煤矿技改扩能工程瓦斯综合治理可行性研究报告.doc

selection.paragraphformat.linespacinglinestopoints(2)selection.paragraphformat.linespacinglinestopointselection.paragraaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaphformat.linespacinglinestopoints(2)selection.paragraphformat.linespacinglinestopoction.paragraphform selection.paragraphformaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaat.linespacinglinestopoints(2)selection.paragraphformat.linespacinglinestopointselection.paragraphformat.linespacinglinestopoints(2)selection.paragraphformat.linespacinglinestopoction.paragraphformat.linespacinglinestopoints(2selection.paragraphformat.linespacinglinestopoints(2)selection.paragraphformat.linespacinglinestopointselection.paragraphformat.linespacinglinestopoints(2)selection.paragraphformat.linespacinglinestopoction.paragraphformat.linespacinglinestopoints(2)selection.paragraphfaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaahf煤 矿技改扩能工程(二采区)瓦斯 综合治理 可行性分析报告 selection.paragraphformat.linespacinglinestopoints(2)selection.paragraphformat.linespacinglinestopointselection.paragraaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaphformat.linespacinglinestopoints(2)selection.paragraphformat.linespacinglinestopoction.paragraphform selection.paragraphformaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaat.linespacinglinestopoints(2)selection.paragraphformat.linespacinglinestopointselection.paragraphformat.linespacinglinestopoints(2)selection.paragraphformat.linespacinglinestopoction.paragraphformat.linespacinglinestopoints(2selection.paragraphformat.linespacinglinestopoints(2)selection.paragraphformat.linespacinglinestopointselection.paragraphformat.linespacinglinestopoints(2)selection.paragraphformat.linespacinglinestopoction.paragraphformat.linespacinglinestopoints(2)selection.paragraphfaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaahf2第一章 矿井基本情况 第一节 概况 宏兴 煤业有限公 司所属的 某煤矿位 于普安县 楼下镇禹歇 村境内，是生产能力为 6 万吨年的合法生产矿 井。矿井开采的主要煤层是 c17、c19、c24 号无烟煤，井田 面积 1.4331 平方公里，核实可利用储量 1 257万吨，可采储量 901.12 万吨。根 据煤炭 市场的需求情况和企业发展的需要，于 2005 年委托设计单位编制矿井技术改造开采方案，经贵州省煤炭局关于对普安县某煤矿开采方案设计的批复（黔煤规字2005136 号）文件批准，同意某煤矿技改为 30 万吨 年，目前正在进行新系统技改扩能工程建设施工。 交通位置：矿 井由主干公路北到普安县 城 66km 接 320 国道，南至兴义市 52km 接国道；南昆铁路从矿区西南方向通过，距威舍站 4 0km距清水河站 20km，对外交通较为方便。 井田范围：井田走向长约 1.1km， 倾向 宽 1.4km，面积 1.4331km ，核实可利用储量 1257 万吨 ，可采储量 901.12 万吨，矿界的 9 个拐点坐标为： a：x=2809070 y=35486130； b：x=280 9900 y=35487030； c：x=2808960 y=35487540； d：x=280 8110 y=35487090； e：x=2808170 y=35486630； f：x=280 8320 y=35486820； g：x=2808700 y=35486550； h：x=280 8500 y=35486210； 1 i：x=2808810 y=35486060； 第二节 地 质构 造及煤层特征 矿区 总体为台地 地貌，属 中高山地 形。地面 植被较发育 ，灌木、杂 草丛生，小冲 沟较多，并呈 树枝状展布 ，主要冲沟的 走向与地层倾向 基本一致。矿 区北部为飞仙关 组中下部 地层，井田内 最高点标高海拔+1415m，最低点标高海拔+1075m，相 对高差在 340 m。含煤地层 多被滑 坡及第四系坡 积物覆盖，滑 坡一般有两 级台阶，台阶 内地形相对平缓，矿区内无大河流。 一、地层及主要地质构造 1、地质特征 含水 层岩组： 为第四纪和 下三叠统 飞仙关组 。其中第四 纪为混杂有冲击、残积、坡积的重力堆积物，厚度 015m。由 滑移岩 石块体 及砂 、泥和砾石组 成，主要分布 在沟谷和山 麓地带，形成 覆盖面大的孔隙 含水层，由大 气降雨直接补给 。飞仙关 组为薄至中厚层 状砂岩、粘土质粉砂岩夹少许粘土岩、灰岩 ，厚度大于 253m，是位居含煤地层之上含孔隙水的弱含水层，常形成高山、 陡坡。 隔水层岩组：为二叠系上统龙潭组。龙潭组以钙质砂岩、粉砂 岩、粉砂质泥岩、硅质岩夹煤层、煤线等组成，厚度大于 263m。由于钙质砂 岩、粉砂岩等 的孔隙水、裂 隙水常被粉 砂质泥岩和煤层 阻隔，因而龙潭组视为相对隔水层。 补给 、径流、 排泄条件： 主要含水 层为第四 纪，所偏含 孔隙水主要 由大气降雨补 给，之后经地 表溪流排泄 于区外，其流 量随季节和降水的变化而变化，一般为 17 升/秒。 2 2、地质构造 楼下 镇某煤矿 在地质构造 单元分区 上属扬准地 台黔北台隆 六盘水断 陷普安旋扭构 造变形区的黔西 南涡轮构 造，具体位于 该构造单元内的牛角向斜之南西扬起端了附近。褶皱 及断裂构造发育。 （1）、褶曲 单斜构造是矿区 的总体构造 格架，岩性 主要为二迭系 上统龙潭组含煤岩系，岩层产状：倾向 150260 ，倾 角 9 13， 但在矿区 范围内由于受 南东侧、北西 侧及中产部 三条断层的影响 ，致使单项斜构造被破坏，局部段发生褶曲。 （2）、断层构造 f1 断层：出露于 矿区北西侧 小营上一带 ，地貌上形 成沟堑，地 表延伸约 1100m，呈北东向展布，倾向南东，倾角 63，断距 5 0m；两盘均为龙潭组，为正断层。 f2 断层：出露于 矿区中侧小 营上一带， 地貌上形成 沟堑，地表 延伸约 1300m，呈北西向展布，倾向南西，倾角 70，断距 65 85m；两盘均为龙潭组，破坏了矿区内煤层的连续性和完整性，为正断层。 f3 断层：出露于矿区东侧，地貌上形成沟堑，地 表延伸约 1300m，呈北东向展布，倾向北西，倾角 23 45，断距 50 m；两盘均为龙潭组，为逆断层。 f4 断层：出露于矿区南西侧，地貌 上形成 沟堑，地表延伸约 1000m，呈北西向展布，倾向北东，倾角 45 70，断距 50 m；两盘均为龙潭组，为逆断层。 由于矿区范围内断层构造发育，破坏了 区内煤层 的完整 性，因 此，3 矿区构造复杂。 二、煤层及煤质 该矿井煤岩以条 带状、粒 状结构为主， 由镜质组分 及镜质显微 组分 ，惰性组分及 惰性显微组分和 矿物杂质组 成，在煤岩 中有机组分转化 成的有益组合 凝胶化、丝 炭化产物较 多；有害组分 氧化矿石、硫化物、盐类矿物较少。区内煤岩以块 状为主，粉（土）状次之。 在矿区含煤地层中，可 采煤层有 3 层 ，自上而下依次为：c17、c19、c24 号煤层，煤质均为无烟煤，各煤层特征如下： c17 号煤层：平均厚度 3 .51m ，煤层结构为层状，较稳定，煤层倾角一般小于 15，多为 9 13 ，一 般在煤层中或中上部夹一层厚10cm 的炭质 页岩、 炭质泥 岩中含 星点状 （小量团块状） 黄铁矿 。煤层最大厚度 78m，最小厚度 1.85m，属低灰中硫特低磷无烟煤。 c19 号煤层：为矿区可采煤层之一，厚度 1.442.20m，平均 1. 86m，产 出较稳定，煤 层呈似层状产出 ，产状与 顶、底板产状 基本一致，倾角小于 15，煤层内部结构简单，为单层煤、常夹有一层厚约 8cm 的炭 质页岩、炭质 粘土岩和豆夹状 夹矸，夹 矸在走向和倾向 上延伸一般小于 1.52.0m，属低灰中硫特低磷无烟煤。 c24 煤层：煤层主要呈似 层状，局部呈透镜状产出， 是全 矿区 产出较稳定煤层之一，煤层产状与围岩一致 ，倾角 10 左右。在煤层 的中部 通 常夹 一 层不 稳 定和 含 黄铁 矿 炭质 页 岩或 炭 质泥 岩 ， 其厚 度 小于1.20m。为此，c24 煤层在当地有 c24 上、下煤层之 分。煤层厚度 1.304.00m，平均厚度 2.52m。属低灰富硫特低磷无烟煤。 c18、c20、c25、c28 煤层：该 4 层煤层在本 矿区范围 内均属 不稳定 或4 较 稳定型，表现 为煤层的厚度小 ，结构复 杂，并在空间 上变化较大，在矿区内局部地段可供开采。 三、矿井瓦斯、煤层自燃倾向性、煤尘 爆炸性 瓦斯：根据贵州创新矿冶开发有限公司 2005 年 8 月的鉴定报告，本矿为高瓦斯矿井，相对瓦斯涌出量为 15.88m3t。在开采过程中要加 强矿井通风和 瓦斯管理，采 取有效的防 治瓦斯措施， 确保不发生瓦斯事故。 煤尘：根据煤炭科学总院重庆分院对某煤矿 c17 煤尘爆炸性鉴定报告，本矿 c17 煤层无煤尘爆炸性，矿井应对 c19 和 c24 煤层补作鉴定。矿井 仍要采取综合 防尘措施，使 井下巷道空 气中的含尘浓度 降到安全标准以下，以保证井下作业环境符合规程要求。 煤层自燃：根据煤炭科学总院重庆分院对某煤矿 c17 煤层自燃倾向等鉴定报告本矿 c17 煤层自燃倾向等级为三类。矿井应对 c19 和 c24 煤层自 燃倾向等级补 作鉴定，在生 产管理中要 注意观察自燃发 火征兆，加强管理。同时要加强外因火灾的防治工作。 煤与瓦斯突出：根据煤炭科学总院重庆分院鉴定，矿井 c17 号煤层为 突出煤层。在 开采过程中加强 管理，采 取有效的“四 位一体”的防突措施的，确保不发生事故。 本区无冲击地压的记录，地温无异常。 第三节 一、勘查地质工作 勘探程度及可靠性 1、19691972 年，贵州省地质局区域地 质调大队 对该区 进行过 区5 2调工作，提交了 1：20 万盘县幅区域地 质调查报告。 2、19651966 年，六盘水地区煤矿地勘公司、煤炭科学院西安研究 所和中国科学 古生物研究所对 包括本矿 区在内的盘县相 区西侧羊场坡 至土城一带的 上二迭系含煤地 层进行了研 究，将该相 区煤层进行了分层编号，本次工作所采用的煤层编号基本与之对应。 3、1998 年 12 月，贵州地勘局一六地 质大队在 该区开 展过勘 查地 质工作，提交 了普安县楼 下镇煤矿区 地质简测报告 基本查明了该区煤层的赋存特征及构造特征，估算 资源储 量 2683 8.89 万吨, 本次核实的普安县楼下镇某煤矿为其中一部 份。 4、2005 年 3 月，中化地质矿山总 局贵州 地质勘查 院在贵 州地勘 局一 六地质大队 提交的普安 县楼下镇煤 矿矿区地质简测 报告的基础上，根据某 煤矿生 产矿井 资料和 现场 调查资料 以及矿方提供的资料，采用 1：10000 地形图利用 autocad 放大成 1：2000 地形图为底图，开展与核实报告有关的地表地质工作，并 采用经纬仪及手持式 gps 全球卫 星定位仪对采 矿巷道地表出口 进行准确定 位，采用经 纬仪对采矿工程进行系统的测量，完成如下工作： (1)、1：5000 地形地质图 1.4331km ； (2)、1：2000 地质剖面测量 4828m/3 条； (3)、采矿工程测量：3155m；调查采样点坐标测量 33 点； (4)、煤矿调查采样 33 处； 对 某煤矿的矿 区范围内各 可采煤层 资源量类别 进行了划 分，并计算了保有资源量，主要结论为： 6 、 、 (1) 煤矿资源赋存于晚二迭世龙潭组地层中，缓倾斜煤层，含 全区可采煤层 3 层（c17 、c19、c24），含局部可采煤层 4 层（c18 、c2 0、c25、c28），其中，全区 可采煤层 c17 、c19、c24 平均厚度分别为 3.51m、1.86m、2.52m。 (2)、矿井水文地质条件为简单类型。 (3)、矿区煤质牌号均为无烟煤。 (4)、核实截止 2006 年 4 月 1 日，普安 县楼下镇 某煤矿 矿区范 围c17、c19、c24 煤层保有资源量：1257 万吨。其中： 控制的内蕴经济资源量（332）：329 万吨 推断的内蕴经济资源量（333）：872 万吨 预测的资源量（334）？：56 万吨，并编 写成资源 储量核 实报告。 二、资源储量的可靠性 上述资源储量核实报告已于 2006 年 4 月 1 日， 由黔西南州国土 资源局主持的 聘请矿产资源储 量评估师和 有关专家组成 的评审小组的评审。 第四节 矿井开拓与开采 开拓 方式：矿 井采用斜井 开拓，分 层布。共 设置三个井 口：主斜井 、副斜井、回 风斜井。主斜 井作为运煤 的皮带斜井； 副斜井用为提升 矸石、运送材 料、进风等； 回风斜井用 为矿井总回风井 。各井口坐标： 主斜井：x：2809007 ，y：35486709 ，z：+1249，倾角：16副斜井：x：2808999 ，y：35486748 ，z：+1250，倾角：20回风斜井：x：2809708 ，y：35487083 ，z：+1372 倾角：207 矿井 共划分为两个 采区，f2断层以南为一采 区，以北为二采 区。输平巷；副斜井穿过 c 号煤层后掘至 c 号煤层，分别在 c 号煤层、3 33目前一采区还在开采，二采 区正在 进行 矿井技改扩能新系统建设施工 。 主斜往下掘进至 c17 号煤层后，继续往下掘进 60m 作井底煤仓，主井 与煤仓上口用 联络巷联接， 从井底煤仓 往采区皮带上山 掘进皮带运19c19 号 煤层往 东掘进 运输大 巷至采 区上山 下部车场 ，然后按设计沿煤层掘 进采区皮带上 山、采区轨道 运输上山、 采区回风上山 至采区上部，先在采区上部布置回采工作面进行回采 。 采煤 方法与顶板 管理：采 煤方法为 走向长壁 后退式采煤 ，爆破落煤，全部垮落法管理顶板。 第五节 目前矿井瓦斯治理情况 矿井 通风方式 ：采用分区 式抽出式 ，矿井目 前生产的一 采区设计风量为 720 m /min， 实际 总风 量约为 1100 m /min ；二采设计风量为2880 m /min。 目前 矿井生产的 一采区， 由于产量 不大，风 量充足，在 矿井瓦斯治 理方面，主要 是采用矿井通风 的方法稀释 矿井瓦斯并排 出地面；其次 是矿井安装瓦 斯监测监控系统 ，加强对 矿井瓦斯的监测 监控，实行矿 井风、电闭锁 ，瓦斯、电闭 锁；在矿井 防治煤与瓦斯突 出方面，严格 执行“四位一 体”的防突措 施，但采用 的防突工程措施 主要是采用钻 孔自然排放瓦 斯；在安全防 护方面主要 是对下井人员配 戴隔离式自救 器；在矿井瓦 斯管理方面， 严格执行矿 井瓦斯管理的各 种制度、措施，加强矿井的瓦斯检查管理，确保矿 井的安全生产。 8 3第二章 瓦斯治理的必要性 根据 贵州创新 矿冶有限 公司 2005 年 对矿井生产 采区瓦 斯鉴定报告，相对瓦斯涌出量为 15.88m /t，鉴定为高瓦斯矿井；根据 煤炭科 学总院重庆分院鉴定，矿井 c17 号煤 层为煤 与瓦斯突出煤层 。 矿井瓦斯是极易引发煤矿重、特大灾 害性事故的 重大危 险源之 一，为 确保矿井的安 全生产，必须 采用各种有 效措施，对矿 井瓦斯进行综合 治理，是有效 预防矿井瓦斯重 、特灾害 事故发生的重要 手段。开采有 煤与瓦斯突出 危险煤层的矿井 ，建立防 突专业队伍， 配备适量的技术 人员和施工队 伍，保持队伍 的稳定性， 负责掌握突出 动态和规律，制 定和实施防突 措施，填写突 出卡片，为 矿井的防突工作 积累经验；采 用钻机向煤层 打一定数量的钻 孔，对煤 层的瓦斯进行抽 放或排放，可以降低煤层中的瓦斯压力和瓦斯含量 ，并由此引起 煤层的 收缩变 形，使 煤层的地应力 下降、透气性 增大，地应 力和瓦斯压力梯 度减小，煤体 的强度增大， 使煤层突出的 主动力减弱 ，抵抗突出的 阻力增强，从而 起到消除或削 弱煤与瓦斯突出 危险性的效 果；煤矿井 下安装使用瓦斯 监测监控系统 ，对井下瓦斯 实现实时监 测监控，能随 时掌握井下瓦斯 变化情况，并 且实现瓦斯超限 自动断电 功能，能有效 地预防矿井重大 瓦斯事故的发 生，实现矿井 的安全生产 ；开采有煤与 瓦斯突出的矿井 ，采取在井下 建立临时避难硐 室与压风 自救系统、下 井人员配带隔离 式自救器等安 全防护措施， 当井下一旦 发生瓦斯、火 灾等矿井灾害事 故时，灾区人 员戴上隔离式自 救器后， 可以顺利地撤 出灾区，当一时 无法撤出灾区 时，可以撤到 安装有压风 自救系统的避难 硐室等待救援 ，能有效地保 障矿工的生命安 全，最大 限度地减少灾害 事故所造成9 的 损失。开采有 煤与瓦斯突出危 险的煤层 ，采取措施对 矿井瓦斯实行综合治理，是保障矿井安全生产的需要 ，也是国家法律法规的要求。 第三章 瓦斯综合治理方案 二采区技改扩能工程俊工投产后，矿井的生产能力为 30 万吨/年，矿 井的瓦斯绝对 涌出量会较大；同 时矿井在开采有煤 与瓦斯突出煤 层的 突出危险区时 ，采取防突工程时 能更及时、更有效 地消除煤与瓦 斯突 出危险，使矿 井的正常采、掘作 业保持正常，必须 采取各种措施 对矿井瓦斯进行综合治理，确保矿井的安 全生产。 根据 国内开采高瓦 斯的矿井及开 采有煤与 瓦斯突出危险 的矿井的对 矿井瓦斯综合 治理的成功经验， 以及国家对开采高 瓦斯矿井、开 采有 煤与瓦斯突出 危险矿井的技术、 法规要求，在矿井 开采时，议采 用如 下的瓦斯综合 治理方案：建立专 门的防治煤与瓦斯 突出防突队伍 ，加 强对矿井区域 性煤与瓦斯突出危 险性的预测预报 ，对采掘工作面 的瓦 斯采取钻孔预 排放与瓦斯预抽放 相结合的综合治理 措施；在井筒 施工 或石门施工揭 露煤层前，采取预 打超前钻孔探煤 ，远距离松动爆 破的 揭煤措施；安 装井下瓦斯监测监 控系统，加强对井 下瓦斯的监测 监控 ；在井下建立 临时避难硐室与压 风自救系统，下井 人员配带隔离 式自救器等安全防护措施。 一、 建立瓦斯专业防突队伍 1、瓦斯专业防突队伍的职责范围： （1） 对矿井煤与瓦斯突出危险进行区域性的 预测预报 ，负 责掌握突出动态和规律，制定和实施防突措施 ，填写突出卡片，积累资料； 10 出 勤 人 数替 补在 籍夜班日班中班小计人数人数队长11技术人员11钻探工33399瓦斯观测工11133放水、维修工22泵站值班人员11133电气检修工11合计2020（2）负责井下瓦斯钻孔排放和钻孔抽放的钻孔施工和其它钻探施工； （3）负责瓦斯抽放管路及抽放系统各种设施的安装、维护、调整、更换等； （4）负责对矿井瓦斯抽放系统、钻场、管线、主要设备、设施的日 常检查和抽放 系统的测试、调整 、试验，数据、 资料的记录和整 理等安全技术管理工作。 （5）负责对瓦斯排放孔、瓦斯抽放孔、钻场、瓦斯抽放管路铺设的施工设计，编制安全措施，并贯彻执 行。 2、劳动定员： 根据岗位设置，成立瓦斯防突队，由矿通风部管理，定员为 20 人，详见下表： 类 别 备 注 二、采掘工作面瓦斯抽放防突 本矿井技改扩能设计年产量为 30 万吨，属高突矿 井，根据国家 煤矿 安全监察局要 求，必须进行 瓦斯抽放。 本矿瓦斯抽放 的专项设计已委 托 煤炭 科 学研 究 总院 重 庆分 院 设计 完 成并 已 在一 采 区 安装 实施 抽11 3放 ，矿井应按照 煤炭科学研究总 院重庆分院 的瓦斯抽放专 项设计和矿井防治煤与瓦斯突出的专项设计要求在二采区安装进行瓦斯抽放。 1、瓦斯抽放方法 （1）本矿在地面建瓦斯抽放系统，采取回采工作面预抽、掘进巷道 抽放、采空区 抽放相结合的办 法。抽放 管路安装在采面 回风顺槽、机 巷和掘进巷道 内，由回风上 山，风井引 至地面瓦斯抽放 站，抽放的瓦斯排放到大气中。 （2）钻场和 钻孔布置：在采 面机巷、 回风巷和掘 进巷内每隔 15米 设一钻场，在 每个钻场内向煤 层中打一 个孔，钻孔方 向斜向采面布置，钻孔与巷道的夹角为 60 度，钻孔深度 70 米 。在风巷斜向下打钻孔，在机巷斜向上打钻孔。采面斜长 12 0 米， 钻孔深 度与夹角及钻孔距 离按上述要求 布置，基本可 以达到抽放 瓦斯的效果。 若采面斜长增大时必须增大钻孔深度。 （3）封孔：封孔时先将一根长 9 米的无缝钢管放入孔中，孔口外留 0.20.3 米以便 扎接胶 管，然 后将膨 胀水泥利用压风注入孔中，封孔长度 58 米。封孔后在孔外一段无缝钢管上扎接胶管，连接压力表、阀门、放水器和流量计，最后接在抽放 瓦斯管上。 2、瓦斯抽放系统的计算选型 （1）瓦斯抽放管路的选择 瓦斯抽放浓度、抽放量的确定 瓦斯抽放浓度 c 按 35考虑。 由于瓦斯抽放站 主要是抽放 开采煤层瓦 斯，其抽放 纯量为回采 工作面瓦斯涌出量，煤层相对瓦斯瓦斯涌 出量按 20m t 计算，则绝对12 瓦斯 涌出量为3209002460 12.5m min。煤层瓦斯涌出 系33123 3122 533 333数，一般取 0.8，则瓦斯涌出量为 0.812.510m min。 本矿瓦斯抽放率按 30计算，瓦斯抽放浓度 c 按 35考虑。 瓦斯抽放的混合量：q 混q 纯c 103 035 8.6 m min 。 瓦斯抽放管的管径 d=0.1457qv式中：d瓦斯抽放管径，m q瓦斯抽放管内流量，m min，取 q q 混8.6 m min v瓦斯抽放管内流速，ms，一般取 515 ms。 瓦斯抽放管的管径为 d=0.14578.610 0.135m 取 d=200mm 故瓦斯抽放管选型为：dn200 的无缝钢管，长度 500m。 瓦斯抽放管路阻力计算 hf=9.8lq kd p1n1p2n2p2 式中：hf管路阻力pa 混合瓦斯对空气的相对密度 l管路长度，m，取 l500m q混合瓦斯流量，m h q 混8.6 m min516 m h k管径系数，取 k0.6； d管路内径，cm p1瓦斯密度，取 0.715kgm p2空气密度，取 1.293 kgm n1混合瓦斯中的瓦斯浓度，按 40考 虑 13 2 5333n2混合瓦斯中的空气浓度。 则混合瓦斯对空气的相对密度p1n1p2n2p2 0.7150.41.2930.61.2 930.821 瓦斯抽放管路阻力 hf=9.8lq kd hf=9.80.82150051620.6205558pa 局部阻力 h 局=hf1555815 84pa 瓦斯泵流量及压力 瓦斯泵流量： qp kq 纯 x 1.2 103 0 0.35 0.8 12. 85 m min 瓦斯泵压力： hpkb hfh 局 h 孔 1.2 5 58 84 20 000 20642 20.642kpa。 x瓦斯泵入口处瓦斯浓度，煤矿安全 规程规定 x0.3 瓦斯泵的机械效率，=0.8 k抽放备用系数，一般取 k=1.2 h 孔抽放孔口压力，本矿确定采用高负压抽放取 h 孔20000pa （2）瓦斯抽放泵的选择 选用 skw20 型水环真空抽放泵 2 台（1 台工作，1 台 备用）。 其最大抽气量 20.4 m min，极限负压 100 kpa，配套电动机功率 37kw，水耗 6.58 m h。 （3）管路敷设要求 14 管路的连接方式采用cdu2.521 9快速接头， 抽放管 路要具 有良 好的气密性、 足够的机械强 度，并要防 腐，要和动力 电缆、照明电缆和通讯电缆分开敷设。 （4）钻机 钻机选用 myz 100 型多功能 钻孔， 钻杆规格 50m m 开口直 径85mm，终孔直径 65mm，最大钻深 100m， 电动机功率 11kw。 （5）抽放瓦斯管路及附属装置 抽放瓦斯管路要具有良好的气密性、足够的机械 强度 ，并要防 腐，要和动力电缆、照明电缆和通讯电缆分开敷设。 抽放管路在抽放泵负压侧安装旋涡式流 量计，检测抽放泵的流量。 抽放管路拐弯 、低洼、温 度突变处安装 自动放水或人 工放水器 。抽放泵进出管路上安装测压装置，并在 进出管上安装控制闸门。 3、提高抽放 瓦斯 效果的主要措施 本矿无抽放瓦斯 的可行性论 证资料，因 此本设计仅为 本矿抽放 瓦斯的初步的方案设计。抽放瓦斯巷、钻 孔深度、钻孔孔数、钻 孔方位 、孔距、封孔长度等均应通过实践来验证 和调整 。要达 到预想的 抽放率 ，提 高抽放效果， 保证抽放后采 面达产时， 瓦斯不超过规 定。应采取以下主要措施。 （1）要按设计布置钻场、钻 孔深度 、方向、个数 都必须 达到设 计要求。 （2）封孔要严实，封孔长度达到要求， 不得有漏气现象 。 （3）抽放瓦斯泵和抽放瓦斯管路及其附 件必须按设计要求安装，并保证抽放管路系统不漏气。 15 （4）如 果在抽 放瓦斯 后回采工作面瓦斯 仍然超限 ，必须采取增 加钻 场个数，缩短 钻场距离，或 增加孔数， 延长抽放时间 等措施，保证抽放后采面正常达产时，瓦斯不超过规 定。 （5）抽放瓦斯泵供电系统必须可靠，必须采用双回路供电，确保抽放瓦斯泵不间断的正常运转。 （6）瓦 斯抽放 必须安 装监测监控系统，必须定期 进行抽 放效果 分析 ，必须建立抽 放瓦斯人员的 岗位责任制 及其他管理制度 ，确保抽放瓦斯工作的正常进行，达到预计的抽放 率。 4、抽放瓦斯 泵房 设备布置 1）泵房设计原则 （1）泵房建筑必须采用不燃性材料，耐 火等级为二级。 （2）泵房周围必须设置棚栏或围墙。 （3）泵房应有防雷电、防火灾、防洪涝 、防冻等设施。 （4） 泵房 内要有 良好 的通 风照 明设施 并有 直通 矿井调 度室 的电话。 （5）耪 房的 建筑面积应根据设备尺寸 与台数决 定，并留有余 地。 （6）机械室、电器室和司机室都要有单 独房间， 避免相互干扰。 （7）泵房应有双回供电线路。 （8）泵房应有供水系统。泵房设备冷却水一般采用闭路循环，给水管路及水池容积均考虑防水量。 （9）泵房应配置专用检测各项参数的仪 器仪表。 （10）泵房内电 气设备、 照明和其它电 气、检测仪 表均应采用 矿用防爆型。 16 （11）泵房附近 管路应设置 放水器、放 空管及防爆 、防回火、 防回 火装置，并设 置压力、流量 、浓度测量 装置以及采样孔 、阀门等附属装置。 2）泵房位置选择 根 据矿区地形， 矿井瓦斯抽放 泵房选择在 风井口东面的山 坡上，周围工 程地质条件较 好，不受洪涝 威胁，泵房 距井口和主要建 筑物及居住区不得小于 50m，周围 20m 范围内禁止有明火。 5、抽放系统 的安 全措施 1、抽放瓦斯系统的施工设计。施工 、安装、运行 与维护 必须符 合安全规程及有关规范措施的规定。 2、抽放泵房必须采用不燃性材料建筑，耐火等级为二级，泵房内必 须配备足够数 量的二氧化碳灭 火器和干粉 灭火器及砂袋 箱等灭火器材。 3、泵房周围必须设置围墙，周围 20m 范 围内禁止明火。 4、泵房通风应良好，有专人值班，并有 直通矿井调度室的电话。 5、泵房内的电气设备包括照明、通 讯等在内全部 采用矿 用防爆 型，泵房建筑及设备要有可靠的避雷保护和良好的接地。 6、泵房要有双回路供电线路。 7、抽放瓦斯泵放空管至少高出地面 10m ，且至少高出泵房屋脊 3m。 8、泵房附近管路必须设置放水器，放空 管及防爆 、防回火、防 回火、压力浓度、流量测量等装置以及采样孔、阀门等装置。 9、井下 瓦斯管 路要敷 设在矿车不经常通 过的巷道中，避免撞坏 漏气 。布置的抽放 管路一旦发生故 障，管路 内瓦斯不至于流 入采掘工作17 面和井下硐室。 10、瓦 斯管路 在安装前必须经防腐处理 ，在巷道内应用托木支 垫，应 尽量做到平直 ，管路连接必 须可靠，不 得有漏气出现 ，新敷设的管路必须经检漏检测。 11 、井下敷设的 瓦斯管路 ，不得与带电 体接触，并 有防止砸坏 管路的措施。 12、抽放瓦斯系统的附属装置必须安装 齐全，并 保证完 好。 13 、矿井安全监 测监控系统 必须把抽放 瓦斯泵的运行 、抽放瓦 斯管内的瓦斯浓度、流量及负压等纳入监 测范围 ，并安 装相应的 传感器 。 三、在井筒施工或石门施工揭露煤层前， 采取预打超前钻孔探煤，瓦 斯投放或钻孔孔排放，远距离松动爆破揭 煤的 安全防护措施： 在施工过程中根据施工现场的具体情况，按照“安全专篇”的安全技术要求再进行专门设计。预打超前钻 孔探煤必须遵守下列规定： (1) 在工作面 距煤层 法线距离 10m(地质 构造复杂 、岩石破碎的区域20 m)之外，至少打 2 个前探钻孔，掌握煤层赋存条件、地质构造、瓦斯情况等。 (2) 在工作面 距煤层 法线 5m 以外，至少打 2 个穿透煤层全厚或见煤深度不少于 10m 的钻孔，测定 煤层瓦 斯压力或测 定煤层 突出性 危险。测定煤层瓦斯压力时，钻孔应布置在岩层 比较完整的地方。 四、井下安装瓦斯监测监控系统 矿井安装一套 kj90 安全监控系统。安装时，按照贵州省普安县某煤矿安全专篇的设计进行安装。 1、安全监控系统功能 18 kj90 型煤矿 监测监 控系统 融计算 机网络 系统、监 测监控 系统、 工业 电视系统、人 员监测系统及程 控调度通 信系统于一体 ，可用作为整个 矿井网络信息 管理系统的一部 分，主要 监控矿井上下各 类安全、生产 参数及电力参 数，汇接管理 多个安全与 生产环节子系统 。该系统具有 报表、曲线、 图形等屏幕显 示、打印和 绘图、数据存 储调用、参数超 限报警、控制 等多种功能， 各分站既能 与监控中心汇接 ，又可独立工 作。系统具有 传输故障、设 备故障、供 断电状况和 软件运行故障等的自诊断功能，还具有故障闭锁、远 程维护功能。 2、安全监控系统组成 安全监控系统由 监控主机 、传输接口、 地面分站、 井下分站、 传输电缆、各种传感器等组成。 安全监控系统地 面中心站设 在矿办公楼 调度室，以 便矿领导及 有关 部门可随时查 看全矿的监测 、监控实时 信息，及时准 确地掌握当前的各类生产、工况信息，以便做出正确 的决策。 本矿安全监测、监控系统共设地面分站 2 台，井下分站 3 台。 地面主机：安全 监测、监 控系统地面中 心站配有两台 监测主机 ，一 台工作，一台 备用，主机的 串行接口与 地面分站、井 下分站进行通讯。监控主机配有一台激光打印机。 井下分站应采用 本质安全型 或隔爆兼本 质安全型。 要符合爆炸 环境 电器设备的使 用要求，有相 应的防爆合 格证和产品检验 合格证及安全标志。井下分站电源箱应能自适应 ac127v、ac660v，ac220v（地面调试用）输入电源电压。电压波动范 围 90110（地面）75115（井下）。井下装置应具有接收各种标准信号的能力，即：15m a、19 420 ma、15v、2001000hz。分站要有逻辑判断、数据处理功能和 存储功能。当 分站与地面主机 脱机时， 应能独立工作 ，并能实现全部 原有功能。恢 复正常后，能 将存储的数 据补充传送到主 机。在满负荷情况下，分站备用电池应能独立供电 2h。 3、传输设备选型 中心站至地面分站采用 puyv31 22 主传输电 缆传输 ，其电 缆长度为 2000 米；中 心站至 井下分 站采 用 puyv39 22 井筒电 缆传输 ，其电缆长度为 1500 米；分站至传感器之间采用 p uyv 2 2 传感器电缆传输，其电缆长度为 3700 米。所有电 缆均为阻燃型。电缆、电线连接器件应满足其相应使用环境的要求。 4、监测系统各类传感器布置 （一）、传感器选型及配置 (1)、回采工作面传感器选型及配置 矿井二采区以一个工作面达到设计能力 。 1）瓦斯传感器：本矿按高突煤矿井进行管理，在回采 工作面 回风侧布置二个高低浓度瓦斯传感器 t1 及 t2。回采工作面传感器按下图设置： 20 t1 靠近上隅角回风顺槽内小于 10m 处，t 2 距回风上山约 1 015m 。 报警浓度：t1 为 1.0ch4，t2 为 1.0 ch4； 断电浓度：t1 为 1.5ch4，t2 为 1.0 ch4； 断电范围：t1 工作 面及回 风巷道 中全部非本质 安全型 电气设 备。 t2回风巷道中全部非本质安全型电气设备。 2）其它传感器：在回采工作面运输巷皮带机尾设烟雾传感器。在回采工作面回风巷，设一氧 化碳传 感器 和温度传感器以及风速传感器 。 (2)、掘进工作面传感器选型及配置 矿井达产时二采 区配备二个 掘进头，掘 进头传感器类 型及配置 如下： 1）瓦斯传感器 在每个掘进工作面有布置 2 个高低浓度组合式瓦斯传感器 t1 及 t2传感器应按下图设置： t1 靠近掘进头，其间距不大于 5m，t2 为掘进头回 风流靠 近回风 上山约 1015m。 报警浓度：t1 为 1.0ch4，t2 为 1.0 ch4； 断电浓度：t1 为 1.5ch4，t2 为 1.0 ch4； 21 复电范围：t1、t2 均为 1.0ch4。 断电范围：t1 工作 面及回 风巷道 中全部非本质 安全型 电气设 备。 t2回风巷道中全部非本质安全型电气设备。 2）其它传感器 局部通风机开停 传感器每个 掘进面一台 ，开停传感 器设在局部 通风机启动开关的位置。 (3)、其它地点传感器选型及配置 1）风井：在回风斜井测风站处徽墨风速传感器，瓦斯 传感器 各一台。传感器应安装在巷道前后 10 m 内无 分支风流 ，无拐弯，断面无变化，能准确计算测风断面的地点。当风 速低于或超过设计风速值的 20时发出声光报警信号。当回风巷道中 瓦斯浓度超过 0.75 时，发出声光报警。风井人行道安装风门开闭传感器一台。 2）在副 斜井山 部和下 部测风站处各安装 风速传感器一台 。在运 输上山下部安装烟雾传感器一台。 3）地面主通风机房 主通风机房设置有通风机开停传感器 2 台，负压 传感器 一台， 通风 机