【正文】 in)最大軸功率（kw）轉(zhuǎn) 速(r/min)備注2BEC11011101300170水環(huán)式真空泵的配套防爆電機工作電壓為10kV、配套電機的功率、減速器型號由供應(yīng)商確定。按上述計算結(jié)果，在標(biāo)準狀態(tài)下，抽放系統(tǒng)抽放瓦斯泵所需流量=789m3/min，考慮到抽放瓦斯泵吸氣端是在負壓狀態(tài)下，需將抽放管路內(nèi)實際流過的瓦斯量換成標(biāo)準狀態(tài)下流量，按照氣體壓力與流量的變化關(guān)系換算為：抽放瓦斯系統(tǒng)抽放瓦斯泵在，真空度28%的條件下，抽放瓦斯泵抽放量大于1096m3/min； 根據(jù)計算出抽放瓦斯泵所需的流量，選擇淄博水環(huán)真空泵廠有限公司（供參考）生產(chǎn)的2BEC110礦用瓦斯抽放泵，共兩套系統(tǒng)，每套各2臺，一臺工作，一臺備用。按上式計算的北采區(qū)瓦斯泵所需的流量為： Q=789m3/min 瓦斯抽放泵壓力的計算瓦斯抽放泵的壓力是克服瓦斯從抽放鉆孔口起，經(jīng)抽放管路到抽放泵，再到釋放點所產(chǎn)生的全部阻力損失，即： 式中：—瓦斯抽放泵的壓力，Pa；—抽放系統(tǒng)管網(wǎng)總阻力，Pa；—抽放鉆孔所需負壓，本煤層預(yù)抽取15000Pa，采空區(qū)抽放取10000Pa；—瓦斯泵出口正壓，取5000Pa；—壓力備用系數(shù)，取K=。 瓦斯抽放泵選型 瓦斯抽放泵的選型原則（1）泵的流量應(yīng)滿足抽放系統(tǒng)服務(wù)期間可能達到的最大瓦斯抽放量；（2）泵的壓力能克服最困難路線管網(wǎng)阻力，使抽放鉆孔達到足夠負壓，并滿足抽放泵出口正壓需求；（3）瓦斯抽放泵要具備良好的氣密性；（4）抽放設(shè)備配套電機必須防爆。抽放管線阻力計算結(jié)果見表52 所示。按照烏東礦抽放瓦斯系統(tǒng)管網(wǎng)路徑，各分段管道長度按如下長度計算分段阻力：工作面抽放瓦斯管道長度：取3000m一水平回風(fēng)上山抽放瓦斯管道長度：300m一水平回風(fēng)石門抽放瓦斯管道長度：140m回風(fēng)立井抽放瓦斯管道長度：163m地面和抽放瓦斯泵站內(nèi)抽放瓦斯管道長度：500m（1）摩擦阻力（Hm） （52）式中：Hm—管路摩擦阻力，Pa；L—管路長度，m；Q—抽放管內(nèi)混合瓦斯流量，m3/h；γ—混合瓦斯對空氣的密度比；K—與管徑有關(guān)的系數(shù)；D—抽放管內(nèi)徑，cm。根據(jù)烏東煤礦設(shè)計生產(chǎn)能力為6Mt/a。 瓦斯抽放管管網(wǎng)阻力計算抽放瓦斯管路阻力包括摩擦阻力和局部阻力。表51 抽放系統(tǒng)瓦斯抽放管管徑計算結(jié)果及選擇結(jié)果 類別抽放純量（m3/min）瓦斯?jié)舛龋?）混合瓦斯量（m3/min）流速（m/s）計算內(nèi)徑（mm）選擇管內(nèi)徑（mm）干管121010151200支管2012472600地面抽放瓦斯泵房內(nèi)管道選用無縫鋼管，其它管路均選用PE管。為說明方便對抽放瓦斯管道名稱作如下約定：采區(qū)石門、回風(fēng)井及地面瓦斯抽放管為干管；工作面抽放管為支管。直徑太大，投資費用增加；管徑過細，管路阻力損失大。 瓦斯管路敷設(shè)路線烏東煤礦北采區(qū)抽放瓦斯泵站選擇在風(fēng)井廣場附近，抽放管路通過立風(fēng)井進入井下。若必須敷設(shè)在運輸巷道內(nèi)時，應(yīng)采取必要的安全措施；⑷ 如抽采設(shè)備或管路發(fā)生故障，應(yīng)使管道內(nèi)溢出的瓦斯不流入采、掘工作面及機電硐室內(nèi)；⑸ 抽采管路系統(tǒng)宜符合管道運輸、安裝和維護方便的要求；⑹ 抽采管路系統(tǒng)中必須安裝調(diào)節(jié)、控制、檢測、防爆、防回火裝置；⑺ 抽采瓦斯管路的管徑應(yīng)按最大流量分段計算，并與抽采設(shè)備能力相適應(yīng)，抽采管路按安全流速為5～15 m/s和最大通過流量來計算管徑；⑻ 抽采系統(tǒng)管材的備用量可取10%；⑼ 礦井抽采系統(tǒng)的總阻力，必須按管網(wǎng)最大阻力計算，抽采瓦斯系統(tǒng)應(yīng)不出現(xiàn)正壓狀態(tài)。⑶ 方案確定通過上述方案比較，從安全的角度、對礦井生產(chǎn)的影響程度和工程投資三個方面綜合考慮，選擇方案二比較合理，即地面永久瓦斯抽放泵站選擇在立風(fēng)井廣場附近。缺點是管路在風(fēng)井內(nèi)安裝時，需要進行燒焊等作業(yè)，將會影響正常通風(fēng)和井下生產(chǎn)作業(yè)。管路安裝路徑短，經(jīng)濟上比較合算。再者，在這種方式下，管路通過的距離較長，不但管路安裝的經(jīng)濟投入和維護成本較高，而且增加了管網(wǎng)阻力，降低了抽放泵的實際抽放能力，還使抽放管理的難度加大。缺點是由于井筒內(nèi)安裝的管路較多，而瓦斯抽放管路管徑又比較大，若要安裝抽放管路，需對原有的電纜等設(shè)施進行重新布置，工作量大，并且在重新布置及安裝期間影響正常提升及運輸。 抽放瓦斯管網(wǎng)敷設(shè)路線選擇⑴ 方案提出沈陽研究院科研人員根據(jù)烏東煤礦井下巷道的布置和地面工業(yè)廣場內(nèi)各種設(shè)施的分布情況，提出了兩種抽放瓦斯管網(wǎng)敷設(shè)路線方案，分別是：方案一：泵房選擇在主井工業(yè)廣場附近，抽放管路通過主井（或副井）進入井下；方案二：泵房選擇在立風(fēng)井工業(yè)廣場附近，抽放管路通過立風(fēng)井進入井下。從利用角度考慮，距離工業(yè)區(qū)不能太遠，以減少利用成本。5 瓦斯抽放管網(wǎng)系統(tǒng) 抽放瓦斯泵房位置及管網(wǎng)敷設(shè)路線 抽放瓦斯泵房位置選擇抽放瓦斯場地的布置原則應(yīng)嚴格按照國家所頒布的相關(guān)法律、法規(guī)執(zhí)行，不占用良田，有效利用現(xiàn)有的場地，平面布置整齊、合理，便于安裝與維修。根據(jù)《礦井瓦斯抽放管理規(guī)范》第10條規(guī)定：“建立永久瓦斯抽放系統(tǒng)的礦井，應(yīng)同時具備下列2個條件：（1）瓦斯抽放系統(tǒng)的抽放量可穩(wěn)定在2m3／min以上；（2）瓦斯資源可靠、儲量豐富，預(yù)計瓦斯抽放服務(wù)年限在10年以上。烏東煤礦依據(jù)《礦井瓦斯抽放管理規(guī)范》第9條的規(guī)定，目前從采掘工作面的瓦斯涌出量還是礦井瓦斯涌出量都已經(jīng)滿足建立抽放系統(tǒng)的必要條件，前面已經(jīng)論述過，這里就不再重復(fù)?？紤]到下階段鉆孔抽放卸壓煤層瓦斯需要高負壓抽放，而上隅角插管抽放采空區(qū)瓦斯需低負壓抽放，因此北采區(qū)應(yīng)建立兩套獨立抽放瓦斯系統(tǒng)，一套高負壓抽放系統(tǒng)服務(wù)下階段巷道鉆孔預(yù)抽開采階段煤層和下階段煤層瓦斯方法，一套低負壓抽放系統(tǒng)服務(wù)上隅角插管抽放采空區(qū)瓦斯。北采區(qū)目前工作面瓦斯涌出預(yù)測結(jié)果看，進入一水平深部靠通風(fēng)方法不能解決工作面瓦斯超限問題，應(yīng)建立抽放瓦斯系統(tǒng)。根據(jù)礦井開拓布置情況，各采區(qū)之間距離較遠，特別是西采區(qū)距北采區(qū)距離10km左右，采用一套系統(tǒng)抽放管路較長，管網(wǎng)阻力損失較大。由于礦井采用本煤層預(yù)抽、邊采邊抽、邊掘邊抽和采空區(qū)抽放相結(jié)合的抽放方法，其抽放服務(wù)根年限與礦井生產(chǎn)服務(wù)年限相當(dāng)。按照我國目前抽放本煤層瓦斯技術(shù)水平和工作面瓦斯來源構(gòu)成， ，假設(shè)工作面日產(chǎn)量6500t/d，鉆孔抽放采空區(qū)瓦斯涌出量80%計算。鉆孔抽放瓦斯量預(yù)計北采區(qū)煤層采用下階段巷道鉆孔抽放瓦斯開采層瓦斯方法，主要是利用采動影響使煤層透氣性系數(shù)增大原理，重點抽放下階段煤層卸壓瓦斯。隨著烏東煤礦開采深度的加深，煤層瓦斯涌出量逐漸增大，給礦井的安全生產(chǎn)帶來影響。傾角/176。圖41 下階段巷道鉆孔抽放瓦斯布置示意圖 圖42 上隅角插管抽放瓦斯平面示意圖（3）掘進工作面瓦斯抽放根據(jù)對烏東煤礦北采區(qū)掘進工作面瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果，開采+，隨著開采深度的增加，掘進工作面瓦斯涌出量將增大，掘進工作面應(yīng)考慮邊掘邊抽，降低巷道煤壁和工作面落煤的瓦斯涌出量，抽放方法見圖43，施工參數(shù)見表41。在頂板周期來壓或采空區(qū)瓦斯涌出量大時，可對上隅角進行簡易的封堵（掛風(fēng)幛或簡易的封堵墻），增加采空區(qū)的密閉性，減少因抽放造成工作面上隅角漏風(fēng)，提高上隅角瓦斯抽放效果，攔截采空區(qū)瓦斯涌出。若在開采階段回采前，將下階段回風(fēng)巷道（或運輸巷道）預(yù)先掘出，在該巷道內(nèi)布置鉆場，沿著煤層向上打煤層鉆孔，終孔點落在正在回采階段煤層內(nèi)，可對正在開采階段煤層和下階段煤層進行采前預(yù)抽和采后下階段煤層卸壓抽放，又能有效截流下階段煤層涌出的卸壓瓦斯，減小工作面瓦斯涌出量，其抽放方法見圖41。針對烏東煤礦北采區(qū)工作面瓦斯涌出特征，提出如下抽放方法：（1）階段巷道鉆孔預(yù)抽開采階段煤層和下階段煤層瓦斯烏東煤礦開采標(biāo)高差距較大，礦井開采淺部時，工作面靠通風(fēng)可以解決瓦斯超限問題，進入深部后，開采層瓦斯涌出量會有較大的增加，需對開采層進行預(yù)抽。瓦斯治理規(guī)劃的總體思路是：完善通風(fēng)系統(tǒng)，提高礦井抗災(zāi)能力；與煤炭科研院所聯(lián)合，調(diào)整生產(chǎn)系統(tǒng)，改變生產(chǎn)工藝，優(yōu)化生產(chǎn)環(huán)節(jié)，提高生產(chǎn)能力；提高裝備水平，加大瓦斯抽采力度，提高礦井瓦斯抽采率；加大監(jiān)控力度，提高管理水平，杜絕瓦斯超限作業(yè)，％以下；杜絕“一通三防”人身事故。⑼ 加強管理制度建設(shè)，完善月度一通三防隱患排查制度；瓦斯治理督查和督導(dǎo)制度；瓦斯超限分級追查處理和系統(tǒng)分析制度；現(xiàn)場瓦斯異常情況實時監(jiān)控制度；瓦斯治理“一礦一策”、“一面一策”制度；瓦斯治理工程“兩同時、一超前”制度；班隊長“一通三防”持證上崗制度等瓦斯綜合治理制度體系。⑻ 嚴格管理，落實“三大規(guī)程”和技術(shù)措施。建立和完善正常的職工教育培訓(xùn)機構(gòu)，有計劃地進行強制性全員安全培訓(xùn)，安監(jiān)員、瓦檢員等特殊工種崗位必須做到持證上崗。⑺ 強化培訓(xùn)，提高職工隊伍素質(zhì)。⑹ 突出重點，加大瓦斯抽采力度。⑷ 加強與科研機構(gòu)和煤炭院校和合作，對瓦斯治理技術(shù)進行攻關(guān)研究，引進和使用瓦斯治理的先進技術(shù)和裝備，形成一套適合板石煤礦生產(chǎn)條件的瓦斯綜合治理技術(shù)體系。⑵ 堅持“可保盡保、應(yīng)抽盡抽、先抽后采、煤氣共采”的瓦斯綜合治理戰(zhàn)略，“高投入、高素質(zhì)、嚴管理、強技術(shù)、重責(zé)任”的瓦斯治理原則和“以抽定產(chǎn)、以風(fēng)定產(chǎn)、工程先行、技術(shù)突破、裝備升級、管理創(chuàng)新、全面提高”的治理思路。4 礦井抽放瓦斯方案與工藝 瓦斯治理規(guī)劃的指導(dǎo)思想以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，堅持以人為本，關(guān)愛礦工生命，樹立“瓦斯事故可以預(yù)防和避免”、“瓦斯是資源和清潔能源”的意識，貫徹“安全第一、預(yù)防為主”和瓦斯治理“先抽后采、監(jiān)測監(jiān)控、以風(fēng)定產(chǎn)”的方針，切實加強煤礦瓦斯治理與利用工作，努力建設(shè)本質(zhì)安全型礦井，確保能源供應(yīng)安全和礦井的可持續(xù)發(fā)展。因此，烏東煤礦適量抽放采空區(qū)瓦斯是可行的。根據(jù)烏東煤礦北采區(qū)煤層賦存情況、巷道布置特點等其它因素分析，烏東煤礦北采區(qū)工作面在回采期間，采用下階段煤層瓦斯采前預(yù)抽和卸壓抽放方法，也可能能出現(xiàn)上隅角瓦斯超限，需采取綜合抽放瓦斯措施。這部分瓦斯在風(fēng)壓的作用下涌向回采工作面，是造成工作面回風(fēng)隅角和回風(fēng)巷道的瓦斯超限主要原因之一。 采空區(qū)瓦斯抽放的可行性烏東煤礦北采區(qū)工作面瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果顯示，工作面瓦斯主要來源于下階段煤層涌出的瓦斯。烏東煤礦采用分階段開采，開采階段下部煤層處在卸壓范圍內(nèi)，煤層卸壓膨脹而產(chǎn)生裂隙，使該區(qū)域內(nèi)的煤層透氣性大幅度增加，若能在下階段煤層內(nèi)先預(yù)掘巷（初期為抽放瓦斯巷，回期為階段回采巷），在巷道內(nèi)布置鉆場，向卸壓階段煤層打抽放鉆孔，對烏東煤礦下階段卸壓煤層涌出的瓦斯進行截流抽放，可大大地減輕工作面采空區(qū)瓦斯涌出量，保證工作面安全生產(chǎn)。d)容易抽放可以抽放較難抽放~1010~表32 烏東煤礦本煤層瓦斯抽放難易程度評價結(jié)果表煤層鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)(d1)煤層透氣性系數(shù)λ(m2/MPa2烏東煤礦本煤層瓦斯抽放難易程度評價結(jié)果見表32。一般來說，其衡量指標(biāo)有兩個個：一為煤層的透氣性系數(shù)（λ）；二為鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)（）。總之，無論是從礦井目前的瓦斯涌出現(xiàn)狀、礦井通風(fēng)能力，還是從資源和環(huán)保的角度來看都有必要進行瓦斯抽放，特別是深部煤炭的開采，瓦斯問題將是制約煤礦安全高效生產(chǎn)的重要因素，提前進行瓦斯抽放工作，對烏東礦安全生產(chǎn)很有必要。 從資源和環(huán)保的角度來看瓦斯抽放的必要性瓦斯是一種優(yōu)質(zhì)的能源，將抽出的瓦斯加以利用，可以變害為寶，不僅改善能源結(jié)構(gòu)，而且減少了對環(huán)境的污染，可以取得顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。且由于工作面采用綜采，如增加風(fēng)量，會造成風(fēng)速過高，工作面煤塵太大，將對工作面作業(yè)人員的身體健康構(gòu)成威脅。采掘工作面是否有必要進行瓦斯抽放的判斷標(biāo)準是：采掘工作面最大供風(fēng)量小于稀釋瓦斯所需要的風(fēng)量，即當(dāng)瓦斯涌量大于通風(fēng)所能解決的瓦斯涌出量時就應(yīng)當(dāng)抽放瓦斯，其抽放瓦斯的必要性指標(biāo)通常以下式表示： (31)式中：－工作面允許的最大風(fēng)速，4m/s；－工作面最小通風(fēng)斷面，5m2；－允許風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛?%，%；－瓦斯涌出不均衡系數(shù)。（3）開采有煤與瓦斯突出危險煤層的。根據(jù)國家煤礦安全監(jiān)察局2010年頒布的《煤礦安全規(guī)程》第一百四十五條規(guī)定，凡有下列情況之一的礦井，必須建立地面永久瓦斯抽放系統(tǒng)或井下臨時抽放系統(tǒng)：（1）一個采煤工作面絕對瓦斯涌出量大于5m3/min，或一個掘進工作面絕對瓦斯涌出量大于3m3/min，采用通風(fēng)方法解決不合理的。在《烏東煤礦北采區(qū)B1－B3－6煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定與抽放瓦斯可行性研究報告》項目中，沈陽研究院使用分源預(yù)測法，對烏東煤礦各主采煤層瓦斯涌出量進行了預(yù)測，結(jié)果如下：（1）烏東煤礦北采區(qū)+，；。 礦井瓦斯儲量烏東煤礦北采區(qū)的瓦斯資源相當(dāng)豐富，僅一水平（+400m），這就為礦井的瓦斯開發(fā)利用提供了充足的資源條件，同時也對礦井的安全生產(chǎn)構(gòu)成了嚴重的威脅。 煤層瓦斯衰減系數(shù)B1－～；B3－～。 煤層瓦斯壓力B1－2煤層的相對瓦斯壓力在+；B3－6煤層+～； +～。2 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù) 瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)分析煤層瓦斯賦存基礎(chǔ)參數(shù)是礦井瓦斯防治和瓦斯抽放設(shè)計的依據(jù)，煤層瓦斯賦存基礎(chǔ)參數(shù)主要包括：煤層原始瓦斯壓力、煤層原始瓦斯含量、百米鉆孔自然瓦斯涌出量及衰減系數(shù)、煤層透氣性系數(shù)等。根據(jù)2007年礦井瓦斯等級鑒定結(jié)果： /t， m3 /min， /t， m3 /min。小槽煤開采上限標(biāo)高暫定為+650m，大槽煤開采上限標(biāo)高暫定為+600m。 北采區(qū)位置北采區(qū)（原鐵廠溝井田）煤層傾角43～51176。在+400m水平輔助運輸石門和+400m水平膠帶輸送機石門與B2125煤層和B20煤層的見煤位置處，沿B2125