煤礦通風(fēng)與安全培訓(xùn)課程

PAGE207/NUMPAGES142第四章通風(fēng)與安全4.1瓦斯資源分析和瓦斯涌出量計算4.1.14.1.1.1瓦斯賦存依照河南理工大學(xué)編制的《山西長平煤業(yè)有限責(zé)任公司礦井瓦斯涌出量預(yù)測報告（3號煤層）》（簡稱《礦井瓦斯涌出量預(yù)測報告》），本礦井3號煤瓦斯含量測試結(jié)果如下：河南理工大學(xué)對長平礦3號煤層的瓦斯含量進行了實測，測定地點及結(jié)果見表4.1-1。表4.1-13號煤層瓦斯含量測定結(jié)果測定地點埋藏深度（m）取樣深度（m）樣品中氣體組分（%）瓦斯含量（m3/t）CH4CO2N2第一回風(fēng)巷距43072巷495m4271590.14--9.868.41第一回風(fēng)巷距43072巷450m4091495.96--4.046.56第二回風(fēng)巷距43072巷1065m5141594.98--5.028.70第二回風(fēng)巷距43072巷1050m5131393.46--6.548.29第一回風(fēng)巷距43072巷1000m4611690.72--9.287.06輔助運輸巷距43042巷1000m4411892.27--7.737.1543041巷距輔助運輸巷415m4201590.15--9.856.4343041巷輔助運輸巷1010m4861693.40--6.6010.3243041巷輔助運輸巷1100m4531496.53--3.4712.0743041巷輔助運輸巷1235m4651492.34--7.6610.0343042巷距輔助運輸巷500m4421585.53--14.476.1043042巷距輔助運輸巷875m5401490.25--9.7510.8043042巷距輔助運輸巷980m5401595.93--4.0715.5843042巷距輔助運輸巷1040m5451793.21--6.7912.2243042巷距輔助運輸巷1090m5451594.58--5.4210.5343043巷距輔助運輸巷945m5341692.36--7.6412.89南翼泄水巷距輔助運輸巷600m4271587.31--12.696.44南翼泄水巷距輔助運輸巷800m4741588.53--11.4711.684304切眼距43043巷30m5051590.13--9.8711.911、瓦斯賦存規(guī)律通過對表4.1-1中的瓦斯含量測值及其甲烷成分分析，得到長平礦3號煤層瓦斯具有如下賦存規(guī)律：（1）該區(qū)域3號煤層甲烷成分均高于80%，處于甲烷帶；（2）3號煤層瓦斯含量要緊受煤層埋深操縱，兩者間的散點關(guān)系如圖4.1-1所示。經(jīng)回歸分析，3號煤層瓦斯含量（W）具有隨埋藏深度（H）增大而加大的整體趨勢，兩者之間具有如下形式的線性統(tǒng)計規(guī)律（相關(guān)系數(shù)r=72.50%）：W=0.0413H—10.246式中：W——煤層瓦斯含量，m3/t；H——煤層埋藏深度，m。（3）3號煤層瓦斯含量增長梯度為4.13m3/t/圖4.1-13號煤層瓦斯含量與埋藏深度關(guān)系散點圖2、瓦斯含量分布預(yù)測依照煤層瓦斯含量與埋深關(guān)系，采納內(nèi)插和外推的方法，編繪了長平礦3號煤層埋深等值線圖和3號煤層瓦斯含量分布預(yù)測圖，如圖4.1-2、4.1-3所示。從圖4.1-3可知，長平煤礦井田內(nèi)的3號煤層瓦斯含量由東向西逐漸增高，井田內(nèi)最大瓦斯含量高達23.62m33、瓦斯其他參數(shù)3號煤：瓦斯成份中CH4占85.53～96.53%，N2占3.47～14.47%，全部處于甲烷帶；3號煤瓦斯含量為3.92～23.62m3/t，平均13.77m3/t；殘存瓦斯含量為2.89m3/t；煤層透氣性系數(shù)為0.0116～0.0520m2/Mpa2·d；百米鉆孔初始瓦斯流量為0.0021～0.0029m3/min·100m4.1.1據(jù)《礦井瓦斯涌出量預(yù)測報告》，長平礦3號煤層瓦斯含量增長梯度為4.13m3/t/100m。4.1.1依照礦井瓦斯鑒定等級和瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果，本礦井開采3號煤層時為高瓦斯礦井。4.1.2礦井瓦斯儲量是指礦井可采煤層的瓦斯儲量、受采動阻礙后能夠向開采空間排放的不可采煤層及圍巖瓦斯儲量之和。依照中國煤炭科工集團重慶研究院編制了《山西長平煤業(yè)有限責(zé)任公司長平礦3號煤層瓦斯抽采系統(tǒng)初步設(shè)計（修改版）》，長平礦3號煤層瓦斯儲量為3932.42Mm3，表明長平礦的瓦斯資源較為豐富。依照AQ1026—2006《煤礦瓦斯抽采差不多指標》及長平礦實際情況，長平礦3號煤層瓦斯可抽量為1771.05Mm3，能夠為長平礦井的瓦斯抽采提供了充足的資源條件。4.1.2012年2月河南理工大學(xué)編制的《山西長平煤業(yè)有限責(zé)任公司礦井瓦斯涌出量預(yù)測報告（3號煤層）》，山西省煤炭工業(yè)廳以晉煤瓦字【2012】178號文對其進行了批復(fù)，那個地點將瓦斯涌出量預(yù)測進行簡要描述。依據(jù)AQ1018-2006《礦井瓦斯涌出量預(yù)測方法》規(guī)定的分源預(yù)測法對長平礦3號煤層煤三、四、五、六盤區(qū)瓦斯涌出進行預(yù)測。瓦斯涌出來源構(gòu)成見圖4.1-4。匯：礦井瓦斯涌出匯：礦井瓦斯涌出生產(chǎn)采區(qū)瓦斯涌出源：已采采區(qū)采空區(qū)瓦斯涌出回采工作面瓦斯涌出掘進工作面瓦斯涌出源：生產(chǎn)采區(qū)采空區(qū)瓦斯涌出源：開采層瓦斯涌出源：鄰近層瓦斯涌出源：煤壁瓦斯涌出源：落煤瓦斯涌出圖4.1-4礦井瓦斯涌出源匯關(guān)系示意圖據(jù)《瓦斯涌出量預(yù)測報告》，長平礦3號煤層回采工作面、掘進工作面、采區(qū)以及整個下組煤瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果分不見表4.1-2、3、4、5。1、回采工作面瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果見表4.1-2表4.1-2回采工作面瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果生產(chǎn)盤區(qū)平均產(chǎn)量（t/d）最大瓦斯含量(m3/t)回采工作面瓦斯涌出量開采層(m3/t)鄰近層(m3/t)合計相對量（m3/t）絕對量（m3/min）三盤區(qū)736723.6226.194.1330.32155.12四盤區(qū)736715.5816.042.5618.6095.16五盤區(qū)736723.6226.194.1330.32155.12六盤區(qū)736723.2525.734.0629.79152.402、掘進工作面瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果見表4.1-3。表4.1-3掘進工作面瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果生產(chǎn)盤區(qū)工作面名稱瓦斯含量(m3/t)巷道長度(m)掘進速度(m/mon)瓦斯涌出量(m3/min)煤壁落煤合計三盤區(qū)順槽23.62270018010.082.2112.29順槽23.62270018010.082.2112.29大巷23.62330018011.612.4314.04四盤區(qū)順槽15.5815001804.961.356.31順槽15.5815001804.961.356.31大巷15.5833001807.661.499.15五盤區(qū)順槽23.62270018010.082.2112.29順槽23.62270018010.082.2112.29大巷23.62330018011.612.4314.04六盤區(qū)順槽23.2512001806.622.178.79順槽23.2512001806.622.178.79大巷23.25330018011.432.3813.813、采區(qū)瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果見表4.1-4。表4.1-4采區(qū)瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果生產(chǎn)盤區(qū)平均產(chǎn)量（t/d）盤區(qū)瓦斯涌出量回采(m3/min)掘進(m3/min)采空區(qū)(m3/min)合計(m3/min)(m3/t)三盤區(qū)9091155.1238.6248.44242.1838.36四盤區(qū)909195.1621.7729.23146.1623.15五盤區(qū)9091155.1238.6248.44242.1838.36六盤區(qū)9091152.4031.3955.14238.9337.854、礦井瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果見表4.1-5。表4.1-5礦井瓦斯涌出量預(yù)測生產(chǎn)盤區(qū)平均產(chǎn)量（t/d）瓦斯涌出量生產(chǎn)盤區(qū)(m3/min)采空區(qū)(m3/min)合計m3/minm3/t三盤區(qū)9091242.1836.33278.5144.12四盤區(qū)9091146.1621.92168.0826.62五盤區(qū)9091242.1836.33278.5144.12六盤區(qū)9091238.9347.79286.7245.425、結(jié)論批復(fù)結(jié)果為：長平礦三、五盤區(qū)生產(chǎn)時，礦井最大絕對瓦斯涌出量278.51m3/min，最大相對瓦斯涌出量44.12m3/t；四盤區(qū)生產(chǎn)時，礦井最大絕對瓦斯涌出量168.08m3/min，最大相對瓦斯涌出量26.62m3/t；六盤4.1.42012年4月，中國煤炭科工集團重慶研究院編制了《山西長平煤業(yè)有限責(zé)任公司長平礦3號煤層瓦斯抽采系統(tǒng)初步設(shè)計（修改版）》，2012年5月，山西省煤炭廳以晉煤瓦發(fā)【2012】551號文對瓦斯抽采設(shè)計進行了批復(fù)。本設(shè)計對抽放系統(tǒng)及結(jié)論進行描述。4.1.41、從瓦斯涌出預(yù)測情況來看抽采瓦斯的必要性從礦井瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果來看，礦井最大絕對瓦斯涌出量286.72m3/min，大于40m從采、掘工作面瓦斯涌出預(yù)測情況來看，回采面最大絕對瓦斯涌出量155.12m3/min，大于5m3/min。3號煤層掘進面最大絕對瓦斯涌出量為38.62m3/min，大于3因此，從長平煤礦的瓦斯涌出預(yù)測情況分析，該礦已符合建立瓦斯抽采系統(tǒng)的必要條件，必須建立瓦斯抽采系統(tǒng)，采取瓦斯抽采措施，保證礦井安全生產(chǎn)。2、從通風(fēng)能力看抽采瓦斯的必要性采掘工作面實行瓦斯抽采的必要性推斷標準是：采掘工作面設(shè)計風(fēng)量小于稀釋瓦斯所需要的風(fēng)量，即下式成立時，抽采瓦斯才是必要的。Q0＜式中Q0——采掘工作面供風(fēng)量，m3/min；Q——采掘工作面瓦斯涌出量，m3/min；K——瓦斯涌出不均衡系數(shù)，取K=1.5；C——采掘工作面同意的瓦斯?jié)舛?，％?號煤層回采工作面最大絕對瓦斯涌出量將達到155.12m3/min，需要風(fēng)量18614m3/min（按風(fēng)流同意瓦斯?jié)舛?%，考慮不均衡系數(shù)1.2），而后期設(shè)計最大供風(fēng)量按80m3掘進工作面采納綜掘，最大絕對瓦斯涌出量為38.62m3/min，需要風(fēng)量4634m3/min；而單個綜掘面后期設(shè)計最大供風(fēng)量為21m3從上述分析來看，長平煤礦采煤工作面和掘進工作面的設(shè)計通風(fēng)能力均不能滿足稀釋瓦斯所需風(fēng)量的要求，全然無法保證采煤工作面瓦斯不超限，完全具備實施瓦斯抽采的必要條件。3、從資源利用和環(huán)保的角度看抽采瓦斯的必要性瓦斯是一種優(yōu)質(zhì)潔凈的能源，將抽出的瓦斯加以利用，能夠變害為寶，改善能源結(jié)構(gòu)，愛護礦區(qū)環(huán)境，取得顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。依照前面的計算，長平煤礦3號煤層的瓦斯儲量為3932.42Mm3，可抽瓦斯量為1771.05Mm因此，從資源利用和環(huán)保的角度看也有必要建立瓦斯抽采系統(tǒng)，進行瓦斯抽采，變被動抽采為主動開發(fā)。4.1.4依照河南理工大學(xué)編制的《山西長平煤業(yè)有限責(zé)任公司礦井瓦斯涌出量預(yù)測報告（3號煤層）》可知，礦井瓦斯涌出量為168.08～286.72m3/min，其中，回采工作面瓦斯涌出為95.16～155.12m3/min，約占全礦井瓦斯涌出的53～57%；掘進工作面瓦斯涌出為21.77～38.62m3/min，約占全礦井瓦斯涌出的11～14%，采空區(qū)瓦斯涌出為51.15～102.93m3/min，約占全礦井瓦斯涌出的30～36%。在回采工作面瓦斯涌出中，開采層瓦斯涌出為82.06～133開采層瓦斯抽采的可行性取決于煤層的自然透氣性，其評價指標有兩個：煤層的透氣性系數(shù)（）和鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)（）。國家安全生產(chǎn)監(jiān)督治理總局于2006年頒布的AQ1027－2006《煤礦瓦斯抽放規(guī)范》規(guī)定的開采層預(yù)抽瓦斯可行性評價標準見4.1-6。表4.1-6開采層預(yù)抽瓦斯難易程度分類表抽采難易程度鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)(d-1)煤層透氣性系數(shù)(m2/MPa2·d)容易抽采<0.003>10能夠抽采0.003～0.0510～0.1較難抽采>0.05<0.1依照河南理工大學(xué)2010年11月編寫的3號煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測試報告可知，3號煤層透氣性系數(shù)為0.0116～0.0520m2/(MPa2·d)，鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)為0.1101～0.1147d-1，由于目前長平礦煤礦當前要緊開采一、二采區(qū)，缺乏井下鉆孔預(yù)抽的相關(guān)考察數(shù)據(jù)和經(jīng)驗。然而借鑒鄰近類似條件礦井如趙莊礦（據(jù)重慶研究院2010年編制的該礦參數(shù)測定報告，煤層透氣性系數(shù)為0.21～0.46m2/(MPa2·d)、鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)為0.1525～0.283d-1，兩礦煤層條件近似）的瓦斯抽采經(jīng)驗表明，關(guān)于屬于“較難抽采”類型的煤層，在縮小鉆孔間距、保證一定的預(yù)抽時刻及預(yù)抽負壓的條件下，是能將瓦斯抽采出來的，其瓦斯抽采是可行的。因此，長平礦3號煤層雖屬“較難抽采”4.1.4按先抽后采、先抽后掘、應(yīng)抽盡抽、抽采達標、滿足采掘銜接需要加密抽采的原則，礦井可能達到的最大抽采范圍包括：3個預(yù)抽面、1個邊采邊抽面、4個掘進面、1個采空區(qū)抽放、1個老空區(qū)抽放和1個臨近層抽放；抽采量如下：1、3個預(yù)抽面瓦斯抽放量：3×37.76=113.28m2、1個邊采邊抽面瓦斯抽放量：25.17m3、4個掘進工作面瓦斯抽放量：4×5.34=21.36m4、1個采空區(qū)瓦斯抽放量：8.26m5、1個老空區(qū)瓦斯抽放量：106、1個臨近層瓦斯抽放量：11.62m長平礦瓦斯抽采量不應(yīng)小于189.74m3/min，其中，高負壓系統(tǒng)所需抽采量為159.86m3/min，而低負壓系統(tǒng)抽采量為29.88m4.14.1.53號煤層生產(chǎn)能力達3.00Mt/a時，回采工作面瓦斯涌出約占全礦井瓦斯涌出的53～57%；掘進工作面瓦斯涌出約占全礦井瓦斯涌出的11～14%，采空區(qū)瓦斯涌出約占全礦井瓦斯涌出的30～36%。在回采工作面瓦斯涌出中，開采層瓦斯涌出約占整個回采工作面瓦斯涌出的86%，鄰近層瓦斯涌出約占整個回采工作面瓦斯涌出的14%。因此，依照上面的結(jié)果，長平礦3層煤層開采時的瓦斯涌出量要緊來自于本煤層，設(shè)計采納以本煤層瓦斯抽采為主，采空區(qū)抽采為輔，預(yù)抽與邊采邊抽、邊掘邊抽相結(jié)合的綜合抽采瓦斯方法。4.1.51、選擇抽采瓦斯方法的原則選擇礦井瓦斯抽采方法應(yīng)依照煤層賦存條件、瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)、瓦斯來源、巷道布置、抽采瓦斯目的及利用要求等因素確定，長平礦開采的3號煤層屬厚煤層，大量瓦斯來自本層，且無可利用解放層，因此要緊采納本煤層瓦斯預(yù)抽，結(jié)合開拓部署和開采布置，同時采納邊采邊抽、邊掘邊抽以及采空區(qū)瓦斯抽采相結(jié)合的綜合抽采方法。2、回采工作面瓦斯抽采工作面順層鉆孔采納雙層立體交叉布置，工作面兩側(cè)順槽相向施工的布孔方式進行回采工作面抽采。鉆孔間距為2.5m，孔長120m，在80%成孔率條件下，可能總進尺約26.112萬m，工作面煤炭儲量為304.69萬噸（長×寬×煤厚=1700m×220m×5.58m，煤的密度為1.46m3/t），噸煤鉆孔進尺為0.086m/t。上排鉆孔沿與順槽呈85°夾角布置，開孔傾角為“煤層傾角+1.5°（煤層傾角實測確定）”；下排鉆孔與順槽呈75°夾角布置，開孔高度1.2m（如有夾矸宜避開開孔夾矸此外，鑒于礦井今后開采的三、四、五、六盤區(qū)瓦斯含量較高，建議礦井在這些區(qū)域提早幾年進行地面井預(yù)抽，降低瓦斯含量，同時，回采工作面應(yīng)該積極探究千米定向鉆機施工技術(shù)，形成適合長平礦實際情況的區(qū)域大面積模塊預(yù)抽措施，提高礦井安全性；建議嚴格按照《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》《煤礦瓦斯抽采差不多指標》等規(guī)定、規(guī)范的相關(guān)要求采取抽采措施和措施效果檢驗達標后，方準進行采掘作業(yè)。3、掘進工作面瓦斯抽采在掘進面向巷道前方及兩側(cè)布置鉆場施工抽采鉆孔，鉆場及掘進面迎頭各布置10個鉆孔，鉆孔呈三花形雙排布置，鉆孔開孔間距為0.8m，開孔傾角上排為“煤層傾角+1.5°”，下排鉆孔沿煤層傾角布置，鉆孔長度平均為200m，單元內(nèi)鉆孔總進尺約6400m，操縱范圍內(nèi)煤資源約57027.6t（長×寬×煤厚=200m×35m×5.58m，煤的密度為1.46m3/t），噸煤鉆孔進尺為0.11m/t。掘進面經(jīng)檢驗為預(yù)抽效果達標后，方可掘進，掘進時須至少留有4、采空區(qū)瓦斯抽采對已采完封閉的采空區(qū)（亦稱作全封閉采空區(qū)），采納密閉法抽采采空區(qū)瓦斯。關(guān)于生產(chǎn)工作面的采空區(qū)（亦稱半封閉采空區(qū)），常用的有鉆孔法抽采采空區(qū)冒落帶瓦斯和埋管抽采采空區(qū)瓦斯。依照鄰近礦井采空區(qū)抽采方法的使用效果調(diào)研，長平礦采空區(qū)設(shè)計采納埋管抽采。1）、回采工作面采空區(qū)埋管抽采隨著工作面的推進，當工作面推過橫貫適當距離后，管路上的吸氣口進入采空區(qū)內(nèi)最佳抽采位置時，吸氣口的組合閥門打開。依次類推，使吸氣口保持在最佳抽采位置，從而防止采空區(qū)瓦斯向工作面涌出。在吸氣口進入抽采采空區(qū)前撤掉三通管件上的法蘭死堵，安裝上組合閥門，在其上面安裝篩管（周圍鉆專門多小孔），并打開下一個橫貫作為工作面回風(fēng)通道。當抽采支管進入采空區(qū)最佳抽采位置時，打開組合閥門，抽采采空區(qū)瓦斯。埋管抽采參數(shù)需依照礦上實際抽采效果考察確定。2）、老采空區(qū)插管抽采關(guān)于已采完的采空區(qū)都要砌筑永久性密閉。永久性密閉要選擇頂?shù)装謇喂痰膸r（煤）層巷道，施工時一定要做到密閉周邊掏槽、見硬幫硬底，符合通風(fēng)設(shè)施質(zhì)量標準要求。最好是打雙層密閉，雙層密閉之間距離大于0.5m，兩道密閉墻（磚或料石）中間充填黃土，還在密閉前及附近2～3m巷道四周進行噴漿封閉。插管抽采的密閉上還應(yīng)設(shè)置注砂（泥漿）管和采氣測溫管等觀測管。密閉墻厚度不小于1m，四周掏槽深度不小于0.3m，見圖6.1-10。抽采管口位置距離密閉里墻面不得小于0.5m，高度應(yīng)大于巷道高度的1/3。抽采管口應(yīng)設(shè)防止雜物進入的愛護設(shè)施，假如巷道的淋水較大，還應(yīng)在密閉底部安設(shè)排水管或反水池。4.1.5預(yù)抽鉆孔的孔口負壓為13kPa以上，邊采邊抽、邊掘邊抽的孔口負壓為13Pa，采空區(qū)抽采鉆孔的孔口負壓為6kPa。4.1.5依照上述瓦斯抽采方法、煤層賦存及國內(nèi)外打鉆設(shè)備的現(xiàn)狀，抽采鉆孔施工設(shè)備選型如下：配備1臺VLD-1000型千米鉆機，16臺ZDY-3200型一般鉆機。配套鉆桿選用Φ73mm，每節(jié)長度1m或者1.5m的鉆探鉆桿，鉆頭選用金鋼石鉆頭。打鉆施工供水采納由地面供水池向采區(qū)直接敷設(shè)管路，利用靜壓水直接供水，供水管路采納鐵管供水。4.14.1.6（1）高負壓系統(tǒng)：地面、管道井及井下大巷管路選用一趟D1020×10mm螺旋卷焊鋼管；工作面順槽支管選用螺旋卷焊鋼管，規(guī)格為D508×8mm，煤巷掘進面管路為D508×8mm螺旋卷焊鋼管。高負壓系統(tǒng)：地面抽采站→管道井→盤區(qū)回風(fēng)巷→工作面順槽巷道（2）低負壓系統(tǒng)：地面、回風(fēng)立井及井下回風(fēng)大巷及盤區(qū)回風(fēng)巷選用D720×10mm螺旋卷焊鋼管；正在回采工作面采空區(qū)選用D457×8mm螺旋卷焊鋼管。低負壓系統(tǒng)：地面抽采站→回風(fēng)立井→盤區(qū)回風(fēng)巷→工作面順槽巷道4.1.6依照抽采設(shè)計，高負壓系統(tǒng)泵和低負壓系統(tǒng)抽采泵均選用CBF810-2型水環(huán)式真空泵，泵的轉(zhuǎn)速為259r/min，傳動方式為減速機傳動，減速機型號1C400N-3.7826，壓力潤滑，整機重量約32.5t，配套電機型號建議為YB710S2—6/1000kW，980rpm，電壓等級10kV，IP44，dI。查CBF810真空泵性能曲線，該泵在56KPa絕對壓力下的工況流量為800m3/min，能夠滿足高負壓系統(tǒng)的抽采要求；該泵在56KPa絕對壓力下的工況流量為800m3/min，能夠滿足低負壓抽采系統(tǒng)的要求。泵房內(nèi)共布置6臺真空泵，高負壓系統(tǒng)4臺（2用2備），低負壓系統(tǒng)2臺（1用1備），真空泵的要緊技術(shù)參數(shù)見表4.1-表4.1-7真空泵參數(shù)一覽表型號工況狀態(tài)吸氣壓力（kPa）工況狀態(tài)抽氣量（m3/min）電機功率(kW)極限吸氣壓力（kPa）轉(zhuǎn)速(r/min)供水量(m3/h)電壓等級備注CBF810-2568001000182594510KV高負壓2運2備CBF810-2568001000182594510KV低負壓1運1備4.3.6依照《山西長平煤業(yè)有限責(zé)任公司長平礦3號煤層瓦斯抽采系統(tǒng)初步設(shè)計（修改版）》，采納上述抽采系統(tǒng)和抽采方法能夠達到如下抽放效果：回采工作面布置前利用盤區(qū)大巷模塊預(yù)抽、掘進順槽中先抽后掘和邊掘邊抽、工作面形成后再進行預(yù)抽時刻24個月，預(yù)抽率達到55%以上；掘進工作面預(yù)抽時刻1.5個月，預(yù)抽率達到66.2%；采空區(qū)預(yù)抽率達到55%以上，臨近層預(yù)抽率達到55%以上，礦井抽采達標后，礦井瓦斯抽采率為66.3%。4.2礦井通風(fēng)4.2.1礦井4.2.1.1通風(fēng)方法礦井通風(fēng)方法為機械抽出式，通風(fēng)方式為分區(qū)式。選用上述通風(fēng)方式和通風(fēng)系統(tǒng)具有如下優(yōu)點：1、充分考慮了礦井的開拓方式、巷道布置、風(fēng)井服務(wù)的最佳范圍、采掘配置及銜接規(guī)劃。2、分區(qū)式通風(fēng)系統(tǒng)簡單，風(fēng)流穩(wěn)定易于治理，風(fēng)量均衡。3、風(fēng)井位于井田中部，通風(fēng)線路短、阻力小、有利于安全生產(chǎn)和節(jié)能降耗。4.2.1.2通風(fēng)1、風(fēng)井數(shù)量、服務(wù)范圍及服務(wù)年限蘆家峪風(fēng)井驗收時礦井共有9個井筒：主斜井、副斜井、長平進風(fēng)立井、長平回風(fēng)立井、楊家莊回風(fēng)立井、釜山進風(fēng)立井、釜山回風(fēng)立井、蘆家峪進風(fēng)立井、蘆家峪回風(fēng)立井，其中主斜井、副斜井、長平進風(fēng)立井、釜山進風(fēng)立井、蘆家峪進風(fēng)立井擔(dān)負進風(fēng)任務(wù)，長平回風(fēng)立井、楊家莊回風(fēng)立井、釜山回風(fēng)立井、蘆家峪回風(fēng)立井擔(dān)負回風(fēng)任務(wù)。主斜井、副斜井服務(wù)范圍為全礦井，服務(wù)年限均與礦井服務(wù)年限相同；釜山進風(fēng)立井、釜山回風(fēng)立井服務(wù)范圍為四盤區(qū)，服務(wù)年限均與四盤區(qū)服務(wù)年限相同；蘆家峪進風(fēng)立井、蘆家峪回風(fēng)立井服務(wù)范圍為三、五盤區(qū)，服務(wù)年限均與三、五盤區(qū)服務(wù)年限相同。2、采掘面通風(fēng)依照盤區(qū)巷道布置和采煤方法，回采工作面和掘進面均為獨立通風(fēng)。（1）回采工作面通風(fēng)方式：依照井下開采設(shè)計，工作面采納“三進兩回”通風(fēng)方式，其中：膠帶進風(fēng)順槽、輔助運輸順槽、輔助進風(fēng)順槽進風(fēng)，回風(fēng)順槽、輔助回風(fēng)順槽回風(fēng)。（2）綜掘工作面通風(fēng)方式：通風(fēng)方式為局扇壓入式。依照計算，每個綜掘工作面選用2臺型號為FBD-№5.6/2×55kW的礦用防爆壓入式局部通風(fēng)機，雙風(fēng)機雙電源，一用一備，自動切換，實現(xiàn)三專兩閉鎖。FBD-№5.6/2×55kW型局部通風(fēng)機要緊技術(shù)參數(shù)見表4.2-1。表4.2-1FBD-№5.6/2×55kW型局部通風(fēng)機要緊技術(shù)參數(shù)表序號名稱型號單位備注1型號FBD-№5.6/2×55kW2風(fēng)量900-700m3/min3風(fēng)壓1500-7700Pa4整機功率2×55kW5轉(zhuǎn)速3970r/min6電壓660/140v7重量2000Kg（3）普掘工作面通風(fēng)方式：采納單巷掘進，依照計算，每個普掘工作面選用2臺FBD-№6.3/2×30kW的礦用防爆型壓入式對旋軸流局部通風(fēng)機，雙風(fēng)機雙電源，一用一備，自動切換。FBD-№6.3/2×30kW型局部通風(fēng)機要緊技術(shù)參數(shù)見表6.2-2。表6.2-2FBD-№6.3/2×30kW型局部通風(fēng)機要緊技術(shù)參數(shù)表序號名稱型號單位備注1型號FBD-№6.3/2×30kW2風(fēng)量650-320m3/min3風(fēng)壓500-6400Pa4整機功率2×30kW5轉(zhuǎn)速2950r/min6電壓660/140v7重量1220Kg3、硐室通風(fēng)投產(chǎn)驗收時期獨立通風(fēng)硐室為三盤區(qū)變電所、緊急避難硐室等硐室，設(shè)專用回風(fēng)道與要緊回風(fēng)巷溝通，實行獨立通風(fēng)。其它機電硐室、輔助硐室均采納進風(fēng)流并聯(lián)通風(fēng)方式。4.2.2本次設(shè)計依據(jù)《山西長平煤業(yè)有限責(zé)任公司礦井瓦斯涌出量預(yù)測報告（3號煤層）》，依照《煤礦通風(fēng)能力核定標準（AQ1056-2008）》、《煤礦安全規(guī)程》和《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》(GB50215-2005版)規(guī)定，對礦井的風(fēng)量進行計算。本次設(shè)計分三個時期進行設(shè)計，1、通風(fēng)現(xiàn)狀，一、四盤區(qū)生產(chǎn)，三盤區(qū)預(yù)備，為了滿足三、五盤區(qū)通風(fēng)、采掘銜接、瓦斯抽采等需要，需建設(shè)蘆家峪風(fēng)井工程。2、蘆家峪風(fēng)井通風(fēng)容易時期一盤區(qū)結(jié)束回采，三、四盤區(qū)生產(chǎn)，五盤區(qū)預(yù)備，蘆家峪風(fēng)井服務(wù)三、五盤區(qū)用風(fēng)，釜山風(fēng)井服務(wù)四盤區(qū)用風(fēng)。在三盤區(qū)布置1個回采工作面，2個雙巷綜掘工作面，2個巖巷普掘工作面；五盤區(qū)布置1個備用工作面，2個雙巷綜掘工作面，2個巖巷普掘工作面。3、蘆家峪風(fēng)井通風(fēng)困難時期四盤區(qū)結(jié)束回采，三、五盤區(qū)生產(chǎn)，六盤區(qū)預(yù)備，蘆家峪風(fēng)井服務(wù)三、五盤區(qū)用風(fēng)，部分進風(fēng)由釜山進風(fēng)立井擔(dān)負。在三盤區(qū)布置1個回采工作面，1個備用工作面，2個雙巷綜掘工作面；五盤區(qū)布置1個回采工作面，1個備用工作面，2個雙巷綜掘工作面；六盤區(qū)布置2個巖巷普掘工作面。4.2.2.1按井下同時工作的最多人數(shù)計算式中：Q礦—礦井需風(fēng)量；N—井下同時工作最多人數(shù)，按交接班考慮300人；4—每人每分鐘供風(fēng)標準，m3/min；K—礦井通風(fēng)系數(shù)。則：按采煤、掘進、硐室及其它地點實際需要風(fēng)量計算：式中：—礦井總風(fēng)量，m3/min；—回采工作面所需風(fēng)量之和，m3/min；—備用工作面所需風(fēng)量之和，m3/min；—掘進工作面所需風(fēng)量之和，m3/min；—獨立通風(fēng)硐室所需風(fēng)量之和，m3/min；—其它用風(fēng)地點所需風(fēng)量之和，m3/min；K—礦井通風(fēng)系數(shù)。1、采煤工作面（1）按氣象條件計算：式中：—采煤工作面的風(fēng)速，依照《煤礦通風(fēng)能力核定標準（AQ1056-2008）》，取1.0m/s。S—采煤工作面的平均有效斷面積：—采煤工作面采高調(diào)整系數(shù)，取=1.0?！擅汗ぷ髅骈L度調(diào)整系數(shù)，取=1.3。則：（2）按工作面瓦斯涌出量計算工作面采納三進兩回通風(fēng)方式，計算需要稀釋瓦斯的配風(fēng)量：式中：—回采工作面風(fēng)量，m3/min；—回采工作面絕對瓦斯涌出量m3/min，依照瓦斯涌出量預(yù)測報告，三盤區(qū)、五盤區(qū)回采工作面最大瓦斯含量為23.62m3/t，依照礦井瓦斯抽采設(shè)計，三盤區(qū)、五盤區(qū)回采工作面預(yù)抽率為69%，抽放后，最大殘余瓦斯含量為23.62×(1-0.69）=7.32m3/t，可解吸瓦斯含量為4.54m3/t。按平均日產(chǎn)量7367t/d計算，本煤層絕對瓦斯涌出量7367×4.54/1440=23.23m3/min。依照瓦斯涌出量預(yù)測報告，三盤區(qū)、五盤區(qū)回采工作面臨近層瓦斯含量為4.13m3/t，則鄰近層絕對瓦斯涌出量為7367×4.13/1440=21.12m3/min，依照抽采設(shè)計，抽采率為55%，抽放后，鄰近層絕對瓦斯涌出量為21.12×(1-0.55)—回采工作面瓦斯涌出不均勻系數(shù)，取1.4。則：（3）按工作面最多工作人數(shù)計算：式中：Q采—回采工作面需風(fēng)量；m3/minN—回采工作面交接班時最多人數(shù)；45人4—每人每分鐘供風(fēng)標準；m3/min則：綜上計算，回采工作面配風(fēng)量應(yīng)≥4582.2m3/min。工作面采納“三進兩回”通風(fēng)方式，依照長平礦瓦斯涌出實測資料，生產(chǎn)過程中，采煤工作面進風(fēng)側(cè)及切眼瓦斯涌出量占工作面瓦斯涌出量的45%，配風(fēng)不小于2062m3/min；回風(fēng)側(cè)三巷瓦斯涌出量占工作面瓦斯涌出量的27.5%，回風(fēng)側(cè)進風(fēng)巷配風(fēng)不小1260m3/min；采空區(qū)瓦斯涌出量占工作面瓦斯涌出量的27.5%，配風(fēng)量為1260m3取整后，工作面需風(fēng)量為4620m3/min，分配如下：主進風(fēng)巷道雙巷配風(fēng)2940m3/min，另一側(cè)輔助進風(fēng)巷配風(fēng)1680m3/min。其中過工作面風(fēng)量2000m3/min滿足要求。輔助進風(fēng)順槽1680m3/min加上主進風(fēng)側(cè)剩余尾部順槽進風(fēng)量（4）按風(fēng)速驗算：a）驗算最小風(fēng)量：則：b）驗算最大風(fēng)量：則：式中：—采煤工作面最大控頂有效斷面積，m2；—采煤工作面最大控頂距，m；—采煤工作面實際采高，m；—采煤工作面最小控頂有效斷面積，m2；—采煤工作面最小控頂距，m；0.25—采煤工作面同意的最小風(fēng)速，m/s；70%—有效通風(fēng)斷面系數(shù)；4.0—采煤工作面同意的最大風(fēng)速，m/s。328.65m3/min<2000m3/min<4428m3/min，因此，采煤工作面的配風(fēng)量滿足風(fēng)速要求?；夭晒ぷ髅娴娘L(fēng)速為1.5~1.8m/s，膠帶進風(fēng)順槽風(fēng)速為0.33m/s，輔助進風(fēng)順槽風(fēng)速為1.1m/s，回風(fēng)順槽風(fēng)速為1.43m2、備用工作面按回采工作面配風(fēng)量的二分之一計，配風(fēng)量為2310m3/min(38.5m3/s)，切眼風(fēng)速0.6m/s。3、掘進工作面：（1）綜掘工作面風(fēng)量計算①按瓦斯涌出量計算式中：Q掘—單個掘進工作面需風(fēng)量，m3/min；q掘—掘進工作面瓦斯絕對涌出量，依照初設(shè)瓦斯涌出量預(yù)測，掘進面最大絕對瓦斯涌出量為14.04m3/min，抽采率為66.2%，抽采后掘進面瓦斯涌出量K掘—瓦斯涌出不均衡系數(shù)，取1.45；則：②按掘進面最多工作人數(shù)計算式中：—掘進工作面需風(fēng)量，m3/min；N—工作面交接班時最多人數(shù)，72人；4—每人每分鐘供風(fēng)標準，m3/min；K—通風(fēng)系數(shù)，取1.25。則：③按安裝局部通風(fēng)機巷道需風(fēng)量計算依照三盤區(qū)開拓部署，三盤區(qū)工作面采納三進兩回布置方式，工作面采納順采接替方式，接替工作面順槽布置為三巷式（兩進一回），先雙巷掘進形成預(yù)抽模塊后，再補打一條順槽，盤區(qū)巷道先雙巷掘進形成預(yù)抽模塊后，再補打其余巷道。工作面順槽按1組雙巷掘進模式計算通風(fēng)，盤區(qū)大巷按1組雙巷掘進模式計算通風(fēng)。掘進面配備2組順槽雙巷綜掘面、1組盤區(qū)大巷雙巷綜掘面，綜掘工作面每個掘進頭選用2臺2×55kW型對旋式局部通風(fēng)機供風(fēng)，一用一備，局部通風(fēng)機風(fēng)量為900~690m3/min，負壓1200~7300Pa，額定吸風(fēng)量取最大值900m31）關(guān)于雙巷順槽掘進的工作面，全風(fēng)壓巷道采納“一進一回”通風(fēng)方式，掘進巷道長度一般不超過2500m，每50m進回風(fēng)間貫穿一個橫川，只在距掘進頭200m范圍(計3個橫川)內(nèi)的橫川中設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)窗平均配風(fēng)雙巷掘進巷道的最大需風(fēng)量：式中：——掘進工作面需風(fēng)量，m3/min；——局部通風(fēng)機實際吸風(fēng)量，=900m3/min；——掘進面同時工作的局部通風(fēng)機臺數(shù)，=2；S——順槽掘進面巷道斷面積，S=21.84n——全風(fēng)壓通風(fēng)區(qū)橫川個數(shù)，3個；則，綜上計算取最大值，雙巷順槽掘進面需風(fēng)量為2600m3/min。2）關(guān)于雙巷大巷掘進的工作面，全風(fēng)壓巷道采納“一進一回”通風(fēng)方式，掘進巷道長度一般不超過2500m，每50m進回風(fēng)間貫穿一個橫川，只在距掘進頭100m范圍(計2個橫川)內(nèi)的橫川中設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)窗平均配風(fēng)120m3/min，雙巷掘進巷道的最大需風(fēng)量：式中：——掘進工作面需風(fēng)量，m3/min；——局部通風(fēng)機實際吸風(fēng)量，=900m3/min；——掘進面同時工作的局部通風(fēng)機臺數(shù)，=2；S——大巷掘進面巷道斷面積，S=32.48n——全風(fēng)壓通風(fēng)區(qū)橫川個數(shù)，2個；則，綜上計算取最大值，雙巷大巷掘進面需風(fēng)量為2600m3/min。④按風(fēng)速驗算：1）驗算最小風(fēng)量則：2）驗算最大風(fēng)量則：式中：—巷道的凈斷面積，取順槽S順槽=20.52m2、大巷S大巷=29.98m2；即，順槽；大巷，因此，綜掘工作面巷道的配風(fēng)量滿足風(fēng)速要求。順槽、大巷綜掘面進、回風(fēng)巷道內(nèi)的風(fēng)速分不為2.1m/s、1.45（2）普掘工作面風(fēng)量計算①按掘進面最多工作人數(shù)計算式中：—掘進工作面需風(fēng)量，m3/min；N—工作面交接班時最多人數(shù)，36人；4—每人每分鐘供風(fēng)標準，m3/min；K—通風(fēng)系數(shù)，取1.25。則：②按掘進工作面一次爆破的炸藥量計算式中：A—掘進面一次爆破的最大炸藥量，取18kg則：③按安裝局部通風(fēng)機巷道需風(fēng)量計算依照礦井設(shè)計，普掘掘進方式為單巷掘進，安裝局部通風(fēng)機巷道最低風(fēng)速不小于0.15m/s（15m/min）。普掘巷道的最大需風(fēng)量：式中：Q掘—安裝局部通風(fēng)機地點巷道的需風(fēng)量，m3/min；Q扇—局部通風(fēng)機最大吸風(fēng)量，依照上述計算，炮掘工作面選用2臺FBD-№6.3/2×30kW礦用防爆壓入式對旋軸流局部通風(fēng)機，最大吸風(fēng)量650m3/minIi—掘進工作面需要通風(fēng)的局部通風(fēng)機臺數(shù)，取1；S—巷道斷面，按最大斷面（輔助運輸大巷）取14.28m則：依照上述計算，炮掘面掘進期間，巷道的配風(fēng)量需大于778.52m3/min（12.98m3/s），取④按風(fēng)速驗算：a）驗算最小風(fēng)量則：b）驗算最大風(fēng)量則：式中：—掘進工作面巷道的凈斷面積，取14.28m2。128.52m3/min≤900m3/min≤3427.2m3/min普掘面進、回風(fēng)巷道內(nèi)的風(fēng)速為1.05m（5）掘進面總風(fēng)量依照礦井采掘部署，三盤區(qū)內(nèi)布置2組雙巷綜掘工作面、2個巖巷普掘工作面和五盤區(qū)內(nèi)布置2組雙巷綜掘工作面，風(fēng)量按雙巷綜掘面考慮，來保證盤區(qū)正常采掘銜接，故掘進工作面總風(fēng)量：∑Q掘=2600×2+2600×2+900×2=12200m3/min（4、獨立通風(fēng)硐室通風(fēng)計算獨立通風(fēng)硐室為盤區(qū)變電所等，按3個考慮，每個硐室風(fēng)量均為：120m3/min（2m3ΣQ硐＝3×120＝360m3/min＝6m35、膠輪車運輸尾氣排放稀釋所需風(fēng)量由于三盤區(qū)井下采納無軌膠輪車運輸，《煤礦用防爆柴油機車技術(shù)檢驗規(guī)范（試行）》推舉井下用柴油機車供風(fēng)標準為4～8m3/kW·min，本礦井要緊配備WC8E、MINCA18S和ZL20EFB常用無軌膠輪車，功率分不為75kW、70kW及555kW，按最大的膠輪車功率75kW計算，需風(fēng)量為5～10m3/s，巷道設(shè)計配風(fēng)能滿足常用無軌膠輪車的需風(fēng)量，因此對常用無軌膠輪車不予單獨配風(fēng)。工作面安裝和搬家時，使用多功能鏟運車FBL-55（功率195kW）、支架搬運車LWC—50型（功率170kW）及JUG-10型多功能鏟車（功率175kW）大功率無軌膠輪車，需風(fēng)量分不為13～26m3/s、11.3～22.7m3/s及11.7～23.3m3/s。由于工作面安裝和搬家時，大功率無軌膠輪車需風(fēng)量大并相對集中，為保證其在井下運行需風(fēng)量保證，設(shè)計按其需風(fēng)量扣除運行巷道的原有風(fēng)量(取15m3/s)后需風(fēng)量ΣQ膠輪車＝(26×2+22.7×2+23.3×2)-(15×6)=54m3/s，取54m3/s。由于工作面配風(fēng)為77m3/s，同時工作面安裝和搬家時，工作面不進行生產(chǎn)，工作面風(fēng)量完全滿足大功率無軌膠輪車需風(fēng)量，因此對大功率無軌膠輪車不予單獨配風(fēng)。6、其它巷道通風(fēng)計算依照本礦井具體條件，其它巷道通風(fēng)按回采、掘進、硐室配風(fēng)總和的5%進行計算：∑Q其它＝（∑Q采+∑Q備+∑Q掘+∑Q硐）×5%＝（77+38.5+203.3+6）×5%＝16.7、容易時期風(fēng)量總計：＝（77+38.5+203.3+6+16.24）×1.20＝409.25m3綜上計算，蘆家峪風(fēng)井通風(fēng)容易時期，三盤區(qū)生產(chǎn)，五盤區(qū)預(yù)備，總風(fēng)量應(yīng)大于24555m3/min(409.25m3/s)?？紤]一定富峪，蘆家峪風(fēng)井通風(fēng)容易時期8、困難時期風(fēng)量總計蘆家峪風(fēng)井通風(fēng)困難時期，三、五盤區(qū)同時生產(chǎn)，六盤區(qū)預(yù)備，在三盤區(qū)布置1個回采工作面，1個備用工作面，2個雙巷綜掘工作面；五盤區(qū)布置1個回采工作面，1個備用工作面，2個雙巷綜掘工作面；六盤區(qū)布置2個巖普掘工作面?；夭晒ぷ髅妗溆霉ぷ髅?、掘進工作面配風(fēng)量與容易時期一致，獨立通風(fēng)硐室增加至6個?！芉困難其它＝（∑Q采+∑Q備+∑Q掘+∑Q硐）×5%＝（154+77+203.3+12）×5%＝22.3m＝（154+77+203.3+12+22.3）×1.20＝562.32m3因此，蘆家峪風(fēng)井通風(fēng)困難時期總風(fēng)量應(yīng)大于33739.2m3/min(562.32m3/s)?？紤]一定富峪，蘆家峪風(fēng)井通風(fēng)困難時期總風(fēng)量取為36000m3/min(600.0m3/s)，其中，蘆家峪進風(fēng)立井進風(fēng)量仍維持260009、總風(fēng)量驗算依照第三章3.1.3節(jié)，礦井最大風(fēng)排瓦斯涌出量為96.62m容易時期總風(fēng)量驗算：96.62m3/min÷困難時期總風(fēng)量驗算：96.62m3/min÷計算結(jié)果均小于0.75%，符號規(guī)程要求。10、各用風(fēng)地點的風(fēng)量配置蘆家峪風(fēng)井通風(fēng)容易、困難時期各用風(fēng)地點的風(fēng)量配置分不見表4.2-1、表4.2-2。蘆家峪風(fēng)井通風(fēng)容易、困難時期各井筒的風(fēng)量配置分不見表4.2-3、表4.2-4。表4.2-1蘆家峪風(fēng)井通風(fēng)容易時期各用風(fēng)地點的風(fēng)量分配表序號供風(fēng)地點數(shù)量(個)配風(fēng)標準(m3/s)小計(m3/s)1采煤工作面（三盤區(qū)）177772預(yù)備工作面（五盤區(qū)）138.538.53雙巷綜掘工作面443.3173.44巖巷普掘工作面215305獨立通風(fēng)硐室3266其它16.247合計433.33表4.2-2蘆家峪風(fēng)井通風(fēng)困難時期各用風(fēng)地點的風(fēng)量分配表序號供風(fēng)地點數(shù)量(個)配風(fēng)標準(m3/s)小計(m3/s)1采煤工作面（三盤區(qū)、五盤區(qū)）2771542預(yù)備工作面（三盤區(qū)、五盤區(qū)）238.5773雙巷綜掘工作面443.3173.