煤矿瓦斯抽放设计方案

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1、煤矿瓦斯抽放设计方案前 言一、设计来源六盘水市汪家寨镇一煤矿位于六盘水市钟山区汪家寨镇孙家哑口西侧，隶属汪家寨镇新塘村。地处大河边向斜中部汪家寨井田南部，是地层走向由东向西转为北北西向的转折部位，同时也是地层倾角由东往西逐渐变缓的转折部位。北与汪家寨煤矿以以乃河河流煤柱相隔，西邻尹家地煤矿，东接平安煤矿，南为新塘村煤矿及煤层露头，走向平均长350余米，倾斜最宽540米，面积约0.16平方公里。矿井设计生产能力6万吨/年，矿井可采储量145.5万吨，矿井服务年限16年。可采及局部可采煤层11层，即C605、C603、C601、C504、C409、C407、C406d、C406c2、C406c1、

2、C401、C101，矿井主采煤层为C605、C601、C504、C409、C407共五层煤。所有煤层煤质牌号均属气煤大类。2003年度六盘水市钟山区煤炭管理局对该矿进行瓦斯等级鉴定的结果为高瓦斯矿井，其绝对瓦斯涌出量为1.93m3/min，相对瓦斯涌出量为27.79m3/t。随着矿井生产水平的延深，汪家寨镇一煤矿今后回采工作面和掘进工作面瓦斯涌出量都会不断增加，另据相邻的汪家寨煤矿曾经发生瓦斯突出11次，属煤与瓦斯突出矿井，为解决今后的瓦斯超限及预防煤与瓦斯突出，从根本上减轻生产过程中通风和安全方面的压力。受汪家寨镇一煤矿的委托，贵州省煤炭管理局设研究所担该矿矿井瓦斯抽放系统方案设计。贵州省煤

3、炭管理局设计研究所相关人员在对该矿煤层赋存、开拓开采、通风瓦斯等基本资料进行现场收集、认真研究分析后，进行了本瓦斯抽放设计。 汪家寨镇一煤矿近期开采深度较浅，瓦斯涌出量小，仅表现为局部地点的瓦斯超限，基于这样的实际情况，设计考虑初期使用移动式瓦斯抽放来解决瓦斯问题，后期开采深度增加，瓦斯涌出量增大，移动式瓦斯抽放不能满足治理瓦斯的需要时，建立固定式瓦斯抽放系统配合初期建立的移动式瓦斯抽放系统的方法来治理瓦斯问题。对此，本设计包括初期的移动式瓦斯抽放系统和后期的固定式瓦斯抽放系统一并做出，当开采深度增加，瓦斯涌出量增大时，必须采用固定式瓦斯抽放系统配合初期建立的移动式瓦斯抽放系统的方法来治理瓦斯

4、。 二、设计的主要依据1. 矿井瓦斯抽放工程设计规范（MT95018-96）（1997） 中华人民共和国煤炭工业部；2. 矿井瓦斯抽放管理规范（1997） 中华人民共和国煤炭工业部；3. 煤矿安全规程（2001） 国家煤矿安全监察局；4. 防治煤与瓦斯突出细则（1995） 中华人民共和国煤炭工业部；5. 六盘水市钟山区汪家寨镇一煤矿技改设计说明书 六盘水市地方煤矿设计所；6. 汪家寨镇一煤矿提供和贵州省煤炭管理局设计研究所相关人员现场收 集的通风、生产、瓦斯地质等相关资料。三、设计的主要技术指标设计矿井瓦斯抽放量：初期1.2 m3/min，后期5 m3/min。 四、设计的指导思想1. 在符合

5、规范要求、满足使用的前提下，尽可能降低成本，节省工程投资；2. 设备、管材选型留有余地，能充分满足矿井安全生产的需要；3. 采用的工艺技术具有先进性，且符全合实际。五、存在的主要问题及建议1. 汪家寨镇一煤矿在煤层瓦斯基本参数方面（煤层瓦斯压力、瓦斯含量、煤层透气性系数、瓦斯涌出衰减系数、各煤层储量等）缺乏必要的基础数据，建议今后加强此方面的工作，不断完善，为今后的瓦斯抽放提供必要的依据。2. 汪家寨镇一煤矿地质简测报告内容过于简单，建议请有资质的地测部门作出生产地质报告，以利于今后选用适合于矿井实际的抽放方法。3. 要妥善保存相关瓦斯数据。六、设计的主要内容1. 矿井瓦斯赋存情况、抽放瓦斯的

6、可行性及必要性、抽放量预计；2. 瓦斯抽放方法及抽放工艺设计，抽放瓦斯钻场与钻孔参数设计；3. 地面抽放泵房布置、供电、供水、通讯等设计；4. 工程中所需设备、仪器、仪表及附属装置等选型及安装设计；5. 抽放泵站及井下管路的布置；6. 抽放瓦斯管理措施及安全措施；7. 抽放所需主要设备及材料及工程投资概算；8. 安装及施工图纸的绘制。第一章 矿井概况第一节 井田概况一、位置与交通汪家寨镇一煤矿位于六盘水市钟山区汪家寨镇孙家哑口西侧。隶属汪家寨镇新塘村，汪水公路从矿井穿过，以乃河从矿井的北部流过，矿井距六盘水火车站15公里，距水大铁路野马寨火车站约4公里，交通十分方便。二、地形、地貌及河流矿区范

7、围内地形中低山地形，山向与构造一致，东高西低，横向沟谷亦较发育，煤系为一开阔的纵向缓坡地，井田内最高海拔1735.5米,最低为大河1665.23米。矿井北部有以乃河流过，但本矿井口离以乃河较远，河水对矿井没有直接威协。三、水源及电源情况矿井生产生活用水均取于山泉水，水质洁净未受污染，用水有保障。汪家寨镇一煤矿用电由大河供电站供给，由供电站架线2500米到该矿变压器降压后使用，该线路能满足矿井建设和生产生活用电的需要。第二节 矿井地质构造及煤层特征一、地层、地质构造区内出露的地层为二迭系至三迭系，第四系覆盖在低凹河谷及残积在山坡地上，总厚约13001700米。地区内出露的地层由老到新依次有下二迭

8、统茅口组、上二迭统峨眉山玄武岩组、上二迭统宣威组、下三迭统飞仙关组、下三迭统永宁镇组及第四系。本矿井位于大河边向斜中部汪家寨井田南部，是地层走向由东向西转为北北西向的转折部位，同时也是地层倾角由东往西逐渐变缓的转折部位。本矿地层走向北西西向，倾角2034度，一般24度。目前已经发现F2断层，位于本矿西部边界附近，为正断层，倾向NW，倾角49度，落差约13米，为生产中发现。二、煤层及煤质上二迭统宣威组，是以陆相和海陆交互相为主的含煤构造，沉积的物质主要由碎屑岩及煤组成，平均厚度240米，含煤2829层，煤层平均总厚度为24.46米，含煤系数为9.8%，其中可采及局部可采煤层11层，即C605、C

9、603、C601、C504、C409、C407、C406d、C406c2、C406c1、C401、C101，可采煤层平均总厚18.14米，含煤系数为7.3%。矿井主要的可采煤层为C605、C601、C504、C409、C407共五层煤，赋存情况见下表：煤层号煤层厚(m)平均层间距(m)顶底板岩性煤层稳定性C6051.233顶板为兰灰色生物碎屑灰岩,性坚硬致密，产辨鳃类动物化石。较稳定C601顶板为灰色细砂岩或中粒砂岩，产植物化石。较稳定1.759C504直接顶板为黑灰色粉砂岩，富产以腕足类为主的动物化石。不稳定1.1220-30C409顶板为黑灰色泥岩，产丰富以腕足类为主的动物化石。较稳定6.

10、67不详C407不稳定1.06 所有煤层煤质牌号均属气煤，上段各煤层灰分较高，各煤层均属低磷煤，各主采煤层煤质特征见下表：煤质特征表：煤层号灰分（%）挥发份（%）硫份（%）发热量（Ka/Kg）C60529.3237.24C60120.1737.922.236700C40912.7739.31.067516C40716.7136.330.187532三、瓦斯、煤尘、煤的自燃矿井未进行过各煤层瓦斯含量测定工作，根据开采期间的经验，矿井不同煤层瓦斯含量各异，以C409煤层瓦斯含量最大。依据矿井2003年瓦斯等级鉴定结果，矿井绝对瓦斯涌出量为1.93m3/min，相对瓦斯涌出量为27.79m3/t，为

11、高瓦斯矿井，矿井未发生过煤与瓦斯突出。据相邻汪家寨煤矿矿井瓦斯等级鉴定资料，相对瓦斯涌出量最高为43.39 m3/t，发生过瓦斯突出11次，为煤与瓦斯突出矿井，因此本矿井也应该加强瓦斯突出预防工作。煤尘有爆炸性，煤层爆炸指数为37.26%。煤层有自然发火倾向性，发火期为4-6个月。根据上述的矿井的瓦斯及煤尘等情况，必须提高安全意识，严格矿井瓦斯管理，搞好监测监控及瓦斯抽放工作。第三节 井田范围及煤炭储量矿井位于汪家寨井田南部，北与汪家寨煤矿以以乃河河流煤柱相隔，西邻尹家地煤矿，东接平安煤矿，南为新塘村煤矿及煤层露头，走向平均长350余m，倾斜最宽540m，面积约为0.16m2。矿界拐点NOPQ

12、RS坐标见下表：拐点XYN295135535481637O295174835481904P295153435482125Q295104035481973R295106835481842S295136635481874井田范围内主要可采煤层为C605、C601、C504、C409、C407共五层煤。主要可采煤层平均厚度13.2米，煤层倾角22度左右，根据地矿管理部门限定的矿区范围计算，地质储量194万吨，可采储量145.5万吨。第四节 矿井开拓与开采一、开拓方式矿井采用片盘斜井阶段石门开拓方式。主井筒穿岩层到C504煤层（+1570水平），回风巷布置在C601煤层中已掘到+1573水平。 二、矿

13、井巷道布置情况主斜井全长340米，坡度25；材料斜井全长480米，坡度18；通风斜井全长500米，坡度18。主斜井掘单道甩车并布置井底车场，井底车场标高+1521m，通过联络巷和回风上山分别与材料斜井和通风斜井联通，形成较完整的运输及通风系统。现正回采的2113工作面风巷标高为1512m，运巷标高为1469m，通过暗斜井绞车提升将煤运至井底车场后，通过主斜井绞车提升至地面。三、采煤方法与顶板管理因区内煤层倾角2034之间，属中厚煤层，煤层赋存条件稳定，故开采方案设计选择的为走向长壁后退式采煤法。采煤工作面采用放炮落煤方式，选用摩擦式金属支柱支护，全部垮落法管理顶板。 第五节 矿井通风情况矿井通

14、风方式为中央并列式，机械负压通风，采用供风主扇型号为YHF-1-22KW，电机功率22kw。现矿井总风量650 m3/min左右，回风流瓦斯浓度0.4%左右。由于矿井平时积累的资料少，到矿现场只收集到2003年度瓦斯等级鉴定资料和在采在掘工作面的瓦斯涌出资料。通过对2003年度瓦斯等级鉴定资料和在采在掘工作面瓦斯涌出情况分析，其在采掘过程中时有瓦斯超限现象。另外随着采空区的增加，封闭工艺的影响，也相应会出现采空区瓦斯在主扇负压的作用下涌出开采空间，汇入矿井总回风流，增加回风流中的瓦斯浓度。现矿井总风量648 m3/min，回风流瓦斯浓度0.42%，初期采用移动式瓦斯抽放可解决瓦斯治理问题，后期

15、如果不采取固定式瓦斯抽放的措施，回风流瓦斯浓度将无法控制在0.75%以下。第二章 瓦斯抽放的目的和意义第一节 抽放的必要性瓦斯抽放旨在保障矿井安全生产，同时也是解决瓦斯问题的基本手段。众所周知，加强通风是处理瓦斯的最有效方法，而当瓦斯涌出量大于通风所能解决的瓦斯涌出量时或采用通风方法不合理时，就应当采取抽放瓦斯措施，对于局部区域的瓦斯超限（如采面上隅角等处），采用通风方法可能无法解决瓦斯问题或采用通风方法不合理时，也必须采取瓦斯抽放措施。依据矿井2003年瓦斯等级鉴定结果，矿井绝对瓦斯涌出量为1.93m3/min，相对瓦斯涌出量为27.79m3/t，为高瓦斯矿井。矿井未发生过煤与瓦斯突出，但邻

16、近的汪家寨煤矿发生过瓦斯突出11次，为煤与瓦斯突出矿井，因此本矿井也应该加强瓦斯突出预防工作。矿井瓦斯涌出量总的规律应该是随着开采深度的增加而增加。故此必须进行瓦斯抽放，才能从根本上保证安全生产。第二节 抽放的可行性钻孔抽放煤层瓦斯是防治煤与瓦斯突出的主要方法之一，钻孔抽放煤层瓦斯减弱直至消除煤层突出危险性的实质在于：向煤层内打一定数量的钻孔，造成煤层局部卸压，并抽排煤层中的瓦斯，使煤层中的潜能得到释放，同时降低了煤体中的瓦斯压力和瓦斯含量，并由此引起煤层的收缩变形，使煤层的地应力下降，透气性增大，地应力和瓦斯压力梯度减小，煤体的强度增大，这样就从减弱煤层突出的主动力和增强抵抗突出的阻力两个方

17、面起到消除或消弱煤层突出危险性的效果。开采层（未卸压）瓦斯抽放的可行性是指在原始透气性条件进行预抽的可能性。最常用的衡量瓦斯抽放难易程度的指标是煤层透气性系数和钻孔瓦斯流量衰减系数。采空区瓦斯抽放是属于卸压瓦斯抽放，抽放量一般较大，与煤层预抽相比抽放浓度较低。抽放实践已证明，在采空区瓦斯涌出量较大的工作面进行抽放，效果一般都比较好。汪家寨镇一煤矿虽未发生过煤与瓦斯突出，但邻近的汪家寨煤矿发生过瓦斯突出11次，为煤与瓦斯突出矿井，为有效、可靠地防治煤与瓦斯突出灾害， 本矿也应进行适当形式的钻孔瓦斯抽放。许多煤矿在生产过程中采空区瓦斯一直是制约安全生产的主要因素，在进行采空区瓦斯抽放后取得了较好的

18、效果，因此汪家寨一煤矿采取采空区瓦斯抽放技术也是必要的和可行的。第三章 抽放方法与工艺第一节 瓦斯来源分析通过对2003年度瓦斯等级鉴定资料和在采在掘工作面瓦斯涌出情况分析，在开采过程中，下临近层瓦斯涌出将占9.72%，上临近层瓦斯涌出将占30.4%，开采层涌出将占59.88 %。针对全矿井而言，采空区及其他瓦斯涌出将占总量的62.56%。通过以上分析，进行采空区瓦斯抽放和实施本煤层瓦斯抽放，是本矿井瓦斯抽放的主要方向。 第二节 抽放方法选择一、选择抽放方法的原则选择矿井瓦斯抽放方法应根据矿井煤层赋存条件、瓦斯基础参数、瓦斯来源、巷道布置、抽放瓦斯目的及利用要求等因素确定，并遵循以下原则：1.

19、 选择的抽放瓦斯方法应适合煤层赋存状况、巷道布置、地质条件和开采技术条件。2. 应根据矿井瓦斯涌出来源及涌出量构成分析，有针对性地选择抽放瓦斯方法，以提高瓦斯抽放效果。3. 巷道布置在满足瓦斯抽放的前提下，应尽可能利用生产巷道，以减少抽放工程量。4. 选择的抽放方法应有利于抽放巷道的布置和维护。5. 选择的抽放方法应有利于提高瓦斯抽放效果，降低瓦斯抽放成本。6. 抽放方法应有利于钻场、钻孔的施工和抽放系统管网的设计、有利于增加钻孔的抽放时间。二、抽放瓦斯方法选择目前抽放方法主要有：开采层瓦斯抽放、邻近层瓦斯抽放、采空区瓦斯抽放。结合汪家寨镇一煤矿煤层的赋存、瓦斯来源等特点，决定主要采取采空区瓦

20、斯抽放方法，另因本矿井以C409煤层瓦斯含量最大，且邻近的汪家寨煤矿C409煤层发生过突出事故，故在C409煤层掘进还应该采用本煤层边采边抽和边掘边抽方法。 抽放方法选择抽放方法抽放工艺理由备注本煤层抽放采面边采边抽本煤层瓦斯涌出较大，煤层透气性较好需要经过一定的抽放时间并且封孔必须严密掘进巷道钻孔超前抽放掘进巷道瓦斯大或有突出危险需要经过一定的抽放时间并且封孔必须严密采空区瓦斯抽放上隅角浅部插管上隅角瓦斯浓度较高工艺简单,可解决上隅角附近小范围瓦斯超限问题打木垛深部插管采空区瓦斯涌出量较大需打木垛,如上隅角浅部的抽放效果不好,再考虑采用采空区埋管采空区瓦斯涌出量较大前两种方法无法解决问题时考

21、虑采用.埋入管道难以回收,投资大老空区密闭抽放老空区瓦斯涌出量较大防止老空区瓦斯向外涌出第三节 抽放瓦斯工艺设计一、采面边采边抽瓦斯抽放回采面瓦斯抽放主要是在采面进回风巷或联络巷打沿煤层倾向的倾斜钻孔和沿煤层走向的顺层钻孔，其施工长度选择主要由工作面倾斜长度及走向长度决定。由于本矿井条件，选择倾斜钻孔抽放，钻孔施工长度定为3040m，钻场间距15 m左右一个。钻孔使用使用钻机施工。建议配备能力100m的液压钻机12台，并配备水泥沙浆封孔泵1台。二、巷道掘进边掘边抽瓦斯抽放钻场布置：在煤巷掘进工作面后5m处的巷道两帮各施工一个钻场。钻场的规格应根据巷帮瓦斯抽放钻孔布置的要求、选用钻机的外型尺寸及

22、钻杆长度而定。借鉴已有经验，每组钻场在煤巷两帮错开布置，其规格为：宽高深=2m掘进巷道高度3m，采用木棚支护，同侧两组钻场之间的间距为30m。钻孔布置：在每一钻场内，沿巷道掘进方向布置3个边掘边抽钻孔，孔深40m左右。每个钻场1#、2#、3#钻孔终孔位置在工作面前方煤层中部，距巷道轮廓线的距离分别为2m、4m、6m，开孔位置距巷道轮廓线距离在2m以上。 三、上隅角插管抽放瓦斯上隅角瓦斯抽放的主要原理是在工作面上隅角形成一个负压区，使该区域内瓦斯形成紊流状态与空气充分混合，由抽放管路抽走，这可以避免因工作面上隅角处局部位置因风流不畅（或无风）引起的瓦斯超限，还可解决因漏风使采空区向上隅角涌出瓦斯

23、而造成的瓦斯超限。为操作方便，靠近采面上隅角段管路可采用7m长的吸水管与主抽放管路相连接，将吸水管的一端插入上隅角，为保证软管吸入口能处于上隅角的上部（上部瓦斯浓度较高）可将抽放软管与木棒绑在一起（避免软管口下耷），用铁丝吊挂在支架上。为提高抽放浓度，上隅角处应采用挡风帘。随着工作面的推进，逐节回收主抽放管路，移动软管的连接，直至回采结束。抽放软管伸入上隅角的长度及位置应根据实际抽放效果不断调整，得到合理的参数。为确保抽放点的合适位置，在主抽放管路末端可设置一个分流器，分支出几个支管，插入上隅角的不同位置进行抽放。但是，该抽放方法的采用必须是在有严密的组织、安全、施工措施，确保施工安全的前提下

24、进行，否则不推荐采用。四、采空区埋（留）管抽放对于采空区瓦斯涌出量较大的工作面，也可以采取采空区埋（留）管抽放的方式。即预先将抽放管路安接好，在采面推进过后，埋入采空区的管路实施抽放，使上隅角瓦斯流向发生改变。五、老空区密闭抽放对于已采完的老空区如果瓦斯涌出量大，向临近工作场所涌出瓦斯时，可以采用密闭抽放。为提高采空区瓦斯抽放浓度，取得较好的抽放效果，打密闭应注意以下几点： 1. 密闭采用砖或水泥，密闭最好打两道，两道密闭间距1m，中间用黄土充填。2. 密闭位置应选择在顶、帮坚硬的地方，掏槽深度0.3m，见实帮、实底，尽量避免在压力集中区域。3. 密闭墙砌筑完毕后，料石要勾缝，砖要抹面，墙四周

25、要抹有不小于100mm的裙边，面要抹平，并打光、压实，无裂缝。4. 抽放管要预埋在密闭墙的上部，伸入密闭不小于1m，提高瓦斯抽放浓度。5. 要保障密闭墙的密闭性能，派专人定期检查密闭墙的情况，若发现漏气现象，及时进行处理。汪家寨镇一煤矿由于煤层具有自燃发火性，其发火期46个月，因此在采用老空区密闭抽放技术时，更必须慎重，确保密闭的气密性能，并要有专门的人员定期对抽放密闭内进行一氧化碳浓度检测，否则不能采用该抽放方法。第四章 抽放参数的确定第一节 瓦斯压力的确定汪家寨镇一煤矿瓦斯压力由于未查到实测资料，故只能根据采矿工程设计手册（2003年5月，煤炭工业出版社）采用经验公式计算。经对国内一些矿区

26、瓦斯压力实测值分析，瓦斯压力P和深度H的关系可以表示为下列直线关系：P=（2031013）H式中 P距地表垂深H处煤层瓦斯压力，kPa； H垂深，m。开采深度平均按200计算，则 P=4062026 kPa，平均1216 kPa。第二节 煤层瓦斯含量矿方无资料数据，目前也未进行测定。第三节 瓦斯储量计算矿井可采煤层为C605、C601、C504、C409、C407共五层煤。主要可采煤层平均厚度13.2米，煤层倾角22度左右，根据地矿管理部门限定的矿区范围计算，地质储量194万吨，可采储量145.5万吨。矿井服务年限16年。由于无各煤层的瓦斯含量数据，故瓦斯储量无法计算。第四节 瓦斯涌出量计算2

27、003年度矿井瓦斯等级鉴定结果绝对瓦斯涌出量1.93m3/min，相对瓦斯涌出量为27.79m3/t。现矿井实测总回风量648 m3/min，总回风流瓦斯浓度0.42%左右，瓦斯涌出量为2.72 m3/min，说明随着开采深度的增加和产量的增大,矿井瓦斯涌出量也随着增大。另外随着采空区的增加，封闭工艺的影响，也相应会出现采空区瓦斯在主扇负压的作用下涌出开采空间，汇入矿井总回风流，增加回风流中的瓦斯浓度。在初期由于主要是局部瓦斯矛盾，所以只预计有1.2m3/min的瓦斯需要抽走。另据2002年度最大相对涌出量为31.32 m3/t和后期考虑来自于将增加的采空密闭的瓦斯涌出等因素,预计矿井瓦斯涌出

28、量在后期将达到7m3/min左右，回风流瓦斯浓度将无法控制在0.75%以下,因此,有3m3/min左右的瓦斯需要抽走，同时由于C409煤层在邻近的汪家寨煤矿发生过突出事故,具有突出危险性，要考虑预抽，故将有5m3/min左右的瓦斯涌出必须由抽放承担。第五节 瓦斯抽放率计算根据以上分析，后期抽放系统要承担排走3m3/min左右的瓦斯，那么后期将建立的固定式瓦斯抽放系统的瓦斯抽放率为： Li=（3/7）100%43%其抽放服务年限应为矿井服务年限。第五章 抽放系统及设备选型第一节 抽放管路系统布置在选择瓦斯抽放管路系统时，抽放管路应尽量选择铺设在巷道曲线段少和距离短的线路中，尽可能避开运输繁忙巷道

29、，首选回风巷内铺设，还要考虑运输、安装、维修、供电供水方便。瓦斯抽放管路系统与抽放泵的位置有很大关系，抽放泵站如果布置在地面，最好选择在回风井附近，泵房20m内严禁明火；抽放泵站如果布置在井下，应靠近抽放地点，安装在进风硐室中。抽放泵站的位置，一般有两种选择，一种是泵站布置在井下靠近抽放地点的进风风流中，这样可以大大减少管路长度，可以根据抽放地点的改变移动抽放泵，可以节省管路投资，前提条件是抽放管路排出的瓦斯必须排放到采区专用回风巷或总回风巷，经稀释使瓦斯浓度不超限。另一种泵站位置选择方案是将泵放在地面，一般是由于矿井总回风巷瓦斯浓度较高或总回风巷行人，抽出的瓦斯不能排放到总回风巷内，必须排放

30、到地面。对于汪家寨镇一煤矿而言，初期建立井下移动泵站。当移动泵站不能满足瓦斯治理要求时，界时建立固定式泵站，固定式泵站安装在地面。根据矿井的具体情况及采掘布置，确定将移动抽放泵站设在井底车场与回风联络石门之间的联络巷内，距回风联络石门11m，靠近抽放地点，位于进风系统内。具体位置见抽放管路系统图。移动抽放泵房硐室规格为:深宽高=3m5m2.8m。硐室必须使用不可燃材料支护。移动式抽放管路铺设由抽放硐室2113回风巷采面。排气管由抽放硐室联络石门c407回风巷回风斜井下口。固定式抽放泵站设在回风井口附近的平地上，抽放管路铺设由泵房回风斜井C407回风巷联络石门2113回风巷采面2114回风巷掘进

31、头第二节 抽放管路系统计算一、管路管径计算选择瓦斯抽放管径选择合理与否，对抽放系统的建设投资及系统抽放效果有很大影响。管径太大，投资费用增加；管径过小，管路阻力大。一般采用下列公式计算，并参照抽放泵的实际能力使之留有余量。计算公式： D=0.1457（Q/V）1/2式中 D抽放瓦斯管内径，m； Q瓦斯管中混合瓦斯的流量，m3/min； V瓦斯管中混合瓦斯的平均流速，一般V=515m/s。1. 移动式抽放部分根据前述，初期将有1.2m3/min左右的瓦斯涌出必须由抽放承担，抽放浓度按30%计算，故移动泵站所抽混合瓦斯量应为： Q混=1.2/30%=4m3/min。则 D=0.1457（Q/V）1

32、/2=0.1457（4/10）1/2=0.092m以此为依据，管路可选用内径为100mm的管子,一般选用无缝钢管,由于矿井规模较小,为节省投资,也可采用焊缝铁管,壁厚4-6mm,如考虑安装及运输方便,也可采用玻璃钢管。2. 固定式抽放部分根据前述，后期将有5m3/min左右的瓦斯涌出必须由抽放承担，后期抽放浓度按20%计算，固定瓦斯泵所抽混合瓦斯量应为： Q混=5/20%=25 m3/min。则 D=0.1457（Q/V）1/2=0.1457（25/15）1/2=0.188m以此为依据，主管路可选用内径为200mm的管子,一般选用无缝钢管,由于矿井规模较小,为节省投资,也可采用焊缝铁管,壁厚4

33、-6mm,如考虑安装及运输方便,也可采用玻璃钢管。汪家寨镇一煤矿由于瓦斯抽放分支管路将在两翼使用(采煤工作面、掘进工作面各在一翼)，故其使用的分支管路计算，选择流量时可将流量进行平均分配，取10 m3/min进行分支管路计算，即 D=0.1457（Q/V）1/2=0.1457（10/10）1/2=0.1457m以此为依据，分支管路可选用内径为150mm的管子。二、管路阻力计算1. 移动式抽放部分移动式抽放管路铺设由抽放硐室2113回风巷采面。排气管由抽放硐室联络石门C407回风巷回风斜井下口。管路铺设长度（考虑到将在2114采面使用因素）负压段预计300m，正压段长度450m,。管道阻力计算，

34、根据公式hf=9.8LQ2/K0d5得出摩擦阻力，再用估算法取摩擦阻力的15%作为局部阻力，从而得出总阻力。hf负=9.8LQ2/（K0d5）=9.83001.120152402/（0.62105）=3059.53Pa hf正=9.8LQ2/K0d5=9.84501.120152402/(0.62105) =4589.29 Pa hf负局=3059.5315%=458.93Pa hf正局=4589.2915%=688.39Pa以上式中 hf负负压段的摩擦阻力，Pa；hf正正压段的摩擦阻力，Pa；hf负局负压段的局部阻力，Pa；hf正局正压段的局部阻力，Pa；L 管路长度，m；混合瓦斯对空气的相

35、对比重，查表得1.17776；Q 瓦斯流量，m3/h；K0系数，查表得内径为100mm的管子为0.62；d管道内径,cm。2. 固定式抽放部分固定式抽放管路铺设路线：泵房回风斜井C407回风巷联络石门2113回风巷采面 2114回风巷掘进头主管路要铺设到联络石门末端，长度920m，分支管路从联络石门末端开始到抽放地点，按450m计。管道阻力计算，根据公式hf=9.8LQ2/K0d5得出摩擦阻力，再用估算法取摩擦阻力的15%作为局部阻力，从而得出总阻力。hf主=9.8LQ2/（K0d5）=9.89201.1777615002/（0.71205）=10515.86Pa hf支=9.8LQ2/K0d

36、5=9.84501.177766002/0.70155 =3517.58 Pa hf局=(10515.86+3517.58)15%=2105.02Pa hf总= hf主+ hf支+ hf局=10515.86+3517.58+2105.02 =16138.46 Pa以上式中 hf主主管路的摩擦阻力，Pa；hf支分支管路的摩擦阻力，Pa；hf局管路的局部阻力，Pa；hf总管路的总阻力，Pa；L 管路长度，m；混合瓦斯对空气的相对比重，查表得1.17776；Q 瓦斯流量，m3/h；K0系数，查表得内径为200mm的管子为0.71，内径为150mm的管子为0.70；d管道内径第三节 抽放管路的附属装置

37、为了便于管路系统负压的调节，掌握各抽放地点瓦斯抽出量、瓦斯浓度的变化情况以及保证管网系统的正常抽放，设计时在各主、干、分、支管路要考虑分别安设阀门、测试孔、放水器。此外，在瓦斯泵房和地面管路上还要安设防爆、防回火装置及放空管等。1. 阀门瓦斯抽放管路各分支管分叉处、抽放管路和钻场连接管上均应安设阀门，其主要目的是用来调节和控制各抽放点的抽放量、抽放浓度、抽放负压等。在每个钻场中，每个钻孔都要有单独的阀门控制。2. 测试孔在抽放系统中的管路各分支管分叉处,均应留有测试孔,作检测瓦斯浓度、负压、压差用。最经济最简便实用的方法是在管路上凿一个直径10mm的洞，再在该处焊上一个直径16mm的螺帽，然后

38、将直径16mm的螺杆安在螺帽上，需测试时将螺杆取下即可。在抽放系统的主管道上，必须安装一个孔板流量计，计量整个抽放系统的瓦斯抽放量。孔板流量计要安装在距离泵站最近的直管路段，其前后5m应平直，不要有阀门和变径管。孔板流量计两侧要分别有测试孔，测试孔使用橡胶管与U型压差计相连接。 管路抽气量可以采用下列公式进行计算： Qv=Kh1/2式中 Qv气体体积流量，m3/s； K孔板系数（出厂时测定）； hU型管水柱压差，mm。3. 放水器在抽放系统的管道最低洼点，一般都容易积聚从抽放地点抽来的水，减小有效抽放断面，增加抽放阻力。为此，在有条件的低洼点，要安设放水器。针对汪家寨镇一煤矿的实际，选择使用人

39、工负压放水器。第四节 瓦斯泵选择一、瓦斯泵流量计算瓦斯泵流量应能满足抽放瓦斯系统服务年限内最大抽放量的需要。瓦斯泵流量按下式计算：Q泵=QK/C式中 Q泵瓦斯抽放泵的额定流量，m3/min； Q 最大抽放瓦斯纯量，m3/min；5m3/min C 瓦斯泵入口处的瓦斯浓度，20%； 瓦斯泵的机械效力，取80%； K 瓦斯抽放综合系数，取K=1.2则瓦斯泵流量：1. 移动式抽放部分1、 Q泵=QK/C=1.01.2/0.30.8 =5m3/min2. 固定式抽放部分Q泵=QK/C=51.2/0.20.8 =37.5 m3/min二、瓦斯泵压力计算瓦斯抽放泵压力，必须能克服抽放管网系统总阻力损失和保

40、证抽放的钻孔有足够的负压，以及泵的出口正压的需求。1. 移动式抽放部分按以下公式计算： H泵 =（Hi+H0）K式中 H泵瓦斯泵的压力，Pa； Hi抽放管路总阻力损失，Pa； H0抽放钻孔所需负压，一般取H孔=15000 Pa； K 抽放备用系数，取K=1.2 H泵 =（Hi+H0）K =（3518.46+5277.68）1.2 =10555.37Pa2. 固定式抽放部分按以下公式计算： H泵 =（H总+H孔+H正）K式中 H泵瓦斯泵的压力，Pa； H总抽放管路总阻力损失，Pa； H孔抽放钻孔所需负压，一般取H孔=15000 Pa； H正瓦斯泵出口正压，一般取H正=5000 Pa； K 抽放备

41、用系数，取K=1.2 H泵 =（H总+H孔+H正）K=（16138.46+15000+5000）1.2 =43366.15 Pa三、瓦斯泵选型通过以上计算,在进行市场调查和对设备参数对照的结果, 移动式瓦斯泵决定选择乐山泰达电机有限公司生产的ZWY矿用型移动式瓦斯抽放泵二台，其中一台运转,一台备用。型 号额 定 抽气量 （m3/min）极 限 真空度（hPa）电机功率（kw）转速（r/min）口径（mm）耗水量（L/h）ZWY-7/1572001514501001730该设备的经济技术指标见下表：固定式瓦斯泵决定选择广东佛山水泵厂生产的CBF300-2型水环式真空泵二台,其中一台运转,一台备用

42、。型 号最大气量 （m3/min）极限真空绝压（hPa）电机功率（kw）转速（r/min）口径（mm）耗水量（m3/h）CBF300-245120554902002.2.3.3该设备的经济技术指标见下表：第五节 瓦斯泵的附属安全装置1. 瓦斯泵进出口段的管路上均要设置防回火、防回气、防爆炸的安全装置，有铜网式和水封式两种，以防止井下管路瓦斯爆炸或地面排空管雷击燃烧波及范围扩大，其主要作用是熄灭燃烧火焰和释放爆炸能量。分别见下图： 2. 泵的排气端设置排空管，用来排放抽出的瓦斯。安设排空管应注意以下几点：a) 排空管直径不得小于瓦斯泵出、入口的主管直径；b) 为防止雨水或其他杂物进入排空管，其上

43、端孔口应设防护罩；c) 排空管周围不允许有易燃物；d) 排空管的高度需超过泵房屋顶3m以上，与泵房墙壁距离一般不超过5m。第六章 瓦斯抽放泵站第一节 抽放泵站1. 移动抽放泵站移动抽放泵站设在井底车场与回风联络石门之间的联络巷内，距回风联络石门11m，靠近抽放地点，位于进风系统内。具体位置见抽放管路系统图。移动抽放泵房硐室规格为:深宽高=4m3m2.8m。硐室必须使用不可燃材料支护。2. 固定抽放泵站根据矿井井口的具体位置，确定将固定抽放泵站设在与回风井较近、地势平坦的地段，其距离回风井井口不超过100m。见抽放管路系统图及抽放站场地布置图。固定抽放泵站瓦斯泵房、配电室、值班室组成，具体布置见

44、泵房平面图。瓦斯泵房属于有爆炸危险的甲类厂房，要求周围50m范围内无居民，20m范围内无明火及易燃易爆炸物品，同时要用围墙（或栅栏）圈定起来，防止闲杂人员进入。要求采用不燃性材料建筑并且设计门窗作为泄压，其泄压面积与厂房体积比应在0.051.22之间。第二节 防避雷在地面泵房和排空管附近设置避雷装置，并引下接地，达到防雷的目的。在瓦斯抽放站按建筑物防雷设计规范（GB50057-94，2000年版）设避雷线保护瓦斯排空管，在瓦斯抽放站房顶设置避雷带防感应雷，在变电所设工作接地，接地电阻4；在瓦斯抽放站分别设防雷击和防感应雷接地，接地电阻均10。地面瓦斯泵房按建筑物防雷设计规范（GB50057-9

45、4，2000年版）第321条，设架空避雷线防直击雷。电杆、避雷线敷设见下图要求。利用拉线作接地引下线并接地，接地电阻10。按建筑物防雷设计规范（GB50057-94，2000年版）第322条建筑物内的设备、管道、构架、电缆金属外皮、钢屋架、钢窗等较大金属物和突出屋面的放散管、风管等金属物，均应接到防雷电感应的接地装置上，接地电阻10。由于设计的排空管高度不高，泵房面积小，也可以采用单针避雷器。由于矿区处于山区，雷害比较严重，所以避雷要注意以下几点：1. 排空管应高于房顶3m以上，排空管与避雷针距离小于5m；2. 避雷针接地电阻不得大与4，达不到要求的要增加接地极；3. 瓦斯抽放泵房内所有设备的

46、金属外壳都应接地，金属走架线、水管等金属物必须接地；4. 为防止井下瓦斯抽放管路带电，瓦斯抽放管路也需接地；5. 瓦斯抽放供电采用四芯电缆，其中一芯接地。单针避雷器保护范围计算如下：单针避雷器在地面的保护半径r为1.5h（h是避雷针的高度）。从针顶点向下作45斜线，构成圆锥形的上半部，从距离针脚1.5h处向上再作斜线与前一斜线在h/2处相交，交点以下构成圆锥形的下半部。在任一高度hx的x-x平面上，保护半径可由下式确定：当hxh/2时，rx=（h-hx）P式中 rx在hx的高度上保护范围的半径，排空管与避雷针间距离小于5m； h避雷针高度，m； hx被保护物的高度，排空管取7m； P修正系数，

47、取1单支避雷针计算当距排空管距离小于5m时，避雷针高度为14m足以满足要求。如图：第三节 供水移动抽放泵站供水直接用井下的防尘用水，要求供水压力达到100kPa，该矿的静压防尘水压力满足要求。在有条件时，矿方应考虑形成循环水供给。地面瓦斯泵房有三部分用水：瓦斯抽放泵循环冷却用水、生活用水和消防用水。对泵供水有两个作用，一个是使泵产生真空，另一个是冷却轴承温度。水环泵正常工作时必须供水，供水水流应稳定、持久。供水水质应为不含颗粒的清洁水（PH值68），若水质不纯（含有颗粒物），应考虑在水流入口端加过滤装置。地面瓦斯抽放系统一般都采用循环供水，和独立加压供水方式，设立高、低位水池。低位水池内安装水

48、泵，利用水泵从低位水池向高位水池供水，高位水池再向瓦斯泵供静压水，而抽放瓦斯泵内通过气水分离器将水由排水管流入低位水池，形成循环水。汪家寨一煤矿根据实际选择高于瓦斯泵10m左右（高位水池出水口至少比瓦斯泵入水口高）的位置设12m3钢筋混凝土高位水池一座，在瓦斯泵房附近低于泵房平面设24 m3半地下式钢筋混凝土低位水池一座，在瓦斯泵房内或水池边安设循环水泵2台（一台运转，一台备用）。补充水由生活用水，直接加入低位水池补充冷却循环水。第四节 供电1. 供电原则瓦斯泵站供电管理，要求“三专”即专用变压器、专用电缆、专用开关。根据目前矿井的供电情况，由地面变压器对瓦斯抽放供电，电压等级为380V，开关

49、采用矿用防爆磁力启动器，供电采用专用电缆。要求对瓦斯泵站供电的变压器中性点不得接地。瓦斯泵所有供电设备都必须有保护接地，并有检漏装置。瓦斯泵站供电应有双回供电。2. 地面瓦斯泵站供电计算计算公式 Ig= PeKx1000/（31/2Uecos）式中 Ig通过电流，A； Pe额定功率，kw； Ue电压，v； Kx需用系数，取0.9；cos电机的加权平均功率因素，取0.8。汪家寨一煤矿供电电压为380 v，通过计算，Ig=94A，选取25mm2三芯电缆，其长期允许负荷电流值为125A94A，符合要求。移动泵站由于电机功率只有15kw，所以其供电按局扇考虑。第五节 照明在地面瓦斯泵站、值班室、配电室

50、、小水泵房都必须有隔爆型照明灯具，而且必须满足夜间光线明晰的条件。具体悬挂数量及位置由矿方自行调整。第六节 通讯在井下移动泵站和地面固定泵站各安装直通矿调度防爆电话一台。第七节 采暖、通风根据矿区的气候条件，冬天最低温度一般零度左右，所以暂时不考虑采暖。同理，矿区夏天气温一般在32度以下，因此只要采用自然通风即可，但门窗及天窗合计的泄压面积要符合要求。第八节 抽放监测由于矿井监测系统的不正常使用，所以如果现在对瓦斯抽放实施监测，对小矿井而言，难度很大。因此，设计建议暂时不实施监测，待条件成熟后，再和相关厂家联系安设使用。先使用U型管压差计检测压力，用100%和10%的光学瓦斯检定器检查瓦斯，按

51、每1小时测定一次。第七章 抽放系统的安装原则第一节 基本要求瓦斯抽放系统的安设、使用等必须严格遵守煤矿安全规程和矿井瓦斯抽放管理规范的有关规定。抽放系统安装所用的材料均必须为每矿井下许用产品，并具有煤矿安全标志。泵房内必须有足够的照明、消防等设施，严禁堆放易燃物品，严禁无关人员进入泵房。泵房门窗必须向外开。第二节 瓦斯泵安装抽放泵的安装要保持轴心一致，基础要达到规定的强度和养护期。第三节 抽、排放管路及附属设施安装抽排放主管路建议采用无缝钢管，法兰连接，安装时采用垫墩支撑或其他支撑方式，靠一帮铺设，不得影响行车。避免与电缆安在同一巷道帮上，管路全程严禁与带电物体接触，管路在井口入井出必须有两点

52、可靠的有效接地。在管路的低洼处要安装放水器，定期放水，以保证抽放效果；抽放支管和钻场按抽放工艺要求设置阀门、测试孔（或流量计）、放水器等。抽放系统所有金属件均需做防腐处理，管路安装后还要做密封性能试验（使用水试压，压力达0.2MPa,1h内压降不超过10%），并进行吹扫处理以免管路漏气和管路内有杂物；建议井下抽放管路涂刷红色油漆以示警。第八章 环境保护第一节 抽放瓦斯工程对环境的影响矿井瓦斯的主要成分为CH4和N2，瓦斯是一种具有强烈温室效应的气体，向大气排放会导致全球变暖，破坏人类环境，它的温室效应比CO2大20倍，对臭氧层的破坏能力是CO2的7倍。抽放瓦斯工程对环境的另一个影响是瓦斯抽放泵

53、和电机产生的噪音。第二节 污染防治措施矿井瓦斯不含硫化物和其他有毒物质，燃烧后不产生粉尘，是一种洁净的优质能源。所以在有条件时可以将矿井抽出的瓦斯加以利用，从而减少瓦斯排放对大气的污染，并减少了因燃煤产生的有害气体和废渣的排放，能大大改善当地生态环境。对噪声的防治，可以通过设计优先选用高效低噪音设备、内墙表面采用材料、值班室与瓦斯泵房隔开，从而减少噪音对值班人员的伤害。第三节 抽放站绿化绿化在防治污染、改善和保护环境方面，起着特殊的作用，它具有较好的调温、调湿、吸尘、改善小气候、净化空气、减弱噪声等功能。但忌种植高大、冠状树种。第九章 抽放的组织管理第一节 组织管理1. 建立抽放瓦斯的专门机构

54、，配备专业施工队伍，负责瓦斯抽放工作的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。2. 瓦斯泵房的设备和管路系统除日常维护外，应建立定期检查维修制度。3. 在抽放主管和分支管路上要配备专人定期检查瓦斯浓度、负压、压差等，以便掌握不同地点的抽放状况。此外，还应配有专人进行放水和管路维修，处理管路积水和漏气，以保证管路畅通。4. 对抽放方法和有关参数，需在抽放实践中进一步考察和验证，以便确定合理的综合抽放方法，达到合理布置，提高抽放效果。5. 抽放泵站的司机或值班人员必须经过专门培训，使其熟悉有关瓦斯抽放的规定，掌握各种安全、监控仪表和设备的用途及其操作程序。第二节 组织机构为了加强

55、矿井瓦斯抽放管理，矿井应配备抽放管理人员、抽放工程技术人员及相关业务人员。这些人员在瓦斯抽放方面的作用大致可分为：1. 管理人员。专门负责瓦斯抽放的人员、事务管理。2. 技术人员。负责抽放方面的技术方案、措施的制定和落实到位，提高抽放效果，改进抽放工艺。3. 井下打钻施工人员。负责井下瓦斯抽放钻孔的施工（兼其他钻探施工）。4. 管线工程施工、维修人员。负责瓦斯管线及抽放系统各种设施的安设、维修、调整、更换等。5. 检测人员。负责对矿井抽放系统、钻场、管线、主要设备、设施的日常检查和抽放系统的测试、调整、试验，数据、资料的记录、整理、计算等安全技术性工作。6. 电钳工。负责瓦斯泵及其附属装置和电

56、气设备的日常维护和检修工作。第十章 技术经济指标第一节 劳动定员有了抽放系统，矿井就必须相应的成立抽放瓦斯队伍，为了满足抽放要求，其劳动组织应按下表配备人员：抽放瓦斯队人员配备表序号工种名称出 勤 人 数在籍系数在籍人数一班二班三班小计1队长 1 1112技术员 1 1113井下观测工 2 2124泵站司机 1 1 1 3135电钳工 1 1116钻工 2 2 2 6167其他人员 2 2128合计 1616第二节 投资预算编制原则：本工程投资预算的编制，原则上按照现行价格、现行煤炭预算指标和取费标准进行预算。编制依据：（1） 该工程主要工程量、设备及主要材料消耗量；（2） 指标依据a) 设备购置费：采用目前市场设备销售价，另加相应设备运输费用。b) 安装工程：采用国家煤炭工业局颁发的煤炭建设机电设备安装工程预算定额（99统一基价）。（3） 取费标准：各项取费标准按煤炭工业局煤规字第48号文及其他有关文件规定执行（4） 设备及材料价格：设备价格主要采用中国建设工程