薛村煤矿瓦斯抽放方法及抽放系统设计

薛村煤矿瓦斯抽放方法及抽放系统设计

摘要：本文针对峰峰集团薛村矿煤层存在的瓦斯涌出量大、瓦斯超限严重等问题，通过对瓦斯含量、透气性系数、流量衰减系数的实测，分析论证了薛村煤矿回采工作面煤层瓦斯抽放的必要性与可行性。根据矿井瓦斯涌出来源及构成分析，对回采工作面采用本煤层预抽和高位钻孔的方法进行抽采，掘进工作面采用边掘边抽的抽采方法；结合薛村煤矿工作面的布置，通过对抽放系统管网抽放量、管网阻力计算，优选了抽放系统管网布置，确定了与抽放能力相匹配的瓦斯抽放泵型号及配套电机。

关键词：矿井瓦斯；瓦斯抽放；方案设计；瓦斯涌出量；设备选型。

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The design of gas drainage methods and system of Xuecun mine

Abstract：in this paper, the rule of the town of Dashe,Fengfeng County Xuecun coal mining the second one extended the existing coal gas emission volume, gas gauge and serious issues, through the gas content, permeability coefficient, gas flow meters of drilling Measurement, analysis and appraisal of the Xuecun Coal Mine Coal Seam Gas Drainage necessity and feasibility.According to mine gas emission sources and composition analysis, mining working face layer of parallel holes with pre-drainage, shallow hole mining face extraction, partition type with driving face extraction, advanced extraction and gob buried on the corner Combined drainage tube drainage method; Anlin coal face with the layout, through the drainage volume drainage pipe network, pipeline network resistance calculation, optimization of the drainage pipe network layout, and drainage capabilities identified Model matching and matching gas drainage pump motor.

Keywords：mine gas. gas drainage. scheme design. gas emission quantity. equipment selection.

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目 录

1绪论 ......................................................................................................................................... 1

1.1选题目的及意义 .......................................................................................................... 1 1.2国内外研究现状简述 .................................................................................................. 1 1.3设计依据 ...................................................................................................................... 2 2矿井概况 ................................................................................................................................. 3

2.1井田概况 ...................................................................................................................... 3

2.1.1交通地理位置 ................................................................................................... 3 2.1.2气象 ................................................................................................................... 3 2.1.3水文情况 ........................................................................................................... 4 2.1.4地震 ................................................................................................................... 4 2.2 井田地质特征 ............................................................................................................. 4

2.2.1 地质构造 .......................................................................................................... 4 2.2.2含煤地层及岩层 ............................................................................................... 7 2.2.3煤层瓦斯、自然及爆炸倾向性 ....................................................................... 7 2.2.4水文地质 ........................................................................................................... 8 2.3矿井开拓、开采概况 .................................................................................................. 9 2.4矿井通风系统概况 ...................................................................................................... 9 3矿井瓦斯赋存情况 ............................................................................................................... 10

3.1煤层瓦斯基本参数 .................................................................................................... 10

3.1.1煤层瓦斯含量 ................................................................................................. 10 3.1.2煤层透气性系数 ............................................................................................. 10 3.1.3钻孔瓦斯流量和流量衰减系数 ......................................................................11 3.2矿井瓦斯储量 .....................................................................................................11 3.3矿井可抽瓦斯量及可抽期 .........................................................................................11

3.3.1矿井可抽瓦斯量 ..............................................................................................11 3.3.2瓦斯抽采率 ..................................................................................................... 12 3.3.3可抽期 ............................................................................................................. 12

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4瓦斯抽放的必要性和可行性论证 ....................................................................................... 13

4.1瓦斯抽放的必要性 .................................................................................................... 13

4.1.1规定 ................................................................................................................. 13 4.1.2通风处理瓦斯量核定 ..................................................................................... 13 4.1.3矿井瓦斯涌出量预测 ..................................................................................... 14 4.2瓦斯抽放的可行性 .................................................................................................... 17 5抽放方法 ............................................................................................................................... 19

5.1规定 ............................................................................................................................ 19 5.2瓦斯来源分析 ............................................................................................................ 19 5.3抽放方法选择和钻场布置 ........................................................................................ 19

5.3.1抽采方法选择依据及钻场布置依据 ............................................................. 19 5.3.2抽采方法选择 ................................................................................................. 21 5.4抽采钻孔的密封 ........................................................................................................ 24

5.4.1封孔深度 ......................................................................................................... 24 5.4.2封孔材料 ......................................................................................................... 24 5.4.3封孔工艺 ......................................................................................................... 24

6抽采管路系统及选型计算 ................................................................................................... 27

6.1抽放管路选型及阻力计算 ........................................................................................ 27

6.1.1规定 ................................................................................................................. 27 6.1.2计算方法 ......................................................................................................... 27 6.2瓦斯抽放泵选型 ........................................................................................................ 31

6.2.1规定 ................................................................................................................. 31 6.2.2选型原则 ......................................................................................................... 31 6.2.3计算方法 ......................................................................................................... 31 6.2.4瓦斯泵类型 ..................................................................................................... 33 6.3辅助设备 .................................................................................................................... 34 7安全技术措施 ....................................................................................................................... 36

7.1井下抽放系统安全措施 ............................................................................................ 36

7.1.1抽放钻场、钻孔施工的安全措施 ................................................................. 36 7.1.2抽放管路管理安全技术措施 ......................................................................... 38

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7.2瓦斯、煤尘爆炸事故发生后的应急措施 ................................................................ 38 8瓦斯的综合利用与配套设施 ............................................................................................... 40

8.1瓦斯的利用 ................................................................................................................ 40 8.2配套设施 .................................................................................................................... 40

8.2.1供电、照明及通信 ......................................................................................... 40 8.2.2 给排水、采暖与通风 .................................................................................... 40 8.2.3防雷设施 ......................................................................................................... 41 8.3监测监控系统 ............................................................................................................ 41 8.4环保 ............................................................................................................................ 41 9抽放瓦斯管理 ....................................................................................................................... 43

9.1瓦斯抽放管理及规章制度 ........................................................................................ 43

9.1.1组织管理 ......................................................................................................... 43 9.1.2瓦斯抽放组织机构管理 ................................................................................. 43 9.1.3采空区抽放管道的拆装 ................................................................................. 43 9.1.4抽放瓦斯管路管理 ......................................................................................... 44 9.2常用记录及报表样式 ................................................................................................ 44 致谢 .......................................................................................................................................... 45 参考文献 .................................................................................................................................. 46

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1绪论

煤层瓦斯抽放一般是指利用瓦斯泵或其他抽放设备，抽取煤层中高浓度的瓦斯，并通过与巷道隔离的管网，把抽出的高浓度的瓦斯排至地面或矿井总回风巷中。目前认为，煤矿瓦斯抽放不仅是降低矿井瓦斯涌出量，防止瓦斯爆炸和煤与瓦斯突出灾害的重要措施，而且抽出的瓦斯还可以变害为利，作为煤炭的伴生资源加以开发利用。 1.1选题目的及意义

今年三月份，在指导老师的安排下我来到了薛村煤矿实习了一个月。薛村煤矿为煤与瓦斯突出矿井，存在突出危险性，且曾发生煤与瓦斯突出事故。本次设计是以在薛村煤矿实习中收集到的生产图纸和资料为依据，对薛村煤矿十一盘区进行瓦斯抽采初步设计。

作为对大学生在学校的最后一次综合性的知识技能考查，本次设计主要是考查学生这四年来对基础知识及其专业知识的掌握情况，使学生学会自我思考、自行设计。在设计过程中，把所学的理论知识与实践经验综合起来应用。设计的过程就是一个不断认识和学习的过程，温故而知新的同时学到了生产工作过程中的经验。 1.2国内外研究现状简述

一、国外概况

（1）系统地进行瓦斯抽放于一九四三年，在德国鲁尔矿区的曼斯弗尔德矿井。 （2）1950～1991年，世界煤矿瓦斯抽放量基本呈线性增长，1991年全世界约有565～580座煤矿抽放瓦斯58亿m3（410万t/a）。

（3）据有关统计资料，年抽放量超过1亿m3的国家有10个，即独联体、美国、中国、英国、德国、日本、波兰、搜克、法国和澳大利亚。

二、国内概况

2006年，中国年瓦斯抽采量达到3000Mm3，利用量达到1200Mm3，阳泉、晋城、淮南、松藻、盘江、水城、抚顺、淮北等10个矿业集团的年瓦斯抽采量超过100Mm，地面抽采量为130Mm3，新打地面钻井约800口，地面钻井总数约1400口，发电装机容量12×104kW，建设中的装机容量达34×104kW。2008年，我国瓦斯抽采量达到58亿m3，比2005年增加150%；瓦斯利用量比2005年增长160%。2009年1~10月，累计抽采量达50.2亿m3，利用量15.1亿m3，同比分别增长9.8%、10.2%。2009年全国抽采瓦斯量74亿m3，利用量25.3亿m3，其中井下抽采64亿m3，地面抽采10亿m3，2010年全国抽采瓦斯量88亿m3，利用量36亿m3，其中：井下抽采73.5亿m3，地面抽采14.5亿m3。目前，我国民用瓦斯用户约90万户，瓦斯发电装机容量达92万kW。

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1.3设计依据

（1）《矿井瓦斯抽采管理规范》（煤安字[1997]第189号）； （2）《矿井瓦斯抽采规范》（AQ1027—2006）； （3）河北省煤炭工业管理局文件（冀煤安[2007]1号）； （4）《矿井抽采瓦斯工程设计规范》（GB50471-2008）； （5）《防治煤与瓦斯突出规定》（2009）； （6）《煤矿安全规程》（2006）；

（7）《煤矿瓦斯抽采基本指标》（AQ1026—2006）； （8）《峰峰集团有限公司薛村矿矿井地质报告》（2003）； （9）薛村矿采掘工程平面图（1:2000）（2008）。

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2矿井概况

2.1井田概况 2.1.1交通地理位置

薛村矿井田在峰峰煤田东北部，位于邯郸市峰峰矿区大社镇境内。 地理坐标：北纬36°33'，东经114°11'。

薛村矿交通条件便利，有运煤铁路专线和公路与主干线相连。运煤专用线自本矿储煤场经牛儿庄、羊渠河到新坡站编组，至马头站与京广线接轨。公路北线经战备路22.5km到邯郸,南线经马头47km到邯郸，东距107国道、京深高速公路15km，向北15km与309国道相接。如图2-1交通位置示意图中A所示。

图2-1交通位置示意图

Figure 2-1The traffic location diagram

2.1.2气象

薛村矿井田属温带大陆性气候，每年十一月至次年三月为冬季，寒冷干旱，多刮西北风，二月至九月为雨季，多刮南风与东南风。年最高气温43℃，最低-15.7℃，平均气温13℃，年最大降雨量1273.4mm，最小降雨量374.9mm，年平均降雨量616.1mm，最大风速21.7m／s。最大冻土厚度22cm。

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2.1.3水文情况

井田内主要有东西向冲沟四条。在井田内香山村西北有泉两个，经常有水涌出，形成一条小河，水量234.6 L/min。此外有观音沟、南岗沟、二十四会沟及断头沟四条。平时干枯无水，每逢雨季水流倾沟而下，但几小时即降落无水，故称一时河。 2.1.4地震

该地区地震裂度8度，地震比较活跃，有关地震情况远在公元230年即有记载，历史上对邯郸地区有破坏性的地震达十四次之多，公元1830年磁州大地震是最严重的一次，波及六省一百四十县。峰峰矿务局设有地震观测站。 2.2 井田地质特征 2.2.1 地质构造

薛村井田位于峰峰煤田的东北部，鼓山复背斜之东翼。地质构造单元属亚洲东部新华夏构造体系的一部分。总的构造轮廓为单斜，煤岩层大致以西南高，东北低呈扇形展开。在井田浅部形成以西部F4断层、东部F3断层为边界的地堑构造，构成西部构造区。井田东深部（原为扩大区）以褶曲构造为特征，形成东部构造区，其中有代表性的为南旺向斜构造。

在西部构造区内，以宽缓的褶曲和以正断层为主要表现特征，与区域构造体系基本一致。受F4-F3东西两大型构造的控制，次一级的断裂构造发育，主要发育NE及NNE向断裂，NW向断裂构造次之。两方向的构造构成了井田内的主要构造轮廓。多呈雁行式平行排列。

井田东深部构造区内，以褶曲构造为主要特征，主要有92102、92106、92101向斜构造及南旺背斜构造。断裂构造以井田北部构成北西向地堑构造的F9、F22及北东向的F14断层为主。受构造的控制煤岩层产状变化大。

由于井田内褶曲及断裂构造的影响，使井田内的煤（岩）层呈波状起伏，地层产状变化大，煤（岩）层倾角在0°~47°之间，断层的切割破坏了煤岩层的完整性。中煤总生字（1991）第338号文批复矿井地质条件分类结果中，构造定为Ⅲ类。

（一）、褶曲构造

井田内褶曲构造比较发育。西部构造区主要表现为宽缓型，东深部表现为紧密型。在西部构造区，以南岗穹窿构造为主体，煤岩层产状以穹窿顶部为中心向东及东南、东北部呈扇形展开，另外发育有香山构造盆地、乐意庄向斜、乐意庄鞍部、大淑村背斜、牛薛边界鞍部等褶曲构造。在东深部（原扩大区）以南旺背斜构造为主体，并发育形成次一级的向、背斜。这些褶曲的轴向以NNE向者据多，与新华夏构造体系相一致。个别褶曲轴向为NE向。这些褶曲的形成使井田内煤岩层起伏大，对水平及盘区的布置影响不大，但对工作面的布置及回采有一定的影响。褶曲构造分述如下：

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（1）、南岗穹窿：位于井田浅部（上部），井田内延展长度2500米。穹窿顶部在南岗村西南角附近，煤（岩）层产状由穹窿顶部向东南、东北、西北、西南方向倾斜，其西部为F4断层。穹窿被F10、F12 、F4、F13断层切割形成一系列地堑、地垒构造。

（2）、香山向斜：位于井田的深部（下部），位于七盘区，为构造盆地。井田内轴向延展长度1500米，宽幅750米，北部轴向近S—N，向南轴向转为NE—NNE向。向斜西翼倾角5~8°，东翼倾角7~35°，受断层影响局部达40°。两翼极不对称，向斜南至牛补3地质钻孔附近，北至六盘区92604、92602切眼，西至五盘区，东至F3断层上盘。该向斜经七盘区野青、大煤工作面的回采证实要素可靠。

（3）、乐意庄向斜：位于三水平西翼。三水平东大巷、东付巷掘进时均有揭露。向斜轴向为NNE或SSW向，轴向延展长度550米，宽幅350米，向斜两翼基本对称，倾角5°~18°，该向斜因揭露点少，需要进一步证实。

（4）、乐意庄鞍部：位于六盘区中部，在乐意庄向斜与香山向斜两向斜轴消失处形成了鞍部构造。井田内延展长度800米，宽幅500米，两翼倾角5~7°。该鞍部构造在六盘区北翼皮带机道及六盘区轨道石门、六盘区92602、604工作面、三水平南大巷、水仓、泵房均有揭露，要素可靠。

（5）、大淑村背斜：位于井田十一盘区北部边界处。由29、28、N05、1329地质钻孔控制，地表位于大淑村村西。背斜顶部为F3断层切割。该背斜轴向近S-N与F3断层北部走向基本一致，两翼基本对称，倾角7~18°。井田内轴向延展长度750米，宽幅450米，向北延展到大淑村井田，南部延展到92605工作面附近。该背斜全部为钻孔控制，要素不可靠。

（6）、南旺背斜：位于井田东深部（十盘区东北部）。轴向NNE，背斜北翼岩层倾角5°~7°，南翼倾角3°~15°，两翼不对称，井田内轴向延展长度800米，宽幅650米，东至F11号断层，西至1317地质钻孔附近。该背斜 在92106、92107、92108、92109工作面大煤采掘时均揭露实见。

（二）、断裂构造

薛村矿通过40余年的采矿活动，揭露了大量的断裂构造，其中大型断层9条，中型断层12条。断裂构造十分发育。井田内断裂构造走向以NNE、NE和NEE三组方向为主，NW向断裂为辅。所揭露的大断层全部为高角度正断层，倾角以55°~75°居多。断层带宽度不一，一般在0.1~4米之间，有的为紧闭型，断层带内物质复杂，为断层泥、断层角砾岩及糜棱质物质。断层面一般平整、光滑具有擦痕、阶步。1989年地质分类构造评定为Ⅲ类。

（三）、陷落柱

井田内已揭露陷落柱八个。其形状为上小下大近园形或不规则形。柱体接触面附近围岩受牵引，具弯曲并向柱内倾斜，柱体内充填物为各层岩石碎块，最大直径达6m，棱角明显，无分选性，排列紊乱。充填物最高层位在煤系地层上部石盒子组岩层。充填密

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实，无透水现象。陷落柱的发育与构造无明显的联系。

（四）、地层

薛村井田为一掩盖区，仅在冲沟内有基岩露头。井田内地层包括（自下而上）有：奥陶系中统峰峰组、石炭系中统及上统、二迭系上统及下统、第四系。其分述如下：

（1）奥陶系中统（O2）

本统出露于井田西部鼓山，呈近似南北至北北东向分布，石灰岩呈灰色、浅灰色，质纯致密，节理发育，裂隙甚多。灰岩顶部含铁质有侵蚀面，其上部有薄层山西式褐铁矿。全统总厚在550m以上。

（2）石炭系 ①中统本溪组（C2b）

本组上部为灰白色及深灰色泥质粉砂岩，含有铝质成份。具鲕状结构，含植物化石。下部为灰色铝土岩，鲕状结构，富含黄铁矿碎屑。本组含薄煤1～3层，厚0.1～0.5m左右，煤层极不稳定。全组平均厚20m。

②石炭系上统太原组（C3t）

全组岩性以灰色、深灰色及灰白色的砂岩、粉砂岩、泥岩和煤组成。太原组共有海相石灰岩7～8层。其中稳定的有四层，即野青、伏青、中青及大青灰岩。全组含煤11层，总厚度9.34m。含煤系数7.4%，其中可采煤层5层，即野青、山青、小青、大青、下架煤层。可采煤层总厚度7.22m。可采煤层含煤系数6.28%。全组厚110m。整合接触于本溪组之上。

（3）二迭系

①二迭系下统山西组P1S

本组为井田主要含煤地层之一，岩性以灰白色深灰色、灰色中粒细砂岩，粉砂质泥岩组成，全组含煤1～5层，煤层总厚度6.8m，纯煤厚6m，含煤系数8.3%，其中可采煤厚5.54m，可采纯煤厚5.4m，含可采煤层系数7.9%，全组厚60m。

②二迭系下统下石盒子组P1X

全组以青灰色、紫绿花斑灰色粉砂岩，中细粒石英砂岩为主，上部粉砂岩中夹有铁铝质砂岩、泥岩，中部中细粒砂岩石英砂岩中具有贝壳状断口，含有铝土质。下部为灰白色厚层块状粗砂岩。全组厚125m。

③二迭系上统上石合子组

上石合子组共分四段，由下至上为：

一段P2：本段以灰白色及紫绿花斑和灰色中细砂岩、粉砂岩、泥岩组成。上部中细砂岩中含有凝灰质，层数与厚度均不稳定。粉砂岩中含有植物化石。下部紫绿花斑粉砂岩中含 有铝土质泥岩；具有鲕状结构。底部为钙质和矽质胶结、致密、坚硬。本段厚100m左右。

二段P2S2 ：本段以灰白色浅灰色暗紫紫色花斑砂岩、粉砂岩、砂质泥岩组成。全层

S1

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砂岩厚度变化大，一般15～40m，平均25m，全段厚110m。

三段P2S3 ：以灰绿色及灰黄暗紫色和带紫斑的粉砂岩为主，中部夹灰白色状中砾砂岩，以石英长石为主，石英占80%，硅质胶结，底部有一层含砾砂岩。

四段P2S4 ：本段上部为灰白色及紫色、紫红色粉砂岩为主，下部为一灰白色厚层状含砾粗砂岩，具有水平层理，全层厚120m。本段岩层在井田北部大淑村村北及前塔子村一带有自然露头。

（4）新生界第四系（Q）

广布全井田，其上部以黄色砂质粘土，石灰质的砾石、卵石碎块及石灰质胶结砾石的松散物质组成。厚度不等，中下部夹坡积碎块及河流石。局部有堆积物胶结成层，钙质胶结、致密坚硬，一般厚度为10～22m。 2.2.2含煤地层及岩层

薛村矿井田煤系地层（按沉积先后为序 ）由本溪组、太原组、山西组三部分组成。煤系地层总厚度平均为200米，其中本溪组厚20米，太原组厚110米，山西组厚70米。

本溪组地层含煤一、二层，即尽头煤，下层厚0.17~0.25米，上层厚0.11~0.26米。无开采价值。含煤系数1.4~2.5%。

石炭系太原组煤系地层厚110米，含煤12层，可采5层，即下架、大青、小青、山青、野青，煤层总厚度9.34米。含煤系数8.49%。

二迭系山西组煤系地层厚70米，可采一层即大煤，煤层厚度2.3~7.8米，平均5.4米，含煤系数8.0%。

2.2.3煤层瓦斯、自然及爆炸倾向性

2＃（大煤）煤层为煤与瓦斯突出煤层，瓦斯绝对涌出量为：51.87m3/min，瓦斯相对涌出量：25.54m3/t。2#煤层属于自燃煤层，自燃发火期为：3—12个月。煤尘爆炸指数9.28%～21.047%。开采采用盘区前进，区内后退式走向长壁采煤方法。

1、2号煤（大煤）为可采煤层中最上部最厚一层，上距骆驼钵砂岩45米，下距4号煤100-120米，平均110米，最大厚度7.8米，最小厚度2.3米，平均厚度5.4米。煤层稳定，结构复杂，含夹矸2~4层，有上而下，第一层夹矸距顶板0.5米，厚度0.05米，粉砂岩，稳定普遍存在。第二层夹矸距底板1.8~2.5米，厚0.04~0.6米。不稳定。第三层夹矸距底板0.8~1.8米，平均1.3米，厚0.15~0.2米，含炭质砂岩，较稳定，井田普遍存在。第四层夹矸，距底板0.5米，厚0.04~0.2米。泥炭质粉砂岩，常呈软泥状出现，不稳定。2#煤层（大煤）为自然发火煤层，自然发火期为3—12个月，矿井煤尘具有爆炸性，其爆炸指数为：10.932—25.32%。

直接顶板为厚度4米的深灰色粉砂岩或变为厚10米左右的深灰色粉砂岩夹极薄细砂岩，局部无直接顶板。间接顶板为厚0~20米的深灰色凝灰质砂岩，或灰白色石英长石砂岩。局部存在厚0.5米左右的伪顶。

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底板为厚12米的深灰色粉砂岩，间接底板为厚4米的灰白色中粒砂岩。

2、3号煤（一座），上距2号煤90-115米，最大厚度0.92米，最小厚度0.33米，平均厚度0.7米。煤层稳定，结构简单，不含夹矸。局部可采。

顶板为厚度0~0.3米的薄层石灰岩，极不稳定，常相变为厚5米深灰色泥质粉砂岩，含有黄铁矿结核，有植物化石碎片。底板为厚5~8米的深灰色粉砂岩，其底部为黑色页岩，薄层状夹有透镜状菱铁矿结核和锓染状黄铁矿。 2.2.4水文地质

井田内主要有东西向冲沟四条。在井田内香山村西北有泉两个，经常有水涌出，形成一条小河，水量234.6 L/min。此外有观音沟、南岗沟、二十四会沟及断头沟四条。平时干枯无水，每逢雨季水流倾沟而下，但几小时即降落无水，故称一时河。

其主要含水层主要有： （一）上石盒子砂岩含水层

该含水层为砂岩裂隙含水层，其中尤以上石盒子组二、四段厚度大，砂岩多为中粗粒砂岩，多含有小砾石，分选差，裂隙发育，富水性强，静水位+163~169m，渗透系数0.3~0.5m/d，单位涌水量0.063~0.148L/s.m，通过地表基岩露头接受大气降水补给，以动储量为主。大煤回采过程中，随着顶板跨落，岩层裂隙向上扩展，此含水层水通过导水裂隙对采空区充水，水量稳定不易疏干，对生产影响较大。

（二）下石盒子组、山西组砂岩含水层：

含水层厚18 m，静水位+164~167m，渗透系数K=0.1m/d，单位涌水量q=0.01~0.04L/s.m，距大煤近，回采过程中直接顶垮落后，老顶砂岩水涌出，对生产影响很大。70年代在南岗村边施工的注浆孔钻到此层涌水量3.0m3/min，在构造裂隙发育区老顶砂岩含水层富水性强，回采工作面一般涌水量0.3m3/min，最大涌水量达1.5m3/min，稳定0.7m3/min。。

（三）野青灰岩含水层：厚0.2~3.13 m，裂隙溶隙发育，井下掘进揭露裂隙存在淋涌水现象流出一段时间后会减少无水，大部分地区含水层已经疏干。在新区开拓水量一般0.1-0.2m3/min，对生产构成一定影响。水质类型为：SO42--HCO3----Ca2++K++Na+，PH=7.3~7.5，矿化度1000~1600mg/L。

（四）伏青含水层：厚2.45~5.50 m，富含纺锤虫珊瑚化石。中央区、东翼、三水平深部水量均很小，以静储量为主，仅表现为淋水，在揭露新构造单元时水量仅0.2~0.3m3/min，最大0.5m3/min。

（五）太原组大青灰岩含水层：厚4.14~7.22 m，青灰色，致密坚硬，裂隙发育并有小型溶洞、溶穴发育，井下大青水文孔单孔水量最大3.5m3/min，多数钻孔水量在1.0m3/min以下，三水平钻孔水量多数在0.5m3/min以下，西翼地区大青含水层和奥陶系灰岩含水层存在密切的水力联系，水位+125m。

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（六）奥陶系灰岩含水层总厚度500~600m，分为三组八段，鼓山大面积出露接受大气降水补给。地下水迳流条件良好，水量丰沛，是煤系开采最具威胁的含水层。静水位+125m。上部峰峰组以峰峰组中段（第七段），为纯灰岩，裂隙溶洞发育，最为富水；终因小断层多使工作面不能形成系统，制约了六盘区西部的开发。 2.3矿井开拓、开采概况

薛村矿为立井多水平、暗斜井石门延深，水平集中大巷、上山分区开拓方式。矿井开采划分为+30m、-120m、-280m三个水平。以走向长壁采煤方法为主，其它采煤方法为辅。大煤厚煤层现采用轻型放顶煤综合采煤技术一次采全高，野青薄煤层现在不在开采之列。

冀中能源峰峰集团薛村矿井田位于峰峰矿区大社镇境内。原设计生产能力为90万吨/年，97年改扩建后矿井设计能力为135万吨/年。2006年核定矿井综合生产能力为145万吨/年，通风能力为170万吨/年。薛村矿井田内有10层煤，现矿井生产全部集中在三水平，共有五、六、七、八、九、十、十一盘区。我矿主采煤层为2#（大煤）和4#（野青煤）层煤，煤层间距平均35—40m。 2.4矿井通风系统概况

矿井通风方法为抽出式通风，通风方式为混合式。矿井现有五个井口，四进一回，主井、副井、安全斜井、东入风井为进风井，东回风井回风。回风井安装两台主要通风机，一台使用，一台备用。1#风机型号为K4-73-01-N032F，电机功率1250kw，直径3.2米，阻力2847.9pa，等积孔5.497m2；2#风机型号为K4-73-01-N034F，电机功率1600kw，电压：6kv，直径3.4米。

主要通风机供风量15426 m3/min，通风线路长达约6000m，通风阻力为3334Pa，主要生产盘区集中在三水平（-280m），2008年矿井核定风量为13966m3/min。矿井主扇供风量能满足生产需要。

各盘区、采掘工作面、机电硐室、火药库等均有独立的通风系统，并各个盘区均有专用回风道。通风系统稳定、可靠、合理，没有不符合《煤矿安全规程》规定的串联通风、扩散通风、采空区通风。掘进工作面均采用压入式局部通风机供风，实现“三专两闭锁”，“双风机、双电源”，并有自动切换装置。

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3矿井瓦斯赋存情况

3.1煤层瓦斯基本参数

对于瓦斯抽采来说，煤层瓦斯基本参数包括：瓦斯风化带深度、煤层瓦斯压力、煤层瓦斯含量、煤的残存瓦斯含量、煤的孔隙率、瓦斯含量分布梯度、煤层透气性系数、抽采钻孔影响半径、百米钻孔瓦斯流量及其衰减系数等。

对于以上参数的确定，根据《AQ1027-2006煤矿瓦斯抽采规范》第5.2.2条规定：新建矿井瓦斯抽采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；改(扩)建及生产矿井应以本矿地质、瓦斯资料为依据。

因此，对于新建矿井，瓦斯基本参数可以参考邻近矿井或条件类似的生产矿井，但在揭露煤层后必须重新确定，瓦斯抽采设计做相应调整；对于改（扩）建矿井及生产矿井，瓦斯基本参数应以本矿资料为依据。 3.1.1煤层瓦斯含量

煤层瓦斯含量是指单位质量或体积的煤中所含有的瓦斯量，以m3/m3或m3/t表示。本次采用直接法测定煤层瓦斯含量。直接法测定的煤层瓦斯含量等于瓦斯解吸量、损失量与残存量之和。2008年9月份分别在2#煤（大煤）92902运料巷、921012运料巷、92118运料巷、92804工作面、92106底层工作面等地点采煤样进行了解吸瓦斯量测定，其瓦斯含量测试结果见表3-1。

表3-1 2#煤瓦斯含量测定结果

Table 3-1 Results of 2# coal gas assay

损失量 残存量

解吸量（m3/t） 3

(m/t) (m3/t)

4.245 3.344 2.426 2.152 0.828

0.984 1.249 0.561 0.841 0.585

3.766 3.79 3.690 1.838 1.962

测定地点 92902运料巷掘进面 92118运料巷掘进面 921012运料巷掘进面 92804工作面 92106底层工作面

瓦斯含量(m3/t)

8.32 9.10 6.68 4.83 3.38

3.1.2煤层透气性系数

煤是一种多孔介质，在一定压力梯度下，气体可以在煤体内流动，煤层瓦斯流动难易程度可用煤层透气性系数来表示。其物理意义是：在1m长的煤体上，当瓦斯压力平方差为1MPa2时，通过1m2煤层断面每日流过的瓦斯立方米数。目前，我国广泛采用的测定方法是在煤层瓦斯向钻孔流动的状态属径向不稳定流动的基础上建立的，通过测定

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煤层瓦斯径向不稳定流量来计算煤层透气性系数。方法是当测压钻孔的瓦斯压力稳定于最高值后，取下压力表，卸除瓦斯压力，开始排放瓦斯，并测定钻孔瓦斯流量，而后计算煤层透气性系数。得出薛村煤矿的煤层透气性系数是?=0.10m2/MPa2?d。 3.1.3钻孔瓦斯流量和流量衰减系数

钻孔自然瓦斯涌出量及其衰减系数是评价煤层瓦斯预抽难易程度的重要指标。具体测定方法为：选择新鲜暴露煤壁，沿煤层打一个孔径89mm，长40m的钻孔，封孔后定期测量钻孔自然瓦斯流量qt，根据不同自排时间下的钻孔自然瓦斯流量测定数组（ti,qi）,按公式回归qt?q0e??t分析求出q0和α。在921102运料巷施工2个2#煤层钻孔（1#、2#）,钻孔自然瓦斯涌出量随着时间的延续是逐渐减小的。得出其衰减系数为0.252 d-1。 3.2矿井瓦斯储量

矿井瓦斯储量是指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。其计算公式为：

W?W1?W2?W3 （3-1）

式中：W－矿井瓦斯储量，Mm3；

W1－可采煤层的瓦斯储量，Mm3；

W2－受采动影响后能够向开采空间排放的各不可采煤层的瓦斯储量，Mm3； W3－受采动影响后能够向开采空间排放的围岩瓦斯储量，Mm3。 实测或按下式计算：

W3?K?(W1?W2) （3-2）

式中：K－围岩瓦斯储量系数，一般取K=0.05~0.05~0.20，此处k取0.1；

W1－可采煤层的瓦斯储量，Mm3；

W2－受采动影响后能够向开采空间排放的各不可采煤层的瓦斯储量，Mm3。 十一盘区煤层平均厚度为5.4m，其地质总储量为334.0万吨，煤层原始瓦斯含量为9.10m3/t，则有：

W111=3340000×9.10=30.394Mm3 W112=0

W113=k×（w111+w112）=3.0394Mm3 W11=W111+W112+W113=33.4334Mm3 3.3矿井可抽瓦斯量及可抽期 3.3.1矿井可抽瓦斯量

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矿井可抽瓦斯量是指矿井瓦斯储量中在当前技术水平下能被抽出来的最大瓦斯量。其概算法是：

可抽瓦斯量=瓦斯储量×抽采率

十一盘区的瓦斯可抽量：33.4334×30%=10.03Mm3 3.3.2瓦斯抽采率

根据《MT5018-96矿井瓦斯抽放工程设计规范》第3.0.3条规定：设计瓦斯抽放率，可根据煤层瓦斯抽放难易程度、瓦斯涌出情况、采用的抽放瓦斯方法等因素综合确定；也可参照邻近生产矿井或条件类似矿井的数值选取。抽放率指标应符合现行的《矿井瓦斯抽放管理规范》的有关规定。

根据《AQ1027-2006煤矿瓦斯抽放规范》第8.6.3条规定： 瓦斯抽出率：

——预抽煤层瓦斯的矿井：矿井抽出率应不小于20%，回采工作面抽出率应不小于25%；

——邻近层卸压瓦斯抽放的矿井：矿井抽出率应不小于35%，回采工作面抽出率应不小于45%；

——采用综合抽放方法的矿井：矿井抽出率应不小于30%；

——煤与瓦斯突出矿井：预抽煤层瓦斯后，突出煤层的瓦斯含量应小于该煤层始突深度的原始煤层瓦斯含量或将煤层瓦斯压力降到0.74 MPa以下。

对于设计来说，瓦斯抽放率的确定应符合以上标准的要求，也可以参照《AQ1026-2006煤矿瓦斯抽采基本指标》第4.2条进行选取。

依据薛村矿的地质条件和实验可得出薛村矿的瓦斯抽采率可选30%。 3.3.3可抽期

根据《MT5018-96矿井瓦斯抽放工程设计规范》第3.0.4条及《AQ1027-2006煤矿瓦斯抽放规范》第5.3.5都规定：矿井或水平的抽放年限应与其抽放瓦斯区域的开采年限相适应。所以，十一盘区抽采系统服务年限为3a，符合《设计规范》规定。

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4瓦斯抽放的必要性和可行性论证

4.1瓦斯抽放的必要性 4.1.1规定

瓦斯抽放旨在保障矿井安全生产，同时也是解决瓦斯问题的基本手段。众所周知，加强通风是处理瓦斯的最有效方法，而当瓦斯涌出量大于通风所能解决的瓦斯涌出量时就应当采取抽放瓦斯措施，对于局部区域的瓦斯超限（如上隅角等），采用通风方法可能无法解决瓦斯问题或采用通风方法不合理时，也必须采取瓦斯抽放措施。

根据《煤矿安全规程》第145条及《AQ1027-2006煤矿瓦斯抽放规范》第4.1.1~4.1.3条规定：

有下列情况之一的矿井，必须建立地面永久抽放瓦斯系统或井下临时抽放瓦斯系统：

⑴1个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/min或1个掘进工作面瓦斯涌出量大于3m3/min，用通风方法解决瓦斯问题不合理的。

⑵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。 ⑶开采有煤与瓦斯突出危险煤层的。 4.1.2通风处理瓦斯量核定

当一个矿井、采区或工作面的绝对瓦斯涌出量大于通风所能允许的瓦斯涌出量时，就要抽放瓦斯，即：

q?qf?0.6vSC （4-1） K式中：q—矿井（采区或工作面）的瓦斯涌出量，m3/min；

qf—通风所能承担的最大瓦斯涌出量，m3/min；

v—通风巷道（或工作面）允许的最大风速，m/s； S—通风巷道（或工作面）断面积，m2；

C—《煤矿安全规程》允许的风流中的瓦斯浓度，%； K—瓦斯涌出不均衡系数，取值为1.2~1.7。

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由计算得：

0.6vSC0.6×4×6.6==10.56m3/min qf=K1.5所以薛村矿的风排瓦斯量为10.56m3/min，而薛村矿矿井绝对瓦斯涌出量为51.87 m3/min，且薛村矿为煤与瓦斯突出矿井，所以薛村矿必须建立地面永久抽放瓦斯系统或井下临时抽放瓦斯系统。 4.1.3矿井瓦斯涌出量预测

矿井瓦斯涌出量是矿井瓦斯抽采和瓦斯管理必不可少的基本参数。矿井瓦斯涌出量预测方法可以概括为两类：矿山统计预测法和分源预测法。

本次设计采用分源预测法对矿井瓦斯涌出量进行预测，该方法的实质是根据煤层瓦斯含量，按矿井瓦斯主要涌出源——回采（包括开采层、围岩和临近层）、掘进及采空区瓦斯涌出规律对矿井各个回采面、掘进工作面的瓦斯涌出量进行计算，从而达到预测各个采区乃至全矿井瓦斯涌出量之目的。

一、回采工作面预测公式

回采工作面瓦斯涌出来源主要包括开采层和邻近层。回采工作面瓦斯涌出量预测用相对瓦斯涌出量表示，由开采层（包括围岩）、邻近层瓦斯涌出量两部分组成，其计算公式为：

q采?q1?q2 （4-2）

式中：q采—回采工作面相对瓦斯涌出量，m3/t；

q1—开采层相对瓦斯涌出量，m3/t；

q2—邻近层相对瓦斯涌出量，m3/t。

（1）开采层瓦斯涌出量

薄及中厚煤层不分层开采时，开采层瓦斯涌出量可由下式计算：

q1?K1?K2?K3?m0?(W0?Wc) （4-3） M式中：q1—开采层（包括围岩）相对瓦斯涌出量，m3/t；

K1—围岩瓦斯涌出系数；K1值选取范围为1.1~1.3；全部陷落法管理顶板，

碳质组分较多的围岩，局部充填法管理顶板K1取1.2；全部充填法管理顶板K1K1取1.3；取1.1；砂质泥岩等致密性围岩K1取值可偏小；取值1.2。此矿取值为1.1。

K2—工作面丢煤瓦斯涌出系数，用回采率的倒数来计算；回采率取值93% K3—采区内准备巷道预排瓦斯对开采层瓦斯涌出影响系数，采用长壁后退

式回采时，K3按下式计算：

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K3?(L?2h)L （4-4）

式中：L—工作面长度，m；

h—掘进巷道预排等值宽度，m；如无实测值可按表4-1选取，取值10.5； m0—开采层厚度，m，取值5.4； M—工作面采高，m；取值5.4；

W0—煤层原始瓦斯含量，m3/t，取值9.10；

Wc—运出矿井后煤的残存瓦斯含量，m3/t，取值3.79。

表4-1巷道预排瓦斯带宽度值

Table 4-1Width of the roadway pre-discharge gas value

不同煤种巷道预排瓦斯带宽度h（m）

巷道煤壁暴露时间T/d

无烟煤 瘦煤或焦煤 肥煤、气煤及长焰煤

25 6.5 9.0 11.5 50 7.4 10.5 13.0 100 9.0 12.4 16.0 160 10.5 14.2 18.0 200 11.0 15.4 19.7 250 12.0 16.9 21.5 300 13.0 18.0 23.0

T0.55； h值亦可采用下式计算：低变质煤：h?0.808高变质煤：h?(13.85?0.0183T)(1?0.0183T)。 代入数据可得q1=5.46 m3/t。 （2）邻近层瓦斯涌出量

邻近层瓦斯涌出量采用下式计算：

q2??(W0i?Wci)?i?1nmi??i （4-5） M式中：q2—邻近层相对瓦斯涌出量，m3/t；

W0i—第i个邻近层煤层原始瓦斯含量，m3/t，如无实测值可参照开采层选取； Wci—第i个邻近层煤层残存瓦斯含量，m3/t，如无实测值可参照开采层选取； mi—第i个邻近层煤层厚度，m；

M—工作面采高，m；

?i—第i个邻近层瓦斯排放率，%。

当邻近层位于冒落带中时，?i?1。

该矿2#煤层与邻近层的距离远，涌向开采层的可能性小，按0m3/t进行计算。 二、掘进工作面预测公式

掘进工作面瓦斯涌出来源主要有两类：掘进巷道煤壁瓦斯涌出量和掘进巷道落煤瓦斯涌出量。掘进工作面瓦斯涌出量预测用绝对瓦斯涌出量表示，用下式计算：

q掘?q3?q4 （4-6）

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式中：q掘—掘进工作面绝对瓦斯涌出量，m3/min；

q3—掘进工作面巷道煤壁绝对瓦斯涌出量，m3/min；

q4—掘进工作面落煤绝对瓦斯涌出量，m3/min。

（1）掘进巷道煤壁瓦斯涌出量 掘进巷道煤壁瓦斯：

?L?? （4-7） q3?D?v?q0??2?1?v???式中：q3—掘进巷道煤壁瓦斯涌出量，m3/min；

D—巷道断面内暴露煤壁面的周边长度，m；对于薄及中厚煤层，D?2m0，

m0为开采层厚度；对于厚煤层，D?2h?b，h及b分别为巷道的高度及宽度。

v—巷道平均掘进速度，m/min，取值0.0185；

L—巷道长度，m，取值800m；

q0—煤壁瓦斯涌出强度，m3/m2.min，如无实测值可参考下式计算：

q0?0.026[0.0004(Vr)2?0.16]?W0 （4-8）

式中：Vdaf—煤中挥发分含量，%，取值14.29%；

W0—煤层原始瓦斯含量，m3/t，取值9.10。

代入数据得：q3=0.994 m3/min。 （2）掘进巷道落煤瓦斯涌出量 掘进巷道落煤瓦斯涌出量由下式计算：

q4?S?v????W0?Wc? （4-9）

式中：q4—掘进巷道落煤瓦斯涌出量，m3/min；

S—掘进巷道断面积，m2，取值6.6；

v—巷道平均掘进速度，m/min；取值0.0185；

?—煤的视相对密度，t/m3，取值1.51；

W0—煤层原始瓦斯含量，m3/t，取值9.1；

Wc—运出矿井后煤的残存瓦斯含量，m3/t，取值3.79。

代入数据得：q4=0.979m3/min。

则掘进工作面瓦斯绝对涌出量为1.97m3/min。 三、生产盘区预测公式

生产盘区瓦斯涌出量指盘区内所有回采工作面、掘进工作面及盘空区瓦斯涌出量之和，由下式计算：

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n?n?K????q采iAi?1440q?掘i?i?1?i?1? （4-10） q区?A0式中：q区—生产盘区相对瓦斯涌出量，m3/t；

K?—生产盘区内采空区瓦斯涌出系数；对于单一煤层，K??1.20~1.35，对

于近距离煤层群，K??1.25~1.45；

q采i—第i个回采工作面相对瓦斯涌出量，m3/t； Ai—第i个回采工作面的日产量，t；

q掘i—第i个掘进工作面绝对瓦斯涌出量，m3/min； A0—生产盘区平均日产量。

四、矿井瓦斯涌出量

矿井瓦斯涌出量采用下式计算:

K??(?qqui?A0i)i?1nnqjing? （4-11)

?Ai?10i式中：qjing—矿井相对瓦斯涌出量，m3/t；

qqui—第i个生产采区相对瓦斯涌出量，m3/t；

A0i—第i个生产采区平均日产量，t；

K??—己采采空区瓦斯涌出系数。近距离煤层群取1.25～1.45，本矿取1.3； 五、矿井瓦斯不均衡性涌出

考虑各区域瓦斯涌出的不均衡性，利用分源预测法预测的各区域的瓦斯涌出量需乘瓦斯涌出不均衡系数Kn，如果实侧值可参照AQ1018-2006标准附录D选取。

瓦斯涌出不均衡系数为该区域内最高瓦斯涌出量与平均瓦斯涌出量的比值。回采工作面活掘进工作面瓦斯涌出不均衡系数取Kn?1.2~1.5或实际计算值。矿井或采区瓦斯涌出不均衡系数取Kn?1.1~1.3或实际计算值。本设计取1.3。 4.2瓦斯抽放的可行性

开采层瓦斯抽放的可行性是指在原始透气性条件下进行预抽的可能性，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α。λ和α判定开采层瓦斯抽放可行性的标准，如表4-2所示。

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抽放难易程度 容易抽放 可以抽放 较难抽放

表4-2煤层瓦斯抽放难易程度分类表

Table 4-2 Coal Seam Gas Drainage ease of classification

煤层透气性系数（λ）

钻孔瓦斯流量衰减系数（α）(d-1)

(m2/MPa2.d)

<0.003 0.003～0.05 >0.05

>10 0.1～10 <0.1

由薛村矿的瓦斯基础参数知α=0.252d-1，λ=0.10m2/MPa2·d，与标准比较得出：薛村矿2#煤层属于较难抽放煤层。

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5抽放方法

5.1规定

根据《MT5018-96矿井瓦斯抽放工程设计规范》第4.1.1条规定：选择抽放瓦斯方法，应根据煤层赋存条件、瓦斯来源、巷道布置、瓦斯基础参数、瓦斯利用要求等因素经技术经济比较确定。并应符合下列要求：

a)尽可能利用开采巷道抽放瓦斯，必要时可设专用抽放瓦斯巷道； b)适应煤层的赋存条件及开采技术条件； c)有利于提高瓦斯抽放率；

d)抽放效果好，抽放的瓦斯量和浓度尽可能满足利用要求； e)尽量采用综合抽放；

f)抽放瓦斯工程系统简单，有利于维护和安全生产，建设投资省，抽放成本低。 根据《AQ1027-2006煤矿瓦斯抽放规范》第7.1.2条规定：按矿井瓦斯来源实施开采煤层瓦斯抽放、邻近层瓦斯抽放、采空区瓦斯抽放和围岩瓦斯抽放；第7.1.3条规定：多瓦斯来源的矿井，应采用综合瓦斯抽放方法。

瓦斯抽放系统选择还应注意以下问题：

⑴分期建设、分期投产的矿井，抽放瓦斯工程可一次设计，分期建设、分期投抽。 ⑵抽放瓦斯站的建设方式，应经技术经济比较确定。一般情况下，宜采用集中建站方式。当有下列情况之一时，可采用分散建站方式：

——分区开拓或分期建设的大型矿井，集中建站技术经济不合理。 ——矿井抽放瓦斯量较大且瓦斯利用点分散。 ——一套抽放瓦斯系统难以满足要求。 5.2瓦斯来源分析

矿井矿井瓦斯来源是确定抽放方法的主要依据，根据薛村矿的地质资料整理得其回采工作面的矿井瓦斯绝对涌出量为25--30m3/min，最大40m3/min，掘进工作面瓦斯绝对涌出量2--5m3/min。

薛村矿采区工作面的瓦斯主要来自本煤层，由于临近煤层距本煤层较远，其瓦斯涌出量可以忽略不计。所以，采区工作面瓦斯以本煤层瓦斯涌出量数据为准。 5.3抽放方法选择和钻场布置

5.3.1抽采方法选择依据及钻场布置依据

开采层瓦斯抽采方法可按下列要求选择：

①容易抽采和可以抽采的煤层，宜采用本层预先抽采方法，可采用沿层或穿层布孔方式。

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②可以抽采及较难抽采的煤层，宜采用边采边抽方法。

③单一较难抽采的高瓦斯煤层，可选用密集网格穿层钻孔、交叉钻孔、水力割缝、水力压裂、松动爆破、深孔控制预裂爆破、高压水射流扩孔等方法强化抽采。对煤与瓦斯突出严重的煤层，宜选择穿层网格布孔方式。

④煤巷掘进瓦斯涌出量较大的煤层，可采用边掘边抽或先抽后掘的抽采方法。 据《AQ1027-2006煤矿瓦斯抽放规范》第7.4条，钻场钻孔布置应按照以下要求： ——钻场的布置应免受采动影响，避开地质构造带，便于维护，利于封孔，保证抽放效果；

——尽量利用现有的开拓、准备和回采巷道布置钻场；

——对开采层未卸压抽放，除按钻孔抽放半径确定合理的孔间距外，应尽量增大钻孔的见煤长度；

——邻近层卸压抽放，应将钻孔打在采煤工作面顶板冒落后所形成的裂隙带内，并避开冒落带；

——强化抽放布孔方式除考虑应取得好的抽放效果外，还应考虑措施施工方便； ——边采边抽钻孔的方向应与开采推进方向相迎，避免采动首先破坏孔口或钻场； ——钻孔方向应尽可能正交或斜交煤层层理；

——穿层钻孔终孔位置，应在穿过煤层顶(底)板0.5m处。

根据《AQ1027-2006煤矿瓦斯抽放规范》第8.6.4条，预抽煤层瓦斯的钻孔量： ——当采用顺层孔抽放时，钻孔量见表5-1

——当采用穿层钻孔抽放时，钻孔见煤点的间距可参照下列数据：容易抽放煤层15-20m；可以抽放煤层10-15m；较难抽放煤层8-l0m。

表5-1 吨煤钻孔量表

Table 5-1Tons of coal drilling Scale 薄煤层 中厚煤层 0.05 0.03 0.05~0.1 0.03~0.05 >0.1 >0.05

煤层类别

容易抽放 可以抽放 较难抽放 厚煤层 0.01

0.01~0.03 >0.03

一、本煤层瓦斯抽采方法

本煤层瓦斯抽采方法选择应符合下列规定：

1、容易抽采及可以抽采的煤层，宜采用本层预先抽采的抽采方法，可采用顺层或穿层布孔方式。

2、可以抽采及较难抽采的煤层，宜采用边采边抽的抽采方法。

3、单一较难抽采的煤层，可以选用密集顺层钻孔，密集网格穿层钻孔、交叉钻孔、水力割缝、水力压裂、松动爆破、深孔预裂爆破、高压水射流扩孔等方法强化抽采。

4、对煤与瓦斯突出危险严重的煤层，宜选择穿层网格布孔方式。

20

5、煤巷掘进时瓦斯涌出量较大的煤层，可采用边掘边抽或先抽后掘的抽采方法。 二、邻近层瓦斯抽放方法

1、通常采用从开采层回风巷(或回风副巷)向邻近层打垂直或斜交穿层钻孔抽放瓦斯的方法。

2、当邻近层瓦斯涌出量大时，可采用顶（底）板瓦斯巷道（高抽巷）抽放。 3、当邻近层或围岩瓦斯涌出量较大时，可在工作面回风侧沿开采层顶板布置迎面水平长钻孔（高位钻孔）抽放上邻近层瓦斯。

三、采空区瓦斯抽采方法

采空区瓦斯抽采方法选择应符合下列规定： 1、老采空区应采用全封闭式抽采方法。

2、现采空区可根据煤层赋存条件和巷道布置情况，采用顶（底）板钻孔法、有煤柱及无煤柱钻孔法、插（埋）管法等瓦斯抽采方法，并应采用提高抽采瓦斯浓度的措施。

3、开采容易自燃或自燃煤层的采空区，必须经常检测抽采管路中C0浓度和气体温度等有关参数的变化。发现有自然发火征兆时，必须采取防止煤自燃的措施。

四、其它情况

1、煤与瓦斯突出矿井开采保护层时，必须同时抽放被保护煤层的瓦斯。

2、埋藏浅、瓦斯含量高的厚煤层或煤层群，有条件时，可采用地面钻孔预抽开采层瓦斯、抽放卸压邻近层瓦斯或抽放采空区瓦斯的方法。

3、对矿井瓦斯涌出来源多、分布范围广、煤层赋存条件复杂的矿井，应采用多种抽放方法相结合的综合抽放方法

4、有煤与瓦斯突出危险的矿井开采保护层时，应同时抽采被保护的瓦斯。 5.3.2抽采方法选择

薛村矿是煤与瓦斯突出矿井，因此首先要求满足―不采突出面，不掘突出头‖的区域性瓦斯治理措施，必须对所有的回采工作面进行高位抽放或本煤层预抽、对大多数的掘进工作面进行瓦斯预抽放，选择的瓦斯抽放方法如下：

⑴.采用顺煤层平行布孔方式预抽回采工作面本煤层瓦斯； ⑵.掘进工作面采用边掘边抽方法抽放本煤层瓦斯; ⑶.采用高位钻孔抽放回采工作面及采空区瓦斯。 一、回采工作面本煤层瓦斯抽放

由于煤层的透气性低，采用顺煤层平行布孔方式抽放方法，即：利用工作面胶带顺槽或轨道顺槽向煤层打迎向平行钻孔预抽本煤层瓦斯。 推荐的钻孔布置方式如图5-1示：

21

回风顺槽回采工作面运输顺槽 图5-1 预抽煤层瓦斯措施的平行布孔方式示意图

Figure 5-1 Pre-drawn schematic diagram of a parallel cloth Kong seam gas measures

推荐的本煤层预抽钻孔布置参数如下： 钻孔长度大于63m； 钻孔直径∮89mm； 钻孔垂直于巷道中线； 钻孔间距6m； 封孔深度7m； 封孔方式聚胺脂封孔。 二、掘进工作面瓦斯抽放

掘进工作面抽放瓦斯的方法有边掘边抽和先抽后掘两种方式，考虑到该煤矿掘进工作面瓦斯涌出量较小，采用边掘边抽比较合适。采用边掘边抽时，抽放钻孔布置方式如图5－2示：

50m4,7°5,6°6,4°z2.z5.z8z3.z6.z960m15mz1.z4.z715m 图5－2 掘进工作面边掘边抽瓦斯钻孔布置示意图

Figure 5-2 While Excavation Excavation Face layout diagram of pumping gas drilling

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钻孔布置参数如下： 钻孔长度大于60m； 钻孔直径∮75mm； 封孔深度7m； 钻场间距50m； 封孔方式聚胺脂封孔。 三、回采工作面高位抽放

采用高位抽放就把回采工作面上部煤层中和部分采空区中的瓦斯通过钻孔和瓦斯抽放管道排放到地表或井下回风巷中。图5-3为回采工作面高位钻孔布置示意图：

图5-3工作面高位钻孔布置图 Figure 5-3 Face Layout of high drilling

钻孔布置参数如下： 钻孔长度60m； 钻孔直径∮133mm； 相邻孔间夹角3°～5°； 钻场间距50m； 封孔深度10m； 封孔方式聚胺脂封孔。

需要注意的是设计中的瓦斯抽放钻孔设计仅供该矿工程技术人员参考，在生产实际中，应根据现场实际监测参数对抽放钻孔的布置进行调整，以达到最好的抽放效果。

四、采空区埋管

采空区埋管抽放的主要原理是在工作面上隅角形成一个负压区，使该区域内瓦斯由抽放管路抽走，这可以避免因工作面上隅角处局部位置因风流不畅（或微风）引起的瓦斯超限，还可解决因漏风使采空区向上隅角涌出瓦斯而造成的瓦斯超限。在工作面顶板

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冒落之前，把抽放瓦斯管直接插入采空区进行抽放，瓦斯管的末端约2m长的一段要有孔眼，同时要尽量靠近煤层顶板，使其处于高浓度瓦斯带。实测结果表明，采空区瓦斯最佳抽放位置在距工作面30~60m的范围内，如图5-4所示：

抽放管 挡风帘 铠装软管

图5-4回风巷隅角埋管抽放示意图

Figure 5-4 the return airway angle pipe drainage schematic

5.4抽采钻孔的密封

根据《矿井瓦斯抽采工程设计规范》（GB50471-2008）第5.5条的规定，封孔方法的选择应根据抽采方法及孔口所处煤（岩）层位、岩性、构造等因素综合确定，因地制宜地选用新方法、新工艺。 5.4.1封孔深度

根据《矿井瓦斯抽采工程设计规范》（GB50471-2008）第5.5.3条的规定，薛村矿在煤层中布置的钻孔其密封深度不小于7m，穿层钻孔的密封深度不得低于5m。 5.4.2封孔材料

根据《矿井瓦斯抽采工程设计规范》（GB50471-2008）第5.5.2条的规定，薛村矿顺层钻孔采用聚胺酯材料封孔；穿层钻孔采用封孔器封孔。 5.4.3封孔工艺

（1）抽采管结构

抽采管结构如图5-5所示。钻孔抽采管为外径42mm、壁厚2.5mm、在抽采管的0.8m间距内固定一块毛巾布（长度0.8m，宽度0.67m）。

24

1— 铁挡板；2—木塞；3—橡胶垫圈；4—毛巾布；5—铁丝；6——抽采管

a— 原液；b—混合；c—搅拌；d—涂布卷缠；e—插入钻孔

图5-5 卷缠药液法抽采管结构

Figure 5-5 The liquid extraction method of wrapping paper tube structure

（2）封孔工序

本封孔工艺为卷缠药液法，先称量出封一个钻孔的甲、乙两种药液各0.5Kg，分别装入两个容器，再将药液同时倒入混合桶中，立即用棒快速搅拌均匀，当药液由黄褐色稍变为乳白色时，停止搅拌，将药液均匀倒在毛巾布上，边倒药液边向抽采管上缠绕毛巾布，并把卷缠好药液的抽采管迅速插入钻孔内。大约5min后药液开始发泡膨胀，20min停止发泡，逐渐硬化固结。

为了避免抽采管因碰撞晃动而影响封孔质量，孔口要用水泥沙浆将抽采管固定牢固，或用木楔楔紧。卷缠药液法密封钻孔如图5-6所示。

25

1— 钻孔；2—聚胺酯密封段；3—水泥沙浆

图5-6 卷缠药液法密封钻孔

Figure 5-6Sealing liquid method wrapping paper drilling

26

6抽采管路系统及选型计算

6.1抽放管路选型及阻力计算 6.1.1规定

根据《AQ1027-2006煤矿瓦斯抽放规范》，对瓦斯抽放管路有如下要求：

第5.4.1条：抽放管路系统应根据井下巷道的布置、抽放地点的分布、瓦斯利用的要求以及矿井的发展规划等因素确定，避免或减少主干管路系统的频繁改动，确保管道运输、安装和维护方便，并应符合下列要求：

——抽放管路通过的巷道曲线段少、距离短，管路安装应平直，转弯时角度不应大于50°；

——抽放管路系统宜沿回风巷道或矿车不经常通过的巷道布置；若设于主要运输巷内，在人行道侧其架设高度不应小于1.8m，并固定在巷道壁上，与巷道壁的距离应满足检修要求；抽放瓦斯管件的外缘距巷道壁不宜小于0.1m；

——当抽放设备或管路发生故障时，管路内的瓦斯不得流入采掘工作面及机电硐室内；

——尽可能避免布置在车辆通行频繁的主干道旁； ——管径要统一，变径时必须设过渡节。

第5.4.2条：抽放瓦斯管路的管径应按最大流量分段计算，并与抽放设备能力相适应，抽放管路按安全流速为5~15m/s和最大通过流量来计算管径，抽放系统管材的备用量可取10％。

第5.4.3条：当采用专用钻孔敷设抽放管路时，专用钻孔直径应比管道外形尺寸大100mm；当沿竖井敷设抽放管路时，应将管道固定在罐道梁上或专用管架上。

第5.4.4条：抽放管路总阻力包括摩擦阻力和局部阻力；摩擦阻力可用低负压瓦斯管路阻力公式计算；局部阻力可用估算法计算，一般取摩擦阻力的10％~20％。

第5.4.5条：地面管路布置：

——不得将抽放管路和自来水管、暖气管、下水道管、动力电缆、照明电缆及通讯电缆等敷设在同一条地沟内；

——主干管应与城市及矿区的发展规划和建筑布置相结合；

——抽放管道与地上、下建(构)筑物及设施的间距，应符合《工业企业总平面设计规范》的有关规定；

——瓦斯管道不得从地下穿过房屋或其它建(构)筑物，一般情况下也不得穿过其它管网，当必须穿过其它管网时，应按有关规定采取措施。 6.1.2计算方法

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一、瓦斯抽放管径选择 选择瓦斯管径，可按下式计算：

D?0.1457式中：D—瓦斯管内径，m；

Q—管内瓦斯流量，m3/min；

Q （6-1） VV—瓦斯在管路中的经济流速，m/s，一般取V＝10~15m/s。取v=12 m/s。 薛村矿瓦斯抽放设计，建立二个掘进工作面，一个回采工作面，一个备用工作面。本矿井主要瓦斯抽采管路系统的划分：

一）、地面高负压抽采系统

(1) 十一盘区皮带机巷、东北翼总回风巷、回风井、地面泵站为干管Ⅰ； (2) 941103回采工作面风巷本煤层抽放为支管路Ⅰ； (3) 941103回采工作面机巷本煤层抽放为支管路Ⅱ； (4) 941108备用工作面风巷本煤层抽放为支管路Ⅲ； (5) 941108备用工作面机巷本煤层抽放为支管路Ⅳ； (6) 941112掘进工作面本煤层抽放为支管路Ⅴ； (7) 941118回风顺槽掘进工作面本煤层抽放为支管路Ⅵ。 二）、井下低负压抽采系统

(1) 十一盘区皮带机巷、东北翼总回风巷为干管Ⅱ； (2) 高位钻孔瓦斯抽采为支管路Ⅶ； (3) 941103采空区埋管瓦斯抽采为支管路Ⅷ。

根据各瓦斯抽采管内预计的瓦斯流量，按（6-1）式计算选择的瓦斯抽采管管径如表6-1和表6-2所示。

表6-1 高负压瓦斯抽采管管径计算结果

Table 6-1 The calculation results of the gas drainage pipe diameter under high negative pressure 抽采管 类别 干管Ⅰ 支管Ⅰ 支管Ⅱ 支管Ⅲ 支管Ⅳ 支管Ⅴ 支管Ⅵ

预测抽纯瓦斯量（m3/min）

19.6 3.5 3.72 5.78 6.06 0.3 0.3

瓦斯浓度（%）

20 20 20 20 20 20 20

混合抽采量 （m3/min）

98 17.5 18.6 28.9 30.3 1.5 1.5

计算管径 （mm）

416 175 181 226 231 51 51

应选管径

（mm）

Φ500 Φ280 Φ280 Φ280 Φ280 Φ280 Φ280

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干管Ⅰ选用螺旋缝自动埋弧焊接钢管；所有支管选用镀锌螺旋管。井下各瓦斯抽采管路连接均采用螺栓紧固法兰盘连接方式，中间夹橡胶垫圈，考虑到矿井瓦斯抽采量，工作面管路沿工作面上下顺槽各敷设一趟，管路可回收重复利用。抽采管路管材应符合抗静电、耐腐蚀、阻燃、抗冲击、安装维护方便等要求。

表6-2 高负压瓦斯抽采管管径计算结果

Table 6-2 The calculation results of the gas drainage pipe diameter under low negative pressure 抽采管 类别 干管Ⅱ 支管Ⅶ 支管Ⅷ

预测抽纯瓦斯

瓦斯浓度（%）

量（m3/min）

8.38 2.52 5.86

20 20 20

混合抽采量（m3/min）

42 12.6 29.3

计算管径 （mm） 272 149 227

应选管径（mm） Φ315 Φ280 Φ280

二、管路摩擦阻力计算

计算直管摩擦阻力，可按下式计算：

9.8L?Q2 （6-2） Hz?5k0D式中：Hz—阻力损失，Pa；

L—直管长度，m； Q—瓦斯流量，m3/h； D——管道内径，cm； k0——系数，见表6-3；

γ——混合瓦斯对空气的相对密度，见表6-4。

表6-3 不同管径的系数K0值

Table 6-3 The coefficient K0 value of different diameters

15 20 25 22 0.46 0.47 0.48 0.49 70 80 100 125 0.55 0.57 0.62 0.67

通称管径(mm)

K0值

通称管径(mm) K0值

40 0.50 150 0.70 50 0.52 >150 0.71

29

表6-4 在0℃及105 Pa气压时的?值 Table 6-4 The value of?in 0℃ and 105 Pa

瓦斯浓度%

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0 1 0.955 0.911 0.866 0.822 0.777 0.733 0.688 0.644 0.599 0.554

1 0.996 0.951 0.906 0.862 0.817 0.773 0.728 0.684 0.639 0.595 —

2 0.991 0.947 0.902 0.857 0.813 0.768 0.724 0.679 0.635 0.590 —

3 0.987 0.942 0.898 0.853 0.808 0.764 0.719 0.675 0.630 0.586 —

4 0.982 0.938 0.893 0.848 0.804 0.759 0.715 0.670 0.626 0.581 —

5 0.978 0.933 0.889 0.844 0.799 0.755 0.710 0 .666 0.621 0.577 —

6 0.973 0.929 0.884 0.840 0.795 0.750 0.706 0.661 0.617 0.572 —

7 0.969 0.924 0.880 0.835 0.791 0.746 0.701 0.657 0.6 12 0.568 —

8 0.964 0.920 0.875 0.831 0.786 0.742 0.697 0.652 0.608 0.563 —

9 0.960 0.915 0.871 0.826 0.782 0.737 0.693 0.648 0.603 0.559 —

三、管道局部阻力计算

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。

这里，局部阻力按摩擦阻力的15%计算，即：

Hj?0.15Hm （6-3）

式中：

Hj——瓦斯抽采管路局部阻力，Pa；

为保证选用的瓦斯抽采泵能满足抽采系统最困难时期所需抽采负压，应根据矿井生产时期，瓦斯抽采系统中管路最长、流量最大、阻力最高的抽采管线来计算矿井抽采系统总阻力。由于各个支路之间是并联的关系，所以在每个系统中，选取阻力最大的的那条支路进行矿井总阻力计算。

1．矿井高负压瓦斯抽采路线为：941118掘进工作面（2165m）→十一盘区皮带机巷（1330m）→东北翼总回风巷（2535m）→地面抽采泵站（270m）。管路阻力计算见表6-5所示。

2．矿井低负压瓦斯抽采路线也为：941103回采工作面（670m）→十一盘区皮带机巷（1330m）→东北翼总回风巷（2535m）→地面抽采泵站（270m）。管路阻力计算见表6-6所示。

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序号 1 2 合计

表6-5高负压抽采系统管路阻力计算结果表

Table 6-5 The calculation results of the pipeline resistance under high negative pressure

长度 管内径 摩擦阻力 局部阻力 管路阻力

管路名称

（m） （mm） （Pa） （Pa） （Pa） 7280 Φ500 7236 1447 8680 干管Ⅰ

2210 Φ280 3063 459 3520 支管Ⅳ

9490 — 10299 1906 12200

表6-6低负压抽采系统管路阻力计算结果表

Table 6-6 The calculation results of the pipeline resistance under low negative pressure

管内径 管路名

序号 长度（m） 摩擦阻力（Pa） 局部阻力（Pa） 管路阻力（Pa）

称 （mm） 1

2 合计

干管Ⅱ 支管Ⅷ

1360 805 2165

Φ315 Φ280 —

1625 965 2590

244 97 341

1550 1062 2612

由计算可得出，高负压抽采系统管路总阻力损失为12200Pa，低负压抽采系统管路总阻力损失为2612Pa。 6.2瓦斯抽放泵选型 6.2.1规定

根据《AQ1027-2006煤矿瓦斯抽放规范》，对瓦斯抽放设备有如下要求：

5.5.1条：矿井抽放瓦斯设备的能力，应满足矿井抽放瓦斯期间或在抽放瓦斯设备服务年限内所达到的开采范围的最大抽放量和最大抽放阻力的要求，且应有不小于15％的富裕能力。矿井抽放系统的总阻力，必须按管网最大阻力计算，抽放瓦斯系统应不出现正压状态。 6.2.2选型原则

根据以上规定，瓦斯泵选型原则为：

⑴瓦斯泵的流量必须满足矿井抽放期间预计最大瓦斯抽出量的需求； ⑵瓦斯泵的负压能克服管路系统的最大阻力； ⑶具有良好的真空度； ⑷抽放设备配备电机必须防爆。 6.2.3计算方法

一、瓦斯泵流量计算

抽放瓦斯泵流量必须满足抽放系统服务年限之内最大抽放量的需要。

Q?100QZ?K （6-4）

x??式中：Q—抽放瓦斯泵的额定流量，m3/min；

31

，m3/min；取19.6m3/min； QZ—矿井瓦斯最大抽放总量（纯量）x—矿井抽放瓦斯浓度，％；取20％； η—瓦斯抽放泵的机械效率，一般取0.8； K—备用系数，K=1.2。

（1）高负压抽采系统设计瓦斯抽采泵所需额定流量计算结果为：

Q高 = 100×19.6×1.2/(20×0.8) =147 m3/min

（2）低负压抽采系统设计瓦斯抽采泵所需额定流量计算结果为：

Q低 = 100×8.38×1.2/(20×0.8) =62.85 m3/min 二、瓦斯泵压力计算

瓦斯泵压力，必须能克服抽放管网系统总阻力损失和保证钻孔有足够的负压，以及能满足泵出口正压之需求。瓦斯泵压力按下式计算:

H?K?(Hzk?Hrm?Hrj?Hc)式中：H—瓦斯抽放泵所需压力，Pa；

K—压力备用系数，K=1.20；

（6-5）

Hzk—抽放钻孔所需负压，Pa，取=15000Pa； Hrm—井下管网的最大摩擦阻力，Pa； Hrj —井下管网的最大局部阻力，Pa； Hc—瓦斯泵出口正压。 瓦斯抽采泵压力计算结果为：

（1）高负压抽采系统设计瓦斯抽采泵压力计算结果为：

H高=1.20×(15000+12200+5000)= 38640 Pa （2）低负压抽采系统设计瓦斯抽采泵压力计算结果为：

H低=1.20×(5000+2612+1226)= 10606Pa 三、瓦斯抽放泵真空度计算

（6-6） i?100?H泵/101325式中：i——瓦斯抽放泵的真空度，%；

H泵—瓦斯抽放泵提供的最大负压，Pa。 （1）高负压抽采系统设计瓦斯抽采泵压力计算结果为：

i高=100×38640/101325=38.13

（2）低负压抽采系统设计瓦斯抽采泵压力计算结果为：

i高=100×10606/101325= 10.46

综合上述，矿井两瓦斯抽采系统瓦斯抽采泵参数计算结果如表6-7。

32

表6-7 瓦斯泵参数计算结果

Table 6-7 gas pump parameter calculation results

瓦斯抽采系统 高负压抽采系统 低负压抽采系统

Q(m3/min) 147 62.85

H (Pa) 38640 10606

i（%） 38.13 10.46

6.2.4瓦斯泵类型

目前国内使用的瓦斯泵类型主要有： ⑴离心式鼓风机；

⑵回转式鼓风机(包括罗茨鼓风机、叶式鼓风机、滑板式压气机等)； ⑶水环真空压缩机；

⑷往复式压气机(只用于地面正压输送瓦斯)。 各类瓦斯泵的特点及适用条件见下表6-8

表6-8 各类瓦斯泵的特点及适用条件

Table 6-8 The characteristic and applicable conditions of all types of gas pumps

类型

优点

1.运转可靠，不易出故障； 2.运行平稳，供气均匀，便于维修、保养，使用寿命长；3.流量大，最大可达1200m3/min。

1.流量不受阻力变化的明显影响；接近一个常数;2运行稳定,供气均匀,效率高,便于保养;3相同功率,流量和压力的瓦斯泵成本只是离心泵的70~80%

缺点

1．工作效率低，两台并联运转性能较差；

2.相同的功率，流量，压力与回转式鼓风机相比，成本高1.5~2倍。

适用条件

1.适用于瓦斯流量大(800~1200 m3/min)，负压要求高(4000~50000Pa)的矿井； 2可作为正压鼓风输往用户，同时又可作为负压抽出瓦斯。

离心式鼓风机

回转式鼓风机

1．因压力改变时流量不

1．检修工艺复杂,机械加变,故适用于用户要求流量稳工要求较高;2运转中噪音大；3定的工艺过程；2适用于瓦斯

3

压力高时,漏气大,磨损较严流量大(1~600m/min),负压高重;4转子表面易粘灰尘,需定(20000~90000Pa )的抽放瓦斯期清洗。 矿井；3空气冷却的鼓风机适

用于缺水的地方。

33

续表6-8 各类瓦斯泵的特点及适用条件

Continued table 6-8 The characteristic and applicable conditions of all types of gas pumps

类型

优点

1真空度高,且可正压输出；2工作水不断带走气体压送时产生的热量，泵题不会升温发；当抽出瓦斯浓度达到爆炸界限时，也没有爆炸危险；3结构简单，运转可靠，平稳，供气均匀；4将负压抽出和正压输出合二为一，一般不需另设正压输出设备。 1．最大特点是加压能力大，最大出口压力可达800kPa；2流量只与转数成正比,而与压力无直接关系。

缺点

适用条件

水环式真空压缩机

需要提供工作水

1单机瓦斯抽出量由1.8~450 m3/min,适用范围广；煤层透气性低,管路阻力大，需要高负压抽放的矿井；2适用于负压抽出瓦斯；3适用于瓦斯浓度经常变化的矿井,特别适用于浓度变化较大的邻近层抽放矿井。

往复式压气机

1．机械体积大,重量大,占地多,造价高；2供气不均匀,有冲击震动和脉动；3有曲柄,联杆装置，不能直接与电动机连接，转速低；4.活塞与气缸经常摩擦,磨损快

1．适用于输出流量不大(50 m3/min以下),但需要高压(400~600 kPa),输送瓦斯的矿井；2只用于正压输送瓦斯，不能作为负压抽出瓦斯用。

通过国内市场调查，建议预抽瓦斯泵选用2BEC-62型水环式真空泵2台，一用一备；采空区瓦斯泵选用2BEF-42水环式真空泵2台，一用一备。参数详见表6-9和表6-10所示。

表6-9 2BEA-303水环式真空泵参数表

Table 6-9 2BEA-303 water ring vacuum pump parameter table

名称 水环式真空泵

型号 2BEC-62

正常抽气量（m/min）

360

3

电机功率（kw） 450kw

名称 水环式真空泵

表6-10 2BEC50水环式真空泵参数表

Table 6-10 2BEC50 water ring vacuum pump parameter table

3

型 号 正常抽气量（m/min） 电机功率（kw） 2BEF-42

120

160kw

6.3辅助设备

为了掌握各抽放地点的瓦斯涌出量，瓦斯浓度的变化情况，便于调节管路系统内的负压和流量，在管路上应安装阀门、流量计和放水器等附件。

（1）阀门

瓦斯抽放管路和钻场连接管上均应安装阀门，主要用来调节和控制各抽放点的抽放量，抽放浓度和抽放负压等。

（2）放水器

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在抽放管路系统最低点安装人工或自动放水器，及时放空抽放管路中的积水，提高系统的抽放效率，在排气端低凹处安装正压放水器。

为减少瓦斯抽放成本，建议采用人工放水器(如图6-1，图6-2)。也可以使用负压自动放水器。

2 1 2 2 1- 钢管； 2-闸阀

图6-1 人工负压放水器(也可以作正压放水器用) Figure 6-1 Artificial negative pressure drainage device

(a) 卧式 (b) 立式

1–瓦斯管路; 2–放水器阀门; 3–空器入口阀门；4–放水阀门; 5–放水器; 6法兰盘

图6-2高负压人工放水器安装示意图

Figure 6-2 High negative pressure drainage installation diagram manual

（3）除渣器

在抽放源头附近，如回采工作面、掘进工作面入口处应安装除渣器，以清除高负所带入管道内的粉尘杂物等残渣。

（4）计量装置

每个钻场必须按规定安装孔板流量计，孔板流量计应与抽放管路平行。孔板与瓦斯抽放管必须同心，不能装偏。孔板小口及长段侧向钻孔方向，喇叭口及短段侧向泵站方向。孔板安装地点应尽量选择在平直地段，如受条件限制，平直段应是管径的20倍以上。连接完毕后必须在钻场内吊挂钻场管理牌（上有施工日期、施工负责人、钻场浓度、单孔浓度封孔负责人）。

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