【正文】 和管理。主立井、副斜井進(jìn)風(fēng)，專用風(fēng)井兩斜井并聯(lián)回風(fēng)，礦井總進(jìn)風(fēng)量為 2391m3/min。 根據(jù)礦井煤田地質(zhì)條件及鄭煤集團(tuán)公司對(duì)《鄭州煤炭工業(yè)集團(tuán)馬池煤礦有限責(zé)任公司礦井技術(shù)改造方案》的批復(fù)第六條，在 +100m 水平以深采用三條下山開拓， 6 采用二巖一煤的布置方式。即 11 雙翼采區(qū)和 12 單翼采區(qū)。 礦井開拓方式 馬池煤礦有限責(zé)任公司是由登封市馬池煤礦、三元曹村煤礦、白坪申發(fā)煤礦和鄭煤集團(tuán) 2020 年 6 月共同組建而成，開采標(biāo)高為 100m 以上 +150m 以下煤炭資源，開采二 1煤層，年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 30萬噸。 煤質(zhì) 二 1煤呈黑色、多粉末狀，結(jié)構(gòu)簡單，組織疏松，強(qiáng)度低易污手。傾角 18176。全區(qū)為單斜構(gòu)造，地層走向 80176。局部地段出現(xiàn)特厚點(diǎn)，煤層穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，不含夾矸。屬構(gòu)造簡單類型?！?360176。 井田地質(zhì)構(gòu)造情況 本礦區(qū)位于華北地臺(tái)區(qū)、嵩箕斷隆南緣，東金店～盧店向斜西段南翼。年平均氣溫 ℃，最低氣溫 ℃，氣溫最高可達(dá) ℃；年平均蒸發(fā)量 1669mm；最大凍土深 ，最大積雪厚 ，年無霜期 246 天。 本區(qū)地處淮河流域潁河水系，礦區(qū)內(nèi)水系不甚發(fā)育，以季節(jié)性溪流為主，沖溝發(fā)育，多呈南北向。 4 1 礦井概況 交通位置 鄭煤集團(tuán)馬池煤礦 位于登封市南部白坪鄉(xiāng)，北距登封市 20km，東臨白坪火車站。 根據(jù)該礦提供的礦井設(shè)計(jì)和 2020 年 礦井瓦斯鑒定報(bào)告 , 礦井絕對(duì)瓦斯涌出量為 , 相對(duì)瓦斯涌出量為 m3/min， 屬于低瓦斯礦井 。 鄭煤集團(tuán)馬池煤礦有限責(zé)任公司 地面瓦斯抽放系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 鄭煤集團(tuán)瓦斯防治研究所 二 00 七年十月 1 鄭煤集團(tuán)馬池煤礦有限責(zé)任公司 地面瓦斯抽放系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 承擔(dān)單位： 鄭煤集團(tuán)瓦斯防治研究所 協(xié)助單位：鄭煤集團(tuán)馬池煤礦有限公司 鄭煤集團(tuán)登封分公司 報(bào)告編寫： 馬漢滋 報(bào)告審核： 李豐良 負(fù) 責(zé) 人 ： 殷秋朝 完成時(shí)間： 2020 年 10 月 26 日 1 目 錄 前言 …………………………………………………………………………… .. 3 1． 礦井概 況 …………………………………………………………………… 4 交通位置 ……………………………………………………………… .. 4 井田地形與氣候 ……………………………………………………… .. 4 井田地質(zhì)構(gòu)造情況 …………………………………………………… .. 4 煤層賦存及煤質(zhì)情況 ………………………………………………… .. 4 礦井開拓方式 ………………………………………………………… .. 5 礦井通風(fēng)方式及礦井瓦斯等級(jí)鑒定結(jié)果 ..……………… ........……… 6 2．礦井瓦斯抽放的必要性與可行性 ………………………………………… 8 回采工作面瓦斯涌出量預(yù)測(cè)結(jié)果 …………………………………… .. 8 礦井瓦斯涌出來源與構(gòu)成 ……………………………………... ........... 9 瓦斯抽放的必要性 …………………………………………………… .. 9 瓦斯抽放的可行性 …………………………………………………… . 11 礦井瓦斯儲(chǔ)量與可抽量 ……………………………………………… . 11 3．礦井瓦斯抽放 方案初步設(shè)計(jì) ……………………………………………… 13 抽放方法選擇的原則 ………………………………………………… .. 13 抽放瓦斯方法選擇 …………………………………………………….. 13 抽放量預(yù)計(jì)及抽放服務(wù)年限 ………………………………………… .. 16 瓦斯抽放鉆孔施工及設(shè)備 …………………………………………… .. 17 4. 瓦斯管網(wǎng)系統(tǒng)選擇、管網(wǎng)阻力計(jì)算及設(shè)備選型 ………………………… . 19 礦井瓦斯抽放設(shè)計(jì)參數(shù) ……………………………………………… .. 19 瓦斯管網(wǎng)系統(tǒng)選擇與管網(wǎng)阻力計(jì)算 ………………………………… .. 19 瓦斯抽放泵選型計(jì)算 ………………………………………………… .. 26 5. 瓦斯抽放泵站設(shè)計(jì) ………………………………………………………… . 28 瓦斯抽放泵 …………………………………………………………… . 28 瓦斯抽放泵站供電 …………………………………………………… . 29 瓦斯抽放泵給排水 …………………………………………………… . 31 防 雷設(shè)施 ……………………………………………………………… 31 2 瓦斯抽放泵站照明 …………………………………………………… 31 瓦斯抽放泵站通訊 …………………………………………………… 31 抽放系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) …………………………………………………… 31 泵房采暖、通風(fēng) …………………………………………… ..……… 31 6．瓦斯抽放系統(tǒng)的安裝 …………………………………………………… .. 32 瓦斯抽放系統(tǒng)安裝的基本要求 ………… …………………………… 32 瓦斯抽放泵的安裝 …………………………………………………… 32 瓦斯抽放、排放管路及附屬設(shè)施安裝 ……………………… ...…… . 32 7．環(huán)境保護(hù) ………………………………………………………………… .. 33 抽放瓦斯工程對(duì)環(huán)境的影響 ………………………………………… 33 污染防治措施 ………………………………………………………… 33 抽放站綠化 …………………………………………………………… 33 8．瓦斯抽放組織管理及主要安全技術(shù)措施 ……………………………… .. 34 組織管理 ……………………………………………………………… 34 瓦斯抽放組織機(jī)構(gòu) …………… ......………………………………… 34 瓦斯抽放鉆場(chǎng)管理 …………………………………………………… 34 采空區(qū)抽放管道的拆裝 ……………………………………………… 36 瓦斯抽放管路管理 ……………………………………………………… 36 瓦斯抽 放安全技術(shù)措施 ……………………………………………… 37 鉆機(jī)操作規(guī)程 ……………………… .......…………………………… 37 瓦斯抽放泵司機(jī)操作規(guī)程 ………… ...........…………………………… 38 瓦斯抽放報(bào)表管理 …………………………………………………… 40 9．瓦斯抽放工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) …………………………………………… .. 42 勞動(dòng)定員 ……………………………………………………………… 42 投資概算 …… ………………………………………………………… 42 方案一與方案二對(duì)比 ……………………………………………………… . 42 礦井瓦斯利用 ………………………………………………………… 42 10．結(jié)論及建議 ……………………………………………………………… 46 參考文獻(xiàn) ……………………………………………… ... .......………… .. 47 3 前 言 鄭煤集團(tuán)馬池煤礦有限責(zé)任公司是一 對(duì) 資源整合礦井，位于登封市白坪鄉(xiāng)馬池村 。 由于 12 采 區(qū)瓦斯 含量 較大 ，實(shí)際 按高瓦斯礦井管理 。白坪～新上公路從礦區(qū)北部通過，礦區(qū)西距 207 國道僅 5km，交通便 利 。礦區(qū)東側(cè)為白江河，屬季節(jié)性河流，受大氣降水支配，夏、秋雨季汛期水量較大，冬、春干旱季僅為一細(xì)小溪流，對(duì)礦井開采無直接影響。春、夏、秋三季以東北風(fēng)、東風(fēng)為主，冬季以西北風(fēng)為主，最大風(fēng)速 28～ 30m/s。全區(qū)為單斜構(gòu)造，地層走向 80176。傾角 18176。 煤層賦存 及煤質(zhì) 情況 煤層 本區(qū)含煤地層為石炭～二迭系，含煤地層總厚 大于 385m，含九個(gè)煤組計(jì)煤，煤層總厚 15m，含煤系數(shù) %。頂板一般為大占砂巖，局部有炭質(zhì)泥巖偽頂，底板為砂質(zhì)泥巖或炭質(zhì)泥巖?！?90176。～ 25176。其 視密度為。 技術(shù)改造方案： 礦井開拓方式為單水平開下山拓全井田。其開采順序先采 11 采區(qū)，后采 12 采區(qū)。 礦井開采煤層賦存標(biāo)高為 +150～－ 100m，根據(jù)煤層瓦斯賦存的特征，以一個(gè)水平為宜（即機(jī)軌合一大巷 +85m 水平）， +100m 以淺為低瓦斯區(qū)， +100m 以深為煤與瓦斯突出危險(xiǎn)區(qū)。 11采區(qū)、12采區(qū)設(shè)置專用回風(fēng)下山、采工作面采用 “U” 型全負(fù)壓通風(fēng)。隨著開采深度的增加，特別是在煤層突然增厚或變薄地段等，應(yīng)加強(qiáng)礦井瓦斯監(jiān)測(cè)工作，以免造成不應(yīng)有的損失。 現(xiàn)場(chǎng)的煤層瓦斯含量 是由河南理工大學(xué)在 76002 工作面 測(cè)得，兩個(gè)數(shù)值分別為、 m3/t。 礦井 瓦斯涌出來源與構(gòu)成 在二 1煤層 開采區(qū)域 , 生產(chǎn)工作面 (按 1 個(gè) 回采工作面考慮 )和掘進(jìn)工作面 (按 2 個(gè)掘進(jìn)工作面考慮 ), 預(yù)計(jì)將來的最大瓦斯涌出量可達(dá)到 。 礦井實(shí)際生產(chǎn)中證實(shí)了瓦斯由淺到深逐漸增大的趨勢(shì)，因此在 批復(fù)的技術(shù)改造安全專篇中 ， +100m～ 200m 水平為突出危險(xiǎn)區(qū)域，按突出危 險(xiǎn)進(jìn)行管理，具有突出煤層的礦井按突出礦井管理，突出礦井必須建立瓦斯抽放系統(tǒng) 。 瓦斯抽放的可行性 本煤層瓦斯抽放的可行性是指在自然透氣條件下進(jìn)行預(yù)抽的可能性 .衡量本煤層瓦斯預(yù)抽可行性指標(biāo)有 二 個(gè)：煤層透氣性系數(shù) (λ )，鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)（ α ） . 按 λ、 α判定本煤層瓦斯抽放可行性標(biāo)準(zhǔn)如表 2－ 6 示 。 因此 , 回采工作面將采用高位瓦斯抽放 和本煤層順層開采綜合 治理工作面的瓦斯 。 (2) 應(yīng)根據(jù)礦井瓦斯涌出來源及涌出量構(gòu)成分析 , 有針對(duì)性地選擇抽放瓦斯方法 , 以提高瓦斯抽放效果 。 抽放瓦斯方法選擇 馬池 煤礦抽放瓦斯的目的是消除瓦斯突出的危險(xiǎn)性及使工作面的瓦斯涌出量降低到通 風(fēng)能解決的水平 . 因此 , 確定礦井抽放瓦斯的方法為 本 煤層抽放 (包括開采工作面和掘進(jìn)工作面抽放 )和采空區(qū)抽放等方式 . 在二 1煤層開采時(shí)，必須對(duì)所有的回采工作面進(jìn)行高位抽放或本煤層預(yù)抽、對(duì)大多數(shù)的掘進(jìn)工作面進(jìn)行瓦斯預(yù)抽放 . 選擇的瓦斯抽放方法如下： ⑴ 采用邊采邊抽方式抽放回采工作面 本煤層 瓦斯 ； ⑵ 掘進(jìn)工作面采用邊掘邊抽方法抽放本煤層瓦斯 ； ⑶ 采用高位鉆孔抽放回采工作面及采空區(qū)瓦斯 。 故回采工作面本煤層瓦斯抽放量為 。 掘進(jìn)工作面 掛耳 抽放 掘進(jìn)工作面抽放瓦斯的方法有邊掘邊抽和 掛耳 瓦斯抽放兩種方式 .考慮到 馬池煤礦掘進(jìn)工作面瓦斯 涌出較 大 ,采用 掛耳 抽 放 比較合適 . 采用 掛耳抽放 時(shí) , 抽放鉆孔布置方式如圖 3－ 2示 。鉆場(chǎng)深度 4m，采用 (腿梁 )工字鋼支護(hù) ,對(duì)棚架設(shè)，棚距 ，迎頭工字鋼、荊笆、椽桿背實(shí)、背嚴(yán)。 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層中和部分采空區(qū)中的瓦斯通過鉆孔和瓦斯抽放管道排放到地表 . 圖 33 為回采工作面高位鉆孔布置示意圖 。 17 根據(jù)鄭州礦區(qū)實(shí)際情況，取 m3/ 2 個(gè)單巷掘進(jìn)工作面考慮，邊掘邊抽瓦斯總量為 1m3/min. 礦井瓦斯抽放量預(yù)計(jì) 當(dāng)?shù)V井實(shí)施邊采邊抽和邊掘邊抽等措施時(shí)，預(yù)計(jì)礦井最大瓦斯抽放總量可以達(dá)到 、日抽放 24 小時(shí)計(jì)算，礦井最大 月 瓦斯抽放量可以達(dá)到 205632m3。 2).轉(zhuǎn)速范圍 。 鉆孔施工技術(shù)安全措施 除了采取鉆孔施工技術(shù)的一般安全措施 (略 )外 , 還必須采取以 下特殊措施 : (1) 在施鉆地點(diǎn)附近安設(shè)一組 (5 個(gè) )壓風(fēng)自救器和一臺(tái)電話 。 (5) 若施鉆現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生安全異常 , 則立即按安全路線撤離 。 聚胺脂封孔操作簡單 , 省時(shí)省力 , 氣密性好 , 抽放效果好 ， 適用于 馬池 煤礦 . 1— 集氣孔段 2— 聚氨酯封孔段 3— 水泥砂漿封孔段 4— 雙抗封孔管 圖 34 聚胺脂 封孔示意圖 瓦斯抽放參數(shù)監(jiān)測(cè) 采用孔板或便攜式數(shù)字鉆孔瓦斯參數(shù)監(jiān)測(cè)儀對(duì)鉆孔或采空區(qū)抽放管進(jìn)行監(jiān)測(cè) . 除此之外 , 在抽放巷道口設(shè)瓦斯抽放監(jiān)測(cè)傳感器 , 對(duì)抽放管道的負(fù)壓 , 瓦斯?jié)舛?, 瓦斯流量 , 溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè) 。 馬池礦屬于技術(shù)改造礦井 ,技術(shù)改造后生產(chǎn)能力為 30 萬噸 /年 ,根據(jù)上級(jí)文件要求 抽放泵的位置 必須 布置在地面 。 該方案的井下主管道長度為 750m。 . 管網(wǎng)阻力計(jì)算 ⑴ . 摩擦阻力（ Hm）計(jì)算 )/( 52 DKLQH m ????? ? ??????? (3－ 6)