1、河南理工大学本科毕业设计I界沟矿瓦斯抽放设计摘要：矿井瓦斯抽放，是指为了减少和解除矿井瓦斯对煤矿安全生产的威胁，利用机械设备和专用管道造成的负压，将煤层中存在或释放出来的瓦斯抽出来，输送到地面或其它安全地点 的方法。根据预测结果，界沟矿全矿井绝对瓦斯涌出量为32.89m3/min，是高瓦斯矿井，回采工作面瓦斯绝对涌出量为19.83m 3/min，掘进面绝对涌出量为3.38m 3/min。本设计针对界沟7 2煤层开采存在的瓦斯涌出量大等问题，结合该矿7 2煤层透气性系数0.129m 2/MPa2d，钻孔瓦斯流量衰减系数 0.018d-1等基本参数，得出界沟矿可以抽放且矿开采时必须建立瓦斯抽放系统
2、。根据前面所得参数确定界沟矿采用本煤层预抽、边采边抽和采空区抽采相结合的综合瓦斯抽放方法，并且对抽放方法的一些工艺方法和参数进行了设计。瓦斯抽放泵选择的型号为2BEY-42型，2BE1-303水环式真空泵，同时确定了泵站的附属设施。在设计的最后提出了一些具体的安全操作要求和说明。关键词：瓦斯抽放 矿井瓦斯 工作面河南理工大学本科毕业设计IIThe design of drainage methods and system of jiegou mineAbstract: Mine gas drainage is a method that to reduce and eliminate thre
3、ats of mine gas for coal mine safety production and mechanical equipment and pipelines are used to make negative pressure so the gas which are in the presence or released are extracted out to delivery to the ground or other secure location. The predictions shows that jiegou mine mining face gas emis
4、sion absolute is amount of 32.89in what proved jiegou an high-gas coal mine, and the mining face gas absolute emission is amount of 19.83in ,while heading face absolute Emission as 3.38in. This design for jiegou mine seven2 coal seam is on serious gas gauge problem, combined with the mine coal seam
5、permeability coefficient 0.129Pa2d, drilling gas flow attenuation coefficient 0.018d-1 and so on basic parameters, to draw the conclusion that jiegou mine can drainage drainage type and it must be the establish an gas drainage system. Front parameters obtained to determine jiegou mine the pre-extrac
6、ting, While mining sauce and goaf drainage combining gas drainage design and drainage method process methods and parameters. Gas drainage pump are selected as 2BEY-42 and 2BE1-303 type water ring vacuum pumps and ancillary facilities to determine the pumping station. In the final design puts forward
7、 requirements and descriptions in some specific security operation.Keywords: mine gas drainage gas drainage working face河南理工大学本科毕业设计III目录1 引言 .11.1 选题背景及研究意义 .11.2 瓦斯抽放的国内外研究现状 .21.2.1 国外瓦斯抽放现状 .21.2.2 国内研究现状 .31.3 研究内容及技术路线 .71.3.1 研究内容 .71.3.2 技术路线 .82 矿井概况 .92.1 矿井位置、交通 .92.2 气象及地震条件 .102.3 地质特征
8、.102.3.1 地质构造 .102.3.2 水文地质条件 .102.3.3 煤层及煤质 .112.3.4 煤层瓦斯、自然及爆炸倾向性 .122.4 矿井开拓、开采概况 .122.5 矿井通风 .123 矿井瓦斯赋存情况 .133.1 煤层瓦斯基本参数 .133.1.1 煤层瓦斯含量 .133.1.2 煤层瓦斯压力 .133.1.3 煤层透气性系数 .143.1.4 钻孔瓦斯流量和流量衰减系数 .143.2 矿井瓦斯储量 .143.2.1 计算范围 .14河南理工大学本科毕业设计IV3.2.2 计算方法 .143.3 矿井可抽瓦斯量及可抽期 .153.3.1 瓦斯抽放率 .153.3.2 矿井
9、可抽瓦斯量 .163.3.3 可抽期 .164 瓦斯抽放的必要性和可行性论证 .174.1 瓦斯抽放的必要性 .174.1.1 规定 .174.1.2 矿井瓦斯涌出量预测 .174.2 瓦斯抽放的可行性 .245 抽放方法 .255.1 规定 .255.2 矿井瓦斯来源分析 .255.2.1 矿井瓦斯涌出及构成 .255.2.2 回采工作面瓦斯涌出及构成 .265.2.3 采空区瓦斯涌出及构成 .265.3 抽放方法选择 .265.3.1 本煤层瓦斯抽放方法 .265.3.2 邻近层瓦斯抽放方法 .275.3.3 采空区瓦斯抽放方法 .275.3.4 其他情况 .275.3.5 抽采方法确定
10、.275.4 钻孔及钻场布置 .275.4.1 钻孔及钻场布置 .275.4.2 顺层钻孔布置 .285.4.3 底板抽放钻孔布置 .295.4.4 边掘边抽钻孔布置 .295.4.5 底板水平钻孔布置: .30河南理工大学本科毕业设计V5.4.6 采空区埋管布置 .305.5 封孔方法 .315.5.1 封孔深度 .315.5.2 封孔材料 .315.5.3 封孔工艺 .315.6 抽放瓦斯量预计 .336 瓦斯抽放管路系统及设备选型 .346.1 抽放管路选型及阻力计算 .346.1.1 规定 .346.1.2 计算方法 .346.2 瓦斯抽放泵选型 .386.2.1 规定 .386.2.
11、2 选型原则 .386.2.3 选型依据 .386.2.4 计算方法 .386.2.5 瓦斯泵类型 .416.3 辅助设备 .437 安全技术措施 .457.1 抽放钻场、钻场施工的安全措施 .457.2 抽放管路安全技术措施 .477.3 管路防漏气、防砸坏、防带电、防腐安全措施 .477.4 地面抽放瓦斯站安全措施 .477.4.1 瓦斯泵安全措施 .477.4.2 瓦斯泵安全操作 .488 瓦斯的综合利用和配套设施 .508.1 瓦斯的利用 .508.2 抽放瓦斯工程对环境的影响 .508.3 配套设施 .50河南理工大学本科毕业设计VI8.3.1 供电、照明及通信 .508.3.2 给
12、排水、采暖与通风 .518.3.3 防雷设施 .518.4 监测系统 .518.5 环保 .529 抽放瓦斯管理 .539.1 瓦斯抽放管理及规章制度 .539.1.1 组织管理 .539.1.2 瓦斯抽放组织机构管理 .539.1.3 采空区抽放管道的拆装 .549.1.4 抽放瓦斯管路管理 .549.2 常用记录及表格样式 .5410 结论 .56致谢 .57参考文献 .58河南理工大学本科毕业设计11 引言安全工程专业是一门及其重要的工程技术学科，它直接关系到人民的生命财产安全和国家社会的稳定和谐。随着社会的发展和不断进步，矿业、施工等安全问题越来越引起人们的重视，每年由于人和物的不安全
13、操作和状况导致的事故和死亡率都触目惊心，因此安全关系着每个人的利益。而作为安全专业的学生更应该担负起提高全民安全意识水平的责任，具备安全知识素养，运用安全评价、检测、分析、管理等科学方法和技术找出事故隐患，预防生产事故的发生，给人民减少灾难和痛苦，给国家、企事业单位减少不必要的损失。由于安全工程的特殊性，就要求安全技术人员必须理论于实践相结合，因此实践环节尤为重要，只有将事故实例与现场环境结合起来，才能更深层次的理解安全工程科学的实际内涵，从而更好的指导安全生产。1.1 选题背景及研究意义“安全第一、预防为主 ”是我国各行各业都要遵循的安全生产方针。采煤作业作为高危险行业，在安全生产方面尤为重
14、视。但是随着煤矿开采技术的快速发展，一方面煤矿机械化水平不断提高，煤矿生产越来越高效化、集约化，另一方面随着煤矿开采深度的不断加深，采煤作业的不断提速，使得矿井瓦斯涌出量一直处于上升状态，对煤矿的安全生产造成重大威胁。近年来我国煤矿安全生产状况有明显改善，百万吨死亡率从 2002 年的 4.94 降至 2013 年的 0.293，但与发达国家的百万吨死亡率相比仍有很大差距，煤炭行业在我国仍然是一个高风险的行业，煤矿事故发生率居高不下。而在这些事故中，瓦斯事故死亡人数所占比例最大；据统计我国煤矿一次死亡 10 人以上的特大事故中有 70%以上是由于瓦斯（煤尘）爆炸事故；2002 年2006 年，
15、工矿类相关行业死亡 10 人/次以上特重大事故中，煤矿死亡人数就占 72.8%89.3%；而在煤矿企业所发生的一次死亡 10 人以上事故中，瓦斯事故占死亡人数的 77%。这些血淋淋的事实无不说明了瓦斯事故是制约煤矿安全生产的“头号大敌 ”。为了减少或消除矿井瓦斯对煤矿安全生产的威胁，就要利用机械设备和专用管道造成负压，将煤层中赋存或释放的瓦斯释放出来，送到地面或其他安全地点，也就是瓦斯抽放。瓦斯抽放对煤矿瓦斯治理有以下几方面的作用：首先，抽放瓦斯可以减少开采时的瓦斯涌出量，从而减少瓦斯隐患和各种瓦斯事故,是保证安全生产的一项预防性措施。 其次，抽放瓦斯可以减少通风负担，能够解除通风不易解决的瓦
16、斯难题，降低通风费用。尤其针对瓦斯涌出量很大的矿井或采区，瓦斯抽放在技术上和经济上都是必须的。 第三，煤层中的瓦斯同样是一种地下资源，将瓦斯抽采出来送到地面作为燃料和原料加以利用，可以起到保护环境和提高经济效益的作用。因此，瓦斯抽放已成为我国瓦斯灾害治理的主要技术手段。宿州煤电界沟矿设计生产能力 0.6Mt/a，矿井计算服务年限为 73.4a。经初步矿井河南理工大学本科毕业设计2瓦斯鉴定，属于高瓦斯矿井，并且通过通风无法消除瓦斯隐患。近年来随着煤矿企业对安全生产的愈加重视，使煤炭企业的任务更加艰巨，责任也更加重大。通过矿井瓦斯抽采对根治矿井瓦斯涌出量大，消除瓦斯这一“煤矿杀手” ，实现矿井本质
17、安全具有十分重大的意义。1.2 瓦斯抽放的国内外研究现状1.2.1 国外瓦斯抽放现状在抽放理论方面，在 1907 年美国学者 Chamberlin 和 Darton 研究概括出了甲烷聚集和运移的机理；1928 年 Rice 提出了在采煤前采用垂直钻孔从煤层中除去甲烷的设想；在随后的 40 年里，控制甲烷的通用做法仍然是降低煤炭产量和建立复杂的通风系统。1964 年 Lindine 等根据所观察的瓦斯含量和残余瓦斯含量与深度之间存在的非线性函数关系，提出了第一个预测生产矿井瓦斯涌出量的经验模型；1968 年，Airey 从理论上导出了第一个预测矿井静止工作面瓦斯释放量的偏微分方程，采用解析法求解，建立了一维、单孔隙、气相的产量预测模型；1972 年 Price-Abdalla 提出了二维、单孔隙、气水两相综合性产量预测的数学模型和有限差分的数值模型，该模型能求解具不规则边界的条件和模拟工作面推进的移动内边界问题，并且开发了相应的计算机软件NTERCOMP_1；1978
