回采工作面移動瓦斯抽放專業(yè)系統(tǒng)設(shè)計專項(xiàng)方案及安全關(guān)鍵技術(shù)專項(xiàng)措施

2工作面瓦斯抽放設(shè)計方案及安全技術(shù)方法華晉明珠礦二O一三年五月二十四審批簽字欄：總工程師：年月日采煤副總：年月日通風(fēng)副總：年月日機(jī)電副總：年月日調(diào)度室：年月日安監(jiān)處：年月日生產(chǎn)科：年月日機(jī)電科：年月日通風(fēng)區(qū)：年月日地測科：年月日綜采隊(duì)：年月日編制:年月日2工作面瓦斯抽放設(shè)計方案及安全技術(shù)方法會審會審人員意見會審結(jié)論前言一、設(shè)計關(guān)鍵依據(jù)1、《采礦工程設(shè)計手冊》煤炭工業(yè)出版社2、《煤礦瓦斯抽放規(guī)范》AQ1027--3、《煤礦安全規(guī)程》（）國家煤礦安全監(jiān)察局4、河南理工大學(xué)編制《山西華晉明珠煤業(yè)有限責(zé)任企業(yè)礦井瓦斯涌出量估計（2#煤層）》（.5）5、陽煤設(shè)計研究院編制《固定瓦斯抽放初步設(shè)計》（.11）二、設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)1）抽放純量：3.0m3/min左右；2）抽放瓦斯?jié)舛龋涸囼?yàn)性，依據(jù)以往和其它礦抽放資料顯示，采面隅角埋管抽放時最高濃度5%，平均1.5%。煤層預(yù)抽濃度有待試驗(yàn)結(jié)論。3）孔口負(fù)壓：(待抽放系統(tǒng)運(yùn)行儀器檢測）4）抽放管路最遠(yuǎn)距離估計：1600m。三、設(shè)計指導(dǎo)思想1、在符合規(guī)范要求、滿足使用前提下，盡可能降低成本，節(jié)省工程投資；2、設(shè)備、管材選型留有余地，能充足滿足礦井安全生產(chǎn)需要（采掘）；3、采取工藝技術(shù)含有簡單、易操作、優(yōu)異性，且符合實(shí)際。4、參考其它同類礦井經(jīng)驗(yàn)，選擇相關(guān)設(shè)備。第一章礦井及工作面概況1、開拓方法礦井立井-單水平開拓方法,開采2號煤層。2、礦井巷道部署情況礦井設(shè)計單水平開采2號煤層，水平標(biāo)高+838m。全井田劃分為3個采區(qū)（分別為一采區(qū)、二采區(qū)、三采區(qū)）。分東、西兩翼部署，部署三條大巷，其中一條做為專用回風(fēng)巷，兩條進(jìn)風(fēng)巷（東軌、東皮巷）。采煤工作面采取U型通風(fēng)方法。3、采煤方法和頂板管理采煤方法為走向傾斜長壁仰斜綜采一次采全高。采取全部垮落法管理頂板。4、工作面概況2工作面兩順槽采取錨桿+錨索+金屬網(wǎng)+鋼筋梯子梁聯(lián)合支護(hù)，斷面14.0m2。工作面兩順槽超前支護(hù)采取單體液壓支柱加“π”型梁進(jìn)行維護(hù)，柱距為800mm。超前距離大于70m,距采面10m范圍為“一梁三柱”，其它為“一梁二柱”。工作面切眼采取ZY4800/20/40型掩護(hù)式液壓支架100架；上下端頭選擇ZZ6000/22/45型支撐掩護(hù)式液壓支架各10架。割煤使用MG300/700-WD型雙滾筒無鏈電牽引采煤機(jī)。裝煤由螺旋滾筒裝入SGZ764/500型可彎曲刮板運(yùn)輸機(jī)，順槽采取SZZ764/132型橋式轉(zhuǎn)載機(jī)、PCM110型破碎機(jī)、DSJ-1000/2×250型膠帶輸送機(jī)及SZZ764/200型平鋪轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)煤。工作面煤層厚度3.20～4.01m，平均3.60m，煤層傾角1°～18°，平均9°。工作面整體呈單斜結(jié)構(gòu)，煤層總體走向?yàn)楸睎|，傾向北西，傾角通常在8～16°，依據(jù)現(xiàn)有地質(zhì)資料，2回采工作面內(nèi)未發(fā)覺斷層、陷落柱等其它地質(zhì)結(jié)構(gòu)；工作面外存在F2逆斷層，落差約45m。礦井瓦斯等級判定情況為：礦井相對瓦斯涌出量為4.80m3/t，絕對瓦斯涌出量為8.67m3/min；二氧化碳相對涌出量為1.88m3/t，二氧化碳絕對涌出量為3.40m3/min，瓦斯涌出形式為一般涌出，礦井為瓦斯礦井。參考1工作面回采時期最大瓦斯絕對涌出量3.61m3/min，該工作面絕對瓦斯涌出量估計大于1工作面絕對瓦斯涌出量。煤層自燃等級為Ⅲ級，屬不自燃煤層。煤塵含有爆炸危險性。第二章瓦斯抽放方法選擇采面回風(fēng)隅角埋管抽放、鉆孔預(yù)抽本煤層瓦斯是瓦斯抽放關(guān)鍵方法，在其它礦井全部有十分成熟技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。采面上隅角埋管抽放能夠預(yù)防回風(fēng)隅角瓦斯積聚、降低采面回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛?。鉆孔預(yù)抽本煤層瓦斯能夠降低煤層瓦斯含量，降低采掘作業(yè)時向采掘工間涌出瓦斯量。采面回風(fēng)隅角瓦斯抽放屬于半封閉式瓦斯抽放，假如加強(qiáng)管理，一定會取得較為理想效果。依據(jù)本工作面現(xiàn)在情況，本工作面關(guān)鍵采取上隅角埋管抽放，處理工作面上隅角瓦斯問題。第三章回風(fēng)隅角插管抽放法回風(fēng)隅角瓦斯抽放關(guān)鍵原理是在工作面上隅角形成一個負(fù)壓區(qū)，使該區(qū)域內(nèi)瓦斯形成紊流狀態(tài)和空氣充足混合，由抽放管路抽走，這能夠避免因工作面上隅角處局部位置因風(fēng)流不暢（或微風(fēng)）引發(fā)瓦斯超限，還可處理因漏風(fēng)使采空區(qū)向上隅角涌出瓦斯而造成瓦斯超限。為操作方便，靠近采面上隅角段管路可采取較長軟管和主抽放管路相連接（管徑和主管相匹配），將軟管一端插入上隅角，為確保軟管吸入口能處于上隅角上部（上部瓦斯?jié)舛容^高）可將抽放軟管和木棒綁在一起（避免軟管口下耷），用鐵絲吊掛在切頂處。伴隨工作面推進(jìn)，逐節(jié)回收主抽放管路，移動軟管連接，直至回采結(jié)束。抽放軟管伸入上隅角長度及位置應(yīng)依據(jù)實(shí)際抽放效果不停調(diào)整，得到合理參數(shù)。為確保抽放效果達(dá)成預(yù)期目標(biāo)，在主抽放管路末端可設(shè)置一個分流器，分支出多個支管，插入隅角不一樣位置進(jìn)行抽放。不過，該抽放方法采取必需是在有嚴(yán)密組織、安全、施工方法，確保施工安全前提下進(jìn)行。第四章抽放濃度及抽放量一、抽放濃度依據(jù)現(xiàn)在礦井具體情況，我礦為瓦斯礦井，抽放濃度采取上隅角插管抽放時估計不會超出5%。二、瓦斯涌出量計算設(shè)計依據(jù)礦井相對瓦斯涌出量和平均絕對瓦斯涌出量，估計瓦斯抽放絕對量2-3m3/min，即能滿足要求。第五章抽放系統(tǒng)及設(shè)備選型第一節(jié)抽放管路系統(tǒng)部署在選擇瓦斯抽放管路系統(tǒng)時，抽放管路應(yīng)盡可能選擇鋪設(shè)在巷道曲線段少和距離短線路中，盡可能避開運(yùn)輸繁忙巷道，首選回風(fēng)巷內(nèi)鋪設(shè)，還要考慮運(yùn)輸、安裝、維修、供電供水方便。抽放泵站部署在井下時，應(yīng)靠近抽放地點(diǎn)，安裝在進(jìn)風(fēng)硐室中。井下抽放泵站部署在井下靠近抽放地點(diǎn)進(jìn)風(fēng)風(fēng)流中，這么能夠大大降低管路長度，能夠依據(jù)抽放地點(diǎn)改變移動抽放泵，能夠節(jié)省管路投資，前提條件是抽放管路排出瓦斯必需排放到采區(qū)專用回風(fēng)巷或總回風(fēng)巷，經(jīng)稀釋使瓦斯?jié)舛炔怀?。依?jù)我礦現(xiàn)場實(shí)際情況，現(xiàn)在將瓦斯抽放泵站設(shè)在東翼采區(qū)變電所（未安裝使用），其位置符合規(guī)程和相關(guān)要求。2采煤工作面抽放管路部署為：上隅角支管→回風(fēng)順槽→東翼回風(fēng)巷→瓦斯抽放泵站→東翼回風(fēng)巷。第二節(jié)瓦斯抽放管路聯(lián)接和敷設(shè)一、管路敷設(shè)煤礦井下環(huán)境條件較惡劣，且巷道高低不平，坡度大小不一，巷道受壓變形，空氣濕潤易銹蝕等，為此對煤礦井下抽放瓦斯管路敷設(shè)有以下要求：1、瓦斯管路應(yīng)采取防腐、防銹蝕方法；2、傾斜巷道瓦斯管路，應(yīng)用卡子將管道固定在巷道支護(hù)上，以免下滑；3、管路敷設(shè)要求平直，盡可能避免急彎；4、管路敷設(shè)時，要考慮流水坡度，要求坡度盡可能一致，避免高低起伏；瓦斯管道吊掛式安裝圖（U型鋼巷道掛在巷道卡蘭上下位置）5、新敷設(shè)管路要進(jìn)行氣密性檢驗(yàn)；二、管路安裝瓦斯抽放管路在2膠帶順槽采取吊掛敷設(shè)，東翼回風(fēng)巷采取支座敷設(shè)在巷道底板；瓦斯管路安設(shè)要求盡可能直，并靠幫、靠頂。有合理流水坡度，吊絲，支座齊全牢靠，在低洼地點(diǎn)設(shè)置放水裝置，插管、孔壁不漏，常常有專員檢驗(yàn)維護(hù)。ａ、檢驗(yàn)吊絲、支座是否齊全、牢靠，發(fā)覺缺吊絲、少支座或不牢靠時，應(yīng)立即補(bǔ)齊或緊固，預(yù)防管線塌落。ｂ、檢驗(yàn)管路是否移動、漏氣和水堵（積水），一經(jīng)發(fā)覺移動、漏氣和水堵要立即處理。ｃ、檢驗(yàn)安設(shè)瓦斯管線巷道是否安全，發(fā)覺問題不能正常進(jìn)行檢驗(yàn)時。必需即時匯報相關(guān)部門處理。2、瓦斯管材必需采取國家定型管材。3、管道安裝：（1）管道必需依據(jù)現(xiàn)場條件采取多種可靠裝置固定，既要確保巷道不因管道敷設(shè)影響安全生產(chǎn)，又要確保巷道在使用中不危及管道安全使用。（2）管道安裝平直，變徑地點(diǎn)采取過渡接頭。（3）主干管離地高度要求0.5米。（4）管道和巷幫壁距離應(yīng)大于0.3米。（5）嚴(yán)禁和帶電物體接觸。4、管路安裝完成后必需用高壓水或壓風(fēng)進(jìn)行排渣沖洗并進(jìn)行漏氣試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力應(yīng)達(dá)成抽放設(shè)備能力2倍。嚴(yán)禁采取負(fù)壓漏氣試驗(yàn)。第三節(jié)抽放管路隸屬裝置在抽放主管上安裝孔板流量計、觀察嘴，用來觀察瓦斯?jié)舛?、壓力、流量。同時需要安設(shè)瓦斯?jié)舛葌鞲衅?個、流量傳感器1個、溫度傳感器1個、壓力傳感器1個、一氧化碳傳感器1個及閥門開關(guān)傳感器。另外，在瓦斯泵房內(nèi)管路上還安設(shè)有防爆、防回火裝置等。第四節(jié)瓦斯泵選擇一、瓦斯泵流量計算瓦斯泵流量應(yīng)能滿足抽放瓦斯系統(tǒng)服務(wù)年限內(nèi)最大抽放量需要。瓦斯泵流量按下式計算：Q泵=Q·K/（C·η）式中Q泵——瓦斯抽放泵額定流量，m3/min；Q——最大抽放瓦斯純量，m3/min；取3m3/minC——瓦斯泵入口處瓦斯?jié)舛龋?0%；η——瓦斯泵機(jī)械效力，取80%；K——瓦斯抽放綜合系數(shù)，取K=1.2Q泵=Q·K/C·η=3×1.2/（0.1×0.8）=45m3/min二、瓦斯泵壓力計算瓦斯抽放泵壓力，必需能克服抽放管網(wǎng)系統(tǒng)總阻力損失和確保抽放有足夠負(fù)壓，和泵出口正壓需求。按以下公式計算：H泵=（H總+H孔+H正）·K式中H泵——瓦斯泵壓力，Pa；H總——抽放管路總阻力損失，Pa；H孔——抽放鉆孔所需負(fù)壓，通常取H孔=15000Pa；H正——瓦斯泵出口正壓，通常取H正=500Pa；K——抽放備用系數(shù)，取K=1.2H泵=（H總+H孔+H正）·K=（8864+15000+500）×1.2=24364Pa三、瓦斯泵選型經(jīng)過以上計算,在進(jìn)行市場調(diào)查和對設(shè)備參數(shù)對照結(jié)果,瓦斯泵決定選擇型水環(huán)式真空泵,其中一臺運(yùn)轉(zhuǎn),一臺備用。本設(shè)計選擇2ZEC42型移動瓦斯抽放泵，最大抽放量為30m3/min，電機(jī)型號YBK2315/L1-4型，電機(jī)功率160Kw，電壓660/1140V。第五節(jié)瓦斯泵隸屬安全裝置瓦斯泵進(jìn)出口段管路上均要設(shè)置防回火、防回氣、防爆炸安全裝置，有銅網(wǎng)式和水封式兩種，以預(yù)防井下管路瓦斯爆炸燃燒波及范圍擴(kuò)大，其關(guān)鍵作用是熄滅燃燒火焰和釋放爆炸能量。因?yàn)槲业V屬井下移動抽放泵站抽放，其瓦斯不利用，所以選擇水封式防爆防回火裝置。見下圖：第六章瓦斯抽放泵站因?yàn)槲业V屬瓦斯礦井，僅是工作面上隅角需要抽放，所以選擇井下移動抽放泵站即可滿足要求。依據(jù)井下移動瓦斯抽放泵站相關(guān)要求，結(jié)合我礦實(shí)際，確定前期先將移動抽放瓦斯泵站安裝在東翼采區(qū)變電所（現(xiàn)在該變電所因還未安設(shè)任何機(jī)電設(shè)備，已形成獨(dú)立通風(fēng)系統(tǒng)），采取雙回路供電。后期待5工作面皮帶順槽聯(lián)絡(luò)巷旁移動瓦斯抽放泵站硐室建成后，移至該硐室。一、抽放規(guī)范要求：井下移動抽放泵站部署在井下靠近抽放地點(diǎn)進(jìn)風(fēng)風(fēng)流中，這么能夠大大降低管路長度，能夠依據(jù)抽放地點(diǎn)改變移動抽放泵，能夠節(jié)省管路投資，前提條件是抽放管路排出瓦斯必需排放到采區(qū)專用回風(fēng)巷或總回風(fēng)巷，經(jīng)稀釋使瓦斯?jié)舛炔怀蕖?、泵房內(nèi)有良好通風(fēng)照明設(shè)備并設(shè)有直通礦井調(diào)度室電話。2、泵房建筑面積應(yīng)依據(jù)設(shè)備尺寸決定，設(shè)備之間距離符合《采礦工程設(shè)計手冊》要求。3、泵房內(nèi)電氣設(shè)備、照明和其它電氣、檢測儀表均采取礦用防爆型。4、泵房周圍管路設(shè)置放水器及防爆、防回火、防回氣裝置，并設(shè)置壓力、流量、濃度測定裝置和采樣孔、閥門等隸屬裝置。5、在瓦斯抽放泵輸入管路中安設(shè)溫度傳感器、瓦斯流量傳感器、管道壓差傳感器、高瓦斯?jié)舛葌鞲衅?。二、泵站具體要求和設(shè)施1、泵站給排水給水采取地面凈化水系統(tǒng)或建立井下凈化水系統(tǒng)，供水量要大于真空泵說明書要求。對泵供水有兩個作用，一個是使泵產(chǎn)生真空，另一個是冷卻軸承溫度。水環(huán)泵正常工作時必需供水，供水水流應(yīng)穩(wěn)定、持久。供水水質(zhì)應(yīng)為不含顆粒清潔水（PH值6～8），若水質(zhì)不純（含有顆粒物），應(yīng)考慮在水流入口端加過濾裝置。2、抽放泵站供電泵站供電參考掘進(jìn)工作面局扇供電管理，要求“三?！保磳Ｓ米儔浩?、專用線路、專用開關(guān)?！皟砷]鎖”即“水電閉鎖”，當(dāng)瓦斯泵供水壓力不夠或無水時，能自動切斷瓦斯泵電源?！巴咚闺婇]鎖”即當(dāng)該峒室瓦斯?jié)舛冗_(dá)成0.5%時，能自動切斷瓦斯泵站內(nèi)一切電源。依據(jù)現(xiàn)在礦井供電情況，采取1140V電壓對抽放泵站供電。依據(jù)煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范GB-5012-94，瓦斯抽放站電力負(fù)荷為一級負(fù)荷，即必需確保有兩個電源供電，當(dāng)一個電源發(fā)生故障時，另一個電源應(yīng)不致同時受到破壞。瓦斯抽放站1140`V雙電源引自變電所兩段不一樣母線段，在瓦斯泵站必需有隔爆型照明燈具，而且必需滿足照明條件。3、抽放泵站通訊泵站安裝直通礦調(diào)度防爆電話一臺。4、抽放實(shí)時監(jiān)測抽放實(shí)時監(jiān)測包含抽放管道實(shí)時監(jiān)測和抽放泵站實(shí)時監(jiān)測。抽放管道實(shí)時監(jiān)測應(yīng)含有以下功效：1、以分鐘、小時、班、天為單位，統(tǒng)計瓦斯抽放混合量和純量；2、分析瓦斯動態(tài)抽放量改變趨勢，評價監(jiān)測點(diǎn)抽放方法有效性。3、當(dāng)監(jiān)測點(diǎn)瓦斯?jié)舛群鋈幌陆禃r，立即發(fā)出管道漏風(fēng)警報。抽放泵站實(shí)時監(jiān)測應(yīng)含有以下功效： 1、以分鐘、小時、班、天為單位，統(tǒng)計各支線進(jìn)氣管道和總抽放管道瓦斯抽放混合量和純量；2、對泵站設(shè)備工作狀態(tài)監(jiān)測進(jìn)行管理；3、對抽放泵站機(jī)房安全管理；為確保瓦斯抽放系統(tǒng)安全運(yùn)行和礦井安全生產(chǎn)，瓦斯抽放系統(tǒng)設(shè)計時必需含有完善安全監(jiān)測系統(tǒng)，對泵站運(yùn)行環(huán)境瓦斯?jié)舛?、供水、抽放瓦斯?jié)舛?、抽放量、排放口瓦斯?jié)舛鹊葏?shù)進(jìn)行監(jiān)測。5、通風(fēng)井下固定抽放瓦斯泵站采取全負(fù)壓通風(fēng)，用調(diào)整風(fēng)門調(diào)整風(fēng)量，供風(fēng)量大于150m3/min。第七章抽放系統(tǒng)安裝第一節(jié)基礎(chǔ)要求瓦斯抽放系統(tǒng)安設(shè)、使用等必需嚴(yán)格遵守《煤礦安全規(guī)程》和《礦井瓦斯抽放管理規(guī)范》相關(guān)要求。抽放系統(tǒng)安裝所用材料均必需為煤礦井下許用產(chǎn)品，并含有煤礦安全標(biāo)志。抽放泵安裝要保持軸心一致，基礎(chǔ)要達(dá)成要求強(qiáng)度和養(yǎng)護(hù)期。具體安裝要求必需嚴(yán)格按設(shè)備安裝說明書嚴(yán)格進(jìn)行。泵房內(nèi)須有足夠照明、消防等設(shè)施，嚴(yán)禁堆放易燃物品，并嚴(yán)禁無關(guān)人員進(jìn)入泵房。泵房門必需向外開。第二節(jié)抽、排放管路及隸屬設(shè)施安裝抽排放主管路提議采取無縫鋼管，也可采取輕質(zhì)塑料管（取得MA標(biāo)志專用抽放管），法蘭盤連接，安裝時東回大巷采取角鋼支座支撐，2皮帶順槽采取靠一幫鋪設(shè)并吊掛，不得影響行人。管路全程嚴(yán)禁和帶電物體接觸。抽放系統(tǒng)全部金屬件均需做防腐處理，管路安裝后還要做密封性能試驗(yàn)（使用水試壓，壓力達(dá)0.2MPa,1h內(nèi)壓降不超出10%），并進(jìn)行吹掃處理以免管路漏氣和管路內(nèi)有雜物；提議井下抽放管路涂刷紅色油漆以示警。第八章抽放組織管理第一節(jié)組織管理1、建立抽放瓦斯專門機(jī)構(gòu)，配置專業(yè)施工隊(duì)伍，負(fù)責(zé)瓦斯抽放工作施工和日常管理工作。全部些人員必需經(jīng)過培訓(xùn)合格后才能上崗。2、瓦斯泵房設(shè)備和管路系統(tǒng)除日常維護(hù)外，應(yīng)建立定時檢驗(yàn)維修制度。3、在抽放主管路上要配置專員定時檢驗(yàn)瓦斯?jié)舛?、?fù)壓、壓差等，方便掌握不一樣地點(diǎn)抽放情況。另外，還應(yīng)配有專員進(jìn)行放水和管路維修，處理管路積水和漏氣，以確保管路通暢。4、對抽放方法和相關(guān)參數(shù)，需在抽放實(shí)踐中深入考察和驗(yàn)證，方便確定合理綜合抽放方法，達(dá)成合理部署，提升抽放效果。5、抽放泵站司機(jī)或值班人員必需經(jīng)過專門培訓(xùn)，使其熟悉相關(guān)瓦斯抽放要求，掌握多種安全、監(jiān)控儀表和設(shè)備用途及其操作程序。第二節(jié)組織機(jī)構(gòu)為了加強(qiáng)礦井瓦斯抽放管理，礦井配置抽放管理人員、抽放工程技術(shù)人員及相關(guān)業(yè)務(wù)人員。其關(guān)鍵職責(zé)有：1、管理人員。專門負(fù)責(zé)瓦斯抽放人員、事務(wù)管理。2、技術(shù)人員。負(fù)責(zé)抽放方面技術(shù)方案、方法制訂和落實(shí)到位，提升抽放效果，