矿井瓦斯抽采达标评判细则.doc

晋煤集团寺河矿二号井瓦斯抽采达标评判细则前 言为在煤炭开采中贯彻执行“先抽后采、监测监控、以风定产”的方针，加强瓦斯抽采技术管理，保证瓦斯抽采工程的安全，提高瓦斯抽采效果，严格瓦斯抽采达标管理，防止瓦斯事故，保护环境，制定本细则。细则以国家安全生产监督管理局、国家煤矿安全监察局2011年颁布的煤矿安全规程、国家安全生产监督管理总局2006-11-02颁布的AQ1027-2006煤矿瓦斯抽放规范和煤矿瓦斯抽采达标暂行规定为依据，在充分考虑煤矿瓦斯抽采工艺技术特点和目前我国煤矿瓦斯抽采现状的基础上编制而成。一、范围 本标准规定了建立抽采瓦斯系统的条件及工程设计要求、瓦斯抽采方法、瓦斯抽采管理及职责、瓦斯利用、瓦斯抽采系统的报废程序，以及瓦斯抽采基础参数的测算方法、各类瓦斯抽采方法的抽采率、瓦斯抽采监控系统监测参数的指标和瓦斯抽采工程设计有关计算方法及施工要求。二、 建立抽采瓦斯系统的范围规定1 、必须建立地面永久、井下移动式瓦斯抽采系统的范围规定（1） 凡符合以下几条之一的矿井，必须建立地面永久瓦斯抽采系统或井下移动式瓦斯抽采系统。（2）高瓦斯矿井、突出矿井都必须建立地面永久抽采系统。（3） 矿井的单个采煤工作面绝对瓦斯涌出量大于 5 m3min或单个掘进工作面绝对瓦斯涌出量大于 3 m3min，用通风方法解决瓦斯问题不合理。（4） 矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的:- 大于或等于40 m3min；- 年产量1.01.5 Mt的矿井，大于30 m3min；- 年产量0.61.0 Mt的矿井，大于25 m3min；- 年产量0.40.6 Mt的矿井，大于20 m3min；- 年产量等于或小于0.4 Mt，大于15 m3min。2 、 建立地面永久瓦斯抽采系统的范围规定凡符合4.1条条件，并同时具备下列两个条件的矿井，应建立地面永久瓦斯抽采系统。- 瓦斯抽采系统的瓦斯抽采量可稳定在2 m3min以上。- 瓦斯资源可靠、储量丰富，预计瓦斯抽采服务年限在五年以上。五、 地面永久瓦斯抽采系统1 、地面永久瓦斯抽采系统工程设计内容（1）矿井概况：煤层赋存条件、矿井煤炭储量、生产能力、巷道布置、采煤方法及通风状况。（2）瓦斯基础数据：瓦斯等级鉴定、矿井瓦斯涌出量、煤层瓦斯压力、含量、矿井瓦斯储量及可抽采量、煤层透气性系数与钻孔瓦斯流量及其衰减系数。（3） 抽采方法：钻孔（巷道）布置与抽采工艺参数。（4） 抽采设备：抽采泵、管路系统、监测及安全装置。（5） 泵站建筑：泵房、供电系统、电控设备、供水系统及软化水装置、采暖、避雷系统。（6）瓦斯利用：利用方式和利用量、资金概算。（7）技术经济指标：投资概算及工期。（8）设计文件：设计说明书、设备与器材清册、资金概算、相关图纸。2 、 瓦斯抽采系统工程设计的一般规定（1）瓦斯抽采系统工程设计应体现安全第一、技术先进和经济合理原则，因地制宜采用新技术、新工艺、新设备、新材料。（2）矿井瓦斯抽采系统工程设计应以批准的精查地质报告为依据，并参照邻近或条件类似生产矿井的瓦斯资料。（3）瓦斯抽采系统工程设计应与矿井开采设计同步进行，合理安排掘进、抽采、回采三者间的超前和接替关系，保证有足够的工程施工及抽采时间。3 、 矿井瓦斯储量、可抽瓦斯量、瓦斯抽采率、年抽采量及抽采年限（1）矿井瓦斯储量应为矿井可采煤层的瓦斯储量、受采动影响后能够向开采空间排放的不可采煤层及围岩瓦斯储量之和（2）矿井可抽瓦斯量是指矿井瓦斯储量中的在当前技术水平下能被抽出来的最大瓦斯量。（3）设计瓦斯抽采率，可根据煤层瓦斯抽采方法、瓦斯来源等因素综合确定；也可参照邻近生产矿井或条件类似矿井的数值选取。突出煤层工作面采掘作业前必须将控制范围内煤层的瓦斯含量降到煤层始突深度的瓦斯含量以下或将瓦斯压力降到煤层始突深度的煤层瓦斯压力以下。若没能考察出煤层始突深度的煤层瓦斯含量或压力，则必须将煤层瓦斯含量降到8 m3/t 、瓦斯压力降到0.74 MPa以下。- 煤巷掘进工作面必须控制到巷道轮廓线外15 m以上及工作面前方20 m以上。- 采煤工作面必须控制到工作面前方20 m以上。- 瓦斯涌出量主要来自于邻近层或围岩的采煤工作面瓦斯抽采率应满足表5.1规定，瓦斯涌出量主要来自于开采层的采煤工作面前方20 m以上范围内煤的可解吸瓦斯量应满足表5.2规定。矿井瓦斯抽采率应满足表5.3规定。表5.1 采煤工作面瓦斯抽采率应达到的指标工作面绝对瓦斯涌出量Q (m3min)工作面抽采率 (%)备 注5 Q 10 2010 Q 20 3020 Q 40 4040 Q 70 5070 Q 10000 4表 5.3 矿井瓦斯抽采率应达到的指标 绝对瓦斯涌出量Q （m3min）抽采率 （%）备 注Q 202520 Q 403540 Q 804080 Q 16045160 Q 30050300 Q 0.1 0.05 0.037、 瓦斯抽采工程施工质量要求（1）严格瓦斯抽采工程施工质量，所有瓦斯抽采工程都必须按质量标准进行施工、验收，不符合设计标准的一律严禁使用。8 、 瓦斯抽采管路要求（1）抽采工作面瓦斯管路，要依据预计的抽采量选择。- 当抽采混合量小于40 m3/min时，选用100 mm以上管路。- 当抽采混合量在40-100 m3/min时，选用300 mm以上管路。- 当抽采混合量大于100 m3/min时，选用410 mm以上管路。（2）瓦斯抽采管路必须进行防腐处理，外部涂颜色以示区别。（3）凡是新安装的瓦斯抽采管路，都要进行漏气试验。- 抽采管内瓦斯浓度不得超过3%。- 采煤工作面抽采管路负压不得低于1300 Pa。- 预抽瓦斯管路负压不得低于1300 Pa。- 安装管路的漏气率不得超过每千米 3 m3/min。（4）瓦斯抽采管路应敷设在专用回风巷和尾巷内，其经过的路线严禁行车、供电。特殊情况下（如处理上隅角瓦斯等）确需在行车、供电的巷道内敷设抽采管路时，要制定专门安全措施，报总矿长和总工程师批准。（5）瓦斯抽采管路要根据抽采管路设计及井下实际情况，安装和配备足够的、适用的管路放水器。（6）瓦斯抽采管材必须符合抗高温和抗静电及阻燃的要求。9 、 瓦斯抽采量的计量器具要求（1）抽采钻孔必须安设孔板流量计（或其它计量装置）和气门，气门尺寸不得小于50 mm。（2）瓦斯抽采量的计量器具必须采用符合国家标准的计量器具。（3）瓦斯抽采管路要根据抽采管路设计及井下实际情况，安装和配备足够的、适用的计量装置。10 、 瓦斯抽采系统要求（1）瓦斯抽采系统的建设必须要有专门的设计。（2）改变瓦斯抽采矿井的主干系统或采用新的抽采方法时，矿要编制专门设计和措施，并上报矿长和总工程师批准。（3）矿井瓦斯抽采系统的新水平和新采区的管路延长，由矿专职部门提出措施，报矿矿长和总工程师批准。（4）抽采瓦斯的采区、工作面或掘进巷道的管路延长和拆除，由矿专职部门技术负责人批准。（5）新采区移交前，回采工作面投产前，必须完成抽采工程，具备瓦斯抽采条件。（6）矿井中个别瓦斯涌出量大的区域需建立局部瓦斯抽采系统时，矿编制设计和安全措施，报矿长和总工程师批准。（7）未完成预抽钻孔工程或未进行预抽瓦斯的工作面，不准投产。（8）凡进行瓦斯预抽的采掘工作面的本煤层抽采钻孔设计，必须经矿矿长和总工程师审批签字。（9）矿井要建立瓦斯抽采工程验收制度，建立抽采工程验收档案，并将验收情况汇总制表上报，通风队负责审查验收情况。（10）正常情况下，瓦斯抽采主干管路必须设计、敷设于回风巷道内，并采用铁、钢质材料瓦斯管或其它允许使用的管材，禁止使用玻钢管。九、 瓦斯利用1 、 瓦斯利用要求（1）瓦斯是一种洁净的能源，必须开展瓦斯利用工作。变害为利、保护环境、以用促抽、以抽保用。2 、 瓦斯利用论证、设计要求（1）矿井瓦斯利用须经具备相关资质的专业机构进行可行性论证。（2）进行瓦斯抽采论证和设计时，要同时对瓦斯利用（包括民用、发电、提纯、化工）等进行论证和设计。3、 瓦斯利用设计内容（1）瓦斯利用设计内容包括- 确定瓦斯利用量和利用方式、储气装置及容积、输送气方式、输气管路系统、安全及检测装置、利用工艺，绘制瓦斯利用工程系统布置图。- 编制设备材料清册、土建工程计划、资金概算、劳动组织及管理制度、安全技术措施、经济分析、采掘工作面瓦斯抽采方式、瓦斯管路等。十、 地面永久瓦斯抽采系统的报废1 、 矿井永久瓦斯抽采系统报废程序（1）矿井永久瓦斯抽采系统报废，需由矿长和总工程师组织编制申请报告，经具有相关资质的专门机构论证和上级的批准。2 、 矿井永久瓦斯抽采系统报废申请报告内容：（1）矿井瓦斯抽采系统报废原因。（2）矿井概况- 煤层赋存条件- 矿井保有储量- 生产能力- 巷道布置- 采煤方法- 通风状况（3）瓦斯基础资料- 历年瓦斯抽采数据- 瓦斯等级鉴定数据- 主要煤层瓦斯含量等值线图- 瓦斯涌出量等值线图- 矿井瓦斯现有储量等附录1瓦斯抽采基础参数测算1 、 瓦斯压力的测定煤层瓦斯压力测定地点应选择在岩石坚硬致密、无断层、无裂隙的地点。钻孔测压时，打钻地点至煤层的垂直距离不得小于5 m。测压孔的孔径以75 mm为宜，钻孔要穿透煤层并打到顶板0.20.5 m（厚煤层应钻入煤层3 m以上），完钻后应及时封孔，封孔要严密，测压管接头不得漏气。根据突出矿井可采煤层底板巷道具体情况，在沿倾斜方向的采区，向可采煤层打钻测压。煤层瓦斯压力测定地点选择在采区大巷可采煤层底板的采区岩巷内布置钻孔。测定煤层瓦斯压力、钻孔自然瓦斯涌出量，同时钻孔取样测定煤层瓦斯含量、煤层突出危险性指标。2 、 瓦斯含量测定与计算采用间接法测定煤层原始瓦斯含量，其计算方法如下：根据现场实测得到的煤层瓦斯压力，采用郎阁缪方程计算煤层瓦斯含量： （1）式中 ： 煤层瓦斯含量，m3/t； 吸附常数，试验温度下的极限吸附量，m3/t； 吸附常数，MPa-1； 煤层瓦斯压力，MPa； 煤的水分，%； 煤的灰分，%； 煤的孔隙体积，m3/m3； 瓦斯压缩系数。3 、 矿井瓦斯储量计算瓦斯储量系指煤田开发过程中，能够向开采空间排放瓦斯的煤层赋存的瓦斯总量。本细则不作要求4 、矿井设计年瓦斯抽采量或矿井设计年瓦斯抽采规模计算矿井年设计抽采量Qa=QdN (6)式中：Qa - 矿井年设计抽采量m3 /a。Qd - 矿井日设计抽采量m3 /d。N - 矿井年设计工作天数，取360天。5 、 可抽瓦斯量概算在目前开采条件和技术水平能被抽出来的瓦斯量。W2=W1n (7)式中：W2 - 可抽瓦斯量W1 - 瓦斯储量N - 矿井瓦斯抽采率。6 、 抽采率计算（1）矿井（或采区）抽放率：100Qkck = (8) Qkc + Qkf式中：k - 矿井月平均瓦斯抽采率，%；Qkc - 矿井月平均瓦斯抽采量，m3/min；Qkf - 矿井月平均风排瓦斯量，m3/min。 （2）工作面（开采层）瓦斯抽采率100Qmcm = (9) Qmc + Qmf式中：m - 工作面月平均瓦斯抽采率，%；Qmc - 回采期间，工作面月平均瓦斯抽采量，m3/min；Qmf - 工作面月平均风排瓦斯量，m3/min。7 、抽采量（标量）换算 P1T标 Q标 = Q测 - (10) P标T1式中：Q标 - 标准状态下的瓦斯抽采量，m3/min；Q测 - 测得的抽采瓦斯量，m3/min；P1 - 测定时管道内气体绝对压力，MPa；T1 - 测定时管道内气体绝对温度，K ，T1 = t + 273 (11) t - 测定时管道内气体摄氏温度，。P标 - 标准绝对压力，101.325 kPa；T标 - 标准绝对温度，（20+273）K 。8 、钻孔瓦斯流量衰减系数钻孔瓦斯流量衰减系数的测定与计算方法，其计算公式如下： (12) 式中： - 百米钻孔经日排放时的瓦斯流量，m3/(min100m)； (13) - 百米钻孔成孔初始时的瓦斯流量，m3/(min100m)； - 钻孔涌出瓦斯经历时间，d ； - 钻孔瓦斯流量衰减系数，d-1。表1.1 煤层抽采瓦斯难易程度分类表抽采难易程度指标钻孔瓦斯流量衰减系数(d-1)百米钻孔瓦斯极限抽放量Qj(m3)煤层透气性系数 (m2/MPa2d)容易抽采 0.003 14400 10可以抽采0.003 0.0514400 288010 0.1较难抽采 0.05 2880 0.1附录2瓦斯抽采方法类别及抽采率1 、抽采方法的分类按照抽采瓦斯来源分类，可分为：开采层（本煤层）瓦斯抽采和邻近层卸压瓦斯抽采两类。开采层（本煤层）瓦斯抽采又可分为开采层未卸压抽采和开采层卸压抽采两种方法。2、 抽采方法的应用原则（1）当井下采掘工作面的瓦斯来源主要来自开采层（本煤层），应选用开采层（本煤层）瓦斯抽采。（2）煤层群条件下首采煤层开采时，来自邻近层的瓦斯占很大比例威胁生产，应采用邻近层瓦斯抽采。（3）对于瓦斯含量大的煤层，在掘进时难以用加大风量稀释瓦斯，可对煤层进行大面积预抽或边掘边抽的方法加以解决。（4）对没有解放层而具有突出危险性的煤层进行采掘时，进行本煤层预抽，以释放瓦斯压力和降低煤层瓦斯含量。（5）为提高瓦斯抽采率，宜选用多种抽采方法相结合的综合抽采方式。3 、不同抽采方法的形式、适用条件、抽采率如表2.1：表2.1分类方法布置形式适用条件抽采效果抽采率%开采层瓦斯抽采未卸压抽采岩巷揭煤与煤巷掘进抽采1）由岩巷向煤层打穿层钻孔抽采2）由巷道工作面打超前钻孔抽采高瓦斯煤层或有突出危险煤层煤层瓦斯含量降到8 m3/t以下且压力低于0.74MPa 10-30采区（工作面）大面积抽采1）由开采层工作面运输巷、回风巷打上、下向顺层钻孔抽放或打交叉钻孔抽采2）由岩巷、石门，邻近层打穿层钻孔抽采，突出煤层瓦斯预抽可采用网格布孔3）地面钻孔抽采4）密封开采层巷道抽采突出危险性煤层、有预抽时间（36个月）的高瓦斯煤层10-3010-201010采动卸压抽采边掘边抽由巷道两侧或沿巷道向掘进巷道周围打钻孔抽采瓦斯涌出量大或有突出危险性的掘进巷道20-30边采边抽1）由运输巷、回风巷向工作面前方卸压区打钻孔抽采2）由岩巷向开采层上部和下部未采的分层打穿层孔或顺层孔抽采煤层透气性较小，预抽时间不充分的煤层10-2010-20人为卸压抽采松动爆破水力压裂1）由工作面运输巷或回风巷打顺层钻孔进行松动爆破2）本煤层钻孔注水压裂多使用于低透气性煤层预抽10-3010-30邻近煤层瓦斯抽采上邻近层 1）由工作面尾巷向上邻近层打直 径为150-215 mm，孔间距为 30-50米的钻孔。（3#和8#煤） 2）由工作面尾巷向上邻近层打高抽巷（3#和8#煤） 3）在邻近层掘进专用瓦斯高抽巷（15#煤）瓦斯主要来源于邻近层的工作面30-6030-6060-90附录3瓦斯抽采参数监控系统1 、 用途连续监测抽采管路中的瓦斯浓度、流量、温度、压力等参数，连续监测瓦斯泵房内泄漏瓦斯浓度、抽采泵和电机的轴温等参数。可编制瓦斯抽采报表，由微机完成测量显示、打印等功能。当任一参数超限时，应发出声光报警信号，并按给定的程序停止或启动。2 、 技术参数表3.1监测参数名称精 度测试范围备 注抽采量（通过压差换算） 2%与抽采系统能力相匹配抽采管路参数瓦斯浓度（050%） 2%0%100%管道内负压 1%（00.1）MPa管道内正压 1%（00.1）MPa负压管道内温度 1%（0100）正压管道内温度 1%（0100）泵房内泄漏瓦斯浓度（环境瓦斯浓度） 1%0%5%抽采泵参数抽采泵循环水流量 2%全范围抽采泵循环水温度 1%（0100）抽采泵轴温度 1%（0100）附录4瓦斯抽采工程设计1 、 瓦斯抽采管径选择（1）瓦斯管内抽出的最大混合量将抽出瓦斯的总量，按瓦斯混合的百分比浓度计算，瓦斯的混合量为抽出瓦斯总量设计瓦斯混合浓度。同时考虑管路的千米漏气量3 m3/min，总漏气量为：管路总长度10003。总的瓦斯最大混合量 Qk=瓦斯混合量+总漏气量 (14)（2）瓦斯管直径计算D = 0.1457(QK/V)1/2 (15) 式中：D 瓦斯管内径，m；Qk 瓦斯管中的最大混合量；V 瓦斯管中的混合气体平均流速,取15 m/s。根据计算结果, 可选择瓦斯管直径。（3）管路摩擦阻力计算瓦斯管路的阻力计算公式Hm=9.81Q2RL/KD5 (16)式中：Hm 管路的摩檫阻力，Pa;L 管路长度,m;Q 瓦斯混合流量,m3/h;R 混合瓦斯气体的相对密度;K 系数;D 瓦斯管内径,cm。表4.1 不同管径的系数K0值统称管径（mm）1520253240507080100125150150以上K0值0.460.470.480.490.500.520.550.570.620.670.700.71局部阻力可用估算法计算，一般取摩擦阻力的10%-20% 。管路系统长，网络复杂或主管管径较小者，可按上限取值，反之则按下限取值。 表.2 在0及105 Pa气压时的值瓦斯浓度 %0123456789010.9960.9910.9870.9820.9780.9730.9690.9640.960100.9550.9510.9470.9420.9380.9330.9290.9240.9200.915200.9110.9060.9020.8980.8930.8890.8840.8800.8750.871300.8660.8620.8570.8530.8480.8440.8400.8350.8310.826400.8220.8170.8130.8080.8040.7990.7950.7910.7860.782500.7770.7730.7680.7640.7590.7550.7500.7460.7420.737600.7330.7280.7240.7190.7150.7100.7060.7010.6970.693700.6880.6840.6790.6750.6700.6660.6610.6570.6520.648800.6440.6390.6350.6300.6260.6210.6170.6120.6080.603900.5990.5950.5900.5860.5810.5770.5720.5680.5630.5591000.554-2 、 瓦斯抽采泵容量的计算（1）瓦斯泵流量计算100QZKQ = (17)X式中：Q - 瓦斯泵的额定流量，m3/min；QZ - 矿井瓦斯最大抽采总量（纯量），m3/min；X - 瓦斯泵入口处的瓦斯浓度，%； - 瓦斯泵的机械效率，一般取=0.8；K - 瓦斯抽采的综合系数（备用系统），取K=1.2。（2）瓦斯泵压力计算：H = （H入 + H出 ）K = （h入摩 + h入局+ h钻负） + （h出摩 + h出局 + h出