【正文】 回水管路 31 瓦斯抽放泵給排水 (1) 給水 瓦斯抽放泵的供水采用地面清潔水 (PH 值 6～ 8)，并建水池、水箱，安裝抽水泵，形成水循環(huán)系統(tǒng)。 7 – 支承柱 。 3 水封罐 。泵房 不得有易燃 , 易爆物品 , 并配備至少 4 只干粉滅火器和大于 . 在泵站周圍設(shè)有防火栓 . 抽放泵站是具有爆炸危險(xiǎn)的甲類廠房 , 設(shè)計(jì)門窗作為泄壓面積 , 泄壓與廠房體積比應(yīng)在 之間 , 其土建工程設(shè)計(jì)和施工由 馬池 煤礦自行完成 。 當(dāng) 取 經(jīng)濟(jì)流速 10m/s、主管路選 Φ300 的抽放管、支管選 Φ250mm的抽放管， 則 最大管網(wǎng)阻力為： H 曹村 =（ 14000+ +15000） = Pa 瓦斯抽放泵 根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果 ， 通過國(guó)內(nèi)真空泵生產(chǎn)廠家產(chǎn)品的市場(chǎng)調(diào)查 , 方案一可 選用 2 臺(tái) 山 東 伯仲真空設(shè)備 有限公司生產(chǎn)的 2BE 353 型水環(huán)真空泵 ，工作流量為 72 m3/min,電機(jī)為 132KW，主管路為 Φ300mm 螺旋管 。 瓦斯抽放泵選型計(jì)算 瓦斯抽放泵的選型原則有二個(gè)： ①泵的流量應(yīng)滿足抽放系統(tǒng)服務(wù)期限可能達(dá)到的最大瓦斯抽放量； ②泵的壓力能克服最困難路線的管網(wǎng)阻力，使抽放鉆孔達(dá)到足夠的負(fù)壓，并滿足抽放泵出口正壓需求 。 抽出的瓦斯排放至地面 , 還必須安裝防爆 , 防回火裝置 , 放空管 , 避雷線等 . 3) 計(jì)量裝置 及抽放參數(shù)測(cè)定 在井下與主管道匯合的各抽放支管處各安裝氣體參數(shù)監(jiān)測(cè)儀 (南京科強(qiáng)科技實(shí)業(yè)有限公司產(chǎn)品 ), 計(jì)量各支管的瓦斯流量 . 應(yīng)用便攜式孔板流量計(jì)測(cè)定單孔瓦斯流量 。 3) 管道防腐防銹 所有金屬管道外表均要進(jìn)行防銹處理 ,即在管道外表先涂刷兩層樟丹 , 在刷一層調(diào)和漆 。 (4) 在空曠的地帶敷設(shè)瓦斯抽放管路時(shí) , 應(yīng)考慮未來的發(fā)展規(guī)劃和建筑物的布 25 置情況 。 (4) 瓦斯抽放管路敷設(shè)時(shí)要考慮流水坡度 , 要求坡度盡量一致 , 避免由于高低起伏引起的局部積水 . 在低洼處需要安裝放水器 。 [方案二 ]最 困難抽放管 網(wǎng) 阻力計(jì)算結(jié)果 為 如表 4－ 3 示 表 4－ 2 [方案一 ]最困難 抽放管 網(wǎng)阻力計(jì)算結(jié)果 （曹村） 抽放管 類 別 Q （ m3/min） γ L （ m） K D （ cm） Hm （ Pa） 干管 1750 30 支管 660 20 合計(jì) 表 4－ 3 [方案二 ] 最困難 抽放管 網(wǎng)阻力 計(jì)算結(jié)果（馬池北山） 抽放管 類 別 Q （ m3/min） γ L （ m） K D （ cm） Hm （ Pa） 干管 580 30 支管 660 20 合計(jì) ⑵ 局部阻力（ Hj） 24 管路局部阻力損失按直管阻力損失的 15%計(jì)算，則抽放管路系統(tǒng)的局部阻力損失為 : Hj 曹村 = Hm = =. Hj 馬池 = Hm = =. （ 3) 總阻力（ H） H 曹村 = Hm + Hj = + = Pa H 馬池 = Hm + Hj =+= 瓦斯抽放管路與瓦斯抽放鉆孔的連接 用軟管將鉆孔套管與鉆場(chǎng)鉆場(chǎng)瓦斯管連接 , 然后鉆場(chǎng)瓦斯管與布置在巷道中的瓦斯抽放支管相連接 . 瓦斯抽放主管均采用法蘭盤螺栓緊固連接 , 中間夾橡膠密封圈 。 根據(jù)各瓦斯抽放管內(nèi)預(yù)計(jì)的瓦斯流量，按式（ 4－ 1）計(jì)算選擇的瓦斯抽放管管徑如表 4－ 1 示 。 該方案的井下主管道長(zhǎng)度為 1750m。 19 4 瓦斯管網(wǎng)系統(tǒng)選擇與管網(wǎng)阻力計(jì)算及設(shè)備選型 礦井瓦斯抽放設(shè)計(jì)參數(shù) 根據(jù)煤礦提供的地質(zhì)資料和礦井設(shè)計(jì)資料 , 馬池 煤礦的設(shè)計(jì)瓦斯抽放量按一臺(tái)抽放泵同時(shí)服務(wù) 一 個(gè)回采工作面和 二 個(gè)掘進(jìn)工作面 , 純瓦斯 抽放量取 (將來最大瓦斯抽放量 ). 瓦斯抽放濃度按 8%計(jì)算 。 考慮到 馬池 煤礦的鉆孔數(shù)量不大 , 沒有必要購買價(jià)格昂貴的封孔泵或采用人工水泥沙漿封孔 . 因?yàn)槭褂盟嗌碀{封孔 , 凝固時(shí)間長(zhǎng) , 對(duì)于傾斜鉆孔不易充滿 . 因此 , 應(yīng)該使用人工聚胺脂封孔 。 (3) 采煤工作面放炮時(shí) , 撤出施鉆人員至安全地點(diǎn) , 放炮期間 , 所有人員均不得 18 進(jìn)入回風(fēng)系統(tǒng) 。 4).液壓系統(tǒng) 。 抽放參數(shù)的確定 根據(jù)目前礦井的具體情況和所選用的抽放瓦斯方法 , 設(shè)計(jì)礦井的瓦斯抽放濃度為 8%. 回采面的預(yù)抽時(shí)間大于 3 個(gè)月 , 回采面預(yù)抽鉆孔可作為邊采邊抽鉆孔 , 當(dāng)采煤工作面推進(jìn)至該孔孔口附近時(shí) , 拆除鉆孔 . 瓦斯抽放實(shí)踐證明 , 由于預(yù)抽煤體瓦斯 , 使煤體發(fā)生收縮變形 , 當(dāng)煤體原來占據(jù)的空間體積相等時(shí) , 煤體的收縮既使原有的裂隙加大 , 又可以產(chǎn)生新的裂隙 . 從而使煤層的透氣性增加 , 提高瓦斯抽放效果 。 抽放量預(yù)計(jì)及抽放服務(wù)年限 回采工作面本煤層預(yù)抽量預(yù)計(jì) 由于二 1煤層的透氣性低及回采工作面巷道面積較 小等原因 ，回采工作面順層 邊采邊抽 和高位抽放相結(jié)合 ， 瓦斯抽放量預(yù)計(jì) ?？拷锏赖?2 個(gè)鉆孔距巷道輪廓線的距離為 2m， 鉆場(chǎng)內(nèi)側(cè) 2 個(gè)鉆孔距巷道輪廓線的距離為 8m,并做到全層位控頂控底，即：上排鉆孔終孔于煤層頂板巖石 ，下排鉆孔終孔打至煤層底板巖石 ?！?5176。 圖 3－ 1 回采工作面本煤層瓦斯抽放鉆孔布置示意圖 推 薦的本煤層預(yù)抽鉆孔布置參數(shù)如下： 鉆孔長(zhǎng)度 55m； 鉆孔直徑 Φ75mm； 鉆孔與工作面夾角 0176。 回采工作面的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為 600m,根據(jù)集團(tuán)公司“三軟”突出煤層鉆孔區(qū)域消突技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，鉆孔布置為：厚度上雙排鉆孔，鉆孔排距為 3m。 (5) 選擇的抽放方法應(yīng)有利于提高瓦斯抽放效果 , 降低瓦斯抽放成本 。 由表可知， 礦井瓦斯儲(chǔ)量和可抽取量分別為 萬 m3和 萬 m3。 d） 容易抽放 10 可以抽放 ～ 10～ 較難抽放 目前， 馬池 煤礦沒有測(cè)定煤層透氣性系數(shù)、鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù) 。 Q0 ＜ *Q/C????????????? (2－ 1) 式中 : Q0 采掘工作面設(shè)計(jì)風(fēng)量 , m3/s； Q 采掘工作面瓦斯涌出量 , m3/min； K 瓦斯涌出不均衡系數(shù) ,取 K=； C 允許的采掘工作面瓦斯?jié)舛?，?C=%. 根據(jù)采掘工作面瓦斯涌出量預(yù)測(cè)結(jié)果，由式 (2－ 1)計(jì)算得到的回采工作面 (按綜采和炮采兩個(gè)工作面考慮 )、掘進(jìn)工作面 (按 3 個(gè)掘進(jìn)工作面考慮 )瓦斯抽放必要性判斷結(jié)果如表 2－ 5 所示 。 生產(chǎn) 時(shí)期 開采區(qū)域 平均產(chǎn)量（ t/d） 瓦斯涌出量 生產(chǎn)采區(qū)（ m3/min） 已采采區(qū) （ m3/min） 合計(jì) （ m3/min） （ m3/t） 目前 采掘工作面 1050 中期 采掘工作面 1050 后期 采掘工作面 1050 2 10 馬池 煤礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為 , 目前從瓦斯涌出量預(yù)測(cè)結(jié)果（表 2－ 4）來看，礦井在生產(chǎn)過程中的瓦斯涌出量將達(dá) , 單純靠通風(fēng)系統(tǒng)來稀釋瓦斯是不可能的 . 因此，必須建立瓦斯抽放系統(tǒng) 。 表 2－ 1 回采工作面瓦斯 參數(shù)測(cè)定 和統(tǒng)計(jì) 表 生產(chǎn)時(shí)期 采區(qū) 煤厚 (m) 瓦斯含量 (m3/t) 日產(chǎn)量 (t/d) 開采層瓦斯涌出量 (m3/t) (m3/min) 當(dāng)前時(shí)期 11 采區(qū) 900 中期 11 采區(qū)下部 5 900 后期 12 采區(qū) 5 900 表 2－ 2 掘進(jìn)工作面瓦斯 參數(shù)測(cè)定 和統(tǒng)計(jì) 表 生產(chǎn) 時(shí)期 煤層 煤厚 (m) 瓦斯含量(m3/t) 巷長(zhǎng) (m) 掘進(jìn)速度(m/月 ) 瓦斯涌出量 (m3/min) 煤壁 落煤 合計(jì) 當(dāng)前 二 1 600 75 中期 二 1 5 600 75 后期 二 1 4 1000 75 備注：⑴每個(gè)炮掘工 作面掘進(jìn)一條大巷，其瓦斯涌出量為這條大巷的煤壁瓦斯涌出量加上單頭掘進(jìn)落煤瓦斯涌出量；⑵每個(gè)炮掘工作面掘進(jìn)煤量均為 25t/d（ 7*），瓦斯涌出量為：初期，中期 ，后期 統(tǒng)計(jì)表明 ,工作面掘進(jìn)期間瓦斯絕對(duì)涌出量為 —, 考慮到中 9 期和后期開采深度增加， 每個(gè)掘進(jìn)工作面的絕對(duì)瓦斯涌出量定為 (表 22). 目前礦布置一個(gè)工作面 (76002 工作面 ), 今后考慮布置 一個(gè)炮采 回采 工作面 和 布置 2 個(gè)掘進(jìn)工作面 ， 表 23 給出了各個(gè)生產(chǎn)時(shí)期的瓦斯涌出量預(yù)測(cè) 。 8 2 礦井瓦斯抽放的必要性與可行性 采掘工作面 瓦斯涌出量預(yù)測(cè)結(jié)果 表 2－ 1 至表 24 是二 1煤層開采時(shí)，對(duì)應(yīng)于不同生產(chǎn)時(shí)期的回采工作面、掘進(jìn)工作面、采區(qū)及礦井瓦斯涌出量 統(tǒng)計(jì) 結(jié)果 ，根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料 ，當(dāng)前 馬池 煤礦屬于低瓦斯礦井 ，但隨著開采深度的增加，瓦斯逐步增大，管理等級(jí)由低瓦斯到高瓦斯直至突出礦井 過渡。 煤層瓦斯由于受賦存深度、構(gòu)造、煤厚變化等影響，其賦存具有不均衡性：位于二 1煤層露頭附近，煤層埋藏相對(duì)較淺，上覆基巖有效厚度小，故煤層瓦斯逸散條件相對(duì)較好，有利于煤層瓦斯向外界逸散。 礦井通風(fēng) 瓦斯 方式及礦井瓦斯 等級(jí)鑒定 結(jié)果 鄭煤集團(tuán)馬池煤礦礦井通風(fēng)方式為中央邊界式，通風(fēng)方法為機(jī)械抽出式。主要巷道有專用回風(fēng)下山、皮帶下山，總回風(fēng)大巷、 12采區(qū)機(jī)軌合一大巷、礦井 泵房變電所、采區(qū)車場(chǎng)及水倉布置在底板巖石中，軌道下山、主井底大巷、采區(qū)巷道布置在煤層中。 該礦沿井田走向劃分為 2 個(gè)采區(qū)。為中低灰、低硫、特低磷、高熔點(diǎn)、貧煤，是良好的民用與工業(yè)用煤。屬構(gòu)造簡(jiǎn)單類型?！?360176。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。 5 二 1煤層位于二迭系下統(tǒng)山西組下部，為本 礦開采對(duì)象，煤厚 0～ ，平均煤厚 ，傾角 18～ 26176。區(qū)內(nèi)無大的斷層通過。 ,傾向 350176。 1974～ 1975 年有過兩次地震，烈度為 5～ 6度。年降水量為 ～ ，一般為 ～ ，降雨多集中在 79三個(gè)月，約占年降水量的 60～ 70%。地勢(shì)北高南低，海拔標(biāo)高 +649～ +425m，相對(duì)高差 224m。 根據(jù)河南省煤炭工業(yè)局 2020 豫煤安 1 號(hào) 文 《河南省煤炭工業(yè)局關(guān)于鞏固成果再接再厲，全面開創(chuàng)我省煤礦安全生產(chǎn)新局面的決定》的 要求， “ 突出礦井或絕對(duì)瓦斯涌出量大于 40m3/min 的礦井，必須建立地面瓦斯抽放站 ”， 受馬池煤礦的委托，鄭煤集團(tuán)瓦斯防治研究所 在登封分公司、馬池煤礦的配合下，通過收集大量瓦斯資料和計(jì)算， 按照 《煤礦瓦斯抽放管理規(guī)范》、《煤礦瓦斯抽放技術(shù)規(guī)范》、 《煤礦瓦斯抽放工程設(shè)計(jì)規(guī)范》等規(guī)定為馬池煤礦 地面瓦斯抽放系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)， 編 制 了 《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) 》。 技術(shù)改造后設(shè)計(jì)生產(chǎn) 能力 。 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， 開采二 1煤層， 開采標(biāo)高為 100～ +150m， 位于 白坪井田西翼淺部， 目前正在進(jìn)行 30 萬噸的技術(shù)改造。 根據(jù) 礦井 技改方案安全專篇防治 瓦斯 的要求，+100m以深為煤與瓦斯突出危險(xiǎn)區(qū)， 必需 按突出 危險(xiǎn) 區(qū)域 進(jìn)行管理。 井田地形與氣候 地形地貌特征 該區(qū)為低山丘陵區(qū)。 氣候 及降水 本區(qū)屬典型的大陸性半干旱氣候，夏、秋兩季炎熱多雨，冬、春兩季低溫干旱少雨。 根據(jù)河南省地震局資料，本區(qū)近期未發(fā)生過大的破壞性地震?！?90176?！?25176?？刹擅簩又饕獮槎?1煤層，而一 1煤、五 3煤層大面積可采，四 3煤層局部可采。礦山范圍內(nèi)，二 1煤層埋深 20m，展布標(biāo)高 +300～－ 80m。 ,傾向 350176。區(qū)內(nèi)無大的斷層通過。 經(jīng)測(cè)定分析：二 1煤層原煤灰分（ Ad） %、硫分（ Std） %、水分（ Mad）%、磷分（ Pd） %～ %、揮發(fā)分（ Vdaf） %、恒容高位發(fā)熱量（ ）；煤灰軟化溫度（ ST） 1375℃。 利用馬池煤礦的主立井作為技術(shù)改造后的主提升井，馬池煤礦的副斜井作技改后礦井的副斜井，擔(dān)任礦井的輔助提升任務(wù)，利用曹村煤礦的主、副斜井?dāng)U修后并聯(lián)作礦井的專用回風(fēng)井，擔(dān)任礦井的回風(fēng)任務(wù) 。采區(qū)工作面開采順序?yàn)橛缮隙?、跳采開采。 為確保主要巷道穩(wěn)定 性，減少煤巷維修費(fèi)用，確保安全生產(chǎn)，專用回風(fēng)下山、皮帶下山， 軌道下山、 總回風(fēng)大巷、礦井泵房變電所、采區(qū)車場(chǎng)及水倉布置在底板巖石中；采區(qū)巷道布置在煤層中。 該礦以往生產(chǎn)過程中，礦井瓦斯涌出量小，正常通風(fēng)情況下，礦井瓦斯?jié)舛炔怀蓿?2020 年經(jīng)登封市煤 礦救護(hù)隊(duì)測(cè)試鑒定，瓦斯相對(duì)涌出量為 ，屬低瓦斯礦井。 表 1－ 2 馬池礦瓦斯等級(jí)鑒定結(jié)