3.3.2 隔爆水棚
①水棚的结构与选型
水棚采用用阻燃隔爆水袋，容量也为40 L。其型号为GBSD40-4A，规格为长×宽×高：570×510×390mm。
②水袋的布置与计算
A.布置方式及架设要求
水袋的布置方式为：架设高度不低于1.8 m，间距1.2-2.5 m，隔爆水袋棚的棚区长度不小于20 m，水袋棚的水袋采用横向安装，水棚距离巷帮不小于100 mm，距巷道地面不小于1.8 m；棚组内的各排水袋的安装高度一致，棚区处的巷道需要挑顶时，其断面积和形状应与其前后各20 m长度的巷道保持一致，水袋棚设置在巷道的直线段内。
B.水袋设置地点
根据采区巷道地点，设计掘进巷道设置隔爆水袋。
C.每组水袋水量依下式计算
每组水棚水量依下式计算：
G=gs
式中：G——总水量，kg；
g——每m2巷道需水量，kg/m2，辅助隔爆水袋300 kg/m2。
S——巷道断面积，m2。掘进巷道12.0 m2。
经计算掘进巷道每组主要隔爆水袋总水量：
G掘进巷=300×12.0=3600 kg
D.单架水袋水量
设计选用水袋型号为GBSD40-4 A，每一组布置3个小水袋，水量Gn=40×3=120L，Gn=40×3=120L。
E.水袋棚架数n
n=G/Gn
掘进巷主要隔爆水袋：
n回风顺槽=G回风/Gn=3600/120=30架，取30架
F.水棚区长度L
L=nc
式中：L——水袋长度，m；
n——水袋架数，架；
C——水袋间距，掘进巷取1.2m。
掘进巷隔爆水袋长度
L =30×1.2=36 m
③水棚给水系统
水袋给水水源为井下消防洒水给水系统，在设有隔爆水袋的地点，均有井下消防洒水管路通过，管路每隔100 m（运输巷为50 m）设有一支管和闸阀，水袋可由其给水或补水。
3.4 瓦斯抽采
矿方委托了煤炭科学研究总院沈阳研究院于2010年9月编制了《沁和能源集团永安煤矿瓦斯抽采工程改造设计（60万吨/年）》，简称《抽采设计》，山西省煤炭工业厅以晋煤瓦发【2010】1281号文对该设计予以批复，晋城市煤炭工业局以晋市煤局安字【2010】732号对该矿瓦斯抽放改造工程进行了验收。
3.4.1 矿井瓦斯储量
永安煤矿井田现开采煤层为3号煤层，故在计算矿井瓦斯储量时计算3号煤层及围岩的瓦斯储量，矿井瓦斯储量和可开发瓦斯量的计算结果详见表3-4-1。
表 3-4-1 矿井瓦斯储量计算表
煤层 煤层性质 煤炭储量
(Mt) 瓦斯含量
(m3/t) 瓦斯储量
(Mm3) 可开发量(Mm3)
3号 可采煤层 16.25 13 195 58.5
围岩 按可采煤层瓦斯储量的10%计算 19.5 5.85
合计 214.5 64.35
3.4.2 抽采系统和方法
（一）瓦斯抽采方法
永安煤矿现抽采方法主要采用本煤层预抽及采空区抽采瓦斯和封闭巷道抽采瓦斯。
（二）瓦斯抽采量预计
（1）回采工作面瓦斯抽采量预计
①回采工作面预抽：《抽采设计》中回采工作面单孔每分钟抽采量为0.031m3/min，预抽钻孔间距设计为2m，钻孔个数为240个。则工作面瓦斯抽采为：240×0.031=7.44m3/min；
（2）采空区瓦斯抽采量预计
根据对永安煤矿工作面瓦斯涌出量预计，《抽采设计》中上分层回采工作面采空区埋管抽采瓦斯量为6.28m3/min；已采采区采空区插管抽采瓦斯量为5m3/min。
（3）矿井瓦斯抽采量
按上述对回采工作面、采空区的瓦斯抽采量的预计结果，矿井的瓦斯抽采量为18.72m3/min。
（三）矿井瓦斯抽采基本指标计算
根据以上瓦斯预测数据，取用瓦斯涌出量的最大值作为矿井的瓦斯涌出量的数据。即：
回采工作面瓦斯涌出量为：21.00m3/min；
单个顺槽掘进工作面瓦斯涌出量为：2.45m3/min。
根据抽放设计，工作面预抽时间为4个月，吨煤瓦斯抽采量可由下式计算：
W预=（Q抽）/A
式中 Q抽—工作面瓦斯抽采总量，m3，Q抽=q抽×t×1440；
q抽—回采工作面瓦斯抽采量，取7.44m3/min；
t—预抽瓦斯时间，取120d；
A—工作面开采煤层的地质储量，t，A= l×m×s×γ；
l—工作面长度，130m；
m—开采层厚度，取6.43m；
s—工作面推进长度，240m；
γ—煤的视密度，1.45t/m3。
Q抽=7.44×120×1440=1285632（m3）
A=130×1.45×240×6.43=290893（t）
W预=1285632/290893=4.42（m3/t）
参照煤炭科学研究总院沈阳研究院编制的《山西沁和能源集团有限公司永安煤矿3号煤层矿井瓦斯涌出量预测报告说明书》，进行抽放后风排瓦斯量预测。
1.回采工作面瓦斯抽采率
（1）抽采后开采层瓦斯涌出量
开采层瓦斯涌出量（包括围岩）按下式计算：
式中：q1—开采层瓦斯涌出量，m3/t；
k1—围岩瓦斯涌出系数，k1=1.3；
k2—工作面丢煤瓦斯涌出系数，其值为工作面回采率的倒数，
取k2=1.05；
k3—准备巷道预排瓦斯对工作面煤体瓦斯涌出影响系数，取
k3=0.84
kfi—第i个分层工作面的瓦斯涌出系数，回采工作面分两层开
采，取开采上分层的kf1◦=1.504；
WO—五采区煤层抽放后瓦斯含量，取13-4.42=8.58 m3/t（根
据绘制的瓦斯含量等值线图取五采区最大瓦斯含量值）。
Wc—煤的残存瓦斯含量，3.67m3/t。
经计算，抽放后上分层开采时工作面开采层相对瓦斯涌出量为：
q1=1.3×1.05×0.84×1.504×（8.58-3.67）=8.47(m3/t)。
工作面日产量为1636.36t，则上分层开采时工作面开采层绝对瓦斯涌出量为：Q1绝=8.47×1636.36/1440=9.62（m3/min）。
（2）抽采后邻近层瓦斯涌出量
邻近层的瓦斯涌出量按下式计算
式中：q2－邻近层瓦斯涌出量，m3/t；
mi－第i个邻近层煤层厚度，m；
M－工作面采高，m；
—第i个邻近层瓦斯排放率，%，
Woi－第i邻近层原始瓦斯含量，m3/t；
Wci－第i邻近层煤层残存瓦斯含量，m3/t，参考3号煤层取
3.67m3/t；
根据瓦斯涌出量预测报告，3号煤层各邻近层瓦斯涌出量计算如下表：
邻近层 类型 邻近层 编号 邻近层参数 瓦斯排放率（%） 开采层
采高
(m) 相对瓦斯
涌出量(m3/t)
煤层厚度（m） 瓦斯含量(m3/t) 残存瓦斯含量(m3/t) 距开采层距离(m)
上邻近层 1 0.20 6.89 3.67 31.02 73 3.2 0.14
本煤层 3 2.3
下邻近层 5 0.37 6.89 3.67 10.44 55 3.2 0.20
7 0.47 6.89 3.67 24.31 20 3.2 0.09
8-1 0.4 6.89 3.67 32.73 18 3.2 0.07
8-2 0.42 6.89 3.67 38.33 10 3.2 0.04
9 0.76 6.89 3.67 45.59 5 3.2 0.04
合计 0.58
（3）抽采后回采工作面瓦斯抽采率
开采
煤层 工作面个数 瓦斯含量
（m3/t） 日产量
(t/d) 瓦斯涌出量
开采层（m3/t） 邻近层（m3/t） 合 计
相对瓦斯涌出量（m3/t） 绝对瓦斯涌出量（m3/min）
3号 1 13 1636.36 8.47 0.58 9.05 10.28
则回采工作面风排瓦斯量
工作面抽采率为：（21-10.28）/21=51.0%＞40%
2. 矿井瓦斯抽采率
（1）抽采后采区风排瓦斯量
生产采区瓦斯涌出量系采区内所有回采工作面、掘进工作面及采空区瓦斯涌出量之和，其计算公式为：
q区=
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k′=1.35；
q采i—第i个回采工作面相对瓦斯涌出量，m3/t；
Ai—第i个回采工作面平均日产量，t；
q掘i—第i个掘进工作面绝对瓦斯涌出量，m3/min；
A0—生产采区平均日产量。
开采
煤层 回采面的相对瓦斯涌出量
（m3/t） 掘进工作面绝对瓦斯涌出量（m3/min） 生产采区平均日产量（t） 生产采区采空区瓦斯涌出系数（） 生产采区采空区瓦斯涌出量（m3/min） 生产采区相对瓦斯涌出量（m3/t） 生产采区绝对瓦斯涌出量（m3/min）
3号 9.05 2.45 1818.18 1.35 3.91 13.62 17.20
采区风排瓦斯量
（2）抽采后矿井瓦斯抽采率
矿井瓦斯涌出量为矿井内全部生产采区和已采采区（包括其它辅助巷道）瓦斯涌出量之和，其计算公式为：
式中：q井—矿井相对瓦斯涌出量，m3/t；
—已采采区采空区瓦斯涌出系数，取1.25；
q区i—第i个生产采区的相对瓦斯涌出量，m3/t；
A0i—第i个生产采区平均日产量，t。
开采
煤层 生产采区相对瓦斯涌出量（m3/t） 生产采区平均日产量（t） 已采采区采空区瓦斯涌出系数（） 已采采区采空区瓦斯涌出量（m3/min） 矿井相对瓦斯涌出量（m3/t） 矿井绝对瓦斯涌出量
（m3/min）
3号 13.62 1818.18 1.25 3.77 17.03 21.50
矿井风排瓦斯量
矿井抽采率为：（43.71-21.50）/43.71=50.8%＞40%
（四）瓦斯抽采系统
开采五采区时，设计利用永安煤矿现有回风立井风井场地内的瓦斯抽放系统。
①地面高负压抽放系统（本煤层抽放系统）：
瓦斯泵站→回风立井→总回风巷→回风上山→3500回风巷→五采区回风下→3号煤回采工作面（本煤层抽放）、3号煤掘进工作面（边掘边抽）。
②地面低负压抽放系统（采空区抽放系统）：
瓦斯泵站→专用瓦斯管路铺设钻孔→总回风巷→回风上山→3500回风巷→五采区回风下→3号煤回采工作面（采空区抽放）、矿井采空区抽放。
3.4.3 抽采管路及其设备
开采五采区时，设计利用永安煤矿现有回风立井风井场地内的瓦斯抽放系统。
3.4.4 安全保障措施
本次设计利用矿井现有的瓦斯抽放系统，仅针对五采区新布置采区制定抽采系统安全措施。
1.抽放管路系统安全措施
①瓦斯管路应采取防腐、防锈蚀措施；瓦斯管路设计采用红色防锈漆进行防腐、防锈蚀处理；
②管路底部安装支架，支架高度不低于30cm，以防止底鼓损坏管路；
③倾斜巷道的瓦斯管路，用卡子将管道固定在巷道支护上，以免下滑；
④管路敷设要求平、直，避免急弯；主要运输巷道中的瓦斯管路架设高度不小于1.8m；
⑤管路敷设时，要考虑流水坡度，要求坡度尽量一致，避免高低起伏，低洼处需安设放水器；
⑥新敷设的管路要进行漏气试验；
⑦瓦斯管路不允许与动力电缆、照明电缆和电话线等同敷设于一个地沟内；
⑧瓦斯管路距动力电缆大于1m，距水管和排水沟大于1.5m。
⑨瓦斯管不准穿过其它管路，确需穿过，应加钢套管。
2.抽采钻场、钻孔施工时防治瓦斯危害的措施
抽放钻场（孔）施工前，必须编制施工作业规程，指定施工安全措施，打钻时，必须配备专职瓦斯检查员，严格执行《煤矿安全规程》的有关规定，杜绝无水钻进、瓦斯超限作业等违章作业。打钻过程中如遇喷孔、喷水、压力突然增大等异常现象，必须立即停钻，不准拉出钻杆，采取处理措施，并向有关领导汇报。
3.管路防漏气、防砸坏、防带电、防底鼓、除渣、放水措施
防漏气：抽放系统必须设置负压测定装置和截止阀门，新敷设的管路要进行气密性检查，每1000m漏气量不得超过3m3/min；负压不低于30000Pa。正常抽放的管路亦应定期进行气密性检查。
防撞、防砸坏：敷设抽放管路的巷道虽非主要运输巷道，但在管路上要悬挂警示牌，管路外部涂红色以示区别，提醒车辆注意，并要每天巡回检查，发现问题及时更换。
敷设瓦斯抽放管路的巷道必须定期检查支护情况，保证支护完整，发现问题及时处理；有条件的地点可将瓦斯管路吊挂，在巷道顶板构造、破碎带，应进行保护瓦斯管路专项支护，以防止管路被砸。
防底鼓：管道在巷道分叉处要跨越并吊挂，吊挂高度不小于1.8m；管道都用墩垛垫起，垫起高度不小于0.3m，管路铡帮不小于0.2m，以防止底鼓折损管路。
防带电：采空区抽放闭墙管路及进入工作面尾巷的瓦斯管路必须设置绝缘管。绝缘管的断面积不得小于被连接管路断面积的80%。
瓦斯管路必须安装可靠的接地装置，接地极采用L50×50×5mm镀锌角钢，通过铜导线和瓦斯管路法兰螺栓连接，螺栓连接处必须接牢，压紧。电阻不大于1Ω。以防止静电积聚。两接地极距离不大于300m。
采空区抽放闭墙管路连接处及进入工作面尾巷的瓦斯管路连接处，必须设置接地接地装置。
除渣、放水：在管路的适当部位设置除渣装置；在管路的低洼处要设置放水装置，放水器间距一般为200~300m，最远间隔不的超过500m。
4.抽放管路倾斜巷道的瓦斯管路防滑措施
在斜巷、立巷布置管道时，应用半圆形铁卡子将管道固定在巷道支架上，以免瓦斯管路下滑，或固定在巷道内支撑物上，支撑物卧底安置牢固。井下管路敷设采用沿巷道侧帮敷设，管路用支架垫起，墩高0.3m，管路距帮0.2m，斜巷每隔4m设一个支架，并用半圆卡固定，防止管路下滑；平巷4m设一个支架，并预留1‰的流水坡度。
5.抽放管路防腐措施
井下管路外表均要涂刷两遍红色防锈漆，以防管路锈蚀。
3.5 防突措施
根据2013年11月煤科集团沈阳研究院有限公司编制的《沁和能源集团有限公司永安煤矿3号煤层区域煤与瓦斯突出危险性鉴定》：永安矿3号煤层五采区剩余开采区域（五采区埋深均小于283.16m）鉴定范围内无煤与瓦斯突出危险性。因井田西南端边界外阳城县芦河煤炭有限公司张沟煤矿为瓦斯突出矿井，矿井必须根据地质勘探部门提供的基础资料严密观测煤层有无瓦斯动力现象。
3.6 矿井瓦斯及其它气体检测仪器、设备配置
根据《煤矿安全规程》及《矿井通风安全装备标准》（GB/T50518-2010）的有关规定，结合矿井的实际情况，采用矿井已配备的安全检测所必须必备的仪器仪表及设备。其种类、型号及数量详见矿井安全检测基本装备表3-6-1。
表3-6-1 矿井安全检测基本装备表
序号 名称 型号 单位 数量 备注
一 矿井气体检测及其它
1 光干涉式甲烷测定器 CJG-10A、CJG-10D 台 57 CH40%~10%
CJG100 台 7 CH40%~100%
2 瓦斯检测仪校正仪 GJX-2 台 2
