煤矿北采区煤层瓦斯抽放系统工程设计(编辑修改稿)

煤矿北采区煤层瓦斯抽放系统工程设计(编辑修改稿)内容摘要：

和 +400m 水平胶带输送机石门，沟通 八道湾向斜的南、北两翼， +400m 水平辅助运输石门和 +400m 水平胶带输送机石门直接与南采区下部车场形成对接（南采区内的采区工程，作为原小红沟煤矿的水平延深工程的一部分，由现生产矿井负责完成），分别担负南采区和西采区的主、辅运输任务。 （ 2） +400m 水平西翼集中胶带输送机运输巷和 +400m 水平西翼集中辅助运输大巷 西采区与 +400m 水平辅助运输石门和 +400m 水平胶带输送机石门间距离 约 4km，为实现矿井分区开拓、集中运煤和排水的目的，需向西采区布置集中运输大巷，考虑到西采区瓦斯含量高，单巷施工长约 4km，通风也不易解决，在采取机、轨分设后巷道断面也可大大减小，有利于的巷道维护，因此西翼集中运输大巷采用机、轨分设的方式，即分别布置 +400m 水平西翼集中胶带输送机运输巷和 +400m 水平西翼集中辅助运输大巷，分别担负西采区的主运输和大件设备运输任务。 在 +400m 水平辅助运输石门和 +400m 水平胶带输送机石门与 B2125煤层和 B20煤层的见煤位置处，沿 B2125 煤层和 B20 煤层向西分别布 置 +400m 水平西翼集中胶带输送机运输巷和 +400m 水平西翼集中辅助运输大巷，与西采区下部车场形成对接（西采区内的采区工程，作为原碱沟煤矿的水平延深工程的一部分，由现生产矿井负责完成）， +400m水平西翼集中胶带输送机运输巷和 +400m 水平西翼集中辅助运输大巷的坡度为 3‰，并且每隔 500m 左右布置一个联络巷。 各采区单独布置回风井，不设回风大巷。 北 采 区 位置 北采区（原铁厂沟井田）煤层倾角 43～ 51176。 ， 该区走向长 6km，该采区为一双翼采区，主、副斜井井筒兼作采区上山，西翼走向长 ，东翼走向 长。 小槽煤开采上限标高暂定为 +650m，大槽煤开采上限标高暂定为 +600m。 矿 井通风方式及瓦斯涌出情况 乌东 煤矿 北采区 回风井为 立 井，主要通风机为对旋轴流式通风机 ， 通风方式均为抽出式。 7 根据 2020 年矿井瓦斯等级鉴定结果： 北采区 矿井瓦斯相对涌出量为 /t，瓦斯绝对涌出量为 m3 /min，二氧化碳相对涌出量为 /t，二氧化碳绝对涌出量为 m3 /min。 但 深部相对涌出量不详，且 在区内个别煤层中如 B36号煤层的瓦斯含量相对较高，如 82 年、 83 年在 17 线开采 B36号煤层的一个小窑，曾经发生过连续两次瓦斯爆炸事故，均有人员伤亡。 8 2 煤层瓦斯基础参数 瓦斯基础参数分析 煤层瓦斯赋存基础参数是矿井瓦斯防治和瓦斯抽放设计的依据，煤层瓦斯赋存基础参数主要包括：煤层原始瓦斯压力、煤层原始 瓦斯 含量、百米钻孔 自然 瓦斯涌出量 及衰减系数 、煤层透气性系数等。 煤科总院沈阳研究院承担的 “ 乌东 煤矿 北采区 B1－ B3－ 6煤层瓦斯基础参数测定与 抽放瓦斯可行性研究报 告 ” 项目 开展期间，对本矿的瓦斯基础参数进行了测定，测定结果如下。 煤层瓦斯压力 B1－ 2煤层的 相对 瓦斯压力在 +500水平为 ； B3－ 6煤层 +500水平在 ～ 之间 ； +400 水平在 ～ 之间。 煤层瓦斯含量 B1－ 2煤层 的瓦斯含量 +500 水平为 m3/t； B3－ 6煤层 +500 水平在 ～ 间 ； +400 水平在 ～ m3/t 之间。 煤层瓦斯 衰减系数 B1－ 2 煤层钻孔自然瓦斯流量衰减系数在 ～ 之间； B3－ 6 煤层钻孔自然瓦斯流量衰减系数 为 ～。 煤层透气性系数 B1 － 2 煤层的透气性系数在 ， B3 － 6 煤层的透气性系数 为。 矿井瓦斯储量 乌东煤矿 北采区 的瓦斯资源相当丰富，仅 一水平（ +400m） B12 和 B36 煤层瓦斯储量和可抽量分别 为 ，这就为矿井的瓦斯开发利用提供了充足的资源条件 ，同时也 对 矿井的 安全生产构成了严 重的威胁。 9 3 瓦斯抽放的必要性和可行性 瓦斯涌出量预测 矿井瓦斯涌出量预测的任务是确定新矿井、新水平、新采区投产时瓦斯涌出量的大小 ，为矿井和采区提供通风及瓦斯管理方面的基础数据，它是矿井通风设计、瓦斯抽放和瓦斯管理必不可少的基础参数。 在《 乌东 煤矿 北采区 B1－ B3－ 6 煤层瓦斯基础参数测定与 抽放瓦斯可行性研究报 告 》 项目 中， 沈阳研究院 使用分源预测法，对 乌东 煤矿各主采煤层瓦斯涌出量进行了预测，结果如下： （ 1） 乌东煤矿 北采区 +500 水平 B12 煤层回采工作面瓦斯涌出量 ，综掘工作面绝对瓦斯涌出量 ； B36煤层回采工作面瓦斯涌出量 ，综掘工作面绝对瓦斯涌出量。 （ 2） 乌 东 矿 北采区 开采 +400m 标高 时， B36煤层回采工作面瓦斯涌出量 ，综掘工作面绝对瓦斯涌出量。 瓦斯抽放的必要性 根据国家煤矿安全监察局 2020 年颁布的《煤矿安全规程》第一百四十五条规定，凡有下列情况之一的矿井，必须建立地面永久瓦斯抽放系统或井下临时抽放系统 ： （ 1）一个采煤工作面绝对瓦斯涌出量大于 5m3/min，或一个掘进工作面绝对瓦斯涌出量大于 3m3/min，采用通风方法解决不合理的。 （ 2）矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的： ① 大于或等于 40m3/min； ② 年产量 ～ 的矿井，大于 30m3/min； ③ 年产量 ～ 的矿井，大于 25m3/min； ④ 年产量 ～ 的矿井，大于 20m3/min； ⑤ 年产量小于或等于 的矿井，大于 15m3/min。 （ 3）开采有煤与瓦斯突出危险煤层的。 下面从三个方面来分析乌东煤矿 北采区 瓦斯抽放的必要性。 从矿井通风能力来看瓦斯抽放的必要性 采掘工作面是否有必要进行瓦斯抽放的判断标准是：采掘工作面 最大供 风量小于稀释瓦 斯所需要的风量，即当瓦斯涌 量 jq 大于通风所能解决的瓦斯涌出量 yq 时就应当抽 10 放瓦斯，其抽放瓦斯的必要性指标通常以下式表示： kcvSqq yj  (31) 式中： v －工作面允许的最大风速 ， 4m/s； S －工作面最小通风断面， 5m2； c －允许风流中的瓦斯浓度 1%，这里从安全的角度考虑取 %； k －瓦斯涌出不均衡系数，取。   m 3mq y  按前面计算结果北采区 B12 煤层 工作面 产量超过 3300t/d 时 瓦斯涌出量达 m3/min（ +500 水平 ）， B36 煤层 工作面 产量超过 2700t/d（ +500 水平） 时 瓦斯涌出量达， 1330 t/d（ +500 水平） 时 瓦斯涌出量达 ， 通风 能力不能满足工作面所需风量的要求，难以保证 工作面瓦斯不超限。 且由于工作面采用综采，如 增加风量，会造成 风速过高，工作面煤尘太大，将对工作面作业人员的身体健康构成威胁。 因此，从通风能力看 矿井 已具备建立抽放瓦斯系统的必要条件。 从资源和环保的角度来看瓦斯抽放的必要性 瓦斯是一种 优质的能源，将抽出的瓦斯加以利用，可以变害为宝，不仅改善能源结构，而且减少了对环境的污染，可以取得显著的经济效益和社会效益。 根据前面计算 乌东煤矿 北采区一水平（ +400m） B12 和 B36煤层瓦斯储量和可抽量分别 为 和， 这说明矿井的瓦斯资源比较丰富，为瓦斯开发利用提供了较为充 足的条件。 总之，无论是从矿井目前的瓦斯涌出现状 、 矿井通风能力，还是从 资源和环保的角度来看都有必要进行瓦斯抽放，特别是深部煤炭的开采，瓦斯问题将是制约煤矿安全高效生产的重要因素， 提前 进行瓦斯抽放 工作 ，对乌东矿安全 生产很有必要。 瓦 斯抽放的可行性 本煤层瓦斯抽放的可行性 本煤层瓦斯抽放的可行性是指煤层在天然透气性条件下进行预抽的可行性。 一般来说，其衡量指标有 两个 个：一为煤层的透气性系数（ λ）；二为钻孔瓦斯流量衰减系数（  ）。 据上述指标将煤层预抽瓦斯的难易 程度进行分类，见表 31。 乌东煤矿本煤层瓦斯抽放 难易程度 评价结果见表 32。 11 表 31 煤层预抽瓦斯难易程度分类表 指标 难易程度 钻孔瓦斯流量衰减系数  (d1) 煤层透气性系数 λ (m2/MPa2 d) 容易抽放 可以抽放 较难抽放 ~ 10 10~ 表 32 乌东煤矿本煤层瓦斯抽放 难易程度 评价结果 表 煤层 钻孔瓦斯流量衰减系数  (d1) 煤层透气性系数 λ (m2/MPa2 d) 煤层抽放难 易程度 B12 ～ 可以抽放 B36 ～ 可以抽放 从表 32 可以看出，乌东煤矿 北采区 B12和 B36煤层属于 可以抽放煤层 ，具备本煤层瓦斯抽放的可行性。 乌东煤矿采用分阶段开采，开采阶段下部煤层处在卸压范围内，煤层卸压膨胀而产生裂隙，使该区域内的煤层透气性大幅度增加，若能在下阶段煤层内先预掘巷（初期为抽放瓦斯巷，回期为阶段回采巷），在巷道内布置钻场，向卸压阶段煤层打抽放钻 孔，对乌东煤矿下阶段卸压煤层涌出的瓦斯进行截流抽放，可大大地减轻工作面采空区瓦斯涌出量，保证工作面安全生产。 因此，乌东煤矿北采区 开展下阶段煤层瓦斯采前预抽和卸压抽 放 是可行的。 采空区瓦斯抽放的可行性 乌东煤矿 北采区 工作面瓦斯涌出量预测结果显示，工作面瓦斯主要来源于下阶段煤层涌出的瓦斯。 在开采阶段煤层回采过程中，下阶段煤层和围岩因受阶段开采的采动影响，其内瓦斯的卸压大量涌向工作面采空区，而后涌向工作面上隅角和回风流中。 这部分瓦斯在风压的作用下涌向回采工作面，是造成工作面回风隅角和回风巷道的瓦斯超限主要原因之一。 考虑到乌东煤矿开采 B12和 B36煤层有自燃发火倾向性，采空区丢失的浮极易引起自燃发火，若对工作面采空区进行强化抽放，会增加采空区内漏风量，使采空区 氧化带内 丢煤 供氧量相对增加，采空区防火 任务加重，对工作面安全生产不利，严重者可导致采空区煤炭自燃发火事故， 为防止采空区煤炭自燃发火事故的发生和减少采空区瓦斯的 12 大量涌进出，需 对采空区瓦斯 抽放参数进行优化，应根据工作面通风参数确定合理的抽放量和抽放位置。 根据 乌东煤矿北采区煤层赋存情况 、 巷道布置特点 等其它因素分析，乌东煤矿北采区工作面在回采期间 ， 采用 下阶段煤层瓦斯采前预抽和卸压抽放方法，也可能能出现 上隅角瓦斯 超限，需采取综合抽放瓦斯措施。 采用上隅角插管抽放采空区浅部瓦斯方法可解决上隅角瓦斯超限问题。 因此，乌东煤矿适量抽放采空区瓦斯是可行的。 综上所述，乌东煤矿 北采区 在开采 B12和 B36煤层进行工作面预抽 、 下阶段煤层卸压抽放煤层瓦斯 和上隅角插管抽放采空区瓦斯方法是 可行的。 13 4 矿井抽放瓦斯方案 与工艺 瓦斯治理规划的指导思想 以科学发展观为指导，坚持以人为本，关爱矿工生命，树立“瓦斯事故可以预防和避免”、“瓦斯是资源和清洁能源”的意识，贯彻“ 安全第一、预防为主”和瓦斯治理“先抽后采、监测监控、以风定产”的方针，切实加强煤矿瓦斯治理与利用工作，努力建设本质安全型矿井，确保能源供应安全和矿井的可持续发展。 ⑴ 依靠科技进步发展先进生产力，处理好安全与生产的矛盾，树立“瓦斯事故可以预防和避免”的意识。 ⑵ 坚持“可保尽保、应抽尽抽、先抽后采、煤气共采”的瓦斯综合治理战略，“高投入、高素质、严管理、强技术、重责任”的瓦斯治理原则和“以抽定产、以风定产、工程先行、技术突破、装备升级、管理创新、全面提高”的治理思路。 ⑶ 坚持本质安全型开采，高瓦斯煤层必 须通过瓦斯治理，确保在安全状态下进行开采。 ⑷ 加强与科研机构和煤炭院校和合作，对瓦斯治理技术进行攻关研究，引进和使用瓦斯治理的先进技术和装备，形成一套适合 板石 煤矿生产条件的瓦斯综合治理技术体系。 ⑸ 加大投入，完善瓦斯综合治理系统和装备，重点是矿井通风、瓦斯抽采、防灭火、综合防尘、监测监控等方面。 ⑹ 突出重点，加大瓦斯抽采力度。 优先利用采动煤岩移动卸压技术抽采煤层瓦斯；施工穿层钻孔抽 临近层 瓦斯。 ⑺ 强化培训，提高职工队伍素质。 建立和完善与瓦斯治理相适应的人才战略机制，创造“以人为本、人尽其才、才尽其用 ”的环境。 建立和完善正常的职工教育培训机构，有计划地进行强制性全员安全培训，安监员、瓦检员等特殊工种岗位必须做到持证上岗。 重视抓好在职人员的继续培训，提高职工队伍的整体素质。 ⑻ 严格管理，落实“三大规程”和技术措施。 严格执行《煤矿安全规程》、《煤矿瓦斯治理经验五十条》等的规定和要求。 ⑼ 加强管理制度建设，完善月度一通三防隐患排查制度；瓦斯治理督查和督导制 14 度；瓦斯超限分级追查处理和系统分析制度；现场瓦斯异常情况实时监控制度；瓦斯治理“一矿一策”、“一面一策”制度；瓦斯治理工程“两同时、一超前”制度；班队 长“一通三防”持证上岗制度等瓦斯综合治理制度体系。 瓦斯治理规划的。