平煤八矿戊二采区抽放设计

1、平顶山天安煤业股份有限公司八矿平顶山天安煤业股份有限公司八矿 戊二下延采区瓦斯抽放专项设计戊二下延采区瓦斯抽放专项设计 说 明 书 平顶山天安煤业股份公司八矿 二一年二月 平顶山天安煤业股份有限公司八矿平顶山天安煤业股份有限公司八矿 戊二下延采区瓦斯抽放专项设计戊二下延采区瓦斯抽放专项设计 说 明 书 矿矿 长：长： 总工程师：总工程师： 编编 制制 人：人： 平顶山天安煤业股份公司八矿 二一年二月 目 录 前 言.2 第一章 概 况.3 第二章 瓦斯抽采.5 第一节 瓦斯抽采基础参数.5 第二节 瓦斯抽采规模.17 第三节 瓦斯抽采方法.23 第四节 抽采管路系统及抽采设备.27 第五节 供

2、电.38 前 言 一、概述 平顶山天安煤业股份有限公司八矿(以下简称八矿)是 1966 年由 当时的华东院、武汉院和平顶山矿务局的八矿设计队共同编制设计， 前后经平煤设计院四版修改。矿井设计生产能力为 3.0Mt/a。2008 年 核定矿井综合能力 360 万 t/a，核定通风能力 410 万 t/a。 二、编制设计的依据 1、矿井各采区地质报告； 2、矿井各采区初步设计； 3、中平办201013 号关于 2009 年度全省煤矿瓦斯等级鉴 定结果批复的通知 ； 4、 煤矿瓦斯抽采工程设计规范 （GB50471-2008） ； 5、 矿井瓦斯涌出量预测方法 （AQ1018-2006） ； 6、

3、煤矿瓦斯抽采基本指标 （AQ1026-2006） ； 7、 煤矿瓦斯抽放规范 （AQ1027-2006） ； 8、 保护层开采技术规范 （AQ1050-2008） ； 9、 防治煤与瓦斯突出规定 （2009 年） ； 10、 矿井抽放瓦斯工程设计规范 （MT 5018-1996） ； 11、 矿井瓦斯综合治理技术 （煤炭工业出版社 2001 年） ； 12、 煤矿安全规程 （2010 年） 。 第一章 概 况 一、采区范围 八矿戊二下延采区南部以-430m 戊 9-10 煤层底板等高线为界， 北部以-650m 煤层底板等高线为界，东面以工业广场和己 15 煤勘探 线为界，西以丁戊四下山延伸线为

4、界。采区东西走向长 1820m，南 北倾向 1520m，采区总面积 2.15km2。 采区标高-430-562，地名标高 111.25143.05。 二、开采煤层 戊二下延采区开采戊 9-10 煤层，采区内戊 9-10 煤厚 2.25.65m，平均厚度 4.14m，煤层倾角 411.5，平均 8。煤层结 构复杂，一层夹矸比较稳定，夹矸厚度一般在 0.4m 左右。 1、煤质 采区南部夹矸在煤层下部，向北一般在煤层中上部。煤的颜色 为黑褐色，硬度为 46，容重 1.43t/m3，半暗半亮型，属中高 灰低硫低磷很难选的肥煤，可作配焦用煤。煤层特征详见表 1-1-1。 可采煤层特征表 表 1-1-1

5、顺序 煤层 名称 煤层厚度 m 平均 最小最大 稳定性煤层倾角（） 容重 t/m3m 1戊910 14 . 4 65 . 5 20 . 2 较稳定 8 5 . 114 1.43 2、顶、底板岩性 煤层顶、底板岩性详见表 1-1-2。 戊9-10煤层顶底板特征表 表 1-1-2 类别岩石名称厚度（m）主要岩性特征（含水性） 伪顶泥岩00.2灰黑色，薄层状 直接顶沙质泥岩14.0灰色，夹细砂岩 顶板 基本顶砂岩、沙质泥岩14.2 灰色，上部沙质泥岩，下部中砂岩， 含水性中等 直接底沙质泥岩11.5深灰色，含植物化石 底板 老底中粒砂岩11.9浅灰色，夹细砂岩，弱含水层 三、开采方法 采区内采用走向

6、长壁后退式采煤法，全陷落法管理顶板，一次 采全高综合机械化采煤。 四、通风系统 （一）通风系统及方式 矿井通风系统为中央并列与对角混合式通风。矿井通风方式为 抽出式。 （二）戊二下延采区通风系统 采区进风由主井和副井提供，经戊二下延高强皮带和戊二进风 平巷进入采区，采区回风经戊二采区回风上山进入矿井总回风，由 西一风井排至地面。 采区布置有专用回风系统，采区进、回风巷贯穿整个采区，不 存在一段进风、一段回风现象，各采掘工作面均实行独立通风，采 掘工作面的回风直接引入专用回风系统；专用回风系统无设置调节 通风设施地点，通风系统合理、稳定、可靠。 井筒特征表 表 1-1-1 名称直径（m）井深（m

7、）备注 主井7.5634.8 副井7.5614.89 西一风井5.5205.9服务戊二、己二两个采区 西一风井各安装 K4-73-10NO32F 型风机 2 台，配用电机功率 1600KW，额定风量 20000m3/min，额定风压 4800Pa，主要通风机实 际工作风量 6233m3/min，工作负压 3100Pa，等积孔 2.22m2；一水平 戊二下山、己二上山采区总进风量 6044m3/min，需风量 4550m3/min，进风比为 1.33。 （三）戊二下延采区风量及瓦斯涌出量 根据 2010 年瓦斯鉴定情况，戊二下延采区总进风量 3315 m3/min，采区绝对瓦斯涌出量为 24.9

8、1 m3/min，相对瓦斯涌出量为 20.74m3/t，二氧化碳涌出量为 4.28m3/min。 第二章 瓦斯抽采 第一节 瓦斯抽采基础参数 一、八矿瓦斯抽采的基础参数 八矿瓦斯抽采的基础参数主要包括煤层瓦斯压力、瓦斯含量、 瓦斯涌出量、瓦斯放散初速度，以及与瓦斯突出有关的煤层透气性、 百米钻孔瓦斯流量衰减系数等。 （一）煤层瓦斯压力 据实测戊二下延采区煤层瓦斯数据，戊9-10煤层瓦斯压力 1.8MPa， （二）煤层透气性系数 根据矿方提供资料，煤层的透气性系数为 0.0019m2/atm2.d，属 于较难抽采煤层。 （三）百米钻孔瓦斯流量 根据矿方提供资料，戊组煤层为百米钻孔瓦斯流量为 8L

9、/min.hm。 （四）煤层瓦斯含量 戊二下延采区戊9-10煤层瓦斯含量 17.4m3/t。 （五）瓦斯抽采率 根据煤矿瓦斯抽采工程设计规范 （GB50471-2008）：“设计 瓦斯抽采率，可根据煤层瓦斯抽采难易程度、瓦斯涌出情况、采用 的瓦斯抽采方法等因素综合确定，也可按邻近生产矿井工条件类似 矿井数值选取；并应符合国家现行标准煤矿瓦斯抽采基本指标 （AQ1026-2006）的有关规定（如表 5-1-1 所示） ，同时就满足采、 掘工作面的通风要求”。结合八矿 2010 年矿井绝对瓦斯涌出量,确定 二水平的瓦斯抽采率为 45%。 矿井瓦斯抽采率应达到的指标 表 5-1-1 矿井绝对瓦斯涌出

10、量 Qm3/min矿井抽采率%备 注 Q2025 20Q4035 40Q8040 80Q16045 160Q30050 300Q10m3/t 和低变质煤的 Wc值可按表 5-1-3 纯煤的残存瓦斯含量取值选取。 纯煤的残存瓦斯含量取值 表 5-1-3 挥发分%6881212181826263535424256 Wc96644332222 注：煤的残存瓦斯量亦可近似地按煤在 0.1Mpa 压力条件下的瓦斯吸附量取值。 计算结果见表 5-1-2。 戊二下延采区掘进工作面瓦斯涌出量计算表 表 5-1-2 采区 项目 煤层 Vrm0DLSW0Wcq0q1q2q掘 戊80.34511.370.560.0

11、0231.12006.1620.026 0.000 0.000 0.000 戊二 戊9-100.34121.373.920.00237.8417601217.420.072 2.290 0.586 2.876 掘进工作面瓦斯涌出量，根据矿井瓦斯涌出量预测方法 （AQ1018-2006）采用式（5-1-4）计算。 q掘=q1+q2 （5-1-4） 式中： q掘掘进工作面绝对瓦斯涌出量，m3/min； q1掘进工作面巷道煤壁绝对瓦斯涌出量，m3/min； q2掘进工作面落煤绝对瓦斯涌出量，m3/min。 计算结果见表 5-1-2。 （2）采煤工作面瓦斯涌出量预测 开采层瓦斯涌出量预测 开采层瓦斯涌

12、出量预测按式（5-1-5）计算： （5-1-5） c03213 WW M m kkkq 式中： q3开采煤层相对瓦斯涌出量，m3/t； m开采层厚度，m； M开采层采高，m； K1围岩瓦斯涌出系数，根据矿井瓦斯涌出量预测方法 （AQ1018-2006）规定，k1值选取范围为 1.11.3,全部陷落法管理 顶板，碳质组分较多的围岩，k1取 1.3；局部充填法管理顶板 k1取 1.2；全部充填法管理顶板 k1取 1.1；砂质泥岩等致密性围岩 K1取值 可偏小； K2工作面丢煤系数，取回采率的倒数。 K3工作面巷道瓦斯预排影响系数；根据矿井瓦斯涌出量预 测方法 （AQ1018-2006）规定，采用长

13、壁后退回采时，K3按式（5- 1-6）计算： （5-1-6）LhLK/ )2( 3 式中： L工作面长度，180m； h掘进巷道预排等值宽度，m；根据矿井瓦斯涌出量预测方 法 （AQ1018-2006）附录 D，低变质煤 h 按表 5-1-4 取值： h=19.7m； W0煤层原始瓦斯含量； Wc采落煤炭运至地表时残存瓦斯含量，根据表 5-1-3 取 2m3/t。 计算结果见表 5-1-5。 巷道预排瓦斯带宽度值 表 5-1-4 不同煤种巷道预排瓦斯带宽度h/m 巷道煤壁 暴露时间d 无烟煤瘦煤或焦煤肥煤、气煤及长焰煤 256.59.011.5 507.410.013.0 1009.012.4

14、16.0 15010.514.218.0 20011.015.419.7 25012.016.921.5 30013.018.023.0 h值亦可采用下式计算：低变质煤：h=0.808T0.56；高变质煤：h=(13.850.0183T) /(1+0.0183T)。 邻近层瓦斯涌出量预测 受采动影响，邻近层戊9-10煤层瓦斯将分别涌入戊9-10采面和采 空区。 根据矿井瓦斯涌出量预测方法 （AQ1018-2006）规定，戊二 下延采区邻近层瓦斯涌出量预测按式（5-1-7）计算： （5-1-7） i i n i cii M m WWq 1 04 式中: q4邻近层相对瓦斯涌出量，m3/t； 第

15、个邻近层煤层厚度，m； i mi n上、下邻近层层数，取 1； M工作面采高，m； 第 个邻近层瓦斯排放率，%； i i i1（hi/hp） 式（5-1-8） hp0.303L0.8 式（5-1-9） 式中：hi第 i 邻近层与开采层垂直距离，m； hp受采动影响顶底板形成贯穿裂隙，邻近层向工作面释放 卸压瓦斯的岩层破坏范围，m； L工作面长度，180m； 第 个邻近层煤层原始瓦斯含量，m3/t； oi Wi 第 个邻近层煤层残存瓦斯含量，根据矿井瓦斯涌出量 ci Wi 预测方法 （AQ1018-2006）附录 C 表 5-1-3 取值 2m3/t。 计算结果见表 5-1-5。 回采工作面瓦斯

16、涌出量预测 回采工作面瓦斯涌出量包括开采层瓦斯涌出量和邻近层瓦斯涌 出量，用相对瓦斯涌出量表示。根据矿井瓦斯涌出量预测方法 （AQ1018-2006）采用式（5-1-10）计算。 q采=q3+q4 （5-1-10） 式中： q采回采工作面相对瓦斯涌出量，m3/t； q3开采层相对瓦斯涌出量，m3/t； q4邻近煤层相对瓦斯涌出量，m3/t； 计算结果见表 5-1-5。 （3）戊二下延采区瓦斯涌出量预测 戊二下延瓦斯涌出量是由戊二下延内各掘进工作面瓦斯涌出量、 回采工作面瓦斯涌出量以及回采工作面采空区瓦斯涌出量组成，根 据矿井瓦斯涌出量预测方法 （AQ1018-2006）采用式（5-1-11）

17、计算。 （5-1-11） 0 11 iii A 1440A(K n i n i qq q ） 掘采 区 式中： q区生产采区相对瓦斯涌出量，m3/t； K生产采区回采工作面采空区瓦斯涌出系数，根据矿井瓦 斯涌出量预测方法 （AQ1018-2006）附录 D 中表 5-1-6； q采 i第 个回采工作面相对瓦斯涌出量，m3/t；i Ai第 个回采工作面的日产量，t/d；i 第 个掘进工作面绝对瓦斯涌出量，m3/min； i q掘i A0生产采区平均日产量，t； 计算结果见表 5-1-7。 戊二下延采区回采工作面瓦斯涌出量计算表 表 5-1-5 采区 项目 煤层 k1k2k3LhmMW0WciW0

18、iWciq3q4q采 戊80.580.586.1620.436.162 戊二 戊9-101.11.053 0.781 18019.73.923.9217.420.4317.4213.928 0.265 14.193 第二节 瓦斯抽采规模 一、瓦斯抽采的必要性 （一）根据煤矿安全规程第一百四十五条及煤矿瓦斯抽 放规范 （AQ 1027-2006）4.1 条规定： 1、一个采煤工作面的瓦斯涌出量大于 5m3/min 或一个掘进工作 面的瓦斯涌出量大于 3m3/min，用通风方法解决瓦斯问题不合理的。 2、矿井绝对瓦斯涌出量达到下列条件的： （1）大于或等于 40m3/min； （2）年产量 1.0

19、Mt1.5Mt 的矿井，大于 30m3/min； （3）年产量 0.60Mt1.0Mt 的矿井，大于 25m3/min； （4）年产量 0.4Mt0.6Mt 的矿井，大于 20m3/min； （5）年产量小于或等于 0.4Mt 的矿井，大于 15m3/min； 3、开采具有煤与瓦斯突出危险煤层的。 根据上述规定，八矿戊9-10煤层属煤与瓦斯突出煤层，所以戊二 下延采区必须建立瓦斯抽采系统。 （二）根据防治煤与瓦斯突出规定的第六条规定。 防突工作坚持区域防突措施先行、局部防突措施补充的原则。 突出矿井采掘工作做到不掘突出头、不采突出面。未按要求采取区 域综合防突措施的，严禁进行采掘活动。 区域防

20、突工作应当做到多措并举、可保必保、应抽尽抽、效果 达标。 （三）回采工作面抽采瓦斯必要性分析 本设计主要从以下三个方面来分析回采工作面瓦斯抽采的必要 性。 1、从瓦斯涌出量分析 通过前面计算结果分析，符合建立瓦斯抽放系统的必要条件， 必须建立瓦斯抽放系统，采取瓦斯抽放措施，保证矿井安全生产。 2、从通风能力分析 因工作面瓦斯涌出量大，仅靠通风解决瓦斯问题不现实，无法 保证回采工作面瓦斯不超限。因此，完全具备实施瓦斯抽放的必要 条件。 3、从防治煤与瓦斯突出分析 为防止回采工作面回采过程中出现煤与瓦斯突出现象，确保生 产安全，必须进行瓦斯抽放，确保安全生产。 4、掘进工作面抽放瓦斯必要性分析 八

21、矿煤层属高瓦斯或煤与瓦斯突出煤层，为确保掘进安全，掘 进工作面也必须采取瓦斯抽放措施。 5、从资源利用和环保的角度分析 瓦斯是一种优质洁净的能源，将抽出的瓦斯加以利用，可以变 害为宝，改善能源结构，保护矿区环境，并取得显著的经济效益和 社会效益。本矿的瓦斯资源较为丰富，为瓦斯开发利用提供了较为 充足的条件。 综上所述，戊二下延采区必须建立瓦斯抽放系统。 二、瓦斯抽采的可行性 根据矿井的资料资料：八矿突出煤层的透气性系数为 0.0019m2/Mpa2.d，戊组百米钻孔瓦斯流量为 8L/h.m.min，属低透气 性煤层，煤层透气性系数随采深的增加而逐步降低。从邻近十矿及 八矿实测数据钻孔瓦斯流量衰

22、减系数 4.50.688,一般在 3以下。 八矿钻孔瓦斯流量衰减系数暂按 3计算。 从邻近十矿及八矿抽采情况看，瓦斯抽采效果还是比较明显的。 综上所述，八矿进行瓦斯抽采是可行的。 三、瓦斯抽采规模 （一）瓦斯储量 采区瓦斯储量指各采区开采过程中，能够向开采空间排放的瓦 斯总量。根据煤矿瓦斯抽放规范 （AQ1027-2006）八矿戊二下延 采区瓦斯储量按式（5-2-1）计算如下： WK = W1 + W2+ W3 （5-2-1） 式中： WK采区瓦斯储量，Mm3； W1可采煤层的瓦斯储量总和，Mm3， （5-2-2）i n i i XAW 1 1 11 AIi采区每个可采煤层的煤炭储量，Mt；戊

23、二采区：戊9-10煤 层煤炭储量为 30.451Mt； n采区可采煤层数； n=1。 XIi每个可采煤层的瓦斯含量，m3/t；八矿戊9-10煤层瓦斯含量 约为 17.4m3/t。 W2可采煤层采动影响范围内的不可采邻近煤层的瓦斯储量总 和，Mm3。不可采煤层为戊8煤层，戊二采区 W2=30.935Mm3。 W3围岩瓦斯储量，Mm3，当围岩瓦斯很小时，W3=0；根据 八矿实际生产情况，围岩瓦斯很小，W3取 0。 将 W1、W2、W3代入式（5-2-1）进行计算，计算结果见表 5-2- 1。 （二）可抽瓦斯量 可抽瓦斯量是指瓦斯储量中在当前技术水平能被抽出来的最大 瓦斯量。根据煤矿瓦斯抽放规范 （

24、AQ1027-2006）按式（5-2-3） 计算： Wc =WK K （5-2-3） Wc采区可抽瓦斯量，Mm3； WK采区瓦斯储量，Mm3； K瓦斯抽采率，取 40%； 计算结果见表 5-2-1。 可采煤层瓦斯储量 表 5-2-1 采 区 项目 煤层 地质储量 （Mm3） 瓦斯含量 （Mm3） W1 （Mm3） W2 （Mm3） W3 （Mm3） Wk （Mm3） Wc （Mm3） 戊 二 戊85.0226.1630.935224.313 戊9- 10 30.45117.40529.84730.935560.782 （三）戊二下延采区具体地点瓦斯抽采量 回采工作面顺层钻孔预抽回采区域为 8.

25、917m3/min、预抽工作面 上下顺槽本煤层顺层钻孔预抽抽采量为 8.917m3/min、采面浅孔预抽 瓦斯抽采量为 0.858m3/min、穿层钻孔预抽煤巷条带瓦斯抽采量为 1.248m3/min、上隅角埋管瓦斯抽采量为 2.938m3/min；掘进工作面顺 层钻孔预抽瓦斯抽采量为 1.053m3/min。 （四）抽采规模 1、采区瓦斯抽采规模 戊二布置 1 个回采工作面和 2 个煤巷掘进工作面，各采区的瓦 斯抽采规模见表 5-2-2。 2、采区设计瓦斯年抽采量 采区设计瓦斯年抽采量可按（5-2-4）计算： Qn= 1440350Q/ （5-2-4） 式中： Qn采区设计瓦斯年抽采量，Mm

26、3/a； Q采区瓦斯抽采规模，m3/min； 计算结果见表 5-2-2。 （五）抽采年限 瓦斯抽采年限按式（5-2-5）计算： A = Wc / Qn （5-2-5） 式中： A采区设计瓦斯抽采年限，a； Wc采区瓦斯可抽量，Mm3； Qn采区设计瓦斯年抽采量，Mm3； 计算结果见表 5-2-2。 采区设计瓦斯年抽采量及服务设计瓦斯抽采年限 表表 5-2-2 项目 采区 采区瓦斯抽采规模 （m3/min） 采区设计瓦斯年抽采量 （Mm3/a） 采区设计瓦斯抽采年限 （a） 戊二采区6.252 11.3720119.725 四、抽采瓦斯的稳定性预测 平煤股份生产矿井如八矿、十矿、十二矿等矿井已进

27、行了十多 年的瓦斯抽采，八矿、十矿、十二矿均建立了地面瓦斯抽采系统， 积累了大量的实践经验和基础数据，管理水平也有了很多的提高。 生产矿的抽采量均达到了 3m3/min 以上，抽采浓度在 2545%，最 高达 65。生产矿的实践为本矿建立瓦斯抽采系统提供了宝贵的经 验。 根据生产矿井瓦斯抽采的实践经验，矿井瓦斯抽采应与矿井生 产规划整体考虑，只要平衡采、掘、抽三者的关系，保证抽采工程 接替合理，保证足够的预抽时间，就可以取得较好的抽采效果。 设计采用顺层（穿层）钻孔预抽回采区域煤层瓦斯、采面浅孔 预抽、采空区瓦斯抽采等综合措施，通过增加孔径、钻孔密度和有 效长度，采用交叉布孔及提高钻场负压等措

28、施，并加强管理，保证 封孔质量及系统正常运行，完全可以保证设计的瓦斯抽采量。 第三节 瓦斯抽采方法 一、瓦斯抽采方法 （一）选择抽采方法的原则 根据防治煤与瓦斯突出规定的规定：“经开拓后区域预测为 突出危险区的煤层，必须采取区域防突措施并进行区域措施效果检 验”， “区域防突措施是指在突出煤层进行采掘前，对突出煤层较大范 围采取的防突措施。区域防突措施包括开采保护层和预抽煤层瓦斯 两类”。 抽采瓦斯方法、方式的选择，应根据开采煤层瓦斯抽采的难易 程度，煤与瓦斯突出危险的严重程度，煤巷掘进时瓦斯涌出量大小， 煤层赋存情况，瓦斯来源、巷道布置方式、矿井开采技术条件、瓦 斯基础参数等综合分析比较后确

29、定。应遵循一下几点原则： 1、为提高瓦斯抽采率应采用开采层、采空区相结合的综合抽采 方法； 2、当井下采掘工作所遇到的瓦斯主要来自开采层本身，只有抽 采开采层本身的瓦斯才能解决问题时，应采用开采层瓦斯抽采； 3、工作面后方采空区瓦斯涌出量大，危害工作面安全生产或老 采空区瓦斯积存量大，向邻近的回采工作面涌出量瓦斯量多以及增 大采区和矿井总排瓦斯量，应采取采空区瓦斯抽采； 4、对于瓦斯含量大的煤层，在煤巷掘进时，难以用加大风量稀 释瓦斯，可在掘进工作开始前对煤层进行大面积预抽或采取边掘边 抽的方法加以解决； 5、对于煤层透气性较低，采用预抽方法不易直接抽出瓦斯，掘 进时瓦斯涌出不很大而回采时有大

30、量瓦斯涌出的煤层，可采用边采 边抽或增大孔径和孔长及钻孔密度等措施进行抽采瓦斯的方法； 6、若围岩瓦斯涌出量大，以及溶洞、裂缝带储存有高压瓦斯并 喷出时，应采取围岩瓦斯抽采措施。 （二）瓦斯抽采方法 针对八矿实际情况，在防突专项设计中主要选择了几种区 域和局部防突及抽采方法，不再赘述，本节重点介绍采空区瓦斯抽 采方法。 1、区域防突及抽采方法 （1）穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯； （2）顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯； （3）顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯； （4）穿层钻孔预抽临近层煤层瓦斯； 2、局部防突及抽采方法 （1）石门揭煤工作面抽采； （2）掘进工作面浅孔抽采； （3）采煤工作面浅孔抽采

31、； 3、采空区瓦斯抽采方法 （1）风巷高位瓦斯抽排巷分段封闭巷道抽放措施 己15煤层回采过程中在高位瓦斯抽采巷与风巷联络川以里逐段 打密闭，将抽放管封闭在密壁墙以内通过裂隙带抽放采空区瓦斯。 （2）上隅角埋管抽采 为消除煤层回采时的瓦斯危害和突出威胁和回采期间上隅角瓦 斯问题，沿风巷上帮在上隅角预埋抽采管，对采面上隅角瓦斯进行 抽采。具体布置如图 5-3-1。 矿方可根据采空区瓦斯涌出情况选择使用或联合使用，也可以 使用其他行之有效的采空区抽采方法。 图 5-3-1 上隅角埋管抽放图示意图 二、抽采钻孔施工设备 瓦斯抽采钻孔施工设备及主要检测仪表见表 5-3-1。 对表中所配置的设备，在实际应

32、用中可根据使用地点、钻孔深 度、孔径等因素选择合适型号的钻机。其它相关仪表根据实际需要， 可另行购置。 瓦斯抽采钻孔施工设备及主要检测仪表 表 5-3-1 采区及序号项目名称型 号 及 规 格单位数量备注 戊二采区戊二采区 1钻机型号钻机型号 煤矿用全液压坑道钻机SGZL-ZD150台2备用 1 台 2高负压瓦斯采样器FW-1只14 3瓦斯检定器W821台14 4孔板流量计FKL套12 5自动放水器CWG-ZY个12 6四通阀两用压差计UP-2套14 三、封孔材料与封孔方法 封孔质量直接影响着抽采瓦斯的浓度、孔口负压、甚至整个抽 放系统的效果，是实现高效抽放瓦斯必不可少的重要环节。钻孔封 孔应

33、满足密封性能好、操作便捷、封孔速度快、造价低的要求。封 孔段尽量避开煤体裂隙发育地点。根据防治煤与瓦斯突出规定 要求穿层钻孔的封孔段长度不得小于 5m，顺层钻孔的封孔段长度不 得小于 12m。若遇孔口段钻孔成型不好，煤体裂隙发育时，应适当 加长封孔长度。 （一）封孔材料 常用的封孔材料有水泥砂浆、速凝膨胀水泥或聚氨酯等。 1水泥砂浆。采用 C40 号以上的硅酸盐水泥，水泥与砂的配 比为 1：（2.42.5） ，砂颗粒直径为 0.51.5mm。 2速凝膨胀水泥。采用硅酸盐水泥浆 76 %，矾土水泥 12 %， 石膏 12%配比，速凝膨胀水泥浆中水与水泥质量比为 1：（2.42.5） 。 3聚氨脂

34、。聚氨脂封孔具有密闭性好、硬化快、膨胀性强的优 点。它由甲、乙两组药液混合而成，甲组药液占总重量的 37.52%， 乙组药液占总重量的 62.48%。封孔时，按比例将甲乙两组溶液倒入 容器内混合搅拌 1min，当药液由原来黄褐色变为乳白色时停止搅拌； 将混合液均匀倒在毛巾上，边倒边向封孔管上卷缠毛巾布，然后将 卷缠好药液的封孔管插入钻孔，操作要迅速，要求整个操作时间不 超过 5min。 4STF-1 型瓦斯抽放快速封孔器封孔 其特点是快速封孔器重量轻、速度快、操作简便、可重复利用。 （二）封孔方法 封孔方式有人工封孔、机械封孔、压气封孔。机械封孔可保证 封孔质量，也有用钻机杆填料卡头推进封孔材

35、料来封孔的。压气封 孔是先将水泥砂浆装入混浆罐内，达到容器的 2/3 左右，然后把上 盖旋紧，打开压气阀门，向孔内压入，直至注满钻孔为止。 实际操作过程中可根据孔的类型、孔径选择合适的封孔材料与 方法。 第四节 抽采管路系统及抽采设备 一、八矿瓦斯抽采系统方案 （一）设计依据 1、服务年限内最大纯瓦斯抽采量 八矿戊二下延采区的最大纯瓦斯抽采量见表 4-1-1。 最大纯瓦斯抽采量汇总表 表 4-1-1 本煤层(m3/min) 项目 采区 回采工作面掘进工作面 采空区 (m3/min) 采区最大纯 瓦斯抽采量 (m3/min) 戊二9.7752.3012.93215.008 备注 2、瓦斯抽采浓度

36、 本煤层 2040%，采空区抽采瓦斯浓度为 615%。 3、瓦斯抽采钻场孔口负压 采煤工作面预抽、浅孔抽采、掘进工作面预抽及高位抽采巷穿 层预抽：20kPa，采空区抽采：35kPa。 （二）瓦斯抽采系统方案 1、根据八矿抽采现状，设计利用现有地面泵站，即北山地面瓦 斯抽采泵站（戊一采区、戊二采区） 、北风井泵站（己四采区） 。 2、鉴于八矿不同抽采瓦斯场所，抽采浓度不同，所需的抽采负 压差别较大，为了提高抽采效果，八矿采用分源抽采瓦斯（即：本 煤层、高位抽采巷及掘进头的高负压瓦斯抽采和采空区上隅角低负 压瓦斯抽采） ，每个系统相互独立。 3、鉴于八矿各煤层透气性差、要求抽采负压大，地面固定式瓦

37、 斯抽采系统对本煤层顺层预抽瓦斯较困难，可利用采区井下瓦斯抽 采泵站串联入地面抽采管网中，以提高局部难以抽采区域抽采负压 问题。 4、矿井抽采出的瓦斯量较大时，考虑分源利用，浓度大于 30% 的瓦斯储存在回风井工业场地的贮气罐，用于民用燃气或瓦斯发电； 低浓度瓦斯直接进入低浓度瓦斯发电机组发电。 （三）采区瓦斯抽采管路系统 1、瓦斯抽采管路系统选择的原则 为了有效的抽采瓦斯，必须在井下敷设完整的抽采管路系统， 以便把采区瓦斯抽出并输送至地面。在布置抽采管路系统时，应遵 循以下原则： （1） 抽采管路系统应根据采区开拓部署、井下巷道布置、抽 采地点分布、瓦斯利用要求以及矿井的发展规划等因素确定，

38、尽量 避免或减少主干管路系统的改动。 （2）敷设的管路应尽量减少曲线，并使其距离尽可能短。 （3）管路宜敷设在矿车不经常通过的巷道（如回风巷道）中。 若必须设在运输巷道内，需采取必要的安全措施，如将管路架设一 定高度，固定在巷道壁上。 （4）当抽采设备或管路发生故障时，管路内溢出的瓦斯不至于 流入采、掘工作面及机电硐室内。 （5） 管道运输、安装和维护方便。 （6）符合现行煤矿安全规程的要求，保证与其它管线的安 全距离。 二、瓦斯抽采管路选择 （一）抽采管道管径、材质、规格 根据戊二下延采区、工作面高负压和低负压瓦斯抽采瓦斯量、 抽采瓦斯浓度，考虑到为今后抽采瓦斯留有余量(可能的最大流量)，

39、并按高负压和低负压瓦斯分源抽采方式，同时考虑对原有抽采系统 管路进行校核，分别计算选择各段抽采管路如下： 计算公式： 0.1457 Q d V 式中： d 抽采管路计算内径（m） Q 抽采管路内混合瓦斯流量（m3/min） V抽采管路内混合瓦斯流速（m/s） 1、戊二回风上山分支管： 高负压瓦斯抽采管 (m)385 . 0 1030 . 0 301 . 2 692.18 1457 . 0 9 d 选用 D5304mm 直缝焊接钢管 1 趟。 低负压瓦斯抽采管 (m)249 . 0 1010 . 0 932 . 2 1457 . 0 10 d 选用 DN300mm 复合材料瓦斯抽采管 1 趟。

40、2、戊二采区回采工作面、预抽工作面的运输巷、回风巷、掘进 工作面支管： （m）186 . 0 21030 . 0 858 . 0 917 . 8 1457 . 0 13 d 高抽巷抽采支管： （m）094 . 0 1030 . 0 248 . 1 1457 . 0 14 d 均选用 DN200 mm 复合材料瓦斯抽采管各 1 趟。 3、戊二采区回采工作面采空区（上隅角）低负压瓦斯抽采支管： （m）250 . 0 1010 . 0 938 . 2 1457 . 0 15 d 选用 DN300mm 复合材料瓦斯抽采管 1 趟。 （二）抽采管的连接方式、主管趟数 设抽采主干管二趟，低负压和高负压瓦斯

41、抽采管各 1 趟，立井 井筒中管路采用套管焊接，D5304mm 抽采管采用法兰连接，其余 抽采管的连接均采用快速管接头。 （三）井下管路布置及敷设 井下部分除运输巷道的管路悬挂（或架）在专用支架上，其它 巷道的管路均采用沿巷道底部敷设。管路上设有自动放水装置，除 渣装置，防止管路滑动装置及其它测试装置。 煤采区下条件复杂，如：巷道变形、坡度变化和矿内空气湿度 大、易腐蚀管路等，都不利于管路的敷设、安装和维护。为此，在 敷设瓦斯管路时，为保证敷设质量，应采取必要的措施。 1、抽采管路应具有良好的气密性、足够的机械强度，并应采取 防冻、防腐蚀、防漏气、防砸坏、防静电和雷电等措施。 2、对于金属管材

42、，为了防止管路锈蚀，安装前应涂抹防腐剂。 防腐材料可用经过热处理的沥青、油漆和红丹等。 3、在沿巷道底板敷设管路时，必须采用高度 0.3m 以上的支撑 墩，并保证每节管子下面有两个支撑墩。 4、在敷设倾斜管路时，为了防止管路下滑，应采用管卡将管子 固定在巷道支架上。管卡间距在巷道倾角间距一般为 15m20m。 当沿立井敷设管路时，应将管道固定在罐道梁上或专用管架上。 5、管路敷设应尽量将管道敷设平直，尽量减少弯头等附属管件， 避免急转弯，管路应保持一定的坡度，其坡度应根据巷道的坡度确 定，一般不小于 1。 6、当管路敷设在运输巷道时，应将其牢固地悬挂（或架）在专 用支架上，在人行道侧其架设高度

43、不应小于 1.8m，管件的外缘距巷 道壁不宜小于 0.1m。 7、根据巷道高、低或进、回风巷温度有明显差别等情况，敷设 管路时应考虑能排除管路中的积水。 8、井下敷设管路，一般采用法兰盘或快速接头连接。法兰盘中 间应夹有胶皮垫，且垫的厚度宜不小于 5mm。 9、凡新敷设的管路均要按规定进行漏气检验。 10、管路不得与动力电缆敷设在巷道的同一侧。 （四）抽采附属装置及设施 1、主管、干管、钻场及其它必要地点应装设瓦斯量测定装置。 2、钻场、管路拐弯、低洼、温度突变处及沿管路适当距离（间 距一般为200m300m，最大不超过500m）应设置放水器。 3、在管路的适当部位应设置除渣装置和测压装置。

44、4、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。 5、地面主管上的阀门应设置在观察井内，观察井位于地表下用 不燃性材料砌成，且不透水。 三、瓦斯抽采管网阻力计算 高负压瓦斯抽采和低负压瓦斯抽采系统分别计算。 1、高负压瓦斯抽采系统阻力 高负压瓦斯抽采系统管网阻力，按照戊二下延瓦斯抽采泵站服 务年限内，系统中阻力最大，管路最长的一条进行计算，即从井下 戊二下延采区瓦斯抽采泵站至戊二下延采区最远端工作面。根据本 采区抽采瓦斯系统管路布置，主管由井下戊二下延瓦斯抽采泵站沿 东翼回风上山敷设至最远端 L2=500m，最大混合瓦斯流量 92.62m3/min，采用 D5304mm 直缝

45、焊接钢管 1 趟；支管为戊二下延 采区回采工作面顺槽长度 L3=1200m，混合瓦斯流量为 27.94m3/min，采用 DN300mm 抽采瓦斯管 1 趟。根据上述高负压瓦 斯抽采管路系统，计算管网阻力如下： （1）直管段摩擦阻力 根据每段管路管径、流量的不同分段计算摩擦阻力，各段摩擦 阻力可按下式计算： hf=9.8LQ2/（K0D5） 式中：hf某段管路的摩擦阻力，Pa； L管路长度，m； 混合瓦斯对空气的相对密度； Q某段管路的混合瓦斯流量，m3/h； K0系数，根据管径查得，DN150 以上管径取 0.71； D管路内径，cm； 直管段管路总阻力： H入摩 21=590.56+248

46、8.02=3078.58(Pa) （2）局部阻力 抽采系统的局部阻力为： H入局 21=3078.5820%=615.72(Pa) （3）高负压瓦斯抽采系统最大管网阻力 高负压瓦斯抽采管路系统最大管网阻力为： H入 21= H入摩 21+ H入局 21+h钻负 =3078.58+615.72+20000=23694.3(Pa) 2、低负压瓦斯抽采系统阻力 低负压瓦斯抽采系统管网阻力，按八矿戊二下延采区瓦斯抽采 泵站服务年限内，系统中阻力最大，管路最长的一条进行计算，即 从戊二下延瓦斯抽采泵站至戊二下延采区最远端工作面。根据本采 区抽采瓦斯系统管路布置，主管由井下戊二下延采区瓦斯抽采泵站 沿东翼

47、回风上山敷设至最远端 L2=500m，最大混合瓦斯流量 72.84m3/min，采用 D5304mm 直缝焊接钢管 1 趟；支管为戊二下延 采区回采工作面顺槽长度 L3=1300m，混合瓦斯流量为 72.84m3/min，采用 D5304mm 直缝焊接钢管 1 趟。根据上述高负压 瓦斯抽采管路系统，计算管网阻力如下： （1）直管段摩擦阻力 根据每段管路管径、流量的不同分段计算摩擦阻力，各段摩擦 阻力可按下式计算： hf=9.8LQ2/（K0D5） 直管段管路总阻力： H入摩 22=1853.65(Pa) （2）局部阻力 抽采系统的局部阻力为：H入局 22=1853.6520%=370.73(P

48、a) （3）低负压瓦斯抽采系统最大管网阻力 低负压瓦斯抽采管路系统最大管网阻力为： H入 22= H入摩 22+ H入局 22+h钻负=1853.65+370.73+5000=7224.38(Pa) 四、瓦斯抽采设备选型 1、标准状态下抽采系统压力计算 根据八矿井下瓦斯抽采泵站瓦斯抽采系统管网最大阻力计算值， 抽采钻孔的设计孔口负压，以及出口侧管路阻力损失，计算井下移 动式瓦斯抽采泵应产生的压力: Hf=（H入+H出）K (1) 高负压瓦斯抽采泵应产生的压力： Hf 井下高=1.5(23694.3+5000)=43041.45（Pa） (2) 低负压瓦斯抽采泵应产生的压力： Hf 井下低=1.

49、5(7224.38+1000)=12336.57（Pa） 2、抽采泵工况压力计算 抽采泵工况压力按下式计算： P泵工=PdHf 式中：P泵工抽采泵工况压力，Pa； Pd抽采泵站的大气压力，Pa； Hf抽采系统压力，Pa。 (1)高负压瓦斯抽采泵工况压力： P高泵工=43041.45=58283.55（Pa） (2)低负压瓦斯抽采泵工况压力： P低泵工=12336.57=88988.43（Pa） 3、瓦斯抽采泵的流量计算 瓦斯抽采泵标准状态下流量按下式计算： Qb=KQ /(X) 式中：Qb标准状态下抽采泵的计算流量，m3/min； Q16.3 年内最大的设计瓦斯抽采量（纯量） ，m3/min； X抽采泵入口处预计的瓦斯浓度； 泵的机械效率，一般取 80%； K抽采能力富余系数。 (1)根据八矿戊二下延采区瓦斯抽采泵站服务期间内采区高负压 抽采系统最大纯瓦斯抽采量和最低抽采瓦斯浓度 30%，计算高负压 瓦斯抽采泵所需的流量: Qb 高=1.2（25.68+2.106）/(0.300.8) =138.93（m3/min） (2)根据八矿戊二下延采区抽采泵站服务期间内采区低负压抽采 系统最大纯瓦斯抽采量和抽采瓦斯浓度 10%，计算低负压瓦斯抽采 泵所需的流量: Qb 低=1.27.284/(0.100.8) =109.26（m3/min） 4、戊