高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书

高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 高县蕉村镇永丰煤厂 院 长:施富强 项目负责:卢 平 报告编制:唐小山 四川省安全科学技术研究院 二?一二年四月 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 前 言 高县蕉村镇永丰煤厂(以下简称永丰煤厂)是四川省人民政府办公厅《关于宜宾市煤炭资源整合 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的复函》(川办函〔2007〕16号)中批准的在建矿井调整规模续建矿井。矿区中心地理坐标:东经104?32′57″;北纬28?13′05″。 颁发的采矿许可证，证永丰煤厂现持有四川省国土资源厅2004年1月6日 号51000004300101。2009年11月由四川华宇矿山设计咨询有限公司编制完成了《高县蕉村镇永丰煤厂扩建工程初步设计(代可行性研究报告、含资源开发利用方案)》和安全专篇。矿井设计能力150kt/a，服务年限28.78a。 根据宜宾市经济委员会《关于全市煤矿瓦斯等级鉴定结果的批复》(宜市经煤[2008]446号)，高县蕉村镇永丰煤厂2008年度瓦斯等级为高瓦斯矿井。其 33中，矿井绝对瓦斯涌出量:0.80m/min，矿井相对瓦斯涌出量:17.28m/t。但根据宜宾市人民政府安全生产委员会“宜市委,2008,6号”文件精神，“珙长背斜矿区内各煤矿企业瓦斯等级鉴定结论不是煤与瓦斯突出矿井，但开采K、2K或开采B、B煤层的煤矿，以及筠连矿区开采8号煤层的煤矿，必须按照煤1123+4 与瓦斯突出矿井进行管理”。矿井设计按煤与瓦斯突出矿井进行相应的设计，瓦斯灾害是今后制约矿井生产和安全的主要危险因素之一。 按照《煤矿安全规程》和《关于预防煤矿生产安全事故的特别规定》(国务院令第446号)的要求，煤与瓦斯突出矿井及符合条件的高瓦斯矿井必须建立瓦斯抽采系统，开展瓦斯抽采工作。为认真贯彻落实“监测监控、以风定产、先抽后采”的瓦斯综合治理方针，围绕建立“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位”的瓦斯综合治理工作体系，真正体现“安全第一、预防为主、综合治理”的安全方针，解决生产过程中的煤与瓦斯突出和瓦斯超限，减轻矿井通风压力，确保矿井安全生产，永丰煤厂决定建立地面固定瓦斯抽采系统，该矿2010年3月委托我院对其进行矿井瓦斯抽采专项设计。 我院受托后即派相关专业技术人员深入现场调查和检测，并翻阅大量设计文献及参考资料，结合该矿煤层赋存条件、瓦斯含量、瓦斯涌出、矿井开拓方式、 a 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 采掘布置及顺序等特点，编制了《高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计》。此间，得到了宜宾市安监局领导和高县蕉村镇永丰煤厂业主及相关矿领导的大力支持和协助，在此致以诚挚的谢意! 一、编制本设计的依据: 1、《煤矿安全规程》(2006版)国家安全生产监督管理局; 2、《煤矿瓦斯抽采基本指标》(AQ1026-2006)国家安全生产监督管理总局; 3、《煤矿瓦斯抽采 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 》(AQ1027-2006)国家安全生产监督管理总局; 4、《煤矿瓦斯抽采工程设计规范》(GB50471,2008)中华人民共和国住房和城乡建设部; 5、《矿井瓦斯抽采管理规范》(1997)中华人民共和国煤炭工业部; 6、《防治煤与瓦斯突出规定》(国家安全生产监督管理总局第19号令); 7、《四川省煤矿瓦斯抽采技术暂行规定》(2007); 8、《国务院办公厅关于加快煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用的若干意见》(国办发〔2006〕47号); 9、高县蕉村镇永丰煤厂提供的矿井设计及批复、安全专篇及批复、瓦斯地质报告等相关资料。 二、设计的主要技术指标: 31、煤层瓦斯含量:18m/t; 32、矿井瓦斯抽采量:8m/min(纯量)。 b 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 目 录 前 言 ................................................................ A 第一章 矿井基本情况 ........................................................ 1 1.1 矿井概况 ................................................................ 1 1.2 煤层赋存情况 ............................................................ 3 1.3 矿井储量及生产能力 ...................................................... 8 1.4 矿井开拓与开采 .......................................................... 9 1.5 矿井通风 ............................................................... 11 1.6 瓦斯、煤尘及煤层自燃 ................................................... 11 1.7 矿井瓦斯抽采现状 ....................................................... 12 第二章 矿井瓦斯基础数据 ................................................... 13 2.1 矿井瓦斯等级 ........................................................... 13 2.2 瓦斯涌出量计算 ......................................................... 13 2.3 煤层瓦斯压力 ........................................................... 14 2.4 煤层瓦斯含量 ........................................................... 14 2.5 矿井瓦斯储量 ........................................................... 15 2.4 煤层透气性系数及瓦斯抽采难易程度 ....................................... 15 第三章 矿井瓦斯抽采的必要性和可行性 ........................................ 17 3.1 建立矿井瓦斯抽采系统的必要性 ........................................... 17 3.2 建立地面固定瓦斯抽采系统的可行性 ....................................... 17 第四章 矿井抽采瓦斯规模 ................................................... 19 4.1 煤层瓦斯抽采率 ......................................................... 19 4.2 矿井抽采瓦斯规模 ....................................................... 19 第五章 抽采方法与工艺设计 ................................................. 20 5.1 瓦斯来源分析 ........................................................... 20 5.2 抽采基本参数确定 ....................................................... 20 5.3 瓦斯抽采方法选择 ....................................................... 20 5.4 底板穿层钻孔抽采方法 ................................................... 22 5.5 石门揭煤预抽方法 ....................................................... 24 5.6 掘进工作面顺层钻孔预抽方法 ............................................. 26 5.7 回采工作面瓦斯预抽方法 ................................................. 27 5.8 采空区高位顶板裂隙钻孔抽采方法 ......................................... 29 5.9 施钻设备选择及钻孔施工 ................................................. 31 5.10 封孔工艺及设备选择 .................................................... 35 第六章 瓦斯抽采系统确定及设备选择 .......................................... 40 6.1 瓦斯抽采设计参数 ....................................................... 40 - 1 - 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 6.2 瓦斯抽采系统的确定 ..................................................... 40 6.3 瓦斯抽采管路系统的确定 ................................................. 41 6.4 瓦斯抽采管材的确定 ..................................................... 42 6.5 瓦斯抽采泵的选择 ....................................................... 44 第七章 地面固定瓦斯抽采泵站 ............................................... 49 7.1 瓦斯抽采泵站位置选择 ................................................... 49 7.2 瓦斯抽采泵站建设的原则 ................................................. 49 7.3 地面固定瓦斯抽采泵站建筑建设 ........................................... 50 7.4 瓦斯抽采泵的安装 ....................................................... 50 7.5 附属安全装置 ........................................................... 50 7.6 瓦斯抽采泵站给排水 ..................................................... 56 7.7 瓦斯抽采泵站供电 ....................................................... 57 7.8 抽采系统实时监测 ....................................................... 60 7.9 瓦斯抽采泵站照明、通讯及其它 ........................................... 62 第八章 瓦斯抽采系统管路安装 ............................................... 63 钻孔与管路联结安装 ..................................................... 63 8.1 8.2 管路敷设及安装 ......................................................... 64 8.3 瓦斯管路的附属装置 ..................................................... 66 第九章 环境保护 ............................................................ 76 9.1 抽采瓦斯工程对环境的影响 ............................................... 76 9.2 污染防治措施 ........................................................... 76 9.3 抽采站绿化 ............................................................. 76 第十章 组织管理及主要安全技术措施 ...................................... 77 10.1 组织管理 .............................................................. 77 10.2 组织机构管理 .......................................................... 77 10.3 抽采钻场管理 .......................................................... 77 10.4 抽采过程中撤、装管路时的管理 .......................................... 80 10.5 报表管理 .............................................................. 81 10.6 瓦斯抽采管路管理 ...................................................... 84 10.7 主要安全技术措施 ...................................................... 84 第十一章 技术经济 ....................................................... 86 11.1 劳动定员 .............................................................. 86 11.2 投资估算 .............................................................. 86 第十二章 矿井瓦斯利用................................................... 88 12.1 矿井瓦斯抽采情况 ...................................................... 88 12.2 瓦斯利用方案选择 ...................................................... 88 - 2 - 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 12.3 瓦斯发电技术方案 ...................................................... 89 12.4 发电站运行方式 ........................................................ 90 第十三章 对策措施及建议 ............................................. 91 附录: 附录1 钻机操作规程 附录2 瓦斯抽采观测工操作规程 附录3 瓦斯抽采泵司机操作规程 附录4 电工操作规程 附录5 钳工操作规程 附录6 焊工操作规程 附录7 气焊、气割工操作规程 附录8 瓦斯抽采工职责 附件: 附件1 四川省经济和信息化委员会关于高县蕉村镇永丰煤厂扩建工程初步设计(代可行性研究报告、含矿产资源开发开发利用方案)的批复(川经信煤炭函,2010,66号) 附件2 四川省煤矿安全监察局关于高县蕉村镇永丰煤厂扩建工程初步设计安全专篇的批复(川煤监审批,2010,95号) 附图: 1、高县蕉村镇永丰煤厂固定瓦斯抽采系统抽采钻孔及管道布置图 - 3 - 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 第一章 矿井基本情况 1.1 矿井概况 1.1.1 概况 永丰煤厂始建于1995年，1998年5月正式投产，2000年由四川省国土资源厅颁发采矿证，2004年延续办证，有效期8年，即2004年1月至2012年1月。永丰煤厂是四川省人民政府办公厅《关于宜宾市煤炭资源整合方案的复函》(川办函〔2007〕16号)中批准的在建矿井调整规模续建矿井。 2009年11月由四川华宇矿山设计咨询有限公司编制完成了《高县蕉村镇永丰煤厂扩建工程初步设计(代可行性研究报告、含资源开发利用方案)》和安全专篇。 1.1.2 交通地理位置 位于宜宾市高县城165?方向，直线距离约20km，属高县蕉村镇裕丰村永丰组所辖。矿区中心地理坐标:东经104?32′57″;北纬28?13′05″。矿山有2km碎石公路与S206,蕉村镇乡村水泥公路相接，至S206线8km，南到筠连县城9km，北到高县22km，交通十分方便。矿井交通位置图详见图1,1。 1 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 2 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 图1,1 高县蕉村镇永丰煤厂交通位置图 1.1.3 矿井开采范围 2008年10月16日，四川省国土资源厅川采矿区审字[2008]488号文《关于高县蕉村镇永丰煤厂划定矿区范围批复》:矿区范围由1,14号拐点圈定(见表 21-1);面积为1.4052km，井田呈不规则的多边形，走向长约1.1km,倾斜宽约 1，231.28km，批准开采3、8、8号煤层;增加局部可采的2号煤层，开采深度为+580m,,200m标高。拐点坐标详见表1-1。 表1-1划定矿区范围拐点坐标表 拐点号 X Y 拐点号 X Y 1 3121650 35456010 8 3123118 35455375 2 3121655 35455500 9 3123437 35456060 3 3122451 35455261 10 3123642 35456621 4 3122483 35455192 11 3123673 35456943 5 3122549 35455171 12 3122638 35456065 6 3122785 35455152 13 3121925 35455655 7 3122984 35455045 14 3121765 35455695 2矿区走向长810,1700m，倾斜宽1000m，矿区面积1.4052km 1.2 煤层赋存情况 1、地层 矿区位于筠连鼻状背斜北段与南段接合部北西翼，筠连勘探区蕉村井田西侧。矿区出露地层:二叠系上统峨眉山玄武岩组(Pβ)、宣威组(Px)，三22叠系下统飞仙关组(Tf)、铜街子组(Tt)、嘉陵江组(Tj)及全新统第四系，111 各地层岩性特征由老到新简述如下: 1(二叠系上统峨眉山玄武岩组(Pβ) 2 出露于矿区南西部煤系地层外围，厚72.47—171.45m，一般厚135m，除顶部凝灰岩外，大致可分三段; 底部多为灰黑色、黑灰色玄武岩。 下段为深灰、灰绿色杏仁状榍石玄武岩、杏仁状绿泥石化榍石玄武岩，含榍石杏仁状绿泥石化玄武岩。 3 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 中段为绿泥石化、绿帘石化杏状玄武岩，杏仁状含磁铁矿玄武岩及磁铁矿蚀变玄武岩。 上段为碳酸盐化蚀变段;中段为含磁铁矿绿泥化蚀变段;下段为无蚀变深色玄武岩，与下伏茅口组为假整合接触。 顶部厚2,15m，为灰、紫灰色蚀变基性火山凝灰岩、玄武岩质角砾岩等。 2(二叠系上统宣威组(Px) 2 厚113.87—179.78m，一般厚142m，据主要岩性及含煤铁的特征，分上、下两段，上段称含煤段，下段谓含矿段。 1(1)下段(Px) 2 厚度81.63,120.78m，一般厚97m，为灰色、浅灰色粘土岩夹碎屑岩，顶部含薄煤层1,3层。普遍含假鲕状菱铁矿及其聚集的团块。铁矿石多以结核状赋存于粘土岩中，矿体多程小扁豆体，变化大且难于对比，工业价值不大。 2(2)上段(Px) 2 厚32.24,59.00m，一般厚45m，灰色、深灰色砂岩、泥岩、粘土岩，含煤9层，可采或局部可采煤层6层。中、上部一般夹3,6层含动物化石碎屑的薄层石灰岩或泥质灰岩。 3(三叠系下统飞仙关组(Tf) 1 根据岩性及组合特征可分为四段，现分述如下: 1第一段(Tf): 1 厚80,86m，一般厚82m。兰灰色、灰绿色、浅灰绿色薄,中厚层状绿泥石质粉砂岩夹薄层生物碎屑灰岩，下部粒度变细为砂质泥岩。 下部15m左右富含方解石脉，呈龙须状分布，层位稳定，形状特殊，称龙须状泥岩，为一较好标志层。 底部普遍发育一层0.20,0.80m厚的浅灰色生物碎屑灰岩。为飞仙关组与宣威组的分界标志。 2第二段(Tf): 1 4 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 按岩性差异分上、下亚段。 2--1下亚段(Tf) 1 厚35.54,60.97m，平均60.97m。紫红色、红色中厚层状粉砂,细粒砂岩，顶部常有一层2,5m厚的铁青色泥岩或铁质粉砂岩，层位稳定，是与上亚段的分界标志。 2--2上亚段(Tf) 1 厚107.33,146.81m，平均134.07m。暗紫色中厚层状粉砂,细粒岩屑砂岩为主，夹薄层生物碎屑灰岩， 3第三段(Tf): 1 厚66.82,113.88m，平均88.09m。紫色、绿紫色薄,中厚层状岩屑粉砂岩为主，夹薄层生物碎屑灰岩。顶、底常有一层2,8m厚的灰绿色岩屑粉砂岩，层位稳定，为与四、二段的分界标志。 4第四段(Tf): 1 平均厚123m。为紫色、紫红色中厚层状钙质岩屑粉砂岩为主，夹薄层生物碎屑灰岩及泥岩，据岩性特征分上、下亚段。 4--1下亚段(Tf): 1 厚26.00,42.18m，平均36.17m。紫红色、红色中厚层,厚层状含铁质岩屑细粒砂岩，少数层段为岩屑粉砂岩或中粒砂岩。风化后，红色调加重，与上下层段相区别。 4--2上亚段(Tf): 1 厚77.97,118.38m，平均87.15m，暗紫色中厚层状钙质粉砂岩,细粒砂岩为主，上部含较多的石灰岩薄层，下部夹紫红色泥岩薄层。 4、铜街子组(Tt) 1 为滨、浅海相碳盐及碎屑岩沉积，平均厚133.67m，与下伏飞仙关组过渡接触。据岩性不同分上、下两段。 5 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 1下段(Tt):厚98.41,129.39m，平均120.61m，上部以浅灰色中厚层状1 鲕粒灰岩为主，下部陆源碎屑含量增多，为灰岩、泥灰岩、钙质粉砂岩互层，底部常有一层较稳定的1,2m的泥灰岩与飞仙关组分界。 2上段(Tt):厚9.82,15.00m，平均13.06m，为陆源碎屑沉积，为紫红色、1 黄褐色钙质粉砂岩、细粒砂岩、泥岩，下部夹微晶白云岩条带。 5、嘉陵江组(Tj)，为泻湖、浅海相沉积，一般厚337m，西厚东薄，据岩1 性分三段: 1一段(Tj)，平均厚47.94m，灰色薄层状泥灰岩、钙质泥岩及中厚层状石1 灰岩。 2二段(Tj)，厚106.74,149.22m，最大厚度113.83m，为灰色厚层状石灰1 岩。顶部10m为白云岩。 3三段(Tj)，厚65.05,108.56m，为灰色中厚层状灰质白云岩及厚层状盐1 溶角砾岩。 6(第四系(Q) 主要分布于矿区南西部，矿区的主井、风井口及附近的低凹、平缓、槽谷、坡脚、河溪沟谷地带，为一套松散的砂质粘土、黄土、软泥，未固结砾石、坡积物等，厚度0,14.21m，平均2.47m，不整合于下伏地层之上。 2、构造 矿区处于筠连鼻状背斜北段南西端的北西翼。以单斜构造为主，F57断层以西地层倾向290?,300?，倾角较陡，45,51?左右。F53、 F57断层间地层倾向北或北北东，倾角较缓，21,25?左右，F53断层以东地层总体倾向北西，地层倾角较缓，为0,25?左右。矿区内有F53、F57断层通过，其特征见前区域构造。 3、含煤岩系 为二叠系上统宣威组，含煤地层总厚145.62m，含煤11,20层，煤层平均总厚7.23m，含煤系数5%。 6 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 2宣威组上段(Px)平均厚45.27m，含煤8,17层，平均煤层厚6.78m，占2 1上段厚度的15%，可采煤层有3号、8号。8号煤层在本区一般分叉为8之一(8)、 238之二(8)、8之三(8)，局部可采煤层有2号煤层。可采煤层平均厚3.52m，占上段厚度的7.8%，占整个煤系厚度的2.4%。 据含煤情况，宣威组上段划分为三个层段，自下而上为一、二、三层段。可采煤层含于一、三层段中，第一层段含煤最佳。 一层段:平均厚13.13m，含7号、8号煤层之一、之二、之三及9号煤层，以泥岩为主，次为粉砂岩及细粒砂岩，见少量星散状菱铁矿结核。 二层段:平均厚18.20m，一般含煤3,5层，其中5号煤层其层位全区稳定。岩性以粉砂岩为主，次为泥岩及细粒砂岩。该层段含煤性差，一般不含可采煤层。 三层段:平均厚13.94m，含煤4,6层，其中2号、3号煤层全区稳定。岩性与二层段相同。 区内能对比的煤层，自上而下编号为2、3、5、7、8号煤层之一、之二、之三及9号煤层。 4、煤层 1、可采煤层特征 2号煤层;(俗称背影炭)，下距3号煤层3.8m，上距飞仙关组底部平均11.1m，在原矿区范围经生产井巷和蕉村镇煤厂生产井巷揭露，为单一煤层，煤厚0.68 m,0.71m，顶底板皆为粉砂岩，在原矿区范围、427—7号钻孔至蕉村镇煤厂东边界间变化不大可采，而427—7、427—5号钻孔及445号勘探线各钻孔未见此煤层，属矿区局部可采煤层。 3号煤层(俗称大汉炭);位于2、8号煤层间，5、7号煤层在本矿区不可采，3号煤层上距飞仙关组底部平均13.94m，下距8号煤层顶部8.67,42.34m，平均22.35m。为单一煤层，煤厚0.52,1.56m，一般厚0.90m，顶板为粉砂岩及泥岩，底板为泥岩或粉砂岩，矿区范围属可采煤层。 7 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 12318号煤层:在筠连勘探区有8、8、8三层之分，8号煤层顶与3号煤层底 12233平均间距18.75m，8、8煤层间距0,1.0m，8、8煤层间距2.95m，8煤层与9 12号煤层平均间距1.59m。矿区范围8号煤层俗称上盘炭，8号煤层俗称中盘炭，31231，2，31，22，38煤层俗称小汉炭。8、8、8号煤层有8、8、8的合并现象，本矿区处 1，23于8号煤层之一、之二合并区。8、8煤层特征如下: 1，238号煤层(上盘炭，中盘炭):下距8煤层2.70m，为一复煤层，有两个分层，上分层煤厚0.00,0.40m，一般厚0.30m，下分层煤厚0.80,1.60m，一般厚1.20m，之间夹矸厚0.0,1.0m，岩性为泥岩。两个分层合煤厚约1.50m。顶板岩性为细砂岩，底板为砂质泥岩。矿区为可采煤层。 31，28煤层(俗称小汉炭):上距8号煤层2.70m，下距9号煤层平均间距1.59m。为单一煤层，煤厚0.23,0.70m，一般厚0.60m，顶板岩性为泥岩，底板为砂岩。为矿区可采煤层。 9号煤层:为矿区不可采煤层。 2、煤层稳定程度 2号煤层在矿区变化大，仅生产井巷区有所控制，钻孔未见此煤层，为局部可采煤层，为了充分利用资源，业主要求增扩此局部可采煤层。 3号煤层结构简单，煤层厚度变化幅度小且规律明显。矿区范围可采。 1，238号煤层结构复杂，8号煤层结构简单，二者受F、F断层影响，矿区范5357 围F断层以东427勘探线200,400m标高段有煤层重复区，沿走向和倾向煤层53 呈耦节状，时厚时薄，时而重复缺失，变化较大。 1.3 矿井储量及生产能力 根据四川省地质矿产开发局化探队《四川省高县蕉村井田蕉村镇永丰煤厂资源/储量核实报告》及评审意见书，在划定的矿区范围内，永丰煤厂扩大区并增采2号煤层后保有资源储量7714kt。 根据四川华宇矿山设计咨询有限公司《高县蕉村镇永丰煤厂扩建工程初步设 8 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 计(代可行性研究报告、含资源开发利用方案)》，矿井设计可采储量为5611.37kt。 矿井设计能力150kt/a，服务年限28.78a。 1.4 矿井开拓与开采 1、矿井开拓方式 《高县蕉村镇永丰煤厂扩建工程初步设计(代可行性研究报告、含资源开发利用方案)》设计范围为F断层上盘+220m水平以上(开拓布置对F断层上盘5353均进行了设计)。 设计矿井采用平硐,暗斜井开拓，在主平硐35m位置挂口施工行人暗斜井，至，280m标高后落平(初期至，320m)，将现在的一级轨道暗斜井(下部标高，419.8m)按倾角23?延伸至，320m标高后落平，落平后布置，320m水平井底 3车场、水仓、变电所等。并沿煤层走向在8煤层底板岩石中布置，320水平运输巷，西端与行人暗斜井相通。在现有回风暗斜井下部(标高，402.1m)转向往西按23?施工回风暗斜井至，320m标高落平，落平后与，320水平运输巷平行布置，320水平回风巷。在距F57断层东翼约50m位置布置二级轨道和回风暗斜井(中对中相距20m)，倾角23?，斜长256m，落平于，220m标高。在二级轨道暗斜井下部往西施工，220水平运输巷，穿过F57断层进入F57断层上盘，在83煤层底板中沿煤层伪斜布置三级轨道暗斜井，倾角25?、斜长426m、落平于，40m标高。将二级回风暗斜井下部按25?倾角延伸至，172m标高后，转向按25?平行于三级轨道暗斜井布置三级回风暗斜井，落平于，40m标高。行人暗斜井落平于，280m后，转向按20?倾角平行于三级轨道暗斜井布置三级行人暗斜井、落平于，40m标高。在三级暗斜井下部向东布置，40水平运输石门和回风石门，然后沿煤层倾向在煤层底板中布置四级轨道、回风、行人暗斜井(倾角25?、斜长332m)，落平于,100m标高。 2、水平、采区划分和开采顺序 1)水平划分 9 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 F53断层上盘划分为三个水平，即+320m、+220m、+40m水平。 2)采区划分 F53断层上盘划分为四个采区，即一采区、二采区、三采区、四采区。 采区划分情况详见下表 采区划分情况表 采区编号 开采标高 划分界线 开采煤层 采区走向长(m) 1+231 +550,+320m 断层煤柱边界与可采边界 2、3、8、8 420 1+232 +320,+220m 断层煤柱边界与可采边界 2、3、8、8 580 1+233 +220,+40m 矿区边界与可采边界 2、3、8、8 1200 1+234 +40,-100m 矿区边界与可采边界 3、8、8 1600 3)采区布置 F53断层上盘布置4个采区，每个采区均布置三条轨道下山(暗斜井兼采区 3上山)，即轨道、行人、回风下山，暗斜井沿煤层倾向伪斜布置在距8煤层底板约25m的岩石中，半圆拱形断面、锚喷支护;回采巷道沿煤层布置，采用梯形断面，金属支架架棚支护。 矿井投产时布置一个采区(即一采区)，西以断层煤柱边界为界，东以薄化带为界。一采区平均走向长约为420m，倾斜宽约为310m，采区开采标高为，550,，320m，垂高为230m，煤层平均倾角23?，划分五个区段进行开采，区段斜长约80m左右。 3区段之间留设10m煤柱，采区之间留设20m煤柱。轨道暗斜井均布置在8煤层底板岩层中，不需要留设煤柱，采区轨道石门、回风石门留设20m煤柱。 3、巷道掘进 根据矿井设计生产能力，为保证矿井开拓、准备和回采工作面的正常接替，矿井达产时采掘比为2:4，即2个采煤工作面回采，4个掘进工作面掘进，能保证生产正常接替。矿井正常生产配备4个掘进工作面(投产时为3个)。每个 10 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 掘进工作面配备ZY,24型风钻1台;掘进工作面设FBD?5.0/11型局部通风机配直径500mm的风筒供风。掘进工作面配备TXU-75型探水钻机用于探放水。 4、采煤工艺 投产时布置一采区2#煤层1132工作面(普采)工作面，达产时增加一个3#煤层炮采工作面;矿井后期开采急倾斜煤层时采用俯伪斜走向长壁分段密集采煤法或柔性掩护支架采煤法。 因2#、3#煤层层间距仅3.8m，同一区段采取先行开采2#煤层，待2#煤层工作面采毕，采动影响稳定后再开采其下的3#煤层。 根据矿井实际情况，采用全部垮落法管理顶板。 1.5 矿井通风 矿井通风方式为分区式，矿井通风方法为抽出式。 位于井田南翼、标高+512.831m的主平硐作为进风井，位于井田南翼主平硐东北部，标高+545m的回风平硐作为回风井。 回采工作面采用“U”型通风，掘进工作面采用局部通风机配阻燃、抗静电胶质风筒进行压入式通风。 本矿井通风设备选用二台FBCDZ-4-No14型风机，N=2×45kW，U=380V的防爆电动机，一台运行，另一台备用。 矿井主要通风机特征见表1-2: 表1-2 矿井主要通风机技术特征表 33型号 (?) (r/min) (mm/s) (Pa) (kw) (台) 22.6-46.FBCDZ-4-No14 22/19,25/22 980 526-2390 2×55 2 7 1.6 瓦斯、煤尘及煤层自燃 1、矿井瓦斯 根据宜宾市经济委员会《关于全市煤矿瓦斯等级鉴定结果的批复》(宜市经煤[2008]446号)，高县蕉村镇永丰煤厂2008年度瓦斯等级为高瓦斯矿井。其 11 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 33中，矿井绝对瓦斯涌出量:0.80m/min，矿井相对瓦斯涌出量:17.28m/t。但根据宜宾市人民政府安全生产委员会“宜市委,2008,6号”文件精神，“珙长背斜矿区内各煤矿企业瓦斯等级鉴定结论不是煤与瓦斯突出矿井，但开采K、2K或开采B、B煤层的煤矿，以及筠连矿区开采8号煤层的煤矿，必须按照煤1123+4 与瓦斯突出矿井进行管理”。矿井设计按煤与瓦斯突出矿井进行相应的设计，瓦斯灾害是今后制约矿井生产和安全的主要危险因素之一。 2、煤层自燃及煤尘爆炸性 根据2005年8月2日“四川省煤炭产品质量监督检验站”提供的煤样检测 31，21，2报告，2、3、8、8号煤层煤尘无爆炸危险，8煤层有自燃发火倾向，2、3、38号煤层不易自燃。 1.7 矿井瓦斯抽采现状 高县蕉村镇永丰煤厂为在建的煤与瓦斯突出矿井，8号煤层有突出危险性。故矿井必须建设地面固定瓦斯抽采系统。 12 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 第二章 矿井瓦斯基础数据 2.1 矿井瓦斯等级 永丰煤厂2008年度瓦斯等级为高瓦斯矿井。其中，矿井绝对瓦斯涌出量:330.80m/min，矿井相对瓦斯涌出量:17.28m/t。 2.2 瓦斯涌出量计算 该矿与蕉村镇煤厂属相邻矿井，且开采煤层相同，由于2008年两矿均未正 常生产，故以两矿2007年的鉴定结果(开采深度不同)，采用矿山统计法预测 矿井瓦斯涌出量如下: 1)2007年永丰煤厂矿井开采深度与瓦斯相对涌出量(一水平) 2007年开采标高+460m，对应地表高程+650m，煤层埋深190m，相对瓦斯涌 33出量为17.28m/t，绝对瓦斯涌出量1.56m/min。 2)2007年蕉村镇煤厂矿井开采深度与瓦斯相对涌出量(二水平) 2007年开采标高+390m，对应地表高程+620m，煤层埋深230m，相对瓦斯涌 33出量18.86m/t，绝对瓦斯涌量1.63m/min。 3)瓦斯涌出量梯度 H,H21230,1903-1a===25.32m/(m.t) q,q2118.86,17.28 H——瓦斯带内2水平的开采深度，m; 2 H——瓦斯带内1水平的开采深度，m; 1 3q——在H2深度开采时的相对瓦斯涌出量，m/t; 2 3q——在H1深度开采时的相对瓦斯涌出量，m/t。 1 4)瓦斯风化带深度H 0 对煤层瓦斯风氧化带下部边界参照采用瓦斯压力P,0.1,0.15MPa，相对瓦 3斯涌出量q=2.0m/t;瓦斯风氧化带下部边界对应煤层埋深20m。 CH4 13 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 5)矿井扩建后，本次设计最低开采标高为,100m，对应地面最高标高为+600m，扩建后,100水平埋深约700m，由此预测扩建后矿井相对瓦斯涌出量q值。 HH700,20,30q==26.86 (m/t) ，2,，2a25.32 3由此，预测得矿井扩能后开采,100m水平时，瓦斯相对涌出量为28.86m/t， 3绝对涌出量为错误～未找到引用源。9.11m/min。 2.3 煤层瓦斯压力 2009年4月，中国矿业大学矿山开采与安全教育部重点实验室，对矿井投产的+430m标高以上的8,煤层进行了煤与瓦斯突出危险性鉴定。永丰煤厂8煤层破坏类型属于?类煤;煤层的相对瓦斯压力为0.08MPa，小于0.7MPa;煤样的坚固性系数为0.734，大于0.5;瓦斯放散初速度为2.689，小于10;8#煤层的综合指标K=3.633，小于20;综合指标D值为0.834;根据《防治煤与瓦斯规定》中的指标，必须D值、K值均达到或超出临界值，才能判为突出。综上鉴定认为:永丰煤厂8#煤层在鉴定范围(标高+430m以上的8#煤层)内无突出危险。 但矿井设计按煤与瓦斯突出矿井进行相应的设计 2.4 煤层瓦斯含量 煤层瓦斯含量是单位质量煤中所含的瓦斯体积量(换算为标准状态)，单位是3m/t;煤层瓦斯含量也可用单位质量纯煤(去掉煤中水分和灰分)的瓦斯体积表 3示，单位是m/t.r。煤层未受采动影响时的瓦斯含量称为原始或天然瓦斯含量，如煤层受采动影响，已部分排放瓦斯，则剩余在煤层中的瓦斯量为残存瓦斯含量。 矿井未进行瓦斯含量、透气性系数、百米钻孔瓦斯自然流量及衰减系数的测 3定工作。根据筠连矿区的煤层瓦斯含量9.48,19.44m/t，结合矿井正常生产期 3间的瓦斯涌出情况，预计矿井开采水平的煤层平均瓦斯含量为18.0m/t。 14 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 2.5 矿井瓦斯储量 矿井瓦斯储量指矿井可采煤层的瓦斯储量、受采动影响后能够向开采空间排放的不可采煤层及围岩瓦斯储量之和。可按下式计算: W=W十W十W l23 式中: 3W,矿井瓦斯储量，万m; 3W,可采煤层的瓦斯储量，万m; l 3W,受采动影响能够向开采空间排放的各不可采煤层的瓦斯储量总和，万m; 2 3W—受采动影响后能够向开采空间排放的围岩瓦斯储量，万m; 3 W,K(W十W) 312 K——围岩瓦斯储量系数，一般取K,0.05,0.20。 根据四川华宇矿山设计咨询有限公司《高县蕉村镇永丰煤厂扩建工程初步设计(代可行性研究报告、含资源开发利用方案)》，矿井设计可采储量为5611.37kt。由于矿井不可采煤层储量无法确定，故将不可采煤层的瓦斯合并计入受采动影响后能够向开采空间排放的围岩瓦斯储量，取K=0.3，并按煤层瓦斯 3含量18m/t，则矿井总的瓦斯储量为: W,W十W十W l23 W,5611.37×18+0.3×5611.37×18 3,13130.61(万m) 2.4 煤层透气性系数及瓦斯抽采难易程度 煤层瓦斯抽采难易程度按百米钻孔瓦斯流量衰减系数(,)和煤层透气性系数(,)指标进行判别，并划分为三类(表2-1)。当判别结果不一致时，以煤层透气性系数指标为准。 表2-1 煤层瓦斯抽采难易程度表 -122类 别 钻孔流量衰减系数(d) 煤层透气性系数(m/Mpa.d) 容易抽采 0.003 ,10 15 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 可以抽采 0.003,0.05 10,0.l 较难抽采 ,0.05 ,0.1 由于矿井在地勘阶段及建设阶段并未做相应的工作，因此建议在今后开采过程中进行这项工作，以对煤层进行抽放提供可靠的基础资料。 16 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 第三章 矿井瓦斯抽采的必要性和可行性 3.1 建立矿井瓦斯抽采系统的必要性 高县蕉村镇永丰煤厂为按煤与瓦斯突出矿井设计的在建调整规模续建矿井，按照《煤矿安全规程》及国务院《关于预防煤矿生产安全事故的特别规定》(国务院令第446号)的要求，煤与瓦斯突出矿井及符合条件的高瓦斯矿井必须建立瓦斯抽采系统，开展瓦斯抽采工作。因此该矿井必须建立矿井瓦斯抽采系统，减少煤层瓦斯含量和涌出量，降低煤层瓦斯压力，从根本上防治瓦斯，真正从源头上起到防治瓦斯灾害的目的。 根据《煤矿瓦斯抽采工程设计规范》(GB50471-2008)规定，凡符合下列条件之一时，应建立地面固定瓦斯抽采系统: 1、开采有煤与瓦斯突出危险煤层的矿井。 32、瓦斯抽采系统设计抽采量大于或等于2m/min的矿井。 高县蕉村镇永丰煤厂为煤与瓦斯突出矿井，因此按规范应当建立地面固定瓦斯抽采系统。 3.2 建立地面固定瓦斯抽采系统的可行性 (1)煤层瓦斯含量 煤层瓦斯含量是指每吨煤或每立方米煤体中含有的瓦斯体积量(换算为标 3准状态)，单位是m/t。 矿井未进行瓦斯含量、透气性系数、百米钻孔瓦斯自然流量及衰减系数的 3测定工作。根据筠连矿区的煤层瓦斯含量9.48,19.44m/t，结合矿井正常生产 3期间的瓦斯涌出情况，预计矿井开采水平的煤层平均瓦斯含量为18.0m/t。 (2)矿井瓦斯储量丰富 3由前面计算的矿井总的瓦斯储量为13130.61万m，可以看出矿井的瓦斯储量是相当丰富的，必须进行煤气共采。 (3)瓦斯抽采设备、机具完善， 目前国内抽采设备能力强大、抽采效率高;施钻机具比较完善先进，可施工任意倾角的钻孔，钻孔深度可达数百米; 17 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 (4)抽采技术成熟 目前国内抽采技术完全能满足矿井建立抽采系统的需要。无论是穿层抽、顺层抽、顶板裂隙抽、采空区埋管抽、邻近层抽等抽采技术均已成熟;封孔技术成熟，能确保钻孔不漏气。 (5)泵站建设条件 根据该矿实际情况，瓦斯抽采泵站设置在矿井风井口外50米的一山坡上，抽采主管道可以从风井进入井下各抽采地点。 综上所述，矿井煤层状况、瓦斯赋存情况、矿井瓦斯抽采条件、抽采技术、抽采设备、抽采场地等建立矿井地面固定瓦斯抽采系统的条件均已具备，建立地面固定瓦斯抽采系统是完全可行的。 18 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 第四章 矿井抽采瓦斯规模 4.1 煤层瓦斯抽采率 矿井扩能后开采,100m水平时，绝对涌出量为错误～未找到引用源。 39.11m/min，根据《煤矿瓦斯抽采基本指标》(AQ1026-2006)第4.4条的规定， 3矿井绝对绝对瓦斯涌出量小于20m/min的矿井，矿井瓦斯抽采率必须大于或等于25,。本设计矿井瓦斯预抽率取30%。 4.2 矿井抽采瓦斯规模 根据矿井瓦斯涌出现状、矿井可抽瓦斯量、矿井服务年限、抽采瓦斯目的及抽采瓦斯不均衡系数等综合因素来确定矿井瓦斯抽采规模。 高县蕉村镇永丰煤厂在划定的矿区范围内，扩大区划并增采2号煤层后保有资 3源储量7714kt。按煤层瓦斯含量为18m/t，计算得矿井总的瓦斯储量为13130.61 3万m。按矿井服务年限29年、瓦斯抽采率30,和瓦斯抽采不均衡系数0.9计算， 3则矿井年可抽瓦斯量为144857.7×0.3/28/0.9=156.32(万m)。则矿井瓦斯抽采 3规模为1563200?330?24?60,3.29m/min。 按照《煤矿瓦斯抽采基本指标》(AQ1026,2006)规定，突出煤层工作面采掘作业前必须将控制范围内煤层的瓦斯含量降到煤层始突深度的瓦斯含量以下或将瓦斯压力降到煤层始突深度的煤层瓦斯压力以下;若没能考察出煤层始突深度的煤层瓦斯 3含量或压力，则必须将煤层瓦斯含量降到8m/t以下，或将煤层瓦斯压力降到0.74MPa(表压)以下。 3高县蕉村镇永丰煤厂的生产能力15万t/年和煤层瓦斯含量18m/t，矿井瓦斯 3抽采应使煤层瓦斯含量达到8m/t以下，则矿井年可抽瓦斯量为15×(18,8)× 331.2=180(万m)。则矿井瓦斯抽采规模为1800000?330?24?60,3.79(m/min)。 根据该矿的煤层地质条件现状和矿井瓦斯涌出现状、瓦斯抽采目的及矿井的生产能力等因素，为确保抽采系统能在矿井服务年限内稳定的发挥作用，并保证抽 3采能力有一定的富余量，确定本矿井瓦斯抽采规模为8m/min。 19 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 第五章 抽采方法与工艺设计 5.1 瓦斯来源分析 高县蕉村镇永丰煤厂矿井为按突出矿井管理的在建调整规模续建的高瓦斯矿井。根据2008年度瓦斯等级鉴定结果，矿井鉴定月无回采区，掘进区平均瓦斯涌出量占14,，已采区平均瓦斯涌出量占86,。瓦斯主要来源于已采区，其次是采掘工作面本身。 5.2 抽采基本参数确定 1、抽采钻孔孔径:参照筠连矿区其它矿井的瓦斯抽采经验，确定该矿瓦斯抽采钻孔孔径为Φ65mm。 2、抽采半径:根据矿井煤层瓦斯赋存的特点及其它矿井瓦斯抽采成功经验，初步确定采掘工作面预抽煤体瓦斯钻孔抽采半径为1.5,3m。在矿井实施抽采过程中，应根据煤层瓦斯地质变化情况、抽采时间等因素，合理调节钻孔抽采半径，达到有效治灾的目的，并总结出适合本矿的瓦斯抽采半径。 3、抽采负压 按其它矿井瓦斯抽采经验，掘进钻孔抽采负压为15,20kPa，采空区抽采管口负压为5,10kPa左右，采面预抽钻孔负压为13,18kPa左右。 4、抽采浓度的确定 根据《煤矿安全规程》的规定和矿井的具体情况以及所选用的抽采瓦斯方法，设计矿井的瓦斯抽采浓度为30%。 5.3 瓦斯抽采方法选择 永丰煤厂为按煤与瓦斯突出矿井设计和管理的高瓦斯矿井,矿井开采2、3、1+238、8煤层，其中8,煤层在筠连矿区为突出煤层。 按照《煤与瓦斯突出规定》，在突出煤层进行采掘前，必须对突出煤层较大范围采取区域防突措施。区域防突措施包括开采保护层和预抽煤层瓦斯两类。 1永丰煤厂2,煤层下距3,煤层3.8m，8,煤层顶与3,煤层底平均间距 20 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 18.75m。在矿井扩建工程初步设计中，先开采2,、3,煤层作为8,煤层的解 3放层，再开采8,煤层，并距在8煤层底板20m,25m的岩层中布置瓦斯抽采巷。 根据永丰煤厂的煤层赋存情况、矿井扩建工程初步设计的开拓布置规划以及生产能力，确定矿井瓦斯抽采方法时，遵循: 1、开采2,、3,煤层时主要采用本煤层预抽煤层瓦斯来降低煤层瓦斯含量和降低回风瓦斯浓度; 32、揭露8,煤层前，在8煤层的底板抽采巷中施工穿层钻孔网格密集预抽8,煤层大面积瓦斯; 3、石门揭煤时采用穿层钻孔网格预抽被揭煤层瓦斯; 4、揭露8,煤层并进入煤层后应首先进行工作面突出危险性预测，经预测后仍为突出危险工作面时还必须辅以本煤层顺层钻孔预抽，严格执行“四位一体”防突措施，对抽采效果进行检验，只有经检验各项防突指标达到要求后才能留足安全屏障进行掘进和回采，否则必须继续实施抽采防突措施; 5、采煤面回采时若存在上隅角瓦斯超限的情况时还必须在回风巷施工顶板裂隙钻孔抽放采空区裂隙瓦斯。 根据矿井扩建工程初步设计的开拓布置，矿井首采工作面布置在一采区3区段(区段标高+400,+441m)，投产时开采2#煤层，工作面编号为1132。2#煤层平均厚度为0.71m，工作面采高为0.9m左右，工作面走向长306m，倾斜宽80m，煤层平均倾角为23?，采用全部垮落法处理采空区。 由于矿井瓦斯抽采系统必须先于矿井揭露8,煤前先期建成运行，因此矿井瓦斯抽采系统建设初期的瓦斯抽采方法确定为:在1132采煤工作面的煤层掘进碛头施工顺煤层走向钻孔预抽碛头瓦斯;在1132采煤工作面煤层运输巷施工顺煤层倾向钻孔预抽采煤工作面煤体瓦斯;回采时若出现上隅角瓦斯超限或回风瓦斯超限，在采煤工作面回风巷中布置顶板裂隙钻孔抽放采空区瓦斯。 矿井应根据采掘布置方式及采掘接替的安排，对采、掘施工的每一个区域和工作面都必须进行专门的抽采设计。本设计中的各种抽采方法可供矿井技术人 21 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 员在日后的抽采工作中参考，具体的钻孔参数为本次抽采工程的施工方案。技术人员可根据矿井的实际生产情况和瓦斯状况，对抽采钻孔布置方式及相应参数进行适当调整和修正。但施工时必须做到一工程一设计，以提高瓦斯抽采效果，确保矿井安全生产。 5.4 底板穿层钻孔抽采方法 为了有效消除采掘工作面生产过程中煤与瓦斯突出及瓦斯超限，必须在揭露突出煤层和进行采掘前，在突出煤层的底板岩石抽采巷道中向采掘煤体区域施工穿层钻孔网格预抽大面积煤体瓦斯。 1、底板岩石巷钻孔布置原则(如图5—1) 1)底板道距离煤层法向距离10,30m，但最小不得小于10m。 2)有充足的时间施工抽采瓦斯的底板岩石抽采巷。 3)工作面底板岩石巷内抽采钻孔的参数应根据各个工作面的范围大小、抽采时间长短、抽采半径、底板瓦斯抽采巷的布置位置等具体情况确定。 4)底板岩石巷内钻场之间的距离在10,15m左右。掘进条带内布置钻孔比非掘进条带要密集些，确保在掘进施工前，能有效的抽采控制掘进条带煤体瓦斯至规范的要求。 5)抽采钻孔终孔点必须达到开采突出煤层顶板岩石内不小于0.5m。 6)合理布置采煤工作面长度，确保底板抽采钻孔能有效、经济、合理地控制采掘区域瓦斯抽采。 7)底板穿层抽采钻孔的抽采半径应根据煤层的透气强弱来确定，根据已抽采矿井的实际经验，可选择抽采半径为3,7.5m。 8)非掘进条带区域的钻孔终孔间距按10,15m布置钻孔，掘进条带内钻孔终孔点间距按5,8m布置钻孔。掘进条带有效控制范围:倾斜、急倾斜煤层巷道上帮轮廓线外至少20m，下帮至少10m;其他为巷道两侧轮廓线外至少各15m。 22 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 工作面回风巷 20m10m 切5,8m 10,15m 眼 15m 工作面运输巷下一个工作面回风巷 图5—1a 底板钻孔布置平面示意图 工作面运输巷 工作面回风巷掘进条带20m 10m 底板岩巷下一工作面回风巷 图5—1b 底板穿层钻孔剖面示意图 23 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 33、8,煤层岩石底板抽采巷穿层抽采钻孔布置 永丰煤厂投产时先开采2,、3,煤层，然后再开采8,煤层。2,煤层下距3 1,煤层3.8m，8,煤层顶与3,煤层底平均间距18.75m。因此开采8,煤层前， 3必须利用8煤层岩石底板抽采巷按照上述原则布置穿层钻孔对采面煤体瓦斯进行预抽，降低至规定要求后才可揭露8,煤层布置采掘工作面进行相应的作业。 5.5 石门揭煤预抽方法 1、钻孔布置原则 石门揭煤前必须预抽被揭煤层瓦斯。预抽煤体瓦斯钻孔按以下原则设计(图5—2)。 1、钻孔的最小控制范围是:石门揭煤处巷道轮廓线外12m以上的煤体(急倾斜煤层底部或下帮6m)及工作面前方15m以上，且必须打穿煤层并进入顶(底)板岩石0.5m以上。同时还应当保证控制范围的外边缘到巷道轮廓线(包括预计前方揭煤段巷道的轮廓线)的最小距离不小于5m 2、钻孔孔径要求Φ65,Φ90mm，钻孔终孔间距以钻孔有效影响半径为依据，一般可为2,3m。 3、施工抽采钻孔时，净岩柱(石门巷道最凸出边缘距最近煤层的法向距离)尺寸必须保证在5m上,遇岩柱岩性破碎或遇断层等构造时其净岩柱尺寸应增大，且当钻孔不能一次穿透煤层全厚时，应当保持煤孔最小超前距15m。 4、施工抽采孔前必须进行针对性的施工设计，设计应包括钻孔布置平面图、剖面图、开孔位置图、钻孔设计参数表、施工要求等。竣工后应验收并认真绘制钻孔竣工图，如果与设计参数有较大误差时，应进行补孔。 24 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 A 12m12m 12m12m A----A A 图5—2a 顶板石门抽采钻孔布置示意图 A 12m12m 12m12m A----A 图5—2b 底板石门抽采钻孔布置示意图 A 矿井今后石门揭露煤层时，必须按以上原则和石门的实际方位及与石门距离 煤层的准确的法向距离等参数，进行针对性的预抽钻孔施工设计，包括钻孔布 置平面图、剖面图、开孔位置图、钻孔设计参数表、施工要求等。 25 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 5.6 掘进工作面顺层钻孔预抽方法 1、钻孔布置原则 本矿井掘进2,、3,煤层时、经过保护层开采和底板穿层钻孔预抽作为区域防突措施后的掘进8,煤层时，均可选择在掘进碛头直接施工顺层钻孔预抽碛头煤体瓦斯时，用以防止采煤工作面煤与瓦斯突出和防止瓦斯超限。钻孔终孔控制范围:煤层巷道上帮轮廓线外至少20m，下帮至少10m，终孔间距3,6米。当煤厚在2m以下时布置单排钻孔、当煤厚在2m以上时布置双排钻孔。在抽采工作开展后可进行实际测量，并计算调整相关参数，以保证瓦斯抽采治灾效果。 2、1132采煤工作面运巷和风巷掘进碛头顺煤层倾向钻孔布置 根据矿井扩建工程初步设计的开拓布置，矿井首采工作面布置在一采区3区段(区段标高+400,+441m)，投产时开采2#煤层，工作面编号为1132。因此矿井在布置1132采煤工作面运输巷和回风巷时，应在掘进碛头布置顺煤层钻孔预抽掘进条带瓦斯。 2#煤层平均厚度为0.71m，煤层平均倾角为23?。因此设计在1132采煤工作面运输巷和回风巷掘进碛头布置顺煤层超前钻孔预抽碛头煤体瓦斯，设计长度为65m，钻孔方位沿巷道掘进方向布置，控制巷道上帮轮廓线以外20m，巷道下帮轮廓线以外10m，终孔间距3米,布置9个单排钻孔，钻孔布置见图5-3，钻孔工程量439米(表5,1)。 钻孔方位(度) 钻孔编号 钻孔倾角(度) 钻孔深度(米) 备注 1, ,28 8 43 2, ,21 6 55 3, ,15 4 63 钻孔方位角度为与掘4, ,10 3 61 进方向轴线的夹角，左5, ,4 2 60 为,，右为，。倾角向6, 0 0.5 60 上为，，向下为,。 7, 5 ,1 60 8, 11 ,2.5 57 9, 23 ,6 27 小计 486 表5,1 1132采煤工作面运巷和风巷掘进碛头顺煤层倾向钻孔参数表 26 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 2#1# 3# 4# 20m10m 5# 6#掘进方向 7# 9#8# 60m 1#2#3#4#5#6#7#8#9# 23? 3m 图5,3 1132采煤工作面运巷和风巷掘进碛头顺煤层倾向钻孔布置图 5.7 回采工作面瓦斯预抽方法 5.7.1钻孔布置原则 开采层回采工作面瓦斯预抽主要为倾向顺层钻孔抽采和走向顺层钻孔抽采两种布置方式。 走向顺层钻孔方位与煤层走向一致，略有向上倾角，主要布置在煤层联络上山或采面中间上山中，一般情况下单翼布孔，若中间巷较小，钻孔控制范围不足时，也可双翼布孔。 27 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 倾向顺层钻孔方位迎向工作面，与工作面呈10?夹角，沿煤层倾斜方向布置，倾角与煤层倾角一致。当布置倾向钻孔抽采采面的煤体瓦斯时，采面的倾斜长度不宜超过100m，以确保抽采钻孔的抽采效果和钻孔覆盖率的要求。钻孔间距应按钻孔抽采半径合理确定，一般为3米，当煤厚在2m以下时可布置单排钻孔、当煤厚在2m以上时应布置双排钻孔;钻孔终孔点与采面周圈巷道间距不得小于15米，钻孔应尽量增大见煤长度。 5.7.2 矿井1132采煤工作面顺煤层走向钻孔布置 根据矿井扩建工程初步设计的开拓布置，矿井首采工作面布置在一采区3区段(区段标高+400,+441m)，投产时开采2#煤层，工作面编号为1132。2#煤层平均厚度为0.71m，工作面采高为0.9m左右，工作面走向长306m，倾斜宽80m，煤层平均倾角为23?，采用DZ10-25/80型单体液压支柱配以DJB-1200型金属绞接顶梁支护顶板，最大控顶距为4.8m，最小控顶距3.6m，采用全部垮落法处理采空区。 根据1132采煤工作面的煤层赋存情况，设计在该采煤工作面运输巷中布置顺煤层倾向钻孔预抽采煤工作面的煤体瓦斯。 钻孔具体布置为在采煤工作面运输巷中沿煤层倾向布置单排钻孔，钻孔方位方位迎向工作面，与工作面呈10?夹角，钻孔倾角同煤层倾角，钻孔间距3米，单个钻孔长度60,80m。设计钻孔个数为100个，实际施工时可根据现场情况对钻孔参数进行适当调整。钻孔参数详见表5,2及高县蕉村镇永丰煤厂地面固定瓦斯抽采钻孔及管道图。 钻孔长度钻孔方位角钻孔倾角 钻孔地点 钻孔编号 备注 (米) (度) (度) 1,,120, 60,80 136 0.5 根据现场进行调整 1132采面运输巷 合计 8000 表5,2 1132采煤工作面顺煤层钻孔参数表 28 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 5.8 采空区高位顶板裂隙钻孔抽采方法 在矿井采煤时，除本煤层有大量瓦斯涌出外，邻近层、围岩、煤柱和工作面的丢煤都会向采空区涌出大量瓦斯。采空区瓦斯不仅在开采过程中向工作面涌出，而且在工作面采完密闭后也仍有瓦斯涌出。与本煤层预抽瓦斯相比，采空区抽采的特点是抽采量较大，但抽采浓度相对较低，其抽采量的大小取决于采空区瓦斯涌出量的大小和煤层自然发火的危险程度。 煤层开采后，煤层顶、底板围岩的变化情况如图5,4所示，在采用全部垮落法管理顶板的情况下，在采空区顶板岩层内将由下至上形成受采动影响的三个地带:冒落带、裂隙带和弯曲下沉带;在其底板则形成卸压带。 1 ,、 卸压层 ,、 冒落层 ,、 开采层 2 3 图5,4 采空区围岩变化情况 当回采工作面回风隅角瓦斯超过2%或回风中出现瓦斯超限时，采用加大风量等其它方法无法解决时，可采用高位顶板裂隙钻孔抽放采空区瓦斯。 由于永丰煤厂采用全部垮落法管理顶板，煤层总厚度0.23,1.56m，煤层平均倾角23?。因此工作面采空区高位顶板裂隙钻孔开孔位置布置在回风巷下帮上部，方位向后指向采空区上隅角，终孔位置经试验并调整后伸入裂隙带瓦斯区。 29 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 实际施工时可在采煤工作面回风巷每退后工作面40m左右处向采煤工作面上隅角施工一组2,3个顶板裂隙钻孔，控制上隅角采空区侧不小于10m的顶板上部裂隙带，其钻孔倾角根据顶板上部裂隙带高度确定。 1，23永丰煤厂8煤层有自燃发火倾向，2、3、8号煤层不易自燃。 开采有自然发火危险煤层时，在采空区瓦斯抽采过程中，应经常检测CO和温度等参数，当发现有自然发火征兆时，应控制抽采或暂停抽采。 根据《矿井瓦斯抽采管理规范》第22条规定:“在有自然发火危险煤层的采空区抽采瓦斯时，必须经常检测CO浓度和气体温度等有关参数的变化。发现有自然发火征兆时，要采取措施”。为此，采空区瓦斯抽采应注意以下方面。 ? 采空区瓦斯抽采管路上必须安设调压阀，以便合理调整抽采负压和抽采流量。 ? 在工作面最小控顶距采空区顶板冒实处到上隅角，砌筑密闭墙或挡风墙，以减少采面向采空区的漏风，墙体可采用砖、料石或用编织袋装煤砌筑的方式，面上抺灰浆增加其密封性。 ? 必须定期对管内气体及回采面上隅角，回风巷的气体取样分析，随时掌握采空区内气体成份、温度的变化，以便合理地调整抽采瓦斯量和抽采负压。 ? 建立必要的防、灭火措施。 ? 矿井可根据自身的实际情况确定采空区瓦斯抽采的采空区温度、一氧化碳浓度临界值以及最大抽采负压值，同时要逐步采用自动监控装置，以保证抽采工作的安全。 3、1132工作面采空区瓦斯抽采 1132工作面煤层平均厚度为0.71m，采高为0.9m左右，工作面走向长306m，倾斜宽80m，煤层平均倾角为23?，采用DZ10-25/80型单体液压支柱配以DJB-1200型金属绞接顶梁支护顶板，最大控顶距为4.8m，最小控顶距3.6m，采用全部垮落法处理采空区。所以设计在开采过程中当采空区的瓦斯较大威胁采煤工作面的安全时，可采用采空区高位顶板裂隙钻孔进行采空区瓦斯抽放:在 30 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 采煤工作面回风巷退后工作面40m左右处向采煤工作面上隅角施工2,3个顶板裂隙钻孔，控制上隅角采空区侧不小于10m的顶板上部裂隙带，其钻孔倾角根据顶板上部裂隙带高度确定。具体实施时可参见下表参数。 表5,3 1132采面采空区高位顶板裂隙钻孔参数表 钻孔编号 钻孔方位角 钻孔倾角(度) 钻孔深度(m) 备 注 1, 回风巷向上隅角偏，2度 18,25 63,66 视现场情况调整 2, 回风巷向上隅角偏，4度 17,24 63,66 视现场情况调整 3, 回风巷向上隅角偏，6度 16,23 63,66 视现场情况调整 小计 180 5.9 施钻设备选择及钻孔施工 5.9.1 施钻设备的选择 本设计提供两种施钻设备供选择，即国产ZK75型钻机和ZY,650型钻机。 ZK75型钻机为采用整体箱式结构，具有体积小、重量轻、移动安装方便、传动效率高等优点。主要用于井下钻探深度为75m的各种角度的瓦斯抽排放孔、煤层放水孔、注浆灭火孔、地质孔等多用途的工程钻孔施工，也可用于地面钻探地质勘探孔及其他用途的各种工程孔。其主要技术参数如表5—4。 表5—4 ZK75型钻机主要技术参数表 型号 ZK75型 钻进深度(m) 75 开孔 φ90 钻孔直径(mm) 终孔 φ65 钻杆直径(mm) φ42 适应煤岩硬度系数: 钻孔倾角 0,360? f<8 输出转速(r/min) 110、182、327 卡盘形式: 输出扭矩(N?m) 360、220、110 常闭式液压卡盘 六方轴行程(mm) 400 六方轴通径(mm) φ45 液压卡盘最大工作压力(Mpa) 8 外形尺寸(mm) 1100×650×1150 整机质量(kg) 500 31 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 表5—5 ZY,150型钻机性能参数表 型号 ZY,650型 最大钻进深度(m) 150 开孔 φ87,φ115 钻孔直径(mm) 终孔 φ65,φ75 钻杆直径(mm) φ42,φ50 适应煤岩硬度系数: 钻孔倾角(?) -90,+90 f<8 额定输出转速(r/min) ?95 卡盘形式: 额定输出扭矩(N.m) ?620 常闭式液压卡盘 推进力(kN) 50 起拔力(kN) 30 推进速度(m/min) 0,1.5 推进行程(mm) 850 锚固力(kN) 2×80 ZY,650型钻机，其最长钻孔深度可达150m。该型号钻机目前在西南地区各煤矿使用比较普遍，主要用于煤矿井下施工瓦斯抽采孔、煤层注水孔、地质勘探孔及各种工程钻孔，能满足任何方位和任何倾角位置钻孔。具有操作简单、工作稳定可靠、体积小、适应性好、寿命长、移动方便、钻杆刚度大、强度高等特点。其主要技术参数如表5—5。 考虑到该矿井采煤工作面倾向钻孔深度以及今后施工地质钻孔等其它方面的需要，确定该矿选用ZY,650型钻机。 5.9.2钻机台数 根据该矿的生产能力以及工作面的几何参数，每年需开采采煤工作面2,3个，考虑配备2台ZY,650型钻机，1台施工，1台备用。 5.9.3 钻孔施工技术安全措施 为确保施钻工作安全顺利进行，制定如下技术安全措施: 1、一般要求: (1)认真组织贯切学习《煤矿安全规程》相关内容、安全技术措施、施钻 32 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 工操作规程以及《钻机使用说明书》，人人都必须考试合格后，方可上岗。 (2)提高班前会质量，班班要执行手上交接，上不清、下不接，当班隐患当班必须处理，遗留问题必须向下一班交待清楚，跟班人员把好三大关:生产、安全、质量三方面。 ? 施工队注意掌握煤层及顶底板岩性的变化情况，及时反馈信息，地质部门收集各种地质资料，为施工服务。 ? 在巷道的下帮掏水沟，水沟流水要畅通，确保巷道无积水。 ? 施工队必须严格按设计要求的钻孔方位、倾角、开孔位置、孔径施工钻孔，技术部门负责钻孔施工质量验收，每孔必检，对钻孔方位、倾角、长度及见煤、喷孔等参数必须准确收集并作好记录。 ? 在邻近区域放炮需撤人时，施钻人员必须按要求撤离现场，并将钻机电源停掉。 2、施钻的管理和规定: ? 钻孔施工前，必须做好施工前的一切准备工作。钻机运输必须严格按运输的有关规定执行。钻机移设工作中须注意如下安全: a、钻机移设前必须切断电源，严禁钻机带电搬运。 b、拆、卸、安装钻机大型部件时，身体站立的位置必须能避免失手的伤害。 ? 进入现场施工前，必须严格检查现场巷道内的瓦斯情况，只有在瓦斯浓度小于,,以下，方可进行作业，严禁瓦斯超限作业。 ? 进入现场施工前，班组长必须对工作地点的安全情况进行一次全面检查，确认无危险后，方准其余人员进入作业地点，每个作业人员必须经常认真检查作业地点的顶板、帮壁、支架等情况.当发现危险时，必须立即采取措施，进行处理，严格敲帮问顶制度。 ? 施工前，必须将钻机固定牢固，严禁用钻杆抵钻机，严格按设计参数放线布孔。 ? 作业人员必须携带便携式瓦斯检测报警仪(2台)和自救器。施工作业过程 33 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 中，将(2台) 便携式瓦斯检查仪分别悬挂在作业地点的进风侧和回风侧， 瓦斯浓度达到,,，必须立即停止作业，当瓦斯浓度达到1.5,时，必须撤出人员，切断电源，向调度室汇报。待查明超限原因进行处理，且施钻地点瓦斯浓度降到,,以下时，才准送电开钻。 ? 开钻前，首先检查钻机固定情况，然后开闸门供水，当水从钻孔外返出了后方准开钻，进钻前开空车试车5分钟，严禁不试车就强行钻进。 ? 操作人员衣帽、毛巾、灯线必须拴绑好，站立在电机另一侧，不能和给进手把呈一直线，钻进过程中不得翻越钻机，如需翻越则必须停止钻机运转，且与操作台人员联系好后方能翻越。 ? 钻进时要掌握压力，均匀给进，根据钻孔内煤岩软硬程度加压，不能随意加长压力把。 ? 上下钻具必须用管钳卡紧背牢方能进行工作，操作人员不得与孔口呈直线，也不得挡住操作台人员视线，操作人员精力要集中，行动一致，预防钻具冲出伤人。 ? 钻孔内排出的钻屑，当班必须采取有效办法处理，以防止堵塞水沟、轨道。 ? 钻进中出现顶钻、喷孔现象时， 必须立即停止钻进，关闭供水，让其孔内瓦斯卸压自排，此时观察瓦斯便携仪，当排出的瓦斯使工作地点附近巷道内瓦斯浓度超过1%时，必须立即停止作业，当瓦斯浓度超过1.5%时，必须切断电源，人员撤离现场。当工作地点附近巷道内瓦斯浓度降到1%以下，方可恢复钻进，并要掌握速度慢进。若再次出现顶钻、喷孔，则再次按上述措施执行。 钻进中出现卡钻现象，且在卡钻初期没有喷孔现象时，钻杆要旋转起往外退，让出水将钻屑排完后再进，如果卡钻伴随顶钻、喷孔，则首先采取上面的措施后再按卡钻处理方法处理(一般都不得拨出钻杆)，并立即向调度室汇报。 ? 一个班工作完毕后应关闭电机、并把起动器手把打到零位。 ? 钻孔施工完毕后，先用黄泥堵孔，防止瓦斯压出。并且在24小时内必须 34 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 完成封孔作业。 3、特殊措施: ?在施钻地点安设一台直通矿调度室的电话。 ?调整通风系统，使采面回风不直接流经打钻地点。开钻以前完成该区域通风系统调整。 ?采面放炮时，撤出施钻人员至安全地点，放炮期间，所有人员均不得进入回风系统。 ?放炮后，待施钻现场瓦斯不超限，整个区域无安全异常，则可保持正常施钻。 ?若施钻现场发生安全异常，则必须立即按安全路线撤离现场。 5.10 封孔工艺及设备选择 抽采钻孔封孔方式主要有水泥注浆泵封孔、聚胺脂封孔等。当封孔段在煤层中时，封孔长度应大于8m;当封孔段在岩层中时，封孔长度应大于5m。 5.10.1水泥注浆泵封孔 采用水泥注浆泵封孔，封孔长度容易达到设计要求，封孔效率高，钻孔封孔效果好，但操作较为复杂。 一般选用BFZ型矿用注浆封孔泵，其主要应用于煤矿瓦斯抽采封孔、煤层注水封孔、注浆封孔及其它各种类型钻孔的封孔。该泵自身具有搅拌功能，封孔质量可靠，封孔工艺简单，使用方便，易于维护。其额定压力1.2(2.4)MPa， 3流量为0.008,0.01m/min。 BFZ型矿用注浆封孔泵主要由矿用隔爆型电磁起动器(1)、防爆电动机(2)、联轴器(3)、变速系统(4)、搅拌器(5)、操作离合器(6)、离合器操作手柄(7)、清洗螺堵(8)机座(9)及送浆泵(10)组成(图5—5所示)。 (1)封孔材料及配比 封孔材料选用425,硅酸盐水泥作为主要原材料，石膏为膨胀剂，其作用是避免凝固后收缩钻孔出现裂缝。其配合重量比一般为:水:水泥:石膏 35 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 =100:60:12。 (2)封孔管及连接 图5—5 BFZ型封孔泵结构图 封孔管采用抗静电的瓦斯抽采管。 煤层钻孔孔内抽采管长度一般9m，封孔长度为8m，抽采导管及封孔管选用DN25mm的具有煤安标志的“双抗”矿用瓦斯抽采铁管，抽采管在孔内端钻10,20个直径10mm的小孔，并将孔内终端侧封闭。 封孔前先将抽采管和封孔注浆管固定在钻孔内，固定方法采用木塞，套管露出孔口100,150mm。套管固定方法详见图5-6。 挡板软木塞 注浆管 65mm115mm 1.5′双抗塑料管2.0′双抗塑料管水泥砂浆5-8m 图5-6 钻孔封孔剖面示意图 (3)工艺过程 一般在打钻将要结束时就可开始准备水泥砂浆。水泥砂浆一般应加入适量的膨胀剂，以避免凝固后收缩出现裂缝。当钻孔倾角较小时可适当增大浆液的浓度。封孔泵与所封钻孔的连接如图5—7所示。 36 四川省安全科学技术研究院 抽采管钻孔 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 注浆管水泥浆封孔泵 图5—7 封孔泵与钻孔的连接图 井下封孔操作方法为: a) 检查封孔泵是否完好，封孔所需用的工具，配件等是否带全; b) 检查抽采钻孔所需的抽采管是否齐全，长度是否达到要求(DN25mm，每根长度9m); c) 根据井下顺层抽采钻孔的封孔深度，计算所需要的水泥量，封5m的孔一般是用一包水泥; d) 如图5—8所示，直接将井下装水泥的袋子缠绕在抽采管上，送入钻孔内封住孔口，其做法如下: ——将抽采管的一端与注浆管摆放在一起，其重叠处约30cm左右; ——准备编织袋(将水泥倒入封孔泵的搅拌器内后，就可空出); ——将袋子开口端向孔口处，如(4)所示将抽采管与注浆管缠绕; ——用麻绳或麻线等，将抽采管、注浆管及编织袋捆紧; ——如(6)所示送入孔内; 37 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 30cm (1)抽放管与注浆管的摆放 抽放管 接注浆管 (2)水泥纺织袋的准备水泥纺织袋 麻线纺织袋的缠绕方式(3) 麻线捆紧(4) (5)送入孔内 图5—8 井下注浆封孔方法示意图 (6)5.10.2聚氨脂封孔 进行注浆 聚氨脂封孔就是由异氰酸酯和聚醚并添加几种助剂反应。 聚氨脂封孔采用卷缠药液与压注药液2种工艺方法。现主要应用的是卷缠药 液法，封孔深度一般为5,8m(见图5-9)。 聚氨脂封孔操作简单，省时省力，气密性好，抽采效果好，但封孔长度有限， 成本略高于水泥浆封孔。 钻孔麻布抽放管前挡板聚氨酯后挡板 图5—9 聚氨脂封孔示意图 5.10.3封孔工艺及设备的确定 综合以上两种封孔方法的特点，由于该矿井钻孔以顺煤层钻孔为主，根据钻 38 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 孔孔口段煤(岩)性质、裂隙发育程度及孔口负压等情况，结合其它矿井(芙蓉矿区)的封孔经验，钻孔封孔方法确定采用水泥注浆泵封孔，封孔设备为矿用注浆封孔泵，考虑1台使用，1台备用，则该矿应配备2台矿用注浆封孔泵。 39 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 第六章 瓦斯抽采系统确定及设备选择 6.1 瓦斯抽采设计参数 根据矿井可能瓦斯涌出量、矿井可抽瓦斯量、矿井服务年限、抽采瓦斯目的 3及抽采瓦斯不均衡系数等综合因素确定的矿井瓦斯抽采规模为8m/min。 为了确保矿井技改工程安全顺利地进行，必须及时建立矿井瓦斯抽采系统先抽后掘和先抽后采，防止煤与瓦斯突出事故和瓦斯超限。 矿井瓦斯抽采系统建设初期的瓦斯抽采方法:在1132采煤工作面的煤层掘进碛头施工顺煤层走向钻孔预抽碛头瓦斯;在1132采煤工作面煤层运输巷施工顺煤层倾向钻孔预抽采煤工作面煤体瓦斯;回采时若出现上隅角瓦斯超限或回风瓦斯超限，在采煤工作面回风巷中布置顶板裂隙钻孔抽放采空区瓦斯。估计 3瓦斯抽采系统建设初期可抽采纯瓦斯量之和为4m/min左右。 6.2 瓦斯抽采系统的确定 矿井瓦斯抽采方式分井下移动瓦斯抽采系统和地面固定集中瓦斯抽采系统两种。 井下移动瓦斯抽采系统是将抽采泵布置在井下靠近抽采地点的进风流中，这样可以减少抽采管路的长度，节省管路投资，并随时根据抽采地点的需要改变抽采泵的位置，其前提条件是抽排瓦斯释放到采区回风巷或总回风巷后，在较小范围内经稀释后风流瓦斯浓度不超限。当矿井瓦斯涌出量大，井下移动抽采方式不能有效解决瓦斯超限等问题时，则应建立矿井地面集中抽采系统。 地面固定集中瓦斯抽采系统是在地面设置瓦斯抽采泵房，由抽采泵房到井下，敷设主管、分管(或支管)至抽采钻孔，并设置相应安全防护设施，将采、掘工作面、采空区等地的瓦斯抽排至地面。其特点是能较有效地抽出部分或大部分煤层解吸瓦斯，从而减轻矿井通风负担，是解决井下风流中瓦斯浓度超限的有效措施。 40 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 根据《煤矿瓦斯抽采工程设计规范》(GB50471-2008)规定，凡符合下列条件之一时，应建立地面固定集中瓦斯抽采系统: 1、开采有煤与瓦斯突出危险煤层的矿井。 32、瓦斯抽采系统设计抽采量大于或等于2m/min的矿井。 高县蕉村镇永丰煤厂为煤与瓦斯突出矿井，因此必须建立地面固定瓦斯抽采系统。经现场勘察，该矿井地面固定集中瓦斯抽采泵站可设在距矿井回风井约200m的山坡上。 6.3 瓦斯抽采管路系统的确定 瓦斯抽采管路系统设计原则: 1、抽采管路通过的巷道曲线段少、距离短。 2、抽采管路设于主要运输巷内时，在人行道侧其架设高度不应小于1.8m，并固定在巷道壁上，与巷道壁的距离应满足检修要求;抽采瓦斯管件的外缘距巷道壁不宜小于0.1m。 3、主管、干管及其与钻场连接处应装设瓦斯计量装置。 4、抽采钻场、门框架、低洼、温度突变处及沿管路适当距离(间距一般为200m,300m，最大不超过500m)，应设置放水器。 6、在抽采管路的适当部位应设置除渣装置和测压装置。 7、抽采管路分岔处应设置控制阀门，阀门规格应与安装地点的管径相匹配。 8、地面主管上的阀门应设置在地表下用不燃性材料砌成，不透水的观察井内，其间距为500m,1000m。 9、抽采管路应根据巷道保持一定的坡度，一般不小于3‰的流水坡度。 10、凡遇跨越巷道时，抽采管路安装设置门框架;门框架设置要求以不影响行车，行人为准。 l1、管路要托挂或垫起，吊挂要平直，拐弯处设弯头，不拐急弯。管子的接头接口要拧紧，用法兰盘连接的管子必须加垫圈，做到不漏气、不漏水。 12、在倾斜和水平巷道中安设管路时，必须先安管子托，管托间距不大于 10 41 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 m，要接好一节运一节，并把接好的管子用卡子或8,10号铁丝卡在或绑在预先打好的管子托架上。 13、在有电缆的巷道内铺设管路时，应铺设在电缆的另一侧，严禁瓦斯管路与电缆同侧吊挂。 14、新安装或更换的管路要进行漏气和漏水实验，凡漏气和漏水的不能使用。拆除或更换瓦斯管路时;必须把 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 拆除的管路与在使用的管路用闸阀或闸门隔开，瓦斯管路内的瓦斯排除后方可动工拆除。 根据该矿井的开拓布置情况，矿井抽采管路系统初期管路如下: 地面瓦斯抽采站(无缝钢管200m)?矿井回风井口(主管100m)?总回风斜巷、一级回风暗斜井(主管800m)?1132采面运输巷(支管400m)。 初期抽采管道合计1500m:其中瓦斯抽采主管1100m、瓦斯抽采分管0m、瓦斯抽采支管400m。 6.4 瓦斯抽采管材的确定 6.4.1管径计算及选择 瓦斯抽采管路是决定抽采投资和抽采效果的重要因素。瓦斯抽采管路直径的选择根据抽采管路服务的范围和所担负抽采量的大小，以管路中的最大混合瓦斯流量为依据，并且流速控制在10,15m/s之间，其管径按下式计算: 1/2D=0.1457×(Q?V) 式中:D——瓦斯管内径，m; 3Q——瓦斯管内最大混合瓦斯流量，m/min; V——管内气体合理平均流动速度，取5m/s,15m/s; 按照大管径流速取大值、小管径取小值，管路系统较长者流速取小值、管路系统较短者流速取大值的原则选取经济流速，抽采瓦斯管径计算结果见表6-1。 表6—1 抽采瓦斯管径计算结果表 42 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 管内纯瓦管内混合管内混合 管路内瓦管路 管路名称 斯流量瓦斯浓度瓦斯流量斯流动速内径备注 33/min) (%) (m/min) 度(m/s) (m) (m 主管 8 30% 26.67 14 0.201 井下及地面主管 分管 5 30% 16.67 13 0.165 井下分管 支管 3 30% 10.00 12 0.133 井下支管 6.4.2管材选择 经计算得主管D=0.201m，分管D=1165m，支管D=0.133m。 为确保瓦斯抽采系统的长久有效服务，地面抽采主管道及泵房连接管选用规格为DN250mm的符合抽采要求的钢管。 井下抽采主管选用规格为DN250mm的、具有煤安标志的矿用“双抗”(抗静电、阻燃)瓦斯抽采管。 井下抽采分管、采面预抽支管、采空区抽采支管和掘进抽采支管选用规格为DN200mm及以下的、具有煤安标志的矿用“双抗”(抗静电、阻燃)瓦斯抽采管。 6.4.3管路阻力计算 抽采管路阻力计算应选择抽采系统服务年限内一条阻力最大的抽采管路进行计算。 根据高县蕉村镇永丰煤厂的矿井开拓布置，预计矿井进行资源整合并技改后，抽采泵房到矿区边界的采面瓦斯管路阻力最大，预计抽采泵最长抽采路线负压端管路长4500m,正压端管路长100m来计算阻力。局部阻力以管道总摩擦阻力的15%计，抽采负压平均取13500Pa，则管道的总阻力计算结果见表6-2。 实践证明，对于抽采矿井瓦斯采用低管路阻力方程计算式比较简单和接近实际，其公式如下: 25H=9.81QΔL/KD 式中:H-------瓦斯管沿程阻力，Pa; 43 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 3Q--------瓦斯管内气体流量，m/h; L--------瓦斯管长度，m; Δ-------混合瓦斯浓度对空气的密度比，取0.866; D-------瓦斯管内径，cm; K------管路系数，可查表6,3。 根据公式可以算各段抽采管路的阻力，详见表6,2。在计算阻力时取预计瓦斯流量最大时计算瓦斯抽采管路的阻力。 由表6,2可以得知该矿井抽采管道总阻力为19128Pa。 表6,2抽采管路阻力计算结果表 管路管径长度QQH纯混管总(pa) H(pa) C Δ K H摩局33名称 D(cm) L(m) (m/min) (m/h) (pa) 主管 25 3000 8 30% 1600 0.866 0.72 9279 1392 10671 分管 20 1000 5 30% 1000 0.866 0.72 3687 553 4240 支管 15 500 3 30% 600 0.866 0.72 2797 420 3216 总计 15763 2365 18128 最大 表6,3管路系数K值表 管径(mm) 32 40 50 70 80 100 125 150 ,150 K 0.5 0.51 0.53 0.56 0.58 0.63 0.68 0.71 0.72 6.5 瓦斯抽采泵的选择 6.5.1抽采系统压力计算 1、标准状态下抽采系统压力可按下式计算: H=(H，H)?K=(H，H，H)?K 系统入出管总孔口正 式中 H—抽采系统压力(Pa); 系统 H—抽采设备入口侧(负压段)10,15年内管路最大阻力损失(Pa); 入 H—抽采设备出口侧(正压段)管路阻力损失(Pa)，取H,4000Pa; 出c 44 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 H--抽采管路总阻力损失，Pa; 管总 H--抽采钻孔所需负压，取H=13500Pa; 孔口孔口 K--抽采系统压力富余系数，取K,1.2。 根据前面的管路阻力损失计算得知，矿井抽采管路系统的最大阻力损失H管总 为18128Pa，则标准状态下抽采系统压力: H,(18128，13500，4000)×1.2,42754(Pa) 2、抽采泵的工况压力按下式计算: P=P-H 泵工况大气压系统 式中 P—抽采泵工况压力(Pa); 泵工况 P—抽采泵站的大气压力(Pa); 大气压 H—抽采系统压力(Pa); 系统 根据当地气象资料，地面抽采站的大气压力为95825Pa，则抽采泵的工况压 力为95825-42754,53071(Pa)。 3、抽采泵入口绝压按下式计算: P=P-H 泵绝压大气压入 H=H+H 入管总孔口 式中 P—抽采泵入口绝对压力(Pa); 泵绝压 H—抽采设备入口侧(负压段)10,15年内管路最大阻力损失(Pa); 管总 H--抽采钻孔所需负压，取H=13500Pa; 孔口孔口 因此，抽采泵入口绝压为95825-18128-13500=64197(Pa) 6.5.1瓦斯抽采泵流量计算 瓦斯抽采泵流量应能满足抽采瓦斯系统服务年限内最大抽采量的需要。 1、标准状态下瓦斯抽采泵流量按下式计算: Q Q,?K bC,η 3式中 Q—标准状态下瓦斯抽采泵的计算流量，m/min; b 45 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 3 Q—10,15年内最大的设计瓦斯抽采纯量，m/min; C--瓦斯泵入口处的瓦斯浓度，取30%; η--瓦斯抽采泵的机械效率，取80%; K—抽采能力富余系数，可取K,1.2,1.8。 3设计本矿井最大抽采瓦斯纯量为8m/min，则在标准状态下抽采泵的计算流量为: 3Q=8×1.2?0.30?0.8=40m/min b 2、瓦斯抽采泵的工况流量按下式计算: P 0QQ, gbP 3式中:Q——工况状态下的瓦斯泵流量(m/min); g 3 Q——标准状态下的瓦斯流量(m/min); b P——标准大气压力(P=101325)，Pa; 00 P——瓦斯泵入口绝对压力，Pa; 则在瓦斯抽采泵入口绝对压力为64197Pa时，其入口处的瓦斯流量为: P10132530Q,Q,100，,　63.1(m/min) gbP64197 3亦即3788m/h。 6.5.3瓦斯抽采泵的选型 根据上述瓦斯抽采泵所需的工作压力和流量的计算结果，查有关厂家的水环真空泵性能曲线图(图6—1)，确定抽采泵的型号。 3根据瓦斯抽采泵工作时其入口绝压64197Pa，入口最大流量3788m/h的要求，因此选用二台2BEA-353型系列水环式真空泵。前期由于抽采量较小，可配用两台转速为372r/min、电机功率为的75KW电机，一台工作，一台备用,较为经济合理。后期配用两台转速为530r/min、电机功率为的132KW电机。该系列泵为单级单作用结构形式，具有结构简单，维修方便，运行可靠，高效节能的优点。2BEA-353型水环式真空泵主要技术参数见表6,4。 46 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 从气量曲线可以看出，配用转速为372r/min的75KW电机的真空泵工作在 3入口处绝对压力为64KPa的工况点时，抽气量可达3200m/h左右，完全能满 3足矿井前期抽采5.0m/min瓦斯纯量的要求。 表6--4 水环式真空泵主要技术参数 抽气速率(m?) 最大电机泵自转速 最低吸 轴功功率 重 r/min 吸入 吸入 吸入 吸入 产品型号 入绝压 率 (kw) kg 绝压 绝压 绝压 绝压 min-hPa 干空饱和干空饱和干空饱和干空饱和 (kw) 60hPa 100hPa 200hPa 400hPa 气 空气 气 空气 气 空气 气 空气 26.5 37.4 39.3 46.4 49 53.5 58.8 54.9 64.5 75 372 35.8 50.6 45.3 54.9 53.8 58.6 57.2 58.4 77 90 420 43.6 61.5 52.8 63.9 61 66.5 63.7 65 86 110 464 2BEA-353 33 46.5 65.6 55.7 67.6 63 68.7 66.4 67.7 92.5 110 490 2000 46.6 65.8 56.3 68.2 65 70.9 67.6 69 94.5 132 500 49.5 69.9 60.1 72.8 68.5 74.7 71.5 73 105 132 530 56.7 80 68.4 82.8 77 84 80.2 81 128 160 590 47 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 图6--1 2BEA-353型水环式真空泵性能曲线 48 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 第七章 地面固定瓦斯抽采泵站 7.1 瓦斯抽采泵站位置选择 瓦斯抽采泵站位置应符合下列要求: a)设在不受洪涝威胁且工程地质条件可靠地带，应避开滑坡、溶洞、断层破碎带及塌陷区等。 b)宜设在回风井口附近，站房距井口和主要建筑物及居住区不得小于50m。 c)站房及站房周围20m范围内禁止有明火。 d)站房应建在靠近公路有水源的地方。 e)站房应考虑进出管敷设方便;有利瓦斯输送，并尽可能留有扩能的余地。 根据上述原则及矿井开拓布署、采掘接替、以及地面场地布局等情况，瓦斯抽采泵站设置在矿井风井口外50米的一山坡上，其50m范围内无其它任何建筑物，并根据瓦斯抽采站的相关要求进行规范建设。 7.2 瓦斯抽采泵站建设的原则 地面固定式瓦斯抽采泵房建设应符合下列要求: (l)地面瓦斯抽采泵房必须用不燃性材料建筑，并必须有防雷电装置。其距井口和主要建筑物居住区不得小于50m。 (2)在泵房周围20m设立围墙或栅栏，严禁明火，不得有易燃、易爆物品， 3并安装四只干粉灭火器和不少于0.5m的黄砂。泵站周围设置消火栓。 (3)抽采瓦斯泵及其附属设备，至少应有1套备用。 (4)地面瓦斯抽采泵房内电气设备、照明和其他电气仪表都应采用矿用防爆型，否则必须采取安全措施。 (5)抽采泵房必须装有直通矿井调度室的电话和检测管道瓦斯浓度、流量、压力等参数的仪表或自动监测系统。 (6)抽采瓦斯泵吸气侧、排气侧管路系统中，均必须装设有防爆炸、防回火作用的安全装置,且吸气侧管路中必须安设干式的防爆防回火器。 49 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 7.3 地面固定瓦斯抽采泵站建筑建设 地面固定瓦斯抽采泵站建筑由瓦斯泵房、配电室、值班室、卫生间、循环水池、围墙和站房绿化等组成。 地面固定瓦斯抽采泵站建筑由瓦斯泵房、配电室、值班室、卫生间、循环水池、围墙和站房绿化等组成。 该矿井地面瓦斯抽采泵房总长13.3m，宽7.0m，高4.5m，其中值班室3.3×3.5×3.0m，配电室3.3×3.5×3.0m(图7,1)。瓦斯泵机房是具有爆炸危险的甲类厂房，泵房顶部设置透气窗，设计门窗作为泄压面积，泄压与厂房体积比应在0.05,0.22之间，所有门窗按向外开启方式安装。放置配电和控制开关的配电室的窗户应开至墙立面顶部，以防止环境瓦斯在室内的积聚。 3在地面固定瓦斯抽采泵站内，设30m半地下式钢筋混凝土低位水池一座， 3并在站外山坡上设35,40m半地下式钢筋混凝土高位水池一座。 地面固定瓦斯抽采泵站应设置半开放式围墙。在抽采泵站周围种植速生、高大、树冠丰满的树种，设置绿化带，降低噪音和净化空气。 7.4 瓦斯抽采泵的安装 瓦斯抽采站主要设备有进气管道、水环式真空泵(包括电机、减速装置)、气水分离器、排气管道、阀门、防爆防回火装置、排空管、真空泵进水管道、真空泵出水管道、高、低位水池、循环水泵等(图7,1)。 瓦斯抽采泵安装在瓦斯抽采泵房中心位置，安装程序为:1、确定泵体安装位置相关尺寸;2、浇灌混凝土基座;3、预埋真空泵固定螺杆;4、吊装和固定真空泵;5、安装汽水分离器;6、安装抽采管道、循环水管和各种闸门;7、修筑循环水沟，8、安装抽采泵供电电缆和开关。 7.5 附属安全装置 地面固定瓦斯抽采泵站的进出气管道上必须设置防爆防回火装置、瓦斯放空管和防雷接地装置等安全设施。 50 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 共 页重 量比 例图　　号第 页 2012年2月制图日期四川省安全科学技术研究院 煤矿固定瓦斯抽采系统 抽采泵房 平、立面图 项目负责所　长总工程师院 长 说明:1 本瓦斯抽采站通风窗共计11个, 其中正立面与背立面下端百页通风窗共4个 , 天窗位置百页通风窗共6个，配电室上部百页通风窗1个。制　图2 通风窗与其它门窗详细尺寸布置位置见图示.设　计审　核批　准图7-1 瓦斯抽采泵房平、立面图 51 四川省安全科学技术研究院 截止阀 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 四川省安全科学技术研究院6高位水池 高县蕉村镇永丰煤厂放空管88 5名 称图 号 避雷针制 图配电室签 字 栏审 核技术负责人比 例共 页设　计 单 位建 设 单 位避雷针第 页签 字名 称签 字业 主现场负责人院 长2010年5月2 干式防回火器1批　　准矿 长总工程师 监测室 低位水池监控探头10 进空气阀调压力阀泵房进气阀进气侧放空阀泵站总进气阀 1111112211出气阀利用阀井下井下切断阀泵进气阀正压侧放空阀92108 气水分离器 设备材料表4型号规格单位数量序号设备名称备注 DN200DN200DN200DN200DN200DN200DN200DN200DN200DN200只只只只只只只只只只闸阀闸阀闸阀闸阀闸阀闸阀闸阀闸阀闸阀闸阀1#真空泵2#真空泵77145673 去井下 3 水封式防爆器 放空管 9 图7-2 瓦斯抽采泵房设备布置图 52 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 7.5.1防爆炸、防回火装置和放空管安装 在泵房外适当位置抽采泵的进气侧管路上设置FBQ系列干式防回火防爆器(图7—3)，在泵房外适当位置抽采泵的出气侧管路上设置FBQ系列水封式防爆器(图7—4)和放空管(图7-5)。放空管的管径必须不小于抽采泵的出口管径，放空管的高度应高于泵房房顶3m。 FBQ系列防回火防爆器主要用于瓦斯抽采管道发生意外爆炸事故时，防止爆炸产生的冲出波破坏抽采系统，并阻断爆炸产生的火焰沿抽采管路传导，防止事故扩大的专用设备。主要由进气管、水位计、注水管、放水管、水封桶、出气管、爆破膜组成。 1 2 3 4 5 6 79 8 1-防爆胶板2-防爆筒3-铜丝网管4-铜网变径5-进气管6-排渣口7-排渣阀门8-地脚9-出气管 图7—3 FBQ系列干式防回火防爆器原理结构图 53 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 图7—4 FBQ系列水封式防爆器 为防止井下瓦斯抽采管路带电，瓦斯抽采管路在井口处设置不少于2处的良好的集中接地装置。 瓦斯抽采泵站的防雷设施必须由具有专业资质的设计部门或单位进行设计、施工及安装，并委托当地防雷检测中心进行测试合格。 54 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 12配套螺母8个116.圆环的安装位置～应视现场实际地形而定,137.拉线装置中,序号12至18,均选用输电线路架14 设中的标准金具～安装顺序从上到下1015 16 17 1811 放空管Φ219×4×100001Q235 1连接管及法兰U1-16型U型环 说明:放空管放水管LB16-25型拉线棒1 地角法兰筋板1.放空管安装为软安装～焊接处理焊实～无砂眼,6UT-1型UT型线夹2.放空管基础为C20 浇注～外表用C10素 抹20mm厚,地角法兰Φ295×241GJ-25型钢绞线3.放空管拉线为3根～采用图中的配置～拉线间水平夹角基础预埋钢板Φ400×15LX-1型挈型线夹18120度～与地面成60度夹角,基础预埋钢筋Φ12LU1-6型U型挂环4本图4.放空管底坐法兰焊接时～应与放空管保持垂直,375.基础预埋钢板与预埋钢筋先焊接好～预埋钢板应放置8地角螺栓M20×400本图筋板圆环Φ500×Φ160×12放空管遮雨帽Q235LP6型拉线盘1Q23516水平后～再进行基础的浇注。3Q2355 317Q235431693Q23531510AA2Q23531419Q235数101813序总计单件材 料名 称附 注型 号量重 量3号4512 Q235118 BB 3 BB 7A A68-Φ22 5Φ240Φ295Φ400至抽采泵出口43500 2 1500 图7-5 瓦斯抽采泵站放空管装配图 55 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 7.5.2地面抽采泵站防雷接地 按照《建筑物防雷设计规范》(GB50057-94,2000年版)第2.0.2条的规定，地面固定瓦斯抽采房站属第一类防雷建筑物，因此应设计防直接雷和防雷电感应的措施。 在瓦斯抽采站房顶或附近设置两支避雷针，用以防止直接雷雷击瓦斯放空管及瓦斯抽采泵站设施。 1、放空管的管口至少应高出地面10m以上，而且至少高出20m范围内建筑物3m以上。 2、放空管设置在抽采泵房附近，距瓦斯抽采泵房侧面的垂直距离为2米，放空管及泵房须处在避雷针的保护范围内。 在瓦斯抽采泵房房顶四周设置避雷带用以防感应雷损坏抽采设施仪器等。 在瓦斯抽采站分别设防雷接地和防感应雷接地，接地电阻均,10Ω。 在瓦斯抽采泵房内设置工作接地，接地电阻,4Ω，所有设备的金属外壳都应接地，金属构架、水管等金属物均必须接地。 瓦斯抽采泵供电必须采用四芯电缆，其中一芯接地。 7.6 瓦斯抽采泵站给排水 ? 给水 瓦斯抽采泵的供水采用地面清洁水(PH值6—8)，供水压力80,147kPa，供水量大于80L/min。 在两台抽采泵间设置一排水沟，排水沟按宽0.4m，深0.3m进行修建，与低位水池相通。低位水池附近安装循环水泵2台(1用1备)，水泵型号为 3IS50-32-200，H=12.5m，Q=96.3m/h，N=7.5KW，r,1450r/min，必须配用矿用防爆型电机。 瓦斯抽采泵排出的循环热水进入低位水池后，由循环水泵提升至高位水池 3(高位水池应至少高于抽采泵安装水平8米以上，体积45,50m)，冷却后的水静压供给瓦斯抽采泵的冷却用水。补充水由井口生活用水管道引入高、低位 56 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 水池中，以补充冷却循环水。水池中的水量不足6小时使用量时必须及时补充水源。 ? 排水 水环式真空泵排出的水可作为循环用水，不向外排放。 7.7 瓦斯抽采泵站供电 根据《煤矿瓦斯抽采工程设计规范》(GB50471,2008)的规定，地面固定瓦斯抽采泵站应由两个电源供电，并应有双回路供电线路。供电变压器的容量应确保瓦斯抽采泵正常启动和运行。 地面固定瓦斯抽采泵站双电源用电缆分别取至地面工业广场10kV矿井配电所安设的两台S11-200/10/0.4KV矿用变压器低压侧。泵站内配电室两台馈电开关选用KBZ,200型，两台馈电开关相互闭锁而不致同时合闸送电。抽采泵磁9 力启动器选用两台QBZ,200。泵站环境瓦斯浓度超限或者抽采泵断水时，泵站监控装置自动控制磁力启动器切断抽采泵电源。该矿地面瓦斯抽采站供电系统接线见图7-6。 地面瓦斯抽采泵站内电气设备、照明、其他电气和检测仪表均必须采用矿用防爆型。 7.7.1 瓦斯抽采泵站电气负荷计算 表7,1 瓦斯抽采泵站用电设备情况表 用电设备名称 型号规格 数量/台 额定功率/KW 额定电压/V 额定电流/A 备 注 瓦斯抽采泵 2BEA-353 2 132 380 一运一备 循环水泵 IS50-32-200 2 7.5 380 间断工作 其它及照明 从上表中计算瓦斯抽采泵站电气设备计算负荷及电流为: P,P，P，P,140(KW) 总抽循其 I,P/3/380/0.8,140000/3/380/0.8,266(A) 总总 式中:P――抽采泵站总功率 总 P――抽采泵额定功率 抽 57 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 P――循环水泵额定功率 循 P――泵站其它负荷功率 其 I――抽采泵站总负荷计算电流 总 7.7.2 瓦斯抽采泵站供配电设备选择 1(泵站供电电缆 根据要求选择矿用阻燃塑料电缆，其载流量如下表。 表7,2 橡套及塑料电缆长时允许负荷电流 2主芯线截面,mm 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 橡套电缆36 46 64 85 113 138 173 215 长时允许 铜芯 电流,A 塑料电缆30 59 52 70 94 119 149 184 226 260 301 345 铜芯 地面瓦斯抽采泵供电必须采用四芯电缆，其中一芯接地。根据抽采泵站的 2计算电流I,266(A)，选用主芯线截面为150mm的四芯矿用塑料电缆对泵站总 供电，电缆型号为MVV-3×150，1×75。 2(控制开关 地面抽采泵站配电控制开关选择如下表。 表7,3 控制开关一览表 开关名称 型号规格 用途 工作电流 负荷电缆 馈电开关 KBZ9,200 一回路 MVV-3×150，1×75 馈电开关 KBZ9,200 二回路 MVV-3×150，1×75 磁力启动器 QBZ,200 1,抽采泵 MVV-3×150，1×75 磁力启动器 QBZ,200 2,抽采泵 MVV-3×150，1×75 磁力启动器 QBZ,30 1,循环水泵 MVV-3×25，1×10 磁力启动器 QBZ,30 2,循环水泵 MVV-3×25，1×10 照明信号综合保ZXL,2.5 泵房内照明及监 MVV-3×25，1×10 护装置 控电源 58 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 地面10kV配电站10kv?段地面10kV配电站10kv?段10KV 10KV S11-315/10/0.4S11-315/10/0.4 KBZ9-200KBZ9-200 ZXL-2.5QBZ-200QBZ-200QBZ-30QBZ-30 IS50-32-200监控IS50-32-2002BEA-3532BEA-353 照明1#抽采泵1#循环水泵2#循环水泵2#抽采泵 图7—6 瓦斯抽采泵站供电系统示意图 59 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 7.8 抽采系统实时监测 7.8.1 监测监控原则 为保证瓦斯抽采系统的安全运行和矿井的安全生产，必须监测抽采管道中抽采气体的瓦斯浓度、流量、负压、温度等参数。目前全国生产瓦斯抽采参数监控装置的厂家较多，但设计选用的瓦斯抽采多参数监测监控装置必须达到以下技术要求: 1、能对抽采泵站抽采管道中抽采气体的瓦斯浓度、工况气体流量、负压、温度和一氧化碳等参数，抽采泵站中的抽采泵轴温、抽采泵开停状态、抽采泵供水状态、控制器状态、环境瓦斯浓度等进行实时监测监控。同时计算标况混合流量、瓦斯纯流量，并对标况混合流量、瓦斯纯流量进行时、日、月、年累计并在显示柜上显示。 2、对供水系统工作状态进行监控并实施缺水断电保护，对抽采泵房站内电器设备与室内瓦斯浓度进行瓦电闭锁，当泵房内瓦斯浓度达到0.5%时，实施报警、断电。断电范围为泵站内除本质安全型电器设备外的一切电源。 3、具有远程控制显示功能，能直观显示抽采参数和系统设备状况。 4、瓦斯抽采参数监控系统中的管道瓦斯浓度传感器采用红外线传感器、流量传感器采用涡街流量传感器，确保主要参数测量精度。 5、抽采瓦斯监控系统应并入矿井安全监测系统。 7.8.2 地面固定瓦斯抽采泵站参数监控 地面抽采泵站监控主要是对抽采主管路内的瓦斯、负压、流量及温度、泵站内的环境瓦斯、抽采泵的开停状态、抽采泵的轴温、冷却水的缺水保护、水泵的开停状态、水池水位、水池水温等进行监测，并在显示柜上对监测到的参数进行显示，同时通过计算并显示出瞬时标况混合流量、瞬时纯量、标况混合累计量、标况纯瓦斯累计量等;对泵站内的一些设备，比如抽采泵，设置断电保护并通过通讯线与中心站连接，将检测到的数据传输到中心站。 60 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 2、监测点的选择安装 地面固定瓦斯抽采需要测量管路中的负压、温度、瓦斯浓度和工况流量，使用的传感器分别是负压传感器、管道型温度传感器、管道瓦斯传感器和涡街流量计，涡街流量计要先接入流量传感器主机。 位于地面上的监测点需要在上方安装一个雨棚，并力求美观。 涡街流量计需要安装在直管段上，其前方(管道内气体流来的方向)的直管段长度尽量满足15D，至少要求10D，后方的直管段长度尽量满足10D，至少要求5D，其中D是指该点的管道内径。 因为涡街流量计测量时，在管道内气体流速处于5m/s-60m/s时精度比较好，所以对于管道内气体流速不够高时，往往需要在安装涡街计的地方对管路作等流变径处理，使管径变小，提高管内气体流速，这时需要在管路上增加变径整流器。 涡街流量计分两种，插入式和卡装式，分别使用不同的变径整流器。 3、泵站内各传感器的安装 环境瓦斯传感器---安装在每台抽采泵的上方，其高度比抽采泵以及管道的最高点至少高10cm。 抽采泵轴温传感器---其温度头子可以插到抽采泵的注油孔 电机开停传感器---卡在电机的电源线上，信号电缆只需要接航空插头的1(红)、3(白)两芯，其中1(红)是接18V电源正极。 缺水保护器---要求施工人员在进水管上增加一个3通，3通上留给缺水保护器的管径为4分，缺水保护器拧在3通上，其信号电缆只需要接两芯，打开缺水保护器的前盖，将两芯信号线分别接在1、3号接线柱上(1、3号接线柱在缺水的情况下是常开触点)。 4、抽采泵断电控制 61 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 当抽采泵缺水或环境瓦斯浓度超限时，需要设置断电保护断开抽采泵的电源。断电分远程断电和近程断电。远程断电需要接远程断电器。 (1)近程断电 如果是采用近程断电，需要将近程断电信号输入到分站电源箱内，然后将电源箱输出的触点信号接入欲控制设备的受控接触器线圈。电源箱内有两路近程断电输出可以相应的控制两台抽采泵，而近程断电输出为一组常闭触点串接在抽采泵开关的常闭触点，即触点断电后开关停止工作。 (2)远程断电 如果是采用远程断电，需要将远程断电信号输入到远程断电器内，然后将远程断电器输出的触点信号接入欲控制设备的受控接触器线圈。 7.9 瓦斯抽采泵站照明、通讯及其它 在瓦斯抽采泵站和值班室内的照明灯具均选用隔爆型灯具，电源均来自变泵 ,2.5型照明综保。 站配电室ZXL 在抽采站值班室内内设置一台直通矿调度室的防爆型电话分机。 根据矿区的气候条件，冬天最低温度不是很低，暂不考虑泵房及值班室采暖设计。各建筑物均采用自然通风，但门窗及排气口合计的泄压面积要符合要求。泵房顶部设置天窗以利于通风。 62 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 第八章 瓦斯抽采系统管路安装 8.1 钻孔与管路联结安装 用φ32mm高压胶管将抽采钻孔导管与钻场汇流管相联结，并用8号铁丝将两端扎紧，做到密闭不漏气，高压胶管不能拐120?以下的急弯;汇流管与钻场瓦斯管连接，然后钻场瓦斯管与巷道中的分区瓦斯抽采支管连接(图8—1)。 井下瓦斯抽采管道均采用具有煤安标志的矿用“双抗”(抗静电、阻燃)瓦斯抽采管，快速接头或法兰盘连接;地面埋设的抽采主管、泵房联接管采用无缝 煤层封孔材料抽放管钻孔钢丝胶管汇总管 钢管、法兰连接。 抽放支管 放水器阀门流量测定管 (a)掘进面管路连接示意图 1 52 3m3mm324 DN50mmDN50mmDN50mmDN50mm mDN100mm0.36 1-钻孔，2-胶皮连接软管，3-球阀，4-检测嘴，5-汇流管，6-抽放支管。 (b)回采面抽采管路连接示意图 图8—1 瓦斯抽采钻孔连接示意图 63 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 8.2 管路敷设及安装 8.2.1管路敷设及安装的要求 1、抽采管路通过的巷道曲线段少、距离短。采用无缝钢管瓦斯管道必须进行防腐处理，外部涂红色以示区别;采用矿用抽采瓦斯抽采管必须要与其它管道有明显的区别标志。 2、抽采管路设于主要运输巷内，在人行道侧其架设高度不应小于1.8m，并固定在巷道壁上，与巷道壁的距离应满足检修要求;抽采瓦斯管件的外缘距巷道壁不宜小于0.1m。 3、主管、干管及其与钻场连接处应装设瓦斯计量装置。 4、抽采钻场、门框架、低洼、温度突变处及沿管路适当距离(间距一般为200m,300m，最大不超过500m)，应设置放水器。 5、在抽采管路的适当部位应设置除渣装置和测压装置。 6、抽采管路分岔处应设置控制阀门，阀门规格应与安装地点的管径相匹配。 7、主管上的阀门应设置在井下主要分区点，确保每点进行撤安管路时，不影响其它区域的正常抽采，并便于人员操作。 8、抽采管路应根据巷道保持一定的坡度，一般不小于3‰的流水坡度。 9、凡遇跨越巷道时，抽采管路安装设置门框架;门框架设置要求以不影响行车，行人为准。 10、管路要托挂或垫起，吊挂要平直，拐弯处设弯头，不拐急弯。管子的接头接口要拧紧，用法兰盘连接的管子必须加垫圈，做到不漏气、不漏水。 11、在倾斜和水平巷道中安设管路时，必须先安管子托，管托间距不大于10m，要接好一节运一节，并把接好的管子用卡子卡在预先固定好的管子托架上。 12、在有电缆的巷道内铺设管路时，应铺设在电缆的另一侧，严禁瓦斯管路与电缆同侧吊挂。 13、新安装或更换的管路要进行漏气和漏水实验，凡漏气和漏水的不能使用。拆除或更换瓦斯管路时，必须把计划拆除的管路与在使用的管路用闸阀或闸门 64 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 隔开，瓦斯管路内的瓦斯排除后方可动工拆除。 14、地面敷设管路及附属设施除符合井下管路的有关要求外，尚需符合下列要求: ? 冬季寒冷地区应采取防冻措施; ? 瓦斯管路不宜沿车辆来往繁忙的主要交通干线敷设; ? 瓦斯管路不充许与自来水管、暖气管、下水道管、动力电缆、照明电缆和电话线缆等敷设于一个地沟内; ? 在空旷的地带敷设瓦斯管路时，应考虑未来的发展规划和建筑物的布置情况; ? 瓦斯主管距建筑物的距离大于5m，距动力电缆大于1m，距水管和排水沟大于1.5m，距铁路大于4m，距木电线杆大于2m; ? 瓦斯管路与其它建筑物相交时，其垂直距离大于0.15m，与动力电缆、照明电缆和电话线大于0.5m，且距相交构筑物2m范围内，管路不准有接头。 8.2.2管路安装 地面瓦斯管路安装主要采用沿地面砌墩架空敷设方式，架空高度0.5m，每隔5,6m设置一个支撑架(支撑墩)，必要时在支撑墩上设半圆形管卡固定管路，以防管路滑落(如图8—2)。井下抽采瓦斯主管路安装采用管架吊挂和管墩架空敷设方式(如图8—3)。 根据此原则，该矿井瓦斯抽采系统建设初期的抽采管路布置详见附图2:高县蕉村镇永丰煤厂固定瓦斯抽采系统抽采钻孔及管道布置图。 65 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 图8—2 地面管路安装示意图 瓦斯管安装剖面图 煤巷及煤切眼安装剖面图运输巷安装剖面图其他巷安装剖面图 瓦斯管瓦斯管0.6m 0.2m托架托架 瓦斯管0.8m1.8m1.8m料石墩子0.2m0.5m 2.4m2.4m2.4m0.8m 图8—3 井下管路安装示意图 8.3 瓦斯管路的附属装置 为了便于管路系统负压的调节，掌握各抽采地点瓦斯抽出量、瓦斯浓度的变化情况以及保证管网系统的正常抽采，设计各主、分管路上分别安设阀门、流量计和放水器。 1、阀门 在每个抽采区域前端安设一个闸阀，在瓦斯抽采管路和钻场连接管上均应安设阀门，在每个抽采钻孔外安设一个球阀。其主要目的是用来调节和控制各抽采区域、抽采点及抽采钻孔的抽采量、抽采浓度、抽采负压等。 2、放水器 在该抽采管路系统最低点安设自动放水器(设1,2个)，及时放空抽采管路 66 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 中的水，提高系统抽采效率。在排气端低凹处还应设正压放水器。 推荐选用CF型全自动负压放水器，该放水器主要用于各类负压气体管路的自动放水，可满足不同的使用要求和各类安装条件，它不仅适用范围广、放水可靠，而且安装方便、使用灵活。 主要技术指标 CF型全自动放水器的主要技术指标为: ?适用负压范围:-80,-1KPa; ?最大放水能力:2.16t,d; ?最小安装尺寸:485×350×415; ?集水口接头:1"管螺纹; ?负平衡管接头:1/2"管螺纹; ?总重量:22kg。 安装使用方法 放水器应安装在容易积水的地方，或是管路的最低处。在需安装放水器的管段一般应串接一个三通，以形成集水口。具体的安装过程和要求是: 在自动放水器中，自动放水器要求抽采管道距地板的高度至少有0.42m，安装方法见图8—4。放水器应安设在管道的下方，用一根1英寸铁管或能承受一定负压的胶管作进水管，将放水器的进水管与管道的集水口连接好，再用1根能承受一定负压的DN20mm钢管或胶管作放水器的负压平衡管，将瓦斯抽采管与放水器负压平衡接口相连，即可进行自动放水了。 安装的进水管应自抽采管路到放水器保持逐渐降低的趋势或水平状态，不得有低于放水器进水口的部位(即不能向下弯曲)，否则，容易淤积泥砂，甚至不能正常放水。为了检修的方便，可在进水管串接一个球阀。在放水器正常工作期间，该阀应一直处于开通状态，而且要求保持通畅。 另外，也可选择人工放水器。人工负压放水器及正压放水器结构如图8-5、8-6所示。 67 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 3、计量装置安装及抽采参数测定 瓦斯流量是瓦斯抽采工作中的一个重要参数，只有准确测定瓦斯流量(才能如实地反映煤层瓦斯抽采效果，并从中总结经验，找出规律，进而达到科学管理之目的。 瓦斯流量测定方法的种类很多，应用条件也有所不同。目前，应用较多的为如下2种:孔板流量计;皮托管测定法。 ? 孔板流量计 在井下与主管道汇合的各抽采支管处各安设一个孔板流量计，计量各支管的瓦斯抽采量。在抽采系统的主管道上安设一个孔板流量计，计量整个抽采系统的瓦斯抽采量。瓦斯抽采计量采用的孔板流量计，参见图8-7。 孔板流量计由抽采瓦斯管路中加的一个中心开孔的节流板、孔板两侧的垂直管段和取压管等组成。当气体流经管路内的孔板时，流束将形成局部收缩，在全压不变的条件下，收缩使流速增加、静压下降，在节流板前后便会产生静压差。在同一管路截面条件下，气体的流量越大，产生的压差也越大，因而可以通过测量压差来确定气体流量。 混合气体流量由下式计算: 1/2Q=kb?h h0 式中k—孔板流量计系数，由实验室确定; 0 b—瓦斯浓度校正系数，由有关手册查取; ?h—孔板两侧的静压差，mmHO，由现场实际测定获取。 2 抽采的纯瓦斯流量，采用下式计算: Q=C?Qwh 式中C—抽采瓦斯管路中的实际瓦斯浓度，%。 孔板流量计在安装时要注意孔板与瓦斯管的同心度，不能装偏。在钻场内安装流量计时，应保证孔板前后各1m段应平直，不要有阀门和变径管。在抽采巷瓦斯管末端安装流量计应保证孔板前后各5m段应平直，不要有阀门和变径管。 68 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 测定孔板两端的压差可采用倾斜水柱计，测定抽采管路中的抽采负压可采用水银计，抽采管路中的瓦斯浓度可采用负压吸气筒和高浓度瓦斯检定器。 图8—4 自动放水器安装示意图 图8—5 人工负压放水器 1 — 钢管; 2 — 闸阀 DN15; 3 — 榫子头; 4 — 闸阀DN25; 5 — 钢管DN15。 69 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 图8—6 人工正压放水器 1 — 钢管; 2 — 闸阀 DN25; 3 — 榫子头; 4 — 钢板。 图8—7 孔板流量计安装结构图 孔板流量计两侧的测压孔使用橡胶管分别与U型压差计(矿井自备、长800mm)连接，见图8—8。使用水银压差计测量抽采负压，水柱压差计测量孔板两侧的压差，高浓度瓦斯检测仪监测抽采管道内瓦斯浓度，通过流量计算公式计算瓦斯抽采量。也可以使用煤气表作为流量测量装置，煤气表的量程应根据预计的单孔瓦斯流量确定，一般的本煤层预抽钻孔使用J2.5型煤气表，即可满足使用要求，其最大允许的瓦斯流量为66L/min，最小流量一般在1L/min以下。 在每个要求测定单孔流量的钻孔口安装一个固定的单孔流量测定装置，每次 70 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 测定前，携带煤气表、负压表、高浓度瓦斯检测仪、记时表(可用手表)等，即可对其抽采瓦斯流量进行测定。测定装置见图8—9。 图8—8 流量计安装示意图 1- 胶管 2-孔板流量计 3-水柱压差计 4-水银压差计 5-三通 6-测压孔 图8—9 单孔流量测定示意图 在封孔套管的尾部车管螺纹，外接一个测边管径为1/2"的三通。三通的外侧通过一个直接头连接一闸阀，再通过一个直接头连接另一个相同的三通 。最后连接的是倒刺管和胶管，并与抽采管相通。为能测定浓度和负压，还要在最后端的倒刺管上焊接一段小铁管(称观测管)，平时用木塞或胶管堵住，也可插 71 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 上一段胶管堵塞。两个三通的侧边管都装上一个1/2”的倒刺(分别称为前、后流量管)，管口用一个打开方便的木塞或胶塞堵住。 测定步骤: 每次测定一个钻孔的流量时，必须在同一时间内测定其浓度、负压和混合流量，三个参数测定的间隔时间应尽可能地短，以确保测定的三个参数是同一抽采状态下的数值。此外，在测定过程中应尽可能减少由检测口向管内的漏气量，以便减少测定时与正常抽采状态的差别，降低测定的误差，同时，减少测定流量时需要的时间。 ?对一个钻孔的测定步骤为: 拔掉观测管的塞子，迅速接上瓦检仪，15,20秒后抽取气样，测定孔内瓦斯浓度。若负压较高，瓦检仪的皮球不能胀起时，还应在瓦检仪与观测管之间串一个抽气筒(如一氧化碳抽气筒等)。 浓度数据对流量测定结果的影响最大，因此，浓度测定一定要尽可能准确。由于抽采时孔内处于负压状态，则拔掉观测管塞子时漏进的空气将首先被吸入钻孔内。因此，在刚接上瓦检仪后流经检测管的气体浓度不能代表正常的数值，而应等待15,20秒，漏进的空气被抽入主管道后再吸气检查瓦斯浓度。 ?测完浓度后，拔掉瓦检仪，迅速插上负压表。待负压读数完毕后，拔掉负压表，重新堵住观测管。 ?将煤气表的进、出气口都事先连上适当长度和直径的胶管弯死(使其不通气)，将钻孔上的前流量管塞子取下，迅速把煤气表的进气端胶管插上(此时切莫让胶管漏气)。然后取下后流量管的塞子，迅速将煤气表的出气端胶管插上。让煤气表的胶管恢复通气，关掉闸阀，使钻孔内的气体完全由煤气表通过。 此后，至少间隔2分钟后可开始读数测定流量。读数时，先在某一时刻记下开始的时间和煤气表的数值，经过2分钟或5分钟后，再次读出煤气表的数值。前后两次数值相减并除以测定的时间(2或5分钟)即得该钻孔的混合流量。如果负压较高，还应根据负压算出气体的绝对压力，利用理想气体状态方程折算 72 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 出标准状态的瓦斯流量。 ?打开闸阀，将煤气表任一端的胶管弯折，先后从钻孔测定装置上拔掉两端的胶管。注意，每拔掉一段胶管都应立即堵上塞子，以免漏气影响浓度。 ? 皮托管测流量方法 标准皮托管用两根不同内径管子同心套接而成，内管通直端尾接头是全压管，外管通侧接头是静压管，S 型皮托管用二支同径管焊接而成，面对气流为全压端，背对气流为静压端，并在接头处标有系数号及静压接头标记号，使用时不能接错。侧面指向杆与测头方向一致，使用时可确定方向，保证测头对准来流方向。 使用方法: A要正确选择测量点断面，确保测点在气流流动平稳的直管段。为此，测量断面离来流方向的弯头、变径异形管等局部构件要大于 4 倍管道直径。离下游方向的局部弯头、变径结构应大于 2 倍管道直径。 B测量时应当将全压孔对准气流方向，以指向杆指示。测量点插入孔应避免漏风，可防止该断面上气流干扰。用皮托管只能测得管道断面上某一点的流速，由于断面流量分布不均匀，因此该断面上应多测几点，以求取平均值。 C使用前测试一下畅通性。小静压孔经常检查，勿使杂质堵塞小孔使用后及时清洁内外管，以保证长期良好状态。 D标准皮托管检定周期为五年。 皮托管测出的压差为该点气流的动压，测定方法如图7—10所示。测定时应注意: ?测点前后应各有5m以上的直线段管道。 ?管内不得有积水。 ?皮托管插入管道内时，必须迎着气流方向，力求与气流方向平行。 ?需同时测定测点处的大气压力、瓦斯浓度、压力等参数。 计算管道内混合瓦斯平均流速，管道内测定断面上任一测点的混合瓦斯流 73 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 速: 4.04, vCbH,,ipvTP9.81 v式中:——管道内测定断面上任一测点的混合瓦斯流速，m/s; i C——皮托管校正系数; p b——瓦斯浓度校正系数; 图8-10 皮托管测定管道气流动压图 1——全压管;2——静压管;3——瓦斯管道;4——倾斜压差计 H——管道内的气流动压值; V ,——温度校正系数; T ,——压力校正系数; P 采用中心点法测算管道内平均混合瓦斯流速，中心点法是先测算瓦斯管中心点上的气体流速(即管内的最大流速(再按下式计算管内的平均流速。 v,Yv cpo v——管道内平均流速，m/s; cp v——管道中心流速，m/s; o Y——与雷诺数有关的系数，查表8-1。 表8--1 管道中心最大雷诺数Re与Y值关系 Re ?4500 10000 20000 40000 80000 200000 400000 Y 0.50 0.79 0.81 0.83 0.85 0.87 0.89 74 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 管道中心最大雷诺数Re的求法: vdo R,ev,2v式中——为混合瓦斯运动粘度，v,，m/s ,3ρ——混合瓦斯密度，kg/m; μ——混合瓦斯的动力黏度，Pa?s; v——管道中心流速，m/s; o d——管道直径，m。 计算管内的混合瓦斯量: v确定测定断面的平均流速()后(用下式计算混合瓦斯量: cp Q,60Av Hcp 3式中 ——管内混合瓦斯流量，m/min; QH 2A——瓦斯管道断面积，m; v——管道内混合瓦斯平均流速，m/s。 cp 计算纯瓦斯量: Q,Q,x/100 cH 3Q式中 ——纯瓦斯流量，m/min; c 3Q——管内混合瓦斯流量，m/min; H x——瓦斯浓度，%。 75 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 第九章 环境保护 9.1 抽采瓦斯工程对环境的影响 矿井瓦斯的主要成份为CH和其它烷烃，是一种洁净的优质能源。当其与水4 体接触后不会产生新的污染。 瓦斯是气体燃料，不含灰份，也没有硫化物，燃烧后不产生粉尘。与燃煤相比，可减少SO排放量、飞灰、炉灰和运输量，提高矿区大气的洁净度。所以，2 抽采瓦斯并加以利用，对保护环境是十分有利的。但抽出的瓦斯排入大气，对大气环境产生温室效应，因此，建议有条件时对抽出的瓦斯加以利用。 抽采工程对环境的影响主要是水环式真空泵和电机产生的噪声对环境会造成一定的影响。真空泵采用循环供水，不对外排放，只有少量生活用水排放，不会对环境产生较大影响。 9.2 污染防治措施 噪声治理主要考虑声源控制，其措施如下: 值班室与瓦斯泵房隔开，内墙表面采用吸声设计，以保证值班室内噪声低于规定要求值，减少噪音对值班人员的危害。 循环水泵采用可曲挠橡胶接头防噪。 9.3 抽采站绿化 绿化在防治污染、保护和改善环境方面,起着特殊的作用,它具有较好的调温、调湿、吸灰、吸尘、改善小气候、净花空气、减弱噪声等功能。在泵站周围种植速生、高大、树冠丰满的树种，设置绿化带，降低噪音和净化空气。 76 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 第十章 组织管理及主要安全技术措施 10.1 组织管理 ? 建立抽采瓦斯的专门机构，配备专业施工队伍，负责瓦斯抽采工程的施工和日常管理工作。所有人员必须经过培训合格后才能上岗。 瓦斯泵房的设备和管路系统除日常检查外，应建立定期检查维修制度。 ? ? 在各抽采区主管和分支管路上安设有瓦斯流量、浓度、负压等检测装置，同时还配备专人定期进行巡回检测，以便掌握不同地点的抽采状况。此外，还配有专人进行放水和管路维护，处理管路积水和漏气，以保证管路畅通无阻。 ? 对抽采方法及其有关参数，需在抽采实践中进一步考察和验证，以便确定合理的综合抽采方法。达到合理布置钻孔，提高抽采效果。 ? 抽采泵站的司机及值班人员必须经过专门培训，使其熟悉瓦斯抽采的有关规定，掌握各种安全、监控仪表和设备的用途及其操作程序。 10.2 组织机构管理 为了加强矿井瓦斯抽采管理，矿井应配备工程技术人员和各类业务人员。这些人员在瓦斯抽采方面大致可分为: ? 井下打钻施工人员。负责井下瓦斯抽采钻孔的施工和其它钻探施工; ? 管线工程施工、维修人员。负责瓦斯管线及抽采系统各种设施的安设、维修、调整、更换等。 ? 检测人员。负责对矿井抽采系统、钻场、管线、主要设备、设施的日常检查和抽采系统的测试、调整、试验，数据、资料的记录和整理等安全技术性管理工作。 10.3 抽采钻场管理 瓦斯抽采工作是保证矿井安全生产，促进煤炭生产实现“长期、稳定、协调”发展的基本措施之一。预抽煤层瓦斯是抽采瓦斯的主要方法。为实现“稳定、协调”，必须加强抽采钻场管理. 77 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 1、现场管理 现场管理工作是抽采钻场管理的中心工作，它包括钻场设计和施工管理、巡回检查、文明化生产等( ? 钻场设计。 抽采瓦斯钻场必须保持通风良好，瓦斯不能积聚和超限，并且要便于施工和管理。 a 钻场设计必须满足扩散通风要求和钻孔布置、钻机操作的需要。 b 布置钻场位置的岩层应完整、不破碎，断面符合施工要求，支护可靠，无空帮，空顶，布孔岩壁要平直，以利钻孔施工、封孔和安设瓦斯管。 ? 施工管理( 施工管理是指瓦斯抽采钻场掘出后，在钻孔施工中除人员合理安排及钻机、钻具配套使用等管理工作外的全过程管理。 ?现场必须有瓦斯抽采钻孔设计图板和说明书，并标明钻孔数目，位置，间距、方位、角度(仰、俯)、孔径、孔深、封孔长度、封孔材料、注意事项及特殊要求等，并要求施工操作人员在施工中严格遵守。 ?必须有安全技术措施。针对具体地点提出具体措施，提出操作人员应该注意的安全问题，发生意外时的处理方法，发生灾害时的避灾路线等等。 ?在钻孔施工中，每班必须有钻孔施工记录，记录内容包括:施工时间(年、月、日、班次)、孔径、进尺、岩性变化及施工中出现的各种问题，以便有关人员和接班人员及时掌握现场情况。 ?抽采瓦斯钻孔施工过程中必须实行先封孔、后钻进，边钻进、边抽瓦斯的施工工艺，避免孔内瓦斯大量涌入钻场，造成瓦斯积聚和超限。 ?在钻场施工完毕后，要由质量管理部门进行检查验收，必须经过检查验收合格，钻孔方可正常投入使用。 ?钻孔验收合格后，必须进行严密封堵，不得泄漏。钻场全部钻孔验收后，要撒出钻机，将钻场及周围的淤泥、积水清理干净，安设好钻场抽采集中管、 78 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 放水装置，并使之与抽采系统联网。 ?所有抽采钻场(密闭)都必须设置栅栏，使其与巷道分隔，同时设置免进牌，除检查人员外，其他人员一律不得进入钻场。 ? 巡回检查 钻场投入使用后，由于受采动影响会使钻场的状态、瓦斯流量、瓦斯浓度，负压等发生变化，而影响抽采效果。因此，巡回检查是钻场管理的重要内容。在巡回检查时，应指定专人携带测试仪器，在所负责的区域内进行检查。同时钻场必须设置测量牌板、检查牌板;原始记录板、压差计等。测试检查人员进行检查时，要逐个对钻场、钻孔进行检查，并将检查结果认真按项填入检查牌板和记入测试检查记录中。 ?测量牌板填写抽采瓦斯浓度，抽采负压、测定时间、抽采量(混合量、纯量)，瓦斯管内外温度、检查人员姓名。要求每旬检查填写一次。 ?原始记录板填写钻孔施工时间、孔数、角度(仰角)、钻孔长度(煤层、岩层、合计)、孔径(开孔、终孔、平均)、封孔长度、封孔材料等。原始记录板在钻孔施工完毕后填写。 ?检查牌板填写钻场内外瓦斯检查情况、检查时间、钻场内外温度等(要求每日巡回检查一次。 ?每个钻场都要在钻场支管上留有观测孔(直径8,l0mm)，以便于进行检查测试，平时观测孔应封堵严密不漏气。 2、安全管理 安全管理是瓦斯抽采管理的重要环节，目的是及时发现瓦斯抽采过程中出现的安全隐患，并及时进行调整和处理，防止发生各种事故。 ? 抽采管线检查。 ?瓦斯管安没要求尽可能直，并靠帮、靠顶(有合理的流水坡度，吊丝，垫墩齐全牢固，在适宜的地点设置放水装置，插管、孔壁不漏，经常有专人检查维护。 79 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 ?检查吊丝、垫墩是否齐全、牢固，发现缺吊丝、少垫墩或不牢固时，应及时补齐或紧固，防止管线垮落。 检查管路是否跑、漏气和水堵(积水)，一经发现跑、漏气和水堵要立即处理。 ?检查安设瓦斯管线的巷道是否安全，发现问题不能正常进行检查时，必须即时报告有关部门处理。 ? 钻场检查( ?钻场检查是定期按时测定钻场抽采负压、瓦斯流量、温度、气体成分，随时掌握钻场(密闭)的抽采状态，及时处理发现的问题。 ?钻场(密封)抽采瓦斯浓度低于25,时，应采取措施进行处理，只有瓦斯浓度达到25,以上方可抽采。 ?钻场(密闭)抽采必须设置调控阀门，以便及时调整抽采负压和抽采流量。 ?对密闭(采空区)抽采负压要及时而适宜地进行调控。因为受采动影响，采空区围岩也在活动，密闭受矿压作用也将会产生变形、漏气，使抽采瓦斯浓度降低，而且由于漏气供氧还会引起采空区内煤炭自然发火或瓦斯爆炸(因此，必须对采空区的抽采负压、气体温度、气体成份、一氧化碳浓度严格控制。在检查测定中一经发现温度超过50?、一氧化碳浓度超过0.005%时，应及时采取措施，严密监视，并报告矿调度。 ?在煤层属低变质烟煤，发火期短，自燃倾向性强的矿区，在抽采瓦斯中稍有不慎，就会造成采空区自然发火和瓦斯爆炸。为了做到采空区安全抽采瓦斯，除提高密闭质量、加强维护管理外，还必须有一套适合采空区防灭火要求的技术措施。常用而有效的措施有注水、注阻化剂、注黄泥浆和注惰性气体等。 10.4 抽采过程中撤、装管路时的管理 (1) 所有参加抽采管路撤装的工作人员必须掌握施工的岗位作业标准，熟知瓦斯的基本知识，严格遵守煤矿安全规程。 (2)安全负责人负责现场把关。 (3)在管路安装及折除时需轻拿轻放，避免碰撞。 80 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 (4)为确保安全，埋入采空区的管路不回收。 (5)施工地点的瓦斯浓度不得超过1%，否则必须停工，采取措施处理瓦斯。 10.5 报表管理 抽采瓦斯的报表管理是抽采瓦斯管理工作的重要组成部分。通过报表可以反映出抽采瓦斯状态，掌握抽采系统的各种数据、瓦斯工程进度、瓦斯利用情况，平衡抽采瓦斯与采掘关系是抽采瓦斯管理不可缺少的重要手段。抽采瓦斯报表分为钻场施工工程报表、抽采瓦斯报表及综合报表等(主要的表格形式见附表)。 ? 钻场施工工程报表 钻场施工工程报表反映了钻孔施工情况，其包括: ?钻孔工程逐日进度表; ?钻孔工程累计进度表; ?钻孔工程月报表; ?钻孔进尺表; ?钻孔原始记录表。 ? 抽采瓦斯报表 抽采瓦斯报表是抽故瓦斯管理的主要内容(通过抽采瓦斯报表可以及时掌握抽采瓦斯的浓度、抽采负压、抽采量、瓦斯泵的运行状况等参数，根据抽采瓦斯报表可以合理地对抽采系统、区域、钻场进行调控，平衡抽采，其包括: 瓦斯抽采测定记录，其中有钻场瓦斯流量实测原始记录、区域瓦斯流量实测原始记录、钻孔瓦斯流量实测原始记录。 ?瓦斯抽采量累计表:瓦斯泵停，开时间记录。 ? 综合报表 综合报表是将矿井瓦斯抽采情况汇总、上报有关部门和领导。供有关部门掌握抽采瓦斯状况、平衡与抽采瓦斯有关的生产关系的报表，其包括: ?月份瓦斯生产完成统计表; ?主要经济技术指标完成情况综合月报表; ?瓦斯旬报和瓦斯月报表。 各种报表如下: 81 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 表1 瓦斯抽采钻孔施工原始记录表 倾 角方位角 孔 深地点 孔号 开孔时间 终孔时间 备注 (?) (?) (m) 表2 瓦斯抽采钻孔施工工程月报表 瓦斯工程 其 它 总 岩 钻机长煤进孔孔 进 总总 孔孔 总 孔 孔机 姓名 尺 数 角 煤 岩 煤 岩 尺 进 进 数 角 进 数 角 表3 钻场瓦斯流量实测原始记录 测定地点: 测定人: 管 内 气体成份(%) 钻场(孔)流量 测 定 时 间 备注 月 日 表4 钻场钻孔瓦斯原始记录 孔直径开打 测定时间 孔深度(m) 断瓦斯涌 出纯 (mm) 孔钻完涌出量 面流速量3别 时时/min) (m岩煤开终平23(m) (m/s) (m/min) 年 月 日 计 间 间 石 层 口 孔 均 82 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 表5 瓦斯抽采参数测定记录表 浓 负 压 温 气 测日 地 孔 混合量 纯量 标准量 备 度 压 差 度 压 定333期 点 号 m/min m/min m/min 注 % Pa Pa ? Pa 人 矿长: 技术员: 填表人: 表6 瓦斯抽采量月累计表 流量 累计流量 气体分析平均值(%) 月运转时 负压温度 33(m/min) (m/月) 份 间(分) (Pa) ? CO CO O CH N 混合量 纯量 混合量 纯量 2242 矿长: 技术员: 填表人: 表7 抽采瓦泵房值班记录表 抽采瓦斯系统 抽采瓦斯泵房 备注 表8 瓦斯泵停开时间记录表 开泵时间 停泵时间 计开泵时间 值班人员 83 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 矿长: 技术员: 填表人: 10.6 瓦斯抽采管路管理 ? 新安设瓦斯管路，必须进行管路设计。 ? 设计内容包括: ?设计条件:包括:产量、采面、瓦斯总抽量。抽出率、管道新增量、回撤量、调整量、资金渠道应列表明细。 ?管路设计。包括:管路系统、管路规格、材质，数量、安装的平面布置图、大样图。 ? 瓦斯抽采管材必须采用煤矿安全准用材料。 ? 管道安装: ?管道必须根据现场条件采用各种可靠装置固定，既要保证巷道不因管道敷设影响安全生产，又要保证巷道在使用中不危及管道的安全使用。 ?管道安装平直，变径地点采用过渡节。 ?主干管离地高度要求大于0.5m。受巷道高度限制的支管离地垫高大于0.3m。管道与巷帮壁的距离应大于0.3m。严禁与带电物体接触。 ?管路安装完毕后必须用高压水或压风进行排渣冲洗并进行漏气试验，试验压力应达到0.2MPa，1h内压降不超过10%。 ?管道完毕后，施工单位提出竣工验收申请图表。 ?管路安装完后要作防腐处理。以后2,3年防腐处理一次。 10.7 主要安全技术措施 ?瓦斯抽采系统运行前，必须对瓦斯抽采泵及管路系统进行全面检查维修，检查内容:瓦斯抽采泵电器设备的完好，水电闭锁、瓦斯电闭锁、供水及排水系统等。正负压侧管路的密封，管路内的锈垢等，确认无问题方可正常运行。 ?瓦斯抽采泵运行前，应在负压侧管路的各个低洼点分别安装放水器。 ?由于抽采管路为新安装的，使用前须使用压风冲刷，且在抽采管路负压侧安装铁筛网装置过滤。 ?瓦斯抽采泵运行过程中，应确保有专职瓦斯抽采泵司机值班、操作，抽采 84 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 泵司机须是由经过培训并取得合格证的人员担任，并且严格按照抽采泵的操作规程操作，严格执行现场交接班制度。 ? 瓦斯抽采泵运行过程中，抽采泵司机应认真观察抽采泵的运行情况，做好运行状况、抽采管内的瓦斯流量、瓦斯浓度、排水等情况的记录工作，发现异常及时停泵处理，并汇报调度室及相关人员。 ?加强抽采地点的瓦斯管理，抽采管与弹簧管之间的连接段必须使用铁丝扎紧。 ?抽采地点必须建立专用的瓦斯检查记录牌，实行巡回检查，次数不少于3次。 ? 抽采泵站方圆20m范围内，不得有明火，不得有易燃、易爆物品，并安 3装四只干粉灭火器和不少于0.5m的黄砂。 ? 必须保护好瓦斯抽采管路(为方便识别，抽采管路涂红色防腐漆)，严禁砸撞管路，一旦撞坏，必须立即 通知 关于发布提成方案的通知关于xx通知关于成立公司筹建组的通知关于红头文件的使用公开通知关于计发全勤奖的通知 泵站司机停泵，并汇报调度室处理。 ? 加强瓦斯抽采泵正、负压侧管路检查和维修，每天安排专人对所有管路进行巡回检修，发现问题及时处理，确保抽采管路处于完好状况。 ?加强瓦斯抽采室的检查和管理，瓦斯抽采室内必须配备《抽采泵司机岗位责任》、《抽采泵司机操作规程》、《瓦斯抽采 管理制度 档案管理制度下载食品安全管理制度下载三类维修管理制度下载财务管理制度免费下载安全设施管理制度下载 》、《抽采系统图》、交接班记录本、设备运行记录本等。 ? 瓦斯抽采室为要害场所，非工作人员不得入内。 ? 瓦斯抽采泵操作程序: 开启:检查工作?供水?启动泵站?检查运行方向?检查水位?启动电机?打开阀门。 停泵:关闭阀门?停电机?停机。 85 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 第十一章 技术经济 11.1 劳动定员 根据岗位设置，瓦斯抽采人数为12人，详见表11—1。 表11-1 劳动定员表 出 勤 人 数 替补在籍 类 别 备 注 人数 人数 夜班 早班 中班 小计 管理人员、技术员 1 1 1 钻探工 2 2 2 6 6 瓦斯观测工 1 1 1 放水、维修、安装工、 1 1 1 电气检修 泵站值班人员 1 1 1 3 3 合计 12 12 11.2 投资估算 11.2.1编制依据 1、本概算依据"高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计"提出的工作量(有关说明书、设备器材目录及图纸)。 2、设备、主材价格按相关设备厂家提供的《产品价格目录》和市场媒体价、厂家询价编制，仅供参考 3、辅材及直接人工费为估算值，仅供参考。 4、本概算未包括抽采设计费及瓦斯参数测定费。 11.2.2抽采系统投资估算 经估算，该矿地面固定抽采系统项目建设费共需资金155.81万元，详见表11-2。 86 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 表11-2 瓦斯抽采系统建设费用估算表 工程性质:自营 序单价金额名称 型号 单位 数量 备注 号 (元) (万元) 包括高、低位水池建设一 泵房土建 15 费 二 设备、设施 110.31 1 钻机 ZY-650型 台 2 65000 13 含钻杆、打捞工具 2 封孔泵 BFZ型 台 2 22000 4.4 含外置汽水分离器;配两台转速3 抽采泵 2BEA-353 台 2 120000 24 372r/min功率75KW电机。 4 抽采监控装置 套 1 86000 8.6 5 抽采主管 DN250mm m 200 350 7 无缝钢管(泵房内) 6 抽采主管 DN250mm m 100 350 3.5 螺旋钢管(地面) 7 抽采主管 DN250mm m 800 330 26.4 矿用瓦斯抽采管 8 抽采分管 DN200mm m 0 200 0 矿用瓦斯抽采管 9 抽采支管 DN150mm m 400 140 5.6 矿用瓦斯抽采管 10 防爆防回火装置 套 2 12000 2.4 干式、水封式各一套 11 放空管装置 套 2 10000 2 自购加工 12 自动负压放水器 CF 个 7 3800 2.66 自购加工 13 自动正压放水器 CZ 个 1 2500 0.25 14 水泵 7.5KW 台 2 2500 0.5 配防爆电机 15 泵房电控设备 套 1 80000 8 含开关电缆等 16 避雷针及接地系统 套 2 10000 2 按施钻5000米、抽采管 辅材及直接人工道1500米和泵房设备 三 30.5 费估算 设施安装的直接人工费 及辅材费 四 总 计 155.81 87 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 第十二章 矿井瓦斯利用 12.1 矿井瓦斯抽采情况 3高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采规模为8m/min，矿井每年可抽采瓦斯量达300 3万m。根据《煤矿瓦斯抽采工程设计规范》(GB50471,2008)的要求，抽放瓦 3斯量在100万m及以上的矿井，应开展瓦斯利用工作。 12.2 瓦斯利用方案选择 煤层气(瓦斯)是很强的温室气体(约为CO的21倍)，排入大气中将使地2 球表面变暖，导致许多自然灾害的发生;同时瓦斯的综合利用价值又很高，可用于民用、发电、供热，也是农药、医药、染料等有机化工产品的基础原料。 《国务院办公厅关于加快煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用的若干意见》(国办发〔2006〕47号)，提出了加快煤层气抽采利用的16条原则，要求必须坚持先抽后采、治理与利用并举的方针，采取各种鼓励和扶持措施，防范煤矿瓦斯事故，充分利用能源资源，有效保护生态环境。 意见指出，煤矿企业利用煤层气发电，可自发自用;多余电量需要上网的，由电网企业优先安排上网销售，不参与市场竞争，发电机组并网前要符合并网的技术要求和电网安全运行的有关标准。利用煤层气发电，其上网电价执行国家价格主管部门批准的上网电价或执行当地火电脱硫机组标杆电价。 在国家相关政策的支持下，目前瓦斯发电正蓬勃发展，特别是利用内燃机瓦斯发电机组发电具有建站时间短，投资相对较低，发电效率高等优点，得到迅速推广。 因此，根据高县蕉村镇永丰煤厂的瓦斯赋存及抽采情况，建议矿井瓦斯利用方案选择利用内燃机瓦斯发电机组进行发电。 矿井选择瓦斯发电利用方案时，应委托具有相应资质的单位进行详细施工设计和安装调试，确保瓦斯发电的系统安全运行。 88 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 12.3 瓦斯发电技术方案 目前国内主要有三家内燃机瓦斯发电机组生产厂家，分别是济南柴油机股份有限公司、山东胜动集团和江苏启东宝驹(富成燃气)动力机械厂。 1(瓦斯发电机组机房建设要求 ? 厂房结构应按一级防火等级结构。 ? 按照防爆要求，室内应设有强制通风系统。考虑到燃气成分中不同的比重，要求厂房上下部位设通风口，通向室外的门窗向外开。 ? 主控室与机房隔开，要求通风良好。站房采用隔声吸音复合结构，主控室采用钢筋混凝土框架结构，计算机控制室采用抗静电地板。 ? 机房与主控室应设置瓦斯浓度报警装置及消防器材。 ? 机房应设有避雷装置。 ? 电站周边150m内无居民居住。为了降低噪声，机组装有消声器。 ? 站区内设站房、循环水池等建筑物，站区总平面应布置设消防通道。 2(机房换气系统布置 机房可以采用自然进气或者风机强制通风，对于前者可以采用门窗等敞口或者百叶窗等方式进气，而后者需要考虑选用足够流量的风机布置合适的进排气方式进行强制通风。 3(瓦斯发电站的组成 ?输气系统 可根据矿井瓦斯抽采情况考虑是否建立瓦斯储气罐。若不建瓦斯储气罐的可采用粗输气管径(DN600及以上)的不锈钢管作为瓦斯输气管道系统，相当于储气罐，以提高供气稳定性，输送压力?4kPa，并考虑抗静电接地、防回火装置以及控制阀门等，确保输气系统的安全。 ?瓦斯发电机组 推荐选用2台500KW的同型号的瓦斯发电机组，1台运行1台备用。 ?供水系统 89 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 瓦斯发电机组依靠循环水进行冷却，分为内循环冷却系统和外循环冷却系统。 内循环冷却系统为机内闭式循环，采用软化水，静压水箱补给。 外循环冷却系统采用高位水池静压供水，补给水取自自来水。 ?电气系统 瓦斯发电机组输出电压经电缆接至主控室内机组控制屏侧，机组控制屏设有并网控制和常规保护装置，然后经隔离柜、保护断路器等接至煤矿低压配电网络。 电站房内的电气开关、电磁阀、照明灯具采用矿用隔爆型。机组输出电压系统采用三相三线制中性点不接地系统，站内照明采用127V电压。 ?自动化监控及监测系统 主机微机监控系统为单机单控，高压继电保护采用微机综合保护装置，并设后台监控系统。 主机微机监控系统和继电综合保护装置集中安装于主控室内实现集中监控。发电站还应设有气温、水温、油温、油压、燃气浓度、泄漏监测报警系统及电力调度远程监测系统。 ?站内消防器材配置移动式泡沫灭火器或粉尘灭火器，消防水系统与循环冷却水系统合并考虑。 ?防雷接地系统 发电站采用高杆避雷针保护全站建筑物，接地电阻不大于10Ω，站内机电设备、管线及金属构架均进行保护性接地。 计算机系统独立设置防雷接地系统，接地电阻不大于4Ω。 12.4 发电站运行方式 瓦斯发电机组所发的电能通过断路器和电力电缆输送给煤矿自用。为确保瓦斯发电机组的稳定运行，应将瓦斯发电机组及矿用电网与外电网并网运行，防止瓦斯发电机组带煤矿负荷孤网运行。 90 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 第十三章 对策措施及建议 1、矿井应尽快开展瓦斯压力、瓦斯含量、煤层透气性系数等瓦斯基本参数和钻孔抽采半径、钻孔布置方式等抽采参数实测考察工作。 2、矿井应认真积累瓦斯地质方面的基础资料，并尽量参考相邻矿区新的瓦斯地质成果资料，不断修改、完善抽采钻孔施工参数，力求经济、科学。 3、为了保证有足够的抽采时间，达到预抽效果，瓦斯抽采设计应与矿井开采设计紧密结合，使掘进、抽采、回采三者间的衔接达到合理。 4、矿井为煤与瓦斯突出矿井，必须按《防治煤与瓦斯突出规定》的要求成立专门防突机构，负责煤与瓦斯突出防治工作，严格执行突出危险性预测、防治突出措施、防突措施效果检验、安全防护措施的“四位一体”的综合防治煤与瓦斯突出措施。 91 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 附录1: 钻 机 操 作 规 程 1(钻机在搬运过程中，应防止碰撞而损坏(包括挤压)机械或油管，斜坡提升应编制相应安全措施。散件运输时，保护好油管及螺纹接口，防止泥沙煤渣进入。 2(钻机进入工作地点后，应选择好适当的位置，将机架放到最低点，然后将动力头部分起吊到机架上方，根据选定的位置用螺栓固定在机架上，调整好方位角，用立柱锚固机架。 3(接通电源。开机前，先检查整体安装是否符合安全要求，盘动电机检查有无卡阻，液压系统联结是否正确，如发现问题应立即处理，点动电机，检查电机旋转方向与油泵的标定方向是否一致，电机、油泵有无异常声响，然后起动电机进行试运转，检查系统工作是否正常，接头处有无漏油。 4(按钻机说明书的操作进行钻孔施工。 5(操作人员衣服、毛巾、灯线必须穿戴拴绑好，上下钻杆人员必须站在钻机的侧面，不能与给进成一直线，也不能遮挡着操纵手把人员的视线。 6(打瓦斯抽采孔时，如遇喷孔应立即停止进钻，待喷孔结束后再慢速给进;打放水孔时应按安全措施施工，注意孔内来水量增加时，不得拨出钻具，及时汇报;打地质孔时，要控制好给进速度，以求得完整的岩芯;在回风区域和掘进碛头打钻时，应定时检查瓦斯，同时要悬挂瓦斯便携仪于钻机,米以内的回风侧;放炮时施钻人员必须撤到指定的安全地点。施钻地点的瓦斯浓度不得超过1.0%， 否则不准送电开钻。 7(严禁设备带病运行:每班开机前均要全面详细检查设备各部件的完好情况， 运行中轴承、油泵、马达、电动机等温升不得超过60?，否则应停机检查处理，进钻时要选择好钻头、钻杆，对钻杆的折卸不要敲打，以免损坏接头部位的梯形扣。 8(加强钻机的维护检修:每班对运动部件要定时注油，特别是六方轴的润滑，并定时清洗或更换过滤器。 9(每班工作完毕后，要检查设备，作好交接班工作，将开关手把打到零位并锁闭好后方能离开现场。 92 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 附录2: 抽采瓦斯观测工作业操作规程 1(抽采瓦斯观测工负责抽采瓦斯系统中各参数的定时观测、计算和抽采钻孔的联接、拆除以及抽采管道的检查、维护、放水、管理工作。 2(应根据当天的工作任务和目标带全所需工具、仪器，并保证完好。 3(如需进入栅栏内工作，必须两人前后同行，并随时检查巷道内瓦斯。瓦斯超规定时，应停止进入，经请示后再采取措施。 4(检查瓦斯时的注意事项如下: ? 检查管道内瓦斯时，应使用100,的瓦检仪; ? 瓦检仪的取样器应选择合适，尽量采用高负压取样器; ? 检查管道瓦斯浓度时，必须检查2次以上，发现差别较大时，应查明原因，进行处理。 5(观测负压和流量的注意事项如下: ? U形水柱计内必须是蒸馏水或水银; ? 观察时，要将U型水柱计垂直放置，使两水柱凹面持平; ? 用U型水柱计测定抽采压力时，应按规定将水柱计的胶管与管道上的压力接孔联接，并使其稳定1,2分钟，然后读取压力值。 6(在测定流量或负压时，如U水柱计跳动不止，应检查积水情况，并采取放水措施。 7(抽采瓦斯钻孔及分路观测点必须悬挂观测记录牌，并注明观测地点和孔号。每次观测后，应将有关参数(如负压、静压差、瓦斯浓度、流量、观测时间及观测人姓名) 填写在记录牌上，并保证牌板、记录和报表三对口。 8(当抽采管路中瓦斯浓度急剧变化时，应及时调节该钻孔或高抽巷的管路抽采负压。 9(管路都应设置阀门、放水器和观测瓦斯、负压和流量的装置。 10(布置在回采工作面的抽采钻孔，必须在能抽采瓦斯前连接好。本煤层抽采瓦斯钻孔，应在钻孔施工完后及时连接好，并把钻孔与抽采管路连通的阀门打开。 11(连接钻孔前，要将顶板的浮矸清理掉。 12(抽采钻孔或管路的拆除，必须经通风技术负责人批准。 (钻孔瓦斯管拆除后，必须采取防止瓦斯外泄的措施。 13 14(必须经常清理和润滑抽采瓦斯管路的阀门，以确保阀门使用灵活。 15(未经批准，任何人不得调整主干管路的抽采负压。 16(对所负责地区的抽采系统及设施要定期进行全面检查，发现漏气、断管、埋管、积水等问题时，应立即汇报，并采取措施进行处理。 93 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 附录3: 抽采瓦斯泵司机作业操作规程 1(抽采瓦斯泵司机必须经过技术培训，并掌握瓦斯泵的结构、性能，会进行一般的维护保养及故障处理。应由考试合格、持证者担任。 2(抽采瓦斯泵司机负责泵的停、开和日常维护管理及运行参数的调整、记录工作，并定时向本单位调度汇报。 3(检查泵站进出风气门、循环气门、配风气门、放空气门和利用气门，保证其处于正常工作状态。 4(检查抽采泵螺丝，各部联接螺丝以及防护罩，要求不得松动。 5(检查并保持油路、水路处于良好工作状态。 6(各部位温度计应齐全。 7(泵房中的测压、测瓦斯浓度装置及电流、电压、功率表均应正常工作。 8(检查泵站进、出气侧的安全装置，要求保证完好。 9(用手转动泵轮1,2周，要求泵内应无障碍物。配电设备应完好。 10(接到启动命令后，抽采瓦斯泵司机应一人监护、一人准备操作。 11(启动带有供水系统的抽采泵时，应先启动供水系统，并开、关有关阀门。 12(真空泵的启动顺序如下 ? 关闭进气阀门，打开出气阀门、放空门和循环门; ? 操作电气系统，使抽采泵投入运行; ? 缓缓开启进气阀门; ? 调节各阀门，使抽采泵正负压达到合理要求，向泵体、气水分离器等供给适量的水。 13(抽采泵启动后，应及时观测抽采正、负压及流量、瓦斯浓度、轴承温度、电气参数等，并监听抽采泵的运转声。 14(接到停止抽采泵运行的命令后，应一人监护、一人准备进行停机操作。 15(抽采泵的停机操作顺序是 开启放空门、循环门，关闭总供气门和井下总进气门，同时开启配风门，使抽采泵运? 转3,5分钟，将泵体内和井下总进气门间的管路内的瓦斯排出。 ? 操作电气系统，停止抽采泵运转; ? 停止供水、供油。 16(抽采泵停止运转后，要按规定将管路和设备中的水放完。 94 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 17(抽采瓦斯的矿井，在抽采未准备好前，不得将井下总气门打开，以免管路内的瓦斯出现倒流。 18(如遇停电或其他紧急情况需停机时，必须首先迅速将总供气阀门关闭，然后将所有的放空门和配风门打开，并关闭井下总气门。 19(抽采泵需要互换运行时，必须经调度同意后方可进行 20(互换抽采泵的操作顺序如下 ? 备用泵空载运转正常后，调小运转泵的流量; ? 开启备用泵和运转泵系统间的联络门，并关闭备用泵的配风门，使备用泵低负荷与运转泵并联运行; ? 当备用泵带负荷运转正常后，关闭其放空门; ? 停止原抽采泵运转，并开、关有关阀门，调整备用泵的流量。 21(抽采泵并联运行时，其启动和停止应按照本工种中有关抽采泵的停止、启动顺序进行操作。 22(操作电器设备时，必须穿戴绝缘鞋和绝缘手套。 23(对于反映抽采泵运行状态的各种参数(瓦斯浓度、设备温度、压力、孔板流量计静压差、流量等)及附属设备的运转状态、机房内的瓦斯浓度，在正常情况下应按各局规定的时间进行观测、记录和汇报，特殊情况下必须随时观测、记录和汇报。 24(要经常检查维护抽采系统各种计量装置、阀门和安全装置等，保证灵活可靠;每天要对全部设备的外表进行一次擦洗。 25(必须坚守岗位，实行现场交接班，交接班时要对所有设备进行检查和交接，并履行台帐签字手续。 95 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 附录4: 电工操作规程 一、操作抽采系统工程的电器设备，必须遵守以下规定: 1、非专职或值班电工，不得擅自操作电气设备; 2、操作高压主回路时，应有操作证，操作人员必须戴上绝缘手套，必须穿电工鞋，或站在绝缘台上操作; 3、手持式电器设备的操作手把和在工作中必须接触的部分，应有良好的绝缘体; 4、电动机，电气设备附近20米内的风流中瓦斯浓度达到1.5%时，必须停电切断电源进行处理，待瓦斯浓度降至1%以下时，方可开机送电; 二、井下电气设备拆检的规定: 1、拆检电工必须熟悉电气设备的技术性能、供电系统、检修部位、完好标准、检修停送电时间以及影响区域; 2、所有拆检的电气设备，不得带电作业，不得带电搬迁电气设备; 3、检修前按规定切断电源，并用电压相应的验电笔检查无电后，再准与异体放电(放电时瓦斯浓度1%以下时); 4、检修区段内所有电气设备开关的手把应置于“0”位闭锁，并悬挂有人作业，不准送电的警示牌，同时派专人看守开关; 5、检修后的试验应按设备完好标准，严格检查检修质量和防爆性能，应取得有关人员的同意后，方可送电试车运行; 三、停送规定: 1、井下地面正常的停送电事先应由机电负责人通知当班电工明确停电的区域、时间，其中高、低压正常停送电应由本地负责人办理操作票; 2、送电前按规定专人检查瓦斯，符合要求以后方可派人送电，送电顺序为:先送高压开关，再送低压开关，后送分路开关。停电时应按停电区域先排好水，防止水淹设备，然后由专人先停分路开关，再低压开关，后停高压开关，停电后开关一律闭锁; 3、停电负责人应由单位负责人指派懂电气技术的人员指挥，操作人员应有一定经验的电工担任，停送电负责人必须认真负责，严格按有关规程办理，不得马虎从事; 4、若遇事故停电，应事后通知停电区域并报告矿值班室，恢复送电，应按正常规定办理; 四、其它规定: 1、瓦斯巷内值班电工应正确操作电器设备，在工作面内禁止打开防爆电气设备，特殊情 96 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 况必须在前一级开关停电后方可操作。 2、拆装电气设备需用专用工具，没有修好的电气设备不准投入运行; 3、检修后的地面积油要处理干净，剩余油料要及时搬走，不得存任何易燃物品在机电硐室; 4、设备转动部分应与电气设备外壳、电缆等有一定可靠的安全距离; 5、电气设备的三大保护应符合要求，过流值的整定指派专人进行，高压开关的无压释放器应完好可靠; 6、若遇井下发生电气火灾，应首先切断起火电源，并尽快报告值班室，尽一切努力扑灭火灾，在进行电气火灾处理时，只能用干砂、石粉和不导电的灭火器进行。 7、电缆的悬挂要符合规定，禁止用钢(铅)丝将电缆钉死或捆压，不能把电缆放在底板上，装电缆的外皮必须可靠接地; 8、井下电气设备搬动，应停电进行，运输时应安全可靠，不得损坏，井下撤装时，应符合设备检修的有关规定; 9、接电搭火，应事先征得有关技术人员的同意，任何人不得擅自搭; 10、在检修设备时，必须节约原材料，保质保量完成后，应试车验收合格，方能入库。 97 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 附录5: 钳工操作规程 一、对设备进行维修时，首先对设备作鉴定，明确检修部位，拟出检修方案和步骤，方能准备拆御机器。 二、对设备的主要检修部位的主要工艺或借检修加以改进的部位应与相关人员协调后进行，当有关技术人员不能确定时，应向上一级报告，确定方案后方能进行。 三、在搬运设备或拆御大件需要起重时，事先要对起重设备进行仔细检查，确保其完好无误，方可起吊，起吊设备下方严禁站人，并力求保持被起吊物的平衡，放下时，应准确对位轻放。 四、拆御机器或部件时，当螺钉和螺帽无法脱落时，要尽可能使用拨杆、拉子，并借助油浸、加热、扳动等方法，非特殊情况禁止气割和用大锤敲打未拆卸的构件;凡拆卸的构件，必须有秩序地排列和轻放，有精度要求的部位，应涂油防止腐烂。 五、现场拆修机器时，首先要切断电源，在防爆开关上挂上禁止启动牌，并清除机器外表的浮煤尘垢，方能进行拆卸。 六、装配必拆卸滚动轴承时，非特殊情况下不准用二锤敲打，防止滚动钢圈破裂，其配合座根据载荷性质使用部位的不同技术标准选择，防止配合中产生应力或松动现象。 七、检修机器和配件时，必须按机器检修说明书的规定在各润滑点加宽润滑油。 八、砂轮机的工作面方位应对着墙壁，还需经常检查砂轮是否有裂纹和松动现象，禁止将大物件抬到砂轮机上磨削。 九、有铁锤时，首先检查铁锤头，锤把是否牢固，注意周围的环境，以防止伤人和损坏设备，用锤人不准戴手套。 十、锉刀、锤头不准涂油，角尺不能倒放敲打，游标尺和千分尺用后涂上一层薄薄的油放回专用盒。 十一、凡部件或设备上螺栓，固定后露出螺帽无高度，一般应与标准的垫圈的厚度相等，不用垫圈的地方也以此相应，如螺栓深入机件本体时，其深入的长度作如下规定:一般钢材的铸钢深入长度约等于螺杆直径。 十二、凡经检修过的设备、部件、管路，都应做到零件齐全，护罩、设备间隙合格，不漏油、不漏气、不漏风，去锈防蚀可靠。 十三、凡经检修的设备，其质量标准应符合相应的设备检修质量标准。 十四、井下特殊检修工程，如施工焊、气割，事先编制施工安全报矿技术负责人审批。 十五、施工作业过程中，凡与《煤矿安全规程》有抵触的，以《煤矿安全规程》规定为准。 98 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 附录6: 焊工操作规程 一、焊前检查: 1、检查焊机接地是否良好，电缆有无破损，有无漏电现象; 2、焊机上不应有其它物体，焊接场地不能有易燃易爆物品; 3、焊炬应良好，面罩无透火缝隙; 4、焊条规格质量要符合要求。 二、操作: 1、工作台上的焊机电源开关、调节电抗器，选择适当的焊接电流，合理选择焊条直径和焊接速度，焊件应干净，焊机不许有油污、铁锈、泥垢等; 2、戴上面罩，用焊条名弧约2-4mm的距离使电弧稳定，然后在焊熔化时向下送进，以保持一定弧长，焊条垂直焊接作横向摆动，以达到规定的焊缝高度，焊条作纵向移动，使熔化金属填湿焊口; 3、在焊接过程中，必须保持火炬的弧长，避免溶化金属因焊条向溶化过度时吸收空气中 和N; 的O22 4、焊接中要防止焊条变形; 5、长度在250mm至300mm以下，焊缝二次焊完，300mm以上要分段焊接; 6、厚度小于8mm开口和不开口的焊件可单层一次焊好，8mm以上的焊件要采取多层焊接法，每焊一层后，应除掉焊道表面的溶渣，焊好一层，再焊第二层; 7、中断焊接和收尾时，焊条应徐徐提起，以使溶液填湿，重新打火时，应在断弧处后面8-10mm处开始，以使接头溶化良好; 8、焊接横接口时，每层焊道的接头处应错开20mm以上; 9、焊接完待冷却，发现成暗红色后，打掉焊渣及飞溅物，若发现铁幅，应立即铲除重焊; 10、应检查焊接质量，焊接高度及宽度是否均匀，有无浮焊或咬边铁焊签及热影响的焊口有无裂纹，有无弧 和气孔等; 11、室外焊遇雨、雾、大风时，必须采取防护措施 ，方可施焊; 12、仰卧焊接时，应垫上绝缘层和干燥的木板进行; 13、焊接工作完毕后，应切断焊机电源，收回焊机电缆。 99 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 附录7: 气焊、气割工操作规程 一、先检查现场，不许有易燃、易爆物品，乙炔发生器与操作现场相距不小于5m，与电焊机相距10m以上。 二、气焊设备应完好无误，氧气管和乙炔不能有破裂现象，乙炔不能漏气，回火防止器水位指示是否正常，是否有放水气压表及减压器是否正常。 三、气焊时要根据焊件结构和形状，选择适当的接头形式，根据工件焊接的单位时间选择火焰的内在热能量。 四、点燃火焰前，先稍打开焊炬氧气开关，然后打开乙炔开关，点火后调节火焰性质。 五、焊接时，不同厚度的工件，火焰或焊接表面的倾角不同，焊丝与焊件表面保持30-40度倾角。 六、焊炬在焊接时，应沿焊缝和垂直焊缝的水平运动，以便焊丝流浸在泡池中，并作搅拌状，以便更好地混合金属。 七、焊好熄火时，应先关闭焊炬的乙炔开关，然后关闭氧气开关。 八、焊接低碳时，火焰功率应按被焊金属的厚度选择，在焊件较厚时(大于5mm)，宜采用向右焊，焊溥件时，为防止焊穿，应采用向左焊。 九、焊特种钢铸件以及有色金属时，需加助溶剂。 十、厚工件和可焊性较差的金属，施焊时需要加热。 十一、氧气、乙炔火焰的然烧必须在焊炬处，以免引起回火。 十二、填充金属丝的化学成分和机械性能应和基本金属相同或接近。 十三、焊接时，随时检查氧气和乙炔的压力，确保其在正常范围以内。 十四、氧气开关不得置于阳光下爆晒，搬运受振动器件、油箱以及氧气瓶等时，不准滚动。 十五、乙炔发生器及氧气瓶附近严禁点火，焊炬发火时，不可正对他人和自己。 十六、气割时，喷出的火焰成中性火焰，工件预热至金属在氧气中的燃烧温度，再打开切割氧气阀。 100 四川省安全科学技术研究院 高县蕉村镇永丰煤厂瓦斯抽采设计说明书 附录8: 瓦斯抽采工职责 1(负责瓦斯抽采钻孔的施工，管路系统的铺设和瓦斯泵房设备、设施及其配套仪表的安装、调试、维修和使用管理。 2(负责瓦斯抽采资料、数据和各种台帐、记录的编报工作。 3(熟悉瓦斯抽采系统和瓦斯抽采设备、设施、仪器仪表的性能、作用和操作、维修方法。 4(掌握瓦斯抽采的方法、条件与各项安全指标，达到安全可靠。 5(掌握钻孔布置方式和钻孔参数。 101 四川省安全科学技术研究院