目 录
第一章 矿井概况 .........................................................................................1 第一节 井田概况 ......................................................................................1 第二节 地质特征 ......................................................................................5 第三节 矿井概况 ....................................................................................11 第二章 抽采瓦斯设计参数 ........................................................................18 第一节 煤层瓦斯基本参数......................................................................18 第二节 矿井瓦斯储量及可抽量 ..............................................................22 第三节 矿井瓦斯涌出量预测 ..................................................................25 第四节 瓦斯抽采必要性和可行性分析 ...................................................30 第三章 矿井抽采瓦斯方法 ......................................................................36 第一节 瓦斯来源分析 .............................................................................36 第二节 瓦斯抽采方法选择......................................................................36 第三节 抽采瓦斯效果及抽采量预计 .......................................................46 第四章 瓦斯抽采系统计算及设备选型 .....................................................48 第一节 瓦斯抽采系统选择原则 ..............................................................48 第二节 抽采管路布置及选型计算 ..........................................................49 第三节 抽采设备布置及选型 ..................................................................53 第五章 矿井瓦斯抽采工程工期预计 .........................................................58 第六章 瓦斯利用 .......................................................................................59 第一节 瓦斯利用途径 .............................................................................59 第二节 瓦斯利用方案 .............................................................................59 第七章 瓦斯抽采的配套设施 ....................................................................61 第一节 抽采站总平面布置......................................................................61 第二节 瓦斯泵房及附属设施布置 ..........................................................61
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 目录
第三节 供电及通信 .................................................................................64 第四节 给、排水及消防 .........................................................................66 第五节 采暖与通风 .................................................................................70 第六节 环 保 .........................................................................................71 第八章 瓦斯抽采监测及控制 ..................................................................73 第一节 抽放监测设计内容......................................................................73 第二节 抽放监测系统设计总体方案 .......................................................73 第三节 抽放监测系统设计......................................................................74 第九章 抽采瓦斯管理 .............................................................................77 第十章 技术经济 .......................................................................................79 第一节 劳动定员 ....................................................................................79 第二节 投资概算 ....................................................................................79 第三节 主要技术经济指标......................................................................82 附录：
1、镇雄县久源矿业有限责任公司镇雄县久源煤矿编制瓦斯抽采工程初步设计委托书。
2、镇雄县久源矿业有限责任公司镇雄县久源煤矿采矿许可证。 3、云南省煤炭资源整合工作领导小组文件（云煤整合[2008]44号）：“关于曲靖市镇雄县煤炭资源整合方案的批复”（2008年12月16日发）。
4、云南省国土资源厅对久源煤矿划定矿区范围批复（滇）矿复[2010]第6号。
5、云南省国土资源厅“云国土资储备字[2010]146号”关于《云南省镇雄县久源煤矿生产勘探报告》矿产资源储量评审备案证明。
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6、云南省煤炭工业局和云南省煤矿安全监察局于2007年(YM06—0924)、2008年（YM08—0330）、2009年（YM09—0703）出具的镇雄县久源煤矿瓦斯等级鉴定证书。
7、中国矿业大学和云南方圆中正工贸有限公司编制的云南省昭通市镇雄县乌峰镇陈贝屯村久源煤矿开采煤层瓦斯基础参数测定报告参数汇总表。
附件：
1、云南省镇雄县久源煤矿瓦斯抽采工程初步设计主要机电设备及器材目录。
2、云南省镇雄县久源煤矿瓦斯抽采工程初步设计概算书。
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第一章 矿井概况
第一章 矿井概况
第一节 井田概况
一、地理概况 ㈠ 位置及交通
久源煤矿位于镇雄县城南东110°方向，平距约4.5km处，处于镇雄县乌峰镇境内。获准的采矿权范围地理坐标极值：东经104°56′02″～104°56′54″；北纬27°24′55″～27°26′33″。
矿井距镇雄县城公路里程约7.5km，距贵州毕节市69km，距内昆铁路彝良大寨站210km、威宁站180km，有镇雄至贵州毕节市的省级公路从矿区南部通过，交通十分便利，详见交通位置图（图1－1－1）。
㈡ 地形地貌
矿井所在地属高原低中山侵蚀地貌，地形切割中等；地势东高西低。最高点为矿区东南部的山峰，海拔标高+2060.5m；最低点为矿井西部冲沟底，海拔标高+1725m，区内最大相对高差为335.5m。矿井西部冲沟底（高程+1725m）为矿井最低侵蚀基准面。 ㈢ 水系河流
该区属长江水系支流——乌江上游六冲河流域。矿区内无大的地表水体，季节性羽状沟溪较为发育，其流量多受季节性降雨控制。雨季流量较大，旱季基本处于干涸状态。
㈣ 气象与地震
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第一章 矿井概况
久源煤矿
图1－1－1 交通位置图
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区内属亚热带高原山地季风气候，据镇雄县气象局提供的气象资料：多年平均气温10.7℃，极端最高气温34.8℃，最低气温－11.9℃。多年降雨量688.9～1427.7mm，平均932.4mm，日最大降雨量167.5mm，最长连续降雨天数33天，降雨量达212.2mm，6～10月为雨季，降雨量占全年降雨量的80.2%；年平均相对湿度83%；年蒸发量969.4～1407.4mm，平均1154.7mm。冬季冰冻时间很短。全年主要风向为西北风，次为东南风，最大风速达14m/s。
按《关于抗震设防烈度有关规定的通知（云建抗〔1993〕第44号文）》，该区地震基本烈度为六度区；根据《云南省地震动峰值加速度区划图》，本区地震动峰值加速度为0.05g；根据《云南省地震动反应谱特征周期区划图》，本区反应谱特征周期为0.35s；据国家标准〈GB50011—2001〉抗震设计规范，本区抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，第一组。区域地壳稳定性较好。
㈤ 矿区经济概况
矿区附近居民以汉族为主，主要从事山区农业生产。种植玉米、马铃薯、小麦等农作物；经济作物以烤烟为主。区内煤炭资源蕴藏较为丰富，劳动力充裕；工矿企业以煤炭开采为主，其次为农产品加工、交通运输及饮食服务业。
二、矿区开发情况
本区域属镇雄煤矿区南部中段，区内现有生产矿井5对，分别为久源煤矿、融安煤矿、大成煤矿、狮子山煤矿和大顺煤矿。久源煤矿为镇雄县久源煤矿有限责任公司所属，始建于1998年，为有证民营煤矿。采矿证登记生产规模9万t/年，实际生产规模5～9.5万t/年。矿井开拓方式为斜井开拓，
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开采C及C煤层，沿煤层走向壁式开采，后退式回采；采煤工艺为湿式煤
b5a6电钻打眼，爆破落煤；机械通风、机械抽排水。开采垂深39m，开采标高1584～1623m，主巷道长约1180 m。据统计，自1998年建矿开采至2009年9月30日止，矿山已先后采出C及C煤层原煤约180万t。久源煤矿以
b5a6西有大顺煤矿、大成煤矿、融安煤矿；以北有西朗沟煤矿；以南有狮子山煤矿，如图1—1－2所示。
西朗沟煤矿大顺煤矿大成煤矿融安煤矿久源煤矿陈贝屯狮子山煤矿
图1－1－2 矿界关系示意
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第一章 矿井概况
三、电源及通信 ㈠ 电源
本矿井已有两回10kV煤矿专用电源线路，一回引自乌峰城南35/10kV变电站，导线为LGJ 3×120，距离9km；另一回引自乌峰屏桥35/10kV变电站，导线为LGJ 3×95，距离4km。乌峰城南35/10kV变电站（2×8000kVA）和乌峰屏桥35kV变电站（2×2500kVA）均是镇雄县电网的主要变电站，供电安全可靠。
㈡ 通信
煤矿现有矿用调度机60门1台，供地面矿长室、矿灯房、绞车房、变电所等28门用户。
对外通信采用程控电话和手机。采用宽带和微机发送接受电子邮件。 四、矿井水源
久源煤矿目前采用井下出露的泉水作为煤矿的生活供水水源，采用井下涌水作为煤矿生产用水水源。煤矿在建有两个生产水池，容量分别为50m3（位于约+1692.00m标高处）、350m3（位于约+1692.00m标高处），地上式，通过管路自流供给工业场地及井下各用水点。
第二节 地质特征
一、地层与构造 ㈠ 井田地层
矿区地表出露地层有二叠系上统长兴组（P2c），三叠系下统卡以头组（T1k）、飞仙关组（T1f）、永宁镇组（T1y）及第四系（Q）；钻孔揭露二叠系上统峨眉山玄武岩组（P2β）及龙潭组（P2l）；深部隐伏二叠系下统茅口组（P1m）。含煤地层为二叠系上统长兴组（P2c）及龙潭组（P2l）。
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第一章 矿井概况
1、二叠系上统长兴组（P2c）
仅在矿区西南侧王老坡一带有小面积出露，为一套海陆交互相含煤沉积。由浅灰－灰黑色薄－中厚层状（钙质）细砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩和泥质（晶质）灰岩交互组成。由上至下含C1、C2、C3、C4四个薄煤层，除C1为局部点可采煤层外，其余均不可采。中下部深灰色中厚层状泥质（晶质）灰岩厚7～12m；底部灰－深灰色中厚层状泥质灰岩厚1～4m，横向连续分布。本组地层厚40～57m，平均厚47m。与下伏龙潭组整合接触。
2、二叠系上统龙潭组（P2l）
由细砂岩、粉砂岩及泥岩组成，据岩性组合特征及含煤情况可划分为三个岩性段：
⑴ 下段（P2l 1）：为浅灰～深灰色薄～中厚层状细砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩及泥岩，含菱铁矿结核，局部夹菱铁岩薄层。底部常见厚约1～4m的菱铁质泥岩和凝灰质泥岩。本段地层厚53～63m，平均厚58m。与下伏峨眉山玄武岩组平行不整合接触。
⑵ 中段（P2l2）：为浅灰～灰黑色薄～中厚层状细砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩及（炭质）泥岩，含菱铁矿结核，局部夹菱铁岩薄层。本段地层厚50～57m，平均厚54m。
⑶ 上段（P2l 3）：为主要含煤段，可采煤层C和C皆赋存于该段。由
b5a6浅灰～灰黑色薄～中厚层状细砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩及泥岩组成。本段地层厚47～55m，平均厚51m。
㈡ 矿区构造
矿区位于镇雄复式向斜南翼西段，总体呈一北东－南西向延伸的单斜构
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第一章 矿井概况
造，地层总体倾向北西，倾角一般为5～18°。受区域构造运动控制，北东、北北东向的褶皱及断裂较为发育。据《云南省镇雄县镇雄煤矿南部井田中段（北）初步勘探地质报告》、矿山生产及本次工作证实，区内共发现断层6条。其中，地层断距大于25m的断层有2条，编号为F525、F527；15 ～25m的断层有2条，编号为F546、F547；小于15m的断层有2条，编号为F647、F648。对矿区可采煤层连续性有较大影响的断层主要有F525和F547共2条；其中F648断层位于矿井东北部边界上，F527位于矿井东部边界上，两条断层均仅有少量裂隙带进入本矿，对矿区可采煤层影响不大。矿区构造属中等类型。矿井断层特征详见表1－2－1。
表1－2－1 矿井断层特征表 地层断距 编 号 F525 大于25m F527 逆断层 性 质 逆断层 特 征 倾向120～154°，倾角35～55°。长＞1800m，地层断距平均60m。地表岩层产状变化较大，断层角砾岩磨圆度较好，胶结紧密，结构面较光滑。 地表为第四系浮土覆盖，据前人资料，断层倾向北西，倾角40°，地层断距平均40m。长度大于800m。 倾向290～325°，倾角67～87°。长＞600m，地层断距平均17m。地表可见宽约1～5m的断层破碎带。 倾向280～315°，倾角60～84°。长约2700m，地层断距平均15m。地表可见宽约1～5m的断层破碎带，破碎带由略具方向性排列的次棱角状角砾岩和胶结物组成。 隐伏断层，倾向北西，倾角30°。ZK4502钻孔推测长度约320m，地层断距约为7m。 隐伏断层，倾向北西，倾角70°。ZK4602钻孔推测长度约250m，地层断距约为5m。 对可采煤层影响程度 影响较大 影响较大 F546 15 ～25m F547 正断层 影响较大 正断层 影响较大 F647 小于15m F648 逆断层 影响较大 正断层 影响较大 ㈢ 岩浆活动及变质作用
矿区内无岩浆岩分布，变质作用不明显。岩浆活动仅为发生于华力西期的基性岩浆喷发、喷溢所形成的隐伏于矿区龙潭组地层之下的峨眉山玄武岩组之玄武岩、火山碎屑岩。
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第一章 矿井概况
二、煤层及煤质 ㈠ 煤层
龙潭煤组含煤10层，自上而下依次编号为C、C、C、C、C、C、
a5b5c5a6b6c6C7、C8、C9、C10，除C及C为矿区内较稳定的可采煤层外，其余均为局
b5a6部点可采或不可采之薄煤层。煤系地层厚150～175m，平均厚163m，煤层总厚3.69～5.28m，含煤系数为2.26～3.24%。可采煤层（C及C）总厚2.24～
b5a64.92m，可采含煤系数为1.37～3.02%。
1、C煤层
b5俗称“高炭”，为矿区内主要可采煤层，位于上二叠统龙潭组上段（P2l 3）地层的上部。上距长兴组（P2c）底界4.21～6.43m，平均5.50m；距C煤层
a6顶板0.79～2.54m，平均1.62m。煤厚1.25～2.97m，平均厚2.26m，属稳定型全区可采的中厚煤层。
煤层呈似层状产出，结构较简单，含夹矸0～3层。煤层含矸率为0～2.86%。直接顶板为灰～深灰色中厚层状粉砂质泥岩或泥质粉砂岩，厚2.62～6.25m。在直接顶板与煤层间常有厚约0.02～0.05m的薄层状炭质泥岩伪顶。底板为浅灰～深灰色薄～中厚层状泥岩，局部为浅灰～灰色（含）粉砂质泥岩，厚0.19～1.52m。
2、C煤层
a6俗称“二层炭”，为矿区内次要可采煤层，亦位于上二叠统龙潭组上段（P2l 3）地层的上部，距C煤层底板0.79～2.54m，平均1.62m。煤厚0.81～1.95m，平均1.22m，属较稳定型全区可采的薄煤层。
煤层呈似层状产出，结构较简单，含夹矸1～3层。煤层含矸率为1.23～11.00%。煤层直接顶板为浅灰～灰色薄～中厚层状泥岩，厚0.38～1.45m。
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第一章 矿井概况
在直接顶板与煤层间常有厚约0.02～0.04m的薄层状炭质泥岩伪顶。底板为浅灰～灰色薄～中厚层状泥岩，局部为浅灰色中厚层状细砂岩，厚0.97～3.71m。
各主要煤层特征详见表1－2－2。
表1－2－2 主要煤层特征表
煤层 编号 C ab5见煤点 可采点 15 15 14 14 煤层厚度（m） 层间距（m） 两极值 两极值 平均值 平均值 1.25～2.97 2.26 0.81～1.95 1.22 0.79～2.54 1.62 煤层结构 （夹矸层数） 结构较简单，含泥岩夹矸0～3层 结构较简单，含泥岩及炭质泥岩夹矸1～3层 对比 可靠性 较可靠 稳定性 评价 稳定 可采 程度 全区 可采 全区 可采 C6 较可靠 较稳定
㈡ 煤质
1、煤的物理性质及煤岩特征
区内C及C煤层均呈灰黑色，条痕灰黑－黑色。块状、碎块状，少量
a6b5粉状；硬度大（3.5～3.8），脆度小，内生裂隙不发育。条带状结构，局部似均一状和线理状结构，块状构造。金刚光泽，参差状、阶梯状断口。煤燃烧时火焰稍短，无烟；残渣多呈粉状，部分呈块状。
宏观煤岩类型以半亮型及半暗型煤为主，暗淡型次之，属半暗－半亮型煤。煤岩成分以暗煤为主，夹矿化丝炭、亮煤和镜煤条带。煤层中常见星点状、结核状及细晶状黄铁矿。
2、煤类及工业用途
依据《中国煤炭分类》（GB5751-86），可采煤层C及C为中灰、特低
b5a6挥发分、低中－中高硫、特低磷、一级含砷、高－特高热值的三号无烟煤（WY03）。可作为一般动力用煤及普通燃料。
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第一章 矿井概况
三、矿井瓦斯情况
根据久源煤矿近三年的矿井瓦斯等级鉴定结果，结论均为高瓦斯矿井。矿井历年瓦斯鉴定结果详见表1－2－3。
表1－2－3 矿井近三年瓦斯等级鉴定结果表
q相CH4 鉴定年度 鉴定机构 （m/t） 2006 2008 云南省煤炭工业局 云南省煤炭工业局 云南省煤炭工业局 2009 云南煤矿安全监察局 43.63 4.03 5.95 0.55 高瓦斯矿井 41.10 34.04 3q绝CH4 3q相CO2 3q绝CO2 鉴定结论 3（m/min） （m/t） （m/min） 7.55 2.79 17.31 17.02 2.96 1.40 高瓦斯矿井 高瓦斯矿井 邻矿——融安煤矿2005～2008年的瓦斯等级鉴定结果也为高瓦斯矿井。其瓦斯等级鉴定结果见表1－2－4。
表1－2－4 融安煤矿近三年瓦斯等级鉴定结果表
鉴定 年度 2005 2006 2007 2008 鉴定机构 云南省煤炭工业局 云南省煤炭工业局 云南省煤炭工业局 昭通大地工程开 发有限公司 相对瓦斯 涌出量 （m3/t） 18.4 18.4 31.53 14.058 绝对瓦 斯出量（m3/min） 3.70 4.78 5.51 1.523 相对CO2 涌出量 （m3/t） 0.65 1.9 3.83 7.468 绝对CO2 涌出量 （m3/min） 0.34 0.67 0.809 鉴定结论 高瓦斯 高瓦斯 高瓦斯 高瓦斯
四、其他开采技术条件 ㈠ 煤尘爆炸性
根据煤矿于2008年对矿井内可采的C、C两煤层进行的煤尘爆炸性鉴定报告，两煤层的煤尘爆炸试验火焰长度均为0（无火焰长度），抑制煤尘爆炸最低岩粉比例均为0，本矿两个可采煤层均无煤尘爆炸性。
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第一章 矿井概况
㈡ 煤的自燃倾向
根据煤矿于2008年对矿井内可采的C、C两煤层进行的煤自燃倾向
b5a6性鉴定报告，两煤层的自燃倾向性等级均为Ⅲ类，均属不易自燃煤层。
㈢ 地温
根据地质报告，结合现场调查，本矿无地温异常区存在。 ㈣ 冰冻
根据地质报告，结合现场调查，矿区全年冬季冰冻时间很短。 五、井田水文地质简述
矿区地质构造相对简单，含煤岩系及围岩层平面展布简单，总体为缓倾的单斜构造，断层较发育，但对含水层影响不大；可采煤层位于当地最低侵蚀基准面之下，煤系本身富水性极弱，煤系顶板属弱岩溶化裂隙岩溶含水层，与区域同一含水层有一定水力联系，富水性弱－中等；间接顶板为极弱裂隙含水层，可视为相对隔水层；含煤地层为弱裂隙含水层，富水性极弱，采动影响带以下可视为相对隔水层。矿井充水主要来源于煤系顶板岩溶裂隙含水层地下水的直接涌入，充水含水层补给条件较差。外围废弃的小窑积水对矿床开采亦有影响，因废弃时间较长，其小窑积水可能有较强的酸性，对矿床开采有较大影响。矿井直接充水含水层富水性属弱－中等，水文地质条件属以裂隙岩溶含水层直接充水为主的简单类型。
第三节 矿井概况
一、井田境界及储量 ㈠ 井田境界
矿界拐点坐标详见表1－3－1。
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表1－3－1 久源煤矿井田范围拐点坐标表
拐点编号 地理坐标 经 度 纬 度 54坐标系统3度带直角坐标 80坐标系统3度带直角坐标 X Y 35493462.00 35493958.00 35494892.00 35494396.00 X 3033982.753 Y 35493382.145 矿1 104°56′02″ 27°25′06″ 3034040.00 矿2 104°56′20″ 27°26′33″ 3036718.00 矿3 104°56′54″ 27°26′30″ 3036625.00 矿4 104°56′36″ 27°24′55″ 3033701.00 3036660.768 35493878.148 3036567.768 35494812.153 3033643.752 35494316.151 采矿权范围面积2.7233km2；限定开采深度1900～1440m，后经批复变更为1900～备注 1300m。 ㈡ 储量
云南省矿产资源储量评审中心于2010年6月13日出具的《云南省镇雄县久源煤矿生产勘探报告》评审意见书“云国土资矿评储字[2010]146号”评审结果截止2009年9月30日，久源煤矿保有111b+122b+331+332+333类资源储量1233万t。经过现场调查，如今镇雄—毕节公路以南大部分成为采空区，资源储量几乎殆尽。采用水平投影煤层底板等高线地质块段法共求获矿区矿权范围内可采煤层保有资源储量为1075万t。
根据煤层赋存情况、开拓布置方式，扣除永久煤柱（断层煤柱、井田边界煤柱、村庄煤柱）234.2万t及保护煤柱（工业场地煤柱、井筒煤柱、大巷煤柱）115.3万t后，久源煤矿尚有可采储量为570万t。矿井可采储量计算结果详见表1－3－2。
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第一章 矿井概况
表1－3－2 矿井设计可采储量汇总表
单位：万t
永久煤柱损失 类别 矿井资源量 可信度系数 矿井工业储量 断层 111b C5 第一 水平 （+1550） C6 a水平位置 煤层编号 保护煤柱 矿井设计储量 回采率 工业场地 井筒 大巷 合计 设计可采储量 井田边界 3.7 10.4 1.7 15.8 1.6 9.1 0.9 11.6 公路隧道 8.3 4.6 34.5 18.5 65.9 3.7 3.5 13.2 9.7 30.1 村庄 17.7 17.7 8.6 8.6 合计 12 15 52.2 63.2 144.4 5.3 12.6 21.8 34.6 74.3 129 281.2 45 17 92 564.2 59 149.8 24 9 45 286.8 1 1 1 1 0.8 1 1 1 1 0.8 129 281.2 45 17 73.6 545.8 59 149.8 24 9 36 277.8 45 45 24 24 401.4 203.5 0.2 0.3 0.5 0.2 0.3 0.5 18.6 5.4 24 10.1 2.2 12.3 14.4 14.4 5.8 5.8 11.6 33.2 5.7 38.9 16.1 8.3 24.4 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 290 152.2 b122b 331 332 333 小计 111b 122b 331 332 333 小计
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第一章 矿井概况
续表1－3－2 矿井设计可采储量汇总表
煤层编号 永久煤柱损失 类别 矿井资源量 可信度系数 矿井工业储量 断层 111b 122b 331 332 333 小计 111b 122b 331 332 333 小计 145.8 145.8 78.2 78.2 1075 1 1 145.8 145.8 78.2 78.2 1048 69 矿井设计储量 村庄 26.3 合计 10.1 10.1 5.4 5.4 234.2 135.7 72.8 813.8 保护煤柱 回采率 工业场地 1 井筒 36.3 大巷 33.5 33.5 18.5 18.5 78 合计 33.5 33.5 18.5 18.5 115.3 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 81.7 46.1 570 设计可采储量 水平位置 井田边界 10.1 10.1 5.4 5.4 42.9 公路隧道 96 C5 第二 水平 （+1410） C6 ab矿井合计 注：鉴于该矿开采技术条件中等、煤层赋存稳定，333类资源量的可信度系数取0.8。
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第一章 矿井概况
二、开拓与开采
㈠ 矿井设计生产能力和服务年限
根据项目核准批复文件，矿井生产能力为30万t/a，矿井设计可采储量为570万t，则矿井服务年限为13.5a。 ㈡ 开拓方式
矿井井口及工业场地位于矿区西南部边界的山沟中。初设设计新开掘一对主、副斜井。主斜井担负运煤；副斜井担负提矸、运送人员、材料及进风等辅助任务。利用目前正使用的风井作为全矿井的回风井使用。在+1578m标高做一条总回风上山与本设计的+1560m一水平回风大巷连通，作为担负整个矿井的回风任务。
主斜井至+1410m，一条联络巷与+1410m轨道石门连接，+1555m运输大巷（即一水平运输大巷）和+1415m运输大巷（即二水平运输大巷）分别和运输斜巷相连至各水平的井底煤仓；副斜井至+1550m水平甩车场与+1550m轨道大巷（即一水平轨道大巷）相连，副斜井至+1410m水平平车场与+1410m轨道大巷（即二水平轨道大巷）相连。
㈢ 水平划分
全矿井共划分两个水平，+1550m水平为第一水平，一个采（盘）区；+1410m水平为第二水平，一个采（盘）区。
㈣ 采煤方法与顶板管理
本矿井煤层倾角3°～8°，结构简单，厚度较稳定，为薄～中厚煤层，平均煤厚1.22～2.26m，开采技术条件较好，矿井设计采用倾斜长壁采煤方法，全部垮落法管理顶板；回采工艺采用普通采煤机械化。首采C煤层的
b5工作面长度为120m，年进度取832m，一个普采工作面可达到设计产量。
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第一章 矿井概况
三、矿井通风
㈠ 矿井通风方法与方式
本矿井通风方法采用机械抽出式，通风方式为中央并列式。
㈡ 矿井需风量及风量分配、风压、等积孔计算及通风难易程度评价。 根据我院编制的《云南省镇雄县久源煤矿初步设计》，矿井投产时需风量为39.0m3/s，其中1151机采工作面需风量16.0m3/s。工作面顺槽掘进工作面、集中轨道掘进工作面和石门掘进工作面各配风15.0m3/s，中央变电所硐室配风3.0m3/s，其它巷道配风5.0 m3/s。
矿井投产时的通风难易程度属容易，即小阻力矿井，其负压为532.44Pa；一采区采完后的通风难易程度属中等，即中等阻力矿井，其大负压为1113.77Pa。
本矿井风机选用FBCDZ-NO.18－8－I轴流式防爆轴流式风机，对旋轴流式防爆轴流式风机，共选用两台风机，一台工作，一台备用。
四、地面设施 ㈠ 地面生产系统
久源煤矿主斜井为带式输送机系统，原煤从井下经M101带式输送机直接将原煤运输到位于主斜井口11m处的1号装载站转运至M102带式输送机。M102带式输送机将原煤运至滑坡煤仓上方，后落入滑坡煤仓储存，在滑坡煤仓下方设置筛子对原煤进行筛分分级，再通过装汽车外运。 生产区由主斜井（仅运输原煤）皮带提升系统、原煤储煤场组成；副井为绞车轨道提升，担负下放材料、上下待修或下放修理后的机电设备及矿车、上下工人及排矸。 ㈡ 地面总平面布置
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第一章 矿井概况
窄轨铁路从副斜井井口车场向东北面依次分岔出入机修、矿车修理间、坑木场和器材库等使用的窄轨铁路线。本矿为扩建矿井行政福利设施大部分已形成，布置在工业场地南部入口处，有矿办公室联合建筑、食堂等建、构筑物；宿舍有一栋，由于受场地限制加之该矿距县城较近家属楼考虑在县城购置，本设计不再考虑；水处理设施布置在工业场地西北部，在工业场地北面山坡上布置高位水池，供工业场地地面用水。详见工业场地总平面布置图。
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第二章 抽采瓦斯设计参数
第二章 抽采瓦斯设计参数
第一节 煤层瓦斯基本参数
一、煤层瓦斯含量
根据中国矿业大学和云南方圆中正工贸有限公司编制的云南省昭通市镇雄县乌峰镇久源煤矿、狮子山煤矿、融安煤矿和大成煤矿开采煤层瓦斯基础参数测定报告提供的煤质及原煤瓦斯含量见表2－1－1，各矿的开采标高见表2－1－2。
表2－1－1 各矿煤质及原煤瓦斯含量表
C5b煤层 矿井 水分 久源 狮子山 大成 融安 1.93 1.78 1.59 2.05 灰分 17.86 18.32 14.96 10.01 3C6a煤层 瓦斯含量 瓦斯含量 水分 1.52 1.53 1.63 2.36 灰分 12.48 16.35 15.46 19.98 m/t 5.26 5.85 5.54 5.41 3m/t 5.15 6.23 5.48 5.28 m/t·r 6.42 7.80 6.57 6.0 3m3/t·r 6.12 6.80 6.68 6.97
久源： C5b：5.15×100/（100－1.93－17.86）=6.42 m3/t·r
C6a：5.26×100/（100－1.52－12.48）= 6.12m3/t·r
狮子山： C5b：6.23×100/（100－1.78－18.32）=7.8m3/t·r
C6a：5.85×100/（100－1.53－12.48）=6.80 m3/t·r
大成： C5b：5.48×100/（100－1.59－14.94）=6.57 m3/t·r
C6a：5.54×100/（100－1.63－15.46）=6.68 m3/t·r
融安： C5b：5.28×100/（100－2.05－10.01）=6.0 m3/t·r
C6a：5.41×100/（100－2.36－19.98）=6.97 m3/t·r
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第二章 抽采瓦斯设计参数
用回归直线方程分析各煤层瓦斯含量，回归直线方程： X=A+BY
式中：X——水平标高纯煤瓦斯含量
Y——水平标高 A、B——待定回归系数
又根据重庆地质矿产研究院编制的《云南省镇雄县西朗沟煤矿勘探报告煤层瓦斯突出危险性指标测定说明书》，取西朗沟C煤层+1300m以上9
b5个钻孔，西朗沟C煤层+1300m以上5个钻孔，综合久源煤矿、融安煤矿、
a6狮子山煤矿和大成煤矿的瓦斯含量，见表2—1—2。
表2—1—2 西朗沟钻孔及相邻4矿瓦斯含量表
C5b 煤 层 矿井名称 钻 孔 名 称 实测 实测 实测 实测 3803 3805 4802 4004 Zk3 Zk14 Zk12 Zk6 Zk13 标 高 1645 1585 1515 1503 1449 1442 1423 1354 1347 1341 1337 1322 1311 瓦斯含量 （m3/t·r） 7.80 6.42 6.57 6.00 6.62 10.22 9.57 15.22 15.09 12.65 13.68 10.47 15.91 钻 孔 名 称 实测 实测 实测 实测 Zk3 Zk10 Zk6 Zk11 Zk6 C6a 煤 层 标 高 1625 1590 1502 1500 1339 1335 1319 1306 1302 瓦斯含量 （m3/t·r） 6.8 6.12 6.68 6.97 13.97 13.40 8.93 11.09 11.29 狮子山 久源 大成 融安 西朗沟
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第二章 抽采瓦斯设计参数
上述各煤层钻孔反映成回归直线方程分析图如下：
Y40035030025020015010050X123456789101112131415161718C 煤层5 b
Y40035030025020015010050X123456789101112131415161718C 煤层6a
C煤 层：
b5经计算：X=13.11；Y=265.2；ΣXi ΣXiXXYiY=4787.48；
=225.94; ΣY2iY=153320.8
2式中：X——水平标高纯煤瓦斯含量，m3/t.r；
Y——水平标高，m；
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第二章 抽采瓦斯设计参数
XY——水平标高平均纯煤瓦斯含量，m3/t.r； ——平均水平标高，m；
相关系数：
r=
XiXYiYXiX22YiY=
4787.48225.94153320.8=0.813
回归系数： B=
δXYδY2=r·XiXYiY2=0.813×2225.94153320.8=0.813×0.038=0.031
待定系数：
A=X-BY =4.076 得出回归直线方程：
X=4.076+0.031Y C煤 层
a6经计算：X=11.06；Y=225.29； ΣXiΣXi相关系数： r==
XiXYiYXiXXYiY2=2589.16；
X=74.29 ； ΣY2iY=134795.56
22589.1674.29134795.562YiY=0.82
回归系数： B=
δXYδY2=r·XiXYiY2=0.82×274.29134795.56=0.82×0.023=0.019
待定系数： A=
X－BY=9.47－0.019×200.78Y=5.655
回归直线方程：X=5.655+0.019Y 所以，久源煤矿纯煤瓦斯含量计算如下：
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第二章 抽采瓦斯设计参数
C煤层：X=4.076+0.031Y
b5式中： X——纯煤瓦斯含量；m3/t.r
Y——煤层赋存深度，m；Y=1645－1460=185m X=4.076+0.031×185=9.81 m3/t.r C煤层：X=5.655+0.031Y
a6式中： X——纯煤瓦斯含量；m3/t.r
Y——煤层赋存深度，m；Y=1625－1460=165m X=5.655+0.031×165=8.79 m3/t.r
再根据中国矿业大学和云南方圆中正工贸有限公司编制的云南省昭通市镇雄县乌峰镇久源煤矿开采煤层瓦斯基础参数测定报告测定的C煤层和
b5C煤层的水分和灰分算出两层煤的原煤瓦斯含量，然后乘以修正系数取
a61.3，见表2－1－4。
表2－1－4 C、C煤层瓦斯基础参数结果
b5a6工业分析 煤层 C5 C6 abMad 1.93 1.52 Aad 17.86 12.48 Vdaf 10.61 17.61 纯煤瓦斯含量m3/t.r 9.81 8.79 原煤瓦斯含量m3/t 7.87 7.56 修正后原煤瓦斯含量m3/t 10.23 9.83 二、煤层瓦斯压力及透气性及其他参数
根据中国矿业大学和云南方圆中正工贸有限公司做了云南省昭通市镇雄县乌峰镇久源煤矿开采煤层瓦斯基础参数测定报告，开采煤层瓦斯基础参数测定结果见表2－1－5。
第二节 矿井瓦斯储量及可抽量
一、矿井瓦斯储量
矿井瓦斯储量包括可采煤层、不可采煤层以及围岩中所赋存的瓦斯，其计算公式如下：
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第二章 抽采瓦斯设计参数
W＝(K1·K2)Ai·Xi
式中：W——矿井瓦斯储量，万m3；
K1——不可采邻近层瓦斯储量系数，取K1=1.15； K2——围岩瓦斯储量系数，取K2=1.1； Ai——第i个可采煤层煤炭资源量，万t； Xi——第i个可采煤层平均瓦斯含量，m3/t；
久源煤矿的瓦斯储量计算结果见表2－2－1，从表中可以看出本矿井的瓦斯储量为9767.67万m3。
表2－2－1 矿井瓦斯储量计算表
煤层 编号 C5 C6 采空区 合计 ab瓦斯含量 Wo（m/t） 6.75 8.54 4.8 3地质储量 Ai（万t） 710 314.7 50.3 K1 1.15 1.15 1.15 K2 1.1 1.1 1.1 瓦斯储量 W（万m） 6062.51 3399.74 305.42 9767.67 3表2－1－5 开采煤层瓦斯基础参数测定结
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 名称 煤层相对瓦斯压力(MPa) 煤体坚固性系数f 瓦斯放散初速度△p 煤的破坏类型 吸附常数a(m3/t) 吸附常数b(Mpa-1) 孔隙率（%） 真密度(t/m3) 视密度(t/m3) 分析基水分/Mad(%) 分析基灰分/Aad(%) 分析基挥发分/Vad(%) 分析基固定碳Fcad(%) 钻孔瓦斯流量衰减系数(d-1) 煤层透气性系数（m2/Mpa2·d） 瓦斯含量(m3/t) 23
C 0.48 0.40 22.3 Ⅲ 22.3 1.2 4.1984 1.6673 1.5973 1.93 17.86 10.61 69.60 0.046 0.134 5.15 b5C 0.56 0.41 22.1 Ⅲ 18.4 1.0 2.9609 1.8484 1.9048 1.52 12.48 17.61 68.39 0.041 0.13 5.26
a6镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第二章 抽采瓦斯设计参数
二、矿井瓦斯可抽量
瓦斯可抽量是指在瓦斯储量中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，万m3； W——瓦斯储量，万m3；
K可——可抽系数； K可＝K1·K2·Kg
式中：K1——煤层瓦斯排放系数；
K1＝K3(Wo Wc)÷Wo
式中：K3——瓦斯涌出程度系数；因久源煤矿的瓦斯涌出除主要来自于开
采层外，还来自于邻近层。取K3＝0.8。
Wo——煤层原始瓦斯含量，m3/t；
Wc——运到地面煤的残余瓦斯含量，m3/t；各煤层的残余瓦斯含量根
据AQ1018－2006矿井瓦斯涌出量预测方法计算。
K2——负压抽采时抽采作用系数，K2＝1.2； Kg——矿井瓦斯抽采率，17.1%。
对久源煤矿各煤层的瓦斯可抽量预测结果见表2－2－3。从计算结果看，矿井瓦斯可抽量为970.62万m3。
表2－2－3 久源煤矿瓦斯可抽量预测表
煤层 C5 C6 采空区 ab原始瓦斯含残存瓦斯含3量Wo（m/t） 量Wc (m3/t) 10.23 9.83 4.8 4.00 3.93 1.99 K1 0.49 0.48 0.47 24
K可 0.1 0.1 0.1 瓦斯储量 (万m3) 6062.51 3399.74 305.42 9621.6 瓦斯可抽量 W抽(万m3) 606.52 334.75 29.35 970.62
合计 镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第二章 抽采瓦斯设计参数
第三节 矿井瓦斯涌出量预测
根据各可采煤层瓦斯含量、煤层厚度、煤层间距等参数，结合本矿井开拓开采布置，采掘工作面技术参数（包括工作面长度、采高、推进度等）等，采用国家安全生产监督管理总局2006－02－27发布的《矿井瓦斯涌出量预测方法》（AQ1018－2006）预测矿井投产时各采掘工作面瓦斯涌出量及全矿井瓦斯涌出量。
一、回采工作面瓦斯涌出量
q采=q1+q2
式中：q采—回采工作面相对瓦斯涌出量，m3/t；
q1—开采层相对瓦斯涌出量，m3/t； q2—邻近层相对瓦斯涌出量，m3/t； ㈠ 开采层相对瓦斯涌出量 q1的计算如下：
q1=K1•K2•K3•
mM•（W0 —Wc）
式中： K1——围岩瓦斯涌出量系数，根据围岩特性，全部跨落法管理顶
板时取1.30；
K2——工作面丢煤瓦斯涌出量系数，用回采率的倒数计算，薄煤
层工作面回采率取97%；中厚煤层工作面回采率取95%，厚煤层工作面回采率取93%；
K3——采区内准备巷道预排瓦斯对开采层瓦斯涌出影响系数，按
下式计算：
K3=（L－2h）/L；其中L——工作面长度， H——巷道预排瓦斯带宽度值，取9m；则K3=（120－2×9）/120=0.85
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第二章 抽采瓦斯设计参数
M——开采层厚度，m； M——工作面采高，m；
W0——煤层的原始瓦斯含量，m3/t，下同； Wc——运出矿井后煤的残存瓦斯含量，m3/t。
瓦斯含量W0小于10m3/t·r，纯煤残存瓦斯含量按公式
-7.207Wc=10.385×eW0计算。
将各开采煤层厚度、瓦斯含量等参数代入上述公式，开采层相对瓦斯涌出量计算结果见表2－3－1。
表2－3－1 各开采层相对瓦斯涌出量计算结果表
开采层纯工作面平掘进巷道煤层工作面采煤厚度 均长度预排等值编号 高M(m) (m) L(m) 宽度h(m) K1 C5 b系数 K2 K3 开采层相煤层原始残存瓦斯纯残存瓦斯对瓦斯涌瓦斯含量 煤含量 原煤含量 出量333W0(m/t) Wc(m/t.r) Wc(m/t) 3q1(m/t) 10.23 4.98 4.0 6.99 2.18 2.26 120 9 1.3 1.05 0.85 ㈡ 邻近层相对瓦斯涌出量q2按下式计算：
n（Woi-Wci)• q2=∑i=1miM•ηi
式中：mi——第i个邻近层煤层厚度，m；
M——工作面采高，m；
ηi——第i个邻近层瓦斯排放率，%；
Woi——第i个邻近层煤层原始瓦斯含量，m3/t； Wci——第i个邻近层煤层残存瓦斯含量，m3/t；
本矿井可采煤层为近水平煤层，按由上至下开采顺序开采，受采动影响下邻近层瓦斯排放带范围一般为45m，上邻近层一般为120m。
矿井各煤层开采时邻近层相对瓦斯涌出量计算结果见表2－3－2。
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第二章 抽采瓦斯设计参数
表2－3－2 各煤层开采时邻近层相对瓦斯涌出量计算结果表
邻近层参数 开采煤层编号 邻近层类型 下邻近层 邻近层编号 aC6 煤层厚度mi (m) 1.07 原始瓦斯含量 W0 (m3/t) 9.83 残存瓦斯 含量 Wc (m3/t) 3.93 受采动影响瓦斯排放率ηi 0.85 工作面采距开采层高距离L(m) M(m) 1.62 2.26 邻近层相对瓦斯涌出量 3q（ 2m/t）2.37 Cb 5㈢ 回采工作面瓦斯涌出量q采=q1+q2
回采工作面瓦斯涌出量计算结果见表2－3－3。
表2－3－3 回采工作面瓦斯涌出量计算结果表
开采煤 层编号 C5 b开采层相对瓦斯涌出量q1 (m3/t) 6.99 邻近层相对瓦斯涌出量q2（m3/t） 2.37 工作面相对瓦斯涌出量q采（m3/t） 9.37 设计单个工作面日产量 （t/d） 855 设计单个工作面 绝对瓦斯涌出量（m3/min） 5.56 二、掘进工作面瓦斯涌出量
q掘=q3+q4
式中：q掘——掘进工作面瓦斯涌出量，m3/min；
q3——掘进巷道煤壁瓦斯涌出量，m3/min； q4——掘进巷道落煤的瓦斯涌出量，m3/min； ㈠ 掘进煤壁瓦斯涌出量q3按下式计算：
q3=D·V·qo·（2·LV―1）
式中： D——巷道断面内暴露煤壁面的周边长度，m；薄及中厚煤层D=2×
开采层厚度；厚煤层D=2×巷道高度＋巷道宽度；
V——巷道平均掘进速度，m/min。煤巷掘进速度按月进度200m计，
V=0.0046m/min；
qo——煤壁瓦斯涌出初速度，m3/（m2•min）；
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第二章 抽采瓦斯设计参数
qo=0.026×[0.0004(Vr)2+0.16]•Wo 式中：Vr——煤的挥发分，%；
Wo——煤层原始瓦斯含量，m3/t； L——巷道长度，m;
各煤层掘进工作面煤壁瓦斯涌出量计算结果详见表2－3－4。
表 2－3－4 掘进工作面煤壁瓦斯涌出量计算结果表
煤层 暴露煤壁 巷道掘 巷道 煤壁瓦斯 涌出强度q0(m3/min) 0.043 面周边长度进速度 长度编号 D(m) V(m/min) L(m) Cb 54.36 0.0046 930 挥发分Vr(%) 10.61% 煤层瓦斯含量W0(m3/t) 10.23 掘进煤壁瓦斯 涌出量q3(m3/min) 0.769 ㈡ 掘进巷道落煤瓦斯涌出量q4按下式计算
q4=s·V·γ·(Wo―Wc)
式中：S——掘进巷道见煤面积，m2；
V——平均掘进速度，m/min；
Γ——煤的容重，1.64t / m3，根据生产勘探报告而来； Wo——煤层瓦斯含量，m3/t；
Wc——运至地表煤的残存瓦斯量，m3/t； 掘进工作面落煤瓦斯涌出量计算结果见表2－3－5。
表2－3－5 掘进巷道落煤瓦斯涌出量计算结果表
煤层 C5 b煤巷揭煤单巷巷道掘进煤的容重煤层原始瓦斯煤层残存瓦斯掘进落煤瓦斯涌面积S(m2) 速度v(m/min) r(m3/t) 含量W0(m3/t) 含量Wc(m3/t) 出量q4(m3/min) 8.0 0.0046 1.64 10.23 4 0.379 ㈢ 掘进工作面瓦斯涌出量q掘=q3+q4
掘进工作面绝对瓦斯涌出量计算结果见表2－3－6。
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第二章 抽采瓦斯设计参数
表2－3－6 掘进工作面绝对瓦斯涌出量汇总表 煤层 掘进煤壁瓦斯涌出量 q3(m³/min) 0.769 落煤瓦斯涌出量 3q4(m/min) 0.379 掘进工作面绝对瓦斯涌出量 3q掘(m/min) 1.148 Cb 5 三、生产采区瓦斯涌出量
n
nK'(∑q采iAi+1440∑qi=1掘i)q区=
i=1Ao
式中：q区——生产采区相对瓦斯涌出量，m3/t;
K’——生产采区内采空区瓦斯涌出系数， 取1.35； q采i——第i个工作面相对瓦斯涌出量，m3/t; Ai——第i个回采工作面日产量，t； q掘i——第i个工作面相对瓦斯涌出量，m3/t； Ao——生产采区平均日产量。
首采区各煤层开采时生产采区瓦斯涌出量预测详见表2－3－7。
表2－3－7 生产采区瓦斯涌出量预测表 煤层编号 C5 b采空区瓦斯涌出系数K′ 1.35 回采工作面 相对瓦斯涌出量 ∑qfi(m3/t) 9.37 掘进工作面绝对瓦斯涌出量∑qji(m3/min) 1.148 回采工作面平均日产量A0(t) 855 采区相对 瓦斯涌出量 q区(m3/t) 17.87 采区绝对 瓦斯涌出量 q区(m3/min) 10.61 四、矿井瓦斯涌出量 q井=
K''q区iOiAoiA
式中：q井——矿井相对瓦斯涌出量，m3/t；
K′′——采空区瓦斯涌出系数，取1.35；
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第二章 抽采瓦斯设计参数
q区i——第i个生产采区相对瓦斯涌出量，m3/t； A0i——第i个生产采区平均日产量，t。
首采区各煤层开采时矿井瓦斯涌出量预测详见表2－3－8。
表2－3－8 矿井瓦斯涌出量计算结果表
开采层编号 Cb 5采空区瓦斯涌出系数 1.35 生产采区 平均日产量A0(t) 909 生产采区相对瓦斯涌出量(m3/t) 16.8 生产采区绝对瓦斯涌出量(m3/min) 10.61 矿井相对 瓦斯涌出量(m3/t) 22.69 矿井绝对 瓦斯涌出量 (m3/min) 13.47 上述预测结果说明：
1、矿井开采C煤层时全矿井相对瓦斯涌出量均大于10m3/t，说明本矿
b5井属高瓦斯矿井。
2、本矿井属高瓦斯矿井，按照《煤矿瓦斯抽采规范》的规定，必须建立地面永久瓦斯抽采系统。
综上所述，本矿井为高瓦斯矿井，必须建立地面永久抽采瓦斯系统来解决瓦斯问题。
第四节 瓦斯抽采必要性和可行性分析
一、瓦斯抽采必要性原则
从安全生产的角度考虑，当一个矿井、采区或工作面的绝对瓦斯涌出量大于通风能力允许的瓦斯涌出量时，就要抽采瓦斯。《煤矿瓦斯抽采工程设计规范》（GB50471－2008）从安全和经济上的诸多因素综合考虑规定，凡有下列情况之一的矿井，必须建立地面永久瓦斯抽采系统或井下移动泵站瓦斯抽采系统，开展抽采工作：
㈠ 高瓦斯矿井。
㈡ 一个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5 m3/min或一个掘进工作面绝对
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第二章 抽采瓦斯设计参数
瓦斯涌出量大于3m3/min，且用通风方法解决瓦斯问题不合理的矿井。
㈢ 矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的： 1、矿井绝对瓦斯涌出量大于或等于40m3/min；
2、年产量（1.0～1.5）Mt的矿井，矿井绝对瓦斯涌出量大于30 m3/min； 3、年产量（0.6～1.0）Mt的矿井，矿井绝对瓦斯涌出量大于25 m3/min； 4、年产量（0.4～0.6）Mt的矿井，矿井绝对瓦斯涌出量大于20 m3/min； 5、年产量小于或等于0.4Mt的矿井，矿井绝对瓦斯涌出量大于15m3/min。 ㈣ 开采有煤与瓦斯突出危险煤层的矿井。
㈤ 凡符合以上情况之一的矿井，并同时具备下列两个条件的矿井，应建立地面固定瓦斯抽采系统：
1、开采有煤与瓦斯突出危险煤层的矿井。
2、瓦斯抽采系统设计抽采量大于或等于2m3/min的矿井。 二、本矿井瓦斯抽采必要性分析 ㈠ 回采工作面
当回采工作面的最大风排瓦斯涌出量小于回采工作面的绝对瓦斯涌出量时，即下式成立，说明通风方法不能解决回采工作面的瓦斯，抽采就是必要的。
qmax0.6CSVmaxKH﹤q采绝
式中：qmax——通风所能担负的工作面最大绝对瓦斯涌出量，m3/min；
C——工作面回风流中允许的最大瓦斯浓度， %，取C=1； S——工作面有效通风断面，m2； Vmax——工作面允许的最大风速，4m/s； KH——工作面瓦斯涌出不均衡系数，取1.3。
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第二章 抽采瓦斯设计参数
经过对矿井瓦斯涌出量的预计，久源煤矿的回采工作面抽采必要性判别 见表2－4－1。
表2－4－1 工作面风排瓦斯涌出量计算结果表
开采层编号 工作面有效通风断面 (m2) 7.2 设计回采工作面 风排最大绝对瓦斯涌出量 qmax (m3/min) 相对瓦斯涌出量 q采相 (m3/t) 9.37 绝对瓦斯涌出量 q采掘 (m3/min) 5.56 qmax＜q采绝 开采层厚度(m) Cb 52.18 13.29 否 b5由本矿井回采工作面最大风排情况（上表）可以看出：本矿井C煤层为中厚煤层，工作面采高2.26m，有效过风断面7.2m2，按工作面允许的最大风速4m/s来计算时，通风所能担负的工作面最大绝对瓦斯涌出量qmax为13.29m3/min，而工作面实际的风速为2.2m/s，通风所能担负的工作面实际的绝对瓦斯涌出量qmax为7.31 m3/min，大于回采工作面绝对瓦斯涌出量5.56m3/min，所以开采C煤层时，可以用通风方法解决工作面的瓦斯，不
b5需要对C煤层回采工作面进行预抽和边采边抽。回采工作面的绝对瓦斯涌
b5出量小于通风所能担负的工作面实际的绝对瓦斯涌出量，而下邻近层的瓦斯涌出量小，所以无需对下邻近层卸压瓦斯抽采。为了矿井的生产安全，开采C和C煤层时，用通风方法不能解决回采工作面的瓦斯问题时，必须
b5a6进行煤层预抽，以使瓦斯抽采系统得到充分利用。
㈡ 掘进工作面
在设计的掘进速度下，当掘进工作面设计配风量小于稀释瓦斯所需的风量，即下式成立时，抽采是必要的。
Qo=1.67QKC≥Q掘
式中： Q0——掘进工作面稀释瓦斯所需风量，m3/s；
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第二章 抽采瓦斯设计参数
Q——掘进工作面的绝对瓦斯涌出量， m3/min； K——瓦斯涌出不均衡系数，取1.3。
C——《煤矿安全规程》允许的工作面瓦斯浓度，%，取C=1； 经过对矿井瓦斯涌出量的预计，久源煤矿的掘进工作面抽采必要性判别见表表2－5－2。
按局部通风机吸风量计算掘进工作面配风量Q掘:
Q掘＝Qf×I ×k=390×1×1.3＝507m3/min。
式中：Q掘 ——掘进工作面设计配风量，m3/s；
Qf ——掘进面局部通风机额定风量，设计选用FBD/№5.6/2×15型对
旋轴流式局部通风机，额定风量为300~469m3/min，按风机平均风量取390 m3/min；
I ——掘进面同时运行的局部通风机台数，1台；
K——为防止局部通风机吸循环风的风量备用系数，进风巷中有瓦
斯涌出时取1.3。
表2－4－2 掘进工作面抽采必要性判别表
煤层编号 C5 b掘进头 类型 普掘 掘进工作面 瓦斯涌出量 Q(m3/min) 1.148 掘进工作面 稀释瓦斯需风量 Q0(m3/s) 1.52 掘进工作面设计配风量 Q掘(m3/s) 8.45 Q掘﹤Q0 否 由本矿井掘进头配风情况（上表）可以看出：久源煤矿掘进头配风为8.45m3/s的条件下，炮掘工作面按上式来看目前无需抽采，而且掘进工作面的绝对瓦斯涌出量也未超过《煤矿瓦斯抽采工程设计规范》（GB50471—2008）所规定的3.0 m3/min需抽采的下限，所以掘进工作面按上面分析来看目前无需抽采。但从安全生产角度出发，在遇到地质构造瓦斯涌出量突然增大时，
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第二章 抽采瓦斯设计参数
通风解决不合理的情况下，可考虑采取抽采措施解决瓦斯超限问题。所以久源煤矿在实际生产过程中，可视情况而定是否需要掘进面的预抽，及时调整抽采系统，同时及时和设计单位联系，修改抽采设计。
㈢ 采空区瓦斯抽采
久源煤矿是扩建矿井，矿井投产时在一采区C煤层布置一个机采工作面
b5达产。回采方法采用一次采全高、全部跨落法管理顶板。由于本矿井C煤层与C
b5b5a6煤层的层间距离比较小，C煤层开采后，煤层顶底板岩石受采动影响产生裂隙，形成邻近煤层瓦斯的通路，将有大量的邻近层的瓦斯涌入C煤层采空区，邻近层瓦斯
b5大部分卸压瓦斯释放。本设计拟在工作面回风巷埋管抽采邻近层瓦斯的涌入量和半封闭采空区的瓦斯。由于下邻近层的卸压瓦斯又通过采空区冒落产生的裂隙涌向采空区，采煤工作面采用U型通风，采空区和工作面风流联通，瓦斯涌入采空区后又会涌向回采工作面并经回风流排出，当采空区积存和涌出瓦斯较大时，容易造成上隅角瓦斯超限，所以需进行密闭全封闭的采空区瓦斯抽采。而久源煤矿开采一采区C煤层时，矿井绝对瓦斯涌出量为14.32m3/min，随着矿井开采时间的延长与
b5开采范围的扩大，将来采空区涌出的大量瓦斯无疑将加重矿井的通风负担，使得矿井采空区瓦斯治理成为关键，故本矿井达产时对一采区的煤层工作面的采空区进行瓦斯抽采是必要的。 三、本矿井瓦斯抽采可行性分析
开采层瓦斯抽采效果取决于煤层的自然透气性，其评价指标有两个：煤层的透气性系数()和钻孔瓦斯流量衰减系数()。《煤矿瓦斯抽采工程设计规范》（GB50471－2008）规定的开采层预抽瓦斯可行性评价标准见表2－4－3。
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第二章 抽采瓦斯设计参数
表2－4－3 开采层预抽瓦斯难易程度分类表
抽采难易程度 容易抽采 可以抽采 较难抽采 钻孔瓦斯流量衰减系数β (d) <0.003 0.003～0.05 >0.05 -1煤层透气性系数 (m/MPa·d) >10 10～0.1 <0.1 22根据中国矿业大学和云南方圆中正工贸有限公司做了云南省昭通市镇雄县乌峰镇久源煤矿开采煤层瓦斯基础参数测定报告测定的煤层透气性系数和钻孔瓦斯流量衰减系数等参数：C煤层的煤层透气性系数为0.134，钻
b5孔瓦斯流量衰减系数0.046；C煤层的煤层透气性系数为0.13，钻孔瓦斯流
a6量衰减系数0.041。
根据表2－4－3，可以看出两层可采煤层瓦斯抽采的可行性都是可以抽采。
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第三章 矿井抽采瓦斯方法
第三章 矿井抽采瓦斯方法
第一节 瓦斯来源分析
根据计算，矿井投产时，在C煤层布置一个机采工作面可以达产，矿井
b5相对瓦斯涌出量22.69m3/t，矿井绝对瓦斯涌出量为13.47m3/min，其中回采工作面绝对瓦斯涌出量为5.56m3/min，占矿井瓦斯涌出总量的41.3%，掘进工作面绝对瓦斯涌出量为1.148 m3/min，占矿井瓦斯涌出总量的8.5%，采空区绝对瓦斯涌出量6.762 m3/min，占矿井瓦斯涌出总量的50.2%。
矿井瓦斯涌出量见表3－1－1。
表3－1－1 矿井瓦斯涌出量计算表
煤层 编号 C5 b矿井平均日产 量（t） 909 采煤工作面（m3/min） 5.56 瓦斯涌出量 两个掘进工作面 （m3/min） 1.148 采空区 （m3/min） 6.762 矿井合计 相对量 （m3/t） 22.69 绝对量（m3/min） 13.47 第二节 瓦斯抽采方法选择
一、瓦斯抽采方法选择的原则
选择矿井瓦斯抽采方法应根据矿井煤层赋存条件、瓦斯基础参数、瓦斯来源、巷道布置、抽采瓦斯目的及利用要求等因素确定，并遵循以下原则：
㈠ 选择的抽采瓦斯方法应适合煤层赋存状况、巷道布置、地质条件和开采技术条件。
㈡ 应根据矿井瓦斯涌出来源及涌出量构成分析，有针对性地选择抽采瓦斯方法，以提高瓦斯抽采效果。
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第三章 矿井抽采瓦斯方法
㈢ 抽采方法在满足矿井安全开采的前提下，还需满足开发、利用瓦斯的需要。
㈣ 巷道布置在满足瓦斯抽采的前提下，应尽可能利用生产巷道，以减少抽采工程量。
㈤ 选择的抽采方法应有利于抽采巷道的布置和维护。
㈥ 选择的抽采方法应有利于提高瓦斯抽采效果，降低瓦斯抽采成本。 ㈦ 抽采方法应有利于钻场、钻孔的施工和抽采系统管网的设计，有利于增加钻孔的抽采时间。
二、矿井瓦斯抽采系统的选择
对于矿井瓦斯抽采系统一般分为地面钻井抽采系统、矿井地面集中抽采系统和井下临时抽采系统。
目前世界上主要产煤国对煤层气资源化开发利用程度较高，主要方法是地面钻井开采。美国自20世纪70年初首先利用地面钻井的方法开发煤层气资源获得成功；澳大利亚目前广泛应用地面采空区垂直钻孔抽采技术；德国1992年开始应用地面钻井技术开发鲁尔煤田的煤层气；英国煤层渗透率低，目前正在研究低渗透率瓦斯的开发技术。
我国地面抽采整体上还处于试验摸索阶段，仅在个别、局部矿井和煤田取得了成功。白沙、抚顺、焦作、阳泉等矿区曾在20世纪70年代打了40多个地面钻孔，并实施钻孔水力压裂等措施抽采瓦斯，但产气效果不理想。晋城矿区煤层裂隙发育、渗透性好、可抽采性好，从1995年开始进行地面煤层气开发，通过地面钻孔抽采地下煤层气，目前已形成规模，并实现了商业产销体系。20世纪90年代两淮矿区在地面勘探和开采煤层气方面做了大量工作，先后共施工测试井14口，压裂试生产井8口，但产气效果
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第三章 矿井抽采瓦斯方法
均不理想，日产量达不到商业开发标准。2002年以来，淮南矿区不断创新抽采理念，积极试验地面钻井抽采采动区、采空区瓦斯，到目前为止，共施工地面钻井12口，其中7口取得成功，4口失败，1口正在考察中。
地面钻井抽采瓦斯技术，虽在国内外已作过研究和实验，但主要是针对煤层赋存稳定、渗透性好的煤层，少数低透气性煤层矿区也曾配合水力压裂等措施进行过地面钻井抽采瓦斯，但产气效果不理想。
与本矿井同属西南的云南省新庄矿区观音山煤矿开发业主云投粤电扎西能源有限公司与澳大利亚米切尔钻井公司在观音山井田内已进行过地面钻井瓦斯抽采实验。其实验主要内容如下：
拟采用代麦克幸钻井技术，由地面钻两个分支水平井，再与垂直井汇接，进入煤层的水平孔沿煤层走向距离煤层顶板2m定向钻进，进入煤层的水平孔孔径120mm，每口分支井长1625m，煤层内水平孔长935m，非煤系孔长690m，垂直井深550m。据澳大利亚米切尔公司预计，在煤层内每米水平钻孔日产气10m3，两分支井在煤层内水平钻孔总长1870m，按此计算，一组代麦克幸一年产气610万m3，预计连续抽采一年半后，可将代麦克幸井控制区域内煤体瓦斯含量降到5m3/t以下，其每组井投资约140万美元。目前实验仍处于停滞状态，效果较差。
地面钻井抽采与井下抽采相比具有以下优点：
1、不受矿井建设时间和井下巷道延伸的限制，地面抽采与矿井建设可同步进行，抽采时间充分；
2、抽采的瓦斯浓度高，产品商业价值大。 地面钻井抽采与井下抽采相比具有以下缺点：
1、地面钻井对抽采技术、施工设备要求高，钻井施工成本较高；
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第三章 矿井抽采瓦斯方法
2、受地表条件影响大，地面钻井数量有限，煤体内瓦斯抽采不均匀，靠近地面钻井附近区域瓦斯抽采比较充分，远离地面钻井区域瓦斯抽采效果不充分。
矿井所在地属高原低中山侵蚀地貌，地形切割中等；地势东高西低，不利于地面钻孔抽采系统的管网布置。因此在抽采系统的选择上，本矿井不适宜采取地面钻孔系统抽采瓦斯，本设计仍采用目前成熟可靠的井下抽采方法。即在地面设瓦斯抽采泵站，井下建立煤层钻孔管路抽采系统。
根据本矿井井田范围及开拓布置，确定将抽采泵设在回风斜井井口附近地势平坦，无地质灾害和洪水影响的地点，瓦斯抽采泵房周围50m范围内无主要建筑、民房和架空高压线，在泵房周围20m设立围墙或栅栏，并严禁明火。
三、瓦斯抽采方法的选择
根据矿井开采现状，我院编制的《镇雄县久源煤矿初步设计》考虑采用由上至下的开采顺序，矿井扩建投产时在一采区C煤层布置一个回采工作面
b5和两个炮掘工作面进行生产。煤层开采时瓦斯除了来自本煤层外，还有来自下邻近层C煤层的卸压瓦斯。根据前面第二章第五节瓦斯抽采必要性和可行
a6性分析得知，用通风方法可以解决回采工作面瓦斯问题，所以目前暂不考虑进行对本煤层预抽；两层可采煤层的掘进工作面瓦斯涌出量均小于3m3/min，掘进工作面目前也不需要进行抽采。但当久源煤矿建设和生产的过程中，如遇到地质构造瓦斯涌出量突然增大时，通风解决不合理的情况下，可考虑掘进工作面采取抽采措施解决瓦斯超限问题。因此，根据煤层赋存条件、瓦斯涌出构成和巷道布置形式，本设计暂不考虑本煤层预抽，而采用采空区抽采的抽采方法。
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第三章 矿井抽采瓦斯方法
采空区瓦斯抽采方法多种多样，按采空区状态划分，可分为半封闭采空区瓦斯抽采和全封闭采空区瓦斯抽采。由于久源煤矿为扩建矿井，存在老采空区，因此要对老采空区进行全封闭采空区瓦斯抽采，随着工作面的接替推进，要进行半封闭采空区瓦斯抽采。当一个回采工作面回采完毕后，应对其工作面及时进行密闭，进行全封闭采空区瓦斯抽采。
㈠ 半封闭采空区瓦斯抽采
半封闭采空区是指回采工作面后方的、工作面回采过程中始终存在、并且随着采面的推进范围逐渐增加的采空区。半封闭采空区抽采瓦斯在国内外所采用的主要方式有：插（埋）管抽采；顶、底板高位钻孔抽采；向冒落拱上方打钻孔抽采；在老顶岩石中打水平钻孔抽采；直接向采空区打钻抽采；顶板抽放巷抽采；工作面尾巷打钻抽采和地面钻孔抽采等。
顶、底板高位钻孔抽采和向冒落拱上方打钻孔抽采原理为在工作面回风巷每隔一定距离（依据顶板来压步距确定）布置一个钻场，顶板高位钻场布置在工作面煤体上方，底板高位钻场布置在工作面煤体下方，向工作面采空区范围内打钻孔，钻孔均呈仰角布置，抽采邻近层卸压瓦斯及采空区瓦斯，该方法对煤层顶底板条件要求较高；工作面尾巷打钻抽采即在工作面回风巷、运输巷向采空区打钻孔抽采，由于钻孔均为下向钻孔，钻孔排水问题不好解决，设计暂不推荐采用该方法。
为减少掘进工程量，本设计考虑采用埋管抽采方法，对已采完半封闭的采空区抽采采用密闭瓦斯抽采。
埋管抽采的方法为：在采面回风巷安设焊缝钢管作为瓦斯抽采管，在抽采管的末端设一弯管，使抽采管口抬高至回风巷顶部，并设木垛对其管口进行保护。在工作面后部抽采管上每隔30~50m（合理数据需在试验中考察确定）
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第三章 矿井抽采瓦斯方法
安装一组三通、控制阀门及埋管组件，在工作面推进过程中，将埋管口保留在工作面的采空区，通过抽采管路对采空区瓦斯进行抽采。
也可考虑采用菱镁混凝土管作为瓦斯抽采管，抽采方法为：在工作面回风巷内铺设大直径菱镁管，管路每隔一定距离串接一个具有组合阀门的三通管件作为抽采采空区瓦斯的吸气口。随着工作面的推进，管路上的吸气口进入采空区内最佳抽采位置，吸气口的组合阀门打开，通过此口抽采采空区瓦斯。当该吸气口进入采空区更深处时，可打开下一个三通管件的组合阀门，依此类推，使吸气口保持在最佳抽采位置。在吸气口进入采空区之前，应拆掉三通管件的法兰死堵，安装上组合阀门；还需在三通管件上接一段（1.2～1.5m）垂直向上的钢管，抬高吸气口的位置，以抽出采空区内高浓度瓦斯。
根据矿井工作面瓦斯涌出量及煤矿可操作性和投资等因素，设计采用采空区埋管抽采方法，并推荐为安设焊缝钢管作为瓦斯抽采管进行抽采。采空区瓦斯抽采管路布置见图3－2－1。
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第三章 矿井抽采瓦斯方法
筛孔管抽放管路支撑垛木垛回风巷抽放管路采空区工作面进风巷阀门
图3－2－1 采空区埋管抽采布置图
本矿井煤层属不易自燃发火煤层，但若发现有自燃发火征兆时，要采取措施。为此，采空区瓦斯抽采应注意以下方面：
1、采空区瓦斯抽采管路上必须安设调压阀，以便合理调整抽采负压和抽采流量。
2、在工作面中部至上隅角可砌筑密闭墙或挡风墙，以减少采面向采空区的漏风，墙体可采用砖、料石或用编织袋装煤砌筑的方式，面上抹灰浆增加其密闭性。
3、必须定期对管内气体及回采面上隅角，回风巷的气体取样分析，随时掌握采空区气体成份、温度的变化，以便合理地调整抽采瓦斯量和抽采负压。当发现有自燃发火征兆时，应控制抽采或暂停抽采。
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第三章 矿井抽采瓦斯方法
4、建立必要的防灭火措施。
5、应根据实际情况确定采空区瓦斯抽采的采空区温度、一氧化碳浓度临界值以及最大抽采负压值，同时要逐步采用自动监控装置，以保证抽采工作的安全。
6、矿相关技术人员应根据矿井的实际生产情况和瓦斯状况，对以上抽采参数进行适当调整和修正，以提高瓦斯抽采效果，保障矿井安全生产。
由于采空区抽采瓦斯可增大向采空区漏风量、易于引起采空区瓦斯和煤尘爆炸，生产中要加强采空区防漏风措施。防漏风措施主要有构筑临时密闭、加挂增大上隅角风压的风帘等。
生产中要有计划地测定抽采瓦斯参数变化情况，根据测定数据，及时调整抽采负压与抽采瓦斯浓度、抽采量等参数。
当采空区瓦斯抽采量过大时，由于漏风量也增大，不仅可能导致抽采瓦斯浓度过低，而且还可能会引起瓦斯和煤尘爆炸；如采空区瓦斯抽采量过小，又不能有效地拦截采空区涌出的瓦斯，达不到治理专用瓦斯尾排巷瓦斯超限的目的。根据《矿井瓦斯抽采管理规范》及其它矿区采空区瓦斯抽采经验，采空区瓦斯抽采埋管抽采负压初步按5.0～8.0KPa，今后应在实践中修正。
㈡ 全封闭采空区瓦斯抽采
全封闭采空区是指工作面（或采区、矿井）已采完封闭的采空区，也称老采空区。老采空区虽与矿井通风网络隔绝，但采空区中往往积存大量的高浓度瓦斯，它仍有可能通过巷道密闭或隔离煤柱的裂隙往外泄出，从而增加矿井通风的负担和不安全因素。全封闭采空区瓦斯抽采有以下几种不
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第三章 矿井抽采瓦斯方法
同的方式：报废矿井抽采瓦斯、开采已久的老采空区瓦斯抽采、采完不久的采空区瓦斯抽采、地面钻孔抽采和密闭巷道法抽采采空区瓦斯。
设计采用密闭巷道法抽采采空区瓦斯。该方法是在回风顺槽内打密闭，将管子插入采空区直接抽采采空区瓦斯。
加强采空区密闭对全封闭采空区瓦斯抽采是个必要条件，提高采空区的气密性可防止漏气，保持必要的抽采瓦斯浓度和防止有自燃倾向煤层因漏气进氧而发生采空区发火。对于已采完的采空区都要砌筑永久性密闭。永久性密闭要选择顶底板坚固的岩（煤）层巷道，两道密闭墙（砖或料石）中间充填砂或黄土，密闭墙四周要掏槽，插管抽采的密闭上还应设置注砂（泥浆）管和采气测温管等观测管。密闭墙厚度不小于1m，四周掏槽深度不小于0.3m。全封闭采空区插管抽采示意图见图3－2－1。
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第三章 矿井抽采瓦斯方法
3 54126729861--抽放瓦斯支管；2--密闭门；3--阀门；4--流量计5--放水器；6--注浆管；7--砂（泥浆）充填物；8--观测管；9--采空区插管；图3—2—5
图3－2－1 全封闭采空区插管抽采示意图
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第三章 矿井抽采瓦斯方法
第三节 抽采瓦斯效果及抽采量预计
一、瓦斯抽采率
采空区瓦斯抽采量达到采空区瓦斯涌出的30%以上。 二、采空区瓦斯抽采量
本次设计根据《煤矿瓦斯抽采基本指标》、《煤矿瓦斯抽采规范》的有关指标、规定，按开采C煤层估算本矿井的瓦斯抽采量。
b5久源矿井在开采一采区的C煤层时与下邻近层煤层距离比较近，当工
b5作面回采后，采空区垮落，邻近层的瓦斯势必通过垮落的裂隙涌向工作面采空区，导致采空区瓦斯涌出量在矿井瓦斯涌出中所占比重较大，综合考虑以上因素，根据煤矿瓦斯抽采规范规定由回采工作面后方的半封闭采空区和全封闭采空区埋管抽采， 预计半封闭采空区瓦斯抽采率可达30%，矿井采空区瓦斯涌出量为6.76m3/min，则半封闭矿井采空区瓦斯抽采量预计为6.76×0.30=2.03 m3/min；待一个工作面（或采区、矿井）已采完，将进行全封闭的采空区抽采，预计全封闭采空区瓦斯抽采率可达15%，而矿井半封闭采空区瓦斯抽采了2.03m3/min，所以全封闭矿井采空区瓦斯抽采量预计为（6.76－2.03）×0.15=0.71m3/min。
经预测，本矿井采空区的瓦斯抽采量为2.03+0.71=2.74m3/min。 三、矿井瓦斯抽采量
通过上面的预测，本矿井开采C煤层时，只有采空区抽采，全矿井纯
b5瓦斯总抽采量为2.74m3/min。
四、矿井抽采率
矿井抽采率按下式计算：
100QkcQkcQkf
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第三章 矿井抽采瓦斯方法
式中：η——矿井瓦斯抽采率，%；
Qkc——矿井瓦斯抽采量，2.74m3/min，； Qkf——矿井风排瓦斯量，13.29m3/min。 根据计算，矿井抽采率为17.1%。 五、抽采规模及服务年限 ㈠ 瓦斯抽采设计规模
瓦斯抽采规模应根据矿井可抽瓦斯量、矿井服务年限、矿井瓦斯涌出现状、抽采瓦斯目的及抽采瓦斯不均衡系数等因素综合考虑。
矿井鉴定为高瓦斯矿井，目前瓦斯涌出量较大，特别是可采煤层有两层，先开采层C煤层，随着煤层的开采，邻近层瓦斯将大量涌向回采工作
b5面采空区，随着采掘的延伸及产量增加，矿井瓦斯涌出量将逐渐增大。根据矿井瓦斯赋存情况及开拓开采情况，矿井抽采设计规模为2.74m3/min。
㈡ 服务年限
全矿井瓦斯抽采量为2.74m3/min，按年抽采365天，日抽采24小时计算，矿井年抽采量为144.01万m3。矿井服务年限为13.5a，全矿井划分为两个水平，其中一水平（+1550m）设计可采储量442.2万t，设计服务年限为10.5a。本抽采系统服务年限按服务第一水平的服务年限10.5年考虑。矿井开采后期，应根据瓦斯涌出量的变化修改抽采设计。
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第四章 瓦斯抽采系统计算及设备选型
第四章 瓦斯抽采系统计算及设备选型
第一节 瓦斯抽采系统选择
瓦斯抽采系统选择的原则：
一、开采有煤与瓦斯突出危险煤层的矿井，应建立地面固定瓦斯抽采系统。
二、地面固定瓦斯抽采系统设计抽采瓦斯量应不小于2m3/min。 三、分期建设、分期投产的矿井，抽采瓦斯工程可一次设计，分期建设、分期投抽。
四、抽采瓦斯站的建设方式，应经技术经济比较确定。一般情况下，宜采用集中建站方式。当有下列情况之一时，可采用分散建站方式：
分区开拓或分期建设的大型矿井，集中建站技术经济不合理。 矿井抽采瓦斯量较大且瓦斯利用点分散。 一套抽采瓦斯系统难以满足要求。
五、地面固定瓦斯抽采系统宜根据下列具体情况分别布置高负压或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。
采用上述抽采方法的矿井，且矿井设计抽采率不小于10m3/min时，宜分别建立高、低负压抽采瓦斯系统。
本矿井采用采空区抽采方法，故采用低负压抽采瓦斯系统。
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第四章 瓦斯抽采系统计算及设备选型
第二节 抽采管路布置及选型计算
一、抽采管路系统的选择
根据本矿井的开拓开采巷道布置，瓦斯抽采管路系统布置如下： 瓦斯抽采站—回风斜井—回风大巷—回风斜巷—工作面回风巷—采空区。详见矿井瓦斯抽采系统平面图。
二、抽采管路管径计算及管材选择 ㈠ 瓦斯管径直计算
根据抽采管道服务的范围和所负担抽采量的大小，其管径按下式计算： D=0.1457(Q混/V)1/2 式中 D——瓦斯管内径，m；
V——管道中混合瓦斯的经济流速，m/s，一般取V=5～15m/s； Q混——管内混合瓦斯流量，m3/min。富裕系数一般取1.2～1.8，取1.4；
按照大管径流速取大值、小管径流速取小值，管路系统较长者流速取小值、管路系统较短者流速取大值的原则选取经济流速。计算抽采管径的瓦斯流量按最终规模计算，其计算结果见表4－2－1。
表4－2－1 抽采管径计算表 管路 名称 主管 支管1 支管2 纯瓦斯流量 瓦斯浓度 混合瓦斯流量 气体流速 管道内径 （m3/min） （%） （m3/min） （m/s） （m） 2.74 2.03 0.71 15 15 15 25.58 18.95 6.63 10 8 8 0.233 0.224 0.133 选用管材 （mm） Φ280×10.1 备注 地面、回风斜井 回风大巷 工作面回风巷 Φ250×9.0 （抽半封闭瓦斯） 工作面回风巷 Φ160×5.8 （抽全封闭瓦斯）
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第四章 瓦斯抽采系统计算及设备选型
㈡ 抽采管材的选择和管径确定
根据上述计算，主管选用Φ280×10.1mm聚氯乙烯管，在工作面的回风顺槽抽采半封闭瓦斯的支管选用Φ250×9.0mm聚氯乙烯管，在密闭的回风顺槽中插管抽采全封闭瓦斯的支管选用Φ160×5.8mm聚氯乙烯管。选择的瓦斯管材必须有煤矿许用合格证、煤安标志（MA）和由质检部门出具的抗静电、抗冲击、耐腐蚀、阻燃的鉴定资料。 ㈢ 抽采管路阻力计算
抽采管路阻力损失计算应选择抽采系统服务年限内一条最长的抽采管路进行计算，根据久源煤矿的矿井开拓布置，到矿井东部边界的瓦斯管路最长，其计算见表4－2－2。
1、直管阻力损失按下式计算：
hf9.8LK0d5Q2式中：hf——阻力损失，Pa；
L——直管长度，m；
Q——某管段的混合瓦斯流量，m3/h； d——管道内径，cm； K0——管道内径相关系数；
Δ——混合瓦斯对空气的相对密度，kg/m3； 其中△按下式计算
式中：ρ1 ——瓦斯密度，取0.715kg/m3；
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1n12n22
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n1 ——混合瓦斯中瓦斯浓度； ρ2 ——空气密度，取1.293kg/m3； n2 ——混合瓦斯中空气浓度。
Δ=0.7150.151.2930.85=0.933
1.293
hf主=9.8×
hf支=9.8×9800.933521150.9330.7125.9851534.82=5420.8Pa
0.7123.211372=1877.7Pa
则抽采管路系统的直管摩擦总阻力损失： H直总=6957.1+1794.7=8751.8Pa。
表4－2－2 抽采管路摩擦阻力计算表
管路名称 主管 支管 合计 △ 0.955 0.955 Q(m3/h) 1534.8 1137 K0 0.71 0.71 d(cm) 25.98 23.2 C(％) 15 15 L(m) 2115 980 H(Pa) 5420.8 1877.7 7298.5 2、局部阻力损失计算
管路局部阻力损失按直管阻力损失的20%计算，则抽采管路系统的局部阻力损失为：
H局总＝H直总×0.2＝7298.5×0.2＝1459.7Pa 3、总阻力损失计算
H总=H直总+H局总＝7298.5+1459.7＝8758.2Pa 抽采管路阻力计算结果见表4－2－3。
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第四章 瓦斯抽采系统计算及设备选型
表4－2－3 抽采管路阻力表
名称 抽采系统 摩擦阻力损失（pa） 7298.5 局部阻力损失（pa） 1459.7 总阻力损失（pa） 8758.2 三、抽采管路敷设及附属设施 ㈠ 管路附属装置
为了便于管路系统负压的调节，掌握各抽采地点瓦斯抽出量、瓦斯浓度的变化情况以及保证管网系统的正常抽采，设计时在各主、支管路上已考虑分别安设阀门、孔板流量计和放水器。
㈡ 管路连接装置
采空区抽采的埋管与主管用标准法兰盘直接对接，但必须安设阀门，孔板流量计和浓度、压差检测口，以观测和调整抽采参数。
㈢ 瓦斯管路敷设及质量验收
瓦斯管路敷设时，必须满足下列要求：
1、地面管路采用焊接连接，井下管路中主管采用法兰连接，支管采用法兰连接或快速接头连接。
2、瓦斯管路在安设前要进行防腐处理，地面管路采用沥青防腐，井下抽采管路采用涂刷防锈漆防腐。井下抽采管路需外涂红色以示区别其它管路。
3、井下瓦斯抽采管路包括风井管路、采区回风巷管路、工作面回风巷管路等，风井管路沿井筒敷设，采用悬臂吊挂安装方式或打支撑墩；采区回风巷管路沿巷道敷设，采用吊挂或打支撑墩沿巷道底板敷设；工作面回风巷管路采用巷道侧帮吊挂安装方式，其中采用吊挂安装的管路，其高度不小于1.8m，支架间距3～6m。
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第四章 瓦斯抽采系统计算及设备选型
4、地面瓦斯管路敷设时必须在表土冻结深度以下，瓦斯管道距建筑物5m以上，距动力电缆1m以上，距排水沟1.5m以上。
5、瓦斯管路系统安设完毕后，应对管路系统的气密性进行检查，可采用压缩空气试压，其压力为0.2MPa。
第三节 抽采设备布置及选型
一、抽采设备选型原则
㈠ 瓦斯泵的流量必须满足矿井抽放期间预计最大瓦斯抽采量的需求； ㈡ 在抽采期间，瓦斯泵的负压必须能克服管路系统的最大阻力； ㈢ 瓦斯泵要具备良好的气密性； ㈣ 抽采设备配套电机必须防爆。
㈤ 抽采瓦斯设备的能力，应满足矿井抽采瓦斯期间或在抽采瓦斯设备服务年限（10～15a）内所达到的开采范围的最大抽采量和最大抽采阻力的要求，且应有不小于1.2～1.8的富裕能力。
㈥ 备用的抽采泵及附属设备应与抽采设备具有同等能力。 二、瓦斯泵流量计算
瓦斯泵流量应能满足抽采瓦斯系统服务年限内最大抽采量的需要。瓦斯泵流量按下式计算： Q泵＝
QCη·K
式中：Q泵——瓦斯抽采泵的额定流量，m3/min；
Q——最大抽采瓦斯纯量，m3/min； C——瓦斯泵入口处的瓦斯浓度，取15%； η——瓦斯泵的机械效率，取80%； K——瓦斯抽采综合系数，K=1.2。
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第四章 瓦斯抽采系统计算及设备选型
瓦斯抽采规模为2.74m3/min，拟采用1台泵抽采，代入上式得： Q泵＝
2.740.150.8×1.5＝34.25m3/min=2055m3/h
经计算，瓦斯泵流量如表4－3－1所示。
表4－3－1 瓦斯泵流量计算表
名称 泵安装 数量 （台） 2 纯瓦斯 抽采量 3Q( m/min ) 2.74 瓦斯浓度C(%) 15 泵流量/台 ( m3/min ) 34.25 备注 抽采系统 一抽一备 三、瓦斯抽采泵工况压力计算
抽采系统压力，必须能克服抽采管网系统总阻力损失和保证钻孔有足够的负压，以及能满足泵出口正压之需求。抽采系统压力按下式计算：
H =(H总+H负+H正)·K 式中：H——抽采系统压力，Pa；
H总——抽采管路总阻力损失，Pa； H负——预抽时管口负压，Pa； H正——瓦斯泵出口正压，Pa； K——抽采备用系数，K=1.2。
根据前面的管路阻力损失计算得知，矿井抽采管路系统的最大阻力损失为8758.2Pa，取瓦斯泵出口正压H正=3500Pa，管口负压H负=5000Pa，则瓦斯泵的压力为：
H＝(8758.2+5000+3500)×1.2＝20709.8Pa
抽采泵工况压力可按下式计算：
Pg=Pd－H
式中：Pg——抽采泵工况压力（Pa）
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第四章 瓦斯抽采系统计算及设备选型
Pd——抽采泵站的大气压力（Pa）
地面抽采站标高+1681m，此处标高大气压力为82633.4Pa，则抽采泵工况压力为：
Pg= 82633.4－20709.8=61923.6Pa
抽采泵入口绝对压力可按下式计算：
P=Pd－H总－H负 =82633.4－8758.2－5000 =68875.2Pa
经计算，瓦斯抽采泵压力4－3－2所示。
表4－3－2 瓦斯泵压力计算表
名称 最大阻 力损失 (Pa) 8758.2 孔口 负压 (Pa) 5000 泵出口 正压 (Pa) 3500 备用 抽采系统系数 压力(Pa) 1.2 20709.8 大气 压力 (Pa) 82633.4 抽采泵工况压力 (Pa) 61923.6 抽采泵入口绝对压力 (Pa) 68875.2 抽采系统 四、抽采泵选型
根据上述计算结果，查有关厂家的真空泵曲线，即可确定抽采泵的型号。因目前我国真空泵曲线都是按工况状态下的流量绘制的，所以还需按下式把标准状态下的抽采泵流量换算成工况状态下的流量。
Q泵工= Q泵P0TPT0
式中：Q泵工——工况状态下的瓦斯泵流量，m3/min；
Q泵——标准状态下的瓦斯泵流量，m3/min； P0——标准大气压力（P0=101325），Pa； P——瓦斯泵入口绝对压力，Pa；
T——瓦斯泵入口瓦斯的绝对温度（T=273+t），K；
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第四章 瓦斯抽采系统计算及设备选型
T0——按瓦斯抽采行业标准规定的标准状态绝对温度(T0=273+20)，K； t——瓦斯泵入口瓦斯的温度，℃。 取瓦斯泵入口温度t=20，则：
Q泵工=34.25×101325293=47.3m3/min=2840m3/h
73311293根据上述校核结果，通过查2BEA－303－0型水环真空泵的性能曲线，该泵在68.9kPa压力状态下的工况流量为50.4m3/min，泵的转速为590 r/min。故该型水环真空泵工作时开启一台，另外一台做为备用，可满足矿井的瓦斯抽采。真空泵的有关技术参数见表4－3－3。
表4－3－3 真空泵参数一览表
型号 工况状态 吸气压力 （kPa） 73.3 工况状态 抽气量 3(m/min) 50.4 电机功率 （kW） 75 转速 （r/min） 590 供水量 (m/h) 3 2BEA－303－0 2.6~3.6 56
镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第四章 瓦斯抽采系统计算及设备选型
80吸气量3m／min70740r/min71066059060505305004047230201001002003005007001013吸气压力 hPa120100740r/min710轴功率kW8066059060530500472402001002003005007001013吸气压力 hPa
图4－3－1 2BEA－303－0型水环真空泵性能曲线图
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第五章 矿井瓦斯抽采工程工期预计
第五章 矿井瓦斯抽采工程工期预计
由于本矿采用采空区抽放方法，地面工程工期考虑1个月，井下敷设管路及设备安装调试工期2个月，预计总工期3个月。
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第六章 瓦斯利用
第六章 瓦斯利用
第一节 瓦斯利用途径
矿井瓦斯的主要成分是甲烷，它是一种优质能源，既可作化工原料，又可作燃料，而且输送和使用都比较方便。因此，只要抽出的瓦斯量和浓度在一定时期内保持均衡稳定，就应考虑对抽出的瓦斯加以利用。如果将瓦斯直接排放到大气中，不仅造成对能源的极大浪费，而且还会产生温室效应，使全球气候变暖，对环境造成极大影响。
目前瓦斯利用途径有多种方式：
民用燃料———炊事、取暖 燃料 汽车燃料———代替汽油 瓦斯 工业燃料———工业锅炉、发电 化工原料——生产甲醇、甲醛、氨、乙炔、炭黑等 而瓦斯发电具有建设周期短，投资少，回收快的特点。可实现就地发电，就地使用，多余上网，减少了企业用电成本，增加了企业竞争力。它将改善能源结构，合理开发能源，减少因可燃气体的排空对大气的污染。无论是经济效益，还是社会效益都非常显著。将燃气机组的尾气余热利用，实现热电冷三联供可使综合效率达到75％以上，效益更加可观。
第二节 瓦斯利用方案
矿区居民人口数量有限，所以矿区民用瓦斯不是主要途径，瓦斯利用方案应以工业利用为主，以民用为辅。初期处于试验阶段，瓦斯浓度较低，不能满足利用要求时直接排弃，当抽采达到一定规模后，抽采的效果较好，
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第六章 瓦斯利用
瓦斯浓度能达到瓦斯利用的要求，可在今后考虑拟建立瓦斯发电厂，发出的电供矿井使用。
根据最新研制成功的瓦斯发电技术，当矿井年抽采纯瓦斯量达到100万m3、瓦斯浓度大于6%时，就可以满足一台500kW瓦斯发电机组发电需要。该矿设计抽采规模为2.4m3/min，年抽采量可达126.144万m3，可满足一台发电机组的需要。当矿井瓦斯抽采的浓度和抽采量能稳定在上述指标时，可考虑引进山东胜动集团生产的500GF1－3RW低浓度瓦斯发电机组。瓦斯利用设计需由建设单位委托有设计资质的单位进行专项设计。
此外，建议本矿与相邻的狮子山、融安等高瓦斯煤矿联合建一个瓦斯集中储蓄站，用于瓦斯集中发电。
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第七章 瓦斯抽采的配套设施
第七章 瓦斯抽采的配套设施
第一节 抽采站总平面布置
一、抽采泵站位置选择 ㈠ 抽采泵站位置选择的原则
1、设在不受洪涝威胁且工程地质条件可靠地带，应避开滑坡、溶洞、断层破碎带及塌陷区等。
2、宜设在回风井工业场地内，站房距井口和主要建筑物及居住区不得小于50m。
3、站房及站房周围20m范围内禁止有明火。 4、站房应建在通公路、有水源的地方。
5、站房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。
㈡ 场地选择与地质地形
根据矿井实际情况，瓦斯抽采泵站选择在工业场地东南面的山坡上，距回风斜井井口51.56m。该处地势相对平坦、不受洪涝威胁且工程地质条件可靠，距离井口和主要建筑物不少于50m。泵站场地内目前已有道路通达，不需要新修道路。
二、抽采泵站总平面布置
久源煤矿瓦斯抽采站已于2008年由煤矿建成，布置在矿井工业场地东南角距风井井口34m，瓦斯抽采站距风井井口的距离不符合安全规程要求，设计不采纳现有的抽采站位置，重新选择在现有位置的东南20m处，使其
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第七章 瓦斯抽采的配套设施
满足距风井井口50m安全距离的要求，场地标高+1690.00m，占地面积已经含在工业场地占地面积内。
此位置目前已有道路通到该处，场地平整及工程数量已统计在工业场地内，此次不考虑新增工程量，瓦斯泵房距矿井进、回风井口均在50m以上，泵房周围50m范围内无其它主要建筑物、民房、架空高压电线，在泵房周围设置围墙或栅栏，严禁明火，不得有易燃、易爆物品，并安装四只干粉灭火器和不少于0.5m3的黄砂，泵房周围设置消火栓。
第二节 瓦斯泵房及附属设施布置
抽采泵站管路系统除应配置的控制阀门、孔板流量计和正、负压放水器等附属设施外，还应配置下列附属设施：
一、防爆和防回火装置
在瓦斯抽采泵出入口的管路上各安装一套防爆和防回火装置，以防井下管路爆炸或放空管雷击燃烧波及范围扩大，设计正压侧选用水封防爆，负压侧选用水封式防回火装置。其连接方式见图6－3－1。
图7－2－1 防爆、防回火装置连接图
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第七章 瓦斯抽采的配套设施
二、防爆阀
在井口外和入泵站前加设两个分歧式简易防爆阀。当管内发生瓦斯爆炸时，冲击波冲破胶板，压力得到释放，可以减轻和消除爆炸威力及火焰传播。
三、配气口
在抽采瓦斯泵的入口侧安设配气口，用来调整抽采瓦斯浓度。 四、放空管
在抽采瓦斯泵的出口侧安设放空管，用来排放井下抽出来的瓦斯，在放空管和负压端用连通管连通，用来自然排放井下的瓦斯至大气。
五、旁通管
在抽采瓦斯泵的出、入口侧要安设旁通管，以减轻泵的启动电流和进行瓦斯抽采泵的内循环。
六、避雷针
在瓦斯泵房和放空管附近要设置避雷针，以免于雷击破坏建筑物或点燃放空管排出的瓦斯。
七、循环水泵
泵房内设置两台冷却循环水泵，供给水环式真空泵工作用水和冷却水环式真空泵的轴温，设计选用KQW65/235－11/2型水泵两台，一台工作，一台备用。其性能如表7－2－1所示：
表7－2－1 KQW65/235－11/2型循环水泵性能表
泵型号 KQW65/235－11/2 流量 3（m/h） 16.4～28 电机功率 (KW) 11 杨程 （m） 67～71.4 轴功率 (KW) 0.82
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第七章 瓦斯抽采的配套设施
八、监测系统
抽采瓦斯泵房内安装管路系统及环境参数监测系统，设计选用KJ90N型抽瓦斯多参数监测监控系统，并应将监控系统直接并入矿井已有的监控系统中，以便于管理和节约投资。
九、测量装置
泵站房应配置瓦斯检定器、压差计、瓦斯采样器等检测仪器和其它照明防爆按钮。
十、消防器材
泵站房内配置砂箱、灭火器和其它灭火工具。
第三节 供电及通信
一、供电电源
瓦斯抽采站设在风井工业场地，距矿区地面10kV变电所约200m，瓦斯抽采站属一级负荷，须双电源供电，供电电压为380V／220V。电源引自矿井地面10kV变电所低压侧的不同母线段。采用电缆引入抽采站，电缆型号为YJV32－1，3×120+1×70。从而形成双回路供电。
瓦斯抽采站及矿区地面10kV变电所的位置图详见工业场地总平面布置图。
二、电力负荷计算
瓦斯抽采站主要负荷参数： ㈠ 设备设备总容量：155kW ㈡ 设备总台数：6台 ㈢ 设备工作容量：78kW ㈣ 设备工作台数：3台
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第七章 瓦斯抽采的配套设施
㈤ 有功计算功率：P＝76kW ㈥ 无功计算功率：Q=57kvar ㈦ 视在功率：S=95.2kVA ㈧ 自然功率因数：cosΦ＝0.80 详见表7－1－1电力负荷计算表。 三、供配电
在瓦斯抽采站内设一间配电室，两回380V电缆引自矿区10kV变电所低压侧的不同母线段，电缆型号为YJV32－1，3×120+1×70，长度200m。配电室内装设2台型号为KBZ－400矿用隔爆自动馈电开关做为进线开关；1台型号为KBZ－400矿用隔爆自动馈电开关做为联络开关；1台KBZ－200矿用隔爆自动馈电开关、6台矿用隔爆磁力启动器为馈出开关；1台ZBZ－2.5MX为照明开关。2回进线、6回隔爆磁力启动器为馈出回路均装有检漏继电器。该配电室担负瓦斯抽采站设备用电。配电室供出8回电缆供瓦斯抽采泵、清水泵及安全监控、照明等设备用电，负荷中瓦斯抽采泵属一级负荷，采用双回路电源线路供电，其余负荷采用单回路电源线路供电，供电线路采用电缆线路。
瓦斯抽采泵房供电系统系统为单母线分段。符合《煤矿安全规程》对瓦斯抽采站电气规定。详见瓦斯抽放站供电系统图。
三、控制
真空泵、循环水泵分别隔爆磁力启动器进行操作。 四、照明
瓦斯泵房的照明灯具选用隔爆型，其余房间选用工厂型白炽灯和普通荧光灯具。
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第七章 瓦斯抽采的配套设施
五、防雷、接地
按《建筑物防雷设计规范》（2000年版），瓦斯抽放站属第一类防雷建筑物，防雷措施主要是防直击雷、防雷电感应、防雷电波入侵等。
在瓦斯抽放站周围装设3根独立避雷针，高24m，上安装限流避雷器，均有独立的接地装置，引下线的冲击接地电阻不大于10欧。接地装置的数量及布置在施工设计中确定。详见瓦斯抽放站避雷针保护范围平面图。
在瓦斯抽采站设防静电接地、电气设备接地、保护接地及信息系统的接地等，除防雷接地外，其余接地采用共同接地装置，其接地电阻不大于1欧。
瓦斯抽采站配电室内设总等电位联结端子排，站内的PE线、金属外壳、金属构件等均作等电位连接。
六、通信
在瓦斯抽采站值班室设置到矿井调度室和矿区地面10kV变电所的直通电话。
第四节 给、排水及消防
一、设计依据及设计范围 ㈠ 设计依据
1、现行给排水设计规范、规程和标准。 建筑给水排水设计规范（GB 50015－2003） 建筑设计防火规范（GB50016－2006） 室外给水设计规范（GB50013－2006）
建筑灭火器配置设计规范（GB50140－2005）
2、建设单位的设计委托及提供的有关资料。
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㈡ 设计范围
矿井瓦斯抽采泵站场地内的给排水系统、消防给水系统及瓦斯抽采泵循环冷却供水系统。
二、给水设计
㈠ 循环给水系统水介质作用与要求
瓦斯抽采站生产用水采用循环给水系统。2BE1 353－0水环式真空泵以水为介质，在叶轮间起着液体活塞兼冷却散热作用。故对水质有一定的要求，即不能是可溶性钙盐和镁盐之类的硬水，因其产生的水垢会影响水泵的性能，并降低其使用寿命。
㈡ 给水水源
本工程瓦斯抽采泵循环冷却水补充水及消防水利用煤矿生活用水供水水源，生活用水采用独立供水系统，水源为矿区西北方向C2冲沟，旱季流量2.0～6.5 l/s，雨季流量一般45.0 l/s，暴雨后估测最大流量达350 l/s以上，经一体化净水设备处理达标后泵入标高+1684.0的200m3水池待用。
㈢ 设计用水量
瓦斯抽采站的用水量包括抽采泵循环冷却水、生活用水和消防用水，根据2BE1 353－0水环式真空泵耗水量表得知，在满足本矿井煤层抽采的情况时，泵体耗水量在最大时为11.2m3/h（268.8 m3/d），瓦斯抽采泵循环补充水量13.44 m3/d，其他用水量0.5m3/d，
1、瓦斯抽采泵循环水量268.8m3/d 2、瓦斯抽采泵循环补充水量13.44m3/d 3、其他用水量0.5m3/d
用水量合计282.74m3/d，瓦斯抽采站实际耗用新鲜水量为13.94m3/d
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㈣ 给水循环系统
煤矿生活给水管网 消防及生活用水
低位水池 水泵 高位水池 水循环真空泵 水 气水分离器 气 ㈤ 给水管网
布置DN65给水HDPE管与煤矿工业场地生活给水管网连接，并在抽采站工业场地内沿布置环状生活消防合用管网。
1、消防给水系统：由煤矿工业场地生活给水管网供给高位水池，高位水池储存消防用水以备火灾时使用，并设有消防用水不为它用的措施。
2、冷却循环水系统：利用煤矿工业场地生活给水管网给泵站低位水池补水。水循环真空泵回水由低位水池经水泵加压至高位水池，高位水池的水利用重力自流至水循环真空泵循环使用。
低位水池建在泵房东侧5米处，水池容积30m3，池底标高为+1650.0m。高位水池建在泵房东南侧，水池容积200m3，池底标高+1684.0m。在瓦斯抽采泵房东侧安设循环水泵2台（1用1备）。水泵型号为KQW65/235－11/2，H=67～71.4m，Q=16.4～28m3/h，N=11KW。
给水循环系统详见瓦斯抽采泵站设备与管网平面布置图。 ㈥ 管材
室内生活给水管道采用PP－R给水管，热熔连接；室外循环水管采用焊接钢管，连接方式为焊接。
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三、排水设计 ㈠ 污水来源及水量
水环式真空泵为循环用水，不向外排放，只有泵站产生的少量洗涤生活废水。
㈡ 排水系统
生活废水经污水管道排入工业场地的污水排放管网，集中进行处理。 ㈢ 排水管材
室内生活污水管采用DN75的PVC－U排水管，粘接连接；室外排水管道采用DN100的HDPE塑料排水管，橡胶套连接，敷设方式为直埋，埋深不小于1.0m。
四、消防设计 ㈠ 消防系统 1、消防用水量
本工程室外消防水量为10 L/S，室内消防水量为5L/S，消防用水总量为15 L/S，火灾延续时间2小时，一次消防用水量为108m3。
2、消防系统
本工程采用临时高压系统。从工业场地生活给水管网上接一条DN100给水管道进入抽采泵站。200m3高位水池储存消防用水以备火灾时使用，并设有消防用水不为它用的措施。抽采泵站场地布置环状生活消防合用管网，在环网上设置室外地下式消火栓SN100型2座，消火栓间距不超过120m。配两台手抬机动消防泵供发生火灾时由矿井救护消防队使用。手抬机动消防泵BJ10型，性能：Q＝8.5L/s，H＝50m，N＝7.35kW。
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消防水管管材选用DN100的热浸镀锌钢管，连接方式为焊接，敷设方式为直埋，埋深不小于0.6m。
㈡ 灭火器及其他灭火设施： 1、灭火器配置：
在瓦斯泵房内设置手提式磷酸铵盐干粉灭火器MF4型4具，分2个点分散设置，每点2具。
在值班室、电器设备室内各设置手提式磷酸铵盐干粉灭火器MF2型2具。
2、其他灭火设施
在抽采站场地内设置铁锹2把，消防斧2把，撬棍2把，钢锯2把，长锤1把，轻锤1把，钉子5Kg，消防桶2个，砂子2m3，防火衣2套，管钳1套，扳手1套，石棉毯4块。
第五节 采暖与通风
一、室外气象参数 ㈠ 年平均气温：13.8℃； ㈡ 最高气温：34.9℃； ㈢ 最低气温：-11℃。 二、采暖
本地区属于非采暖地区，为节约投资，不考虑建筑物采暖。 三、通风
根据《煤炭工业矿井设计规范》（GB50215－2005）及其它有关规定，在瓦斯泵房须设置通风设施，以满足房间的安全卫生要求。
值班室、电器设备室采用自然通风。
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第六节 环 保
一、抽采工程对环境的影响
矿井瓦斯的主要成分是甲烷，不含硫化物和其他有毒物质。甲烷是主要的温室效应气体之一，瓦斯直接向大气排放，污染大气环境，产生的温室效应是CO2的20倍以上；而甲烷是一种洁净的优质能源，当其与水接触后不会产生新的污染。
瓦斯是气体燃料，不含灰分，也没有硫化物，燃烧后不产生粉尘。与燃煤相比，可减少SO2排放量、飞灰、炉灰和运输量，提高矿区大气的洁净度，所以，抽采瓦斯并加以利用，对保护环境是十分有利的。
抽采工程对环境的影响主要是真空泵和电机产生的噪声对环境会造成一定的影响。真空泵采用循环供水，不对外排放，站内只有少量生活用水排放，不会对环境产生较大影响。
二、污染防治措施
噪声治理主要考虑声源控制，其措施如下：
值班室与瓦斯泵房隔开，内墙表面采用吸声设计，以保证值班室内噪声低于《工业企业厂界噪声标准》规定要求值，减少噪音对值班人员的危害。
瓦斯抽采站房周围设置一定高度的围墙 循环水泵采用可曲挠橡胶接头防噪。 循环水泵支架下采用减震垫。 三、抽采站绿化
绿化在防治污染、保护和改善环境方面，起着特殊的作用，它具有较好的调温、调湿、吸灰、吸尘、改善小气候、净化空气、减弱噪声等功能。
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第七章 瓦斯抽采的配套设施
在泵站周围种植速生、高大、树冠丰满的树种，设置绿化带，起到降低噪音和净化空气的作用。
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第八章 瓦斯抽采监测及控制
第八章 瓦斯抽采监测及控制
第一节 抽放监测设计内容
久源煤矿瓦斯抽放监测系统分地面和井下抽放监测两大部分，包括泵房抽放计量、环境参数、设备运行状态及工况、井下管道抽放计量等。
第二节 抽放监测系统设计总体方案
按照久源煤矿初步设计，矿井安装KJ90NA型矿井安全生产监测监控系统，根据本矿井瓦斯抽采监测系统的监测内容、要求，瓦斯抽采选用KJ90CF型瓦斯抽采监测系统。KJ90CF型瓦斯抽采监测系统接入KJ90NA型矿井安全生产监测监控系统平台。
一、矿井瓦斯抽放监测功能 ㈠ 井下抽放管道实时监测
实时监测井下抽放管道的流量、负压、压差、温度、甲烷浓度。采用管道用流量传感器、瓦斯抽放多参数监测传感器对井下抽放管道的抽放参数进行监测。（瓦斯抽放多参数监测传感器为智能式本质安全型传感器，可对瓦斯抽放浓度、负压（P）、温度（T）、压差（H）等参数进行监测）
㈡ 抽放泵站实时监测
对抽采泵、抽采泵房环境甲烷浓度、管路压力、流量、压差、温度、甲烷浓度等进行监测。
泵站抽采管道参数采用管道用流量传感器、瓦斯抽放多参数监测传感器对井下抽放管道的抽放参数进行监测。进行监测。通过非接触式红外测温传感器和开停传感器监测抽采泵工作状态。通过低浓度甲烷传感器监测抽采泵站机房环境瓦斯浓度状况，并实现报警、断电。
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第八章 瓦斯抽采监测及控制
二、矿井瓦斯抽放监测系统（软件）应具备的相应抽放监测功能 ㈠ 抽放管道实时监测
抽放管道实时监测管现应具备的功能为：
1、以分钟、小时、班、天为单位，统计瓦斯抽放混合量和纯量； 2、分析瓦斯动态抽放量变化趋势，评价监测点抽放措施的有效性。 3、当监测点瓦斯浓度突然下降时，及时发出管道漏风警报。 ㈡ 抽放泵站实时监测
1、以分钟、小时、班、天为单位，统计各支线进气管道和总抽放管道瓦斯抽放混合量和纯量；
2、对泵站设备工作状态监测进行管理； 3、对抽放泵站机房的安全管理； 4、对泵站的供电、供水进行监测。
第三节 抽放监测系统设计
一、井下部分
㈠ 井下抽放监测地点及要求
1、井下共有1条抽放支管；在工作面回风巷设置监测点。 2、抽放主管共设1个抽放监测点。
3、因考虑抽采利用，则输出主管设1个抽放监测点。 ㈡ 井下监测设备
如表8－3－1所示，井下共有1个抽放监测点，需要1个管道用流量传感器、1个瓦斯抽放多参数监测传感器器。
此外安设DN50孔板流量计30个，对部分抽放钻孔进行监测，配备2台WGC便携式抽放管路参数测定仪，对各抽放钻孔进行日常监测。
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第八章 瓦斯抽采监测及控制
根据矿环境井监测系统情况，设置相应分站。 二、地面监测
㈠ 抽采泵站监测地点及要求
1、该抽采泵站有来自井下的抽采管路，需监测抽采管进气瓦斯参数。 2、有2台抽采泵需要监测泵轴温及工作状态； 3、1路总出气管道，需监测管道瓦斯参数；
4、热水池、冷水池各1个，需监测水位变化情况，同时监测供水管道的水流量；
5、监测瓦斯泵房的环境瓦斯浓度情况，进行瓦斯、电闭锁控制； 6、对泵站的供电状况（开关闭合等）进行监测。 ㈡ 抽放泵站监测设备
如表8－3－1所示，因考虑抽采利用，抽放泵站需对抽放进气管路、输出管路进行参数监测，各需要1个管道用流量传感器、1个瓦斯抽放多参数监测传感器。
采用红外线轴温传感器，对2台抽放泵的轴温进行监测，共计2个。设4个开停传感器对真空泵、循环水泵的开停状态进行监测。设2个供水传感器对2台抽放泵的供水状态进行监测。
设2个水位传感器对冷、热水池的水位进行监测。
采用1个环境瓦斯浓度传感器、1个一氧化碳传感器、1个温度传感器对瓦斯泵房的环境状况进行监测。
防回火安全装置上设置1个压差传感器，对管道压差进行监测。 根据矿井瓦斯抽放监测系统情况，设置相应分站。
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第八章 瓦斯抽采监测及控制
表8－3－1 KJ90全自动瓦斯抽放控制系统
管道 参数 序便携号 仪WGC 井2 下 地2 面 总3 计 环境甲烷浓度 KG 9701A 1 1 开 停 GT-L(A) 报 警 ASB 红外 轴温 MST60 供 水KGL 水 管道用位 流量传KG感器 U GLW109901 0 2 2 1 2 3 瓦斯抽放多参数传感器KGD9501 2 1 3 环境 抽放 一氧化监测 碳 分站 GTH50KFD-20 A 1 1 2 1 3 4 4 1 1 2 2 2 2 注：1、瓦斯抽放显示装置采用PLC主控，根据用户需要，设置为立式柜或控制台。 2、系统具有停电保持功能，UPS备用电源可工作两小时以上。
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第九章 抽采瓦斯管理
第九章 抽采瓦斯管理
矿井瓦斯抽采工作由总工程师负全面技术责任，应定期检查、平衡抽采瓦斯工作：负责组织编制、审批、实施、检查抽采瓦斯工作长远规划、年度计划和安全技术措施，保证抽采瓦斯工作的正常衔接，做到“掘、抽、采”平衡。企业行政正、副职负责落实和检查所分管范围内的有关抽采瓦斯工作；企业各职能部门负责人对本职范围内的抽采瓦斯工作负责。抽采瓦斯所需要的费用、材料和设备等，必须列入企业财务、供应计划和生产计划。煤炭企业必须配备专业技术人员，负责瓦斯抽采日常管理，总结分析抽采瓦斯效果，研究和改进抽采技术，组织新技术推广等。
一、瓦斯抽采人员配备（按岗定员）
抽采瓦斯矿井必须建立专门的瓦斯抽采队伍，负责打钻、管路安装回收等工程的施工和瓦斯抽采参数测定等工作。
二、瓦斯抽采管理及规章制度
抽采瓦斯矿井必须建立健全岗位责任制、钻孔钻场检查管理制度、抽采工程质量验收等相关制度。
三、瓦斯抽采必须具备的图纸、常用记录及报表样式和和技术资料 抽采瓦斯矿井必须有下列图纸和技术资料： ㈠ 图纸
1、抽采瓦斯系统图；
2、泵站平面与管网(包括阀门、安全装备、检测仪表、放水器等)布置图；
3、抽采钻场及钻孔布置图；
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第九章 抽采瓦斯管理
4、泵站供电系统图。 ㈡ 记录
1、抽采工程和钻孔施工记录； 2、抽采参数测定记录； 3、泵房值班记录。 ㈢ 报表
1、抽采工程年、季、月报表； 2、抽采量年、季、月、旬报表。 ㈣ 台账
1、抽采设备管理台账； 2、抽采工程管理台账；
3、抽采瓦斯系统和抽采参数、抽采量管理台账。 ㈤ 报告
1、矿井和采区抽采工程设计文件及竣工报告； 2、瓦斯抽采总结与分析报告。
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第十章 经济概算
第十章 经济概算
第一节 劳动定员
矿井设瓦斯抽采队，按岗位进行定员配备，瓦斯抽采队的劳动定员在籍人数为21人，详见表10－1－1。
表10－1－1 劳动定员表
类 别 管理人员 技术员 瓦斯观测工 维修、安装工 泵站值班人员 电气检修工 其他 合计 出 勤 人 数 Ⅰ 1 1 1 1 1 Ⅱ 1 1 1 1 1 1 Ⅲ 1 1 1 1 1 小计 3 3 3 2 3 2 1 在籍 系数 1.0 1.0 1.3 1.3 1.3 1.3 1.0 在籍 人数 3 3 4 3 4 3 1 21 备注 第二节 投资概算
一、投资范围
本项目概算投资包括瓦斯抽采工程从筹建至达到设计规模时所需的土建工程费、设备及工器具购置费、安装工程费、工程建设其他费和工程预备费等的全部静态投资。
二、概算依据
㈠ 土建工程：执行国家煤炭工业局煤规字[2000]第183号文颁发的《煤炭建设地面建筑工程概算指标（99统一基价）》。
㈡ 机电设备及安装工程：执行国家煤炭工业局煤规字[2000]第183号
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第十章 经济概算
文颁发的《煤炭建设机电安装工程概算指标（99统一基价）》。
㈢ 工程建设其他费用：执行中煤建协字[2007] 90号文中《煤炭工程建设其他费用规定》。
㈣ 设备价格：国产标准设备价格：采用询价，不足部分采用《煤炭工业常用设备2000年价格汇编》与《工程建设全国机电设备2007年价格汇编》；设备运杂费按设备原价的6%计算。
㈤ 材料价格：采用询价，不足部分采用《煤炭工业安装工程定额外材料预算价格2000年版》及《云南省2010年工程建设材料价格信息》8月份价格；材料运杂费安装工程定额外材料按材料原价的8%计算。
三、投资概算结果
云南省镇雄县久源煤矿属扩建矿井，设计生产能力为3万t/a扩30万t/a，净增生产能力27万t/a。该矿瓦斯抽采工程初步设计概算投资包括瓦斯抽放工程从筹建至达到设计规模时所需的土建工程费、设备及工器具购置费、安装工程费、工程建设其他费和工程预备费等。
建设项目403.02万元。其中：土建工程14.28万元；设备及工器具购置137.22万元；安装工程181.69万元；工程建设其它费用43.46万元；工程预备费26.37万元。
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镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第十章 经济概算
表10－2－1 久源煤矿瓦斯抽采工程总概算表
序 号 生产环节或费用名称 抽放钻孔工程 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 十一 十二 十三 钻孔工程 地面建筑 水池 抽采泵房设备 钻孔及封孔设备 抽放管路系统 抽放管路系统检测及控制 给排水及消防 通风设备 瓦斯泵站供电及通讯 抽放监测分站 工程建设其他费用 计 工程预备费（7%） 合计 建设项目静态投资 土建工程 7.24 7.04 14.28 1.00 81
概 算 价 值 设备及工器具购置 24.93 10.63 53.41 4.86 7.41 35.97 137.22 9.61 15.76 6.34 181.69 12.72 安装工程 5.32 139.42 6.67 8.18 其他费用 43.46 43.46 3.04 合计 7.24 7.04 30.25 150.05 60.08 13.04 23.17 42.31 43.46 376.65 26.37 403.02 403.02
镇雄县久源煤矿瓦斯抽放工程初步设计 第十章 经济概算
第三节 主要技术经济指标
云南省富源县久源煤矿瓦斯抽采工程主要技术经济指标见表10－3－1。
表10－3－1 主要技术经济指标
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 项 目 年抽采量 年工作天数 抽采泵数量 建构筑物总体积 职工在籍人数 劳动生产率 占地面积 静态投资 单 位 万m3/a d 台 m3 人 m3/d.工 m2 万元 指 标 144.01 365 2 390.25 21 188 86.72 403.02 备 注 其中1台备用
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