年度瓦斯抽放系统能力核查报告.docx
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年度瓦斯抽放系统能力核查报告
贵州丰联矿业有限公司
普安县楼下镇天普煤矿
瓦斯抽放系统能力核查报告
编制：
通防科
提交时间2017年14月
天普煤矿会审意见表
职务
审批意见
审批人签字
会审日期
调度室
技术科
通防科
生产副总
机电副总
安全副总
生产矿长
机电矿长
安全矿长
总工程师
矿长
天普煤矿瓦斯抽放系统能力核查
天普煤矿矿井生产能力为15万吨/年，根据已批准的《安全设施设计》第三章（瓦斯灾害防治与抽采）要求，严格按照批准设计进行施工建设，竣工并投入运行；依据《2014年度瓦斯等级鉴定报告》，矿井绝对瓦斯涌出量为7.895m³/min，其中，回采工作面瓦斯涌出为2.974m³/min，约占全矿井瓦斯涌出的37.67%；掘进工作面m³瓦斯涌出为1.119m³/min，约占全矿井瓦斯涌出的14.17%，其他地点瓦斯涌出为3.802m³/min，约占全矿井瓦斯涌出的48.16%。
天普煤矿安全生产许可证有效期至2018年2月10日，根据生产作业计划，2017年度主要回采11907煤柱回收工作面及11910回采工作面。
11901煤柱回收工作面系统已形成（利用原11907运输巷作为回风巷，原11909回风巷作为运输巷），不需掘进，采场宽度50米，11907工作面与11909工作面已在2014年7月前回采完毕，煤层瓦斯有效起到解放作用，暂不考虑瓦斯抽采，回采时只需将瓦斯抽放管路接至工作面，按照四位一体的防突措施步骤进行效果检验，根据检验效果，未达到规定，再布置瓦斯抽采工作，使其煤层瓦斯达到规定范围；
11910工作面先对泄压效果进行检验，根据检验效果，未达到规定，再采用顺层抽放预抽煤层瓦斯，使其煤层瓦斯达到规定范围。
依据该矿《瓦斯等级鉴定报告》得出，矿井达产后，矿井最大绝对瓦斯涌出量为7.895m³/min，其中，回采工作面瓦斯涌出为2.9743/min，约占全矿井瓦斯涌出的36.67%；掘进工作面瓦斯涌出为1.119m³/min，约占全矿井瓦斯涌出的14.17%，采空区瓦斯涌出为3.802m³/min，约占全矿井瓦斯涌出的48.16%。
风井场地设立地面瓦斯抽放泵站一座，站内装备有高负压重新选择高效节能的水环式真空泵2BE3400型两台（一台工作、一台备用）作为瓦斯抽放泵，其工况点参数为：
Q高=105.4m³/min，340rpm，轴功率95kW；循环水流量6.7m³/h台；配套防爆电动机YB315S-4，110kW，660V。
低负压选用高效节能的水环式真空泵2BE3400型两台（一台工作、一台备用、预留一台位置）作为瓦斯抽放泵，其工况点参数为：
Q低=128.6m³/min，390rpm，轴功率108kW；循环水流量9.5m³/h台；配套防爆电动机YB315M-4，132kW，660V。
采用循环水冷却方式，选用冷却水泵：
IS65－50－125型2台（一台工作，一台备用），配套防爆电动机YB100L1-2，3kW，660V。
高负压抽放系统管路敷设路径为（地面选用φ250mm无缝钢管，井下选用φPVC管）：
工作面顺槽→回风大巷→回风立井井筒（选用φ219×9镀锌铁管）
低负压抽放管路系统为（地面选用φ250mm无缝钢管，井下选用φPVC管）：
工作面回风顺槽→回风大巷→回风立井井筒→泵站。
矿井生产时，全矿绝对瓦斯涌出量为7.895m³/min，抽采率为40%；
矿井及采掘工作面、老采空区瓦斯现状平衡表
开采煤层
回采工作面
掘进工作面
老采空区
全矿井
风排量（m³/min）
抽采量（m³/min）
抽
采
率
%
风排量（m³/min）
抽采量（m³/min）
风排量（m³/min）
抽采量（m³/min）
风排量（m³/min）
抽采量（m³/min）
抽
采
率
%
19号煤
1.78
1.19
40
1.119
1.834
1.968
4.737
3158
40
瓦斯涌出量（m³/min）
2.974
1.119
3.802
7.895
一、矿井瓦斯抽采能力核查计算
依据《煤矿瓦斯抽采指标（AQ1026-2006）》和《煤矿瓦斯抽放规范（AQ1027-2006）》所确定的指标及测算方法，瓦斯抽采达标核查主要应从年度瓦斯抽采钻孔量、年度瓦斯抽采量和抽采系统能力三方面进行核查。
高负压2BE3400型两台（一用一备）额定流量为105.4m³/min，功率95kw；
低负压2BE3400（一用一备）额定流量为128.6m³/min，功率108kw；
1、年度瓦斯抽采钻孔量
19#煤回采工作面开采层抽放钻孔量计算：
19#煤回采工作面实际采用单侧顺层平行钻孔抽放，钻孔间距为5m，工作面长度为400m，钻孔长度70m，则工作面共布置钻孔数为：
400÷5=80个。
钻孔总进尺为：
80×70=5600m
工作面煤炭总储量为：
400×2×90×1.4=100800t
则：
吨煤钻孔量为5600÷100800=0.06m/t，满足吨煤钻孔量表中相关的规定要求，可见回采工作面开采层抽放钻孔布置是合理的。
根据：
采区抽钻孔量=采区产量/采区回采率×吨煤钻孔量系数
所以矿井年产量15万吨时，19#煤回采面年度抽采钻孔量应为：
年度瓦斯抽采钻孔量=15万吨/90%×0.063m/t=10000m
其中：
吨煤钻孔量系数依据《煤矿瓦斯抽采指标（AQ1026-2006）》取得；采区产量根据实际生产过程中采区产量取得。
（矿井核定产量为15万吨，19号煤层年产量约15万吨）
计算结果验证
根据计算结果，矿井实际年度抽采钻孔量达到《煤矿瓦斯抽放规范（AQ1027-2006）》要求。
19#煤层11910工作面年度抽采钻孔量12800m（实际抽采钻孔量）＞10000m（规定抽采钻孔量）
所以矿井年度瓦斯抽采钻孔量达标。
二、年度瓦斯抽采量
1、规定矿井年度瓦斯抽采量
根据实际情况，矿井年度瓦斯抽采量计算方式选择方法二即按矿井瓦斯抽采率计算（适用于矿井瓦斯涌出主要来源于邻近层或本煤层）：
年度瓦斯抽采量=矿井绝对瓦斯涌出量×矿井相对应的矿井抽采率×1440×365
所以矿井最大年度瓦斯抽采量应为：
7.895m³/min×40%×1440×365=165.98万m³
其中：
矿井绝对瓦斯涌出量根据贵州蓝博资源开发有限公司《普安县楼下镇2014年度矿井瓦斯等级鉴定报告》和矿井瓦斯涌出量预测相比取较大值；矿井相对应的矿井抽采率依据《煤矿瓦斯抽采基本指标（AQ1026-2006）》取得。
2、矿井年度瓦斯实际能达到的抽采量
年度瓦斯抽采量=月平均瓦斯抽采量×12
所以：
年度瓦斯抽采量=80×12=960万m³
其中：
月平均瓦斯抽采量取瓦斯泵月抽采量能力平均值
3、计算结果验证
根据计算结果，矿井实际年度抽采量达到《煤矿瓦斯抽采基本指标（AQ1026-2006）》要求。
960万m³（实际年度抽采能力）＞165.98万m³（规定矿井年度抽采量）
所以矿井年度瓦斯抽采量达标。
按矿井瓦斯抽采能力计算矿井产量：
矿井最大年产量＝330×24×15×矿井瓦斯抽采量／（规定矿井最小瓦斯抽采率×矿井相对瓦斯涌出量）＝330×24×15×165.98／（40％×54.57）＝90.34万吨。
矿井抽采能力能够达到15万吨矿井生产能力的要求。
三、抽放泵能力核查
1、抽放泵能力核查
①抽放泵流量核查
Qz=Q泵Xη/K
式中：
Qz—瓦斯抽放泵最大抽采瓦斯总量（纯量），m³/min；
Q泵—瓦斯抽放泵额定流量，m³/min；
X—瓦斯抽放泵入口处瓦斯浓度，%；
K—瓦斯抽采的综合系数，取K=1.2-1.8；
η—瓦斯抽放泵机械效率，一般取80%；
高负压2BE3400型抽放泵抽采量：
Qz=105.4×40%×1.5×0.8=50.592
低负压2BE3400型抽放泵抽采量：
Qz=128.6×40%×1.5×0.8=61.728
矿井正常生产时高负压运行一台2BE3400抽放泵，所以矿井高负压抽放泵最大抽放量为：
50.292m³/min
年度抽放量为：
50.292m³/min×1440×365=2643.3万m³
矿井正常生产时低负压运行一台2BE3400抽放泵，所以矿井低负压抽放泵最大抽放量为：
61.728m³/min
年度抽放量为：
67.728m³/min×1440×365=3559.8万m³
总抽放量：
2643.3万m³+3559.8万m³=6203.1万m³`
换算为标准状态下纯瓦斯量为：
6203.1万m³×40%=2481.24万m³（其中：
40%为最低瓦斯抽放浓度）
其中瓦斯浓度按最低抽放瓦斯浓度计算
所以抽放泵能力为2481.24万m³。
②抽放泵压力核查
高负压H泵=（H入+H出）K
=[（h入摩+h入局+h钻负）+（h出摩+h出局+h出正）]K
=（h摩+h局+h钻负+h出正）K
=（h管总+h钻负+h出正）K
=（3453.64+13000+4000）×1.5＝30680.47Pa
式中：
H泵—瓦斯泵的压力，Pa；
H总—抽放管路总阻力损失，3453.64Pa；
H孔—本煤层钻孔所需负压，取H孔=13000Pa；
H正—瓦斯泵出口正压，取H正＝4000Pa；
K—抽放备用系数，取K＝1.5。
抽放泵站场地标高为+1774.11m，则抽放泵站大气压力约为Pd=80900Pa。
高负压抽放泵工况压力为P泵工：
80900-30680.47=50219.53Pa，
泵入口的绝对压力P=Pd－H孔－H总＝64446.54Pa。
低负压H泵=（H入+H出）K
=[（h入摩+h入局+h钻负）+（h出摩+h出局+h出正）]K
=（h摩+h局+h钻负+h出正）K
=（h管总+h钻负+h出正）K
=（3856.19+6700+4000）×1.5＝21834.28Pa
式中：
H泵—瓦斯泵的压力，Pa；
H总—抽放管路总阻力损失，3856.19Pa；
H孔—采空区管口负压，取H孔=6700Pa；
H正—瓦斯泵出口正压，取H正＝4000Pa；
K—抽放备用系数，取K＝1.5。
低负压抽放泵工况压力为P泵工：
80900-21834.28=59065.74Pa，
泵入口的绝对压力P=Pd－H孔－H总＝70343.81Pa。
2、瓦斯抽放泵能力核查结果
高负压2BE3400型抽放泵抽采量：
Qz=105.4×40%×1.5×0.8=50.592
低负压2BE3400型抽放泵抽采量：
Qz=128.6×40%×1.5×0.8=61.728
预测矿井瓦斯抽采达标时应抽采瓦斯量对应的工况流量的2倍：
低负压运行时：
2×100×抽采达标时抽采量×标准大气压力/抽采瓦斯浓度×（当地大气压力-泵运行负压）=2×100×4.99×1.013×105/8×（0.82×105-0.16×105）=185.8m³/min
高负压运行时：
2×100×抽采达标时抽采量×标准大气压力/抽采瓦斯浓度×（当地大气压力-泵运行负压）=2×100×3.158×1.013×105/8×（0.82×105-0.14×105）=133m³/min
运行抽放泵装机能力大于预测矿井瓦斯抽采达标时应抽采瓦斯量对应的工况流量的2倍,符合要求。
3、抽放管路能力核查
①抽放瓦斯管径计算及选择
19号煤层本煤层及邻近层抽放量：
本煤层回采工作面瓦斯抽放量为1.19m³/min；
本煤层预抽工作面抽放量为0m³/min；
回采工作面邻近层抽放量为0m³/min；
1）高负压抽放系统
瓦斯管直径计算
式中：
D——瓦斯管内径，m；
Qk——瓦斯管中的瓦斯混合量；
V——瓦斯管中的瓦斯平均流速。
全矿井高负压抽放系统抽放瓦斯管路计算结果见下表。
高负压抽放系统抽放瓦斯管径计算表
管路
名称
纯瓦斯
流量
（m³/min）
瓦斯
浓度
（%）
混合瓦斯流量（m³/min）
气体
流速
（m³/s）
管道
内径
（m）
安装地点
服务范围
主管
10.05
30
30.40
4.84
0.20
地面
全矿井
主管
10.05
30
30.40
4.84
0.20
回风立井
全矿井
干管
10.05
35
26.05
7.37
0.20
回风大巷
全矿井
分管1
0.91
40
2.28
0.20
轨道顺槽
11907回采工作面
分管2
1.825
45
4.06
0.20
回风顺槽
11910预抽工作面
抽放管材的选择和管径确定
地面、回风立井井筒（主管）：
选用φ219×6镀锌螺旋焊缝钢管；
回风大巷（干管）：
选用φ219×6镀锌螺旋焊缝钢管；
工作面顺槽（分管）:
选用φ219×6镀锌螺旋焊缝钢管。
2）低负压抽放系统
瓦斯管直径计算：
式中：
D—瓦斯管内径，m；
Qk—瓦斯管中的瓦斯混合量；
V—瓦斯管中的瓦斯平均流速。
全矿井低负压抽放系统抽放瓦斯管路计算结果见下表。
低负压抽放系统抽放瓦斯管径计算表
管路
名称
纯瓦斯
流量
（m³/min）
瓦斯
浓度
（%）
混合瓦斯
流量
（m³/min）
气体
流速
（m³/s）
管道
内径
（m）
安装地点
服务范围
主管
14.09
15
78.46
5.55
0.3
地面
全矿井
主管
14.09
15
78.46
5.55
0.6
行人进风斜井
全矿井
干管
14.09
20
58.85
4.16
0.6
总回风巷
全矿井
分管1
1.91
40
4.77
3.03
0.2
工作面回风顺槽
11907回采工作面
分管2
3.14
40
7.85
4.99
0.2
工作面运输巷
11910工作面本煤层
6.72
20
33.60
工作面采空区
实际选用的抽放管管径：
地面、回风立井井筒（主管）：
选用φ350×6镀锌螺旋焊缝钢管；
回风大巷（干管）：
选用φ350×6镀锌螺旋焊缝钢管；
工作面顺槽（分管）:
选用φ250×6镀锌螺旋焊缝钢管。
③管路阻力计算：
计算公式：
式中：
Δ—管路内壁的当量绝对粗糙度（mm）
L—瓦斯管路长度m
Q—抽放混合量m³/h
ν0—标准状态下的混合瓦斯运动粘度（m2/s）
ρ—管路内混合瓦斯密度（kg/m³）
d—抽放管路内径cm
P0—标准大气压力（101325Pa）
P—管道内气体的绝对压力（Pa）
T—管路中的气体温度为t时的绝对温度（K）
T0—标准状态下的绝对温度（K）
抽放管路的阻力损失计算应选择抽放系统服务年限内一条阻力损失最大的抽放管路进行计算。
根据矿井的开拓布置图，抽放系统直管阻力损失计算结果见表。
抽放管路阻力损失计算表
管路名称
L
（m）
P
（Pa）
Qc
（m³/h）
ρ
ν0
D
（mm）
Hm
（Pa）
高负压抽放系统
主管（地面）
100
74059
1824
1.12
0.0000159
400
62.52
主管（回风立井）
191
74417
1824
1.12
0.0000159
400
357.76
干管（回风大巷）
450
74826
1563
1.09
0.0000161
300
1701.07
分管1（胶带顺槽）
450
75700
243.3
1.03
0.0000165
200
874.38
直管阻力损失
3003.17
局部阻力损失
450.48
合计
3453.64
低负压抽放系统
主管（地面）
100
78695
4707.6
1.20
0.0000155
600
48.74
主管（回风立井）
191
78975
4707.6
1.20
0.0000155
600
279.25
干管（回风大巷）
450
79225
3531
1.17
0.0000156
600
250.06
分管1（回风顺槽）
450
82000
471
1.06
0.0000163
200
2775.16
直管阻力损失
3353.21
局部阻力损失
502.98
合计
3856.19
通过以上计算管路管径满足使用要求。
④瓦斯管流量
Φ350mm钢瓦斯管能力：
π（0.175m）2×15m³/s=1.44m³/s
Φ250mm钢瓦斯管能力：
π（0.125m）2×15m³/s=0.74m³/s
矿井现有瓦斯抽放泵4台（两台2BE3400、两台2BE3400），其中2台使用（一台2BE3400），2台备用（一台2BE3400）。
同时运行管路最大为1趟φ350mm钢瓦斯管路，1趟φ250mm钢瓦斯管路，所以矿井抽放管路最大流量为：
0.74m³/s+1.44m³/s=2.18m³/s
年度抽放量为：
2.18m³/s×60×60×24×365=6874.8万m³
根据相关规定，管网能力要保证10%的富余系数，所以矿井最大管网能力为：
6874.8万m³×90%=6187.32万m³
换算为标准状态下纯瓦斯量为：
6187.32万m³×40%=2474.93万m³
所以管网能力为2474.93万m³。
4、抽放系统能力：
依据上述抽放泵能力和管网能力计算，取两者最小值作为矿井抽放系统能力，即：
矿井年度抽放系统能力为2481.24万m³，即47.86m³/min；
按矿井年度抽放系统能力计算矿井产量：
矿井最大年产量＝330×24×60×矿井瓦斯抽放量／（规定矿井最小瓦斯抽采率×矿井相对瓦斯涌出量）＝330×24×60×47.86／（40％×54.57）＝104.2万吨。
⑷矿井瓦斯抽采指标核查
根据国家安全生产监督管理总局2006-11-02颁布的中华人民共和国安全生产行业标准（AQ1026－2006）《煤矿瓦斯抽采基本指标》的规定；
1、瓦斯涌出量主要来自于邻近层或围岩的采煤工作面瓦斯抽采率应满足表3-8-8规定，瓦斯涌出量主要来自于开采层的采煤工作面前方20m以上范围内煤的可解吸瓦斯量应满足表3-8-9规定。
2、矿井瓦斯抽采率应满足下表规定。
采煤工作面瓦斯抽采率应达到的指标
工作面绝对瓦斯涌出量Q（m³／min）
工作面抽采率（%）
备注
5≤Q<10
≥20
10≤Q<20
≥30
20≤Q<40
≥40
40≤Q<70
≥50
70≤Q<100
≥60
100≤Q
≥70
煤工作面回采前煤的可解吸瓦斯量应达到的指标
工作面日产量（t）
可解吸瓦斯量（WJ）
备注
≤1000
≤8
1000～2500
≤7
2501～4000
≤6
4001～6000
≤5.5
6001～8000
≤5
8001～10000
≤4.5
>10001
≤4
矿井瓦斯抽采率应达到的指标
绝对瓦斯涌出量Q（m³／min）
抽采率（%）
备注
Q<20
25
20≤Q<40
35
40≤Q<80
40
80≤Q<160
45
160≤Q<300
50
300≤Q<500
55
500≤Q
60
3、本矿井瓦斯抽放指标计算
（一）回采工作面瓦斯抽放率
19号煤层煤回采工作面瓦斯抽放量为1.19m³/min，回采工作面风排瓦斯涌出量为2.974m³/min，回采工作面瓦斯抽放率为：
（1.19÷2.974）×100%=40%。
按照《煤矿瓦斯抽采基本指标》（AQ1026-2006）规定的回采工作面绝对瓦斯涌出量5≤Q＜10m³/min、要求回采工作面抽采率≥20%，本矿回采工作面抽放率为40%>30%，因此符合回采工作面瓦斯抽放指标的要求。
（二）矿井瓦斯抽放率及符合抽采指标的分析
预测结果可知，矿井最大绝对瓦斯涌出量为7.895m³/min，其中，回采工作面瓦斯涌出为2.974m³/min，掘进工作面瓦斯涌出为1.119m³/min，采空区瓦斯涌出为3.802m³/min。
根据瓦斯平衡现状表计算，矿井高负压抽放量为1.19m³/min，低负压抽放量为1.968m³/min，矿井瓦斯抽放总量为3.158m³/min，矿井抽放率为η=（3.158÷7.895）×100%=40%。
按照《煤矿瓦斯抽采基本指标》规定的矿井绝对瓦斯涌出量为Q<20时，要求矿井抽采率≥40%，本矿抽放率为40%，因此符合要求。
（三）可解吸瓦斯量
19号煤层
根据前面计算结果，本矿井19号煤回采工作面预抽时间为120天，工作面开采层抽放量为1.968m³/min。
工作面开采层抽放总量为：
W抽放=1.968×120×1440=340070m³
1）.抽放后回采工作面瓦斯含量
11910回采工作面平均走向长度为400m，倾斜长度平均为90m，煤厚2.0m，则抽放后工作面瓦斯含量为：
Wg=W-[340070÷（400×2×90×1.4）]=6.24-3.37=2.87m³/t
式中：
W－煤的瓦斯量含量，19号煤为6.24m³/t
2）.抽放后工作面可解吸瓦斯量：
Wj=Wg－Wc
式中：
Wg－抽放后煤的瓦斯量含量3.37m³/t
Wj－煤的可解吸瓦斯量，m³/t；
Wc－煤在标准大气压力下的残存瓦斯含量，根据预测报告为2.87m³/t。
计算得出：
Wj=Wg-Wc=3.37-2.87=0.5m³/t＜8.0m³/t（工作面日产量≤1000t，可解吸瓦斯量Wj为≤8m³/t）的规定。
根据以上计算，矿井瓦斯抽采情况完全达标。
六、问题及建议
1、该矿19#煤层为炮工作面，上隅角容易形成瓦斯积聚，要加强现有的瓦斯抽放和通风管理，确保矿井安全生产。
2、该矿前几年为高瓦斯矿井，矿井在该文件划定的煤与瓦斯突出区域内，要严格按照煤与瓦斯突出矿井进行管理。
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