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1、瓦斯抽采与利用一、瓦斯抽采的必要性及可行性1、瓦斯抽采的必要性根据国家安全生产监督管理总局 2006 年发布的煤矿瓦斯抽采规范（AQ1027-2006）4.1 节规定，凡符合下列情况之一的矿井，必须建立地面永久抽采瓦斯系统或井下移动泵站抽采瓦斯系统：、一个采煤工作面绝对瓦斯涌出量大于 5 m3/min 或一个掘进工作面绝对瓦斯涌出量大于 3 m3/min，用通风方法解决瓦斯问题不合理的。、矿井绝对涌出量达到以下条件的：1）大于或等于 40m3/min；2）年产量 1.01.5Mt 的矿井，大于 30m3/min；3）年产量 0.61.0Mt 的矿井，大于 25m3/min；4）年产量 0.40
2、.6Mt 的矿井，大于 20m3/min；5）年产量小于或等于 0.4Mt 的矿井，大于 15m3/min。、开采有煤与瓦斯突出危险煤层的。下面从三个方面来详细分析本矿瓦斯抽采的必要性。该矿井为煤与瓦斯突出矿井，需要建立瓦斯抽采系统从矿井瓦斯涌出情况来看瓦斯抽采的必要性矿井初期开采 M4 煤层时，回采工作面平均相对瓦斯涌出量为 12.97m3/t；平均绝对瓦斯涌出量 12.28m3/min；矿井后期开采 M4 煤层时，回采工作面平均相对瓦斯涌出量为20.55m3/t；平均绝对瓦斯涌出量 19.46m3/min，回采工作面涌出量大于 5m3/min 以上。从瓦斯涌出的情况分析，矿井应建立瓦斯抽采
3、系统。从资源利用和环保的角度来看瓦斯抽采的必要性。煤层瓦斯主要为甲烷，是煤层形成过程中的一种伴生产物，煤层开采或掘进过程中涌出的瓦斯不仅对矿井安全生产产生威胁，而且破坏地球大气的臭氧层，污染大气环境。根据气候变迁跨国委员会研究报告，瓦斯温室效应是 C02的 21 倍，瓦斯是一种仅次于氟利昂占第二位的主要温室气体。同时，瓦斯又是一种优质的能源，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，目前国家大力提倡节能减排，节约能源，因此建立地面瓦斯抽采系统，进行瓦斯利用，响应国家政策，可以取得显著的经济效益和社会效益。本矿准备利用抽采出的瓦斯，这对环境保护、资源利用及创收
4、效益都是十分有利的!、从工作面通风能力来看瓦斯抽放的必要性回采工作面抽放瓦斯的必要性分析当回采工作面的瓦斯涌出量高于通风能力所允许的瓦斯涌出量，单靠通风稀释无法达到设计产量时，即有下式成立，瓦斯抽放是必要的。 A0614q0KCQ相相式中：q 相 回采工作面相对瓦斯涌出量，m 3/t；q0相 通风所能稀释的相对瓦斯涌出量，m 3/t；A0回采工作面产量，1364t/d；Q0回采工作面的通风能力，后期按设计Q 0=25m3/s；C煤矿安全规程允许的工作面瓦斯浓度，取C1%；K回采工作面瓦斯涌出不均衡系数，取1.3；根据上式确定的本矿回采工作面抽放瓦斯必要性结果见表5-3-1。如果不采取抽放瓦斯措
5、施，回采工作面不可能达到设计的产量，因此回采工作面抽放瓦斯是必要的。回采工作面抽排瓦斯量表 5-3-1 生产煤层设计产量（ t/d）瓦 斯 涌 出 量（m 3/t）抽放前通风允许的最大产量(t/d)判别结果抽放量（m 3/t）工作面抽放率（ %）M4 1364 20.55 809 需抽放 8.37 41掘进工作面抽放瓦斯的必要性分析在设计的掘进速度下，当掘进工作面通风能力小于稀释瓦斯所需的风量，即下式成立时，抽放是必要的。 CKQ67.10式中：Q0掘进工作面设计通风能力，11m 3/s； Q掘进工作面瓦斯涌出量，1.95 m3/min；K瓦斯涌出不均衡系数， K=1.6；C煤矿安全规程允许的
6、工作面瓦斯浓度，取 C1 %,；经过计算，在设计的掘进速度下，掘进工作面通风能力大于稀释瓦斯所需的风量，但是为了安全，本设计掘进工作面采取边掘边抽的方法进行瓦斯抽放。综上所述，本矿在生产期间为达到设计产量，必须对回采工作面进行瓦斯抽放。2、瓦斯抽采的可行性根据煤矿瓦斯抽采规范（AQ1027-2006）第 7.2.1 条的有关规定，衡量未卸压的原始煤层瓦斯抽采可行性指标有：煤层透气性系数（ ），钻孔瓦斯流量衰减系数（ ）。按 、 判定本煤层瓦斯抽采可行性标准如表 5-3-2 所示。根据矿方提供的XX 煤业有限公司 4、9 煤参数测试与分析提供数据，结果为 M4 煤层的钻孔瓦斯流量衰减系数为 0.
7、0397d-1；M9 煤层的钻孔瓦斯流量衰减系数为 0.0466d-1；均属可以抽采煤层。本煤层预抽瓦斯难易程度分类表表 5-3-2抽采难易程度 钻孔瓦斯流量衰减系数 （d -1） 煤层透气系数 （ ）dMPam22/容易抽采 10可以抽采 0.0030.05 100.1较难抽采 0.05 1.5KPa) 要求不高和对燃气热值(2.5MJ/Nm)要求也降低了。燃气管道均采用无缝钢管；室外燃气管道采用地上高空敷设。因为燃气（瓦斯）属于湿燃气，输气管道敷设坡度不小于千分之三，在最低点处设置凝水缸。管道防腐为加强级防腐，防腐材料选用防腐胶带。防腐胶带相对于其他的防腐方式具有施工方便，劳动强度小等优点
8、。5.2 冷却水系统采用闭式循环冷却系统，冷却水选用略呈碱性的清洁水。机组冷却系统分为高温循环冷却系统和低温循环冷却系统。正常工作时高温循环水保持在 7080范围内，最高水温不超过 85，最低水温不低于 60；低温循环水低于 40。为减少或避免冷却系统机件的腐蚀和水垢覆积，冷却水中添加适量的防腐油配制成防锈乳化液或其他冷却水处理剂。5.3 余热回收系统燃气发动机所排烟气温度(630)较高，为充分利用这部分热量及减少对环境的热污染，在每台机组所排烟气管道上均加装一套针形管余热回收装置。型号：REQ50（蒸汽）蒸汽出力：320kg/h蒸汽参数：0.5Mpa 饱和蒸汽排污率：5%热效率：85%六套余
9、热锅炉出口蒸汽汇总至分汽缸，由分汽缸通过架空管道 DN100 送至锅炉房。为防止汤伤，燃气发动机所排烟气管用厚度为 100mm 的硅酸铝陶瓷纤维壳包扎，然后用厚度为 0.5mm 的渡锌铁皮包扎。每台机组烟道排气口均加装一台消音器，用以降低躁声，减少对周围环境的污染。6 主厂房布置6.1 主厂房布置燃气发电机组主厂房布置方式主厂房布置按照常规模式布置，充分体现安全可靠 、经济实用的设计指导思想。主厂房采用敞开式机房。燃气发电机组主厂房布置的主要尺寸序号 名称 台数 厂房跨度 厂房全长 下弦标高1 10 13.5m 52m 6.8m(3)雾化水池等设施在主厂房固定端一侧，布置雾化水泵房，里面主要布
10、置有雾化水池（长宽深=1.0m1.0m2.7m）和二台立式多级离心泵以及一台软化水处理设备。雾化水泵房主要尺寸：长宽高=4.5m3.6m4m。雾化水池的补水：夏季由冷却循环低温水泵出水管或自来水管提供，冬季由冷却循环高温水泵出水管提供。6.2燃气发电机组厂房厂房内燃气发电机组采用横向顺列布置方案。燃气发电机组后端各留有一 3.0m 宽的纵向通道，便于行人及设备操作和检修等。在燃气（瓦斯）管道进厂房处，设置有紧急阀门，以备厂房内发生紧急情况时，可迅速切断气源。7 工程安全分析及对策7.1 火灾爆炸危险性分析本工程使用的燃气（瓦斯）为易燃易爆物，在静电明火雷击电气火花以及爆炸事故等诱发下，均有发生
11、火灾的可能，火灾危险性的大小与危险物质的多少及生产性质操作管理水平环境状况等有直接关系。主要生产场所及装置的火灾危险性分析：根据城镇燃气设计规范中的相应规定，本工程可能出现的危险环境为爆炸性气体环境，生产场所火灾爆炸危险性为：甲类生产类别，2 区危险区域。7.2 工程防火和消防措施本工程建设区域的总平面布置，根据生产发生工艺要求及火灾危险性的大小等因素，各设施之间均按建筑设计防火规范城镇燃气设计规范等的要求预留相应的安全防火间距，以防止一旦发生火灾造成火势扩大蔓延。本工程在正常生产情况下，一般不易发生火灾，只有在操作失误违反规程管理不当即其他非正常生产情况下，才可能由各种因素导致火灾发生。因此
12、，为了防止火灾的发生或减少火灾发生的损失，本工程在设计上采取了相应的防范措施，具体如下：（1）采用密封良好的设备及管道输送燃气（瓦斯） ，防止泄露。（2）燃气输配系统管道超压检修放散均汇集至高处放空管。（3）主厂房内设置大流量排风装置，防止可燃气体积聚等。（4）在生产装置的控制室内设置可燃气体监测报警仪的报警系统，用以对监测主厂房内和其他容易泄露的地点进行监测。（5）生产区内设置安全色和安全标志。7.3 安全管理对策措施鉴于本工程的原料及产品为易燃易爆物质，存在着发生火险的可能，因此各级领导应充分重视消防工作，并在生产过程中严格执行相应的操作规章规程等制度。工程在建成后应加强消防设施的维护和管
13、理，加强有关部门人员的安全培训教育和考核，使消防设施能正常有效地运转。增加安全投入与安全设施，完善机构和人员配置，实施监督与日常检查，并制定事故应急救援预案。七、瓦斯抽采系统及设备、初期（+1164m 水平以浅）抽采系统及设备选型1、设计依据根据矿井开采实际情况，初期高负压抽采系统按照抽采纯量 7.81m3/min，抽采瓦斯浓度 30%，低负压抽采系统按照抽采纯量 6.59m3/min，抽采瓦斯浓度 15%进行计算和设备选型。当地海拔高度约为+1300m 左右，大气压力取 86.34kPa。2、瓦斯抽采管路选择、抽采管路系统选择的原则为了进行瓦斯抽采，必须在井上、下敷设完整的抽采管路系统，以便
14、把瓦斯抽出并输送至地面利用。在布置抽采管路系统时，应遵循以下原则： 抽采管路系统，应根据井下巷道的布置、抽采地点的分布、地面瓦斯泵站的位置、瓦斯利用的要求以及矿井瓦斯抽采方法及长远发展规划等因素统筹考虑，尽量避免或减少以后在主干管路系统进行频繁改动。 瓦斯管路应敷设在曲线段最少、距离最短的巷道中。 瓦斯管路应尽量敷设在矿车不经常通过的巷道中，避免撞坏漏气，故一般放在回风系统的巷道中为宜。若设在运输巷道内，应按规定将管路架设一定高度并加以固定，防止机车或矿车一旦掉道不至于撞坏管子。 所布置的抽采设备或管路一旦发生故障，管路内瓦斯不得流入采、掘工作面和井下硐室。 管路布置应考虑到运输、安装、维修和
15、日常检查的方便。 抽采管路系统中必须安装调节、控制、测定、防爆、防回火装置。 符合煤矿安全规程的要求，保证与其它管线的安全距离。、抽采管路系统的选择 瓦斯管径计算根据瓦斯抽采管服务的范围和所负担抽采量的大小，其管径按下式计算。D=0.1457(Q 混 /V)1/2式中，D瓦斯管内径，m；V经济流速，m/s，可取 V=512 m/s；Q 混 管路内混合瓦斯流量，m 3/min。按照大管径流速取大值、小管径流速取小值，管路系统较长者流速取小值、管路系统较短者流速取大值的原则选取经济流速，抽采瓦斯管径计算结果见表 5-3-7。抽采系统抽采管径计算表 表 5-3-7 管路名称 纯瓦斯流量 (m3/mi
16、n)标准状态下瓦斯浓度(%)混合瓦斯流量(m3/min)气体流速(m/s)管道内径(m)高负压抽采主管 7.81 30 58.575 8 0.394高负压抽采支管 3.91 30 29.2875 8 0.279低负压抽采主管 6.59 15 82.375 10 0.418低负压抽采支管 3.30 15 41.1875 10 0.296 抽采管材的选择和管径的确定考虑到使用期限及防腐等因素，高负压瓦斯抽采主管、支管分别选用 PE-KM1.0/500(MPE100) 和 PE-KM1.0/355(MPE100)煤矿井下用聚乙烯管；低负压瓦斯抽采主管、支管分别选用 PE-KM1.0/355(MPE100) 和 PE-KM1.0/250(MPE100)煤矿井下用聚乙烯管。矿井也可以选
