关于《矿井瓦斯抽采工程设计规范》征求意见的通知
本规范根据中华人民共和国建设部建标函[2005]124号文“关于印发《2005的工程建设标准规范制订、修订计划(第二批)》的通知”,要求我院对原煤炭工业部1996年6月12日发布实施的《矿井瓦斯抽采工程设计规范》(MT501896)进行升级修订。自2005年3月以来,通过广泛的调研、征求各方意见,至今已完成征求意见稿及送审稿的编制,现将《矿井瓦斯抽采工程设计规范》(送审稿)予以发布,请各单位及个人根据在瓦斯抽采中积累的经验,在2006年11月30日前,将对本次规范修改提出的宝贵意见通过以下方式发往中煤国际工程集团重庆设计研究院抽采规范编制组(重庆市渝中区长江二路178号,邮编400016)。
联系方式:卿恩东、张刚,电话:02368725089,传真:02368725088,电子邮箱:[email protected]。
后附:《矿井瓦斯抽采工程设计规范》(送审稿)
中煤国际工程集团重庆设计研究院
2006年10月12日
UDC
中华人民共和国国家标准
PGBGB*****—200*矿井瓦斯抽采工程设计规范
Codefordesignofthegasdrainage
engineeringofcoalmine
(送审稿)
※※—※—※发布※※—※—※实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中华人民共和国建设部联合发布
中华人民共和国国家标准
矿井瓦斯抽采工程设计规范
Codefordesignofthegasdrainage
engineeringofcoalmine
GB*****—200*
主编部门:中国煤炭建设协会
批准部门:中华人民共和国建设部
施行日期:200*年**月**日
前言
本规范根据中华人民共和国建设部建标函[2005]124号文“关于印发《2005的工程建设标准规范制订、修订计划(第二批)》的通知”,对原煤炭工业部1996年6月12日发布实施的《矿井瓦斯抽采工程设计规范》(MT501896)进行升级修订。
一、本规范修订的主要依据:
·国家安全生产监督管理总局2005年1月1日施行的《煤矿安全规程》;
·中华人民共和国建设部2006年1月1日施行的《煤炭工业矿井设计规范》(GB502152005);
·原煤炭工业部制订的《矿井瓦斯抽采管理规范》(1997年版);·国务院颁发的《关于促进煤炭工业健康发展的若干意见》(国发
[2005]18号);
·国家发改委颁发的《煤矿瓦斯治理与利用实施意见》(发改能源
[2005]1119号);
·国家发改委颁发的《煤矿瓦斯治理经验五十条》(发改能源
[2005]457号);
·国务院颁发的《关于预防煤矿生产安全事故的特别规定》(国务院令[2005]446号)。
二、本次规范修订与《矿井抽采瓦斯工程设计规范》(MT501896)相比,在内容上有较大变化:
·增加了建立矿井瓦斯抽采系统的条件;
·增加了井下瓦斯抽采系统;
·提出了矿井及回采面瓦斯抽采率指标;
·增加了矿井瓦斯抽采方法分类及其选择。并增加了“高抽巷抽采”及“地面钻孔抽采”等内容;
·增加了抽采系统阻力和管径计算内容;
·增加了对抽采管路管材的要求;
·增加了抽采附属装置及设施;
·增加了抽采设备选型计算内容;
·增加了抽采泵站消防及环保内容;
·增加了井下抽采泵站;
同时,对原“规范”中的许多提法和要求均作了修改。
三、本规范以黑体字标志的条文为强制性条文,必须严格执行。本规范由建设部负责管理和对强制性条文的解释,中煤国际工程集团重庆设计研究院负责具体内容的解释。在执行规范过程中,请各单位不断总结经验,对本规范进一步补充、完善及提高,并请将有关意见及资料提供给中煤国际工程集团重庆设计研究院抽采规范管理组(通讯地址为重庆市渝中区长江二路178号,邮编400016)。
本规范主编单位、参编单位和主要起草人:
主编单位:中煤国际工程集团重庆设计研究院
参编单位:煤炭科学研究总院重庆分院
煤矿瓦斯治理国家工程研究中心
主要起草人(按主编及参编单位排序列出)
目次
1总则
2术语和定义
3建立矿井瓦斯抽采系统的条件及抽采系统选择
3.1建立矿井瓦斯抽采系统的条件
3.2地面固定抽采系统和井下抽采系统
4瓦斯抽采设计参数
4.1瓦斯储量
4.2瓦斯可抽量
4.3瓦斯抽采率
4.4设计瓦斯抽采规模
4.5设计瓦斯年抽采量
5抽采瓦斯方法
5.1一般规定
5.2瓦斯抽采方法选择
5.3专用瓦斯抽采巷道
5.4钻场及钻孔布置
5.5封孔
5.6地面钻孔
6抽采管路系统选择、计算及抽采设备选型
6.1抽采管路系统选择的原则1~23~78~910~13~2122~2814
6.2抽采管路管径及壁厚计算
6.3管材选择
6.4管路阻力计算
6.5井下管路布置及敷设
6.6地面管路布置及敷设
6.7抽采附属装置及设施
6.8抽采设备选型
7瓦斯抽采泵站
7.1地面固定瓦斯抽采泵站
7.2井下固定瓦斯抽采泵站
7.3井下移动瓦斯抽采泵站
8安全与监控
8.1安全设施及措施
8.2矿井瓦斯抽采监测系统
本规范用词说明
附:条文说明29~3233~3435~3637~48
1总则
1.1修订规范的目的
1.1.1为了适应科学技术飞速发展,煤炭开发技术和设备不断进步的需要;
1.1.2为了落实科学发展观,切实贯彻执行国务院、国家发改委、国家安全生产监督管理总局等对煤矿安全和瓦斯治理的新政策、新理念和新的指导思想;
1.1.3为了进一步贯彻执行新版《煤矿安全规程》和《煤炭工业矿井设计规范》;
1.1.4为了保证我国煤矿瓦斯抽采事业健康发展,提高抽采设计技术,规范抽采设计行为,特修订本规范。
1.2本规范适用于新建、改(扩)建及生产矿井的瓦斯抽采工程设计。不适用于抽采泵之后的瓦斯输配和利用设计。
1.3总体要求:
1.3.1凡需进行瓦斯抽采的矿井,均应编制专项瓦斯抽采工程设计;
1.3.2对于新建矿井,抽采设计应依据精查地质报告并参考邻近生产矿井实际资料;对于改扩建和生产矿井,则应以实测瓦斯基础参数作为设计依据;
1.3.3应按照“可保尽保、应抽尽抽、先抽后采、煤气共采”及“大流量、多抽泵,大管径、多回路”的原则进行抽采系统的设计,因地制宜地采用新技术、新工艺、新设备、新材料。
1.3.4在进行矿井瓦斯抽采设计时,必须考虑瓦斯利用的可行性。
1.4进行矿井瓦斯抽采工程设计时,除应符合本规范外,尚应符合国家现行有关强制性标准的规定。
2术语和定义
2.1瓦斯抽采gasdrainage
采用专用设备和管路把煤层、岩层和采空区中的瓦斯抽出或抽排的措施。
2.2地面固定抽采瓦斯系统
gasdrainagesystemwithgroundfixedpumpstation
采用地面固定抽采抽采泵站的抽采系统。
2.2井下固定抽采瓦斯系统
gasdrainagesystemwithundergroundfixedpumpstation
采用井下固定抽采抽采泵站的抽采系统。
2.3井下移动抽采瓦斯系统
gasdrainagesystemwithundergroundmovablepumpstation
采用井下可移动式抽采抽采泵站的抽采系统。
2.4预抽gasdrainagefromvirgincoalseam
抽采未受采动影响和未经人为松动卸压煤(岩)层的瓦斯,亦称为未卸压抽采瓦斯。
2.5卸压抽采瓦斯gasdrainagewithpressurerelief
抽采受采动影响和经人为松动卸压煤(岩)层的瓦斯。
2.6开采层抽采瓦斯gasdrainagefromextractingseam
抽采开采煤层的瓦斯。
2.7邻近层抽采瓦斯gasdrainagefromadjacentseam
抽采受开采层采动影响的上、下邻近煤层(可采煤层、不可采煤层、煤线、岩层)的瓦斯。
2.8采空区抽采瓦斯gasdrainagefromgob
抽采现采工作面采空区和老采空区的瓦斯。前者称现采空区(半封闭式)抽采,后者称老采空区(全封闭式)抽采。
2.9围岩抽采瓦斯gasdrainagefromsurroundingrock
抽采开采层围岩内的瓦斯。
2.10地面钻孔抽采瓦斯gasdrainageonground
在地面向井下煤(岩)层打钻孔抽采瓦斯。
2.11综合抽采瓦斯combinedgasdrainage
在一个抽采瓦斯工作面同时采用2种及以上方法进行抽采瓦斯。
2.12强化抽采forcedgasdrainage
针对一些透气性低、采用常规的预抽方式难以奏效的煤层而采取的特殊抽采方式。
2.13瓦斯储量gasreserves
指开采过程中,能够向开采空间排放瓦斯的煤层和岩层中赋存瓦斯的总量。
2.14瓦斯抽采量gasdrainagevolume
指矿井抽出瓦斯气体中的纯瓦斯量。
2.15可抽瓦斯量drainablegasquantity
指瓦斯储量中在当前技术水平下能被抽出来的最大瓦斯量。
2.16煤层透气性系数
gaspermeabilitycoefficientofcoalseam
表征煤层对瓦斯流动的阻力、反映瓦斯沿煤层流动难易程度的系数。
2.17钻孔瓦斯流量衰减系数
dampingfactorofgasflowrateperhole
表示钻孔瓦斯流量随时间延长呈衰减变化的系数。
2.18瓦斯抽采率gasdrainageeffeciency
指矿井、采区或工作面等的抽采瓦斯量占其抽排瓦斯总量的百分比。
2.19边采边抽gasdrainagewhileextraction
抽采采煤工作面前方卸压煤体的瓦斯或厚煤层开采时抽采未采分层卸压煤体的瓦斯。
2.20边掘边抽gasdrainagewithdrivage
掘进巷道的同时,抽采巷道周围卸压煤体内的瓦斯。
2.21穿层钻孔crossinghole
在岩石巷道或煤层巷道内向相邻煤层施工的钻孔。
2.22顺层钻孔holedrilledalongseam
在煤层巷道内,沿煤层布置的钻孔。
2.23斜交钻孔inclinedcrosshole
与采煤工作面呈一定夹角布置的顺层钻孔。
2.24平行钻孔paralelhole
与采煤工作面平行布置的顺层钻孔。
2.25交叉钻孔crossholes
平行钻孔与斜交钻孔交替布置的钻孔。
2.26高位钻孔highlylocatedhole
指在风巷向煤层顶板施工的抽采钻孔(进入裂隙带)。
2.27高抽巷highlylocateddrainageroadway
在开采层顶部处于采动影响形成的裂隙带内掘进的专用抽采瓦斯巷道。
2.28水力压裂hydrauliccrackin
在钻孔内以高压水作为动力,在无自由面的情况下使煤体裂隙畅通的一种措施。
2.29水力割缝hydrauliccutting
在钻孔内运用高压水射流对钻孔两侧的煤体进行切割,形成一定深度的扁平缝槽的一种措施。
2.30深孔预裂爆破deepholepresplitteingblasting
在工作面采掘前施工一定深度的钻孔,并在钻孔内装填炸药,利用炸药爆破作为动力,使煤体裂隙增大,提高煤层透气性的一种措施。
2.31封孔器holepacker
瓦斯抽采钻孔孔口的密封装置。
2.32放水器drainagedevice
放出瓦斯管路中积水的专用装置。
2.33防回火装置flamearrestor
在抽采瓦斯管路中,阻止火焰蔓延的安全装置。
2.34水封防爆箱explosiveproofbox
在瓦斯管路中,采用水封隔断火焰和爆炸冲击波,使爆炸能量释放,达到保护井下或抽采设备的一种水箱式安全装置。
3建立矿井瓦斯抽采系统的条件及抽采系统选择
3.1建立矿井瓦斯抽采系统的条件
凡符合下列情况之一,必须建立矿井瓦斯抽采系统。
3.1.1开采有煤与瓦斯突出危险煤层的矿井。
3.1.2高瓦斯矿井。
3.1.3煤层(区域)瓦斯含量≥8.0m3/t。
3.1.4一个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/min或一个掘进工作面瓦斯涌出量大于3m3/min,用通风方法解决瓦斯问题不合理的。
3.1.5国家政策、法规等规定必须进行抽采的。
3.2地面固定抽采系统和井下抽采系统
3.2.1一般要求
1、新建矿井瓦斯抽采工程设计应依据批准的井田勘探地质报告进行,并参照邻近或条件类似生产矿井的瓦斯资料,同时对瓦斯抽采的必要性和可行性进行论证。
2、生产矿井应以本矿地质勘探资料、实测瓦斯基本参数为依据。
3、分期建设、分期投产的矿井,瓦斯抽采工程可一次设计,分期建设、分期投入使用。
4、瓦斯抽采工程应与矿井建设和生产准备工程同时设计、施工和建成投产,并保证有足够的预抽时间。
5、瓦斯抽采工程设计应对瓦斯资源的利用进行评价,在年抽采量大于1Mm3时应提出加以利用的方案。
3.2.2地面固定瓦斯抽采系统
1、凡符合下列情况之一,必须建立地面固定瓦斯抽采系统:
——开采有煤与瓦斯突出危险煤层的;
——瓦斯抽采系统设计抽采量≥5m3/min(纯量)。
2、地面瓦斯固定抽采系统宜根据下列具体情况分别布置高负压及低负压瓦斯抽采系统:
——采用采空区抽采等抽采方法的矿井宜采用低负压抽采系统。
——采用本煤层预抽、边采边抽、边掘边抽、邻近层卸压抽采等抽采方法的矿井宜采用高负压抽采系统。
——以上两类抽采方法均采用的矿井,且矿井设计抽采量≥10m3/min(纯量),宜采用两套管路分别建立高、低负压抽采瓦斯系统。
3.2.3井下瓦斯抽采系统
1、不符合建立地面固定瓦斯抽采系统条件的矿井,可建立井下瓦斯抽采系统。
2、当地面抽采泵产生的负压不能满足要求时,可在井下安设瓦斯抽采系统,与地面瓦斯抽采系统串联工作,同时对瓦斯抽采系统网络进行分析计算,做好井上、下瓦斯抽采系统的匹配选择。
3、设计抽采的瓦斯量≥3m3/min(纯量)时,应将抽采的瓦斯通过管道输送至地面,不得将其排放至井下巷道内。
4瓦斯抽采设计参数
4.1瓦斯储量
矿井瓦斯储量是指矿井可采煤层的瓦斯储量、受采动影响后能够向开采空间排放的不可采煤层及围岩瓦斯储量之和,可按下式进行计算:
W=W1+W2+W3
式中:W——矿井瓦斯储量,Mm3;
W1——可采煤层的瓦斯储量,Mm3;
W1=A1iX1i
i1n(式41)(式42)
式中:A1i——矿井可采煤层i的资源量,Mt;
X1i——矿井可采煤层i的瓦斯含量,m3/t;
W2——受采动影响后能够向开采空间排放的各不可采煤层
的瓦斯储量,Mm3;
W2=A2iX2i
i1n(式43)
式中:A2i——受采动影响后能够向开采空间排放的不可采煤层i的
资源量,Mt;
X2i——受采动影响后能够向开采空间排放的不可采煤层i的
瓦斯含量,m3/t;
W3——受采动影响后能够向开采空间排放的围岩瓦斯储量,
Mm3,实测或按下式计算:
W3=K(W1+W2)
(式44)
式中:K——围岩瓦斯储量系数,一般取K=0.05~0.10;当围岩瓦
斯很小时,可取W3=0;若含瓦斯量较多时,可按经验
取之或实测确定。
4.2瓦斯可抽量
瓦斯可抽量是指在瓦斯储量中在当前技术条件下能被抽出的最大瓦斯量,其计算公式如下:
W抽=W·K可
式中:W抽——可抽瓦斯量,Mm3;
K可——可抽系数;
K可=K1·K2·Kg’
K1——煤层瓦斯排放系数;
K1=K3(XX)÷X(式47)(式46)(式45)
K3——瓦斯涌出程度系数,按经验取之或实测确定;
X——煤层原始瓦斯含量,m3/t;
Xk——运到地面煤的残余瓦斯含量,m3/t;
K2——负压抽采时抽采作用系数,K2=1.1~1.2;
Kg’——矿井瓦斯抽采率,%。
4.3瓦斯抽采率
设计瓦斯抽采率,可根据煤层瓦斯抽采难易程度、瓦斯涌出情况、采用的瓦斯抽采方法等因素综合确定;也可参照邻近生产矿井或条件类似矿井数值选取。抽采率指标应符合下列要求:
4.3.1采煤工作面瓦斯抽采率
采煤工作面瓦斯抽采率应符合表41要求。
41采煤工作面瓦斯抽采率
工作面绝对瓦斯涌出量
Q(m3/min)
<Q≤10
<Q≤20
<Q≤40
<Q≤70
<Q≤100
<Q工作面抽采率(%)≥20≥30≥40≥50≥60≥70备注适用于相对瓦斯涌出量大于10m3(t.d)的工作面
矿井瓦斯抽采率
矿井瓦斯抽采率应符合表42要求。
表42矿井瓦斯抽采率
矿井绝对瓦斯涌出量
Q(m3/min)
<Q≤10
<Q≤20
<Q≤40
<Q≤80
<Q≤160
<Q≤300
<Q≤500
<Q矿井抽采率(%)≥20≥30≥35≥40≥45≥50≥55≥60备注
4.4设计瓦斯抽采规模
设计瓦斯抽采规模可根据目前的抽采技术水平预计的瓦斯抽采量和
按矿井通风能力计算需要抽采的最低瓦斯量综合分析加以确定,使其既能保证矿井安全生产,又能使抽采量保持相对稳定。
矿井瓦斯抽采量预计可根据预测的矿井瓦斯涌出量和确定的矿井瓦斯抽采率计算,也可根据选用的瓦斯抽采方法分别计算抽采量。
4.5设计瓦斯年抽采量
矿井瓦斯年抽采量可按下式计算:
QN=1440×365×Q/1000000
式中:QN——矿井设计瓦斯年抽采量,Mm3;
Q——矿井设计瓦斯抽采规模,m3/min;
(式48)
5瓦斯抽采方法
5.1一般规定
5.1.1选择瓦斯抽采方法,应根据煤层赋存条件、瓦斯来源、巷道布置、时间配合、瓦斯基础参数、瓦斯利用要求等因素经技术经济比较后确定,并应符合下列要求:
1、尽可能利用开采巷道抽采瓦斯,必要时可设专用布置钻场、钻孔的瓦斯抽采巷道。
2、能适应煤层的赋存条件及开采技术条件。
3、有利于提高瓦斯抽采率。
4、抽采效果好,抽采的浓度尽可能满足利用要求。
5、尽量采用综合瓦斯抽采方法。
6、瓦斯抽采工程系统简单,有利于维护和安全生产,投资省,抽采成本低。
5.1.2矿井瓦斯抽采方法分类
一般有三种分类方法,见表51。
表51矿井瓦斯抽采方法分类分类方法抽采瓦斯方法
1、开采层瓦斯抽采;
2、邻近层瓦斯抽采;
3、采空区瓦斯抽采;
4、围岩瓦斯抽采
1、采前抽采(也叫预先抽采);
2、采中抽采(也叫边采边抽);
3、采后抽采(也叫采空区抽采)1、按瓦斯抽采来源分类、按抽采与采掘的时间关系分类
分类方法
3、按施工工艺分类抽采瓦斯方法1、钻孔抽采;2、巷道抽采;3、钻孔、巷道混合抽采;4、采空区封闭抽采;5、地
面钻孔抽采5.2瓦斯抽采方法选择
5.2.1开采层瓦斯抽采方法选择
未卸压煤层进行预先抽采,其难易程度可划分为三类,见表52。当按钻孔瓦斯流量衰减系数和煤层透气性系数判断出现结果不一致时,以煤层透气性系数为准。
表52煤层瓦斯抽采难易程度分类
类别
容易抽采
可以抽采
较难抽采钻孔流量衰减系数(d1)0.05煤层透气性系数(m2/MPa2·d)>1010~0.1
1、容易抽采及可以抽采的煤层,宜采用本层预先抽采的方法,可采用沿层或穿层布孔方式。
2、可以抽采及较难抽采的煤层,宜采用边采边抽方法。
3、单一较难抽采的高瓦斯煤层,可选用密集网格穿层钻孔、交叉钻孔、水力割缝、水力压裂、松动爆破、深孔控制预裂爆破、高压水射流扩孔等方法强化抽采。对煤与瓦斯突出危险严重的煤层,宜选择穿层网格布孔方式。
4、煤巷掘进时瓦斯涌出量较大的煤层,可采用边掘边抽或先抽后掘的抽采方法。
5.2.2邻近层瓦斯抽采方法选择
1、一般可采用从开采层回风巷或专用排放瓦斯巷向邻近层打穿层钻孔进行抽采的方法。
2、当邻近层或围岩瓦斯涌出量较大时,可采用顶(底)板抽采巷道进行抽采,或在工作面回风侧沿开采层顶板布置水平长钻孔(或高位钻孔)抽采上邻近层瓦斯。
5.2.3采空区瓦斯抽采方法选择
1、老采空区应采用全封闭式抽采方法。
2、现采空区可根据煤层赋存条件和巷道布置情况,一般可采用顶(底)板钻孔法、有煤柱及无煤柱钻孔法、插(埋)管法等瓦斯抽采方法,并应采取措施,提高抽采的瓦斯浓度。
5.2.4在开采厚煤层、煤层群瓦斯涌出量较大时,可选用“高抽巷”的抽采方法,将巷道密闭后接管抽采下伏煤层采动卸压瓦斯,或选择大直径(300mm~500mm)顶板水平长钻孔(可达1000m)进行抽采,或选择尾抽巷进行抽采。
5.2.5若围岩瓦斯涌出量大,以及溶洞、裂隙带储存有高压瓦斯并喷出时,应采取抽采围岩瓦斯措施。
5.2.6煤层埋藏较浅(一般600m以内、自然或人为造成透气性系数很大或150m以内透气性不好时)、瓦斯含量较高、地面施工钻孔条件较好的厚煤层或煤层群,可采用地面钻孔预抽开采层瓦斯、邻近层卸压瓦斯或采空区瓦斯的方法。
5.2.7对瓦斯涌出来源多、分布范围广、煤层透气性差、煤层赋存条件
复杂的矿井,应采用多种抽采方法相结合的综合抽采。
5.2.8煤与瓦斯突出矿井开采保护层时,必须同时抽采被保护层的瓦斯。
5.3专用瓦斯抽采巷道
5.3.1开采煤层群时的邻近层卸压抽采,可设置专用瓦斯抽采巷道,用于布置钻场和钻孔。
5.3.2专用瓦斯抽采巷道的位置、数量应能满足选用的抽采方法的要求,保证抽采效果。
5.3.3应保证有足够的抽采时间,有较大的抽采范围。
5.3.4专用瓦斯抽采巷道的风速不得低于0.5m/s。
5.4钻场及钻孔布置
5.4.1钻场布置
1、钻场的布置应免受采动影响,避开地质构造带,便于维护,利于封孔,保证抽采效果。
2、尽量利用现有的开拓、准备和回采巷道布置钻场。
3、大直径顶板钻孔(300mm~500mm)或顶板“高抽巷”应布置在顶板上覆岩层裂隙带内;走向高抽巷应布置在工作面偏回风顺槽1/3工作面长度以内的卸压带。
5.4.2钻孔布置及进尺
1、钻孔开孔部分要求圆而光滑,以便于封孔。钻孔施工中不得出现三角孔、偏孔、台阶等变形孔。
2、抽采开采层未卸压瓦斯时,除按钻孔抽采半径确定合理的钻孔间距外,应尽量增大钻孔的见煤长度。
3、高位钻孔抽采时,应将钻孔打到采煤工作面顶板冒落后形成的裂隙带内,并避开冒落带。
4、强化抽采布孔方式除考虑应取得较好的抽采效果外,还应考虑施工方便。
5、边采边抽钻孔的方向应与开采推进方向相迎(交叉钻孔除外),避免采动首先破坏孔口或钻场。
6、抽采采空区瓦斯的钻孔或插管应布置在采空区回风侧。
7、钻场内的钻孔个数由试验得出,一般顺层钻孔以3~5个孔为宜;穿层钻孔以6~9个孔为宜。
8、穿层钻孔的终孔位置,应穿透煤层顶(底)板0.5m处。
9、预抽单一煤层吨煤抽采钻孔工程量应大于0.12m;多煤层吨煤抽采钻孔工程量应大于0.10m。
10、钻孔直径一般采用42、50、64、73、89、110、130mm等规格。
5.5封孔
5.5.1封孔方法的选择应根据抽采方法及孔口所处煤(岩)层位、岩性、构造等因素综合确定,因地制宜地选用新方法、新工艺。
5.5.2封孔材料
1、穿层钻孔,宜采用封孔器封孔。封孔器械应满足密封性能好、操作简单、封孔速度快的要求。
2、顺层钻孔,宜采用充填材料进行封孔。封孔材料可选用膨胀水泥、聚氨酯等新型材料。在钻孔所处围岩条件较好的情况下,亦可选用水泥砂浆或其它封孔材料。
3、严禁采用黄泥封孔。
5.5.3封孔长度
1、孔口段围岩条件好、构造简单、孔口负压中等时,封孔长度不低于3m。
2、孔口段围岩裂隙较发育、或孔口负压较高时,封孔长度不低于5m。
3、在煤壁开孔的钻孔,封孔长度不低于7m。
5.5.4采空区抽采时插管周围应封闭严密,尽量减少外部空气漏入,有条件时可设置均压密闭。
5.5.5当采用地面钻孔抽采瓦斯时,抽采结束后应全孔封实。
5.6地面钻孔
5.6.1地面钻孔抽采方法选择
1、容易抽采的煤层,宜采用竖直钻孔或L型钻孔预先抽采瓦斯。
2、可以抽采及较难抽采的煤层,宜采用竖直钻孔或L型钻孔抽采卸压邻近层瓦斯或抽采采空区瓦斯。
3、地面钻孔预抽瓦斯可选用压裂方法强化抽采。
5.6.2钻孔布置
1、地面钻孔的布置应避开地质构造带,便于地面设施维护,利于封孔,保证抽采效果。
2、卸压抽采沿开采层工作面走向地面钻孔间距宜为300m~350m;沿倾斜方向应位于工作面中部;两相邻孔抽采瓦斯半径上、下交汇点,必须超过该面上、下顺槽5m。
5.6.3卸压抽采地面钻孔结构
卸压抽采地面钻孔结构可分护孔管、生产管、筛管和标志孔。
1、护孔管
表土层厚≤200m时,采用φ216钻孔,D245×10mm无缝钢管,外围水泥浆固孔,护孔管上端与地表平齐,下端超深表土进入基岩35m。
表土层厚>200m,采用φ216钻孔,D244.5×11mm(带管箍)石油管,外围水泥浆固孔,护孔管上端与地表平齐,下端超深表土进入基岩35m。
2、生产管
由地面至抽采煤层或煤层群顶层煤顶板3m~5m,管径为D180×10mm石油管,管外围水泥浆固孔,上端超高护孔管3m。
3、筛管
全段管钻小孔,是卸压煤层、围岩、采空区瓦斯进入筛管内的通道。上端套入D180mm生产管内,套入长度为开采煤层厚度加2m,下端至开采煤层顶板4m~5m,管外不注水泥浆。
4、标志孔
筛管下口至开采煤层底板ф91mm的裸孔,以控制保护层煤层厚度。
5.6.4地面钻孔各钻孔口必须安装压力表、流量计、瓦斯浓度测孔、闸阀(低压)、放空管、干式灭火器、避雷针、防爆器等装置。为调节地表不均匀下沉,在孔口还应增加一段波纹金属软管。
5.6.5地面钻孔至瓦斯抽采泵之间输气管路,应根据钻孔单井和同时抽采井的最大混合量计算支管和干管管径,并验算管路阻力,选择瓦斯抽
采泵。
6抽采管路系统选择、计算及抽采设备选型
6.1抽采管路系统选择的原则
6.1.1抽采管路系统应根据矿井开拓部署、井下巷道布置、抽采地点分布、瓦斯利用要求以及矿井的发展规划等因素确定,尽量避免或减少主干管路系统的改动。
6.1.2敷设的管路的敷设应尽量减少曲线,并使其距离尽可能短。
6.1.3管路宜敷设在矿车不经常通过的巷道(如回风巷道)中。若必须设在运输巷道内,需采取必要的安全措施,如将管路架设一定高度,固定在巷道壁上。
6.1.4当抽采设备或管路发生故障时,管路内溢出的瓦斯不至于流入采、掘工作面及机电硐室内。
6.1.5管道运输、安装和维护方便。
6.2抽采管路管径及壁厚计算
6.2.1抽采管路管径计算
根据主管、干管、分管、支管中不同瓦斯流量,按下式分别计算管路的管径:
Qd0.1457()2
V1(式61)
式中:d——管路内径,m;
Q——管路内混合瓦斯流量,m3/min;各类管路的流量应按
照其使用年限或服务区域内的最大值考虑,并有1.2~
1.8的富余能力;
V——经济流速,一般取5m/s~12m/s。
6.2.2管壁厚度计算
当采用负压抽采时,可不计算管材壁厚;当采用正压输送时,必须考虑管材壁厚。采用聚乙烯类管材时按公称压力选择相应壁厚的管材,采用金属管材时,可按下式计算壁厚。
Pd
2[](式62)
式中:δ——管路壁厚,mm;
P——管路最大工作压力,MPa;
d——管路内径,mm;
[σ]——容许压力,取屈服极限强度的60%,缺少此值时,可
参考以下数值:对于铸铁管取20MPa;焊接钢管取
60MPa;无缝钢管取80MPa。
6.3管材选择
井下抽采管材应选择抗静电、耐腐蚀、阻燃、抗冲击、安装维护方便的管材。可选用金属管材,宜优先选择煤矿井下抽采瓦斯用聚乙烯管材,并不得采用玻璃钢管。
6.4管路阻力计算
6.4.1摩擦阻力计算
管路阻力由摩擦阻力和局部阻力两部分组成;根据每段管路管径、流量的不同分段计算摩擦阻力,各段摩擦阻力可按下式计算:
H=8.3×106(
d0d0.25LQ02T+192.3)Q0d5T0(式63)
式中:H——阻力损失,Pa;
L——管路长度,m;
Q0——标准状态下的混合瓦斯流量,m3/h;
d——管路内径,mm;
v0——标准状态下的混合瓦斯运动粘度,m2/s。
ρ——混合瓦斯对空气的相对密度,%;
Δ——管路内壁的当量绝对粗糙度(Δ=0.17),mm;
T——管路中的气体温度为t时的绝对温度(T=273+t),K;
T0——标准状态下的绝对温度(T0=273+20),K;
6.4.2局部阻力计算
管路局部阻力可按其摩擦阻力的10%~20%,同时要考虑各种附属设备产生的局部阻力。
6.5井下管路布置及敷设
6.5.1抽采管路应具有良好的气密性、足够的机械强度,并应采取防冻、防腐蚀、防漏气、防砸坏、防静电和雷电等措施。
6.5.2如选用金属管材,为了防止管路锈蚀,安装前应涂抹防腐剂。防腐材料可用经过热处理的沥青、油漆和红丹等。
6.5.3在沿巷道底板敷设管路时,必须采用高度0.3m以上的支撑墩,并保证每节管子下面有两个支撑墩。
6.5.4在敷设倾斜管路时,为了防止管路下滑,应采用管卡将管子固定
在巷道支架上。管卡间距在巷道倾角≤30°时,间距一般为15m~20m;在巷道倾角>30°时,间距一般为10m~15m。当沿竖井敷设管路时,应将管道固定在罐道梁上或专用管架上。
6.5.5管路敷设应尽量将管道敷设平直,尽量减少弯头等附属管件,避免急转弯,管路应保持一定的坡度,其坡度应根据巷道的坡度确定,一般不小于1‰。
6.5.6当管路敷设在运输巷道时,应将其牢固地悬挂(或架)在专用支架上,在人行道侧其架设高度不应小于1.8m,管件的外缘距巷道壁不宜小于0.1m。
6.5.7根据巷道高、低或进、回风巷温度有明显差别等情况,敷设管路时应考虑能排除管路中的积水。
6.5.8井下敷设管路,一般采用法兰盘或快速接头连接。法兰盘中间应夹有胶皮垫,且垫的厚度宜不小于5mm。
6.5.9凡新敷设的管路均要按规定进行漏气检验。
6.5.10当采用专用管道井敷设管路时,专用管道井的直径应比管道外形尺寸大200mm。
6.5.11管路不得与动力电缆敷设在巷道的同一侧。
6.6地面管路布置及敷设
地面管路布置及敷设应符合下列要求:
6.6.1尽可能避免布置在车辆通行频繁的主干道旁。
6.6.2不得将管路和其它管线敷设在同一条地沟内。
6.6.3主、干管应与城市及矿区的发展规划和建筑布置相结合。
6.6.4管道与地上、下建(构)筑物及设施的间距,应符合《工业企业总平面设计规范》的有关规定。
6.6.5管道不得从地下穿过房屋或其它建(构)筑物,一般情况下也不得穿过其它管网,当必须穿过其它管网时,应按有关规定采取措施。
6.7抽采附属装置及设施
6.7.1主管、干管、钻场及其它必要地点应装设瓦斯量测定装置。
6.7.2钻场、管路拐弯、低洼、温度突变处及沿管路适当距离(间距一般为200m~300m,最大不超过500m)应设置放水器。
6.7.3在管路的适当部位应设置除渣装置和测压装置。
6.7.4管路分岔处应设置控制阀门,阀门规格应与安装地点的管径相匹配。
6.7.5地面主管上的阀门应设置在观察井内,观察井位于地表下用不燃性材料砌成,且不透水。
6.7.6干式瓦斯抽采泵吸气侧管路中,必须装设有防回火、防回气和防爆炸作用的安全装置。
6.8抽采设备选型
6.8.1一般规定
1、瓦斯抽采泵应选用湿式抽采泵。
2、抽采设备必须配备防爆电气设备及防爆电动机。
3、抽采泵及附属设备应备用1~2套。
6.8.2标准状态下抽采系统压力计算
抽采系统压力可按下式计算:
Hf=(H入+H出)·K
=[(h入摩+h入局+h钻负)+(h出摩+h出局+h出正)]·K
式中:Hf——抽采系统压力,Pa;(式64)
H入——抽采设备入口侧(负压段)10~15年内管路最大阻
力损失,Pa;
H出——抽采设备出口侧(正压段)管路阻力损失,Pa;
K——抽采系统压力富余系数,K=1.2~1.8;
h入摩——入口侧(负压段)管路最大摩擦阻力,Pa;
h入局——入口侧(负压段)管路局部阻力,Pa;
h钻负——井下抽采钻孔的设计孔口负压,Pa;
h出摩——出口侧(正压段)管路最大摩擦阻力,Pa;
h出局——出口侧(正压段)管路局部阻力,Pa;
h出正——出口侧(正压段)的出口正压,Pa。出口进入瓦斯
储气罐,取3.5kPa~5.0kPa。
6.8.3抽采泵工况压力计算
抽采泵工况压力按下式计算:
P泵工=Pd—Hf
式中:P泵工——抽采泵工况压力,Pa;
Pd——抽采泵站的大气压力,Pa;
Hf——抽采系统压力,Pa;
6.8.4标准状态下抽采泵流量计算(式65)
QbQKX(式66)
式中:Qb——标准状态下抽采泵的计算流量,m3/min;
Q——10年~15年内最大的设计瓦斯抽采量(纯量),m3/min;
X——抽采泵入口处预计的瓦斯浓度;
η——泵的机械效率,一般取80%;
K——抽采能力富余系数,一般取K=1.2~1.8。
6.8.5抽采泵工况流量计算
抽采泵的工况流量按下式计算:
Q泵工=Qb
(式67)
式中:Q泵工——工况状态下的抽采泵流量,m3/min;
Qb——抽采泵的计算流量(标准状态下),m3/min;
P0——标准大气压力(P0=101325),Pa;
P——抽采泵入口绝对压力,Pa;P=Pd—H入;
T——抽采泵入口瓦斯的绝对温度(T=273+t),K;
T0——标准状态绝对温度(T0=273+20),K;
t——抽采泵入口瓦斯的温度,℃。
P0TPT0
7瓦斯抽采泵站
7.1地面固定瓦斯抽采泵站
7.1.1泵站位置应符合下列要求:
1、应设在不受洪涝威胁且工程地质条件可靠地带,避开滑坡、溶洞、断层破碎带、塌陷区及高压线等。
2、宜设在回风井工业场地内,抽采泵站距井口和主要建筑物及居住区不得小于50m。
3、泵站宜建在靠近公路和有水源的地方。
4、泵站应考虑进出管敷设方便,有利瓦斯输送,并尽可能留有扩能的余地和充分考虑瓦斯利用的需要。
7.1.2泵站建筑应符合下列要求:
1、泵站建筑用地应符合《煤炭工业工程项目建设用地指标》的有关规定。
2、泵站建筑必须采用不燃性材料,耐火等级为二级。
3、泵站周围必须设置栅栏或围墙。
7.1.3泵站附属设施
泵站应有防雷电、防火灾、防洪涝、防冻等设施。
7.1.4泵站供电、电气、通讯
1、抽采泵站应由两个电源供电,并且有双回供电线路。
2、泵房内电气设备、照明和其它电气、检测仪表均应采用矿用防爆型。
3、站房必须有直通矿井调度室和矿井变配电所的电话。
7.1.5泵站给排水及暖通
1、泵站应有供水系统。泵房设备冷却水一般采用开路循环。给水管路应考虑消防水量。抽采站内应设消防水池,且与循环水池分建。
2、对硬度较大的冷却水应进行软化处理。
3、污水应设置地沟排放。
4、泵站采暖与通风应符合现行的《煤炭工业矿井设计规范》的有关规定。
7.1.6消防及环保
1、泵站应有消防设施和器材,并符合《建筑设计防火规范》(GBJ16)的要求。
2、地面泵房和泵房周围20m范围内,禁止堆积易燃物和有明火。
3、废水、噪声和对空排放瓦斯不得超过工业卫生规定指标,否则,应有治理措施。
4、泵站场地应搞好绿化。
7.2井下固定瓦斯抽采泵站
7.2.1泵站的位置应选择在稳定、坚硬的岩层中,并宜避开较大的断层、含水层、松软岩层、煤与瓦斯突出煤层,不应受采动影响。并采用不燃性材料支护。
7.2.2泵站距主要巷道及硐室的安全距离应满足下列要求:
1、泵站距离井筒、井底车场、主要运输巷道、主要硐室以及影响全矿井或大部分采区通风的风门的法线距离应不低于100m。
2、距离行人巷道的法线距离不低于35m。
3、距离地面或上下巷道的法线距离不低于30m。
7.2.3泵站必须采用独立通风,必须有两个使人员能够撤离的安全出口。硐室出口应设向外开的防火、防爆门。站内除应有的消防管路系统外,要配有足够的消防器材,应有完备的照明设施。
7.2.4硐室的规格尺寸,要符合泵站设备的运输、安装、工艺系统布置及检修的要求。
7.2.5泵站的输出管路应通过矿井回风系统与地面泵房管路系统或放空管路相连接。
7.2.6采用地面直接排空方式时,其瓦斯放空地点需根据矿井抽采系统的具体情况,结合地面的建筑设施确定。其放空地点距井口和主要建筑物的距离不小于50m,其附近20m以内禁止堆积易燃物和有明火。在排空管附近必须安设避雷装置和防爆炸、防回火等安全装置。
7.3井下移动瓦斯抽采泵站
7.3.1井下移动泵站应安设在抽采瓦斯地点附近的全风压通风新鲜风流中,安设位置要满足泵站运输、安装及检修的要求。
7.3.2移动泵站抽出的瓦斯如果不并入矿井固定抽采系统的管道内,在抽采管路出口需设置栅栏、悬挂警戒牌。栅栏设置的位置,上风侧为管路出口外推5m,上、下风侧栅栏间距不小于35m。栅栏内禁止人员通行及作业。
7.3.3移动泵站抽出的瓦斯如果排放到地面,其瓦斯放空地点的要求与井下固定抽采系统相同。
7.3.4移动泵站抽采的瓦斯在井下必须引排到总回风巷、一翼回风巷或分区回风巷,但必须保证稀释后风流中的瓦斯浓度符合《煤矿安全规程》的有关规定。
8安全与监控
8.1安全设施及措施
除必须严格遵循以上各条款中的安全设施、措施及要求外,还应做到以下条款。
8.1.1抽采容易自燃或自燃煤层采空区的瓦斯,应有检测一氧化碳浓度和气体温度变化的措施。
8.1.2瓦斯抽采泵站应满足《建筑物防雷设计规范》的要求,设置防雷设施,分别装设避雷带或避雷针装置。通往井下的抽采管路应采取防雷和隔离措施。
8.1.4利用瓦斯时在抽采泵出气侧管路系统必须装设防回火、防回气、防爆炸的安全装置。
8.1.5泵站放空管的高度应超过泵房房顶3m。
8.1.6抽采管路应采取防腐蚀、防漏气、防砸坏、防带电等措施。
8.1.7瓦斯管线与地面或地下建筑物、构筑物或其他管线应保持一定的安全距离,见表81。
表81
名称
距离(m)厂房(地基)动力电缆安全距离表水管、水沟热水管铁路电线杆﹥5﹥1﹥1.5﹥2﹥4﹥2
矿井瓦斯抽采监测系统
8.2.1矿井井上、下抽采瓦斯管路系统应装设监测设备,监测抽采管道
中的瓦斯浓度、流量、负压、温度。当出现瓦斯浓度过低、负压波动较大时,应能报警。对有自燃发火煤层瓦斯抽采管路和采空区瓦斯抽采管路应能监测一氧化碳参数,当一氧化碳超限时能自动报警。
8.2.2矿井瓦斯抽采泵站宜设置自动监控系统,对抽采瓦斯浓度、负压、流量、泵站设备运行状态参数、环境瓦斯浓度、循环供水、供电、设备开停状态等进行实时监测,同时对泵站设备运行异常、环境瓦斯浓度超限和供水系统发生故障时报警和进行断电控制。抽采瓦斯监测系统可并入矿井安全监测系统。
本规范用词说明
一、为便于在执行本规范条文说明时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:
1、表示很严格,非这样做不可的:
正面词采用“必须”;
反面词采用“禁止”。
2、表示严格,在正常情况下均应这样做的:
正面词采用“应”;
反面词采用“不应”或“不得”。
3、表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的:
正面词采用“宜”或“可”;
反面词采用“不宜”。
二、条文指定应按其他有关标准、规范执行时,写法为“应按……执行”或“应符合……规定”。
中华人民共和国行业标准
矿井抽采瓦斯工程设计规范
Codefordesignofthegasdrainage
engineeringofcoalmine
GB*****—200*
条文说明
中华人民共和国国家标准
目次
1总则
2术语和定义
3建立矿井瓦斯抽采系统的条件及抽采系统选择
4瓦斯抽采设计参数
5瓦斯抽采方法
6抽采管路系统选择、计算及抽采设备选型
7瓦斯抽采泵站
8安全与监控矿井抽采瓦斯工程设计规范36~3636~3636~3939~3939~4444~4747~4747~48
1总则
1.4目前我国煤炭安全生产形势严峻,近期内国务院及各部委出台了多个法规、政策,对瓦斯治理作出了一系列规定和要求,并可能日趋严格,因此要求符合国家现行的有关标准、规范、政策及法规的要求。2术语和符号
本规范给出了34个有关抽采瓦斯方面的专用术语,并从抽采瓦斯设计的角度赋予其特定的涵义,但不一定是其严密的定义。所给出的英文译名是参考国外某些标准拟定的,亦不一定是国际上的标准术语。3建立矿井瓦斯抽采系统的条件及抽采系统选择
3.1.2按照《国务院关于预防煤矿生产安全事故的特别规定》(中华人民共和国国务院令第446号)中将高瓦斯矿井未建立瓦斯抽采系统作为重大安全生产隐患和行为,因此本次规范修订将高瓦斯矿井纳入必须建立瓦斯抽采系统的范围内。
3.1.3在国家发展改革委《关于印发煤矿瓦斯治理与利用总体方案的通知》(发改能源[2005]1137号)中要求“瓦斯含量达到或超过8.0m3/t的煤层(区域)应预抽煤层瓦斯”,同时国务院办公厅颁发的《关于加快煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用的意见》(国办发〔2006〕47号)也要求
将煤层中吨煤瓦斯含量必须降低到规定标准以下,方可实施煤炭开采。因此本次规范修订时,将此条件纳入必须建立瓦斯抽采系统的范围内。
3.2.1一般规定
1、为使瓦斯抽采系统可靠性高、符合实际情况,达到预期的安全效果,作为设计的依据的基础资料必须是可靠的,应和矿井设计依据同等要求。
4、按照瓦斯治理“先抽后采”的方针,瓦斯抽采工程的施工要与矿井建设和生产准备工程同时施工和建成投产,并预留足够的预抽时间,以保证矿井安全。
5、瓦斯是一种使用方便、洁净、中热值的优质燃料,也可作为重要的化工原料,同时也是一种强烈的温室气体。对其加以利用即可节约能源,又可减少对大气环境的污染。在国家发展改革委、国土资源部、环保总局、国家安全监管总局等部委下发的《关于印发煤矿瓦斯治理与利用实施意见的通知》(发改能源[2005]1119号)中也要求坚持“以抽保用、以用促抽”的原则,大力发展瓦斯民用、发电、化工。因此本规范强调应对瓦斯资源的利用进行评价。
目前对瓦斯的利用主要采用发电、民用和作为化工原料。一般而言在利用时应优先考虑民用,主要是因为居民燃气比燃煤热效率提高幅度大、节能效果显著,且对环境的改善较为明显,但需要稳定的气源和相对较大的气量,许多矿井难以达到。而瓦斯发电是一项多效益型利用项目,目前已有成熟的发电机组可供使用,一般500kw的小型机组年耗气量在1Mm3左右,且使用灵活,因此要求在抽采量大于1Mm3应提出加
以利用的措施。
3.2.2地面固定抽采系统
1、地面固定抽采系统与井下移动抽采系统相比,投入相对较大,但整个系统负压高、抽采量更大、更为可靠,因此本规范在制定应地面固定抽采系统的条件下考虑了以下因素:
——在对煤与瓦斯突出矿井进行突出防治采用开采解放层时,被解放层的瓦斯将大量涌入解放层,不对被解放层的卸压瓦斯进行抽采将无法保证解放层的正常开采,且抽采量大,对抽采系统能力要求高。而采用预抽突出煤层瓦斯的措施,一般需采用高负压、密集钻孔等措施,井下移动抽采系统均不能满足要求,因此本规范要求煤与瓦斯突出矿井建立地面固定抽采系统。
——瓦斯抽采系统设计抽采量在5m3/min(纯量)及以上时,其混合量一般在12m3/min以上,系统年抽采混合气量在6.3Mm3以上。由于井下移动抽采系统抽采能力相对较小,其设备不易保证整个系统在抽采量、抽采负压、可靠性等方面的要求。因此本规范要求瓦斯抽采系统设计抽采量≥5m3/min(纯量)时建立地面固定抽采系统。
2、预抽、卸压等和采空区抽采方法对负压的要求差别较大,采用同一套管道既不好管理又不易达到效果,因此推荐两类抽采方法均采用的矿井采用两套管路分别进行高、低负压抽采。但考虑到设备、资金投入较大,不做强行规定。
3.2.3井下瓦斯抽采系统
3、在实际生产中,井下瓦斯抽采系统抽采的瓦斯一般是排入回风
巷内,可能会造成回风巷瓦斯浓度超限,不符合国家关于建立本质安全型矿井的指导思想,同时还必须增加风量对抽采的瓦斯加以稀释,且在目前的技术条件下还无法加以利用,既加大了矿井通风负荷和费用,又浪费了资源。因此本规范修订,要求抽采系统设计抽采量的纯量≥3m3/min时(系统年抽采量将在1.5Mm3以上,可采用发电的形式加以利用),要求将抽采的瓦斯通过管道输送至地面,不得将其排放至井下巷道内。
4瓦斯抽采设计参数
4.1瓦斯储量
本条根据《矿井瓦斯抽采管理规范》的规定而提出。需要特别说明的是,各矿井的围岩瓦斯储量差异性极大,如重庆中梁山煤气电公司,在底板岩层中掘进时即有瓦斯涌出,其围岩可占总储量的20%~30%,
4.3瓦斯抽采率
本条根据已讨论通过的《煤矿瓦斯抽采基本要求》而提出。
5瓦斯抽采方法
5.1.1随着采煤方法的发展以及瓦斯涌出量的增加,抽采瓦斯方法也出现了相应的变化,虽然从形式上看抽采瓦斯方法并没出现新的方法,但从实质内容上看确有许多创新之处。如淮南在开采13#煤层时,
在11#煤层(距13#煤层平均间距70m)底板10m~20m处掘一抽采瓦斯巷,向11#煤层打穿层钻孔抽采11#煤层的瓦斯。这种方法从原理上讲虽然仍为邻近层卸压抽采,但突破了以往仅在开采层巷道向邻近层打钻抽采的老模式。虽然增加了一些巷道掘进和维护费用,但减少了打钻的费用,最主要的还是取得了好的抽采瓦斯效果,安全生产有了保障,也获得了好的经济效益。
再如本煤层抽采瓦斯方法,其难点在于低透气性煤层瓦斯抽采。我国20世纪70年代曾经试验过水力割缝、水力压裂等方法,但由于工艺复杂、技术难度大,还必须有一些特殊设备等原因,难以大面积推广使用。80年代后又对预裂爆破增大煤层透气性的方法进行了试验研究。因为工艺复杂、技术难度大等原因,没能大规模推广应用。20世纪末,我国和俄罗斯合作在焦作开展了交叉钻孔抽采本煤层瓦斯的试验,取得了较好的效果。焦作的试验表明:在不增加钻孔工程量的条件下,交叉布孔预抽开采层瓦斯量增加56%~83%。分析认为,交叉布孔除了由于交叉增加煤体卸压范围、提高透气性外,还由于钻孔相互交叉影响,可避免因某一钻孔坍塌堵塞而影响正常抽采。另外斜向钻孔还可延长钻孔在采煤工作面前方卸压带内的瓦斯抽采时间。因而交叉钻孔可以较好地提高开采层的抽采瓦斯效果。
再有水平长钻孔抽采本煤层瓦斯,过去由于打钻装备及工艺问题,始终打不出理想的长钻孔。近几年由于钻机研究开发的突破,使得打本煤层长钻孔成为可能。西安分院研制开发的MK系列钻机,打出了超过700m的本煤层长钻孔。还有如中美合作开采的大宁煤矿(山西晋城),
关于《矿井瓦斯抽采工程设计规范》征求意见的通知
本规范根据中华人民共和国建设部建标函[2005]124号文“关于印发《2005的工程建设标准规范制订、修订计划(第二批)》的通知”,要求我院对原煤炭工业部1996年6月12日发布实施的《矿井瓦斯抽采工程设计规范》(MT501896)进行升级修订。自2005年3月以来,通过广泛的调研、征求各方意见,至今已完成征求意见稿及送审稿的编制,现将《矿井瓦斯抽采工程设计规范》(送审稿)予以发布,请各单位及个人根据在瓦斯抽采中积累的经验,在2006年11月30日前,将对本次规范修改提出的宝贵意见通过以下方式发往中煤国际工程集团重庆设计研究院抽采规范编制组(重庆市渝中区长江二路178号,邮编400016)。
联系方式:卿恩东、张刚,电话:02368725089,传真:02368725088,电子邮箱:[email protected]。
后附:《矿井瓦斯抽采工程设计规范》(送审稿)
中煤国际工程集团重庆设计研究院
2006年10月12日
UDC
中华人民共和国国家标准
PGBGB*****—200*矿井瓦斯抽采工程设计规范
Codefordesignofthegasdrainage
engineeringofcoalmine
(送审稿)
※※—※—※发布※※—※—※实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中华人民共和国建设部联合发布
中华人民共和国国家标准
矿井瓦斯抽采工程设计规范
Codefordesignofthegasdrainage
engineeringofcoalmine
GB*****—200*
主编部门:中国煤炭建设协会
批准部门:中华人民共和国建设部
施行日期:200*年**月**日
前言
本规范根据中华人民共和国建设部建标函[2005]124号文“关于印发《2005的工程建设标准规范制订、修订计划(第二批)》的通知”,对原煤炭工业部1996年6月12日发布实施的《矿井瓦斯抽采工程设计规范》(MT501896)进行升级修订。
一、本规范修订的主要依据:
·国家安全生产监督管理总局2005年1月1日施行的《煤矿安全规程》;
·中华人民共和国建设部2006年1月1日施行的《煤炭工业矿井设计规范》(GB502152005);
·原煤炭工业部制订的《矿井瓦斯抽采管理规范》(1997年版);·国务院颁发的《关于促进煤炭工业健康发展的若干意见》(国发
[2005]18号);
·国家发改委颁发的《煤矿瓦斯治理与利用实施意见》(发改能源
[2005]1119号);
·国家发改委颁发的《煤矿瓦斯治理经验五十条》(发改能源
[2005]457号);
·国务院颁发的《关于预防煤矿生产安全事故的特别规定》(国务院令[2005]446号)。
二、本次规范修订与《矿井抽采瓦斯工程设计规范》(MT501896)相比,在内容上有较大变化:
·增加了建立矿井瓦斯抽采系统的条件;
·增加了井下瓦斯抽采系统;
·提出了矿井及回采面瓦斯抽采率指标;
·增加了矿井瓦斯抽采方法分类及其选择。并增加了“高抽巷抽采”及“地面钻孔抽采”等内容;
·增加了抽采系统阻力和管径计算内容;
·增加了对抽采管路管材的要求;
·增加了抽采附属装置及设施;
·增加了抽采设备选型计算内容;
·增加了抽采泵站消防及环保内容;
·增加了井下抽采泵站;
同时,对原“规范”中的许多提法和要求均作了修改。
三、本规范以黑体字标志的条文为强制性条文,必须严格执行。本规范由建设部负责管理和对强制性条文的解释,中煤国际工程集团重庆设计研究院负责具体内容的解释。在执行规范过程中,请各单位不断总结经验,对本规范进一步补充、完善及提高,并请将有关意见及资料提供给中煤国际工程集团重庆设计研究院抽采规范管理组(通讯地址为重庆市渝中区长江二路178号,邮编400016)。
本规范主编单位、参编单位和主要起草人:
主编单位:中煤国际工程集团重庆设计研究院
参编单位:煤炭科学研究总院重庆分院
煤矿瓦斯治理国家工程研究中心
主要起草人(按主编及参编单位排序列出)
目次
1总则
2术语和定义
3建立矿井瓦斯抽采系统的条件及抽采系统选择
3.1建立矿井瓦斯抽采系统的条件
3.2地面固定抽采系统和井下抽采系统
4瓦斯抽采设计参数
4.1瓦斯储量
4.2瓦斯可抽量
4.3瓦斯抽采率
4.4设计瓦斯抽采规模
4.5设计瓦斯年抽采量
5抽采瓦斯方法
5.1一般规定
5.2瓦斯抽采方法选择
5.3专用瓦斯抽采巷道
5.4钻场及钻孔布置
5.5封孔
5.6地面钻孔
6抽采管路系统选择、计算及抽采设备选型
6.1抽采管路系统选择的原则1~23~78~910~13~2122~2814
6.2抽采管路管径及壁厚计算
6.3管材选择
6.4管路阻力计算
6.5井下管路布置及敷设
6.6地面管路布置及敷设
6.7抽采附属装置及设施
6.8抽采设备选型
7瓦斯抽采泵站
7.1地面固定瓦斯抽采泵站
7.2井下固定瓦斯抽采泵站
7.3井下移动瓦斯抽采泵站
8安全与监控
8.1安全设施及措施
8.2矿井瓦斯抽采监测系统
本规范用词说明
附:条文说明29~3233~3435~3637~48
1总则
1.1修订规范的目的
1.1.1为了适应科学技术飞速发展,煤炭开发技术和设备不断进步的需要;
1.1.2为了落实科学发展观,切实贯彻执行国务院、国家发改委、国家安全生产监督管理总局等对煤矿安全和瓦斯治理的新政策、新理念和新的指导思想;
1.1.3为了进一步贯彻执行新版《煤矿安全规程》和《煤炭工业矿井设计规范》;
1.1.4为了保证我国煤矿瓦斯抽采事业健康发展,提高抽采设计技术,规范抽采设计行为,特修订本规范。
1.2本规范适用于新建、改(扩)建及生产矿井的瓦斯抽采工程设计。不适用于抽采泵之后的瓦斯输配和利用设计。
1.3总体要求:
1.3.1凡需进行瓦斯抽采的矿井,均应编制专项瓦斯抽采工程设计;
1.3.2对于新建矿井,抽采设计应依据精查地质报告并参考邻近生产矿井实际资料;对于改扩建和生产矿井,则应以实测瓦斯基础参数作为设计依据;
1.3.3应按照“可保尽保、应抽尽抽、先抽后采、煤气共采”及“大流量、多抽泵,大管径、多回路”的原则进行抽采系统的设计,因地制宜地采用新技术、新工艺、新设备、新材料。
1.3.4在进行矿井瓦斯抽采设计时,必须考虑瓦斯利用的可行性。
1.4进行矿井瓦斯抽采工程设计时,除应符合本规范外,尚应符合国家现行有关强制性标准的规定。
2术语和定义
2.1瓦斯抽采gasdrainage
采用专用设备和管路把煤层、岩层和采空区中的瓦斯抽出或抽排的措施。
2.2地面固定抽采瓦斯系统
gasdrainagesystemwithgroundfixedpumpstation
采用地面固定抽采抽采泵站的抽采系统。
2.2井下固定抽采瓦斯系统
gasdrainagesystemwithundergroundfixedpumpstation
采用井下固定抽采抽采泵站的抽采系统。
2.3井下移动抽采瓦斯系统
gasdrainagesystemwithundergroundmovablepumpstation
采用井下可移动式抽采抽采泵站的抽采系统。
2.4预抽gasdrainagefromvirgincoalseam
抽采未受采动影响和未经人为松动卸压煤(岩)层的瓦斯,亦称为未卸压抽采瓦斯。
2.5卸压抽采瓦斯gasdrainagewithpressurerelief
抽采受采动影响和经人为松动卸压煤(岩)层的瓦斯。
2.6开采层抽采瓦斯gasdrainagefromextractingseam
抽采开采煤层的瓦斯。
2.7邻近层抽采瓦斯gasdrainagefromadjacentseam
抽采受开采层采动影响的上、下邻近煤层(可采煤层、不可采煤层、煤线、岩层)的瓦斯。
2.8采空区抽采瓦斯gasdrainagefromgob
抽采现采工作面采空区和老采空区的瓦斯。前者称现采空区(半封闭式)抽采,后者称老采空区(全封闭式)抽采。
2.9围岩抽采瓦斯gasdrainagefromsurroundingrock
抽采开采层围岩内的瓦斯。
2.10地面钻孔抽采瓦斯gasdrainageonground
在地面向井下煤(岩)层打钻孔抽采瓦斯。
2.11综合抽采瓦斯combinedgasdrainage
在一个抽采瓦斯工作面同时采用2种及以上方法进行抽采瓦斯。
2.12强化抽采forcedgasdrainage
针对一些透气性低、采用常规的预抽方式难以奏效的煤层而采取的特殊抽采方式。
2.13瓦斯储量gasreserves
指开采过程中,能够向开采空间排放瓦斯的煤层和岩层中赋存瓦斯的总量。
2.14瓦斯抽采量gasdrainagevolume
指矿井抽出瓦斯气体中的纯瓦斯量。
2.15可抽瓦斯量drainablegasquantity
指瓦斯储量中在当前技术水平下能被抽出来的最大瓦斯量。
2.16煤层透气性系数
gaspermeabilitycoefficientofcoalseam
表征煤层对瓦斯流动的阻力、反映瓦斯沿煤层流动难易程度的系数。
2.17钻孔瓦斯流量衰减系数
dampingfactorofgasflowrateperhole
表示钻孔瓦斯流量随时间延长呈衰减变化的系数。
2.18瓦斯抽采率gasdrainageeffeciency
指矿井、采区或工作面等的抽采瓦斯量占其抽排瓦斯总量的百分比。
2.19边采边抽gasdrainagewhileextraction
抽采采煤工作面前方卸压煤体的瓦斯或厚煤层开采时抽采未采分层卸压煤体的瓦斯。
2.20边掘边抽gasdrainagewithdrivage
掘进巷道的同时,抽采巷道周围卸压煤体内的瓦斯。
2.21穿层钻孔crossinghole
在岩石巷道或煤层巷道内向相邻煤层施工的钻孔。
2.22顺层钻孔holedrilledalongseam
在煤层巷道内,沿煤层布置的钻孔。
2.23斜交钻孔inclinedcrosshole
与采煤工作面呈一定夹角布置的顺层钻孔。
2.24平行钻孔paralelhole
与采煤工作面平行布置的顺层钻孔。
2.25交叉钻孔crossholes
平行钻孔与斜交钻孔交替布置的钻孔。
2.26高位钻孔highlylocatedhole
指在风巷向煤层顶板施工的抽采钻孔(进入裂隙带)。
2.27高抽巷highlylocateddrainageroadway
在开采层顶部处于采动影响形成的裂隙带内掘进的专用抽采瓦斯巷道。
2.28水力压裂hydrauliccrackin
在钻孔内以高压水作为动力,在无自由面的情况下使煤体裂隙畅通的一种措施。
2.29水力割缝hydrauliccutting
在钻孔内运用高压水射流对钻孔两侧的煤体进行切割,形成一定深度的扁平缝槽的一种措施。
2.30深孔预裂爆破deepholepresplitteingblasting
在工作面采掘前施工一定深度的钻孔,并在钻孔内装填炸药,利用炸药爆破作为动力,使煤体裂隙增大,提高煤层透气性的一种措施。
2.31封孔器holepacker
瓦斯抽采钻孔孔口的密封装置。
2.32放水器drainagedevice
放出瓦斯管路中积水的专用装置。
2.33防回火装置flamearrestor
在抽采瓦斯管路中,阻止火焰蔓延的安全装置。
2.34水封防爆箱explosiveproofbox
在瓦斯管路中,采用水封隔断火焰和爆炸冲击波,使爆炸能量释放,达到保护井下或抽采设备的一种水箱式安全装置。
3建立矿井瓦斯抽采系统的条件及抽采系统选择
3.1建立矿井瓦斯抽采系统的条件
凡符合下列情况之一,必须建立矿井瓦斯抽采系统。
3.1.1开采有煤与瓦斯突出危险煤层的矿井。
3.1.2高瓦斯矿井。
3.1.3煤层(区域)瓦斯含量≥8.0m3/t。
3.1.4一个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/min或一个掘进工作面瓦斯涌出量大于3m3/min,用通风方法解决瓦斯问题不合理的。
3.1.5国家政策、法规等规定必须进行抽采的。
3.2地面固定抽采系统和井下抽采系统
3.2.1一般要求
1、新建矿井瓦斯抽采工程设计应依据批准的井田勘探地质报告进行,并参照邻近或条件类似生产矿井的瓦斯资料,同时对瓦斯抽采的必要性和可行性进行论证。
2、生产矿井应以本矿地质勘探资料、实测瓦斯基本参数为依据。
3、分期建设、分期投产的矿井,瓦斯抽采工程可一次设计,分期建设、分期投入使用。
4、瓦斯抽采工程应与矿井建设和生产准备工程同时设计、施工和建成投产,并保证有足够的预抽时间。
5、瓦斯抽采工程设计应对瓦斯资源的利用进行评价,在年抽采量大于1Mm3时应提出加以利用的方案。
3.2.2地面固定瓦斯抽采系统
1、凡符合下列情况之一,必须建立地面固定瓦斯抽采系统:
——开采有煤与瓦斯突出危险煤层的;
——瓦斯抽采系统设计抽采量≥5m3/min(纯量)。
2、地面瓦斯固定抽采系统宜根据下列具体情况分别布置高负压及低负压瓦斯抽采系统:
——采用采空区抽采等抽采方法的矿井宜采用低负压抽采系统。
——采用本煤层预抽、边采边抽、边掘边抽、邻近层卸压抽采等抽采方法的矿井宜采用高负压抽采系统。
——以上两类抽采方法均采用的矿井,且矿井设计抽采量≥10m3/min(纯量),宜采用两套管路分别建立高、低负压抽采瓦斯系统。
3.2.3井下瓦斯抽采系统
1、不符合建立地面固定瓦斯抽采系统条件的矿井,可建立井下瓦斯抽采系统。
2、当地面抽采泵产生的负压不能满足要求时,可在井下安设瓦斯抽采系统,与地面瓦斯抽采系统串联工作,同时对瓦斯抽采系统网络进行分析计算,做好井上、下瓦斯抽采系统的匹配选择。
3、设计抽采的瓦斯量≥3m3/min(纯量)时,应将抽采的瓦斯通过管道输送至地面,不得将其排放至井下巷道内。
4瓦斯抽采设计参数
4.1瓦斯储量
矿井瓦斯储量是指矿井可采煤层的瓦斯储量、受采动影响后能够向开采空间排放的不可采煤层及围岩瓦斯储量之和,可按下式进行计算:
W=W1+W2+W3
式中:W——矿井瓦斯储量,Mm3;
W1——可采煤层的瓦斯储量,Mm3;
W1=A1iX1i
i1n(式41)(式42)
式中:A1i——矿井可采煤层i的资源量,Mt;
X1i——矿井可采煤层i的瓦斯含量,m3/t;
W2——受采动影响后能够向开采空间排放的各不可采煤层
的瓦斯储量,Mm3;
W2=A2iX2i
i1n(式43)
式中:A2i——受采动影响后能够向开采空间排放的不可采煤层i的
资源量,Mt;
X2i——受采动影响后能够向开采空间排放的不可采煤层i的
瓦斯含量,m3/t;
W3——受采动影响后能够向开采空间排放的围岩瓦斯储量,
Mm3,实测或按下式计算:
W3=K(W1+W2)
(式44)
式中:K——围岩瓦斯储量系数,一般取K=0.05~0.10;当围岩瓦
斯很小时,可取W3=0;若含瓦斯量较多时,可按经验
取之或实测确定。
4.2瓦斯可抽量
瓦斯可抽量是指在瓦斯储量中在当前技术条件下能被抽出的最大瓦斯量,其计算公式如下:
W抽=W·K可
式中:W抽——可抽瓦斯量,Mm3;
K可——可抽系数;
K可=K1·K2·Kg’
K1——煤层瓦斯排放系数;
K1=K3(XX)÷X(式47)(式46)(式45)
K3——瓦斯涌出程度系数,按经验取之或实测确定;
X——煤层原始瓦斯含量,m3/t;
Xk——运到地面煤的残余瓦斯含量,m3/t;
K2——负压抽采时抽采作用系数,K2=1.1~1.2;
Kg’——矿井瓦斯抽采率,%。
4.3瓦斯抽采率
设计瓦斯抽采率,可根据煤层瓦斯抽采难易程度、瓦斯涌出情况、采用的瓦斯抽采方法等因素综合确定;也可参照邻近生产矿井或条件类似矿井数值选取。抽采率指标应符合下列要求:
4.3.1采煤工作面瓦斯抽采率
采煤工作面瓦斯抽采率应符合表41要求。
41采煤工作面瓦斯抽采率
工作面绝对瓦斯涌出量
Q(m3/min)
<Q≤10
<Q≤20
<Q≤40
<Q≤70
<Q≤100
<Q工作面抽采率(%)≥20≥30≥40≥50≥60≥70备注适用于相对瓦斯涌出量大于10m3(t.d)的工作面
矿井瓦斯抽采率
矿井瓦斯抽采率应符合表42要求。
表42矿井瓦斯抽采率
矿井绝对瓦斯涌出量
Q(m3/min)
<Q≤10
<Q≤20
<Q≤40
<Q≤80
<Q≤160
<Q≤300
<Q≤500
<Q矿井抽采率(%)≥20≥30≥35≥40≥45≥50≥55≥60备注
4.4设计瓦斯抽采规模
设计瓦斯抽采规模可根据目前的抽采技术水平预计的瓦斯抽采量和
按矿井通风能力计算需要抽采的最低瓦斯量综合分析加以确定,使其既能保证矿井安全生产,又能使抽采量保持相对稳定。
矿井瓦斯抽采量预计可根据预测的矿井瓦斯涌出量和确定的矿井瓦斯抽采率计算,也可根据选用的瓦斯抽采方法分别计算抽采量。
4.5设计瓦斯年抽采量
矿井瓦斯年抽采量可按下式计算:
QN=1440×365×Q/1000000
式中:QN——矿井设计瓦斯年抽采量,Mm3;
Q——矿井设计瓦斯抽采规模,m3/min;
(式48)
5瓦斯抽采方法
5.1一般规定
5.1.1选择瓦斯抽采方法,应根据煤层赋存条件、瓦斯来源、巷道布置、时间配合、瓦斯基础参数、瓦斯利用要求等因素经技术经济比较后确定,并应符合下列要求:
1、尽可能利用开采巷道抽采瓦斯,必要时可设专用布置钻场、钻孔的瓦斯抽采巷道。
2、能适应煤层的赋存条件及开采技术条件。
3、有利于提高瓦斯抽采率。
4、抽采效果好,抽采的浓度尽可能满足利用要求。
5、尽量采用综合瓦斯抽采方法。
6、瓦斯抽采工程系统简单,有利于维护和安全生产,投资省,抽采成本低。
5.1.2矿井瓦斯抽采方法分类
一般有三种分类方法,见表51。
表51矿井瓦斯抽采方法分类分类方法抽采瓦斯方法
1、开采层瓦斯抽采;
2、邻近层瓦斯抽采;
3、采空区瓦斯抽采;
4、围岩瓦斯抽采
1、采前抽采(也叫预先抽采);
2、采中抽采(也叫边采边抽);
3、采后抽采(也叫采空区抽采)1、按瓦斯抽采来源分类、按抽采与采掘的时间关系分类
分类方法
3、按施工工艺分类抽采瓦斯方法1、钻孔抽采;2、巷道抽采;3、钻孔、巷道混合抽采;4、采空区封闭抽采;5、地
面钻孔抽采5.2瓦斯抽采方法选择
5.2.1开采层瓦斯抽采方法选择
未卸压煤层进行预先抽采,其难易程度可划分为三类,见表52。当按钻孔瓦斯流量衰减系数和煤层透气性系数判断出现结果不一致时,以煤层透气性系数为准。
表52煤层瓦斯抽采难易程度分类
类别
容易抽采
可以抽采
较难抽采钻孔流量衰减系数(d1)0.05煤层透气性系数(m2/MPa2·d)>1010~0.1
1、容易抽采及可以抽采的煤层,宜采用本层预先抽采的方法,可采用沿层或穿层布孔方式。
2、可以抽采及较难抽采的煤层,宜采用边采边抽方法。
3、单一较难抽采的高瓦斯煤层,可选用密集网格穿层钻孔、交叉钻孔、水力割缝、水力压裂、松动爆破、深孔控制预裂爆破、高压水射流扩孔等方法强化抽采。对煤与瓦斯突出危险严重的煤层,宜选择穿层网格布孔方式。
4、煤巷掘进时瓦斯涌出量较大的煤层,可采用边掘边抽或先抽后掘的抽采方法。
5.2.2邻近层瓦斯抽采方法选择
1、一般可采用从开采层回风巷或专用排放瓦斯巷向邻近层打穿层钻孔进行抽采的方法。
2、当邻近层或围岩瓦斯涌出量较大时,可采用顶(底)板抽采巷道进行抽采,或在工作面回风侧沿开采层顶板布置水平长钻孔(或高位钻孔)抽采上邻近层瓦斯。
5.2.3采空区瓦斯抽采方法选择
1、老采空区应采用全封闭式抽采方法。
2、现采空区可根据煤层赋存条件和巷道布置情况,一般可采用顶(底)板钻孔法、有煤柱及无煤柱钻孔法、插(埋)管法等瓦斯抽采方法,并应采取措施,提高抽采的瓦斯浓度。
5.2.4在开采厚煤层、煤层群瓦斯涌出量较大时,可选用“高抽巷”的抽采方法,将巷道密闭后接管抽采下伏煤层采动卸压瓦斯,或选择大直径(300mm~500mm)顶板水平长钻孔(可达1000m)进行抽采,或选择尾抽巷进行抽采。
5.2.5若围岩瓦斯涌出量大,以及溶洞、裂隙带储存有高压瓦斯并喷出时,应采取抽采围岩瓦斯措施。
5.2.6煤层埋藏较浅(一般600m以内、自然或人为造成透气性系数很大或150m以内透气性不好时)、瓦斯含量较高、地面施工钻孔条件较好的厚煤层或煤层群,可采用地面钻孔预抽开采层瓦斯、邻近层卸压瓦斯或采空区瓦斯的方法。
5.2.7对瓦斯涌出来源多、分布范围广、煤层透气性差、煤层赋存条件
复杂的矿井,应采用多种抽采方法相结合的综合抽采。
5.2.8煤与瓦斯突出矿井开采保护层时,必须同时抽采被保护层的瓦斯。
5.3专用瓦斯抽采巷道
5.3.1开采煤层群时的邻近层卸压抽采,可设置专用瓦斯抽采巷道,用于布置钻场和钻孔。
5.3.2专用瓦斯抽采巷道的位置、数量应能满足选用的抽采方法的要求,保证抽采效果。
5.3.3应保证有足够的抽采时间,有较大的抽采范围。
5.3.4专用瓦斯抽采巷道的风速不得低于0.5m/s。
5.4钻场及钻孔布置
5.4.1钻场布置
1、钻场的布置应免受采动影响,避开地质构造带,便于维护,利于封孔,保证抽采效果。
2、尽量利用现有的开拓、准备和回采巷道布置钻场。
3、大直径顶板钻孔(300mm~500mm)或顶板“高抽巷”应布置在顶板上覆岩层裂隙带内;走向高抽巷应布置在工作面偏回风顺槽1/3工作面长度以内的卸压带。
5.4.2钻孔布置及进尺
1、钻孔开孔部分要求圆而光滑,以便于封孔。钻孔施工中不得出现三角孔、偏孔、台阶等变形孔。
2、抽采开采层未卸压瓦斯时,除按钻孔抽采半径确定合理的钻孔间距外,应尽量增大钻孔的见煤长度。
3、高位钻孔抽采时,应将钻孔打到采煤工作面顶板冒落后形成的裂隙带内,并避开冒落带。
4、强化抽采布孔方式除考虑应取得较好的抽采效果外,还应考虑施工方便。
5、边采边抽钻孔的方向应与开采推进方向相迎(交叉钻孔除外),避免采动首先破坏孔口或钻场。
6、抽采采空区瓦斯的钻孔或插管应布置在采空区回风侧。
7、钻场内的钻孔个数由试验得出,一般顺层钻孔以3~5个孔为宜;穿层钻孔以6~9个孔为宜。
8、穿层钻孔的终孔位置,应穿透煤层顶(底)板0.5m处。
9、预抽单一煤层吨煤抽采钻孔工程量应大于0.12m;多煤层吨煤抽采钻孔工程量应大于0.10m。
10、钻孔直径一般采用42、50、64、73、89、110、130mm等规格。
5.5封孔
5.5.1封孔方法的选择应根据抽采方法及孔口所处煤(岩)层位、岩性、构造等因素综合确定,因地制宜地选用新方法、新工艺。
5.5.2封孔材料
1、穿层钻孔,宜采用封孔器封孔。封孔器械应满足密封性能好、操作简单、封孔速度快的要求。
2、顺层钻孔,宜采用充填材料进行封孔。封孔材料可选用膨胀水泥、聚氨酯等新型材料。在钻孔所处围岩条件较好的情况下,亦可选用水泥砂浆或其它封孔材料。
3、严禁采用黄泥封孔。
5.5.3封孔长度
1、孔口段围岩条件好、构造简单、孔口负压中等时,封孔长度不低于3m。
2、孔口段围岩裂隙较发育、或孔口负压较高时,封孔长度不低于5m。
3、在煤壁开孔的钻孔,封孔长度不低于7m。
5.5.4采空区抽采时插管周围应封闭严密,尽量减少外部空气漏入,有条件时可设置均压密闭。
5.5.5当采用地面钻孔抽采瓦斯时,抽采结束后应全孔封实。
5.6地面钻孔
5.6.1地面钻孔抽采方法选择
1、容易抽采的煤层,宜采用竖直钻孔或L型钻孔预先抽采瓦斯。
2、可以抽采及较难抽采的煤层,宜采用竖直钻孔或L型钻孔抽采卸压邻近层瓦斯或抽采采空区瓦斯。
3、地面钻孔预抽瓦斯可选用压裂方法强化抽采。
5.6.2钻孔布置
1、地面钻孔的布置应避开地质构造带,便于地面设施维护,利于封孔,保证抽采效果。
2、卸压抽采沿开采层工作面走向地面钻孔间距宜为300m~350m;沿倾斜方向应位于工作面中部;两相邻孔抽采瓦斯半径上、下交汇点,必须超过该面上、下顺槽5m。
5.6.3卸压抽采地面钻孔结构
卸压抽采地面钻孔结构可分护孔管、生产管、筛管和标志孔。
1、护孔管
表土层厚≤200m时,采用φ216钻孔,D245×10mm无缝钢管,外围水泥浆固孔,护孔管上端与地表平齐,下端超深表土进入基岩35m。
表土层厚>200m,采用φ216钻孔,D244.5×11mm(带管箍)石油管,外围水泥浆固孔,护孔管上端与地表平齐,下端超深表土进入基岩35m。
2、生产管
由地面至抽采煤层或煤层群顶层煤顶板3m~5m,管径为D180×10mm石油管,管外围水泥浆固孔,上端超高护孔管3m。
3、筛管
全段管钻小孔,是卸压煤层、围岩、采空区瓦斯进入筛管内的通道。上端套入D180mm生产管内,套入长度为开采煤层厚度加2m,下端至开采煤层顶板4m~5m,管外不注水泥浆。
4、标志孔
筛管下口至开采煤层底板ф91mm的裸孔,以控制保护层煤层厚度。
5.6.4地面钻孔各钻孔口必须安装压力表、流量计、瓦斯浓度测孔、闸阀(低压)、放空管、干式灭火器、避雷针、防爆器等装置。为调节地表不均匀下沉,在孔口还应增加一段波纹金属软管。
5.6.5地面钻孔至瓦斯抽采泵之间输气管路,应根据钻孔单井和同时抽采井的最大混合量计算支管和干管管径,并验算管路阻力,选择瓦斯抽
采泵。
6抽采管路系统选择、计算及抽采设备选型
6.1抽采管路系统选择的原则
6.1.1抽采管路系统应根据矿井开拓部署、井下巷道布置、抽采地点分布、瓦斯利用要求以及矿井的发展规划等因素确定,尽量避免或减少主干管路系统的改动。
6.1.2敷设的管路的敷设应尽量减少曲线,并使其距离尽可能短。
6.1.3管路宜敷设在矿车不经常通过的巷道(如回风巷道)中。若必须设在运输巷道内,需采取必要的安全措施,如将管路架设一定高度,固定在巷道壁上。
6.1.4当抽采设备或管路发生故障时,管路内溢出的瓦斯不至于流入采、掘工作面及机电硐室内。
6.1.5管道运输、安装和维护方便。
6.2抽采管路管径及壁厚计算
6.2.1抽采管路管径计算
根据主管、干管、分管、支管中不同瓦斯流量,按下式分别计算管路的管径:
Qd0.1457()2
V1(式61)
式中:d——管路内径,m;
Q——管路内混合瓦斯流量,m3/min;各类管路的流量应按
照其使用年限或服务区域内的最大值考虑,并有1.2~
1.8的富余能力;
V——经济流速,一般取5m/s~12m/s。
6.2.2管壁厚度计算
当采用负压抽采时,可不计算管材壁厚;当采用正压输送时,必须考虑管材壁厚。采用聚乙烯类管材时按公称压力选择相应壁厚的管材,采用金属管材时,可按下式计算壁厚。
Pd
2[](式62)
式中:δ——管路壁厚,mm;
P——管路最大工作压力,MPa;
d——管路内径,mm;
[σ]——容许压力,取屈服极限强度的60%,缺少此值时,可
参考以下数值:对于铸铁管取20MPa;焊接钢管取
60MPa;无缝钢管取80MPa。
6.3管材选择
井下抽采管材应选择抗静电、耐腐蚀、阻燃、抗冲击、安装维护方便的管材。可选用金属管材,宜优先选择煤矿井下抽采瓦斯用聚乙烯管材,并不得采用玻璃钢管。
6.4管路阻力计算
6.4.1摩擦阻力计算
管路阻力由摩擦阻力和局部阻力两部分组成;根据每段管路管径、流量的不同分段计算摩擦阻力,各段摩擦阻力可按下式计算:
H=8.3×106(
d0d0.25LQ02T+192.3)Q0d5T0(式63)
式中:H——阻力损失,Pa;
L——管路长度,m;
Q0——标准状态下的混合瓦斯流量,m3/h;
d——管路内径,mm;
v0——标准状态下的混合瓦斯运动粘度,m2/s。
ρ——混合瓦斯对空气的相对密度,%;
Δ——管路内壁的当量绝对粗糙度(Δ=0.17),mm;
T——管路中的气体温度为t时的绝对温度(T=273+t),K;
T0——标准状态下的绝对温度(T0=273+20),K;
6.4.2局部阻力计算
管路局部阻力可按其摩擦阻力的10%~20%,同时要考虑各种附属设备产生的局部阻力。
6.5井下管路布置及敷设
6.5.1抽采管路应具有良好的气密性、足够的机械强度,并应采取防冻、防腐蚀、防漏气、防砸坏、防静电和雷电等措施。
6.5.2如选用金属管材,为了防止管路锈蚀,安装前应涂抹防腐剂。防腐材料可用经过热处理的沥青、油漆和红丹等。
6.5.3在沿巷道底板敷设管路时,必须采用高度0.3m以上的支撑墩,并保证每节管子下面有两个支撑墩。
6.5.4在敷设倾斜管路时,为了防止管路下滑,应采用管卡将管子固定
在巷道支架上。管卡间距在巷道倾角≤30°时,间距一般为15m~20m;在巷道倾角>30°时,间距一般为10m~15m。当沿竖井敷设管路时,应将管道固定在罐道梁上或专用管架上。
6.5.5管路敷设应尽量将管道敷设平直,尽量减少弯头等附属管件,避免急转弯,管路应保持一定的坡度,其坡度应根据巷道的坡度确定,一般不小于1‰。
6.5.6当管路敷设在运输巷道时,应将其牢固地悬挂(或架)在专用支架上,在人行道侧其架设高度不应小于1.8m,管件的外缘距巷道壁不宜小于0.1m。
6.5.7根据巷道高、低或进、回风巷温度有明显差别等情况,敷设管路时应考虑能排除管路中的积水。
6.5.8井下敷设管路,一般采用法兰盘或快速接头连接。法兰盘中间应夹有胶皮垫,且垫的厚度宜不小于5mm。
6.5.9凡新敷设的管路均要按规定进行漏气检验。
6.5.10当采用专用管道井敷设管路时,专用管道井的直径应比管道外形尺寸大200mm。
6.5.11管路不得与动力电缆敷设在巷道的同一侧。
6.6地面管路布置及敷设
地面管路布置及敷设应符合下列要求:
6.6.1尽可能避免布置在车辆通行频繁的主干道旁。
6.6.2不得将管路和其它管线敷设在同一条地沟内。
6.6.3主、干管应与城市及矿区的发展规划和建筑布置相结合。
6.6.4管道与地上、下建(构)筑物及设施的间距,应符合《工业企业总平面设计规范》的有关规定。
6.6.5管道不得从地下穿过房屋或其它建(构)筑物,一般情况下也不得穿过其它管网,当必须穿过其它管网时,应按有关规定采取措施。
6.7抽采附属装置及设施
6.7.1主管、干管、钻场及其它必要地点应装设瓦斯量测定装置。
6.7.2钻场、管路拐弯、低洼、温度突变处及沿管路适当距离(间距一般为200m~300m,最大不超过500m)应设置放水器。
6.7.3在管路的适当部位应设置除渣装置和测压装置。
6.7.4管路分岔处应设置控制阀门,阀门规格应与安装地点的管径相匹配。
6.7.5地面主管上的阀门应设置在观察井内,观察井位于地表下用不燃性材料砌成,且不透水。
6.7.6干式瓦斯抽采泵吸气侧管路中,必须装设有防回火、防回气和防爆炸作用的安全装置。
6.8抽采设备选型
6.8.1一般规定
1、瓦斯抽采泵应选用湿式抽采泵。
2、抽采设备必须配备防爆电气设备及防爆电动机。
3、抽采泵及附属设备应备用1~2套。
6.8.2标准状态下抽采系统压力计算
抽采系统压力可按下式计算:
Hf=(H入+H出)·K
=[(h入摩+h入局+h钻负)+(h出摩+h出局+h出正)]·K
式中:Hf——抽采系统压力,Pa;(式64)
H入——抽采设备入口侧(负压段)10~15年内管路最大阻
力损失,Pa;
H出——抽采设备出口侧(正压段)管路阻力损失,Pa;
K——抽采系统压力富余系数,K=1.2~1.8;
h入摩——入口侧(负压段)管路最大摩擦阻力,Pa;
h入局——入口侧(负压段)管路局部阻力,Pa;
h钻负——井下抽采钻孔的设计孔口负压,Pa;
h出摩——出口侧(正压段)管路最大摩擦阻力,Pa;
h出局——出口侧(正压段)管路局部阻力,Pa;
h出正——出口侧(正压段)的出口正压,Pa。出口进入瓦斯
储气罐,取3.5kPa~5.0kPa。
6.8.3抽采泵工况压力计算
抽采泵工况压力按下式计算:
P泵工=Pd—Hf
式中:P泵工——抽采泵工况压力,Pa;
Pd——抽采泵站的大气压力,Pa;
Hf——抽采系统压力,Pa;
6.8.4标准状态下抽采泵流量计算(式65)
QbQKX(式66)
式中:Qb——标准状态下抽采泵的计算流量,m3/min;
Q——10年~15年内最大的设计瓦斯抽采量(纯量),m3/min;
X——抽采泵入口处预计的瓦斯浓度;
η——泵的机械效率,一般取80%;
K——抽采能力富余系数,一般取K=1.2~1.8。
6.8.5抽采泵工况流量计算
抽采泵的工况流量按下式计算:
Q泵工=Qb
(式67)
式中:Q泵工——工况状态下的抽采泵流量,m3/min;
Qb——抽采泵的计算流量(标准状态下),m3/min;
P0——标准大气压力(P0=101325),Pa;
P——抽采泵入口绝对压力,Pa;P=Pd—H入;
T——抽采泵入口瓦斯的绝对温度(T=273+t),K;
T0——标准状态绝对温度(T0=273+20),K;
t——抽采泵入口瓦斯的温度,℃。
P0TPT0
7瓦斯抽采泵站
7.1地面固定瓦斯抽采泵站
7.1.1泵站位置应符合下列要求:
1、应设在不受洪涝威胁且工程地质条件可靠地带,避开滑坡、溶洞、断层破碎带、塌陷区及高压线等。
2、宜设在回风井工业场地内,抽采泵站距井口和主要建筑物及居住区不得小于50m。
3、泵站宜建在靠近公路和有水源的地方。
4、泵站应考虑进出管敷设方便,有利瓦斯输送,并尽可能留有扩能的余地和充分考虑瓦斯利用的需要。
7.1.2泵站建筑应符合下列要求:
1、泵站建筑用地应符合《煤炭工业工程项目建设用地指标》的有关规定。
2、泵站建筑必须采用不燃性材料,耐火等级为二级。
3、泵站周围必须设置栅栏或围墙。
7.1.3泵站附属设施
泵站应有防雷电、防火灾、防洪涝、防冻等设施。
7.1.4泵站供电、电气、通讯
1、抽采泵站应由两个电源供电,并且有双回供电线路。
2、泵房内电气设备、照明和其它电气、检测仪表均应采用矿用防爆型。
3、站房必须有直通矿井调度室和矿井变配电所的电话。
7.1.5泵站给排水及暖通
1、泵站应有供水系统。泵房设备冷却水一般采用开路循环。给水管路应考虑消防水量。抽采站内应设消防水池,且与循环水池分建。
2、对硬度较大的冷却水应进行软化处理。
3、污水应设置地沟排放。
4、泵站采暖与通风应符合现行的《煤炭工业矿井设计规范》的有关规定。
7.1.6消防及环保
1、泵站应有消防设施和器材,并符合《建筑设计防火规范》(GBJ16)的要求。
2、地面泵房和泵房周围20m范围内,禁止堆积易燃物和有明火。
3、废水、噪声和对空排放瓦斯不得超过工业卫生规定指标,否则,应有治理措施。
4、泵站场地应搞好绿化。
7.2井下固定瓦斯抽采泵站
7.2.1泵站的位置应选择在稳定、坚硬的岩层中,并宜避开较大的断层、含水层、松软岩层、煤与瓦斯突出煤层,不应受采动影响。并采用不燃性材料支护。
7.2.2泵站距主要巷道及硐室的安全距离应满足下列要求:
1、泵站距离井筒、井底车场、主要运输巷道、主要硐室以及影响全矿井或大部分采区通风的风门的法线距离应不低于100m。
2、距离行人巷道的法线距离不低于35m。
3、距离地面或上下巷道的法线距离不低于30m。
7.2.3泵站必须采用独立通风,必须有两个使人员能够撤离的安全出口。硐室出口应设向外开的防火、防爆门。站内除应有的消防管路系统外,要配有足够的消防器材,应有完备的照明设施。
7.2.4硐室的规格尺寸,要符合泵站设备的运输、安装、工艺系统布置及检修的要求。
7.2.5泵站的输出管路应通过矿井回风系统与地面泵房管路系统或放空管路相连接。
7.2.6采用地面直接排空方式时,其瓦斯放空地点需根据矿井抽采系统的具体情况,结合地面的建筑设施确定。其放空地点距井口和主要建筑物的距离不小于50m,其附近20m以内禁止堆积易燃物和有明火。在排空管附近必须安设避雷装置和防爆炸、防回火等安全装置。
7.3井下移动瓦斯抽采泵站
7.3.1井下移动泵站应安设在抽采瓦斯地点附近的全风压通风新鲜风流中,安设位置要满足泵站运输、安装及检修的要求。
7.3.2移动泵站抽出的瓦斯如果不并入矿井固定抽采系统的管道内,在抽采管路出口需设置栅栏、悬挂警戒牌。栅栏设置的位置,上风侧为管路出口外推5m,上、下风侧栅栏间距不小于35m。栅栏内禁止人员通行及作业。
7.3.3移动泵站抽出的瓦斯如果排放到地面,其瓦斯放空地点的要求与井下固定抽采系统相同。
7.3.4移动泵站抽采的瓦斯在井下必须引排到总回风巷、一翼回风巷或分区回风巷,但必须保证稀释后风流中的瓦斯浓度符合《煤矿安全规程》的有关规定。
8安全与监控
8.1安全设施及措施
除必须严格遵循以上各条款中的安全设施、措施及要求外,还应做到以下条款。
8.1.1抽采容易自燃或自燃煤层采空区的瓦斯,应有检测一氧化碳浓度和气体温度变化的措施。
8.1.2瓦斯抽采泵站应满足《建筑物防雷设计规范》的要求,设置防雷设施,分别装设避雷带或避雷针装置。通往井下的抽采管路应采取防雷和隔离措施。
8.1.4利用瓦斯时在抽采泵出气侧管路系统必须装设防回火、防回气、防爆炸的安全装置。
8.1.5泵站放空管的高度应超过泵房房顶3m。
8.1.6抽采管路应采取防腐蚀、防漏气、防砸坏、防带电等措施。
8.1.7瓦斯管线与地面或地下建筑物、构筑物或其他管线应保持一定的安全距离,见表81。
表81
名称
距离(m)厂房(地基)动力电缆安全距离表水管、水沟热水管铁路电线杆﹥5﹥1﹥1.5﹥2﹥4﹥2
矿井瓦斯抽采监测系统
8.2.1矿井井上、下抽采瓦斯管路系统应装设监测设备,监测抽采管道
中的瓦斯浓度、流量、负压、温度。当出现瓦斯浓度过低、负压波动较大时,应能报警。对有自燃发火煤层瓦斯抽采管路和采空区瓦斯抽采管路应能监测一氧化碳参数,当一氧化碳超限时能自动报警。
8.2.2矿井瓦斯抽采泵站宜设置自动监控系统,对抽采瓦斯浓度、负压、流量、泵站设备运行状态参数、环境瓦斯浓度、循环供水、供电、设备开停状态等进行实时监测,同时对泵站设备运行异常、环境瓦斯浓度超限和供水系统发生故障时报警和进行断电控制。抽采瓦斯监测系统可并入矿井安全监测系统。
本规范用词说明
一、为便于在执行本规范条文说明时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:
1、表示很严格,非这样做不可的:
正面词采用“必须”;
反面词采用“禁止”。
2、表示严格,在正常情况下均应这样做的:
正面词采用“应”;
反面词采用“不应”或“不得”。
3、表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的:
正面词采用“宜”或“可”;
反面词采用“不宜”。
二、条文指定应按其他有关标准、规范执行时,写法为“应按……执行”或“应符合……规定”。
中华人民共和国行业标准
矿井抽采瓦斯工程设计规范
Codefordesignofthegasdrainage
engineeringofcoalmine
GB*****—200*
条文说明
中华人民共和国国家标准
目次
1总则
2术语和定义
3建立矿井瓦斯抽采系统的条件及抽采系统选择
4瓦斯抽采设计参数
5瓦斯抽采方法
6抽采管路系统选择、计算及抽采设备选型
7瓦斯抽采泵站
8安全与监控矿井抽采瓦斯工程设计规范36~3636~3636~3939~3939~4444~4747~4747~48
1总则
1.4目前我国煤炭安全生产形势严峻,近期内国务院及各部委出台了多个法规、政策,对瓦斯治理作出了一系列规定和要求,并可能日趋严格,因此要求符合国家现行的有关标准、规范、政策及法规的要求。2术语和符号
本规范给出了34个有关抽采瓦斯方面的专用术语,并从抽采瓦斯设计的角度赋予其特定的涵义,但不一定是其严密的定义。所给出的英文译名是参考国外某些标准拟定的,亦不一定是国际上的标准术语。3建立矿井瓦斯抽采系统的条件及抽采系统选择
3.1.2按照《国务院关于预防煤矿生产安全事故的特别规定》(中华人民共和国国务院令第446号)中将高瓦斯矿井未建立瓦斯抽采系统作为重大安全生产隐患和行为,因此本次规范修订将高瓦斯矿井纳入必须建立瓦斯抽采系统的范围内。
3.1.3在国家发展改革委《关于印发煤矿瓦斯治理与利用总体方案的通知》(发改能源[2005]1137号)中要求“瓦斯含量达到或超过8.0m3/t的煤层(区域)应预抽煤层瓦斯”,同时国务院办公厅颁发的《关于加快煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用的意见》(国办发〔2006〕47号)也要求
将煤层中吨煤瓦斯含量必须降低到规定标准以下,方可实施煤炭开采。因此本次规范修订时,将此条件纳入必须建立瓦斯抽采系统的范围内。
3.2.1一般规定
1、为使瓦斯抽采系统可靠性高、符合实际情况,达到预期的安全效果,作为设计的依据的基础资料必须是可靠的,应和矿井设计依据同等要求。
4、按照瓦斯治理“先抽后采”的方针,瓦斯抽采工程的施工要与矿井建设和生产准备工程同时施工和建成投产,并预留足够的预抽时间,以保证矿井安全。
5、瓦斯是一种使用方便、洁净、中热值的优质燃料,也可作为重要的化工原料,同时也是一种强烈的温室气体。对其加以利用即可节约能源,又可减少对大气环境的污染。在国家发展改革委、国土资源部、环保总局、国家安全监管总局等部委下发的《关于印发煤矿瓦斯治理与利用实施意见的通知》(发改能源[2005]1119号)中也要求坚持“以抽保用、以用促抽”的原则,大力发展瓦斯民用、发电、化工。因此本规范强调应对瓦斯资源的利用进行评价。
目前对瓦斯的利用主要采用发电、民用和作为化工原料。一般而言在利用时应优先考虑民用,主要是因为居民燃气比燃煤热效率提高幅度大、节能效果显著,且对环境的改善较为明显,但需要稳定的气源和相对较大的气量,许多矿井难以达到。而瓦斯发电是一项多效益型利用项目,目前已有成熟的发电机组可供使用,一般500kw的小型机组年耗气量在1Mm3左右,且使用灵活,因此要求在抽采量大于1Mm3应提出加
以利用的措施。
3.2.2地面固定抽采系统
1、地面固定抽采系统与井下移动抽采系统相比,投入相对较大,但整个系统负压高、抽采量更大、更为可靠,因此本规范在制定应地面固定抽采系统的条件下考虑了以下因素:
——在对煤与瓦斯突出矿井进行突出防治采用开采解放层时,被解放层的瓦斯将大量涌入解放层,不对被解放层的卸压瓦斯进行抽采将无法保证解放层的正常开采,且抽采量大,对抽采系统能力要求高。而采用预抽突出煤层瓦斯的措施,一般需采用高负压、密集钻孔等措施,井下移动抽采系统均不能满足要求,因此本规范要求煤与瓦斯突出矿井建立地面固定抽采系统。
——瓦斯抽采系统设计抽采量在5m3/min(纯量)及以上时,其混合量一般在12m3/min以上,系统年抽采混合气量在6.3Mm3以上。由于井下移动抽采系统抽采能力相对较小,其设备不易保证整个系统在抽采量、抽采负压、可靠性等方面的要求。因此本规范要求瓦斯抽采系统设计抽采量≥5m3/min(纯量)时建立地面固定抽采系统。
2、预抽、卸压等和采空区抽采方法对负压的要求差别较大,采用同一套管道既不好管理又不易达到效果,因此推荐两类抽采方法均采用的矿井采用两套管路分别进行高、低负压抽采。但考虑到设备、资金投入较大,不做强行规定。
3.2.3井下瓦斯抽采系统
3、在实际生产中,井下瓦斯抽采系统抽采的瓦斯一般是排入回风
巷内,可能会造成回风巷瓦斯浓度超限,不符合国家关于建立本质安全型矿井的指导思想,同时还必须增加风量对抽采的瓦斯加以稀释,且在目前的技术条件下还无法加以利用,既加大了矿井通风负荷和费用,又浪费了资源。因此本规范修订,要求抽采系统设计抽采量的纯量≥3m3/min时(系统年抽采量将在1.5Mm3以上,可采用发电的形式加以利用),要求将抽采的瓦斯通过管道输送至地面,不得将其排放至井下巷道内。
4瓦斯抽采设计参数
4.1瓦斯储量
本条根据《矿井瓦斯抽采管理规范》的规定而提出。需要特别说明的是,各矿井的围岩瓦斯储量差异性极大,如重庆中梁山煤气电公司,在底板岩层中掘进时即有瓦斯涌出,其围岩可占总储量的20%~30%,
4.3瓦斯抽采率
本条根据已讨论通过的《煤矿瓦斯抽采基本要求》而提出。
5瓦斯抽采方法
5.1.1随着采煤方法的发展以及瓦斯涌出量的增加,抽采瓦斯方法也出现了相应的变化,虽然从形式上看抽采瓦斯方法并没出现新的方法,但从实质内容上看确有许多创新之处。如淮南在开采13#煤层时,
在11#煤层(距13#煤层平均间距70m)底板10m~20m处掘一抽采瓦斯巷,向11#煤层打穿层钻孔抽采11#煤层的瓦斯。这种方法从原理上讲虽然仍为邻近层卸压抽采,但突破了以往仅在开采层巷道向邻近层打钻抽采的老模式。虽然增加了一些巷道掘进和维护费用,但减少了打钻的费用,最主要的还是取得了好的抽采瓦斯效果,安全生产有了保障,也获得了好的经济效益。
再如本煤层抽采瓦斯方法,其难点在于低透气性煤层瓦斯抽采。我国20世纪70年代曾经试验过水力割缝、水力压裂等方法,但由于工艺复杂、技术难度大,还必须有一些特殊设备等原因,难以大面积推广使用。80年代后又对预裂爆破增大煤层透气性的方法进行了试验研究。因为工艺复杂、技术难度大等原因,没能大规模推广应用。20世纪末,我国和俄罗斯合作在焦作开展了交叉钻孔抽采本煤层瓦斯的试验,取得了较好的效果。焦作的试验表明:在不增加钻孔工程量的条件下,交叉布孔预抽开采层瓦斯量增加56%~83%。分析认为,交叉布孔除了由于交叉增加煤体卸压范围、提高透气性外,还由于钻孔相互交叉影响,可避免因某一钻孔坍塌堵塞而影响正常抽采。另外斜向钻孔还可延长钻孔在采煤工作面前方卸压带内的瓦斯抽采时间。因而交叉钻孔可以较好地提高开采层的抽采瓦斯效果。
再有水平长钻孔抽采本煤层瓦斯,过去由于打钻装备及工艺问题,始终打不出理想的长钻孔。近几年由于钻机研究开发的突破,使得打本煤层长钻孔成为可能。西安分院研制开发的MK系列钻机,打出了超过700m的本煤层长钻孔。还有如中美合作开采的大宁煤矿(山西晋城),