益新煤矿抽采达标工艺方案设计

1、益新煤矿抽采达标工艺方案设计 益新煤矿抽采区 二一六年二月前 言一、概况益新煤矿位于黑龙江省鹤岗市，行政区划隶属鹤岗市，生产能力为140万t/a。主要开采3#、7#、11#、15#、18#、和22#煤层，随着矿井深度开采，矿井开采强度的不断增加，矿井瓦斯涌出量也呈现逐渐增大的趋势，瓦斯问题已对安全生产构成威胁，仅靠通风无法解决回采工作面的瓦斯问题。针对益新煤矿瓦斯问题，为确保矿井安全、高效生产，特编制此抽采达标工艺方案设计。通过对本煤层、邻近层及采空区的瓦斯进行综合抽放，降低工作面回风流及上隅角中的瓦斯涌出量，确保矿井安全开采。二、任务来源根据煤矿瓦斯抽采达标暂行规定第四章 第十八条，通过对矿

2、井通风瓦斯资料的收集、现场调研、实地考察及对矿井生产实际情况进行分析和方案比较，编制抽采达标工艺方案设计。三、设计的主要依据1益新煤矿煤矿初步设计说明书；2益新煤矿勘探报告；3中华人民共和国行业标准矿井抽放瓦斯工程设计规范（MT 5018-96）；4中华人民共和国安全生产行业标准煤矿瓦斯抽采基本指标（AQ 1026-2006）；5中华人民共和国安全生产行业标准煤矿瓦斯抽放规范（AQ 1027-2006）；6中华人民共和国行业标准煤炭工业给水排水设计规范（MT/T 5014-96）；7中华人民共和国国家标准煤炭工业矿井设计规范（GB 50215-2005）；8煤矿安全规程；9煤矿瓦斯抽采达标暂行

3、规定10益新煤矿提供的其它地质资料和实测资料。四、设计的指导思想1. 在符合有关规程、规范及设计标准且满足使用的前提下，尽可能降低成本，节省工程投资；2. 尽量利用原有的巷道、已有的土地，不占用良田，不增加开拓费用；3. 设备、管材选型留有余地，能满足矿井达到设计能力时的抽放瓦斯量的需求；4. 采用的工艺技术具有先进性，且符合矿井实际。五、设计的主要内容设计的具体内容为：1益新煤矿瓦斯赋存情况、抽放瓦斯的可行性及必要性、抽放瓦斯方法的确定、抽放瓦斯量预计等；2瓦斯抽放管网、抽放瓦斯钻场与钻孔参数设计；3抽放瓦斯系统的设备、仪器、仪表及附属装置选型及安装设计；4矿井抽放瓦斯管理及安全措施；5主要

4、设备、材料；6工程投资概算；目 录1 井田概况- 7 -1.1 交通位置- 7 -1.2 自然地理- 7 -1.3 井田境界及煤炭储量- 8 -1.4 矿井地质与煤层赋存- 9 -1.5 矿井生产情况- 11 -1.6 矿井通风方式及瓦斯情况- 12 -2 矿井煤层瓦斯- 41 -2.1煤层瓦斯基础参数- 41 -2.2矿井瓦斯储量及可抽量- 41 -益新煤矿瓦斯储量及可抽量计算结果汇总表- 41 -3 瓦斯抽放的必要性和可行性- 42 -3.1 瓦斯涌出量预测结果- 42 -3.2 瓦斯抽放的必要性- 42 -3.3 瓦斯抽放的可行性- 44 -4 矿井抽放瓦斯方案与工艺- 45 -4.1

5、抽放瓦斯方法选择的原则- 45 -4.3 矿井抽放瓦斯量预计- 49 -4.4 抽放服务年限- 50 -4.5 建立地面永久瓦斯抽放系统的必要性及可行性- 50 -5瓦斯抽放管网系统- 51 -5.1 抽放瓦斯泵房位置及管网敷设路线- 51 -5.2 抽放瓦斯管路选择- 51 -5.3瓦斯抽放泵- 55 -6 瓦斯抽放泵站- 57 -6.1 瓦斯抽放站场地平面布置- 57 -6.2 地面瓦斯抽放泵房建筑及环境保护- 57 -6.3 瓦斯泵房设备布置- 59 -6.4 泵房的供电系统及通讯- 59 -6.5 给排水- 62 -6.6泵房采暖和通风- 63 -7 抽放瓦斯管理- 64 -7.1队伍

6、组织- 64 -7.2 管理与规章制度- 64 -8 安 全 技 术 措 施- 65 -8.1 抽放系统及抽放泵站安全措施- 65 -8.2 检测、监控系统- 66 -9 技术经济- 68 -9.1 机构设置及人员配置- 68 -9.2 工程投资- 68 -9.3 技术经济分析与评价- 69 -1 井田概况1.1 交通位置益新煤矿位于鹤岗煤田东北部，行政区划隶属于鹤岗市东山区。该矿北邻兴山煤矿,南邻南山煤矿和振兴煤矿，西邻新岭煤矿，东邻在建的鸟山煤矿。地理坐标为：东经130°1934，北纬47°1940。矿区铁路专用线由工业广场西侧通过并与国铁相连，距鹤岗火车站4km，矿区

7、公路向南与201国道及101省道相连，向西与301省道相连，交通方便。1.2 自然地理1.2.1 地形与地貌特征 煤矿地貌为低山丘陵，东北高，西南低，地面标高在+150m +244m之间，相对高差94m。矿区西部有石头河，属季节性河流，流经南部(称靠山河)转东注入梧桐河后东去注入松花江1.2.2 水文鹤岗矿区位于小兴安岭东南支脉向北延续的低山丘陵地带。井田地貌类型属于起伏不平的构造剥蚀丘陵地区，地形东北高、西南低，地面最高标高为244m，最低标高150m，平均标高为171m，相对高差大于90m。东为抗侵蚀性较强的穆棱组砾岩，西为抗侵蚀性较弱的煤系地层，形成由东向西的缓坡。井田内水文地质条件较简

8、单，区内无主要水系，仅西部有石头河，属于季节性河流。该河发源于笔架山，由兴山地区的一、二、三、四、五、六道沟汇集而成，流经本矿西部和南山矿东部，转东汇入梧桐河，然后注入松花江，为梧桐河的支流。河流坡度平均为1.4，河宽平均4-5m，水深0.5-1.5m，一般流量0.3-1.5 m³/s，最大流量73 m³/s，最小流量0.2m³/s，一般流速为2m/s，该河在矿区汇水面积63km²。1.2.3 气象与地震本区地处中高纬度，属寒温带大陆性季风气候。一年四季温差显著。冬季受极地大陆气团控制严寒干燥，夏季气候炎热多雨，春季多大风，秋季多寒潮，常发生冻害。年平均

9、气温在1.04.6，平均2.9；最高温度7月份平均21.2，最低1月份平均-19.5。每年10月初开始结冻，翌年4月解冻，最大冻结深度2.38m。年降水量615.2mm，多集中在7、8月份，年平均蒸发量1304.7mm。年平均相对湿度70。春季45月风速最大为4.1m/s，8月风速最小为2.9m/s，风向以西南风最多，东北风次之。该井田属度地震烈度区。据调查，井田内从未发生过破坏性地震，也无泥石流、滑坡及地面塌陷等地质灾害发生1.2.4 电源情况矿区供水水源以水库为主，以水源井做补充，主要供水水源情况（水库供水量）益新矿用水由北山配水池经500有压铁配水管，送至新一加压站，加压后再送至新一高位

10、配水池，利用原有配水管网，配至工业广场各用水点。管道总供水能力为25000m³/d，而新一地区总用水量为20000m³/d左右。尚富余5000m³/d，水质为生活用水标准，供水能力及供水水质均满足本矿井要求。1.2.5 水源情况鹤岗矿区目前主要有两座220kV的枢纽变电所。一座为麓林变电所，另一座为东郊变电所，麓林变电所220kV的电源引至新鹿甲乙线电源。除了鹤岗矿区东部新建鸟山矿井电源引自东郊变电所二回110kV供电电源外，其它矿井电源主要由麓林变电所供电。南岗变电所110kV进线电源引自麓林变电所110kV侧电源，其麓林变电所110kV侧带旁路的双母线电源与鹤

11、岗分公司自备热电厂电源并网，向各区域变电所及110kV矿井变电所供电。新一变电所位于益新煤矿井区西南部边源，其两回35kV进线电源引自南岗变电所。新一变电所内设有两台SFE-20000kVA 35/6kV变压器和一台SFE-16000kV/6kV变压器，其供电服务范围主要为益新煤矿矿井用电、其它生产用电和附近的居民区生活用电。1.3 井田境界及煤炭储量1.3.1 井田境界益新矿目前采矿证范围是2005年12月在黑龙江省国土资源厅办理的煤炭采矿许可证，证号2300000520643，开采方式为地下开采，井田范围由15个国家拐点坐标圈定，井田走向4.3km 倾斜2.94km面积为12.65平方公里

12、，开采深度由矿区假定高程293.706-250米标高。详见矿区范围拐点坐标表（表1-1）。 拐点编号坐 标拐点编号坐 标XYXY15244883225983359524729322602381252452152259849010524512522602495352452152259886311524396522600815452454202259890512524314522600700552456932259912013524426522599160652476452259966014524458522599045752479602260005015524458022598735852487

13、36226001741.3.2 煤炭储量 2004年12月10日，黑龙江省国土资源厅黑国土储备字 （2004）634号批准由鹤岗市国土资源局编制的鹤岗市新一矿区煤炭资源/储量清理核实报告，截至2002年底，对529勘探线，-650m标高以上范围内保有的3、6、7-1、8-2、9-1、9-2、11-1、12、13、15、16、18-1、18-2、19、21-1、21-2、22-1、22-2、27、28、29、30号22个煤层资源储量为411.756Mt，其中探明的（可研）经济基础储量（111b）7.398Mt，控制的经济基础储量（122b）152.6563Mt，控制的边际经济基础量（2M22）1

14、.247Mt，控制的次边际经济资源量（2S22）44.0978Mt，探明的内蕴经济资源量（331）0.8941Mt，控制的内蕴经济资源量（332）198.3556Mt，推断的内蕴经济资源量（333）15.7139Mt。1.4 矿井地质与煤层赋存1.4.1 矿井地层鹤岗煤田区域地层自下而上有前古生界，中生界的侏罗系和白垩系，新生界的下第三系、上第三系和第四系。含煤地层为白垩系城子河组和穆棱组。白垩系煤层以其分布区域和勘查利用程度的不同，大致分为南北两区。南部区，即现在鹤岗分公司公司正在开采的益新、兴安、富力、新陆、南山、振兴、益新、新岭和兴山煤矿九个生产井，以及鸟山精查区、新华详查区、矿区深部北

15、段、矿区深部南段四个勘查区，南北走向长26km、东西倾斜宽3.5km，面积91km²。该区煤层自上而下发育四个含煤层组，共有可采和局部可采煤层36个。北部区,南至群英山、北至十里河，走向长16km，倾斜宽3km，面积48km²。该区煤层发育较差，其北部没有开发价值；其南部共含8个煤层，即第一至第八层。1.4.2 地质构造益新井田地层走向呈反“S”型，在18勘探线以南走向为北10°西或近南北，18勘探线以北至1勘探线转为北20°东北40°东，2号勘探线以北转为北10°东北15°西，呈开阔的向斜和背斜，在褶曲轴附近，北西向断层发

16、育密集，地层大致倾向东，倾角25°30°。区内构造以断裂为主，经过地质勘探和生产实践证实该井田共含断层203条，其中落差大于20m的断层106条，落差大于50m的断层58条。这些断层大致可分为四组：近南北向断层，以F17、F18、F13、F2、F5、F35、F15为主，其中F13、F15贯穿全区。这组断层总体走向近南北，倾向东，一般倾角55°，垂直断距60100m，水平断距50120m。北西向断层，如F27、F25等，这组断层密集成群，一般走向在北30°40°西，倾角50°65°，倾向不一，垂直断距30m80m，水平断距不大

17、，走向延展较短。东西向断层：这组断层不发育，走向延展较短，倾角一般在50°60°，多向北倾斜，水平断距100180m。北北东或北东向断层：如F16、F131、F132等逆断层和F160等正断层，这组断层集中发育在东北部。逆断层走向北15°30°东，倾角20°45°，垂直断距80m，水平断距5080m。该区6勘探线以北岩浆活动剧烈，受岩浆侵入影响较大的是3-15煤层，岩浆活动的时间属于白垩世，多延断裂呈岩脉、岩床侵入煤系地层，使围岩蚀变，煤层变质破坏，轻者使煤层灰份增高，重者使煤层变质和焦化，破坏严重者全层被吞噬。综上所述，综合评价井田

18、构造属复杂类型。1.4.3 煤层及煤质1、含煤地层及含煤性本区的煤层主要集中在中生界白垩系下统鸡西群城子河组和穆棱组，共含煤36个层，其中可采和局部可采煤层29层，-170.853m以下可采和局部可采煤层减少为25层，煤层多为厚及中厚煤层，煤层总厚度87.42m,含煤系数8.92%。2、可采煤层特征井田内可采煤层自上而下有可采和局部可采煤层29层，其中全区可采煤层为3、7-1、8-2、9-2、11-1、12、13、15、18-1、21-1、22-1、28、29、30号14个煤层，局部可采煤层为6、7-2、8-1、9-1、10、11-2、11-3、11-4、14、16、18-2、19、21-2、

19、22-2、27号15个煤层，不可采煤层7层，共有煤层36层3、煤质发热量（Qgr,d）:煤的发热量（Qb.da）在33.34-36.55mJ/kg，属中高发热量。低温干馏:焦油含量在4-9%，属含油煤。煤灰成分、灰熔融性:灰熔点一般为1300，属高熔灰分。灰成分当中的SiO2含量在60%左右，Al2O3在20%左右，其余均不高。氧化样燃点为315-353，还原样燃点为326-410，原样燃点为325-371。粘结性:粘结指数为28区内煤为强粘结性。煤类:煤种主要为1/3焦煤及焦煤，按标高划分，-250m标高以上应以1/3焦煤为主，-250m标高以下应以焦煤为主。1.5 矿井生产情况1.5.1

20、矿井生产现状 一水平设计时的工业储量为2996.5万吨，可采煤量2292万吨，由于地质条件的变化，实际工业储量仅有1885.28万吨，实际采出煤量677.2万吨，水平回采率为35.9%，设计服务年限为26.5年，由于产量逐年增加（1960年竖井产量达155万吨），实际一水平只开采7.2年，到1960年末剩可采煤量66.1万吨，1962年就开始下山方式提前开采二水平的煤量。采用集中石门分组大巷的开拓方式，该水平于1964年开采完毕。除立井至水帘洞留有一条回风大巷外，其它开拓巷道均已废弃。二水平的延深工程开始于1959年3月，1964年9月移交生产，设计能力为90万吨/年，1966年7月，原东山矿

21、岭西井、红旗井，带着24万吨/年能力划归新一矿，至此新一矿的设计能力增至114万吨/年。南翼采用集中大巷分区石门开拓，北翼采用分组大巷分区石门开拓，前后组大巷之间的4条石门相联系。设计时的地质储量为3107.1万吨，可采储量1370.8万吨，服务年限12年，由于服务年限短,二水平送下山提前开采了部分三水平煤， 2004年二采、五采采三水平上部21-1层延长服务年限6年。三水平的延深工程开始于1978年，1984年移交生产，三水平可采煤量为4137.7万吨，1980年在延深三水平的同时进行改扩建，设计能力由114万吨/年增至180万吨/年。1997年按通风能力核定140万吨/年1.5.2 井田开

22、拓方式、采区划分及采煤方法开拓方式该矿采用立井多水平开拓，水平间高度为200m。一水平标高30.147m，采用集中石门分组大巷开拓，一水平于1964年结束。二水平标高-169.853m，南翼采用集中大巷分区石门开拓，北翼采用分组大巷分区石门开拓。二水平延深时，在一水平南翼底板补掘了一条底板回风巷。三水平（现生产水平）标高为-369.853m，采用底板集中大巷分区石门开拓。四水平标高569.853m。开拓方案为：采用底板集中双大巷、分区双石门开拓，主提皮带暗斜井，副提立井的开拓方式。 生产系统现状水平现有四个生产采区，其中三水平零石门一个采区，三水平北二石门两个采区，三水平北一石门一个采区，每个

23、采区布置一个采煤工作面，现有采煤工作面格局为“两综两滑放”， 采煤方法工作面均采用后退式开采，全部垮落法管理顶板。掘进采用综掘和炮掘，U型棚支护。1.6 矿井通风方式及瓦斯情况工业广场副井通风设备原为两台2.8m苏式主扇，现主扇已更换，新主扇安装在新副井井口，主扇选择BDK-8-NO30B对旋风机两台，一台使用，一台备用，配套电机功率2×630kW，电压6000V。该主扇可以满足矿井14000m³/min通风能力的要求。中部入风井为两条，即新副井和副井，其中新副井为主入风井，入风量为10000m³/min，副井为辅助入风井，入风量为4000m³/min。

24、现在C扩区风井主扇是燕京矿山风机厂生产的BDK-8-NO28对旋主扇两台，其中一台使用，一台备用，风硐风量6720m³/min，风压150mmH2O。电机型号：YBF560M2-8，电机功率2×450kW，叶片运行角度：25°/30°，根据该主扇特性曲线和实际开机测试，可以满足改扩建后矿井10000 m³/min通风能力的要求。益新煤矿生产期间多次鉴定均为高瓦斯及瓦斯突出矿井，建矿以来共发生8次煤与瓦斯突出事故，均为倾向型突出，最大突出煤量为408t，最大瓦斯量400 m³，主要突出煤层为15、18、21、22、29、30号层，201

25、1年鉴定瓦斯绝对涌出量14.46m³/min，相对涌出量为19.53m³/t，鉴定结果为煤与瓦斯突出矿井- 70 - 2 矿井煤层瓦斯2.1煤层瓦斯基础参数煤层瓦斯赋存基础参数是矿井瓦斯防治和瓦斯抽放设计的依据，煤层瓦斯赋存基础参数主要包括：煤层原始瓦斯压力、煤层原始瓦斯含量、百米钻孔自然瓦斯涌出量及衰减系数、煤层透气性系数等。煤科总院沈阳研究院承担本矿的瓦斯基础参数进行了测定，测定结果如下。2.1.1 煤层瓦斯压力3#煤层的瓦斯压力0.17MPa； 15#煤层的瓦斯压力0.22MPa；22#煤层的瓦斯压力0.20MPa。2.1.2 煤层瓦斯含量3#煤层的瓦斯含量2.34m

26、3/t； 15#煤层的瓦斯含量3.15m3/t；22#煤层的瓦斯含量3.35m3/t。2.1.3 煤层透气性系数3#煤层的透气性系数1.825m2/MPa2.d之间；15#煤层的透气性系数为7.358m2/MPa2.d；22#煤层的透气性系数为0.946m2/MPa2.d。2.2矿井瓦斯储量及可抽量矿井瓦斯储量应为矿井可采煤层的瓦斯储量、受采动影响后能够向开采空间排放的不可采煤层及围岩瓦斯储量之和。瓦斯储量的大小标志着瓦斯资源多少，同时亦是衡量有无开发利用价值的重要指标。益新煤矿瓦斯储量及可抽量计算结果汇总表矿井名称主要开采煤层煤层气含量（m3/t)煤层气压力（Mpa）煤层透气性（md）煤层气

27、地质储量(Mm3)煤层气可抽采量(Mm3)益新煤矿<0.7MPa或8m3/t储量<0.1md储量合计储量<0.7MPa或8m3/t可抽采量<0.1md可抽采量合计可抽采量32.29150.0536.9011052.67 1052.67 551.25551.2571.32820.0618.364188.64 188.64 126.4126.481.89650.059.854219.16 219.16 127.11127.1191.85420.0510.582248.46 248.46 120.6120.6112.36790.025.869795.80 795.80 436

28、.9436.9152.13220.128.3021440.56 1440.56 810.74810.74182.30740.286.5842019.67 2019.67 962.83962.83222.37120.252.589564.61 564.61 309.54309.543 瓦斯抽放的必要性和可行性3.1 瓦斯涌出量预测结果矿井瓦斯涌出量预测的任务是确定新矿井、新水平、新采区投产时瓦斯涌出量的大小，为矿井和采区提供通风及瓦斯管理方面的基础数据，它是矿井通风设计、瓦斯抽放和瓦斯管理必不可少的基础参数。3.2 瓦斯抽放的必要性根据煤矿安全规程第一百四十五条规定，凡有下列情况之一的矿井，必须

29、建立地面永久瓦斯抽放系统或井下临时抽放系统：（1）一个采煤工作面绝对瓦斯涌出量大于5m3/min，或一个掘进工作面绝对瓦斯涌出量大于3m3/min，采用通风方法解决不合理的。（2）矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的： 大于或等于40m3/min； 年产量1.01.5Mt的矿井，大于30m3/min； 年产量0.61.0Mt的矿井，大于25m3/min； 年产量0.40.6Mt的矿井，大于20m3/min； 年产量小于或等于0.4Mt的矿井，大于15m3/min。（3）开采有煤与瓦斯突出危险煤层的。下面从三个方面来分析八连城煤矿瓦斯抽放的必要性。3.2.1 从矿井瓦斯涌出量预测结果来看瓦斯抽放的必

30、要性矿井1955年投产后，一水平开采时沼气涌出量很小，定为低沼气矿井，随着矿井生产水平延深，于1964年二水平（50m）投产后，定为高沼气矿井，1975年发生第一次煤与沼气突出，定为煤与治气突出矿井。历次煤与沼气突出情况见附表：我公司29个可采煤层中，瓦斯涌出量较大的有15、18、21、22、30等层，这些层在矿井的中部、南部和北部反斜区开采时瓦斯涌出量较大。96年至98年，三水平南二石门15层和三水平零石门30层开采时，矿井瓦斯涌出量由96年矿井瓦斯鉴定的23.32m/分上升到98年矿井瓦斯鉴定的44.12m3/分，两年间矿井绝对瓦斯涌出量几乎翻了一番。2000年矿井破产运作，2000年12

31、月原新一煤矿破产,2001年1月在原新一煤矿的基础上破产重组，组建益新公司，益新公司成立后，三水平系统报废，开采二水平以上边角煤柱及旧区复采，矿井瓦斯涌出量降低。2004年开始恢复启动三水平系统，并剃头开采三水平煤量，矿井瓦斯涌出量逐年递增，2004年矿井瓦斯涌出量由2001年的15.12m3/分，增至25.34m3/分，其中中部区18号层开采期间瓦斯涌出量达15.1 m3/分。利用顶板巷采用移动式抽放泵抽放瓦斯6.3m3/分，才解决了开采期间工作面、回风流瓦斯超限问题。目前边界区反斜18号层、BC区18号层正在掘进回采巷道。其瓦斯绝对涌出量在1.52.0 m3/分，预计开采期间瓦斯绝对涌出量

32、将达到1520 m3/分。2006年各主采工作面全面延深到三水平后，随着开采深度的增加，中部区18层、北部区15、18、21、22层，煤层瓦斯含量也将进一步增大，随着这些主采煤层的开采，矿井瓦斯涌出量将进一步增大，届时矿井绝对瓦斯涌出量将达到30-40 m3/分。3.2.2 从矿井通风能力来看瓦斯抽放的必要性采掘工作面是否有必要进行瓦斯抽放的判断标准是：采掘工作面最大供风量小于稀释瓦斯所需要的风量，即当瓦斯涌量大于通风所能解决的瓦斯涌出量时就应当抽放瓦斯，其抽放瓦斯的必要性指标通常以下式表示： 式中：工作面允许的最大风速，4m/s；工作面最小通风断面，5.49m2；允许风流中的瓦斯浓度1%，这

33、里从安全的角度考虑取0.8%；瓦斯涌出不均衡系数，取1.5。qy=（0.6*5.49*0.5）/1.5=4.39m3/min按前面计算结果，3#煤层回采工作面瓦斯涌出量1.06m3/min；15#煤层回采工作面瓦斯涌出量4.66m3/t；22#煤层回采工作面瓦斯涌出量4.87m3/t。 各回采工作面瓦斯涌出量均大于通风所能稀释瓦斯量，通风能力不能满足工作面所需风量的要求，不能保证工作面回风和上隅角瓦斯不超限。如工作面增加供风量，会造成风速超标，工作面煤尘太大，将对工作面作业人员的身体健康构成威胁，同时随着工作面风量的增大，会导致工作面上下隅角风压增大，采空区漏风量增加，严重可造成采空区瓦斯大量

34、涌出。因此，从工作面通风能力看矿井已具备建立抽放瓦斯系统的必要条件。3.2.3 从资源和环保的角度来看瓦斯抽放的必要性瓦斯是一种优质的能源，将抽出的瓦斯加以利用，可以变害为宝，不仅改善能源结构，而且减少了对环境的污染，可以取得显著的经济效益和社会效益。根据前面计算我矿月平均瓦斯抽采量45万m3，这说明矿井的瓦斯资源比较丰富，为瓦斯开发利用提供了较为充足的条件。总之，无论是从矿井目前的瓦斯涌出现状、矿井通风能力，还是从资源和环保的角度来看都有必要进行瓦斯抽放，特别是进入深部煤炭开采，瓦斯问题将是制约煤矿安全高效生产的重要因素，提前进行瓦斯抽放工作，对我矿安全生产很有必要。3.3 瓦斯抽放的可行性

35、3.3.1 本煤层瓦斯抽放的可行性本煤层瓦斯抽放的可行性是指煤层在天然透气性条件下进行预抽的可行性。一般来说，其衡量指标有两个：一为煤层的透气性系数（）；二为钻孔瓦斯流量衰减系数（）。据上述指标将煤层预抽瓦斯的难易程度进行分类，见表3-2。八连城煤矿本煤层瓦斯抽放难易程度评价结果见表3-3。煤层预抽瓦斯难易程度分类表 指标难易程度煤层透气性系数(m2/MPa2·d)备注容易抽放可以抽放较难抽放>10100.1<0.1益新煤矿本煤层瓦斯抽放难易程度评价结果表煤层煤层透气性系数(m2/MPa2·d)煤层抽放难易程度备注31.852可以抽放157.358可以抽放180

36、.946可以抽放从表可以看出，我矿3#、15#和18#煤层属于可以抽放煤层，具备本煤层瓦斯抽放的可行性。3.3.2 邻近层、采空区瓦斯抽放的可行性根据3#、15#和18#煤层的赋存与开采条件分析，开采15#煤层时，其上邻近层有18#、19#、21#和22#煤层，其下邻近层有3#、7#、8#、9#、11#、煤层均处于其开采影响范围内，18#煤层绝大部分的卸压瓦斯涌入15#煤层的采空区和工作面由于益新煤矿属磊煤层群开采，煤层赋存不稳定若能在开采煤层上部邻近层适当位置煤层内掘一条内错高位抽放瓦斯巷并密闭抽放，既可以直接抽放邻近层涌出的卸压瓦斯，也可以通过裂隙抽放工作面采空区内高冒拱内的瓦斯；或在开采

37、煤层回风巷开掘钻场向上邻近层打上向钻孔直接抽放上邻近层的卸压瓦斯和开采层切眼前方煤体的卸压瓦斯，后期抽放采空区内高冒拱内的瓦斯。综上所述，我矿15#、18#煤层属于煤层群开采，工作面瓦斯大部分来源于本煤层、邻近层和围岩，为减少工作面瓦斯涌出量，减轻矿井通风负担，保证工作面正常开采，进行本煤层、邻近层及采空区瓦斯抽放是必要的。因此，在我矿建立抽放瓦斯系统进行瓦斯抽放是必要的也是可行的。4 矿井抽放瓦斯方案与工艺4.1 抽放瓦斯方法选择的原则抽放瓦斯方法主要有：开采层瓦斯抽放、邻近层瓦斯抽放、采空区瓦斯抽放。选择具体抽放瓦斯方法时应遵循如下原则： 抽放瓦斯方法应适合煤层赋存状况、开采巷道布置、地质

38、和开采条件； 应根据瓦斯来源及构成进行，尽量采取综合抽放瓦斯方法，以提高抽放瓦斯效果； 有利于减少井巷工程量，实现抽放巷道与开采巷道相结合； 选择的抽放瓦斯方法应有利于抽放巷道布置与维修、提高瓦斯抽放效果和降低抽放成本； 所选择的抽放方法应有利于抽放工程施工、抽放管路敷设以及抽放时间增加。4.2工作面瓦斯来源构成我矿属累煤层群开采，根据益新煤矿煤层瓦斯参数测定报告对工作面瓦斯涌出量结果分析，工作面涌出的瓦斯主要来源于本煤层、采空区（含邻近层和围岩）涌出的瓦斯。其中开采层涌出的瓦斯由开采层的煤壁和落煤解吸瓦斯构成；采空区涌出的瓦斯由邻近层、采空区丢煤和围岩涌出的瓦斯构成。计算得出工作面的瓦斯涌出

39、构成。工作面瓦斯涌出构成开采煤层采面瓦斯总涌出量(m3/min)本层瓦斯涌出量(m3/min)采空区瓦斯涌出量(m3/min)本层瓦斯所占比例（%）采空区瓦斯所占比例（%）31.061.0601000154.661.53.1632.267.8184.871.593.2832.667.4注：表中按一个面1000t/d计算工作面瓦斯涌出量和各占的比例，采空区瓦斯涌出量含围岩和邻近层瓦斯涌出量，4.3 工作面瓦斯抽放方法选择根据我矿工作面瓦斯涌出量统计数据和工作面的瓦斯涌出量预测以及工作面瓦斯来源分析结果，其回采工作面涌出的瓦斯有100%来源于开采层。考虑开采层煤厚、煤层透气性系数，综合认为：回采工

40、作面应采取以本煤层和采空区瓦斯抽放为主，针对工作面瓦斯涌出特征，提出如下抽放方法。 一、高位钻孔抽放采空区瓦斯高位钻孔是提高开控点标高，增加钻孔在裂隙带的有效长度，利用顺层钻孔抽放采空区高处的高浓度瓦斯，提高抽放效率，现将高位顺层钻孔施工方法叙述如下： 抽放方法：沿煤层顶板向采空区方向呈扇形打15个孔深为70-80m钻孔，钻孔终孔点距煤层顶板5-20m之间，封孔后抽放采空区。 钻场施工：在工作面回风巷，沿回风巷走向每隔50m开掘一条垂直回风巷的上山，上山宽5m，高3m，坡度为30°，掘至煤层顶板后返平，再沿煤层顶板掘5m平巷作为钻场，钻场采用U型棚支护。 钻孔布置：每个钻场内布置15

41、个钻孔，呈扇形布置，详见图。煤层走向没有变化的情况下，各钻孔参数见表。 高位顺层钻孔抽放采空区瓦斯 高位顺层钻孔技术参数表孔号孔径（mm）方位（°）倾角（°）开孔位置钻孔间距（m）孔深（m）1-311355-15顶板以上5-20m5m70-804-6113155-155m70-807-9113255-155m70-8010-12113355-155m70-8013-15113455-155m70-80 封孔工艺：钻孔采用“两堵一注”带压封孔，封孔深度15m，封孔段长度15m，封孔管为50mm的铁管，再用高压胶管连接到抽放管上，再连接到主管路上。 抽放管路管理：随着工作面的推

42、进，靠近切眼的抽放钻孔不断报废，当钻孔距工作面切眼一定距离时，该钻孔进入卸压区，进行卸压抽放。随着抽放管路不断变短，靠近切眼的管路要逐段卸下来，端头用法兰片密封。为了不影响工作面的正常回采，需提前拆除距切眼10m以内管路，这给瓦斯管路的管理造成一定困难，所以可以考虑在靠近工作面切眼30m内的钻孔用软胶管与抽放管未端相连，抽放管未端特制一段23m长的短管，短管上做几个变径三通，与靠近工作面的钻孔用软管相连，钻孔报废后再向前移动短管，保持短管始终在抽放管路的未端。这样一来，工作面的预抽钻孔可以抽取大量的卸压瓦斯，来弥补难以抽放这一缺陷。抽放管路末端连接示意图二、仰角钻孔抽放瓦斯仰角钻孔和高位钻孔相

43、差不多，仰角钻孔省去高位钻孔掘进巷道的费用，加快钻孔施工，但是钻孔在裂隙带的有效长度减少，钻孔密封效果和钻孔有效寿命降低。仰角钻孔施工方法叙述如下： 抽放方法：在回风巷布置的钻场内向采空区方向呈扇形打5个孔深为2030m仰角钻孔，钻孔终孔点距回风巷的最远距离在10m以上，封孔后抽放采空区及邻近层瓦斯。 钻场施工：在工作面回风巷，沿回风巷走向每隔10m施工一组仰斜孔。 钻孔布置：每个钻场布置5个钻孔，呈扇形布置，详见图。若煤层倾角为1525°，煤层走向没有变化的情况下，各钻孔参数见表4-3。仰角钻孔技术参数表孔号孔径（mm）方位（°）倾角（°）终孔位置钻孔间距（m）

44、孔深（m）1113552030终孔点距煤层顶板5m0.5203021134320300.5203031133120300.5203041132920300.520305941720300.52030 封孔工艺：同上。 抽放管路管理：同上。4.3 矿井抽放瓦斯量预计（1） 开采煤层抽放量预计根据3#、15#和18#煤层的赋存条件、开采布置方式和现行开采方法，工作面的瓦斯主要来源于采空区、邻近层和围岩。根据前面对工作面瓦斯涌出特点的分析，回采工作面日产为1000t/d时，在回采开采煤层瓦斯涌出量为4.14.8 m3/min。根据各煤层透气性系数、抽采达标规定及实际预抽工作估计，预计抽放量为2.3m

45、3/min。（2） 掘进工作面抽放瓦斯量预计通过对开采煤层掘进工作面瓦斯涌出统计和掘进工作面瓦斯涌出预测结果分析，益新煤矿存在瓦斯严重，目前靠通风较难解决瓦斯问题，需要进行瓦斯预抽工作。益新煤矿地质构造较复杂，开采煤层裂隙较发育，局部地区存在高瓦斯富集区，采用井下移动抽放瓦斯系统或地面永久抽采系统对掘进工作面前方煤体瓦斯进行抽放。（3）矿井抽放瓦斯量预计1、瓦斯抽放站：建立在公司中部工业广场东北部。该地点优点是可以满足站房周围50米处用围墙保护的要求，站房与抽放管路道距离近、地面暗沟工程少，地势平坦，不占用民田，不受采动影响，地面及井下系统简单、便于维护、便于利用。2、瓦斯抽放泵选型： 根据抽

46、放区域的安排，应抽放瓦斯量87.5 m3/分，抽放浓度按40%计算，则瓦斯泵抽放流量为： 87.5×100 218.75 m3/分 40 依据采空区抽放时，浓度低流量大的实际，根据南山实际应用经验，故瓦斯泵选择抽放流量为220-300 m3/分，负压为0.03-0.07Mpa、正压为0.03-0.05Mpa即可满足要求西采区一般情况下井下有2个综采工作面开采，根据前面各项预计结果，西采区按2个综采工作面同时开采，西采区建立抽放瓦斯系统需具备抽放46m3/min纯瓦斯的能力，故八连城煤矿西采区抽放瓦斯系统设备选型按系统抽放瓦斯能力46m3/min进行设计。中央采区一般情况下井下有1个综

47、采工作面开采，根据前面各项预计结果，中央采区按1个综采工作面同时开采，中央采区建立抽放瓦斯系统需具备抽放23m3/min纯瓦斯的能力，故中央采区抽放瓦斯系统设备选型按系统抽放瓦斯能力23m3/min进行设计。4.4 抽放服务年限 根据抚顺分院1988年实测我局15、18层的透气系数0.766-1.558MD，属透气性好的煤层。矿井主采煤层可抽瓦斯量为4亿m3 。年平均抽放瓦斯量按0.2亿 m3计算，则预计瓦斯抽放服务年限为20年。4.5 建立地面永久瓦斯抽放系统的必要性及可行性益新煤矿依据矿井瓦斯抽放管理规范第9条的规定，目前不论从采掘工作面的瓦斯涌出量还是矿井瓦斯涌出量都已经满足建立抽放系统

48、的必要条件。因此，从矿井长远的发展，有必要建立地面瓦斯永久抽放系统。根据矿井瓦斯抽放管理规范第10条规定：“建立永久瓦斯抽放系统的矿井，应同时具备下列2个条件：（1）瓦斯抽放系统的抽放量可稳定在2m3/min以上；（2）瓦斯资源可靠、储量丰富，预计瓦斯抽放服务年限在10年以上。”从对益新煤矿的瓦斯抽放量预计及瓦斯储量计算结果可以看出，抽放量远远大于2m3/min，同时瓦斯资源可靠、储量丰富，瓦斯抽放服务年限与矿井的服务年限20年，所以建立地面永久瓦斯抽放系统是完全可行的。5瓦斯抽放管网系统5.1 抽放瓦斯泵房位置及管网敷设路线5.1.1 抽放瓦斯泵房位置选择抽放瓦斯场地的布置原则应严格按照国家

49、所颁布的相关法律、法规执行，不占用良田，有效利用现有的场地，平面布置整齐、合理，便于安装与维修。瓦斯泵房属有爆炸危险的厂房，要求周围50m范围内无居民，远离井口，20m范围内无明火，同时，应选择交通便利，地势平坦的开阔地，有利于建筑物施工、抽放管路和电缆敷设。从利用角度考虑，距离工业区不能太远，以减少利用成本。通过对现场实地勘察和征求矿方的意见，并考虑井下与地面瓦斯抽放管路距离的远近，地面抽放瓦斯泵房选择在回风井工业广场附近，中央采区建立井下移动瓦斯抽放泵站。5.1.2 抽放瓦斯管网敷设路线选择根据井下巷道的布置和地面工业广场内各种设施的分布情况，地面瓦斯泵房选择在回风井工业广场附近，抽放管路

50、通过集团孔和回风立井进入井下。按生产实际要求进行管路选型和管网铺设。5.2 抽放瓦斯管路选择5.2.1 瓦斯抽放管路系统的选择原则 抽放管路应敷设在巷道曲线段少和距离最短的线路； 尽量避开运输繁忙巷道，首选回风巷内铺设； 考虑安装、检修方便； 如管路发生故障，管道内的瓦斯不至于流入采掘工作面、机房或机电硐室等； 抽放管路系统中必须安装调节、控制、检测、防爆、防回火装置。5.2.2 瓦斯管路敷设路线地面永久抽放瓦斯系统、井下临时（移动）抽放瓦斯系统简况；包括抽放泵型号、台数、流量；抽放管路；工作泵、备用泵能力。地面永久抽放系统在中部区有两套，每套2台，一套2BEA-3530,流量90m3/min

51、,电机功率185KW,另一套2 BE3600，流量230m3/min,电机功率450KW,（待用）。主干管径450mm,分区管径320mm和250mm,支管管径160mm。3N0石门3N1石门 三水平皮带巷集团孔永久抽放泵站3N2石门井下临时抽放系统4套，每套2台，三水平零石门石门SKA-353,流量80m3/min;三水平北一石门SKA-303,流量50m3/min;三水平北二石门SKA-303,流量50m3/min;主干管径450mm,分区管径320mm和250mm,支管管径160mm。5.2.3 瓦斯抽放管管径计算及管材选择瓦斯抽放管路管径选择得合理与否，对抽放瓦斯系统的工程投资及抽放系

52、统抽放瓦斯效果有很大影响。直径太大，投资费用增加；管径过细，管路阻力损失大。按照预测的工作面瓦斯涌出量和工作面的通风能力情况，预计工作面抽放瓦斯量为10.2m3/min，故抽放瓦斯管路按通过10.2m3/min瓦斯选择主管径，其中采区抽放瓦斯系统管道均按通过10.2m3/min瓦斯选择管径，管径选择一般采用下式计算： 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，m/s，取V=10m/s。为说明方便对抽放瓦斯管道名称作如下约定：回风、采区上山、石门、回风斜井及地面瓦斯抽放管为主管；采掘工作面抽放管为支管。根据预计的瓦斯流量，按上式计算选择的抽放管直径

53、如表所示。抽放系统瓦斯抽放管管径计算结果及选择结果抽放管类别抽放纯量（m3/min）瓦斯浓度（%）混合瓦斯量（m3/min）流速（m/s）计算内径（mm）选择管径（mm）主管6.9154612340DN450支管4202013210DN2505.2.4 管路敷设及附属装置5.2.4.1 管路敷设要求 井下管路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： 瓦斯管路应采取防腐、防锈蚀措施； 管路底部应垫木垫，垫起高度不低于30cm，以防止底鼓损坏管路； 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

54、滑； 管路敷设要求平直，尽量避免急弯； 主要运输巷道中的瓦斯管路架设高度不小于1.8m； 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，低洼处需安装放水器； 新敷设的管路要进行气密性检验。 地面管路地面管路敷设除要符合井下管路的有关要求外，尚需符合下列要求： 冬季寒冷地区应采取防冻措施； 瓦斯管路不宜沿车辆来往繁忙的主要交通干线敷设； 瓦斯管路不允许与自来水管、暖气管、下水道管、动力电缆、照明电缆和电话电缆等敷设于一个地沟内； 在空旷地带敷设瓦斯管路时，应考虑到未来的发展规划和建筑物的布置情况； 瓦斯主管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1.5m，距铁路大于4m，距木电线杆大于2m； 瓦斯管路与其它建筑物相交时，其垂直距离大于0.15m，与动力、照明电缆及电话线大于0.5m且距相交构筑物2m 范围内，管路不准有接头和布置管件； 瓦斯管不准在地下穿过房屋和其它建筑物，以及同其它建筑物位于同一平面位置，即上下重叠； 瓦斯管不准穿过其它管路，确需穿过，