抽采达标工艺方案设计

湘煤集团

红卫矿业公司龙家山煤矿

瓦 斯 抽 采 达 标 工 艺 方 案

2013年 龙家山煤矿

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目 录

前 言 .................................................................................................................................................................. 3 1 井田概况 .................................................................................................................................................................. 5 1.1 交通位置 ............................................................................................................................................................ 5 1.2 自然地理 ............................................................................................................................................................ 6 1.3 井田境界及煤炭储量 ........................................................................................................................................ 7 1.4 矿井地质与煤层赋存 ........................................................................................................................................ 8 1.5 矿井生产情况 .................................................................................................................................................. 19 1.6 矿井通风方式及瓦斯情况 .............................................................................................................................. 19 2 矿井煤层瓦斯......................................................................................................................................................... 20 2.1煤层瓦斯基础参数 .......................................................................................................................................... 20 2.2矿井瓦斯储量及可抽量 ................................................................................................................................... 21 3 瓦斯抽放的必要性和可行性 ............................................................................................................................... 23 3.1 瓦斯涌出量预测结果 ...................................................................................................................................... 23 3.2 瓦斯抽放的必要性 .......................................................................................................................................... 23 3.3 瓦斯抽放的可行性 ......................................................................................................................................... 25 4 矿井抽放瓦斯方案与工艺 ..................................................................................................................................... 26 4.1 抽放瓦斯方法选择的原则 .............................................................................................................................. 26 4.2工作面瓦斯来源构成....................................................................................................................................... 26 4.3 工作面瓦斯抽放方法选择 ............................................................................................................................ 26 4.4 抽放半径的选取 ............................................................................................................................................ 26 4.3 抽放服务年限 ................................................................................................................................................ 30 4.4 建立地面永久瓦斯抽放系统的必要性及可行性 ......................................................................................... 30 5瓦斯抽放管网系统.................................................................................................................................................. 31 5.1 抽放瓦斯泵房位置及管网敷设路线 .............................................................................................................. 31 5.2 抽放瓦斯管路选择 .......................................................................................................................................... 31 5.3瓦斯抽放泵 ...................................................................................................................................................... 34 6 瓦斯抽放泵站......................................................................................................................................................... 38 6.1 瓦斯抽放站场地平面布置 ............................................................................................................................. 38 6.2 地面瓦斯抽放泵房建筑及环境保护 ............................................................................................................. 38 6.3 瓦斯泵房设备布置 ......................................................................................................................................... 39 6.4 泵房的供电系统及通讯 ................................................................................................................................. 40 6.5 给排水 .............................................................................................................................................................. 43 6.6泵房通风 ......................................................................................................................................................... 44 7 抽放瓦斯管理......................................................................................................................................................... 45

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7.1队伍组织 ......................................................................................................................................................... 45 7.2 图纸和技术资料 ............................................................................................................................................. 45 7.3 管理与规章制度 ............................................................................................................................................. 46 7.4 常用记录和报表格式 ..................................................................................................................................... 47 8 安全措施 ................................................................................................................................................................ 50 8.1 抽放系统及抽放泵站安全措施 ...................................................................................................................... 50 8.2 检测、监控系统 .............................................................................................................................................. 51 9 技术经济 ................................................................................................................................................................ 53 9.1 工程投资 ......................................................................................................................................................... 53 9.2 技术经济分析与评价 ...................................................................................................................................... 53 10 矿井瓦斯利用....................................................................................................................................................... 55 10.1 瓦斯利用的经济、社会及环境效益 ............................................................................................................ 55 10.2 瓦斯利用的可行性 ........................................................................................................................................ 55 10.3 瓦斯的民用及工业利用 ................................................................................................................................ 55

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前 言

一、概况

龙家山煤矿位于湖南省耒阳市泗门洲镇，行政区划隶属耒阳市，生产能力为15万t/a。主要开采6#煤层，随着矿井深部采区开采，矿井开采强度的不断增加，矿井瓦斯涌出量也呈现逐渐增大的趋势，瓦斯突出问题已对安全生产构成威胁，仅靠通风无法解决回采工作面的瓦斯问题。

针对龙家山煤矿瓦斯问题，为确保矿井安全、高效生产，特编制此抽采达标工艺方案设计。通过对本煤层的瓦斯进行综合抽放，消除瓦斯突出危险，降低工作面回风流及上隅角中的瓦斯涌出量，确保矿井安全开采。

二、任务来源

根据《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》第四章 第十八条，通过对矿井通风瓦斯资料的收集、现场调研、实地考察及对矿井生产实际情况进行分析和方案比较，编制抽采达标工艺方案设计。

三、设计的主要依据

1．龙家山煤矿初步设计说明书； 2．龙家山煤矿勘探报告；

3．中华人民共和国行业标准《矿井抽放瓦斯工程设计规范》（MT 5018-96）； 4．中华人民共和国安全生产行业标准《煤矿瓦斯抽采基本指标》（AQ 1026-2006）； 5．中华人民共和国安全生产行业标准《煤矿瓦斯抽放规范》（AQ 1027-2006）； 6．中华人民共和国行业标准《煤炭工业给水排水设计规范》（MT/T 5014-96）； 7．中华人民共和国国家标准《煤炭工业矿井设计规范》（GB 50215-2005）； 8．《煤矿安全规程》；

9．《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》

10．龙家山煤矿提供的其它地质资料和实测资料。 四、设计的指导思想

1. 在符合有关规程、规范及设计标准且满足使用的前提下，尽可能降低成本，节省工程投资；

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2. 尽量利用原有的巷道、已有的土地，不占用良田，不增加开拓费用；

3. 设备、管材选型留有余地，能满足矿井达到设计能力时的抽放瓦斯量的需求； 4. 采用的工艺技术具有先进性，且符合矿井实际。 五、设计的主要内容 设计的具体内容为：

1．龙家山煤矿瓦斯赋存情况、抽放瓦斯的可行性及必要性、抽放瓦斯方法的确定、抽放瓦斯量预计等；

2．瓦斯抽放管网、抽放瓦斯钻场与钻孔参数设计；

3．抽放瓦斯系统的设备、仪器、仪表及附属装置选型及安装设计； 4．矿井抽放瓦斯管理及安全措施； 5．主要设备、材料； 6．工程投资概算。

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1 井田概况

1.1 交通位置

龙家山煤矿位于湖南省耒阳市东南10km处的泗门洲镇，行政区划隶泗门洲镇楼下村；地理坐标：东经112°53′30″～112°54′02″，北纬26°18′46″～26°22′10″，面积4.0387km2；京广铁路在矿山西侧6km通过，在耒阳站设有白沙矿区专用运煤支线，并在该矿井设有工农车站；107国道、京珠高速公路均与京广铁路平行，矿山有公路与之相连，交通较方便；耒水穿越矿井东北段，现该河流上游约14km，下游约18km均建成低位水电站。交通位置见图1-1。

资家井田井田田江头哲桥 新江头井田磨至田靖山井田江井井田三架石界井田 市举麻冲井田雷家井田白沙管理局耒阳市鹿歧峰白山坪 煤矿白山坪矿业有限公司竹市横冲周家井田龙塘 龙塘 煤矿石准浪石坪车站 夏塘 煤矿夏塘白沙煤电厂红卫矿业有限公司泗门洲 肥江 煤矿南阳煤矿南阳矿业有限公司龙家山煤矿小水嘹亮龙形坦家冲煤矿清水铺里王庙 煤矿图 例城市、管理局、电厂神仙岭前进煤矿城 镇矿业公司斜 井立 井沈家湾煤矿 觉光寺 煤矿伍家冲 煤矿兴源矿业有限公司井田边界铁 路轻便铁路公 路河 流太平公平元山槽

图1-1 矿井交通位置图

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1.2 自然地理

1.2.1 地形与地貌特征

矿区属低山丘陵地形，为剥蚀构造丘陵及堆积谷地地貌。矿井东北段为耒水一级堆积阶地地貌，56勘探线以南为低山丘陵地形，56勘探线以北为剥蚀残丘地形。最高点为矿井南端风岭形，海拔标高200.8m，最低点为耒水河漫滩，海拔标高为84.8m。最大相对高差为116m，一般相对高差为30~50m。矿井丘岗地形呈南北向展布与地层走向基本一致，冲沟较发育其基本上呈东西向，丘岗坡度10~40°，一般约20～25°。残、坡积层较薄，厚度0～4m。森林较茂密，植被覆盖率较高。耒水一级阶地平坦，坡度0～5°，为冲、洪积物堆积。

1.2.2 水文

矿区内水系发育一般，耒水由东南向西北方向在矿井的东北侧通过，历史上最大流量4887.68m3/s，最小流量约26.9m3/s，河宽250~400m，河床最低标高75.0m，最高洪水为86m。现上、下游均建有低水位水电站，故水位稳定，水流较平缓。

刘家村小溪位于井田内中部，其发源地位于矿井西侧的差洞沟，由北向南在伍家冲转为东西，在刘家冲转为南北向，在桥边村处流入耒水，该河流为季节性小溪。

满洲小溪其发源地位于坦家冲井田，在本矿井南侧的边缘的新波洞由西向东流入耒水，该河流为季节性小溪，雨季时流量也仅为6.06m3/s。

矿井内水塘星罗棋布，大多数为小水塘。矿井西侧有西冲水库，其大坝的标高为107.4m，库容量约为8~10万m3。

1.2.3 气象与地震

矿区属于亚热带大陆性气候，四季分明，雨量充沛，气候温暖潮湿，霜期较短。据耒阳市气象站1951 年至2010年观测资料，年最高气温在每年7、8月份，最低气温在每年12月至次年2月。最高气温41.4°C (2003.8.3)，最低气温零下7.7°C (1972.2.9)。年平均气温在17.1至19.4°C之间。年最大降雨量1942.4mm (2002年)，年最小降雨量858.2mm (2003年)，年平均降雨量为1392.3mm，月最大降雨量769.5mm (1978.5)，月最

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小降雨量0mm (2003.7和2004.10)，日最大降水量341.7mm（2006.7.15），最大连续降雪13天（1969），最大积雪深度280mm（2008.1.30），年最大蒸发量1794.1mm（1998），月最大蒸发量361.2mm（1998.8），日最大蒸发量14.5mm（1989.7.23）冬春季多为西北风，夏秋季多为东南风，最大风速18m/s。

本区为少震区，仅于1640年冬发生过一次4级地震，震中位于永兴县至郴州市一带。近期发生有感地震二次，一次于1974年10月21日，震级1.6级，另一次是1975年9月27日，震级1.1级，属弱震区。据GB18306-2001《中国地震参数区划图》，本区地震动峰值加速度<0.05g，地震动反映谱特征周期值为0.35s，对应地震基本烈度为VI度区。

区内无滑坡、泥石流等地质灾害；煤系地层除砂岩含裂隙水外，其它均为相对隔水层，矿井水文地质条件属简单类型，工程地质条件中等，环境地质条件属中等类型。

地面村庄分布较广，矿区周边村庄较多，人口密集。

1.2.4 电源情况

矿井现有6KV变电所一座，该变电所主供电源来自珠矶滩35KV降压站，导线为LGJ-185；备有电源有两趟来自红卫35KV降压站，导线均为LGJ-120。龙家山矿井地面变电所内，设有GG-1A型高压开关柜27台，其中带电容器柜2台，母线分段柜1台，电压互感器柜2台。所外有SJ1-560/6/0.4型变压器2台。目前矿井最大负荷为1790KW。

1.3 井田境界及煤炭储量

1.3.1 井田境界

龙家山煤矿位于湖南省耒阳市东南12km处，行政区划隶属于耒阳市泗门洲镇辖区内。耒新铁路从矿区及其附近通过，与在井田西侧6km通过的京广铁路相接，耒新公路在矿区附近通过，北通耒阳，西到小水铺均与107国道相连，并经耒阳互通处与京珠高速公路相通。

地理坐标：东经112°53′30″～112°54′02″，北纬26°18′46″～26°22′10″。距耒阳市区12公里，距公司本部2公里。

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表1-1 龙家山煤矿拐点坐标表 1980（西安坐标系）

拐点号 1 2 3 4 5 6 7 8 X 2912149.599 2912240.599 2912574.602 2912794.604 2912794.603 2913644.610 2914064.613 2914701.618 Y 38389066.190 38389186.191 383892560191 38389291.991 38389019.189 38389106.188 38389009.186 38388941.184 拐点号 9 10 11 12 13 14 15 16 X 2914864.619 2915076.621 2916274.630 2917354.639 2916529.634 2915809.628 2912869.606 2911879.598 Y 38388701.182 38388841.183 38389051.182 38389341.182 38389896.188 38389681.188 38389991.996 38389776.196 标高：由+180m～-400m，共由16个拐点圈定，矿区面积约4.0208 km2

1.3.2 煤炭储量

矿井截止2010年底保有储量539.8万吨，其中可采储量328.2万吨，截止评估基准日（2011年8月31日），保有可采储量317.6万吨。

1.4 矿井地质与煤层赋存

1.4.1 矿井地层

矿井出露的地层从新至老有第四系（Q）、白垩系下统红色岩组（K1）、三叠系下统大冶组（T1d）、二叠系上统大隆组（P2d）、二叠系上统龙潭组上段（P2l2）、二叠系上统龙潭组下段（P2l1）。

1、第四系（Q）：分布于山坡，山沟和耒水、满州小溪两岸的低洼地带，由残积、坡积、冲积物组成，以亚粘土、粘土为主，次为风化碎块。厚0～16m，平均4m。与下伏地层呈不整合接触。

2、白垩系（K）：本层俗称“红层”，分布在56勘探线以北，岩层走向40~80°，倾向北西，倾角10~30°，与下伏地层成角度不整合接触。岩性为紫红色砂质泥岩、粉砂岩，中~厚层状，近水平层理，有少许方解石脉穿插，夹较多的薄层石膏。中、上部夹有不规则的砂砾岩及砾岩，底部有一层不稳定的底砾岩，厚0~32m平均10.5m。6005钻孔的砾岩层出现涌水。底界有一层0.25~2.5m杂色粘土。层组厚393m。

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3、三叠系下统大冶组（T1d）

为浅海相碳酸盐建造。分上、中、下三部。

（1） 上部以黄色泥质灰岩为主，间夹薄层灰岩、钙质砂岩。厚250 m以上。 （2） 中部以灰岩为主，夹泥灰岩、泥质灰岩，厚30.00～50.00m。

（3） 下部为泥灰岩、泥质灰岩，夹2～3层薄层灰岩，底部夹泥岩。厚50.00～100.00m。 全组厚约400m，产头足类、瓣鳃类动物化石。与下伏地层呈整合接触。 4、二叠系上统大隆组（P2d）

为一套浅海相硅质岩建造。根据岩性可分为上、中、下三部分。

（1） 上部为灰黑色～灰褐色薄层硅质岩。致密坚硬，菱形节理发育，含较多星点状黄铁矿及方解石脉，夹硅质泥岩及硅质灰岩，厚0～57.00m，平均16.0m。

（2） 中部为灰黑色薄层状硅质泥岩，含星点状黄铁矿，夹薄层硅质岩，厚0～68.10m，平均40.00m。

（3） 下部为白云岩（俗称铁矿层），致密坚硬，有大量方解石脉穿插。镜下鉴定，主要由白云石组成，含量90％以上，少量方解石、石英、动物化石碎片，微量铁质、泥质。白云石结晶质，半自形、自形为主，大小0.02～0.15mm，呈粉晶等粒状结构，紧密镶嵌接触。

全组厚44.00～74.50m，平均57.3m。与下伏地层呈整合接触。 5、二叠系上统龙潭组（P2l）

为一套过渡相含煤建造，主要由中细粒砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤组成。根据岩性、含煤性、古生物等特征分为上段和下段。

（1） 上段（P2l2）

本段地层为含煤地层，含煤6层，分别编号为1、2、3、5、6、7煤层。其中6煤层为主要可采煤层，5煤层为局部可采煤层，2、3煤层为不可采煤层，1煤层只有5孔见到，因沉积环境影响4煤层在本井田缺失，7煤层绝大部分缺失，仅局部地段为煤线或为炭质

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泥岩。上段全层厚约226m。

① 1煤组（P2l2-4）

由砂质泥岩及底部1煤层组成，自上而下为：

砂质泥岩、泥岩，局部为粉砂岩：深灰色，薄层状，水平层理至缓波状层理，含瘤状黄铁矿结核和丰富的植物化石碎片。厚4.3～11.0m，平均7.0m。 1煤层：极不稳定，局部为炭质泥岩，厚0～0.49m，平均0.14m。 1煤组厚4.3～11.49m，平均厚7.14m。 ② 薄层砂岩（P2l2-k）

细粒石英砂岩，夹薄层粉砂岩或砂质泥岩：灰色，薄层状，缓波状层理，局部为楔形交错层理。含星点状、瘤状黄铁矿结核、菱铁矿结核及植物化石碎片，层位稳定。本层厚18.0～39.6m，平均28.0m。

细粒石英砂岩显微特征：碎石成分石英大于90％，次为硅质岩屑，少量泥质岩屑，微量白云母、电气石、黄铁矿。粒径0.03～0.20mm，粉砂质细粒砂状结构，分选性中等，棱角状。石英它形，棱角分明，部分波状消光，少量具有次生加大现象。胶结物约20％，为菱铁质、泥质、绿泥石、少量硅质、接触～孔隙式胶结。

③ 2煤组（P2l2-3）

砂质泥岩，局部为石英粉砂岩，偶夹细砂岩：深灰色，薄层状、水平层理。粉砂岩中见楔形层理，含少量星点状黄铁矿，夹较多似层状、透镜状菱铁矿结核。结核内常有黄铁矿结晶，俗称“结核泥岩”。石英粉砂岩显微特征：碎屑成份，石英80～85％，硅质岩屑10％，泥质岩屑2～5％。微量锆石、电气石、磷灰石、黄铁矿。粒径0.01～0.25mm，粉砂状结构，分选中等～好，棱角状～次棱角状。石英它形，粒状、波状消光，部份石英次生加大，原生轮廓隐约可见，个别石英含锆石、云母、电气石包裸体、胶结物为硅质、泥质、菱铁质、绿泥石，接触～孔隙式胶结。

产植物化石：联合栉羊齿、基缩羊齿、尖瓣单网羊齿。

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动物化石：肥状裂齿蛤、裂齿蛤未定种、肋膘蛤。

层厚16.00～58.5m，平均33.0m，底部见一层煤，称2煤层。 2煤层：厚度极不稳定，不可采。 2煤组厚16.35～62.10m，平均33.80m。 ④ 3～6煤组（P2l2-2） （A）3煤组

中细粒石英砂岩：灰～灰白色，薄～中厚层状，缓波状层理为主，局部见楔形交错层理、斜层理，层面多云母碎片、碳质点。顶部一般为粉砂岩或砂质泥岩，含植物化石碎片，中部夹薄层泥岩。

中细粒石英砂岩显微特征：碎屑成份，石英80％以上，硅质岩屑5～10％，少量泥质岩屑，微量电气石、黄铁矿、白云母、锆石。碎屑大小为0.1～0.7mm，中细粒砂状结构，分选中等，次棱角～次圆状。石英洁净，它形，普遍具有次生加大现象，再生边较宽，可见原生轮廓，部份石英波状消光，石英间多镶嵌接触。胶结物主要是硅质，少量泥质、绿泥石，再生式及接触式胶结。

粉砂岩、砂质泥岩或泥岩：深灰色，薄～中厚层状，水平层理，局部夹细砂岩及薄层煤，含菱铁矿结核，产植物化石碎片，及栉羊齿未定种。

厚14.0～26.5m，平均21.5m。 3煤：极不稳定，不可采。

3煤组厚14.07～26.57m，平均22.07m。 （B）5煤组

粉砂岩或砂质泥岩：深灰色，薄～中厚层状，水平层理，夹细砂岩条带，夹似层状、透镜状菱铁矿结核，风化呈灰色片状，底部产植物化石：尖瓣单网羊齿、基缩羊齿、湖南轮叶、芦木。

中部一层细粒石英砂岩：灰～深灰色，薄层状、缓波状层理，常变为粉砂岩。厚0～

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13.00m，平均8.2m。

显微特征：石英75％左右，长石1～5％，泥质岩屑10～15％，硅质岩屑5％，少量白云母，喷出岩屑，微量电气石、锆石、磷灰石、金红石。碎屑颗粒0.02～0.70mm，分选性中等或较好，石英洁净它形，部份波状消光和次生加大，胶结物约20％，以泥质为主，次为硅质。

总厚14.0～26.5m，平均21.5m。底部为5煤层。 5煤层：层位较稳定，厚0～1.99m，平均0.74m。 5煤组厚14.2～28.59m，平均22.24m。 （C）6煤组

由细、中粒长石石英砂岩、粉砂岩、砂质泥岩及煤组成

粉砂岩或砂质泥岩：深灰色，薄层状，水平层理及缓波状层理，厚0～16.5m，平均3.5m。

细、中粒长石石英砂岩：浅灰～灰白色，薄层状，缓波状、楔形及斜层理，层面见丰富的云母碎片及碳质点。地表风化为黄色、灰黄色，质地疏松，俗称“疏松砂岩”，夹粉砂岩、砂质泥岩及泥岩。厚16.5～33.5m，平均22.5m。

细中粒长石石英砂岩的显微特征为：石英70～80％，长石10～15％。岩屑10％，含少量白云母，重矿物有锆石、磷灰石、电气石、金红石、白钛石。碎屑大小0.05～0.30mm，细粒砂状结构，分选性中等～良好，次棱角状～棱角状，石英它形洁净，波状消光，石英次生加大，原生轮廓隐约可见，再生边窄。长石多见，有斜长石、正长石、条纹长石，斜长石的聚片双晶清晰，也见正长石的卡氏双晶。岩屑多见，以泥质岩屑为主，次为硅质岩屑，少量云母屑，微量喷出岩屑。胶结物10～20％，成份为菱铁质、钙质、硅质、泥质。接触～孔隙式胶结。

粉砂岩，局部为砂质泥岩：深灰色，薄～中厚层状，水平层理，含植物化石碎片，夹碳质泥岩或薄层煤。厚5～10.50m，平均10.87m。

6煤层：是区内主采煤层，厚0～21.50m，平均2.07m。

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6煤组厚27.80～71.93m，平均40.07m。 ⑤ 7煤组（P2l2-1）

含长石石英细砂岩局部为粉砂岩：灰～深灰色，薄～中厚层状，缓波状层理，层面有较多云母片。厚0.5～13.0m，平均1.40m。

显微特征：石英75％，岩屑15～20％，长石2～5％，云母少量～2％。重矿物有锆石、电气石、白钛石、金红石、磷灰石。颗粒粒度0.02～0.20mm，石英洁净它形，棱角分明，岩屑以泥质为主，少量硅质、火山岩岩屑。长石有斜长石、正长石。胶结物10～30％，以泥质、绿泥石、铁质为主。

砂质泥岩（或粉砂岩）与细砂岩互层：灰～深灰色，薄层状，水平～缓波状层理，层面多碳质镜面，含植物化石碎片。产锐角磷木化石。层厚4.5～27.12m，平均15.0m。

显微特征：碎屑成份，石英70～75％，长石5～15％，岩屑10～20％，微量黑云母、电气石、锆石，分选中等～良好，岩屑以泥质岩屑、硅质岩屑为主。胶结物有绿泥石、泥质、菱铁质、钙质，接触～孔隙式胶结。

中细粒石英砂岩：浅灰色，略显淡绿色，薄～中厚层状，缓波状层理，成份以石英为主，次为长石，少量云母，断口具油脂光泽。偶尔为粉砂岩，层厚21.0～40.7m。平均32.0m。

泥岩、砂质泥岩，偶有炭质泥岩及薄煤层，厚6.0～23.5m。平均14.75m。 7煤组厚32.0～104.32m，平均55.45m。 （2）下段（P2l1）

① 砂质泥岩：深灰～灰黑色，薄层状，水平层理，产大量微体动物化石，底部见螺类动物化石及龟形结核。厚2.52～11.54m，平均5.50m。此层是上下段分界的标志层。

② 灰白色中细粒砂岩：夹灰～灰绿色泥岩和薄层碳质泥岩或薄煤层。底部为薄层泥岩和铁锰层。厚约271.5m。

龙潭组下段厚约277m。全组平均厚503m，与下伏地层呈整合接触。

1.4.2 地质构造

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本井田位于白沙向斜西翼，呈一单斜，地层走向近于南北至北北东，倾向东，倾角30～33°。小型褶曲在井田地表南北段均有发现，但幅度甚小。区内断层不甚发育，已发现的断层有五条，即枫树下倾向正断层（F1），新坡洞倾向逆断层（F2），柳家村走向逆断层（F3），耒河边斜交逆断层（F4）、F5正断层（见断层一览表）。

1、 枫树下倾向正断层（F1）

位于井田南端52线南100m，齐家村一带，走向N60°W，走向长约700m，倾向NE，倾角70°，地表6煤层水平错距100余米。据生产矿井±0m供水工程巷道穿越F1断层，无明显断层痕迹，但该段巷道有滴水；矿井-100m水平生产资料，临近F1断层，尚未发现断层痕迹，但煤层厚度变薄。

2、新坡洞倾向逆断层（F2）

地面位于5201孔附近，走向N75°W，走向长约500m，倾向NE，倾角78°，地表见薄层砂岩组与大隆组直接接触，矿井-200m水平B5202孔附近18-6采掘工作面，未见明显断层痕迹，F2未曾截断6煤层。

3、柳家村走向逆断层（F3）

位于井田西部，南起62勘探线，北至69勘探线，走向近SN，长约1800m，倾向W，倾角32°，断距20m，只影响65线至67线6煤层露头附近的浅部煤层，对6煤层破坏很小。

4、耒河边斜交逆断层（F4）

地表受白垩系红层掩盖没有出露，由7103孔控制，为井田北部边界断层，对6煤层影响较小。走向N35°W，倾向NE，倾角55°。

5、F5正断层

位于井田东部，地表受白垩系红层掩盖，没有出露，仅6006孔控制，该孔大隆组硅质泥岩直接与2煤顶板结核泥岩接触，缺失1煤组，薄层砂岩组及2煤组部分地层断距约40m。它断开6煤层约在-460m水平，推测F5断层走向335°，倾向NE，倾角70°。

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表1-2 龙家山矿井断层一览表

序 号 1 名 称 位 置 井田南端边界 52勘探线附近 62~69勘探线的井田西侧 68勘探线以北隐伏断层 走向 倾向 倾角 长度 断距 （m） （m） 80 60 100 F1枫树下正断层 F2新坡洞逆断2 层 F3柳家冲逆断3 层 F4耒河边逆断4 层 310° 40° 60° 103° 13° 78° 对煤层影响 为井田自然边界 50~150 无 50 无 187° 277° 29° 1500 147° 57° 55° 不明 不明 不明 6、6煤层被红层剥蚀情况

白垩系（K）“红层”南起龙家山井田56勘探线，北至白山坪井田9勘探线，走向长约6km，东西宽约1.5km，面积约4.25km2。“红层”最大厚度在龙家山井田B6504孔、B6603孔和B6705孔附近。6煤层最大被剥蚀深度约450m（相当于-330m水平）。因“红层”与煤系地层呈不整合接触，且“红层”直接覆盖于6煤层之上，“红层”底面与煤层倾斜面近于平行，煤层稍向上窿起，就被剥蚀，反之下凹，则凹处煤层被保留，煤层的连续性很差，为极不稳定煤层。龙家山矿井北翼-100m水平的146采区、166采区和-250m水平226采区的生产中均证实此情况。6煤层直接顶板为红层时，煤层可采区范围很小，储量可靠率极低。预测延深水平（-400m）在64勘探线以北-330m水平以上6煤层依旧为极不稳定煤层，资源储量不可靠。

龙家山煤矿构造复杂程度属简单至中等类型。

1.4.2 水文地质

1、岩层的含水性与隔水性 （1）第四系（Q）

分布于冲沟低洼地带，由残积、坡积、冲积物组成，以亚粘土、粘土为主，次为风化碎块。厚0～19m，平均4m。冲积层含孔隙潜水，单位涌水量0.064l/s.m。

（2）白垩系下统红色岩组（K1）

分布于井田中部、北部广大地区，由红色粉砂岩、砂砾岩、细砂岩及底砾岩组成，全

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层厚393m，细砂岩局部含孔隙潜水，为弱含水层，粉砂岩、砂砾岩、底砾岩为隔水层。

（3）三叠系下统大冶组（T1d）

分布于井田东部，为一套浅海相碳酸盐沉积，分上、中、下三部，总厚400m。下部为泥质灰岩、泥灰岩，厚50～100m；中部为中厚层状石灰岩夹泥质灰岩，厚30～50m；上部为泥质灰岩夹薄层灰岩、钙质砂岩，含承压裂隙溶洞水，泉水最大流量0.34 l/h，为弱含水层。

（4）二叠系上统大隆组（P2d）

分布于井田南部，为一套浅海相硅质岩建造，由硅质泥岩、硅质岩、硅质灰岩组成，平均厚57m。本组地层浅部经风化后，含裂隙潜水，单位涌水量0.00034l/s.m，含水微弱，深部可视为隔水层。

（5）二叠系上统龙潭组上段（P2l2）

除砂岩微弱含水外，其余均为隔水层，砂岩涌水量0.0305～0.0445l/s.m。 （6）二叠系上统龙潭组下段（P2l1）

分布于井田西部，除螺底砂岩为微弱含水层外，其余均为隔水层。螺底砂岩距主采6煤层大于200m，其微弱含水对矿井无影响。

2、 断层含水性和导水性

矿山目前开采范围已查明的断层有F1枫树下正断层、F2新波洞逆断层。

（1）F1断层：矿井±0m井下供水工程穿越F1断层，无明显断层痕迹，该段巷道有滴水，证实该断层导水性弱，且断层附近无大的水体，断层两侧地层均为弱含水层及隔水层。

（2）F2断层：18-6采掘工作面，未见明显断层痕迹，F2断层未曾截断6煤层，对矿井不构成水患威胁，且断层两侧地层均为弱含水层及隔水层。

另外，F3走向逆断层、F4斜交逆断层，它们均为压扭断裂性质，导水性弱。F3位于井田6煤层浅部+50m水平，对矿井生产区无影响。F4断层为井田北部边界，需留安全煤柱。

F5正断层位于井田准采高程之外-460m水平，对矿井生产不会有水患威胁。 3、老窑水

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本区大部分含煤地层被白垩系下统红色砂岩覆盖，仅井田南部56线以南煤系地层出露区有老窑分布，以往开采废弃的老窑不多，规模不大，一般深50～80m，约+50m水平。龙家山矿井第一水平已将现生产区和老窑区隔开，现生产水平，无老窑水威胁。

本矿井范围内，没有现今仍在生产的小煤窑。 4、矿井充水条件

（1）矿井涌水的水源与通道。“红层水”即白垩系（K）“红层”的底砾岩水或空洞粉砂岩水。当“红层”与6煤层直接接触或临近于6煤层上方时，采后的导水裂隙带波及到该含水层，“红层水”会进入采空区或底板巷。

老窿和小煤矿水。矿井范围内老窿较多，大多数分布于煤层露头附近，由于年代久远痕迹不清。经开采证实，老窿底界最大深度达-30m水平。现生产小矿和关闭小矿，均超深越界在±0m水平以下，其矿井水向龙家山煤矿采空区排放。此外南边邻近的里王庙煤矿边界的小矿，其矿井水通过龙里供水工程巷道进入龙家山矿井。

“红层水”、老窿水和小矿水的水量随季节变化而变化，雨季期间涌水量增大，旱季则反之。所以大气降水是矿井水的主要来源，其通道是老窑、小煤矿以及矿井开采后的导水裂隙。

（2）、矿坑涌水量

根据龙家山煤矿对矿井涌水量的观测，涌水量最大350.9m3/h，一般为240 m3/h，本次对龙家山煤矿涌水量实测，最大340m3/h，一般210m3/h。矿井涌水量受大气降雨量渗入补给影响明显。

本矿井水文地质条件属中等类型。

1.4.3 煤层

矿区范围内分布有6层煤，主采煤层为6煤层，局部可采煤层为5煤层， 其它煤层为不可采煤层。

井田含煤6层，其中6煤层为主采煤层，5煤层为局部可采煤层，其它煤层为不可采

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煤层。

1、5煤层：距3煤层14~26.5m，顶板为砂质泥岩、泥岩，底板为粉砂岩或砂质泥岩。煤厚0~1.99m平均0.74m，为局部可采薄煤层。主要分布在井田南段52~57勘探线之间的-100~-200m水平。

2、6煤层：距5煤层27~56m，直接顶板为粉砂岩，底板为细砂岩、粉砂岩。煤厚0~15.63m，平均厚2.07m。由于受“红层”剥蚀影响，在剥蚀区内可采块段零散分布。非“红层”剥蚀区内煤层厚度变化大，呈煤包状，串球状出现。煤层的稳定性应属不稳定型-较稳定型。

1.4.3 煤层

1、煤层物理性质

5煤层：钢灰色、灰黑色，半金属光泽，参差状断口，条带状构造，结构简单。煤岩类型为半光亮型。

6煤层：灰黑色、黑色，似金属光泽，粒状结构，条带状、鳞片状及糜棱状构造，阶梯状、参差状断口，裂隙发育，为重胶结煤。煤岩类型为半暗淡至半光亮型。

2、煤的工业分析

表1-3 5、6煤层煤质主要指标表

Ma,d％ 煤层最小—最大 号 平均 5 6 2.04-6.94 3.27(6) Ad％ 最小—最大 平均 3.89-13.52 9.5(6) 7.83-35.4 15.74(19) Vdaf％ 最小—最大 平均 6.1-7.1 6.74(3) 2.61-6.69 5.67(20) St，d％ 最小—最大 平均 0.76 0.47-0.67 0.59(18) Ggdf％ 最小—最大 平均 64.97-91.9 77.89(8) Qnet,dMJ/kg 最小—最大 平均 31.75 23.80-31.91 29.35(25) 表1-4 6煤商品煤煤质主要指标表

煤 层 号 6 Ma，d％ 最小~最大 平均 0.72~5.44 2.87(8) Ad％ 最小~最大 平均 14.77~21.56 17.67(8) Vdaf％ 最小~最大 平均 4.73~5.68 5.41(8) St,d％ 最小~最大 平均 0.5 0.5(8) Ggdf％ 最小~最大 平均 71.64(8) Qnet,dMJ/kg 最小~最大 平均 25.09(8) 67.42~75.98 23.85~26.35

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3、煤的工业用途

5煤层属特低灰、低硫、特高热值无烟煤3号；6煤层属低灰、低硫、高热值无烟煤2号。均为优质的动力用煤和良好的民用煤。

1.5 矿井生产情况

1.5.1 矿井生产现状

矿井于1967年7月建井，1970年8月正式投产。矿井设计生产能力为21万吨/年，2007年核定生产能力为15万吨/年，2012年实际生产能力14.9万吨/年。

1.5.2 井田开拓方式、采区划分及采煤方法

1、开拓方式

矿井采用反倾斜多水平开拓方式，设有一个主斜井，两个风井；主斜井口标高为+95.5m、落底标高为-250m、坡度为27°；南风井口标高为+129.1m、落底标高为+31.1m、坡度为32°；北风井口标高为+95.5m、落底标高为+34.4m、坡度为27°。

2、 水平、采区划分

矿井设计为-100m、-250m、-400m三个水平；-100m水平已于1994年全部收尾，现有生产水平为第二水平的-250m水平，-400m水平正在延深；生产水平分南、北两翼布置采区；往北已布置了226采区至今未开采；南翼每隔300m已依次布置了216、236、256、276采区。

3、采煤方法

采用倾斜分层走向长壁后退式开采方法、炮采工艺，采用单体液压支柱支护顶板，全部垮落法管理顶板。

1.6 矿井通风方式及瓦斯情况

1、通风方式

矿井由于目前北翼未生产，现生产区域集中在矿井南翼，原北风井现用作副井，作进风井，现有通风系统为边界式通风。

2、瓦斯情况

龙家山煤矿是煤与瓦斯突出矿井，截止2012年全矿井累计突出30次，突出强度最大1420t，均出现在非“红层”直接顶板区，因“红层”剥蚀区有利于瓦斯的排泄，瓦斯含量低；非“红层”区的煤与瓦斯突出多发生在石门揭煤和一分层煤巷掘进工作面，突出频率

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7 抽放瓦斯管理

7.1队伍组织

根据《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》要求需建立专业瓦斯抽放队伍，成立瓦斯抽放工作领导小组及抽放工作组。

组 长：邓承立（矿长）

副组长：李孚红（总工程师）、熊志雄（瓦斯矿长）、梁绍生（安全矿长）、周志方（生产矿长）、李红伟（机电矿长）、蒋建华（经营矿长）

组 员：范领军（瓦斯队长）、刘伟（抽采技术员）、胡坡（防突技术员）、胡亚腾（通风技术员）、刘勋初（预测预报工）、刘国富（预测预报工）及瓦斯队其它成员。

其中瓦斯队配备钻孔施工人员及管路安装维护人员20名，抽放泵司机4名。

7.2 图纸和技术资料

抽放瓦斯矿井必须具备下列图纸和技术资料：

7.2.1 图纸

1、抽放瓦斯系统图；

2、泵站平面及管网（包括阀门、安全装备、检测仪表等）布置图； 3、抽放钻场及钻孔布置图； 4、泵站供电系统图。

7.2.2 记录

1、瓦斯抽放工程和钻孔施工记录； 2、瓦斯抽放参数测定记录； 3、抽放泵站值班记录。

7.2.3 报表

1、瓦斯抽放工程年、季、月、旬报表； 2、瓦斯抽放量年、季、月、旬、日报表。

7.2.4 台帐

1、抽放瓦斯设备台帐； 2、瓦斯抽放工程台帐；

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3、瓦斯抽放量台帐。

7.2.5 报告

1、矿井和采区抽放工程设计文件及交工报告。 2、瓦斯抽放效果总结与分析报告。

7.3 管理与规章制度

7.3.1 管理制度

抽放瓦斯矿井要建立以下规章制度： 1、抽放瓦斯设备检修制度； 2、抽放设备停、运联系制度； 3、工程质量验收制度；

4、抽放瓦斯基础参数定期检测制度； 5、抽放瓦斯效果检验制度。

7.3.2 规章制度

1、井下规章制度

① 凡进行瓦斯抽放的工作面，必须进行施工设计；

② 新采区（新工作面）移交前，必须按照规定完成敷设抽放管路的工作； ③ 敷设抽放瓦斯管道的巷道，要经常排出积水，保证抽放管路不被水淹； ④ 敷设抽放管路的巷道，必须经常维护，保证抽放管路不被砸压或严重漏气； ⑤ 新安装的瓦斯抽放管路，要进行漏气试验，漏气率小于3m3/min·1000m； ⑥ 要建立瓦斯抽放观测制度，井下各点的瓦斯浓度、抽放负压、抽放量每天测定一次，三天进行一次全面观测，并填报抽放日报；

⑦ 井下各观测点，要设立观测牌板，以便与井上对照。 2、泵房规章制度

① 抽放瓦斯泵房由专人负责，定期按规定检查负压、正压、气量、浓度以及泵的运行状况等；

② 附属设备要经常检查，发现问题及时处理，保证系统安全运行； ③ 瓦斯检定器要按规定进行定期校验； ④ 要注意瓦斯泵的日常维护与保养；

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⑤ 遵守瓦斯泵的操作规程及时发现泵的运行故障。

7.4 常用记录和报表格式

1、瓦斯抽放工程和钻孔施工记录表，见表7-1； 2、瓦斯抽放量台帐，见表7-2；

3、瓦斯抽放量（月、季、年）明细表，见表7-3。 4、抽放泵房值班记录表，见表7-4； 5、抽放瓦斯工程月报表，见表7-5；

以上报表格式，可根据矿井的实际情况进行取舍和添加。

表7-1 瓦斯抽放工程和钻孔施工记录表

日期 班次 问题 说明 出勤人

负责人 地点 岩性描述 孔号 班进尺 孔径 孔深 上班残尺 本班残尺 47

表7-2 瓦斯抽放量台帐

西部区地面瓦斯抽放泵 日期 浓度 绝对量 （ ）号泵 绝对量 （ ）采煤工作面回风 绝对量 主井 西部回风井 绝对绝对流量 浓度 流量 浓度 风量 浓度 风量 量 浓度 风量 量 （%） （m3/min） （m3) （%） （m3/min） （m3) （%） （m3/min) （m3) （%） （m3/min) （m3) （%） （m3/min) （m3)

表7-3 矿井瓦斯抽放量明细表

一季地点 1月 2月 3月 度累计 合计 4月 5月 6月 二季度累计 7月 8月 9月 三季度累计 10月 11月 12月 四季度累计 累计 抽 矿井 放 （ ）工作面 率（%） （ ）工作面

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表7-4 抽放瓦斯泵房值班记录

年 月 日 运行泵号： 号泵 检查 时间 浓度 (%)

表 7-5 瓦斯抽放工程报表

工作 地点

工程 名称 工程 描述 工程 单位 工程量 存在 问题 负压 抽放瓦斯系统 孔板压差 流量 泵轴温度 (℃) 气压 (Pa) 抽放瓦斯泵房 瓦斯浓度 (%) 温度 (℃) 备注 (mmHg) (mmH2o) (m3/min)

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最高是沿煤上山，始突深度在垂深187m，累计突出量为2246t，平均突出量为77.5t。其中：岩巷遇煤或石门揭煤时突出7次，占总突出次数的24%，突出量为1710t，占总突出量的76.19%，平均突出量为244.3t。煤巷掘进时突出次数为23次，占总突出次数的76%，突出量为536t，占总突出量的23.9%，平均突出量为24.4t。突出主要发生在煤掘上山和做切眼时。

龙家山煤矿自1972年起，每年都进行了瓦斯鉴定，近5年的瓦斯测定数据 见表2-1。

表1-5 2009~2013年龙家山煤矿瓦斯测定表

CH4 年度 瓦斯等级 绝对涌出量 m3/min 5.66 6.77 8.14 8.78 8.34 相对涌出量 m3/t 20.63 23.99 25.66 25.21 25.92 CO2 绝对涌出量 m3/min 2.32 2.33 3.3 3.2 3.56 相对涌出量 m3/t 8.45 8.45 10.4 9.19 11.07 2009 2010 2011 2012 2013 突出 突出 突出 突出 突出 龙家山煤矿瓦斯(CH4)绝对涌出量在5.66~8.78m3/min，相对瓦斯涌出量在20.63~25.92m3/t，瓦斯涌出量随开采深度，煤层厚度变化，红层剥蚀区缩小而增加。

2 矿井煤层瓦斯

2.1煤层瓦斯基础参数

煤层瓦斯赋存基础参数是矿井瓦斯防治和瓦斯抽放设计的依据，煤层瓦斯赋存基础参数主要包括：煤层原始瓦斯压力、煤层原始瓦斯含量、衰减系数及煤层透气性系数等。煤科总院重庆研究院承担的“龙家山煤矿6煤层瓦斯基本参数测定”项目开展期间，对本矿的瓦斯基础参数进行了测定，测定结果如下。

2.1.1 煤层瓦斯压力

-250m三轨绕道实测6煤层瓦斯压力1.63Mpa，-400m南大巷实测6煤层瓦斯压力1.95Mpa。

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2.1.2 煤层瓦斯含量

-250m三轨绕道实测6煤层瓦斯含量18.695m3/t，-400m南大巷实测6煤层瓦斯含量19.799m3/t。

2.1.3 百米钻孔自然瓦斯涌出量及衰减系数

实测抽放钻孔流量衰减系数0.3497～0.5234d-1

2.1.4 煤层透气性系数

实测6煤层透气性系数0.037903～0.046514m2/Mpa?d

2.2矿井瓦斯储量及可抽量

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。瓦斯储量的大小标志着瓦斯资源多少，同时亦是衡量有无开发利用价值的重要指标，可按下式计算：

Wk=Wl十W2十W3 式中：Wk—矿井瓦斯储量，Mm3；

Wl—可采煤层的瓦斯储量，Mm3；

W1=∑A1i?X1i

i=1nAli—矿井可采煤层i的地质储量，Mt； X1i—矿井可采煤层i的瓦斯含量，m3／t；

W2—受采动影响后能够向开采空间排放瓦斯的各不可采煤层的总瓦斯储量，

W2=∑A2i?X2i（Mm3）

i=1nA2i—受采动影响后能够向开采空间排放的不可采煤层的地质储量，Mt； X2i—受采动影响后能够向开采空间排放的不可采煤层的瓦斯含量，m3／t； W3—受采动影响后能够向开采空间排放的围岩瓦斯储量，Mm3,按下式计算： W3＝K(W1十W2)

K—围岩瓦斯储量系数，取K＝0.15。

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矿井可开发瓦斯量（或称可抽放量）是指在既定的开采技术条件下，按照目前的抽放技术水平所能抽出的最大瓦斯量。它反映着矿井瓦斯资源的开发程度，与其抽放工艺技术和抽放能力密切相关，一般采用下式计算：

Wkc=ηk·Wk

式中：Wkc—矿井可抽瓦斯量，Mm3；

ηk—矿井瓦斯抽放率，按照我国目前的技术水平； Wk—矿井瓦斯储量 Mm3；

按上式计算得出煤层的瓦斯储量及可抽量，计算结果见表2-1所示。

从表2-1可以看出，本矿的瓦斯资源相当丰富，其瓦斯储量和可抽量分别为93.5 Mm3和65.45 Mm3，这就为矿井的瓦斯开发利用提供了充足的资源条件，同时也对矿井的安全生产构成了严重的威胁。

表2-1 龙家山煤矿矿井瓦斯储量计算结果表

块段编号 1 2 3 4 5 6 合计 面积 km2 0.0438 0.354 0.168 0.208 0.196 0.523 1.4928 瓦斯含量 m3/t 9-15.5 12.25 10.5-30 20.25 12-28.5 20.25 13-28 20.5 11-27.5 19.25 9.5-26 17.75 煤炭保有基础储量/万t 26.4 147.6 46 40.3 85.8 148.1 494.2 瓦斯储量 Mm3 可抽率 % 70 70 70 70 70 70 70 可抽瓦斯量 Mm3 3.23 29.89 9.32 8.26 16.52 26.29 93.50 2.261 20.923 6.524 5.782 11.564 18.403 65.45 22

3 瓦斯抽放的必要性和可行性

3.1 瓦斯涌出量预测结果

矿井瓦斯涌出量测定的任务是确定新矿井、新水平、新采区投产时瓦斯涌出量的大小，为矿井和采区提供通风及瓦斯管理方面的基础数据，它是矿井通风设计、瓦斯抽放和瓦斯管理必不可少的基础参数。使用分源预测法对龙家山煤矿主采6煤层瓦斯涌出量进行了预测，结果如下：

3.2 瓦斯抽放的必要性

根据《煤矿安全规程》第一百四十五条规定，凡有下列情况之一的矿井，必须建立地面永久瓦斯抽放系统或井下临时抽放系统：

（1）一个采煤工作面绝对瓦斯涌出量大于5m3/min，或一个掘进工作面绝对瓦斯涌出量大于3m3/min，采用通风方法解决不合理的。

（2）矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的：

① 大于或等于40m3/min；

② 年产量1.0～1.5Mt的矿井，大于30m3/min； ③ 年产量0.6～1.0Mt的矿井，大于25m3/min； ④ 年产量0.4～0.6Mt的矿井，大于20m3/min； ⑤ 年产量小于或等于0.4Mt的矿井，大于15m3/min。 （3）开采有煤与瓦斯突出危险煤层的。

下面从三个方面来分析龙家山煤矿瓦斯抽放的必要性。

3.2.1 从矿井瓦斯涌出量预测结果来看瓦斯抽放的必要性

从龙家山煤矿采掘工作面瓦斯涌出量预测结果来看，开采6#煤层回采工作面瓦斯涌出量16.84m3/t，产量2000t/d时，绝对瓦斯涌出量23.39m3/min，综掘工作面月进尺450m/月时，其绝对瓦斯涌出量1.72m3/min；20#煤层回采工作面瓦斯涌出量17.42m3/t，产量2000t/d时，绝对瓦斯涌出量24.19m3/min，综掘工作面月进尺250m/月时，绝对瓦斯涌出量1.92m3/min，；26#煤层回采工作面瓦斯涌出量19.77m3/t，产量2000t/d时，绝对瓦斯涌出量27.46m3/min，综掘工作面月进尺200m/月时，绝对瓦斯涌出量2.2m3/mi。回采工作面瓦斯涌出量已超过《煤矿安全规程》规定回采工作面5m/min的界限。因此对本矿来说，为彻

3

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底有效地解决瓦斯问题，保证矿井的高效、安全生产，进行回采工作面瓦斯抽放是非常必要的。

3.2.2 从矿井通风能力来看瓦斯抽放的必要性

采掘工作面是否有必要进行瓦斯抽放的判断标准是：采掘工作面最大供风量小于稀释瓦斯所需要的风量，即当瓦斯涌量qj大于通风所能解决的瓦斯涌出量qy时就应当抽放瓦斯，其抽放瓦斯的必要性指标通常以下式表示：

qjqy=0.6vSck

式中：

v－工作面允许的最大风速，4m/s； S－工作面最小通风断面，5.49m2；

c－允许风流中的瓦斯浓度小于1%，这里从安全的角度考虑取0.8%； k－瓦斯涌出不均衡系数，取1.5。

qy=0.6×4×5.49×0.81.5=7.03m3min

()按前面计算结果，6#煤层回采工作面瓦斯涌出量16.84m3/t，产量2000t/d时，绝对瓦斯涌出量23.39m3/min，；20#煤层回采工作面瓦斯涌出量17.42m3/t，产量2000t/d时，绝对瓦斯涌出量24.19m3/min，；26#煤层回采工作面瓦斯涌出量19.77m3/t，产量2000t/d时，绝对瓦斯涌出量27.46m3/min。 各回采工作面瓦斯涌出量均大于通风所能稀释瓦斯量，通风能力不能满足工作面所需风量的要求，不能保证工作面回风和上隅角瓦斯不超限。如工作面增加供风量，会造成风速超标，工作面煤尘太大，将对工作面作业人员的身体健康构成威胁，同时随着工作面风量的增大，会导致工作面上下隅角风压增大，采空区漏风量增加，严重可造成采空区瓦斯大量涌出。因此，从工作面通风能力看矿井已具备建立抽放瓦斯系统的必要条件。

3.2.3 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，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，可以取得显著的经济效益和社会效益。根据前面计算我矿煤层瓦斯储量和可抽量分别为1094.44Mm3和760.64Mm3，这说明矿井的瓦斯资源比较丰富，为瓦斯开发利用提供了较为充足的条件。

总之，无论是从矿井目前的瓦斯涌出现状、矿井通风能力，还是从资源和环保的角度

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来看都有必要进行瓦斯抽放，特别是进入深部煤炭开采，瓦斯问题将是制约煤矿安全高效生产的重要因素，提前进行瓦斯抽放工作，对我矿安全生产很有必要。

3.3 瓦斯抽放的可行性

3.3.1 本煤层瓦斯抽放的可行性

本煤层瓦斯抽放的可行性是指煤层在天然透气性条件下进行预抽的可行性。一般来说，其衡量指标有两个：一为煤层的透气性系数（λ）；二为钻孔瓦斯流量衰减系数（?）。

据上述指标将煤层预抽瓦斯的难易程度进行分类，见表3-2。 龙家山煤矿本煤层瓦斯抽放难易程度评价结果见表3-3。

表3-1 煤层预抽瓦斯难易程度分类表

指标 难易程度 容易抽放 可以抽放 较难抽放 钻孔瓦斯流量衰减系数 α(d-1) <0.003 0.003~0.05 >0.05

表3-2 龙家山煤矿本煤层瓦斯抽放难易程度评价结果表

钻孔瓦斯流量衰减系数 α(d-1) 0.3497～0.5234 煤层透气性系数 λ(m2/MPa22d) 0.037903～0.046514 煤层抽放难 易程度 较难抽放 煤层透气性系数 λ(m2/MPa22d) >10 10~0.1 <0.1 煤层 6 从表3-2可以看出，龙家山煤矿6煤层属于较难抽放煤层，但在抽采过程中对煤层进行增透技术处理后，抽采效果提升明显，故龙家山煤矿具备本煤层瓦斯抽放的可行性。

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4 矿井抽放瓦斯方案与工艺

4.1 抽放瓦斯方法选择的原则

抽放瓦斯方法主要有：开采层瓦斯抽放、邻近层瓦斯抽放、采空区瓦斯抽放。选择具体抽放瓦斯方法时应遵循如下原则：

1、 抽放瓦斯方法应适合煤层赋存状况、开采巷道布置、地质和开采条件；

2、应根据瓦斯来源及构成进行，尽量采取综合抽放瓦斯方法，以提高抽放瓦斯效果； 3、有利于减少井巷工程量，实现抽放巷道与开采巷道相结合；

4、选择的抽放瓦斯方法应有利于抽放巷道布置与维修、提高瓦斯抽放效果和降低抽放成本；

5、所选择的抽放方法应有利于抽放工程施工、抽放管路敷设以及抽放时间增加。 4.2工作面瓦斯来源构成

我矿属单一煤层开采，根据《龙家山煤矿煤层瓦斯参数测定报告》对工作面瓦斯涌出量结果分析，工作面涌出的瓦斯主要来源于开采层涌出的瓦斯。其中开采层涌出的瓦斯由开采层的煤壁和落煤解吸瓦斯构成；采空区涌出的瓦斯由邻近层、采空区丢煤和围岩涌出的瓦斯构成。

4.3 工作面瓦斯抽放方法选择

根据我矿工作面瓦斯涌出量统计数据和工作面的瓦斯涌出量预测以及工作面瓦斯来源分析结果，其中工作面涌出的瓦斯有66~72%来源于开采层，有28~34%来源于采空区（含邻近层瓦斯）。考虑开采层较厚、采空区抽放浓度底，采空区抽放气密性难以保障，综合认为：工作面应采取以本煤层瓦斯抽放为主，针对工作面瓦斯涌出特征，提出如下抽放方法。

4.4 抽放半径的选取

由于湖南省煤研所正在我矿进行实测煤层瓦斯抽采有效半径测定，在测定报告未出示之前，我矿抽采半径的选取按照红卫公司2013年制定的《红卫矿业公司防突措施和瓦斯抽采达标评判实施办法》进行选取。石门揭煤的抽采半径选取为2.0m，穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯抽采半径的选取为4.0m，上、下顺槽顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯抽采半径选取为2.5m。区域瓦斯钻孔施工时抽采的孔径选取为φ75～φ94mm。

方案一：穿层钻孔预抽石门揭煤区域煤层瓦斯

石门揭煤工作面采用穿层钻孔预抽石门揭煤区域煤层瓦斯：石门揭煤工作面在距煤层

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法向距离不小于7m的位置施工穿层钻孔预抽石门揭煤区域煤层瓦斯，钻孔均匀分布，选取2.0m(终孔间距不大于2.83 m)的抽采半径，钻孔的最小控制范围为揭煤处巷道轮廓线外12m，同时保证控制范围的外边缘到巷道轮廓线的最小距离不小于5m，钻孔必须一次性穿透煤层。

设计石门巷道轮廓线>12>5m>12mm煤突出层>7m石门揭煤工作面a<45°

域煤层瓦斯区域防突措施示意图穿层钻孔预抽石门揭煤区图4-1内错高位瓦斯巷引排采空区瓦斯示意图

方案二：穿层钻孔预抽煤巷条带区域煤层瓦斯

采煤工作面采用穿层钻孔预抽石门揭煤区域煤层瓦斯：在距煤层法向距离不小于10m的位置施工底板抽采巷，从底板抽采巷向采煤工作面布置穿层钻孔预抽溜子道条带区域煤层瓦斯，钻孔均匀分布，选取4m(终孔间距不大于5.66 m)的抽采半径，钻孔的最小控制范围为设计溜子道巷道轮廓下方10m、上方20m，钻孔必须一次性穿透煤层。

溜子道条带、切眼条带区域抽采及溜子道条带残余瓦斯压力检验孔设计示意图图4-1 穿层钻孔预抽石门揭煤区域煤层瓦斯布置示意图

设计底板抽采巷1#2#3#4#5#6#7#8#9#15#22#29#36#43#50#5764#71#78#85#92#99#106#113#120#127#134#141#148#155#16#23#30#37#44#51#58#65#72#79#86#93#101#107#114#121#128#135#142#149#156#残余瓦斯压力检验孔310#17#24#31#38#45#52#59#66#73#80#87#94#101#108#115#122#129#136#143#150#157#11#18#25#32#39#46#53#60#67#74#81#88#95#102#109#116#123#130#137#144#151#158#12#19#26#33#40#47#54#61#68#75#82#89#96#103#110#117#124#131#138#145#152#159#13#20#27#34#41#48#55#62#69#76#83#90#97#104#110#118#125#132#139#146#153#160#残余瓦斯压力检验孔1残余瓦斯压力检验孔2#14#21#28#35#42#49#56#63#70#77#84#91#98#105#112#119#126#133#140#147#154#161设计溜子道设计设计回风巷切眼

图4-2 穿层钻孔预抽煤带条带区域煤层瓦斯布置示意图

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方案三：顺层钻孔预抽煤巷条带区域煤层瓦斯

一分层煤掘工作面分为风巷、溜子道和切眼下山，龙家山煤矿风巷一般采用沿空送巷，属于解放层，不需采取区域综合防突措施。

溜子道采用以下两种区域防突措施：

① 穿层钻孔预抽溜子道条带煤层瓦斯的区域防突措施，在各区段底板巷施工穿层钻孔预抽溜子道煤巷条带瓦斯，在底板巷或设计抽采巷中，每隔6m布置一组孔，每组5个抽采孔，孔底间距6m，保护溜子道下方沿煤层倾斜方向10m，详见附图326-80南抽采巷抽采钻孔设计图。

② 顺层钻孔预抽溜子道条带煤层瓦斯的区域防突措施，当石门揭煤至顶板位置处，再退后一段距离在溜子道开门处施工顺层长远钻孔预抽溜子道的条带煤层瓦斯。其钻孔均匀分布，选取1.5-2.0m的抽采半径，钻孔控制的条带长度不小于60m,巷道外侧的范围为巷道上帮轮廓线外至少20m，下帮至少10m。

20m当风巷沿空送巷掘成之后，从风巷施工往下的长远顺层钻孔控制其设计溜子道，钻孔长度以穿过设计溜子道以下10m为宜。示意图如下：

回风石门进风石门10m设计溜子道设计开切眼石门设计溜子道10m

图4-3 顺层钻孔预抽煤巷条带瓦斯布置示意图

回风巷

图4-4 回风巷顺层钻孔预抽溜子道煤层瓦斯区域防突措施示意图 回风巷顺层钻孔预抽溜子道煤层瓦斯区域防突措施示意图 28

一分层切眼下山采用顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯：上、下引巷施工竣工后，在下山煤掘工作面开门位置，根据煤层倾向、倾角等参数布置顺层长钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯，采用钻孔施工新工艺即采用750型钻机和风力排渣的施工工艺进行顺层长钻孔的施工，钻孔长度为60m左右。钻孔均匀分布，选取1.5-2.0m的抽采半径，孔底间距为3.0-4.0m，钻孔控制巷道外侧的范围为巷道两帮轮廓线外至少15m，倾向长至少60m。

方案四：顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯

采煤工作面所采取的抽采方式为立体网格式，包含有底板巷或抽采巷的穿层钻孔，采面上、下顺槽倾斜顺层布孔，以及采面的顺层钻孔预抽煤层瓦斯，采面基本无抽采盲区。采面上、下顺槽倾斜顺层布孔详见下图。

回风巷回风石门切 眼进风石门溜子道

图4-5 顺层钻孔预抽采煤工作面瓦斯钻孔设计图

当切眼掘通，采面形成负压通风后，在采面沿推采方向施工60m长的长远顺层钻孔预抽采面的煤层瓦斯。

区域防突措施施工完毕后，采用水泥浆封孔，水泥浆稀稠要适中，使用便携式风动注浆泵封孔，考虑到封孔水泥凝固后封孔段会有空洞，在第一次注浆后还应适当的进行二次注浆，确保封孔严密，一般选择PVCφ32＊4000封孔器封孔，每个单孔都要安装导流管，便于使用CJZ70瓦斯抽放综合参数测定仪进行单孔检测，封孔长度规定至少8m，使抽采钻孔孔口负压不小于20kpa，预抽瓦斯浓度不小于30%，地面抽采泵工作负为50-60kpa。

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4.3 抽放服务年限

由于矿井采用采空区抽放法抽放瓦斯，其抽放服务根年限与矿井生产服务年限相当，矿井核定生产能力为15万t/a，其服务年限大于20年。

4.4 建立地面永久瓦斯抽放系统的必要性及可行性

龙家山煤矿依据《矿井瓦斯抽放管理规范》第9条的规定，目前不论从采掘工作面的瓦斯涌出量还是矿井瓦斯涌出量都已经满足建立抽放系统的必要条件，前面已经论述过，这里就不再重复。因此，从矿井长远的发展，有必要建立地面瓦斯永久抽放系统。

根据《矿井瓦斯抽放管理规范》第10条规定：“建立永久瓦斯抽放系统的矿井，应同时具备下列2个条件：（1）瓦斯抽放系统的抽放量可稳定在2m3/min以上；（2）瓦斯资源可靠、储量丰富，预计瓦斯抽放服务年限在10年以上。”从对龙家山煤矿的瓦斯抽放量预计及瓦斯储量计算结果可以看出，抽放量大于2m3/min，同时瓦斯资源可靠、储量较丰富，瓦斯抽放服务年限与矿井的服务年限相当，大于20年，所以建立地面永久瓦斯抽放系统是完全可行的。

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5瓦斯抽放管网系统

5.1 抽放瓦斯泵房位置及管网敷设路线

5.1.1 抽放瓦斯泵房位置选择

抽放瓦斯场地的布置原则应严格按照国家所颁布的相关法律、法规执行，不占用良田，有效利用现有的场地，平面布置整齐、合理，便于安装与维修。

瓦斯泵房属有爆炸危险的厂房，要求周围50m范围内无居民，远离井口，20m范围内无明火，同时，应选择交通便利，地势平坦的开阔地，有利于建筑物施工、抽放管路和电缆敷设。从利用角度考虑，距离工业区不能太远，以减少利用成本。

通过对现场实地勘察和征求矿方的意见，并考虑井下与地面瓦斯抽放管路距离的远近，地面抽放瓦斯泵房选择在南风井附近。

5.1.2 抽放瓦斯管网敷设路线选择

根据井下巷道的布置和地面工业广场内各种设施的分布情况，地面瓦斯泵房选择在回风井工业广场附近，抽放管路通过回风井进入井下。

5.2 抽放瓦斯管路选择

5.2.1 瓦斯抽放管路系统的选择原则

1、抽放管路应敷设在巷道曲线段少和距离最短的线路； 2、尽量避开运输繁忙巷道，首选回风巷内铺设； 3、考虑安装、检修方便；

4、如管路发生故障，管道内的瓦斯不至于流入采掘工作面、机房或机电硐室等； 5、抽放管路系统中必须安装调节、控制、检测、防爆、防回火装置。

5.2.2 瓦斯管路敷设路线

抽放瓦斯泵站选择在南风井附近，抽放管路通过从南风井进入井下。管网敷设路线为： 负压管网路径：地面抽放瓦斯泵房→南风井→±0总回风巷→-100m南大巷→各轨道上山→各底板抽采巷、风巷、溜子道等。

5.2.3 瓦斯抽放管管径计算及管材选择

瓦斯抽放管路管径选择得合理与否，对抽放瓦斯系统的工程投资及抽放系统抽放瓦斯

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效果有很大影响。直径太大，投资费用增加；管径过细，管路阻力损失大。由于6煤层属较难抽采煤层，抽采瓦斯浓度低，流量小，故主管选型为8寸PE管，支管造型6寸、4寸PE管。

5.2.4 管路敷设及附属装置

5.2.4.1 管路敷设要求

1、井下管路

煤矿井下的环境条件较恶劣，且巷道高低不平，坡度大小不一，巷道受压变形，空气湿润易锈蚀等，为此对煤矿井下抽放瓦斯管路的敷设有如下要求：

① 瓦斯管路应采取防腐、防锈蚀措施；

② 管路底部应垫木垫，垫起高度不低于30cm，以防止底鼓损坏管路； ③ 倾斜巷道的瓦斯管路，应用卡子将管道固定在巷道支护上，以免下滑； ④ 管路敷设要求平直，尽量避免急弯；

⑤ 主要运输巷道中的瓦斯管路架设高度不小于1.8m；

⑥ 管路敷设时，要考虑流水坡度，要求坡度尽量一致，避免高低起伏，低洼处需安装放水器；

⑦ 新敷设的管路要进行气密性检验。 2、地面管路

地面管路敷设除要符合井下管路的有关要求外，尚需符合下列要求： ① 冬季寒冷地区应采取防冻措施；

② 瓦斯管路不宜沿车辆来往繁忙的主要交通干线敷设；

③ 瓦斯管路不允许与自来水管、暖气管、下水道管、动力电缆、照明电缆和电话电缆等敷设于一个地沟内；

④ 在空旷地带敷设瓦斯管路时，应考虑到未来的发展规划和建筑物的布置情况； ⑤ 瓦斯主管距建筑物的距离大于5m，距动力电缆大于1m，距水管和排水沟大于1.5m，距铁路大于4m，距木电线杆大于2m；

⑥ 瓦斯管路与其它建筑物相交时，其垂直距离大于0.15m，与动力、照明电缆及电话线大于0.5m且距相交构筑物2m 范围内，管路不准有接头和布置管件；

⑦ 瓦斯管不准在地下穿过房屋和其它建筑物，以及同其它建筑物位于同一平面位置，即上下重叠；

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⑧ 瓦斯管不准穿过其它管路，确需穿过，应加套管。 5.2.4.2 管路安装

1、地面管路安装

地面抽放瓦斯泵房位于回风井广场附近，地面管路安装采用沿地表架空敷设方式，每6m设一个地面管路支架。管道安装流水坡度取3‰。

2、井下管路安装

①回风井内的瓦斯抽放主管，采用防坠梁支撑和梯子间托梁定位敷设方式，路链接全部采用管袖焊接。从井底开始每隔130m设一道防坠梁，托架采用40＃工字钢，共计设置3道，防止抽放瓦斯管道下沉；从井底开始每隔5m将管道固定在梯子间横梁上，防止管道摆动。

②回风巷道和石门内的瓦斯抽放主管，采用沿巷道侧帮敷设。管路用半圆卡将管路固定。对于坡度较大的巷道，应每隔12m设一个防滑支撑架并用一个半圆卡固定管路，以防止管路滑动。

③工作面抽放瓦斯管路安装采用沿巷道侧帮敷设。采用沿巷道侧帮敷设。管路用半圆卡将管路固定。

3、管路防腐、防锈 ① 地面管路

泵房内管道内外壁进行喷砂除锈，达到我国《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级标准》Sa2级，管道内外壁喷涂无溶剂环氧导静电涂料两遍，漆膜厚度δ200μm。

② 管道支架

表面进行喷砂除锈，达到我国《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级标准》Sa2级，喷涂无溶剂环氧导静电涂料两遍，漆膜厚度δ200μm。

4、管路防冻

地面管道距离较短，安装时预留一定的排水坡度，水均流入井下或泵房内，管道内不存在积水，为此，地面抽放瓦斯管路不需采取防冻措施。 5.2.4.3 附属装置

1、阀门：在瓦斯抽放管路（主、干和支管）上和钻孔的连接处，均需安设阀门，主要用于调节与控制各个独立抽放瓦斯地点的抽放负压、瓦斯浓度、抽放量等，同时修理和更换瓦斯管时可关闭阀门切断回路。设计选用的阀门为截止阀。

2、在主、支管以及钻孔连接装置上均应设置测压嘴，以便经常观测抽放管内的压力

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和浓度。测压嘴高度设计为80mm，选用内径6mm的紫铜管，在安装管路之前预先焊上，平时用密封罩罩住或用细胶管套紧捆死，以防漏气。

测压嘴还可作为取气样孔，取出的气体可用于进行气体成份分析。 3、计量装置

瓦斯流量是瓦斯抽放工作中的一个重要参数，只有准确的测定它才能真实地反映瓦斯抽放效果。目前瓦斯流量计量方法的种类很多，应用条件也各不相同。本设计选用孔板流量计及相关传感器作为计量装备。安装与使用要求如下：

① 安装孔板时，孔板的孔口必须与管道同心，其端面与管道轴线垂直，偏心度小于1~2%；

② 孔板前（按气流方向，下同）1D（管径）和孔板后0.5D处预先焊接两个测压嘴，直径6mm，材料为紫铜管；

③ 安装孔板的管道内壁，在孔板前边1D的范围内，不应有凸凹不平、焊缝和垫片等； ④ 在孔板流量计前端的管道直线段长度不小于10D，后端的直线段长度不小于5D； ⑤ 要经常清洗孔板前后的积水和污物，孔板锈蚀要及时更换； ⑥ 抽放瓦斯量有较大变化时，应根据流量大小更换相应的孔板。 ⑦ 孔板使用1年后，要对孔板进行校正，以减小计量误差。

图5-1 孔板流量计安装图

4、钻孔连接方式

回采工作面预抽钻孔与抽放管路的连接是采用胶管连接，胶管的一端连接到钻孔封孔管上，另一端与抽放瓦斯管路连接，构成抽放系统。

5、放水装置

根据抽放瓦斯实际情况，在各低洼地段及各抽采工作面设置自动放水器及手动放水器。

5.3瓦斯抽放泵

根据《龙家山煤矿瓦斯抽放系统改造设计》，我矿地面南风井瓦斯抽放泵站选用瓦斯

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抽放泵站2台，一台工作，一台备用。

水环式真空泵性能规格见表5-2。

表5-2 水环式真空泵性能规格表

型 号 2BE-303 抽气量 (m3/min) 33 最大轴功率 （kw） 75 转 速 (r/min) 210

5.3.1 矿井抽放瓦斯系统主要附属设施

抽放瓦斯泵站除应配置管路系统的控制阀门、测压嘴、孔板流量计和负压放水器等附属设施外，还应配置下列附属设施：

1、抽放瓦斯泵的进、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和释放爆炸能量，减小波及范围。

防回火装置与水封式防爆器结构见图5-3和图5-4。

图5-3 防回火装置示意图

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图5-4水封式防爆器示意图

2、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。

安设放空管应注意以下几点：

① 放空管直径不得小于瓦斯泵出、入口的主管直径，设计选用Φ610mm的螺焊管； ② 为防止雨水或其它杂物进入放空管，其上端管口应设放防护罩； ③ 为便于操作，放空管阀门距地表1～1.5m； ④ 放空管周围不允许有易燃物；

⑤ 放空管的高度需超过泵房屋脊3m以上，与泵房墙壁外距离为3~5m为宜，最远不得超过10m。

3、抽放管路正压端低洼处要安装正压放水器。

4、在泵房内抽放管路上（进、出口）配置控制阀门、测压嘴、孔板流量计，对抽放瓦斯系统进行计量和测定。

5、泵房和放空管附近设置避雷装置，本设计中放空管较高，泵房所占面积较大，采用4针避雷保护，才能使抽放瓦斯泵房达到保护。根据计算避雷针高度选择24m，完全可以满足保证泵房建筑的要求。所以最终确定选用24m双支等高避雷针。

6、抽放瓦斯泵房内采用离心泵给水环式真空泵供应工作用水和冷却水环式真空泵的轴温。设计选用3台，一台工作，二台备用。

7、泵房内除配置U型管水柱计、U型管汞柱计、瓦斯检定器、气压计等检测仪表外，还应配备瓦斯抽放泵站监测系统，设立监测分站，对瓦斯抽放真空泵的供水、抽放泵的轴温进行监控，同时对抽放瓦斯浓度、负压和流量等进行监测，建议瓦斯抽放泵站监测系统

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的设计安装由提供矿井环境监测系统厂家提供设计。

8、泵房内设置防爆照明灯和按钮。

9、泵房内配置砂箱、灭火器和其它灭火工具。

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6 瓦斯抽放泵站

6.1 瓦斯抽放站场地平面布置

瓦斯抽放站场地的布置原则应严格按照国家所颁布的相关法律、法规执行，不占用良田，有效利用现有的场地，平面布置整齐、合理，便于安装与维修。

6.1.1 抽放泵站位置选择

瓦斯泵房属有爆炸危险的厂房，要求周围50m范围内无居民，远离井口，20m范围内无明火，同时，应选择交通便利，地势平坦的开阔地，有利于建筑物施工、抽放管路和电缆敷设。从利用角度考虑，距离工业区不能太远，以减少利用成本。

根据龙家山煤矿的实际情况，通过对现场实地勘察和征求矿方的意见，地面抽放瓦斯泵房布置在立风井工业广场附近，瓦斯抽放泵站长26.3m、宽15.5m，建筑面积：408m2。

6.1.2 泵站结构

抽放泵房为框架结构，按照不同的功能又划分成真空泵间、配电室、值班室、管道间和水泵间等五部分。建筑高度为10.5m，总长度为25.2m，宽度为15.4m，建筑面积为388.08m2，室内外高差400mm。

真空泵间尺寸：长10.2m，宽15.4m，房高10.5m；配电室尺寸：长14.7m，宽6m，房高4.8m；值班室尺寸：长9.6m，宽4m，房高4.8m；水泵间尺寸：长5.1m，宽4m，房高4.8m；管道间尺寸：长14.7m，宽5m，房高4.8m。

室外低位水池为矩形，结构采用钢筋砼浇筑，设计容积为120m3，长8m，宽5m，深3m。

6.2 地面瓦斯抽放泵房建筑及环境保护

6.2.1 场地基础资料

场地内所有建筑物及构筑物均按地震裂度8度计算，设计基本地震加速度值为0.20g。

6.2.2 建筑物和构筑物建设

抽放站是有爆炸危险性的甲类厂房，设计考虑门窗作为泄压面积，泄压面积与厂房体积比应在0.05~1.22之间，抽放站内的建筑物和构筑物须选用不燃性材料建设，采用砖混结构。

地面作法：真空泵间用1：2.5水泥浆20厚，水泥浆一道（内掺建筑胶），100厚C10

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混凝土垫层，素土夯实。

配电室、值班室、管道间和水泵间用1：2.5水泥砂浆15厚，水泥浆一道（内掺建筑胶），100厚C10混凝土垫层，素土夯实。

屋面作法：SBS防水卷材（Ⅱ）4厚，1：3水泥砂浆找平层20厚，聚乙烯苯板（密度≥18kg/m3）80厚（用于屋面，雨棚无此项），1：10白灰干炉渣找坡层（最薄处30厚），现浇混凝土楼板，1：3水泥砂浆抹面找平15厚，外刷白色乳胶漆二遍。

外墙作法：（由外向内）外刷乳胶漆，颜色自定，1：2水泥砂浆面层20厚，300厚烧结空心砖（密度≤18kg/m3），混合砂浆面层20厚，白色乳胶漆，基础圈梁上墙宽范围内抹20厚防水砂浆。

内墙作法：外刷乳胶漆，颜色为白色，1：2. 5水泥砂浆面层20厚，250厚烧结空心砖（密度≤18kg/m3）,1：2. 5水泥砂浆面层20厚，外刷乳胶漆，颜色为白色，踢脚：1：3水泥砂浆打底12厚，1：2水泥砂浆面层10厚。

踢脚：：1：3水泥砂浆打底找平12厚，=,1：2水泥砂浆面层10厚。

勒脚：1：3水泥砂浆打底找平15厚，素水泥浆一遍，1：0.5：2.5水泥石灰黑白石子面层10厚，用水冲刷露出石面。

抽放瓦斯泵房的土建工程设计与施工详见附图C1003-687-01～C1003-687-12。 瓦斯抽放泵、配套电机、电机减速器、气水分离器、防爆防回火装置和冷却水泵的安装基础采用混凝土捣制。

6.2.3 围墙

围墙（或栅栏）：围墙的圈定范围应保证抽放瓦斯泵房周围50m范围内无居民，20m范围内无明火，防止闲杂人员进入。

6.2.4场地环境保护

水环真空泵和生活所排出之水，均无毒、无腐蚀性，无需进行处理。可通过排水沟排至适宜地点。不会造成环境污染。

抽放站周围空余场地要进行绿化，栽种花草树木，进行环境保护。具体布置由矿方自行设计施工。

6.3 瓦斯泵房设备布置

瓦斯抽放站由泵房、水泵间、配电室、值班室、管道间及配套设施构成。

抽放瓦斯泵房的主体设备为水环式真空泵两台，真空泵配套电机、减速器、气水分离

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器、管路、控制阀门和循环管等；主要附属设备有防爆和防回火装置、放空管、冷却循环水泵、软化水装置、计量检测装置及避雷装置等。

6.4 泵房的供电系统及通讯

6.4.1 总论

地面瓦斯抽放站供电系统设计和设备配置，应遵循《煤矿安全规程》的相关条款要求。瓦斯抽放站供电系统总体设计要求：

1、瓦斯抽放泵等主要设备房，应各有两回路直接由变（配）电所馈出的供电线路。在受条件限制时，其中的一回路，可引自上述同种设备房的配电装置。在发生任何故障保护正常时，至少应有一路电源不中断供电，并担负瓦斯抽放站的全部负荷。

2、上述条文中供电线路来自单独供电变压器，变压器输出侧线路上不应接任何其它负荷。

3、变电所变压器中性点严禁直接接地。

4、瓦斯抽放站各种电器设备，必须选用矿用隔爆型（增安型除外）电器设备。 5、抽放站供电系统的短路电流，不得超过其控制用的断路器的开断能力，并应校验电缆的热稳定性。

6、泵房低压电器设备，严禁使用油断路器、带油的起动器和一次线圈为低压的油浸变压器。40kW以上起动频繁的低压控制设备应使用真空接触器。

7、电器设备不应超过其额定值运行。

8、变电所变压器高压侧，应有短路、过负荷和欠电压释放保护。变压器低压侧馈出线上，应装设短路、过负荷、单相断线保护装置。

9、泵房低压电网中，过流继电器的整定和熔断器熔体的选择，应按煤炭部颁布的有关矿井低压电网短路保护装置的整定细则执行。

6.4.2 瓦斯抽放泵站供电系统设计

1、供电电源

矿井现有6KV变电所一座，该变电所主供电源来自珠矶滩35KV降压站，备有电源有两趟来自红卫35KV降压站。

2、泵站供电系统方案设计

来自变电所双路高压起动柜的6kV电源送至瓦斯抽放泵站配电室，经高压配电装置AH1~AH7，其中AH3、AH5矿用隔爆兼本质安全型高压真空电磁起动器分别控制两台瓦

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斯抽放泵；AH2和AH6分别控制两台矿用隔爆型干式变压器，经变压后输出380V和127V电压，经AP1~AP13控制低压负载，其中AP2控制瓦斯抽放监测系统，AP3控制梁式起重机，AP4、AP5和AP9控制3台水泵供电，AP10控制污水泵，AP12控制照明灯供电，AP11控制防爆电暖气供电，AP7、AP8双回路中间联络，AP6和AP13备用。

图6-1 泵房供电系统图

照明负荷采用矿用隔爆型照明灯，照明灯分配为：值班室4盏，瓦斯抽放泵房8盏，管道间6盏，水泵间2盏，门灯5盏，共计31盏。

3、瓦斯抽放泵房负荷计算（按终期负荷考虑） 低压设备容量： 100kW 高压设备容量： 630kW 工作设备总容量：730kW 4、配电室设备布置

瓦斯抽放泵站使用矿用隔爆型电气设备，根据电动机的容量和电压等级选型。配电装置的额定电流应大于进线和馈出线的额定电流，其额定电压采用6kV供电。

在瓦斯抽放泵站配电室高压部分：设矿用隔爆型干式变压器KBSG-100/6 100kVA 2台； PBG-400/6 (6kV，400A)矿用隔爆型高压真空配电装置3台，PBG-100/6矿用隔爆型永磁式高压真空配电装置2台，QBGZ-1/6 (6kV，100A) 矿用隔爆型电磁启动器2台。低压

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部分：KBZ-400/660(380)系列矿用隔爆型真空馈电开关4台；QBZ-80系列矿用隔爆型电磁启动器7台，分别控制监控电源水泵、起重机、防爆空调、污水泵；ZbZ-10.0/660(380)M矿用隔爆型照明信号综合保护装置1台，ZbZ-2.5/660(380)M隔爆型照明信号综合装置2台。

两台矿用隔爆型干式变压器一台工作，一台备用，当其中一台故障，另一台能够满足泵站全部低压负荷用电。

瓦斯抽放泵站供配电电压为：6kV、380V、127V。 5、电缆型号及敷设方式 电缆的选取原则是：

① 电缆正常工作负荷应小于电缆允许持续电流。

② 在距变电所最远，容量最大电动机起动时，应保证电动机在重载下起动，如传动机械无实际最小起动力矩数据时，可按电动机起动时的端电压不低于额定电压的75%校验。

③ 正常运行时，电动机的端电压不低于额定电压的7%~10%。由于抽放泵站的用电设备不属于连续性负荷，允许在正常运行时的电压降略低一些，一般电缆截面取决于起动情况。

④ 电缆末端的最小两相短路电流应大于开关的整定电流的1.5倍。 ⑤ 固定敷设的橡套电缆的实际长度L，应比巷道实际长度增加10%。

按照上述原则，高压电源进线电缆均选用MYJV22-8.7/10- 3370mm2型电缆，分线配出电缆选用MYJV22-8.7/10-3350mm2型电缆。

低压电源进线电缆选用MY-0.38/0.68-3×50+1×16 mm2电缆，配出分线电缆选用MY-0.38/0.68-3×6+1×6mm2和MY-0.38/0.68-3×16+1×10mm2。照明电缆选用UZ-500 3×6mm2。

6、防雷与接地

所有电气设备外露可导电部分均须可靠接地，接地电阻不大于2Ω。 抽放瓦斯泵房配电室及风机房配电所电气设备选取如表6-1所示。

表6-1 抽放瓦斯泵房配电室及风机房配电所电气设备选取表

单设备名称 矿用隔爆型高压真空配电装置 规格及型号 位 数量 台 3 PBG-400/6 42

矿用隔爆型高压真空配电装置 矿用隔爆型真空电磁起动器 矿用隔爆型真空馈电开关 矿用隔爆型干式变压器 PBG-100/6 QBGZ-1/6 KBZ-400/660（380） KBSG-100/6 台 台 台 台 2 2 4 2 1 2 7 18 5 8 11 2 1 9 矿用隔爆型照明信号综合保护装置 矿用隔爆型照明信号装置 矿用隔爆型电磁起动器 隔爆荧光灯 防水防尘环形荧光灯 ZbZ-10.0/660(380)M 台 ZbZ-2.5/660(380)M QBZ-80 BGS-60/127 FHD-54WF2（01） 台 台 盏 盏 盏 台 台 部 个 矿用隔爆型金卤弯灯 防爆照明开关 矿用隔爆控制按钮 防爆电话 矿用隔爆型接线盒 DGS70/127B（B) BZM-10 BZA1-5/36-2 BHD2-25/127-3T 6.4.3 泵房通讯

瓦斯抽放泵站采用的通讯方式及连接来源为：安设一部可直通龙家山煤矿调度室的防爆电话一部。

6.5 给排水

瓦斯抽放泵房有四部分用水，分别是：抽放泵循环冷却水、水封式防爆器用水、生活用水和消防用水。

本设计选用的2BEC80型水环真空泵的用水量较小，仅为40-50m3/h左右。在本设计中，瓦斯抽放系统采用闭路循环供水，低位水池和水封式防爆器中的水需要定期补给或更换。

供水管路中的水直接进入低位水池，由水泵从低位水池将水吸至高位水池，然后向抽放瓦斯泵供水，同时抽放泵内排出的水通过排水管流入低位水池，形成循环水。供水系统主要分为以下三部分：

泵房供水系统：供水管路→低位水池

抽放泵冷却水系统：低位水池→离心水泵→水环式真空泵→低位水池 水封式防爆器供水系统：低位水池→离心水泵→水封式防爆装置→低位水池

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离心水泵设计安装3台，其中一台工作，一台备用，一台检修。 水封防爆装置的供水源取自真空泵供水管网。

6.6泵房通风

各建筑物均采用自然通风，并保证门窗及排气口泄压面积与厂房体积比在0.05~1.22之间。

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