毕业设计-瓦斯抽采系统设计管理资料

河南禹州枣煤业有限公司瓦斯抽采系统设计摘要：禹州枣园煤业有限公司位于河南省禹州市西部，属于煤与瓦斯突出矿井。本文以二1煤层瓦斯基本参数和禹州枣园煤业有限公司实际地质条件和开采、开拓为基础，对瓦斯抽采的可行性和必要性进行了论证。随着煤矿开采深度的增加，矿井瓦斯问题日益严重。特别是对于高瓦斯矿井和突出矿井，日常生产过程中的最大安全隐患就是瓦斯事故。瓦斯问题不仅直接威胁着矿井工作人员的生命安全，而且间接制约着煤矿企业经济效益的增长。因此，如何能有效遏制瓦斯事故的频繁发生，现已成为制约国家煤炭行业可持续发展的一个关键性问题。目前，在高瓦斯矿井中应用较为普遍的为瓦斯采抽采技术，根据《矿井抽采瓦斯工程设计规范》规定选择抽采瓦斯方法，采用本煤层预抽、边掘边抽和采空区抽采相结合的综合瓦斯抽采方法。然后对整个瓦斯抽采系统进行了经济概算，制定了整个抽采系统的安全技术措施，论述了抽采瓦斯的综合利用和抽采泵站的配套设施。关键词：瓦斯抽采；顺层平行钻孔；高位钻孔；上隅角抽放；设备选型；HenanYuzhouCoalIndustryCompanyLimitedGasDrainage

SystemDesignAbstract:YuzhoujujubeindustrylimitedcompanyislocatedinHenanprovinceYuzhoucitywestern,belongtocoalandgasoutburstincoalmine.Articletwoin1coalseamgasbasicparametersandYuzhoucoalindustrylimitedcompanyactualconditionofGeologyandmining,developmentbasedongasdrainage,thefeasibilityandnecessityundertookargumentation.Withtheincreaseofminingdepth,theincreasinglyseriousproblemofminegas.Especiallyforhighgassyandoutburstmine,inthecourseofdailyproductionisthebiggestsecurityrisksofgasaccident.Gasnotonlydirectlythreatenthemineworkers'lifesafety,butalsodirectlyrestrictstheincreaseofeconomicbenefitofcoalmineenterprise.Therefore,howtoeffectivelycontainthegasaccidentsoccurfrequently,whichhasbecomerestrictsthesustainabledevelopmentofnationalcoalindustryoneofthekeyproblems.Atpresent,inhighgasmine,widelyusedinminingforgasdrainagetechnology,accordingtothe"minegasdrainageengineeringdesignspecifications"shallchooseandgasdrainagemethod,usingthecoalseampre-drainage,drivingwhilepumpingandgoafdrainagecombinedwithcomprehensivegasdrainagemethod.Thenthewholegasdrainagesystemofeconomicestimates,makingthewholedrainagesystemofsafetytechnicalmeasures,discussesthegasdrainageandcomprehensiveutilizationofdrainagepumpingstationfacilities.Keywords:gasdrainage;beddingparalleldrilling;drilling;theuppercornerofdrainage;equipmentselection;目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"前言1\o"CurrentDocument"设计依据1\o"CurrentDocument"设计的指导思想1\o"CurrentDocument"设计的主要内容1\o"CurrentDocument"第一章矿井概况3井田概况3位置与交通3\o"CurrentDocument"地形地貌及水系3\o"CurrentDocument"气象及地震4\o"CurrentDocument"生产矿井及老窑4\o"CurrentDocument"运输、水源及电源4井田地质特征5\o"CurrentDocument"地质构造5\o"CurrentDocument"含煤地层及煤层6煤层瓦斯、自燃及煤尘爆炸倾向性6\o"CurrentDocument"井田水文地质7\o"CurrentDocument"矿井开拓、开采概况7\o"CurrentDocument"矿井通风系统概况9\o"CurrentDocument"第二章矿井瓦斯赋存情况10煤层瓦斯基本参数10煤层瓦斯含量10煤层透气性系数12钻孔瓦斯流量和流量衰减系数12\o"CurrentDocument"矿井瓦斯储量12\o"CurrentDocument"矿井可抽瓦斯量13矿井可抽瓦斯量13\o"CurrentDocument"瓦斯抽采率13\o"CurrentDocument"可抽期13\o"CurrentDocument"第三章瓦斯抽采的必要性和可行性论证14\o"CurrentDocument"瓦斯抽采的必要性14\o"CurrentDocument"规定14\o"CurrentDocument"通风处理瓦斯量核定15\o"CurrentDocument"瓦斯抽采的可行性15\o"CurrentDocument"第四章抽采方法16\o"CurrentDocument"规定16\o"CurrentDocument"矿井瓦斯来源分析17\o"CurrentDocument"抽采方法选择17\o"CurrentDocument"本煤层瓦斯抽采方法18\o"CurrentDocument"采空区瓦斯抽采方法18\o"CurrentDocument"钻孔及钻场布置1919抽采设计21封孔方法25\o"CurrentDocument"封孔材料25HYPERLINK\l"bookmark128"\o"CurrentDocument"25第五章瓦斯抽采管路系统及设备选型26\o"CurrentDocument"抽采管路选型及阻力计算2626计算方法27瓦斯抽采泵选型31\o"CurrentDocument"规定31\o"CurrentDocument"选型原则31\o"CurrentDocument"计算方法31瓦斯泵类型32\o"CurrentDocument"辅助设备33\o"CurrentDocument"第六章经济概算36\o"CurrentDocument"编制依据36\o"CurrentDocument"费用概算范围36\o"CurrentDocument"第七章安全技术措施38\o"CurrentDocument"抽采系统及井下移动抽采瓦斯泵站安全措施38\o"CurrentDocument"地面抽采瓦斯站安全措施38\o"CurrentDocument"第八章瓦斯的综合利用与配套设施40\o"CurrentDocument"抽采瓦斯的综合利用及评价40配套设施40\o"CurrentDocument"给排水、采暖及供热（地面抽采瓦斯时）40\o"CurrentDocument"供电及通信41\o"CurrentDocument"监测监控系统42地面建筑及环保42\o"CurrentDocument"第九章抽采瓦斯管理44\o"CurrentDocument"瓦斯抽采管理及规章制度44\o"CurrentDocument"瓦斯抽采人员配备45\o"CurrentDocument"瓦斯抽采技术资料45\o"CurrentDocument"致谢47\o"CurrentDocument"参考文献48■>•前言禹州枣园煤业有限公司位于河南省禹州市西25km,矿井始建于1973年1月，2005年通过矿井生产能力核定为45万吨/年。2009年12月，禹州中锋枣园煤矿与河南永煤集团公司又进行了整合重组，企业更名为“禹州枣园煤业有限公司”。矿井采用两立两斜开拓方式，主采井田内的二1煤层。2008年矿井瓦斯等级鉴定结果：，属低瓦斯矿井。2009年发生煤与瓦斯突出2次，为煤与瓦斯突出矿井。根据《煤矿瓦斯抽采规范》和《煤矿安全规程》要求，突出矿井必须建立地面永久抽采瓦斯系统。设计依据（1）《矿井抽采瓦斯工程设计规范》（MT5074-2008）（1997），中华人民共和国煤炭工业部；（2）《瓦斯抽采基本指标》（AQ1026-2008）,国家安全生产监督管理总局；（3）《煤矿瓦斯抽采规范》（AQ1027-2008）,国家安全生产监督管理总局；（4）《煤矿安全规程》，国家安全生产监督管理总局，2011年1月1日实施；（5）国家煤矿安全监督管理总局，《煤矿瓦斯抽采基本指标》（AQ1026-2008）,2008年；（6）禹州枣园煤业有限公司提供的通风、生产和地质方面的资料；（7）禹州枣园煤业有限公司提供的矿井初步设计说明书；（8）禹州枣园煤业有限公司提供的地面抽采系统设计说明书。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，能充分满足工作面安全生产的需要；（3）采用的工艺技术具有先进性，且符合实际。（4）根据瓦斯来源不同，优先采用分源抽放。设计的主要内容（1）矿井瓦斯赋存情况、抽采瓦斯的必要性及可行性、抽采瓦斯量预计；（2）抽采瓦斯方法及抽放工艺设计，抽采瓦斯钻场与钻孔参数设计；（3）井下移动抽采泵站的位置选择、供水、供电、通讯等设计；（4）工程中所需设备、仪器、仪表及附属装置等选型及安装设计；5）井下抽采泵站及井下管网的检测、监控系统布置6）抽采瓦斯管理措施及安全措施；7）抽采所需设备清单及工程投资概算。第一章矿井概况井田概况位置与交通禹州枣园煤业有限公司井田是云盖山井田北东部的一部分，，位于河南省禹州市城西25km处，行政区划隶属磨街乡、文殊镇管辖。该矿新井工业广场位于陈庄村的陈庄大楼东约300m处，禹（州）一磨（街）公路南侧，东距文殊镇5km，西距磨街乡5km。禹州市至郑州、洛阳、许昌、平顶山、登封、郏县、临汝、新郑等市县的公路都已连网,四通八达，交通方便。（见图l-l）。Hil白Eh禹州冥衿考at代干1古四通八达，交通方便。（见图l-l）。Hil白Eh禹州冥衿考at代干1古JH后砒I甲卄怅药市砒世a忑店轴"I瞅村Ac*娃许昌瘩钠v*图1-l交通位置图示意图Figure1-Llocationsketchmap地形地貌及水系枣园煤矿位于颖河、汝河分水岭地带，属于山区与平原接壤地段。西部、中部为构造剥蚀类型的低山丘陵区，东北部文殊一带为冲、洪积山前岗地。全区地势西南高，东北低，标高+（1236孔）〜+（云盖山），相对高差约200m。西北侧灰岩裸露，山坡坡度大、沟谷发育、形成狭窄的“V”字型谷；南东牛颈山、跑马岭、云盖山构成单面山地形，其南坡坡角4〜13°，由平顶山砂岩组成顺倾向的平缓构造坡，北坡坡角20°左右，为坡度陡峻的剥蚀坡。本区属淮河流域汝河水系，区内地表水体不发育。乌江河为唯一的季节性河流，经陈庄、文殊店注入汝河，〜，洪峰期间每秒可达数立方米，河曲比较发育，并具有河谷坡降大、流速快、地表水下渗不易的特点。气象及地震本区属于暖温带、半干旱大陆性气候，年蒸发量大于降水量，夏季炎热，冬季寒冷，四季分明°°c（1972年6月11日），最低气温-。C（1971年12月27日），°C,°C（1971年7月），最低气温-C（1977年1月）。（1977年），（1981年），；（1977年7月）；（1977年7月4日）；最长连续降水日数9天（1982年8月）。雨季主要集中在6〜9月份。（1970年），（1980年），；%。夏季多西南和东南风，冬季多西北、北和东北风，年平均风速10m/s。月平均最大风速15m/s（1972年4月）。冰冻期一般为11月至次年3月初，最大冻结深度约18cm。据禹州县志记载，自公元前五年到1949年止，共发生地震13次，其中有大震3次。解放后，禹州成立了地震观测台。据观测，自1966〜1980年共发生地震10次。其中2级以上地震6次。根据国家质量技术监督局发布的中华人民共和国国家标准GB18306〜2001《中国地震动参数区划图》（河南省部分），相应的基本烈度为W度，其地震设防应为切。生产矿井及老窑河南永锦能源有限公司云盖山煤矿一矿、二矿、枣园煤矿原属禹州中锋云盖山煤业有限责任公司，采矿许可证范围内有3个开采二］煤层的煤矿，即：永锦能源有限公司云盖山煤矿二矿、永锦能源有限公司云盖山煤矿一矿、禹州中锋枣园煤矿，相对位置关运输、水源及电源1、运输条件枣园煤矿位于河南省禹州市西25km，有禹州市通向文殊乡及磨街乡的柏油公路纵贯全区，并与四通八达的公路网相连；东南部新峰五矿尚有762型窄轨铁路经禹州市至许昌市与京广铁路相接，交通便利，运输条件较好。2、电源条件枣园矿35kV变电所新建，位于矿井工业场地西侧，双回电源分别引自文殊110kV变电站和云盖山35kV变电所。双回35kV输电线路的导线截面均为LGJ-120，全线架设避雷线，避雷线规格为GJ-35。。3、水源条件根据水文地质资料，地表水流量小，水质差，季节性不均，不适合做为矿井给水水源。地下水寒武系上统白云质灰岩含水层（I）富水性强，可做为矿井生活用水水源。根据业主提供资料，生活用水水源取自距工业广场400m的寒灰水水源井，该井井深348m，井内静水位+268m，涌水量50~60m3/h，可满足矿井生活用水量要求。井田地质特征地质构造本煤矿位于禹州矿区西缘，总体为一走向北东、倾向南东的单斜构造形态。东北部岩层走向NE40〜50°,西南部岩层走向NE20〜30°。地层倾角一般15〜25°，井田两端和深部边缘有所增大，局部可达35。左右。区内主要是断裂构造，褶曲不甚发育。断裂构造以走向正断层为主，次为斜交正断层。发育NW向、NE向和EW向三组断裂构造，其中以NE向最为发育，其次为NW向和东西向断层。在NE向断裂中，下白峪断层和祖师庙断层规模较大。北东向断层相互平行,具有相当级别的断层等间距出现的特征。断层走向稳定，一般在40。〜50°之间，断层性质均系正断层，一般倾向NW,NW盘下降。断裂沿走向呈舒缓波状，具多期活动特征，一般以左行压扭性活动踪迹表现最强。断层在平面分布上并非简单的一条直线，既有分岔，又有合并，并派生一系列低序次小断层，形成断层组；在剖面上也不是一条简单的直线，常有波状起伏，破碎带并非一个，往往有数个，并有主破碎带和次要破碎带之分，断裂面之间可以夹着规模不等、形态不同的断片，每一条断裂的产状、断距和落差常有变化，有时甚至不同部位倾角、落差变化很大。见图1-2-1。图1-2-1本井田构造纲要图Figure1-2-1HoniDastructureoutlinemap含煤地层及煤层含煤地层：本井田发育的地层有寒武系上统崮山组，石炭系上统太原组，二叠系山西组、上石盒子组、下石盒子组、石千峰组，三叠系刘家沟组以及第四系。含煤地层为上石炭统太原组、二叠系山西组、下石盒子组和上石盒子组，其中二叠系山西组为主要含煤地层。煤层：据生产矿井开采和钻孔揭露资料，该矿区含煤地层为石炭—二叠系，主要含煤地层厚约700m，含煤50余层，，％左右。本区主要可采煤层为山西组二煤层，局1部可采煤层为下石盒子组四煤层、六煤层和上石盒子组七煤段七煤层，其余各煤224层均不可采或偶尔见可采点。可采和局部可采煤层二、四、六、七煤四层，，%。1224煤层瓦斯、自燃及煤尘爆炸倾向性煤层瓦斯：根据河南省工业信息化厅文件“豫工信煤[2010]202号”文《关于对河南煤业化工集团所属煤矿2010年度矿井瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定结果的批复》，，，鉴定为低瓦斯矿井。邻近的白庙煤矿2002年11月28日〜30日，，曾发生2次瓦斯动力现象，，发生一次瓦斯动力现象，，排出瓦斯8672m3。对比邻近的白庙煤矿，枣园煤矿二水平即云盖山断层以南按煤与瓦斯突出管理，采掘工作面施工前，应进行煤与瓦斯突出危险性预测预报工作。石门揭煤及采掘工作面生产均应采取综合防治煤与瓦斯突出措施。自燃：据国家安全生产洛阳矿山机械检测检验中心于2009年3月对本矿二煤层自1燃倾向性鉴定Mad=%,Vdaf=%,,鉴定结论为III类，属不易自燃煤层。煤尘爆炸倾向性：枣园煤矿所采二煤层受滑动地质构造影响，煤质松软破碎，采1掘生产中易产生大量煤尘。据国家安全生产洛阳矿山机械检测检验中心于2009年3月2日所做的煤尘爆炸性鉴定，火焰长度20mm，抑制煤尘爆炸岩粉掺入量为65%，鉴定结论为有煤尘爆炸性。井田水文地质本区各含水层组之间赋存有良好的相对隔水层，从下而上依次有寒武系馒头组及毛庄组页岩和砂质泥岩、石炭系太原组底部铝土泥岩及中部砂泥岩、二叠系层数众多的泥岩和砂质泥岩、第四系的粘土和亚粘土。正常地质条件下这些相对隔水层可以隔断各个含水层组的水力联系。本区主要开采煤层为山西组二煤，煤层底部沉积有薄层及厚层碳酸盐类岩石，其中1个别地段赋存水头较高、水量较大的岩溶裂隙承压水，从而对煤层开采局部具有潜在的威胁。由于断裂构造的影响，造成含水岩层和相对隔水层的对接，禹州矿区西部可以明显地划分成五个构造控水区段，各有独立的补给，径流和排泄途径，构成了不同的水文地质单兀，见图1-2-2。，观e&山4"河III口IVN1&5*■B*%■*«+*'曰II断层，观e&山4"河III口IVN1&5*■B*%■*«+*'曰II断层持泄点o图1-2-2区域水文地质略图Figurel-2-2regionalhydrogeologicalmap矿井开拓、开采概况枣园煤矿的井田境界按2009年采矿许可证(4100002009081120032557),矿井井田境界二煤层以1〜12个坐标点连线为界；四煤层以1〜6个坐标点连线为界；六煤122层以1〜4个坐标点连线为界；七煤层以1〜6个坐标点连线为界。其各坐标点列表如4下。表2-1-1井田境界拐点坐标表Table2-1-1Idaboundaryinflectionpointcoordinatetable煤层编号坐标点纬距(X)经距(Y)坐标点纬距(X)经距(Y)1137832553842671373784520384286402378407038427610837845803842872033784010384276639378427038429050437842333842788210378477038429480537845003842755211378389038430350637848433842816312378178838428093四22137822753842763543785060384291602378356538428665537838303843045033784210384280806378168838428187六221378275738427181337837303843054023784870384293504378157038428297七4137819733842791843783425384287502378223038428275537824703842962033782500384280506378142738428433，〜，。倾角：云盖山断层以浅16〜19°，云盖山断层以深20〜25°,标高+200〜-560m。，获得查明资源储量(111b)+(122b)+(333)类2420万t,其中动用313万t；保有资源储量(111b)+(122b)+(333)类2107万t。矿井设计可采储量二(设计资源储量-工业场地和主要井巷保护煤柱)X采区回采率1、井筒及工业场地煤柱原主立井和副立井在本次设计投产时已报废，故不再留设工业场地煤柱。本矿井两条斜井经过处根据储量核查报告为无煤地带，故不再计算保护煤柱，主、副暗斜井及回风暗斜井、胶带输送机暗斜井均沿煤层布置，其保护煤柱计算根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》第83条第一款方法计算：S=2S+2a1式中S——斜井保护煤柱宽度，mS――斜井保护煤柱的水平宽度，m；可按下式计算：1•H250.6M)S1=La受护斜井或巷道宽度的一半，m；H斜井或巷道的最大垂深，暗斜井最大垂深取400m；M——煤厚，；f——煤的强度系数，f二J0RC=Rc——煤的单向抗压强度，。经计算，，该值即为暗斜井一侧的煤柱宽度。经计算，。四、六、七这三组煤层的可采边界范围内无工业场地煤柱和主要大巷224煤柱。2、矿井各个煤层的采区回采率，采区回收率按75%计算。，采区回收率按85%计算。，采区回收率按80%计算。，采区回收率按85%计算。3、矿井设计可采储量矿井设计可采储量为矿井设计资源量减去工业场地和主要井巷煤柱的煤量后乘以采区回采率所得储量。根据上述计算结果，。生产能力：，根据国能煤炭[2010]241号文，国家能源局关于下达2010年煤炭产业升级改造项目的通知，Mt/Mt/a。Mt/a。矿井的服务年限：本井田目前保有地质资源/储量为2331万t,,Mt/a。矿井服务年限按下式计算：TA.K式中：T—矿井服务年限，a；Z—矿井设计可采储量,；A—矿井设计生产能力，；K—储量备用系数。设计取K=；根据上式计算，。矿井通风系统概况矿井通风方式：通风方式为中央分列式，即主斜井、副斜井和行人斜井进风，以副斜井进风为主。新风井（专用回风井）回风。表5-2-1各用风地点风量分配Table5-2-1thewindplaceairdistribution序号用风地点风量（m3/s）个数小计（m3/s）备注1综采工作面251252瓦斯抽放工作面151153煤巷掘进面82164岩巷掘进面8324（含后期一个底抽巷掘进工作面）5采区变电所3266采区绞车房3267避难硐室4148爆炸材料库3139其他5小计104计算总风量设计取值130经验算，各用风地点的风量和风速均满足《煤矿安全规程》要求，能保证井下各处瓦斯浓度、有害气体浓度不超过《煤矿安全规程》的规定。需要说明的是：设计风量分配数据仅为理论数值，生产中还应根据井下的情况变化和瓦斯涌出量数值，相应调整风量分配。瓦斯抽采浓度：根据对本矿瓦斯涌出量的预测，，抽采率为35%，，其中：（高负压）（高负压）（低负压）高负压抽采系统取20%，低负压抽采系统取5%。第二章矿井瓦斯赋存情况煤层瓦斯基本参数煤层瓦斯含量地勘解吸法是煤田地质勘探和煤层瓦斯地面开发时最常用的煤层瓦斯含量测定方法。测定步骤如下：（1）采样：用普通岩芯管采取煤芯（煤样），当煤芯（煤样）提升至地表之后选取300〜400g立即装入密封罐中，在采样过程中，注意记录开始提芯、煤芯提至地表和装罐前在空气中暴露的时间。（2）瓦斯解吸速率测定：采用瓦斯解吸仪现场解吸瓦斯，并记录瓦斯解吸量和时间的关系。（3）损失瓦斯含量计算：

(1)通过大量地勘钻孔采样试验测定，煤样在最初暴露的一段时间内，累计解吸瓦斯量与煤样解吸时间的平根成正比，即：(1)V=K-t+1■-0式中：V煤层自开始暴漏起至t+1时总的瓦斯解吸量，mL；01t煤样在解吸测定前暴漏时间，min,t=-t+t；00212t提钻时间，min；-t解吸测定前在地面暴漏时间，min；2t煤样瓦斯解吸测定时间，min；K——瓦斯解吸速率，mL/min0.5；由上式可知，在解吸量测定前，煤样在暴漏时间为t时的瓦斯解吸量为：V=KJ厂；0170由此，可知在时间t时解吸量为：V=V-V=KjFTF-V；21V0将不同解吸时间下测得数据按下式换算成标准状态下的体积V:oi(2)273.2(p-9.81h-p)V(2)V=0wsi0i1.013x105(273+1)w式中V－－换算成标准状态下的解吸瓦斯体积，ml；0iV――不同时间解吸瓦斯测定值，ml；iP——大气压力，Pa；oh量管内水柱高度，mm；wPs——h下饱和水蒸汽压力，Pa；wt量管内水温，°C。w不同时间t下测得的V值所对应的解吸时间为t+t；将测点［氛0眉，V］绘在图oi0oi1中，将直线延长与纵坐标轴相交，截距即为瓦斯损失量。残存瓦斯量：将解吸测定后的煤样送实验室测定煤样中的残存瓦斯量、水分、灰分和煤样重量。求算煤样的瓦斯含量：X=(V+V+V)/G(3)0120式中V--换算成标准状态下的煤样在井下测得的瓦斯解吸总量，ml；oV--换算成标准状态下的煤样取样过程损失瓦斯量，ml；1V2--换算成标准状态下的煤样残存瓦斯量，ml；2G—煤样可燃质重量，g；0X—煤样瓦斯含量，ml/。表3-1禹州枣园煤业有限公司二1煤层瓦斯含量Table3-1Yuzhoucoallimitedcompanytwo1coalseamgascontent测试地点23032风巷22052风巷22052机巷-150岩巷测试标高-50m-150m含量（m3/1）煤层透气性系数煤层透气性系数是煤层瓦斯流动难易程度的标志，是煤层对于瓦斯流动的阻力，通常用透气性系数表示。透气性系数越大，瓦斯在煤层中流动越容易，透气性系数九在我国普遍用地单位m2/MPa2・d。其物理意义是lm长的煤体，当压力平方差是lMPa?时，通过lm2的煤层断面，每日流过的瓦斯立方米数。1m2/MPa2・。煤层透气性系数测定以中国矿大法周世宁院士提出的径向不稳定流动法较为简便，应用也最多。二1煤层瓦斯基础参数如下：煤层透气性系数入=~・d钻孔瓦斯流量和流量衰减系数钻孔自然初始瓦斯涌出强度q和钻孔自然瓦斯流量衰减系数a是表征钻孔自然瓦0斯涌出特征的参数。q和a值要通过测定不同时间的钻孔自然瓦斯涌出量并按下式回归0分析求得的，具体测定方法为：选择新鲜暴露煤壁，沿煤层打一个孔径50〜89mm，长30〜40m的钻孔，封孔后定期测量钻孔自然瓦斯流量q，根据不同自排时间下的钻孔自t然瓦斯流量测定数组（“q），按公式回归q二qe-at分析求出q和a。it00表3-2禹州枣园煤业有限公司二1煤层透气性及钻孔流量衰减系数Table3-2Yuzhoucoallimitedcompanytwo1coalseampermeabilityanddrillingflowattenuationcoefficient测试地点150m水平岩巷副暗石门测试标高-150m-150m透气性系数钻孔流量衰减系数可抽性评价勉强可以抽放矿井瓦斯储量勘探报告未提供全矿井瓦斯储量，建议进行专门勘查。根据《煤矿瓦斯抽采规范》（AQ1027-2008）的规定，矿井瓦斯储量按下式计算：W=W+W+W123式中：W一矿井瓦斯储量，Mm3；W—可采煤层的瓦斯储量总和，Mm3,1W=£AxX11i1ii二1式中：A—矿井每一个可采煤层的煤炭储量，Mt；1in—矿井可采煤层数；X—矿井每一个可采煤层的瓦斯含量，m3/1；1iW—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，Mm3,2W=才AxX22i2ii=l式中：A—可采煤层采动影响范围内每一个不可采煤层的煤炭储量，Mt。2i采动影响范围：上邻近层取50〜60m，下邻近层取20〜30m；n—矿井可采煤层采动影响范围内的不可采煤层数；X—可采煤层采动影响范围内每一个不可采煤层的瓦斯含量，m3/1；1iW一围岩瓦斯储量，Mm3；按下式计算：3W=K(W+W)312式中：K—围岩瓦斯储量系数，一般取K二〜，。经计算，。矿井可抽瓦斯量矿井可抽瓦斯量根据《煤矿瓦斯抽采规范》(AQ1027-2008)可抽瓦斯量概算按下列公式计算：可抽瓦斯量二瓦斯储量X抽采率，抽采率为35%，经过计算，3。瓦斯抽采率根据《煤矿瓦斯抽采规范》(AQ1027-2008)，煤与瓦斯突出矿井必须建立地面永久瓦斯抽放系统或井下移动泵站瓦斯抽放系统。本矿井按煤与瓦斯突出矿井管理，但瓦斯含量最大不超过8m3/，经瓦斯涌出量预测，，m3/1,。根据《煤矿瓦斯抽采基本指标》(AQ1026-2008)表1和表3，并考虑适当富余系数，设计工作面瓦斯抽采率为30%，矿井瓦斯抽采率应±35%，设计取35%。可抽期(1)年瓦斯抽采量X35%=，按330d计算，则年抽采瓦斯量为:Q=1440X330X。N（2）抽采系统服务年限根据瓦斯可抽量及年瓦斯抽采量，，经计算，第三章瓦斯抽采的必要性和可行性论证瓦斯抽采的必要性规定根据《煤矿安全规程》第145条及《AQ1027-2008煤矿瓦斯抽采规范》一：有下列情况之一的矿井，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：（一）1个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/min或1个掘进工作面瓦斯涌出量大于3m3/min，用通风方法解决瓦斯问题不合理的。（二）矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的：大于或等于40m3/min；〜，大于30m3/min；〜，大于25m3/min；〜，大于20m3/min；

，大于15m3/min。（三）开采有煤与瓦斯突出危险煤层的。下面从三个方面来详细分析禹州枣园煤业有限公司井下瓦斯抽放的必要性。从矿井瓦斯涌出情况来看瓦斯抽放的必要性根据矿井瓦斯涌出量的预测结果，矿井开采-450煤层时，矿井年产量60万t、从矿井瓦斯涌出的情况分析，矿井符合建立瓦斯抽放系统的条件。从矿井云盖山断层浅部开采发生瓦斯动力现象看瓦斯抽放的必要性2009年5月7日和6月28日23032上顺槽掘进期间发生两起瓦斯异常动力现象，矿井严格按照煤与瓦斯突出矿井进行管理，从防治煤与瓦斯突出角度必须实施井下瓦斯抽放。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，与人工制气相比，利用瓦斯具有成本低，质量高、清洁安全，使用方便等显著的优点。如果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，保护人类生存环境。可以取得显著的经济效益和社会效益。目前，我国许多瓦斯抽放矿井都进行了利用，利用瓦斯进行发电及民用，可为矿井创造一定的经济效益。通风处理瓦斯量核定当一个矿井、采区或工作面的绝对瓦斯涌出量大于通风所能允许的瓦斯涌出量时，就要抽放瓦斯，即：q>qq>qf二0.6vSCK12)式中q—矿井（采区或工作面）的瓦斯涌出量，m3/min；q一通风所能承担的最大瓦斯涌出量，m3/min；fv一通风巷道（或工作面）允许的最大风速，m/s；S—通风巷道（或工作面）断面积，m2；C—《煤矿安全规程》允许的风流中的瓦斯浓度，％；K—瓦斯涌出不均衡系数，一。瓦斯抽采的可行性⑴根据勘探报告和河南理工大学瓦斯地质研究所编制的《枣园煤业有限公司二煤1层瓦斯参数测试》，本井田二煤层瓦斯基础参数如下：1煤层透气性系数h=~・d钻孔瓦斯流量衰减系数a=~国家安全生产监督管理总局2006年颁布的《矿井瓦斯抽采规范》（AQ1027-2008）。表5-3-1煤层瓦斯抽采难易程度表Table5-3-1seamgasdrainagedifficultyleveltable类别钻孔流量衰减系数a/d-煤层透气性系数九/M2/MPA2・d容易抽采<>10可以抽采10〜较难抽采><对照表5-5-1可知，本矿井开采的二1煤层从钻孔瓦斯流量衰减系数和煤层透气性系数来判定属于勉强可以抽放煤层。⑵。，。矿井瓦斯抽采率为35%。满足《设计规范》规定，是可行的。⑶邻近的云煤一矿、云煤二矿和永煤集团其他生产矿井瓦斯抽采成功的经验和成熟的队伍为本矿建立瓦斯抽采系统创造了有利条件。综上所述，本矿井瓦斯资源条件及邻近生产矿井抽采效果说明本矿建立瓦斯抽采系统是可行的。第四章抽采方法规定根据《MT5018-96矿井瓦斯抽采工程设计规范》：选择抽采瓦斯方法，应根据煤层赋存条件、瓦斯来源、巷道布置、瓦斯基础参数、瓦斯利用要求等因素经技术经济比较确定。并应符合下列要求：a）尽可能利用开采巷道抽放瓦斯，必要时可设专用抽采瓦斯巷道；b）适应煤层的赋存条件及开采技术条件；c）有利于提咼瓦斯抽米率；d）抽采效果好，抽采的瓦斯量和浓度尽可能满足利用要求；e）尽量采用综合抽采；f）抽采瓦斯工程系统简单，有利于维护和安全生产，建设投资省，抽采成本低。根据《AQ1027-2008煤矿瓦斯抽采规范》：按矿井瓦斯来源实施开采煤层瓦斯抽采、邻近层瓦斯抽采、采空区瓦斯抽采和围岩瓦斯抽采；：多瓦斯来源的矿井，应采用综合瓦斯抽采方法。瓦斯抽采系统选择还应注意以下问题：⑴分期建设、分期投产的矿井，抽采瓦斯工程可一次设计，分期建设、分期投抽。⑵抽采瓦斯站的建设方式，应经技术经济比较确定。一般情况下，宜采用集中建站方式。当有下列情况之一时，可采用分散建站方式：——分区开拓或分期建设的大型矿井，集中建站技术经济不合理。——矿井抽采瓦斯量较大且瓦斯利用点分散。——一套抽采瓦斯系统难以满足要求。矿井瓦斯来源分析矿井在开采二1煤层期间的瓦斯来源由以下三部分组成：回采工作面的瓦斯涌出、掘进工作面的瓦斯涌出和采空区（包括围岩）的瓦斯涌出。各瓦斯源涌出的瓦斯占矿井瓦斯的涌出比例与矿井的开采深度和矿井的生产接续布局、采掘强度等有关。根据瓦斯涌出量预测数据，本矿瓦斯涌出构成中以回采工作面和采空区瓦斯涌出为主，矿井的瓦斯治理重点应放在回采工作面和采空区上。抽采方法选择抽采瓦斯方法、方式的选择，应根据瓦斯及煤层赋存情况、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定。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。当井下采掘工作面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。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瓦斯量多，应采取采空区瓦斯抽采。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。对于煤层透气性较低，采用预抽方法不易直接抽出瓦斯，掘进时瓦斯涌出量不很大而回采有大量瓦斯涌出的煤层，可采用边采边抽或增大孔径和加密钻孔等方法。若围岩瓦斯涌出量大，以及溶洞、裂缝带储存有高压瓦斯时，应采取围岩瓦斯抽采措施。总之，确定瓦斯抽采的方法应先摸清瓦斯来源，采空区瓦斯及顶板瓦斯含量情况，结合情况选用适合本矿井的抽采瓦斯方法。抽采方法，见表3-6。表3-6抽采方案选择Table3-6drainageschemeselection类别抽排放方式理由抽排放工艺建议~

本煤采煤工作面预抽及煤层瓦斯含量较大，透气风巷、机巷内打斜交钻首先采用。层抽边采边抽性系数及钻孔瓦斯涌出衰孔、交叉钻孔或垂直钻采减系数满足预抽条件。孔。穿层预抽煤层瓦斯含量较大，透气距煤层底板15-20m设置区域防突性系数及钻孔瓦斯涌出衰岩石专抽巷，施工穿层钻优先采用减系数满足预抽条件。孔穿透煤巷和回采工作面掘进面边掘边抽掘进工作面瓦斯涌出量较在掘进工作面顺槽两帮首先采用。

大。掘钻场抽放。采空高位钻孔抽采（钻场采空区瓦斯涌出量较大。区抽设在煤层中）在回风巷内向煤层开凿首先采用。采空高位钻孔抽采（钻场采空区瓦斯涌出量较大。区抽设在煤层中）在回风巷内向煤层开凿首先采用。钻场，向冒落拱上方打扇形孔。高位钻孔抽采（钻场采空区瓦斯涌出量较大。在回风巷内向煤层顶板试验应用。设在煤层顶板内）掘一条小上山，然后返平做钻场，向冒落拱上方打扇形孔。采空区（上隅角）插采空区瓦斯涌出量较大。上隅角浅部插管抽放。高位钻孔

管抽放无法解决上隅角瓦斯时采用。老采空区全封闭抽已采完封闭的老采空区瓦密闭内插管抽放老采空区放斯涌出量大瓦斯涌出量大时采用。本煤层瓦斯抽采方法根据抽采方法的选择原则，结合二1煤层的赋存、瓦斯来源等特点，考虑到工作面所需的抽采量，并参考抽采试验结果，提出禹州枣园煤业有限公司较合理的抽采方法,初期回采工作面预抽采用顺层平行或交叉钻孔抽采，进入云盖山断层-200m水平以深采用底板岩巷穿层钻孔预抽机巷和工作面瓦斯，煤巷掘进期间采用深孔截流抽放、工作面两帮布置顺层钻孔预抽，工作面回采期间采用工作面煤壁浅孔抽采、采空区优先采用高位钻孔抽放并辅助上隅角埋管或插管抽采防止采空区和上隅角瓦斯积聚。采空区瓦斯抽采方法顶板高位钻孔抽放邻近层瓦斯技术就是针对高瓦斯无煤柱（无尾巷），综采或综放工作面的特点，为解决瓦斯超限问题，采用沿开采层顶板岩层走向布置迎面定向水平长钻孔代替顶板瓦斯巷抽采上邻近层瓦斯或采空区瓦斯。

抽采方法：采用顶板高位钻孔抽采采空区或邻近层及围岩的瓦斯。——老采空区应选用全封闭式抽采方法。――现采空区可根据煤层赋存条件和巷道布置情况，采用顶（底）板钻孔法，有煤柱及无煤柱垂直及斜交钻孔法，插（埋）管法等抽采方法，并应采取措施，提高抽放瓦斯浓度。――开采容易自燃或自燃煤层的采空区，必须经常检测抽放管路中CO浓度和气体温度等有关参数的变化。发现有自然发火征兆时，必须采取防止煤自燃的措施（采空区瓦斯抽采方法图5-7）。机巷风巷工作面A钻场、走冋孔'匸B-B剖面机巷风巷工作面A钻场、走冋孔'匸B-B剖面图5-7煤层高位钻孔抽放采空区或邻近层示意图Figure5-7coalseamgasdrainagebyhighlevelboreholegobortheadjacentlayer

diagram钻孔及钻场布置设计的抽采方法中，在掘进工作面边掘边抽时需开设钻场，岩石预抽巷钻场间距为20m,煤巷掘进工作面钻场间距为40m，经估算，全矿井需要布置钻场约93处，钻场长度共计约372m。岩石预抽巷中每个钻场施工27个钻孔，孔深平均38m；煤巷掘进工作面每个钻场施工5个钻孔，孔深平均60m，回采工作面钻孔间距2〜5m,综采面孔深80m左右，经估算并考虑到建井过程中井筒及石门揭煤和探煤层层位工程量，。钻场施工：在工作面回风巷，沿回风巷走向每隔50m处开掘一条垂直回风巷的上山，上山宽3m，高2m,坡度约为30°,掘进至距煤层顶板2m左右后反平，再沿煤层顶板掘

2〜3m平巷作为钻场。钻孔布置：每个钻场内布置4个钻孔，呈扇形布置。钻孔及钻场布置，见图5-5钻孔参数，见表5-3。平面图A回采工作面1A—A回采工作面钻孔'平面图A回采工作面1A—A回采工作面钻孔'—煤层剖面图图5-1工作面顺层钻孔布置Figure5-1workingfacesmoothlayerofboreholelayout表5-3钻孔技术参数表Table5-3drillingtechnicalparameterstable孔号钻孔孔径(p(mm)方位(°))倾(°开孔位置钻孔间距(m)孔深(m)1#940201102＃9410201103#9420201104#942520110注：以上技术参数只供试验参考，须根据效果考察来确定最适合的参数。根据《AQ1027-2008煤矿瓦斯抽放规范》钻场钻孔布置应按照以下要求:——钻场的布置应免受采动影响，避开地质构造带，便于维护，利于封孔，保证抽放效果；——尽量利用现有的开拓、准备和回采巷道布置钻场；——对开采层未卸压抽放，除按钻孔抽放半径确定合理的孔间距外，应尽量增大钻孔的见煤长度；——邻近层卸压抽放，应将钻孔打在采煤工作面顶板冒落后所形成的裂隙带内，并避开冒落带；——强化抽采布孔方式除考虑应取得好的抽放效果外，还应考虑措施施工方便；——边采边抽钻孔的方向应与开采推进方向相迎，避免采动首先破坏孔口或钻场；——钻孔方向应尽可能正交或斜交煤层层理；——穿层钻孔终孔位置，应在穿过煤层顶（底）。根据《AQ1027-2008煤矿瓦斯抽采规范》预抽煤层瓦斯的钻孔量：——当采用顺层孔抽采时，钻孔量见表2；——当采用穿层钻孔抽采时，钻孔见煤点的间距可参照下列数据：容易抽放煤层15-20m；可以抽采煤层10-15m；较难抽采煤层8-lOm。单位：m/t表2单位：m/tTable2tonsofcoaldrillingscaleUnit:m/t煤层类别博煤层中厚煤层厚煤层容易抽采可以抽采较难抽采>>>抽采设计1、掘进工作面边掘边抽由于禹州枣园煤业有限公司二1煤层煤巷掘进过程中发生过动力现象，为防治煤与瓦斯突出需要采取抽放消除突出危险性。可以在掘进巷道两侧打钻场，在钻场内向工作面前方打钻孔边掘边抽，，深4m,高与掘进巷道相同。见图5-2，参数见表5-2。

I—*fI—*f图5-2掘进面边掘边抽瓦斯抽放示意图Figure5-2tunnelingsurfacedrivingwhilepumpinggasdrainageschematicdiagram表5-2边掘边抽钻孔技术参数表Table5-2drivingwhilepumpingdrillingtechnicalparameterstable孔号孔深(m)开孔处距底板的距离(m)仰角水平角备注162118°0°1、仰角就是钻孔的轴向和水平线的夹26018°3°角。37018°6°2、水平角“0度”为钻孔轴线在水平46216°0°面上投影的方向，向右偏为正，向左偏56016°3°为负。67016°6°1'62118°0°2'6018°-3°3'7018°-6°4'6216°0°5'6016°-3°6'7016°-6°2、上隅角瓦斯抽放上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6m长的铠装软管与主抽放管路连接，将铠装软管插入上隅角，为保证软管吸入口处于上隅角的上部(上部瓦斯浓度较高)，抽放软管与木棒绑在一起，用铁丝吊挂在支架上，为提高抽放浓度，上隅角处应采用挡风帘，提高抽放效果。随着工作的推进，拆下前端一段主管路，移动抽放软管，如此反复。抽放工艺如图5-8所示。软管可采用6〃管。抽放管伸入上隅角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。上隅角插管瓦斯抽放是制造一个负压区，让周围瓦斯向负压区流动，然后通过排放管路，抽出工作面，负压区在什么地方最合适，顶板岩性不同，顶板的冒落程度不同，对负压区的选择都将有较大影响，为确保抽放点的合适位置（使吸入口瓦斯浓度较高），在抽放管路负压始端的接一个带4〜8个分支的一段管路，分支出几个支管，支管出口接4〃或6〃铠装胶管，胶管插入上隅角后呈发散排列，可提高抽放效果，如图5-9所示。对于采空区瓦斯涌出量较大的工作面，也可以采取采空区埋管抽放的方式，随着工作面不断向前推进，沿回风巷将管路埋入采空区。采空区埋管抽放，见图5-10。图5-8上隅角插管抽放瓦斯示意图Figure5-8cornertubegasdrainageschematicdiagram

图5-9上隅角分支插管抽放瓦斯示意图Figure5-9cornerbranchtubegasdrainageschematicdiagram抽加管上隅角/A-A剖面图5-9上隅角分支插管抽放瓦斯示意图Figure5-9cornerbranchtubegasdrainageschematicdiagram抽加管上隅角/A-A剖面图5-10采空区埋管抽放瓦斯示意图Figure5-10gobdrainagepipegasschematicdiagram

封孔方法封孔材料钻孔采用聚氨酯封孔，聚氨酯是聚氨荃甲酸酯的简称。它的种类繁多，根据原料配方不同，可以制成多种不同产品。对于井下封孔而言，主要要求聚氨酯在发泡后，其内所形成的孔为封闭孔，即孔口不漏气，另外对发泡时间、发泡倍数、固化后的强度，可塑性等均有一定的要求。钻孔封孔设计应满足密封性能好、操作便捷、封孔速度快、造价低的要求。封孔方法的选择应根据抽放方法及孔口所处煤（岩）层位、岩性、构造等因素综合确定，因地制宜地选用新方法、新工艺，并应符合下列要求：a）岩壁钻孔；宜采用封孔器封孔。b）煤壁钻孔，宜采用充填材料进行压风封孔。封孔材料应根据具体条件优先选用膨胀水泥、聚氨脂等新型材料。在钻孔所处围岩条件较好的情况下，可选用水泥砂浆或其它封孔材料。抽放管为内径25mm的焊缝钢管（或抗静电塑料管），长为10m左右，在管前端焊上铁档板，套上木塞和橡胶垫圈，距前端橡胶垫圈1m处，再套上木塞和橡胶垫圈，并用铁线缠紧固定，在1m间距内的抽放管上固定一块毛巾布（1mX）。卷缠药液法封孔操作程序为：先称出封一个孔的甲、乙组成药液，分别装入两个容器，再将药液同时倒入混合桶，立即用棒快速搅拌均匀，当药液由黄褐色变为乳白色时，停止搅拌，将药液均匀倒在毛巾布上，边倒药液边向抽放管上卷缠毛巾布，并把卷缠好药液的封孔管迅速插入钻孔，大约5min后，药液开始发泡膨胀，20min后停止发泡，逐渐硬化固结。为了避免封孔管晃动影响封孔质量，孔口处用木塞楔紧。封一个钻孔的聚氨酯用量约为1kg左右。封孔长度应根据钻孔孔口段煤（岩）性质、裂隙发育程度及孔口负压等因素确定，并应符合下列要求：⑴孔口段围岩条件好、构造简单、孔口负压中等时，封孔长度可取2m~3m；⑵孔口段围岩裂隙较发育、或孔口负压很高时，封孔长度可取4m~6m；⑶在煤壁开孔的钻孔，封孔长度可取5m~8m；⑷采用聚氨酯外的其他材料封孔时，封孔段长度与封孔深度相等；⑸采用聚氨酯封孔时，封孔参数见表3。表3聚氨酯封孔参数Table3polyurethanesealingparameters封孔材料钻孔条件封孔段长度封孔材料钻孔条件封孔段长度（m）钻孔深度（m）聚氨酯孔口段较完整聚氨酯孔口段较完整3~5聚氨酯孔口段较完整聚氨酯孔口段较完整3~54~6孔口段较破碎4~6当采用地面钻孔抽放瓦斯时，抽采结束后应全孔封孔。第五章瓦斯抽采管路系统及设备选型抽采管路选型及阻力计算根据《AQ1027-2008煤矿瓦斯抽采规范》对瓦斯抽放管路有如下要求：：抽采管路系统应根据井下巷道的布置、抽采地点的分布、瓦斯利用的要求以及矿井的发展规划等因素确定，避免或减少主干管路系统的频繁改动，确保管道运输、安装和维护方便，并应符合下列要求：——抽采管路通过的巷道曲线段少、距离短，管路安装应平直，转弯时角度不应大于50°；——抽采管路系统宜沿回风巷道或矿车不经常通过的巷道布置；若设于主要运输巷内，，并固定在巷道壁上，与巷道壁的距离应满足检修要求；；——当抽采设备或管路发生故障时，管路内的瓦斯不得流入采掘工作面及机电硐室内；——尽可能避免布置在车辆通行频繁的主干道旁；——管径要统一，变径时必须设过渡节。：抽采瓦斯管路的管径应按最大流量分段计算，并与抽采设备能力相适应，抽采管路按安全流速为5~15m/s和最大通过流量来计算管径，抽采系统管材的备用量可取505010％。:当采用专用钻孔敷设抽放管路时，专用钻孔直径应比管道外形尺寸大100mm；当沿竖井敷设抽采管路时，应将管道固定在罐道梁上或专用管架上。:抽采管路总阻力包括摩擦阻力和局部阻力；摩擦阻力可用低负压瓦斯管路阻力公式计算；局部阻力可用估算法计算，一般取摩擦阻力的10％~20％。:地面管路布置:——不得将抽采管路和自来水管、暖气管、下水道管、动力电缆、照明电缆及通讯电缆等敷设在同一条地沟内；——主干管应与城市及矿区的发展规划和建筑布置相结合；——抽放管道与地上、下建（构）筑物及设施的间距，应符合《工业企业总平面设计规范》的有关规定；——瓦斯管道不得从地下穿过房屋或其它建（构）筑物，一般情况下也不得穿过其它管网，当必须穿过其它管网时，应按有关规定采取措施。计算方法⑴瓦斯抽采管径选择瓦斯抽采管径选择得合理与否，对抽采瓦斯系统的建设投资及抽放系统效果有很大影响。直径太大，投资费用增加；直径过细，管路阻力损失大，同时参照抽采泵的实际能力使之留有备用量。一般采用下式计算:D=（Q/V）1/2式中D—抽采瓦斯管内径，m；Q—瓦斯管中混合瓦斯流量，m3/min；V—瓦斯管中混合瓦斯平均流速，取10m/s。为说明方便，将高负压抽放系统中地面、地面钻孔和风井内的瓦斯抽放管路称为主管；采区回风上（下）山管路称为干管；底板眼巷穿层钻孔称为支管；煤顺层钻孔11111和煤壁浅孔抽放管路称为支管。低负压大流量抽放系统中地面、地面钻孔和风井内的12瓦斯抽放管路称为主管，采区回风上（下）山管路称为干管；风巷高位抽放和低位埋221管抽放管路称为支管。21依据瓦斯抽采量预计结果，按上式计算，如表6-1所示。表6-1抽采瓦斯管径计算和选择结果Table6-1gasdrainagepipediametercalculationandselectionresults类别抽采纯量（m3/min）混合流量（m3/min）瓦斯浓度计算管选择管径（mm）壁厚（mm）材质（％）径（mm）主管］54303393779无缝钢管干管1154303393779无缝钢管支管117302222457无缝钢管支管12301191594无缝钢管主管244153053259无缝钢管干管2144153053259无缝钢管支管22152162457无缝钢管⑵管路摩擦阻力计算或管道局部阻力计算、摩擦阻力计算公式：9.81Q2YLKD5式中H—管路的摩擦阻力，Pa；摩L—管路长度，m；K—与管径有关系数，见表4；Y—混合瓦斯对空气的密度比见表5；D—瓦斯管内径，cm；Q—抽采混合瓦斯量，m3/h。表4不同管径的系数Ko值Table4EffectofdifferentdiametercoefficientKOvalue通称管径152025224050(mm)^值通称管径70(mm)K通称管径70(mm)Ko值80100125150>150表5在0°C及105Pa气压时的Y值Table5at0Cand105secondmethodofPaofpressurevaluesofy瓦斯浓度0123456789%011020304060700.666801290100、局部阻力（H）局抽采管网系统中管路局部阻力（H），按管道总摩擦力阻力的15%考虑局、管网总阻力采区瓦斯抽采管网系统的总阻力（H）为：总H二H+H总摩局经计算地面抽采瓦斯泵站到24采区-450m水平的24017工作面单支路径最长，管网阻力最大，故取该路径的管网阻力。高负压抽采系统管网路径为抽采瓦斯泵站内和地面瓦斯管路（200m）-新风井

（475m）—-150回风石门（164m）-24采区回风下山（860m）—回采工作面机巷（1700m）。低负压抽采系统管网路径为抽采瓦斯泵站内和地面瓦斯管路（200m）—新风井（475m）—-150m水平回风石门（164m）—24采区回风下山（703m）—回采工作面机巷（1700m）。⑴、高负压抽采系统摩擦阻力计算泵房内和地面抽采瓦斯管路（20°m）的摩擦阻力（H主JH主11981Q纠L=9恥64x60)2x0.911X2°0=443.2(尸。)H主11KD50.71x359风井内抽采管路(475m)的摩擦阻力(H)主12H_9.81Q纠L_9.81x(54x60)2x0.911x475_10595()0.71x35.95-H———1059.5(Pa)0.71x35.95主12KD5③-150m水平回风石门、24采区回风下山（924m）的摩擦阻力（J/”9.81Q2YL9.81x(54x60)2x0.911x924“““厂、0.71x35.95H===0.71x35.95干11KD5回采工作面管路(1700m)的摩擦阻力(H)支11”9.81Q27L9.81x(23.3x60)2x0.911x1700厂”。“厂、0.71x23.15H===6358.2(Pa)0.71x23.15支11KD5则工作面到地面抽采系统泵站之间管路的总摩擦阻力H为:摩1H=H+H+H+H摩1主11主12干11支1=+++=（Pa）=（Pa）=（Pa）=（Pa）、局部阻力H局H=局=X=（Pa）、管网总阻力H总H=H+H总摩局=+=（Pa）⑵、低负压抽采系统摩擦阻力计算泵房内和地面抽采瓦斯管路（200m）的摩擦阻力（H）主21”9.81Q2YL9.81x（50x60）2x0.911x200、H===830.8（Pa）主21KD50.71x30.75风井内抽采管路（475m）的摩擦阻力（H）主22H主22=1973.2(Pa)9.81Q纠L_9.81x(50x60)2x0.911xH主22=1973.2(Pa)KD50.71x30.75-150m水平回风石门、24采区回风下山（803m）的摩擦阻力（H）主23=3601.6(Pa)H_9.81Q纠L_9.81x(50x60)2x0.911x867干21Kd50.71x30.75=3601.6(Pa)回采工作面管路（1700m）的摩擦阻力（H）支21H=9.81Q2YL_9.81x(25x空x0.911x1700_7319p0.71x23.15支21Kd50.71x23.15则工作面到地面抽采系统泵站之间管路的总摩擦阻力H为:摩H=H+H+H+H摩主1主2干1支1=+++=（Pa）、局部阻力H局H=局=X=（Pa）、管网总阻力H总H=H+H总摩局=+瓦斯抽采泵选型规定根据《AQ1027-2008煤矿瓦斯抽采规范》对瓦斯抽放设备有如下要求：：矿井抽采瓦斯设备的能力，应满足矿井抽采瓦斯期间或在抽采瓦斯设备服务年限内所达到的开采范围的最大抽放量和最大抽采阻力的要求，且应有不小于15％的富裕能力。矿井抽放系统的总阻力，必须按管网最大阻力计算，抽采瓦斯系统应不出现正压状态。选型原则、瓦斯泵的流量必须满足矿井抽采期间预计最大瓦斯抽出量的需求；、瓦斯泵的负压能克服管路系统的最大阻力；、具有良好的真空度；、抽采设备配备电机必须为矿用防爆型。计算方法⑴瓦斯泵流量计算抽采瓦斯泵的流量必须满足抽采系统服务年限之内最大抽采量的需要。_100-k-QQ=&泵XF式中：Q—抽采瓦斯泵额定流量，m3/min；泵Q—矿井抽采瓦斯总量（纯量），m3/min；Zx—矿井抽采瓦斯浓度，%；k—备用系数，k=；n—瓦斯抽采泵的抽采效率，。按矿井预计的高负压瓦斯抽采总量Q=54m3/min、x=30计算，抽采瓦斯泵的额定流z量81m3/min。按矿井预计的低负压瓦斯抽采总量Q=50m3/min、x=15计算，抽采瓦斯泵z的额定流量75m3/min。⑵瓦斯泵压力计算瓦斯抽采泵的压力是克服瓦斯从井下抽放孔口起，经抽放管路到抽放泵，再到释放点所产生的全部阻力损失H=KX（H+H+H）泵总孔正式中H—瓦斯抽米压力，Pa；泵H—抽米系统管网总阻力，Pa；总H—抽采钻孔所需负压，本煤层预抽取15000Pa，采空区抽采取7000Pa；孔H—瓦斯泵出口正压，取5000Pa；正K一压力备用系数，K=。按上式计算高负压抽采瓦斯泵的最大压力：H=X(+15000+5000)=37664Pa泵1H=X(+7000+5000)=33341Pa泵2⑶瓦斯抽采泵真空度计算I=H/101325=37%泵1I=H/101325=33%泵2瓦斯泵类型根据抽采泵的选型原则和前面计算的瓦斯泵所需抽放流量(Q)、泵压力(H)和泵泵真空度(i)，考虑到井下抽采瓦斯管网较长，阻力损失较大，故选择水环式真空泵为宜。按上述计算结果，在标准状态下，矿井高负压抽采瓦斯泵所需流量Q=81m3/min，泵1换算成负压状态下(真空度i=37%),。在标准状态下，矿井低负压抽采瓦斯泵所需流量Q=75m3/min，换算成负压状态下(真空度i=33%),。本设计推荐选用2BE1403-0水环泵1真空泵作为高负压抽采系统用泵，轴功率160W，泵最大抽气量约为7350m3/h，电机功率185KW，最大吸入负压33Mbar,；推荐选用2BEC42水环真空泵作为低负压抽采系统用泵，轴功率154W，泵最大抽气量约为8532m3/h，电机功率185KW，最大吸入负压160Mbar，。水环式真空泵选用减速器传动，配套防爆电机要求有定子测温，工作电压为6kV，电机额定功率由供应商确定。设计安装二台水环真空泵，其中一台工作，一台备用及检修。水环真空泵参数见表5-3。表5-3水环真空泵参数表Table5-3waterringvacuumpumpparametertable型号抽气量(m3/h)轴功率(kw)转速(r/min)供水量(m3/h)生产厂家2BE1403-07350160472武汉武鑫泵业制造有限公司生产2BEC428532185440武汉武鑫泵业制造有限公司生产辅助设备抽采瓦斯泵站（见下图5-1）除应配置管路系统的控制阀门、测压嘴、孔板流量计和正负压放水器等附属设施外，还应配置下列附属设施：、瓦斯泵的进、出气端的管道上，均设置防回火装置与水封式防爆器，以防止井下管路瓦斯爆炸或地面放空管雷击燃烧波及范围扩大，设计选用防回火装置与水封式防爆器以熄灭燃烧火焰、释放爆炸能量及阻断爆炸传播，减小波及范围。

图5-1瓦斯泵站图Figure5-1gaspumpingstationmap、泵站的进、出气端设置放空管，用来排放井下抽出的瓦斯，放空管与泵站的进、出气端用连通管连通，实现一管两用，来排放井下抽放管路自然排出瓦斯和泵站抽出的瓦斯。本设计放空管高度取10。第六章经济概算编制依据⑴、定额与指标《煤炭建设地面建筑工程基础定额（99统一基价）》《煤炭建设地面建筑工程概算指标（99统一基价）》《煤炭建设地面建筑、井巷工程综合预算定额指标（99统一基价）》《煤炭工业机电安装工程概算指标（99统一基价）》《全国统一安装工程预算定额（刷油、防腐蚀、绝热工程）》《煤炭建设井巷工程辅助费基础定额（99统一基价）》《煤炭工业常用设备价格汇编（99年版）》《工程建设全国机电设备1998年汇编》⑵、其它设备采用最新价格，材料按当地实际价格计算。⑶、费率计取：各类取费标准执行煤规字（1995）175号文，按五类费用标准计取;设备运杂费用6%，材料运杂费8%。（4）、未考虑材料、工资等地区差价。费用概算范围经过经过方案比较和各项费用估算,整个瓦斯抽采工程需要初期投资4,915,100元（不包括已经前期安装瓦斯抽放管道），投资构成如表10－2示。表10-2禹州枣园煤业有限公司瓦斯抽采系统设备选型及投资估算表Table10-2YuzhouCoalLimitedgasdrainagesystemequipmentselectionandinvestment序号项目名称规格型号单位数量单价（元）费用（元）说明一设备和器材1瓦斯抽采泵2BE1403台2300000600000一台运转，一台备用2瓦斯抽采泵2BEC42台2250000500000一台运转，一台备用3泵站监测系统KJ-91台11000001000004热轧无缝钢管①377x9m16003004800005热轧无缝钢管①325x9m1600300480000抽采主管路6热轧无缝钢管①245x7m5100190969000抽采支管路00007热轧无缝钢管①159x4m33001504950008闸阀DN377个2660015600泵站，抽采主管路调节流量用9闸阀DN325个55002500抽采支管路调节流量用10管道监测仪WYS(300mm)套2110000220000抽采主管测流量用11管道监测仪WYS(200mm)套686000516000抽采支管测流量用12负压放水器个20400080000安装在管道低洼处13正压放水器个240008000安装在排气管路上14防爆，防回火装置套21400028000可自制15高负压气体取样器个1600600抽取管路中的气体16U型压差计个4100400与孔板量计配套17避雷装置套2500010000抽采泵房用18放空管装置套220004000排放瓦斯用19潜水泵等21000020000供水用20高频电子除垢装置套24000080000除垢21电缆VV20-3x35m6001106600022起动柜台4150006000023变压器KS9-500KWA6/台1700007000024配电盘8路个11000010000二小计安装工程费4815100瓦斯抽采泵安装管道安装台4500020000煤矿自行安装小计20000三工程建设费100000泵房建设，根据实际需要确用定合计4,915,10第七章安全技术措施抽采系统及井下移动抽采瓦斯泵站安全措施.抽采钻场、钻孔施工时防治瓦斯危害的措施抽采钻场（孔）施工前，必须编制施工作业规程，制定施工安全措施，打钻时，必须配备专职瓦斯检查员，严格执行《煤矿安全规程》的有关规定，杜绝诸如无水打钻、瓦斯超限作业等违章作业。打钻过程中如遇喷孔，必须立即停钻，采取处理措施，并向有关领导汇报。.管路防漏气、防砸坏、防带电、防底鼓措施抽采系统必须设置负压测定装置和截止阀