红旗矿井瓦斯抽放设计

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1、第一章 矿井概况1. 井田地质特性1.1 地层 本区出露地层有第四系、二叠系、石炭系、奥陶系和寒武系，由老至新分述如下：1)寒武系(G)出露于井田南部，岩性为白云质灰岩，全层厚度不详。2)奥陶系申统马家沟组(O2m) 顶部为深灰色石灰岩与泥岩互层，隐晶质构造，中厚层状，局部夹灰黄色钙质泥岩薄层。其下为厚层石灰岩隐晶质构造。质地均一，局部可见暗紫红色的薄层泥灰岩，地表溶洞发育，下部为含泥质的白云质灰岩或白云岩与泥岩互层。本区及邻区最大揭发厚度为237.07m。3)石炭系(C) 区内仅发育上统太原组及中统本溪组。 (1)本溪组(C2b)，重要由灰色至深灰色豆状或鲕状铝士岩、铝土质泥岩构成。铝土矿层

2、多位于该组的中上部，称为K4矿层带，该矿层带自西向东有向下迁移的变化趋势。本组底部多为赤红色的褐铁矿及赤铁矿。本组厚3.5733.69m，一般厚度在8m左右。 (2) 太原组(C3t)，重要由石灰岩、泥岩、砂质泥岩、砂岩、炭质泥岩及煤构成。根据其岩性特性可分为三段，即上部灰岩段、中部屑岩段和下部灰岩段。可采煤层(一1煤)赋存于该组的底部。该组厚度变化大，两极值为32.4697.20m，平均厚度63.13m。 4)二叠系(P) (1)下统山西组（Plsh）,岩性由煤、炭质泥岩、泥岩、砂质泥岩及砂岩构成。重要可采煤层(二1煤)赋存于该组的下部。全组厚39.59110.68m，平均厚度76.82m。

3、 (2)下统下石盒子组(P1X),根据其沉积特性可分为三、四、五、六等4个煤段。三煤段底部为灰绿色士细粒砂岩，即砂锅窑砂岩，局都相变为粉砂岩，含黑色泥岩包裹体、黄铁矿结核，有大型斜层理。下部为深灰色、灰色含铝土质泥岩、紫斑泥岩及深灰色泥岩，该段厚53.24130.42m，一般90m左右。四至六段：由深灰色砂质泥岩、粉砂岩及灰白色细粒砂岩构成。煤层不发育且均不可采。其底部的四煤底板砂岩为浅灰色、灰绿色中细粒砂岩，底部常为粗粒或含砾砂岩，具缓波状层理及斜层理，泥质胶结。厚170m左右。（3）上统上石盒子组(P2S)，该组岩性重要由灰绿色、土黄色及少量暗紫色的中细粒砂岩、粉砂岩、砂质泥岩构成。其底部

4、为一层厚20m左右的灰白色中细粒含砾石英砂岩，其矿物成分单一，硅质胶结含泥岩包裹体，具斜层理。本组可分为七、八两个煤组，但媒层不发育，仅偶见煤层且不可采。本组厚约250m。5）第四系 出露范畴较广，以不整合接触关系覆盖于下伏不同步代地层之上，由黄土、耕植土、砂质粘土、砾石等组咙。一般厚度515m。1.2 地质构造 本区位于秦岭纬向构造带北亚带背斜的北翼(图1-2、表1-1)，总体构造形态为一走向2802900，倾向10200倾角7140的单斜构造。区内构造以断裂为主，重要由东西向、北西向、北北向断裂构成。表1-1 重要断层特性表断层名称性质走向(0)倾向倾角(0)落差(m)延展长度(Km)F3

5、正断层N500EN200ENW70704.10F6正断层EWS72501708.85F9正断层EWN6065501509.50F102正断层N500WN600WSW70152.00F104正断层EWS60181.90F127正断层N600WNE65100.15 (l) F1断层，为本区西部边界断层，正断层。区域延伸长4.1km，走向N50200E，倾向NW，倾角700左右，落差70余米。该断层区域上有钻孔控制，控制限度基本可靠。（2）为本区北部边界断层，正断层。区域延展长度9km左右，走向近FW，倾向N，倾角60700，落差50150m。该断层地表迹象明显，勘查工程亦见及，断层破碎带厚5.68

6、-62.72m不等。该断层控制较严密。(3) F102断层，位于本区中部，为一走向N50600W，倾向SW，倾角700左右的正断层，落差1525m。该断层在地表可见，1207孔、1312孔煤层底板不持续。(4) 古堆窑断层(F2)，位于本区西部边界附近，为正断层。区域延伸长度5km以上，走向N45150E，倾向西北，倾角不详，落差100m左右。该断层南段有老窑揭发，中段有勘查工程控制，地表均为第四系覆盖，向北延伸不详。(5) 沙鱼沟断层（F1），位于本区西部边界外，延展长N45250E，倾向NW。落差500m两侧均被第四系松散层覆盖。本区西部以沙鱼沟正断层(F1) 古堆窑正断层（F2）、柳树沟

7、正断层(F3)为代表的北东向断裂明显，并呈东升西降的阶梯式排列。1.3 煤层井田内含煤地层为石炭二叠系，有上下市合子组，有有上下石盒子组、山西组和石炭系太原群构成，总厚度为646.16m，含煤21层，其中，可采煤层仅有山西组的二1煤及太原群的一1煤两层（表1-2）。根据勘探成果，上下石盒子组含煤性极差，仅偶见不可采点。表1-2 重要可采煤层特性表煤层煤层厚度(m)煤层间距(m)煤层构造顶底板岩性稳定性倾角（0）容重t/m3最小最大平均最小最大平均夹石层数顶板底板一102.321.0230.0121.8691-2灰岩泥岩稳定7-1401.64二1023.84.641-4砂质泥岩砂质泥岩或泥岩较稳

8、定1.6二1煤赋存与山西组下部，上距砂锅窑砂岩65m，下距一1煤69 m；煤层层位稳定，普遍发育夹矸4层，岩性为炭质泥岩或泥岩，局部地段夹矸厚度不小于可采煤层厚度；二1煤直接顶为砂质泥岩或泥岩，局部地区为细砂岩，直接底板为泥岩、炭质泥岩或泥岩；煤层厚度变化范畴为023.8m，平均煤厚为4.62m，煤层倾角平缓，一般为7140，煤层自身多呈粉重胶结状态，原生构造大都被破坏，强度极低，容重为1.6 t/m3，空隙率为16%，该煤层属中灰特低硫，高灰熔点粉状无烟煤。二1煤是该矿的唯一主采煤层。一1煤赋存于太原群底部，层位稳定，构造简朴，局部含夹矸12层，煤层变化较小，变化范畴为02.32m，煤层平均

9、厚度1.02m，L1L3为其直接顶，厚约10m，本溪群铝土岩或铝土质泥岩为其直接底板，厚度约7m左右，该煤层属中灰高硫高熔点块状无烟煤。一1煤不属该矿的开采煤层范畴。1.4 区域瓦斯特性该煤田二1煤层瓦斯成分、含量变化较大，总体而言，自西向东大体上可划分为三个瓦斯地质单元：即19勘探线以西的逸散区、19-44勘探线之间的过渡区以及44勘探线以东的富集区，其中逸散区多为煤层瓦斯风化带，煤层瓦斯战份异常，CO2成分增高，甲院含量一般不不小于6m3/tdaf，过渡区煤层瓦斯成分趋于正常，瓦斯风化带分布于浅部，甲烷含量不不小于l5m3/tdaf；富集区煤层瓦斯风化带则为一沿煤层露头分布的狭窄条带。向深

10、部煤层瓦斯成分、含量骤增，甲烷成分高达99.42%，甲烷含量最大值为39.73 m3/tdaf。1.5 煤层瓦斯成分分带由上述可知，区内二1煤层瓦斯战份虽以CH4为主，但其在瓦斯成分中所占比例均不不小于80%，且煤层瓦斯成分异常，其中的CO2成分偏高。根据煤、泥炭地质勘查规范对煤层瓦斯的分带原则，煤层瓦斯可分为二氧化碳-氮气带、氮气-沼气带和沼气带，依其分带原则，木区均为煤层瓦斯风化带，但由于本区煤层瓦斯成分异常，结合本区煤层瓦斯含量特性及矿井生产的实际，将本辨别为煤层瓦斯风化带、二氧化碳-沼气带和氮气沼气带。（1）瓦斯风化带：以煤层瓦斯含2 m3/tdaf等值线作为煤层瓦斯风化带的下限。该带

11、沿二，煤层露头分右，其下限位于煤底标高+200+150m以上，形态与二1煤层露头大体一致。虽然这种划分与煤层瓦斯风化带的概念不甚一致，但对于矿井生产而言则较为实用，即在本次所划分的煤层瓦斯风化带中，煤层被开采时，矿矿山瓦斯涌出量极低。（2） 二氧化碳-沼气带：系指煤层瓦斯成分中甲烷成分不不小于80%，而二氧化碳含量不小于20%的范畴。该带位于煤层瓦斯风化带之下，分布于煤底标高-50m至煤层瓦斯风化带下限之间。本成分带的划分重要考虑本区煤层瓦斯成分的特殊性，即煤层瓦斯成分中二氧化碳成分较高，因此，划分出本成分带可以更精确的反映本区煤层瓦斯成分的特性。（3） 氮气-沼气带：系指煤层瓦斯成分中甲烷成

12、分不不小于80%，二氧化碳战份亦不不小于20%的区域，该带分布于本区的深部。第二章 矿井瓦斯涌出2.1 矿井瓦斯涌出特性 据近几年矿井瓦斯鉴定成果(表2-1)，绝对涌出量(CH4)为7.469.36m3/min，相对瓦斯涌出量(CH4)在4.509.21 m3/td之间，矿井瓦斯级别为低瓦斯矿井，生产中未发生煤与瓦斯突出、瓦斯爆炸事故。 矿井瓦斯涌出重要来自开采煤层自身，一般状况下，回采工作面CH4浓度在0.40.9之间，矿井总回风巷CH4浓度为0.10.2。放顶后，矿井瓦斯无明显增大现象。 由表6-1尚可看出，随着矿井开采水平的延深，矿井瓦斯相对涌出量和绝对涌出量均无明显增大，相反却略有减少

13、，这除了与矿井生产效率、采煤措施等有关外，也间接地阐明了本区煤层瓦斯普遍较低、煤层瓦斯含量与煤层埋深关系不明显的瓦斯赋存特点。表2-1 历年矿井瓦斯鉴定成果表鉴定期间绝对涌出量(m3/min)相对涌出量(m3/td)矿井瓦斯级别开采标高(m)1997.119.078.29低瓦斯矿井+1351999.119.369.21低瓦斯矿井+145.048.528.97低瓦斯矿井+173.129.065.38低瓦斯矿井+135.087.464.89低瓦斯矿井+115.048.274.50低瓦斯矿井+115.048.274.50低瓦斯矿井+1152.2 煤与瓦斯突出危险性 煤与瓦斯突出是矿井开采过程中煤层瓦

14、斯的一种动力现象，其发生受煤层瓦斯含量、煤层瓦斯压力以及煤体构造等多种地质因素的制约。大量的生产实践表白，煤与瓦斯突出多发生在煤层瓦斯含量高、煤层具有一定厚度的软分层、煤层瓦斯压力大的开采地段，其中较高的煤层瓦斯含量是发生煤与瓦斯突出的前提条件。 前已述及，本区煤层瓦斯成分中CH4成分均不不小于80，煤层瓦斯含量在1.496.02m3/tdaf之间，为低瓦斯煤层；煤层瓦斯的原始压力较小，仅为0.420.59Mpa，可见本区煤层不具有煤与瓦斯突出的前提条件。 此外，近几年的开采实践表白，开采中矿井相对涌出量均不不小于10m3/td，为低瓦斯矿井，生产中未发生矿井瓦斯爆炸和煤与瓦斯突浮现象。第三章

15、 煤层瓦斯基本参数3.1 煤层瓦斯含量 据取样测试成果（表3-1）。二1煤层瓦斯含量为1.496.02m3/tdaf，其变化与瓦斯成分变化大体一致，即随着煤层埋深的增长而增高。 经对钻孔取样测试成果分析，本区煤层瓦斯含量(W)与煤层埋深(H)的关系式为： W=0.00948H+1.9504 (n=13 r=0.5712) 由上式可知，本区煤层瓦斯含量的变化梯度为105m/(m3/tdaf)，即当煤层瓦斯含量增长 l m3/tdaf时，煤层埋深增长105 m，其瓦斯变化梯度较大。同步可以看出，煤层瓦斯与煤层埋深的有关系数仅为0.572(图3-1)，表白本区煤层瓦斯含量虽有随煤层埋深增力口而增高的

16、变化趋势，但其有关性并不明显。图1-1 瓦斯含量与开采深度的关系 由于矿井生产未获得较为系统的瓦斯涌出资料，现仅籍14070、14090工作面瓦斯涌出资料，对矿井瓦斯涌出与煤层瓦斯含量之间的关系简述如下。为分析瓦斯涌出量与煤层瓦斯含量之间的关系，本次选择了当月仅有一种工作面采煤的矿井通风资料(表3-1)，根据其工作面通风量、CH4浓度以及本月的产量和生产天数，求出了该工作面的瓦斯相对涌出量，以期分析相对瓦斯涌出量与煤层原始瓦斯含量。表3-1 煤层原始瓦斯含量工作面编 号风 量(m3/min)CH4浓度()相对涌出量(m3/td)煤层瓦斯含量(m3/tdaf)14070796.70.605.47

17、4.0474.40.804.402.514090650.80.634.534.51(1508孔) 由表3-1可以看出，相对瓦斯涌出量均高于煤层的原始甲烷含量，一般地，相对涌出量是煤层原始甲烷含量的11.76倍。试成果基本反映了被测试煤层瓦斯的原始瓦斯压力。3.2 煤层瓦斯压力表3-2 煤层瓦斯压力测试成果孔 号补1补2补3补4煤层止深(m)241.50375.18249.00193.62压力(Mpa)0.510.420.590.59 煤层瓦斯压力测定成果表3-2。本区二1煤层瓦斯压力为0.42-O.59 Mpa，表白区内煤层瓦斯压力相对较小，煤层瓦斯呈低压欠饱和状态赋存。第四章 瓦斯抽放措施4

18、.1 瓦斯抽放措施选择根据选择抽放瓦斯措施，应根据煤层赋存条件、瓦斯来源、巷道布置、瓦斯基本参数、瓦斯运用规定等因素经技术经济比较拟定。并应符合下列规定：（1）尽量运用开采巷道抽放瓦斯，必要时可设专用抽放瓦斯巷道。（2）适应煤层的赋存条件及开采技术条件。（3）有助于提高瓦斯抽放率。（4）抽放效果好，抽放的瓦斯量和浓度尽量满足运用规定。（5）尽量采用综合抽放。（6）抽放瓦斯工程系统简朴，有助于维护和安全生产，建设投资省，抽放成本低。鹤壁六矿二1煤层为单一厚煤层，采用厚煤层放顶煤开采工艺，掘进期间有异常瓦斯涌浮现象，工作面瓦斯重要来自本煤层，因此，鹤壁六矿的瓦斯抽放措施为本煤层瓦斯抽放结合采空区瓦

19、斯抽放措施。本煤层抽放瓦斯措施可按下列规定选择：（1）煤层透气性较好，宜采用本煤层预抽措施，一般优先考虑沿层布孔方式；当突出危险性大时，可选择穿层布孔方式。（2）有一定倾角的分层开采煤层，宜采用边采边抽的卸压抽放措施。（3）单一低透气性高瓦斯煤层，可选用密集网格钻孔、水力割缝、水力压裂、松动爆破、深孔控制卸压爆破、物理化学等措施强化抽放。（4）煤巷掘进瓦斯涌出量较大的煤层，可采用边掘边抽或先抽后掘的卸压抽放措施。根据鹤壁六矿二1煤层赋存条件、瓦斯来源、瓦斯基本参数及其突出危险性，考虑到煤层透气性差，但采用放顶煤开采的特点，运用厚煤层放顶煤开采工作面前方卸压范畴大的特性，采用本煤层预抽、边采边抽

20、和高位钻孔相结合的综合抽放瓦斯措施作为鹤壁六矿的重要瓦斯抽放措施。回采工作面采用抽放方式为顺层交叉钻孔抽放和高位钻孔抽放相结合的综合抽放方式。4.2 回采工作面瓦斯抽放措施设计4.2.1 回采工作面瓦斯抽放措施 目前，回采工作面顺层布孔方式重要有顺煤层扇形布孔预抽、顺煤层平行布孔预抽、顺煤层交叉钻孔预抽、顺煤层迎向钻孔预抽措施等。考虑到大峪沟矿煤层瓦斯来源及煤层透气性系数，采用沿层交叉钻孔布置，既满足预抽，也满足边采边抽。4.2.1.1 沿层交叉抽放钻孔布置布孔方式如图4-1所示。钻孔直径7589 mm，钻孔长度为6070m,钻孔间距2.5 m,钻孔仰角为16，即在煤层内形成穿层孔布置。迎向交

21、叉钻孔夹角20。沿层钻孔和交叉钻孔间隔布置。钻孔进入采动影响带之前，预抽时间不得低于6个月。交叉钻孔距工作面2124m时开始进行边采边抽。图4-1 沿煤层交叉钻孔布置1风巷；2机巷；3迎面交叉钻孔；4沿层钻孔4.2.1.2 回风钻场高位钻孔抽放采空区瓦斯钻孔方式如图4-2所示，钻场设计见图4-3。钻孔长度为60 m，钻场间距为50m,抽放目的为解决工作面上隅角瓦斯超限。钻孔偏角分别为10、13和15，仰角15，钻孔终孔控制巷帮1723 m，众孔层位控制裂隙带高度20 m。图4-2 高位钻孔布置图1风巷；2机巷；3钻孔；4钻场图4-3 高位钻场布置图4.2.1.3 抽放量估计沿煤层交叉钻孔为预抽

22、，为高浓度低流量瓦斯抽放方式，估计预抽瓦斯量为1.0m3/min，抽放瓦斯浓度为30%，抽放混合量为5 m3/min。高位钻孔为低浓度大流量抽放方式，估计抽放量为1.5 m3/min，抽放瓦斯浓度为10%。抽放混合量为15 m3/min。工作面合计抽放纯量为2.5 m3/min, 抽放混合量为16.67 m3/min。第五章 瓦斯抽放系统与抽放设备5.1 瓦斯抽放系统根据鹤壁六矿生产采区布局具体条件，鹤壁六矿八采区设计为井下移动式瓦斯抽放泵站，抽放管路系统比较简朴，重要有工作面抽放管路、ZWY-40/75移动式瓦斯抽放泵站、排气管路等构成。12090工作面抽放管路系统为： 煤层钻孔瓦斯风巷4吋

23、和机巷3吋抽放管路进入采区变径为6吋管路ZWY-40/75移动式瓦斯抽放泵站离开采变径为6吋管路进入采区总回风。总回风巷14110抽放泵站抽放管路水平大巷上山西二风井图4-4 瓦斯抽放系统示意图5.2 瓦斯抽放管路设计5.2.1 抽放管路直径计算抽放管路直径选择按下式计算：式中 系统混合瓦斯流量，m3/min；管路内径，m； 管路内瓦斯流动速度，取经济流速，取V=10 m/s。（1） 机巷支管直径计算分担机巷沿煤层交叉钻孔预抽煤层瓦斯量，即抽放量1m3/min，瓦斯浓度为30%，抽放混合量为3.3m3/min，取管中合理流速为10m/s，则该支管直径为： （m）该支管直径选用3吋管，敷设在14

24、090工作面机巷。（2） 风巷支管直径计算分担风巷高位钻孔抽放瓦斯量，即抽放量1.5m3/min，瓦斯浓度为20%，抽放混合量为3.3 m3/min，取管中合理流速为10m/s，则该支管直径为： （m）该支管直径选用4吋管，敷设在14090工作面风巷。（3） 主管直径计算分担工作面高位钻孔抽放瓦斯量和沿煤层交叉钻孔预抽煤层瓦斯量，即抽放量2.5m3/min，瓦斯浓度为15%，抽放混合量为16.7 m3/min，取管中合理流速为10m/s，则该支管直径为： （m）该支管直径选用6吋管，敷设在泵站到14090工作面和泵站到总回风道的正压管路。5.2.2 抽放管路阻力计算抽放管路阻力按下式计算：式中

25、H阻力损失，Pa；L直管长度，m；Q瓦斯流量，m3/h；D管道内径，cm；K系数，见表5-1；混合瓦斯对空气的相对密度，见表4。表5-1 不同管径的系数K值通称管径(mm)152025324050K值0.460.470.480.490.500.52通称管径(mm)7080100125150150K值0.550.570.620.670.700.71（1） 风巷支管管路阻力风巷支管抽放量大，瓦斯浓度低，是支管中管路阻力最大的，故支管管路阻力计算采用该支路进行计算。风巷支管抽放瓦斯浓度为20%，抽放混合量为7.5 0 m3/min，管路长度按最大1000计算，气体密度为0.955，则该支管直径为：

26、（Pa）式中当管路直径为D=10.12 cm时, 系数K=0.62。（2） 机巷支管管路阻力机巷支管抽放量大，瓦斯浓度低，是支管中管路阻力最大的，故支管管路阻力计算采用该支路进行计算。风巷支管抽放瓦斯浓度为30%，抽放混合量为3.33 m3/min，管路长度按最大800计算，气体密度为0.866，则该支管直径为： （Pa）式中当管路直径为D=7.62 cm时, 系数K=0.57。（3） 主管管路阻力风巷支管抽放量大，瓦斯浓度低，是支管中管路阻力最大的，故支管管路阻力计算采用该支路进行计算。风巷支管抽放瓦斯浓度为15%，抽放混合量为16.67 m3/min，管路长度按最大600计算，气体密度为0

27、.933，则该支管直径为： （Pa）式中当管路直径为D=152.4,系数K=0.71。（4）直管管路阻力选择管路阻力最大支管进行计算，故采用风巷支管管路阻力计算抽放系统直管管路阻力。 （Pa）（5）局部阻力抽放管路的局部阻力损失计算采用估算法，即取直管管路阻力的15%计算，则： （Pa）（6）抽放管路总阻力抽放管路的局部阻力损失计算采用估算法，即取直管管路阻力的15%计算，则： （Pa）5.3 瓦斯抽放泵的选型一般状况下，要选择抽放泵，一方面要选型，然后是选择容量。需结合本矿井的具体条件，并结合多种类型抽放泵的特性、优缺陷及其合用条件来选择适合本矿井的瓦斯泵类型。（1）抽放泵的选型原则 抽放泵

28、的流量必须满足矿井抽放期间估计最大瓦斯抽放量的规定； 在抽放期间，抽放泵的负压必须能克服管路系统的最大阻力； 抽放泵要具有良好的气密性。（2）常用抽放泵的类型目前国内使用的抽放泵大体分为三类： 水环式真空泵 离心式鼓风机 回转式鼓风机。 抽放泵的选型计算涉及泵的流量和压力的计算。5.3.1 抽放泵容量计算 矿井抽放瓦斯总量是指矿井整个服务年限中最大的瓦斯抽放量，因此瓦斯泵的流量与矿井抽放泵的布置方式有关，如几种矿井共用一台泵抽放，那么该泵的流量就是几种矿井最大瓦斯抽放量之和。鹤壁六矿抽放泵容量采用下式计算： 式中 Q瓦斯泵的额定流量，m3/min； Qz矿井抽放瓦斯总量(纯量)，m3/min；

29、 X矿井抽放瓦斯浓度，； K备用系数，取K：1.2； 瓦斯泵的机械效率，一般取0.8。 考虑到封孔技术及矿井抽放管理技术水平，泵站抽放瓦斯浓度按15%计算，则抽放泵容量为： （ m3/min ）5.3.2 抽放泵压力计算瓦斯泵的压力就是要克服瓦斯从井下钻孔口起，经瓦斯管路 到抽放泵，再送到顾客所产生的所有阻力损失。一般由下式计算： 式中 H瓦斯泵的压力，Pa； Hr井下负压管路的所有阻力损失，Pa； Hc地面正压管路的所有阻力损失，Pa； hzk抽放钻孔所需负压，Pa； hrm井下负压管路的摩擦阻力损失，Pa； ， hrj-井下负压管路的局部阻力损失，Pa； hcm地面正压管路的摩擦阻力损失，

30、Pa； hcj-地面正压管路的局部阻力损失，Pa； hzh顾客所需正压，Pa； K备用系数，取1.2。对移动抽放系统来说，瓦斯泵抽放的瓦斯直接送入总回风，无地面正压管路的所有阻力损失Hc。钻孔孔口负压重要作用为克服封孔管及钻孔阻力，故钻孔孔口负压取为3000 Pa。则抽放泵压力为： （Pa）.3.3 抽放泵选型水环式真空泵真空度高，工作轮内布满水，有防爆阻焰作用，运营安全、可靠；特别合用于煤层透气性低、管路系统阻力大、需高负压抽放，且瓦斯抽出量较小的矿井，故选用水环式真空泵。在泵的容量方面，考虑到大峪沟将来开采区瓦斯要明显不小于目前开采区域，在泵容量选择上，留有一定的余地，故选择煤炭科学研究总

31、院抚顺分院生产的ZWY-40/75型移动式瓦斯抽放泵站，该泵为SK型水环式真空泵，最大吸气量40.0 m3/min，极限真空度81KPa，配套电机功率75 KW，耗水量150 L/min，满足矿井使用规定。表5-2 ZWY-40/75移动泵站性能参数型号最大抽气量m3/min极限真空度kPa电机功率kw工作电压V外形尺寸mZWY-40/7540-8175380/6602.71.321.505.3.4 抽放泵房布置ZWY-40/75 型移动式瓦斯抽放泵站如图5-1，泵站构成如图5-2所示。抽放泵站布置如图5-3。图5-1 ZWY-40/75型移动式瓦斯抽放泵站图5-2 ZWY-40/75型移动式

32、瓦斯抽放泵站构成1气水分离器；2磁解决水防垢器；3纳西型（双作用径向进气）水环式真空泵；4原则孔板流量计；5卡道器；6平板矿车；7矿用防爆电动机；8矿用防爆磁力启动器；9瓦斯超限断电仪；10矿用防爆照明灯；11瓦斯检测报警仪图5-3 抽放泵各类安全控制测量装置1进气阀门；2孔板测压嘴；3孔板测压嘴；4抽放泵；5气水分离器；6出气阀门；7取样嘴；8防水器；9旁通阀门；10水银压差计；11水柱压差计；12三通；136寸孔板5.4 抽放管路附属设备 （1）阀门阀门规格为6寸闸板式低压气阀，安装地点如下（图4-4） 在瓦斯泵入口前设立进气阀门1，用来调节系统抽放负压、流量、浓度等，并作为控制瓦斯泵开停

33、的重要装置； 在瓦斯泵的出口处设立出气阀门6，作为控制瓦斯泵开停的重要装置； 在旁通管路中安装旁通阀门9，以备停泵时瓦斯自由释放。（2）测压嘴、取样嘴测压嘴、取样嘴用来测量管道压力、孔板压差和瓦斯浓度，一般采用紫铜管焊接制成，高度50mm，内径4mm。测压嘴通过细胶管与水银压差计、水柱压差计相连接，取样嘴平常用细胶管套紧捆死，以防漏气，测量瓦斯浓度时打开。测压嘴、取样嘴安装地点如下：测压嘴2位于孔板进气侧，距离孔板150mm；测压嘴3位于孔板出气侧，距离孔板75mm；取样嘴7位于抽放泵出气侧，阀门6的下风侧。（3）高负压瓦斯取样器图5-4为高负压瓦斯取样器示意图，采样前，先将进气接头1与孔板流

34、量计孔板上游的测量嘴接上，将出气接头2与瓦斯检定器(或取样袋)连接，然后将平衡压力接头3与瓦斯孔板流量孔板下游连接；采气样时，一方面拉动手柄，进气接头l内的单向阀(薄膜阀)打开，管道内瓦斯被吸人气筒内，而活塞4后部的气体则排至瓦斯管道中，起到平衡压力作用，以减少漏气，尔后向前迅速推动活塞，出气接头2内的单向阀门打开，将瓦斯送人瓦斯检定器(或取样袋)内。为此反复多次，即可将瓦斯样采人瓦斯检定器中。图5-4 FW-1型高负压瓦斯采样器1进气口接头；2出气口接头；3平衡压力接头；4活塞；5气筒；6拉杆（4）放水器放水器8为人工放水器，位于抽放泵出气侧，即管路的正压侧，其构造如图5-5所示。图5-5

35、人工放水器构造图1瓦斯管路；2放水罐阀门；3空气入口阀门；4放水口阀门；5集水罐；6活法兰盘 （4）三通 三通12采用紫铜管焊接制成，高度50mm，长度100mm，内径4mm，通过细胶管与测压嘴2、水银压差计10和水柱压差计11相连接。（5）水银压差计水银压差计10位于孔板13的进气侧，通过细胶管与测压嘴2相连接，用来测量进气侧瓦斯的绝对压力，测量液体为水银。水银压差计规格1200mm。 （6）水柱压差计 水柱压差计11通过细胶管与测压嘴2、测压嘴3相连接，用来测量孔板13两端的压力差，测量液体为清洁水。水柱压差计规格1200mm。（7）孔板孔板13位于抽放泵的进气侧，用来测量抽放管路中的瓦斯

36、流量，其构造如图5-6所示。图5-6 孔板流量计构造图1孔板；2测压嘴；3抽放管路孔板流量计的安装使用规定如下： 在抽放瓦斯管路中安装孔板时，孔板的孔口必须与管道同心，其端面与管道轴线垂直，偏心度1%2%； 安装孔板的管道内壁，在孔板前后距离为2D的范畴内，不应有凸凹不平、焊缝和垫片等； 孔板流量计的上游端，管道直线段的长度20D，下游端的长度10D； 要常常清理孔板前后的积水和污物，孔板锈蚀要及时更换；抽放瓦斯流量有较大变化时，应根据流量大小更换相应的孔板。5.5 管路连接 4寸抽放管路5m一根，加胶垫法兰连接； 管路连接必须可靠，气密性好，不漏气。 在巷道转弯处，可用与干管直径匹配的橡胶软

37、管连接，或加工专用的弯管连接，角度不不不小于90。 管径要统一，变径时须设过渡节；5.5.1 管路敷设 瓦斯管路必须进行防腐解决，外部涂红色以示区别； 管路必须与电缆分开敷设，安装管路的一侧不得有电缆和其她带电体； 管路敷设规定平直，避免急弯； 抽放钻场、管路拐弯、低洼、温度突变处及沿管路合适距离(间距一般为200m300m，最大不超过500m)应设立放水器； 管路底部应垫木垫，垫起高度不不不小于30cm，以防底鼓损坏管路； 倾斜巷道的瓦斯管路，应用卡子将管子固定在巷道支护上，以免下滑，在倾角28如下的巷道中，一般应每隔1520m设一种卡子固定； 管路吊挂稳定牢固； 在管路的最末端安装挡板，将

38、管路密封。5.5.2 钻孔与管路的连接高位钻场内钻孔通过连接胶管直接与抽放管路连接，连接方式如图5-8所示，钻场内设立孔板流量计时的高位钻孔与抽放管路的连接如图5-9。沿层交叉钻孔与抽放管路的连接如图5-10，带放水器的沿层交叉钻孔与抽放管路的连接如图5-11。 图5-8 钻场内多种钻孔安设一种放水器 1煤层；2钻孔；3封孔材料；4胶管；5流量计； 6、9、10、11阀门；7汇总管；8放水器图5-9 钻场内安装孔板流量计 1钻孔；2胶管；3汇总管；4放水器；5孔板流量计；支管 图14 钻孔与抽放管路的连接1钻孔抽放管；2连接胶管；3取样装置；4控制阀门；5连接短节；6抽放管路图5-11 单孔安

39、装放水器 1弯头；2放水器；3观测器；4短管各连接部件的规格如下： 钻孔抽放管1，为外径42mm、壁厚2.5mm、长度6m的热轧无缝钢管； 连接胶管2，为内径38mm的夹布吸水胶管，长度根据需要而定； 取样装置3，由热轧无缝钢管1、紫铜管2和细胶管3构成，其构造如图5-12所示；热轧无缝钢管外径42mm、长度250mm；紫铜管内径4mm，高度30mm；细胶管内径4mm，长度100150mm。图5-12 取样装置构造图1热轧无缝钢管；2紫铜管；3细胶管控制阀门4，为公称直径40mm的截止阀；连接短节5，其构造如图5-13所示；当有多种钻孔（抽放钻场内）与抽放管路连接时，可在同一连接短节上设立多种

40、控制阀门。图5-13 连接短节构造图1抽放管；2控制阀门.6 瓦斯抽放钻孔的密封与连接.6.1 封孔深度 根据矿井瓦斯抽放管理规范第28条和矿井瓦斯抽放工程设计规范4.3的规定，在煤层中布置的钻孔其密封深度不不不小于5m，故鹤壁六矿二1煤层抽放钻孔的密封深度为5m。.6.2 封孔材料 钻孔封孔设计应满足密封性能好、操作便捷、封孔速度快、造价低的规定。根据矿井瓦斯抽放工程设计规范4.3的规定，采用聚胺酯材料封孔，每孔用聚胺酯材料1公斤，封孔深度不不不小于5m。钻孔抽放管采用外径42mm、壁厚2.5mm、长度6m的热轧无缝钢管。.6.3 封孔工艺（1）抽放管构造抽放管构造如图5-14所示。钻孔抽放

41、管为外径42mm、壁厚2.5mm、长度6m的热轧无缝钢管，在管前端焊上铁挡板，套上木塞和橡胶垫圈，距前端橡胶垫圈0.8m处，再套上橡胶垫圈和木塞，并用铁丝缠紧固定，并在抽放管的0.8m间距内固定一块毛巾布（长度0.8m，宽度0.67m）。图5-14 卷缠药液法抽放管构造1铁挡板；2木塞；3橡胶垫圈；4毛巾布；5铁丝；6抽放管（2）封孔工序本封孔工艺为卷缠药液法，其操作程序如图5-15所示。先称量出封一种钻孔的甲、乙两种药液各0.5Kg，分别装入两个容器，再将药液同步倒入混合桶中，立即用棒迅速搅拌均匀，当药液由黄褐色稍变为乳白色时，停止搅拌，将药液均匀倒在毛巾布上，边倒药液边向抽放管上缠绕毛巾布

42、，并把卷缠好药液的抽放管迅速插入钻孔内。大概5min后药液开始发泡膨胀，20min停止发泡，逐渐硬化固结。为了避免抽放管因碰撞晃动而影响封孔质量，孔口要用水泥沙浆将抽放管固定牢固，或用木楔楔紧。卷缠药液法密封钻孔如图5-16所示。图5-15 卷缠药液法封孔操作程序a原液；b混合；c搅拌；d涂布卷缠；e插入钻孔图5-16 卷缠药液法密封钻孔1钻孔；2聚胺酯密封段；3水泥沙浆.7 抽放泵站供水供电 （1）供水抽放泵为水环式真空泵，在运营过程中必须采用水密封；采用井下清洁水源供水，排出的水进入水沟流入井下水仓供水量的大小根据瓦斯泵的性能拟定，YD-3型移动式瓦斯抽放泵站供水量为80L/min，供水压

43、力0.2MPa以上。（2）供电从井下变电所直接向泵站供电，电缆截面不不不小于25mm2。无特殊状况，不得随意停止供电。停电前必须告知泵站司机，泵站司机接到告知后，按操作程序停止瓦斯泵的运转。.8 泵站硐室 八采区设计为移动式井下临时泵站，泵站硐室的位置和装备应符合煤矿安全规程第一百四十六条、第一百四十七条、第一百四十八条以及矿井瓦斯抽放管理规范第三章、矿井抽放瓦斯工程设计规范6、煤矿瓦斯抽放技术规范3的规定。.8.1 硐室位置 根据井下具体条件，将ZWY-40/75型移动式瓦斯抽放泵站布置在八采区四区段片盘石门内，该处为矿井全负压供风的新鲜风流。在泵站下风侧设立反向防突风门，依托漏风给泵站供风

44、，风量不低于100m3/min。5.8.2 硐室装备泵站硐室按下列原则装备：泵站硐室巷道用不燃性材料支护，支护良好，无空顶；硐室内没有可燃物，配备消防器材，灭火器2台，体积1m3的沙箱1个；高浓度瓦斯检定器1台；装有与矿井检测系统联网的瓦斯传感器，悬挂在泵站顶部，当硐室瓦斯浓度超限时，自动切断泵站电源，停止抽放；站硐室装有矿地面调度室的直通电话。有做记录取的桌椅、笔、纸等。第六章 抽放瓦斯平常检查与管理6.1 抽放系统的检查与管理6.1.1 泵站硐室 瓦斯泵司机要通过培训，持证上岗，严格按操作规程开停瓦斯泵； 泵房内要有要害场合管理制度、操作规程和岗位责任制，有抽放设备的检查维护制度； 泵站硐

45、室内无杂物、无积水； 每小时测定一次抽放浓度、负压，认真填写测定记录； 泵站硐室有交接班记录本，记录异常状况、存在问题和开停泵时间等。6.1.2 抽放管路 抽放管路无积水、不漏气； 抽放管路不得同带电体接触，并有避免砸坏管路的措施； 管路上面不得压放棚梁等重物； 每周对管路检查维护至少一次。6.1.3 抽放钻孔 连接软管无漏气和“折死弯”现象； 钻孔连接软管内无积水； 钻场内严禁堆放杂物； 每旬测定一次钻孔的抽放负压、瓦斯浓度； 钻场距采面回采线5m以内时，方可停止抽放，摔掉该钻场的钻孔。6.2 各项管理制度 制定各工种操作规范，严格贯彻执行； 建立抽放系统检查管理制度； 建立抽放系统参数测量

46、管理制度； 建立抽放工程竣工验收制度； 泵站硐室（要害场合）管理制度； 泵站硐室值班制度。6.3 技术资料管理根据矿井瓦斯抽放管理规范第26条 抽放瓦斯矿井必须有下图纸和技术资料：（1）图纸 抽放瓦斯系统图； 泵站平面与管网(涉及阀门、安全装备、检测仪表等)布置图； 抽放钻场及钻孔布置图； 泵站供电系统图。（2）记录 抽放工程和钻孔施工记录； 抽放参数测定记录； 泵房值班记录。（3）报表 抽放工程年、季、月报表； 抽放量年、季、月、旬报表。（4）台账 抽放设备台账； 抽放工程台账； 抽放量台账。（5）报告 矿井和采区抽放工程设计文献及竣工报告； 瓦斯抽放总结与分析报告。6.4 抽放泵的维护与操

47、作6.4.1 抽放泵的维护与保养抽放泵泵的维护与保养是一项十分重要的工作，通过维护和保养不仅能延长机械的修理周期，并且能避免机械的过早磨损和避免机械事故的发生。抽放泵的平常维护和保养应做到如下几方面： 常常保持机械表面及其周边清洁，无灰尘和油垢，并常常检查各部分连接螺栓的紧固限度，发既有松脱的萝帽时，应及时拧紧； 常常检查轴承温度有无过热现象，抽放泵轴承及齿轮箱容许温升和最高温度应符合规定； 检查齿轮箱及减速器油杯，其润滑油应加到规定的刻度线上，不应过多或过少，并应常常检查轴封装置有无漏气现象； 检查机器的润滑系统与否正常，对的的选择加入的润滑脂（油），按润滑制度规定之周期，定期的加油或换油；

48、 常常倾听抽放泵转子、传动齿轮和齿轮减（加）速器的运营状况，有无摩擦、过热及不正常的声音；建立多种维护保养制度，例如巡回检查制度、交接班制度等；实行定期停车检查制度，每三至四个月停车检查一次，注意将容易磨损的配件和材料准备齐全，经解体后，进行检修。6.4.2 抽放泵的操作程序 （1）启动 检查电源把泵站电气控制柜门用钥匙打开。将磁力启动器红色停止按扭用一只手按下，同步用另一只手扳动电源分断把，如供电正常照明灯将点亮（这时并不要按启动电机按扭）。将断电仪开关打开给瓦斯检测仪供电，观测瓦斯断电仪批示灯和瓦斯检测仪显示的工作环境瓦斯浓度，一切正常后，进行下一步操作。 启动供水阀门注入清水，冲洗5mi

49、n，注水量按泵的型号规定而定，注水压力为78147KPa（表压）。同步手动盘车，应转动自如。观测泵两端的轴封处应有成滴的水流下为宜，不当时调节盘根压盖。 启动泵站进气和出气管路闸阀。 按启动电机按扭，观测电机旋转方向，应与标记一致。如反转只须将磁力启动器电源分断把反向另侧即可。 上述操作均对的无误即可按下启动电机按扭，泵站开始运营。如泵站是新的没有投入使用过的泵或者是久未使用或刚检修完毕，在正常启动后，还应在规定转速下，在工作范畴内进行运转实验，实验持续应不少于30min，试运营时，除按下述运转规程进行外，还应在检查轴封和连接部位一切正常后，方可投入工作运转。（2）运转泵站在运转中应有专门人员

50、看守并随时检查： 轴承与否过热，使用温度不得超过环境温度30，轴温不得超过75； 填料松紧限度与否合适，填料压盖与否发热； 真空度或排气压力与否正常稳定； 轴功率和转速与否比较稳定； 补充水量与否合适，排水温度不超过40； 泵运转声音与否正常，泵与否振动； 运转中如发现泵有不正常现象，应按下述停机规则立即停机检查，待故障排除后，再行检查运转。（3）停车 关闭进气管路上的阀门； 关闭发动机； 关闭供水管路； 如停止使用2天以上或检查时，必须打开放水管和泵体上的丝堵，将水防掉。冬季地面使用，当停止运转后必须保证放水以避免泵体冻裂。6.4.3 水环式真空泵常用故障及解决措施 水环式真空泵常用故障及解

51、决措施见表6-1。表6-1 水环式真空泵常用故障及解决措施故障现象故障因素解决措施真空度减少管路密封不严有漏气之处密封材料磨损叶轮与端盖间隙过大水环温度过高（一般不应超过40）拧紧法兰螺钉或更换衬垫更换填料，持续工作的泵每月更换12次拆开调节间隙，中小型泵间隙应为0.15mm，大泵为0.2mm增长水量，并减少进水温度抽气量不够泵的转数局限性规定转数叶轮与端盖间隙过大填料密封漏气吸入管道漏气供水量局限性以导致所需的水环水环温度过高如电动机转数不符合规定则更换电动机，如电源电压过低，则应提高电压减少端盖和泵体之间衬垫来调节，更换新填料更换新填料拧紧法兰螺钉或更换衬垫增长供水量增长供水量来减少水温零

52、件发生高热个别零件精度不够零件装配不对的润滑油局限性或质量不好密封冷却水和水环的水量供应局限性轴密封填料过紧转子歪斜轴弯曲更换不合格的零件重新对的装配增添润滑油或更换符合规定质量的油增长水量合适调节检查校正检查校正第七章 抽放瓦斯工程机电设备与器材清册 抽放瓦斯工程机电设备与器材清册见表7-1。表7-1 抽放瓦斯工程机电设备与器材清册序号设备名称型号规格数量备注1移动泵站ZWY-40/7540/751台抚顺分院2钻机ZYG-1501502台重庆分院3抽放主管6寸600m每节5m长4抽放支管4寸700m每节5m长5抽放支管3寸700m每节5m长6封孔管路外径42mm200根每根6m长7连接胶管内

53、径38mm600m长度根据需要而定，估计600m8取样装置50个9连接短节200个10U型压差计1200mm2个11寸阀门闸板式3个12孔板6寸1个13孔板2寸1个14负压采样器1个15放水器2个第八章 安全技术措施为了保证钻场施工、钻孔施工的安全，保证抽放系统安全运转，必须根据矿井的具体条件制定各项安全技术措施：打钻安全技术措施和抽放系统管理安全技术措施。8.1 打钻安全技术措施 （1）避免机械伤人事故措施 钻机进入钻场之前，必须检查钻场支护完好状况，如有空顶、空帮、支架歪斜等现象时，必须重新加强支护； 钻机操作台位于施工地点的上风侧新鲜风流中； 钻机安装必须牢固稳定； 严格执行钻机操作规程

54、； 安、卸钻杆之前，必须先停止钻机的运转，再检查钻机及立柱的稳定状况后，方可安、卸钻杆； 在安、卸钻杆时，施工人员应站在钻杆的两侧，不得正对钻杆钻孔，严禁钻杆垮落伤人； 安装钻杆时，必须将螺丝完全旋入，连接可靠； 每一钻杆安装之前，必须检查与否平直，有无龟裂； 钻场采用梯形巷道、不燃性材料支护，钻场施工过程中要采用安全技术措施，搞好瓦斯管理、通风管理和防突管理工作。 （2）防瓦斯燃烧事故措施 必须采用不燃性材料支护钻场，严禁使用可燃性材料支护钻场； 在钻机操作台附近，必须配备一定数量的消防器材（灭火器2台）； 一旦钻场中瓦斯浓度超限，人员应立即撤至钻场的上风侧，等瓦斯浓度降至1%如下后，方可继

55、续施工； 当发现瓦斯燃烧时，必须站在进风侧用水管或灭火器扑火，同步报告矿调度室解决； 管钳卸钻杆时，必须轻轻搭在钻杆上，避免撞击产生火花； 配备专职电工，因钻机流动性大，必须随时检查电缆开关与否完好。（3）避免煤与瓦斯突出事故措施 打钻过程中，钻场内严禁有人，施工人员位于上风侧新鲜风流中； 在围岩应力区内打钻时，必须控制钻进速度，每节钻杆的钻进时间不得少于5min； 当浮现喷孔、煤炮声等瓦斯动力现象时，必须立即停止钻进，将钻杆从钻孔中完全退出，当瓦斯动力现象消失后，方可继续缓慢钻进。（4）避免瓦斯积聚事故措施 打钻过程中，必须搞好钻场通风，钻场内不得浮现瓦斯超限、积聚现象，否则，不得施工； 钻

56、场内及钻场下风侧5m处，必须悬挂瓦斯报警仪，当任一处瓦斯超限时，都必须停止作业； 打钻过程中，钻场下风侧回风流中的所有电器设备，涉及电器设备的开关、电缆等，都必须处在断电状态； 机电部门要定期检查电器设备防爆状况，严防电器失爆。（5）避免煤尘措施 干式打眼时，孔口必须安装3个雾化喷头，处在完好使用状态； 在施工地点下风侧10m、25m处，安设2道雾化水幕，保证封闭巷道全断面处在完好状态。8.2 抽放系统管理安全技术措施 根据煤矿安全规程第一百四十七条、第一百四十八条和矿井瓦斯抽放管理规范第三章的有关规定，应制定抽放系统管理安全技术措施： 抽放管路应采用防腐蚀、防漏气、防砸坏、防带电等措施； 临

57、时瓦斯抽放泵站应安设在抽放瓦斯地点附近的新鲜风流中，必须设立甲烷传感器； 在采区回风上山内，在抽放管路出口处必须采用安全措施，涉及设立栅栏、悬挂警戒牌。栅栏设立的位置，上风侧为管路出口外推5m，上下风侧栅栏间的距离不不不小于35m。瓦斯浓度必须在30m以内被混合到规程容许的限度以内。栅栏处必须设立警戒牌和监测装置，巷道内瓦斯浓度超限时能报警并按煤矿安全规程有关规定进行解决。监测传感器的位置在栅栏外5m内。两栅栏间严禁人员通过和任何作业。附表1 瓦斯抽放泵站测定记录 年 月 日班 次时间瓦斯浓度（%）孔板压差（mmH2O）抽放负压（mmHg）电机温度（）出水温度（）泵站存在问题及交接班记录0点班8点班