煤矿瓦斯抽放设计


    前 言 一、设计来源 六盘水市汪家寨镇一煤矿位于六盘水市钟山区汪家寨镇孙家哑口西侧,隶属汪家寨镇新塘村。地处大河边向斜中部汪家寨井田南部,是地层走向由东向西转为北北西向的转折部位,同时也是地层倾角由东往西逐渐变缓的转折部位。北与汪家寨煤矿以以乃河河流煤柱相隔,西邻尹家地煤矿,东接平安煤矿,南为新塘村煤矿及煤层露头,走向平均长350余米,倾斜最宽540米,面积约0.16平方公里。矿井设计生产能力6万吨/年,矿井可采储量145.5万吨,矿井服务年限16年。可采及局部可采煤层11层,即C605、C603、C601、C504、C409、C407、C406d、C406c2、C406c1、C401、C101,矿井主采煤层为C605、C601、C504、C409、C407共五层煤。所有煤层煤质牌号均属气煤大类。2003年度六盘水市钟山区煤炭管理局对该矿进行瓦斯等级鉴定的结果为高瓦斯矿井,其绝对瓦斯涌出量为1.93m3/min,相对瓦斯涌出量为27.79m3/t。 随着矿井生产水平的延深,汪家寨镇一煤矿今后回采工作面和掘进工作面瓦斯涌出量都会不断增加,另据相邻的汪家寨煤矿曾经发生瓦斯突出11次,属煤与瓦斯突出矿井,为解决今后的瓦斯超限及预防煤与瓦斯突出,从根本上减轻生产过程中通风和安全方面的压力。受汪家寨镇一煤矿的委托,贵州省煤炭管理局设研究所担该矿矿井瓦斯抽放系统方案设计。贵州省煤炭管理局设计研究所 相关人员在对该矿煤层赋存、开拓开采、通风瓦斯等基本资料进行现场收集、认真研究分析后,进行了本瓦斯抽放设计。 汪家寨镇一煤矿近期开采深度较浅,瓦斯涌出量小,仅表现为局部地点的瓦斯超限,基于这样的实际情况,设计考虑初期使用移动式瓦斯抽放来解决瓦斯问题,后期开采深度增加,瓦斯涌出量增大,移动式瓦斯抽放不能满足治理瓦斯的需要时,建立固定式瓦斯抽放系统配合初期建立的移动式瓦斯抽放系统的方法来治理瓦斯问题。对此,本设计包括初期的移动式瓦斯抽放系统和后期的固定式瓦斯抽放系统一并做出,当开采深度增加,瓦斯涌出量增大时,必须采用固定式瓦斯抽放系统配合初期建立的移动式瓦斯抽放系统的方法来治理瓦斯。 二、设计的主要依据 1. 《矿井瓦斯抽放工程设计规范》(MT95018-96)(1997) 中华人民共和国煤炭工业部; 2. 《矿井瓦斯抽放管理规范》(1997) 中华人民共和国煤炭工业部; 3. 《煤矿安全规程》(2001) 国家煤矿安全监察局; 4. 《防治煤与瓦斯突出细则》(1995) 中华人民共和国煤炭工业部; 5. 《六盘水市钟山区汪家寨镇一煤矿技改设计说明书》 六盘水市地方煤矿设计所; 6. 汪家寨镇一煤矿提供和贵州省煤炭管理局设计研究所相关人员现场收 集的通风、生产、瓦斯地质等相关资料。 三、设计的主要技术指标 设计矿井瓦斯抽放量:初期1.2 m3/min,后期5 m3/min。 四、设计的指导思想 1. 在符合规范要求、满足使用的前提下,尽可能降低成本,节省工程投资; 2. 设备、管材选型留有余地,能充分满足矿井安全生产的需要; 3. 采用的工艺技术具有先进性,且符全合实际。 五、存在的主要问题及建议 1. 汪家寨镇一煤矿在煤层瓦斯基本参数方面(煤层瓦斯压力、瓦斯含量、煤层透气性系数、瓦斯涌出衰减系数、各煤层储量等)缺乏必要的基础数据,建议今后加强此方面的工作,不断完善,为今后的瓦斯抽放提供必要的依据。 2. 汪家寨镇一煤矿地质简测报告内容过于简单,建议请有资质的地测部门作出生产地质报告,以利于今后选用适合于矿井实际的抽放方法。 3. 要妥善保存相关瓦斯数据。 六、设计的主要内容 1. 矿井瓦斯赋存情况、抽放瓦斯的可行性及必要性、抽放量预计; 2. 瓦斯抽放方法及抽放工艺设计,抽放瓦斯钻场与钻孔参数设计; 3. 地面抽放泵房布置、供电、供水、通讯等设计; 4. 工程中所需设备、仪器、仪表及附属装置等选型及安装设计; 5. 抽放泵站及井下管路的布置; 6. 抽放瓦斯管理措施及安全措施; 7. 抽放所需主要设备及材料及工程投资概算; 8. 安装及施工图纸的绘制。 第一章 矿井概况 第一节 井田概况 一、位置与交通 汪家寨镇一煤矿位于六盘水市钟山区汪家寨镇孙家哑口西侧。隶属汪家寨镇新塘村,汪水公路从矿井穿过,以乃河从矿井的北部流过,矿井距六盘水火车站15公里,距水大铁路野马寨火车站约4公里,交通十分方便。 二、地形、地貌及河流 矿区范围内地形中低山地形,山向与构造一致,东高西低,横向沟谷亦较发育,煤系为一开阔的纵向缓坡地,井田内最高海拔1735.5米,最低为大河1665.23米。矿井北部有以乃河流过,但本矿井口离以乃河较远,河水对矿井没有直接威协。 三、水源及电源情况 矿井生产生活用水均取于山泉水,水质洁净未受污染,用水有保障。 汪家寨镇一煤矿用电由大河供电站供给,由供电站架线2500米到该矿变压器降压后使用,该线路能满足矿井建设和生产生活用电的需要。 第二节 矿井地质构造及煤层特征 一、地层、地质构造 区内出露的地层为二迭系至三迭系,第四系覆盖在低凹河谷及残积在山坡地上,总厚约1300—1700米。地区内出露的地层由老到新依次有下二迭统茅口组、上二迭统峨眉山玄武岩组、上二迭统宣威组、下三迭统飞仙关组、下三迭统永宁镇组及第四系。 本矿井位于大河边向斜中部汪家寨井田南部,是地层走向由东向西转为北北西向的转折部位,同时也是地层倾角由东往西逐渐变缓的转折部位。本矿地层走向北西西向,倾角20—34度,一般24度。目前已经发现F2断层,位于本矿西部边界附近,为正断层,倾向NW,倾角49度,落差约13米,为生产中发现。 二、煤层及煤质 上二迭统宣威组,是以陆相和海陆交互相为主的含煤构造,沉积的物质主要由碎屑岩及煤组成,平均厚度240米,含煤28—29层,煤层平均总厚度为24.46米,含煤系数为9.8%,其中可采及局部可采煤层11层,即C605、C603、C601、C504、C409、C407、C406d、C406c2、C406c1、C401、C101,可采煤层平均总厚18.14米,含煤系数为7.3%。 矿井主要的可采煤层为C605、C601、C504、C409、C407共五层煤,赋存情况见下表: 煤层号 煤层厚(m)平均 层间距(m) 顶底板岩性 煤层稳定性 C605 1.2 33 顶板为兰灰色生物碎屑灰岩,性坚硬致密,产辨鳃类动物化石。 较稳定   C601   顶板为灰色细砂岩或中粒砂岩,产植物化石。 较稳定 1.75 9 C504   直接顶板为黑灰色粉砂岩,富产以腕足类为主的动物化石。 不稳定 1.12 20-30 C409   顶板为黑灰色泥岩,产丰富以腕足类为主的动物化石。 较稳定 6.67 不详 C407     不稳定 1.06 所有煤层煤质牌号均属气煤,上段各煤层灰分较高,各煤层均属低磷煤,各主采煤层煤质特征见下表: 煤质特征表: 煤层号 灰分(%) 挥发份(%) 硫份(%) 发热量(Ka/Kg) C605 29.32 37.24     C601 20.17 37.92 2.23 6700 C409 12.77 39.3 1.06 7516 C407 16.71 36.33 0.18 7532 三、瓦斯、煤尘、煤的自燃 矿井未进行过各煤层瓦斯含量测定工作,根据开采期间的经验,矿井不同煤层瓦斯含量各异,以C409煤层瓦斯含量最大。依据矿井2003年瓦斯等级鉴定结果,矿井绝对瓦斯涌出量为1.93m3/min,相对瓦斯涌出量为27.79m3/t,为高瓦斯矿井,矿井未发生过煤与瓦斯突出。据相邻汪家寨煤矿矿井瓦斯等级鉴定资料,相对瓦斯涌出量最高为43.39 m3/t,发生过瓦斯突出11次,为煤与瓦斯突出矿井,因此本矿井也应该加强瓦斯突出预防工作。 煤尘有爆炸性,煤层爆炸指数为37.26%。 煤层有自然发火倾向性,发火期为4-6个月。 根据上述的矿井的瓦斯及煤尘等情况,必须提高安全意识,严格矿井瓦斯管理,搞好监测监控及瓦斯抽放工作。 第三节 井田范围及煤炭储量 矿井位于汪家寨井田南部,北与汪家寨煤矿以以乃河河流煤柱相隔,西邻尹家地煤矿,东接平安煤矿,南为新塘村煤矿及煤层露头,走向平均长350余m,倾斜最宽540m,面积约为0.16m2。矿界拐点NOPQRS坐标见下表: 拐点 X Y N 2951355 35481637 O 2951748 35481904 P 2951534 35482125 Q 2951040 35481973 R 2951068 35481842 S 2951366 35481874 井田范围内主要可采煤层为C605、C601、C504、C409、C407共五层煤。主要可采煤层平均厚度13.2米,煤层倾角22度左右,根据地矿管理部门限定的矿区范围计算,地质储量194万吨,可采储量145.5万吨。 第四节 矿井开拓与开采 一、开拓方式 矿井采用片盘斜井阶段石门开拓方式。主井筒穿岩层到C504煤层(+1570水平),回风巷布置在C601煤层中已掘到+1573水平。 二、矿井巷道布置情况 主斜井全长340米,坡度25°;材料斜井全长480米,坡度18°;通风斜井全长500米,坡度18°。主斜井掘单道甩车并布置井底车场,井底车场标高+1521m,通过联络巷和回风上山分别与材料斜井和通风斜井联通,形成较完整的运输及通风系统。现正回采的2113工作面风巷标高为1512m,运巷标高为1469m,通过暗斜井绞车提升将煤运至井底车场后,通过主斜井绞车提升至地面。 三、采煤方法与顶板管理 因区内煤层倾角20°~34°之间,属中厚煤层,煤层赋存条件稳定,故开采方案设计选择的为走向长壁后退式采煤法。 采煤工作面采用放炮落煤方式,选用摩擦式金属支柱支护,全部垮落法管理顶板。 第五节 矿井通风情况 矿井通风方式为中央并列式,机械负压通风,采用供风主扇型号为YHF-1-22KW,电机功率22kw。现矿井总风量650 m3/min左右,回风流瓦斯浓度0.4%左右。 由于矿井平时积累的资料少,到矿现场只收集到2003年度瓦斯等级鉴定资料和在采在掘工作面的瓦斯涌出资料。通过对2003年度瓦斯等级鉴定资料和在采在掘工作面瓦斯涌出情况分析,其在采掘过程中时有瓦斯超限现象。另外随着采空区的增加,封闭工艺的影响,也相应会出现采空区瓦斯在主扇负压的作用下涌出开采空间,汇入矿井总回风流,增加回风流中的瓦斯浓度。现矿井总风量648 m3/min,回风流瓦斯浓度0.42%,初期采用移动式瓦斯抽放可解决瓦斯治理问题,后期如果不采取固定式瓦斯抽放的措施,回风流瓦斯浓度将无法控制在0.75%以下。 第二章 瓦斯抽放的目的和意义 第一节 抽放的必要性 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或采用通风方法不合理时,就应当采取抽放瓦斯措施,对于局部区域的瓦斯超限(如采面上隅角等处),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。 依据矿井2003年瓦斯等级鉴定结果,矿井绝对瓦斯涌出量为1.93m3/min,相对瓦斯涌出量为27.79m3/t,为高瓦斯矿井。矿井未发生过煤与瓦斯突出,但邻近的汪家寨煤矿发生过瓦斯突出11次,为煤与瓦斯突出矿井,因此本矿井也应该加强瓦斯突出预防工作。矿井瓦斯涌出量总的规律应该是随着开采深度的增加而增加。故此必须进行瓦斯抽放,才能从根本上保证安全生产。 第二节 抽放的可行性 钻孔抽放煤层瓦斯是防治煤与瓦斯突出的主要方法之一,钻孔抽放煤层瓦斯减弱直至消除煤层突出危险性的实质在于:向煤层内打一定数量的钻孔,造成煤层局部卸压,并抽排煤层中的瓦斯,使煤层中的潜能得到释放,同时降低了煤体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,这样就从减弱煤层突出的主动力和增强抵抗突出的阻力两个方面起到消除或消弱煤层突出危险性的效果。开采层(未卸压)瓦斯抽放的可行性是指在原始透气性条件进行预抽的可能性。最常用的衡量瓦斯抽放难易程度的指标是煤层透气性系数和钻孔瓦斯流量衰减系数。 采空区瓦斯抽放是属于卸压瓦斯抽放,抽放量一般较大,与煤层预抽相比抽放浓度较低。抽放实践已证明,在采空区瓦斯涌出量较大的工作面进行抽放,效果一般都比较好。 汪家寨镇一煤矿虽未发生过煤与瓦斯突出,但邻近的汪家寨煤矿发生过瓦斯突出11次,为煤与瓦斯突出矿井,为有效、可靠地防治煤与瓦斯突出灾害, 本矿也应进行适当形式的钻孔瓦斯抽放。许多煤矿在生产过程中采空区瓦斯一直是制约安全生产的主要因素,在进行采空区瓦斯抽放后取得了较好的效果,因此汪家寨一煤矿采取采空区瓦斯抽放技术也是必要的和可行的。 第三章 抽放方法与工艺 第一节 瓦斯来源分析 通过对2003年度瓦斯等级鉴定资料和在采在掘工作面瓦斯涌出情况分析,在开采过程中,下临近层瓦斯涌出将占9.72%,上临近层瓦斯涌出将占30.4%,开采层涌出将占59.88 %。针对全矿井而言,采空区及其他瓦斯涌出将占总量的62.56%。 通过以上分析,进行采空区瓦斯抽放和实施本煤层瓦斯抽放,是本矿井瓦斯抽放的主要方向。 第二节 抽放方法选择 一、选择抽放方法的原则 选择矿井瓦斯抽放方法应根据矿井煤层赋存条件、瓦斯基础参数、瓦斯来源、巷道布置、抽放瓦斯目的及利用要求等因素确定,并遵循以下原则: 1. 选择的抽放瓦斯方法应适合煤层赋存状况、巷道布置、地质条件和开采技术条件。 2. 应根据矿井瓦斯涌出来源及涌出量构成分析,有针对性地选择抽放瓦斯方法,以提高瓦斯抽放效果。 3. 巷道布置在满足瓦斯抽放的前提下,应尽可能利用生产巷道,以减少抽放工程量。 4. 选择的抽放方法应有利于抽放巷道的布置和维护。 5. 选择的抽放方法应有利于提高瓦斯抽放效果,降低瓦斯抽放成本。 6. 抽放方法应有利于钻场、钻孔的施工和抽放系统管网的设计、有利于增加钻孔的抽放时间。 二、抽放瓦斯方法选择 目前抽放方法主要有:开采层瓦斯抽放、邻近层瓦斯抽放、采空区瓦斯抽放。结合汪家寨镇一煤矿煤层的赋存、瓦斯来源等特点,决定主要采取采空区瓦斯抽放方法,另因本矿井以C409煤层瓦斯含量最大,且邻近的汪家寨煤矿C409煤层发生过突出事故,故在C409煤层掘进还应该采用本煤层边采边抽和边掘边抽方法。 抽放方法选择 抽放方法 抽放工艺 理由 备注 本煤层抽放 采面边采边抽 本煤层瓦斯涌出较大,煤层透气性较好 需要经过一定的抽放时间并且封孔必须严密 掘进巷道钻孔超前抽放 掘进巷道瓦斯大或有突出危险 需要经过一定的抽放时间并且封孔必须严密 采空区瓦斯抽放 上隅角浅部插管 上隅角瓦斯浓度较高 工艺简单,可解决上隅角附近小范围瓦斯超限问题 打木垛深部插管 采空区瓦斯涌出量较大 需打木垛,如上隅角浅部的抽放效果不好,再考虑采用 采空区埋管 采空区瓦斯涌出量较大 前两种方法无法解决问题时考虑采用.埋入管道难以回收,投资大 老空区密闭抽放 老空区瓦斯涌出量较大 防止老空区瓦斯向外涌出 第三节 抽放瓦斯工艺设计 一、采面边采边抽瓦斯抽放 回采面瓦斯抽放主要是在采面进回风巷或联络巷打沿煤层倾向的倾斜钻孔和沿煤层走向的顺层钻孔,其施工长度选择主要由工作面倾斜长度及走向长度决定。由于本矿井条件,选择倾斜钻孔抽放,钻孔施工长度定为30~40m,钻场间距15 m左右一个。 钻孔使用使用钻机施工。建议配备能力100m的液压钻机1~2台,并配备水泥沙浆封孔泵1台。 二、巷道掘进边掘边抽瓦斯抽放 钻场布置:在煤巷掘进工作面后5m处的巷道两帮各施工一个钻场。钻场的规格应根据巷帮瓦斯抽放钻孔布置的要求、选用钻机的外型尺寸及钻杆长度而定。借鉴已有经验,每组钻场在煤巷两帮错开布置,其规格为:宽×高×深=2m×掘进巷道高度×3m,采用木棚支护,同侧两组钻场之间的间距为30m。 钻孔布置:在每一钻场内,沿巷道掘进方向布置3个边掘边抽钻孔,孔深40m左右。每个钻场1#、2#、3#钻孔终孔位置在工作面前方煤层中部,距巷道轮廓线的距离分别为2m、4m、6m,开孔位置距巷道轮廓线距离在2m以上。 三、上隅角插管抽放瓦斯 上隅角瓦斯抽放的主要原理是在工作面上隅角形成一个负压区,使该区域内瓦斯形成紊流状态与空气充分混合,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(或无风)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。为操作方便,靠近采面上隅角段管路可采用7m长的吸水管与主抽放管路相连接,将吸水管的一端插入上隅角,为保证软管吸入口能处于上隅角的上部(上部瓦斯浓度较高)可将抽放软管与木棒绑在一起(避免软管口下耷),用铁丝吊挂在支架上。为提高抽放浓度,上隅角处应采用挡风帘。随着工作面的推进,逐节回收主抽放管路,移动软管的连接,直至回采结束。抽放软管伸入上隅角的长度及位置应根据实际抽放效果不断调整,得到合理的参数。为确保抽放点的合适位置,在主抽放管路末端可设置一个分流器,分支出几个支管,插入上隅角的不同位置进行抽放。 但是,该抽放方法的采用必须是在有严密的组织、安全、施工措施,确保施工安全的前提下进行,否则不推荐采用。 四、采空区埋(留)管抽放 对于采空区瓦斯涌出量较大的工作面,也可以采取采空区埋(留)管抽放的方式。即预先将抽放管路安接好,在采面推进过后,埋入采空区的管路实施抽放,使上隅角瓦斯流向发生改变。 五、老空区密闭抽放 对于已采完的老空区如果瓦斯涌出量大,向临近工作场所涌出瓦斯时,可以采用密闭抽放。 为提高采空区瓦斯抽放浓度,取得较好的抽放效果,打密闭应注意以下几点: 1. 密闭采用砖或水泥,密闭最好打两道,两道密闭间距1m,中间用黄土充填。 2. 密闭位置应选择在顶、帮坚硬的地方,掏槽深度0.3m,见实帮、实底,尽量避免在压力集中区域。 3. 密闭墙砌筑完毕后,料石要勾缝,砖要抹面,墙四周要抹有不小于100mm的裙边,面要抹平,并打光、压实,无裂缝。 4. 抽放管要预埋在密闭墙的上部,伸入密闭不小于1m,提高瓦斯抽放浓度。 5. 要保障密闭墙的密闭性能,派专人定期检查密闭墙的情况,若发现漏气现象,及时进行处理。 汪家寨镇一煤矿由于煤层具有自燃发火性,其发火期4~6个月,因此在采用老空区密闭抽放技术时,更必须慎重,确保密闭的气密性能,并要有专门的人员定期对抽放密闭内进行一氧化碳浓度检测,否则不能采用该抽放方法。 第四章 抽放参数的确定 第一节 瓦斯压力的确定 汪家寨镇一煤矿瓦斯压力由于未查到实测资料,故只能根据《采矿工程设计手册》(2003年5月,煤炭工业出版社)采用经验公式计算。经对国内一些矿区瓦斯压力实测值分析,瓦斯压力P和深度H的关系可以表示为下列直线关系: P=(2.03~10.13)H 式中 P——距地表垂深H处煤层瓦斯压力,kPa; H——垂深,m。 开采深度平均按200计算,则 P=406~2026 kPa,平均1216 kPa。 第二节 煤层瓦斯含量 矿方无资料数据,目前也未进行测定。 第三节 瓦斯储量计算 矿井可采煤层为C605、C601、C504、C409、C407共五层煤。主要可采煤层平均厚度13.2米,煤层倾角22度左右,根据地矿管理部门限定的矿区范围计算,地质储量194万吨,可采储量145.5万吨。矿井服务年限16年。 由于无各煤层的瓦斯含量数据,故瓦斯储量无法计算。 第四节 瓦斯涌出量计算 2003年度矿井瓦斯等级鉴定结果绝对瓦斯涌出量1.93m3/min,相对瓦斯涌出量为27.79m3/t。现矿井实测总回风量648 m3/min,总回风流瓦斯浓度0.42%左右,瓦斯涌出量为2.72 m3/min,,说明随着开采深度的增加和产量的增大,矿井瓦斯涌出量也随着增大。另外随着采空区的增加,封闭工艺的影响,也相应会出现采空区瓦斯在主扇负压的作用下涌出开采空间,汇入矿井总回风流,增加回风流中的瓦斯浓度。在初期由于主要是局部瓦斯矛盾,所以只预计有1.2m3/min的瓦斯需要抽走。另据2002年度最大相对涌出量为31.32 m3/t和后期考虑来自于将增加的采空密闭的瓦斯涌出等因素,预计矿井瓦斯涌出量在后期将达到7m3/min左右,回风流瓦斯浓度将无法控制在0.75%以下,因此,有3m3/min左右的瓦斯需要抽走,同时由于C409煤层在邻近的汪家寨煤矿发生过突出事故,具有突出危险性,要考虑预抽,故将有5m3/min左右的瓦斯涌出必须由抽放承担。 第五节 瓦斯抽放率计算 根据以上分析,后期抽放系统要承担排走3m3/min左右的瓦斯,那么后期将建立的固定式瓦斯抽放系统的瓦斯抽放率为: Li=(3/7)×100%≈43% 其抽放服务年限应为矿井服务年限。 第五章 抽放系统及设备选型 第一节 抽放管路系统布置 在选择瓦斯抽放管路系统时,抽放管路应尽量选择铺设在巷道曲线段少和距离短的线路中,尽可能避开运输繁忙巷道,首选回风巷内铺设,还要考虑运输、安装、维修、供电供水方便。瓦斯抽放管路系统与抽放泵的位置有很大关系,抽放泵站如果布置在地面,最好选择在回风井附近,泵房20m内严禁明火;抽放泵站如果布置在井下,应靠近抽放地点,安装在进风硐室中。 抽放泵站的位置,一般有两种选择,一种是泵站布置在井下靠近抽放地点的进风风流中,这样可以大大减少管路长度,可以根据抽放地点的改变移动抽放泵,可以节省管路投资,前提条件是抽放管路排出的瓦斯必须排放到采区专用回风巷或总回风巷,经稀释使瓦斯浓度不超限。另一种泵站位置选择方案是将泵放在地面,一般是由于矿井总回风巷瓦斯浓度较高或总回风巷行人,抽出的瓦斯不能排放到总回风巷内,必须排放到地面。 对于汪家寨镇一煤矿而言,初期建立井下移动泵站。当移动泵站不能满足瓦斯治理要求时,界时建立固定式泵站,固定式泵站安装在地面。 根据矿井的具体情况及采掘布置,确定将移动抽放泵站设在井底车场与回风联络石门之间的联络巷内,距回风联络石门11m,靠近抽放地点,位于进风系统内。具体位置见抽放管路系统图。移动抽放泵房硐室规格为:深×宽×高=3m×5m×2.8m。硐室必须使用不可燃材料支护。移动式抽放管路铺设由抽放硐室→2113回风巷→采面。排气管由抽放硐室→联络石门→c407回风巷→回风斜井下口。 固定式抽放泵站设在回风井口附近的平地上,抽放管路铺设由泵房→回风斜井→C407回风巷→联络石门→2113回风巷→采面 →2114回风巷→掘进头 第二节 抽放管路系统计算 一、管路管径计算选择 瓦斯抽放管径选择合理与否,对抽放系统的建设投资及系统抽放效果有很大影响。管径太大,投资费用增加;管径过小,管路阻力大。一般采用下列公式计算,并参照抽放泵的实际能力使之留有余量。计算公式: D=0.1457(Q/V)1/2 式中 D——抽放瓦斯管内径,m; Q——瓦斯管中混合瓦斯的流量,m3/min; V——瓦斯管中混合瓦斯的平均流速,一般V=5~15m/s。 1. 移动式抽放部分 根据前述,初期将有1.2m3/min左右的瓦斯涌出必须由抽放承担,抽放浓度按30%计算,故移动泵站所抽混合瓦斯量应为: Q混=1.2/30%=4m3/min。 则 D=0.1457(Q/V)1/2=0.1457(4/10)1/2=0.092m 以此为依据,管路可选用内径为100mm的管子,一般选用无缝钢管,由于矿井规模较小,为节省投资,也可采用焊缝铁管,壁厚4-6mm,如考虑安装及运输方便,也可采用玻璃钢管。 2. 固定式抽放部分 根据前述,后期将有5m3/min左右的瓦斯涌出必须由抽放承担,后期抽放浓度按20%计算,固定瓦斯泵所抽混合瓦斯量应为: Q混=5/20%=25 m3/min。 则 D=0.1457(Q/V)1/2=0.1457(25/15)1/2=0.188m 以此为依据,主管路可选用内径为200mm的管子,一般选用无缝钢管,由于矿井规模较小,为节省投资,也可采用焊缝铁管,壁厚4-6mm,如考虑安装及运输方便,也可采用玻璃钢管。 汪家寨镇一煤矿由于瓦斯抽放分支管路将在两翼使用(采煤工作面、掘进工作面各在一翼),故其使用的分支管路计算,选择流量时可将流量进行平均分配,取10 m3/min进行分支管路计算,即 D=0.1457(Q/V)1/2=0.1457(10/10)1/2=0.1457m 以此为依据,分支管路可选用内径为150mm的管子。 二、管路阻力计算 1. 移动式抽放部分 移动式抽放管路铺设由抽放硐室→2113回风巷→采面。排气管由抽放硐室→联络石门→C407回风巷→回风斜井下口。 管路铺设长度(考虑到将在2114采面使用因素)负压段预计300m,正压段长度450m,。 管道阻力计算,根据公式hf=9.8L△Q2/K0d5得出摩擦阻力,再用估算法取摩擦阻力的15%作为局部阻力,从而得出总阻力。 hf负=9.8L△Q2/(K0d5)=9.8×300×1.12015×2402/(0.62×105) =3059.53Pa hf正=9.8L△Q2/K0d5=9.8×450×1.12015×2402/(0.62×105) =4589.29 Pa hf负局=3059.53×15%=458.93Pa hf正局=4589.29×15%=688.39Pa 以上式中 hf负——负压段的摩擦阻力,Pa; hf正——正压段的摩擦阻力,Pa; hf负局——负压段的局部阻力,Pa; hf正局——正压段的局部阻力,Pa; L ——管路长度,m; △——混合瓦斯对空气的相对比重,查表得1.17776; Q ——瓦斯流量,m3/h; K0——系数,查表得内径为100mm的管子为0.62; d——管道内径,cm。 2. 固定式抽放部分 固定式抽放管路铺设路线: 泵房→回风斜井→C407回风巷→联络石门→2113回风巷→采面 →2114回风巷→掘进头 主管路要铺设到联络石门末端,长度920m,分支管路从联络石门末端开始到抽放地点,按450m计。 管道阻力计算,根据公式hf=9.8L△Q2/K0d5得出摩擦阻力,再用估算法取摩擦阻力的15%作为局部阻力,从而得出总阻力。 hf主=9.8L△Q2/(K0d5)=9.8×920×1.17776×15002/(0.71×205) =10515.86Pa hf支=9.8L△Q2/K0d5=9.8×450×1.17776×6002/0.70×155 =3517.58 Pa hf局=(10515.86+3517.58)×15%=2105.02Pa hf总= hf主+ hf支+ hf局=10515.86+3517.58+2105.02 =16138.46 Pa 以上式中 hf主——主管路的摩擦阻力,Pa; hf支——分支管路的摩擦阻力,Pa; hf局——管路的局部阻力,Pa; hf总——管路的总阻力,Pa; L ——管路长度,m; △——混合瓦斯对空气的相对比重,查表得1.17776; Q ——瓦斯流量,m3/h; K0——系数,查表得内径为200mm的管子为0.71,内径为150mm的管子为0.70; d——管道内径 第三节 抽放管路的附属装置 为了便于管路系统负压的调节,掌握各抽放地点瓦斯抽出量、瓦斯浓度的变化情况以及保证管网系统的正常抽放,设计时在各主、干、分、支管路要考虑分别安设阀门、测试孔、放水器。此外,在瓦斯泵房和地面管路上还要安设防爆、防回火装置及放空管等。 1. 阀门 瓦斯抽放管路各分支管分叉处、抽放管路和钻场连接管上均应安设阀门,其主要目的是用来调节和控制各抽放点的抽放量、抽放浓度、抽放负压等。 在每个钻场中,每个钻孔都要有单独的阀门控制。 2. 测试孔 在抽放系统中的管路各分支管分叉处,均应留有测试孔,作检测瓦斯浓度、负压、压差用。最经济最简便实用的方法是在管路上凿一个直径10mm的洞,再在该处焊上一个直径16mm的螺帽,然后将直径16mm的螺杆安在螺帽上,需测试时将螺杆取下即可。 在抽放系统的主管道上,必须安装一个孔板流量计,计量整个抽放系统的瓦斯抽放量。孔板流量计要安装在距离泵站最近的直管路段,其前后5m应平直,不要有阀门和变径管。孔板流量计两侧要分别有测试孔,测试孔使用橡胶管与U型压差计相连接。 管路抽气量可以采用下列公式进行计算: Qv=K·Δh1/2 式中 Qv——气体体积流量,m3/s; K——孔板系数(出厂时测定); Δh——U型管水柱压差,mm。 3. 放水器 在抽放系统的管道最低洼点,一般都容易积聚从抽放地点抽来的水,减小有效抽放断面,增加抽放阻力。为此,在有条件的低洼点,要安设放水器。针对汪家寨镇一煤矿的实际,选择使用人工负压放水器。 第四节 瓦斯泵选择 一、瓦斯泵流量计算 瓦斯泵流量应能满足抽放瓦斯系统服务年限内最大抽放量的需要。瓦斯泵流量按下式计算: Q泵=Q·K/C·η 式中 Q泵——瓦斯抽放泵的额定流量,m3/min; Q ——最大抽放瓦斯纯量,m3/min;5m3/min C ——瓦斯泵入口处的瓦斯浓度,20%; η——瓦斯泵的机械效力,取80%; K ——瓦斯抽放综合系数,取K=1.2 则瓦斯泵流量: 1. 移动式抽放部分 1、 Q泵=Q·K/C·η=1.0×1.2/0.3×0.8 =5m3/min 2. 固定式抽放部分 Q泵=Q·K/C·η=5×1.2/0.2×0.8 =37.5 m3/min 二、瓦斯泵压力计算 瓦斯抽放泵压力,必须能克服抽放管网系统总阻力损失和保证抽放的钻孔有足够的负压,以及泵的出口正压的需求。 1. 移动式抽放部分 按以下公式计算: H泵 =(Hi+H0)·K 式中 H泵——瓦斯泵的压力,Pa; Hi——抽放管路总阻力损失,Pa; H0——抽放钻孔所需负压,一般取H孔=15000 Pa; K ——抽放备用系数,取K=1.2 H泵 =(Hi+H0)·K =(3518.46+5277.68)×1.2 =10555.37Pa 2. 固定式抽放部分 按以下公式计算: H泵 =(H总+H孔+H正)·K 式中 H泵——瓦斯泵的压力,Pa; H总——抽放管路总阻力损失,Pa; H孔——抽放钻孔所需负压,一般取H孔=15000 Pa; H正——瓦斯泵出口正压,一般取H正=5000 Pa; K ——抽放备用系数,取K=1.2 H泵 =(H总+H孔+H正)·K=(16138.46+15000+5000)×1.2 =43366.15 Pa 三、瓦斯泵选型 通过以上计算,在进行市场调查和对设备参数对照的结果, 移动式瓦斯泵决定选择乐山泰达电机有限公司生产的ZWY矿用型移动式瓦斯抽放泵二台,其中一台运转,一台备用。 型 号 额 定 抽 气量 (m3/min) 极 限 真 空度(hPa) 电机功率(kw) 转速(r/min) 口径(mm) 耗水量(L/h) ZWY-7/15 7 200 15 1450 100 17~30 该设备的经济技术指标见下表: 固定式瓦斯泵决定选择广东佛山水泵厂生产的CBF300-2型水环式真空泵二台,其中一台运转,一台备用。 型 号 最大气量 (m3/min) 极限真空绝压(hPa) 电机功率(kw) 转速(r/min) 口径(mm) 耗水量(m3/h) CBF300-2 45 120 55 490 200 2.2.~3.3 该设备的经济技术指标见下表: 第五节 瓦斯泵的附属安全装置 1. 瓦斯泵进出口段的管路上均要设置防回火、防回气、防爆炸的安全装置,有铜网式和水封式两种,以防止井下管路瓦斯爆炸或地面排空管雷击燃烧波及范围扩大,其主要作用是熄灭燃烧火焰和释放爆炸能量。分别见下图: 2. 泵的排气端设置排空管,用来排放抽出的瓦斯。安设排空管应注意以下几点: a) 排空管直径不得小于瓦斯泵出、入口的主管直径; b) 为防止雨水或其他杂物进入排空管,其上端孔口应设防护罩; c) 排空管周围不允许有易燃物; d) 排空管的高度需超过泵房屋顶3m以上,与泵房墙壁距离一般不超过5m。 第六章 瓦斯抽放泵站 第一节 抽放泵站 1. 移动抽放泵站 移动抽放泵站设在井底车场与回风联络石门之间的联络巷内,距回风联络石门11m,靠近抽放地点,位于进风系统内。具体位置见抽放管路系统图。移动抽放泵房硐室规格为:深×宽×高=4m×3m×2.8m。硐室必须使用不可燃材料支护。 2. 固定抽放泵站 根据矿井井口的具体位置,确定将固定抽放泵站设在与回风井较近、地势平坦的地段,其距离回风井井口不超过100m。见抽放管路系统图及抽放站场地布置图。 固定抽放泵站瓦斯泵房、配电室、值班室组成,具体布置见泵房平面图。瓦斯泵房属于有爆炸危险的甲类厂房,要求周围50m范围内无居民,20m范围内无明火及易燃易爆炸物品,同时要用围墙(或栅栏)圈定起来,防止闲杂人员进入。要求采用不燃性材料建筑并且设计门窗作为泄压,其泄压面积与厂房体积比应在0.05~1.22之间。 第二节 防避雷 在地面泵房和排空管附近设置避雷装置,并引下接地,达到防雷的目的。 在瓦斯抽放站按《建筑物防雷设计规范》(GB50057-94,2000年版)设避雷线保护瓦斯排空管,在瓦斯抽放站房顶设置避雷带防感应雷,在变电所设工作接地,接地电阻<4Ω;在瓦斯抽放站分别设防雷击和防感应雷接地,接地电阻均<10Ω。 地面瓦斯泵房按《建筑物防雷设计规范》(GB50057-94,2000年版)第3.2.1条,设架空避雷线防直击雷。电杆、避雷线敷设见下图要求。利用拉线作接地引下线并接地,接地电阻<10Ω。 按《建筑物防雷设计规范》(GB50057-94,2000年版)第3.2.2条建筑物内的设备、管道、构架、电缆金属外皮、钢屋架、钢窗等较大金属物和突出屋面的放散管、风管等金属物,均应接到防雷电感应的接地装置上,接地电阻<10Ω。由于设计的排空管高度不高,泵房面积小,也可以采用单针避雷器。 由于矿区处于山区,雷害比较严重,所以避雷要注意以下几点: 1. 排空管应高于房顶3m以上,排空管与避雷针距离小于5m; 2. 避雷针接地电阻不得大与4Ω,达不到要求的要增加接地极; 3. 瓦斯抽放泵房内所有设备的金属外壳都应接地,金属走架线、水管等金属物必须接地; 4. 为防止井下瓦斯抽放管路带电,瓦斯抽放管路也需接地; 5. 瓦斯抽放供电采用四芯电缆,其中一芯接地。 单针避雷器保护范围计算如下: 单针避雷器在地面的保护半径r为1.5h(h是避雷针的高度)。从针顶点向下作45°斜线,构成圆锥形的上半部,从距离针脚1.5h处向上再作斜线与前一斜线在h/2处相交,交点以下构成圆锥形的下半部。在任一高度hx的x-x平面上,保护半径可由下式确定: 当hx≧h/2时,rx=(h-hx)P 式中 rx——在hx的高度上保护范围的半径,排空管与避雷针间距离小于5m; h——避雷针高度,m; hx——被保护物的高度,排空管取7m; P——修正系数,取1 单支避雷针计算当距排空管距离小于5m时,避雷针高度为14m足以满足要求。如图: 第三节 供水 移动抽放泵站供水直接用井下的防尘用水,要求供水压力达到100kPa,该矿的静压防尘水压力满足要求。在有条件时,矿方应考虑形成循环水供给。 地面瓦斯泵房有三部分用水:瓦斯抽放泵循环冷却用水、生活用水和消防用水。 对泵供水有两个作用,一个是使泵产生真空,另一个是冷却轴承温度。水环泵正常工作时必须供水,供水水流应稳定、持久。供水水质应为不含颗粒的清洁水(PH值6~8),若水质不纯(含有颗粒物),应考虑在水流入口端加过滤装置。 地面瓦斯抽放系统一般都采用循环供水,和独立加压供水方式,设立高、低位水池。低位水池内安装水泵,利用水泵从低位水池向高位水池供水,高位水池再向瓦斯泵供静压水,而抽放瓦斯泵内通过气水分离器将水由排水管流入低位水池,形成循环水。汪家寨一煤矿根据实际选择高于瓦斯泵10m左右(高位水池出水口至少比瓦斯泵入水口高)的位置设12m3钢筋混凝土高位水池一座,在瓦斯泵房附近低于泵房平面设24 m3半地下式钢筋混凝土低位水池一座,在瓦斯泵房内或水池边安设循环水泵2台(一台运转,一台备用)。补充水由生活用水,直接加入低位水池补充冷却循环水。 第四节 供电 1. 供电原则 瓦斯泵站供电管理,要求“三专”即专用变压器、专用电缆、专用开关。根据目前矿井的供电情况,由地面变压器对瓦斯抽放供电,电压等级为380V,开关采用矿用防爆磁力启动器,供电采用专用电缆。要求对瓦斯泵站供电的变压器中性点不得接地。瓦斯泵所有供电设备都必须有保护接地,并有检漏装置。 瓦斯泵站供电应有双回供电。 2. 地面瓦斯泵站供电计算 计算公式 Ig= ΣPe·Kx·1000/(31/2·Ue·cosφ) 式中 Ig——通过电流,A; ΣPe——额定功率,kw; Ue——电压,v; Kx——需用系数,取0.9; cosφ——电机的加权平均功率因素,取0.8。 汪家寨一煤矿供电电压为380 v,通过计算,Ig=94A,选取25mm2三芯电缆,其长期允许负荷电流值为125A﹥94A,符合要求。 移动泵站由于电机功率只有15kw,所以其供电按局扇考虑。 第五节 照明 在地面瓦斯泵站、值班室、配电室、小水泵房都必须有隔爆型照明灯具,而且必须满足夜间光线明晰的条件。具体悬挂数量及位置由矿方自行调整。 第六节 通讯 在井下移动泵站和地面固定泵站各安装直通矿调度防爆电话一台。 第七节 采暖、通风 根据矿区的气候条件,冬天最低温度一般零度左右,所以暂时不考虑采暖。同理,矿区夏天气温一般在32度以下,因此只要采用自然通风即可,但门窗及天窗合计的泄压面积要符合要求。 第八节 抽放监测 由于矿井监测系统的不正常使用,所以如果现在对瓦斯抽放实施监测,对小矿井而言,难度很大。因此,设计建议暂时不实施监测,待条件成熟后,再和相关厂家联系安设使用。先使用U型管压差计检测压力,用100%和10%的光学瓦斯检定器检查瓦斯,按每1小时测定一次。 第七章 抽放系统的安装原则 第一节 基本要求 瓦斯抽放系统的安设、使用等必须严格遵守《煤矿安全规程》和《矿井瓦斯抽放管理规范》的有关规定。 抽放系统安装所用的材料均必须为每矿井下许用产品,并具有煤矿安全标志。 泵房内必须有足够的照明、消防等设施,严禁堆放易燃物品,严禁无关人员进入泵房。 泵房门窗必须向外开。 第二节 瓦斯泵安装 抽放泵的安装要保持轴心一致,基础要达到规定的强度和养护期。 第三节 抽、排放管路及附属设施安装 抽排放主管路建议采用无缝钢管,法兰连接,安装时采用垫墩支撑或其他支撑方式,靠一帮铺设,不得影响行车。避免与电缆安在同一巷道帮上,管路全程严禁与带电物体接触,管路在井口入井出必须有两点可靠的有效接地。 在管路的低洼处要安装放水器,定期放水,以保证抽放效果;抽放支管和钻场按抽放工艺要求设置阀门、测试孔(或流量计)、放水器等。 抽放系统所有金属件均需做防腐处理,管路安装后还要做密封性能试验(使用水试压,压力达0.2MPa,1h内压降不超过10%),并进行吹扫处理以免管路漏气和管路内有杂物;建议井下抽放管路涂刷红色油漆以示警。 第八章 环境保护 第一节 抽放瓦斯工程对环境的影响 矿井瓦斯的主要成分为CH4和N2,,瓦斯是一种具有强烈温室效应的气体,向大气排放会导致全球变暖,破坏人类环境,它的温室效应比CO2大20倍,对臭氧层的破坏能力是CO2的7倍。 抽放瓦斯工程对环境的另一个影响是瓦斯抽放泵和电机产生的噪音。 第二节 污染防治措施 矿井瓦斯不含硫化物和其他有毒物质,燃烧后不产生粉尘,是一种洁净的优质能源。所以在有条件时可以将矿井抽出的瓦斯加以利用,从而减少瓦斯排放对大气的污染,并减少了因燃煤产生的有害气体和废渣的排放,能大大改善当地生态环境。 对噪声的防治,可以通过设计优先选用高效低噪音设备、内墙表面采用材料、值班室与瓦斯泵房隔开,从而减少噪音对值班人员的伤害。 第三节 抽放站绿化 绿化在防治污染、改善和保护环境方面,起着特殊的作用,它具有较好的调温、调湿、吸尘、改善小气候、净化空气、减弱噪声等功能。但忌种植高大、冠状树种。 第九章 抽放的组织管理 第一节 组织管理 1. 建立抽放瓦斯的专门机构,配备专业施工队伍,负责瓦斯抽放工作的的施工和日常管理工作。所有人员必须经过培训合格后才能上岗。 2. 瓦斯泵房的设备和管路系统除日常维护外,应建立定期检查维修制度。 3. 在抽放主管和分支管路上要配备专人定期检查瓦斯浓度、负压、压差等,以便掌握不同地点的抽放状况。此外,还应配有专人进行放水和管路维修,处理管路积水和漏气,以保证管路畅通。 4. 对抽放方法和有关参数,需在抽放实践中进一步考察和验证,以便确定合理的综合抽放方法,达到合理布置,提高抽放效果。 5. 抽放泵站的司机或值班人员必须经过专门培训,使其熟悉有关瓦斯抽放的规定,掌握各种安全、监控仪表和设备的用途及其操作程序。 第二节 组织机构 为了加强矿井瓦斯抽放管理,矿井应配备抽放管理人员、抽放工程技术人员及相关业务人员。这些人员在瓦斯抽放方面的作用大致可分为: 1. 管理人员。专门负责瓦斯抽放的人员、事务管理。 2. 技术人员。负责抽放方面的技术方案、措施的制定和落实到位,提高抽放效果,改进抽放工艺。 3. 井下打钻施工人员。负责井下瓦斯抽放钻孔的施工(兼其他钻探施工)。 4. 管线工程施工、维修人员。负责瓦斯管线及抽放系统各种设施的安设、维修、调整、更换等。 5. 检测人员。负责对矿井抽放系统、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、整理、计算等安全技术性工作。 6. 电钳工。负责瓦斯泵及其附属装置和电气设备的日常维护和检修工作。 第十章 技术经济指标 第一节 劳动定员 有了抽放系统,矿井就必须相应的成立抽放瓦斯队伍,为了满足抽放要求,其劳动组织应按下表配备人员: 抽放瓦斯队人员配备表 序号 工种名称 出 勤 人 数 在籍系数 在籍人数 一班 二班 三班 小计 1 队长 1 1 1 1 2 技术员 1 1 1 1 3 井下观测工 2 2 1 2 4 泵站司机 1 1 1 3 1 3 5 电钳工 1 1 1 1 6 钻工 2 2 2 6 1 6 7 其他人员 2 2 1 2 8 合计 16 16 第二节 投资预算 编制原则: 本工程投资预算的编制,原则上按照现行价格、现行煤炭预算指标和取费标准进行预算。 编制依据: (1) 该工程主要工程量、设备及主要材料消耗量; (2) 指标依据 a) 设备购置费:采用目前市场设备销售价,另加相应设备运输费用。 b) 安装工程:采用国家煤炭工业局颁发的《煤炭建设机电设备安装工程预算定额(99统一基价)》。 (3) 取费标准:各项取费标准按煤炭工业局煤规字第48号文及其他有关文件规定执行‘ (4) 设备及材料价格:设备价格主要采用中国建设工程造价管理协会设备价格信息委员会2001年8月发布的《工程建设全国机电设备2001年价格汇编》、国家煤炭工业局发布的《煤炭工业常用设备价格汇编(1999年版)》、不足部分参考其他有关价格。 主要材料价格采用现行市场价。 (5) 预算费 a) 工程预算费:按照每规字(2000)第48号文的规定及该实际情况,基本预备费取6%。 b) 工程造价调整预备费不计取。 成果见预算表。 第十一章 瓦斯利用 由于矿井生产条件和管理水平的局限,所以瓦斯利用在该矿不予考虑。 第十二章 附件 一、瓦斯抽放的报表、相关制度、措施 二、预算表 三、附图 1. 综合地质柱状图 2. 抽放管路系统图 3. 抽放瓦斯泵房设备平面布置图 4. 抽放站场位置图 5. 供电系统图 6. 管网平面布置图 7. 泵房结构图 矿井瓦斯抽放的 报表、相关制度、措施 1. 图纸和技术资料 (1) 图纸:抽放瓦斯系统图(或示意图)、泵站平面与管网(包括阀门、安全装置、检测仪表等)布置图、泵站供电系统图、抽放钻场及钻孔布置图。 (2) 记录:瓦斯抽放参数测定记录、抽放泵房值班记录、瓦斯抽放工程和钻孔施工记录。 (3) 报表:瓦斯抽放量年、季、月、旬、日报表、瓦斯抽放工程年、季、月、旬、报表。 (4) 台帐:抽放瓦斯设备台帐、瓦斯抽放工程台帐、瓦斯抽放量台帐。 (5) 报告:矿井瓦斯抽放工程设计文件及竣工报告、瓦斯抽放工程安全技术措施、瓦斯抽放效果总结分析报告。 2. 管理制度 (1) 岗位制度:瓦斯泵司机岗位责任制、抽放技术员岗位责任制、钻探工岗位责任制、电钳工岗位责任制。 (2) 管理制度:抽放设备检修制度、抽放设备停车运转联系制度、工程质量验收制度、抽放瓦斯基础参数定期检测制度。 3. 抽放钻场管理 瓦斯抽放工作是保障矿井安全生产的基本措施之一,预抽煤层瓦斯是抽放瓦斯的主要方法,为实现“长期、稳定、协调”必须加强抽放钻场的管理。 (1) 现场管理 现场管理工作是抽放钻场管理的中心工作,它包括钻场设计和施工管理、巡回检查、文明化生产等。 a) 钻场设计 l 抽放瓦斯钻场必须保持通风良好,瓦斯不能积聚和超限,并且要便于施工和管理; l 钻场设计必须满足扩散通风要求和钻孔布置、钻机操作的需要; l 布置钻场位置的煤岩层应完整、不破碎,断面符合施工要求,支护可靠,无空帮、空顶,布孔煤岩壁要平直,以利钻孔施工、封孔和安设瓦斯管。 b) 施工管理 l 施工管理是指瓦斯抽放钻场做出后,在钻孔施工中除人员合理安排及钻机、钻具配套使用等管理工作外的全过程管理; l 现场必须有瓦斯钻孔设计图板和说明书,并标明钻孔数目、位置、间距、方位、倾角、孔径、孔深、封孔长度、封孔材料、注意事项及特殊要求等,并要求施工操作人员在施工中严格遵守。 l 必须有安全技术措施。针对具体地点提出具体措施,提出操作人员应该注意的安全问题、发生意外时的处理方法、发生灾害时的避灾路线等等。 l 在钻孔施工中,每班必须有钻孔施工记录,记录内容包括:施工时间(年、月、日、班次)、孔径、进尺、煤岩性变化及施工中出现的各种问题,以便有关人员和接班人员及时掌握现场情况。 l 抽放瓦斯钻孔施工过程中必须实行先封前面打完的孔,后钻进,边钻进,边抽瓦斯的施工工艺,避免孔内瓦斯大量涌入钻场,造成瓦斯积聚和超限。 l 钻孔验收合格后,必须进行严密封堵,不得泄漏。 c) 巡回检查 l 在钻场投入使用后,由于受采动影响会使钻场的状态、瓦斯流量、瓦斯浓度、压力等发生变化,而影响到抽放效果。因此,巡回检查是钻场管理的重要内容。在巡回检查时,应指定专人携带测试仪器,在所负责的区域内进行检查。同时钻场必须设置测量牌板、检查牌板。测试检查人员进行检查时,要逐个对钻场钻孔进行检查,并将检查结果认真按项填入检查牌板和检查记录中。 l 测量牌板填写抽放瓦斯浓度、抽放负压、测定时间、抽放量、瓦斯管内外温度、检查人员姓名。要求每旬检查填写一次。 (2) 安全管理 安全管理是瓦斯抽放管理的重要环节,目的是及时发现瓦斯抽放过程中出现的安全隐患,并及时进行调整和处理,防止发生各种事故。 a) 抽放管路检查 l 瓦斯管路安设要求尽可能直,并尽量靠帮、顶,有合理的流水坡度,垫墩或吊挂齐全牢固,在适宜的地点设置放水装置,经常有专人检查维护。 l 检查吊丝、垫墩是否齐全、牢固,发现缺吊丝、少垫墩或不牢固时,应及时补器或紧固,防止管线塌落。 l 检查管路是否漏气和积水,一经发现要及时处理。 l 检查安设瓦斯管路的巷道是否安全,有问题不能进行检查时,必须及时报告有关负责人员处理。 b) 钻场检查 l 钻场检查是定期测定钻场抽放负压、瓦斯流量、温度、气体成分,随时掌握钻孔或密闭的抽放状态,及时处理出现的问题。 l 对密闭(采空区)抽放负压要及时而适宜的进行调控,因为受采动影响,采空区围岩也在活动,密闭受矿压作用将会产生变形、漏气,使抽放瓦斯浓度降低,失去抽放价值。而且由于漏气供氧还可能会引起采空区内煤炭自燃发火或瓦斯爆炸。因此,必须对采空区的抽放负压、气体温度、气体成分、一氧化碳浓度严格控制。在检查测定中一旦发现温度超过50°C、一氧化碳浓度超过0.005%,应及时采取措施,严密监视并报告矿调度。 c) 采空区抽放瓦斯放火措施 在煤层属低变质煤,发火期短,自燃倾向性强的矿区,在抽放瓦斯中稍有不慎,就会造成采空区内煤炭自燃发火或瓦斯爆炸。为了做到采空区安全抽放瓦斯,除提高密闭质量、加强维护管理外,还必须有一套适合采空区防灭火要求的技术措施。常用而有效的措施有注水、注阻化剂、注黄泥浆和注惰性气体。 4. 采空区密闭抽放时的管理 (1) 所有参加采空区密闭墙施工及抽放管路撤装的工作人员必须掌握施工的岗位作业标准,熟知瓦斯的基本知识,严格遵守《煤矿安全规程》。 (2) 安全负责人负责现场把关。 (3) 密闭墙及撤装施工地点的瓦斯浓度不得超过1%,否则必须停工,采取措施处理瓦斯。 (4) 在采空区密闭施工作业时必须使用铜质工具,以防火花产生。 (5) 在管路安装及拆除时需轻拿轻放,避免碰撞。 (6) 为确保安全,埋入密闭墙的一段管路不回收。 5. 报表管理 抽放瓦斯的报表管理是抽放瓦斯管理工作的重要组成部分。通过报表可以反映出抽放瓦斯状态,掌握抽放系统的各种数据、瓦斯工程进度、瓦斯利用情况等,平衡抽放瓦斯与采掘关系是抽放瓦斯管理不可缺少的重要手段。抽放瓦斯报表分为钻场施工工程报表、抽放瓦斯报表及综合报表等。 各种报表样如下: 瓦斯抽放工程和钻孔施工记录表 日期 地点 孔号 孔径 班次 岩性描述 班进尺 孔深 问题说明 出勤人 负责人 瓦斯抽放参数测定记录表 日 期 地 点 孔 号 浓 度 % 负 压 Pa 压 差 Pa 温 度 °C 气 压 Pa 混合量 m3/min 纯 量 m3/min 标准量 m3/min 测 定 人 备 注 抽放瓦斯泵放值班记录 检 查 时 间 抽放瓦斯系统 抽放瓦斯泵房 填 表 人 浓 度 % 负 压 mmHg 孔板 压差 mmHg 溜 量 m3/min 泵轴 温度 °C 气 压 Pa 瓦斯 浓度 % 温 度 °C 矿井瓦斯抽放旬报表 序号 地点 负 压 mmHg 浓 度 % 温 度 °C 混合 瓦斯 量 m3/min 纯瓦 斯量 m3/min 旬抽 放量 M m3 累计 抽放 时间 h 备注 最大 最小 平均 本旬全矿总计 M m3 全月累计量 M m3 矿长 审核 制表 瓦斯抽放量月报表 月 份 泵 号 运转 时间 负压mmHg 压差Pa 平均流量m3/min 累计抽放量M m3/月 最大 最小 最大 最小 混合量 纯量 混合量 纯量 各月累计抽放纯量M m3 矿长 审核 制表 6. 主要安全技术措施 (1) 瓦斯抽放系统运行前,必须对瓦斯抽放泵及管路系统进行全面检查维修,检查内容:瓦斯抽放泵电气设备的完好、供水及排水系统、正负压侧管路的密封等,确认无问题方可正常运行。 (2) 瓦斯抽放泵运行过程中,应确保有专职瓦斯抽放泵司机值班、操作,抽放泵司机必须是由经过培训并取得合格证的人员担任,并且严格按照抽放泵的操作规程操作,严格执行现场交接班制度。 (3) 瓦斯抽放泵运行过程中,抽放泵司机应认真观察抽放泵的运行情况,做好运行状况、抽放管内的瓦斯流量、瓦斯浓度、排水等情况的记录工作,发现异常情况及时停泵处理,并汇报调度室及相关人员。 (4) 加强抽放地点的瓦斯管理,抽放钻孔与抽放管之间的连接必须使用铁丝扎紧。 (5) 抽防地点必须建立专用的瓦斯检查记录牌,实行巡回检查,次数不少于3次。 (6) 抽放泵站方圆20m内,不得有明火,不得有易燃、易爆物品,并安装4支灭火器和不少于0.5m3的灭火砂。 (7) 必须保护好瓦斯抽放管路,严禁砸撞管路,一旦撞坏,必须立即通知调度室。 (8) 加强抽放泵站管路和电气设备检查维修,每天安排专人对所有管路和电气设备进行巡回检查维修,发现问题及时处理。确保处于完好状态。 (9) 瓦斯抽放泵房为要害场所,非工作人员未经允许不得入内。 (10) 瓦斯抽放泵操作顺序 (11) 开启:检查工作→供水→启动泵→检查运行方向→检查水位→打开阀门。 (12) 停泵:停电机→停水→关闭阀门。 7. 有关操作规程: 钻机操作规程 1、 钻机在搬运过程中,应防止碰撞损坏或挤压机械、油管,斜坡提升要编制相应的安全措施。散件运输时,保护好油管及接头,防止泥沙、煤渣进入。 2、 钻机进入工作地点以后,应选择好适当的位置,将机架放到最低点,然后将动力头部分起吊到机架上方,根据选定的位置用螺栓固定在机架上,调整好方位角,用立柱锚固机架。 3、 接通电源。开机前,先检查整体安装是否符合安全要求,盘动电机检查有无卡阻,液压系统连接是否正确,如发现问题应立即处理。点动电机,检查电机旋转方向与油泵的标定方向是否一致,电机、油泵有无异常声响,然后启动电机进行试运转,检查系统工作是否正常,接头处有无漏油。 4、 按钻机说明书的操作进行钻孔施工。 5、 操作人员衣服、毛巾、灯线必须穿戴栓绑好,上下钻杆人员必须站在钻机的侧面,不能与给进成一直线,也不能遮挡着操纵手把人员的视线。 6、 打瓦斯抽放孔时,如遇喷孔应立即停止进钻,待喷孔结束后再慢速给进;打放水孔时应按安全措施施工,注意孔内来水两增加时,不得拔出钻具,并且要及时汇报;打地质孔时,要控制好给进速度,以求得完整的岩芯;在回风区域和掘进迎头打钻时,应定时检查瓦斯,同时要悬挂瓦斯便携仪于钻机5m以内的回风侧;放炮时施钻人员必须撤到指定的安全地点。施钻地点的瓦斯浓度不得超过1%,否则不准送电开钻。 7、 严禁设备带病运行,每班开工前均要全面详细检查设备各部件的完好情况,运行中轴承、油泵、马达、电动机等温升不得超过60°C,否则应停机检查处理,进钻时要选择好钻头、钻杆,变形、裂缝的钻杆不得使用。 8、 加强钻机的维护检修,每班对运动部件要定时注油,特别是六方轴的润滑,并定时清洗或更换过滤器。 抽放瓦斯观测工作业操作规程 1、 抽放瓦斯观测工负责抽放瓦斯系统中各参数的定时观测、计算和抽放钻孔的连接、撤除以及抽放管道的检查、维护、放水、管理工作。 2、 应根据当天的工作任务和目标带全所需工具、仪器,并保证完好。 3、 如需进入栅栏内工作,必须两人前后同行,并随时检查巷道内瓦斯。瓦斯超过规定时,应停止进入,并向调度汇报。 4、 检查瓦斯时应注意: a) 检查管道内瓦斯时,应根据瓦斯实际浓度选用10%或100%瓦检器; b) 瓦检器的气泵应选择合适,尽量采用高负压气泵,如使用仪器本身气泵不合适,必须用气样泵抽取管道内瓦斯进行测定; c) 采用仪器气泵检查管道内瓦斯时,应连续挤压气泵,在挤压5~6次后,气泵一复原的瞬间,立即将仪器的进气口从管道内拔出; d) 检查管道瓦斯浓度时,必须检查二次以上,发现差别较大时,应查明原因,进行处理。 5、 观测负压和流量的注意事项: a) U型管水柱计内的水尽量使用清洁水或蒸馏水; b) 观察时,要将U型管水柱计垂直放置,使两水柱凹面持平; c) 用U型管水柱计测定抽放压力时,应按规定将水柱计的胶管与管道上的压力接孔连接,并使其稳定1~2分钟,然后读取压力值。 6、 在测定流量或负压时,如U型管水柱计跳动不止,应检查积水情况,并采取放水措施。 7、 抽放瓦斯钻孔及分路观测点必须悬挂观测记录牌,并注明观测地点和孔号。每次观测后,应将有关参数如负压、静压差、瓦斯浓度、流量、观测时间及观测人姓名,一一填写在记录牌上,并保证牌板、记录和报表三对口。 8、 当抽放管路中瓦斯浓度急剧变化时,应及时调节该钻孔或高抽巷的管路抽放负压。 9、 各抽放地点应分别设置阀门、放水器和观察瓦斯、负压、流量的装置。 10、 布置在回采工作面的抽放钻孔,必须在能抽上瓦斯前连接好。本煤层抽放钻孔,应在钻孔封孔完后及时连接好,并把钻孔与抽放管路连通的阀门打开。 11、 连接钻孔前,要将顶板的浮矸清除干净。 12、 抽放钻孔或高抽巷瓦斯管路拆除后,必须采取防止瓦斯外泄的措施。 13、 必须经常清理和润滑瓦斯管路的阀门,以确保阀门使用灵活。 14、 对所负责区域的抽放系统及设施定期进行全面检查,发现漏气、断管、积水等问题时,应立即汇报,并采取措施进行处理。 抽放瓦斯泵司机作业操作规程 1、 抽放瓦斯泵司机必须由经过技术培训,考试合格,持证者担任。 2、 抽放瓦斯泵司机负责泵的停、开和日常维护及运行参数的调整、记录工作,并定时向矿调度汇报。 3、 检查泵站进气阀门、循环阀门、排空阀门、利用阀门,保证其处于正常工作状态。 4、 检查抽放泵各部连接螺丝以及防护罩,要求不得松动。 5、 检查并保持油路、水路处于良好工作状态。 6、 泵房中的测压、测瓦斯浓度装置及电流、电压、功率表均应正常工作。 7、 检查泵站进、出气侧的安全装置,要求保证完好;采用水封式防爆器的,要保证水位达到规定要求。 8、 启动带有供水系统的抽放泵时,应先供水。 9、 回转式抽放泵的启动顺序如下: a) 开启泵的出、进气阀门和循环阀门、排空阀门; b) 操作电气系统,使抽放泵空载运行5~15分钟; c) 抽放泵空载运行正常后,打开连通井下的总进气阀门,同时关闭排空阀门,并逐步关闭循环阀门,使泵带负荷运行。 10、 真空泵的启动顺序如下: a) 关闭进气阀门,打开出气阀门、排空阀门和循环阀门; b) 操作电气系统,使抽放泵投入运行; c) 缓缓开启进气阀门; d) 调节各阀门,使抽放泵正负压达到合理要求,向泵体、气水分离器等供给适量的水。 11、 抽放泵启动后,应及时观测抽放正、负压及流量、瓦斯浓度、轴承温度、电气参数等,并监听抽放泵的运转声音。 12、 抽放泵的停机操作顺序: a) 开启排空阀门、循环阀门,关闭进气阀门和井下总进气阀门,同时开启配风阀门,使抽放泵运行3~5分钟,将泵体内和井下总进气阀门间的管路内的瓦斯排除; b) 操作电气系统,停止抽放泵运转; c) 停止供水、供油。 13、 抽放泵停止运转后,要按规定将管路和设备中的水放完。 14、 如遇停电或其他紧急情况需停泵时,必须首先迅速将总进气阀门关闭,然后将所有的排空阀门和配风阀门打开,并关闭井下总进气阀门。 15、 抽放泵需要互换运行时,必须经调度同意后方可进行。互换抽放泵的操作顺序: a) 备用泵空载运行正常后,调小运转泵的流量; b) 开启备用泵和运转泵之间的联络阀门,并关闭备用泵的配风阀门,使备用泵低负荷与运转泵并联运行; c) 当备用泵带负荷运转正常后,关闭其排空阀门; d) 停止运转泵的运转,并开、关有关阀门,调高备用泵的流量。 16、 抽放泵并联运行时,其启动和停止应按照本工种中有关抽放泵的启动和停止顺序进行操作。 17、 操作电器设备时,必须穿戴绝缘靴和绝缘手套。 18、 对于反映抽放泵运行状态的各种参数如瓦斯浓度、设备温度、压力、孔板流量计压力、压差等及服属设备的运转状态、机房内的瓦斯浓度,在正常情况下应按规定的时间进行观测、记录和汇报,特殊情况下必须随时观测、记录和汇报。 19、 必须坚守岗位,实行现场交接班,交接班时要对所有设备进行检查和交接,并履行台帐交接手续。 瓦斯抽放工职责 1、 负责瓦斯抽放钻孔的施工,管路系统的铺设和瓦斯泵房设备、设施及其配套仪表的安装、调试、维修和使用管理。 2、 负责瓦斯抽放资料、数据和各种台帐、记录的编报工作。 3、 熟悉瓦斯抽放系统和瓦斯抽放设备、设施、仪器仪表的性能、作用和操作、维修方法。 4、 掌握瓦斯抽放方法、条件与各项安全指标,达到安全可靠。 掌握钻孔布 本文档由香当网(https://www.xiangdang.net)用户上传

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    文档贡献者

    xdh12

    贡献于2020-09-16

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