某礦井瓦斯抽放論

1、. 茨門溝煤礦瓦斯抽放設(shè)計(jì)前 言一、任務(wù)來(lái)源貴州省盤縣紅果鎮(zhèn)XX煤礦經(jīng)改擴(kuò)建后生產(chǎn)能力為15萬(wàn)t/a，目前礦井實(shí)際生產(chǎn)能力已達(dá)到20萬(wàn)t/a，隨著礦井生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大及開采深度的增加，礦井瓦斯涌出量增大，采煤工作面上隅角經(jīng)常出現(xiàn)瓦斯超限現(xiàn)象，為解決局部瓦斯超限問題，確保安全生產(chǎn)，XX煤礦決定開展瓦斯抽放工作，委托煤炭科學(xué)研究總院撫順分院進(jìn)行瓦斯抽放設(shè)計(jì)，撫順分院的設(shè)計(jì)人員認(rèn)真研究和分析了XX煤礦的煤層賦存、瓦斯涌出及開拓開采情況后認(rèn)為，XX煤礦具備建立抽放系統(tǒng)的條件，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了瓦斯抽放設(shè)計(jì)。二、設(shè)計(jì)的主要依據(jù)1、礦井抽放瓦斯工程設(shè)計(jì)規(guī)范 （MT5018-96） 中華人民共和國(guó)煤炭工業(yè)部

2、1997年1月；2、礦井瓦斯抽放管理規(guī)范 中華人民共和國(guó)煤炭工業(yè)部 1997年4月；3、煤礦安全規(guī)程 煤礦安全監(jiān)察局 2001年9月28日；4、貴州省盤縣紅果鎮(zhèn)XX煤礦改擴(kuò)建方案 貴州省煤礦設(shè)計(jì)研究院 2002年5月 5、XX煤礦提供的通風(fēng)、生產(chǎn)和地質(zhì)方面的資料。三、設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想1、在符合規(guī)范要求，滿足使用的前提下，盡可能降低成本，節(jié)省工程投資；2、設(shè)備、管材選型留有余地，能充分滿足礦井安全生產(chǎn)的需要；3、采用的工藝技術(shù)具有先進(jìn)性，且符合實(shí)際。四、設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容為：1、XX礦瓦斯賦存情況、抽放瓦斯的可行性及必要性、抽放量預(yù)計(jì)；2、瓦斯抽放方法及抽放工藝設(shè)計(jì)，抽放瓦斯鉆場(chǎng)與鉆孔參

3、數(shù)設(shè)計(jì)；3、地面抽放泵站的泵房布置、供電、供水、通訊等設(shè)計(jì)；4、工程中所需設(shè)備、儀器、儀表及附屬裝置等選型及安裝設(shè)計(jì)；5、抽放泵站及井下管路的檢測(cè)、監(jiān)控布置；6、抽放瓦斯管理措施及安全措施；7、抽放所需主要設(shè)備及材料清單及工程投資概算； 8、安裝及施工圖紙的繪制。1 礦井概況1.1 井田概況1.1.1 交通位置XX煤礦位于貴州省盤縣南紅果鎮(zhèn)松山村境內(nèi)，隸屬盤縣煤炭工業(yè)管理局管轄。礦井現(xiàn)有簡(jiǎn)易公路與320國(guó)道相連，以井口為中心，距盤西支線紅果車站10km，盤縣新城10km，距云南富源縣36km，交通運(yùn)輸十分便利。1. 1.2 地形、地貌及河流XX煤礦位于盤關(guān)向斜西翼南段。屬構(gòu)造剝蝕山地地貌，發(fā)育

4、單面山，單面山脊之間組成單斜谷地，西北部由峨嵋山玄武組地層構(gòu)成構(gòu)造坡，東南部由三疊系地層構(gòu)成剝蝕坡，在構(gòu)造坡與剝蝕坡之間由龍?zhí)督M地層組成不對(duì)稱的單斜谷地。單面山與單斜谷地走向與地層走向一致，呈近北延伸。井田內(nèi)屬中切割的中山地形，地面多被第四系坡積物覆蓋。井田內(nèi)總體地勢(shì)北部高，南部低，井田內(nèi)最高點(diǎn)位于井田東北部邊界附近，標(biāo)高1985m左右，最低點(diǎn)位于井田南部邊界附近，標(biāo)高1695m左右，相對(duì)高差290m。井田中部有崗寨河，楊梅河、南部有沙陀河，崗寨河河流流向自西南向東北，楊梅河老河河流流向自北向南，沙陀河流向自西向東。三條河流均為山區(qū)雨源性河流，流量變化幅度大。雨季暴漲，枯季流量較小，主要受大氣

5、降水的控制。1.1.2 氣象及地震情況本區(qū)內(nèi)氣候溫和濕潤(rùn)，屬亞熱帶高原性季風(fēng)氣候，冬無(wú)嚴(yán)寒，夏無(wú)酷暑，雨量充沛，季節(jié)性分區(qū)不明顯，據(jù)盤縣氣象局資料，最高氣溫為30，最低氣溫5，年平均降雨量為1402.9mm，年平均濕度為81。盤縣特區(qū)地震烈度為6度。1.1.3 水源及電源情況礦井生活用水取自附近泉井水，生產(chǎn)用水可取自松山河或井田泉井水。礦井采用雙回路供電系統(tǒng)，一回從火鋪供電工區(qū)6KV引入，一回從10KV農(nóng)網(wǎng)T接引入，電源有保障。1.2 地質(zhì)構(gòu)造及煤層特征1.2.1 地層井田內(nèi)出露的地層由老到新有上二迭統(tǒng)峨嵋山玄武組、宣威組、下三迭統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組及第四系。井田內(nèi)的含煤地層為上二迭統(tǒng)宣威組，系陸相沉積

6、，巖性由灰色細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖及煤層組成，厚度170m230m，一般185m。1.2.2 地質(zhì)構(gòu)造XX煤礦井田位于盤關(guān)向斜的西翼南段，地層總體走向NNE，傾向NEE，傾角2270º，南部?jī)A角小，一般32º左右，北部?jī)A角大，一般55º左右，井田內(nèi)斷層較發(fā)育，此部見F10-3、F10-4正斷層，南部見F10-1正斷層，僅在井田中部有一條F11-20斷層，在界中部有一斷層帶影響各煤層，對(duì)開拓、開采帶來(lái)不利影響。本井田構(gòu)造復(fù)雜程度屬中等。F10-1正斷層：位于井田南部，為井田南部邊界。井田內(nèi)走向800m，斷層走向近北東，傾向南東，傾角75

7、6;，在中沙陀寨子附近斷層是上下盤均為煤系地層，落差大于60m，斷層破壞全煤系的完整性。F10-3正斷層：位于井田北部，井田內(nèi)走向300m，斷層走向北東，傾向南東，傾角60º左右。F10-4正斷層：位于井田北部井田內(nèi)走向240m,斷層走向北東、傾向南東，傾角65º左右。1.2.3 煤層及煤質(zhì)宣威組含煤層2849層，一般38層，含煤總厚2443m，平均34m，平均含煤系數(shù)15，其中含可采煤層20層（1、3、31、4、5、8、12、14、151、153、162、163、18、181、201、202、22、23、24、25號(hào)），平均可采總厚度25m，主要的可采煤層6層（3、8、1

8、2、151、153、201），主要可采煤層賦存情況見表1-1：礦井開采煤層為低中中灰，低特硫煤，煤種為肥氣煤，主要適用于煉焦、動(dòng)力、氣化和民用。1.2.4瓦斯、煤塵、煤的自燃依據(jù)礦井2003年瓦斯等級(jí)鑒定結(jié)果，XX礦瓦斯相對(duì)涌出量12.96m3/t，絕對(duì)瓦表1-1 煤層賦存情況表:煤層號(hào)煤層厚(m)最小-最大平均夾矸層數(shù)頂?shù)装鍘r性煤層穩(wěn)定性31.673.822.601頂板以粉砂巖為主，局部粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，底板巖性為泥巖或沙質(zhì)泥巖。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單穩(wěn)定可靠812.382.1無(wú)頂板以粉砂巖、細(xì)砂巖為主，底板巖性為泥巖或粉砂巖。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單穩(wěn)定可靠120. 373.341. 3501頂板以砂質(zhì)泥巖為主，

9、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖次之，底板巖性為泥巖或粉砂質(zhì)泥巖。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單穩(wěn)定可靠15-10. 83.282.101頂板以泥質(zhì)粉砂巖或粉砂質(zhì)泥巖為主，底板巖性為泥巖或粉砂巖。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單穩(wěn)定可靠15-30. 785.722.2502頂板以泥巖、粉砂質(zhì)泥巖，底板巖性為泥巖或粉砂質(zhì)泥巖。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單穩(wěn)定可靠2010.853.82.3502頂板以泥質(zhì)粉砂巖或粉砂質(zhì)泥巖，底板巖性為粉砂質(zhì)泥巖。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單穩(wěn)定可靠斯涌出量2.43 m3/min，屬高瓦斯礦井。由于2003年瓦斯鑒定時(shí)沒有采煤面，涌出量較小。本設(shè)計(jì)主要依據(jù)2004年5月收集礦井的瓦斯資料。南采區(qū)的絕對(duì)瓦斯涌出量近10m3/min，相對(duì)瓦斯涌出量近20m3/t，瓦斯

10、涌出量大大超過(guò)2003年，根據(jù)礦井等級(jí)鑒定結(jié)果，礦井的煤塵有爆炸危險(xiǎn)性，煤層按有自燃發(fā)火考慮。因此必須提高安全意識(shí)，嚴(yán)格礦井瓦斯管理，搞好監(jiān)測(cè)監(jiān)控及瓦斯抽放工作。此外根據(jù)紅果縣煤炭局反映，17煤在掘進(jìn)時(shí)有過(guò)動(dòng)力現(xiàn)象發(fā)生（未經(jīng)權(quán)威部門鑒定），該煤層有發(fā)生煤與瓦斯突出的可能性，今后紅果礦如有煤與瓦斯突出現(xiàn)象發(fā)生，掘進(jìn)和開采17煤層時(shí)須考慮進(jìn)行預(yù)抽，防止煤與瓦斯突出。1. 3 礦井概況1.3. 1 礦井的煤層儲(chǔ)量、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限依地質(zhì)報(bào)告，礦井內(nèi)保有儲(chǔ)量1258萬(wàn)t，井田邊界煤柱及村莊永久煤柱損失364萬(wàn)t，采出及開采損失儲(chǔ)量238萬(wàn)t，井田內(nèi)保有儲(chǔ)量1020萬(wàn)t，剩余可采儲(chǔ)量656萬(wàn)t。礦

11、井改擴(kuò)建后設(shè)計(jì)能力15萬(wàn)t/a，礦井服務(wù)年限計(jì)算如下：服務(wù)年限=可采儲(chǔ)量×80/(年產(chǎn)量×儲(chǔ)量備用系數(shù))=656×80/(15×1.4)=25a。1.3.2 礦井開拓開采礦井采用斜井開拓方式，分南北兩個(gè)區(qū)開采，斜井主要用于運(yùn)煤、運(yùn)材料、進(jìn)風(fēng)排水，敷設(shè)管線，回風(fēng)井回風(fēng)，采用絞車提升，運(yùn)煤采用0.75t礦車。采煤方法采用走向長(zhǎng)壁偽俯斜分段走向密集采煤法，在工作面回采的同時(shí)，布置另一個(gè)回采工作面順槽掘進(jìn)頭，形成完整的生產(chǎn)系統(tǒng)。采用金屬支柱和金屬鉸接頂梁支護(hù)，全部垮落法管理頂板。采用鉆眼爆破法落煤。1.3.3 礦井通風(fēng)礦井通風(fēng)方式采用分區(qū)抽出式，主斜井進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)

12、斜井回風(fēng)，風(fēng)機(jī)采用ZT52-4-No13型防爆軸流通風(fēng)機(jī)兩臺(tái)，一臺(tái)工作、一臺(tái)備用，電機(jī)功率15KW。礦井南區(qū)目前總風(fēng)量1500m3/min左右。礦井南采區(qū)巷道布置及通風(fēng)系統(tǒng)見圖1-1。1.4 抽放工作面概況2201采煤工作面位于南采區(qū)，開采20-1號(hào)煤層，平均采高2m左右，工作面采長(zhǎng)84m，走向長(zhǎng)度800m，采用爆破落煤，工作面采用單體液壓支拄和金屬鉸接頂梁支護(hù)，全部垮落法管理頂板，工作面采用U型通風(fēng)，配風(fēng)量740m3/min，回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛绕骄?.8左右，回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛扔谐蕃F(xiàn)象。采空區(qū)瓦斯涌出量較大，受漏風(fēng)影響，上隅角瓦斯經(jīng)常超限，瓦斯?jié)舛纫话?-6左右，嚴(yán)重威脅著礦井的安全生產(chǎn)。必需須采

13、取瓦斯抽放措施。圖1-1 XX礦巷道布置及通風(fēng)系統(tǒng)示意圖2 礦井瓦斯抽放的必要性與可行性2.1瓦斯抽放必要性瓦斯抽放旨在保障礦井安全生產(chǎn)，同時(shí)也是解決瓦斯的基本手段。眾所周知，加強(qiáng)通風(fēng)是處理瓦斯的最有效方法，而當(dāng)瓦斯涌出量大于通風(fēng)所能解決的瓦斯涌出量時(shí)就應(yīng)當(dāng)采取抽放瓦斯措施，對(duì)于局部區(qū)域的瓦斯超限（如上隅角等），采用通風(fēng)方法可能無(wú)法解決瓦斯問題或采用通風(fēng)方法不合理時(shí)，也必須采取瓦斯抽放措施。XX礦2201工作面采空區(qū)瓦斯涌出量大，上隅角濃度經(jīng)常達(dá)到4以上，如果增加工作面配風(fēng)量，采空區(qū)漏風(fēng)也增加，采空區(qū)瓦斯涌出量增大，造成上隅角瓦斯?jié)舛雀y控制，因此單純依靠增加風(fēng)量并不能解決上隅角瓦斯超限問題，

14、此外由于采空區(qū)瓦斯涌出量大，工作面回風(fēng)巷時(shí)有超限，必須采取瓦斯抽放，才能解決工作面回風(fēng)巷及上隅角瓦斯超限問題。此外，今后為預(yù)防17可能發(fā)生煤與瓦斯突出，須考慮進(jìn)行煤層預(yù)抽。2.2 瓦斯抽放的可行性瓦斯抽放的可行性應(yīng)以是否能抽出瓦斯或能否獲得較好地抽放效果來(lái)評(píng)價(jià)。開采層瓦斯抽放（未卸壓）的可行性是指在原始透氣性條件進(jìn)行預(yù)抽的可能性。最常用的用來(lái)衡量煤層瓦斯抽放難易程度的指標(biāo)是煤層透氣性系數(shù)和鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)。XX礦沒有進(jìn)行過(guò)抽放可行性研究工作，但根據(jù)鄰近的盤江局的抽放情況，煤層透氣性尚可，本煤層預(yù)抽完全可行。鄰近層和采空區(qū)（上隅角）瓦斯抽放是屬于卸壓瓦斯抽放，抽放效果一般較好，鄰近層抽放一般

15、濃度較高，而采空區(qū)抽放量一般較大，采空區(qū)抽放與煤層預(yù)抽及鄰近層抽放相比抽放濃度較低。抽放實(shí)踐已證明，在煤層群開采時(shí)，鄰近層瓦斯抽放和采空區(qū)瓦斯抽放效果一般都比較好，故XX礦進(jìn)行鄰近層或采空區(qū)瓦斯抽放技術(shù)上是可行的，同時(shí)瓦斯抽放能保證正常生產(chǎn)，所以經(jīng)濟(jì)上也是合理的。3 瓦斯抽放方法與工藝3.1工作面瓦斯來(lái)源分析采煤工作面瓦斯涌出包括三部分，即落煤、煤壁及采空區(qū)瓦斯涌出。采落煤及煤壁瓦斯涌出來(lái)自開采煤體，采空區(qū)瓦斯涌出則可包括以下幾部分，即圍巖瓦斯涌出、未采分層瓦斯涌出、丟煤瓦斯涌出和鄰近層瓦斯涌出等。對(duì)于2201采面來(lái)講，由于開采層上下都有鄰近層，受采動(dòng)影響，上下鄰近層卸壓后涌入到開采層工作面的

16、采空區(qū)內(nèi)，和圍巖瓦斯涌出及丟煤瓦斯涌出一起構(gòu)成采空區(qū)瓦斯，由于采空區(qū)內(nèi)存在著漏風(fēng)，漏風(fēng)流攜帶高濃度瓦斯從上隅角附近涌入到工作面，往往造成工作面上隅角瓦斯超限。初步估算，2201工作面采空區(qū)瓦斯涌出量占整個(gè)工作面瓦斯涌出量的50以上，是工作面瓦斯涌出的主要來(lái)源,采空區(qū)瓦斯涌出中有一部分來(lái)自鄰近層。3.2 瓦斯抽放方法選擇3.2.1 瓦斯抽放方法概述3.2.1.1 開采層瓦斯抽放開采層抽放包括預(yù)抽、邊采邊抽和強(qiáng)化抽放等方式，預(yù)抽主要采用鉆孔預(yù)抽，是在工作面開采前預(yù)先抽放煤體中的瓦斯，屬于未卸壓煤層的瓦斯抽放，對(duì)于透氣性及其它預(yù)抽條件較好的煤層，預(yù)抽會(huì)取得較好效果。邊采邊抽利用工作面開采時(shí)的卸壓效應(yīng)

17、抽放本層瓦斯，當(dāng)工作面推進(jìn)時(shí)，工作面前方煤體由于卸壓，透氣性大大增加，抽放效率大幅度提高，采用斜向孔或交叉鉆孔，抽放工作面前方煤體的卸壓瓦斯。根據(jù)盤江局礦井的抽放情況，XX礦可以進(jìn)行本煤層瓦斯預(yù)抽。3.2.1.2 鄰近層瓦斯抽放鄰近層瓦斯抽放就是通常所說(shuō)的卸壓層瓦斯抽放。在煤層群條件下，受開采層的采動(dòng)影響，其上部或下部的鄰近層煤層得到卸壓，而產(chǎn)生膨脹變形，煤層透氣性大幅度提高。此時(shí)煤層與巖層之間形成的空隙與裂縫，不僅可儲(chǔ)存卸壓瓦斯，而且也是良好的瓦斯流動(dòng)通道，為防止鄰近層瓦斯向開采層工作面涌出就應(yīng)當(dāng)用抽放的辦法來(lái)處理這部分瓦斯。實(shí)踐證明，鄰近層瓦斯抽放不僅容易，而且效果好。礦的煤層賦存與開采條

18、件，各鄰近層較薄，進(jìn)行鄰近層瓦斯抽放在經(jīng)濟(jì)上是不合理的。3.2.1.3 采空區(qū)瓦斯抽放采空區(qū)瓦斯抽放具有抽放量大、來(lái)源穩(wěn)定等特點(diǎn)，2201工作面采空區(qū)上下鄰近層瓦斯涌出量大，圍巖及丟煤瓦斯的涌出，使采空區(qū)瓦斯涌出量較大，具備進(jìn)行采空區(qū)瓦斯抽放的條件。3.2.2 瓦斯抽放方法確定抽放瓦斯方法的選擇，主要是根據(jù)礦井（或采區(qū)、工作面）瓦斯來(lái)源、煤層賦存狀況、采掘布置、開采程序以及開采地質(zhì)條件等因素進(jìn)行綜合考慮。目前抽放瓦斯方法主要有：開采層瓦斯抽放、鄰近層瓦斯抽放、采空區(qū)瓦斯抽放，選擇具體抽放瓦斯方法時(shí)應(yīng)遵循如下原則：1、 抽放瓦斯方法應(yīng)適合煤層賦存狀況、開采巷道布置、地質(zhì)條件和開采技術(shù)條件；2、應(yīng)

19、根據(jù)瓦斯來(lái)源及涌出構(gòu)成進(jìn)行，盡量采取綜合抽放瓦斯方法，以提高抽放瓦斯效果；3、有利于減少井巷工程量，實(shí)現(xiàn)抽放巷道與開采巷道相結(jié)合；4、選擇的抽放瓦斯方法應(yīng)有利于抽放巷道布置與維修、提高瓦斯抽放效果和降低抽放成本；5、所選擇的抽放方法應(yīng)有利于抽放工程施工、抽放管路敷設(shè)以及抽放時(shí)間增加。根據(jù)上述選擇瓦斯抽放方法的原則，結(jié)合XX礦煤層的賦存、瓦斯來(lái)源等特點(diǎn)，決定采取鄰近層或采空區(qū)瓦斯抽放的方法。本煤層打鉆孔預(yù)抽等抽放方法今后也要考慮，詳表3-1。表3-1 可行的抽放方案抽放方法抽放工藝?yán)?由備注采空區(qū)瓦斯抽放上隅角淺部插管上隅角瓦斯?jié)舛容^高工藝簡(jiǎn)單，可解決上隅角附近小范圍瓦斯超限問題。打木垛深部插管

20、采空區(qū)瓦斯涌出量大需打木垛，如上隅角淺部的抽效果不好，再考慮采用。采空區(qū)埋管采空區(qū)瓦斯涌出量大前兩種方法無(wú)法解決問題時(shí)考慮采用。埋入管道難以回收，投資大。老塘（已采采空區(qū)）密閉抽放老塘瓦斯涌出量大防止老塘瓦斯向外涌出鄰近層瓦斯抽放高位鉆孔抽放鄰近層瓦斯鄰近層較多且瓦斯涌出量較大抽放效果一般較好，但需打巖石鉆孔，施工及管理難度較大。本煤層預(yù)抽在掘進(jìn)巷道打順層鉆孔本煤層瓦斯涌出量大或煤層有突出危險(xiǎn)性?？蛇吘蜻叧榛蛳瘸楹缶?根據(jù)XX礦的情況，與鄰近層抽放相對(duì)，采空區(qū)瓦斯抽放投資小，操作簡(jiǎn)單，因可首先考慮采空區(qū)瓦斯抽放，在采空區(qū)抽放時(shí)，可先采用上隅角插管抽放，如效果不好再采取深部埋管或埋管抽放。如采空

21、區(qū)抽放效果不理想，再進(jìn)行鄰近層瓦斯抽放試驗(yàn)。本煤層瓦斯預(yù)抽今后再考慮。3.3 抽放瓦斯工藝設(shè)計(jì)3.3.1上隅角插管抽放瓦斯上隅角瓦斯抽放的主要原理是在工作面上隅角形成一個(gè)負(fù)壓區(qū)，使該區(qū)域內(nèi)瓦斯形成紊流狀態(tài)與空氣充分混合，由抽放管路抽走，這可以避免因工作面上隅角處局部位置因風(fēng)流不暢（或無(wú)風(fēng)）引起的瓦斯超限，還可解決因漏風(fēng)使采空區(qū)向上隅角涌出瓦斯而造成的瓦斯超限。為操作方便，靠近采面上隅角段管路可采用6m長(zhǎng)的鎧裝軟管與主抽放管路連接，將鎧裝軟管插入上隅角，為保證軟管吸入口處于上隅的上部（上部瓦斯?jié)舛容^高），抽放軟管與木棒綁在一直（避免軟管口下耷），用鐵絲吊掛在支架上，為提高抽放濃度，上隅角處應(yīng)采用

22、擋風(fēng)簾，提高抽放效果。隨著工作的推進(jìn)，拆下前端一段主管路，移動(dòng)抽放軟管，如此反復(fù)。抽放工藝如圖3-1所示。軟管可采用6寸或8寸管。抽放管伸入上隅角長(zhǎng)度及位置應(yīng)根據(jù)實(shí)際抽放效果，不斷調(diào)整，得到合理的參數(shù)。上隅角插管瓦斯抽放是制造一個(gè)負(fù)壓點(diǎn)，讓周圍瓦斯向負(fù)壓點(diǎn)流動(dòng)，然后通過(guò)排放管路，抽出工作面，負(fù)壓點(diǎn)在什么地方最合適，頂板巖性不同，頂板的冒落程度不同，對(duì)負(fù)壓點(diǎn)的選擇都將有較大影響，為確保抽放點(diǎn)的合適位置（使吸入口瓦斯?jié)舛容^高），在抽放管路末端的的一段鋼管帶4-8個(gè)分支的擴(kuò)散器，分支出幾個(gè)支管，支管出口接1寸或2寸膠皮軟管，軟管插入上隅角后呈發(fā)散排列，可提高抽放效果，如圖3-2所示。 對(duì)于采空區(qū)瓦斯

23、涌出量較大的工作面，如果采取上隅角淺部插管效果不好，無(wú)法解決瓦斯超限問題，可以考慮在回風(fēng)巷打木垛，將鐵管插入采空區(qū)較深的位置，隨著工作面的推進(jìn)，不斷的向外拖拽插入的管路，插管長(zhǎng)度可根據(jù)情況確定，一般5-10m左右，如果插管伸入采空區(qū)較深（20m以上），也可叫做采空區(qū)瓦斯抽放，見圖3-3。圖3-3 上隅角深部插管抽放示意圖3.3.2 采空區(qū)埋管抽放對(duì)于采空區(qū)瓦斯涌出量較大的工作面，也可以采取采空區(qū)埋管抽放的方式，隨著工作面不斷向前推進(jìn)，沿回風(fēng)巷將管路埋入采空區(qū)。采空區(qū)埋管抽放見圖3-4。AA抽放管路回風(fēng)巷進(jìn)風(fēng)巷 A-A剖面抽放管路立管1.5mmmm回風(fēng)巷30m上隅角圖3-4 采空區(qū)埋管抽放瓦斯示

24、意圖3.3.3 已采的老采空區(qū)瓦斯抽放對(duì)于已采完的采空區(qū)如果瓦斯涌出量大，向鄰近工作場(chǎng)所涌出瓦斯，也需要進(jìn)行密閉插管抽放，見圖3-5。 圖3-5 已采老采空區(qū)插管抽放瓦斯示意圖3.3.4 高位鉆孔抽放鄰近層瓦斯1、抽放方法：采用頂板高位鉆孔抽放鄰近層及圍巖的瓦斯。2、鉆場(chǎng)施工：在工作面回風(fēng)巷，沿回風(fēng)巷走向每隔60m處開掘一條垂直回風(fēng)巷的上山，上山寬3m，高2m，坡度約為30度，掘5m后反平，再沿煤層頂板掘23m平巷作為鉆場(chǎng)，也可考慮直接在煤層內(nèi)掘鉆場(chǎng)，不掘上山。3、鉆孔布置：每個(gè)鉆場(chǎng)內(nèi)布置4個(gè)鉆孔，呈扇形布置，詳見圖3-6，鉆孔參數(shù)見表3-2。表3-2 鉆孔技術(shù)參數(shù)表 孔號(hào)孔徑（mm）方位（&

25、#176;）傾角（°）開孔位置鉆孔間距（m）孔深（m）1750略大于煤層傾角鉆窩上幫距頂梁0.5m0.98027510同上0.98037520同上0.9804#7525同上0.980注：以上技術(shù)參數(shù)只供試驗(yàn)參考，須根據(jù)效果考察來(lái)確定最適合的參數(shù)。圖3-6 頂板高位鉆孔抽放上鄰近層瓦斯示意圖封孔工藝：鉆孔施工時(shí)，先采用直徑78mm鉆頭開孔，開孔深度6m。開孔后再鉆直徑75mm的鉆孔，孔長(zhǎng)度80m。在孔內(nèi)插入直徑50mm的雙抗塑料管作為抽放瓦斯管，封孔可采用兩種方法：聚胺酯封孔或水泥封孔。頂板高位鉆孔一般采用水泥封孔，在水泥封孔有困難時(shí)，采用聚胺酯封孔。為提高抽放瓦斯鉆孔的抽放瓦斯量，防

26、止鉆孔垮孔、堵孔，影響抽放效果，頂板孔內(nèi)可采用鐵套管固孔，以提高鉆孔的密封性，每施工完成一個(gè)鉆孔后立即進(jìn)行封孔。3.3.5 掘進(jìn)工作面預(yù)抽3.3.5.1 掘進(jìn)工作面先抽后掘今后XX礦如掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量大或有煤與瓦斯突出，則掘進(jìn)面需進(jìn)行先抽后掘或邊掘邊抽。抽放方法：在掘進(jìn)工作面向迎頭打順層鉆孔，在工作面掘進(jìn)前進(jìn)行預(yù)抽，降低或消除掘進(jìn)工作面瓦斯突出的危險(xiǎn)。抽放鉆孔布置：抽放鉆孔布置見圖3-7，鉆孔技術(shù)參數(shù)見表3-3。 圖3-7 掘進(jìn)工作面鉆孔布置示意圖注：上圖僅供參考，鉆孔開孔位置應(yīng)避開破碎處，鉆孔的個(gè)數(shù)可以根據(jù)瓦斯及斷面情況布置4-8個(gè)左右，可根據(jù)抽放情況增減。表3-3 掘進(jìn)面先抽后掘鉆孔技

27、術(shù)參數(shù)表鉆孔類別鉆孔與巷道中心線夾角（°）鉆孔與水平面夾角（°）孔深（m）鉆孔直徑（mm）開孔間距（m）迎頭鉆孔510同煤層傾角15-30750.4注：鉆孔深度可根據(jù)煤層情況確定，條件允許情況下，深度越大效果越好封孔工藝：鉆孔采用聚氨酯封孔，聚氨酯是聚氨荃甲酸酯的簡(jiǎn)稱。對(duì)于井下封孔而言，主要要求聚氨酯在發(fā)泡后，其內(nèi)所形成的孔為封閉孔，即各孔之間互不連通，另外對(duì)發(fā)泡時(shí)間、發(fā)泡倍數(shù)、固化后的強(qiáng)度，可塑性等均有一定的要求?？蛇x用煤科總院撫順分院研制生產(chǎn)的聚氨酯封孔材料，在鉆孔內(nèi)4.45.5m深度封孔，鉆孔密封段長(zhǎng)度僅1m，既能保證密封嚴(yán)密，又可節(jié)省封孔材料。該聚氨酯封孔材料膨脹倍

28、數(shù)20倍以上，聚氨酯發(fā)泡均勻、細(xì)小，孔隙又不聯(lián)通，還有可塑性，適于動(dòng)壓區(qū)封孔；在抽放瓦斯負(fù)壓6080KPa、正壓2MPa下，鉆孔密封嚴(yán)實(shí)不漏氣。 聚氨酯封孔采用卷纏藥液法,纏藥方法及鉆孔內(nèi)封孔管結(jié)構(gòu)如圖3-7所示。抽放管為內(nèi)徑25mm的焊縫鋼管，長(zhǎng)為56m，在管前端焊上鐵檔板，套上木塞和橡膠墊圈，距前端橡膠墊圈1m處，再套上木塞和橡膠墊圈，并用鐵線纏緊固定，在1m間距內(nèi)的抽放管上固定一塊毛巾布（1m×0.7m）。卷纏藥液法封孔操作程序?yàn)椋合确Q出封一個(gè)孔的甲、乙組成藥液，分別裝入兩個(gè)容器，再將藥液同時(shí)倒入混合桶，立即用棒快速攪拌均勻，當(dāng)藥液由黃褐色變?yōu)槿榘咨珪r(shí)，停止攪拌，將藥液均勻倒在

29、毛巾布上，邊倒藥液邊向抽放管上卷纏毛巾布，并把卷纏好藥液的封孔管迅速插入鉆孔，大約5分鐘后，藥液開始發(fā)泡膨脹，20分鐘后停止發(fā)泡，逐漸硬化固結(jié)。為了避免封孔管晃動(dòng)影響封孔質(zhì)量，孔口處用木塞楔緊。封一個(gè)鉆孔的聚氨酯用量約為1Kg左右。 鉆孔與管路的連接聚氨酯封孔1小時(shí)后，便可與抽放管路連接（水泥砂漿封孔不但麻煩，還需經(jīng)25小時(shí)后才可與抽放管路連接）。鉆孔與管路連接處應(yīng)設(shè)置流量計(jì)和閥門。鉆孔封孔器與抽放管路的連接如圖3-8所示。瓦斯預(yù)抽一定時(shí)間后，根據(jù)抽放量的大小決定停止抽放的時(shí)間，繼續(xù)向前掘進(jìn)，掘進(jìn)到距原鉆孔底5m左右的超前距時(shí)，停止掘進(jìn)，重新打鉆孔抽放瓦斯，如此反復(fù)循環(huán)。 3.3.5.2 掘進(jìn)

30、工作面邊掘邊抽除采取迎頭打鉆孔抽放外，也可以考察邊掘邊抽，其優(yōu)點(diǎn)抽放時(shí)不影響掘進(jìn)，且抽放效果較好，缺點(diǎn)是需掘鉆場(chǎng)，增加工程量，見圖3-9，鉆場(chǎng)規(guī)格寬2m，長(zhǎng)4m，高與掘進(jìn)巷道相同。封孔工藝與先抽后掘的鉆孔封孔方法相同。 圖3-9 掘進(jìn)工作面邊掘邊抽示意圖表3-3 邊掘邊抽鉆孔技術(shù)參數(shù)表鉆孔類別鉆孔與巷道夾角（°）鉆孔仰角（°）孔深（m）鉆孔直徑（mm）掘進(jìn)鉆孔18°215°同煤層傾角3075以上兩種方法中，掘進(jìn)工作面先抽后掘影響掘進(jìn)的進(jìn)度，而邊掘邊抽雖不影響掘進(jìn)速度，但需打鉆場(chǎng)增加工程量，可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)使用比較，選擇效果較好的一種抽放方法。3.4 瓦斯抽放

31、量預(yù)計(jì)XX煤礦屬首次進(jìn)行瓦斯抽放，沒有進(jìn)行過(guò)上隅角及采空區(qū)的瓦斯?jié)舛确植紲y(cè)定工作，根據(jù)工作面的實(shí)際情況，工作面絕對(duì)瓦斯涌出量近6min3/min，采空區(qū)瓦斯涌出按60計(jì)算，則采空區(qū)瓦斯涌出量約3.6 min3/min，結(jié)合我國(guó)進(jìn)行上隅角瓦斯抽放的經(jīng)驗(yàn)，為確保2201工作面回風(fēng)巷及上隅角瓦斯?jié)舛炔怀蓿ぷ髅娉榉磐咚辜兞款A(yù)計(jì)為2min3/min以上，上隅角淺部瓦斯抽放濃度按10計(jì)算，則抽放混合量應(yīng)為20min3/min以上。3.5 采空區(qū)插管抽放的安全管理1）所有參加采空區(qū)插管（埋管）抽放的工作業(yè)人員必須掌握操作的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，熟知瓦斯的基本知識(shí)，嚴(yán)格遵守規(guī)程，安全負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)安全把關(guān)。2）撤裝管

32、路時(shí)回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛炔坏贸^(guò)1%，否則必須停工，采取措施處理瓦斯。3）插管抽放時(shí)，插入上隅角的管路應(yīng)為軟管，可避免撞擊，同時(shí)軟管應(yīng)阻燃防靜電。4）.回風(fēng)巷的抽放管路安裝及拆除時(shí)應(yīng)輕拿輕放，施工作業(yè)時(shí)要使用銅質(zhì)工具，以免產(chǎn)生火花,避免碰撞。5）應(yīng)在上隅角設(shè)擋風(fēng)簾，并調(diào)整插管的位置和深度，以保證抽放濃度較高。6）抽放泵必須為水環(huán)真空泵，不能采用干式泵。4 瓦斯抽放管路系統(tǒng)4.1抽放瓦斯管路選擇4.1.1 抽放管路及抽放泵位置選擇原則抽放管路應(yīng)盡量選擇敷設(shè)在巷道曲線段少和距離短的線路中，盡可能避開運(yùn)輸繁忙巷道，首選回風(fēng)巷內(nèi)鋪設(shè)，還要考慮安裝、檢修方便。抽放管路系統(tǒng)與抽放泵的位置有很大關(guān)系，抽放泵站如布

33、置在地面，最好選在回風(fēng)井附近，泵房20m內(nèi)嚴(yán)禁明火，運(yùn)輸及供水、供水要方便，如抽放泵布置在井下，應(yīng)靠近抽放地點(diǎn)，安裝在進(jìn)風(fēng)硐室中。4.1.2 抽放泵位置選擇抽放泵站的位置，一般有兩種選擇，一種是泵站布置在井下靠近抽放地點(diǎn)的進(jìn)風(fēng)流中，這樣可以大大減少管路長(zhǎng)度，可以根據(jù)抽放地點(diǎn)的改變移動(dòng)抽放泵，可以節(jié)省管路投資，前提條件是抽放管路排出的瓦斯排放到采區(qū)專用回風(fēng)巷或總回風(fēng)巷后，經(jīng)稀釋瓦斯?jié)舛炔怀蕖Ａ硪环N泵站位置選擇方案是將泵放在地面，一般是由于礦井總回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛容^高或總回風(fēng)巷行人，抽出的瓦斯不能排放到總回風(fēng)巷內(nèi)，必須排放到地面。這樣泵站即使布置在井下也不能縮短抽放管路的長(zhǎng)度，而且布置在井下需打硐室

34、，供電及供水都不如地面方便，因此這種情況下，泵站一般都布置在地面。對(duì)XX礦而言，由于總回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛纫堰_(dá)至0.6以上，因此泵站必須安裝到地面。根據(jù)礦井的具體情況，由于回風(fēng)井今后將廢棄，因此抽放管路從副平硐通到地面，在副平硐口以北的山上，開出一塊平地，用來(lái)建泵站。4.1.3 抽放管路敷設(shè)路線XX礦瓦斯抽放首先進(jìn)行上隅角瓦斯抽放，暫不考慮預(yù)抽，瓦斯抽放泵站選擇在地面，抽放管路從副平硐敷設(shè)到地面，上隅角瓦斯抽放管敷設(shè)路線為：2201工作面上隅角2201工作面回風(fēng)巷聯(lián)絡(luò)巷3煤巷副平硐地面管路瓦斯抽放泵房放空管。抽放瓦斯管路敷設(shè)路線如圖4-1：4.1.4 抽放瓦斯管徑選擇瓦斯抽放管徑選擇合理否，對(duì)抽放瓦

35、斯系統(tǒng)的建設(shè)投資及抽放系統(tǒng)效果有很大影響。直徑太大，投資費(fèi)用增加；直徑過(guò)細(xì)，管路阻力損失大。故一般采用下式計(jì)算，并參照抽放泵的實(shí)際能力使之留有備用量，同時(shí)尚需考慮運(yùn)輸和安裝方便。管徑按下式計(jì)算：D=0.1457（Q/V）1/2式中 D抽放瓦斯管內(nèi)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=515m/s。當(dāng)管中瓦斯流速取10m/s，抽放管路中混合流量按20m3/min計(jì)算：D=206mm，因此可管路選擇內(nèi)徑為200mm的8寸管，一般選用無(wú)縫鋼管，由于礦井規(guī)模較小，為節(jié)省投資，也可采用焊縫鐵管，壁厚4-6mm，如考慮安裝及運(yùn)輸方便，也可采用玻璃鋼管。為說(shuō)明方便

36、將工作面回風(fēng)巷段管路稱為支管，出工作面以后的管路稱為主管，將抽放管吸入口到抽放泵站段抽放管路稱為負(fù)壓段，將抽放泵站至瓦斯排放口段抽放管路稱為正壓段。瓦斯抽放管徑選擇如表4-1 所示。表4-1 抽放瓦斯管徑選擇結(jié)果 類別材料選擇管徑（內(nèi)徑）（mm）壁厚(mm)抽放主管路焊縫鐵管2004抽放支管路焊縫鐵管20044.1.5 瓦斯管的連接方式井下管路均采用法蘭盤螺栓緊固連接，中間夾橡膠密封圈，為安裝方便起見，抽放管路中拐彎等處也可采用鎧裝膠管代替鐵管。4.1.6 管網(wǎng)阻力計(jì)算抽放瓦斯管路阻力包括摩擦阻力和局部阻力。計(jì)算管網(wǎng)阻力應(yīng)在抽放管網(wǎng)系統(tǒng)敷設(shè)線路確定后，按其最長(zhǎng)的線路和抽放最困難時(shí)期的管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)

37、行計(jì)算，根據(jù)XX煤礦采掘布置情況，最長(zhǎng)管路長(zhǎng)度1000m左右，計(jì)算管路的阻力。摩擦阻力計(jì)算：式中 H摩管路的摩擦阻力，Pa;L管路長(zhǎng)度，m;約1000m?；旌贤咚箤?duì)空氣的密度比，濃度取10，查表得0.955K與管徑有關(guān)系數(shù)；D瓦斯管內(nèi)徑，cm;Q抽放混合瓦斯量，m3/h。1、 管路阻力（H摩）計(jì)算2、局部阻力（H局）抽放管網(wǎng)系統(tǒng)中管件局部阻力（H局），按管道總摩擦力阻力的15考慮。H局=0.15·H摩=0.15×5938=891(Pa)3、 管網(wǎng)總阻力（H總）故瓦斯抽放管網(wǎng)系統(tǒng)的總阻力（H總）為：H（總）=H摩+H局=5938+891=6829(Pa)4.1.7 管路敷設(shè)及

38、附屬設(shè)施4.1.7.1 管路敷設(shè)要求1、地面管路地面敷設(shè)管路除符合井下管路的有關(guān)要求外，尚需符合下列要求：(1)冬季寒冷地區(qū)應(yīng)采取防凍措施；(2)瓦斯管路不宜沿車輛來(lái)往繁忙的主要交通干線敷設(shè)；(3)瓦斯管路不允許與自來(lái)水管、暖氣管、下水道管、動(dòng)力電纜、照明電纜和電話電纜等敷設(shè)于一個(gè)地溝內(nèi)；(4)在空曠地帶敷設(shè)瓦斯管路時(shí)，應(yīng)考慮到未來(lái)的發(fā)展規(guī)劃和建筑物的布置情況；(5)瓦斯主管距建筑物的距離大于5m距動(dòng)力電纜大于1m，距水管和排水溝大于1.5m，距鐵路大于4m，距木電線桿大于2m；(6)瓦斯管路與其它建筑物相交時(shí)，其垂直距離大于0.15m，與動(dòng)力、照明電纜及電話線大于0.5m且距相交構(gòu)筑物2m

39、范圍內(nèi)，管路不準(zhǔn)有接頭和布置管件；(7)瓦斯管不準(zhǔn)穿過(guò)其它管路，確需穿過(guò)，應(yīng)加鋼套管。2、井下管路煤礦井下的環(huán)境條件較惡劣，且巷道高低不平，坡度大小不一，巷道受壓變形，空氣濕潤(rùn)易銹蝕等，為此對(duì)煤礦井下抽放瓦斯管路的敷設(shè)有如下要求：(1)瓦斯管路應(yīng)采取防腐、防銹蝕措施；(2)傾斜巷道的瓦斯管路，應(yīng)用卡子將管道固定在巷道支護(hù)上，以免下滑；(3)管路敷設(shè)要求平直，盡量避免急彎；(4)管路敷設(shè)時(shí)，要考慮流水坡度，要求坡度盡量一致，避免高低起伏，低洼處需安裝放水器；(5)新敷設(shè)的管路要進(jìn)行氣密性。4.1.7.2 管路安裝一、地面管路安裝敷設(shè)XX煤礦抽放瓦斯泵房位于工業(yè)廣場(chǎng)以南靠近松山河的一塊平地上，地面

40、管路安裝采用沿地表架空敷設(shè)方式，架空高度1m，如穿過(guò)公路需打龍門，高度視情況而定。每隔6m設(shè)置一個(gè)支撐架，也可采用地面支撐墩，必要時(shí)在支撐上設(shè)有半圓形管卡固定管路，防止管路下滑。地面管路安裝敷設(shè)方式詳見圖4-2、圖4-3。圖4-2地面管路支撐架示意圖 圖4-3 地面管路支撐墩示意圖二、井下管路安裝敷設(shè)井下抽放瓦斯管路包括風(fēng)井管路、總回巷管路和掘進(jìn)工作面管路。風(fēng)井管路沿井筒敷設(shè)，如斜井為砌碹支護(hù)，采用懸臂吊掛安裝方式或打支撐墩；總回風(fēng)巷內(nèi)管路可以采用吊掛或打支撐墩沿巷道底板敷設(shè)；掘進(jìn)面管路可采用巷道側(cè)幫吊掛安裝方式。托掛安裝見圖4-4，井下支撐墩與地面支撐墩類似見圖4-3，吊掛式安裝見圖4-5。

41、圖4-4 井下管路懸臂支撐敷設(shè)示意圖 4-5 井下管路吊掛敷設(shè)示意圖4.1.7.3 管路防腐、防銹地面和井下金屬管路外表均要先涂刷二層樟丹，防銹地面管路再涂刷一層油性調(diào)和漆。井下管路再涂一層煤焦瀝青漆。采用焊縫鐵管管壁較薄，管道內(nèi)有水，因此管內(nèi)部應(yīng)刷漆防銹。4.1.7.4 附屬裝置管路附屬設(shè)施主要包括如下設(shè)備：1、抽放管路低洼處要安裝放水器。2、抽放管路上配置控制閥門、測(cè)壓嘴、孔板流量計(jì)等。3、泵站配置U型管水柱計(jì)、瓦斯檢定器（100）、高負(fù)壓取樣器、氣壓計(jì)等檢測(cè)儀。具體如下：(1)閥門：在瓦斯抽放管路上和鉆孔的連接處，均需安設(shè)閥門，主要用于調(diào)節(jié)與控制各個(gè)獨(dú)立抽放地點(diǎn)的抽放負(fù)壓、瓦斯?jié)舛取⒊榉?/p>

42、量等，同時(shí)修理和更換瓦斯管時(shí)可關(guān)閉閥門切斷回路。設(shè)計(jì)選用的閥門為截止閥。(2)在抽放管路以及鉆孔連接裝置上均應(yīng)設(shè)置測(cè)壓嘴，采空區(qū)抽放各支路上以便經(jīng)常觀測(cè)抽放管內(nèi)的壓力。測(cè)壓管高度設(shè)計(jì)為20mm，選用內(nèi)徑6mm的紫銅管，在安裝管路之前預(yù)先焊上，平時(shí)用密封罩罩住或用細(xì)膠管套緊捆死，以防漏氣。測(cè)壓嘴還可作為取氣樣孔，取出氣體進(jìn)行氣體成分分析。(3) 計(jì)量裝置：瓦斯流量是瓦斯抽放工作中的一個(gè)重要參數(shù)，孔板流量計(jì)用以測(cè)定瓦斯抽放管路中的瓦斯流量。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖4-6所示。當(dāng)氣體經(jīng)管路通過(guò)孔板時(shí)，在孔板兩側(cè)產(chǎn)生壓差，通過(guò)壓差可以計(jì)算出管路中氣體的流量。圖4-6 孔板流量計(jì)結(jié)構(gòu)原理圖采用下列公式對(duì)管路抽氣量

43、進(jìn)行計(jì)算：qv =K·式中：qv氣體體積流量，m3/s；K 孔板系數(shù)（出廠時(shí)測(cè)定，給用戶提供的K值）；hU型管水柱壓差，mm。圖4-7為壓差和負(fù)壓測(cè)定方法示意圖，可采用兩個(gè)U型壓差計(jì)，也可采用撫順分院生產(chǎn)的四通閥流量壓差計(jì)。 圖4-7 瓦斯抽放流量、負(fù)壓、濃度等參數(shù)測(cè)定示意圖 (4) 放水裝置放水裝置的種類很多，可分為自動(dòng)放水器和人工放水器兩種，自動(dòng)放水器可分為正壓自動(dòng)放水器和負(fù)壓自動(dòng)放水器，由于XX煤礦主要是瓦斯預(yù)抽，鉆孔及抽放管路內(nèi)可能有涌水，XX礦井下均為負(fù)壓管路，需安裝負(fù)壓放水器，也可安裝自動(dòng)放水器，負(fù)壓放水器安裝見圖4-8，人工放水器結(jié)構(gòu)及安裝見圖4-9。 圖4-8 負(fù)壓放

44、水器與抽放管路連接圖圖4-9 人工放水器結(jié)構(gòu)及其與抽放管路連接4.2 抽放泵選型4.2.1選型原則1、瓦斯泵的流量必須滿足礦井抽放期間預(yù)計(jì)最大瓦斯抽出量的需求；2、瓦斯泵的負(fù)壓能克服管路系統(tǒng)的最大阻力；3、具有良好的真空度；4、 抽放設(shè)備配備的電機(jī)必須防爆。4.2.2 抽放泵流量計(jì)算抽放瓦斯泵流量必須滿足抽放期間最大抽放量的需要。Q泵=QZ·K/（x·）式中：Q泵抽放瓦斯泵的額定流量，m3/min;QZ抽放瓦斯總量（純量），m3/min，取2m3/min;x掘進(jìn)面、煤體及采空區(qū)抽放瓦斯?jié)舛?；，?0K備用系數(shù)，K=1.2；瓦斯抽放泵的抽放效率，取0.8。經(jīng)計(jì)算，抽放泵所需的

45、額定流量為30m3/min。4.2.3 抽放瓦斯泵壓力計(jì)算瓦斯抽放泵的壓力是克服瓦斯從井下抽放孔口起，經(jīng)負(fù)壓抽放管路到抽放泵，再由正壓抽放管到釋放點(diǎn)所產(chǎn)生的全部阻力損失，即：H泵=K（H總+H孔+H正）式中 H泵瓦斯抽放壓力，Pa;H總抽放系統(tǒng)管網(wǎng)總阻力，Pa；H孔抽放管口所需負(fù)壓，采空區(qū)抽放取10000Pa;H正瓦斯泵出口正壓，取5000pa;K壓力備用系數(shù)，K=1.2。按上式計(jì)算：瓦斯抽放泵的最大壓力：H泵=1.2×（6829+10000+5000）=26195Pa4.2.4 抽放泵選型根據(jù)前面的計(jì)算結(jié)果，所需Q泵、H泵，可選撫順分院生產(chǎn)的ZWY40/75型（YD-VI型）抽放泵

46、站，底盤選擇平板式。根據(jù)泵的特性曲線，泵抽氣量能滿足抽放需求。為確保瓦斯抽放工作的正常進(jìn)行，采用二臺(tái)抽放泵，一臺(tái)工作，一臺(tái)備用。今后抽放規(guī)模擴(kuò)大時(shí)，也可兩臺(tái)泵并聯(lián)運(yùn)行，提高抽放量。如考慮今后擴(kuò)大抽放規(guī)模，也可考慮選用ZWY60/90型（YD-VII型）抽放泵，最大抽氣量60m3/min。以下設(shè)計(jì)按選擇ZWY40/75型泵進(jìn)行設(shè)計(jì)。ZWY40/75型泵的性能規(guī)格見表4-2。表4-2 抽放泵性能規(guī)格表型號(hào)最大抽氣量(m3/min)極限真空度(KPa)耗水量(L/min)電機(jī)功率(KW)供電電壓(V)外形尺寸(m)長(zhǎng)×寬×高YD-VI40819175380/6602.7×

47、;1.32×1.504.2.5 抽放瓦斯泵房主要附屬設(shè)施抽放瓦斯泵站除應(yīng)配置管路系統(tǒng)的控制閥門、測(cè)壓嘴、孔板流量計(jì)和放水器等附屬設(shè)施外，還應(yīng)配置下列附屬設(shè)施：1、瓦斯泵的進(jìn)、出氣端的管道上，設(shè)置防回火裝置與水封式防爆器以防止井下管路瓦斯爆炸或地面防空管雷擊燃燒波及范圍擴(kuò)大，因此在泵進(jìn)氣及泵出氣口選用防回火裝置與水封式防爆器以熄滅燃燒火焰和釋放爆炸能量，減小波及范圍。裝置結(jié)構(gòu)如圖4-10和圖4-11所示。圖4-10 銅網(wǎng)式防爆、防回火裝置圖4-11 水封式防爆、防回火裝置2、泵站的出氣端設(shè)置放空管，用來(lái)排放泵站抽出的瓦斯。安設(shè)放空管應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1) 放空管直徑不得小于瓦斯泵出、入

48、口的主管直徑，設(shè)計(jì)選用208mm的鐵管；(2) 為防止雨水或其它雜物進(jìn)入防空管，其上端管口應(yīng)設(shè)防護(hù)罩；(3) 放空管周圍不允許有易燃物；(4) 放空管的高度需超過(guò)泵房屋脊3m以上，與泵房墻壁距離一般不超過(guò)5m。放空管的施工安裝見附圖1。3、地面管路需安裝正、負(fù)壓放水器，負(fù)壓放水器安裝同井下見圖4-8，正壓端低洼處要安裝正壓放水器，其安裝方法見圖4-12，可安裝人工放水器代替自動(dòng)放水器。圖4-12 正壓放水器與抽放管路連接圖4、在泵房?jī)?nèi)抽放管路上配置控制閥門、測(cè)壓嘴、孔板流量計(jì)（抽放泵站自帶），對(duì)抽放瓦斯系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)量和測(cè)定，計(jì)量裝置的安裝與井下管路相類似，見圖4-6，圖4-7，及附圖2。采用下列

49、公式對(duì)移動(dòng)泵站抽氣量進(jìn)行計(jì)算：qv =K·式中：qv氣體體積流量，m3/s；K 孔板系數(shù)（出廠時(shí)測(cè)定，給用戶提供該抽放泵站的K值）；hU型管水柱壓差，mm。5、泵房和放空管附近設(shè)置避雷裝置，本設(shè)計(jì)中放空管高度不高，泵房所占面積較小，采用單針避雷，單支避雷針保護(hù)范圍計(jì)算如下：?jiǎn)吾樤诘孛娴谋Ｗo(hù)半徑r為1.5h（h是避雷針的高度）。從針頂點(diǎn)向下作45°斜線，構(gòu)成圓錐形的上半部；從距離針腳1.5h處向上再作斜線與前一斜線在h/2處相交，交點(diǎn)以下構(gòu)成圓錐形的下半部。在任一高度hx的x-x平面上，保護(hù)半徑可由下式確定：當(dāng)hxh/2時(shí)，rx=(h-hx)P 式中 rx在hx的高度上保護(hù)范

50、圍的半徑，放空管與避雷針間距離小于5m；h避雷針高度，m； hx被保護(hù)物的高度，放空管取7m；P修正系數(shù)，取1。 單支避雷針保護(hù)放空管其保護(hù)范圍如圖4-13所示。根據(jù)避雷針保護(hù)范圍和放空管的高度hx，計(jì)算當(dāng)避雷針距放空管距離小于5m時(shí)，避雷針高度為14m足以滿足要求。圖4-13 單支避雷針保護(hù)范圍示意圖因此選用高度為14m的避雷針。避雷針的結(jié)構(gòu)與安裝見附圖3。6、泵房外設(shè)高、低位水池各一座。7、抽放泵自帶停水?dāng)嚯娧b置，停水?dāng)嚯娛怯糜诒O(jiān)測(cè)水源供水的情況，避免泵站在無(wú)水情況下空轉(zhuǎn)，損壞泵體。停水?dāng)嚯娫砣鐖D4-14所示。1 外殼 2 浮漂 3 導(dǎo)向管 4 微動(dòng)開關(guān)圖4-14 停水?dāng)嚯娧b置原理圖8、

51、泵房?jī)?nèi)配置檢測(cè)和監(jiān)控裝置除U型管水柱計(jì)、U型管汞柱計(jì)、瓦斯檢定器、氣壓計(jì)等檢測(cè)儀表外，對(duì)于經(jīng)濟(jì)條件允許的礦井，還可配備瓦斯抽放泵站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，設(shè)立檢測(cè)分站，對(duì)抽放瓦斯?jié)舛?、?fù)壓和流量等進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)，如圖4-15所示。如不安裝瓦斯抽放自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，則采用孔板流量計(jì)進(jìn)行人工測(cè)量。監(jiān)測(cè)監(jiān)控裝置包括瓦斯環(huán)境瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)，有條件的還可以安裝泵開停及軸溫等傳感器，抽放泵體本身自帶一個(gè)環(huán)境瓦斯?jié)舛葌鞲衅骱屯咚咕瘓?bào)斷電儀，可以監(jiān)測(cè)泵環(huán)境周圍的瓦斯?jié)舛取?、泵房?jī)?nèi)照明可利用泵自帶的防爆照明燈；10、泵房?jī)?nèi)配置砂箱、滅火器等滅火器材。圖 4-15 泵站瓦斯抽放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意圖5 瓦斯抽放泵房5.1 抽放泵房場(chǎng)地平面布

52、置抽放場(chǎng)地的布置原則應(yīng)嚴(yán)格按照國(guó)家所頒布相關(guān)法律、法規(guī)執(zhí)行，不占用良田，有效利用現(xiàn)有的場(chǎng)地，平面布置整齊、合理，便于安裝與維修。5.1.1 抽放泵房位置選擇瓦斯泵房屬有爆炸危險(xiǎn)的廠房；要求周圍50m范圍內(nèi)無(wú)居民，20m范圍內(nèi)無(wú)明火，同時(shí)，應(yīng)選擇交通便利，地勢(shì)平坦的開闊地，有利于建筑物施工，抽放管路和電纜敷設(shè)。XX礦抽放瓦斯泵站選擇在副平硐附近附合上述條件，對(duì)抽放泵、水泵供電方便，管路通過(guò)風(fēng)井進(jìn)入井下，安裝較方便，安全系數(shù)高。5.1.2 泵房結(jié)構(gòu)1、抽放泵站由瓦斯泵房、值班室組成，瓦斯泵房長(zhǎng)6m，寬3m，高3.5m，；值班室2×3×3m。防回火裝置、防爆裝置安裝在泵房外，裝置

53、上面應(yīng)有簡(jiǎn)易棚，避免雨淋。抽放瓦斯泵房的結(jié)構(gòu)見附圖2。2、 圍墻（或柵欄）：防止閑雜人員進(jìn)入。5.2 瓦斯抽放泵房建筑及環(huán)境保護(hù)5.2.1場(chǎng)地基礎(chǔ)資料建議場(chǎng)地內(nèi)所有建筑物及構(gòu)筑物均按當(dāng)?shù)氐卣鹆讯?度計(jì)算。5.2.2 建筑物和構(gòu)筑物建設(shè)抽放站是有爆炸危險(xiǎn)性的甲類廠房，設(shè)計(jì)考慮門窗作為泄壓面積，泄壓面積與廠房體積比應(yīng)在0.051.22之間，抽放站內(nèi)的建筑物和構(gòu)筑物須選用不燃性材料建設(shè)。抽放瓦斯泵房的土建工程設(shè)計(jì)與施工由礦方自行完成。5.3 瓦斯泵房設(shè)備布置抽放瓦斯泵房的主體設(shè)備YD-VI型瓦斯抽放泵站（包括電機(jī)、氣水分離器、檢測(cè)、監(jiān)測(cè)等設(shè)備見圖5-1）、管路、控制閥門等；主要附屬設(shè)備有放水器、防爆

54、和防回火裝置、放空管、計(jì)量檢測(cè)裝置及避雷裝置等。瓦斯抽放泵無(wú)需打基礎(chǔ)，利用泵原有的底座，將泵整體平放到泵房?jī)?nèi)，防爆、防回火裝置、放空管、避雷針都須做基礎(chǔ)，基礎(chǔ)可采用混凝土搗制。5.4 泵站的供電系統(tǒng)及通訊5.4.1 供電系統(tǒng)1、 供電系統(tǒng)總則：泵站供電管理參照掘進(jìn)面的局扇的供電管理，要求“三?！?，即專用變壓器、專用線路、專用開關(guān)。根據(jù)礦井目前供電情況，由地面變壓器對(duì)瓦斯抽放泵供電，電壓為380伏，開關(guān)采用礦用防爆磁力起動(dòng)器，供電采用專用電纜。2、供電計(jì)算1） 瓦斯泵供電電纜選擇泵額定功率； Ue 電壓； 需用系數(shù)，取0.9， 電機(jī)的加權(quán)平均功率因數(shù)，取0.8?，F(xiàn)選用U：35mm2四芯電纜，其長(zhǎng)

55、期允許負(fù)荷電流值為138A>128A，滿足要求。2） 潛水泵電纜選擇潛水泵因功率較小，可選用10mm2電纜。3) 開關(guān)泵站自帶磁力起動(dòng)器。4）電氣系統(tǒng)接線圖見圖5-2，按380伏電壓接線。5.4.2 泵站通訊在泵站安裝直達(dá)礦調(diào)度電話一部。圖5-25.5 泵站給排水系統(tǒng)泵房有三部分用水，抽放泵循環(huán)冷卻用水，生活用水和消防用水。 對(duì)泵供水有兩個(gè)作用，一個(gè)是使泵產(chǎn)生真空，同時(shí)起冷卻軸溫的作用。水環(huán)泵正常工作時(shí)必須供水，供水水流應(yīng)穩(wěn)定、持久。供水水質(zhì)應(yīng)為不含顆粒的清水，供水水壓不能超過(guò)1MPa，若超過(guò)，應(yīng)在泵站進(jìn)水口處加減壓閥；若水質(zhì)不純（含有顆粒物）應(yīng)在水流入口端加過(guò)濾裝置，YD-VI型瓦斯抽放泵用水量5.5m