还剩47页未读,继续阅读
本资源只提供10页预览,全部文档请下载后查看!喜欢就下载吧,查找使用更方便
文本内容:
目录TOC\o1-2\h\z\u1井田概况
11.1交通位置
11.2地形地貌
21.3气象及地震
21.4地质构造
21.5煤层
31.6煤炭地质储量、采区生产能力及服务年限
51.7矿井开拓及采煤方式
51.8矿井通风方式及瓦斯涌出情况62煤层瓦斯基础参数
82.1瓦斯基础参数分析
82.2矿井瓦斯储量83瓦斯抽放的必要性和可行性
93.1瓦斯涌出量预测
93.2瓦斯抽放的必要性
93.3瓦斯抽放的可行性104矿井抽放瓦斯方案与工艺
134.1瓦斯治理规划的指导思想
134.2瓦斯治理规划的总体思路
144.3工作面抽放瓦斯方法选择
144.4矿井抽放瓦斯量预计
164.5抽放服务年限与抽放规模
174.6建立地面永久瓦斯抽放系统的必要性及可行性175瓦斯抽放管网系统
195.1抽放瓦斯泵房位置及管网敷设路线
195.2抽放瓦斯管路选择
205.3瓦斯抽放泵选型
225.4管路敷设要求
245.5管路安装
255.6附属装置
265.7矿井抽放瓦斯系统主要附属设施286瓦斯抽放泵站
296.1瓦斯抽放站场地平面布置
296.2瓦斯抽放泵站建筑及环境保护
296.3瓦斯泵房设备布置
306.4泵房的供电系统及通讯
306.5给排水
316.6泵房采暖和通风327瓦斯抽采安全技术措施
347.1抽采系统安全措施
347.2抽采泵站安全措施
347.3低浓度瓦斯管道输送安全保障措施
367.4安全管理措施
387.5检测、监控系统388抽放瓦斯管理
408.1队伍组织
408.2图纸和技术资料
408.3管理与规章制度
418.4常用记录和报表格式429瓦斯的综合利用
449.1瓦斯抽采的综合利用及评价
449.2瓦斯利用的可行性44前言
一、概况神华集团新疆能源有限责任公司乌东煤矿井田位于乌鲁木齐东北部,距乌鲁木齐市34km,北距米东区13km,行政区划隶属乌鲁木齐市东山区该矿现在开采的煤层有B1-
2、B3-6,其煤层瓦斯含量各不相同随着各煤层开采深度的不断增加,矿井瓦斯涌出量也呈现逐渐增大的趋势,瓦斯问题已对安全生产构成威胁,且仅靠通风来解决回采工作面的瓦斯问题也不太合理鉴于乌东煤矿的瓦斯问题已对矿井安全生产构成威胁,为确保矿井安全、高效生产,经研究决定,建立地面永久抽放瓦斯系统,对邻近层及采空区的瓦斯进行综合抽放,以降低工作面回风流及上隅角中的瓦斯涌出量,确保正常开采
二、任务来源煤炭科学研究总院沈阳研究院受神华新疆能源有限责任公司的委托,承担了《乌东北采区煤矿瓦斯抽放系统工程设计》任务沈阳研究院设计人员认真研究和分析了乌东煤矿北采区煤层的赋存及开拓开采情况后认为乌东煤矿完全具备建立地面永久性抽放瓦斯泵站的条件,同意承担该矿瓦斯抽放工程设计任务,并签订了《乌东煤矿北采区煤层瓦斯抽放系统工程设计》合同书通过对乌东煤矿通风瓦斯资料的收集、周密细致的现场调研、实地考察以及对矿井生产实际情况进行充分分析、论证和技术方案比较,提出了乌东煤矿北采区煤层瓦斯抽放工程设计
三、设计的主要依据1.乌东煤矿初步设计说明书;2.中华人民共和国行业标准《矿井抽放瓦斯工程设计规范》(MT5018-96);3.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》(AQ1026-2006);4.中华人民共和国安全生产行业标准《煤矿瓦斯抽放规范》(AQ1027-2006);5.中华人民共和国行业标准《煤炭工业给水排水设计规范》(MT/T5014-96);6.中华人民共和国国家标准《煤炭工业矿井设计规范》(GB50215-2005);7.《煤矿安全规程》;8.乌东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;
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、设计的主要内容本次设计主要包括《瓦斯抽放系统工程设计说明书》、《瓦斯抽放系统工程主要设备和材料清册》、《瓦斯抽放系统工程设计预算书》和瓦斯抽放工程图纸等四部分设计说明只做原则性的简要说明,施工图纸则是本次设计工作的重点,作为瓦斯抽放工程的主要依据设计的具体内容为1.乌东煤矿瓦斯赋存情况、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.地面永久抽放瓦斯泵房土建工程设计;3.瓦斯抽放管网、抽放瓦斯钻场与钻孔参数设计;4.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;5.地面抽放瓦斯泵站总平面布置、供电、给排水、通讯及安全监测辅助设施;6.抽放瓦斯管理及安全措施;7.主要设备、材料清册;8.工程投资概算;9.安装及施工图纸绘制1井田概况
1.1交通位置井田位于乌鲁木齐东北部,距乌鲁木齐市34km,北距米东区13km,行政区划隶属乌鲁木齐市东山区地理坐标东经87°40′53″~87°47′57″;北纬43°53′06″~43°56′30″铁路方面在碱沟、铁厂沟均有铁路专用线与兰新线接轨,通过铁路可直达鸿雁池电厂、玛纳斯电厂、石河子市、库尔勒市、区外甘肃酒泉等公路方面有沥青路与乌乌鲁木齐~奇奇台公路(216国道)相接,并与吐~乌~大(吐鲁番~乌鲁木齐~大黄山)高等级公路相接,交通十分方便矿井交通位置见图1-1图1-1乌东煤矿位置示意图
1.2地形地貌井田位于准噶尔盆地南缘,属博格达北麓的山前丘陵带,地势南高北低,地表标高+
739.2~+
934.0m,最大相对高差130m,一般高差为60m小型沟谷纵横交错,大型沟谷以南北走向为主,区内地层出露甚少,大部分为第四系黄土及亚砂土覆盖由于区内煤炭开采历史悠久,因此形成的采空区地表塌陷坑多有发育,据粗略统计平均每百米一个塌陷,每200m一个矿井井口因此区内地貌最大特征,就是千疮百孔,地表植被稀少区内水系的发育受南部山岳的控制,主要沟谷自西向东有八道湾河、碱沟、芦草沟、铁厂沟,均发源于博格达山北麓,补给主要为雨雪洪水及泉水目前,井田内的几条沟基本干枯,只在每年冰雪融化时有一定量的水,雨季有时发洪水
1.3气象及地震井田位于准噶尔盆地南缘,南邻博格达山,顶峰长年积雪,北靠戈壁,属大陆性干旱~半干旱气候,但由于气候垂直分带的制约,形成的小气候也常波及本区据米泉市气象站资料,历年月平均气温最高27℃,最低-
18.8℃,最高极值
41.9℃,最低极值-
31.8℃,日温差在10℃以上,年温差在50℃以上,最大达70℃年降雨量一般在
141.2~276mm,日最大降雨量
54.6mm,而蒸发量却高达1931~
2448.4mm以上10月开始冰冻,翌年3月解冻,冰冻期长达6个月,冻土深度100~120cm,最大达130cm,积雪厚度最大34cm风力不大,最小风速为
0.7m/s,最大18m/s,多出现在12月份,风向以北西~南东为最多井田位于准噶尔盆地南缘地震带上,地震活动较为频繁,据新疆地震局发布的资料,自1934年以来,邻近区域已发生大于Ms
4.7级的中强震6次,小的地震经常发生,本区是新疆地震多发区之一,其地震动峰值加速度为
0.20g,地震抗震设防烈度为8度
1.4地质构造井田位于准南煤田东南段,区域内发育有石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系及第三系、第四系地层井田内出露地层分布于八道湾向斜的南、北两翼,原铁厂沟煤矿位于八道湾向斜北翼(七道湾背斜南翼),原碱沟、原小红沟、原大洪沟煤矿位于八道湾向斜南翼井田内出露地层由老至新有侏罗系下统三工河组(J1s)、侏罗系中统西山窑组(J2x)、头屯河组(J2t)和第四系(Q),侏罗系中统头屯河组构成了八道湾向斜的核部地层八道湾向斜南、北两翼,八道湾向斜在井田中部通过,轴向30~65°,轴面南倾向斜南翼为一向北北东倾斜的陡倾斜单斜,倾角83~89°,东部倾角略缓于西部向斜北翼为一向南东倾斜的单斜构造,倾角东缓西陡,倾角43~51°沿八道湾向斜轴一线发育一组北西向具右旋扭动的平推断层,以及与之派生的北东向走向逆断层(f3-
1、f3-
2、f3-
3、f3-
4、f3-
5、f3-
6、f3-8)对井田有直接影响的断层有三条(f3-
4、f3-
5、f3-6),其余断层对井田影响不大平推断层以400~800m间距呈北东东向雁行排列,走向长150~300m,个别长达1km左右井田断层特征见表1-1表1-1井田断层特征表断层编号位置走向长m性质走向倾向、倾角断距(m)备注f3-114与15线之间,向斜轴北侧100逆冲断层245°155°60°60对井田无影响f3-2L17线南端,向斜轴部300平推断层335°245°61°15f3-3L18线南端,向斜轴处150逆冲断层220°310°65°30f3-4向斜北侧,19-22线处500逆断层53°323°52°~69°42对井田有影响f3-519线南部1100平推断层30°~325°235°81°平推最大60f3-622-23线南部1000平推断层310°235°67°平推40f3-8L24与25线间的向斜南翼300平推断层320°230°-235°52°~58°平推最大20对井田无影响
1.5煤层北采区主要开采八道湾向斜北翼煤层,含煤地层是中侏罗统的西山窑组,地层总厚度
762.65m含煤层数多,共47个层(号)计50层(组),煤层总厚
164.29m,含煤系数
21.54%,按煤层有益厚度
132.15m计,含煤系数为
17.33%可采煤层有B
39、B
37、B
36、B32-
33、B
31、B30-
1、B28-
29、B24-
27、B
20、B
19、B
18、B
17、B
16、B
15、B14-
2、B14-
1、B
14、B
13、B
12、B
9、B
8、B6-
1、B5-
6、B3-
4、B1-2等计25个层(组)煤层总厚
141.73m,有益厚度
115.41m,其中主要可采煤层有B32-
33、B
31、B24-
27、B
20、B
19、B
18、B
17、B
16、B
15、B14-
1、B
9、B
8、B6-
1、B5-
6、B3-
4、B1-2等计16个层(组),煤层总厚
122.60m,有益厚度
102.56m,可采厚度
100.18m,可采煤层总厚占全区煤层总厚的
74.62%主要开采B1-2号煤层和B3-6号煤层1B1-2号煤层俗称南大槽,上距B3-4号煤
48.59~
85.67m,平均
75.09m,层间距西大东小,但变化不大在穿过本煤层的84个钻孔中,17个孔未见顶板,全部可采,为稳定的巨厚煤层煤层总厚
12.02~
52.31m,平均总厚
28.47m,有益厚度
11.79~
39.26m,平均
27.14m,可采厚度
27.06m,煤层厚度由西向东增厚,规律明显煤层结构从简单到复杂,含夹矸0~17层,西部结构较简单,含夹矸1~5层,东部复杂,含夹矸7~10层单层矸石厚度一般较小,在
0.50m以内,夹矸的总厚一般1~3m,个别较大的有12m(据21-08孔资料)该煤层有煤类单一,煤质变化简单,属全区可采的稳定型巨厚煤层2B3-6号煤层俗称北大槽,为巨厚煤层,煤层厚度大,结构复杂,层位厚度均稳定,总厚
27.88m,有益厚度
19.43m,向东部厚度增大,规律明显煤层组合独具特征,是区内良好的标志层,根据煤层组合特征可划分两个分层a.B3-4号煤层上距B5-6号煤层
0.35~
21.45m,平均
5.00m,层间距是西大东小在穿过本煤层的72个钻孔中,L20-04孔为采空区,23-16孔未见顶板,红2孔厚度
0.97m,不可采,西界的14线不可采,14-02孔尖灭煤层总厚0~
7.63m,平均厚度
3.76m,有益厚度0~
7.06m,平均
3.50m如果除西部不可采区段则可采厚度
3.76m,煤层厚度是东厚西薄直到不可采、尖灭,煤层结构简单到复杂,最多夹矸5层,单层厚度在
0.30m以内b.B5-6号煤层上距B6-1号煤层
0.49~
44.60m,平均是
12.65m,层间距由西向东逐渐缩小,至23线时,则与42号煤层的间距多在
1.00m以内,进而组合在一起,规律性明显在穿过本煤层的68个钻孔中,全部可采(另有7个钻孔打穿其中一层煤),为稳定的巨厚煤层煤层总厚度
13.10~
26.10m,平均
19.63m,有益厚度
9.79~
21.78m,平均
16.20m,可采厚度
15.94m煤层稳定,层位连续性好,厚度由西而东增厚,煤层结构从简单到复杂,含夹矸2~15层,一般5~8层,单层夹矸厚度偏小,一般在
0.30m以内B5-6与B3-4号煤之间为灰色、灰黑色泥岩、粉砂岩,厚度
0.26~
8.20m,平均
2.00m,20~24线两层间距多在
2.00~
6.00m,分层清楚,西部两层间距均在
1.00m以内,15-06孔仅为
0.26m,L18-03孔则不能分层B5-6与B3-4号煤层厚度相差不大,均在
6.00~
9.00m之间,夹矸特征近似,含夹矸0~7层,一般1~3层,单层夹矸厚度不大,多在
0.30m以内,仅少数超过1m总体看B3-6号煤层煤类单一,煤质变化简单,属全区可采的稳定型巨厚煤层八道湾向斜北翼可采煤层特征详见附表
11.6煤炭地质储量、采区生产能力及服务年限矿井设计资源/储量是指矿井工业资源/储量减去设计计算的断层煤柱、露头防水煤柱和井田境界煤柱等永久保护煤柱损失量后的资源储量矿井设计储量减去工业场地、风井场地和主要井巷煤柱的煤量后乘以采区回采率为矿井设计可采储量经计算,截止到2007年底,乌东煤矿尚有工业资源/储量
1158.05Mt,可采储量
693.68Mt,其中一水平
343.78Mt,矿井北采区设计可采储量见表1-4北采区服务年限为
82.5a,其中一水平服务年限
40.9a表1-4矿井向斜北翼设计可采储量表单位Mt水平(m)矿井工业储量永久煤柱矿井设计储量保护煤柱开采损失设计可采储量+650以上
105.
57105.57+650-+
60056.
8025.
1531.
651.
186.
9823.49一水平+600-+
400222.
718.
41214.
3010.
4848.
99154.83二水平+400-+
200218.
0420.
03198.
0116.
7243.
76137.53合计
603.
12159.
15443.
9628.
3999.
73315.
841.7矿井开拓及采煤方式
1.
7.1矿井开拓方式矿井工业广场选择在原铁厂沟选煤厂东南侧,矿井开拓采用集中出煤分区开拓的方式,井田划分为2个开采水平,一水平标高为+400m,二水平标高为+200m将整个井田划分为三个采区,原铁厂沟井田划分为北采区,原大洪沟、小红沟井田划分为南采区,原碱沟井田划分为西采区在矿井工业场地内布置主、副斜井1对其中主斜井倾角16°,铺设胶带输送机,担负矿井联合技术改造后的集中提煤任务副斜井在主斜井的西侧,相距40m,倾角22°,采用单钩串车提升,担负矿井北、南采区的辅助提升任务西采区的辅助提升任务由原碱沟场地的副斜井担负
1.
7.2开拓巷道布置
(1)+400m水平辅助运输石门和+400m水平胶带输送机石门为实现分区开拓、集中运煤和排水的目的,设计在主、副斜井落底+400m水平后,布置+400m水平辅助运输石门和+400m水平胶带输送机石门,沟通八道湾向斜的南、北两翼,+400m水平辅助运输石门和+400m水平胶带输送机石门直接与南采区下部车场形成对接(南采区内的采区工程,作为原小红沟煤矿的水平延深工程的一部分,由现生产矿井负责完成),分别担负南采区和西采区的主、辅运输任务
(2)+400m水平西翼集中胶带输送机运输巷和+400m水平西翼集中辅助运输大巷西采区与+400m水平辅助运输石门和+400m水平胶带输送机石门间距离约4km,为实现矿井分区开拓、集中运煤和排水的目的,需向西采区布置集中运输大巷,考虑到西采区瓦斯含量高,单巷施工长约4km,通风也不易解决,在采取机、轨分设后巷道断面也可大大减小,有利于的巷道维护,因此西翼集中运输大巷采用机、轨分设的方式,即分别布置+400m水平西翼集中胶带输送机运输巷和+400m水平西翼集中辅助运输大巷,分别担负西采区的主运输和大件设备运输任务在+400m水平辅助运输石门和+400m水平胶带输送机石门与B21-25煤层和B20煤层的见煤位置处,沿B21-25煤层和B20煤层向西分别布置+400m水平西翼集中胶带输送机运输巷和+400m水平西翼集中辅助运输大巷,与西采区下部车场形成对接(西采区内的采区工程,作为原碱沟煤矿的水平延深工程的一部分,由现生产矿井负责完成),+400m水平西翼集中胶带输送机运输巷和+400m水平西翼集中辅助运输大巷的坡度为3‰,并且每隔500m左右布置一个联络巷各采区单独布置回风井,不设回风大巷
1.
7.2北采区位置北采区(原铁厂沟井田)煤层倾角43~51°,该区走向长6km,该采区为一双翼采区,主、副斜井井筒兼作采区上山,西翼走向长
1.9km,东翼走向长
4.1km小槽煤开采上限标高暂定为+650m,大槽煤开采上限标高暂定为+600m
1.8矿井通风方式及瓦斯涌出情况乌东煤矿北采区回风井为立井,主要通风机为对旋轴流式通风机,通风方式均为抽出式根据2007年矿井瓦斯等级鉴定结果北采区矿井瓦斯相对涌出量为
1.38m3/t,瓦斯绝对涌出量为
3.36m3/min,二氧化碳相对涌出量为
2.53m3/t,二氧化碳绝对涌出量为
6.14m3/min但深部相对涌出量不详,且在区内个别煤层中如B3-6号煤层的瓦斯含量相对较高,如82年、83年在17线开采B3-6号煤层的一个小窑,曾经发生过连续两次瓦斯爆炸事故,均有人员伤亡2煤层瓦斯基础参数
2.1瓦斯基础参数分析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、百米钻孔自然瓦斯涌出量及衰减系数、煤层透气性系数等煤科总院沈阳研究院承担的“乌东煤矿北采区B1-
2、B3-6煤层瓦斯基础参数测定与抽放瓦斯可行性研究报告”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B1-2煤层的相对瓦斯压力在+500水平为
0.2MPa;B3-6煤层+500水平在
0.35~
0.38MPa之间;+400水平在
0.89~
1.01MPa之间
2.
1.2煤层瓦斯含量B1-2煤层的瓦斯含量+500水平为
2.75m3/t;B3-6煤层+500水平在
3.35~
3.51m3/t之间;+400水平在
5.59~
5.96m3/t之间
2.
1.3煤层瓦斯衰减系数B1-2煤层钻孔自然瓦斯流量衰减系数在
0.02~
0.04d-1之间;B3-6煤层钻孔自然瓦斯流量衰减系数为
0.03~
0.05d-
12.
1.4煤层透气性系数B1-2煤层的透气性系数在
0.35m2/MPa
2.d之间,B3-6煤层的透气性系数为
0.1m2/MPa
2.d
2.2矿井瓦斯储量乌东煤矿北采区的瓦斯资源相当丰富,仅一水平(+400m)B1-2和B3-6煤层瓦斯储量和可抽量分别为
1329.8Mm3和
333.311Mm3,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3瓦斯抽放的必要性和可行性
3.1瓦斯涌出量预测矿井瓦斯涌出量预测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在《乌东煤矿北采区B1-
2、B3-6煤层瓦斯基础参数测定与抽放瓦斯可行性研究报告》项目中,沈阳研究院使用分源预测法,对乌东煤矿各主采煤层瓦斯涌出量进行了预测,结果如下
(1)乌东煤矿北采区+500水平B1-2煤层回采工作面瓦斯涌出量
2.83m3/t,综掘工作面绝对瓦斯涌出量
0.968m3/min;B3-6煤层回采工作面瓦斯涌出量
3.50m3/t,综掘工作面绝对瓦斯涌出量
1.497m3/min
(2)乌东矿北采区开采+400m标高时,B3-6煤层回采工作面瓦斯涌出量
6.96m3/t,综掘工作面绝对瓦斯涌出量
3.047m3/min
3.2瓦斯抽放的必要性根据国家煤矿安全监察局2010年颁布的《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乌东煤矿北采区瓦斯抽放的必要性
3.
2.1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,即当瓦斯涌量大于通风所能解决的瓦斯涌出量时就应当抽放瓦斯,其抽放瓦斯的必要性指标通常以下式表示3-1式中-工作面允许的最大风速,4m/s;-工作面最小通风断面,5m2;-允许风流中的瓦斯浓度1%,这里从安全的角度考虑取
0.8%;-瓦斯涌出不均衡系数,取
1.5按前面计算结果北采区B1-2煤层工作面产量超过3300t/d时瓦斯涌出量达
6.49m3/min(+500水平),B3-6煤层工作面产量超过2700t/d(+500水平)时瓦斯涌出量达
6.56m3/min,1330t/d(+500水平)时瓦斯涌出量达
6.43m3/min,通风能力不能满足工作面所需风量的要求,难以保证工作面瓦斯不超限且由于工作面采用综采,如增加风量,会造成风速过高,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因此,从通风能力看矿井已具备建立抽放瓦斯系统的必要条件
3.
2.2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乌东煤矿北采区一水平(+400m)B1-2和B3-6煤层瓦斯储量和可抽量分别为
1329.8Mm3和
333.311Mm3,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来看都有必要进行瓦斯抽放,特别是深部煤炭的开采,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,对乌东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3-1乌东煤矿本煤层瓦斯抽放难易程度评价结果见表3-2表3-1煤层预抽瓦斯难易程度分类表指标难易程度钻孔瓦斯流量衰减系数d-1煤层透气性系数λm2/MPa2·d容易抽放可以抽放较难抽放
0.
0030.003~
0.
050.051010~
0.
10.1表3-2乌东煤矿本煤层瓦斯抽放难易程度评价结果表煤层钻孔瓦斯流量衰减系数d-1煤层透气性系数λm2/MPa2·d煤层抽放难易程度B1-
20.02~
0.
040.35可以抽放B3-
60.03~
0.
050.1可以抽放从表3-2可以看出,乌东煤矿北采区B1-2和B3-6煤层属于可以抽放煤层,具备本煤层瓦斯抽放的可行性乌东煤矿采用分阶段开采,开采阶段下部煤层处在卸压范围内,煤层卸压膨胀而产生裂隙,使该区域内的煤层透气性大幅度增加,若能在下阶段煤层内先预掘巷(初期为抽放瓦斯巷,回期为阶段回采巷),在巷道内布置钻场,向卸压阶段煤层打抽放钻孔,对乌东煤矿下阶段卸压煤层涌出的瓦斯进行截流抽放,可大大地减轻工作面采空区瓦斯涌出量,保证工作面安全生产因此,乌东煤矿北采区开展下阶段煤层瓦斯采前预抽和卸压抽放是可行的
3.
3.2采空区瓦斯抽放的可行性乌东煤矿北采区工作面瓦斯涌出量预测结果显示,工作面瓦斯主要来源于下阶段煤层涌出的瓦斯在开采阶段煤层回采过程中,下阶段煤层和围岩因受阶段开采的采动影响,其内瓦斯的卸压大量涌向工作面采空区,而后涌向工作面上隅角和回风流中这部分瓦斯在风压的作用下涌向回采工作面,是造成工作面回风隅角和回风巷道的瓦斯超限主要原因之一考虑到乌东煤矿开采B1-2和B3-6煤层有自燃发火倾向性,采空区丢失的浮极易引起自燃发火,若对工作面采空区进行强化抽放,会增加采空区内漏风量,使采空区氧化带内丢煤供氧量相对增加,采空区防火任务加重,对工作面安全生产不利,严重者可导致采空区煤炭自燃发火事故,为防止采空区煤炭自燃发火事故的发生和减少采空区瓦斯的大量涌进出,需对采空区瓦斯抽放参数进行优化,应根据工作面通风参数确定合理的抽放量和抽放位置根据乌东煤矿北采区煤层赋存情况、巷道布置特点等其它因素分析,乌东煤矿北采区工作面在回采期间,采用下阶段煤层瓦斯采前预抽和卸压抽放方法,也可能能出现上隅角瓦斯超限,需采取综合抽放瓦斯措施采用上隅角插管抽放采空区浅部瓦斯方法可解决上隅角瓦斯超限问题因此,乌东煤矿适量抽放采空区瓦斯是可行的综上所述,乌东煤矿北采区在开采B1-2和B3-6煤层进行工作面预抽、下阶段煤层卸压抽放煤层瓦斯和上隅角插管抽放采空区瓦斯方法是可行的4矿井抽放瓦斯方案与工艺
4.1瓦斯治理规划的指导思想以科学发展观为指导,坚持以人为本,关爱矿工生命,树立“瓦斯事故可以预防和避免”、“瓦斯是资源和清洁能源”的意识,贯彻“安全第
一、预防为主”和瓦斯治理“先抽后采、监测监控、以风定产”的方针,切实加强煤矿瓦斯治理与利用工作,努力建设本质安全型矿井,确保能源供应安全和矿井的可持续发展⑴依靠科技进步发展先进生产力,处理好安全与生产的矛盾,树立“瓦斯事故可以预防和避免”的意识⑵坚持“可保尽保、应抽尽抽、先抽后采、煤气共采”的瓦斯综合治理战略,“高投入、高素质、严管理、强技术、重责任”的瓦斯治理原则和“以抽定产、以风定产、工程先行、技术突破、装备升级、管理创新、全面提高”的治理思路⑶坚持本质安全型开采,高瓦斯煤层必须通过瓦斯治理,确保在安全状态下进行开采⑷加强与科研机构和煤炭院校和合作,对瓦斯治理技术进行攻关研究,引进和使用瓦斯治理的先进技术和装备,形成一套适合板石煤矿生产条件的瓦斯综合治理技术体系⑸加大投入,完善瓦斯综合治理系统和装备,重点是矿井通风、瓦斯抽采、防灭火、综合防尘、监测监控等方面⑹突出重点,加大瓦斯抽采力度优先利用采动煤岩移动卸压技术抽采煤层瓦斯;施工穿层钻孔抽临近层瓦斯⑺强化培训,提高职工队伍素质建立和完善与瓦斯治理相适应的人才战略机制,创造“以人为本、人尽其才、才尽其用”的环境建立和完善正常的职工教育培训机构,有计划地进行强制性全员安全培训,安监员、瓦检员等特殊工种岗位必须做到持证上岗重视抓好在职人员的继续培训,提高职工队伍的整体素质⑻严格管理,落实“三大规程”和技术措施严格执行《煤矿安全规程》、《煤矿瓦斯治理经验五十条》等的规定和要求⑼加强管理制度建设,完善月度一通三防隐患排查制度;瓦斯治理督查和督导制度;瓦斯超限分级追查处理和系统分析制度;现场瓦斯异常情况实时监控制度;瓦斯治理“一矿一策”、“一面一策”制度;瓦斯治理工程“两同时、一超前”制度;班队长“一通三防”持证上岗制度等瓦斯综合治理制度体系
4.2瓦斯治理规划的总体思路本次瓦斯治理规划的总体思想是以瓦斯综合治理为突破口,从根本上解决威胁矿井安全生产的最大隐患,全面改善矿井的安全生产环境,打造一个“本质安全”型的煤炭企业,创建一个平安、稳定、和谐和快速发展的矿区瓦斯治理规划的总体思路是完善通风系统,提高矿井抗灾能力;与煤炭科研院所联合,调整生产系统,改变生产工艺,优化生产环节,提高生产能力;提高装备水平,加大瓦斯抽采力度,提高矿井瓦斯抽采率;加大监控力度,提高管理水平,杜绝瓦斯超限作业,采掘工作面回风流瓦斯控制在
0.8%以下;杜绝“一通三防”人身事故
4.3工作面抽放瓦斯方法选择根据乌东煤矿北采区工作面的瓦斯涌出量预测以及工作面瓦斯来源分析结果,工作面涌出的瓦斯有10~15%来源于开采阶段煤层,有80%以上来源于采空区(含下阶段煤层、邻近层涌出的瓦斯),需对下阶段煤层和采空区瓦斯进行强化抽放针对乌东煤矿北采区工作面瓦斯涌出特征,提出如下抽放方法
(1)阶段巷道钻孔预抽开采阶段煤层和下阶段煤层瓦斯乌东煤矿开采标高差距较大,矿井开采浅部时,工作面靠通风可以解决瓦斯超限问题,进入深部后,开采层瓦斯涌出量会有较大的增加,需对开采层进行预抽考虑到开采阶段煤层已经卸压,煤层只有部分残余瓦斯,若对正在开采阶段煤层打钻孔预抽,效果不会很理想若在开采阶段回采前,将下阶段回风巷道(或运输巷道)预先掘出,在该巷道内布置钻场,沿着煤层向上打煤层钻孔,终孔点落在正在回采阶段煤层内,可对正在开采阶段煤层和下阶段煤层进行采前预抽和采后下阶段煤层卸压抽放,又能有效截流下阶段煤层涌出的卸压瓦斯,减小工作面瓦斯涌出量,其抽放方法见图4-1
(2)上隅角插管抽放采空区瓦斯在回风巷内敷设抽放瓦斯管道,随着工作面的推进抽放瓦斯管道逐步埋入采空区3~5m范围内,对采空区涌出的瓦斯进行抽放在顶板周期来压或采空区瓦斯涌出量大时,可对上隅角进行简易的封堵(挂风幛或简易的封堵墙),增加采空区的密闭性,减少因抽放造成工作面上隅角漏风,提高上隅角瓦斯抽放效果,拦截采空区瓦斯涌出上隅角插管抽放采空区瓦斯方法见图4-2图4-1下阶段巷道钻孔抽放瓦斯布置示意图图4-2上隅角插管抽放瓦斯平面示意图
(3)掘进工作面瓦斯抽放根据对乌东煤矿北采区掘进工作面瓦斯涌出量预测结果,开采+400水平B3-6煤层时工作面瓦斯涌出量达
3.047m3/min,随着开采深度的增加,掘进工作面瓦斯涌出量将增大,掘进工作面应考虑边掘边抽,降低巷道煤壁和工作面落煤的瓦斯涌出量,抽放方法见图4-3,施工参数见表4-1图4-3掘进工作面抽放瓦斯示意图表4-1掘进工作面预抽钻孔参数表孔号孔径/mm与巷道夹角/°倾角/°孔深/m钻孔间距/m孔底至巷帮平距/m1946610011029496100115注施工过程中,钻孔参数根据煤层赋存情况适当调整
4.4矿井抽放瓦斯量预计随着乌东煤矿开采深度的加深,煤层瓦斯涌出量逐渐增大,给矿井的安全生产带来影响根据《乌东煤矿北采区瓦斯抽放可行性报告》(2011年煤炭科学研究院总院沈阳研究院)知,北采区+400m水平B3-6煤层瓦斯含量达到
5.96m3/t,根据现场实际,同一开采水平B3-6煤层瓦斯涌出量大于B1-2煤层,因此本次对抽放瓦斯量预计是以+400m水平B3-6煤层工作面为依据,预测B1-2煤层工作面需要抽放的瓦斯量
1、钻孔抽放瓦斯量预计北采区煤层采用下阶段巷道钻孔抽放瓦斯开采层瓦斯方法,主要是利用采动影响使煤层透气性系数增大原理,重点抽放下阶段煤层卸压瓦斯一般情况下,煤层卸压后,透气性系数增加几十倍,甚至几千倍,抽放率能达到50~80%按照我国目前抽放本煤层瓦斯技术水平和工作面瓦斯来源构成,B3-6煤层瓦斯涌出为
6.96m3/t,假设工作面日产量6500t/d,煤层瓦斯涌出量达到
31.42m3/min,钻孔抽放采空区瓦斯涌出量80%计算,故B3-6煤层工作面抽放瓦斯量
25.14m3/min
2、掘进工作面抽放瓦斯量预计根据对乌东煤矿开采+400m标高时,B3-6煤层掘进瓦斯涌出量
3.047m3/min,靠通风能解决掘进工作面回风瓦斯超限问题比较困难时,应考虑掘进工作面抽放,掘进工作面抽放瓦斯量按2m3/min预留
4.5抽放服务年限与抽放规模由于矿井采用本煤层预抽、边采边抽、边掘边抽和采空区抽放相结合的抽放方法,其抽放服务根年限与矿井生产服务年限相当乌东煤矿目前生产能力
6.0Mt/a,三个采区4个综采工作面同时开采根据矿井开拓布置情况,各采区之间距离较远,特别是西采区距北采区距离10km左右,采用一套系统抽放管路较长,管网阻力损失较大从目前矿提供的矿井瓦斯资料结果分析,西采区、南采区开采煤层瓦斯含量较低,大部分煤层处在瓦斯风化带范围内,对目前工作面安全开采没有构成威胁,暂不考虑建立地面瓦斯抽放系统北采区目前工作面瓦斯涌出预测结果看,进入一水平深部靠通风方法不能解决工作面瓦斯超限问题,应建立抽放瓦斯系统根据前面对工作面抽放瓦斯量预计,北采区煤层采用下阶段巷道钻孔抽放瓦斯开采层瓦斯方法基本上能解决工作面瓦斯超限问题,但遇到瓦斯涌出异常区时,采用单一的抽放方法不能解决工作面瓦斯超限问题,需采用综合抽放措施,根据乌东煤矿北采区工作面的实际情况分析,采用下阶段钻孔抽放卸压煤层瓦斯和采用上隅角插管抽放采空区瓦斯是可行的考虑到下阶段钻孔抽放卸压煤层瓦斯需要高负压抽放,而上隅角插管抽放采空区瓦斯需低负压抽放,因此北采区应建立两套独立抽放瓦斯系统,一套高负压抽放系统服务下阶段巷道钻孔预抽开采阶段煤层和下阶段煤层瓦斯方法,一套低负压抽放系统服务上隅角插管抽放采空区瓦斯由于B3-6煤层瓦斯涌出量大,本次预计抽放量按两个工作面都布置在B3-6煤层,即采区瓦斯涌出量最大的时候,需要抽放瓦斯量
50.28/min,再考虑掘进工作面异常涌出区需抽放瓦斯2m3/min,按4个掘进面计算,则北采区需抽放瓦斯量为
58.28m3/min,故北采区抽放瓦斯系统设备选型按系统抽放瓦斯能力
58.28m3/min进行设计选型
4.6建立地面永久瓦斯抽放系统的必要性及可行性乌东煤矿依据《矿井瓦斯抽放管理规范》第9条的规定,目前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,从北采区长远的发展,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”从对乌东煤矿的瓦斯抽放量预计及瓦斯储量计算结果可以看出,抽放量远远大于2m3/min,同时瓦斯资源可靠、储量丰富,瓦斯抽放服务年限与矿井的服务年限相当,大于10年,所以建立地面永久瓦斯抽放系统是完全可行的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立风井工业广场附近,瓦斯抽放泵站占地面积长80m、宽50m
5.
1.2抽放瓦斯管网敷设路线选择⑴方案提出沈阳研究院科研人员根据乌东煤矿井下巷道的布置和地面工业广场内各种设施的分布情况,提出了两种抽放瓦斯管网敷设路线方案,分别是方案一泵房选择在主井工业广场附近,抽放管路通过主井(或副井)进入井下;方案二泵房选择在立风井工业广场附近,抽放管路通过立风井进入井下⑵方案比较方案一优点是泵房在主井工业广场内,便于管理缺点是由于井筒内安装的管路较多,而瓦斯抽放管路管径又比较大,若要安装抽放管路,需对原有的电缆等设施进行重新布置,工作量大,并且在重新布置及安装期间影响正常提升及运输另外,有的井筒有矿车通过,如发生跑车易碰坏管路,有可能引起管路内的瓦斯泄露,存在安全隐患再者,在这种方式下,管路通过的距离较长,不但管路安装的经济投入和维护成本较高,而且增加了管网阻力,降低了抽放泵的实际抽放能力,还使抽放管理的难度加大方案二优点是泵房在风井工业广场内,有利于瓦斯抽放管理管路安装路径短,经济上比较合算再者,井下管路均安装在回风巷道内,安全系数高缺点是管路在风井内安装时,需要进行烧焊等作业,将会影响正常通风和井下生产作业另外,在安装管路以后,井筒的净断面会减小,将影响矿井的通风能力⑶方案确定通过上述方案比较,从安全的角度、对矿井生产的影响程度和工程投资三个方面综合考虑,选择方案二比较合理,即地面永久瓦斯抽放泵站选择在立风井广场附近
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⑴瓦斯抽采管路系统应根据矿井开拓部署、井下巷道布置、抽采地点分布、瓦斯利用要求,以及矿井的发展规划等因素确定,并避免或减少主干管路系统的改动;⑵管路的敷设宜减少曲线,并宜使管路长度较短;⑶管路宜敷设在矿车不经常通过的巷道中,应首选在回风巷内敷设若必须敷设在运输巷道内时,应采取必要的安全措施;⑷如抽采设备或管路发生故障,应使管道内溢出的瓦斯不流入采、掘工作面及机电硐室内;⑸抽采管路系统宜符合管道运输、安装和维护方便的要求;⑹抽采管路系统中必须安装调节、控制、检测、防爆、防回火装置;⑺抽采瓦斯管路的管径应按最大流量分段计算,并与抽采设备能力相适应,抽采管路按安全流速为5~15m/s和最大通过流量来计算管径;⑻抽采系统管材的备用量可取10%;⑼矿井抽采系统的总阻力,必须按管网最大阻力计算,抽采瓦斯系统应不出现正压状态抽采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%
5.
2.2瓦斯管路敷设路线乌东煤矿北采区抽放瓦斯泵站选择在风井广场附近,抽放管路通过立风井进入井下管网系统敷设路线为采用下阶段巷道钻孔预抽开采阶段煤层和下阶段煤层瓦斯系统管网路径下阶段巷道钻孔→下阶段工作面回风巷→工作面回风联巷→采区回风石门→回风井→抽放瓦斯泵站→利用用户(或放空)采用上隅角插管抽放采空区瓦斯系统管网路径采空区→工作面回风巷→工作面回风联巷→采区回风石门→回风井→抽放瓦斯泵站→利用用户(或放空)
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,管路阻力损失大按照预测的乌东煤矿工作面瓦斯涌出量和工作面的通风能力情况,预计该工作面抽放瓦斯量为
58.28m3/min,故乌东煤矿抽放瓦斯管路按通过
58.28m3/min瓦斯选择管径,管径选择一般采用下式计算式中D—瓦斯抽放管内径,m;Q—抽放管内混合瓦斯流量,m3/min;V—抽放管内瓦斯平均流速,m/s为说明方便对抽放瓦斯管道名称作如下约定采区石门、回风井及地面瓦斯抽放管为干管;工作面抽放管为支管根据预计的瓦斯流量,按上式计算选择的抽放管直径如表5-1所示表5-1抽放系统瓦斯抽放管管径计算结果及选择结果类别抽放纯量(m3/min)瓦斯浓度(%)混合瓦斯量(m3/min)流速(m/s)计算内径(mm)选择管内径(mm)干管
58.
2812485.71010151200支管
25.
1420125.712472600地面抽放瓦斯泵房内管道选用无缝钢管,其它管路均选用PE管管道采用法兰盘连接,中间夹石棉橡胶垫
5.
2.4瓦斯抽放管管网阻力计算抽放瓦斯管路阻力包括摩擦阻力和局部阻力计算管网阻力应在抽放管网系统敷设线路确定后,按其最长的线路和抽放最困难时期的管网系统进行计算根据乌东煤矿设计生产能力为6Mt/a,矿井服务年限为
82.5a,其中一水平服务年限
40.9a,二水平服务年限
41.6aa考虑到抽放瓦斯系统的服务年限,本次设计的抽放瓦斯管网系统只服务到一水平,故管网阻力计算到一水平最困难时期按照乌东矿抽放瓦斯系统管网路径,各分段管道长度按如下长度计算分段阻力工作面抽放瓦斯管道长度取3000m一水平回风上山抽放瓦斯管道长度300m一水平回风石门抽放瓦斯管道长度140m回风立井抽放瓦斯管道长度163m地面和抽放瓦斯泵站内抽放瓦斯管道长度500m
(1)摩擦阻力(Hm)(5-2)式中Hm—管路摩擦阻力,Pa;L—管路长度,m;Q—抽放管内混合瓦斯流量,m3/h;γ—混合瓦斯对空气的密度比;K—与管径有关的系数;D—抽放管内径,cm
(2)局部阻力计算(Hj)局部阻力按摩擦阻力的15%计算,即Hj=
0.15Hm,Pa抽放管线阻力计算结果见表5-2所示表5-2抽放管线阻力计算结果抽放管类别Q(m3/h)γL(m)KD(cm)Hm(Pa)HJ(Pa)主管
291420.
91111030.
71120473.
871.1支管
75420.
91130000.
71602762.
3414.3小计
3236.
1485.4总计
3721.5矿井抽放系统管网总阻力为
3721.5Pa
5.3瓦斯抽放泵选型
5.
3.1瓦斯抽放泵的选型原则
(1)泵的流量应满足抽放系统服务期间可能达到的最大瓦斯抽放量;
(2)泵的压力能克服最困难路线管网阻力,使抽放钻孔达到足够负压,并满足抽放泵出口正压需求;
(3)瓦斯抽放泵要具备良好的气密性;
(4)抽放设备配套电机必须防爆
5.
3.2瓦斯抽放泵流量的计算瓦斯抽放泵的流量用下式计算式中Q—瓦斯抽放泵所需额定流量,m3/min;Qz—矿井抽放系统最大瓦斯纯量,m3/min;X—矿井抽放瓦斯浓度,12,%;K—备用系数,取
1.3;η—抽放泵机械效率,取80%按上式计算的北采区瓦斯泵所需的流量为Q=789m3/min
5.
3.3瓦斯抽放泵压力的计算瓦斯抽放泵的压力是克服瓦斯从抽放钻孔口起,经抽放管路到抽放泵,再到释放点所产生的全部阻力损失,即式中—瓦斯抽放泵的压力,Pa;—抽放系统管网总阻力,Pa;—抽放钻孔所需负压,本煤层预抽取15000Pa,采空区抽放取10000Pa;—瓦斯泵出口正压,取5000Pa;—压力备用系数,取K=
1.2按上式计算抽放瓦斯泵的最大压力高负压抽放系统
5.
3.4瓦斯泵的真空度计算
5.
3.5抽放泵选型根据抽放泵的选型原则和前面计算的瓦斯泵所需抽放流量()、泵压力()和真空度(i),选择水环式真空泵按上述计算结果,在标准状态下,抽放系统抽放瓦斯泵所需流量=789m3/min,考虑到抽放瓦斯泵吸气端是在负压状态下,需将抽放管路内实际流过的瓦斯量换成标准状态下流量,按照气体压力与流量的变化关系换算为抽放瓦斯系统抽放瓦斯泵在,真空度28%的条件下,抽放瓦斯泵抽放量大于1096m3/min;根据计算出抽放瓦斯泵所需的流量,选择淄博水环真空泵厂有限公司(供参考)生产的2BEC110矿用瓦斯抽放泵,共两套系统,每套各2台,一台工作,一台备用水环式真空泵性能规格见表5-3表5-3水环式真空泵性能规格表型号抽气量m3/min最大轴功率(kw)转速r/min备注2BEC11011101300170水环式真空泵的配套防爆电机工作电压为10kV、配套电机的功率、减速器型号由供应商确定
5.4管路敷设要求⑴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瓦斯管路钢管部分应采取防腐、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⑵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;
⑧瓦斯管不准穿过其它管路,确需穿过,应加套管
5.5管路安装⑴地面管路安装乌东煤矿北采区抽放瓦斯泵房位于立风井广场附近,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‰抽放瓦斯泵房内管路安装详见附图C1003-299-01和C1003-299-02⑵井下管路安装
①立风井内的瓦斯抽放主管,采用沿梯子间托梁托挂敷设,由于立风井施工完毕,通风系统形成,无法进行井下焊接作业,故管路链接全部采用法兰盘链接管路用托梁支撑,托架采用40#工字梁,每隔50m设一托梁,每隔5m用管箍固定在导向梁上
②回风上、下山内管路安装采用沿巷道侧帮敷设,管路用钢制支架支撑,管路距侧帮
0.3m,每隔4m设一个,每隔12m设一个防滑支撑墩并用一个半圆卡固定管路,以防止管路滑动
③回风大巷内及工作面顺槽管路安装采用沿巷道侧帮敷设,管路用制支架支撑,管路距侧帮
0.3m,每隔4m设一个墩⑶管道、管道支架及法兰、弯头等钢制管道附件防腐、防锈表面进行喷砂除锈,达到我国《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级标准》Sa2级,喷涂环氧富锌底漆两遍,喷涂丙稀酸聚胺脂面漆两遍,漆膜厚度δ200μm抽采瓦斯管路进行防腐处理后,应在外部涂红色以示区别⑷管路防冻由于本地区冬季的最低气温可达-
30.3℃,地面抽放瓦斯管路需采取防冻措施施工方法敷设40mm厚的管道保温层(可采用聚氨酯泡沫塑料),用镀锌铁丝捆扎;最外面用镀锌薄钢板包裹
5.6附属装置⑴阀门在瓦斯抽采管路(主、支管)的分岔处和抽采管路与钻孔的连接处,均需安设阀门,主要用于调节与控制各个独立瓦斯抽采地点的抽采负压、瓦斯浓度、抽采量等,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,阀门规格应与安装地点的管径相匹配⑵在主、干、支管以及钻孔连接装置上均应设置测压嘴,以便经常观测抽采管内的压力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⑶计量装置瓦斯流量是瓦斯抽采工作中的一个重要参数,只有准确地测定它才能真实地反映出瓦斯抽采效果目前瓦斯流量的计量方法种类很多,应用条件也各不相同本设计中大部分管路选用孔板流量计作为瓦斯流量计量装备,计量装置的安装详见图5-1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,偏心度应小于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、高度80mm,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瓦斯抽采量有较大变化时,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⑷钻孔连接方式钻孔与管路的连接装置包括弯管、自动放水器、孔板流量计和钢丝骨架胶管等回采工作面预抽钻孔和边掘边抽钻孔,利用胶管连接,胶管的一端连接到钻孔封孔管上,另一端用连接汇总管与瓦斯抽采管路连接起来,构成抽采系统⑸放水装置本矿瓦斯抽采方法主要采用本煤层和采空区瓦斯抽采,抽采管路内涌水量较多,在抽采钻场、管路拐弯、低洼、温度突变处及沿管路适当距离(间距一般为200m~300m,最大不超过500m)应设置放水器设计的放水装置全部选用自动放水器,矿方也可自己加工人工放水器自动放水器和人工放水器安装见图5-2图5-2放水器安装示意图⑹在抽采管路的适当部位应设置除渣装置,将瓦斯抽采管路内煤粉等杂物排掉,防止进入瓦斯抽采泵内损坏真空泵的叶片
5.7矿井抽放瓦斯系统主要附属设施抽放瓦斯管路系统除应配置控制阀门、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
②泵站的进、出气端设置放空管
③放管路低洼处要安装放水器
④在泵房内抽放管路上(进、入口)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
⑥抽放瓦斯泵房内采用6台自吸水泵,其中4台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,2台给冷却塔送水
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,瓦斯抽放泵站监测系统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乌东煤矿的实际情况,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100m、宽80m,总占地面积8000m
26.
1.2泵站结构抽放泵站为框排架结构,按照不同的功能分又两部分建设,泵房建筑高度为
15.5m,总长度为51m,宽度为27m,分真空泵间、管道间,辅助建筑为配电室、值班室、水泵间,建筑高度为6m,总长度为33m,宽度为10m抽放瓦斯泵房设计见附图
1、
2、
36.2瓦斯抽放泵站建筑及环境保护
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放空管采用混凝土基础支撑,拉线固定
6.
2.3围墙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,防止闲杂人员进入泵房围墙选用混凝土柱金属栅围墙,施工详见标准图集02J003第79页大门的门型选用PM-3018平开围墙大门,见标准图集03J001(第
8、
10、
18、
19、
20、
21、
22、23页)
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四台,真空泵配套电机、减速器、气水分离器、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瓦斯抽放泵房抽放设备布置见附图
4、
56.4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⑴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⑵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⑶变电所变压器中性点严禁直接接地⑷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⑸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⑹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⑺电器设备不应超过其额定值运行⑻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⑼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⑴供电电源乌东煤矿北采区取新建矿区110kV中心变电站,以10kV电压向北采区供电⑵泵站供电系统方案设计来自变电所10kV电源送至瓦斯抽放站配电室,高压部分经高压配电装置和高压磁力起动器分别控制4台瓦斯抽放泵和4台矿用隔爆干式变压器;低压部分经隔爆干式变压器变压后输出660V和127V电压,分别给供水水泵、污水泵、照明灯等低压设备供电本方案设计采用高、低压混合供电系统,高压10KV,低压380V和127V瓦斯抽放站供电系统见附图7⑶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
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由网通公司安设一部可直通乌东煤矿调度室的防爆电话,并配套一部无线小灵通(必须防爆)
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本矿范围内水的硬度较大,设计考虑安装全自动软化水装置,对其进行前期软化供水管路中的水经自动软水器软化后,进入低位水池由水泵从低位水池将水吸至抽放瓦斯泵供水,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→自动软水器→低位水池抽放泵冷却水系统低位水池→自吸水泵→水环式真空泵→低位水池→冷却水塔→低位水池水封式防爆器供水系统低位水池→水泵→水封式防爆装置→低位水池自吸水泵设计安装6台,其中四台为抽放系统供水,两台为冷却水塔供水自吸水泵性能规格要求详见表6-1,冷却水塔参数见表6-2表6-1水泵性能规格表型号扬程m流量m3/h配套电机工作电压(V)功率(kw)IS100-80-1603260380/66015表6-2圆形高温超低噪声冷却塔性能参数表冷却水量(t/h)温度冷却额度(℃)电机功率(kW)塔体高度(mm)
100285.53900软化水装置设计选用自动软水器四台,其中两台工作,两台备用,其性能规格要求详见表6-3表6-3全自动软水器性能规格表型号流量(t/h)树脂罐个数盐箱个数树脂装填量(kg)JK200-
4003.5-
4.021250由于冬季的最低气温可达–
30.36℃,供水管路需采取防冻措施施工方法首先,清除被保温管道的表面污垢、铁锈,涂刷防腐层;敷设40mm厚的管道保温层(聚氨酯泡沫塑料),用镀锌铁丝捆扎;最外面用镀锌薄钢板包裹
6.6泵房采暖和通风
6.
6.1采暖泵房采暖与通风应符合现行国家标准《煤炭工业矿井设计规范》(GB50215-2005)的有关规定由于乡宁县冬季较冷,设计对水泵间和值班室采取供暖措施,水泵间和值班室采暖用热均由工业场地锅炉房提供采暖热媒为80℃~60℃的热水,设计有散热器采暖系统供热管道均采用镀锌钢管,采用焊接方式连接
6.
6.2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,真空泵间采用排风扇加强通风泄压7瓦斯抽采安全技术措施
7.1抽采系统安全措施
7.
1.1抽采钻场、钻孔施工时防治瓦斯危害的措施抽采钻场(孔)施工前,必须编制施工作业规程,制定施工安全措施,打钻时,必须配备专职瓦斯检查员,严格执行《煤矿安全规程》的有关规定,杜绝诸如无水打钻、瓦斯超限作业等违章作业打钻过程中如遇喷孔,必须立即停钻,采取处理措施,并向有关领导汇报
7.
1.2采空区抽采防止采空区自燃发火由于乌东煤矿B1-
2、B3-6煤层均属容易自然煤层,因此采空区瓦斯抽采时应加强抽采管路内的一氧化碳及氧气浓度的监测,及时调节抽采负压,防止采空区内发生自燃发火
7.
1.3管路防漏气、防砸坏、防带电、防底鼓措施抽采系统必须设置负压测定装置和截止阀门,新敷设的管路要进行气密性检查,正常抽采的管路亦应定期进行气密性检查敷设抽采管路的巷道虽非主要运输巷道,但在管路上要悬挂警示牌,管路外部涂红色以示区别,提醒车辆注意,并要每天巡回检查,发现问题及时更换抽采管路在巷道内吊挂安装时,吊挂高度不小于
1.8m;为防止底鼓折损管路,管道都用墩垛垫起,垫起高度不小于
0.3m井下瓦斯抽采管应尽量避免与通讯、动力电缆设在一起,以防管路带电
7.
1.4斜巷、上下山管路防滑措施斜巷、上下山布置管道时,要用半圆形铁卡子固定在巷道内的支撑物上,支撑物要卧底安装
7.
1.5管路防腐及地面管路防冻措施地面和井下金属管路外表均要先涂刷二层樟丹,地面管路再涂刷一层油性调和漆;埋入土壤的管路再涂一层热沥青,外缠玻璃丝布和聚氯乙烯;井下金属管路再涂二层煤焦沥青漆,管路外表不设置保温层
7.2抽采泵站安全措施为了保证抽采泵站安全运转,必须具有以下安全措施⑴在一个瓦斯抽采泵站内,瓦斯抽采泵及附属设备只有一套工作时,应备用一套;两套或两套以上工作时,其备用量可按工作量的60%设计钻机备用量按工作台数的60%设计⑵抽采泵站位置应设在不受洪涝威胁且工程地质条件可靠地带,应避开滑坡、溶洞、断层破碎带及塌陷区等;宜设在回风井工业场地内,泵房距井口和主要建筑物及居住区不得小于50m⑶泵房及泵房周围20m范围内禁止有明火⑷泵房应建在靠近公路和有水源的地方⑸泵房应考虑进出管敷设方便,有利瓦斯输送,并尽可能留有扩能的余地⑹抽采泵房建筑必须采用不燃性材料,耐火等级为二级⑺泵站周围必须设置栅栏或围墙⑻泵站附近管道应设置放水器及防爆、防回火、防回气装置,设置放空管及压力、流量、浓度测量装置,并应设置采样孔、阀门等附属装置放空管设置在瓦斯抽采泵的进、出口,管径应大于或等于泵的进、出口直径,放空管的管口要高出泵房房顶3m以上,并满足放空管高度15m以上⑼泵房内电器设备、照明和其它电器、检测仪表均应采用矿用防爆型⑽泵房必须有直通矿调度室的电话⑾抽采泵房应有供水系统,瓦斯抽采泵站设备冷却水一般采用闭路循环给水管及水池容积均应考虑消防水量污水应设置地沟排放⑿瓦斯泵前后防回火、防爆炸措施为防止抽采泵的回火、爆炸事故,在抽采泵进气管和出气管的适当位置设置防爆、防回火装置⒀抽采泵房防雷电、防火灾措施抽采泵房和泵房附近的放空管设置双针避雷装置,避雷装置的高度应超过泵房、放空管5m以上,并将避雷导线埋入地表以下⒁泵房内必须设置干粉灭火器和砂箱等灭火器材⒂抽放浓度规定及在规定浓度下的防爆措施⒃抽采泵房内环境瓦斯浓度不得超过
0.5%,否则必须停泵,查明原因并处理
7.3低浓度瓦斯管道输送安全保障措施根据本矿B1-
2、B3-6煤层的瓦斯含量测定结果和矿井瓦斯涌出量预测结果,很难保证地面瓦斯抽采系统管道内瓦斯浓度达到30%以上,为了确保本矿低浓度瓦斯管道输送安全,本次设计中低浓度瓦斯管路输送安全保证措施按照《煤矿低浓度瓦斯管道输送安全保障系统设计规范》(AQ1076-2009)相关规定进行设计
7.
3.1与本瓦斯抽采工程初步设计有关的基本规定⑴煤矿低浓度瓦斯管道输送安全保障系统设计时应遵循“阻火泄爆、抑爆阻爆、多级防护、确保安全”的基本原则⑵在煤矿低浓度瓦斯管道输送系统中靠近可能的火源点(发电机组、地面排空管口、自燃和易自燃煤层采空区抽瓦斯管入口等)附近管道上,应安设安全保障设施,确保管道输送安全⑶发电用瓦斯输管道系统中宜安设防逆流装置,防止抽采泵突然停泵而出现回流⑷低浓度瓦斯管道输送系统不得设置缓冲罐⑸抽采设备应选择湿式抽采泵⑹在管道输送系统中应设置安全监测控制设施安全监测控制设施除应符合MT209的有关规定外,还应具有以下功能a瓦斯管道输送安全保障设施的状态参数监测、显示及报警;b在发生瓦斯燃烧或爆炸时,监测控制设施应能控制安全保障设备快速启动,将瓦斯燃烧或爆炸控制在一定范围内⑺安设在瓦斯输送管道上的所有安全设施应符合各自产品的通用技术条件⑻安全保障设施安设段管道及附件应能承受正压
3.1MPa的压力,其它管道及附件应能承受正压
1.0MPa、负压
0.7MPa的压力安全保障设施安设段管道宜选用金属管道,当选用非金属管道时,其管材还应符合AQ1071的有关规定
7.
3.2安全设施地面瓦斯排空⑴抽出的低浓度瓦斯不利用时,其地面排空管路应安设阻火泄爆、抑爆两种不同原理的阻火防爆装置⑵自动喷粉抑爆装置监控用火焰传感器安装在排空管上,距排空管出气口的距离(沿管道轴向)应小于5m⑶自动喷粉抑爆装置的安设位置距火焰传感器的距离(沿管道轴向)为30m~60m采空区抽采用低浓度瓦斯管道输送⑴易自燃、自燃煤层的井下采空区低浓度瓦斯抽采,应在靠近抽采地点的管道上安设抑爆装置抑爆装置宜采用自动喷粉抑爆装置⑵自动喷粉抑爆装置的安设地点距最近的抽采瓦斯管口的距离(沿管道轴向)应小于100m⑶自动喷粉抑爆装置应至少安设1组,每组抑爆装置需安设2个喷粉罐,两个喷粉罐之间的距离为50m⑷抑爆装置的火焰传感器应安设在自动喷粉抑爆装置与抽采管进气口之间,距离抑爆装置的距离(沿管道轴向)应大于50m
7.
3.3其他⑴瓦斯抽采站、输气站建筑和排空管应按照GB50057的要求,设置防雷设施,分别装设避雷带或避雷针装置通往井下的抽采管路应按照GB50471的要求,采取防雷和隔离措施⑵地面瓦斯输送管道应采用埋地敷设,特殊情况需采用架空敷设时,在管道进、出建筑物100m范围内,应每隔25m接地1次,其接地电阻不应大于20Ω⑶地面低浓度瓦斯输送管道与地面或地下建筑物、构筑物或其他管线应保持一定的安全距离,见表7-1表7-1安全距离表名称厂房(地基)动力电缆水管、水沟热水管铁路电线杆距离(m)
511.5242⑷瓦斯抽采泵房、输气站加压机房和低浓度瓦斯管道输送系统中所选用的电器设备、仪表均应满足矿用防爆要求非防爆设备和仪表应集中安设到专门的仪表间(或配电间),并采取相应的隔离措施和消防措施⑸安装泄爆器和水封式阻火泄爆装置的地点应安装泄爆引导管,泄爆引导管口必须朝向无火源的安全方向,必要时需采取防止二次爆炸、火灾的措施⑹在安装有泄爆器和水封式阻火泄爆装置地点应设置警示牌和必要的安全防护设施,禁止无关人员靠近⑺在瓦斯发电和地面瓦斯排空地点,应按GB50016的有关规定设置必要的消防设施⑻在北方寒冷地区,对地面瓦斯输送管道及附属安全设施应采取保暖措施⑼井下瓦斯抽采管道布置设计应符合GB50471的有关规定⑽地面瓦斯输送管道布置设计应符合GB50028的有关规定⑾低浓度瓦斯输送管道施工及验收应按CJJ33的有关规定执行
7.4安全管理措施⑴泵房内不得使用非防爆电器,杜绝明火⑵建立抽采设备检查制度定期对抽采设备进行检查、维修,发现问题及时处理,并将有关情况及时向主管部门和领导汇报⑶建立抽采设备停、运联系制度未经有关部门和领导研究,任何人不得私自停开抽采设备,不得私自调整抽采系统的抽采负压⑷建立抽采参数定期检查制度抽采系统各测点每三天必须进行一次全面观测,有条件的应每天测定一次,每次观测都要及时填写在抽采日报上;瓦斯泵房内抽采管路的瓦斯浓度、正压、负压、流量、水温必须每隔10~30分钟测定、记录一次,并建立记录台帐⑸建立泵站值班人员交接班制度⑹泵房值班室设直通矿调度室电话,遇见特殊情况及时汇报⑺其余未尽事宜应遵守国家有关规范规定执行
7.5检测、监控系统根据《矿井瓦斯抽放管理规范》和《煤矿瓦斯抽放规范》的有关规定,瓦斯抽放监控系统必须对泵站抽放瓦斯管道内的瓦斯浓度、一氧化碳浓度、气体的流量、进气管负压、排气管正压以及抽放泵轴温、循环冷却水温、泵房室内瓦斯浓度进行连续监测特别是乌东煤矿B1-
2、B3-6煤层需要抽放采空区瓦斯来治理其回采工作面的瓦斯,而这两个煤层都具有自燃倾向性,所以在抽放采空区瓦斯过程中,应注意防止采空区内遗留煤炭发生自燃发火,必须经常检查一氧化碳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,应立即采取措施
7.
5.1抽放瓦斯监控系统泵房及地面管路检测、监控采用环境监测系统所设置的分站对抽放泵站的抽放参数进行实时监控为满足抽放瓦斯系统连续监测的要求,抽放瓦斯监测系统需装备高低浓度瓦斯传感器、一氧化碳传感器、气体的流量传感器、正负压力传感器、温度传感器瓦斯抽放监控系统监测指标、使用精度及测试范围见表7-2瓦斯抽放监测系统的主机、各传感器和配套设备的选型由矿自己选择抽放瓦斯监控系统安装设计由环境监控系统供货厂家完成
7.
5.2人工检测仪器、仪表的配备井下管路检测采用人工方法时,检测和计量设备包括标准孔板流量计(FKL系列)、AQ型瓦斯浓度检定器和U型水柱计,管路系统的控制主要靠截止阀门泵房监测仪器仪表瓦斯抽放系统监测分站及各种传感器一套AQR-
1、AQR-2型瓦斯浓度检定器各2台,
1.2mU型汞柱计和水柱计各2个井下抽放系统检测仪器仪表AQR-
1、AQ-2型瓦斯浓度检定器各2台,
1.2mU型水柱计2个,涡街流量计10个,其中DN600的4个,DN400mm的4个FKL系列孔板流量计DN50mm孔板10个,用于流动检测表7-2瓦斯抽放监控系统监测指标、精度及测试范围序号设备名称监测指标精度测试范围备注1气体流量传感器管道气体流量±2%抽放泵能力内的全范围抽放管路参数2高浓度瓦斯传感器管道瓦斯浓度(0~50%)±3%(50%~80%)±5%(80%~90%)±10%0~100%3负压传感器负压端管道内压力±1%0~
0.1Mpa4正压传感器正压端管道内压力±1%0~
0.1Mpa5负压管道温度传感器负压管道内温度±1%0~100℃6正压管道温度传感器正压管道内温度±1%0~100℃7一氧化碳传感器管道一氧化碳流量矿方自定8液体流量传感器泵水流量±2%全范围抽放泵参数9温度传感器泵水温度±1%0~100℃10温度传感器泵轴温度±1%0~100℃11低浓度瓦斯传感器泵房环境瓦斯浓度±1%0~5%8抽放瓦斯管理
8.1队伍组织瓦斯抽放是一项细致而又比较复杂的工作,随着生产的发展,需要经常不断地有组织、有计划地去完成大量的准备和施工任务,因此也就需要有一支专业队伍只有建立一支由打钻、安装到观测、管理的专业队伍,才能保证抽放瓦斯工作正常有序地进行,并能不断总结和改进抽放瓦斯工作必须配备1~2名专业技术人员,负责瓦斯抽放日常管理,总结分析抽放瓦斯效果,研究和改进抽放技术方案,组织新技术推广等;必须建立专门的抽放瓦斯施工队伍,负责钻孔施工、敷设管路、密闭施工等日常工程和日常瓦斯抽放参数测定工作
8.2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
8.
2.1图纸⑴抽放瓦斯系统图;⑵泵站平面及管网(包括阀门、安全装备、检测仪表等)布置图;⑶抽放钻场及钻孔布置图;⑷泵站供电系统图
8.
2.2记录⑴瓦斯抽放工程和钻孔施工记录;⑵瓦斯抽放参数测定记录;⑶抽放泵房值班记录
8.
2.3报表⑴瓦斯抽放工程年、季、月、旬报表;⑵瓦斯抽放量年、季、月、旬、日报表
8.
2.4台帐⑴抽放瓦斯设备台帐;⑵瓦斯抽放工程台帐;⑶瓦斯抽放量台帐
8.
2.5报告⑴矿井和采区抽放工程设计文件及交工报告⑵瓦斯抽放效果总结与分析报告
8.3管理与规章制度
8.
3.1管理制度抽放瓦斯矿井要建立以下规章制度⑴抽放瓦斯设备检修制度;⑵抽放设备停、运联系制度;⑶工程质量验收制度;⑷抽放瓦斯基础参数定期检测制度;⑸抽放瓦斯效果检验制度
8.
3.2规章制度⑴井下规章制度
①凡进行瓦斯抽放的工作面,必须由专门的设计部门设计说明书;
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⑵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;
⑤遵守瓦斯泵的操作规程及时发现泵的运行故障
8.4常用记录和报表格式⑴瓦斯抽放工程和钻孔施工记录表,见表8-1;⑵瓦斯抽放参数测定记录表,见表8-2;⑶抽放泵房值班记录表,见表8-3;⑷抽放瓦斯工程月报表,见表8-4;⑸瓦斯抽放量旬(月、季、年)报表,见表8-5以上报表格式,可根据矿井的实际情况进行取舍和添加表8-1瓦斯抽放工程和钻孔施工记录表日期地点孔号孔径上班残尺班次岩性描述班进尺孔深本班残尺问题说明出勤人负责人表8-2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℃气压Pa混合量m3/min纯量m3/min标准量m3/min测定人备注表8-3抽放瓦斯泵房值班记录年月日运行泵号号泵检查时间抽放瓦斯系统抽放瓦斯泵房备注浓度%负压mmHg孔板压差mmH2o流量m3/min泵轴温度℃气压Pa瓦斯浓度%温度℃表8-4瓦斯抽放工程月报表工作地点工程名称工程描述工程单位工程量计划完成率存在问题通风科长总工程师矿长表8-5矿井瓦斯抽放量旬报表序号地点负压mmHg浓度%温度℃混合瓦斯量m3/min纯瓦斯量m3/min旬抽放量Mm3累计抽放时间小时备注最大最小平均本旬全矿总计(Mm3)全矿累计抽放量(Mm3)通风科长总工程师矿长注矿井瓦斯抽放量月、季、年报表格式相同9瓦斯的综合利用
9.1瓦斯抽采的综合利用及评价矿井瓦斯是一种宝贵的能源,与人工制气相比,利用瓦斯具有成本低,质量高,清洁安全,使用方便等显著优点因此,充分利用瓦斯资源,不但可以获得显著的经济、社会效益,而且还可以减少大气污染,保护人类生存环境在解决煤矿安全生产同时,如果能利用抽出的瓦斯,而不是排放到大气中,可为居民用户或工业利用提供清洁便利的能源,可以使煤矿在不增加太大投入的情况下,增加一个新的利润增长点,会取得较好经济效益,同时将瓦斯变害为利,社会效益也很明显瓦斯(CH4)是一种导致全球气候变暖的温室效应气体在过去的300年间,大气中的CH4浓度已提高一倍多,目前正以每年
0.9%的速度增长若按此速度继续下去,将会使地球温度上升,对自然生态系统和人类生活环境产生严重后果因此瓦斯利用对环境保护,响应国家提出的可持续发展战略都具有重要意义
9.2瓦斯利用的可行性乌东煤矿建立的地面瓦斯抽采系统,初期瓦斯可排放空到大气中,随着生产的进行,瓦斯抽采量将逐渐增加,瓦斯抽采及管理的经验的也将日益丰富,如果瓦斯浓度及抽采量如能够保持稳定,并达到利用的要求,瓦斯利用完全是可行的煤层气是世界许多主要产煤国中潜在的重要能源世界范围内,相当数量的煤层气被开采,煤层气的地面抽采始于上世纪50年代美国首先制定了煤层气的开发计划,现在美国已经成为世界上技术最先进、规模最大的煤层气利用国家正是在美国煤层气开发巨大成功的带动下,目前世界上许多国家像澳大利亚、英国、波兰等国家正在积极地开发利用煤层气,许多产煤国看好从煤层中最大限度地开采煤层气技术的应用前景目前瓦斯利用技术有民用瓦斯燃气、工业瓦斯锅炉与瓦斯发电三种技术瓦斯浓度25%瓦斯发电技术成熟工艺有燃气轮机发电、气轮机发电、燃气发电机发电、联合循环系统发电和热电冷联供瓦斯发电国外瓦斯发电设备的厂家主要有美国的卡特彼勒、奥地利的颜巴赫、英国的能源公司、德国的道依茨、日本的三菱重工等目前,瓦斯燃气发电机组已在国内很多矿区应用且低浓度(瓦斯浓度6%)瓦斯发电设备研制成功并已经通过了国家安监总局的认证随着科学技术的发展,超低浓度的瓦斯利用技术必将到来,目前世界各国包括中国、瑞典、德国等国家正在进行
0.1%以上瓦斯利用试验阶段,预计不久即可以进行商业运转届时风排瓦斯(回风或乏风)也可以得到广泛应用。