【正文】 卸壓抽 放 是可行的。在開采階段煤層回采過程中，下階段煤層和圍巖因受階段開采的采動(dòng)影響，其內(nèi)瓦斯的卸壓大量涌向工作面采空區(qū)，而后涌向工作面上隅角和回風(fēng)流中。 考慮到烏東煤礦開采 B12和 B36煤層有自燃發(fā)火傾向性，采空區(qū)丟失的浮極易引起自燃發(fā)火，若對(duì)工作面采空區(qū)進(jìn)行強(qiáng)化抽放，會(huì)增加采空區(qū)內(nèi)漏風(fēng)量，使采空區(qū) 氧化帶內(nèi) 丟煤 供氧量相對(duì)增加，采空區(qū)防火 任務(wù)加重，對(duì)工作面安全生產(chǎn)不利，嚴(yán)重者可導(dǎo)致采空區(qū)煤炭自燃發(fā)火事故， 為防止采空區(qū)煤炭自燃發(fā)火事故的發(fā)生和減少采空區(qū)瓦斯的 12 大量涌進(jìn)出，需 對(duì)采空區(qū)瓦斯 抽放參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，應(yīng)根據(jù)工作面通風(fēng)參數(shù)確定合理的抽放量和抽放位置。采用上隅角插管抽放采空區(qū)淺部瓦斯方法可解決上隅角瓦斯超限問題。 綜上所述，烏東煤礦 北采區(qū) 在開采 B12和 B36煤層進(jìn)行工作面預(yù)抽 、 下階段煤層卸壓抽放煤層瓦斯 和上隅角插管抽放采空區(qū)瓦斯方法是 可行的。 ⑴ 依靠科技進(jìn)步發(fā)展先進(jìn)生產(chǎn)力，處理好安全與生產(chǎn)的矛盾，樹立“瓦斯事故可以預(yù)防和避免”的意識(shí)。 ⑶ 堅(jiān)持本質(zhì)安全型開采，高瓦斯煤層必 須通過瓦斯治理，確保在安全狀態(tài)下進(jìn)行開采。 ⑸ 加大投入，完善瓦斯綜合治理系統(tǒng)和裝備，重點(diǎn)是礦井通風(fēng)、瓦斯抽采、防滅火、綜合防塵、監(jiān)測(cè)監(jiān)控等方面。優(yōu)先利用采動(dòng)煤巖移動(dòng)卸壓技術(shù)抽采煤層瓦斯；施工穿層鉆孔抽 臨近層 瓦斯。建立和完善與瓦斯治理相適應(yīng)的人才戰(zhàn)略機(jī)制，創(chuàng)造“以人為本、人盡其才、才盡其用 ”的環(huán)境。重視抓好在職人員的繼續(xù)培訓(xùn)，提高職工隊(duì)伍的整體素質(zhì)。嚴(yán)格執(zhí)行《煤礦安全規(guī)程》、《煤礦瓦斯治理經(jīng)驗(yàn)五十條》等的規(guī)定和要求。 瓦斯治理規(guī)劃的總體思路 本次瓦斯治理規(guī)劃的總體思想是：以瓦斯綜合治理為突破口，從根本上解決威脅礦井安全生產(chǎn)的最大隱患，全面改善礦井的安全生產(chǎn)環(huán)境，打造一個(gè)“本質(zhì)安全”型的煤炭企業(yè)，創(chuàng)建一個(gè)平安、穩(wěn)定、和諧和快速發(fā)展的礦區(qū)。 工作面抽放瓦斯方法選擇 根據(jù)烏東煤礦 北采區(qū) 工作面 的瓦斯涌出量預(yù)測(cè)以及工作面瓦斯來源分析結(jié)果，工作面涌出的瓦斯有 10～ 15%來源于開采階段煤層，有 80%以上來源于采空區(qū)（含下階段煤層、鄰近層 涌出的 瓦斯），需對(duì) 下階段煤層 和 采空區(qū)瓦斯進(jìn)行強(qiáng)化抽放。考慮到開采階段煤層已經(jīng)卸壓，煤層只有部分殘余瓦斯，若對(duì)正在開采階段煤層打鉆孔預(yù)抽，效果不會(huì)很理想。 （ 2） 上隅角 插 管抽放采空區(qū)瓦斯 在回風(fēng)巷內(nèi)敷設(shè)抽放瓦斯管道， 隨著工 作面的推進(jìn)抽放瓦斯管道逐步埋入采空區(qū)3～ 5m范圍內(nèi)，對(duì)采空區(qū)涌出的瓦斯進(jìn)行抽放。上 15 隅角插管抽放采空區(qū)瓦斯 方法見圖 42。 掘進(jìn)巷道掘進(jìn)巷道 圖 43 掘進(jìn)工作面抽放瓦斯示意圖 表 41 掘進(jìn)工作面預(yù)抽 鉆孔參數(shù)表 孔號(hào) 孔 徑 /mm 與巷道夾角 /176。 孔深 /m 鉆孔間距 /m 孔 底至巷幫平距 /m 1 94 6 6 100 1 10 2 94 9 6 100 1 15 注：施工過程中，鉆孔參數(shù)根據(jù)煤層賦存情況適當(dāng)調(diào)整。根據(jù)《烏東煤礦北采區(qū)瓦斯抽放可行性報(bào)告》（ 2020 年煤炭科學(xué)研究院總院沈陽研究院）知，北采區(qū) +400m 水平 B36煤層瓦斯含量達(dá)到 ，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，同一開采水平 B36煤層瓦斯涌出量大于 B12煤層，因此本次對(duì)抽放瓦斯量預(yù)計(jì)是以 +400m 水平 B36煤層工作面為依據(jù)，預(yù)測(cè) B12煤層工作面需要抽放的瓦斯量。一般情況下，煤層卸壓后，透氣性系數(shù)增加幾十倍，甚至幾千倍，抽放率能達(dá)到 50~80%。 掘進(jìn)工作面抽放瓦斯量預(yù)計(jì) 根據(jù)對(duì)烏東煤礦開采 +400m 標(biāo)高時(shí)， B36煤層掘進(jìn)瓦斯涌出量 ， 靠通風(fēng)能解決掘進(jìn)工作面回風(fēng)瓦斯超限問題比較困難時(shí)，應(yīng)考慮掘進(jìn)工作面抽放，掘進(jìn)工作面抽放瓦斯量按 2 m3/min 預(yù)留 。 烏東 煤礦目前生產(chǎn)能力 ， 三個(gè)采區(qū) 4 個(gè)綜采工作面 同時(shí)開采。從目前礦提供的礦井瓦斯資料結(jié)果分析，西采區(qū)、南采區(qū)開采煤層瓦斯含量較低，大部分煤層處在瓦斯風(fēng)化帶范圍內(nèi)，對(duì)目前工作面安全開采沒有構(gòu)成威脅，暫不考慮建立地面瓦斯抽放系統(tǒng)。 根據(jù)前面對(duì)工作面抽放瓦斯量預(yù)計(jì)，北采區(qū)煤層采用 下階段巷道鉆孔 抽放瓦斯 開采層瓦斯方法基本上能解決工作面瓦斯超限問題，但遇到瓦斯涌出異常區(qū)時(shí)，采用單一的抽放方法不能解決工作面瓦斯超限問題，需采用綜合抽放措施，根據(jù) 烏東煤礦 北采區(qū)工作面的實(shí)際情況分析，采用下階段鉆孔抽放卸壓煤層瓦斯和采用上隅角插管抽放采空區(qū)瓦斯是可行的。由于 B36煤層瓦斯涌出量大，本次預(yù)計(jì)抽放量按兩個(gè)工作面都布置在 B36 煤層，即采區(qū)瓦斯涌出量最大的時(shí)候，需要抽放瓦斯量，再考慮掘進(jìn)工作面異常涌出區(qū)需抽放瓦斯 2m3/min，按 4 個(gè)掘進(jìn)面計(jì)算，則北采區(qū) 需抽放瓦斯量為 ，故 北采區(qū) 抽放瓦斯系統(tǒng)設(shè)備選型按系統(tǒng)抽放瓦斯能力 。 因此，從北采區(qū) 長遠(yuǎn)的發(fā)展，有必要建立地面瓦斯 永久 抽放系統(tǒng)。” 從 對(duì) 烏東煤礦 的瓦斯抽放量預(yù)計(jì) 及瓦斯儲(chǔ)量計(jì)算 結(jié)果可以看出，抽放量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 2m3／ min，同時(shí) 瓦斯資源可靠、儲(chǔ)量豐富，瓦斯抽放服務(wù)年限與 礦井的服務(wù)年限相當(dāng)，大于 10 年，所以建立地面永久 瓦斯抽放系統(tǒng) 是完全可行的。 瓦斯泵房屬有爆炸危險(xiǎn)的廠房，要求周圍 50m 范圍內(nèi)無居民，遠(yuǎn)離井口， 20m 范圍內(nèi)無明火，同時(shí)，應(yīng)選擇交通便利，地勢(shì)平坦的開闊地，有利于建筑物施工、抽放管路和電纜敷設(shè) 。 通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘察和征求礦方的意見， 并 考慮井下與地面瓦斯抽放管路距離的遠(yuǎn)近， 地面抽放瓦斯泵房選擇在 立 風(fēng)井工業(yè)廣場(chǎng)附近 ， 瓦斯抽放泵站占地面積長 80m、寬50m。 ⑵ 方案比較： 方案一：優(yōu)點(diǎn)是泵房在主井工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)，便于管理。另外，有的井筒有礦車通過，如發(fā)生跑車易碰壞管路，有可能引起管路內(nèi)的瓦斯泄露，存在安全隱患。 方案二：優(yōu)點(diǎn)是泵房 在風(fēng)井工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)，有利于瓦斯抽放管理。再者，井下管路均安裝在回風(fēng)巷道內(nèi)，安全系數(shù)高。另外，在安裝管路以后，井筒的凈斷面會(huì)減小，將影響礦井的通風(fēng)能力。 抽放瓦斯管路選擇 瓦斯抽放管路系統(tǒng)的選擇 原則 ⑴ 瓦斯抽 采 管路系統(tǒng)應(yīng)根據(jù) 礦井開拓部署、井下巷道布置、抽 采 地點(diǎn)分布、瓦斯利用要求，以及礦井的發(fā)展規(guī)劃等因素確定，并避免或減少主干管路系統(tǒng)的改動(dòng)； ⑵ 管路的敷設(shè)宜減少曲線，并宜使管路長度較短； ⑶ 管路宜敷設(shè)在礦車不經(jīng)常通過的巷道中，應(yīng)首選在回風(fēng)巷內(nèi)敷設(shè)。抽采管路總阻力包括摩擦阻力和局部阻力；摩擦阻力可用低負(fù)壓瓦斯管路阻力公式計(jì)算；局部阻力可用估算法計(jì)算，一般取摩擦阻力的 10%～ 20%。 管網(wǎng) 系統(tǒng) 敷設(shè)路線 為 ： 采用下階段巷道鉆孔預(yù)抽 開 采 階段 煤層 和下階段煤層瓦斯 系統(tǒng)管網(wǎng)路徑： 下階段巷道鉆孔 → 下階段 工作面 回風(fēng)巷 → 工作面 回風(fēng) 聯(lián) 巷 → 采區(qū)回風(fēng)石門 → 回風(fēng)井 → 抽放 瓦斯 泵站 → 利用用戶（或放空） 采用上隅角插管抽放 采空區(qū) 瓦斯 系統(tǒng)管網(wǎng)路徑： 采空區(qū) → 工作面 回風(fēng)巷 → 工作面 回風(fēng) 聯(lián) 巷 → 采區(qū) 回風(fēng) 石門 → 回風(fēng) 井 → 抽放 瓦斯 泵 21 站 → 利用用戶（或放空 ） 瓦斯抽放管管徑計(jì)算及管材選擇 瓦斯抽放管路管徑選擇得合理與否，對(duì)抽放瓦斯系統(tǒng)的工程 投資及抽放系統(tǒng)抽放瓦斯效果有很大影響。按照預(yù)測(cè)的 烏東 煤礦工作面瓦斯涌出量和工作面 的通風(fēng)能力情況，預(yù)計(jì)該工作面抽放瓦斯量為，故 烏東 煤礦抽放瓦斯管路按通過 ， 管徑選擇 一般采用下式計(jì)算： ??????? vQD 式中： D—瓦斯抽放管內(nèi)徑， m； Q—抽放管內(nèi)混合瓦斯流量， m3/min； V—抽放管內(nèi)瓦斯平均流速， m/s。 根據(jù)預(yù)計(jì)的瓦斯流量，按 上 式計(jì)算選擇的抽放管 直 徑如表 51 所示。 管道 采用法蘭盤連接，中間夾石棉橡膠墊。計(jì)算管網(wǎng)阻力應(yīng)在抽放管網(wǎng)系統(tǒng)敷設(shè)線 路確定后，按其最長的線路和抽放最困難時(shí)期的管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算 。 考慮 到 抽放瓦斯系統(tǒng)的服務(wù)年限，本次設(shè)計(jì)的抽放瓦斯管網(wǎng)系統(tǒng)只服務(wù)到一 22 水平 ， 故管網(wǎng)阻力計(jì)算到一水平最困難時(shí)期 。 （ 2）局部阻力計(jì) 算（ Hj） 局部阻力按摩擦 阻力的 15%計(jì)算，即 Hj=， Pa。 表 52 抽放管線阻力計(jì)算結(jié)果 抽放管類 別 Q （ m3/h） γ L （ m） K D （ cm） Hm （ Pa） HJ （ Pa） 主管 29142 1103 120 支管 7542 3000 60 小計(jì) 總計(jì) 礦井抽放系統(tǒng)管網(wǎng)總阻力為 。 瓦斯抽放泵流量的計(jì)算 瓦斯抽放泵的流量用下式計(jì)算： 式中： Q—瓦斯抽放泵所需額定流量， m3/min； Qz—礦井抽放系統(tǒng)最大瓦斯純量， m3/min； X—礦井抽放瓦斯?jié)舛龋?12， %； K—備用系數(shù)，取 ； η—抽放泵機(jī)械效率，取 80%。 按上式計(jì)算抽放瓦斯泵的最大壓力： ?? ??? X KQ100Q Z 24 高負(fù)壓抽放系統(tǒng)： ? ? PaH 2 8 4 6 5 . ?????泵 瓦斯泵的真空度計(jì)算 % ????? 泵Hi 抽放泵選型 根據(jù)抽放泵的選型原則和前面計(jì)算的瓦斯泵所需抽放流量（ 泵Q ） 、 泵壓力（ 泵H ）和真空度（ i），選擇水環(huán)式 真空泵。 水環(huán)式真空泵性能規(guī)格見表 53。 管路敷設(shè)要求 ⑴ 井下管路 煤礦井下的環(huán)境條件較惡劣，且巷道高低不平，坡度大小不一，巷道受壓變形，空氣濕潤易銹蝕等，為此對(duì)煤礦井下抽放瓦斯管路的敷設(shè)有如下要求： ① 瓦斯 管路 鋼管部分 應(yīng)采取防腐、防銹蝕措施； ② 管路底部應(yīng)墊木墊，墊起高度不低于 30cm，以防止底鼓損壞管路； 25 ③ 傾斜巷道的瓦斯管路，應(yīng)用卡子將管道固定在巷道支護(hù)上，以免下滑； ④ 管路敷設(shè)要求平直，盡量避免急彎； ⑤ 主要運(yùn)輸巷道中的瓦斯管路架設(shè)高度不小于 ； ⑥ 管路敷設(shè)時(shí)，要考慮流水坡度，要求坡度盡量一致，避免高低起伏，低洼處需安裝放水器； ⑦ 新敷設(shè)的管路要進(jìn)行氣密性檢驗(yàn)。 管路安裝 ⑴ 地面管路安裝 烏東 煤礦 北采區(qū) 抽放瓦斯泵房位于 立 風(fēng)井 廣場(chǎng) 附近 ， 地面管路 安裝采用沿地表架空敷設(shè)方式，每 6m 設(shè)一個(gè)地面管路支架。 抽放瓦斯泵房內(nèi)管路安裝詳見附圖 C100329901 和 C100329902。管路用托梁支撐，托架采用 40＃ 工字梁，每隔 50m 設(shè)一托梁，每隔 5m 用管箍固定在導(dǎo)向梁上。 ③ 回風(fēng)大 巷內(nèi) 及工作面順槽 管路安裝 采用沿巷道側(cè)幫敷設(shè)，管路用 制支架支撐 ，管路距側(cè)幫 ，每隔 4m 設(shè)一個(gè)墩。 抽采 瓦斯管路進(jìn)行防腐處理后，應(yīng)在外部涂紅色以示區(qū)別。 施工方法：敷設(shè) 40mm 厚的管道保溫層（ 可采用 聚氨酯泡沫塑料），用鍍鋅鐵絲捆扎；最外面用鍍鋅薄鋼板包裹。設(shè)計(jì)選用的閥門為截止閥 ，閥門規(guī)格應(yīng)與安裝地點(diǎn)的管徑相匹配 。測(cè)壓嘴高度設(shè)計(jì)為 80mm，選用內(nèi)徑 6mm 的紫銅管，在安裝管路之前預(yù)先焊上，平時(shí)用密封罩罩住或用細(xì)膠管套緊捆死，以防漏氣。 ⑶ 計(jì)量裝置 瓦斯流量是瓦斯 抽采 工作中的一個(gè)重要參數(shù)，只有準(zhǔn)確 地 測(cè)定它才能真實(shí)地反映 出瓦斯 抽采 效果。本設(shè)計(jì) 中大部分管路 選用孔板流量計(jì)作為 瓦斯流量 計(jì)量裝備，計(jì)量裝置 的 安裝詳 見圖 51。 ⑦ 孔板使用 1 年后，要對(duì)孔板進(jìn)行校正，以減小計(jì)量誤差?；夭晒ぷ髅骖A(yù)抽鉆孔 和 邊掘邊抽鉆孔，利用膠管連接，膠管的一端連接到鉆孔封孔管上，另一端用連接匯總管與瓦斯 抽采 管 路 連接起來 ， 構(gòu)成 抽采 系統(tǒng) 。設(shè)計(jì)的放水裝置全部選用自動(dòng)放水器，礦方也可自己加工人工放水器。 28 負(fù)壓自動(dòng)放水器人工放水器正壓自動(dòng)放水器 圖 52 放水器安裝示意圖 ⑹ 在 抽采 管路的適當(dāng)部位應(yīng)設(shè)置除渣裝置 ， 將 瓦斯抽采 管路內(nèi)煤粉等雜物排掉，防止進(jìn)入 瓦斯抽采 泵內(nèi)損壞真空泵的葉片。 ② 泵站的進(jìn)、出氣端設(shè)置放空管 。 ④ 在泵房內(nèi)抽放管路上（進(jìn)、入口）配置控制閥門、測(cè)壓嘴、孔板流量計(jì)，對(duì)抽放瓦斯系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)量和測(cè)定。 ⑥ 抽放瓦斯泵房內(nèi)采用 6 臺(tái) 自吸水泵 ，其中 4 臺(tái) 給水環(huán)式真空泵供應(yīng)工作用水和冷卻水環(huán)式真空泵的軸溫， 2 臺(tái) 給冷卻塔送水 。 ⑧ 泵房內(nèi)設(shè)置防爆照明燈和按鈕。 29 6 瓦斯抽放泵站 6. 1 瓦斯 抽放站場(chǎng)地平面布置 瓦斯 抽放 站 場(chǎng)地的布置原則應(yīng)嚴(yán)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(chǎng)地，平面布置整齊、合理，便于安裝與維修。從利用角度考慮，距離工業(yè)區(qū)不能太遠(yuǎn)，以減少利用成本。 泵站結(jié)構(gòu) 抽放 泵 站 為 框排架 結(jié)構(gòu)，按照不同的功能 分 又 兩部分建設(shè)，泵房 建筑高度為 ，總長度為 51m，寬度為 27m，分真空泵間、管道間，輔助建筑為 配電室、值班室、水泵間 ， 建筑高度為 6m， 總長度為 33m，寬度為 10m。 瓦斯抽放泵站建筑及環(huán)境保護(hù) 場(chǎng)地基礎(chǔ)資料 場(chǎng)地內(nèi)所有建筑物及構(gòu)筑物均按地震裂度 8 度計(jì)算 ，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為。 瓦斯抽放泵、配套電機(jī)、電機(jī)減速器、