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1、新疆五宫煤业有限公司矿井瓦斯抽采工程初步设计方案,2013年3月,报告主要内容,第一章 矿井基本情况第二章 矿井瓦斯涌出量第三章 瓦斯抽采的必要性第四章 瓦斯抽采方法与工艺第五章 瓦斯抽采管路系统及泵的选择第六章 其他,第一章 矿井基本情况,矿井采用主斜井、副立井开拓。设计规模为0.45Mt/a。井田内可采煤层11层，由下往上分别为 NA5、NA4、NA3、NA2、NA1、SA1+2、SA3、SA4、SA5、SA7、SA8+9煤层。煤层倾角75左右。井田划分为两个水平开采，+820m以上划分为一水平，+763m+820m划为二水平。全矿井划分为5个采区，11、12两个采区均已采空，21采区为部
2、分开采，22、23采区尚未开采，本次设计主要涉及22、23采区。根据开拓部署，矿井初期投产开采22采区，即+820m+763m水平间、工业场地保护煤柱以东。本次设计规划的采区共2个，按照“先近后远、先易后难”的原则组织开采，接替顺序：22采区23采区，开采顺序为从上之下依次开采。,第一章 矿井基本情况,采煤方法：NA1、NA2、NA3、NA5、SA1+2、SA5、SA3、SA4煤层采用悬移顶梁液压支架炮采放顶煤采煤法，NA4、SA7、SA8+9煤层采用伪斜柔性掩护支架采煤法。矿井通风情况：根据矿井开拓布置，初期矿井通风方式采用中央并列抽出式，主斜井、副立井进风，回风立井回风。后期采用分区式通风
3、，通风方式为机械抽出式，主斜井、副立井进风，回风立井和西沟斜风井回风。巷道掘进采用局部通风机通风，采用压入式通风方式供风，乏风直接进入回风巷。其中回采工作面 8 m3/s；备用瓦斯抽放工作面4 m3/s；掘进工作面25.5 m3/s。,第二章 矿井瓦斯涌出量及瓦斯储量,矿井瓦斯涌出量预测方法采用分源预测法。,2.1 煤层瓦斯基础参数,2.2 矿井瓦斯涌出量预测2.2.1 回采工作面瓦斯涌出量预测 回采工作面瓦斯涌出量包括开采层瓦斯涌出量（包括采空区、围岩）和邻近层瓦斯涌出量，即：q回q开+q邻 则计算得回采工作面相对瓦斯涌出量为：q回5q开+q邻=12.15+8.05=20.2m3/t。5号煤
4、层工作面日产量为364t，则回采工作面绝对瓦斯涌出量为7.66m3/min。,第二章 矿井瓦斯涌出量,第二章 矿井瓦斯涌出量,2.2.2 掘进工作面瓦斯涌出量预测 掘进工作面瓦斯涌出量包括掘进时煤壁瓦斯涌出和落煤瓦斯涌出：qj=qB+qL 根据上式，计算可得：qj综掘=qB综掘+qL综掘=3.810.27=4.08m3/min；qj普掘=qB普掘+qL普掘=2.690.13=2.83m3/min；,第二章 矿井瓦斯涌出量,2.2.3 采区瓦斯量预测 Q采=根据上式，计算可得采区瓦斯量为：45.72m3/t。2.2.4 矿井瓦斯涌出量预测 根据上式计算得，矿井相对瓦斯涌出量为：61.72m3/t
5、。绝对瓦斯涌出量为：62.41m3/min。,第三章 瓦斯抽采的必要性和可行性,1、瓦斯抽采的必要性 1.1 从通风能力看抽采瓦斯的必要性,第三章 瓦斯抽采的必要性和可行性,1.2 从相关规定角度看抽采瓦斯的必要性 五宫煤矿矿井年生产量为0.45Mt/a，矿井绝对瓦斯涌出量为62.41m3/min，符合煤矿瓦斯抽采工程设计规范中的3.1.1规定中第三条中的第四项：年产量0.40.6Mt的矿井，大于20m3/min。因此，五宫煤矿具有实施抽采系统的必要条件。1.3 从资源利用和环保的角度看抽采瓦斯的必要性 瓦斯是一种优质洁净的能源，将抽出的瓦斯加以利用，可以变害为宝，改善能源结构，保护矿区环境，
6、取得显著的经济效益和社会效益。五宫煤矿瓦斯资源较丰富，为瓦斯开发利用提供了较为充足的条件。因此，从资源利用和环保的角度看也有必要建立瓦斯抽采系统。,第三章 瓦斯抽采的必要性和可行性,2 瓦斯抽采的可行性 开采层瓦斯抽采的可行性取决于煤层的自然透气性，其评价指标有两个：煤层的透气性系数()和钻孔瓦斯流量衰减系数()，评价指标界值见下表：开采层预抽瓦斯难易程度分类表 依据2011年11月沈阳研究院出版的阜康市五宫煤业有限公司五宫煤矿SA3、SA5煤层瓦斯基础参数测定报告，五宫煤矿钻孔瓦斯流量衰减系数和煤层透气性系数分别为0.00740.0474d-1、2.186.61 m2/MPa2d，所以五宫煤
7、矿开采层抽采难易程度为可以抽采。,第四章 瓦斯抽采方法与工艺,4.1 工作面瓦斯来源分析,第四章 瓦斯抽采方法与工艺,4.2 适合五宫煤矿的瓦斯抽采方法 4.2.1 本煤层瓦斯抽采,第四章 瓦斯抽采方法与工艺,顺层钻孔布置技术参数,第四章 瓦斯抽采方法与工艺,4.2.2 掘进工作面瓦斯抽采,边抽边掘：掘进工作面边掘边抽是在掘进巷道两侧，隔一定距离，施工一个钻机窝，在钻机窝内施工超前钻孔，利用钻孔预抽掘进巷道上下煤层中的瓦斯。,边抽边掘示意图,先抽后掘：掘进工作面瓦斯特别大时，可在掘进头 施工钻孔进行预抽其布置方式见图。,掘进工作面“先抽后掘”钻孔布置示意图,第四章 瓦斯抽采方法与工艺,4.2.
8、3 顶板高位钻场水平长钻孔抽采 利用巷道掘进时的钻场以30爬坡掘斜巷进入煤层顶板15m后，在斜巷末端设立高位钻场，在钻场内迎着工作面推进方向施工5个近水平钻孔，使其钻孔底部随着回采工作面推进始终处于冒落拱上部，而孔口始终保持负压状态进行采空区瓦斯抽采，实践证明该种方法可以取得较好的抽采效果。顶板高位钻场水平长钻孔抽采钻孔布置方法如下图所示：,第四章 瓦斯抽采方法与工艺,4.2.4 上隅角瓦斯抽采,回采工作面上隅角瓦斯超限或较高时，可采用上隅角插管或埋管的方式，对上隅角采空区瓦斯进行抽采。上隅角插管抽采采空区瓦斯方法见下图。,上隅角插、埋管抽采采空区瓦斯方法示意图,第四章 瓦斯抽采方法与工艺,4
9、.2.5 老空区抽采,为防止老空区向开采空间涌出瓦斯，每个阶段的每一煤层采完后，应对老空区进行密闭。施工回风石门密闭墙时，在密闭墙内埋管，进行抽采瓦斯。老空区瓦斯抽采详见下图。,阶段全封闭抽采老空区瓦斯示意图,第四章 瓦斯抽采方法与工艺,4.3 抽采瓦斯量预计：1、高负压抽采系统瓦斯抽采量预计：（1）回采工作面瓦斯抽采量预计：回采工作面在进、回风巷均布置顺层钻孔抽采煤体瓦斯，每隔10m打一组钻孔，每组2个钻孔，钻孔长35m，巷道长600m，共施工240个钻孔，取每个钻孔的抽采量为0.0215m3/min，本煤层预抽及边采边抽最大瓦斯抽采量为5.16m3/min。（2）掘进工作面瓦斯抽采量预计：
10、综掘工作面巷道内同侧每隔40m布置一个耳状钻场，规格为长4m，宽4m，高与掘进巷道相同，两侧钻场间距20m。每个钻场向工作面掘进方向布置单排共3个扇形钻孔，孔径94mm、间距1m，钻孔长度60m左右。钻孔与巷道的夹角分别为2、4、6。钻孔保持20 m超前距离。巷道长度为600m，共布置个30钻场，钻孔90个，每个钻孔的抽采量取0.0253m3/min，单个掘进工作面最大瓦斯抽采量为2.28m3/min。,2、低负压抽采系统瓦斯抽采量预计（1）回采工作面采空区瓦斯抽采量预计 该矿抽采采空区及邻近层瓦斯，属于卸压抽采，抽采量较大。若采用现采空区上隅角埋管与高位钻孔抽采相结合的方法治理现采空区瓦斯，
11、现采空区涌出量为2.99m3/min，抽采率按60%计算，则现采空区瓦斯抽采量为1.794m3/min左右。（2）老采空区瓦斯抽采量预计 根据抽采经验，矿井采用全部封闭采空区、钻孔或闭墙插管抽采。矿井采空区瓦斯抽采率一般不小于25%，根据瓦斯分析，老采空区瓦斯涌出量约为8.09m3/min，预计一个采空区瓦斯抽采量为2.02m3/min，则两个两个老采空区的抽采量为4.04m3/min。,4.4 瓦斯抽采效果评价：（1）矿井瓦斯抽采率：矿井预计瓦斯涌出量为62.41m3/min，矿井瓦斯抽采量为48.54m3/min，则矿井瓦斯抽采率为：48.54/62.41100%=77.8%40%因此，预
12、计矿井瓦斯抽采率满足煤矿瓦斯抽采基本指标中对矿井抽采率的要求。（2）工作面瓦斯抽采率：SA5煤层回采工作面预计瓦斯涌出量为7.66m3/min，瓦斯抽采量为5.16m3/min，则工作面瓦斯抽采率为：5.16/7.66100%=67.4%30%因此，预计工作面瓦斯抽采率满足煤矿瓦斯抽放规范中对工作面抽采率的要求。,第四章 瓦斯抽采方法与工艺,（3）可解吸瓦斯含量 煤层工作面预抽时间为半年，SA5工作面本煤层抽采量为12.6m/min，本煤层抽采总量为3265920m3。（1）抽采后煤层瓦斯含量 煤层走向长度为600m，工作面长度14.1m，SA5煤厚为14.1m，则抽采后工作面瓦斯含量为：Wg
13、=Wo(326592060014.1461.262）=5.55-3.33=2.22m3/t（2）抽采后工作面可解吸瓦斯量 Wj=WgWc 式中：Wg抽采后煤的瓦斯量含量，m3/t Wj煤的可解吸瓦斯量，m3/t；Wc煤在标准大气压力下的残存瓦斯含量。根据（1）的计算结果，依据（2）的公式计算得到可解吸瓦斯含量为0.31m3/t，符合规定。,第五章 瓦斯抽采管路系统,1、抽采管路敷设路线 第一套系统（高负压系统）：工作面钻孔工作面进风巷采区运输下山运煤联络巷回风联络巷风井地面泵站放空（或用户）；工作面钻孔工作面回风巷采区运输下山运煤联络巷回风联络巷风井地面泵站放空（或用户）；综掘进工作面回风石门
14、风井地面抽采瓦斯管路抽采泵站用户（或放空）；,第五章 瓦斯抽采管路系统,第二套系统（低负压系统）：顶板高位钻孔回风石门风井地面抽采瓦斯管路抽采泵站用户（或放空）；上隅角回风石门风井地面抽采瓦斯管路抽采泵站用户（或放空）；老空区回风石门风井地面抽采瓦斯管路抽采泵站用户（或放空）。,第五章 瓦斯抽采管路系统,2、抽采泵选型,低负压系统设计选用2台2BEC80水环真空泵，一台用作低负压抽采系统，一台备用。当转速为300r/min，绝压为80000Pa时，泵抽气量约为785m3/min，该转速下最大轴功率为805KW。高负压系统设计选用2台2BEC67水环真空泵，一台用做高压抽采系统，一台备用。当转速为370r/min，绝压为66000Pa时，泵抽气量约为512m3/min，该转速下最大轴功率570kW。,水环真空泵参数表,第六章 其它,1.投资 抽放系统总投资额为1623.479万元。资金概算未包括泵房土建及高、低位水池土建施工费用和设备和材料的运杂费及其他不可预见的费用。,谢谢大家！,
