瓦斯抽放泵站设计

1概述建平鸿运煤矿一井，原名为朝阳市建平县二十家子煤矿二井，始建于1982年，1983年投产，设计能力12.0万吨/年，实际最高生产能力为5万吨/年，2003年由地方国营企业改为民营企业，改名为建平鸿运煤矿二井。生产能力为5万吨/年生产矿井，企业性质为私营独资企业，位于朝阳市建平县二十家子镇境内。煤矿矿区面积为1.085km2，开采深度：开采上限标高+578m，开采下限标高+420m。截止2011年末，剩余地质储量92.08万吨；可采储量92.09万吨；服务年限为18年。根据矿井设计和矿井瓦斯涌出资料(2012年鉴定报告),矿井绝对瓦斯涌出量为2.36m3/t,相对瓦斯涌出量为19.12m3/min,属于高瓦斯矿井.随矿井产量的增加和开采范围的扩大及开采水平的延伸,该矿今后主采煤层采掘工作面和采空区的瓦斯涌出量都将进一步增大.为贯彻执行党和国家的”安全第一,预防为主”的安全生产方针和国家安全生产监督管理局制定的”先抽后采,以风定产,监测监控”的煤矿安全生产管理方针,该矿已安装了瓦斯抽放系统.抽出的瓦斯直接排放到矿井的回风系统中.随着矿井瓦斯涌出量的增大,总回风的瓦斯浓度较高,并时常出现超限.另外,井下泵站的管理也比较复杂,经常需要对瓦斯抽放泵的水垢进行清理.建立地面抽放泵站是非常必要的和可行的.特此编写瓦斯抽放设计说明书.2一.编制本设计的依据1.《矿井抽放瓦斯工程设计规范》(MT95018-96),中华人民共和国煤炭工业部,1997年.2.《矿井抽放瓦斯管理规范》,中华人民共和国煤炭工业部,1997年.3.《煤矿安全规程》,国家煤矿安全监察局,2004年.4.《防治煤与瓦斯突出细则》,中华人民共和国煤炭工业部,1995年.5.根据矿井通风,生产,瓦斯地质等相关资料.二.设计的主要技术经济指标1.矿井绝对瓦斯涌出量:2.36m3/min;2.矿井相对瓦斯涌出量:19.12m3/t;1矿井概况建平鸿运煤矿一井，原名为朝阳市建平县二十家子煤矿一井，2003年由地方国营企业改为民营企业，改名为建平鸿运煤矿一井。生产能力为5万吨/年生产矿井，企业性质为私营独资企业，位于朝阳市建平县二十家子镇境内。截止2011年末，剩余地质储量152.58万吨；可采储量92.09万吨；服务年限为18年。2矿区地质情况矿区面积为2.5075km2。1）地层3（1）古生界地层①奥陶志留系：分布在煤矿西部。以高大山岭地貌出现，其岩性特点则是以暗绿色片麻岩、片岩、千枚岩、大理岩、白云岩组成，其中以片麻岩及千枚岩较发育。区域资料于大理岩中找到了贝类化石。故按区域对比，划属奥陶志留系。②石炭二迭系：分布在矿区的东北角徐家水泉。它以灰色千枚岩、板岩夹薄层白云岩及结晶石灰岩组成。（2）中生界从老到新大致分述如下：①中侏罗统地层：主要出现于矿区的东部及东南部，以兰旗组为核心，组成煤盆地的东部山岭。其次是以土城子组为核心，出现于含煤盆地中部而地貌平缓大部被第四系掩盖。②上侏罗统：分布于含煤盆地中部及南部平坦地貌掩盖之下及盆地的东南角与西南部的高山地段。二十家子含煤段地层：本段地层为含煤盆地中大面积掩盖地段，在盆地中央的冲沟中，偶见个别孤立含煤段地层。含煤地层：地表局部有砂岩、粉砂岩的零星出露，剖面为钻孔资料建立的。以砂岩粉砂岩为主，夹泥岩及煤层，大体上有七个煤组，其中以六煤和七煤两组较好，三煤和五煤局部可采，含煤段地层没有明显的标志层，靠煤矿东部局部含砂砾岩及粗砂岩薄层，有变粗的现象。煤层以西部发育，向东分叉变薄而尖灭。本段地层对下为整合关系，含费尔干蚌化石及植物4化石，一般厚在150米左右。（3）新生界地层：分布广阔，一般厚度在5～50米，大面积出现于含煤盆地之中，其岩性大致有底部砾石层、砖红色亚粘土层、灰黄色亚沙土、河床砂砾石层。2﹚地质构造区域构造处于天山～阴山纬向隆起带与新华系NNE向构造的复合部位。矿区西部的古生界地层从NW向SSE方向挤压而冲掩，造成煤矿区内部由对扭而产生两组断裂，NE向的为压扭性断层，NW向的为张性及张扭性断裂。该区为轴向NE30°两翼较缓的向斜构造。F20号断层把向斜轴一部分向西推移，向斜北部和南部上升而剥蚀严重。F23号断层使向斜两翼上部成不对称向斜现状。据钻探及井下资料显示，该区构造复杂，断裂特别发育，全区自北向南共确定和推断断层38条，断层规模不等，发育程度不同，如F1断层，其走向NE43°，倾向SE，倾角30°～60°，使局部煤层落差近300米，形成煤层自然边界线；F7号断层，位于第3勘探线以南，走向NE64°，倾向NW，倾角65°，落差90米；F8号断层，位于4、5勘探线之间，走向NE60°，倾向SE，倾角70°，落差88米左右。诸断层纵横交错，断距大小不一，但对煤层均起破坏作用，也对地下开采工作增加难度。3）煤层与煤质（1）煤层5上侏罗系义县组二十家子含煤段，该区含煤建造总厚300m左右，含煤七组。其特点：由于盆地狭长，侵蚀切割剧烈，所以含煤建造多以粗碎屑岩为主。且常含多层粗砂岩、砾岩。其分选和园度都差。含煤建造的岩性岩相、旋回结构、煤层层数、煤层厚度皆不稳定，常有分叉尖灭。全区煤组变化规律，西部厚、结构复杂、浅部岩相以湖泊沼泽相为主，岩性细，而东部则变薄，结构简单，以半沼泽相与河流相交替出现，岩性变粗。三、六、七煤组为主要煤组，一、二、四、五煤组局部可采。煤层倾角一般8～12，属缓倾斜煤层。（2）煤质煤种为气煤，肉眼煤岩类型为半光亮型煤，光泽较强，以亮煤、镜煤为主，暗煤次之。挥发份一般在条带状结构，块状构造，贝壳状，棱角状断口，性脆。容重一般为1.42～1.44t/m3。原煤挥发份均大于37.0%。原煤灰分一般在10.08～28.81%，一般在17%左右。发热量一般在3048～5513卡/克，一般在4136卡/克。硫含量一般在0.81～2.07%之间，一般在1.57左右，磷含量一般在0.022～0.032%之间，一般在0.027%左右。（3）顶板煤层伪顶多为泥岩和炭质泥岩。直接顶为粉砂岩或细砂岩。老顶为砂岩。1.1交通位置1、地理位置及井田境界；6地理位置：矿区位于朝阳市建平县二十家子回族乡境内，行政区隶属辽宁省朝阳市建平县管辖。矿区有叶敖公路从井田穿过，矿区距铁路赤叶线古山车站35km，据沙通线小河沿车站26km，距朝阳市区116km，交通方便。矿区中心地理坐标：东经：119°42’～119°45’北纬：42°08’～42°08’1.2井田地形与气候1).地形地貌特征本井田以上侏罗统砾岩为骨架,上部广泛第四系亚粘土,地形较复杂,中间部分属低平缓的丘陵区.标高为700-800公尺,最高者达1000余公尺，中间盆地部分一般标高为500-650公尺。最低位480公尺.高山盆地之间的山坡处多为厚层黄土所覆盖，因土质致密，节理发育。经雨水的长期冲刷形成立陡的深沟。在该区东北部房身一带表现尤为显著，最深者可达30公尺。是本区特有的特征。崩河纵贯该区，河流西岸较为平坦的冲击平原，为主要耕种地带及居民密集之区。崩河由南向北流经八家、马场、二十家子、四德堂，于小河沿进入老哈河。全长70公里，河床宽500-1000公尺。但流量小，一般0.2公升/秒流速，0.56M/秒，夏秋两季流量较大，冬春则小，每逢干旱季节，河流则成小溪7近于干沟。2).气候该区位于辽西丘陵之北部，地势较高，受西伯利亚和内蒙古高压气流控制，属大陆性气候，雨量稀少，蒸发强烈，夏季干热，冬季寒冷。春秋两季风沙较大。雨季为七、八、九三个月，每年七、八月温度较高，可达30°（±），一月气温较低在-30°（±）。3).降水量雨季为7～8月份，年均降雨量为600mm,7,8,9月降水量占全年的55%.4).冻结期结冰期为12月初至第二年3月末。历年冻结深度为1.2-1.5米。1.3井田地质构造情况区域构造处于天山～阴山纬向隆起带与新华系NNE向构造的复合部位。矿区西部的古生界地层从NW向SSE方向挤压而冲掩，造成煤矿区内部由对扭而产生两组扭裂，NE向的为亚扭性断层，NW向的为张性及张扭性断裂。该区为轴向NE30°两翼较缓的向斜构造。F20号断层把向斜轴一部分向西推移，向斜北部和南部上升而剥蚀严重。F23号断层使向斜两翼上部成不对称向斜现状。1.4煤层赋存情况在该矿含煤段总共含7个煤组，其中6、7煤组为主要可8采煤组，3、5煤组次之，1、2、4煤组零星分布局部可采。3煤组煤厚为0.5m～2.25m，为单一煤层，顶底板均为砂岩，距下部6煤组23m，局部可采。6煤组煤厚为0.45m～3.66m，为复合煤层，中间含1～2层夹石。顶底板均为砂页岩，距下部7煤组10m～15m，大部可采。7煤组煤厚为0.59m～2.5m，为复合煤层，中间含1～2层夹石。顶板均为砂页岩，底为粉砂岩，大部可采。该矿煤层走向为120°，倾向为210°，倾角为9°～12°。1.5矿井开拓方式该矿为斜井片盘开拓方式，三个井口，即主井、副井和风井,目前开采的1703工作面，该工作面位于一采区,北邻工业广场保护煤柱,南邻F31号断层,东邻719采空区,西邻1702采空区.工作面采用走向长壁开采,一次采全高,全部陷落法管理顶板.1.6矿井通风方式及邻近矿井瓦斯涌出采用中央并列抽出式通风，“二入一排”即主、副井入风，风井回风。风井安装两台FBCDZN012.5/2×22型风机,风量为910～1968m3/min.虽然煤矿周边煤矿瓦斯涌出不大，但随开采深度的增加,瓦斯涌出量有增大的趋势.因此建立地面永久瓦斯抽放系统。2矿井瓦斯抽放的必要性与可行性根据国家煤矿安全监察局规定,建立地面永久瓦斯抽放系9统。为各个采区服务。2.1矿井瓦斯涌出量预测结果根据矿井瓦斯涌出量鉴定结果，未达到抽采条件在今后工作中随时检测瓦斯，进行这方面的实测工作，达到抽放条件及时抽放。.矿井瓦斯涌出量预测结果生产时期开采区域平均产量（t/d）瓦斯涌出量生产采区（m3/min）已采采区（m3/min）合计（m3/min）（m3/t）目前采掘工作面3004.44.421.15中期采掘工作面4004.44.415.84后期采掘工作面4004.44.415.842.2回采工作面瓦斯涌出来源与构成在一采区和二采区煤层工作面采空区,生产工作面(按一个回采工作面考虑)和掘进工作面(按2个掘进工作面考虑),预计将来的最大瓦斯涌出量可达到5.6m3/min.2.3瓦斯抽放的必要性102.3.1相关法规的要求按照《煤矿安全规程》规程的有关规定及”先抽后采,以风定产,监测监控”的十二字方针，无论高瓦斯矿井的井型大小，也不管煤层有无煤与瓦斯突出危险性，必须建立地面永久抽放瓦斯系统或井下临时抽放瓦斯系统.2.3.2采掘工作面瓦斯治理的需要《煤矿安全规程》、《矿井瓦斯抽放管理规范》以及《煤炭工业设计规范》有关条款规定:当一个回采工作面的绝对瓦斯涌出量大于5m3/min或一个掘进工作面的瓦斯涌出量大于3m3/min，采用通风方法解决瓦斯不可能或不合理时应采用瓦斯抽放措施.虽然,该矿回采工作面的绝对瓦斯涌出量未超过5m3/min.产量和瓦斯涌出量都有进一步增加的趋势.采掘工作面需要采取瓦斯抽放的必要性判断标准是:在给定的巷道通风断面条件下，采掘工作面设计通风能力小于稀释瓦斯所需的风量,即式(2－1)成立时,抽放瓦斯才是必要的.CKQQ/67.10…………………………………(2－1)式中:Q0-采掘工作面设计风量,m3/s；Q-采掘工作面瓦斯涌出量,m3/min；K-瓦斯涌出不均衡系数,取K=1.5；C-《煤矿安全规程》允许的采掘工作面瓦斯浓度，%，取C=1.根据采掘工作面瓦斯涌出量预测结果，由式(2－1)计算得11到的回采工作面(按炮采一个工作面考虑)、掘进工作面(按2个掘进工作面考虑)瓦斯抽放必要性判断结果如表所示.由表可以看出，不需要采取瓦斯抽放措施.矿井瓦斯涌出量预测结果生产时期工作面瓦斯涌出量设计风量(m3/s)需要风量(m3/s)是否需要抽放瓦斯(m3/t)(m3/min)生产采空区2.0不需要回采11.522.44.33.3不需要掘进1.63.33不需要2.