山西美錦煤炭氣化有限公司東于煤礦瓦斯抽放開發(fā)利用方案

前 言
礦井瓦斯的主要成份是甲烷，甲烷既是威脅煤礦安全生產(chǎn)的有爆炸危險(xiǎn)性的氣體，又是破壞大氣環(huán)境的溫室氣體，但是如果將一定濃度的瓦斯抽放并收集起來(lái)，它將是清潔的能源，可廣泛用于化工原料、燃?xì)獍l(fā)電、工業(yè)和民用燃料等，因此，抽放瓦斯利國(guó)利民。
清徐縣東于煤礦為清徐縣國(guó)營(yíng)重點(diǎn)煤礦,位于東于鎮(zhèn)北7km處。
東于煤礦現(xiàn)為改擴(kuò)建礦井，1400000430736號(hào)采礦許可證批準(zhǔn)礦區(qū)面積9.7795km2，開采03號(hào)、2號(hào)、4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)、8號(hào)、9號(hào)煤層，改擴(kuò)建規(guī)模900kt/a，屬高瓦斯礦井。現(xiàn)該礦地面工業(yè)場(chǎng)地建有瓦斯抽放泵站，泵站內(nèi)安設(shè)有兩臺(tái)2BE1252-0型水環(huán)真空泵，電機(jī)功率55kW，一臺(tái)使用一臺(tái)備用。但是現(xiàn)有瓦斯抽放系統(tǒng)非常陳舊，效率較低，已不能滿足安全生產(chǎn)需要，因此，為了保證礦井安全生產(chǎn)，穩(wěn)定礦井產(chǎn)量，必須重新設(shè)計(jì)瓦斯抽放系統(tǒng)，以提高瓦斯抽放效率。
受東于煤礦的委托，我公司于2007年9月開始承擔(dān)東于煤礦瓦斯開發(fā)利用方案設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)瓦斯抽放規(guī)模為15m3/min，能滿足礦井設(shè)計(jì)能力900kt/a的要求。
一、編制本設(shè)計(jì)的依據(jù)
1、東于煤礦2007年9月提供的《東于煤礦瓦斯開發(fā)利用方案設(shè)計(jì)委托書》（以下簡(jiǎn)稱《設(shè)計(jì)委托書》）。
2、山西省煤炭地質(zhì)公司編制的《山西省清徐縣東于煤礦礦井地質(zhì)報(bào)告》。
3、太原市煤炭工業(yè)局“轉(zhuǎn)發(fā)省局《關(guān)于太原市所屬34座礦井2006年瓦斯等級(jí)和二氧化碳涌出量鑒定結(jié)果的批復(fù)》的通知”并煤安發(fā)[2007]69號(hào)文件。
4、東于煤礦提供的其他設(shè)計(jì)資料和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
5、《礦井瓦斯抽放規(guī)范》（AQ1027-2006）。
6、《煤礦安全規(guī)程》（2006）。
二、設(shè)計(jì)的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
1、礦井相對(duì)瓦斯涌出量：18.72m3/t（4號(hào)煤層預(yù)測(cè)量）
2、設(shè)計(jì)礦井瓦斯抽放量：15m3/min
3、瓦斯抽放站、加壓站占地面積：0.5ha
4、抽放改擴(kuò)建工程總投資：6860.71萬(wàn)，各分項(xiàng)工程費(fèi)用如下：
　　　　抽放工程　 509.91 萬(wàn)元
　　　　土建工程　 96.01 萬(wàn)元
　　　　設(shè)備購(gòu)置費(fèi)　 2721.40 萬(wàn)元
　　　　安裝工程　 2977.79萬(wàn)元
　　　　其他費(fèi)用　 555.60萬(wàn)元
5、礦井瓦斯抽放率：38.5%
6、礦井抽放系統(tǒng)服務(wù)年限：52.6a
三、問題和建議
由于該礦瓦斯資料缺乏，本設(shè)計(jì)依據(jù)的資料為鄰近礦井資料，計(jì)算出的一些參數(shù)與礦井實(shí)際情況存在一定差距，對(duì)本礦瓦斯開發(fā)利用只能起一定的借鑒作用，礦方在做開發(fā)初步設(shè)計(jì)時(shí)必須提供本礦準(zhǔn)確的瓦斯和地質(zhì)資料才能達(dá)到真正開發(fā)利用的目的。

第一章 礦井概況
第一節(jié) 井田概況
一、位置與交通
清徐縣東于煤礦位于距縣城7km的東于鎮(zhèn)北，其地理位置為東經(jīng)112°14′，北緯37°37′?！疤凇惫贰ⅰ鞍艘弧惫窂木锬涎赝ㄟ^，西峪礦鐵路裝車站距本礦35km，南峪鐵路專線建成后，至本礦僅11km。交通較為便利。
二、井田范圍和煤炭?jī)?chǔ)量
依據(jù)省國(guó)土資源廳頒發(fā)的1400000430736號(hào)《采礦許可證》批準(zhǔn)開采03、2、4、5、6、8、9號(hào)煤層。井田東西長(zhǎng)約2.5km，南北寬約4km，面積9.7795km2。
根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，礦井地質(zhì)總儲(chǔ)量為163.88Mt，其中03、2、4、5、6、8、9號(hào)煤儲(chǔ)量分別為18.29Mt、30.54Mt、23.8Mt、14.72Mt、13.69Mt、48.68Mt、14.16Mt。
三、礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力和服務(wù)年限
礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為900kt/a，第一水平服務(wù)年限為30.4a；第二水平服務(wù)年限為24.8a；礦井服務(wù)年限55.2a。
第二節(jié) 地質(zhì)及構(gòu)造情況
一、井田地層
本井田地層出露良好，由東南至西北以此出露二迭系下統(tǒng)下石盒子組和二迭系上統(tǒng)上石盒子組。下部地層沒有出露，資料取于鉆孔。地層劃分原則按《華北地區(qū)區(qū)域地層表》。自下而上分述如下：
1）奧陶系中統(tǒng)(O2)
（1）奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組(O2S)
區(qū)內(nèi)地層沒有出露，按615號(hào)鉆孔揭露地層厚度約80米。上部為深灰青灰色中，厚層狀石灰?guī)r夾泥灰?guī)r；中下部為深灰色中厚層狀結(jié)晶灰?guī)r，白云質(zhì)灰?guī)r夾角礫狀泥灰?guī)r，并合透鏡狀石膏層。
（2）奧陶系中統(tǒng)峰峰組(O2S)
此組地層為井田含煤地層之基底，據(jù)615號(hào)鉆孔揭露全組地層厚度約120米。其巖性下部為灰、深灰色角礫狀泥灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r夾脈狀纖維石膏及結(jié)晶石膏層。上部為青灰色厚層狀石灰?guī)r，泥灰?guī)r夾有白云質(zhì)灰?guī)r。與下伏地層整合接觸。
2）石炭系（C）
（1）石炭系中統(tǒng)本溪組C2b：其頂界至?xí)x祠礫巖（K1）之底，底界為鐵鋁層，與奧陶系灰?guī)r為平行不整合接觸。地層厚度一般為19~21m。巖性以深灰、淺灰或灰色中細(xì)礫巖、粉礫巖、礫質(zhì)泥巖、鋁質(zhì)泥巖、泥巖、石灰?guī)r及薄煤層組成。
（2）石炭系上統(tǒng)太原組(C3t)：晉祠礫巖（K2）之底至東大窯石灰?guī)rL5之頂，與下部地層整合接觸。厚度78.20~94.89m，平均88.84m。以過渡環(huán)境的巖性組合為主。其巖性為泥巖、礫質(zhì)泥巖、石灰?guī)r、粗、中、細(xì)粒礫巖及煤層。總的面貌是以色深、粒細(xì)、層理復(fù)雜、化石較豐富為其特色?？偟内厔?shì)是南厚北薄、東厚西薄。為下部主要含煤地層
3）二迭系（P）
（1）二迭系下統(tǒng)山西組(P1S)：從L5石灰?guī)r頂至駱駝脖礫巖(K4)底，厚度36.63~57.52m，平均53.02m，為上部主要含煤地層。以三角洲及濱海平原沉積為主。巖性有中－細(xì)礫巖、粉礫巖、礫質(zhì)泥巖、泥巖及煤層組成。與下伏地層相比，本組以色較淺、粒較粗，具交錯(cuò)層理，植物化石豐富為特點(diǎn)。與下伏地層呈整合接觸。
（2）二迭系下統(tǒng)下石盒子組(P1X)：駱駝脖礫巖(K4)底至K6礫巖底，厚度98.61~135.01m，平均118.61m。與山西組地層連續(xù)沉積。區(qū)內(nèi)東南角有出露。巖性底部為灰白色中粗礫巖；下部為深灰，灰色細(xì)礫巖、粉礫巖、礫質(zhì)泥巖互層，并夾薄煤線；上部為黃綠、灰綠礫質(zhì)泥巖、粉礫巖及淺灰色細(xì)礫巖互層。
（3）二迭系上統(tǒng)上石盒子組(P2S)：底界為K6礫巖底，與下伏地層整合接觸。區(qū)內(nèi)廣泛出露，一般鉆孔揭露不全，據(jù)區(qū)域資料，全組厚度約400m。按其巖性、巖相特征分為兩段：
下段（P2S2）：K6礫巖底至K7礫巖底，據(jù)610鉆孔揭露厚度約10米。巖性為灰綠色礫質(zhì)泥巖及中，細(xì)礫巖互層。礫質(zhì)泥巖中含有暗紫色斑點(diǎn)，往上紫色增多。底部為K6含礫粗礫巖，其底往往含有一層透鏡體細(xì)礫巖。本段以含暗紫色斑塊和夾層為特征。
上段(P2S2)：底界為K7礫巖，區(qū)內(nèi)沒有底界出露。出露最大厚度約100米。巖性為暗紫、藍(lán)灰、黃綠色礫質(zhì)泥巖與灰綠色中細(xì)礫巖互層。本段以藍(lán)灰色礫質(zhì)泥巖及礫巖中含肉紅色長(zhǎng)石為其特征。K7礫巖上含有1~2層透鏡狀鐵錳質(zhì)結(jié)核。
（4）第四系(Q)
本區(qū)分布范圍不大，厚度比較薄，一般6m左右，最厚不超過32m，未詳細(xì)劃分。
中、上更新統(tǒng)(Q2+Q3)：Q2為紅色土，含鈣質(zhì)結(jié)核。Q3為馬蘭黃土，垂直節(jié)理發(fā)育，不整合覆蓋在山坡和山梁上。
全新統(tǒng)(Q4)：分布山前傾斜平原及溝谷中，由各種巖石成分的卵石和巖塊堆積而成。
二、地質(zhì)構(gòu)造
山西西山煤田位于祁呂山字型東翼及新華夏系構(gòu)造的復(fù)合部位，本井田位于西山煤田的南部，與近期汾河地塹相聯(lián)。總體看，為一近似走向東北，向北西傾斜的單斜構(gòu)造，但在此基礎(chǔ)上又發(fā)育著一系列褶曲和斷層。褶曲軸向呈“S”形，一般較為緊密。斷層均為扭性正斷層。地層產(chǎn)狀在縱橫方向上變化較大，地層傾角一般10度左右，局部可達(dá)25度。其它如陷落柱、節(jié)理等構(gòu)造也有發(fā)育。總體本井田屬一類偏復(fù)雜構(gòu)造?，F(xiàn)將各種構(gòu)造敘述如下：
1）褶曲：
主要有北西和北東兩組，區(qū)內(nèi)發(fā)育4個(gè)背向斜，分述如下：
閻家莊背斜（Z1）：位于閻家莊村,區(qū)內(nèi)延伸長(zhǎng)度1500m，寬400m，由東往西逐漸消失。軸向西部北85度西，東部北5度東，兩翼基本對(duì)稱。
黃大平向斜（Z2）：位于黃大平村北，區(qū)內(nèi)延伸長(zhǎng)度2100m,寬約1000m。延至井田邊界以西約300米逐漸消失。軸向西部為南5度西，東部為北40度東呈“S”型，為一寬緩向斜。
市兒口背斜（Z3）：位于市兒口村,長(zhǎng)1300m，寬約500m,軸向近似東西，兩翼地層產(chǎn)狀近似對(duì)稱。區(qū)內(nèi)東部消失，西部延至區(qū)外。
新民向斜（Z4）：位于新民村北,區(qū)內(nèi)延伸長(zhǎng)度1000m，寬約500m，軸向南80°東，向斜南翼地層傾角較大，北翼地層傾角較小。
2）斷層
本井田斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，所見斷層均為正斷層。斷層走向以北東和北東東向?yàn)橹?。區(qū)內(nèi)發(fā)育10條斷層。
3）陷落柱
本井田發(fā)育的陷落柱為鉆孔和井下巷道所揭露的，地表特征不太明顯，一般地貌上形成紅色小鼓包。所見陷落柱大小不等，形狀大都為橢圓體，最大者長(zhǎng)軸約220m，短軸約145m。區(qū)內(nèi)612號(hào)鉆孔所見陷落柱，其巖性由種種大小不等的巖塊雜亂堆積，緊密膠結(jié)而成。陷落柱的陷壁角一般為80~85度，主要發(fā)育在褶曲扭動(dòng)部位和斷裂的尖滅端。
此外，井田北部612鉆孔探得一塌陷至2號(hào)煤層的陷落柱，范圍不詳。現(xiàn)生產(chǎn)井范圍內(nèi)揭示出直徑30~50m陷落柱3個(gè)，陷落角一般為80度。
三、 瓦斯等級(jí)鑒定涌出情況
依據(jù)太原市煤炭工業(yè)局“轉(zhuǎn)發(fā)省局《關(guān)于太原市所屬34座礦井2006年瓦斯等級(jí)和二氧化碳涌出量鑒定結(jié)果的批復(fù)》的通知”并煤安發(fā)[2007]69號(hào)文件，東于煤礦的相對(duì)瓦斯涌出量為14.71m3/t，最大絕對(duì)涌出量為8.51 m3/min。瓦斯鑒定等級(jí)為高瓦斯礦井。
四、煤塵及煤的自燃
2006年7月10日由山西省煤炭工業(yè)局綜合測(cè)試中心對(duì)4號(hào)煤層的煤塵爆炸進(jìn)行了測(cè)試，其結(jié)果：4號(hào)煤層火焰長(zhǎng)度30mm，抑制煤塵爆炸最低巖粉用量為55%，為有爆炸性危險(xiǎn)的煤層。
4號(hào)煤層煤的吸氧量為0.8536cm3/g，自燃傾向性等級(jí)為Ⅲ，自燃傾向性為不易自燃煤層。
第三節(jié) 煤層賦存情況
一、煤層
本區(qū)含煤地層為山西組及太原組，含有02、03、1、2、3、4、5上、5、6上、6、7、7下、8上、8、9、10、11號(hào)等17層煤層，含煤地層總厚141.86m。本井田僅03、2、4、5、6、8、9號(hào)等7層為穩(wěn)定及較穩(wěn)定可采煤層，可采煤層總厚15.99m。含煤系數(shù)11.3%?，F(xiàn)將井田內(nèi)7層可采煤層自上而下分述如下：
03號(hào)煤層：俗稱上三尺煤。位于山西組上部，厚1.15~2.30m，平均1.76m。屬穩(wěn)定全區(qū)可采煤層。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。頂板為砂質(zhì)泥巖，粉礫巖和細(xì)砂巖，以砂質(zhì)泥巖為主；底板為泥巖，砂質(zhì)泥巖或中－細(xì)砂巖。
2號(hào)煤層：俗稱大窯煤。位于03號(hào)煤下5.08~10.70m，平均7.32米，厚1.65~3.35m，平均2.56m，屬穩(wěn)定全區(qū)可采煤層。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，局部含夾石1層，頂板為礫質(zhì)泥巖或細(xì)砂巖：底板為中－細(xì)砂巖或粉砂巖。
4號(hào)煤層：俗稱二夾煤。距4號(hào)煤層約8.9米。厚0.85~4.58m，平均2.75m，含夾石0~2層，厚0.08~0.73m，頂板為粉砂巖或炭質(zhì)泥巖；底板為礫質(zhì)泥巖或粉砂巖，有時(shí)為細(xì)砂巖。
5號(hào)煤層：位于山西組地層之下部，距4號(hào)煤層2.05~6.39m，平均4.23m。厚0.57~3.43m，平均1.54m，含夾石1層，厚0.08~0.73m，頂板為炭質(zhì)泥巖或砂質(zhì)泥巖；底板為粉礫巖或砂質(zhì)泥巖。
6號(hào)煤層：俗稱大齊煤。位于太原組上部，距5號(hào)煤7.17~21.51m，平均15.41m，厚0.6~2.46m，平均1.21m，含夾石1層，頂板為炭質(zhì)泥巖或砂質(zhì)泥巖；底板為砂質(zhì)泥巖或粉砂巖。
8號(hào)煤層：俗稱中帶煤。位于L1灰?guī)r之下，距6號(hào)煤16.13~63.8米，平均40.85m。煤厚1.8~6.27米，平均4.15m，屬穩(wěn)定全區(qū)可采煤層，含夾石0~3層，厚0~1.57m，頂板為炭質(zhì)泥巖；底板為粉礫巖或細(xì)砂巖。
9號(hào)煤層：俗稱四尺煤。位于8號(hào)煤層下一般不超過1m，區(qū)內(nèi)局部與8號(hào)煤合并為一層。厚1.18~2.66m，平均2.02m，含夾石1層，厚0.08~0.22m，頂板為砂質(zhì)泥巖或炭質(zhì)泥巖；底板為砂質(zhì)泥巖或細(xì)砂巖。
井田內(nèi)各煤層特征見表1-3-1。

二、煤質(zhì)
井田內(nèi)各煤層均為黑色，玻璃－強(qiáng)玻璃光澤，貝殼狀斷口，內(nèi)生裂隙發(fā)育、性脆易碎。宏觀煤巖類型以及光亮煤及半亮煤為主，少量半暗煤及暗淡煤；顯微組分以鏡質(zhì)組為主，少量半鏡質(zhì)組和絲質(zhì)組。
主要可采煤層煤質(zhì)特征表見表1-3-2。

煤質(zhì)分析結(jié)果標(biāo)明：井田內(nèi)主要可采煤層03號(hào)為富灰、特低硫、特低磷、高發(fā)熱量貧廋煤；2號(hào)和4號(hào)煤為低灰－富灰、特低硫、特低磷高發(fā)熱量貧煤；8號(hào)和9號(hào)為低－中灰、低－中硫、特低磷－中磷、高發(fā)熱量無(wú)煙煤。精煤回收率級(jí)別多屬于低等。
第四節(jié) 礦井開拓與開采
一、開拓方式
礦井現(xiàn)有主斜井、副斜井和回風(fēng)斜井，改擴(kuò)建后期在三采區(qū)中央增建（三采區(qū)）進(jìn)風(fēng)立井和回風(fēng)立井。
主斜井：傾角22º，方位角175º，料石砌碹，井筒斜長(zhǎng)405m，井筒凈斷面積12.68m2，掘進(jìn)斷面16.48 m2。裝備一條1000mm膠帶輸送機(jī)，直達(dá)井底煤倉(cāng)，擔(dān)負(fù)全礦井煤炭提升任務(wù)，兼做進(jìn)風(fēng)井及安全出口。
副斜井：傾角22º，方位角173º，料石砌碹。斜長(zhǎng)380m，井筒斷面積10.61m2，掘進(jìn)斷面11.70 m2，雙鉤串車提升，并鋪設(shè)有22kg/m軌道、水溝、行人臺(tái)階、排水管道及纜線。主要擔(dān)負(fù)全礦井提矸、下料、行人等任務(wù)，兼做進(jìn)風(fēng)井及安全出口。
回風(fēng)斜井：傾角18º，斷面形式為半圓拱形，料石砌碹。斜長(zhǎng)370m，巷道凈斷面10.61m2 ，掘進(jìn)斷面11.7 m2，設(shè)有水溝臺(tái)階。主要用于礦井回風(fēng)，內(nèi)鋪設(shè)有瓦斯抽放管路。
本礦03、2、4、5、6號(hào)可采煤層，平均間距僅為7.32m、3.5m、4.23m及15.41m的煤層賦存特征，故礦井在開拓部置上確定為五層煤層實(shí)行聯(lián)合開采，設(shè)一個(gè)水平來(lái)完成礦井的開拓及開采任務(wù)。全井田劃分為三個(gè)采區(qū)。
沿三采區(qū)中央布置運(yùn)輸、軌道大巷至井田北部邊界，均布置在4號(hào)煤層。一采區(qū)03號(hào)、4號(hào)煤層均已采完，在井底車場(chǎng)附近4號(hào)煤層布置回采工作面。采用沿傾斜大巷一側(cè)布置一個(gè)工作面的走向長(zhǎng)壁巷道布置體系。
二、采區(qū)布置與開采順序
設(shè)計(jì)采用走向長(zhǎng)壁式布置，三條大巷分別為運(yùn)輸大巷、軌道大巷和回風(fēng)大巷。大巷均沿4號(hào)煤層布置，巷道間距30m。
礦井設(shè)二個(gè)水平開采，設(shè)一個(gè)水平（+665m）來(lái)完成礦井03、2、4、5、6號(hào)煤層開采任務(wù)。將8號(hào)、9號(hào)煤層設(shè)第二水平（＋614m）進(jìn)行開采。一水平劃分為三個(gè)采區(qū)，開采順序?yàn)橄乳_采4號(hào)煤層一采區(qū)，后開采三采區(qū)03號(hào)、2號(hào)和4號(hào)煤。
三、采煤方法與頂板管理
礦井初期開采4號(hào)煤層，采煤方法為走向長(zhǎng)壁綜采，一次采全高，工作面長(zhǎng)度160m，采高為2.97m。工作面日循環(huán)數(shù)為6次，循環(huán)進(jìn)度0.8m，年工作天數(shù)為300天，年推進(jìn)度為1296m，礦井日產(chǎn)量為3000t。頂板管理方法為全部冒落法。
第五節(jié) 礦井通風(fēng)與瓦斯
一、通風(fēng)方式及供風(fēng)量
根據(jù)井田開拓布置，礦井采用機(jī)械抽出式通風(fēng)方式，前期采用邊界并列式通風(fēng)系統(tǒng)，后期采用分區(qū)式通風(fēng)。
礦井改擴(kuò)建后初期進(jìn)風(fēng)井筒為主、副斜井，回風(fēng)井筒為回風(fēng)斜井。礦井中后期在三采區(qū)范圍的中央建三采區(qū)進(jìn)、回風(fēng)立井，服務(wù)范圍為三采區(qū)后部。礦井中后期進(jìn)風(fēng)井筒為主、副斜井、三采區(qū)進(jìn)風(fēng)立井，回風(fēng)井筒為三采區(qū)回風(fēng)立井。
礦井總風(fēng)量為6000m3/min。即100m3/s。礦井通風(fēng)容易時(shí)期和困難時(shí)期最大阻力分別為1716.77Pa和2812.96Pa，礦井通風(fēng)容易時(shí)期等積孔為2.50m2，通風(fēng)困難時(shí)期等積孔為1.95m2，前期礦井通風(fēng)阻力等級(jí)為小阻力礦井，礦井通風(fēng)難易程度評(píng)價(jià)為容易；后期礦井通風(fēng)阻力等級(jí)為中等阻力礦井，礦井通風(fēng)難易程度評(píng)價(jià)為中等。
二、 瓦斯等級(jí)鑒定及涌出情況
依據(jù)太原市煤炭工業(yè)局“轉(zhuǎn)發(fā)省局《關(guān)于太原市所屬34座礦井2006年瓦斯等級(jí)和二氧化碳涌出量鑒定結(jié)果的批復(fù)》的通知”并煤安發(fā)[2007]69號(hào)文件，東于煤礦的相對(duì)瓦斯涌出量為14.71m3/t，最大絕對(duì)涌出量為8.51 m3/min。瓦斯鑒定等級(jí)為高瓦斯礦井。
三、瓦斯抽放情況
現(xiàn)該礦地面工業(yè)場(chǎng)地建有瓦斯抽放泵站，泵站內(nèi)安設(shè)有兩臺(tái)2BE1252-0型水環(huán)真空泵，電機(jī)功率55kW，一臺(tái)使用一臺(tái)備用。但是現(xiàn)有瓦斯抽放系統(tǒng)非常陳舊，效率較低，已不能滿足安全生產(chǎn)需要，因此，為了保證礦井安全生產(chǎn)，穩(wěn)定礦井產(chǎn)量，必須重新設(shè)計(jì)瓦斯抽放系統(tǒng)，以提高瓦斯抽放效率。
第二章　抽放瓦斯設(shè)計(jì)參數(shù)
第一節(jié)　煤層瓦斯基本參數(shù)
一、煤層瓦斯壓力
東于煤礦未打測(cè)壓鉆孔，根據(jù)鄰近礦井地質(zhì)報(bào)告測(cè)壓鉆孔情況，測(cè)定03號(hào)煤層的瓦斯壓力為0.26MPa；2號(hào)煤層的瓦斯壓力為0.28MPa；4號(hào)煤層的瓦斯壓力為0.4MPa；5號(hào)、6號(hào)煤層的瓦斯壓力為0.32MPa；8號(hào)、9號(hào)煤層的瓦斯壓力為：0.45MPa；
二、煤層瓦斯含量

式中：
X—煤層瓦斯含量，m3/t；
a,b—吸附常數(shù)，03號(hào)煤層為a＝18.71m3/t，b=0.77MPa-1；2號(hào)煤層為a＝18.34m3/t，b=1.09MPa-1；4號(hào)煤層為a＝20.09m3/t，b=0.72MPa-1；5號(hào)煤層a＝21.35m3/t，b=0.72MPa-1；6號(hào)煤層為a＝21.78m3/t，b=0.83MPa-1；8號(hào)煤層為a＝22.34m3/t，b=1.09MPa-1；9號(hào)煤層為a＝24.19m3/t，b=1.11MPa-1；
P—煤層絕對(duì)瓦斯壓力，MPa；03號(hào)煤層的瓦斯壓力為0.26MPa；2號(hào)煤層的瓦斯壓力為0.28MPa；4號(hào)煤層的瓦斯壓力為0.4MPa；5號(hào)、6號(hào)煤層的瓦斯壓力為0.32MPa；8號(hào)、9號(hào)煤層的瓦斯壓力為：0.45MPa；
Mad—煤的灰分，%；03號(hào)煤層平均為29.46%；2號(hào)煤層平均為16.16%；4號(hào)煤層平均為34.46%；5號(hào)煤層平均為25.83%；6號(hào)煤層平均為21.77%；8號(hào)煤層平均為18.30%；9號(hào)煤層平均為21.60%；
Ad—煤的水分，%；03號(hào)煤層為0.67%；2號(hào)煤層為0.69%；4號(hào)煤層為0.76%；5號(hào)煤層為0.72%；6號(hào)煤層為0.54%；8號(hào)煤層為0.91%；9號(hào)煤層為0.77%；
K—煤的孔隙體積，m3/m3；03號(hào)煤層為5.2%；2號(hào)煤層為7.1%；4號(hào)煤層為5.5%；5號(hào)煤層平均為5.5%；6號(hào)煤層為4.3%；8號(hào)煤層為7.6%；9號(hào)煤層平均為9.1%；
γ—煤的視密度，t/m3。03號(hào)煤層為1.36t/m3；2號(hào)煤層為1.40t/m3；4號(hào)煤層為1.33t/m3；5號(hào)煤層平均為1.38t/m3； 6號(hào)煤層為1.40t/m3；8號(hào)煤層為1.33t/m3；9號(hào)煤層平均為1.38t/m3；
經(jīng)計(jì)算，東于礦瓦斯含量為：03號(hào)煤層2.2 m3/t；2號(hào)煤層2.42m3/t；4號(hào)煤層為10.2m3/t；5號(hào)煤層為10.15m3/t；6號(hào)煤層10.4 m3/t；8號(hào)煤層10.57m3/t，9號(hào)煤層為11.02m3/t。
三、煤層透氣性系數(shù)
根據(jù)該礦鄰近礦井地質(zhì)報(bào)告測(cè)壓鉆孔情況，4號(hào)煤層的透氣性系數(shù)為6.92m2/MPa.d，屬于可以抽放類型。
四、百米鉆孔自然瓦斯涌出量及其衰減系數(shù)
根據(jù)該礦鄰近寬礦井地質(zhì)報(bào)告測(cè)壓鉆孔情況，4號(hào)煤層的百米鉆孔自然瓦斯流量衰減系數(shù)為0.03286d-1，屬于可以抽放類型。
第二節(jié) 礦井瓦斯儲(chǔ)量
礦井瓦斯儲(chǔ)量包括可采煤層、不可采煤層以及圍巖中所賦存的瓦斯，根據(jù)煤礦瓦斯抽放規(guī)范AQ1027－2006，其計(jì)算公式如下：

式中：
Wk——礦井瓦斯儲(chǔ)量，Mm3；
W1——可采煤層瓦斯儲(chǔ)量總和，Mm3， 其中：
A1i——礦井每一個(gè)可采煤層的煤炭?jī)?chǔ)量，礦井地質(zhì)總儲(chǔ)量為163.88Mt，其中03、2、4、5、6、8、9號(hào)煤儲(chǔ)量分別為18.29Mt、30.54Mt、23.8Mt、14.72Mt、13.69Mt、48.68Mt、14.16Mt。
X1i——每一個(gè)可采煤層的瓦斯含量，m3/t；03號(hào)煤層2.2 m3/t；2號(hào)煤層2.42m3/t；4號(hào)煤層為10.2m3/t；5號(hào)煤層為10.15m3/t；6號(hào)煤層10.4 m3/t；8號(hào)煤層10.57m3/t，9號(hào)煤層為11.02m3/t。
W2——可采煤層采動(dòng)影響范圍內(nèi)的不可采鄰近煤層的瓦斯儲(chǔ)量總和，Mm3；

其中：
A1i——可采煤層采動(dòng)影響范圍內(nèi)每一個(gè)不可采煤層的煤炭?jī)?chǔ)量，采動(dòng)影響范圍：上鄰近層取50m~60m，下鄰近層取20m~30m。本礦采動(dòng)影響范圍內(nèi)不可采煤層包括太原組8上號(hào)和山西組02號(hào)、03號(hào)、4號(hào)、5上號(hào)、5號(hào)共六層煤。
X1i——可采煤層采動(dòng)影響范圍內(nèi)每一個(gè)不可采煤層的瓦斯含量，m3/t。
由于該礦不可采煤層占煤層總厚度的21.0%，但是賦存不穩(wěn)定，且上述資料缺乏，參照鄰近礦計(jì)算方法，W2取可采煤層可采煤層瓦斯儲(chǔ)量的10%。
W3——圍巖瓦斯儲(chǔ)量，Mm3

K——圍巖瓦斯儲(chǔ)量系數(shù)，根據(jù)東于煤礦煤系地層中有泥巖、砂巖，在砂巖中可能賦存有一定瓦斯，取K=0.05。
經(jīng)計(jì)算礦井瓦斯儲(chǔ)量為1704.24Mm3。
第三節(jié)　礦井瓦斯可抽量
瓦斯可抽量是指在瓦斯儲(chǔ)量中能被抽出的最大瓦斯量，其計(jì)算公式為：
W＝Wk·ŋ
式中：
W——可抽瓦斯量，Mm3；
ŋ——抽放率，設(shè)計(jì)所有可采煤層的抽放率取20%；
WK——礦井瓦斯儲(chǔ)量，Mm3。
經(jīng)計(jì)算礦井瓦斯可抽量為340.85Mm3，這為瓦斯開發(fā)利用提供了較為充足的資源條件。
第四節(jié)　礦井瓦斯涌出量
該礦瓦斯鑒定資料為現(xiàn)開采的2號(hào)煤層，改擴(kuò)建后將開采4號(hào)煤層，采用分源計(jì)算法預(yù)測(cè)礦井瓦斯涌出量。由于4號(hào)煤層上臨近煤層為02號(hào)、03號(hào)、1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)煤層，其中03號(hào)、2號(hào)煤層為可采煤層，在開采4號(hào)煤層時(shí)已采空，3號(hào)煤層為不可采煤層，與本煤層之間間距5.4m，且?guī)r性一般為砂質(zhì)泥巖、粉砂巖，因此，受上鄰近層瓦斯影響較大；與下鄰近5上號(hào)、5號(hào)煤層間距小于5m，小于預(yù)計(jì)的30m采動(dòng)影響范圍，因此，受下鄰近的5上號(hào)、5號(hào)煤層瓦斯影響較大，但是與6上號(hào)煤層有泥巖、石灰?guī)r相隔，且間距較大，受其影響較小。因此，綜合分析4號(hào)煤層瓦斯涌出量基本為本煤層瓦斯涌出量和上、下鄰近層瓦斯涌出量之和。
1、回采瓦斯涌出量

其中：
A1i——可采煤層采動(dòng)影響范圍內(nèi)每一個(gè)不可采煤層的煤炭?jī)?chǔ)量，采動(dòng)影響范圍：上鄰近層取50m~60m，下鄰近層取20m~30m。本礦采動(dòng)影響范圍內(nèi)不可采煤層包括太原組8上號(hào)和山西組02號(hào)、03號(hào)、4號(hào)、5上號(hào)、5號(hào)共六層煤。
X1i——可采煤層采動(dòng)影響范圍內(nèi)每一個(gè)不可采煤層的瓦斯含量，m3/t。
由于該礦不可采煤層占煤層總厚度的21.0%，但是賦存不穩(wěn)定，且上述資料缺乏，參照鄰近礦計(jì)算方法，W2取可采煤層可采煤層瓦斯儲(chǔ)量的10%。
W3——圍巖瓦斯儲(chǔ)量，Mm3

K——圍巖瓦斯儲(chǔ)量系數(shù)，根據(jù)東于煤礦煤系地層中有泥巖、砂巖，在砂巖中可能賦存有一定瓦斯，取K=0.05。
經(jīng)計(jì)算礦井瓦斯儲(chǔ)量為1704.24Mm3。
第三節(jié)　礦井瓦斯可抽量
瓦斯可抽量是指在瓦斯儲(chǔ)量中能被抽出的最大瓦斯量，其計(jì)算公式為：
W＝Wk·ŋ
式中：
W——可抽瓦斯量，Mm3；
ŋ——抽放率，設(shè)計(jì)所有可采煤層的抽放率取20%；
WK——礦井瓦斯儲(chǔ)量，Mm3。
經(jīng)計(jì)算礦井瓦斯可抽量為340.85Mm3，這為瓦斯開發(fā)利用提供了較為充足的資源條件。
第四節(jié)　礦井瓦斯涌出量
該礦瓦斯鑒定資料為現(xiàn)開采的2號(hào)煤層，改擴(kuò)建后將開采4號(hào)煤層，采用分源計(jì)算法預(yù)測(cè)礦井瓦斯涌出量。由于4號(hào)煤層上臨近煤層為02號(hào)、03號(hào)、1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)煤層，其中03號(hào)、2號(hào)煤層為可采煤層，在開采4號(hào)煤層時(shí)已采空，3號(hào)煤層為不可采煤層，與本煤層之間間距5.4m，且?guī)r性一般為砂質(zhì)泥巖、粉砂巖，因此，受上鄰近層瓦斯影響較大；與下鄰近5上號(hào)、5號(hào)煤層間距小于5m，小于預(yù)計(jì)的30m采動(dòng)影響范圍，因此，受下鄰近的5上號(hào)、5號(hào)煤層瓦斯影響較大，但是與6上號(hào)煤層有泥巖、石灰?guī)r相隔，且間距較大，受其影響較小。因此，綜合分析4號(hào)煤層瓦斯涌出量基本為本煤層瓦斯涌出量和上、下鄰近層瓦斯涌出量之和。
1、回采瓦斯涌出量

其中：
q回—回采工作面相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t；
K1—圍巖瓦斯涌出系數(shù)，其值取決于回采工作面頂板管理方法，采用全部垮落法管理頂板時(shí)取1.20；
K2—工作面丟煤瓦斯涌出系數(shù)，其值為工作面回采率的倒數(shù)，取1.05；
K3—準(zhǔn)備巷道預(yù)排瓦斯對(duì)工作面媒體瓦斯涌出影響系數(shù)，取K3=(L-2h)/L；
L—工作面長(zhǎng)度，取160m；
h—巷道瓦斯預(yù)排等值寬度，貧煤取12.2m；
m0—煤層厚度， 4號(hào)煤取2.97m；
m1—煤層開采厚度，取2.97m；
x0—煤層原始瓦斯含量，4號(hào)煤取10.2m3/t；
xc—煤的殘余瓦斯含量，取煤層原始瓦斯含量的20%，m3/t。其中：
m—鄰近層厚度，上鄰近層3號(hào)煤層為0.5m；下鄰近層5上號(hào)煤層為0.52m，5號(hào)煤層為1.54m；
hi—鄰近層距開采層間垂距，3號(hào)煤層為5.4m，5上號(hào)煤層為3.01m，5號(hào)煤層為4.75m；
hj—鄰近層涌出瓦斯的極限距離，3號(hào)煤層為20m， 5上號(hào)煤層為30m，5號(hào)煤層為30m；
經(jīng)計(jì)算，回采工作面相對(duì)瓦斯涌出量為：
。
2、掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量
掘進(jìn)工作面的瓦斯來(lái)自煤壁和落煤過程，其計(jì)算公式為：

式中：
q掘—掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量, m3/t
q煤壁—煤壁瓦斯涌出量，m3/min；
q落煤—落煤瓦斯涌出量，m3/min。 其中：
n—煤壁暴露的面?zhèn)€數(shù)，單巷掘進(jìn)時(shí)n＝2；
L—瓦斯涌出量達(dá)到最大值的巷道掘進(jìn)長(zhǎng)度，取100天巷道掘進(jìn)長(zhǎng)度，889 m；
v—巷道平均掘進(jìn)速度，根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算為0.00926m/min；
q0—煤壁瓦斯涌出初速度，m3/m2min； 其中：
s—掘進(jìn)巷道的斷面，順槽斷面8.5m2；
—煤的密度，4號(hào)煤取1.3t/m3；
經(jīng)計(jì)算，掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量為3.73m3/t。
3、采區(qū)瓦斯涌出量

式中：
K采—采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)，取1.20；
Ai—采區(qū)內(nèi)第i個(gè)回采工作面設(shè)計(jì)日產(chǎn)量，3000t；
q掘i—采區(qū)內(nèi)第i個(gè)掘進(jìn)工作面相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t；
q采區(qū)—采區(qū)相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t。
A0—礦井日產(chǎn)量，3000t。
礦井投產(chǎn)時(shí)，共布置1個(gè)回采工作面， 2個(gè)掘進(jìn)工作面。經(jīng)計(jì)算，采區(qū)瓦斯涌出量為18.72m3/t。
4、礦井相對(duì)和絕對(duì)瓦斯涌出量
由于本礦井設(shè)計(jì)為一個(gè)采區(qū)，因此，礦井瓦斯相對(duì)涌出量為18.72m3/t，絕對(duì)涌出量為39m3/min。
第五節(jié) 抽放規(guī)模及服務(wù)年限
一、瓦斯抽放規(guī)模
根據(jù)《設(shè)計(jì)委托書》的要求，結(jié)合礦井瓦斯抽放條件，設(shè)計(jì)抽放瓦斯規(guī)模為15m3/min，采用一次設(shè)計(jì)，一次建成方式。
本次抽放系統(tǒng)設(shè)計(jì)，采用地面設(shè)置永久抽放系統(tǒng)，重新設(shè)地面瓦斯抽放站，考慮滿足礦井深部瓦斯含量增加要求，為今后擴(kuò)大生產(chǎn)能力留有一定余地。
二、抽放系統(tǒng)服務(wù)年限
抽放系統(tǒng)服務(wù)年限按下式計(jì)算：
N＝
式中：
N——抽放系統(tǒng)服務(wù)年限，a；
WK——瓦斯可抽量，礦井瓦斯可抽量為340.85Mm3；
WNC——預(yù)計(jì)年最大抽放量，Mm3。
按照設(shè)計(jì)規(guī)模15m3/min計(jì)算，礦井年抽放量為6.48Mm3,則抽放系統(tǒng)最低服務(wù)年限為52.6a。
第六節(jié) 礦井瓦斯抽放率
礦井瓦斯抽放率按下式計(jì)算：

式中：
ŋk—礦井月平均瓦斯抽放率，%；
QkC—礦井月平均瓦斯抽放量，取15m3/min;
QkJ—礦井月平均風(fēng)排瓦斯量，該礦設(shè)計(jì)總需風(fēng)量為6000m3/min，則QkJ≤6000×0.75%＝45m3/min，預(yù)測(cè)礦井絕對(duì)涌出量為39m3/min，設(shè)計(jì)瓦斯抽放量為15m3/min，則QkJ＝24 m3/min。
經(jīng)計(jì)算，4號(hào)煤層礦井瓦斯抽放率為38.5%。
第三章　抽放方法設(shè)計(jì)
第一節(jié) 瓦斯來(lái)源分析
一、瓦斯來(lái)源分析
根據(jù)礦井地質(zhì)報(bào)告，東于煤礦4號(hào)煤層，煤層厚度0.85~4.58m，平均2.75m，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，頂板巖性為粉砂巖或炭質(zhì)泥巖，底板為礫質(zhì)泥巖或粉砂巖，有時(shí)為細(xì)砂巖，頂、底板透氣性較好，另外4號(hào)煤層上臨近煤層為3號(hào)煤層，與本煤層之間僅有約4.5m的巖層相隔，受上鄰近層瓦斯影響較大；與下鄰近5上號(hào)、5號(hào)煤層間距分別為3.01m和4.23m，小于預(yù)計(jì)的30m采動(dòng)影響范圍，因此，4號(hào)煤層瓦斯涌出量基本為本煤層瓦斯涌出量和上、下鄰近層瓦斯涌出量之和。
二、瓦斯抽放的必要性與可行性
1、必要性
煤礦安全規(guī)程規(guī)定：
1）當(dāng)回采工作面瓦斯涌出量>5m3/min，掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量>3m3/min，采用通風(fēng)方法解決瓦斯問題不合理時(shí)，應(yīng)該抽放瓦斯。
2）礦井絕對(duì)瓦斯涌出量達(dá)到以下條件：
（1）大于或等于40m3/min；
（2）年產(chǎn)量1.0Mt~1.5Mt的礦井，大于30 m3/min；
（3）年產(chǎn)量0.6Mt~1Mt的礦井，大于25m3/min；
（4）年產(chǎn)量0.4Mt~0.6Mt的礦井，大于20 m3/min；
（5）年產(chǎn)量等于或小于0.4Mt的礦井，大于15 m3/min；
3）開采有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)煤層的。
東于煤礦回采工作面瓦斯涌出量預(yù)測(cè)為11.26m3/min，大于5m3/min；年產(chǎn)量900kt時(shí)，預(yù)測(cè)礦井瓦斯涌出量39m3/min，大于30 m3/min，均滿足煤礦安全規(guī)程規(guī)定，有抽放瓦斯的必要性。
2、可行性
根據(jù)《礦井瓦斯抽放管理規(guī)范》，將未卸壓的原始煤層的抽放瓦斯難易程度劃分為三個(gè)等級(jí)，見表3-2-1。
表3-2-1 　　原始煤層抽放瓦斯難易程度分類指標(biāo)
煤層抽放瓦斯難易程度 百米鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)/d-1 煤層透氣性系數(shù)/(m2.Mpa.d-1)
容易抽放 <0.003 >10
可以抽放 0.003~0.05 10~0.1
難以抽放 >0.05 <0.1
東于煤礦4號(hào)煤層的透氣性系數(shù)為6.92m2。百米鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)α為0.03286，屬于可以抽放范圍，具有瓦斯抽放的可行性。
第二節(jié) 抽放瓦斯方法選擇
一、選擇抽放瓦斯方法的原則
選擇礦井瓦斯抽放方法應(yīng)根據(jù)礦井煤層賦存條件、瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)、瓦斯來(lái)源、巷道布置、抽放瓦斯目的及利用要求等因素確定，并遵循以下原則：
⒈ 選擇的抽放瓦斯方法應(yīng)適合煤層賦存狀況、巷道布置、地質(zhì)條件和開采技術(shù)條件。
⒉ 應(yīng)根據(jù)礦井瓦斯涌出來(lái)源及涌出量構(gòu)成分析，有針對(duì)性地選擇抽放瓦斯方法，以提高瓦斯抽放效果。
⒊ 抽放方法在滿足礦井安全開采的前提下，還需滿足開發(fā)、利用瓦斯的需要。
⒋ 巷道布置在滿足瓦斯抽放的前提下，應(yīng)盡可能利用生產(chǎn)巷道，以減少抽放工程量。
⒌ 選擇的抽放方法應(yīng)有利于抽放巷道的布置和維護(hù)。
⒍ 選擇的抽放方法應(yīng)有利于提高瓦斯抽放效果，降低瓦斯抽放成本。
⒎ 抽放方法應(yīng)有利于鉆場(chǎng)、鉆孔的施工和抽放系統(tǒng)管網(wǎng)的設(shè)計(jì)，有利于增加鉆孔的抽放時(shí)間。
二、抽放瓦斯方法選擇
從預(yù)測(cè)的4號(hào)煤層回采工作面的瓦斯涌出量構(gòu)成來(lái)看，4號(hào)煤層瓦斯涌出主要為本層和上、下鄰近層的瓦斯涌出。
如前所述，礦井瓦斯抽放的目的是為了降低煤層瓦斯涌出量，為煤炭的開采提供安全生產(chǎn)環(huán)境，同時(shí)開發(fā)利用瓦斯資源。因此，根據(jù)礦井的瓦斯賦存狀況、礦井開拓及抽放瓦斯的目的，結(jié)合抽放瓦斯方法選擇的原則，確定礦井抽放瓦斯方法為上、下鄰近層抽放、4號(hào)煤層開采層采前預(yù)抽、采動(dòng)卸壓抽放和采空區(qū)瓦斯抽放相結(jié)合的綜合抽放方法。
1．掘進(jìn)工作面瓦斯抽放
在掘進(jìn)中每隔一定距離在掘進(jìn)巷道兩側(cè)做鉆場(chǎng)向工作面前方打鉆孔，采用邊掘邊抽方法進(jìn)行抽放。
2．回采面瓦斯抽放
在回采面采用順層鉆孔對(duì)工作面煤體進(jìn)行預(yù)抽，在工作面回采前，在其回風(fēng)和運(yùn)輸順槽中布置與工作面平行的鉆孔，不僅可以在回采前預(yù)抽，開采期間仍可繼續(xù)抽放；在尾巷和進(jìn)風(fēng)順槽布置鉆場(chǎng)，對(duì)上下鄰近層進(jìn)行抽放。
3．采空區(qū)瓦斯抽放（初期暫不考慮）
采空區(qū)抽放瓦斯的方法較多，下面推薦三種抽放方法，建議東于礦通過試驗(yàn)考察后選擇最佳的抽放方法。
1) 采空區(qū)埋管抽放
在回風(fēng)巷內(nèi)敷設(shè)大直徑抽放管，管路每隔一定距離串接一個(gè)具有組合閥門的三通管件作為抽放采空區(qū)瓦斯的吸氣口。隨著工作面的推進(jìn)，管路上的吸氣口進(jìn)入采空區(qū)內(nèi)最佳抽放位置時(shí)，吸氣口的組合閥門打開。依次類推，使吸氣口保持在最佳抽放位置，從而防止采空區(qū)瓦斯向工作面涌出。在吸氣口進(jìn)入采空區(qū)前撤掉三通管件上的法蘭死堵，安裝上組合閥門，在其上面安裝垂直向上的篩管（周圍鉆很多小孔，端部需封堵），并在篩管周圍打木垛。當(dāng)吸氣口進(jìn)入采空區(qū)最佳抽放位置時(shí)，打開組合閥門，抽放采空區(qū)瓦斯。
2) 頂板走向長(zhǎng)鉆孔抽放瓦斯
頂板走向長(zhǎng)鉆孔抽放是在工作面的回風(fēng)巷道內(nèi)向煤層頂板方向布置鉆場(chǎng)，然后在鉆場(chǎng)內(nèi)迎著工作面推進(jìn)方向打4~5個(gè)扇形鉆孔，鉆孔終孔位置位于采空區(qū)上方裂隙帶內(nèi)，抽放采空區(qū)和鄰近層的瓦斯。
在回風(fēng)巷靠工作面一側(cè)向煤層頂板方向以20º的傾角掘進(jìn)巷道4m,落平后與回風(fēng)巷平行布置鉆場(chǎng)，鉆場(chǎng)寬2.5m，鉆場(chǎng)高2.2m,鉆場(chǎng)深４m。鉆場(chǎng)間距為100m左右。
在每個(gè)鉆場(chǎng)內(nèi)打5個(gè)扇形鉆孔，鉆孔終孔間距為5m,鉆孔終孔距回風(fēng)巷的水平距離為3~23m，距煤層頂板的垂直距離為15m左右。鉆孔深度在125m以上，保持25m以上的超前距。鉆孔直徑Φ90mm。
內(nèi)錯(cuò)尾巷打鉆孔抽放采空瓦斯
內(nèi)錯(cuò)尾巷是布置在回風(fēng)巷內(nèi)側(cè)且與回風(fēng)巷平行、沿煤層頂板掘進(jìn)的煤巷。在內(nèi)錯(cuò)尾巷內(nèi)每隔一定距離向煤層頂板方向打高位鉆孔，抽放采空區(qū)和鄰近層瓦斯。鉆孔開孔直徑250mm，終孔直徑200mm。鉆孔終孔位置距煤層頂板26m左右，伸入工作面距離20~30m。鉆孔有效抽放距離大于100m。
4）在密閉后的采空區(qū)密閉墻上埋設(shè)抽放管理進(jìn)行抽放。

第三節(jié) 抽放參數(shù)的確定
一、抽放率的確定
⒈采面瓦斯抽放率
⑴ 保證回采面安全開采所需的抽放率
回采面瓦斯抽放率由下式確定：

式中 ŋm ——回采面月平均瓦斯抽放率，%；
Qmc——回采期間，工作面月平均瓦斯抽放量，取13m3/min；
Qmf——工作面月平均風(fēng)排瓦斯量，設(shè)計(jì)工作面供風(fēng)量為1200m3/min ，因此Qmf≤12m3/min，取9.5m3/min。
經(jīng)計(jì)算，回采面瓦斯抽放率為57.8%。
⑵ 根據(jù)煤層可抽性確定的抽放率
根據(jù)東于礦4號(hào)煤層鉆孔百米衰減系數(shù)為0.03286d-1。煤層透氣性系數(shù)為6.92m2/MPa.d，屬于可以抽放類型。國(guó)內(nèi)抽放經(jīng)驗(yàn)證明，由于預(yù)抽排放煤體瓦斯，使煤體發(fā)生了收縮變形，當(dāng)煤體原占據(jù)的空間體積不變時(shí)，煤體收縮一方面引起了原有的裂隙加大，另一方面也可產(chǎn)生新的裂隙，最終使煤層的透氣性增大，長(zhǎng)時(shí)間的預(yù)抽還可以取得更好的效果，同時(shí)加上上鄰近層的瓦斯抽放，其抽放率可以達(dá)到57.8%。
2.巷道掘進(jìn)瓦斯抽放率
東于礦的掘進(jìn)工作面抽放鉆孔直徑為85mm，考慮到在巷道掘進(jìn)中采用邊掘邊抽，掘進(jìn)工作面的瓦斯抽放率確定為30%。
二、抽放時(shí)間
⒈ 回采面預(yù)抽及邊采邊抽時(shí)間
回采面預(yù)抽放時(shí)間為3個(gè)月?；夭晒ぷ髅嫒胀七M(jìn)度4.8m，工作面推進(jìn)長(zhǎng)度900~1500m左右，工作面邊采邊抽和上、下鄰近層抽放時(shí)間均為0.6~1.0年。
抽放時(shí)間是由煤層的可抽性、抽放目的、抽放的方法及抽放系統(tǒng)的能力等因素決定的。因此，在東于礦的瓦斯抽放實(shí)踐中，應(yīng)積極開展提高抽放效果的科學(xué)研究，盡可能地采用先進(jìn)的、經(jīng)濟(jì)的提高煤層可抽性(煤層透氣性)的方法及新的抽放方法，并合理地加強(qiáng)抽放能力，以提高抽放面的抽放效果，縮短抽放時(shí)間，達(dá)到高效開發(fā)瓦斯資源、確保礦井安全生產(chǎn)的目的。
2. 巷道掘進(jìn)抽放時(shí)間
抽放巷道采用雙巷布置，從抽放巷道的掘進(jìn)情況來(lái)看，雙巷布置獨(dú)頭掘進(jìn)，每800m為一循環(huán)，掘進(jìn)速度為300m/月，800m巷道的掘進(jìn)時(shí)間為2.6月，加上鉆孔施工、掘進(jìn)搬家等影響其時(shí)間為3月。
因此，設(shè)計(jì)掘進(jìn)邊掘邊抽時(shí)間為3月。
三、抽放負(fù)壓
按鄰近礦井及其它礦井的瓦斯抽放經(jīng)驗(yàn)，工作面抽放負(fù)壓為15kPa。掘進(jìn)工作面抽放的孔口負(fù)壓為7~10kPa。

第四節(jié) 抽放鉆孔布置及施工
一、抽放鉆孔參數(shù)確定
⒈鉆孔直徑
常規(guī)的瓦斯抽放鉆孔的直徑一般為70~80mm，由于東于礦的瓦斯抽放方法為本煤層預(yù)抽，為提高抽放效果，鉆孔直徑采用85mm。
⒉鉆孔長(zhǎng)度
設(shè)計(jì)掘進(jìn)工作面邊掘邊抽鉆孔長(zhǎng)度為50m、30m；回采工作面送層鉆孔長(zhǎng)度為75m；鄰近層抽放鉆孔長(zhǎng)度為10~30m左右。
⒊鉆孔及鉆場(chǎng)間距
(1)回采工作面鉆孔間距
設(shè)計(jì)本煤層層鉆孔間距為5m(在實(shí)際抽放中，可根據(jù)抽放效果考察作相應(yīng)調(diào)整)。
(2) 穿層鉆孔鉆場(chǎng)間距
在工作面副巷每隔30m設(shè)一個(gè)抽放鉆場(chǎng)，由尾巷鉆場(chǎng)向上鄰近層打穿層鉆孔；另外由工作面進(jìn)風(fēng)順槽每隔30m設(shè)一個(gè)抽放鉆場(chǎng)，由鉆場(chǎng)向下鄰近層打穿層鉆孔。
(2) 掘進(jìn)工作面鉆場(chǎng)間距
掘進(jìn)工作面每隔50m設(shè)一個(gè)抽放鉆場(chǎng)，瓦斯抽放主要是抽放掘進(jìn)巷道及其影響范圍煤體的瓦斯。
二、抽放鉆孔布置
1、回采工作面本煤層鉆孔布置
在回風(fēng)順槽和運(yùn)輸順槽向工作面煤體打順層抽放鉆孔，鉆孔間距5m，長(zhǎng)75m，鉆孔方位為垂直工作面推進(jìn)方向(兼顧以后工作面回采時(shí)根據(jù)需要及鉆孔狀況實(shí)現(xiàn)邊采邊抽)。
2、回采工作面穿層鉆孔布置
在副巷每隔30m設(shè)一個(gè)抽放鉆場(chǎng)，分別與副巷呈15°、30°和45o布置三個(gè)上鄰近層穿層鉆孔，鉆孔長(zhǎng)度為10~21 m左右；另外在進(jìn)風(fēng)順槽每隔30m設(shè)一個(gè)抽放鉆場(chǎng)，分別與順槽呈15°、30°和45o布置三個(gè)下鄰近層穿層鉆孔，鉆孔長(zhǎng)度為12~30m左右。
3、掘進(jìn)工作面抽放鉆孔的布置
采用雙巷布置，獨(dú)頭交替掘進(jìn)，其抽放鉆孔的布置為：在各巷道每隔50m設(shè)一個(gè)抽放鉆場(chǎng)，分別與掘進(jìn)方向呈10°和30°布置兩個(gè)順層鉆孔，鉆孔長(zhǎng)度為30m、50 m。利用掘進(jìn)使煤體卸壓、透氣性增加，提高抽放效果。
鉆孔及鉆場(chǎng)布置見圖3-4-1。
三、抽放鉆孔施工
1、打鉆
所有抽放鉆孔施工均應(yīng)選擇煤壁完整、無(wú)裂隙處開孔，并按設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行施工，作好鉆孔竣工參數(shù)記錄。
鉆孔采用全液壓鉆機(jī)、壓縮空氣干式鉆進(jìn)工藝施工，壓縮空氣由礦井壓風(fēng)系統(tǒng)供給，用電由礦井井下供電系統(tǒng)解決。
2、封孔
采用水泥漿封孔泵封孔。封孔管采用抗靜電的工程塑料管，以利回采時(shí)采煤機(jī)割煤。水泥漿采用425號(hào)水泥與水?dāng)嚢柚瞥桑冶葹?:2。回采工作面鉆孔封孔長(zhǎng)度為5m(同時(shí)將掘進(jìn)抽放鉆孔的殘孔封孔5m)，掘進(jìn)工作面的抽放鉆孔封孔長(zhǎng)度為5m。
四、抽放參數(shù)監(jiān)測(cè)
在每個(gè)鉆孔設(shè)壓力表和流量表對(duì)鉆孔的負(fù)壓和流量進(jìn)行檢測(cè)，抽放巷道口設(shè)瓦斯抽放監(jiān)測(cè)傳感器，對(duì)抽放管道的抽放負(fù)壓、甲烷濃度、抽放量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并通過掛靠進(jìn)入礦井環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

第五節(jié) 抽放施工設(shè)備選型
一、打鉆設(shè)備
根據(jù)東于煤礦的煤層賦存特點(diǎn)、設(shè)計(jì)的鉆孔特點(diǎn)，設(shè)計(jì)選用ZY100-150B型液壓鉆機(jī)2臺(tái)其主要技術(shù)特征如表3-5-1和3-5-2所示。
表3-5-1 ZY100-150B型液壓鉆機(jī)主要技術(shù)特征表
設(shè)備型號(hào) 鉆進(jìn)深度（m） 終孔直徑（mm） 鉆孔角度（°） 傳動(dòng)功率（kw） 給進(jìn)方式
ZY100-150B 100~150 65、75、85 0~360 15 液壓
二、封孔、注漿設(shè)備
抽放鉆孔的封孔設(shè)備選用KFB型封孔泵2臺(tái)，其額定壓力1.2MPa，流量為12m3/h。
抽放孔密閉注漿選用BQX25－10－2.2型潛污泵2臺(tái)，流量25m3/h，揚(yáng)程10.0m。
第四章　瓦斯抽放系統(tǒng)計(jì)算及設(shè)備選型
第一節(jié) 抽放管路系統(tǒng)的確定
一、瓦斯抽放系統(tǒng)方案選擇
根據(jù)礦方委托及該礦瓦斯抽放利用的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)提出了兩個(gè)方案進(jìn)行比較：
方案一：地面集中建站
該方案是在充分利用原有設(shè)施的基礎(chǔ)上，在回風(fēng)斜井附近設(shè)置一個(gè)地面永久抽放系統(tǒng)。
方案二：井下設(shè)瓦斯泵站
該方案是在井下回風(fēng)斜井井底建一個(gè)瓦斯抽放站，抽出的瓦斯通過管道從回風(fēng)井排至地面。同時(shí)，在井下抽放站內(nèi)安裝小型抽放泵，將預(yù)抽瓦斯輸送一部分至地面風(fēng)井利用（鍋爐和熱風(fēng)爐作燃料）。該方案需在井下掘進(jìn)專用抽放硐室。
二、方案比較
1、方案一的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：
1）該系統(tǒng)抽放出的瓦斯?jié)舛雀?、?shù)量多，抽放效果好，不僅可大大減輕礦井通風(fēng)負(fù)擔(dān)，而且可為煤礦生產(chǎn)提供安全保障；
2）可以為瓦斯利用提供更為便利的條件；
3）容易管理，安全性好；
5）瓦斯利用后綜合效益高。
缺點(diǎn)：
1）投資較方案二增加150萬(wàn)元；
2）需要考慮新增地面抽放系統(tǒng)工業(yè)場(chǎng)地。
2、方案二的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：
1）投資較方案一?。?BR>2）不需考慮地面工業(yè)場(chǎng)地；
3）設(shè)備人員占用少。
缺點(diǎn)：
1）抽出的瓦斯不能得到充分利用，不符合當(dāng)前的產(chǎn)業(yè)政策和環(huán)保政策；
2）抽放效果差，安全隱患大；
3）井下需要新建抽放硐室，增加了井下管理難度。
綜合上述分析，方案一比方案二雖然投資稍大一點(diǎn)，但是符合當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策，綜合效益好，因此設(shè)計(jì)推薦方案一。
三、抽放瓦斯管路系統(tǒng)
地面瓦斯抽放站設(shè)在回風(fēng)斜井工業(yè)場(chǎng)地附近，其瓦斯管路系統(tǒng)如下：
地面抽放站 →回風(fēng)斜井→回風(fēng)大巷→采掘工作面抽放巷道。
第二節(jié) 抽放管路系統(tǒng)計(jì)算
一、瓦斯管徑計(jì)算
根據(jù)瓦斯抽放管服務(wù)的范圍和所負(fù)擔(dān)抽放量的大小，其管徑按下式計(jì)算：
D=0.1457(Q混/V)1/2
式中：
D—瓦斯管內(nèi)徑，m；
V—管道中混合瓦斯的經(jīng)濟(jì)流速，m/s，一般取V=10~15m/s；
Q混—管內(nèi)混合瓦斯流量，m3/min。
按照大管徑流速取大值、小管徑流速取小值,，管路系統(tǒng)較長(zhǎng)者流速取小值、管路系統(tǒng)較短者流速取大值的原則選取經(jīng)濟(jì)流速，抽放瓦斯管徑計(jì)算結(jié)果見表4-2-1。

二、抽放管材的選擇和管徑的確定
瓦斯主管采用DN250×7mm熱軋無(wú)縫鋼管，抽放支管選擇D225×6mm熱軋無(wú)縫鋼管。
三、管路阻力損失計(jì)算
1、直管阻力損失計(jì)算
直管阻力損失按下式計(jì)算：

式中：
H—阻力損失，Pa；
L—直管長(zhǎng)度，m；
Q—瓦斯流量，m3/h；
D—管道內(nèi)徑，cm；
K0—與管徑有關(guān)的系數(shù)，可查表獲得；
γ—混合氣體對(duì)空氣的相對(duì)密度，可查表獲得。
瓦斯管路系統(tǒng)選擇路線最長(zhǎng)，阻力最大的管路系統(tǒng)計(jì)算，結(jié)果見表4-2-2。

2、總阻力計(jì)算
管路局部阻力損失按直管阻力損失的15%計(jì)算，則：
H總＝H直總+H局總＝9886＋1483＝11369Pa
第三節(jié) 瓦斯管路的附屬裝置
為了便于管路系統(tǒng)負(fù)壓的調(diào)節(jié)，掌握各抽放地點(diǎn)瓦斯抽出量、瓦斯?jié)舛鹊淖兓闆r以及保證管網(wǎng)系統(tǒng)的正常抽放，設(shè)計(jì)時(shí)在各主、干、支管路上已考慮分別安設(shè)閥門、流量計(jì)和放水器。此外，在瓦斯泵房和地面管路上還安設(shè)有防爆、防回火裝置及放空管等。
第四節(jié) 瓦斯管路的敷設(shè)及質(zhì)量驗(yàn)收
瓦斯管路敷設(shè)時(shí)，必須滿足下列要求：
1、地面管路和管道井中的管路采用焊接，井下抽放管路均采用法蘭連接。
2、瓦斯管路在安設(shè)前要進(jìn)行防腐處理，地面管路和管道井中管路采用瀝青防腐，井下大巷中抽放管路采用涂刷防銹漆防腐，并需外涂紅色以示區(qū)別其它管路。
3、管道井中的瓦斯管在全部安裝完后需灌注水泥漿進(jìn)行固井。井下大巷中的瓦斯管道必須用鐵圈卡子固定在巷道壁上，其間距為5~10m，其高度不小于1.8m。其他順槽巷道中的抽放管路應(yīng)懸掛在巷道幫上，其高度不小于1.5m。
4、地面瓦斯管路敷設(shè)時(shí)必須在表土凍結(jié)深度以下，瓦斯管道距建筑物5m以上，距動(dòng)力電纜1m以上，距排水溝1.5m以上。
5、管路系統(tǒng)安設(shè)完畢后，應(yīng)對(duì)管路系統(tǒng)的氣密性進(jìn)行檢查，可采用壓縮空氣試壓，其壓力不得小于0.115MPa。
抽放管網(wǎng)布置見圖4-4-1。

第五章 瓦斯抽放泵選型計(jì)算
第一節(jié) 瓦斯泵流量計(jì)算
瓦斯泵流量應(yīng)能滿足抽放瓦斯系統(tǒng)服務(wù)年限內(nèi)最大抽放量的需要。瓦斯泵流量按下式計(jì)算：

式中：
Q—瓦斯抽放泵的額定流量，m3/min；
—最大抽放瓦斯純量之和，15m3/min；
X—瓦斯泵入口處的瓦斯?jié)舛龋?2%；
η—瓦斯泵的機(jī)械效率，取80%；
K1—瓦斯抽放綜合系數(shù)，取K1=1.2。
經(jīng)計(jì)算，瓦斯泵流量為36.3m3/min。
第二節(jié) 瓦斯泵壓力計(jì)算
瓦斯泵壓力，必須能克服抽放管網(wǎng)系統(tǒng)總阻力損失和保證鉆孔有足夠的負(fù)壓，以及能滿足泵出口正壓之需求。瓦斯泵壓力按下式計(jì)算：
H泵=(H總＋H孔＋H正)·K
式中：
H泵—瓦斯泵的壓力，Pa；
H總—抽放管路總阻力損失，Pa；
H孔—抽放鉆孔所需負(fù)壓，Pa；
H正—瓦斯泵出口正壓，Pa；
K—抽放備用系數(shù)，取1.2。
根據(jù)前面的計(jì)算得知，瓦斯管路系統(tǒng)的最大阻力損失為11369Pa，取孔口負(fù)壓H孔=13000Pa，出口正壓H正=3500Pa(進(jìn)罐壓力)，則：
H泵＝(11369＋13000＋3500)×1.2＝27869Pa
第三節(jié) 抽放泵選型
一、真空度計(jì)算

式中：
—真空度。
H泵—瓦斯泵的壓力，KPa；
二、設(shè)備選型
選用2BEA303型水環(huán)真空泵兩臺(tái)，一臺(tái)工作，一臺(tái)備用。
真空泵的有關(guān)技術(shù)參數(shù)見表5-3-1。第六章　瓦斯利用系統(tǒng)設(shè)計(jì)
第一節(jié)　瓦斯利用途徑及方案
一、瓦斯利用途徑
礦井瓦斯的主要成分是甲烷，它是一種優(yōu)質(zhì)能源，既可作化工原料，又可作燃料，而且輸送和使用都比較方便。因此，只要抽出的瓦斯量和濃度在一定時(shí)期內(nèi)保持均衡穩(wěn)定，就應(yīng)考慮將抽出的瓦斯加以利用。如果將瓦斯直接排放到大氣中，不僅造成能源的極大浪費(fèi)，而且還會(huì)產(chǎn)生溫室效應(yīng)，使全球氣候變暖，對(duì)環(huán)境造成極大影響。
本設(shè)計(jì)初期抽放量為15m3/min,，其抽放量較大,瓦斯?jié)舛取?0%，所以應(yīng)該加以利用。
目前瓦斯利用途徑有多種方式，詳見圖6-1-1。
民用燃料———炊事、取暖
燃料 汽車燃料———代替汽油
工業(yè)燃料———工業(yè)鍋爐、發(fā)電
瓦斯
化工原料——生產(chǎn)甲醇、甲醛、氨、乙炔、炭黑等
圖6-1-1 瓦斯利用的途徑
二、瓦斯利用方案
根據(jù)本礦實(shí)際情況，本礦的瓦斯綜合利用采用瓦斯發(fā)電的方式。
第二節(jié) 瓦斯利用輸配系統(tǒng)布置
一、輸配系統(tǒng)概況
本瓦斯利用工程之氣源，接自瓦斯抽放利用站瓦斯儲(chǔ)氣罐，經(jīng)加壓站加壓后進(jìn)入中壓主管道，最后送至 (電廠)約450m。
二、輸配系統(tǒng)構(gòu)成
自瓦斯抽放站起——經(jīng)儲(chǔ)配站（儲(chǔ)氣罐、進(jìn)出儲(chǔ)氣罐低壓管道、閥門及防爆器）——加壓站（加壓機(jī)氣罐、管道、閥門及儀表）——經(jīng)中壓管道——電廠，構(gòu)成整個(gè)中壓輸配系統(tǒng)。
三、輸配配系統(tǒng)平面布置
根據(jù)系統(tǒng)的流程程序，瓦斯抽放站將抽出的混合瓦斯送入5000m3儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)存起來(lái)，然后由加壓機(jī)將瓦斯罐內(nèi)2000Pa的壓力升壓10000Pa進(jìn)入電廠。
因低壓濕式儲(chǔ)氣罐的工作壓力較低，為了防止瓦斯抽放站送來(lái)的瓦斯壓力過高或波動(dòng)，則在儲(chǔ)氣罐的進(jìn)口處設(shè)置調(diào)壓器，以達(dá)到控制進(jìn)罐壓力，流量過低或運(yùn)行工況改變時(shí)，可以不經(jīng)調(diào)壓器而直接進(jìn)罐。另外在其出口處設(shè)置止回閥，以防止瓦斯倒流。
為了保障安全，防止用戶回火所引起管道和儲(chǔ)配設(shè)施的燃燒或爆炸，應(yīng)在儲(chǔ)氣罐進(jìn)口處和加壓站的出口處設(shè)置防爆、防回火裝置。
四、管材選擇及管道敷設(shè)
1、管材選擇
為了提高系統(tǒng)的氣密性和耐腐蝕性，中壓主干管道擬選用DN250×6mm熱軋無(wú)縫鋼管。
2、管道敷設(shè)方式
自加壓站起至電廠一律采用埋地敷設(shè)，埋深應(yīng)大于0.6m（凍土深度），在道路下應(yīng)大于0.8m，并加套管保護(hù)。在各分支管路上安設(shè)閥門，以便進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，在低洼處安設(shè)放水器，以便及時(shí)放水。穿越公路、洼地等處時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況做特殊施工處理。
第七章 地面工程
第一節(jié) 地面瓦斯抽放泵站
設(shè)計(jì)在回風(fēng)斜井東南側(cè)建一瓦斯抽放泵站，占地面積0.2ha。距回風(fēng)斜井井口200m，距離主要建筑及居住區(qū)大于50m，標(biāo)高＋820m，高于當(dāng)?shù)刈罡吆樗?。站房建筑為?lián)合建筑，采用磚混結(jié)構(gòu)，瓦斯泵房長(zhǎng)14m，寬8m；配電室、儀表室、控制室長(zhǎng)5m，寬3m。聯(lián)合建筑房屋檐口高4.5m。
泵房周圍設(shè)置圍墻，設(shè)有專用供水系統(tǒng)，水源來(lái)自礦井高山清水池。
泵房?jī)?nèi)設(shè)備為2BEA303型水環(huán)真空泵兩臺(tái)、氣水分離器（泵自帶）、瓦斯管路等。
在泵房附近的出口處設(shè)有放水器，配備有13目×13目/cm2、網(wǎng)層數(shù)為4層的“三防”銅網(wǎng)式裝置。在瓦斯管路進(jìn)、出口附近安設(shè)有放空管。
瓦斯抽放站內(nèi)進(jìn)出主管為DN250×6mm熱軋無(wú)縫鋼管，在進(jìn)、出端主管和分支管路上均安設(shè)有閥門進(jìn)行控制，在靠近用戶側(cè)的管路上安設(shè)有流量計(jì)和防爆器等附屬裝置。
第二節(jié) 瓦斯加壓站
一、加壓站布置
為了滿足瓦斯利用要求，設(shè)計(jì)在瓦斯抽放站附近建立小型瓦斯加壓站，占地面積0.3ha。距離抽放站大于50m。
加壓站內(nèi)擬建1座瓦斯儲(chǔ)氣罐和1座加壓機(jī)房聯(lián)合建筑。瓦斯罐為低壓濕式螺旋氣罐，容積為5000m3，直徑16m。加壓機(jī)房聯(lián)合建筑包括加壓機(jī)房、值班室、配電室和管子間。加壓站內(nèi)以瓦斯氣罐為中心，布置環(huán)行車道，滿足消防的需要。
加壓機(jī)房聯(lián)合建筑采用磚混結(jié)構(gòu)，加壓機(jī)房長(zhǎng)12m，寬6m；管子間長(zhǎng)6m，寬4m；配電室、值班室長(zhǎng)4m，寬3m。聯(lián)合建筑房屋檐口高4.5m。
二、加壓機(jī)選型
選擇型號(hào)為MZ30-1250離心式加壓機(jī)，轉(zhuǎn)速為2900r/min,配套電機(jī)YB160M2-2型，功率15kW，輸氣量為43.5m3/min，出口升壓為10000Pa。共安裝2臺(tái)加壓機(jī)，1臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)，1臺(tái)備用。
第四節(jié)　給水、排水
一、給水
1、設(shè)計(jì)用水量
1）瓦斯抽放站
瓦斯抽放站用水量為375.4m3/d。各分項(xiàng)如下：
（1）瓦斯抽放泵循環(huán)水量350m3/d；
（2）補(bǔ)充水量為20.4m3/d；
（3）未預(yù)見水量為5.0m3/d。
2）加壓站
加壓站用水量很少，主要是消防供水。
2、給水系統(tǒng)
抽放站和加壓站給水水源主要由地面清水池供給。設(shè)計(jì)接管管徑為DN100mm。
在循環(huán)泵房?jī)?nèi)設(shè)鋼筋混凝土熱水池一座，容積為V=40m3(尺寸：長(zhǎng)×寬×高＝8×2×2.5m)。在循環(huán)泵房?jī)?nèi)安設(shè)熱水循環(huán)泵2臺(tái)，一用一備。水泵型號(hào)為：IS100－80－200，Q=50m3/h，H=11.5m。配YB180M－2電機(jī)，N=3.5kW)。
瓦斯抽放泵排出的熱水進(jìn)入熱水池，然后由熱水循環(huán)泵通過DN80mm 的鋼管將水排至冷卻水池，熱水通過冷卻降溫處理后，靜壓供給瓦斯抽放泵循環(huán)使用。
二、排水
水環(huán)式真空泵為循環(huán)用水，不向外排放。
抽放站和加壓站排水采用明溝排水，生活污水排至風(fēng)井工業(yè)場(chǎng)地污水處理系統(tǒng)。
第五節(jié)　采暖、通風(fēng)
瓦斯抽放站采暖建筑有瓦斯泵房、配電室、儀表室、控制室，加壓站的采暖建筑主要有加壓機(jī)房、值班室、管子間和瓦斯氣罐，經(jīng)計(jì)算耗熱量為 36401W。熱媒為0.2MPa壓力蒸汽，熱源由工業(yè)場(chǎng)地鍋爐房供給。散熱器選用光管散熱器或鑄鐵四柱型散熱器，管材全部采用焊接鋼管。
第六節(jié)　消防
瓦斯抽放站、加壓站內(nèi)只設(shè)消防管路，不設(shè)消防水泵和消防水池。消防用水取自地面消防水池，消防水管直徑為DN100mm，并安設(shè)2座地下式消火栓。
第七節(jié) 供電及通訊
一、抽放站供、配電及照明
1、電源
瓦斯抽放站380V雙電源引自礦井地面變電所，由地面變電所二回電纜引入瓦斯抽放站變配電室，距離約700m。
2、配電
抽放站內(nèi)低壓設(shè)備容量180kW，電壓等級(jí)380V，加上照明等負(fù)荷總裝機(jī)容量185kW。瓦斯抽放站配電室內(nèi)安設(shè)低壓饋電開關(guān)4臺(tái)、低壓隔爆開關(guān)2臺(tái)。
3、照明
抽放站照明燈具選用隔爆型，照明電壓為：AC380/220V。電纜采用電纜溝與直埋相結(jié)合的方式敷設(shè)。站內(nèi)設(shè)有事故照明。
二、加壓站供、配電及照明
1、電源
電源從礦井地面變電所引入，供電距離約200m，供電電壓為380V。
2、配電
加壓站內(nèi)低壓設(shè)備容量60kW，電壓等級(jí)380V，加上照明等負(fù)荷總裝機(jī)容量65kW，配電室內(nèi)安設(shè)低壓饋電開關(guān)4臺(tái)、低壓隔爆開關(guān)2臺(tái)。
3、照明
加壓站照明燈具選用隔爆型，照明電壓為：AC380/220V。電纜采用電纜溝與直埋相結(jié)合的方式敷設(shè)。站內(nèi)設(shè)有事故照明。
三、防雷接地
在抽放站、加壓站按《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（2000年版）設(shè)避雷線保護(hù)瓦斯排放管，在房頂設(shè)置避雷帶防感應(yīng)雷。
在配電室設(shè)工作接地，接地電阻＜4Ω；在抽放站、加壓站分別設(shè)防雷接地和防感應(yīng)雷接地，接地電阻均＜10Ω。
四、通訊
在抽放站、加壓站各設(shè)1臺(tái)分機(jī)，與礦調(diào)度室直通。通訊電纜選用HYA-0.4市話通訊電纜，電纜沿電纜溝敷設(shè)，且與瓦斯管路距離不小于2m，線路總長(zhǎng)度長(zhǎng)度約520m；分線盒選用XF002系列。
第八章　發(fā)電工程
第一節(jié) 建設(shè)瓦斯發(fā)電的必要性
煤炭開采過程中將產(chǎn)生大量的瓦斯氣，其富含甲烷，是一種溫室效應(yīng)遠(yuǎn)高于二氧化碳的溫室氣體，由于附近沒有使用用戶，大量的瓦斯氣排入大氣，不僅浪費(fèi)了能源，而且破壞周圍地區(qū)的生態(tài)環(huán)境。根據(jù)國(guó)家有關(guān)產(chǎn)業(yè)政策，本著資源綜合利用的宗旨，錦富煤礦結(jié)合本礦的實(shí)際情況決定建設(shè)一座2×500kW瓦斯發(fā)電廠，廠址位于本礦工業(yè)場(chǎng)地內(nèi)，建成投產(chǎn)后，不僅拉長(zhǎng)了煤礦的產(chǎn)業(yè)鏈、擴(kuò)大當(dāng)?shù)厣鐣?huì)就業(yè)機(jī)會(huì)，而且還增加了當(dāng)?shù)氐呢?cái)政收入，同時(shí)，本工程所發(fā)電量基本自用，雖不能起到對(duì)電力系統(tǒng)平衡的作用，但能對(duì)煤礦部分企業(yè)用電提供保證，從根本上解決礦井開采過程中排放大量廢棄瓦斯氣對(duì)環(huán)境的污染問題，并將產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
第二節(jié) 裝機(jī)方案及總平面布置
一、裝機(jī)方案
根據(jù)瓦斯抽放系統(tǒng)提供的瓦斯抽放量15m3/min，瓦斯?jié)舛取?0%，每小時(shí)抽放900m3，年抽放量為6.48×106m3，抽放系統(tǒng)最低服務(wù)年限為52.6a。根據(jù)抽放瓦斯氣的參數(shù)并結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，選用燃?xì)獍l(fā)電技術(shù)，以達(dá)到資源綜合利用的效果。因高瓦斯燃?xì)鈾C(jī)組對(duì)瓦斯的濃度要求比較嚴(yán)格，當(dāng)進(jìn)氣量不足或濃度低于30%以下時(shí)，機(jī)組會(huì)自動(dòng)停機(jī)，所以本工程選用低濃度燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組，該種機(jī)組在國(guó)內(nèi)使用很廣泛，每臺(tái)500kW燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組燃用上述濃度的瓦斯氣每小時(shí)耗量約500m3，根據(jù)抽放的瓦斯氣量，擬選用2×500kW燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組。為了更好的回收熱能，每臺(tái)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組配置一臺(tái)余熱回收裝置，以此來(lái)提供煤礦的供熱需求。故本發(fā)電工程裝機(jī)方案為2×500kW燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組配2臺(tái)針形管余熱回收裝置。
其主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)如下：
1、年發(fā)電量：7×106kW.h
2、年供電量：6.65×106kW.h
3、年運(yùn)行小時(shí): 7000h
4、占地面積：0.10ha
二、總平面布置
在全廠總體規(guī)劃設(shè)計(jì)上，根據(jù)廠址的內(nèi)外部條件，結(jié)合場(chǎng)地的地形、風(fēng)向、地貌等自然條件，在滿足防火、安全、衛(wèi)生等方面的規(guī)范要求及考慮本電廠與礦區(qū)瓦斯氣輸送合理性等要求，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行合理的布局分區(qū)。主要建（構(gòu)）筑物有：主廠房、逆流冷卻塔及水池、煤氣輸送站等。廠區(qū)力求功能分區(qū)明確，道路順暢簡(jiǎn)捷，環(huán)境潔凈美觀，并盡可能的節(jié)省工程量，同時(shí)兼顧煤礦總體規(guī)劃。道路采用城市型道路，砼面層，路面寬度4.0m。場(chǎng)區(qū)內(nèi)雨水采用自然排放。管線（溝）主要有：瓦斯氣管、暖氣管，電纜溝，消防水管，生產(chǎn)生活給水管，排水管等。
第三節(jié) 主機(jī)及輔助設(shè)備
一、主要機(jī)組技術(shù)參數(shù)
1）燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組
機(jī)組型號(hào)：500GF1-RW
發(fā)電機(jī)型號(hào)：1FC6 454-6LA42(防沙型)
額定功率：500kW
額定頻率：50Hz
額定轉(zhuǎn)速：1000r/min
額定電壓：400V
額定電流：902A
功率因數(shù)：0.8(滯后)
共2臺(tái)
2）針形管余熱回收裝置
型 號(hào)：KNPT04
換熱面積：60m2
燃?xì)鈾C(jī)組功率：500 kW
設(shè)計(jì)壓力：1.0Mpa
出水溫度：95℃
回水溫度：70℃
共2臺(tái)
二、輔助設(shè)備
1） 熱水循環(huán)水泵
流量：20~42m3/h
揚(yáng)程：31.5~24.5mH2O
配電機(jī)：N=5.5kW
共2臺(tái)(1臺(tái)備用)
2）冷水循環(huán)水泵
流量：70~200m3/h
揚(yáng)程：36~28mH2O
配電機(jī)：N=15kW
共2臺(tái)(1臺(tái)備用)
3）補(bǔ)水泵
流量：2~8m3/h
揚(yáng)程：30.8~26.4mH2O
配電機(jī)：N=1.5kW
共2臺(tái)(1臺(tái)備用)
4）全自動(dòng)軟水器：LDZN(S)-4Ⅱ型
制水量2~4m3/h
殘留硬度：0~0.03μmol/L
共1臺(tái)
5）軟化水箱：V=5m3 (2200×1800×1500)
共1臺(tái)
三、燃燒系統(tǒng)
低濃度瓦斯發(fā)電機(jī)組所需瓦斯?jié)舛确秶^寬，瓦斯加壓站加壓后的瓦斯壓力8~10KPa,除去管道壓損，進(jìn)燃機(jī)前壓力5~7KPa,瓦斯氣經(jīng)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組膨脹作功，作功后的高溫?zé)煔庠诓膳谕ㄟ^針形管余熱回收裝置換熱，換熱后的煙氣由于含塵量低，不需設(shè)除塵器，經(jīng)消音器排入大氣，而在非采暖期間作功后的煙氣經(jīng)余熱回收裝置的旁路直接排放。
四、熱力系統(tǒng)
循環(huán)冷卻系統(tǒng)：從冷卻塔來(lái)的冷卻水經(jīng)冷水循環(huán)水泵送入燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，通過油冷交換器和水冷交換器冷卻機(jī)組本身的軟化水和潤(rùn)滑油。冷卻后的水利用余壓返回到冷卻塔冷卻。
化學(xué)補(bǔ)充水系統(tǒng)：來(lái)自全自動(dòng)軟水器的軟化水儲(chǔ)存到軟化水箱，再通過補(bǔ)水泵將軟化水補(bǔ)入到針形管余熱回收裝置和燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，補(bǔ)充設(shè)備運(yùn)行過程中損耗的水量。
針形管余熱回收裝置產(chǎn)生的95℃熱水通過供熱母管送至熱用戶。從熱用戶返回的70℃熱水經(jīng)熱水循環(huán)水泵送回余熱回收裝置加熱，實(shí)現(xiàn)供熱循環(huán)。
余熱回收裝置的排污水匯至排污水管并引到就近的排水溝，不再重復(fù)利用。
第四節(jié) 電氣部分
一、電氣主接線
本工程設(shè)計(jì)安裝2臺(tái)500KW燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組，其發(fā)電工程建設(shè)在錦富煤礦場(chǎng)地，所發(fā)出的電能全部為企業(yè)自用。結(jié)合本礦電氣運(yùn)行情況，電氣主接線考慮以下方案：電廠兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組配一臺(tái)1250KVA升壓變壓器，發(fā)電機(jī)組輸出電壓為400V，經(jīng)升壓變壓器升至10KV高壓，一回10KV高壓母線段接入煤礦35KV變電所并網(wǎng)運(yùn)行。
二、電氣設(shè)備布置
電廠廠用電380V低壓設(shè)備和發(fā)電機(jī)組控制監(jiān)控裝置布置在控制室內(nèi)，10KV配電裝置布置在高壓配電室內(nèi)。
三、電纜敷設(shè)
主廠房發(fā)電機(jī)組出線電纜主要采用電纜溝敷設(shè)，電纜分類布置在電纜溝內(nèi)的電纜支架上，高壓電纜敷設(shè)在上層。電纜溝至各用電設(shè)備間電纜，穿鋼管埋地敷設(shè)?？刂剖遗c主廠房及高壓配電室間電纜主要采用電纜溝敷設(shè)。
四、繼電保護(hù)及控制信號(hào)
本工程在控制室安裝隨發(fā)電機(jī)組成套的保護(hù)測(cè)控裝置一套，以及綜合自動(dòng)化控制保護(hù)裝置一套，用以對(duì)本廠10KV線路，380V廠用電系統(tǒng)、同期系統(tǒng)等電氣設(shè)施保護(hù)和測(cè)控。
五、電氣測(cè)量?jī)x表
電氣測(cè)量?jī)x表按《電測(cè)量電能計(jì)量裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》（DL/T5137-2001）要求配置，并在并網(wǎng)開關(guān)柜設(shè)電能計(jì)費(fèi)系統(tǒng)。
六、照明系統(tǒng)
正常照明采用中性點(diǎn)直接接地的三相四線制系統(tǒng)供電，電壓~380/220V，各照明場(chǎng)所電源就近取自低壓配電柜或動(dòng)力配電箱。照明燈具的選型，根據(jù)照明燈具安裝場(chǎng)所環(huán)境選擇。
七、防雷與接地
主廠房等主要建筑防直擊雷設(shè)避雷針或避雷帶保護(hù)，電動(dòng)機(jī)設(shè)避雷器保護(hù)，廠區(qū)設(shè)一組保護(hù)接地網(wǎng)，全廠電氣設(shè)備的金屬外殼均通過各建筑內(nèi)的接地干線與廠區(qū)接地網(wǎng)相連，接地電阻≤4Ω。
八、生產(chǎn)管理通信
本工程生產(chǎn)管理及行政通信接入煤礦通信系統(tǒng)，電廠僅設(shè)電話機(jī)，供電廠生產(chǎn)調(diào)度行政通信使用。第五節(jié) 主廠房布置
一、主廠房布置
主廠房由發(fā)電機(jī)組房、控制室、變壓器室、高壓配電室、水泵房和值班室?guī)讉€(gè)部分聯(lián)合組成。主廠房為單層布置，總長(zhǎng)15.00 m，跨度為17.50 m，屋頂標(biāo)高為6.00m。發(fā)電機(jī)組房總長(zhǎng)10.00m，跨度10.20 m；燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組共2臺(tái)，平行布置在廠房?jī)?nèi)，相鄰兩臺(tái)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組中心間距為5.00 m。發(fā)電機(jī)組房屋頂布置有針形管余熱回收裝置及消音器。高壓配電室、控制室和變壓器室布置在發(fā)電機(jī)組房一側(cè)，總長(zhǎng)5.00m，跨度為17.50m。水泵房和值班室布置在發(fā)電機(jī)組房前面，水泵房長(zhǎng)5.00m，跨度為7.30m；值班室長(zhǎng)5.00m，跨度7.30m。發(fā)電機(jī)組房另一側(cè)設(shè)有大門，供機(jī)組安裝、檢修運(yùn)行時(shí)使用。
二、采光與通風(fēng)
主廠房采光方式為自然采光，通風(fēng)方式為機(jī)械通風(fēng)。
三、建筑構(gòu)造及設(shè)計(jì)要求
主廠房采用鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)。所有外墻均采用加氣砼砌塊，表面為刷涂料墻面。屋頂板為現(xiàn)澆鋼筋混凝土板，屋面防水采用SBS防水卷材。屋面采用有組織排水。
四、地基與基礎(chǔ)
主廠房地基按常規(guī)工程地質(zhì)情況考慮，采用鋼筋砼柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。 瓦斯輸配站為4×6m, 檐高5.0m。采用磚混結(jié)構(gòu)，毛石條形基礎(chǔ)。
第六節(jié) 給排水系統(tǒng)
一、給水系統(tǒng)
循環(huán)水量見下表8-6-1
表8-6-1 循環(huán)冷卻水量
機(jī)組容量 油冷換熱器（m3/h） 水冷換熱器（m3/h） 循環(huán)水總量
（m3/h）
1×500kW 40 40 80
2×500kW 80 80 160
根據(jù)氣象條件，經(jīng)計(jì)算2×500kW機(jī)組選用一座200m3/h逆流式玻璃鋼機(jī)械通風(fēng)冷卻塔。
補(bǔ)給水量見下表8-6-2
表8-6-2 用水量表（m3/h）
序號(hào) 用水項(xiàng)目 冬季用水量 夏季用水量 備注
1 冷卻塔蒸發(fā)損失1.2% 1.92 1.92
2 冷卻塔風(fēng)吹損失0.1% 0.16 0.16
3 冷卻塔排污損失0.7% 1.12 1.12
4 熱網(wǎng)補(bǔ)充用水 1.36 0.12
5 其它用水 0.68 0.50
6 合計(jì) 5.24 3.82
注：其它用水按15%計(jì)。
發(fā)電廠水源由錦富煤礦組織，統(tǒng)一提供，經(jīng)廠區(qū)內(nèi)給水管網(wǎng)，供給電廠各用水點(diǎn)的水量及水壓。
二、排水系統(tǒng)
本工程的廠區(qū)生產(chǎn)廢水及少量生活污水，匯集后進(jìn)入排水管道，由煤礦統(tǒng)一處理后作為礦井生產(chǎn)用水。
第七節(jié) 采暖通風(fēng)及空氣調(diào)節(jié)
一、采暖
電廠廠內(nèi)各建筑物采暖熱媒均采用95/70℃熱水，集中供熱，熱媒取自廠內(nèi)余熱回收裝置。采暖系統(tǒng)定壓采用補(bǔ)水泵定壓，補(bǔ)水定壓點(diǎn)設(shè)在循環(huán)水泵吸入口側(cè)。采暖系統(tǒng)一般采用單管上供下回式系統(tǒng)，生產(chǎn)廠房采用光管散熱器，其余輔助建筑物采用鑄鐵柱型散熱器。
二、通風(fēng)、空氣調(diào)節(jié)
發(fā)電機(jī)組房的通風(fēng)采用自然進(jìn)風(fēng)，機(jī)械排風(fēng)的通風(fēng)方式。氣流組織方式是冷風(fēng)由廠房側(cè)窗進(jìn)入室內(nèi)，熱空氣由屋頂通風(fēng)機(jī)排至室外。廠用高壓配電室設(shè)計(jì)考慮事故排風(fēng)，事故排風(fēng)機(jī)可兼作夏季排出室內(nèi)余熱用。設(shè)計(jì)采用自然進(jìn)風(fēng)，機(jī)械排風(fēng)通風(fēng)方式，排風(fēng)機(jī)開關(guān)裝在便于操作地點(diǎn)，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，通風(fēng)機(jī)能自動(dòng)切斷電源。
第八節(jié) 環(huán)境保護(hù)
一、擬建電廠主要污染源和主要污染物
擬建電廠環(huán)境空氣污染源主要燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組尾部排放的煙氣，主要污染物為TSP（但量很?。?廢水主要有生產(chǎn)廢水和生活污水。生產(chǎn)廢水主要包括化學(xué)酸堿廢水、機(jī)械冷卻水、余熱回收裝置排污水、冷卻塔排污水等。主要污染物為COD、BOD5及SS等;噪聲源主要為燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組、冷卻塔及各類泵等。從噪聲類型看，主要有空氣動(dòng)力噪聲和機(jī)械噪聲等。
二、環(huán)境保護(hù)措施
由于燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組排出的煙氣中的含塵量較低故不需增加除塵設(shè)備，可滿足國(guó)家有關(guān)大氣排放標(biāo)準(zhǔn)要求;生活污水排入礦區(qū)生活區(qū)水處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，達(dá)標(biāo)排放。冷卻塔排水排入廠區(qū)排水系統(tǒng)，然后進(jìn)入礦區(qū)廢水處理站統(tǒng)一處理后，回收利用;對(duì)噪聲的治理（即防噪、降噪），將主要從噪聲聲源上，噪聲的傳播途徑、受聲體等三方面采取措施如下：主要設(shè)備定貨時(shí)，向制造廠家提出噪聲限制要求。設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)噪聲較大的設(shè)備加裝消聲器或隔聲罩，并將采取減震、防震措施，從聲源上控制噪聲對(duì)環(huán)境影響。在運(yùn)行及管理人員比較集中，并且噪聲較大的工作場(chǎng)所設(shè)置值班室，對(duì)門窗采取隔聲吸聲措施（如密封門窗等）。本工程環(huán)保設(shè)施投資占總投資的1.95%。
第九節(jié) 消防
一、火災(zāi)隱患分析
電廠的燃料是礦井開采過程中產(chǎn)生的瓦斯氣，極易著火。容易發(fā)生火災(zāi)的部位是：（一）燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組本體；（二）瓦斯氣管道。
電氣系統(tǒng)的電力電纜、電力變壓器、配電裝置、電動(dòng)機(jī)以及各種照明設(shè)備等具有較大的火災(zāi)危險(xiǎn)性。
二、防火等級(jí)的確定
電廠建、構(gòu)筑物火災(zāi)危險(xiǎn)性及耐火等級(jí)如下：
建筑物、構(gòu)筑物名稱 生產(chǎn)過程的火災(zāi)危險(xiǎn)性 最低耐火等級(jí)
主廠房 丁 二級(jí)
冷卻塔 戊 三級(jí)
三、消防設(shè)計(jì)主要原則及措施
全廠消防系統(tǒng)貫徹“預(yù)防為主，防消結(jié)合”的方針，消防系統(tǒng)采用水消防。本工程在廠區(qū)現(xiàn)有的道路基礎(chǔ)上，依據(jù)有關(guān)消防的規(guī)范、規(guī)程增加消防通道，滿足消防的要求。設(shè)置一定數(shù)量的室外地下式消火栓，發(fā)電機(jī)組房、控制室設(shè)有消防管道及室內(nèi)消火栓，變壓器室、高壓配電室采取七氟丙烷無(wú)管網(wǎng)滅火裝置，移動(dòng)式滅火器等。本工程消火栓滅火系統(tǒng)消防用水量按15l/s考慮，最大消防水壓按0.30MPa設(shè)計(jì)。消火栓系統(tǒng)按機(jī)房考慮，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間按2h計(jì)，一次消防用水量為108 m3。
第十節(jié) 勞動(dòng)安全業(yè)和工業(yè)衛(wèi)生
電廠工藝生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的危害主要有：燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組運(yùn)行中產(chǎn)生的噪聲、煙道產(chǎn)生強(qiáng)烈的噪聲以及補(bǔ)水泵、熱水循環(huán)泵、冷水循環(huán)泵等運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的高噪聲，這些噪聲將會(huì)危害工人的健康，破壞工人正常工作條件。發(fā)電機(jī)組的煙道外壁是高溫?zé)嵩?，向主廠房散發(fā)熱量，惡化工作環(huán)境。油系統(tǒng)、瓦斯氣系統(tǒng)和電氣設(shè)施的起火和爆炸也同樣對(duì)工業(yè)生產(chǎn)造成危險(xiǎn)。為了保證本電廠長(zhǎng)期安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，在工程設(shè)計(jì)中已經(jīng)充分考慮了在系統(tǒng)設(shè)備、布置等各方面的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性及文明生產(chǎn)的要求。對(duì)電廠進(jìn)行防火、防爆、防塵、防毒和防腐蝕，電氣安全保護(hù)措施、噪聲防治、防暑降溫等，更有效地改善職工的生產(chǎn)勞動(dòng)條件，保護(hù)職工的身心健康，做到安全清潔生產(chǎn)。
第十一節(jié) 節(jié)能
本工程燃用煤礦開采中產(chǎn)生的瓦斯氣，解決了瓦斯對(duì)周圍環(huán)境的影響，變廢為寶，生產(chǎn)了大量的電力及熱能。工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)從方案、原則的確定上考慮節(jié)約和合理利用能源，做到不使用淘汰產(chǎn)品，盡量采用新開發(fā)、新技術(shù)并通過鑒定的新型產(chǎn)品。本工程所選用的主輔機(jī)設(shè)備，除要求保證可靠性、安全性外，力求選用新型、高效、低耗的節(jié)能型產(chǎn)品，如高效風(fēng)機(jī)、節(jié)能型電機(jī)等。根據(jù)工業(yè)流程，合理布置廠房和設(shè)備，盡量減少管道長(zhǎng)度，既可降低能源消耗，又可節(jié)約原材料。在電氣設(shè)備的布置及供電方式的選擇上，從可靠性、經(jīng)濟(jì)上進(jìn)行方案比較，按少增設(shè)備，少敷設(shè)電纜，分區(qū)供電，達(dá)到節(jié)省設(shè)備和材料，降低損耗，降低廠用電率，達(dá)到節(jié)能的目的。電纜敷設(shè)上，統(tǒng)一考慮，采用架空與地溝相結(jié)合的方式，使電纜盡量接近電負(fù)荷處，以縮短電纜長(zhǎng)度。全廠采用高效節(jié)能燈具，在同樣功率下，較普通光源大，從而實(shí)現(xiàn)提高光效和節(jié)能的目的。在保溫材料的選用上，根據(jù)不同介質(zhì)溫度和設(shè)備、管道外形，分別采用性能良好的新型保溫材料。在設(shè)計(jì)中盡量考慮一水多用，廢水回收，重復(fù)利用，做到向自然水體少排水或不排水。加強(qiáng)用水的管理措施，生產(chǎn)生活用水做到統(tǒng)一調(diào)度，統(tǒng)一管理；加強(qiáng)用水的計(jì)劃性，按照電廠的主要用水設(shè)備，在設(shè)計(jì)上規(guī)定用水指標(biāo)，加強(qiáng)計(jì)量管理；瓦斯發(fā)電廠投產(chǎn)后，制定標(biāo)準(zhǔn)，使節(jié)水標(biāo)準(zhǔn)化。
第九章　瓦斯抽放利用監(jiān)測(cè)及控制
第一節(jié) 井下瓦斯抽放監(jiān)測(cè)
井下瓦斯抽放監(jiān)測(cè)為瓦斯抽放管路監(jiān)測(cè)。
對(duì)抽放瓦斯主管、分支管路都需安裝瓦斯抽放參數(shù)傳感器，測(cè)定管道內(nèi)的瓦斯壓力、壓差、溫度和甲烷濃度，以便計(jì)算瓦斯抽放量。
第二節(jié) 地面瓦斯利用監(jiān)測(cè)
地面瓦斯利用監(jiān)測(cè)包括抽放站監(jiān)測(cè)和加壓站監(jiān)測(cè)兩部分。
一、抽放站監(jiān)測(cè)
對(duì)抽放泵的工況(軸溫和供水狀態(tài))、抽放泵房環(huán)境甲烷濃度、管道內(nèi)瓦斯壓力、壓差、溫度、甲烷濃度等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
泵站管道參數(shù)采用孔板、瓦斯抽放多參數(shù)監(jiān)測(cè)傳感器監(jiān)測(cè)。通過非接觸式紅外測(cè)溫傳感器和開停傳感器監(jiān)測(cè)抽放泵的工作狀態(tài)。通過低濃度甲烷傳感器監(jiān)測(cè)抽放泵房?jī)?nèi)的環(huán)境瓦斯?jié)舛?，并?shí)現(xiàn)報(bào)警、斷電。
設(shè)計(jì)配備一套MDM95型瓦斯抽放泵站監(jiān)控系統(tǒng)，其技術(shù)參數(shù)如下：
信道能力 模擬量24路，開關(guān)量8路
控制量 1路報(bào)警，3路斷電（可控制3臺(tái)瓦斯泵）
輸入信號(hào) 模擬量200~1000HZ，開關(guān)量0/5V
供電電源 AC127V，50HZ.
二、加壓站監(jiān)測(cè)
對(duì)加壓機(jī)的工況、加壓機(jī)房環(huán)境甲烷濃度、瓦斯輸送管道內(nèi)瓦斯壓力、壓差、溫度、甲烷濃度等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
管道參數(shù)采用孔板、MDM型瓦斯抽放多參數(shù)監(jiān)測(cè)傳感器監(jiān)測(cè)。通過非接觸式紅外溫度傳感器和開停傳感器監(jiān)測(cè)加壓機(jī)的工作狀態(tài)。通過低濃度甲烷傳感器監(jiān)測(cè)抽放泵房?jī)?nèi)的環(huán)境瓦斯?jié)舛?，并?shí)現(xiàn)報(bào)警、斷電。
三、監(jiān)測(cè)設(shè)備配備
瓦斯抽放站、加壓站及井下瓦斯抽放系統(tǒng)配備了必要的監(jiān)測(cè)設(shè)備，見表9-2-1。
表9-2-1 　　　　　　監(jiān)測(cè)設(shè)備配備表
設(shè) 備 名 稱 型 號(hào) 數(shù) 量
瓦斯站 加壓站 井下
光學(xué)瓦斯鑒定器 AQG-1 2 2 2
U形壓差計(jì) DYB3 2 2 4
空盒氣壓計(jì) DYM3 2 2 2
補(bǔ)償式微壓計(jì) YJB-105 1 1
孔板流量計(jì) 2 2 4
抽放管道參數(shù)測(cè)定儀 WGC 1 1 1
瓦斯流量、濃度檢測(cè)報(bào)警儀 SNL-1 4 2 4
瓦斯抽放多參數(shù)檢測(cè)傳感器 MDM9501 2 2 4
瓦斯抽放監(jiān)控系統(tǒng) MDM95 1
溫度傳感器 KJA5 2 2
開停傳感器 KJFK-1 2 2
第十章 環(huán)境保護(hù)
第一節(jié)　抽放瓦斯工程對(duì)環(huán)境的影響
礦井瓦斯的主要成份為CH4和N2，不含硫化物和其他有毒物質(zhì)，是一種潔凈的優(yōu)質(zhì)能源。當(dāng)其與水體接觸后不會(huì)產(chǎn)生新的污染。
瓦斯是氣體燃料，不含灰份，也沒有硫化物，燃燒后不產(chǎn)生粉塵。與燃煤相比，可減少SO2排放量、飛灰、爐灰和運(yùn)輸量，提高礦區(qū)大氣的潔凈度。所以，抽放瓦斯并加以利用，對(duì)保護(hù)環(huán)境是十分有利的。
抽放工程對(duì)環(huán)境的影響主要是水環(huán)式真空泵和電機(jī)產(chǎn)生的噪聲對(duì)環(huán)境會(huì)造成一定的影響。真空泵采用循環(huán)供水，不對(duì)外排放，只有少量生活用水排放，不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生較大影響。
第二節(jié)　污染防治措施
一、噪聲防治措施
噪聲治理主要考慮聲源控制，其措施如下：
1、在設(shè)計(jì)選型時(shí)，選擇噪音低、具有先進(jìn)水平的2BEC系列水環(huán)式真空泵，配置頂式放水器，噪音小于90分貝。
2、在真空泵電機(jī)外側(cè)加隔音罩，降低電機(jī)的噪音。
3、在建筑結(jié)構(gòu)上進(jìn)行隔聲處理，建筑材料采用磚、混凝土等高性能隔聲材料，窗戶采用雙層結(jié)構(gòu)。值班室與瓦斯泵房隔開，內(nèi)墻表面采用吸聲設(shè)計(jì)，以保證值班室內(nèi)噪聲低于規(guī)定要求值，減少噪音對(duì)值班人員的危害。
4、循環(huán)水泵采用可曲撓橡膠接頭防噪。
5、采用遠(yuǎn)距離操作，在控制室即可完成對(duì)真空泵的開、?？刂?。
二、生活污水處理
抽放站生活污水量很小，與礦井工業(yè)場(chǎng)地的生活污水合并后送入污水處理廠，統(tǒng)一進(jìn)行二級(jí)生化處理，經(jīng)處理后的生活污水達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求后排入附近河溝。
第三節(jié)　抽放站綠化
綠化在防治污染、保護(hù)和改善環(huán)境方面起著極其重要的作用。綠化具有調(diào)溫、調(diào)濕、吸塵、改善小氣候、凈化空氣和減弱噪聲等功能。綠化以實(shí)用經(jīng)濟(jì)美觀為原則，采取平面綠化與垂直綠化相結(jié)合的方式植樹種草。如沙打旺、草木樨、苜蓿，盡量提高礦井的綠化覆蓋率，改善抽放站場(chǎng)地的景觀，
瓦斯抽放站綠化系數(shù)按20%設(shè)計(jì)。設(shè)置綠化帶，降低噪音和凈化空氣。
第十一章　抽放瓦斯組織管理及安全措施
本礦井瓦斯抽放工作制度為三班制。為了保證安全、正常地進(jìn)行瓦斯抽放工作，提高瓦斯抽放效果，本設(shè)計(jì)按照《煤礦安全規(guī)程》和《礦井瓦斯抽放管理規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定，在安全和組織管理方面考慮了以下措施。
第一節(jié)　組織管理
一、建立抽放瓦斯的專門機(jī)構(gòu)，配備專業(yè)施工隊(duì)伍，負(fù)責(zé)瓦斯抽放工程的施工和日常管理工作。所有人員必須經(jīng)過培訓(xùn)合格后才能上崗。
二、瓦斯泵房的設(shè)備和管路系統(tǒng)除日常檢查外，應(yīng)建立定期檢查維修制度。
三、在抽放區(qū)主管和分支管路上安設(shè)有瓦斯流量、濃度、負(fù)壓等檢測(cè)裝置，同時(shí)還配備專人定期進(jìn)行巡回檢測(cè)，以便掌握不同地點(diǎn)的抽放狀況。此外，還配有專人進(jìn)行放水和管路維護(hù)，處理管路積水和漏氣，以保證管路暢通無(wú)阻。
四、對(duì)抽放方法及其有關(guān)參數(shù)，需在抽放實(shí)踐中進(jìn)一步考察和驗(yàn)證，以便確定合理的綜合抽放方法。達(dá)到合理布置鉆孔，提高抽放效果。
五、抽放泵站的司機(jī)及值班人員必須經(jīng)過專門培訓(xùn)，使其熟悉瓦斯抽放的有關(guān)規(guī)定，掌握各種安全、監(jiān)控儀表和設(shè)備的用途及其操作程序。
第二節(jié)　安全措施
在井下打鉆地點(diǎn)，安設(shè)有瓦斯遙測(cè)斷電儀，一旦瓦斯超限，自動(dòng)切斷鉆機(jī)電源，并發(fā)出報(bào)警。打鉆人員應(yīng)及時(shí)撤離施工地點(diǎn)。
在打鉆過程中，如遇鉆孔瓦斯壓力和涌出量較大時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)通風(fēng)并采取防止瓦斯噴出的措施，以保證施工人員的安全。
鉆機(jī)的操作人員必須經(jīng)過專門培訓(xùn)后方可上機(jī)操作，并須嚴(yán)格遵循鉆機(jī)的操作規(guī)程和安全注意事項(xiàng)。操作人員不能靠近旋轉(zhuǎn)部件和滑動(dòng)部件站立；不能把手放在夾盤和鉆桿夾持器之間；不能穿太松的衣服和使用手動(dòng)工具；在馬達(dá)和水泵周圍須安設(shè)保護(hù)裝置；操作者應(yīng)嚴(yán)密注視著鉆桿的位置和它的運(yùn)動(dòng)，防止鉆桿被卡住；助手不要正對(duì)著站在鉆桿的后面。
瓦斯抽放鉆孔在施工完畢后，應(yīng)及時(shí)封孔并接入抽放，防止巷道瓦斯超限和發(fā)生瓦斯事故。
地面管路埋于地下，采取了防凍和防腐措施，瓦斯管路與建筑物和其他設(shè)施之間按規(guī)定留有安全距離。
泵站進(jìn)出端管路上設(shè)置有防回火、防回氣、防爆炸裝置，泵房設(shè)有防雷接地裝置。泵房建筑采用不燃性材料，泵站設(shè)有消火栓。
泵站內(nèi)的所有設(shè)備和儀表均選用防爆型。
泵站內(nèi)配有MDM95型瓦斯抽放泵站監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)抽放管內(nèi)的瓦斯流量、濃度、負(fù)壓和泵房?jī)?nèi)的瓦斯?jié)舛?、電機(jī)軸溫和真空泵的水溫等參數(shù)，一旦出現(xiàn)異常，自動(dòng)切斷真空泵電機(jī)電源。
第十二章　技術(shù)經(jīng)濟(jì)
第一節(jié) 勞動(dòng)定員
礦井設(shè)瓦斯抽放公司，實(shí)行獨(dú)立核算，自負(fù)盈虧，對(duì)礦井和瓦斯用戶實(shí)行有償服務(wù)。
根據(jù)崗位設(shè)置，瓦斯抽放公司的勞動(dòng)定員在籍人數(shù)為69人，詳見表12-1-1。
表12-1-1　　　　　　　勞動(dòng)定員表
類 別 出 勤 人 數(shù) 替補(bǔ)人數(shù) 在籍人數(shù) 備 注
夜班 早班 中班 小計(jì)
1.管理人員
　經(jīng)理 1 1 1
　技術(shù)員 1 1 1
　材料、統(tǒng)計(jì)勤雜 2 2 2
　小計(jì) 4
2.井下人員
　鉆探工 8 8 8 24 3 27
　封孔接管工 3 3 3 9 1 10
　儀表監(jiān)測(cè)工 1 1 1 3 3
　放水工 2 2 2 6 1 7
　維修工 2 2 2 6 1 7
　小計(jì) 54
3.地面人員
　開泵工 2 2 2 6 1 7
　維修工 2 2 2
　計(jì)量收費(fèi)工 1 1 1
　管路維護(hù)工 1 1 1
　小計(jì) 11
　合計(jì) 69
第二節(jié)　投資估算
一、投資概算
經(jīng)計(jì)算設(shè)計(jì)總投資為6860.71萬(wàn)元，投資構(gòu)成見表12-2-1。

表12-2-1　　　　　　　　　投資構(gòu)成表　　　　　　　單位：萬(wàn)元
名　稱 鉆 孔
工　程 土　建
工　程 設(shè)　備
購(gòu)　置 安　裝
工　程 其 他
費(fèi) 用 總 計(jì)
投資金額 509.91 96.01 2721.40 2977.79 555.60 6860.71
投資比重(%) 7.43 1.40 39.67 43.40 8.10 100.00
二、投資來(lái)源
根據(jù)企業(yè)投資計(jì)劃，該項(xiàng)目總投資為6860.71萬(wàn)元，投資構(gòu)成如下：申請(qǐng)國(guó)債2580萬(wàn)元，地方配套1650萬(wàn)元，企業(yè)自籌910.71萬(wàn)元，銀行貸款1720萬(wàn)元。
第三節(jié)　主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
瓦斯抽放工程主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表12-3-1。
表12-3-1　　　　　　主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
序號(hào) 項(xiàng) 目 單 位 指 標(biāo) 備 注
1 年抽放量 Mm3/a 6.48
2 年工作天數(shù) d 300
3 抽放泵數(shù)量 臺(tái) 2
4 建構(gòu)筑物總體積 m3 9182
5 職工在籍人數(shù) 人 69
6 勞動(dòng)生產(chǎn)率 m3/工 313
7 占地面積 ha 0.5
8 總投資 萬(wàn)元 6860.71

目 錄
前 言 1
第一章 礦井概況 3
第一節(jié) 井田概況 3
第二節(jié) 地質(zhì)及構(gòu)造情況 3
第三節(jié) 煤層賦存情況 7
第四節(jié) 礦井開拓與開采 11
第五節(jié) 礦井通風(fēng)與瓦斯 12
第二章　抽放瓦斯設(shè)計(jì)參數(shù) 14
第一節(jié)　煤層瓦斯基本參數(shù) 14
第二節(jié) 礦井瓦斯儲(chǔ)量 15
第三節(jié)　礦井瓦斯可抽量 17
第四節(jié)　礦井瓦斯涌出量 17
第五節(jié) 抽放規(guī)模及服務(wù)年限 20
第六節(jié) 礦井瓦斯抽放率 21
第三章　抽放方法設(shè)計(jì) 22
第一節(jié) 瓦斯來(lái)源分析 22
第二節(jié) 抽放瓦斯方法選擇 23
第三節(jié) 抽放參數(shù)的確定 26
第四節(jié) 抽放鉆孔布置及施工 27
第五節(jié) 抽放施工設(shè)備選型 30
第四章　瓦斯抽放系統(tǒng)計(jì)算及設(shè)備選型 31
第一節(jié) 抽放管路系統(tǒng)的確定 31
第二節(jié) 抽放管路系統(tǒng)計(jì)算 32
第三節(jié) 瓦斯管路的附屬裝置 34
第四節(jié) 瓦斯管路的敷設(shè)及質(zhì)量驗(yàn)收 34
第五章 瓦斯抽放泵選型計(jì)算 36
第一節(jié) 瓦斯泵流量計(jì)算 36
第二節(jié) 瓦斯泵壓力計(jì)算 36
第三節(jié) 抽放泵選型 37
第六章　瓦斯利用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 38
第一節(jié)　瓦斯利用途徑及方案 38
第二節(jié) 瓦斯利用輸配系統(tǒng)布置 38
第七章 地面工程 40
第一節(jié) 地面瓦斯抽放泵站 40
第二節(jié) 瓦斯加壓站 40
第四節(jié)　給水、排水 41
第五節(jié)　采暖、通風(fēng) 42
第六節(jié)　消防 42
第七節(jié) 供電及通訊 42
第八章　發(fā)電工程 44
第一節(jié) 建設(shè)瓦斯發(fā)電的必要性 44
第二節(jié) 裝機(jī)方案及總平面布置 44
第三節(jié) 主機(jī)及輔助設(shè)備 45
第四節(jié) 電氣部分 48
第五節(jié) 主廠房布置 49
第六節(jié) 給排水系統(tǒng) 50
第七節(jié) 采暖通風(fēng)及空氣調(diào)節(jié) 51
第八節(jié) 環(huán)境保護(hù) 52
第九節(jié) 消防 52
第十節(jié) 勞動(dòng)安全業(yè)和工業(yè)衛(wèi)生 53
第十一節(jié) 節(jié)能 54
第九章　瓦斯抽放利用監(jiān)測(cè)及控制 55
第一節(jié) 井下瓦斯抽放監(jiān)測(cè) 55
第二節(jié) 地面瓦斯利用監(jiān)測(cè) 55
第十章 環(huán)境保護(hù) 57
第一節(jié)　抽放瓦斯工程對(duì)環(huán)境的影響 57
第二節(jié)　污染防治措施 57
第三節(jié)　抽放站綠化 58
第十一章　抽放瓦斯組織管理及安全措施 59
第一節(jié)　組織管理 59
第二節(jié)　安全措施 59
第十二章　技術(shù)經(jīng)濟(jì) 61
第一節(jié) 勞動(dòng)定員 61
第二節(jié)　投資概算 61
第三節(jié)　主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 62
附錄
東于煤礦瓦斯開發(fā)與利用方案《設(shè)計(jì)委托書》
附件
一、東于煤礦瓦斯開發(fā)與利用方案主要機(jī)電設(shè)備及器材目錄
二、東于煤礦瓦斯開發(fā)與利用方案設(shè)計(jì)概算書