神角矿井下移动抽采系统研究.docx

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1、本科论文摘 要瓦斯抽放是预防和控制瓦斯灾害的基本方法之一。有效的气体排放系统是确保排放效果的前提。因此为矿井设计一个完整有效的井下移动抽采系统是非常必要的。本文基于对神角矿业的概况，设计研究了一套完整的井下移动抽采系统，结合神角矿业的实际情况及生产运行规律建立了一套完整的井下移动抽采系统，对有效解决该煤矿的瓦斯抽采，对保障该煤矿的安全生产具有重要意义。通过对神角煤业2号煤层的瓦斯实际含量检测得出的结果，该煤矿属于低瓦斯煤矿，开采2号煤层时回采工作面瓦斯涌出以开采层为主，邻近层为辅。神角矿业瓦斯的赋存规律是由地质，地理等因素综合作用的结果。本次设计只考虑回采工作面上隅角瓦斯抽采，结合神角煤业煤层

2、赋予瓦斯来源等特点，采用采空区插管的抽采方法，负压区域主要形成在工作面的顶空采空区，从而使该区域中积聚的高浓度气体从管道中排出，从而减少了该区域中气体向上角的扩散并防止了上隅角气体积累超过限制。通过对神角煤业矿井瓦斯抽采系统分析，计算该矿井的瓦斯涌出量并采取有效的瓦斯抽采方法，为神角煤业提供了可行性的方案，也对类似矿井瓦斯抽采设计提供了参考依据。关键词：瓦斯抽采；涌出量；安全AbstractGas drainage is one of the fundamental ways to prevent and control gas disasters. An efficient gas drai

3、nage system is a prerequisite for ensuring the drainage effect. At present, all mines in China have gas extraction systems, so it is necessary to design a complete and effective underground mobile extraction system for mines. Based on the overview of Shen Mining, this paper designed and researched a

4、 complete set of underground mobile extraction system, combined with the actual situation of Shen Mining and the production and operation rules, established a complete set of underground mobile extraction system to effectively solve the coal mine The gas extraction is of great significance to ensure

5、 the safe production of the coal mine.Through the detection of the actual gas content of No. 2 coal seam in Shen Coal Industry, the coal mine is a low-gas coal mine. When the No. 2 coal seam is mined, the gas in the coal mining face is dominated by the mining layer and the adjacent layers are supple

6、mented. The occurrence rule of gas in Shen Mining Industry is the result of the combined action of geology and geography. This design only considers the corner gas drainage in the working face, combined with the characteristics of the gas source endowed by the coal seam of Shen Coal Industry, the dr

7、ainage method of the goat intubation is mainly used in the corner of the working face. A negative pressure zone allows the high-concentration gas accumulated in this area to be discharged from the drainage pipeline, reducing the diffusion of gas in this area to the upper corner and preventing the ac

8、cumulation of gas in the upper corner.By analyzing the gas extraction system of Shen Coal Mine, calculating the gas emission of the mine and adopting effective gas extraction methods, it provided a feasible scheme for Shenjiao Coal Industry, and also designed gas extraction for similar mines Provide

9、 a reference basis.Keywords：gas drainage；gushing amount；safety目 录第1章 矿井概况11.1 矿井概况11.2 位置与交通11.3 自然地理11.3.1 地形、地貌及河流11.3.2 气象、地震11.4 矿井地质21.4.1 井田基本构造形态31.5 煤层赋存及煤质31.5.1 含煤性31.5.2 可采煤层41.5.3 煤质41.6 瓦斯、煤尘和煤的自燃51.6.1 矿井瓦斯情况51.6.2 煤尘爆炸性及煤的自燃倾向性61.7 矿井开拓与开采61.7.1 开拓与开采方式61.7.2 采煤方法6第2章 瓦斯涌出量预测72.1 煤层瓦斯

10、基础参数72.2 瓦斯涌出量预测72.2.1 影响煤矿瓦斯排放的主要因素72.2.2 瓦斯涌出量预测方法82.2.3 预测条件82.2.4 回采工作面瓦斯涌出量预测92.3 工作面瓦斯来源分析11第4章 抽采管径阻力计算184.1 抽出管路布置及选型184.1.1 瓦斯抽采管路系统的选择原则184.1.2 瓦斯抽采管径选择184.1.3 瓦斯管的连接方式194.1.4 管路敷设及附属装置194.2 抽采设备布置及选型214.2.1 选型原则214.2.2 抽采泵流量计算214.2.3 瓦斯抽采泵压力计算214.2.4 瓦斯泵真空计算23第5章 瓦斯抽采泵选型245.1 瓦斯泵选型245.2 瓦

11、斯抽采泵站主要附属设施255.3 抽采管路、设备的安装要求265.4 瓦斯抽采泵站26第6章 结论28参考文献29本科论文第1章 矿井概况1.1 矿井概况山西乡宁焦煤集团神角煤业有限公司（以下简称神角煤业）位于乡宁县城东北约30km处的台头镇北神角村东约1km处，行政区划隶属于乡宁县台头镇管辖。地理坐标为：东经111 04 00 -111 05 40，北纬36 07 13 -36 08 51。该煤业采煤工作面瓦斯涌出的预测结果为3.3m3 / min，是一种低瓦斯矿，不符合“煤矿瓦斯抽放设计标准”规定建立瓦斯抽放系统的条件。但是，由于采煤工作面采用“ U”型通风系统，工作面的上角容易出现瓦斯超

12、限的问题。为了解决局部瓦斯问题，进行了瓦斯防治工作，以确保工作面的安全开采。决定采取瓦斯抽采措施，建立抽采系统。1.2 位置与交通该企业位于乡宁县东北方向。该矿有一条通往东南的柏油路，直接通往宁县台头乡。从临台头镇东部到临汾市，原煤通过大同至运城二级公路，大同至运城公路，南通铺铁路临汾站和襄汾站运往全国。交通条件良好，交通便利。1.3 自然地理1.3.1 地形、地貌及河流企业中的矿井在山西省吕梁县南侧，地势很不平坦，地形及其复杂，谷大部分为“ V”形。最高点高程为+ 1592.00m，最低点高程为+ 1220.50m，相对高度差为371.50m。属于强烈侵蚀的中低山区。该地区的地表水属于黄河流

13、域。该地区没有河流，只有季节性流水在沟壑中流动。总体来说，台头沟和河底沟四季干枯。1.3.2 地震根据有关资料，近一百年来，该地区没有发生过大破坏性的地震。根据国家建筑物抗震设计规范，该地区的抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g。图1-1 神角煤业交通位置图1.4 矿井地质根据山西省乡宁县台头乡深交煤矿地质报告中所述的地质钻探数据，该矿田地层具有以下特征：表1-1矿井特征奥陶系中统峰峰组（02f）本井田内无探岩溶孔，据台头镇附近1101号孔揭露，地层厚120.00m，以层状白云质灰岩及灰色白云岩为主下统山西组从K7砂岩的底部到K8砂岩的底部，是井田主要的含煤地层之一，地层厚度为

14、21.28-30.65m，一般为25.66m。含煤4-5层，其中2号煤层位于山西组中段。是整个地区稳定的煤层。1号和3号煤层是部分可开采，属于不稳定煤层。1号煤层是不可开采煤层三叠系刘家沟组井田北部出露刘家沟组地层，般厚度为119.00m，岩性以灰红色、紫红色砂岩为主，夹紫红色粉砂岩和泥岩第四系新统以黄土为主，零星出露于山坡、山梁之上；全新统以洪积、冲击砂砾层为主，分布于谷底，不整合覆盖于下伏各时代地层之上。厚度023.73m，平均为5.52m1.4.1 井田基本构造形态整个矿场的基本结构形式是趋于西北的单斜结构。根据钻探数据，巷道暴露数据和表层岩层的发生，煤层的倾角为8-10。在井场中未发现

15、诸如俯冲的火成岩和塌陷柱等地质条件。综上所述，根据相关规定该地的结构属于简单型。1.5 煤层赋存及煤质1.5.1 含煤性（1）含煤性该矿可开采的部分为统山西组，山西组（P1s）包含4层煤（第一，第一，第一，第二和第三煤层），平均总厚度为5.41m，含煤系数为20.5。太原组（C3t）包含5层煤（7、7层、8、9、10），平均总厚度为4.38m，含煤系数为6.59。其中：2号，3号和10号煤层是全区稳定可采煤层，1号煤层是局部可采煤层。 5层不可开采的煤层：1号煤层，1号煤层，7号煤层，7号煤层，8号煤层和9号煤层。1.5.2 可采煤层表1-2可采煤层1号煤层上部距离K80.1-1.08m，平均

16、0.55m，煤层总厚度0-2.26m，平均1.07m，部分煤层结构简单，相对稳定，屋顶细砂岩，粉砂岩，砂质泥岩和泥岩占主导地位。底板主要由泥岩，粉砂岩，砂质泥岩和细粒砂岩组成。 1号煤层仅存在井田东部有部分赋存，基本上位于2号煤层的采空区2号煤层1号上煤层为0.71-9.96m，平均为3.99m，煤层厚度为2.15-3.83m。它包含1-3层夹矸。夹矸由碳质泥岩或泥岩组成。煤层的结构相对简单，为全区稳定可采煤层。顶板主要由泥岩和细砂岩组成，少量中砂岩和粉砂岩组成。底板主要由泥岩，粉砂岩和碳质泥岩组成，少量为细砂岩。3号煤层2号上煤层为1.18-2.25m，平均为1.67m，煤层总厚度为0.86

17、-1.25m，平均为1.08m。它不包含夹矸。属全区稳定可采的煤层。顶板是粉砂岩，菱铁矿泥岩，泥岩和砂质泥岩夹层，底板是粉砂岩，细粒砂岩，泥岩和中型砂岩。10号煤层距3号上煤层为51.78-69.00m，平均为60.26m，煤层总厚度为2.39-3.42m，平均为2.88m，煤层为0-2层。顶板和底板都是泥岩、粉砂岩、砂岩泥岩和炭质泥岩。属于全区稳定可采煤层。底板是含铝泥岩、泥岩、砂质泥岩、粉砂岩和铝泥岩1.5.3 煤质 （1）煤的工业用途精煤回收率中等，是很好的动力用煤，部分煤炭经洗选后可作为炼焦配煤。表1-3 可采煤层特征一览表地层煤层号煤层厚度煤层间距结构稳定性可采性顶板岩性底板岩性最小

18、最大平均（m）最小最大平均P1S10-2.261.070.71-9.963.99简单12较稳定局部可采细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩泥岩、粉砂岩、砂质泥岩、细粒砂岩22.15-3.832.30较简单13稳定全区可采泥岩、细砂岩、中砂岩、粉砂岩泥岩、粉砂岩、炭质泥岩、细砂岩1.18-2.252.6730.86-1.251.08简单0稳定全区可采粉砂岩、菱铁质泥岩、泥岩、砂质泥粉砂岩、细粒砂岩、泥岩、中砂岩51.78-69.0060.26C3t102.39-3.422.88简单02稳定全区可采泥岩、粉砂岩、含砂泥岩、炭质泥岩铝泥岩、泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、铝质泥岩1.6 瓦斯、煤尘和煤的自燃1.6

19、.1 矿井瓦斯情况2014年，矿井绝对瓦斯排放量为4.08m3 / min，相对瓦斯排放量为2.11m3 / t，煤矿工作面最大瓦斯绝对排放量为2.55m3 / t。最小，且最大采掘面绝对气体排放量为0.23m3 / min；识别级别为低瓦斯矿。2016年，矿井的绝对瓦斯排放量为3.07m3 / min，相对瓦斯排放量为1.91m3 / t；采煤工作面最大绝对气体排放量为1.55m3 / min，掘进工作面最大绝对气体排放量为0.29m3 / min。识别级别为低瓦斯矿。2018年，矿井的绝对瓦斯排放为3.52m3 / min，相对瓦斯排放为1.84m3 / t；采煤工作面最大绝对气体排放量为

20、1.72m3 / min，掘进工作面最大绝对气体排放量为0.20m3 / min。识别级别为低瓦斯矿。1.6.2 煤尘爆炸性及煤的自燃倾向性在开始开采前，对该矿的煤尘基本性能进行分析，火焰长度为15m，可用于抑制40%的煤尘爆炸，在分析结果中显示，该2号煤层有爆炸性危险。该煤矿二号煤层的吸氧量为0.6600 cm3 / g，自燃倾向等级为。它的第二号煤层是自发性煤层。1.7 矿井开拓与开采1.7.1 开拓与开采方式神角煤矿目前采用斜井开发方式，在矿山工业现场布置了主斜井，副斜井和回程竖井三个主轴。主斜井：主要分析对井下原煤进行提升，同时兼做进风井。辅助斜井：对矿井的其余设备、材料等进行提升，改

21、斜井既可以做进风井也可以做出风井。回风井：负责整个矿业工作的回风任务及兼做安全出口。根据开拓方式，全井田初期共布置一个水平开采2号煤层，水平标高为+1010m。矿井服务年限为16.94a，其中2号煤层服务年限为8.20a。1.7.2 采煤方法二号煤层采用综采一次采全高采煤法，顶板采用全部垮落法管理。该矿井共有三个工作面，分为一个综采工作面和两个掘进面，以确保矿山的生产能力和正常的生产顺序。采矿比例为1：2。根据采掘工程平面图，矿井在东采区南侧有四个工作面的采空区（2006-2007年），北侧有2102、2106、2108工作面采空区（2008-2012年）及2105工作面（开采接近尾声），在井

22、田的西南角有1999-2005年的采空区，除此外全为实体煤4。第2章 瓦斯涌出量预测2.1 煤层瓦斯基础参数本次设计所依据的煤层瓦斯基础参数数据取自“山西乡宁焦煤集团神角煤业有限公司2 号煤层瓦斯涌出量预测”。表2-1 2号煤层井下实测瓦斯含量结果（山西省煤炭工业局综合测试中心）煤层测定地点坐标地面标高（m）底板标高（m）埋深（m）原煤瓦斯含量（m3/t）XY2号煤层2104回风顺槽200m处195081603900900156010255352.952104回风顺槽550m处195081603901250156510105553.022104皮带顺槽300m处1950827539010801

23、51510204952.542108回风顺槽口处195077003900700141010243862.132.2 瓦斯涌出量预测设计中涉及的瓦斯涌出量预测内容取自“山西乡宁煤业集团神教煤业有限公司二号煤层气排放量预测”（山西煤业局综合检测中心，2011年11月）。2.2.1 影响煤矿瓦斯排放的主要因素气体排放主要与以下两个因素有关：自然因素和采矿技术因素（1）煤层及围岩瓦斯含量煤层（包括可开采的和不可开采的煤层）和围岩中的瓦斯含量是决定气体排放的因素。气体含量越高，气体排放量越大。（2）采矿规模对于矿山，采矿规模越大，矿山的绝对气体排放量就越大，但就矿山的相对气体排放而言，情况就更加复杂。如

24、果煤矿通过改善采煤工艺和增加工作面的单位产量来增加产量，则相对气体排放量将显着降低，原因如下：首先，气源的气体排放与煤层气无关。开采面和产量增加时增加没有明显的增加；第二，随着开采速度的加快，相邻层和开采的煤中的残留气体量将增加。如果煤矿仅通过扩大采矿规模来增加产量，则煤矿的相对瓦斯排放可能保持不变或增加。煤矿开采方法的回收率越低，气体排放量就越大，因为损失的煤炭中所含的大部分气体仍会进入巷道1。2.2.2 瓦斯涌出量预测方法矿井瓦斯涌出量预测主要有两种类型：一种是基于数学统计的矿井统计方法；另一种是基于数学统计的矿井统计方法。另一种是以煤层气含量为基本参数的气源预测方法。统计预测方法是一种传

25、统的预测方法。可以根据气体排放统计定律估算预测区域的气体排放量。源预测方法的原理是：根据瓦斯含量和矿井瓦斯涌出的源-汇关系，利用瓦斯涌出源的瓦斯涌出规律，结合煤层的产生条件和开采技术条件，确定瓦斯涌出量。计算可以达到预测矿区和矿井瓦斯排放量的目的2。矿井瓦斯涌出源汇关系，见图2-1。汇：矿井瓦斯涌出生产采区瓦斯涌出源：已采采区采空区瓦斯涌出回采工作面瓦斯涌出掘进工作面瓦斯涌出源：生产采区采空区瓦斯涌出源：开采层瓦斯涌出源：邻近层瓦斯涌出源：煤壁瓦斯涌出源：落煤瓦斯涌出图2-1 矿井瓦斯涌出源汇关系示意图2.2.3 预测条件（1）第一矿区第二煤层，平均煤层厚度为2.30m，年产量为0.90Mt

26、/a。（2）二号煤层采用一次采全采的方法，顶板采用全部塌方管理。采煤工作面长度为165m；开采面的开采率为95。（3）瓦斯含量：根据开发布局和瓦斯轮廓图，第一矿区采煤工作面瓦斯含量为2.4m3/ t。剩余量：取1.53m3 /t2.2.4 回采工作面瓦斯涌出量预测q采=q1+q22-1式中：q采回采工作面瓦斯涌出量，m3/t；q1开采层瓦斯涌出量，m3/t；q2邻近层瓦斯涌出量，m3/t。（1）工作面开采层瓦斯涌出量（包括围岩）q1=k1k2k3mM(wo-wc)2-2式中：q1开采层瓦斯涌出量，m3/t；k1围岩瓦斯涌出系数。依据（AQ1018-2006）中附录A：全部陷落法管理顶板，取=1

27、.30；k2考虑工作面丢煤瓦斯涌出系数，其值为工作面回采率的倒数，一采区回采工作面回采率按照0.95计算，取k2=1.05；k3准备巷道预排瓦斯对工作面煤体瓦斯涌出影响系数；k3=(L-2h)/L2-3式中：L工作面长度；h掘进巷道预排等值宽度，m；依据矿井瓦斯涌出量预测方法（AQ1018-2006）附录D中表D.1取值，h取14.2m；W0煤层瓦斯含量；Wc煤的残存瓦斯含量。5 开采层相对瓦斯涌出量计算，见表2-2。表2-2 开采层相对瓦斯涌出量预测表采区k1k 2k 3瓦斯含量（m3/t）残存量（m3/t）相对涌出量（m3/t）一1.301.050.832.41.530.99（2）邻近层瓦

28、斯涌出量q2=i=1ni(woi-wci)2-4式中：q2邻近层相对瓦斯涌出量，m3/t；mi第i个邻近层厚度，m；M工作面采高，m；Woi第i层的原始瓦斯含量，m3/t；Wci第i邻近层残存瓦斯含量，m3/t；i第i邻近层瓦斯排放系数，取决于层间距离，可根据图2-2查取。根据煤矿瓦斯抽采规范（AQ1027-2006）附录A中A.3，上邻近层采动影响范围取60m，下邻近层采动影响范围取30m。图2-2邻近层的瓦斯排放率与层间距的关系曲线回采工作面邻近层的瓦斯涌出量，见表2-3。表2-3 2号煤层各邻近层瓦斯涌出量计算表煤层名称煤厚采厚瓦斯含量残存瓦斯含量距2号煤层的距离瓦斯排放率相对瓦斯涌出量

29、备注mmm3/tm3/tm%m3/t1上0.552.401.537.43850.18上邻近层11.072.401.533.99860.3522.302.302.401.53开采层31.082.401.532.67800.33下邻近层合计0.86（3）回采工作面瓦斯涌出量回采工作面的瓦斯涌出量3，见表2-4。表2-4 回采工作面瓦斯涌出量预测结果表采区瓦斯含量（m3/t）日产量（t/d）瓦斯涌出量开采层（m3/t）邻近层（m3/t）合计相对瓦斯涌出量（m3/t）绝对瓦斯涌出量（m3/min）一2.4025900.990.861.843.302.3 工作面瓦斯来源分析根据回采工作面瓦斯涌出量预测结

30、果，工作面的瓦斯涌出量构成结果，见表2-5。表2-5工作面瓦斯涌出量构成预测结果表采区瓦斯涌出区域工作面涌出量开采层邻近层一瓦斯涌出量（m3/min）3.301.77 1.53 所占比例（%）10054 46 开采层瓦斯包括回采面落煤瓦斯涌出和采空区丢煤、围岩瓦斯涌出，根据式（2-2）可知：落煤瓦斯涌出量为，采空区丢煤、围岩瓦斯涌出量为。开采层瓦斯涌出量构成预测结果，见表2-6。表2-6开采层瓦斯涌出构成预测结果表采区瓦斯涌出区域开采层开采层落煤围岩、丢煤（现采空区）一瓦斯涌出量（m3/min）1.771.30 0.47 所占比例（%）10073 27 第3章 瓦斯抽采方法的选择3.1 瓦斯抽

31、采方法的选择依据瓦斯的抽采方式应与工作面的瓦斯充分联系，充分分析煤层的各种因素及开采的方式、布置方式等等，目前，主要的瓦斯抽采方法是：开采层的瓦斯抽采，相邻层的瓦斯抽采和采空区的瓦斯抽采。选择特定的气体排放方法时，应遵循以下原则：（1）所选的瓦斯抽放方法应适合煤层的发生，矿井巷道布置，开拓条件和开采技术条件；（2）根据气源和出水成分，应尽量采用综合抽气方法，以提高抽气效果（3）有利于减少竖井和巷道工程量，实现抽采巷道与采矿巷道的结合；（4）选择的瓦斯抽放方法，应有利于抽放巷道的布置和维护，提高瓦斯抽放效果，降低抽放费用；（5）选择的提取方法应有利于提取项目的建设，提取管线的铺设和提取时间的增加

32、6。3.2 瓦斯抽采方法的确定根据瓦斯抽采的必要性分析可知，神角煤业回采工作面设计风量可以满足回采风排瓦斯要求。其主要问题为受通风方式影响，回采工作面上隅角瓦斯控制难度较大。因此，本次设计只考虑回采工作面上隅角瓦斯抽采。目前，上隅角瓦斯的治理措施主要有高、低位裂隙钻孔、高抽巷、采空区埋管、插管等方法。见表3-1、表3-2。表3-1 抽采方法技术对比表方案方案一：高抽巷抽采方案二：高位钻孔抽采方案三：采空区插管优点抽采量大，抽采量稳定；管理方便；管路敷设距离短。在工作面回风顺槽直接施工钻场进行打孔可根据抽采效果调整钻孔角度，确定合理的抽采参数，抽采效果好。管理方便。不受工作面接续影响。无需施工巷

33、道，资金投入小。续表3-1 抽采方法技术对比表缺点需施工岩石巷道，施工成本高，施工周期长。神角煤业未做过顶板裂隙带相关研究工作，顶板抽采巷道的位置确定只能根据经验判断，如位置选择不合理会造成抽采效果差，投资浪费。打孔成本高，施工周期长。神角煤业未做过顶板裂隙带相关研究工作，高位钻孔的终孔位置确定只能根据经验判断，如位置选择不合理会造成抽采效果差，投资浪费。钻孔布置在煤层中，钻孔有效长度短。需经常在上隅角附近插管，并根据抽采效果及瓦斯涌出情况调整抽采参数，管理不便。抽采管路需要进行回撤。表3-2抽采方法经济对比表方案名称资金概算（万元）合计（万元）建议方案一：高抽巷抽采埋管-880进行专项技术研

34、究，根据成果确定巷道施工880钻孔施工-煤柱损失-方案二：高位钻孔抽采埋管-180进行专项技术研究，根据成果确定巷道施工45钻孔施工135煤柱损失-方案三：采空区插管抽采插管9090应用巷道施工-钻孔施工-煤柱损失-注：以上费用为各抽采方法主要工程、材料投入，未包括管路安装等费用。3.3 采空区抽采瓦斯3.3.1 插管抽采方法（日常抽采方法）由于当前采空区连接到工作面的通风网络，因此在通风压力差的作用下，当前采空区中的气体流入工作面并通过回流气流排出。这可能会导致工作面上的转角或回流气流超出极限，尤其是在屋顶跌落时，在采空区突然产生大量气体，对生产构成极大威胁。为了确保采矿过程中的安全生产并且

35、上角处的气体不超过限制，此设计使用插管将采空区中的气体抽取出来。负压区域主要形成在工作面的角采空区中，从而使该区域中积聚的高浓度气体从排水管道中排出，从而减少了该区域中气体向上角的扩散并防止了上部角落气体累积超限，抽采示意图，见图3-1。图3-1 采空区插管抽采瓦斯示意图3.3.2 埋管、高位钻孔抽采方法（瓦斯涌出异常时使用）考虑顶板周期来压等情况出现瓦斯涌出异常增大的情况，插管抽采方法解决不了上隅角瓦斯问题时，改用埋管、高位钻孔抽采方法，确保工作面瓦斯安全、高效治理。埋管抽采方法、高位钻孔抽采方法见图3-2、3-37。图3-2 采空区埋管抽采瓦斯示意图图3-3 采空区高位钻孔抽采瓦斯示意图3

36、.3.3 现采空区抽采防灭火措施使用目前的采空区抽采时，应注意采空区着火问题，必须加强防火预报和防火措施。在开采工作面期间，使用束管监控系统，通风监控系统和抽气监控系统来预测和预测着火的风险。矿山可以邀请有关资质单位进行特殊的灭火和灭火设计8。（1）束管监控根据指示气体的类型，浓度和变化，确定留在采空区中的煤的自燃状态，确定采空区的氧化区，自燃区和窒息区的范围，并大致确定采空区的范围。高温区域根据气体浓度梯度变化，以便采取措施。（2）防灭火措施利用矿井现有的防灭火措施，包括喷洒阻化剂、注黄泥浆等。3.4 抽采瓦斯效果预计（1）抽采量预计根据2.3节工作面瓦斯来源分析，现采空区瓦斯涌出量为围岩、

37、丢煤与邻近层采空区瓦斯之和，0.47+1.53=2m3/min。神角煤业采用采空区插管抽放的方法抽采回采工作面现采空区瓦斯，采空区插管抽放抽采率为60%左右，瓦斯抽采量为1.20 m3/min。（2）瓦斯抽采量矿井设计年抽采瓦斯量计算式为：Qa=QdN3-1式中：Qa 矿井设计年抽采瓦斯量，Mm3/d；Qd矿井设计每日抽采瓦斯量瓦斯排放量预测，通风量，所选瓦斯提取方法和提取率等确定）Mm3 / d； N-矿山设计年的工作日数。矿井实际年抽采瓦斯量为：Qa=1.201440365/1000000=0.63Mm3/d（3）工作面瓦斯抽采率计算公式：=100qcqc+qf3-2式中：工作面瓦斯抽采率

38、，%；qc工作面瓦斯抽采量，m3/min；qf工作面风排瓦斯量，m3/min。神角煤业回采工作面预测最大瓦斯涌出量为3.30m3/min左右，回采面瓦斯抽采量为1.20 m3/min左右，回采面瓦斯抽采率约为36%左右。神角煤是一种低瓦斯矿，未满足煤矿瓦斯抽采工程设计标准规定的建立瓦斯抽采系统的条件。但是，采煤工作面采用“ U”型通风系统，在采煤过程中，工作面的上角容易发生瓦斯超限。为了解决局部瓦斯问题，应做好瓦斯防治工作，确保工作面安全开采。神角煤业决定采取瓦斯抽采措施，建立抽采系统。（4）回采工作面配风量神角煤业回采工作面预测最大瓦斯涌出量为3.30 m3/min，抽采瓦斯量为1.20 m

39、3/min，则回采工作面的风排瓦斯量为2.10m3/min。回采工作面最大需风量可按式3-3计算：Q0=100QKc3-3式中：Qo回采工作面风排瓦斯所需风量，m3/min；Q回采工作面风排瓦斯量，m3/min；K瓦斯涌出不均衡系数，回采工作面取1.3；（5）回风巷瓦斯排放口配风量神角煤业井下移动瓦斯抽采泵站管路有1.20 m3/min的瓦斯抽出，需在一采区回风巷瓦斯排放口排放；同时一采区回风巷的风排瓦斯量为2.10m3/min。根据煤矿安全规程的要求，为安全起见，瓦斯排放口至少需配风量为800m3/min。3.5 建立抽采系统的类型神角煤业建立井下移动抽采系统解决一采区工作面（上隅角）瓦斯问

40、题，服务范围为一采区工作面。抽采系统应布置在回风大巷与轨道大巷之间的联络巷内。3.6 抽采检测仪表井下抽采瓦斯主要检测仪器、仪表包括孔板流量计、U型水柱计（汞柱计）、瓦斯浓度检定器和高负压取样器等9。第4章 抽采管径阻力计算4.1 抽出管路布置及选型4.1.1 瓦斯抽采管路系统的选择原则排水管道系统应根据地下巷道的布置，排水场地的分布和矿山的发展计划等因素来确定，以避免或减少主管道系统的频繁更换，以确保便利。管道运输，安装和维护原则上应遵循以下规定：（1）尽量避开繁忙的运输通道，最好避开回风通道；如果铺设在主运输车道上，人行道上的安装高度不小于1.8m，并固定在车道壁上，则距车道壁的距离应符合

41、维护要求；排气管配件的外边缘应距车道壁不小于0.1m。（2）当管道发生故障时，管道中的气体不得流入开采面，机房或机电室。（3）抽水管道的地下建筑（构筑物）与设施之间的间距应符合工业企业总体工业设计方案的有关规定。（4）排气管道的直径应根据最大流量分节计算，并应与排气设备的容量相适应。抽气系统的管道余量可占10。（5）抽水管道系统中必须安装调节，控制，测量和防回风装置10。4.1.2 瓦斯抽采管径选择为了便于描述，从地下抽水孔或管道到抽水站的抽水管道称为负压管道，从抽水站到排污口的抽水管道称为正压管道。抽采管径一般采用下式计算：D=0.1457(Q/V)1/24-1式中：D抽采瓦斯管内径，m；Q

42、瓦斯管中混合瓦斯流量，m3/min；V瓦斯管中混合瓦斯平均流速，一般V=512m/s。依据工作面的瓦斯抽采量预计结果，按上式计算并留有一定余量。神角煤业瓦斯抽采管路管径选择，见表4-1。表4-1抽采管径选择类别抽采纯量（m3/min）瓦斯浓度（%）备用系数混合流量（m3/min）平均流速（m/s）计算管径（mm）选择管径（mm）壁厚（mm）材质续表4-1抽采管径选择负压顺槽支管路1.2031.33593504265焊缝钢管（1.0MPa）负压硐室主管路1.2031.33583714265焊缝钢管（1.0MPa）正压主管路1.2031.33583714265焊缝钢管（1.0MPa）4.1.3 瓦

43、斯管的连接方式此次设计，抽采主、支管路选用焊缝钢管，采用配套法兰连接。4.1.4 管路敷设及附属装置（1）井下管路敷设要求对排水瓦斯有以下要求煤矿管道：燃气管道配件应采取防腐和防腐措施；倾斜巷道的煤气管道应予以夹紧，以将管道固定在巷道支架上，以免打滑。管道铺设应平直，尽量避免急剧弯曲。主运输通道的输气管道高度不小于1.8m；铺设管道时，应考虑流动水的坡度，并应尽量保持坡度一致，以免高低波动，并在低洼处安装排水装置；应对新铺设的管道进行气密性测试。（2）井下管路安装神角煤业抽采支管路采用井字架支撑敷设，每根管路支撑井字架，离地高度大于300mm。（3）附属装置阀门：选择用于设计的阀是蝶形阀。应在

44、主管上安装压力表，以便经常观察抽气管内的压力。测量装置安装和使用要求如下：（1）安装节流板时，节流板的节流孔必须与管道同心，其端面垂直于管道轴线，偏心度应小于1-2；（2）将两个直径为6mm的压力测量喷嘴和一个铜管材料以0.5D（管径）的形式预先焊接在孔板的前面（根据空气流动的方向，下同），并在D处焊接。（3）使用孔板一年后，应校正孔板以减少测量误差11。抽采瓦斯管路计量装置安装详见图4-1。图4-1瓦斯抽采流量、负压、浓度等参数测定示意图放水装置有多种类型的排水装置。根据神角煤业瓦斯抽采的实际情况，抽水管道中积聚的水主要是冷凝水。抽采瓦斯管路放水装置安装详见图4-2。图4-2 放水器与抽采管路连接图4.2 抽采设备布置及选型4.2.1 选型原则（1）气泵的流量必须满足矿井排水过程中最大抽气量的要求；（2）气泵的负压可以克服管道系统的最大阻力；（3）具有良好的真空度；（4）装有电机的抽气设备必须防爆。4.2.2 抽采泵流量计算瓦斯抽采泵流量必须满足抽采系统最大抽采量的需要