瓦斯抽放设计方案.doc

XXXX煤业有限公司12150工作面瓦斯抽放设计方案编 制：审 核：年 月 日 23前 言一、设计的主要依据1、采矿工程设计手册2003版 煤炭工业出版社2、煤矿瓦斯抽放规范AQ 1027-20063、煤矿安全规程（2011）国家煤矿安全监察局4、河南理工大学编制的恒泰煤业有限公司二1煤层瓦斯地质说明书（2011.1）5、河南理工大学矿山开发设计研究所对我矿12150运输巷瓦斯参数测定报告二、设计的主要技术指标1）抽放纯量：3.0m3/min左右；2）抽放瓦斯浓度：实验性，根据以往和其它矿抽放资料显示，采面隅角埋管抽放时最高浓度3% ，平均1.5%。煤层预抽浓度有待实验结论。3）孔口负压：高负压10kPa、低负压5kPa；4）抽放管路的最远距离预计：1000m。三、设计的指导思想1、在符合规范要求、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（采掘）；3、采用的工艺技术具有简单、易操作、先进性，且符合实际。4、参考其他同类矿井经验，选取相关设备。第一章 矿井及工作面概况1、开拓方式矿井采用反斜井单水平上下山拓方式。2、矿井巷道布置情况矿井单一煤层开采，分东西两翼布置，东翼12采区布置三条大巷，其中两条进风巷一条回风巷。布置三条下山，其中一条做为回风巷，两条进风巷。采煤工作面采用U型通风方式，上行通风。3、采煤方法与顶板管理采煤方法为走向长壁综采放顶煤采煤法。采用全部垮落法管理顶板。4、工作面概况12150工作面上下付巷采用29U型钢支护，断面11.4m2,工作面切眼采用ZYF2800/15/26型低位后放顶煤支架，前、后共两部SGZ-630/220 型刮板输送机。割煤使用MG-150/368-WD型双滚筒采煤机。工作面上部为尚未开采的12130工作面，下部为12190采空区。工作面煤层厚度5.310.5m，平均7.6m，煤层倾角15，煤层硬度系数:f1。本区段煤层大致呈单斜构造，其产状为：走向5652，倾向为130140，倾角为1022，局部发育有褶曲.2011年矿井瓦斯等级鉴定情况为矿井相对瓦斯涌出量为5.64m3/t，绝对瓦斯涌出量为4.37m3/min；二氧化碳相对涌出量为2.98m3/t，二氧化碳绝对涌出量为2.31m3/min，瓦斯涌出形式为普通涌出，矿井为瓦斯矿井。参照12190工作面回采时期最大瓦斯绝对涌出量和最大瓦斯相对涌出量，预计本工作面最大瓦斯绝对涌出量2.38m3/min，最大瓦斯相对涌出量 4.12m3/t。煤层自燃等级为三级，属不易自燃煤层。煤尘无爆炸危险。第二章 瓦斯抽放方法的选择采面回风隅角埋管抽放、钻孔预抽本煤层瓦斯是瓦斯抽放的主要方法，在其他矿井都有十分成熟的技术和经验。采面上隅角埋管抽放能够防止回风隅角瓦斯积聚、降低采面回风流中的瓦斯浓度。钻孔预抽本煤层瓦斯能够降低煤层瓦斯含量，减少采掘作业时向采掘工间涌出的瓦斯量。采面回风隅角瓦斯抽放属于半封闭式瓦斯抽放，如果加强管理，一定会取得较为理想的效果。衡量煤层可抽性的指标主要有煤层的透气性系数()、 钻孔瓦斯流量衰减系数(p)、 百米钻孔瓦斯极限抽放量(Qj)等，我矿缺少这方面的资料，但我们仍可采取实验性手段进行煤层预抽，采区高压注水、松动爆破等措施改善煤层的透气性，从而为本煤层预抽创造条件，另外，通过本煤层实验性抽放，为我矿深部煤层开采时瓦斯抽放奠定基础。根据本工作面目前情况，本工作面主要采用上隅角埋管抽放，解决工作面上隅角瓦斯问题，本煤层钻孔抽放只作为实验性的手段收集数据。第三章 抽放方法与工艺第一节 抽放方法选择一、回风隅角插管抽放瓦斯回风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（或微风）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（管径与主管相匹配），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。或者用同径的钢管代替吸水管，钢管上钻许多小孔，并用钢砂包裹住，防止落煤将钢管上的小孔堵塞，影响抽放效果。钢管与主抽放管采用软管相连，以方便钢管的移动。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进行。第四章 抽放参数的确定第一节 抽放浓度、时间、负压及抽放量一、抽放浓度根据目前矿井的具体情况，我矿为瓦斯矿井，抽放浓度采取煤层预抽时预计不会超过20%，采面回风隅角埋管抽放时不会超过5%。二、抽放时间因为是实验性抽放，所以预抽时间还不能确定。但在实施抽放过程中一定要加强观测，认真收集资料，以总结出科学的预抽时间。但总的目标是在通风正常的条件下采煤工作面上隅角瓦斯浓度不超过1%，回风流中瓦斯浓度不超过0.5%三、抽放负压按其它矿井的瓦斯抽放经验，采煤工作面预抽的孔口负压和本煤层抽放的孔口负压应大于10kPa，一般在20 kPa左右，采空区回风隅角抽放管口负压为5kPa左右。四、瓦斯涌出量计算设计根据矿井相对瓦斯涌出量和平均绝对瓦斯涌出量，预计瓦斯抽放绝对量每分钟2-3立方，即能满足要求。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，首选回风巷内铺设，还要考虑运输、安装、维修、供电供水方便。抽放泵站布置在井下时，应靠近抽放地点，安装在进风硐室中。井下抽放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。我矿已在12150回风巷外侧设置了瓦斯抽放泵站硐室，其位置符合规程和相关要求。针对12150采煤工作面抽放管路布置：采面上付巷需要布置抽放管路与抽放泵连接。上副巷抽放管路用于连接煤层预抽支管。泵房12150回风绕道12150上副巷上隅角及各支管.第二节 瓦斯抽放管路的联接与敷设一、管路敷设A、管路敷设煤矿井下的环境条件较恶劣，且巷道高低不平，坡度大小不一，巷道受压变形，空气湿润易锈蚀等，为此对煤矿井下抽放瓦斯管路的敷设有如下要求：1、瓦斯管路应采取防腐、防锈蚀措施；2、倾斜巷道的瓦斯管路，应用卡子将管道固定在巷道支护上，以免下滑；3、管路敷设要求平直，尽量避免急弯；4、管路敷设时，要考虑流水坡度，要求坡度尽量一致，避免高低起伏；瓦斯管道吊挂式安装图（U型钢巷道挂在巷道卡兰上下的位置）5、新敷设的管路要进行气密性检验；B、管路安装瓦斯抽放管路采用吊挂敷设；第三节 抽放管路的附属装置为了便于管路系统负压的调节，掌握抽放地点瓦斯抽出量、瓦斯浓度的变化情况以及保证管网的正常抽放，设计时在各主管和分支管路上考虑分别安设阀门、流量计、放水器（分管可暂不安装，需要时再安装）。此外，在瓦斯泵房内管路上还安设有防爆、防回火装置及排空管等。1、阀门瓦斯抽放管路安设阀门，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。2、放水器在该抽放管路系统最低点安设放水器，及时排放抽放管路中的水，提高抽放系统效率。在排气端低洼处还应设正压放水器。放水器有自动放水器和人工放水器两种。泵的排气端设置排空管，用来排放抽出的瓦斯。泵的进气端设置入空管，用来设备检修时排出泵体内的瓦斯。安设入、排空管应注意以下几点：1）、排空管直径不得小于瓦斯泵出、入口的主管直径；2）、为防止淋水或其他杂物进入排空管，其上端孔口应设防护罩；3）、排空管周围不允许有易燃物；4）、排空管的高度需超过泵体。3、计量装置及抽放参数检测在井下抽放泵站内的主管路上安设一个孔板流量计，计量瓦斯抽放量。第五节 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；4m3/min C 瓦斯泵入口处的瓦斯浓度，10%； 瓦斯泵的机械效力，取80%； K 瓦斯抽放综合系数，取K=1.2Q泵=QK/C=41.2/（0.10.8） =75m3/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证抽放有足够的负压，以及泵的出口正压的需求。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=15000Pa； H正瓦斯泵出口正压，一般取H正=500Pa； K 抽放备用系数，取K=1.2 H泵=（H总+H孔+H正）K=（8864+15000+500）1.2 =24364Pa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,瓦斯泵决定选择型水环式真空泵,其中一台运转,一台备用（现有一台抽放泵作为采面回风隅角埋管抽放之用，再购置一台以上计算选型抽放泵作为采掘工作面煤层预抽放之用）。通过查真空泵的性能曲线，该泵在额定压力状态下的工况流量最大80m3/min，泵的转速为330r/min，重量为4.2T，电机功率110kw，电压380/660V。第六节 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。由于我矿属井下抽放泵站抽放，其瓦斯不利用，因此选用水封式防爆防回火装置。见下图： 第七章 瓦斯抽放泵站由于我矿属瓦斯矿井，仅是局部工作面需要抽放，因此选择井下抽放泵站即可满足要求。 规程及抽放规范要求： 井下抽放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。在12150外侧设置瓦斯抽放泵站，一端与12皮带下山相连，一端与12采区回风巷相连，其位置符合规程和相关要求。（1）泵房内有良好的通风照明设备并设有直通矿井调度室的电话。（2）、泵房的建筑面积应根据设备尺寸决定，设备之间的距离符合采矿工程设计手册的规定。（10）、泵房内电气设备、照明和其他电气、检测仪表均采用矿用防爆型。（11）、泵房附近管路设置放水器、排空管及防爆、防回火、防回气装置，并设置压力、流量、浓度测定装置以及采样孔、阀门等附属装置。（12）、在瓦斯抽放泵输入管路中安设温度传感器、瓦斯流量传感器、管道压差传感器、高瓦斯浓度传感器。 二、泵站具体要求和设施 1、泵站给排水给水采用地面净化水系统或建立井下净化水系统，供水量要大于真空泵说明书要求。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。2、 抽放泵站供电泵站供电参照掘进工作面局扇的供电管理，要求“三专”，即专用变压器、专用线路、专用开关。根据目前矿井的供电情况，采用380V的电压对抽放泵站供电。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，即必须保证有两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到破坏。瓦斯抽放站380V双电源引自变电所两段不同母线段，在瓦斯泵站必须有隔爆型照明灯具，而且必须满足照明的条件。3、抽放泵站通讯泵站安装直通矿调度防爆电话一台。4、抽放实时监测抽放实时监测包括抽放管道实时监测和抽放泵站实时监测。抽放管道实时监测应具备以下功能：1、以分钟、小时、班、天为单位，统计瓦斯抽放混合量和纯量；2、分析瓦斯动态抽放量变化趋势，评价监测点抽放措施的有效性。3、当监测点瓦斯浓度突然下降时，及时发出管道漏风警报。抽放泵站实时监测应具备以下功能：1、以分钟、小时、班、天为单位，统计各支线进气管道和总抽放管道瓦斯抽放混合量和纯量；2、对泵站设备工作状态监测进行管理；3、对抽放泵站机房的安全管理；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，对泵站运行的环境瓦斯浓度、供水、抽放瓦斯浓度、抽放量、排放口瓦斯浓度等参数进行监测。第八章 抽放系统的安装第一节 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煤矿井下许用产品，并具有煤矿安全标志。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。具体安装要求必须严格按设备安装说明书严格进行。泵房内须有足够的照明、消防等设施，严禁堆放易燃物品，并严禁无关人员进入泵房。泵房门必须向外开。第二节 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，也可采用轻质塑料管（取得MA标志的专用抽放管），法兰盘连接，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、行人。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，管路在井口入井处必须有两点可靠的有效接地。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，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 组织机构为了加强矿井瓦斯抽放管理，矿井配备抽放管理人员、抽放工程技术人员及相关业务人员。其主要职责有：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。公司总工办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气设备的日常维护和检修工作。瓦斯抽放工作是保障矿井安全生产的基本措施之一，预抽煤层瓦斯是抽放瓦斯的主要方法，为实现“长期、稳定、协调”必须加强抽放钻场管理。一、现场管理现场管理工作是抽放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、文明生产等。二、安全管理安全管理是瓦斯抽放的重要环节，目的是及时发现瓦斯抽放过程中出现的安全隐患，并及时进行调整和处理，防止各种事故的发生。（1）、抽放管线检查瓦斯管路安设要求尽可能直，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。、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，防止管线塌落。、检查管路是否移动、漏气和水堵（积水），一经发现移动、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。（3）、采空区抽放瓦斯防火措施在煤层属低变质烟煤，发火期短，自然倾向性强的矿区，在抽放瓦斯中稍有不慎，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放瓦斯，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。常用的有效措施有注水、注阻化剂、注黄泥浆和注惰性气体等。1、新安装瓦斯管路，必须进行管路设计。2、设计内容包括：（1）、设计条件：产量、解面、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。（2）、管路设计。包括：管路系统、规格、材质、数量、安装的平面布置图。3、瓦斯管材必须采用国家定型管材。也可采用符合安全规定的局批准使用的塑料管。4、管道安装：（1）、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。（2）、管道安装平直，变径地点采用过渡接头。（3）、主干管离地高度要求0.5米。（4）、受巷道高度限制的支管离地垫高大于0.3米。（5）、管道与巷帮壁的距离应大于0.3米。（6）、严禁与带电物体接触。5、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