)應(yīng)在實踐中進一步考察和驗證，以便確定合理的綜合抽采方法，達到合理布置鉆孔，提高抽采效果。4、瓦斯抽采泵站的司機和值班員必須經(jīng)過專門培訓(xùn), 使其熟悉瓦斯抽采的有關(guān)規(guī)定, 掌握各種安全監(jiān)控儀器、儀表的用途和操作程序。三、常用記錄和報表格式根據(jù)實際情況，常用的記錄有瓦斯抽采記錄、瓦斯抽采量記錄、鉆場濃度記錄、探放水記錄等，報表格式有進尺米數(shù)、開孔日期、封孔人、開孔人、本班進尺、施工地點、施工設(shè)備等。第十一節(jié) 安 全一、抽采系統(tǒng)及抽采泵安全措施1、任何單位或個人不得隨意去拆卸抽采管路螺絲，以免釋放瓦斯造成瓦斯超限。2、抽采管路維護工應(yīng)定期對除渣器進行排渣。為防止造成瓦斯超限，在除渣前應(yīng)先匯報通風隊調(diào)度和礦調(diào)度，然后關(guān)閉蝶閥，在進行除渣，除渣結(jié)束后應(yīng)匯報通風區(qū)調(diào)度和礦調(diào)度。3、各支管路蝶閥，未得到瓦斯科領(lǐng)導(dǎo)的安排，任何人不能隨便關(guān)閉或打開碟閥。4、發(fā)現(xiàn)抽采管路被砸壞或處理完好的過程中，瓦檢員、監(jiān)測值班員、抽采泵司機必須就瓦斯變化情況匯報給通風隊調(diào)度和礦調(diào)度，以便隨時可以采取相應(yīng)措施。5、發(fā)現(xiàn)抽采管路有水的情況下，應(yīng)先匯報通風隊調(diào)度和礦調(diào)度，然后由瓦檢員檢查完瓦斯后確定正常，方能關(guān)閉蝶閥。拆卸管路螺栓放水，施工完畢后應(yīng)向通風隊調(diào)度和礦調(diào)度匯報。6、抽采管路工必須每