煤礦瓦斯抽放設計說明書

山西呂梁中陽西合煤業有限公司

抽 放 設 計

通風工區

編製時間：2013年2月28日

1、概 況

山西省煤礦企業兼並重組整合工作領導組辦公室文件以晉煤重組辦發[2009]45號文件下達《關於呂梁市中陽縣、興縣煤礦企業兼並重組整合方案(部分)的批複》批準，由原山西呂梁萬峰金泰煤業有限公司和山西大土河永祥煤業有限公司2個煤礦重組整合為山西呂梁中陽西合煤業有限公司。根據2009年11月29日山西省國土資源廳頒發的C1400002009111220044248號《采礦許可證》，批準開采煤層4-10號煤，麵積為4.2979km2，生產規模90.00萬t/a。

西合煤業屬於高瓦斯礦井，由於生產能力的提升，瓦斯湧出量加大，瓦斯問題是礦井生產的首要安全問題。

2、井田位置

該井田位於山西省呂梁市中陽縣城西北10km處金羅鎮西北，行政區劃屬中陽縣金羅鎮管轄。其地理坐標為東經111°04′50″～110°07′07″，北緯37°26′10″～37°27′15″。

2009年11月29日山西省國土資源廳頒發的C1400002009111220044248號《采礦許可證》，批準開采煤層4-10號煤，麵積為4.2979km2，井田範圍由1～6號拐點圈定，整合後井田邊界坐標見表1-1。

表1-1 礦界拐點坐標表

點號80西安坐標

XY

14146951.3819508229.76

24146951.3819509929.77

34145751.3719510429.78

44145951.3619508629.77

54145951.3719507629.76

64146727.3719507059.25

東西長3370m，南北寬2000m，麵積4.2979km2。

井田周邊鄰近沒有生產煤礦分布，僅東側1.5km處南川河對麵有山西呂梁中陽付家焉煤業有限公司和中陽縣朱家店煤礦二坑。

3、礦井通風

礦井現在共有三個井筒：主立井、新副立井、建煤主井。通風方法為機械抽出式;主立井、副立井進風，建煤立井回風。重組整合後礦井安裝FBCDZ№20型通風機，共2台，一台工作，一台備用。

通風方法機械抽出式。根據初步設計，工作麵設計采用一進兩回通風方式。掘進工作麵采用局部通風機，機械壓入式通風。

4、抽放係統

我礦目前地麵有一個瓦斯抽放泵站，抽放泵站於2010年2月建成投入使用安裝有兩台功率為110Kw、型號為2BEA-353-O型水環式真空泵，單台額定抽采能力為66.4m3/min，一主一備每月交換運行。抽放泵運行良好，抽放泵站地麵安裝瓦斯抽放監測監控係統，對抽放管道的濃度、負壓、溫度、流量等實行24小時不間斷的監控。我礦現安裝抽放管路共有3900米，其中主管路從副井東繞道到井下瓦斯抽放鑽孔，支管分為一采區采空區抽放，4301本煤層鑽孔抽放，副井東繞道、清撒斜巷鑽孔抽放

5、抽放管路選型

瓦斯抽采管徑選擇是否合理，對抽采瓦斯係統的建設投資及抽采係統效果有很大影響。應考慮抽采量最大時期，直徑選擇需合理，既要投資費用少，又要滿足現在的抽放需求，同時參照抽采泵的實際能力使之留有備用量。

抽采管徑一般采用下式計算：

D=0.1457(Q/V)1/2

式中：D—抽采瓦斯管內徑，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，一般V=5～12m/s。

抽采係統瓦斯管徑選擇結果

類別抽采純

量(m3/min)瓦斯

濃度

(%)混 合

流量(m3

/min)備用係數平均

流速

(m/s)計算管

內徑

(mm)選擇管

(外徑

mm)壁厚

(mm)用途

主管630261.25332426無縫鋼管13地麵及地麵鑽孔中管路

主管630261.25332450 PVC8北回風巷

支管1445101.25203219鋼管8副井東繞道

6、 建立瓦斯抽采係統的條件

根據住房和城鄉建設部、國家質量監督檢驗檢疫局聯合發布的《煤礦瓦斯抽采工程設計規範》(GB 50471-2008)3.1節規定：凡符合下列情況之一時，必須建立瓦斯抽采係統：

(1)高瓦斯礦井。

(2)一個采煤工作麵的瓦斯湧出量大於5m3/min或一個掘進工作麵的瓦斯湧出量大於3m3/min，且用通風方法解決瓦斯問題不合理的礦井。

(3)礦井絕對瓦斯湧出量達到下列條件時：

1)大於或等於40m3/min;

2)年產量1.0Mt～1.5Mt的礦井，大於30m3/min;

3)年產量0.6Mt～1.0Mt的礦井，大於25m3/min;

4)年產量0.4Mt～0.6Mt的礦井，大於20m3/min;

5)年產量小於或等於0.4Mt的礦井，大於15m3/min;

4)開采有煤與瓦斯突出危險煤層的礦井。

根據前麵的論述，西合煤業滿足(1)、(3)兩個條件，西合煤業具備建立瓦斯抽采係統的條件。

7、 開采層瓦斯抽采

本煤層瓦斯抽采包括預抽、邊采邊抽和強化抽采等方式，預抽本煤層瓦斯主要采用鑽孔抽采的方法，預抽煤層瓦斯屬於未卸壓煤層的瓦斯抽采，對於透氣性及其它預抽條件較好的煤層，預抽會取得較好效果。邊采邊抽利用工作麵開采時的卸壓效應抽采本層瓦斯，當工作麵推進時，工作麵前方煤體由於卸壓，透氣性大大增加，抽采效率大幅度提高，采用斜向鑽孔，抽采工作麵前方煤體的卸壓瓦斯。

7.1 4301回風巷本煤層鑽孔抽放

6.1.1施工方案

1、鑽孔施工設備、參數

(1)鑽機型號：SGZ-ⅢA(ZL-300HA)型礦用坑道鑽機

鑽杆直徑：Φ50mm

鑽頭直徑：Φ75mm

開孔鑽頭直徑：Φ113mm 套管直徑：Φ108mm

(2)4301回風巷瓦斯抽放鑽孔參數表：

鑽孔類別鑽孔與巷道夾角

(°)鑽孔開孔高度 (m)孔間距

(m)孔深

(m)鑽孔直徑(mm)鑽孔個數

4號煤層

平行鑽孔9015907573個

附：4301回風巷瓦斯抽放鑽孔平麵布置圖

7.1.2、封孔工藝

封孔工藝：采用水泥砂漿封孔，封孔深度8m。封孔時將1m的孔口管全部纏麻，開始注漿，見孔口纏麻處返漿後，用鑽機頂住注漿盤，關閉注漿閥門，打開泄壓閥，並停止注漿，及時清洗注漿泵及注漿管路。具體操作為先用直徑為Φ113mm鑽頭開孔，鑽進8.5m時退杆，下Φ108 mm套管8m。再用比重為1.5的水泥漿固管，待水泥凝固48小時以後，用Φ75mm鑽頭掃孔至8.5m處，用泥漿泵打壓30min，壓力為3MPa。孔口無漏水為合格，合格後安裝Φ108mm閘閥門方可鑽進。施工結束後，用4寸彈簧管連接到支管上，再連接到幹管上，最後到達地麵瓦斯抽放泵房。

7.2 高位鑽孔抽采

設計原則：終孔位置位於”三帶”中的裂隙帶，抽采裂隙帶內富集瓦斯。

(1)新井東繞道1號、2號鑽場鑽孔

新井東繞道1號、2號鑽場，分別施工3個鑽孔預抽井筒周圍的瓦斯，東繞道1號鑽場流量1.2m3/min,負壓3Hpa ,瓦斯濃度69%。東繞道2號鑽場流量1.7m3/min，負壓3Hpa，瓦斯濃度90%。

7.3 采空區瓦斯抽采方法

全封閉采空區瓦斯抽采：

全封閉采空區是指工作麵(或采區、礦井)已采完封閉的采空區，也稱老采空區。老采空區雖與礦井通風網絡隔絕，但采空區中往往積存大量的高濃度瓦斯，它仍有可能通過巷道密閉或隔離煤柱的裂隙往外泄出，從而增加礦井通風的負擔和不安全因素。全封閉采空區瓦斯抽采有以下幾種不同的方式：報廢礦井抽采瓦斯、開采已久的老采空區瓦斯抽采、采完不久的采空區瓦斯抽采和地麵鑽孔抽采等。

對於西合煤業生產時間已久，采空區已經積聚了大量的瓦斯，設計主要采用密閉巷道法抽采采空區瓦斯，該法是在回風順槽內打密閉，將管子插入封閉采空區直接抽采采空區瓦斯。我礦一采區回風巷1號、3號、7號抽放閉對采空區-25、采空區-26進行密閉抽放。

圖5-3 全封閉采空區瓦斯抽采方案

8、 抽采係統安全措施

8.1 抽采鑽場、鑽孔施工時防治瓦斯危害的措施

抽采鑽場(孔)施工前，必須編製施工作業規程，製定施工安全措施，打鑽時，必須配備專職瓦斯檢查員，嚴格執行《煤礦安全規程》的有關規定，杜絕諸如無水打鑽、瓦斯超限作業等違章作業。打鑽過程中如遇噴孔，必須立即停鑽，采取處理措施，並向有關領導彙報。

8.2 管路防漏氣、防砸壞、防帶電、防底鼓措施

抽采係統必須設置負壓測定裝置和截止閥門，新敷設的管路要進行氣密性檢查，正常抽采的管路亦應定期進行氣密性檢查。敷設抽采管路的巷道雖非主要運輸巷道，但在管路上要懸掛警示牌，管路外部塗紅色以示區別，提醒車輛注意，並要每天巡回檢查，發現問題及時更換。抽采管路在巷道內吊掛安裝時，吊掛高度不小於1.8m;為防止底鼓折損管路，管道都用墩垛墊起，墊起高度不小於0.3m。井下瓦斯抽采管應盡量避免與通訊、動力電纜設在一起，以防管路帶電。

9、抽采泵站安全措施

(1)在一個瓦斯抽采泵站內，瓦斯抽采泵及附屬設備隻有一套工作時，應備用一套;兩套或兩套以上工作時，其備用量可按工作量的100%設計。鑽機備用量按工作台數的100%設計。

(2)抽采泵站位置應設在不受洪澇威脅且工程地質條件可靠地帶，應避開滑坡、溶洞、斷層破碎帶及塌陷區等;宜設在回風井工業場地內，泵房距井口和主要建築物及居住區不得小於50m。

(3)泵房及泵房周圍20m範圍內禁止有明火。

(4)泵房應建在靠近公路和有水源的地方。

(5)泵房應考慮進出管敷設方便：有利瓦斯輸送，並盡可能留有擴能的餘地。

(6)抽采泵站建築必須采用不燃性材料，耐火等級為二級。

(7)泵站周圍必須設置柵欄或圍牆。

(8)泵站附近管道應設置放水器及防爆、防回火、防回水裝置，設置放空管及壓力、流量、濃度測量裝置，並應設置采樣孔、閥門等附屬裝置、放空管設置在瓦斯抽采泵的進、出口，管徑應大於或等於泵的進、出口直徑，放空管的管口要高出泵房房頂3m以上。

(9)泵房內電器設備、照明和其它電器、檢測儀表均應采用礦用防爆型。

(10)泵房必須有直通礦調度室的電話。

(11)抽采泵站應有供水係統，瓦斯抽采泵站設備冷卻水一般采用閉路循環。給水管及水池容積均應考慮消防水量。汙水應設置地溝排放。

(12)瓦斯泵前後防回火、防爆炸措施

為防止抽采泵的回火、爆炸事故，在抽采泵進氣管和出氣管的適當位置設置防爆、防回火裝置。

(13)抽采泵房防雷電、防火災措施

抽采泵房和泵房附近的放空管設置三針避雷裝置，避雷裝置的高度應超過泵房、放空管5m以上，並將避雷導線埋入地表3m以下。

泵房內必須設置幹粉滅火器和砂箱等滅火器材。

(14)抽采濃度規定及在規定濃度下的防爆措施

抽采泵房內環境瓦斯濃度不得超過0.5%，否則必須停泵，查明原因並處理。