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1、-东山煤矿瓦斯抽采系统设计-第 28 页黑龙江龙煤鸡西矿业有限责任公司东 山 煤 矿瓦 斯 抽 采 系 统 设 计二零一七年目 录概 述51 矿井概况61.1交通位置61.2 井田地形与气候61.3煤层赋存情况61.4矿井通风方式71.5矿井抽采系统72 矿井瓦斯抽放的必要性与可行性82.1 矿井瓦斯涌出量预测结果82.2 瓦斯抽放的必要性82.2.1 相关法规的要求82.2.2 采掘工作面瓦斯治理83 矿井瓦斯抽放方案初步设计103.1抽放瓦斯方法选择103.2 抽放量预计及抽放服务年限103.2.1 回采工作面抽放量预计103.2.2 矿井瓦斯抽放量预计103.2.3 抽放服务年限103.
2、2.4 抽放参数的确定103.3 瓦斯抽放钻孔施工及设备123.3.1 钻机的选择123.3.2钻孔封孔123.3.3 瓦斯抽放参数监测124 瓦斯管网系统选择与管网阻力计算及设备选型134.1 矿井瓦斯抽放设计参数134.2 瓦斯管网系统选择与管网阻力计算134.2.1 瓦斯抽放管网系统134.2.2 瓦斯抽放管管径计算及管材选择134.2.3 管网阻力计算144.2.4 瓦斯抽放管路与瓦斯抽放钻孔的连接154.2.5 瓦斯抽放管路敷设154.2.6 瓦斯抽放管道的附属装置164.3 瓦斯抽放泵选型计算184.3.1 瓦斯抽放泵流量计算方法184.3.2 瓦斯泵压力计算方法184.3.3 瓦
3、斯抽放泵选型计算194.3.4 瓦斯抽放泵选型195 瓦斯抽放泵站布置215.1 瓦斯抽放泵215.2瓦斯抽放泵站供电225.3 瓦斯抽放泵给排水225.4 防雷设施225.5 瓦斯抽放泵站照明235.6 瓦斯抽放泵站通讯235.7 抽放系统实时监测235.8 泵房采暖, 通风236. 瓦斯抽放系统的安装246.1瓦斯抽放系统安装的基本要求246.2 瓦斯抽放泵的安装246.3 瓦斯抽放, 排放管路及附属设施安装247 环境保护257.1 抽放瓦斯工程对环境的影响257.2 污染防治措施258 瓦斯抽放组织管理及主要安全技术措施268.1 组织管理268.2 瓦斯抽放钻场管理268.3 采空区
4、抽放管道的拆装288.4 瓦斯抽放管路管理288.5 主要安全技术措施288.6 钻机操作规程298.7 瓦斯抽放泵司机作业操作规程308.8 瓦斯抽放报表管理32概 述龙煤集团鸡西分公司东山煤矿前身为鸡西矿务局小恒山煤矿，1955年2月移交生产， 1998年小恒山煤矿政策性破产闭矿。2002年小恒山煤矿重新启动， 2005年10月恢复国企体制，更名为东山煤矿，2008年核定生产能力为210万吨/年。矿井为综合开拓方式，采用一立二斜多水平开拓，采区为分区布置。主提升皮带斜井担负着矿井运煤任务，矿井下料由下料斜井担负，副井负责运人及提矸，现在开采水平为三水平（-350m）。根据2016年瓦斯鉴定
5、报告显示, 矿井绝对瓦斯涌出量为27.24m3/t, 相对瓦斯涌出量为6.23m3/min, 属于高瓦斯矿井.按高瓦斯矿井管理. 随矿井产量的增加和开采范围的扩大及开采水平的延伸, 该矿今后主采煤层采掘进工作面和采空区的瓦斯涌出量都将进一步增大. 为贯彻执行党和国家的”安全第一, 预防为主”的安全生产方针和国家安全生产监督管理局制定的”先抽后采, 以风定产, 监测监控”的煤矿安全生产管理方针, 地面已建瓦斯集中泵站一座，主要服务采煤工作面裂隙钻孔的抽采工作。一. 本设计方案的依据1. 矿井抽放瓦斯工程设计规范(MT95018-96),中华人民共和国煤炭工业部,1997年.2. 矿井抽放瓦斯管理
6、规范,中华人民共和国煤炭工业部,1997年.3. 煤矿安全规程,国家煤矿安全监察局,2004年.4. 防治煤与瓦斯突出细则,中华人民共和国煤炭工业部,1995年.5. 某煤矿提供的通风,生产,瓦斯地质等相关资料.二. 设计的主要技术经济指标1. 矿井绝对瓦斯涌出量:27.24m3/min;2. 矿井相对瓦斯涌出量:6.23m3/t;3. 矿井瓦斯抽放量:10.8m3/min.1 矿井概况东山煤矿隶属于黑龙江龙煤矿业集团股份有限公司鸡西分公司。2005年11月由黑龙江省国土资源厅以“黑国土矿划2005100号”文划定的鸡西矿业（集团）有限责任公司东山煤矿采矿范围由11个拐点坐标圈定，矿区走向长6
7、Km，倾斜长6.2Km，面积37Km2，开采煤层为7下、6A、3上、1#煤层。开采深度为-350至-700m标高,生产规模为210万t/a。1.1交通位置东山煤矿位于鸡西煤田南部条带中段，有鸡图公路在矿区北侧约2.5公里处通过，距鸡西市区约9公里，距恒山车站约2公里，行政区划属鸡西市恒山区管辖。井田地理坐标为：东经13056141305728，北纬451237451324。矿区内有铁路专用线通往恒山车站，交通方便。1.2 井田地形与气候该矿位于长白山系完达山山脉，地形呈老年期地貌，山腹缓慢，山峰顶圆。井田内地形为丘陵山地，东南有大砬子山等，北部山谷间因河流冲刷侵蚀，局部形成的冲积平地。最高山峰
8、为大砬子山，标高为488.5 m，山脊平均高420 m，谷地冲积平地平均标高200m，相对高差大于200m。本区属中温带大陆性季风气候，冬长严寒少雪，夏短温热多雨，春季风大干旱气温回升快，秋季降温迅速多早霜。1.3煤层赋存情况该采区范围内共有可采和局部可采煤层4层：7下、6A、3上、1#。煤层情况分述如下：7下煤采：煤层厚2-4.5m，由10多个分层组成，结构复杂。可采部位在上部，中间夹23层0.020.05m厚，含褐色凝灰质斑点的凝灰质泥岩，顶底板有很厚的泥岩和煤页岩互层，是本层的主要特征。与6D上煤层的层间距为12m左右。6A煤层：煤层厚0.871.28m，属单一煤层，局部夹0.07m页岩
9、，煤质较好，半亮型。煤层全区发育。伪顶为碳质页岩和页岩，底板为砂岩，6B层与6D上/层的层间距为45m左右。3上：煤层厚1.01.5m，平均1.30m，全区普遍发育，煤层结构简单，中间夹0.050.10m厚的炭质页岩或泥岩，本层以厚度大，发育稳定，煤质好及底板0.51.0m黑色煤页岩互层为特征，常作为煤层对比的标志层。距6A层间距37-47m。1#：煤层厚0.65-1.4m，平均1.21m，煤层结构比较复杂，普遍夹23层0.10.2m的泥岩或炭质泥岩，夹石的部位稳定，但层数、岩性变化较大,煤层顶板为4-12m泥岩，黑色，致密块状，贝壳状断口，含有黄铁矿晶体，岩层发育稳定，是该层的主要标志。距3
10、上层间距离7090 m。1.4矿井通风方式 矿井通风方式为分区式，通风方法为抽出式，南风井主扇型号为FBCDZ-10NO35 (800kw2)，运转一台、备一台，负责五采区3#层组、6A层组供风；西风井主扇型号为BDK10NO28(2400KW)，运转一台、备一台，负责西采区7#层组供风。矿井总入风量11719m3/min，总回风量12206m3/min。1.5矿井抽采系统我矿采用地面集中抽放与井下移动泵抽放相结合治理瓦斯，地面集中瓦斯抽排泵采用：CBF630，流量400m3/min一台运转,一台备用，一台检修。井下移动泵采用水环式真空泵2BEC42，流量为160m3/min两台（中五采，备用
11、）；水环式真空泵2BEC42，流量为160m3/min两台（下五采，备用）。 2 矿井瓦斯抽放的必要性与可行性根据煤矿安全规程, 矿井瓦斯抽放管理规范以及煤炭工业设计规范有关条款规定: 当一个回采工作面的绝对瓦斯涌出量大于5m3/min或一个掘进工作面的瓦斯涌出量大于3m3/min, 采用通风方法解决瓦斯问题不可能或不合理时应采用瓦斯抽放措施.为贯彻国家安全生产监督管理局”先抽后采, 以风定产, 监测监控”的安全生产方针, 建立地面抽放瓦斯泵站及井下移动泵站为采煤工作面抽放瓦斯进行服务是必要、可行的。2.1 矿井瓦斯涌出量预测结果 2016年瓦斯鉴定报告显示, 矿井绝对瓦斯涌出量为27.24m
12、3/t, 相对瓦斯涌出量为6.23m3/min, 属于高瓦斯矿井。根据已回采6A、7下、1#、3上煤层抽采数据显示，回采时煤层瓦斯涌出量为12-25m/min。2.2 瓦斯抽放的必要性2.2.1 相关法规的要求按照煤矿安全规程规程的有关规定及”先抽后采, 以风定产, 监测监控”的十二字方针，无论高瓦斯矿井的井型大小，也不管煤层有无煤与瓦斯突出危险性，必须建立地面永久抽放瓦斯系统或井下临时抽放瓦斯系统。东山煤矿2008年核定生产能力为210万吨/年, 目前生产能力达到210Mt/年. 从瓦斯涌出量预测结果来看，矿井在生产过程中的瓦斯涌出量将达18.6m3/min, 单纯靠通风系统来稀释瓦斯是不可
13、能的。因此，建立瓦斯抽放系统是必要的。2.2.2 采掘工作面瓦斯治理依据煤矿安全规程、矿井瓦斯抽放管理规范以及煤炭工业设计规范有关条款规定:当一个回采工作面的绝对瓦斯涌出量大于5m3/min或一个掘进工作面的瓦斯涌出量大于3m3/min，采用通风方法解决瓦斯不可能或不合理时应采用瓦斯抽放措施. 虽然, 该矿回采工作面的绝对瓦斯涌出量已经超过5m3/min. 产量和瓦斯涌出量都有进一步增加的趋势.采掘工作面需要采取瓦斯抽放的必要性判断标准是: 在给定的巷道通风断面条件下，采掘工作面设计通风能力小于稀释瓦斯所需的风量,即下式成立时, 抽放瓦斯才是必要的。而东山煤矿掘进工作面的绝对瓦斯涌出量均未超过
14、3m3/min。式中: Q0 - 采掘工作面设计风量, m3/s； Q - 采掘工作面瓦斯涌出量, m3/min； K - 瓦斯涌出不均衡系数,取K=1.5； C -煤矿安全规程允许的采掘工作面瓦斯浓度，%，取C=1.3 矿井瓦斯抽放方案初步设计3.1抽放瓦斯方法选择东山煤矿抽放瓦斯的目的是消除瓦斯事故及使工作面的瓦斯涌出量降低到通风能解决的水平或减轻矿井通风负担. 因此, 确定矿井抽放瓦斯的方法为临近层和采空区抽放等方式.在6A、7下、1#、3上煤层开采时，必须对所有的回采工作面进行高位抽放或预埋管抽放。对于煤层具有自燃倾向性的, 不宜采用采空区抽放.3.2 抽放量预计及抽放服务年限3.2.
15、1 回采工作面抽放量预计由于6A、7下、1#、3上煤层的透气性低等原因, 尽量着重考虑采用高位钻孔抽放的方式。抽放量预计根据开采煤层上下相邻煤层瓦斯含量及本煤层瓦斯含量进行预计，具体依据回采面瓦斯治理专项设计。 3.2.2 矿井瓦斯抽放量预计当矿井实施高位钻孔抽放、边采边抽等措施时，预计矿井最大瓦斯抽放总量可以达到10.8m3/min.按年抽放365天、日抽放24小时计算，矿井年最大年瓦斯抽放量可以达到5676480m3.3.2.3 抽放服务年限由于矿井瓦斯抽放方式为高位钻孔抽放、边采边抽，瓦斯抽放服务年限与矿井生产服务年限相同.3.2.4 抽放参数的确定根据目前矿井的具体情况和所选用的抽放瓦
16、斯方法, 设计矿井的瓦斯抽放浓度为20-30%.掘进工作面的预抽(不采用预抽)时间为20天, 回采面的预抽(不采用预抽)时间大于3个月.本矿井回采煤层采用高位钻孔抽放。工作面瓦斯涌出主要来源为本煤层的瓦斯涌出与开采后邻近层卸压瓦斯，根据以往工作面瓦斯治理经验，将对该面采用高位钻孔和预埋管抽放相结合的综合治理方法。1、钻孔布置（1）终孔高度的确定根据本工作面地质基本情况，由公式确定：1、采空区冒落带高度确定根据冒落带高度公式计算：H：顶板冒落带高度。 M:煤厚（采高）K：岩石碎系数1.3 a：倾角2、裂隙带高度计算K2:冒落带岩石剩余碎胀系数1.1-1.15mK3:未冒落带碎胀系数1.01-1.
17、02根据该采区煤层回采经验、回采面抽采效果分析及依据煤层柱状图确定最终抽放钻孔终孔高度为1622范围内，来确定钻孔倾角的角度。2、高位钻孔（1）上巷下帮，共布置高位钻场，钻场间距150米。1钻场平台：钻场斜长10.5米、钻场平台距煤层顶板高度8米、倾角38、钻场平台长4米、宽4米、高2.2米（平台后方斜巷处需拉平底），1钻场平台钻孔主要治理工作面上隅角瓦斯。2钻场平台：钻场斜长21米、钻场平台距煤层顶板高度16米、倾角38、钻场平台长6米、宽4米、高2.2米，2钻场平台钻孔主要治理邻近层瓦斯。3.3 瓦斯抽放钻孔施工及设备3.3.1 钻机的选择选择钻机需要考虑的因素包括: 1).钻进深度; 2
18、).转速范围; 3).给进, 起拔能力; 4).液压系统. 3.3.2钻孔封孔抽放钻孔封孔方式主要采用有水泥注浆泵封孔。 水泥封孔操作简单, 省时省力, 气密性好, 抽放效果好,适用于煤矿需求。1：回浆管 2：注浆管 3：封堵材料 4：注浆充填材料 5：瓦斯抽采管3.3.3 瓦斯抽放参数监测采用孔板或便携式数字钻孔瓦斯参数监测仪对钻孔或采空区抽放管进行监测很有必要. 除此之外, 对抽放管道的负压, 瓦斯浓度, 瓦斯流量, 温度进行监测. 井下抽放支管和地面主管都应装备管道监测系统, 并将其尽可能地将管道监测系统挂靠入矿井环境监测系统.4 瓦斯管网系统选择与管网阻力计算及设备选型4.1 矿井瓦斯
19、抽放设计参数根据矿井地质资料和矿井设计资料, 东山煤矿的设计瓦斯抽放量按一台抽放泵同时服务两个回采工作面, 纯瓦斯抽放量取10.8m3/min。4.2 瓦斯管网系统选择与管网阻力计算4.2.1 瓦斯抽放管网系统在选择瓦斯抽放管路系统时, 主要根据抽放泵站位置, 开拓巷道布置, 管路安装条件等进行确定. 抽放管路应尽量选择敷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, 同时还要考虑供电, 供水, 运输方便.抽放泵的位置可以布置在地面也可以布置在井下. 井下布置是将瓦斯抽放泵布置在井下靠近抽放地点的进风流中, 这样可以减少抽放管路的长度, 并随时根据抽放地点的需要改变抽放泵的位置,
20、 可以节省管路投资, 节省防爆装置和避雷装置, 其必要条件是抽放管路的瓦斯排放到采区回风巷或总回风巷后, 在较小范围内经过稀释达到风流瓦斯浓度不超限.当矿井总回风巷瓦斯浓度高, 抽出的瓦斯不能排放到总回风巷, 或井下供水,供电及安装成本较高, 或地面距离抽放地点较近时, 把瓦斯抽放泵安装到地面具有明显的经济和管理方面的优势.地面永久瓦斯抽放站，要求瓦斯抽放泵站房50m范围内无主要建筑及民房, 在泵房周围20m设立围墙或栅栏, 并严禁明火.根据东山煤矿的井下开拓巷道和地表设施的具体情况,井下管道布置最长路线.采煤工作面下五采风道/中五采皮带道/中一采风道中四采绞车道 下二采配风巷 立眼 抽放泵房
21、 发电站。4.2.2 瓦斯抽放管管径计算及管材选择瓦斯抽放管管径按下式计算：式中 D-瓦斯抽放管内径，m； Q-抽放管内混合瓦斯流量，m3/min； V-抽放管内瓦斯平均流速，经济流速V5-15m/s, 取V=7 m/s.约定：主管路采用529mm铁质管路、300mm铁质管路，支管采用300mm铁质管路、219mm铁质管路.4.2.3 管网阻力计算. 摩擦阻力（Hm）计算式中: Hm 管路摩擦阻力，Pa；L 负压段管路长度，m；Q 抽放管内混合瓦斯流量，m3/h； 混合瓦斯对空气的密度比；K 与管径有关的系数；D 抽放管内径，cm.为了保证选用的瓦斯抽放泵能满足抽放系统最困难时期所需抽放负压，
22、应根据矿井各生产时期瓦斯抽放系统中管路最长、流量最大、阻力最高的抽放管线来计算矿井抽放系统总阻力.由于矿井的服务年限较长，且中后期开采的采区煤层瓦斯含量高，故计算矿井生产时期的瓦斯抽放系统最大阻力. 根据矿井前期采掘接替安排，确定的瓦斯抽放系统最困难管线如下：生产前期瓦斯抽放系统最困难管网阻力计算结果抽放管类 别Q（m3/min）L（m）KD（cm）Hm（Pa）干管72.00.86623800.7152.91282.9干管45.80.86632760.7130.012181.5支管32.00.86610000.7121.98756.1合计22220.5.局部阻力（Hj）计算管路局部阻力损失按直
23、管阻力损失的15%计算，则抽放管路系统的局部阻力损失为:Hj =0.15 Hm = 0.15 x 22220.5= 3333.1Pa.(3). 总阻力（H）计算H = Hm + Hj= 22220.5 + 3333.1= 25553.6Pa4.2.4 瓦斯抽放管路与瓦斯抽放钻孔的连接用铁质管或矿用PVC管将钻孔套管与钻场汇流管相连, 汇流管与钻场瓦斯管连接, 然后钻场瓦斯管与布置在巷道中的瓦斯抽放支管相连接. 瓦斯抽放主管均采用法兰盘螺栓紧固连接, 中间夹橡胶密封圈. 4.2.5 瓦斯抽放管路敷设1). 瓦斯抽放管路敷设的一般要求由于煤矿井下的环境条件比较恶劣, 巷道变形较大高低不平, 坡度大
24、小不一, 空气潮湿管路易生锈, 为此对煤矿井下瓦斯抽放管路的敷设有如下要求:(1). 瓦斯抽放管路应采取防腐, 防锈蚀措施;(2). 在倾斜巷道中, 应用卡子把瓦斯抽放管道固定在巷道支架上, 以免下滑;(3). 瓦斯抽放管路敷设要求平直, 尽量避免急弯;(4). 瓦斯抽放管路敷设时要考虑流水坡度, 要求坡度尽量一致, 避免由于高低起伏引起的局部积水. 在低洼处需要安装放水器;(5). 新敷设的管路要进行气密性试验.地面敷设的管道除了满足井下管路的有关要求外, 还需要符合以下要求:(1). 在冬季寒冷地区应采取防冻措施;(2). 瓦斯抽放管路不宜沿车辆来往繁忙的主要交通干线敷设;(3). 瓦斯抽
25、放管路不允许与自来水管, 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;(4). 在空旷的地带敷设瓦斯抽放管路时, 应考虑未来的发展规划和建筑物的布置情况;(5). 瓦斯抽放主管路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5m, 距铁路大于4m, 距木电线杆大于2m;(6). 瓦斯抽放管路与其他建筑物相交时, 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, 且距相交建筑物2m范围内, 管路不准有接头.2). 管路安装井下瓦斯抽放管路采用吊挂或打支撑墩沿巷道底板敷设.地面瓦斯管路安装采用沿地表架空敷设方式, 架空高度0.
26、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, 以防滑落.3). 管道防腐防锈所有金属管道外表均要进行防锈处理。4.2.6 瓦斯抽放管道的附属装置为了掌握各抽放地点的瓦斯涌出量, 瓦斯浓度的变化情况, 便于调节管路系统内的负压和流量, 在管路上应安装阀门, 流量计和放水器等附件. 除此之外, 在瓦斯泵房和地面管路上还须安设有防爆, 防回火装置及放空管等.1). 阀门瓦斯抽放管路和钻场连接管上均应安装阀门, 主要用来调节和控制各抽放点的抽放量, 抽放浓度和抽放负压等。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。地面主管路上的阀门应设置在
27、地表下用不燃性材料砌成的不透水观察井内，其间距为500-1000米。2). 放水器在抽采钻场、管路拐弯、低洼、温度突变处及沿管路适当距离安装人工或自动放水器, 及时放空抽放管路中的积水, 提高系统的抽放效率. 在排气端低凹处安装正压放水器.为减少瓦斯抽放成本, 建议采用人工放水器(如图). 也可以使用负压自动放水器.1 钢管; 2 闸阀DN25.图4-1 人工负压放水器(也可以作正压放水器用)高负压人工放水器安装示意图(a) 卧式, (b) 立式.1 瓦斯管路; 2 放水器阀门; 3 空器入口阀门; 4 放水阀门; 5 放水器; 6- 法兰盘.抽出的瓦斯排放至地面, 还必须安装防爆, 防回火装
28、置, 放空管, 避雷线等. 3). 计量装置及抽放参数测定主管、分管、支管及其钻场连接处要安设瓦斯计量装置, 计量各支管的瓦斯流量. 也可以使用孔板流量计来测定管道中气体的流量. 在使用孔板流量计时要注意孔板与瓦斯管道的同心度, 不能装偏. 在钻场内使用孔板流量计时, 应保证孔板前后各1m段平直, 不要有阀门和变径管. 在抽放瓦斯管末端安装孔板流量计时, 应保证孔板前后各5m段平直, 不要有阀门和变径管.测定孔板两端的压差可采用倾斜水柱计, 测定抽放管路中的抽放负压可采用水银计, 抽放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.孔板流量计两侧的测压孔使用胶管分别与U形压差计连接. 根据
29、水银压差计测定的负压, 压差和高浓度瓦斯检测仪监测的抽放管路内的瓦斯浓度就可以通过公式来计算瓦斯抽放量.4）瓦斯参数监测监控抽采容易自燃和自燃煤层的采空区瓦斯时，采空区抽采管路应安设一氧化碳、甲烷、温度传感器，实现实时监测监控。发现有自然发火征兆时，应立即采取措施。 5）抽采管路的适当部位应设置除渣装置和测压装置。4.3 瓦斯抽放泵选型计算瓦斯抽放泵的选型原则有二个：泵的流量应满足抽放系统服务期限可能达到的最大瓦斯抽放量；泵的压力能克服最困难路线的管网阻力，使抽放钻孔达到足够的负压，并满足抽放泵出口正压需求.4.3.1 瓦斯抽放泵流量计算方法式中:Q 瓦斯抽放泵所需额定流量，m3/min；Q
30、z 矿井抽放系统最大瓦斯抽放纯量，m3/min；X 矿井抽放瓦斯浓度，%；K 备用系数，K=1.20； 抽放泵机械效率，=0.80.本抽放系统设计抽放量为10.8m3/min. 则瓦斯抽放泵所需额定流量计算如下:Q = 100 x 10.8 x 1.2/(20 x 0.80) = 81m3/min4.3.2 瓦斯泵压力计算方法 瓦斯泵压力, 必须能克服抽放管网系统总阻力损失和保证钻孔有足够的负压, 以及能满足泵出口正压之需求. 瓦斯泵压力按下式计算:式中: H 瓦斯抽放泵所需压力，Pa； K 压力备用系数，K=1.20；Hzk 抽放钻孔所需负压，Pa，取=14000Pa； Hrm 井下管网的最
31、大摩擦阻力，Pa； Hrj 井下管网的最大局部阻力，Pa；Hc 瓦斯泵出口正压，Pa，考虑今后瓦斯抽放利用的需要，取=15000Pa.4.3.3 瓦斯抽放泵选型计算表34 瓦斯泵流量、压力计算结果Qz（m3/min）X(%)Hzk(Pa)Hrm(Pa)Hrj(Pa)Hc(Pa)Q（m3/min）H（Pa）10.8201300022220.5 3333.1150007264264.3根据前面的管路阻力损失计算得知, 矿井抽放管路系统的最大阻力损失为8615.3Pa, 则:H = (13000 + 22220.5 + 3333.1+ 15000) x 1.2 = 64264.3Pa根据当地气象资料
32、, 地面抽放站的压力为100000Pa, 泵的入口绝对压力为:100000 64264.3 = 35735.7Pa, 实际取泵的入口压力为35.7KPa. 4.3.4 瓦斯抽放泵选型根据上述计算结果, 查国内有关厂家的真空泵曲线, 即可确定瓦斯抽放泵的型号. 由于目前我国的真空泵曲线都是按工况状态下的流量绘制的, 所以还需要按下列公式把标准状态下的瓦斯流量换算成工况状态下的流量.Q泵工 = Q泵 式中:Q泵工 工况状态下的瓦斯泵流量, m3/min;Q泵 标准状态下的瓦斯流量, m3/min;P0 标准大气压力(P0=101325Pa), Pa;P 瓦斯泵入口绝对压力, Pa;T - 瓦斯泵入
33、口瓦斯的绝对温度(T=273+t), K;T0 按瓦斯抽放行业标准规定的标准状态下绝对温度(T0=273+20), K;t - 瓦斯泵入口瓦斯的温度, C.取瓦斯泵入口温度t = 20C, 则:Q泵工 = 81x = 229.9m3/min针对现已安装广东省佛山水泵厂有限公司生产的CBF630型水环真空泵，已满足矿井抽采需求。5 瓦斯抽放泵站布置5.1 瓦斯抽放泵抽放泵站由瓦斯泵房, 配电值班室组成。瓦斯抽放泵房围墙或栅栏的圈定范围应当保障泵房周围50m范围内无居民, 20m内无明火, 不得有易燃, 易爆物品, 并配备至少4只干粉灭火器和大于0.5m3的黄砂. 在泵站周围设有防火栓. 抽放泵站
34、是具有爆炸危险的甲类厂房, 设计门窗作为泄压面积, 泄压与厂房体积比应在0.05-1.22之间, 瓦斯抽放泵房采用不燃性材料构成. 其土建工程设计和施工由某煤矿自行完成.地面抽放泵站主要建筑为泵房，抽放泵房内设有配电装置, 瓦斯泵、分水器、管路、阀门等设备.在泵房附近进出口处设有放水器、防爆防火装置、放空管、压力测定、流量测定装置、采样孔、阀门等附属装置.水封式防爆, 防回火装置1 - 入口瓦斯管; 2 - 出口瓦斯管; 3 - 水封罐; 4 - 橡胶盖(胶皮板);5 - 注水管口; 6 水位计; 7 支承柱; 8 放水管.5.2瓦斯抽放泵站供电瓦斯抽放泵站供电参照主要通风机的供电管理, 要求
35、”三专”, 即专用变压器, 专用线路和专业开关。根据煤炭工业矿井设计规范GB-5012-94, 瓦斯抽放站的电力负荷为一级负荷, 必须保证有两个电源供电。5.3 瓦斯抽放泵给排水(1). 给水瓦斯抽放泵的供水采用后勤科供清洁水源。(2). 排水水环式真空泵采用循环水使用。5.4 防雷设施在瓦斯抽放泵站房顶上设置避雷针, 并接地。根据建筑物防雷设计规范(2000), 设避雷线保护瓦斯排放管, 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接地. 接地电阻均10 .设计放空管的高度为7m, 在距放空管5m之内设一高度为14m的避雷针.由于矿处于山区
36、, 有时雷害比较严重, 应该注意以下几点:1). 放空管应高于房脊4m以上, 放空管与避雷针距离小于5m;2). 泵房房顶应安放雷网;3). 避雷针接地电阻不得大于4, 达不到要求的要增加接地极;4). 瓦斯抽放泵房内所有设备的金属外壳都应接地, 金属走线架, 水管等金属物必须接地;5). 为防止井下瓦斯抽放管路带电, 瓦斯抽放管也需接地;6). 瓦斯抽放泵供电采用四芯电缆, 其中一芯接地;应由具有防雷专业资质的相关部门或设计单位进行设计, 安装.5.5 瓦斯抽放泵站照明在瓦斯抽放泵站内和值班室内的照明灯具选用隔爆型.5.6 瓦斯抽放泵站通讯在瓦斯抽放泵站应设置有到矿调度室的防爆型电话分机.5
37、.7 抽放系统实时监测为保证瓦斯抽放系统的安全运行和矿井的安全生产, 瓦斯抽放系统设计时必须具备完善的安全监测系统, 对泵站的环境瓦斯浓度, 真空泵供水, 抽放瓦斯浓度, 抽放量, 负压, 温度, 一氧化碳等参数进行监测。5.8 泵房采暖, 通风矿区冬天最低气温可以达到-25C以下, 采用暖气供暖，门窗敞开自然通风。6. 瓦斯抽放系统的安装6.1瓦斯抽放系统安装的基本要求瓦斯抽放系统的安装, 调试和运行等必须遵守煤矿安全规程和矿井瓦斯抽放管理规范的有关规定.瓦斯抽放系统安装所使用的材料必须为煤矿井下所允许使用的产品, 并具备煤矿安全产品标志准用证.6.2 瓦斯抽放泵的安装瓦斯抽放泵应安装在专门
38、的瓦斯抽放泵房内, 泵房内必须有足够的照明, 消防等设施.地面泵房和泵房周围20米范围内，严禁堆放易燃物品和有明火, 严禁无关人员进入瓦斯抽放泵房内.6.3 瓦斯抽放, 排放管路及附属设施安装瓦斯抽放, 排放主管路采用螺栓连接,管路全程严禁与带电物体接触, 并在管路上安设可靠的接地措施.抽放管路应在管路的低洼处安装人工或自动负压放水器, 定期放水. 抽放支管安装阀门, 流量计和放水器等.瓦斯抽放用所有金属部件均须防腐处理, 管路安装完毕要进行密闭性试验, 并进行吹扫处理, 以免管路漏气和内存杂物. 封闭性能实验使用水试压, 压力为0.2MPa, 一小时内压降不超过10%.试压后, 管路涂红色漆
39、.7 环境保护7.1 抽放瓦斯工程对环境的影响矿井瓦斯的主要成份为CH4和N2, 不含硫化物和其他有毒物质, 是一种洁净的优质能源. 当其与水体接触时, 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SO2排放量, 飞灰, 炉灰运输量, 提高矿区大气的洁净度. 因此, 抽放瓦斯并加以利用, 对保护环境是十分有利的. 如果把抽出的瓦斯直接排入大气, 则对大气环境产生温室效应. 所以有条件时尽量对抽出的瓦斯加以利用.抽放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. 真空泵采用循环供水, 可减少对环境的影响.7.2 污染防治措施噪声治
40、理主要考虑声源控制, 具体措施如下: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.8 瓦斯抽放组织管理及主要安全技术措施为了安全地进行瓦斯抽放工作和提高瓦斯抽放效果, 按照煤矿安全规程和矿井瓦斯抽放管理规范的有关规定, 在安全和组织管理方面准备以下措施.8.1 组织管理(1). 建立抽放瓦斯的专门机构, 配备专业施工队伍, 负责瓦斯抽放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方能上岗;(2). 应对瓦斯抽放泵房内的设备和管路系统进行日常检查, 建立定期检查维修制度;(3). 在瓦斯抽放区主管和分支管路上安装瓦斯流量,
41、浓度,负压等检测装置,同时还配备专人定期巡回检测, 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;(4). 对瓦斯抽放设计参数应在实践中进一步考察和验证, 以便确定合理的综合抽放方法. 达到合理布置钻孔, 提高抽放效果;(5). 瓦斯抽放泵站的司机和值班员必须经过专门训练, 使其熟悉瓦斯抽放的有关规定, 掌握各种安全, 监控仪器仪表的用途和操作程序.8.2 瓦斯抽放钻场管理瓦斯抽放是保证矿井安全生产的根本措施之一. 先抽后采是抽放瓦斯的主要方法.(1). 钻场设计. 瓦斯抽放钻场必须保持良好的通风状态, 避免瓦斯积聚和超限,便于施工管理. 钻场设计必须满足扩散通风要求和钻孔布
42、置, 钻机操作的要求. 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,无空邦, 空顶, 布孔岩壁应平直, 以利钻孔施工, 封孔和安设瓦斯管;(2). 施工管理. 包括以下内容: 现场必须有瓦斯抽放钻孔设计图板和说明书, 并标明钻孔数目, 位置, 间距, 方位, 仰(俯)角, 孔径, 孔深封孔长度, 封孔材料, 注意事项和特殊要求等, 并保证施工人员在操作中严格遵守; 必须有安全技术措施, 操作人员应该注意的问题, 发生意外时的处理方法, 发生灾害时的避灾路线等; 在钻孔施工中, 必须认真填写施工记录, 内容包括: 施工时间, 孔径, 进尺, 以便有关人员和接班人员及时掌握现场
43、情况; 抽放瓦斯钻孔施工过程中必须实行先封孔, 后钻进, 边钻边抽瓦斯的施工工艺, 避免孔内瓦斯大量涌出到钻场, 造成瓦斯积聚和超限; 在钻场施工完闭后, 由质量检查管理部门进行验收合格才能正常使用; 钻孔要严密封孔, 不得泄漏. 钻场内全部钻孔验收合格后, 撤出钻机, 清理钻场, 安好混合器, 放水器等, 连入抽放管道; 所有抽放钻场都必须设置栅栏, 使其与巷道分离, 同时设置免进牌, 除检查人员外, 其他人一律不准进入钻场.(3).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, 而影响抽放效果. 因此, 要对钻场和钻孔进行巡回检查.
44、在巡回检查时, 应指定专人携带测试仪器, 在所负责的的区域内进行检查. 同时钻场必须设置测量牌板, 检查牌板等. 认真记录检查结果. 测量牌板填写抽放瓦斯浓度, 抽放负压, 测定时间, 抽放量, 温度, 检查人员姓名等信息; 原始记录板填写钻孔施工时间, 孔数, 角度, 钻孔长度, 孔径, 封孔长度, 封孔材料等; 每个钻场都要在钻场支管上留有观测孔, 以便进行瓦斯浓度检测.(4). 抽放线路检查. 瓦斯管安设要尽可能地平直, 有合理的流水坡度, 吊丝, 垫墩齐全牢固. 在管道低洼处安装放水器. 检查吊丝, 垫墩齐全牢固,及时填补和更换; 检查管路是否漏气, 积水. 一经发现, 及时处理; 检
45、查安设瓦斯管道巷道是否安全, 发现问题及时处理.(5). 钻场检查. 定期检查抽放负压, 瓦斯流量, 温度, 气体成分, 随时掌握钻场的抽放状态.(6). 采空区抽放的防火措施. 在有自燃倾向性的煤层, 要提高密闭的质量, 加强维护. 除此之外, 还要有一套适合采空区防灭火要求的技术措施. 如注水, 注阻化剂, 注黄泥浆和注惰性气体等.8.3 采空区抽放管道的拆装(1). 安全负责人负责现场把关;(2). 所有参加采空区密闭墙施工及抽放管路撤装的工作人员必须掌握施工的岗位作业标准, 熟悉瓦斯的基本知识, 严格遵守煤矿安全规程;(3). 在采空区密闭施工中必须使用铜质工具, 以防火花产生;(4). 密闭墙施工地点的瓦斯浓度不得超过1%, 否则必须停工, 处理瓦斯;(5). 在管路安装和拆除时, 要轻拿轻放, 避免碰撞;(6). 为了确保安全, 埋入密闭墙内的管路不回收.8.4 瓦斯抽放管路管理(1). 新安瓦斯管路, 必须进行管路设计；