玉舍矿抽放方案设计说明书1

目录TOC\o"1-5"\h\z前言 1\o"CurrentDocument"第一章矿井概况 3第一节 井田概况 3.第二节 煤层赋存情况 3.第三节 地质构造情况 4.第四节 矿井开拓与开采 5.第五节矿井通风与瓦斯 6.\o"CurrentDocument"第二章抽放瓦斯规模及设计范围 9第一节抽放瓦斯规模 9.第二节设计范围 9.\o"CurrentDocument"第三章抽放方法设计 10第一节瓦斯来源分析 1.0第二节 抽放瓦斯方法及钻孔布置 10第三节 抽放参数确定 1.7第四节 抽放钻孔布置与施工 18第五节抽放工程量 1.9第六节抽放钻孔施工设备选型 20\o"CurrentDocument"第四章瓦斯抽放系统计算及设备选型 21第一节矿井高负压瓦斯抽放系统设计及设备选型 2 1第二节矿井低负压瓦斯抽放系统设计及设备选型 2 5第三节瓦斯管路附属装置 28第四节瓦斯管路的敷设及质量验收 28\o"CurrentDocument"第五章地面工程 30第一节 抽放站工业场地总平面布置 30第二节 抽放站建筑 30第三节 设备安装及管网布置 35第四节 给、排水、消防设计 35\o"CurrentDocument"第六章供电及通讯 39第一节抽放站供配电及照明 39第二节防雷、接地 39第三节抽放站通讯 40\o"CurrentDocument"第七章瓦斯抽放监测及控制 41第一节抽放监测设计内容 41第二节抽放监测系统设计总体方案 41第三节抽放监测系统设计 42\o"CurrentDocument"第八章环境保护 44第一节抽放瓦斯工程对环境的影响 44第二节污染防治措施 44第三节抽放站绿化 44\o"CurrentDocument"第九章抽放瓦斯组织管理及安全措施 45第一节组织管理 .45第二节安全措施 .45\o"CurrentDocument"第十章技术经济 47第一节劳动定员 47第二节投资概算 47第三节经济效益分析 .48第四节主要技术经济指标 48附录：玉舍煤矿西井瓦斯抽放方案设计（代初步设计）委托书附件：.玉舍煤矿西井瓦斯抽放方案设计概算书.玉舍煤矿西井瓦斯抽放方案设计主要机电设备及器材玉舍煤矿西井为新投产矿井，设计生产能力为1200Kt/a，服务年限33a（开采上中煤组）。目前矿井首采工作面即 1118W工作面正在回采， Ki煤层首采工作面即11012工作面正在进行掘进工作，还未构成回采条件。井田内含煤地层为二迭系龙潭煤组，含煤40〜60层，煤层总厚度28〜36m平均厚度32m其中可采及局部可采煤层11层（全区可采3层、大部可采6层、局部可采2层），可采总厚度18.21m,含煤系数7%煤层倾角10°〜45°,平均倾角28°。矿井在首采工作面即1118W工作面机巷掘进期间，瓦斯涌出量高达 5m3/min以上，尽管采取了巷帮预抽、迎头排放的防突措施，但在掘进期间仍发生了 5次煤与瓦斯突出，严重影响了矿井安全生产。虽然当时矿井建立了地面临时瓦斯抽放泵站，但抽放能力不足，管路及附属设施不配套，造成抽放效果不佳。K1煤层11012工作面掘进过程中，施工的排放钻孔多次发生喷孔等瓦斯涌出异常现象，虽采取了预抽和排放钻孔措施，但掘进时最大瓦斯涌出量仍高达 9m3/min。矿井原设计为高沼气矿井，但经煤炭科学研究总院重庆分院（简称重庆分院，以下同）鉴定（评价），玉舍西井为突出矿井；开采的 K18煤层为突出煤层；其它可采煤层中，K「K9、K13、K16煤层评价为具有煤与瓦斯突出危险性，K3煤层在埋深小于114m、K10煤层在埋深小于158m、K26煤层在埋深小于295m开采范围内不足以评价为具有煤与瓦斯突出危险。为了保证矿井安全生产，尽快达到矿井设计生产能力，就必须建立永久性瓦斯抽放系统，进行大规模的瓦斯抽放，才能防止煤与瓦斯突出， 降低工作面的瓦斯涌出量，确保矿井安全生产长治久安，实现矿井可持续发展 。受贵州玉舍煤业有限公司委托，煤炭科学研究总院重庆分院承担了“玉舍煤矿防治煤与瓦斯突出设计”项目。该项目的内容之一要求进行矿井瓦斯抽放设计，经与矿方研究，决定矿井瓦斯抽放设计分两步实施：第一步，根据地质勘探资料、参照 K18煤层实测瓦斯基本参数及其它现有瓦斯资料，进行矿井瓦斯抽放可行性论证及方案设计，初步确定瓦斯泵的选型、瓦斯管路的选择等。该项工作已于2004年9月完成，并将矿井瓦斯抽放可行性研究报告、方案设计（代初步设计）初稿交与矿方；第二步，待各可采煤层瓦斯基本参数测定完成，确定合理的开拓开采程序及方式

后，再进行矿井瓦斯抽放可行性论证及方案设计修订。目前，玉舍西井各可采煤层瓦斯基本参数测定及煤层突出危险性、可抽性评价已完成，开采程序及保护层层位已确定，可以开展第二步工作，即进行矿井瓦斯抽放可行性研究报告和方案设计。其修订后的抽放可行性研究报告于 2006年10月完成。根据建设单位的意见，在可行性研究报告的基础上进行方案设计（要求达到初步设计的深度）。一、编制本设计的依据1、贵州玉舍煤业有限公司 2004年10月提供的《玉舍煤矿西井瓦斯抽放方案设计（代初步设计）委托书》（以下简称《抽放设计委托书》）。2、贵州玉舍煤业有限公司2004年8月提供的其他设计资料和基础数据。3、重庆分院2006年3月提交的《贵州玉舍煤业有限公司可采煤层瓦斯基本参数测定及突出危险性、可抽性评价》4、重庆分院2006年8月提交的《贵州玉舍煤业有限公司西井防治煤与瓦斯突出设计说明书》及其附件（以下简称《防突设计》）。5、重庆分院2006年10月提交的《贵州玉舍煤业有限公司玉舍煤矿西井瓦斯抽放可行性研究报告》（以下简称《抽放可研报告》）。二、设计的主要技术经济指标.矿井相对瓦斯涌出量： 48.751m3/t.设计矿井瓦斯抽放量： 90m3/min.瓦斯抽放站占地面积： 0.2022ha.抽放工程总投资： 总投资5741.22万元。其中前期投资3111.32万元，后期投资2629.90万元。其中：土建工程： 164.20万元。设备及工具购置费：1304.01万元。其中前期607.20万元，后期696.81万元。安装工程： 3986.30万元。其中前期2185.85万元，后期1800.44万元。其他费用： 286.71万元。其中前期154.07万元，后期132.64万元。5.测算抽放系统服务年限:5.测算抽放系统服务年限:28.4年。第一章 矿井概况第一节 井田概况一、 位置与交通玉舍西井位于贵州省六盘水市水城县南部玉舍乡，属待开发的发耳矿区格目底片区的玉舍矿井，规划能力300万t/a,它由西井120万t/a、中井60万t/a和东井120万t/a组成。玉舍西井位于S217省道边，由南向北从矿井工业场地西部通过，西井北至六盘水市中心区22km,至拟建的发耳电厂51.5km。水柏铁路由北向南从本区东部通过，该铁路为沿线格目底、发耳、松河三大煤田的开发提供了极为有利的外部运输条件。矿井工业场地至水柏铁路的玉舍车站的距离仅6.0km,交通非常方便。二、井田范围和煤炭储量⑴井田范围玉舍煤矿西井位于贵州省六盘水市水城县南部格目底向斜东段南西翼，井田范围东起铜厂沟之F40断层，西至德格河，南（浅部）以+1850m标高为界，北（深部）以煤层底板等高线+1450m标高为界，东西长7.5Km,南北宽2.8Km,面积21.0Km2。（2）煤炭储量根据地质勘探资料，井田的地质储量16590万t,其中A+B+C级储量14888万t。本井田低硫煤储量为7777万t,占总地质储量46.9%,占上中煤组储量的61.1%。扣除各种煤柱损失后，井田可采储量为8218万t,其中：上中煤组为5520万t,下煤组为2698万t。三、矿井设计生产能力和服务年限西井设计生产能力为120万t/a,经初步计算矿井服务年限为49年，其中上中煤组的服务年限为33年，矿井计划仅开采上中煤组。第二节煤层赋存情况本区含煤地层为二迭系龙潭煤组，具上覆地层为三迭系飞仙关组第一段，下伏地层为二迭系峨眉山玄武岩。井田内龙潭煤组厚400〜485m,平均452m,由西向东厚度有一定变化，西段厚400〜410m,中段厚470〜485m,东段厚440〜460m,该地层主要由细砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、粘土岩及煤层组成。含煤 40〜60层，煤层总厚度28〜36m,平均厚度32m,其中可采及局部可采煤层11层（全区可采3层、大部可采6层、局部可采2层），可采总厚度18.21m,含煤系数7%。

可采及局部可采煤层主要分布在含煤地层的第四段、第三段及第一段，即上、下煤组中，上煤组含可采及局部可采煤层8层(全区可采均分布在该组中)，下煤组含可采及局部可米煤层3层。可采煤层特征见表1-1表1-1 可采煤层特征表序号煤层编号厚度(m)层1'司距(m)煤层结构W性%性顶底页岩性煤种最小〜最大最小〜夹石骨(层)夹石总厚(m)顶板底板出1K-b1.15-4.411〜40.01-0.47全区W粉砂岩、粉WWW、粮±若P2.417.00-15.02K30.00-2.491.1310.01〜20.01-0.20局部W较！定粉砂岩、细砂岩、粉砂粮±若P20.0-35.027.03K90.27〜4.181〜20.01-0.091大^W较！定名题喏、粉砂岩、粉砂粮±若P1.328.0〜15.04K00.00-4.2210.02〜30.02局部W较！定粉砂岩、泥质粉峰、粮±若P1.3410止24.05K130.71〜3.901.6715.01〜20.30-0.50全区W较！定名题喏、粉砂岩、泥质粉沙粮±若P20.0-40.06K60.77-6.543.2830.02〜30.01-0.05全区W粮±若P20.0-45.027.57Ke0.30-5.251.512〜30.02〜0.76大^W较！定粉砂岩、细砂岩、粉砂粮±若P15.0-25.020.08K35Hb0.00-4.460.830〜10.01-0.30局部W不稳定粉砂岩、粉WWW、粮±若P230.0-260.09K06Hb0.00-3.291.61245.02〜30.02〜0.76大^W较！定粮±若W20.0-30.010K09Hb0.00-5.101.6925.010.01-0.80大^W不稳定泥岩、粉砂Z题喏粮±若W10.0-15.013.011K5l10^a0.00-5.711.422〜40.01-0.20大^W较！定泥岩、粉砂粘土岩、W第三节地质构造情况、褶曲玉舍西井位于贵州省六盘水市水城县南部格目底向斜东段南西翼西部玉舍勘探区，为一单斜构造，走向近北西一一南东，仅在A铉以西转为近正东西向，西段倾向近于正北，中段及南东段则逐渐转为北东10°〜20。，西段倾角40。〜45°,中段倾角30°〜40。，南东段（首采区位置）倾角25°〜27°。井田内次一级褶曲不发育，对矿井开采无影响。二、断层井田内共发现断层19条，其中落差大于30m的断层1条（F40正断层），该断层在区内延展长度3km,落差50〜210m,切割整个煤系地层，为井田南东边界断层，对矿井开采影响不大。其余断层规模较小，走向延展长度一般500m左右，落差均小于30m,且多数在10m以内，对矿井开采有一定影响。根据资料分析，区内断层发育有以下特点：从断层的延伸方向及性质看，区内断层可分为两组，即走向北东东一一南西西的正断层组和走向北西西 南东东的逆断层组。正断层组有 F20、F23、F25、F27、F28、F29、F40七条断层，除F40落差大于30m外，其余均在15m以内；逆断层组有F13、F14、F15、F17、F19、F21、F22、F26、F30等，除F22落差为20〜30m外，其余均小于20m。区内各断层的破碎带宽度一般为0.3〜0.5m,仅个别为1m。从断层在井田内平面上的分布看，密度较小。第四节矿井开拓与开采一、开拓方式根据矿井初步设计，矿井采用片盘斜井开拓方式，主、副斜井井筒均沿K26号煤层伪斜布置，井筒倾角均为21°,井口标高+1866m,井底车场标高+1570m,主斜井井筒斜长826m,井筒落底至+1570m水平后沿K18号煤层底板岩层，向西掘进运输大巷至12采区，井筒内装备大倾角胶带输送机作主运输；副斜井井筒斜长826m,副斜井装备用车作辅助提升。另沿K18煤层掘进采区总回风上山。井田划分为一个水平上、下山开采，水平标高为+ 1570m。矿井共划分为四个采区，其中：+1570m水平以上两个采区，+1570m水平以下为两个米区。根据重庆分院提交的《防突设计》，煤层开采顺序为：采用由上而下的“剥皮式”开采顺序。即首采K1煤层，然后按由上向下顺序依次开采其它可采煤层。+1570m水平以上采区内布置4个区段，水平以下采区布置2个区段，区段垂高60m,区段之间留设4〜6m的区段小煤柱采区内双翼布置回采工作面，采面走向长1500〜2000m,倾斜长140〜150m。以2个采区各1个工作面同时生产，来达到矿井设计年产量1200Kt/a。预计矿井采掘布置最困难的情况下将可能存在2个K1煤层采煤工作面同时生产，且有4个K1煤层掘进工作面，2个K9煤层掘进工作面。据此，重庆分院提交的《抽放可研报告》测算出矿井最大瓦斯涌出量和最大可抽量，并以此确定矿井瓦斯抽放规模。二、采煤方法与顶板管理矿井采用走向长壁采煤法，落煤工艺为综合机械化，全部冒落法管理顶板。掘进工作面采用综合机械化掘进，钢带锚网支护。第五节矿井通风与瓦斯一■、通风方式矿井前期采用中央并列抽出式，即主、副斜井进风，回风斜井回风；后期采用分区抽出式通风方式，即多井进风，采区回风上山回风。在矿井初步设计中，设计单位按高沼气矿井计算出矿井总需风量为84（容易时期）〜118m3/s（困难时期）。矿井采用矿用防爆对旋式主扇，型号为BDK54-8M26!,风量80〜175m3/s,风压1000〜3610Pa,困难时期的风量达150m3/s。根据重庆分院提交的《抽放可研报告》，矿井在深部水平瓦斯绝对涌出量将达到155m3/min,如果不进行矿井瓦斯抽放，则现有主扇的通风能力难以将瓦斯浓度降至规定值以下。因此，矿井必须加强瓦斯抽采力度，确保矿井安全生产。二、矿井瓦斯涌出情况根据矿井200阿瓦斯等级鉴定资料：矿井总回风量为3612m3/min,矿井绝对瓦斯涌出量为28.50m3/min（其中风排量为13.1m3/min）,相对瓦斯涌出量146m3/t.d,二氧化碳绝对涌出量为2.00m3/min。其中K18煤层1118W回采工作面瓦斯涌出量为9.79m3/min（其中风排量为2.34m3/min）,相对瓦斯涌出量55.5m3/t.d;Ki煤层绝对瓦斯涌出量为8.03m3/min（其中风排量为4.43m3/min）,相对瓦斯涌出量428m3/t.do三、矿井可采煤层瓦斯基本参数及突出危险性、可抽性经重庆分院井下现场和实验室测定，玉舍西井可采煤层瓦斯基本参数如下表 1-2所示。（1）突出危险性评价结果为：Ki、K9、K13、K16煤层评价为具有煤与瓦斯突出危险性；K3、K10、K26煤层经综合分析判断，K3煤层在埋深小于114m、K10煤层在埋深小于158m、K26煤层在埋深小于295m开采范围内不足以评价为具有煤与瓦斯突出危险。(2)可抽性评价结果为：以透气性系数为主要指标、瓦斯流量衰减系数为辅助指标并结合将来抽采技术的发展来综合评价煤层可抽性，则玉舍西井K1、K3、K9、K10、K16、K26煤层属于可以抽放煤层；K13煤层属于容易抽放煤层。表1-2 可采煤层瓦斯基本参数测定成果一览表煤层测压地点埋深(项瓦斯压力(Mpa瓦斯含量(m3/t)透气性系数(m2/Mpa2.d)钻孔流星发减系数(d-1)Ki11012机巷2711.5513.88702.06890.0466K311采区运输石门1140.506.81603.64580.4362K911采区运输石门1580.9510.02340.27080.1596K1011采区运输石门1590.454.58730.69110.2231K131118邮巷钻场2471.5212.973913.20080.0155K161118WL巷1650.9711.62865.24930.0656K181118WL巷2891.3513.942.3860.0840K>6副斜井2950.77.48181.01730.0263四、煤与瓦斯突出情况矿井共发生了5次煤与瓦斯突出，且均发生在掘进K18煤层1118W工作面机巷期间。突出最大强度1423t,最小强度62.5t,平均422.3t;突出涌出瓦斯最大39万m3,最小0.6390万m3,平均9.3302万m3。经重庆分院鉴定，玉舍西井为煤与瓦斯突出矿井；开采的 K18煤层为突出煤层。五、瓦斯抽采情况矿井于200孙初建立了地面临时瓦斯抽放站，安设了SKA-42型和SZ-4型水环式真空泵各1台，抽放主管直径12〃，支管8〃，主要抽放首采1118W工作面穿层预抽和该煤层顺层预抽钻孔瓦斯，抽放孔数125个，瓦斯抽放浓度10〜15%,抽放量为3m3/min左右。2006年初,矿井根据重庆分院提供的有关参数，购置了2BEC67、2BEC52型水环式真空泵各2台，初步建立了高、低负压抽放系统，瓦斯抽放量得以大幅度提高。据统计，矿井瓦斯抽放纯量已达15m3/min以上，其中采空区抽放混合量达200m3/min左右，浓度5%左右；本煤层预抽混合量达50m3/min左右，浓度10%左右。目前，矿井已建成低浓度瓦斯发电站，并有2台机组于200朔8月投入运行。六、其它根据现场刻槽取样，重庆分院实验室实验结果表明：本井田可采煤层均具有煤尘爆炸危险性。除Ki。煤层煤炭自燃倾向鉴定为第二类（自燃）外，其它煤层鉴定为第三类：不易自燃。区内未发现地温异常区，地温正常。在本井田范围内，煤的牌号为贫煤、无烟煤，以贫煤为主。由东向西、从上到下煤的变质程度逐渐增高。贫煤分布在K40号煤层以上，K40号煤层以下为无烟煤。第二章抽放瓦斯规模及设计范围第一节抽放瓦斯规模一、抽放规模的确定根据煤炭科学研究总院重庆分院编制的玉舍西井《抽放可研报告》和玉舍煤业有限公司提供的《抽放设计委托书》，确定西井的最终抽放规模为 90m3/min。其中高负压抽放系统为80m3/min；低负压抽放系统为10m3/min。并按此规模进行矿井瓦斯抽放方案设计 （代初步设计）。考虑到玉舍西井为新建矿井，矿井瓦斯抽放量不可能在浅部就达到设计规模。因此，矿井高负压抽放规模分两步建设完成，初期规模为40m3/min,后期规模定为80m3/min；低负压抽放系统规模则一次性到位。二、矿井年抽放量计算为了既保证矿井安全生产，又能使抽放量保持长期稳定，瓦斯抽放规模按 90m3/min设计，则年抽放量为：3收抽=365X1440>90T0000=4730.4万m三、矿井抽放服务年限计算抽放服务年限=惘抽+W年抽=134141.34730.4=28.4a矿井设计服务年限为33a（上中煤组），符合抽放设计规范要求。第二节设计范围根据双方签定的技术咨询合同和《设计委托书》的要求，本设计为方案设计，但设计深度要达到初步设计。本设计的设计范围为抽放系统地面泵站、井下主要管道设计（至12采区），具体设计内容如下：1、抽放泵设备选型及抽放泵房总体安装布置设计。2、泵房位置选择及泵房方案设计，包括土建、配电、给排水、泵房管路及辅助设施的设计。3、地面及井下主要管路系统及附属设施设计，含管路布置、管径选择、管路安装及辅助设施设计。4、瓦斯抽放监测系统设计，含泵站抽放计量、设备运行状态及工况、主要管路计量。5、瓦斯抽放工程环保及消防设计。第三章抽放方法设计第一节瓦斯来源分析玉舍煤矿西井在开采Ki时，瓦斯主要来源于开采层和邻近层卸压瓦斯，根据重庆分院提供的《抽放可研报告》预测资料：矿井最大相对瓦斯涌出量为 48.751m3/t.d,绝对瓦斯涌出量为152.584m3/min。其中回采工作面相对瓦斯涌出量为27.168m3/t.d,占矿井涌出总量的56%;掘进工作面相对瓦斯涌出量为8.944m3/t.d,占矿井涌出总量的1%采空区相对瓦斯涌出量为12.639m3/t.d,占矿井涌出总量的26%在回采工作面瓦斯涌出中，开采层瓦斯涌出占其中的 68%邻近层、采空区及围岩瓦斯涌出占32%由此可以看出，玉舍煤矿西井采K1煤层时，瓦斯涌出主要以本煤层瓦斯涌出为主。第二节抽放瓦斯方法及钻孔布置一、选择抽放瓦斯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：.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。.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。.抽放方法在满足矿井安全开采的前提下，还需满足开发、利用瓦斯的需要。.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。.选择的抽放方法应有利于抽放巷道的布置和维护。.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。.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、抽放瓦斯方法选择及钻孔布置根据预测的K1煤层回采工作面瓦斯瓦斯涌出量构成来看，其瓦斯来源主要为本层瓦斯涌出。结合上述原则，矿井抽放瓦斯的目的是为了降低煤层瓦斯含量，为煤炭开采提供安全生产环境，同时开发利用瓦斯资源。根据玉舍煤矿西井煤层赋存条件、瓦斯涌出构成和巷道布置形式，开采K1煤层时采用以K1本煤层瓦斯抽放为主、邻近层卸压抽放和采空区抽放为辅，预抽与边采边抽、边掘边抽相结合的综合抽放瓦斯方法。根据重庆分院提交的《防突设计》资料，若矿井开采顺序按由上向下逐层开采，则除Ki煤层外，其余可采煤层可以做到逐层得以保护，因此，除Ki煤层需采用预抽方式外，其余煤层以卸压抽放为主。专用抽放巷布置在K10、K26煤层中。1.Ki煤层瓦斯抽放采用穿层钻孔与顺层钻孔相结合布置方式。即掘进工作面采用穿层条带钻孔预抽，回采工作面采用本煤层顺层钻孔预抽。(1)掘进工作面结合Ki煤层机械化掘进的特点，建议主要采用穿层条带预抽方法。即各区段运输石门揭穿Kio煤层并进入煤层顶板2m后停止石门掘进，然后掘进Kio煤层专用抽采巷道，在抽采巷道内每隔50m向巷道顶板侧掘进钻场，钻场钻场规格为：宽度X深度><高= 2.5mX5.0mX2.5m。在钻场内向Ki煤层待掘巷道施工预抽钻孔，钻孔控制Ki煤层待掘巷道上帮至少i0m,下帮5m。经评价预抽达到防突效果后，方可进行Ki煤层掘进工作。具钻孔布置详见图3—i。K。煤层 Ki煤层图3-i穿层条带预抽Ki煤层钻孔布置示意图（2）回采工作面Ki煤层作为保护层先行开采，本身又是具有煤与瓦斯突出危险煤层，必须进行先抽后采。其抽放方法可采用穿层预抽和本煤层预抽，但由于其底板抽放巷（Kio煤层）距Ki煤层较远（法向距离为47m）,若采用穿层网格式预抽，则岩孔工程量太大，钻孔有效利用率较低，经济上不划算。因此，可以考虑在本煤层布置顺层钻孔进行大面积预抽煤层瓦斯。根据玉舍西井Ki煤层的赋存情况和瓦斯赋存情况，以及已施工过的煤层顺层钻孔情况分析，顺层钻孔在施工过程中，往往因煤层赋存或地质构造影响、钻孔喷孔、卡钻等不利因素，而达不到理想长度，一般只能达到60〜80m,因此，稳妥的办法是从工作面机、风巷向采面同时打钻，方能使预抽钻孔覆盖全采煤工作面而不留“空白带”。为了提高预抽瓦斯效果，抽放钻孔采用交叉钻孔布置形式，即一部分钻孔与工作面平行，另一部分钻孔与工作面呈10°夹角，两者相互交替布置。钻孔间距根据预计的抽采时间，按照下表5-1所列参数取值。钻孔布置见下图3—2。若采煤工作面存在中部上山，可以在中部上山向两帮施工顺层长钻孔如矿井引进定向钻机，则由采煤工作面机巷施工顺层长钻孔，覆盖全采煤工作面而不A、大面积本层预抽钻孔间距:

钻孔间距R钻孔间距R=Ln-1kQy其中：n=——Qtl——工作面走向长度，mK——备用系数，取1.2;Qy 工作面需要抽放的瓦斯量，m3;3Qt——1个钻孔在有效抽放时间tx内累积瓦斯抽放量，m;Ki煤层瓦斯基本参数取值：钻孔平均瓦斯涌出初速度qo：3.0L/min.m；1钻孔平均瓦斯流量发减系数0c0.06d;抽排率B：30%;煤层平均瓦斯含量Q:平均15m3/t；计算结果如下表3-1所示：表3-1 K1煤层本层预抽钻孔间距与抽采时间关系表煤厚(m)2.4抽放时间(d)306090180270360540720实际应用时可取整数位钻孔间距(m)8.29.510.411.712.6玉舍西井需根据预计的抽采时间来确定预抽钻孔孔间距。2.邻近层卸压瓦斯抽放玉舍煤矿西井为煤层群开采，当某一层煤开采后，其相邻一定范围内的煤层将不同程度向开采层释放瓦斯，如果不抽放这部分瓦斯，将导致工作面配风增大，甚至造成工作面瓦斯超限，因此，必须进行邻近层卸压瓦斯抽放。根据矿井《防突设计》，矿井沿突出危险性相对较小的K10、K26煤层掘进专用瓦斯抽采巷，在抽采巷内掘进钻场，在钻场内向邻近层施工抽采钻孔，抽采邻近层卸压瓦斯。抽采钻孔具体布置是：(1)当开采K1煤层时，提前在其底板K10煤层布置专用抽放巷，抽放巷内布置穿层钻孔，抽取K3、K9煤层卸压瓦斯；布置顺层钻孔，抽取K10煤层的卸压瓦斯。(2)当开米K9煤层时，在K10煤层抽放巷施工穿层钻孔，抽取K13、K16煤层的卸压瓦(3)当开采K13煤层前，在其底板K26煤层布置专用抽放巷，抽放巷内打穿层钻孔抽取Kl8煤层卸压瓦斯；布置顺层钻孔，抽取K26煤层的卸压瓦斯。(4)被保护煤层顺层钻孔成平行布置。(5)穿层钻孔主要控制被保护层卸压范围，同一区段内的未保护范围(指煤柱影响带,以下同)，在掘进该煤层采面回风巷时，施工顺层下向钻孔解决。(6)钻孔在工作面初次来压段要加密。卸压钻孔布置见图3—3。A 剖面图图3-3 临近层卸压瓦斯抽采钻孔布置图3.采空区瓦斯抽放随着矿井开采面积的逐步增大，采空区面积也愈来愈大。由于巷道煤柱、工作面丢煤以及邻近层、围岩、裂隙等可能赋存瓦斯的地点，卸压或破坏后向采空区和采面回风巷涌出瓦斯。虽然大部分采空区用永久密闭墙封闭，但由于岩层裂隙、墙体压缝以及通风负压等原因，仍向回风系统涌出大量瓦斯，并有可能造成回风瓦斯浓度超限，因此，有必要采取采空区瓦斯抽放。采空区抽放分为全封闭和半封闭瓦斯抽放，对已采完封闭的采空区（亦称作全封闭采空区），采用密闭法抽放采空区瓦斯；对于现生产工作面的采空区（亦称半封闭采空区），采用钻孔法或埋管法抽放采空区瓦斯。结合玉舍西井的实际情况，可采用如下布置方式：（1）全封闭钻孔抽放在采空区完成封闭后，在其外围有条件施工钻孔的巷道内（一般在密闭附近），如采面回风巷、区段隔离煤柱、邻近工作面切眼、煤层顶底板岩巷等，向上覆岩层垮落带及破坏裂隙带打钻，抽取采空区瓦斯。如图3—4所示。图3—4回采工作面采空区抽放瓦斯1采空区；2钻场；3抽放瓦斯管路；4密闭；5钻孔（2）全封闭密闭抽放当回采工作面或采区采完后，在其采区（工作面）回风石门构筑永久密闭，密闭为双墙，中夹黄泥或沙充填，将抽放管放在密闭的上部。同时墙体上要有测试管、放水管及其闸门等。如果掘进巷道较长，煤壁瓦斯涌出量较大，且采掘关系不紧张的条件下，也可采用此方法。如图3—5所示。

图3—5 回采工作面采空区抽放瓦斯(3)半封闭埋管抽放埋管抽放方法主要用于抽放工作面上隅角瓦斯。即在工作面回风巷铺设一趟抽放管，抽放管前端加工成筛孔状，在顶板冒落前，安放到采空区所构筑的墙体上并尽量靠近煤层顶部，处于瓦斯浓度较高的地点。瓦斯管路每隔20〜50m距离安设一个三通并安闸门，可以开闭如图3—6所示At^o00000000%0Q0000000子000000000OQQOOOOOOO000000000000000000_¥0。0000000^0At^o00000000%0Q0000000子000000000OQQOOOOOOO000000000000000000_¥0。0000000^00000000_00^000000QOO区000000^000000昆口0^0O000_rx-00000000000000000

000000000_・瓦班哲踹工作面A=A图3—6采空区埋管抽放示意图(4)顶板走向钻孔顶板走向钻孔主要用于抽放工作面采空区瓦斯，进而减少工作面回风瓦斯涌出量，降低回采工作面上隅角瓦斯浓度。尽管玉舍西井采取了邻近层卸压瓦斯抽放，但部分不可采煤层和钻孔未控制区域仍有可能向开采煤层涌入瓦斯，因此，可以采用通过施工顶板走向钻孔抽取这部分瓦斯。由工作面回风巷向顶板方向掘进斜巷，在斜巷末端落平后掘进钻场，在钻场内向工作面方向施工走向钻孔，钻孔终孔位置位于工作面冒落带上方，沿倾斜方向为距回风巷平距3〜40m钻场间距根据钻机能力，但不得小于100m斜巷斜长大于4m£掘进至稳定岩层,钻孔长不少于120m终孔孔彳不小于108mm终孔间距3〜5m孔数4〜5个。具体布置见图3-7所示。回风巷图3—7 顶板走向钻孔布置示意图第三节抽放参数确定一、抽放率确定根据相邻矿务局和国内相近透气性煤层的抽放考察结果， 在孔间距10〜15m的条件下，预抽1年时间，预抽率可达25%以上；若预抽孔间距缩短，预抽率不变，则预抽时间可相应减少。邻近层卸压抽放率可达到60%以上。二、抽放时间根据玉舍煤矿西井的采掘部署接替情况和各开采煤层的透气性，作为预抽性质的 K1煤层采掘工作面钻孔和其它煤层未保护地带钻孔，具预抽时间不得少于 1年。并尽量增长预抽时间，延长钻孔寿命，做到一孔多用，增加矿井瓦斯抽放量。作为卸压抽放性质的钻孔，其抽放时间以瓦斯抽放量衰减到无抽采价值为准。三、抽放负压按邻近矿井及其他矿井的瓦斯抽放经验，预抽瓦斯孔孔口负压为 13KpM右，采空区抽放负压为5KPa左右。第四节抽放钻孔布置与施工一、抽放参数确定.钻孔直径常规的瓦斯抽放钻孔的直径一般为75〜120mm结合玉舍煤矿西井现有钻探设备、钻具及钻工操作技能，为提高抽放效果，取预抽及卸压抽钻孔终孔直径至少为 75mm0.钻孔长度根据矿井《防突设计》资料，Ki煤层采煤工作面倾斜顺层钻孔长度为70〜75m,其它煤层未保护地带顺层钻孔按该地带范围取值，邻近层卸压抽放及穿层预抽钻孔长度根据岩柱和终孔位置计算后取值。.钻孔间距Ki煤层采煤工作面倾斜顺层钻孔孔间距根据预抽时间长短，按表 3-1取值，最大为10m；Ki煤层掘进工作面穿层预抽钻孔间距根据预抽时间不少于1年测算，间距为10m；邻近层卸压抽放钻孔间距为25m；邻近层煤柱影响地带的顺层钻孔，间距为10m。二、抽放钻孔布置.掘进工作面抽放钻孔布置(1)K1煤层：沿K10煤层掘进瓦斯抽放专用巷，在抽放巷内每隔50ms进1个钻场，在钻场内向K1煤层待掘巷道施工穿层条带预抽钻孔。钻孔孔底间距10m,预抽期不少于1年。在K1煤层巷道掘进过程中，保留巷道两帮穿层钻孔继续抽放，实现在掘进过程中边掘边抽。(2)其它煤层：除K1煤层运输巷掘进采用穿层条带预抽外，其它煤层掘进工作面因受到上邻近层开采保护而采用卸压抽放方法。.回采工作面抽放钻孔布置(1)K1煤层：沿K1煤层回采工作面运输巷向上、回风巷向下布置倾斜顺层交叉预抽钻孔，交叉锐角为100若工作面有中部上山，则可以在上山内向工作面布置走向顺层平行长钻孔，钻孔间距根据预抽时间长短按表3-1取值，最大不大于10m。(2)其它煤层：因受上邻近层开采而得到保护的范围采用穿层卸压钻孔抽放，未受到保护范围布置顺层下向孔抽放。.邻近层卸压瓦斯抽放孔布置利用K10、K26煤层瓦斯专用抽放巷，在钻场内(巷内)分别向邻近层(本层)施工抽放钻孔，钻孔间距在Ki煤层初期来压段为20m,以后段为25m,钻孔长度根据层间距和钻孔终孔位置确定；未受到保护的煤柱影响范围，则采用本煤层回风巷下向孔预抽方法。.采空区瓦斯抽放布置在回采工作面回风巷，每隔100m掘进一个高位钻场，钻场位置要避开巷道周边松动圈，在钻场内向工作面方向施工4〜5个、孔径①108mm、孔深120m的钻孔，抽采采空区和邻近层部分卸压瓦斯。钻孔终孔点位于工作面上覆岩层冒落带和裂隙带之间。三、抽放钻孔施工.打钻所有抽放钻孔施工均应选择煤壁完整、无裂隙处开孔，施工前应用专门设计并按设计参数进行施工，施工过程应有专人监督检查，每施工完一个钻场钻孔应验收钻孔实际资料并上图，对钻孔未控制的“空白带”采取补孔措施，以保证抽采效果。.封孔煤层顺层预抽钻孔的封孔管采用抗静电的工程塑料管，穿层抽放钻孔可采用普通镀锌管；岩孔可采用聚胺脂或水泥浆封孔；煤孔可采用水泥浆封孔泵封孔。水泥浆采用 425号与水搅拌制成，水灰比为1:2。根据玉舍西井煤层瓦斯赋存、煤体结构和破坏类型，具封孔管直径不小于50mm,封孔长度为岩孔至少6m,煤孔至少8m。四、抽放参数监测在主、干、支抽放管均要安设瓦斯抽放监测传感器，对抽放管道内的抽放负压、瓦斯浓度、抽放量进行监测，并通过挂靠进入矿井环境监测系统。对不能进入矿井环境监测系统进行计量的分管及单孔，应分别进行单孔瓦斯抽放计量。第五节抽放工程量根据上述抽放方法和钻孔布置，抽放工程量最大为考虑开采K1煤层的情况下，即需要穿层抽采K1煤层运输巷掘进条带瓦斯、顺层抽采K1煤层回采工作面瓦斯、穿层抽采K3、K9煤层卸压瓦斯、顺层抽采K10煤层卸压瓦斯、穿层抽采采空区瓦斯等。设计有2个K1煤层运巷掘进工作面（采用穿层预抽方法），2个K1煤层回风巷掘进工作面（采用边掘边抽方法），11和12采区各有一个K1煤层回采工作面同时生产并达到矿井设计生产能力，回采工作面走向长平均1800m,工作面斜长145m。其钻孔工程量见下表3—2:

表3-2 矿井抽放钻孔工程量钻孔名称平均孔间距（m）单面孔数（个）平均孔深（m）单面钻孔工程量（万m）双面钻孔工程量（万m）备注穿层预抽掘进条带钻孔10540754.058.10K1煤层运巷掘进工作面顺层边掘边抽钻孔3168851.432.86K1煤层回巷掘进工作面穿层卸压抽米钻孔25880554.849.68K9、K3、K13煤层米面顺层交叉预抽钻孔6600754.509.00K1煤层回采工作面顺层卸压抽米钻孔25721401.012.02K10煤层采空区抽采钻孔10801251.002.00K1煤层回采工作面合计234016.8333.66第六节抽放钻孔施工设备选型一、打钻设备根据玉舍煤矿西井的抽放瓦斯方法、煤层赋存特点及国内打钻设备的现状，顺层长钻孔施工选用西安煤科分院MK-例强力钻机额定钻进能力可达400m可用于采、掘工作面顺层钻孔施工；穿层预抽钻孔选用ZYG-15住占机4台，额定钻进能力可达150m穿层卸压抽放钻孔和顶板走向长钻孔选用ZK-30屏占机2台。如果经济条件许可，可从国外引进深孔定向钻机LMC-40（H2台。二、封孔设备抽放钻孔的封孔设备选用KF型封孔泵6台，其额定压力1.2MPa,流量为0.5m3/h。第四章瓦斯抽放系统计算及设备选型第一节矿井高负压瓦斯抽放系统设计及设备选型一、抽放管路系统的确定本设计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。管路系统布置如下：地面瓦斯抽放泵站一+采区回风上山 ►+1570M平运输大巷 11米区各区段运输卷• 1211米区各区段运输卷• 1211采区各区段回风巷 1211采区各区段专用抽放巷• 12回风上山采区各区段回风巷 采区各区段专用抽放巷 二、管径计算根据瓦斯抽放管路服务的范围和所担负输送抽放量的大小，其管径按下式计算：D=0.1457(Q/V)1/2D 管道内径，m；Q 管内混合瓦斯流量，m3/min；V——管内混合瓦斯的经济流速 m3/s,一般取5〜15m3/s,按照大管径流速取大值、小管径流速取小值；管路系统较长者流速取小值、管路系统短者流速取大值的原则选择经济流速。结果见下表4-1:表4-1 高负压抽放系统管径计算表管路名称瓦斯纯流量(m3/min)瓦斯浓度(%)混合瓦斯(m3/min)气体流速(m3/s)管材内径(m)备注主管18040 1200M20.595管径取0.6m干管：5045111.11；100.485管径取0.5m支管1206033.3390.281管径取0.3m支管2-11155030170.302管径取0.3m支管2-27.5501570.213管径取0.25m说明：(1)主管为地面、井下11采区回风上山管路系统；(2)干管为+1570mK平大巷、除11采区上山以外的其它采区上山管路系统;（3）支管分为：支管1：前期用于穿层预抽K煤层掘进工作面瓦斯，后期用于抽放邻近层卸压瓦斯；支管2:预抽回采工作面本煤层瓦斯，根据不同段抽放量的差别又分为支管 2-1、支管2-2。三、管材选择和管径确定抽放管材地面部分选用螺旋焊接钢管，井下部分选用矿用玻璃钢管（要求阻燃、抗静电、高强度）。地面主管内径为DN60CX8（24〃）mm井下主管内径为DN600X10（24〃）mm井下干管内径为DN50CX8（20〃）mm支管1内径为DN30CX6（12〃）mm支管2-1（采区石门至预抽巷道中部段）内径为DN30CX6（12〃）mm支管2-2（预抽巷道中部至抽放尾端段）内径为DN25CX5（10〃）mm四、管路阻力损失计算（选井下最长管路系统）1、直管摩擦阻力损失计算直管摩擦阻力损失按下式计算：2也=83（二1923^D）025-LSQ^•里D Q0 D5 PT。D 管道内径，cm；S——混合瓦斯对空气的相又t密度，查表或用公式 S=1-0.446XC马出；C——瓦斯浓度；V0——标准状态下的瓦斯运动粘度；Q0——混合瓦斯流量，m/h;△——管道内壁的当量粗糙度（A=0.017）,cm；L——管道长度，mP0——标准状态下的大气压力（101325P0）;P——管道内气体的绝对压力，Pa；T——管道中气体温度为t时的绝对温度（T=273+t）,K;T0——标准状态下的绝对温度（T°=273+20）,K;t——管道内气体的温度。抽放管路阻力损失计算应选择抽放系统服务年限内一条最长、抽放困难的管路进行计算。根据玉舍西井初步设计的开拓布置图，抽放管路到12采区第一段回风巷的瓦斯管路最长，而预抽管路抽放比较困难和要求较高，所以，选择从地面到井下 12采区第一段回风巷的抽放管路长度计算直管摩擦阻力，经计算后的直管摩擦阻力如下表 4-2:从表中可看出，高负压瓦斯抽放系统直管直管摩擦阻力损失为 18442Pa2、局部阻力损失计算表4-2 高负压抽放系统直管摩擦阻力损失计算表管路名称V0(10m/sQ(m/h)SD(cm)C(%)L(m)H(Pa)备注主管1.378120000.82260409803247地向泵房至11米区回风上山下口(150m+830m)干管1.38466670.799504541609820+1570rfe输大巷至12采区回风上山(3600m+560m)支管2-11.39018000.777305015503523区段石门至预抽段中部(300m+1400m)支管2-21.3909000.777255012501852预抽段中部全预抽尾端(1100m)合计7940:18442管路局部阻力损失按直管阻力损失的10刈算。则高负压抽放系统的局部阻力损失为：H局=1~1直父0.1=18442>0.1=1844.2Pa3、总阻力损失计算H总=H直+H局=18442+1844.2=20286.2Pa五、瓦斯抽放泵选型1、瓦斯泵流量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。由于玉舍西井是新建矿井，在矿井投产初期开采深度较浅，瓦斯含量较小，因而抽放相应较少，即使首采K18煤层1118VW：作面时，预计瓦斯抽放量为28.143m3/min,但随着采深增加，瓦斯含量相应也增大，瓦斯抽放量也逐渐增大。因此，矿井瓦斯抽放系统分两期建设：其中初期规模为40nn/min,开1台泵，备用1台；后期规模为80m3/min,开两台泵并联运转，备用1台。瓦斯泵流量按下式计算：初期开1台泵时，要求泵的额定流量为:100・Q纯K——瓦斯抽放的综合系数，取1.2;——瓦斯泵的机械效率，取0.8;Q纯 瓦斯抽放纯量，40m3/min；3则Q泵=150m/min。2、瓦斯泵压力瓦斯泵压力必须克服抽放管网系统总阻力损失和保证抽放钻孔有足够的负压，以及能满足泵的出口正压的需求，瓦斯泵压力按下式计算：H泵=（H总+H孔+H正）XKEl——钻孔所需负压，取13000Pa；H正——瓦斯泵出口正压，取3500Pa（考虑到抽放瓦斯利用的需要）；K——抽放备用系数，取1.15。经计算得出H泵=（20286.2+13000+3500）X1.15=42304.13Pa。瓦斯泵入口的绝对压力丹=Pd—H泵=83000-42304.13=40695.87Pa,（取抽放站大气压力为83000Pa；实际取泵的入口绝对压力为41Kpa3、瓦斯泵选型根据上述计算结果，查有关厂家的真空泵曲线，即可确定抽放泵的型号。因目前我国的真空泵曲线都是按工况状态下的流量绘制的，所以还需按下式把标准状态下的抽放泵流量换算成工况状态下的流量。泵的工况流量： Q工二泵・丁Pj40式中：Q工 工况状态下的瓦斯泵流量，nVmin；Q泵 标准状态下的瓦斯流量，nVmin；Po——标准大气压力（B=101325）,Pa；Pj——瓦斯泵入口绝对压力，Pa；T——瓦斯泵入口瓦斯的绝对温度(T=273+t),K;T0——按瓦斯抽放行业标准规定的标准状态绝对温度(To=273+2。，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工=370.7m3/min根据上述结果，结合玉舍西井的矿井采掘部署，可以选择两套方案：方案一：初期选择2台67型水环式真空泵，1台运转，1台备用；抽放能力达到设计规模时，再增加1台同型号的瓦斯泵，达到2台运转，1台备用。方案二：初期选择3台50型水环式真空泵，2台运转，1台备用；抽放能力达到设计规模时，再增加3台同型号的瓦斯泵，达到4台运转，2台备用。根据矿井招标,决定选用淄博水环真空泵厂有限公司生产的 2BEC-6神水环式真空泵,其工况工作点有关技术参数如下表4-3:表4-3 高负压抽放系统瓦斯泵技术参数型号绝对压力(mbar)转速(rpm)吸气量3(m/min)轴功率(KW)供水量3(m/h)2BEC-6741030042147033第二节矿井低负压瓦斯抽放系统设计及设备选型矿井低负压系统主要用于抽放矿井采空区瓦斯和采煤工作面上隅角积聚瓦斯，该系统要求流量大，负压较低，对抽放浓度要求不高，抽出瓦斯一般排入大气中。一、抽放管路系统管路系统如下：地面瓦斯抽放泵站-11 采区回风上山—+1570mi输大巷——►12采区回风上山各区段回风巷~ 各区段回风巷—二、管径计算管径按下式计算：1/2D=0.1457(Q/V)公式中符号同前。计算结果见下表4-4:表4-4 低负压抽放系统管径计算表管路名称瓦斯纯流口 3M(mZmin)瓦斯浓度(%)混合瓦斯(m3Zmln)气体流速3(mZs)管材内径(m)备注主管：101566.67100.378取0.40m干管7.51744.1290.323取0.35m支管1520 ―2580.258取0.30m支管22.52012.5120.149取0.15m说明：(1)主管为地面、井下11采区回风上山管路系统；(2)干管为+1570怵平大巷、除11采区上山外的其它采区上山管路系统;(3)支管分为：支管1:区段石门及工作面回风巷；支管2:采区石门密闭抽放。三、管材选择和管径确定抽放管路地面部分选用螺旋焊接钢管，井下部分选用矿用玻璃钢管(要求阻燃，抗静电)，地面主管内径为DN400X6(16〃)mm井下主管内径为DN400<8(16〃)mm井下干管内径为DN350X6(14〃)mm支管1内径为DN300X5(12〃)mm支管2内径为DN15CX4(6〃)mm四、管路阻力损失计算：(选井下最长管路)1、直管摩擦阻力损失计算直管摩擦阻力损失按下式计算：2二 0•D025LSQ0 P0TH*=83(—1923— ) ,—7° 0-D Q0 D5 PT0公式中符号同前。经计算后的直管摩擦阻力损失如下表4-5:2、局部阻力损失计算管路局部阻力损失按直管阻力损失的10刈算。则低负压系统的局部阻力损失为：H局=1~1直父0.1=18155X0.1=1815.5Pa3、总阻力损失计算1~1总=1~1直+H局=18155+1815.5=19970.5Pa表4-5 低负压抽放系统直管摩擦阻力损失计算表管路名称V)(10-5n2/s)Q(m3/h)SD(cm)C(%)L(m)H(Pa)备注主管1.34540000.93340159803038地向泵房至11米区回风上山下口(150m+830m)干管1.35026470.9243517416010442+1570nfe输大巷至12采区回风上山(3600m+560m)支管11.35415000.911302028004645区段石门至工作面回风巷(300m+2500m)合计794018155五、瓦斯抽放泵选型1、瓦斯泵流量低负压抽放系统设计为10n3/min规模，一次性建设并投入使用。购置2台，1台运转，1台备用。泵的额定流量为：100・Q纯Q泵:CJ4公式中符号同前。经计算泵的额定流量为100m3/min。2、瓦斯泵压力瓦斯泵压力必须克服抽放管网系统总阻力损失和保证抽放钻孔有足够的负压，以及能满足泵的出口正压的需求，瓦斯泵压力按下式计算：H泵=(H总+H孔+H正)XKH孔一一钻孔所需负压，取5000Pa；H正一一瓦斯泵出口正压，考虑矿井低浓度瓦斯发电技术的应用，取 3500Pa；K——抽放备用系数，取1.15。经计算得出H泵=(19970.5+5000+3500)X1.15=32741.1Pa瓦斯泵入口的绝对压力Pj=Pd-H泵=83000-32741.1=50258.9Pa(取抽放站大气压力为83000PO);实际取瓦斯泵入口的绝对压力为50Kpa3、瓦斯泵选型泵的工况流量Q==Q二=194.8m3/minPj・T。公式中符号同前。通过矿井招标,决定选用淄博水环真空泵厂有限公司生产的 2BEC-5源水环式真空泵,其工况工作点有关技术参数如下表4-6:表4-6 低负压抽放系统瓦斯泵技术参数型号绝对压力(mbar)转速(rpm)吸气量3(m/min)轴功率(KW)供水量3(m/h)2BEC-5250030020620017.6第三节瓦斯管路附属装置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、支管路上考虑分别安设阀门、流量计和放水器。抽出瓦斯需利用时，应在瓦斯泵房进、出端安设防爆、防回火装置及放空管等附属设施；若抽出瓦斯直接排空不利用时，则在瓦斯泵房进气端安设防爆、防回火装置及放空管等附属设施。第四节瓦斯管路的敷设及质量验收瓦斯管路敷设时，必须满足下列要求：.地面埋地敷设的瓦斯管路采用焊接连接，其余管路采用法兰连接或快速接头连接。.除矿用玻璃钢管外，其余瓦斯管路在安装前要进行防腐处理，地面埋地敷设管路采用沥青防腐，瓦斯泵房抽放管路采用涂刷防锈漆防腐。外露抽放管路需外涂红色以示区别其它管路。.采区回风上山中的瓦斯管路沿巷道中心顶部敷设，采用托梁支护，用铁圈卡子将管道固定在上托梁上，托梁间距为6m井下大巷的瓦斯管道沿巷道一侧敷设，采用托架支护,用铁圈卡子将管道固定在上托架上，托架间距为 5〜10m高度不小于1.8m。其他顺槽巷道中的抽放管路应悬挂在巷道帮上，其高度不小于1.5m。若要放于地面，则必须进行垫高，离地高度不小于0.3m。.地面瓦斯管路敷设时必须在表土冻结深度以下， 瓦斯管道距建筑物5m以上，距动力电缆1m以上，距排水沟1.5m以上。.管路系统安设完毕后，应对管路系统的气密性进行检查，可采用压缩空气试压，其压力不得小于0.15MPa,稳压时间不少于24h0.玻璃钢管的抗静电和抗阻燃指标必须符合原煤炭部颁发的 MT181-88标准的要求，并取得煤矿安全标志许可证。.管道转弯时，要加设弯头，避免直弯，以减少阻力。第五章 地面工程第一节 抽放站工业场地总平面布置一、抽放站工业场地采用原始资料情况抽放站工业场是在建设单位提供的1:1000实测地形图基础上放大成1:500绘制的，建设单位暂未提供工程地质勘察报告。二、抽放站工业场地位置选择抽放站的位置选在矿井工业场地东北侧的小山坡的平地上。与拟建的矿山救护队为邻，距一采区回风上山井口南直线距离约106.43m。三、简述工业场地自然、地形气象条件状况场地位于小山坡的平地上，地势大致呈西低东高，自然地形平均坡度 10%场地内未见不良地质工程现象。场地所处地区属温暖带冬春干燥、夏季温湿型气候，长冬无夏，春秋相连。年平均气温12.3C,极端最高气温31.6C,极端最低气温—11.7Co年平均无霜期227.4d。年平均降雨量1223.6mm多集中于夏半年。年平均风速2.5m/s,全年以ESEI为主，夏季盛行SE风，冬季盛行ESEMo根据《建筑抗震设计规范》（GB5001F2001）规定，本区地震烈度为6度。四、总平面布置抽放站工业场地占地面积（围墙内）：2022m2（3.033亩）。场地内布置有瓦斯泵房、循环水泵房，值班室，管道走廊、仪表室、变配电室、门卫、厕所、热水池、冷却水池等建构筑物，且布置在一个场地标高上，其绝对标高为 +1877.00mo进场公路设在抽放站工业场地以南，路面宽为4.0m。变配电室布置在场地的南端面，便于进线。场内设有环行消防车道，其路面宽为3.5m。场地内地表水采用明沟汇集后排入场地北侧河内。瓦斯抽放站总平面布置见附图五、主要技术经济指标瓦斯抽放站工业场地的主要技术经济指标详见表5-1。第二节抽放站建筑一、工程地区气象条件场地位于小山岗上，地势大致呈西低东高，自然地形平均坡度 10%场地内未见不良

地质工程现象表5-1 抽放站工业场地主要技术经济指标厅P项目名称单位数量备注1工业场地占地面积2m2022其中建构筑物占地2m645场区道路及回车场地2m810水泥砖路面绿化占地2m3502场地建筑系数%323场地绿化系数%17.34围墙（长二178m3m945挡土墙（长=172m3m6206土石方工程量：挖方3m2320填力3m200场地所处地区属温暖带冬春干燥、夏季温湿型气候，长冬无夏，春秋相连。年平均气温12.3C,极端最高气温31.6C,极端最低气温—11.7Co年平均无霜期227.4d。年平均降雨量1223.6mm多集中于夏半年。年平均风速2.5m/s,全年以ESEI为主，夏季盛行SE风，冬季盛行ESEMo根据《建筑抗震设计规范》（GB5001F2001）规定，本区地震烈度为6度。二、建筑材料与构配件砖、砂、石、钢材和其它建筑材料均因地制宜，就近就地取用。由于进场公路与矿区工业场地主要公路相连，故材料运输较为方便。三、建构筑物结构形式本场区大部分建构筑物为砖混结构，部分为钢筋碎框架结构和钢筋碎结构。瓦斯泵房：长29m,宽15m平均檐高12.5m,钢筋碎框架结构，填充墙采用砖砌筑，钢筋硅单独基础。管子间：长15.0m,宽4.5m,平均檐高4.5m,砖混结构，毛石条基。循环泵房：长9.0m,宽4.0m,平均檐高7.5m,砖混结构，毛石条基。仪表室：长6.0m,宽4.0m,平均檐高7.5m,砖混结构，毛石条基。值班室：长4.0m,宽4.0m,平均檐高7.5m,砖混结构，毛石条基。变配电室：长12.0m,宽8.0m,平均檐高5.0m,砖混结构，毛石条基。配电值班室（兼门卫室）：长5.1m,宽4.5m,平均檐高3.6m,砖混结构，毛石条基公厕：长6.6m,宽3.9m,平均檐高3.6m,砖混结构，毛石条基。各种水池均采用钢筋碎结构。四、建构筑物结构建（构）筑物结构特征表见表5-2。表5-2 建(构)筑物及结构物特征表建筑指标檐局或平均高(m)基础墙身屋顶卫生设备序号工程名称里筑(m2)里筑体积(扁长度(m)构造，J―1—(m)结构内墙外墙地面楼板屋盖保温材料及厚度(mm)面门窗通风上下水辰设防类别备注1瓦斯泵房307.53843.82912.5钢筋碎单独2.5钢筋股框架科科碎/钢筋股SB断水钢筋碎钢(^M)钢自然无有2仪表室2418067.5毛石2.0钢筋股框架WW碎//SB断水钢前碎钢钢自然无有墙体仰嶷f3彳盾环水泵房362709.07.5毛石2.0钢筋股框架WW碎/钢筋股SB断水钢筋碎钢钢自然无有MS14管子间67.5303.8154.5毛石1.5醇混碎/钢筋股SB断水钢筋碎钢钢自然无有-33-表5—2（续） 建（构）筑物及结构物特征表序号工程名称建筑指标檐局或平均高（m）基础结构墙身地面楼板屋顶屋面门窗卫生设备抗辰设防类别备注建筑(m2)建本积（扁长度（m）构造，J―1—(m)内墙外墙屋盖保温材料及厚膜（mm）通风上下水5值班室1612044.5毛石1.5醇混科科碎/钢筋股SB断水钢筋碎钢钢自然无有墙体作卜声理6冷水池容积:75钢筋碎7热水池容积120钢筋碎8变配电室96432124.5毛石1.5醇混科科水磨石/钢筋股SB断水钢筋碎钢钢有无有9门卫23毛石1.5醇混科科碎/钢筋股SB断水钢筋碎木木自然无/10公厕25.7毛石1.5醇混科科碎/钢筋股SB断水钢筋碎/木自然无有11上门（-第三节设备安装及管网布置一、设备安装在瓦斯泵房内初期安装4台水环式真空泵，并预留 1台真空泵基础；后期增加1台,达到5台水环式真空泵。真空泵及电动机均安装在混凝土基础上。二、泵房管网布置为了便于检测和控制，在瓦斯泵房一侧设有管子间。从井下出来的两趟抽放管（DN600mm口DN400mm）fe进入管子间，再进入瓦斯泵房与真空泵相连接。从真空泵出口端出来的管路由泵房进入管子间后除与放空管相连外，还预留利用出口，并有闸门控制，以利今后瓦斯利用。在瓦斯泵房进、出管路之间设有回流管路，用于初期抽放时调节抽放流量和减少开泵负荷。在管子间内抽放放空管，并安设阀门进行控制，放空管高 16m；在进出端主管和分支管路上均安设有阀门进行控制；在管子间内进、出管路上分别设有负、正压放水器、流量计和防爆器等附属装置。第四节给、排水、消防设计一、设计依据及设计范围.设计依据（1）现行给排水设计规范、规程和标准。建筑给水排水设计规范（GBJ15-88,1997年版）建筑设计防火规范（GBJ16-87,2001年版）室外给水设计规范（GBJ13-86,1997年版）建筑灭火器配置设计规范（ GBJ140-90,1990年版）（2）建设单位的设计委托及提供的有关资料.设计范围矿井瓦斯抽放泵站工业场地内的给排水系统、消防给水系统及瓦斯抽放泵循环冷却供水系统。二、给水设计.水源给水水源：本工程生活及消防水源来自矿井工业场地供水系统，场地管网接口水压要求大于0.4Mpa。瓦斯抽放泵循环冷却水补充水水源由矿井水处理站提供。场地管网接口水压要求大于0.1Mpa。.设计用水量前期用水量为1447.1m3/d,各分项如下：(1)瓦斯抽放泵循环水量1416mi/d(2)瓦斯抽放泵循环补充水量28.30m3/d(3)未预见水量2.8m3/d后期用水量为2462.6m3/d,各分项如下：(1)瓦斯抽放泵循环水量2409.6m3/d(2)瓦斯抽放泵循环补充水量48.2m3/d(3)未预见水量4.8m3/d.给水系统(1)生活、消防给水系统：布置 DN150s外给水管与矿井工业场地供水系统连接，并在抽放泵站工业场地内沿道路布置环状生活、消防合用管网。(2)冷却循环水系统：在瓦斯抽放泵房西侧设置 120而半地下式钢筋混凝土热水池一座。瓦斯抽放泵房联合建筑中设置循环水泵间一座。初期设循环泵 3台(2用1备)；后期设循环泵4台(3用1备)。水泵型号80FLP36-12X2,H=21mQ=43.2m3/h,N=4KW在循环泵房顶上设置60ml冷却水池1座，水池顶设BND-50-YE©冷却塔(初期设2座，后期设3座)。瓦斯抽放泵排出的循环热水进入热水池后，由冷却水循环泵加压提升至冷却水池上的冷却塔内冷却，冷却后的水流入冷却水池中，静压供给瓦斯抽放泵的冷却用水。冷却补充水由室外软化水管道引入热水池中，以补充冷却循环水。.管材室内给水管道均采用钢管，室外消防给水管道采用球墨铸铁管，室外软化水给水管采用ABS!料管道。三、排水设计.污水来源及水量：水环式真空泵为循环用水，不向外排放。泵站职工产生的少量生活污水。.排水系统：生活污水经污水管道收集进入 Z1-2F型化粪池处理后排入工业场地附近的玉舍河内。.排水管材：室内生活污水管采用 PVC-LW水管、室外排水管道采用钢筋混凝土排水管。四、消防设计.水消防系统：本工程利用矿井工业场地给水管网作为消防水源。室外消防系统采用临时高压制消防系统，消防水量为25L/S,火灾延续时间3h,一次消防用水量为270nL在抽放泵站工业场地内沿道路布置环状生活消防合用管网， 管径DN150,并设置室外地下式消火栓2座，消火栓间距不超过120nl本工程要求消防时工业场地消防管网接口压力不得小于 0.4Mpa,矿井工业场地消防水池容积不得小于270nt.灭火器及其他灭火设施：(1)灭火器配置：在工业场地配电房内设置手提式磷酸俊盐干粉灭火器 MF216具，分3个点分散设置，每点2具。在瓦斯泵房内设置手提式磷酸俊盐干粉灭火器 MF4112具，分4个点分散设置，每点3具。在加压机房内设置手提式磷酸俊盐干粉灭火器 MF414具，分2个点分散设置，每点2具。在仪表间内设置手提式磷酸俊盐干粉灭火器MF型2具。在水泵房内设置手提式磷酸俊盐干粉灭火器MF2®2具。(2)其他灭火设施：在工业场地内设置铁锹 2把，消防斧2把，撬棍2把，钢锯2把，长锤1把，轻锤1把，钉子5Kg,消防桶2个，砂子2n3,防火衣2套，管钳1套，扳手1套，石棉毯4块。五、主要构筑物见表5-3表5-3 主要构筑物表顺序构筑物名称尺寸大小单位数量备注1热水池长X宽X高=10X4X3.5m座1半地下式、分两格2冷却水池长X宽X高=10X3X2.5m座13化粪池长x宽x高=3.3x1.6X2.8m座1Z1-2F型4阀门井①1500座65排水检查井①700座5六、瓦斯抽放站给水排水总平面布置见附图一38一第六章 供电及通讯第一节 抽放站供配电及照明一、电源瓦斯抽放设备属于一级负荷，瓦斯抽放站的高低压负荷均采用双电源供电。瓦斯抽放站的10K颂电源引自矿井工业场地110/10kV变电站两段不同母线段，采用电缆引至瓦斯抽放站10kVffi电所，距离约0.1KML另由矿井工业场地的10/0.38kV变电所引两回低压电源至瓦斯抽放站的值班室的双电源配电箱，两回低压电源应引自10/0.38kV变电所的两段不同母线段，并应满足一级负荷供电要求。由矿井工业场地引至瓦斯抽放站的电缆采用电缆沟敷设方式。二、配电瓦斯抽放站初期高压设备工作容量810kW低压设备工作容量12kW加上照明等负荷，总工作容量为862kW后期高压设备工作容量1370kW低压设备工作容量12kW加上照明等负荷，总工作容量为1422kW在瓦斯抽放站设10kV配电所，具面积为12*8平方米，10kV配电所考虑了初期、后期瓦斯抽放设备的配电需要。高压配电室内设XGN2-10（Z）型高压开关柜H^一台，对瓦斯泵房的瓦斯抽放泵配电；在瓦斯抽放站的值班室设一台双电源配电箱，为加压泵、站内控制、照明等供电。高压系统均为单母线分段，联络开关采用断路器，符合《煤矿安全规程》对瓦斯抽放站的电气规定。详见附图（系统图、设备平面图）。三、控制在瓦斯泵房设防爆按钮对泵进行就地操作，加压泵房内设矿用隔爆型动力配电箱进行控制和操作。四、照明瓦斯站房内的瓦斯泵房、循环泵房、仪表室、值班室及管道走廊的照明灯具选用矿用防爆型，其余房间选用工厂型白炽灯和荧光灯具，其中10kV配电所内设事故照明。第二节防雷、接地瓦斯抽放站根据《建筑物防雷设计规范》（2003版）规定，瓦斯抽放站属于第一类防雷建筑物。在瓦斯抽放站上方设置架空避雷线防直击雷；将瓦斯抽放站内的设备、管道、电缆金属外皮、钢屋架和突出屋面的放散管等金属物接到防雷电感应的接地装置上。在10kV配电所设工作接地，接地电阻＜4Q;在瓦斯抽放站分别设防直击雷接地和防感应雷接地，防直击雷接地采用独立的人工接地装置，防感应雷接地利用建筑物基础内钢筋网作为接地装置，接地电阻均＜10Q。第三节 抽放站通讯在瓦斯抽放站值班室设置到矿井变电所、矿调度室的直通电话。由矿本部调度室架空1根HYA-10X2X0.5市话电缆到值班室，长约300m。入室前埋地,并与站外接地相连接。第七章瓦斯抽放监测及控制第一节抽放监测设计内容玉舍煤矿西井瓦斯抽放监测分地面和井下抽放监测两大部分。包括泵站抽放计量、设备运行状态及工况、利用系统参数、井下管道抽放参数的监测和控制等。第二节抽放监测系统设计总体方案根据《设计委托书》对瓦斯抽放监测的要求，结合玉舍煤矿西井的实际情况，瓦斯抽放监测方案以矿井环境监测系统为基础，设计瓦斯抽放与利用所需的监测传感器，并将传感器挂接矿井监测系统（需对矿井环境监测系统软件进行改造）。一、矿井瓦斯抽放与利用监测功能1、抽放管道实时监测实时监测抽放管道的负压、压差、温度、甲烷浓度。抽放管道采用均速管流量计或涡街流量计、孔板流量计（单孔采用标准孔板流量计）、 MD醺瓦斯抽放多参数监测传感器实现抽放参数监测。2、抽放泵站实时监测对抽放泵、泵房环境甲烷浓度、管路压力、压差、温度、甲烷浓度、供水参数等进行监测。泵站瓦斯管道参数采用均速管流量计、MD醒瓦斯抽放多参数监测传感器监测。采用非接触式红外测温传感器和开停传感器监测抽放泵工作状态；采用瓦斯传感器监测抽放泵站机房环境瓦斯浓度状况，并实现报警、断电；采用供水传感器、温度传感器和水位传感器监测供水参数。对泵站的供电系统进行监测。根据矿井监测系统情况，设置相应分站。二、矿井环境监测系统（软件）改造应具备的相应功能.抽放管道实时监测抽放管道实时监测管理应具备的功能为：⑴以分钟、小时、班、天为单位，统计瓦斯抽放混合量和纯量；⑵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。⑶当监测点瓦斯浓度突然下降时，及时发出管道漏气警报。.抽放泵站实时监测⑴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；⑵对泵站设备工作状态监测进行管理；⑶对抽放