第六章硯石臺(tái)煤礦安全技術(shù)改造

1、第六章硯石臺(tái)煤礦安全技術(shù)改造概述硯石臺(tái)煤礦于1958年始建，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為45噸/年，2005年核定生產(chǎn)能力45萬噸/年，實(shí)際生產(chǎn)能力35萬噸/年，剩余服務(wù)年限20年。礦井為斜井暗斜井多水平分區(qū)式開拓，現(xiàn)正在-250m水平生產(chǎn)，礦井深部邊界為-500m，還有一個(gè)水平未開采。礦井有2層可采煤層，即4、6號煤層，其厚度分別為2.0、1.4m。6號煤層采用放炮采煤，4號煤層采用風(fēng)鎬采煤，實(shí)行放炮掘進(jìn)。屬煤與瓦斯突出礦井，最大突出煤量484t/次，最大瓦斯涌出量3.2萬m3，采取專用瓦斯抽放巷抽放瓦斯。近兩年平均絕對瓦斯涌出量為22.23 m3/min（0.3705 m3/s），相對瓦斯涌出量為3

2、9.79m3/t；煤塵有爆炸危險(xiǎn)性，煤層為容易自然發(fā)火煤層，發(fā)火期36個(gè)月。本礦安全技術(shù)改造項(xiàng)目分別為主扇風(fēng)機(jī)更新改造、瓦斯抽放系統(tǒng)改造、瓦斯安全監(jiān)測系統(tǒng)完善、非防爆主排水設(shè)備更新改造、人工礦界構(gòu)筑工程共計(jì)五項(xiàng)，總投資3897.48萬元。在設(shè)計(jì)中為使改造工程項(xiàng)目安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行，更好地滿足礦井的安全生產(chǎn)需求，具體設(shè)計(jì)內(nèi)容按分項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)。第一節(jié)新平硐主扇風(fēng)機(jī)一、概況礦井現(xiàn)有主扇四套，其中南翼芭蕉灣風(fēng)井有BDK-8-21的主扇兩套；北翼平硐風(fēng)井有70B2-21-18的主扇兩套。目前礦井總進(jìn)風(fēng)量為103m3/s，總排風(fēng)量為110m3/s，北翼總回風(fēng)量35 m3/s，風(fēng)機(jī)靜壓540Pa，

3、風(fēng)阻0.045 k；最大通風(fēng)流程9200m。采煤工作面為全風(fēng)壓通風(fēng)，掘進(jìn)工作面為局扇壓入式通風(fēng)。二、改造的內(nèi)容1、更新主扇通風(fēng)機(jī)及電控設(shè)備；2、改造風(fēng)機(jī)房；3、改造地面輸電線路；4、改造回風(fēng)井。三、通風(fēng)機(jī)選型設(shè)計(jì)（一）風(fēng)機(jī)服務(wù)期由于礦井剩余服務(wù)年限達(dá)22年之久。因此，本次選擇的主扇服務(wù)期22年，服務(wù)范圍為±0-500m水平。（二）各用風(fēng)地點(diǎn)的需風(fēng)量確定1、采煤工作面風(fēng)量根據(jù)礦井近30年的通風(fēng)管理經(jīng)驗(yàn)，采煤工作面按瓦斯涌出量配備風(fēng)量，比用其它方法計(jì)算的配備風(fēng)量要大，更加符合礦井安全生產(chǎn)實(shí)際。因此只用瓦斯涌出量計(jì)算確定采煤工作面配風(fēng)風(fēng)量。目前4號、6號煤層采煤工作面的較大瓦斯涌出量分別為

4、2.0m3/min、1.5m3/min，根據(jù)長期以來的采煤工作面瓦斯涌出遞增關(guān)系，得出風(fēng)機(jī)服務(wù)期內(nèi)工作面的瓦斯涌出最大增加率為15.8%；按此-500m水平的4、6號煤層采煤工作面的瓦斯涌出量分別為：2.4m3/min，（0.04 m3/s）和1.8 m3/min（0.03 m3/s）。按此計(jì)算出-500m水平的4、6號煤層采煤工作面需風(fēng)量。（1）號煤層采煤工作面需風(fēng)量一個(gè)4號煤層采煤工作面需風(fēng)量Q采4為：Q采4=100q采4K系 =100×0.04×1.2=4.8 （m3/s）式中： q采4 4號煤層工作面絕對瓦斯涌出量，m3/s； K系風(fēng)鎬采煤工作面風(fēng)量配備系數(shù)。（2）

5、6號煤層采煤工作面需風(fēng)量一個(gè)6號煤層采煤工作面Q采6為：Q采6=100q采6K炮系 =100×0.03×1.4=4.2 （m3/s）式中： q采6 6號煤層采煤工作面絕對瓦斯涌出量，m3/s。K炮系炮采工作面風(fēng)量配備系數(shù)。2、掘進(jìn)工作面需風(fēng)量掘進(jìn)工作面配風(fēng)量按局扇吸入風(fēng)量至回風(fēng)口之間這段巷道中的風(fēng)速不低于0.15m/s所需風(fēng)量進(jìn)行配備。掘進(jìn)工作面采用1130kw局扇通風(fēng)，長期以來使用局扇的經(jīng)驗(yàn)，局扇吸入風(fēng)量加權(quán)平均值為4 m3/s。每個(gè)掘進(jìn)工作面的需風(fēng)量Q掘?yàn)椋篞掘=Q吸+VS =4+0.15×6=4.9 m3/s式中：Q吸 局扇吸入風(fēng)量，m3/sV局扇安裝地點(diǎn)至

6、掘進(jìn)工作面巷道中的最小風(fēng)速，m3/s;S局扇安裝地點(diǎn)巷道斷面積，S=58m2，平均6m2。3、抽放巷的需風(fēng)量根據(jù)礦井的配風(fēng)經(jīng)驗(yàn)，瓦斯抽放巷獨(dú)立通風(fēng)時(shí)的需風(fēng)量Q抽為150 m3/min（2.5 m3/s）。4、硐室需風(fēng)量充電硐室的配風(fēng)量，按經(jīng)驗(yàn)值配3 m3/s。（三）、礦井北翼需風(fēng)量和主扇排風(fēng)量1、通風(fēng)容易時(shí)期北翼需風(fēng)量及主扇排風(fēng)量（1）通風(fēng)容易時(shí)期北翼通風(fēng)容易時(shí)期為生產(chǎn)全部轉(zhuǎn)入±0m250m水平之間“3-7”區(qū)、“4-1”區(qū)分散生產(chǎn)時(shí)期，此時(shí)有 1個(gè)6號層采煤工作面，4個(gè)掘進(jìn)工作面，3條需獨(dú)立通風(fēng)的瓦斯抽放巷道及1個(gè)充電硐室。如礦井通風(fēng)容易時(shí)期通風(fēng)系統(tǒng)圖所示。（2）、通風(fēng)容易時(shí)期的需

7、風(fēng)量通風(fēng)容易時(shí)期的需風(fēng)量為：Q易=(Q采易+Q掘易+Q抽+Q充)×K礦通=(Q采6×N采6易+Q掘×N掘易+Q抽N抽+Q充N充易)×K礦通 =(4.2×1+4.9×4+2.5×3+3×1)×1.2 =41.2 m3/s式中：Q充充電硐室配風(fēng)量， m3/s；N采6易通風(fēng)容易時(shí)期6號煤層采煤工作面?zhèn)€數(shù)，個(gè)；N掘易通風(fēng)容易時(shí)期掘進(jìn)工作面?zhèn)€數(shù)，個(gè)；N充易通風(fēng)容易時(shí)期充電硐室個(gè)數(shù)，個(gè)；K礦通礦井通風(fēng)系數(shù)。（3）、主扇排風(fēng)量主扇排風(fēng)量Q排易為：Q排易=Q易·K外=41.16×1.05=43.3 m

8、3/s式中：K外礦井外部漏風(fēng)系數(shù)。2、通風(fēng)困難時(shí)期礦井需風(fēng)量和主扇排風(fēng)量（1）通風(fēng)困難時(shí)期北翼通風(fēng)困難時(shí)期為北翼-250-500m水平的5采區(qū)和7采區(qū)生產(chǎn)時(shí)期，此時(shí)在北翼布置2個(gè)采煤工作面（其中1個(gè)4號層采煤工作面，1個(gè)6號層采煤工作面）、6個(gè)掘進(jìn)工作面、4條獨(dú)立通風(fēng)的抽放巷及1個(gè)絞車硐室；如通風(fēng)困難時(shí)期通風(fēng)系統(tǒng)示意圖所示。（2）通風(fēng)困難時(shí)期的需風(fēng)量通風(fēng)困難時(shí)期的需風(fēng)量Q難為：Q難=(Q采難+Q掘難+Q抽+Q硐)×K礦通=( Q采4×N采4難+Q采6×N采6難+Q掘×N掘難+ Q抽×N抽難+Q充N充難+ Q炸N炸難)×K礦通 =(4.

9、8×1+4.2×1+4.9×6+2.5×4+3×1)×1.2 =61.7 m3/s式中： N采4難通風(fēng)困難時(shí)期4號煤層采煤工作面?zhèn)€數(shù)，個(gè)；N采6難通風(fēng)困難時(shí)期6號煤層采煤工作面?zhèn)€數(shù)，個(gè)；Q硐難絞車硐室配風(fēng)量， m3/s；（3）主扇排風(fēng)量主扇排風(fēng)量Q排難為：Q排難=Q難·K外 =61.7×1.05=64.8 m3/s（四）通風(fēng)阻力1、巷道通風(fēng)阻力（1）通風(fēng)阻力計(jì)算的線路通風(fēng)容易時(shí)期計(jì)算通風(fēng)阻力的線路為： +320m主井±0m井底車場-250m主井-250m井底車場-250m八字口至一區(qū)石門-250m一區(qū)石門

10、至一區(qū)下車場-250m一區(qū)下車場至-185m石門-185m石門至-125m石門-185m石門至6#煤層4601S2段工作面進(jìn)風(fēng)巷4601S2段工作面4601S2段工作面回風(fēng)巷-60m石門至回風(fēng)上山-60m回風(fēng)上山至+210m總回風(fēng)巷+210m一區(qū)至三區(qū)+210m三區(qū)至+210m總回風(fēng)上山口+210m至+340m回風(fēng)上山+340m平硐風(fēng)硐。通風(fēng)困難時(shí)期計(jì)算通風(fēng)阻力的線路為：+320m主井-250m主井-500m主井-500m井底車場-500m八字口至三區(qū)石門-500m三區(qū)石門至五區(qū)下車場-500m七區(qū)下車場至-430m石門-430m石門至-370m石門-370m石門至-310m石門-310m石門

11、至6#煤層5607N1段工作面進(jìn)風(fēng)巷5607N1段工作面5607N1段工作面回風(fēng)巷-250m石門至回風(fēng)上山-250m回風(fēng)上山至+210m總回風(fēng)巷+210m七區(qū)至五區(qū)+210m五區(qū)至+210m總回風(fēng)上山口+210m至+340m回風(fēng)上山+340m平硐風(fēng) 硐（2）巷道通風(fēng)阻力按下式計(jì)算出的通風(fēng)容易時(shí)期和通風(fēng)困難時(shí)期的巷道通風(fēng)阻力列于表1，表2。 表1 北翼通風(fēng)容易時(shí)期阻力計(jì)算表序號井巷名稱支護(hù)形式摩擦阻力系數(shù)（N.S2/m4 ）巷道長度L(m)巷道斷面積S (m2)風(fēng)量Q（m3/s）周長U (m)阻力h(Pa)1-2+320m主井裸巷0.00784650134814.879.02-3±0m

12、井底車場裸巷0.0078440015.43016.112.43-4-250m主井裸巷0.00784600112813.637.74-5-250m井底車場裸巷0.0078475014.93515.834.55-6-250m八字口至一區(qū)石門裸巷0.00784500101413.010.06-7-250m一區(qū)石門至一區(qū)下車場裸巷0.00784300101013.03.07-8-250m一區(qū)下車場至-185m石門裸巷0.007842006610.02.68-9-185m石門至-125m石門裸巷0.007841506310.00.510-11-185m石門至6#煤層裸巷0.007842005.649.7

13、1.414-154601S2段工作面進(jìn)風(fēng)巷金支巷0.02058300448.212.715-164601S2段工作面金支巷0.020581001.244.585.616-174601S2段工作面回風(fēng)巷金支巷0.0205825044.28.211.617-18-60m石門至回風(fēng)上山裸巷0.004915054.29.21.018-19-60m回風(fēng)上山至+210m總回風(fēng)巷不支護(hù)有梯步0.017880061210.095.319-20+210m一區(qū)至三區(qū)裸巷0.0049100091312.314.020-21+210m三區(qū)至+210m總回風(fēng)上山口裸巷0.0049100091312.314.021-22

14、+210m至+340m回風(fēng)上山裸巷0.00784300941.212.367.422-23+340m平硐裸巷0.00784800941.2179.6179.6風(fēng) 硐砌碹0.00715357.143.314.314.3h676.5總通風(fēng)阻力h易=1.2h=1.2×676.5=811.8 Pa表2 北翼通風(fēng)困難時(shí)期阻力計(jì)算表序號井巷名稱支護(hù)形式（N.S2/m4 ）L(m)S(m2)Q（m3/s)U(m)h(Pa)1-2+320m主井裸巷0.00784650134514.869.42-3-250m主井裸巷0.00784650134214.860.53-4-500m主井裸巷0.0078475

15、0134214.869.84-5-500m井底車場裸巷0.0078475014.94215.849.65-6-500m八字口至三區(qū)石門裸巷0.007841200103113.0117.26-7-500m三區(qū)石門至五區(qū)下車場裸巷0.007841300102513.082.67-8-500m五區(qū)石門至七區(qū)下車場裸巷0.007841400102013.056.98-9-500m七區(qū)下車場至-430m石門裸巷0.0078420062010.029.29-10-430m石門至-370m石門裸巷0.0078415061810.017.710-11-370m石門至-310m石門裸巷0.00784300101

16、013.03.011-12-310m石門至6#煤層裸巷0.020582005.6109.722.712-135607N1段工作面進(jìn)風(fēng)巷金支巷0.0205830054.29.28.013-145607N1段工作面金支巷0.020581001.84.25.534.214-155607N1段工作面回風(fēng)巷金支巷0.0205825054.29.26.715-16-250m石門至回風(fēng)上山不支護(hù)有梯步0.01781506.54.210.51.816-17-250m回風(fēng)上山至+210m總回風(fēng)巷裸巷0.007848008.92312.257.617-18+210m七區(qū)至五區(qū)裸巷0.00784100092312.

17、370.018-19+210m五區(qū)至+210m回風(fēng)上山口裸巷0.00784100093512.3162.019-20+210m至+340m回風(fēng)上山裸巷0.0049300961.712.394.420-21+340m平硐砌碹0.007158001061.713.0282.3風(fēng) 硐砌碹0.00715357.161.710.929.1h1324.8總通風(fēng)阻力h難=1.2h=1.2×1324.8=1589.8Pa h=·L·U·Q2/S3式中 h井巷摩擦阻力，Pa；摩擦阻力系數(shù)；L通風(fēng)巷道長度，m；U巷道周長，m；Q通過巷道的風(fēng)量，m3/s；S通風(fēng)巷道的面積，m

18、2。由表1、表2可知，北翼通風(fēng)容易和困難時(shí)期的巷道通風(fēng)阻力分別為811.8 Pa和1589.8 Pa。（五）礦井自然風(fēng)壓礦井多年來的自然風(fēng)壓為h自98118Pa；取118 Pa。（六） 通風(fēng)總阻力1、最小通風(fēng)阻力最小通風(fēng)總阻力Hmin為： Hmin=h易巷h自=811.8118=693.8（Pa）2、最大通風(fēng)阻力最大通風(fēng)總阻力Hmax為：Hmax=h難巷+h自=1589.8+118=1707.8（Pa）（七）風(fēng)阻1、通風(fēng)容易的風(fēng)阻通風(fēng)容易的風(fēng)阻R易為：R易=Hmin /Q2易=693.8÷43.32=0.37 N.S2/m82、通風(fēng)困難風(fēng)阻通風(fēng)困難風(fēng)阻R難為：R難=hmax/Q2難=

19、1707.8÷64.82=0.41 N.S2/m8（八）、主扇選擇1、主扇類型的選擇對旋式通風(fēng)機(jī)是國家推薦的高新技術(shù)設(shè)備，且近年南桐礦業(yè)公司各礦更新的對旋式風(fēng)機(jī)運(yùn)行效果很好。因此選擇對旋式主要通風(fēng)機(jī)。2、主扇應(yīng)達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)（1）、最小排風(fēng)量和最小靜壓根據(jù)前述得出礦井在通風(fēng)容易時(shí)期風(fēng)機(jī)最小排風(fēng)量和最小靜壓分別應(yīng)為：43.3m3/s和693.8Pa。（2）最大排風(fēng)量和最大靜壓礦井在通風(fēng)困難時(shí)期的風(fēng)機(jī)最大排風(fēng)量和最大靜壓分別應(yīng)為：64.8 m3/s和1707.8Pa。（3）風(fēng)機(jī)靜壓效率風(fēng)機(jī)在工況范圍內(nèi)的效率大于75%,（4）反風(fēng)率風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)的風(fēng)量不小于正常風(fēng)量的60%。（5）噪音因在距風(fēng)

20、機(jī)大約30m處有居民住宅，因此對噪音要有較高要求。即：在距主扇1m范圍內(nèi)的最大噪聲不超過83dB（A）；在機(jī)房圍墻處的噪聲不超過60dB（A）。3、風(fēng)機(jī)參考型號的選擇根據(jù)風(fēng)機(jī)應(yīng)達(dá)到如下排風(fēng)量和靜壓的要求: Hmin=693.8Pa， Q min=43.3m3/s； Hmax=1707.8Pa， Q max=64.8m3/s；選擇參考型號（因具體型號根據(jù)招標(biāo)時(shí)提供的技術(shù)參數(shù)由生產(chǎn)廠家確定）為BD-8-19型隔爆對旋軸流式通風(fēng)機(jī)，其特性如風(fēng)機(jī)特性曲線圖所示。由特性曲線圖可知：該風(fēng)機(jī)不完全適合礦井的通風(fēng)參數(shù)，需由招標(biāo)的中標(biāo)廠家進(jìn)行個(gè)體設(shè)計(jì)，以保證風(fēng)機(jī)長期在高效區(qū)內(nèi)運(yùn)行。（九）、主扇電機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)其

21、輸出功率為：N入=K×h靜大× Q難/ (1000×電×風(fēng) ×傳) =1.1×1707.8×64.8/(1000×0.95×0.75×1)=170.9(kw)式中 電電機(jī)效率，取0.95；風(fēng) 風(fēng)機(jī)效率，取0.75；傳 傳動(dòng)效率，直接傳動(dòng)，傳為1；K 軸流式風(fēng)機(jī)電機(jī)容量系數(shù)。根據(jù)計(jì)算，選擇型號為YBF315L2-8型的6K電動(dòng)機(jī)V，功率2×110kw，轉(zhuǎn)速740rpm。（十）、電控設(shè)備的選擇根據(jù)電動(dòng)機(jī)的容量選擇GG-1AF系列的進(jìn)線柜2臺(tái)、聯(lián)絡(luò)柜2臺(tái)、啟動(dòng)柜2臺(tái)、電容柜2臺(tái)、抵壓控制柜2

22、臺(tái)，S9-100/6型變壓器2臺(tái)。電控設(shè)備布置如電控設(shè)備布置設(shè)計(jì)圖所示。四、通風(fēng)機(jī)房土建工程設(shè)計(jì) 通風(fēng)機(jī)房存在的問題現(xiàn)有通風(fēng)機(jī)房已使用25年，地下煤炭開采后已遭到影響，現(xiàn)地板和墻壁開裂，摸的砼面脫落，屋頂局部破漏，基礎(chǔ)開裂，變電所和值班室已是危房。機(jī)房僅有部分圍墻。機(jī)房后面山勢陡峭，時(shí)有巖石掉下，現(xiàn)有的擋墻高度和厚度都無法保證安全。運(yùn)輸橋梁陳舊，承重達(dá)不到要求。 改造的方案通風(fēng)機(jī)房按如下方案改造，具體改造內(nèi)容由施工設(shè)計(jì)確定。1、配電室從新打地板；2、配電室內(nèi)摸墻面，外貼鋼磚；3、修筑堡坎；4、新建值班室60m2；5、新建變電所50m2；6、修建圍墻；加固橋梁；7、撤除現(xiàn)有風(fēng)機(jī)。五、回風(fēng)井改造

23、回風(fēng)井存在的問題回風(fēng)井存在的主要問題是外部漏風(fēng)嚴(yán)重；30m的回風(fēng)井支護(hù)結(jié)構(gòu)受采動(dòng)破壞，現(xiàn)垮塌變形嚴(yán)重，一些地方斷面積縮小到3-4m2。嚴(yán)重影響通風(fēng)的可靠性和穩(wěn)定性。 改造的方案1、回風(fēng)井口用砼堵漏；2、將回風(fēng)井刷大到12m2并采取發(fā)碹永久支護(hù)；六、工程概算主要工程量列于下表，概算投資573.73萬元（詳見附件概算書）。表3 風(fēng)機(jī)更新投資概算表 （萬元） 序號設(shè)備名稱參考型號單位數(shù)量參考單價(jià)金額1通風(fēng)機(jī)BD-8-19臺(tái)21002002電控設(shè)備GG-1AF臺(tái)104.5453變壓器S9-100/6臺(tái)2244 設(shè)備安裝套237845舊風(fēng)機(jī)及擴(kuò)散器拆出臺(tái)215306機(jī)房、圍墻、橋梁改造1007地面輸電線

24、路改造508回風(fēng)井改造m300.267.8合計(jì)521七、預(yù)期效果通過設(shè)備的更新,機(jī)房的改造,回風(fēng)井的改造,必將會(huì)使礦井風(fēng)量足夠,系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,通風(fēng)安全隱患排除,促進(jìn)安全生產(chǎn),同時(shí)風(fēng)機(jī)的效率提高,電耗降低。對構(gòu)建節(jié)約型、和諧社會(huì)都將起到一定的作用。23第二節(jié)瓦斯抽放系統(tǒng)改造一、礦井抽放概況1、礦井抽放現(xiàn)采取卸壓瓦斯抽放，抽放巷布置在4號、6號煤層之間的高強(qiáng)度硅質(zhì)灰?guī)r中，抽放瓦斯量為3-5m3/min，礦井抽放率13-15%。2、瓦斯賦存：隨著開采水平延深，礦井瓦斯含量和瓦斯涌出量逐漸增加，±0m至 250m水平的瓦斯含量、壓力變化如下表所示： 各水平的瓦斯含量及壓力表參 數(shù)水平4號煤層

25、6號煤層瓦斯壓力(MPa)瓦斯含量（m3/t)煤層透氣性系數(shù)10-3m2/MPa2.d瓦斯壓力(MPa)瓦斯含量(m3/t)煤層透氣性系數(shù)10-3m2/MPa2.d±0m3.9515.65583.914.3858-250m4.3517.56584.5315.58582004年、2005年礦井平均絕對瓦斯涌出量為22.23m3/min，相對瓦斯涌出量為：39.79m3/t。按上述瓦斯含量增加關(guān)系，推算出礦井20年內(nèi)的礦井絕對瓦斯涌出最多比現(xiàn)在增加15.8%，依此推算出達(dá)到礦井核定能力時(shí)的深部瓦斯涌出量將達(dá)到32m3/min。3、現(xiàn)有瓦斯抽放系統(tǒng)存在的問題、現(xiàn)有的SKA-353水環(huán)式真空

26、泵能力小，無法滿足預(yù)抽需要。、礦井抽放管路大部分已使用17年以上，這些管道破損嚴(yán)重，導(dǎo)致抽放系統(tǒng)漏氣嚴(yán)重；抽放管道直徑為100-200mm，管路阻力大，鉆孔的負(fù)壓只有0-5kPa；管道數(shù)量不足，使該抽的區(qū)域因無瓦斯管而不能抽放。 、現(xiàn)有的瓦斯抽放鉆機(jī)多為150型，已使用35年，磨損大，效率低，臺(tái)機(jī)月效率僅為200300m/臺(tái)月。、礦井鉆孔欠帳多，達(dá)到150000m。、瓦斯抽放巷道嚴(yán)重滯后，抽放巷道進(jìn)尺欠帳3000m。、抽放放機(jī)房面積僅有50m2，無法安設(shè)較大的抽放泵，且機(jī)房和值班室連通，循環(huán)水池小而漏。二、 瓦斯抽放系統(tǒng)的改造內(nèi)容1、更新瓦斯抽放泵2套。2、更新泵站附屬設(shè)備（啟動(dòng)設(shè)備、變壓器）

27、和裝置（防爆裝置、防回火裝置、流量計(jì)、氣水分離器、電子凈化水裝置）。3、更換銹蝕和直徑過小的瓦斯管道。4、敷設(shè)該安而又未安的瓦斯抽放管道。5、更新管道附屬裝置（放水器、流量計(jì)、閘門）。6、掘進(jìn)瓦斯抽放巷道。7、施工瓦斯抽放鉆孔。8、新建抽放泵站（泵房、電控室、值班室、工具室、工作水池）。三、瓦斯抽放方式及抽放參數(shù)確定1、抽放方式由于煤層抽放率穩(wěn)定性差，地質(zhì)構(gòu)造多，煤層起伏大，不能實(shí)施較長的煤層鉆孔，因此對6號煤層瓦斯采取穿層鉆孔預(yù)抽。因1采區(qū)以北的4號煤層薄化，所以僅對1采區(qū)和南翼的4號煤層采取穿層卸壓抽放。2、礦井瓦斯抽放率由于礦井主要抽放方式是預(yù)抽，部分區(qū)域?qū)Ρ槐Ｗo(hù)層實(shí)行卸壓抽，瓦斯抽放管

28、理規(guī)范規(guī)定的卸壓抽放的礦井抽放率為35%，預(yù)抽礦井抽放率不低于25%，對此，確定礦井最高瓦斯抽放率為32%。3、礦井瓦斯抽放量根據(jù)深部水平達(dá)到核定生產(chǎn)能力時(shí)的瓦斯涌出量為32m3/min和32%的瓦斯抽放率得出礦井瓦斯抽放標(biāo)準(zhǔn)（20、1atm）純瓦斯量為10.2m3/min。4、礦井瓦斯抽放最低濃度由于抽出的瓦斯作為燃料，最低濃度不得低于30%，因此確定抽放最低濃度為30%。5、最大混合瓦斯抽放量根據(jù)最大標(biāo)準(zhǔn)純瓦斯抽放量10.2m3/min和礦井最小瓦斯抽放濃度30%可得出最大混合瓦斯抽放量為34m3/min。6、抽放和排出壓力 鉆孔最低瓦斯壓力。抽放鉆孔最低抽放負(fù)壓確定20kPa。 瓦斯泵的

29、排氣壓力。瓦斯泵排出的瓦斯直接進(jìn)入瓦斯罐，現(xiàn)排氣壓力為68 kPa，在此確定為10 kPa。四、抽放管道改造的范圍確定由于礦井正在開采-250m 水平，在此水平以下剩余一個(gè)階段，因此，本次改造后的主要管路要能為下水平服務(wù)且與礦井同壽命，為此，改造的瓦斯管道按硯石臺(tái)煤礦瓦斯抽放系統(tǒng)示意圖所示的布置線路來確定瓦斯抽放管道的改造范圍，詳細(xì)改造范圍、長度、規(guī)格列于下表。表2 改造瓦斯管路長度、直徑及敷設(shè)巷道名稱表節(jié)點(diǎn)編號敷設(shè)瓦斯管道的巷道名稱外徑*壁厚(mm)長度(m)重量(t)1-2-3地面和硐室回風(fēng)上山325*1224002233-22-18-250m南大巷273*102900188.53-36-

30、37-250m北大巷219*8120050.48-11-18四區(qū)回風(fēng)上山（-250m-125m）219*840016.815-16-17六區(qū)-250m石門、250m南抽放巷159*675017.2511-13四區(qū)-185m石門159*61503.4512-13四區(qū)-185m南抽放巷、六區(qū)-185m南抽放巷159*6110025.313-14四區(qū)-185m北抽放巷159*655012.6522-23二區(qū)-250m石門159*61503.4523-19二區(qū)回風(fēng)上山（-250m-185m）159*61503.4519-20二區(qū)-185m石門159*62004.620-21二區(qū)-185m北抽放巷159

31、*650011.52-29-39±0m北大巷273*102670173.5539-28±0m北大巷五區(qū)石門至七區(qū)石門219*870029.427-28七區(qū)回風(fēng)上山219*840016.826-27七區(qū)+150m石門159*61002.325-26七區(qū)+150m南抽放巷159*63508.0536-38一區(qū)-250m石門159*61503.4538-33一區(qū)回風(fēng)上山-250m至-185m石門159*62004.633-34一區(qū)-185m石門159*61503.4534-35一區(qū)-185m南抽放巷159*650012合 計(jì)15670814注：節(jié)點(diǎn)編號為抽放系統(tǒng)圖中的各節(jié)點(diǎn)的編號

32、。五、瓦斯抽放管路選擇1、管道材料選擇選用無縫鋼管作為瓦斯抽放管2、管道內(nèi)徑的選擇 初選管道內(nèi)徑 干管（泵站到-250m大巷之間的上山和地面管道）內(nèi)徑為300mm。 主管（除邊界采區(qū)以外的-250m南大巷和±0m北大巷內(nèi)的管道）內(nèi)徑為250mm。 分管（采區(qū)上山和邊界采區(qū)大巷內(nèi)的管道）內(nèi)徑為200mm。 支管（區(qū)段石門和抽放巷內(nèi)的管道）內(nèi)徑為150mm。 用經(jīng)濟(jì)流速驗(yàn)算初選管道內(nèi)徑用515m/s的經(jīng)濟(jì)流速和最大混合瓦斯Q混在管道內(nèi)的流速V=4Q混/（60D2）驗(yàn)算初選管道內(nèi)徑D的合理性。 干管瓦斯流速V=4×34/（60×0.32）=8.0m/s 主管瓦斯流速V=

33、4×25/（60×0.252）=8.5m/s 分管瓦斯流速V=4×15/（60×0.22）=8.0m/s 支管瓦斯流速V=4×10/（60×0.32）=9.4m/s經(jīng)上述計(jì)算初選的管道內(nèi)的最大瓦斯流速均在515m/s之間，符合要求，于是就確定干、主、分、支管的內(nèi)徑分別為300mm、250mm、200 mm、150mm。3、抽放管規(guī)格確定根據(jù)管道的內(nèi)徑和標(biāo)準(zhǔn)管道規(guī)格確定出干、主、分、支管的外徑×壁厚分別為325×12、273×10、219×8、159×6mm。六、瓦斯抽放管路系統(tǒng)最大阻力

34、計(jì)算礦井瓦斯抽放系統(tǒng)中，長度和抽放量最大的那趟管路的阻力便是管路系統(tǒng)的最大阻力。阻力最大的管路系統(tǒng)為：地面經(jīng)上山-250m南大巷6采區(qū)4段抽放巷。此管路系統(tǒng)中的各段管道內(nèi)徑、長度、通過的最大混合瓦斯量列于表3，并按公式：hf= Q混2L管/（K阻D5）式中:hf管路摩擦阻力，kPa；Q混混合瓦斯標(biāo)準(zhǔn)流量，m3/min；瓦斯比重，30%濃度的瓦斯比重為0.866；L管管路長度，m；D瓦斯管內(nèi)徑，mm；K阻阻力系數(shù)，當(dāng)D=150時(shí)，K阻=1.9×10-7；D150時(shí)，K阻=1.92×10-7。進(jìn)行管路阻力計(jì)算。算得管路最大摩擦阻力為17.7kPa。 抽放管路摩擦阻力相關(guān)參數(shù)及阻

35、力表編號管路經(jīng)過巷道名稱管 道流 量（m3/min）摩擦阻力（kPa）直徑(mm)長度(m)1地面、南翼總回風(fēng)上山3002300344.92-250m南大巷（主石門4區(qū)）2502200256.43-250m南大巷（四區(qū)至六區(qū)）2001200153.446區(qū)抽放巷150500103.0hf17.7管道總阻力 hf總=hf×1.15=17.7×1.15=20.4kPa七、 瓦斯抽放泵要達(dá)到的技術(shù)參數(shù)1、瓦斯抽放泵的壓力計(jì)算瓦斯泵的壓力Hf為Hf=( hf總+hzf+ho)×K=(20.4+20+10)×1.2 =60.5 (kPa) 式中： hf總管道總阻力

36、；hzf抽放鉆孔負(fù)壓；ho排氣端壓力。2、瓦斯抽放泵額定抽氣量瓦斯泵的額定額定抽氣量Qb為Qb=K Q混/=1.2×34/0.8=51 m3/min式中 K流量備用系數(shù),取1.2；Q混最大混合抽放量，m3/min；瓦斯泵機(jī)械效率，取0.8。八、 瓦斯泵及抽放設(shè)備的選擇 1、瓦斯泵的選擇根據(jù)計(jì)算出泵的額定抽氣量51m3/min和瓦斯泵的額定壓力60.5Kpa，選出的泵在50.5Kpa吸氣負(fù)壓和和10Kpa的排氣壓力狀態(tài)下的抽放量應(yīng)為114m3/min。根據(jù)泵的特性曲線選擇轉(zhuǎn)速290轉(zhuǎn)/分的2BEY 42型水環(huán)式真空泵。其特性見特性曲線圖。配套電機(jī)型號為YB315L1-4，功率為160K

37、w。2、瓦斯抽放鉆機(jī)選擇該礦的抽放鉆孔要穿過f=612的巖層，根據(jù)國產(chǎn)鉆機(jī)的性能和該礦的使用情況，選擇高強(qiáng)度、大功率、高性能的MK-4型鉆機(jī)10臺(tái)。3、電控設(shè)備的選擇根據(jù)電動(dòng)機(jī)功率選Astar系列的進(jìn)線柜2臺(tái)、聯(lián)絡(luò)柜1臺(tái)、啟動(dòng)柜3臺(tái)(其中1臺(tái)控制舊泵)、電容柜1臺(tái)，S9-200/6型變壓器2臺(tái)。電控設(shè)備布置如電控設(shè)備布置設(shè)計(jì)圖所示。九、瓦斯抽放巷及鉆場布置1、 抽放巷道布置在每個(gè)區(qū)段的風(fēng)巷水平的4號層至6號煤層之間的硅質(zhì)灰?guī)r中布置一條與采區(qū)走向同長的斷面積為6m2的梯形金屬支架支護(hù)的專用瓦斯抽放巷，在采區(qū)邊界用上山將上下段的抽放巷道聯(lián)通。2、抽放鉆場布置在抽放巷道內(nèi)每隔30m布置一個(gè)高

38、5;寬×深為2.5×3.0×3.0的鉆場。3、抽放巷道掘進(jìn)工程量抽放巷道掘進(jìn)工程量列于表4。表4 抽放巷道工程序號巷道名稱長度（m）備注1南二區(qū)-250m南抽放巷5102南四區(qū)-185m北抽放巷5103南六區(qū)-250m南抽放巷5504南六區(qū)-185m南抽放巷5505南六區(qū)-185m南抽放巷至-250m南抽放巷上山1006北一區(qū)-185m南抽放巷4507北七區(qū)+150m南抽放巷330合計(jì)3000十、抽放鉆孔布置 1、卸壓抽放鉆孔布置在抽放巷道內(nèi)向4號煤層施工終孔間距為1315m的卸壓抽放孔。2、預(yù)抽鉆孔布置在專用瓦斯抽放巷內(nèi)向6號煤層施工間距為58m的穿層預(yù)抽鉆孔。

39、3、抽放鉆孔工程量需要布置的卸壓抽放鉆孔和預(yù)抽鉆孔4300個(gè)，平均單孔長度35m, 鉆孔總長度15萬m。十一、抽放泵站改造方案瓦斯抽放泵站由抽放泵房、電控室、值班室、工具室、工作水池組成。根據(jù)初選泵的尺寸，確定新建的泵房長16m、寬9m、面積144m2，值班室和工具室面積64m2，如瓦斯抽放泵站平面布置圖所示。工作水池容積200 m3。泵站建筑均為磚砼結(jié)構(gòu)。具體技術(shù)參數(shù)和要求在施工設(shè)計(jì)中確定。十二、 瓦斯抽放系統(tǒng)改造工程及投資概算瓦斯抽放系統(tǒng)改造工程量列于下表，投資概算2838萬元詳見概算書。 瓦斯抽放系統(tǒng)改造主要工程量統(tǒng)計(jì)表 工程名稱規(guī)格型號單位數(shù)量備注抽放泵2BEY 42臺(tái)2啟動(dòng)柜Asta

40、r GX臺(tái)7變壓器S9-200/6臺(tái)2附屬裝置套1設(shè)備、裝置安裝抽放管道t814抽放管安裝及附屬裝置t814新建泵站及征地座1新增鉆機(jī)、鉆具套10封孔機(jī)臺(tái)10抽放鉆孔萬m15抽放巷道m(xù)3000合計(jì)43第三節(jié)瓦斯安全監(jiān)測系統(tǒng)完善一、 礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)的現(xiàn)狀及存在的問題硯石臺(tái)煤礦1989年建立A1瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)，因系統(tǒng)老化而報(bào)廢，2002年6月將其更新為KJ101安全監(jiān)測系統(tǒng),該系統(tǒng)的性能穩(wěn)定，運(yùn)行良好。但配置量少，而且部分裝置和材料老化，從數(shù)量和監(jiān)測內(nèi)容上都滿足不了煤礦安全規(guī)程規(guī)定，不能有效地對安全生產(chǎn)進(jìn)行監(jiān)控。二、完善方式（1）補(bǔ)充符合規(guī)定數(shù)量的監(jiān)控儀、瓦斯、CO、溫度、風(fēng)速、開停、風(fēng)門開關(guān)、風(fēng)

41、硐壓力、設(shè)備饋電、瓦斯抽放等傳感器；（2）增補(bǔ)能滿足監(jiān)測需要的傳輸電纜和傳感器電纜；（3）地面監(jiān)測中心站改造;（4）購置滿足需要的專用檢查、維修用儀器及儀表。三、完善后的監(jiān)測內(nèi)容安全監(jiān)測系統(tǒng)完善后的監(jiān)測內(nèi)容為：瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測，瓦斯?jié)舛瘸弈茏詣?dòng)報(bào)警和切斷監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的電源；局扇開停監(jiān)測，停后報(bào)警和自動(dòng)切斷停風(fēng)區(qū)內(nèi)的電源；風(fēng)門開關(guān)監(jiān)測，兩道風(fēng)門同時(shí)開啟后自動(dòng)報(bào)警；風(fēng)速監(jiān)測；主扇開停、風(fēng)硐壓力監(jiān)測；瓦斯抽放泵進(jìn)、出端管道內(nèi)的瓦斯?jié)舛?、壓力、溫度、流量監(jiān)測；設(shè)備饋電監(jiān)測；CO、溫度監(jiān)測。四、監(jiān)測系統(tǒng)及器材型號的選擇硯石臺(tái)煤礦2002年6月使用KJ101安全監(jiān)測系統(tǒng)以來，該系統(tǒng)運(yùn)行良好、性能穩(wěn)定；只是各類

42、傳感器及設(shè)備的種類、數(shù)量不足，不能全面監(jiān)測礦井的安全狀況；KJ101監(jiān)測系統(tǒng)是完備的監(jiān)測系統(tǒng)，本身能有效的進(jìn)行煤礦安全規(guī)程規(guī)定全部內(nèi)容的監(jiān)測，只要將各種傳感器通過監(jiān)控儀用電纜聯(lián)入監(jiān)測中心站便能進(jìn)行監(jiān)測。所以就在現(xiàn)有的KJ101系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，選擇該系統(tǒng)的配套監(jiān)測器材。五、監(jiān)測系統(tǒng)器材應(yīng)配置量1 各種傳感器、監(jiān)控儀及傳感器電纜的應(yīng)配置量各種傳感器、監(jiān)控儀及傳感器電纜的應(yīng)配置量見表1表1 監(jiān)測傳感器、監(jiān)控儀及傳感器電纜配置表序號監(jiān)測地點(diǎn)單位數(shù)量傳 感 器監(jiān)控儀數(shù)量（臺(tái)）信號電纜（m）備注名 稱數(shù)量(個(gè))1采煤工作面?zhèn)€5瓦斯傳感器24126000按20%備用量配置。掘進(jìn)面中有6個(gè)防突掘進(jìn)面。2掘進(jìn)工作

43、面?zhèn)€12瓦斯傳感器361284003抽放等其它巷道條8瓦斯傳感器9412004瓦斯抽放泵房個(gè)1瓦斯傳感器112005局 扇臺(tái)12開停傳感器1306006主 扇臺(tái)4開停傳感器522007主扇風(fēng)峒條2壓力傳感器201008主要風(fēng)門組8風(fēng)門傳感器10516009采區(qū)和井田一翼進(jìn)回風(fēng)巷、總進(jìn)或回風(fēng)條6風(fēng)速傳感器73120010采煤工作面隅角個(gè)2CO傳感器30100011采煤工作面隅角等個(gè)2溫度傳感器30100012瓦斯抽放泵站個(gè)1抽放傳感器（套）2220013需饋電設(shè)備臺(tái)15饋電傳感器180750合主傳輸電纜及附屬裝置應(yīng)配置量主傳輸電纜及附屬裝置應(yīng)配置量見下表 主傳輸電纜及附

44、屬裝置應(yīng)配置量表序號主傳輸線經(jīng)過的巷道敷設(shè)電纜長度（m）接線盒（個(gè)）遙控分路器(個(gè))名 稱長度（m）二通三通四通1地面中心站井口5005501122井口人車斜井700770113井口南翼風(fēng)機(jī)房、瓦斯泵房280030003414人車斜井+210m八字口500550215+210m北翼風(fēng)機(jī)房40004400216人車斜井±0m主石門5005503427±0m主石門±0m八字口40044035228±0m主石門-250m八字口1000110052229-250m大巷4000440055210四個(gè)采區(qū)采區(qū)上山總長度20002200105采區(qū)及區(qū)段石門總長度120

45、0130055合計(jì)17600192604026106注：電纜敷設(shè)長度為巷道長度的1.1倍。六、新增的監(jiān)測器材新增的監(jiān)測器材列于下表。 安全監(jiān)測系統(tǒng)完善新增器材表序號設(shè) 備、材 料 名 稱型 號單位數(shù) 量應(yīng) 有現(xiàn) 有新 增1礦用監(jiān)控儀KJF19臺(tái)4126152甲烷傳感器KJ101-45H個(gè)7040303風(fēng)速傳感器CW-1個(gè)7524風(fēng)門傳感器KGE8個(gè)10465開停傳感器KGT8個(gè)187116饋電傳感器KGT8個(gè)188107瓦斯抽放高濃度CH4傳感器KJ101-45H臺(tái)202氣體流量傳感器KJ101-47臺(tái)202溫度傳感器KJ101-42臺(tái)202壓力傳感器KJ101-48C臺(tái)2028風(fēng)硐壓力傳感器

46、KJ101-48臺(tái)2029CO傳感器KJ101-38臺(tái)32110溫度傳感器KJ101-42臺(tái)30311遙控分路器KJF1臺(tái)64212主傳輸電纜PUYVR1×4×0.52/7km19.2611.08.2613傳感器電纜PUYVR1×4×0.43/7km22.4514.67.8514接線盒KP5001個(gè)76502615地面監(jiān)控中心站監(jiān)控主機(jī)工控機(jī)臺(tái)202外置通訊接口板KJ19塊202打印機(jī)Hp1280臺(tái)21116綜合測試臺(tái)KJ101-10臺(tái)10117探頭測試臺(tái)KJ101-11臺(tái)10118其他維修工具套20219監(jiān)控儀主板KJF19塊30320黑白元件KJ10

47、1-45對2002021便攜式瓦斯警報(bào)儀JCB-3臺(tái)903060七、監(jiān)測系統(tǒng)布置1 監(jiān)測線路布置傳輸電纜從地面監(jiān)測中心站+320m人車井±0m主石門±0m運(yùn)輸大巷采區(qū)石門采區(qū)軌道上山區(qū)段石門礦用監(jiān)控儀傳感器。2 傳感器的布置（1）瓦斯傳感器布置：a、距采煤工作面煤壁小于10m和采煤工作面回風(fēng)隅角以及距回風(fēng)口1015m的回風(fēng)巷內(nèi)各安設(shè)1個(gè)傳感器；b、在距工作面煤壁10m內(nèi)的進(jìn)風(fēng)巷布置1個(gè)傳感器；c、在距掘進(jìn)工作面小于5m和距回風(fēng)口1015m的掘進(jìn)巷道內(nèi)各安設(shè)1個(gè)傳感器；d、在防突掘進(jìn)工作面的防逆流風(fēng)門外安設(shè)1個(gè)傳感器。（2）開停傳感器布置在主扇和局扇的供電電纜上。（3）風(fēng)速傳

48、感器布置：a、礦井總回風(fēng)巷；b、井田的兩翼回風(fēng)巷和采區(qū)回風(fēng)巷內(nèi)；（4）風(fēng)門傳感器布置在風(fēng)門上；（5）CO和溫度傳感器布置在采煤工作面回風(fēng)隅角內(nèi)；（5）饋電傳感器布置在被控設(shè)備開關(guān)的負(fù)荷側(cè)電纜上；（6）瓦斯抽放傳感器布置在瓦斯泵的進(jìn)或排氣管路中。八、項(xiàng)目概算硯石臺(tái)煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)完善概算總投資70萬元。詳見概算書。九、完善時(shí)間2006年6月前竣工。十、預(yù)期效果該礦的安全監(jiān)測系統(tǒng)完善后，能對礦井的瓦斯、風(fēng)速、風(fēng)機(jī)開停、饋電、瓦斯抽放等全方位的監(jiān)控，能及時(shí)、準(zhǔn)確、全面了解和掌握礦井的安全狀況，為及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除安全隱患提供了科學(xué)、準(zhǔn)確的依據(jù)，進(jìn)而推動(dòng)礦井安全生產(chǎn)。第四節(jié)非防爆主排水設(shè)備改造一、更新改造

49、的必要性硯石臺(tái)煤礦90年代以前安裝的主排水泵電動(dòng)機(jī)、降壓起動(dòng)裝置各9臺(tái)全部是礦用一般型和普通型，不符合煤礦安全規(guī)程的規(guī)定且無煤礦安全標(biāo)志。根據(jù)煤礦安全規(guī)程第444條井下電氣設(shè)備選型的規(guī)定，煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出礦井和瓦斯噴出區(qū)域使用的高低壓電機(jī)和電氣設(shè)備必須使用礦用防爆型。硯石臺(tái)煤礦現(xiàn)使用的9臺(tái)主排水泵電機(jī)、9臺(tái)電抗器非常必要進(jìn)行更新改造。二、 電機(jī)、電機(jī)起動(dòng)電抗器改造的選型1、電機(jī)的選型根據(jù)硯石臺(tái)煤礦現(xiàn)有的主排水泵電機(jī)的技術(shù)參數(shù)，結(jié)合現(xiàn)有的安裝條件和現(xiàn)場條件，主排水泵電機(jī)選擇為隔爆型即YBO系列。按各礦電機(jī)的額定功率選出型號如表所示。 2、電機(jī)起動(dòng)電抗器的選型根據(jù)硯石臺(tái)煤礦現(xiàn)有的主排

50、水泵電機(jī)起動(dòng)電抗器的技術(shù)參數(shù)，結(jié)合現(xiàn)有的安裝條件和現(xiàn)場條件，主排水泵電機(jī)起動(dòng)電抗器選擇為與之技術(shù)參數(shù)相匹配的QKB1000/6-320隔爆型三相起動(dòng)電抗器。電機(jī)起動(dòng)電抗器技術(shù)參數(shù)選出型號如表所示。三、 電機(jī)、電機(jī)起動(dòng)電抗器改造內(nèi)容及投資硯石臺(tái)煤礦更新改造的主排水泵電機(jī)9臺(tái)，電抗器9臺(tái),項(xiàng)目設(shè)備工程量列于下表。概算投資詳見附件概算書。序號項(xiàng)目改造內(nèi)容主要設(shè)備規(guī)格或型號單位數(shù)量備注1182電機(jī)更新改造設(shè)備更換非礦用防爆型主排水泵電機(jī)為礦用防爆型電機(jī)YB400M1-4 6kv 250kw臺(tái)4YBS560M2-4 6kv 710kw臺(tái)53電抗器更新改造 更換非礦用防爆型主排水泵電機(jī)電抗器為礦用防爆型電機(jī)電抗器KBS 1000/6-320臺(tái)4KBS 1800/6-320臺(tái)5第五節(jié)人工礦