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1、摘 要赵家寨井田位于河南省新郑市西侧，行政区划属新郑市辛店镇和城关镇及新密市大隗镇管辖。该矿为瓦斯矿井。本文开始对矿井的概况进行了介绍，针对二1煤层瓦斯含量较高等问题，结合该矿的实际情况，对该矿二1煤层透气性系数和钻孔瓦斯流量衰减系数进行了实测，结合矿井瓦斯来源和煤层瓦斯含量分析，该矿必须建设瓦斯抽放系统。本矿井二1煤层采用以本煤层瓦斯抽采为主、采空区和邻近层瓦斯抽采为辅，预抽与边采边抽、边掘边抽相结合的综合抽采方法，并且对抽放方法的一些工艺方法和参数进行了设计。随后又确定了比较合理的抽放系统管网布置形式，选择了与抽放能力相匹配的瓦斯抽放泵型号及泵站的附属设施。最后又对管路敷设、附属装置的安装
2、及系统的安全措施，还有一些具体的安全操作要求进行了比较详细的说明。关键词：赵家寨煤矿 瓦斯抽放 设备选型 方案设计AbstractThe Zhaojiazhai mine located west of xinzheng city, Henan province, administrative division is xinzheng city xindianzhen and the jurisdiction of the town of Chengguan town, xinmi city a surname. The mine is a gas outburst. In the begin
3、ning of this article for an overview of the coal mine was introduced to No. 2-1 coal, gas content, combined with a higher reality, the mine of the No. 2-1 Coal Mine Ventilation factor and drilling gas flow attenuation coefficient for the real-time monitoring, combined with gas coal seam gas sources
4、and content analysis, the mine had to be built in gas extraction system.This mine in No. 2-1 to the coal seam gas from extraction, mining and the adjacent empty layer gas from extraction to be supplemented by pre-sampling, and side-side, the side edges digging a combination of integrated suction uni
5、ts, and the method of some process of methods and parameters for the design.Finally, the line laying, the device is installed and the systems security measures, there are a number of specific security requirements in more detail.Keywords: Zhao Jia Zhai Gas Drainage Equipment Selection DesignI目 录前 言1
6、1 矿井概况41.1 井田概况41.1.1 交通位置41.1.2 地形地貌41.1.3 地表水系41.1.4 气象、地震41.1.5 电源、水源情况61.1.6 通信条件61.2 井田地质特征61.2.1 井田地质61.2.2 煤层及煤质71.2.3 煤层瓦斯101.2.4 水文地质121.3 矿井开拓、开采概况131.3.1 井田境界131.3.2 资源/储量141.3.3 井田开拓与开采161.4 矿井通风系统概况171.4.1 通风系统171.4.2 矿井瓦斯涌出量172 矿井瓦斯赋存情况192.1 煤层瓦斯基本参数192.1.1 煤层瓦斯含量192.1.2 煤层透气性系数212.1.3
7、 钻孔瓦斯流量衰减系数252.2 矿井瓦斯储量262.3 矿井可抽瓦斯量及可抽期272.3.1 矿井可抽瓦斯量272.3.2 瓦斯抽放率272.3.3 可抽期283 瓦斯抽放的必要性和可行性论证293.1 瓦斯抽放的必要性293.1.1 规定293.1.2 通风处理瓦斯量核定313.1.3 矿井瓦斯涌出量预测313.2 瓦斯抽放的可行性344 抽放方法354.1 规定354.2 矿井瓦斯来源分析364.3 抽放方法选择364.3.1 本煤层瓦斯抽放方法374.3.2 邻近层瓦斯抽放方法374.3.3 采空区瓦斯抽放方法374.3.4 其它情况384.4 钻孔及钻场布置384.4.1 钻场及钻孔
8、布置384.4.2 抽放设计394.5 封孔方法444.5.1 封孔材料444.5.2 封孔长度445 瓦斯抽放管路系统及设备选型455.1 抽放管路选型及阻力计算455.1.1 规定455.1.2 计算方法465.2 瓦斯抽放泵选型515.2.1 规定515.2.2 选型原则515.2.3 计算方法525.2.4 瓦斯泵类型545.3 辅助设备556 经济概算576.1 编制依据576.2 费用概算范围577 安全技术措施587.1 抽放系统及井下移动抽放瓦斯泵站安全措施587.1.1 瓦斯抽放钻场管理587.1.2 管路防漏气、防砸坏、防带电、防底鼓措施597.1.3 斜井、立井管路防滑措
9、施597.1.4 管路防腐及地面管路防冻措施597.1.5 瓦斯抽放管路管理597.1.6 瓦斯泵安全措施607.2 地面抽放瓦斯站安全措施61致 谢62参考文献63前 言瓦斯是古代植物在堆积成煤的初期，纤维素和有机质经厌氧菌的作用分解而成。在高温、高压的环境中，在成煤的同时，由于物理和化学作用，继续生成瓦斯。瓦斯是无色、无味、无臭的气体，但有时可以闻到类似苹果的香味，这是由于芳香族的碳氢气体同瓦斯同时涌出的缘故。瓦斯对空气的相对密度是0.554，在标准状态下瓦斯的密度为0.716kg，瓦斯的渗透能力是空气的1.6倍，难溶于水，不助燃也不能维持呼吸，达到一定浓度时，能使人因缺氧而窒息，并能发生
10、燃烧或爆炸。瓦斯事故是煤矿中重大灾害事故之一,其中瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出往往造成恶性事故。建国以来,煤矿生产中发生一次死亡百人以上的恶性事故14起,其中瓦斯、煤尘由1951年的198万m3/爆炸13起,占92.9%。因此,治理瓦斯是安全工作的重点。（1）国外抽放瓦斯概况19431948年间,原西德就进行工业规模的瓦斯抽放,年抽放量为450650万m3。19491950年间比利时和英国先后进行工业规模的瓦斯抽放,年抽放量达5700m3。19511987年间,世界煤矿瓦斯抽放量呈线性增加,自1951年的1.246亿m3增至1987年的54.31亿m3,抽放瓦斯的矿井由68个增加619个；单个抽放矿
11、井的平均年抽放量,由1951年的198万m3/井,增至1987年的877万m3/井。到目前为止,世界上已有17个采煤国家进行了瓦斯抽放,年抽放量超过1亿m3的国家有10个,如原苏联、德、英、中、法、美、波、日、澳等。其中原苏联抽放瓦斯量最多,达21.2亿m3,德、英年抽放瓦斯量均在5亿m3以上。这些国家都把抽放瓦斯工作作为治理瓦斯的生产工序,是高瓦斯含量煤层开采中一个必不可少的工艺环节。采用综合的总体抽放方式,在掘进过程中抽放瓦斯,回采过程中边采边抽和采空区抽放,千方百计地加大瓦斯抽放量,在大力发展抽放技术的同时,研制和应用相关的装备,建立瓦斯抽放监测系统,提高瓦斯抽放率,保证瓦斯安全抽放及瓦
12、斯输送。（2）我国煤矿瓦斯抽放现状近年来,我国煤矿瓦斯抽放工作有较大发展在19811983年间瓦斯抽放矿井数由75个增至117个；年抽放瓦斯量由29880万m3增至53647万m3,年平均增长速度为1830万m3。年抽放量在1000万m3以上的矿区,1993年底时已达13个,其中抚顺和阳泉局年抽放量已超过1亿m3。据1993年统计,我国各类瓦斯抽放矿井情况,在17个特大型抽放矿井中,抽放与其量为30520万m3,占总抽放量的56.89%,2/3的瓦斯抽放量是由占抽放矿井数的22.2%的特大型和大型抽放矿井抽出的。我国矿井瓦斯抽放技术主要有:采掘前(预抽)抽放,边采边抽和采后抽放(采空区抽放)。
13、近年来抽放技术的发展是:北票试验成功穿层网格式布孔大面积抽放突出煤层；松藻打通二矿向冒落拱上方打钻抽放上邻近层和采空区瓦斯；鸡西城子河矿采用钻孔法多区段集中抽放上邻近层和采空区瓦斯；铁法晓南矿利用水平岩石长钻孔抽放邻近层瓦斯。在抽放瓦斯装备上,研制了系列打抽放孔的钻机,如ZY系列液压钻机、ZF系列风动钻机等,研制和推广应用了抽放管道正负压自动放水器,新型抽放管“三防”装置,快速接头及化学材料密封钻孔等。研究成功并推广应用了瓦斯分源预测法预测矿井瓦斯涌出量,为抽放瓦斯方法选择提供了可靠的依据。我国瓦斯抽放工作还存在很多问题,集中反映为：抽放总量少；矿井抽出率低(抽放矿井平均抽出率：英国50%,原
14、西德45%,原苏联40%,日本38%,中国仅为16.3%),(抽放量：法国为15m3,日本为12.2m3,原西德为8m3 ,原苏联为44.9m3,英国为4m3,而中国仅为0.4m3)；综合抽放工作存在差距；装备和管理水平也有待加强和提高。据1992年统计,在111 个抽放矿井中,有33个矿不能正常抽放,其中29个矿年抽放量少于50万m3,有4个矿停抽。（3）我国瓦斯抽放工作展望在1993年瓦斯防治专业委员会年会上,对我国各主要抽放瓦斯局矿的年抽放瓦斯量发展前景进行了规划,到本世纪末达6亿m3,平均年增长1000万m3。抽放瓦斯技术的发展方向是：在高产高效工作面试验并推广应用综合抽放瓦斯方法；研
15、究提高开采层瓦斯抽放效率的方法；加强采空区瓦斯抽放。近期要加强以下的技术工作：高突矿井必须采用综合方法抽放瓦斯。即对采掘面、采空区以及采前后等立体交叉抽放,并对采掘布置进行尾改革,以逐渐适应抽放瓦斯要求,采掘抽达到基本平衡。加强采空区瓦斯抽放。国外大多数采空区抽放瓦斯量占20%以上,有的甚至达60%,我国除抚顺等少数煤田采空区抽放量在20%以上,大多数占比例很少。为减少排入大气的瓦斯量,增加矿井瓦斯抽放量和抽出量,促进瓦斯利用,必须大力开展采空区瓦斯抽放。改进抽放工艺, 改造抽放系统。其中包括增加抽放钻孔数量,增大抽放钻孔直径,增加封孔长度,提高封孔质量，加大抽放管道直径和更新低能力、低效能的抽放泵等。发展地面瓦斯抽放。地面瓦斯抽放不受井下条件限制, 不影响井下生产,而且可以长时间抽,抽出的瓦斯质量也好。美国、加拿大20世纪70年代就发展地面瓦斯抽放,现在可以在基建矿区、生产矿区直接打钻抽出瓦斯,抽出的瓦斯浓度高达98%以上。鉴于地面瓦斯抽放的初期投资大,所以地面抽放只在一些条件合适的矿井采用。1 矿井概况1.1 井田概况1.1.1 交通
