回采工作面移動瓦斯抽放系統(tǒng)設(shè)計方案及對策及安全技術(shù)措施

20202工作面瓦斯抽放設(shè)計方案及平安技術(shù)措施華晉明珠礦二O一三年五月二十四審批簽字欄：總工程師：年月日采煤副總：年月日通風副總：年月日機電副總：年月日調(diào)度室：年月日安監(jiān)處：年月日生產(chǎn)科：年月日機電科：年月日通風區(qū)：年月日地測科：年月日綜采隊：年月日編制:年月日20202工作面瓦斯抽放設(shè)計方案及平安技術(shù)措施會審會審人員意見會審結(jié)論前言一、設(shè)計的主要依據(jù)1、"采礦工程設(shè)計手冊"2003版煤炭工業(yè)2、"煤礦瓦斯抽放規(guī)"AQ1027--20063、"煤礦平安規(guī)程"〔2011〕煤礦平安監(jiān)察局4、理工大學(xué)編制的"華晉明珠煤業(yè)XX公司礦井瓦斯涌出量預(yù)測〔2*煤層〕"〔2011.5〕5、陽煤設(shè)計研究院編制的"固定瓦斯抽放初步設(shè)計"〔2011.11〕二、設(shè)計的主要技術(shù)指標1〕抽放純量：3.0m3/min左右；2〕抽放瓦斯?jié)舛龋簩嶒炐?，根?jù)以往和其它礦抽放資料顯示，采面隅角埋管抽放時最高濃度5%，平均1.5%。煤層預(yù)抽濃度有待實驗結(jié)論。3〕孔口負壓：(待抽放系統(tǒng)運行儀器檢測〕4〕抽放管路的最遠距離預(yù)計：1600m。三、設(shè)計的指導(dǎo)思想1、在符合規(guī)要求、滿足使用的前提下，盡可能降低本錢，節(jié)省工程投資；2、設(shè)備、管材選型留有余地，能充分滿足礦井平安生產(chǎn)的需要〔采掘〕；3、采用的工藝技術(shù)具有簡單、易操作、先進性，且符合實際。4、參考其他同類礦井經(jīng)歷，選取相關(guān)設(shè)備。第一章礦井及工作面概況1、開拓方式礦井立井-單水平開拓方式,開采2號煤層。2、礦井巷道布置情況礦井設(shè)計單水平開采2號煤層，水平標高+838m。全井田劃分為3個采區(qū)〔分別為一采區(qū)、二采區(qū)、三采區(qū)〕。分東、西兩翼布置，布置三條大巷，其中一條做為專用回風巷，兩條進風巷〔東軌、東皮巷〕。采煤工作面采用U型通風方式。3、采煤方法與頂板管理采煤方法為走向傾斜長壁仰斜綜采一次采全高。采用全部垮落法管理頂板。4、工作面概況20202工作面兩順槽采用錨桿+錨索+金屬網(wǎng)+鋼筋梯子梁聯(lián)合支護，斷面14.0m2。工作面兩順槽超前支護采用單體液壓支柱加“π〞型梁進展維護，柱距為800mm。超前距離不小于70m,距采面10m圍為“一梁三柱〞，其余為“一梁二柱〞。工作面切眼采用ZY4800/20/40型掩護式液壓支架100架；上下端頭選擇ZZ6000/22/45型支撐掩護式液壓支架各10架。割煤使用MG300/700-WD型雙滾筒無鏈電牽引采煤機。裝煤由螺旋滾筒裝入SGZ764/500型可彎曲刮板運輸機，順槽采用SZZ764/132型橋式機、PCM110型破碎機、DSJ-1000/2×250型膠帶輸送機及SZZ764/200型平鋪機運煤。工作面煤層厚度3.20～4.01m，平均3.60m，煤層傾角1°～18°，平均9°。工作面整體呈單斜構(gòu)造，煤層總體走向為北東，傾向北西，傾角一般在8～16°，根據(jù)現(xiàn)有地質(zhì)資料，20202回采工作面未發(fā)現(xiàn)斷層、陷落柱等其他地質(zhì)構(gòu)造；工作面外存在F2逆斷層，落差約45m。2012年礦井瓦斯等級鑒定情況為：礦井相對瓦斯涌出量為4.80m3/t，絕對瓦斯涌出量為8.67m3/min；二氧化碳相對涌出量為1.88m3/t，二氧化碳絕對涌出量為3.40m3/min，瓦斯涌出形式為普通涌出，礦井為瓦斯礦井。參照20201工作面回采時期最大瓦斯絕對涌出量3.61m3/min，該工作面絕對瓦斯涌出量預(yù)計大于20201工作面絕對瓦斯涌出量。煤層自燃等級為Ⅲ級，屬不自燃煤層。煤塵具有爆炸危險性。第二章瓦斯抽放方法的選擇采面回風隅角埋管抽放、鉆孔預(yù)抽本煤層瓦斯是瓦斯抽放的主要方法，在其他礦井都有十分成熟的技術(shù)和經(jīng)歷。采面上隅角埋管抽放能夠防止回風隅角瓦斯積聚、降低采面回風流中的瓦斯?jié)舛?。鉆孔預(yù)抽本煤層瓦斯能夠降低煤層瓦斯含量，減少采掘作業(yè)時向采掘工間涌出的瓦斯量。采面回風隅角瓦斯抽放屬于半封閉式瓦斯抽放，如果加強管理，一定會取得較為理想的效果。根據(jù)本工作面目前情況，本工作面主要采用上隅角埋管抽放，解決工作面上隅角瓦斯問題。第三章回風隅角插管抽放法回風隅角瓦斯抽放的主要原理是在工作面上隅角形成一個負壓區(qū)，使該區(qū)域瓦斯形成紊流狀態(tài)與空氣充分混合，由抽放管路抽走，這可以防止因工作面上隅角處局部位置因風流不暢〔或微風〕引起的瓦斯超限，還可解決因漏風使采空區(qū)向上隅角涌出瓦斯而造成的瓦斯超限。為操作方便，靠近采面上隅角段管路可采用較長的軟管與主抽放管路相連接〔管徑與主管相匹配〕，將軟管的一端插入上隅角，為保證軟管吸入口能處于上隅角的上部〔上部瓦斯?jié)舛容^高〕可將抽放軟管與木棒綁在一起〔防止軟管口下耷〕，用鐵絲吊掛在切頂處。隨著工作面的推進，逐節(jié)回收主抽放管路，移動軟管的連接，直至回采完畢。抽放軟管伸入上隅角的長度及位置應(yīng)根據(jù)實際抽放效果不斷調(diào)整，得到合理的參數(shù)。為確保抽放效果到達預(yù)期目標，在主抽放管路末端可設(shè)置一個分流器，分支出幾個支管，插入隅角的不同位置進展抽放。但是，該抽放方法的采用必須是在有嚴密的組織、平安、施工措施，確保施工平安的前提下進展。第四章抽放濃度及抽放量一、抽放濃度根據(jù)目前礦井的具體情況，我礦為瓦斯礦井，抽放濃度采取上隅角插管抽放時預(yù)計不會超過5%。二、瓦斯涌出量計算設(shè)計根據(jù)礦井相對瓦斯涌出量和平均絕對瓦斯涌出量，預(yù)計瓦斯抽放絕對量2-3m3/min，即能滿足要求。第五章抽放系統(tǒng)及設(shè)備選型第一節(jié)抽放管路系統(tǒng)布置在選擇瓦斯抽放管路系統(tǒng)時，抽放管路應(yīng)盡量選擇鋪設(shè)在巷道曲線段少和距離短的線路中，盡可能避開運輸繁忙巷道，首選回風巷鋪設(shè)，還要考慮運輸、安裝、維修、供電供水方便。抽放泵站布置在井下時，應(yīng)靠近抽放地點，安裝在進風硐室中。井下抽放泵站布置在井下靠近抽放地點的進風風流中，這樣可以大大減少管路長度，可以根據(jù)抽放地點的改變移動抽放泵，可以節(jié)省管路投資，前提條件是抽放管路排出的瓦斯必須排放到采區(qū)專用回風巷或總回風巷，經(jīng)稀釋使瓦斯?jié)舛炔怀?。根?jù)我礦現(xiàn)場實際情況，目前將瓦斯抽放泵站設(shè)在東翼采區(qū)變電所〔未安裝使用〕，其位置符合規(guī)程和相關(guān)要求。20202采煤工作面抽放管路布置為：上隅角支管→回風順槽→東翼回風巷→瓦斯抽放泵站→東翼回風巷。第二節(jié)瓦斯抽放管路的聯(lián)接與敷設(shè)一、管路敷設(shè)煤礦井下的環(huán)境條件較惡劣，且巷道上下不平，坡度大小不一，巷道受壓變形，空氣濕潤易銹蝕等，為此對煤礦井下抽放瓦斯管路的敷設(shè)有如下要求：1、瓦斯管路應(yīng)采取防腐、防銹蝕措施；2、傾斜巷道的瓦斯管路，應(yīng)用卡子將管道固定在巷道支護上，以免下滑；3、管路敷設(shè)要求平直，盡量防止急彎；4、管路敷設(shè)時，要考慮流水坡度，要求坡度盡量一致，防止上下起伏；瓦斯管道吊掛式安裝圖〔U型鋼巷道掛在巷道卡蘭上下的位置〕5、新敷設(shè)的管路要進展氣密性檢驗；二、管路安裝瓦斯抽放管路在20202膠帶順槽采用吊掛敷設(shè)，東翼回風巷采用支座敷設(shè)在巷道底板；瓦斯管路安設(shè)要求盡可能直，并靠幫、靠頂。有合理的流水坡度，吊絲，支座齊全結(jié)實，在低洼的地點設(shè)置放水裝置，插管、孔壁不漏，經(jīng)常有專人檢查維護。ａ、檢查吊絲、支座是否齊全、結(jié)實，發(fā)現(xiàn)缺吊絲、少支座或不結(jié)實時，應(yīng)及時補齊或緊固，防止管線塌落。ｂ、檢查管路是否移動、漏氣和水堵〔積水〕，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)移動、漏氣和水堵要立即處理。ｃ、檢查安設(shè)瓦斯管線的巷道是否平安，發(fā)現(xiàn)問題不能正常進展檢查時。必須即時報告有關(guān)部門處理。2、瓦斯管材必須采用定型管材。3、管道安裝：〔1〕管道必須根據(jù)現(xiàn)場條件采用各種可靠裝置固定，既要保證巷道不因管道敷設(shè)影響平安生產(chǎn)，又要保證巷道在使用中不危及管道的平安使用?！?〕管道安裝平直，變徑地點采用過渡接頭?！?〕主干管離地高度要求0.5米?！?〕管道與巷幫壁的距離應(yīng)大于0.3米?！?〕嚴禁與帶電物體接觸。4、管路安裝完畢后必須用高壓水或壓風進展排渣沖洗并進展漏氣試驗，試驗壓力應(yīng)到達抽放設(shè)備能力的2倍。嚴禁采用負壓漏氣試驗。第三節(jié)抽放管路的附屬裝置在抽放主管上安裝孔板流量計、觀測嘴，用來觀測瓦斯?jié)舛?、壓力、流量。同時需要安設(shè)瓦斯?jié)舛葌鞲衅?個、流量傳感器1個、溫度傳感器1個、壓力傳感器1個、一氧化碳傳感器1個及閥門開關(guān)傳感器。此外，在瓦斯泵房管路上還安設(shè)有防爆、防回火裝置等。第四節(jié)瓦斯泵選擇一、瓦斯泵流量計算瓦斯泵流量應(yīng)能滿足抽放瓦斯系統(tǒng)效勞年限最大抽放量的需要。瓦斯泵流量按下式計算：Q泵=Q·K/〔C·η〕式中Q泵——瓦斯抽放泵的額定流量，m3/min；Q——最大抽放瓦斯純量，m3/min；取3m3/minC——瓦斯泵入口處的瓦斯?jié)舛龋?0%；η——瓦斯泵的機械效力，取80%；K——瓦斯抽放綜合系數(shù)，取K=1.2Q泵=Q·K/C·η=3×1.2/〔0.1×0.8〕=45m3/min二、瓦斯泵壓力計算瓦斯抽放泵壓力，必須能克制抽放管網(wǎng)系統(tǒng)總阻力損失和保證抽放有足夠的負壓，以及泵的出口正壓的需求。按以下公式計算：H泵=〔H總+H孔+H正〕·K式中H泵——瓦斯泵的壓力，Pa；H總——抽放管路總阻力損失，Pa；H孔——抽放鉆孔所需負壓，一般取H孔=15000Pa；H正——瓦斯泵出口正壓，一般取H正=500Pa；K——抽放備用系數(shù)，取K=1.2H泵=〔H總+H孔+H正〕·K=〔8864+15000+500〕×1.2=24364Pa三、瓦斯泵選型通過以上計算,在進展市場調(diào)查和對設(shè)備參數(shù)對照的結(jié)果,瓦斯泵決定選擇型水環(huán)式真空泵,其中一臺運轉(zhuǎn),一臺備用。本設(shè)計選用2ZEC42型移動瓦斯抽放泵，最大抽放量為30m3/min，電機型號YBK2315/L1-4型，電機功率160Kw，電壓660/1140V。第五節(jié)瓦斯泵的附屬平安裝置瓦斯泵進出口段的管路上均要設(shè)置防回火、防回氣、防爆炸的平安裝置，有銅網(wǎng)式和水封式兩種，以防止井下管路瓦斯爆炸燃燒涉及圍擴大，其主要作用是熄滅燃燒火焰和釋放爆炸能量。由于我礦屬井下移動抽放泵站抽放，其瓦斯不利用，因此選用水封式防爆防回火裝置。見下列圖：第六章瓦斯抽放泵站由于我礦屬瓦斯礦井，僅是工作面上隅角需要抽放，因此選擇井下移動抽放泵站即可滿足要求。根據(jù)井下移動瓦斯抽放泵站相關(guān)要求，結(jié)合我礦實際，確定前期先將移動抽放瓦斯泵站安裝在東翼采區(qū)變電所〔目前該變電所因尚未安設(shè)任何機電設(shè)備，已形成獨立通風系統(tǒng)〕，采用雙回路供電。后期待20205工作面皮帶順槽聯(lián)絡(luò)巷旁移動瓦斯抽放泵站硐室建成后，移至該硐室。一、抽放規(guī)要求：井下移動抽放泵站布置在井下靠近抽放地點的進風風流中，這樣可以大大減少管路長度，可以根據(jù)抽放地點的改變移動抽放泵，可以節(jié)省管路投資，前提條件是抽放管路排出的瓦斯必須排放到采區(qū)專用回風巷或總回風巷，經(jīng)稀釋使瓦斯?jié)舛炔怀蕖?、泵房有良好的通風照明設(shè)備并設(shè)有直通礦井調(diào)度室的。2、泵房的建筑面積應(yīng)根據(jù)設(shè)備尺寸決定，設(shè)備之間的距離符合"采礦工程設(shè)計手冊"的規(guī)定。3、泵房電氣設(shè)備、照明和其他電氣、檢測儀表均采用礦用防爆型。4、泵房附近管路設(shè)置放水器及防爆、防回火、防回氣裝置，并設(shè)置壓力、流量、濃度測定裝置以及采樣孔、閥門等附屬裝置。5、在瓦斯抽放泵輸入管路中安設(shè)溫度傳感器、瓦斯流量傳感器、管道壓差傳感器、高瓦斯?jié)舛葌鞲衅?。二、泵站具體要求和設(shè)施1、泵站給排水給水采用地面凈化水系統(tǒng)或建立井下凈化水系統(tǒng)，供水量要大于真空泵說明書要求。對泵供水有兩個作用，一個是使泵產(chǎn)生真空，另一個是冷卻軸承溫度。水環(huán)泵正常工作時必須供水，供水水流應(yīng)穩(wěn)定、持久。供水水質(zhì)應(yīng)為不含顆粒的清潔水〔PH值6～8〕，假設(shè)水質(zhì)不純〔含有顆粒物〕，應(yīng)考慮在水流入口端加過濾裝置。2、抽放泵站供電泵站供電參照掘進工作面局扇的供電管理，要求“三專〞，即專用變壓器、專用線路、專用開關(guān)?！皟砷]鎖〞即“水電閉鎖〞，當瓦斯泵供水壓力不夠或無水時，能自動切斷瓦斯泵的電源?！巴咚闺婇]鎖〞即當該峒室瓦斯?jié)舛鹊竭_0.5%時，能自動切斷瓦斯泵站的一切電源。根據(jù)目前礦井的供電情況，采用1140V的電壓對抽放泵站供電。根據(jù)煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)GB-5012-94，瓦斯抽放站的電力負荷為一級負荷，即必須保證有兩個電源供電，當一個電源發(fā)生故障時，另一個電源應(yīng)不致同時受到破壞。瓦斯抽放站1140`V雙電源引自變電所兩段不同母線段，在瓦斯泵站必須有隔爆型照明燈具，而且必須滿足照明的條件。3、抽放泵站通訊泵站安裝直通礦調(diào)度防爆一臺。4、抽放實時監(jiān)測抽放實時監(jiān)測包括抽放管道實時監(jiān)測和抽放泵站實時監(jiān)測。抽放管道實時監(jiān)測應(yīng)具備以下功能：1、以分鐘、小時、班、天為單位，統(tǒng)計瓦斯抽放混合量和純量；2、分析瓦斯動態(tài)抽放量變化趨勢，評價監(jiān)測點抽放措施的有效性。3、當監(jiān)測點瓦斯?jié)舛韧蝗幌陆禃r，及時發(fā)出管道漏風警報。抽放泵站實時監(jiān)測應(yīng)具備以下功能： 1、以分鐘、小時、班、天為單位，統(tǒng)計各支線進氣管道和總抽放管道瓦斯抽放混合量和純量；2、對泵站設(shè)備工作狀態(tài)監(jiān)測進展管理；3、對抽放泵站機房的平安管理；為保證瓦斯抽放系統(tǒng)的平安運行和礦井的平安生產(chǎn)，瓦斯抽放系統(tǒng)設(shè)計時必須具備完善的平安監(jiān)測系統(tǒng)，對泵站運行的環(huán)境瓦斯?jié)舛?、供水、抽放瓦斯?jié)舛?、抽放量、排放口瓦斯?jié)舛鹊葏?shù)進展監(jiān)測。5、通風井下固定抽放瓦斯泵站采用全負壓通風，用調(diào)節(jié)風門調(diào)節(jié)風量，供風量不小于150m3/min。第七章抽放系統(tǒng)的安裝第一節(jié)根本要求瓦斯抽放系統(tǒng)的安設(shè)、使用等必須嚴格遵守"煤礦平安規(guī)程"和"礦井瓦斯抽放管理規(guī)"的有關(guān)規(guī)定。抽放系統(tǒng)安裝所用的材料均必須為煤礦井下許用產(chǎn)品，并具有煤礦平安標志。抽放泵的安裝要保持軸心一致，根底要到達規(guī)定的強度和養(yǎng)護期。具體安裝要求必須嚴格按設(shè)備安裝說明書嚴格進展。泵房須有足夠的照明、消防等設(shè)施，嚴禁堆放易燃物品，并嚴禁無關(guān)人員進入泵房。泵房門必須向外開。第二節(jié)抽、排放管路及附屬設(shè)施安裝抽排放主管路建議采用無縫鋼管，也可采用輕質(zhì)塑料管〔取得MA標志的專用抽放管〕，法蘭盤連接，安裝時東回大巷采用角鋼支座支撐，20202皮帶順槽采用靠一幫鋪設(shè)并吊掛，不得影響行人。管路全程嚴禁與帶電物體接觸。抽放系統(tǒng)所有金屬件均需做防腐處理，管路安裝后還要做密封性能試驗〔使用水試壓，壓力達0.2MPa,1h壓降不超過10%〕，并進展吹掃處理以免管路漏氣和管路有雜物；建議井下抽放管路涂刷紅色油漆以示警。第八章抽放的組織管理第一節(jié)組織管理1、建立抽放瓦斯的專門機構(gòu)，配備專業(yè)施工隊伍，負責瓦斯抽放工作的的施工和日常管理工作。所有人員必須經(jīng)過培訓(xùn)合格后才能上崗。2、瓦斯泵房的設(shè)備和管路系統(tǒng)除日常維護外，應(yīng)建立定期檢查維修制度。3、在抽放主管路上要配備專人定期檢查瓦斯?jié)舛?、負壓、壓差等，以便掌握不同地點的抽放狀況。此外，還應(yīng)配有專人進展放水和管路維修，處理管路積水和漏氣，以保證管路暢通。4、對抽放方法和有關(guān)參數(shù)，需在抽放實踐中進一步考察和驗證，以便確定合理的綜合抽放方法，到達合理布置，提高抽放效果。5、抽放泵站的司機或值班人員必須經(jīng)過專門培訓(xùn)，使其熟悉有關(guān)瓦斯抽放的規(guī)定，掌握各種平安、監(jiān)控儀表和設(shè)備的用途及其操作程序。第二節(jié)組織機構(gòu)為了加強礦井瓦斯抽放管理，礦井配備抽放管理人員、抽放工程技術(shù)人員及相關(guān)業(yè)務(wù)人員。其主要職責有：1、管理人員。專門負責瓦斯抽放的人員、事務(wù)管理。2、技術(shù)人員。負責抽放方面的技術(shù)方案、措施的制定和落實到位，提高抽放效果，改良抽放工藝。3、管線工程施工、維修人員。負責瓦斯管線及抽放系統(tǒng)各種設(shè)施的安設(shè)、維修、調(diào)整、更換等。4、檢測人員。負責對礦井抽放系統(tǒng)、管線、主要設(shè)備、設(shè)施的日常檢查和抽放系統(tǒng)的測試、調(diào)整、試驗，數(shù)據(jù)、資料的記錄、整理、計算等平安技