瓦斯抽放設計說明書

一、編制說明及采面概況
(2-3)13130工作面位于東三采區(qū)進風行人下山東翼,工作面北部、南部均為未采動的（2-3）煤實體，該面為（2-3）煤上分層，黑色，煤巖成份以亮煤為主，瀝青光澤，條帶狀構造，內生裂隙發(fā)育，裂隙被方解石脈充填，含夾矸兩層，夾矸為灰黑色泥巖及灰白色砂巖，累計厚0.8m，煤層有益厚度4.8m，（2-1）煤與（2-3）煤在工作面中部已合并，東西部未合并，煤層傾角8—15度。該面走向長1020米，傾斜長125米。該面地質構造簡單，掘進過程中沒有揭露斷層，由于巷道沿底掘進，且煤體較破碎，巷道壓力顯現明顯。該面水文地質條件簡單，煤層頂板灰黑色泥巖為隔水層。該面生產期間絕對瓦斯涌出量為7m3/min左右，根據《煤礦安全規(guī)程》第一百四十五條規(guī)定，必須實行瓦斯抽放，特制定本設計，望認真貫徹執(zhí)行。
二、采煤方法
該面采用走向長壁采煤法回采，綜合機械化放頂煤一次采全高，全部跨落法管理頂板。
三、通風狀況
該面采用U型通風方式，上行通風，工作面設計風量650m3//min。
四、瓦斯地質
該面在上、下巷掘進期間瓦斯涌出量較大，在正常回采時期絕對瓦斯涌出量在7m3/min左右，煤塵具有爆炸危險性，煤層自燃發(fā)火期為1個月?？傊?，瓦斯是影響該面安全生產的主要因素，僅用通風方式無法有效解決瓦斯問題。由于該面瓦斯主要來源是本煤層瓦斯釋放，根據以往工作面瓦斯治理成功經驗，將對該面采用上隅角瓦斯抽放為主，風排瓦斯為輔的綜合治理方法。
五、瓦斯抽放設計
（一）瓦斯抽放的必要性
1、首先計算（2-3）13130工作面可以供給的最大風量
Qm=SV·60
式中：Q—工作面可以供給的最大風量 m3/min
S—有效通風斷面取S=6.0m2
V—《規(guī)程》氣體最高風速4m/S
則：Qm=6×4×600=1440m3/min
2、計算通風可以稀釋排走的瓦斯量
q=C·Qm/100K
式中：q—風排瓦斯量 m3/min
C—回風流中瓦斯?jié)舛?，％，為了確保該面安全回 采，C取0.5。
K—瓦斯涌出不均衡系數，取1.45
則：q=0.5×1440/100×1.45=4.96m3/min
3、從前面瓦斯涌出預測可以看出，(2-3)13130工作面回采時瓦斯絕對涌出量為7m3/min左右，而在極限風速情況下，風排瓦斯量為4.96m3/min時，而剩余的2.04m3/min瓦斯無法排出。根據《規(guī)程》規(guī)定“一個采煤工作面的瓦斯涌出量”大于5m3/min或一個掘進工作面涌出量大于3m3/min,采用通風方法不合理時，應采用抽放瓦斯措施。因此對(2-3)13130工作面采取瓦斯抽放措施是必要的。
（二）抽放方法的選擇
根據前面瓦斯涌出來源分析，該面瓦斯涌出主要來源為本煤層的瓦斯涌出，工作面回采時放頂煤后，煤層內賦存的瓦斯會大部分涌入到工作面采空區(qū)內，上隅角會成為瓦斯向采面涌出的主要通道,所以在上隅角采用預埋抽放管路抽取這部分的瓦斯，防止瓦斯向工作面及回風流大量涌出。
（三）瓦斯抽放效果預計
(2-3)13130工作面在回采過程中，如果單純靠通風的方法排除瓦斯，則工作面上巷回風流中的瓦斯?jié)舛瘸Ｌ幱?%左右，上隅角瓦斯?jié)舛葘⒃?～5％，工作面難以正常安全回采。采用瓦斯抽放后，有30％以上的瓦斯通過抽放管路直接排至采區(qū)主要回風流中，使工作面回風流中的瓦斯?jié)舛缺３衷?.5％以下，能夠完全保證工作面的安全回采。
（四）抽放率計算
d=
式中：d——工作面抽放率
Qy—— 抽放期間工作面涌出瓦斯量
Qy=Q×C=650×0.5%=3.25m3/min
Qc——工作面抽放瓦斯量，即Qc=7-Qy=3.75m3/min
則d=53.6%
（五）瓦斯抽放工藝參數
1、抽放管徑的確定
根據前面資料表明，(2-3)13130工作面抽出純瓦斯量為3.75m3/min，抽放瓦斯?jié)舛阮A計為20％左右，則瓦斯抽放管中混合量為18.75m3/min，而抽放瓦斯管徑計算公式為：
D=0.1457 /V
式中：D—管道的內徑，m；
Q—管內氣體流量，m3/min；
V—管內氣體流速，m/s，一般為5～15m/s，取10m/s
則通過計算，D=0.1996m，取D=0.20m，即選用Φ200mm聚乙烯管做為抽放管路。
2、抽放管路的鋪設
(2-3)13130工作面利用移動式瓦斯抽放泵站進行瓦斯抽放，移動泵站設置在東三采區(qū)（2-1）煤軌道中部車場內，采用埋管抽放的方法。抽放管路鋪設見附圖一、附圖二。
在工作面上隅角空間（端頭支架和上巷上幫之間）隨著工作面的推進及時架設木棚支護，并在木棚的空間外側平行支架立柱堆積紡織袋，內裝鋸末。抽放管吸氣端設在木棚空間內，排氣端設在（2-1）煤軌道上山車場以上至少10m處。
3、瓦斯泵流量計算公式
Q=（100∑Q純/X·η）×K1
式中：Q—瓦斯泵的額定流量 m3/min
∑Q純—抽放期間抽出的最大純瓦斯量之和 m3/min
X—瓦斯泵入口處的瓦斯?jié)舛?％，取20
η—瓦斯泵機械效率，取0.8
K1—瓦斯抽放的綜合系數，取1.2
則：Q=28.1m3/min
4、管路阻力計算，一般包括摩擦阻力和局部阻力，摩擦阻力采用公式：
hf=9.8dcLQc2/KD5
式中：hf—管道的摩擦阻力，Pa
L—管道長度 m
D—管徑，cm
Qc—管內混合氣體的流量m3/h(Qc=3.75×60m3/=225m3h)
K—系數
dc—混合氣體對空氣的密度
dc=1-0.00446C
C—混合氣體中沼氣濃度，取C=20
則：
① 管路阻力 hf
L=1400m K=0.072 D=20cm
則hf=2.75 KPa
②管道局部阻力hf1
按經驗值，取沿段管道總摩擦阻力的15%作為局部阻力hr
則hr=hf×15%=0.41Kpa
③則管道總阻力
hc=hf+hr=2.75+0.41=3.16Kpa
六、泵站供電、供水的確定
1、供電以東三區(qū)2#變電所供給電源，采用雙回路供電，泵站設兩套電源開關，分別控制兩臺泵站上的75KW電機，供水從東三進風石門水管上接入泵站，排出的水經水溝排到東三進風石門排水溝內。
2、瓦斯泵選型
根據瓦斯泵的流量等參數,選用武漢產的2BE12513-0型水環(huán)式真空泵（2臺）（流量40m3/min），即可滿足設計要求。
3、抽放瓦斯參數的選擇及監(jiān)測
抽放管路瓦斯流量、壓力由安裝在管路上的流量計、壓力表讀出，瓦斯流量采用孔板流量計，壓差采用U型管壓差計測量，混合氣體用100％光學瓦斯檢測儀從孔板流量計的孔口測量。
七、瓦斯抽放管路的附屬裝置
1、附助管：瓦斯抽放管路在上隅角附近設一三通，引出一趟φ75mm彈簧管，對易造成瓦斯積聚的部位進行抽放。
2、放水器：抽放管在出氣端及吸氣端管路的最低處分別設置放水器，及時對管內積水進行排放，另外對巷道低洼處也可設放水器。
3、計量裝置：在抽放泵進氣端并聯(lián)接一趟管路加設閥門，并裝設一個Φ200mm孔板流量計，以便進行定量確定抽放效果。
4、在抽放泵出氣端裝設防回火、防回氣和防爆炸使用的安全裝置。
5、過渡節(jié)：在上隅角彈簧管和主管路間設φ5寸鋼管作為過渡節(jié)，并在鋼管內設置過濾網，防止雜物吸入。
八、安全措施
1、瓦斯管路在運輸巷道內，應架設一定的高度并固定在巷道壁上，避免被車輛撞壞漏氣。
2、瓦斯管路不得與帶電物體接觸，在工作面巷道中應與電纜分開鋪設，若分開有困難，二者間距不得小于300mm，且瓦斯管路必須在上方。
3、施工單位在運輸時，應注意保護瓦斯抽放管路，嚴禁人員隨意破壞或車輛撞壞，一旦損壞應立即通知通風區(qū)，并向礦調度室匯報，由相關單位及時派人采取措施處理。
4、瓦斯管路吊掛牢固、整齊，并要對瓦斯管路加強日常檢查、維修和更換。
5、工作面瓦斯抽放過程中，上隅角編織袋墻要打嚴密，防止大量氣體溢出。
6、抽出的瓦斯排入回風巷時，在管路出口上風側5m以外，下風側30m以外處必須設置隔離柵欄，懸掛警標，禁止人員入內，兩柵欄間禁止任何作業(yè)。
7、在瓦斯抽放站內安裝一瓦斯監(jiān)測探頭，報警濃度為0.5%。
8、在排瓦斯管路出口下風側柵欄外設置一瓦斯監(jiān)測探頭，報警斷電點均為1％，復電濃度為小于1%，當瓦斯超限時，能自動切斷抽放瓦斯泵電源，停止瓦斯抽放工作。
9、安設瓦斯抽放監(jiān)測裝置一套，對抽放管路內的瓦斯?jié)舛?，流量等參數進行監(jiān)測監(jiān)控。
10、每班加強瓦斯抽放管路中CO濃度及溫度檢查，發(fā)現有自然發(fā)火征兆時，立即向通風調度匯報，并停止抽放。
11、要經常檢查抽放管路系統(tǒng)中的防回火、防回氣、防爆炸等安全措施，使其保持良好狀態(tài)。
12、對測量氣體濃度、溫度的測定孔，平常不用時要用塞子堵嚴，防止漏氣。
13、瓦斯泵房內的電氣設備和照明都要采用防爆型。
14、在瓦斯泵房外制作一個容積為3m3的鐵水箱，并利用潛水泵向箱體內供水，平時要保持箱體內有足夠的容水量，一旦大巷內無水，可做為抽放泵的備用水源使用。
15、抽放硐房內要有專人值班，每小時檢查記錄一次有關參數，如瓦斯?jié)舛?、CO濃度及抽放負壓等。
16、在抽放過程中，隨著工作面的推進，要及時移動上隅角抽放管路，確保抽氣端彈簧管不打死彎和埋管深度符合要求。
17、要加強對上隅角周圍巷道的支護工作，防止巷道落碴砸壞抽放管路，影響抽放工作。
18、抽放硐室內應配備一部直通礦調度室的專用電話和做記錄用的桌椅。
19、硐室內的消防器材應不低于《規(guī)程》的規(guī)定值。
20、硐室值班人員要加強責任心，密切關注泵的運轉情況，發(fā)現問題及時匯報處理，并現場交接班。

義 煤 集 團 公 司 耿 村 煤 礦

瓦 斯 抽 放 設 計 說 明 書

施工地點：(2-3)13130綜放面

編制單位：通風區(qū)

編制日期：2004.5.21