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1、矿井瓦斯抽采系统方向本科毕业设计指导书河南理工大学安全工程专业2015年4月10日矿井瓦斯抽放系统方向本科毕业设计指导书 河南理工大学安全工程专业目录第一篇 设计大纲1第二篇 毕业设计资料收集2第三篇 毕业设计说明书具体指导2第一章 矿井概况31.1 井田概况31.2 井田地质特征31.3 矿井开拓、开采概况31.4 矿井通风系统概况4第二章 矿井瓦斯赋存情况42.1 煤层瓦斯基本参数42.2 矿井瓦斯储量82.3 矿井可抽瓦斯量及可抽期8第三章 瓦斯抽放的必要性和可行性论证113.1 瓦斯抽放的必要性113.2 瓦斯抽放的可行性12第四章 抽放方法134.1 规定134.2 矿井瓦斯来源分析
2、144.3 抽放方法选择144.4 钻孔及钻场布置154.5 封孔方法16第五章 瓦斯抽放管路系统及设备选型175.1 抽放管路选型及阻力计算175.2 瓦斯抽放泵选型205.3 辅助设备23第六章 经济概算246.1 编制依据246.2 费用概算范围24第七章 安全技术措施247.1 抽放系统及井下移动抽放瓦斯泵站安全措施247.2 地面抽放瓦斯站安全措施25第八章 瓦斯的综合利用与配套设施268.1 抽放瓦斯的综合利用及评价268.2 配套设施268.3 监测监控系统278.4 地面建筑及环保27第九章 抽放瓦斯管理279.1 瓦斯抽放管理及规章制度279.2 瓦斯抽放人员配备289.3
3、瓦斯抽放技术资料28第四篇 建议设计参考文献29II第一篇 设计大纲一、 设计内容矿井瓦斯抽放系统设计是安全工程专业本科毕业设计的方向之一，根据煤矿安全规程、GB50215-2005煤炭工业矿井设计规范、AQ1027-2006煤矿瓦斯抽放规范、MT5018-96矿井瓦斯抽放工程设计规范、煤矿瓦斯抽放管理规范及AQ1026-2006煤矿瓦斯抽采基本指标等法规的要求，矿井瓦斯抽放系统设计应完成以下几个章节的内容：第一章 矿井概况：要求交待清楚所设计矿井的井田概况、井田地质特征、矿井开拓方式、采区接替顺序及采煤方法等基本内容，并对本矿及邻近矿井的瓦斯等级应进行说明。第二章 矿井瓦斯赋存：要求全面收集
4、瓦斯含量、瓦斯压力、煤层透气性系数、钻孔流量衰减系数及抽放钻孔影响半径等重要的瓦斯抽放基本参数；根据瓦斯含量和煤层赋存条件，分析瓦斯含量分布规律，编制瓦斯含量等值线图，计算矿井瓦斯储量和可抽瓦斯量。第三章 瓦斯抽放的必要性和可行性论证：根据AQ1027-2006煤矿瓦斯抽放规范的要求，对矿井进行瓦斯抽放的必要性及可行性论证；另外，要求对矿井开采的前、中、后期作瓦斯涌出量预测。第四章 抽放方法：包括抽放方法选择及抽放钻孔布置方式设计，并绘制抽放钻孔布置平面图和剖面图。第五章 瓦斯抽放管路系统及设备选型：进行抽放管路选择计算，确定抽放管路及附属设施，计算管道阻力，绘制矿井瓦斯抽放系统图；进行瓦斯抽
5、放泵选型，确定瓦斯泵型号、瓦斯泵房位置，并绘制地面泵房平面图；第六章 经济概算：要求概算出所设计的矿井抽放系统硬件设备（包括抽放泵、抽放管路及辅助设备）的总造价。第七章 安全技术措施：按指导老师要求，对所设计的瓦斯抽放系统，提出12项有针对性的安全技术措施。二、 设计要求所提交的毕业设计除了应满足校、院两级的基本要求外，对于瓦斯抽放系统设计方向的毕业论文还要符合以下要求：独立完成一个矿井（或大型矿井的一个采区）的瓦斯抽放系统设计，抽放系统原则上应为地面抽放系统，对本指导书第三篇第八章以后的内容不做硬性要求，供学有余力的学生选择；设计完成后，应提供如下图纸：矿井前、中、后期瓦斯涌出量预测图（1：
6、2000）1张；矿井瓦斯抽放系统平面图（1：2000）1张；采煤工作面抽放钻孔布置平面图及剖面图（1：500）1张；掘进工作面抽放钻孔布置平面图及剖面图1张（1：200）；地面泵房设备布置平面图1张（1：200）；第二篇 毕业设计资料收集矿井概况煤层瓦斯压力、瓦斯含量、透气性系数、百米钻孔流量及衰减系数等瓦斯基本参数的测定资料，矿井瓦斯等级鉴定资料，收集正常生产时期1个月的通风旬报、瓦斯日报、突出预测指标值、效检指标值及瓦斯抽放报表；地质资料：摘录地质报告内地层、地质构造、含煤地层、地勘时期瓦斯含量测定资料（包括含量值、煤的工业分析及瓦斯气体成分）及水文地质等方面资料；开拓开采方面资料：矿井初
7、步设计说明书（着重收集矿井开采的前中后期开拓方案，采面、掘进面的布置方式及巷道断面大小），收集如下图纸：采掘工程平面图、通风系统图、瓦斯抽放系统图、井上下对照图（以上图纸最好为电子版）；瓦斯抽放系统设计说明书；矿井其它与瓦斯抽放设计相关的资料第三篇 毕业设计说明书具体指导对于瓦斯抽放系统设计，可分为新建、改(扩)建及生产矿井的瓦斯抽放工程设计。根据矿井瓦斯抽放系统的设计要求，本方向的设计设计应完成如下几个章节的基本内容。对于本科毕业设计来，应完成毕业设计大纲中规定的具体内容，对于学有余力的同学可以参照本篇内容进行全部章节的设计。第一章 矿井概况1.1 井田概况井田所处的地理位置、交通、地形地貌
8、、气候、降水、河流、最高洪水位、地震烈度、井田开采史、邻近矿井分布、现开采区域位置及开采情况。矿井水源、电源及通信。井田范围内及邻近矿井采空区积水、自燃、火区等情况、滑坡及地表塌陷情况。1.2 井田地质特征地质构造井田内地层及构造。断层、褶曲、陷落柱、剥蚀带发育情况及其分布规律；煤系地层走向、倾斜、倾角及其变化规律；岩浆侵入情况及对煤层的影响。含煤地层及煤层煤层层数、厚度及可采煤层煤种、倾角、节理、层理发育情况。煤层顶底板岩性特征、物理力学性质、结构及变化规律；煤层结构、煤层露头（含隐伏露头）及风化带情况。煤层瓦斯、自然及爆炸倾向性煤层瓦斯含量、煤层瓦斯压力，煤层瓦斯赋存规律、矿井瓦斯等级鉴定
9、情况；各可采煤层煤尘爆炸性鉴定资料、煤层自燃倾向性鉴定资料和自然发火期统计资料；矿井煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出危险性；邻近矿井瓦斯、煤尘、煤的自燃、煤与瓦斯突出等鉴定情况。井田水文地质区域及井田水文地质条件；井田主要含水层类型；地表水情况，矿井水患类型及威胁程度分析；井田内及周边矿井采（古）空区范围及积水情况等。1.3 矿井开拓、开采概况矿井批准开采煤层、井田范围及井田面积，矿井煤层、资源储量，批准的生产能力，目前设计开采煤层。井田开拓与开采、矿井主要生产系统及设备、回采与掘进工艺。1.4 矿井通风系统概况对矿井通风方式、各用风地点的风量、瓦斯浓度、瓦斯涌出量进行简要交待。本章指导及要求：
10、对于1.1井田概况及1.2井田地质特征可以参照设计矿井的精查地质报告对照设计内容进行写作；对于煤层瓦斯含量、矿井瓦斯等级、瓦斯赋存规律、煤与瓦斯突出等鉴定应作为重点内容，做好资料收集工作，在地质报告及其附表中一般都有地勘期间瓦斯含量的测试数据，应做好收集工作，对于一个矿井来说，如果要能清楚矿井瓦斯的赋存规律，没有大量的瓦斯含量测点是不行的，所以应收集尽可能多的瓦斯含量测试数据。对于1.3 矿井开拓、开采概况，新建矿井应结合矿井初步设计，交待清楚矿井开拓方式、采区划分、采区接替顺序、首采工作面采煤方法、掘进方式及通风方式等基本内容；改(扩)建矿井应结合目前情况交待清楚改(扩)建方案；生产矿井可结
11、合矿井现状交代清楚以上基本内容；第二章 矿井瓦斯赋存情况2.1 煤层瓦斯基本参数对于瓦斯抽放来说，煤层瓦斯基本参数包括：瓦斯风化带深度、煤层瓦斯压力、煤层瓦斯含量、煤的残存瓦斯含量、煤的孔隙率、瓦斯含量分布梯度、煤层透气性系数、抽放钻孔影响半径、百米钻孔瓦斯流量及其衰减系数等。对于以上参数的确定，根据AQ1027-2006煤矿瓦斯抽放规范第5.2.2条规定：新建矿井瓦斯抽放工程设计应以批准的精查地质报告为依据，并参照邻近或条件类似生产矿井的瓦斯资料；改(扩)建及生产矿井应以本矿地质、瓦斯资料为依据。因此，对于新建矿井，瓦斯基本参数可以参考邻近矿井或条件类似的生产矿井，但在揭露煤层后必须重新确定
12、，瓦斯抽放设计做相应调整；对于改（扩）建矿井及生产矿井，瓦斯基本参数应以本矿资料为依据。2.1.1 煤层瓦斯含量及分布规律煤层瓦斯含量是单位质量煤中所含的瓦斯体积(换算为标准状态)，单位是m3/t或mL/g。煤层瓦斯含量也可用单位质量纯煤(去掉煤中水分和灰分)的瓦斯体积表示，单位是m3/t.r。取得煤层的瓦斯含量可以通过如下几种途径：地勘解吸法该方法是煤田地质勘探和煤层瓦斯地面开发时最常用的煤层瓦斯含量测定方法。测定步骤如下：采样：用普通岩芯管采取煤芯(煤样)，当煤芯(煤样)提升至地表之后选取300400g立即装入密封罐中，在采样过程中，注意记录开始提芯、煤芯提至地表和装罐前在空气中暴露的时间
13、。瓦斯解吸速率测定：采用瓦斯解吸仪现场解吸瓦斯，并记录瓦斯解吸量和时间的关系。损失瓦斯含量计算：通过大量地勘钻孔采样试验测定，煤样在最初暴露的一段时间内，累计解吸瓦斯量与煤样解吸时间的平根成正比，即： (1)式中：煤层自开始暴漏起至时总的瓦斯解吸量，mL；煤样在解吸测定前暴漏时间，min，；提钻时间，min；解吸测定前在地面暴漏时间，min；煤样瓦斯解吸测定时间，min；瓦斯解吸速率，；由上式可知，在解吸量测定前，煤样在暴漏时间为时的瓦斯解吸量为：由此，可知在时间t时解吸量为：；将不同解吸时间下测得数据按下式换算成标准状态下的体积Voi： (2)图1 瓦斯损失量推算图式中 V0i换算成标准状态
14、下的解吸瓦斯体积，ml； Vi不同时间解吸瓦斯测定值，ml；Po大气压力，Pa；hw量管内水柱高度，mm；Pshw下饱和水蒸汽压力，Pa；tw量管内水温，。不同时间t下测得的Voi值所对应的解吸时间为t0+t；将测点，Voi绘在图1中，将直线延长与纵坐标轴相交，截距即为瓦斯损失量。残存瓦斯量：将解吸测定后的煤样送实验室测定煤样中的残存瓦斯量、水分、灰分和煤样重量。求算煤样的瓦斯含量：X=(V0+V1+V2)/G0 (3)式中 Vo-换算成标准状态下的煤样在井下测得的瓦斯解吸总量，ml；V1- 换算成标准状态下的煤样取样过程损失瓦斯量，ml；V2- 换算成标准状态下的煤样残存瓦斯量，ml；G0- 煤样可燃质重量，g；X- 煤样瓦斯含量，ml/g.r。井下解吸法该方法是在地勘解吸法原理基础上改进、发展形成的。测定时，先打煤层钻孔采集煤屑（本煤层）或穿层钻孔采集煤芯（邻近层），然后测定采集的煤样在空气介质中的瓦斯解吸规律，并据此推算钻屑或煤芯在采集过程中试样的漏失瓦斯量，最后根据漏失瓦斯量、解吸瓦斯量、残存瓦斯量和煤样重量计算煤层原始瓦斯含量。间接法该方法的理论基础是单分子层吸附模型的朗格缪尔方程，它确定煤层瓦斯含量的
