20202回采工作面移动瓦斯抽放系统设计方案及安全技术措施
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20202工作面瓦斯抽放设计方案
及安全技术措施
华晋明珠矿 二O一三年五月二十四
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审批签字栏：
总工程师：采煤副总： 通风副总： 机电副总：调 度 室： 安 监 处： 生 产 科： 机 电 科： 通 风 区： 地 测 科： 综 采 队： 编 制: 年 月 日 年 月 日 年 月 日
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20202工作面瓦斯抽放设计方案及安全技术措施会审
会 审人 员 意 见 会 审 结 论 4
前 言
一、设计的主要依据
1、《采矿工程设计手册》2003版 煤炭工业出版社 2、《煤矿瓦斯抽放规范》AQ 1027--2006
3、《煤矿安全规程》（2011）国家煤矿安全监察局 4、河南理工大学编制的《山西华晋明珠煤业有限责任公司矿井瓦斯涌出量预测（2#煤层）》（）
5、阳煤设计研究院编制的《固定瓦斯抽放初步设计》（）
二、设计的主要技术指标 1）抽放纯量：min左右；
2）抽放瓦斯浓度：实验性，根据以往和其它矿抽放资料显示，采面隅角埋管抽放时最高浓度5%，平均%。煤层预抽浓度有待实验结论。
3）孔口负压： (待抽放系统运行仪器检测） 4）抽放管路的最远距离预计：1600m。 三、设计的指导思想
1、在符合规范要求、满足使用的前提下，尽可能降低成本，节省工程投资；
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2、设备、管材选型留有余地，能充分满足矿井安全生产的需要（采掘）；
3、采用的工艺技术具有简单、易操作、先进性，且符合实际。
4、参考其他同类矿井经验，选取相关设备。6
第一章 矿井及工作面概况
1、开拓方式
矿井立井-单水平开拓方式,开采2号煤层。 2、矿井巷道布置情况
矿井设计单水平开采2号煤层，水平标高+838m。全井田划分为3个采区（分别为一采区、二采区、三采区）。分东、西两翼布置，布置三条大巷，其中一条做为专用回风巷，两条进风巷（东轨、东皮巷）。采煤工作面采用U型通风方式。
3、采煤方法与顶板管理
采煤方法为走向倾斜长壁仰斜综采一次采全高。采用全部垮落法管理顶板。
4、工作面概况
20202工作面两顺槽采用锚杆+锚索+金属网+钢筋梯子梁联合支护，断面。工作面两顺槽超前支护采用单体液压支柱加“π”型梁进行维护，柱距为800mm。超前距离不小于70m,距采面10m范围为“一梁三柱”，其余为“一梁二柱”。工作面切眼采用ZY4800/20/40型掩护式液压支架100架；上下端头选择ZZ6000/22/45型支撑掩护式液压支架各10架。割煤使用MG300/700-WD型双滚筒无链电牵引采煤机。装煤由螺旋滚筒装入SGZ7/500型可弯曲刮板运输
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机，顺槽采用SZZ7/132型桥式转载机、PCM110型破碎机、DSJ-1000/2×250型胶带输送机及SZZ7/200型平铺转载机运煤。
工作面煤层厚度～，平均，煤层倾角1°～18°，平均9°。工作面整体呈单斜构造，煤层总体走向为北东，倾向北西，倾角一般在8～16°，根据现有地质资料，20202回采工作面内未发现断层、陷落柱等其他地质构造；工作面外存在F2逆断层，落差约45m。
2012年矿井瓦斯等级鉴定情况为：矿井相对瓦斯涌出量为t，绝对瓦斯涌出量为min；二氧化碳相对涌出量为t，二氧化碳绝对涌出量为min，瓦斯涌出形式为普通涌出，矿井为瓦斯矿井。参照20201工作面回采时期最大瓦斯绝对涌出量min，该工作面绝对瓦斯涌出量预计大于20201工作面绝对瓦斯涌出量。
煤层自燃等级为Ⅲ级，属不自燃煤层。煤尘具有爆炸危险性。
第二章 瓦斯抽放方法的选择
采面回风隅角埋管抽放、钻孔预抽本煤层瓦斯是瓦斯抽放的主要方法，在其他矿井都有十分成熟的技术和经验。采面上隅角埋管抽放能够防止回风隅角瓦斯积聚、降低采面回风流中的瓦斯浓度。钻孔预抽本煤层瓦斯能够降低煤层瓦斯含量，减少采掘作业时向采掘工间涌出的瓦斯
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量。采面回风隅角瓦斯抽放属于半封闭式瓦斯抽放，如果加强管理，一定会取得较为理想的效果。
根据本工作面目前情况，本工作面主要采用上隅角埋管抽放，解决工作面上隅角瓦斯问题。
第三章 回风隅角插管抽放法
回风隅角瓦斯抽放的主要原理是在工作面上隅角形成一个负压区，使该区域内瓦斯形成紊流状态与空气充分混合，由抽放管路抽走，这可以避免因工作面上隅角处局部位置因风流不畅（或微风）引起的瓦斯超限，还可解决因漏风使采空区向上隅角涌出瓦斯而造成的瓦斯超限。为操作方便，靠近采面上隅角段管路可采用较长的软管与主抽放管路相连接（管径与主管相匹配），将软管的一端插入上隅角，为保证软管吸入口能处于上隅角的上部（上部瓦斯浓度较高）可将抽放软管与木棒绑在一起（避免软管口下耷），用铁丝吊挂在切顶处。
随着工作面的推进，逐节回收主抽放管路，移动软管的连接，直至回采结束。抽放软管伸入上隅角的长度及位置应根据实际抽放效果不断调整，得到合理的参数。为确保抽放效果达到预期目标，在主抽放管路末端可设置一个分流器，分支出几个支管，插入隅角的不同位置进行抽放。
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但是，该抽放方法的采用必须是在有严密的组织、安全、施工措施，确保施工安全的前提下进行。
第四章 抽放浓度及抽放量
一、抽放浓度
根据目前矿井的具体情况，我矿为瓦斯矿井，抽放浓度采取上隅角插管抽放时预计不会超过5%。
二、瓦斯涌出量计算
设计根据矿井相对瓦斯涌出量和平均绝对瓦斯涌出量，预计瓦斯抽放绝对量2-3 m/min，即能满足要求。
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第五章 抽放系统及设备选型
第一节 抽放管路系统布置
在选择瓦斯抽放管路系统时，抽放管路应尽量选择铺设在巷道曲线段少和距离短的线路中，尽可能避开运输繁
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忙巷道，首选回风巷内铺设，还要考虑运输、安装、维修、供电供水方便。抽放泵站布置在井下时，应靠近抽放地点，安装在进风硐室中。
井下抽放泵站布置在井下靠近抽放地点的进风风流中，这样可以大大减少管路长度，可以根据抽放地点的改变移动抽放泵，可以节省管路投资，前提条件是抽放管路排出的瓦斯必须排放到采区专用回风巷或总回风巷，经稀释使瓦斯浓度不超限。根据我矿现场实际情况，目前将瓦斯抽放泵站设在东翼采区变电所（未安装使用），其位置符合规程和相关要求。
20202采煤工作面抽放管路布置为：上隅角支管→回风顺槽→东翼回风巷→瓦斯抽放泵站→东翼回风巷。
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抽放软管抽放管路抽放管路抽放管路栅栏瓦斯排放处 第二节 瓦斯抽放管路的联接与敷设
一、管路敷设
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、瓦斯管路应采取防腐、防锈蚀措施；
2、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；
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3、管路敷设要求平直，尽量避免急弯；
4、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；瓦斯管道吊挂式安装图（U型钢巷道挂在巷道卡兰上下的位置）
5、新敷设的管路要进行气密性检验； 二、管路安装
瓦斯抽放管路在20202胶带顺槽采用吊挂敷设，东翼回风巷采用支座敷设在巷道底板；瓦斯管路安设要求尽可能直，并靠帮、靠顶。有合理的流水坡度，吊丝，支座齐全牢固，在低洼的地点设置放水装置，插管、孔壁不漏，经常有专人检查维护。
ａ、检查吊丝、支座是否齐全、牢固，发现缺吊丝、少支座或不牢固时，应及时补齐或紧固，防止管线塌落。
ｂ、检查管路是否移动、漏气和水堵（积水），一经发现移动、漏气和水堵要立即处理。
ｃ、检查安设瓦斯管线的巷道是否安全，发现问题不能正常进行检查时。必须即时报告有关部门处理。
2、瓦斯管材必须采用国家定型管材。 3、管道安装：
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（1）管道必须根据现场条件采用各种可靠装置固定，既要保证巷道不因管道敷设影响安全生产，又要保证巷道在使用中不危及管道的安全使用。
（2）管道安装平直，变径地点采用过渡接头。 （3）主干管离地高度要求米。 （4）管道与巷帮壁的距离应大于米。 （5）严禁与带电物体接触。
4、管路安装完毕后必须用高压水或压风进行排渣冲洗并进行漏气试验，试验压力应达到抽放设备能力的2倍。严禁采用负压漏气试验。
第三节 抽放管路的附属装置
在抽放主管上安装孔板流量计、观测嘴，用来观测瓦斯浓度、压力、流量。同时需要安设瓦斯浓度传感器1个、流量传感器1个、温度传感器1个、压力传感器1个、一氧化碳传感器1个及阀门开关传感器。此外，在瓦斯泵房内管路上还安设有防爆、防回火装置等。
第四节 瓦斯泵选择
一、瓦斯泵流量计算
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瓦斯泵流量应能满足抽放瓦斯系统服务年限内最大抽放量的需要。瓦斯泵流量按下式计算：
Q泵=Q·K/（C·η）
式中 Q泵——瓦斯抽放泵的额定流量，m3/min； Q ——最大抽放瓦斯纯量，m3/min；取3m3/min C ——瓦斯泵入口处的瓦斯浓度，10%； η——瓦斯泵的机械效力，取80%； K ——瓦斯抽放综合系数，取K= Q泵=Q·K/C·η=3×（×） =45m3/min
二、瓦斯泵压力计算
瓦斯抽放泵压力，必须能克服抽放管网系统总阻力损失和保证抽放有足够的负压，以及泵的出口正压的需求。
按以下公式计算：
H泵 =（H总+H孔+H正）·K 式中 H泵——瓦斯泵的压力，Pa； H总——抽放管路总阻力损失，Pa；
H孔——抽放钻孔所需负压，一般取H孔=15000Pa；
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H正——瓦斯泵出口正压，一般取H正=500Pa； K ——抽放备用系数，取K=
H泵=（H总+H孔+H正）·K=（88+15000+500）× =243Pa
三、瓦斯泵选型
通过以上计算,在进行市场调查和对设备参数对照的结果,瓦斯泵决定选择型水环式真空泵,其中一台运转,一台备用。本设计选用2ZEC42型移动瓦斯抽放泵，最大抽放量为30m/min，电机型号YBK2315/L1-4型，电机功率160Kw，电压660/1140V。
第五节 瓦斯泵的附属安全装置
瓦斯泵进出口段的管路上均要设置防回火、防回气、防爆炸的安全装置，有铜网式和水封式两种，以防止井下管路瓦斯爆炸燃烧波及范围扩大，其主要作用是熄灭燃烧火焰和释放爆炸能量。由于我矿属井下移动抽放泵站抽放，其瓦斯不利用，因此选用水封式防爆防回火装置。见下图：
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45314,69121进气管2排气管3水封罐4防爆阀900+D7D65注水管6水位计7支撑柱8排水孔1008水封式防爆、防回火装置
第六章 瓦斯抽放泵站
由于我矿属瓦斯矿井，仅是工作面上隅角需要抽放，因此选择井下移动抽放泵站即可满足要求。
根据井下移动瓦斯抽放泵站相关要求，结合我矿实际，确定前期先将移动抽放瓦斯泵站安装在东翼采区变电所（目前该变电所因尚未安设任何机电设备，已形成通风系统），采用双回路供电。后期待20205工作面皮带顺槽联络巷旁移动瓦斯抽放泵站硐室建成后，移至该硐室。
一、抽放规范要求：
井下移动抽放泵站布置在井下靠近抽放地点的进风风流中，这样可以大大减少管路长度，可以根据抽放地点的改变移动抽放泵，可以节省管路投资，前提条件是抽放管路
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350300排出的瓦斯必须排放到采区专用回风巷或总回风巷，经稀释使瓦斯浓度不超限。
1、泵房内有良好的通风照明设备并设有直通矿井调度室的电话。
2、泵房的建筑面积应根据设备尺寸决定，设备之间的距离符合《采矿工程设计手册》的规定。
3、泵房内电气设备、照明和其他电气、检测仪表均采用矿用防爆型。
4、泵房附近管路设置放水器及防爆、防回火、防回气装置，并设置压力、流量、浓度测定装置以及采样孔、阀门等附属装置。
5、在瓦斯抽放泵输入管路中安设温度传感器、瓦斯流量传感器、管道压差传感器、高瓦斯浓度传感器。 二、泵站具体要求和设施
1、泵站给排水
给水采用地面净化水系统或建立井下净化水系统，供水量要大于真空泵说明书要求。
对泵供水有两个作用，一个是使泵产生真空，另一个是冷却轴承温度。水环泵正常工作时必须供水，供水水流应稳定、持久。供水水质应为不含颗粒的清洁水（PH值
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6～8），若水质不纯（含有颗粒物），应考虑在水流入口端加过滤装置。
2、抽放泵站供电
泵站供电参照掘进工作面局扇的供电管理，要求“三专”，即专用变压器、专用线路、专用开关。“两闭锁”即“水电闭锁”，当瓦斯泵供水压力不够或无水时，能自动切断瓦斯泵的电源。“瓦斯电闭锁”即当该峒室瓦斯浓度达到%时，能自动切断瓦斯泵站内的一切电源。
根据目前矿井的供电情况，采用1140V的电压对抽放泵站供电。
根据煤炭工业矿井设计规范GB-5012-94，瓦斯抽放站的电力负荷为一级负荷，即必须保证有两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到破坏。瓦斯抽放站1140`V双电源引自变电所两段不同母线段，在瓦斯泵站必须有隔爆型照明灯具，而且必须满足照明的条件。
3、抽放泵站通讯
泵站安装直通矿调度防爆电话一台。 4、抽放实时监测
抽放实时监测包括抽放管道实时监测和抽放泵站实时监测。
抽放管道实时监测应具备以下功能：
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1、以分钟、小时、班、天为单位，统计瓦斯抽放混合量和纯量；
2、分析瓦斯动态抽放量变化趋势，评价监测点抽放措施的有效性。
3、当监测点瓦斯浓度突然下降时，及时发出管道漏风警报。
抽放泵站实时监测应具备以下功能：
1、以分钟、小时、班、天为单位，统计各支线进气管道和总抽放管道瓦斯抽放混合量和纯量；
2、对泵站设备工作状态监测进行管理； 3、对抽放泵站机房的安全管理；
为保证瓦斯抽放系统的安全运行和矿井的安全生产，瓦斯抽放系统设计时必须具备完善的安全监测系统，对泵站运行的环境瓦斯浓度、供水、抽放瓦斯浓度、抽放量、排放口瓦斯浓度等参数进行监测。
5、通风
井下固定抽放瓦斯泵站采用全负压通风，用调节风门调节风量，供风量不小于150m/min。
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第七章 抽放系统的安装
第一节 基本要求
瓦斯抽放系统的安设、使用等必须严格遵守《煤矿安全规程》和《矿井瓦斯抽放管理规范》的有关规定。
抽放系统安装所用的材料均必须为煤矿井下许用产品，并具有煤矿安全标志。
抽放泵的安装要保持轴心一致，基础要达到规定的强度和养护期。具体安装要求必须严格按设备安装说明书严格进行。
泵房内须有足够的照明、消防等设施，严禁堆放易燃物品，并严禁无关人员进入泵房。泵房门必须向外开。
第二节 抽、排放管路及附属设施安装 抽排放主管路建议采用无缝钢管，也可采用轻质塑料管（取得MA标志的专用抽放管），法兰盘连接，安装时东回大巷采用角钢支座支撑 ，20202皮带顺槽采用靠一帮铺设并吊挂，不得影响行人。管路全程严禁与带电物体接触。
抽放系统所有金属件均需做防腐处理，管路安装后还要做密封性能试验（使用水试压，压力达,1h内压降不超过
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10%），并进行吹扫处理以免管路漏气和管路内有杂物；建议井下抽放管路涂刷红色油漆以示警。
第八章 抽放的组织管理
第一节 组织管理
1、建立抽放瓦斯的专门机构，配备专业施工队伍，负责瓦斯抽放工作的的施工和日常管理工作。所有人员必须经过培训合格后才能上岗。
2、瓦斯泵房的设备和管路系统除日常维护外，应建立定期检查维修制度。
3、在抽放主管路上要配备专人定期检查瓦斯浓度、负压、压差等，以便掌握不同地点的抽放状况。此外，还应配有专人进行放水和管路维修，处理管路积水和漏气，以保证管路畅通。
4、对抽放方法和有关参数，需在抽放实践中进一步考察和验证，以便确定合理的综合抽放方法，达到合理布置，提高抽放效果。
5、抽放泵站的司机或值班人员必须经过专门培训，使其熟悉有关瓦斯抽放的规定，掌握各种安全、监控仪表和设备的用途及其操作程序。
第二节 组织机构
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为了加强矿井瓦斯抽放管理，矿井配备抽放管理人员、抽放工程技术人员及相关业务人员。其主要职责有：
1、管理人员。专门负责瓦斯抽放的人员、事务管理。 2、技术人员。负责抽放方面的技术方案、措施的制定和落实到位，提高抽放效果，改进抽放工艺。
3、管线工程施工、维修人员。负责瓦斯管线及抽放系统各种设施的安设、维修、调整、更换等。
4、检测人员。负责对矿井抽放系统、管线、主要设备、设施的日常检查和抽放系统的测试、调整、试验，数据、资料的记录、整理、计算等安全技术性工作。
5、电钳工。负责瓦斯泵及其附属装置和电气设备的日常维护和检修工作。
第九章 主要安全技术措施
1、瓦斯抽放系统运行前，必须对瓦斯抽放泵及管路系统进行全面检查维修，检查内容：瓦斯抽放泵电器设备的完好，水电闭锁、供水及排水系统等。正、负压侧管路的密封，管路内的锈垢等，确认无问题方可正常运行。
2、瓦斯抽放泵运行前，应在负压侧管路的每个低洼点安装放水器。
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3、由于抽放管路为新安装的钢管，使用前须使用压风或水冲刷，且在抽放管路负压侧安装铁筛网装置过滤。
4、瓦斯抽放泵运行过程中，确保有专职瓦斯抽放泵司机值班、操作，抽放泵司机须是经过培训并取得合格证的人员担任，并且严格按照抽放泵的操作规程操作，严格执行现场交制度。
5、瓦斯抽放泵运行过程中，抽放泵司机应认真观察抽放泵的运行情况，做好运行状况、抽放管内的瓦斯流量、瓦斯浓度、排水等情况的记录工作，发现异常及时停泵处理，并汇报调度室及相关人员。
6、加强抽放地点的瓦斯管理，抽放管与弹簧管之间的连接段必须使用铁丝扎紧。
7、抽放地点必须建立专用的瓦斯检查记录牌，实行巡回检查，每班检查次数不少于3次。
8、抽放泵站不得有易燃、易爆物品，并安装四只干粉灭火器和不少于的黄砂及灭火工具。
9、必须保护好瓦斯抽放管路（为方便识别，抽放管路涂红色防腐漆），严禁砸撞管路，一旦撞坏，必须立即通知泵站司机停泵，并汇报调度室处理。
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10、加强瓦斯抽放泵站的检查和管理，瓦斯抽放泵站必须配备《抽放泵司机岗位责任》、《抽放泵司机操作规程》、《瓦斯抽放管理制度》、《抽放系统图》、交记录本、设备运行记录本等。
11、瓦斯抽放泵站为要害场所，非工作人员不得入内。
12、瓦斯抽放泵操作程序：
开启：检查工作→供水→启动泵站→检查运行方向→检查水位→启动电机→打开阀门。
停泵：关闭阀门→停电机→停水。
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