界溝瓦斯抽放設(shè)計(jì)畢業(yè)論文設(shè)計(jì)

摘要：礦井瓦斯抽放，是指為了減少和解除礦井瓦斯對煤礦安全生產(chǎn)的威脅，利用機(jī)械設(shè)備和專用管道造成的負(fù)壓，將煤層中存在或釋放出來的瓦斯抽出來，輸送到地面或其它安全地點(diǎn)的方法。根據(jù)預(yù)測結(jié)果，界溝礦全礦井絕對瓦斯涌出量為m3min，是高瓦斯礦井，回采工作面瓦斯絕對涌出量為1m33min。本設(shè)計(jì)針對界溝72煤層開采存在的瓦斯涌出量大等問題，結(jié)合該礦722MPa2-1等基本參數(shù)，得出界溝礦可以抽放且礦開采時(shí)必須建立瓦斯抽放系統(tǒng)。根據(jù)前面所得參數(shù)確定界溝礦采用本煤層預(yù)抽、邊采邊抽和采空區(qū)抽采相結(jié)合的綜合瓦斯抽放方法，并且對抽放方法的一些工藝方法和參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。瓦斯抽放泵選擇的型號為2BEY-42型，2BE1-303水環(huán)式真空泵，同時(shí)確定了泵站的附屬設(shè)施。在設(shè)計(jì)的最后提出了一些具體的安全操作要求和說明。關(guān)鍵詞：瓦斯抽放礦井瓦斯工作面ThedesignofdrainagemethodsandsystemofjiegoumineAbstract:Minegasdrainageisamethodthattoreduceandeliminatethreatsofminegasforcoalminesafetyproductionandmechanicalequipmentandpipelinesareusedtomakenegativepressuresothegaswhichareinthepresenceorreleasedareextractedouttodeliverytothegroundorothersecurelocation.Thepredictionsshowsthatjiegoumineminingfacegasemissionabsoluteisamountofinwhatprovedjiegouanisamountof1in,whileas.Thisdesignforjiegoumineseven2coalseamisonseriousgasgaugeproblem,combinedwiththeminecoal2?d,drillinggasflowattenuationcoefficient0.018d-1andsoonbasicparameters,todrawtheconclusionthatjiegouminecandrainagedrainagetypeanditmustbetheestablishangasdrainagesystem.Frontparametersobtainedtodeterminejiegouminethepre-extracting,Whileminingsauceandgoafdrainagecombininggasdrainagedesignanddrainagemethodprocessmethodsandparameters.Gasdrainagepumpareselectedas2BEY-42and2BE1-303typewaterringvacuumpumpsandancillaryfacilitiestodeterminethepumpingstation.Inthefinaldesignputsforwardrequirementsanddescriptionsinsomespecificsecurityoperation.Keywords:minegasdrainagegasdrainageworkingface目錄TOC\o"1-3"\u1引言 11.1選題背景及研究意義 11.2瓦斯抽放的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 21.2.1國外瓦斯抽放現(xiàn)狀 21.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀 31.3研究內(nèi)容及技術(shù)路線 71.3.1研究內(nèi)容 71.3.2

技術(shù)路線

82礦井概況 92.1礦井位置、交通 92.2氣象及地震條件 102.3地質(zhì)特征 102.3.1地質(zhì)構(gòu)造 102.3.2水文地質(zhì)條件 102.3.3煤層及煤質(zhì) 112.3.4煤層瓦斯、自然及爆炸傾向性 122.4礦井開拓、開采概況122.5礦井通風(fēng)123礦井瓦斯賦存情況 133.1煤層瓦斯基本參數(shù) 133.1.1煤層瓦斯含量133.1.2煤層瓦斯壓力133.1.3煤層透氣性系數(shù) 143.1.4鉆孔瓦斯流量和流量衰減系數(shù) 143.2礦井瓦斯儲量 143.2.1計(jì)算范圍143.2.2計(jì)算方法 143.3礦井可抽瓦斯量及可抽期 153.3.1瓦斯抽放率 153.3.2礦井可抽瓦斯量 163.3.3可抽期 164瓦斯抽放的必要性和可行性論證 174.1瓦斯抽放的必要性 174.1.1規(guī)定 174.1.2礦井瓦斯涌出量預(yù)測 174.2瓦斯抽放的可行性 245抽放方法 255.1規(guī)定 255.2礦井瓦斯來源分析 255.2.1礦井瓦斯涌出及構(gòu)成255.2.2回采工作面瓦斯涌出及構(gòu)成265.2.3采空區(qū)瓦斯涌出及構(gòu)成265.3抽放方法選擇 265.3.1本煤層瓦斯抽放方法 265.3.2鄰近層瓦斯抽放方法 275.3.3采空區(qū)瓦斯抽放方法 275.3.4其他情況 275.3.5抽采方法確定 275.4鉆孔及鉆場布置 275.4.1鉆孔及鉆場布置 275.4.2順層鉆孔布置 285.4.3底板抽放鉆孔布置 295.4.4邊掘邊抽鉆孔布置 295.4.5底板水平鉆孔布置: 305.4.6采空區(qū)埋管布置 305.5封孔方法 315.5.1封孔深度 315.5.2封孔材料 315.5.3封孔工藝315.6抽放瓦斯量預(yù)計(jì) 336瓦斯抽放管路系統(tǒng)及設(shè)備選型 346.1抽放管路選型及阻力計(jì)算 346.1.1規(guī)定 346.1.2計(jì)算方法 346.2瓦斯抽放泵選型 386.2.1規(guī)定 386.2.2選型原則 386.2.3選型依據(jù) 386.2.4計(jì)算方法 386.2.5瓦斯泵類型 416.3輔助設(shè)備 437安全技術(shù)措施 457.1抽放鉆場、鉆場施工的安全措施 457.2抽放管路安全技術(shù)措施 477.3管路防漏氣、防砸壞、防帶電、防腐安全措施 477.4地面抽放瓦斯站安全措施 477.4.1瓦斯泵安全措施 477.4.2瓦斯泵安全操作 488瓦斯的綜合利用和配套設(shè)施 508.1瓦斯的利用 508.2抽放瓦斯工程對環(huán)境的影響 508.3配套設(shè)施508.3.1供電、照明及通信508.3.2給排水、采暖與通風(fēng)518.3.3防雷設(shè)施 518.4監(jiān)測系統(tǒng) 518.5環(huán)保529抽放瓦斯管理 539.1瓦斯抽放管理及規(guī)章制度 539.1.1組織管理 539.1.2瓦斯抽放組織機(jī)構(gòu)管理 539.1.3采空區(qū)抽放管道的拆裝 549.1.4抽放瓦斯管路管理 549.2常用記錄及表格樣式 5410結(jié)論 56致謝 57參考文獻(xiàn) 58引言安全工程專業(yè)是一門及其重要的工程技術(shù)學(xué)科，它直接關(guān)系到人民的生命財(cái)產(chǎn)安全和國家社會的穩(wěn)定和諧。隨著社會的發(fā)展和不斷進(jìn)步，礦業(yè)、施工等安全問題越來越引起人們的重視，每年由于人和物的不安全操作和狀況導(dǎo)致的事故和死亡率都觸目驚心，因此安全關(guān)系著每個(gè)人的利益。而作為安全專業(yè)的學(xué)生更應(yīng)該擔(dān)負(fù)起提高全民安全意識水平的責(zé)任，具備安全知識素養(yǎng)，運(yùn)用安全評價(jià)、檢測、分析、管理等科學(xué)方法和技術(shù)找出事故隱患，預(yù)防生產(chǎn)事故的發(fā)生，給人民減少災(zāi)難和痛苦，給國家、企事業(yè)單位減少不必要的損失。由于安全工程的特殊性，就要求安全技術(shù)人員必須理論于實(shí)踐相結(jié)合，因此實(shí)踐環(huán)節(jié)尤為重要，只有將事故實(shí)例與現(xiàn)場環(huán)境結(jié)合起來，才能更深層次的理解安全工程科學(xué)的實(shí)際內(nèi)涵，從而更好的指導(dǎo)安全生產(chǎn)。TOC\o"1-3"\h\u選題背景及研究意義“安全第一、預(yù)防為主”是我國各行各業(yè)都要遵循的安全生產(chǎn)方針。采煤作業(yè)作為高危險(xiǎn)行業(yè)，在安全生產(chǎn)方面尤為重視。但是隨著煤礦開采技術(shù)的快速發(fā)展，一方面煤礦機(jī)械化水平不斷提高，煤礦生產(chǎn)越來越高效化、集約化，另一方面隨著煤礦開采深度的不斷加深，采煤作業(yè)的不斷提速，使得礦井瓦斯涌出量一直處于上升狀態(tài)，對煤礦的安全生產(chǎn)造成重大威脅。近年來我國煤礦安全生產(chǎn)狀況有明顯改善，百萬噸死亡率從2002年的4.94降至2013年的0.293，但與發(fā)達(dá)國家的百萬噸死亡率相比仍有很大差距，煤炭行業(yè)在我國仍然是一個(gè)高風(fēng)險(xiǎn)的行業(yè)，煤礦事故發(fā)生率居高不下。而在這些事故中，瓦斯事故死亡人數(shù)所占比例最大；據(jù)統(tǒng)計(jì)我國煤礦一次死亡10人以上的特大事故中有70%以上是由于瓦斯（煤塵）爆炸事故；2002年～2006

年，工礦類相關(guān)行業(yè)死亡10

人次以上特重大事故中，煤礦死亡人數(shù)就占72.8%～89.3%；而在煤礦企業(yè)所發(fā)生的一次死亡10

人以上事故中，瓦斯事故占死亡人數(shù)的77%。這些血淋淋的事實(shí)無不說明了瓦斯事故是制約煤礦安全生產(chǎn)的“頭號大敵”。為了減少或消除礦井瓦斯對煤礦安全生產(chǎn)的威脅，就要利用機(jī)械設(shè)備和專用管道造成負(fù)壓，將煤層中賦存或釋放的瓦斯釋放出來，送到地面或其他安全地點(diǎn)，也就是瓦斯抽放。瓦斯抽放對煤礦瓦斯治理有以下幾方面的作用：首先，抽放瓦斯可以減少開采時(shí)的瓦斯涌出量，從而減少瓦斯隱患和各種瓦斯事故,是保證安全生產(chǎn)的一項(xiàng)預(yù)防性措施。其次，抽放瓦斯可以減少通風(fēng)負(fù)擔(dān)，能夠解除通風(fēng)不易解決的瓦斯難題，降低通風(fēng)費(fèi)用。尤其針對瓦斯涌出量很大的礦井或采區(qū)，瓦斯抽放在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都是必須的。第三，煤層中的瓦斯同樣是一種地下資源，將瓦斯抽采出來送到地面作為燃料和原料加以利用，可以起到保護(hù)環(huán)境和提高經(jīng)濟(jì)效益的作用。因此，瓦斯抽放已成為我國瓦斯災(zāi)害治理的主要技術(shù)手段。宿州煤電界溝礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力0.6Mta，礦井計(jì)算服務(wù)年限為73瓦斯抽放的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國外瓦斯抽放現(xiàn)狀在抽放理論方面，在1907年美國學(xué)者Chamberlin和Darton研究概括出了甲烷聚集和運(yùn)移的機(jī)理；1928年Rice提出了在采煤前采用垂直鉆孔從煤層中除去甲烷的設(shè)想；在隨后的40年里，控制甲烷的通用做法仍然是降低煤炭產(chǎn)量和建立復(fù)雜的通風(fēng)系統(tǒng)。1964年Lindine等根據(jù)所觀察的瓦斯含量和殘余瓦斯含量與深度之間存在的非線性函數(shù)關(guān)系，提出了第一個(gè)預(yù)測生產(chǎn)礦井瓦斯涌出量的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停?968年，Airey從理論上導(dǎo)出了第一個(gè)預(yù)測礦井靜止工作面瓦斯釋放量的偏微分方程，采用解析法求解，建立了一維、單孔隙、氣相的產(chǎn)量預(yù)測模型；1972年P(guān)rice-Abdalla提出了二維、單孔隙、氣水兩相綜合性產(chǎn)量預(yù)測的數(shù)學(xué)模型和有限差分的數(shù)值模型，該模型能求解具不規(guī)則邊界的條件和模擬工作面推進(jìn)的移動內(nèi)邊界問題，并且開發(fā)了相應(yīng)的計(jì)算機(jī)軟件NTERCOMP_1；1978年美國煤礦局提出了定向傾斜鉆孔法來抽采煤層瓦斯，該方法將是地面垂直鉆孔和煤層中水平針孔相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了彎曲鉆孔。

在抽放量方面，1910年為促進(jìn)安全生產(chǎn)，減少甲烷災(zāi)害，美國成立了礦業(yè)局這一專門的政府機(jī)構(gòu)，開始監(jiān)督抽放密閉瓦斯；1934年日本北海道新愰內(nèi)礦抽放密閉區(qū)瓦斯，這是人類歷史上首次在工業(yè)規(guī)模上利用機(jī)械開采瓦斯；隨后，煤礦瓦斯抽放在西歐、美國、前蘇聯(lián)、東亞開始迅猛發(fā)展；1949~1950年間，比利時(shí)和英國先后進(jìn)行的工業(yè)規(guī)模的瓦斯抽放，年抽放量達(dá)5700m333，抽放瓦斯的礦井由68個(gè)增至619個(gè)，單個(gè)抽放礦井的平均抽放量由1951年的198萬m3井，增至1987年的877萬m3井；到目前為止，世界上已有17個(gè)采煤國家進(jìn)行了瓦斯抽放，年抽放量超過了1億m33，德、英年抽放量均在5億m3年瓦斯抽放量得到井噴式發(fā)展主要有兩個(gè)原因：一是這期間抽放瓦斯礦井?dāng)?shù)目大大增加，二是單個(gè)礦井的年瓦斯抽放量的增長。這期間為提高瓦斯抽放率，各國都對瓦斯抽采技術(shù)進(jìn)行了研究：前蘇聯(lián)針對低透氣性煤層難抽問題，在頓巴斯、卡拉干達(dá)和庫基巴斯礦區(qū)最先提出并試驗(yàn)應(yīng)用了交叉鉆孔強(qiáng)化預(yù)抽煤層瓦斯的方法，顯著提高了低透氣性煤層的瓦斯抽放率；而日本針對開采深度大的煤層時(shí)采用大直徑鉆孔來提高抽采效果；德國和捷克通過向煤層打放射狀鉆孔以延長抽采時(shí)間，成功達(dá)到了提高瓦斯抽采量的目的；在封孔工藝上，德國和日本在首先推廣應(yīng)用聚氨酯封孔技術(shù)，使抽放負(fù)壓達(dá)到50KPa

以上，近年來由于石油、天然氣能源的急缺，煤層氣作為煤炭的伴生能源更是受到熱捧，美國等發(fā)達(dá)國家掀起了對瓦斯抽采開發(fā)試驗(yàn)的新浪潮。針對美國煤層埋藏穩(wěn)定、構(gòu)造簡單、透氣性好、傾角低的優(yōu)點(diǎn)，美國則是采用石油鉆井的成熟工藝在井下水平長鉆孔預(yù)抽瓦斯，獲得了很大的成功。

總體來說，國外瓦斯抽放技術(shù)已經(jīng)較為成熟，現(xiàn)在主要采用綜合的總體抽放方式，在掘進(jìn)過程中抽放瓦斯，回采過程中邊采邊抽和采空區(qū)抽放千方百計(jì)增加瓦斯抽放量，提高瓦斯抽放率，同時(shí)建立瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)，為礦井的安全生產(chǎn)提供保障。國內(nèi)研究現(xiàn)狀（1）抽放技術(shù)的發(fā)展情況

我國工業(yè)抽放瓦斯始于1938年的撫順龍鳳礦，但系統(tǒng)地連續(xù)抽放瓦斯是1952年在龍風(fēng)礦建抽放瓦斯泵站開始的，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，無論瓦斯抽放方法，還是抽放瓦斯裝備等均具有較先進(jìn)的水平。特別是近十年來，隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展，礦井?dāng)?shù)量及煤炭產(chǎn)量迅速增加，礦井向深部延伸過程中，一些低瓦斯礦井變?yōu)楦咄咚沟V井和突出礦井，因此需要抽放瓦斯的礦井越來越多。由此帶動了中國煤礦瓦斯抽放技術(shù)的迅速發(fā)展，目前瓦斯抽放技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中得到了普遍的推廣應(yīng)用。2000年時(shí)我國共有141個(gè)礦井建立了地面永久瓦斯泵站進(jìn)行抽放瓦斯，年抽放量達(dá)866

Mm3；到2007我國年抽放礦井?dāng)?shù)達(dá)到237個(gè)，抽放量達(dá)到1984Mm3；近年來我國瓦斯抽放量如表1-1

。表1-1我國各年的瓦斯抽放量Table1-1ThegasdrainagemeasuresofChina'smineseachyears年份抽放量Mm3年份抽放量Mm31992年5342000年8661993年5362001年9841994年5642002年11461995年6002003年15201996年6342004年19291997年7282005年21331998年7422006年26141999年8352007年1984我國煤礦瓦斯抽放技術(shù)，大致經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段：

①高透氣性煤層瓦斯抽放階段。50年代初期，在撫順高透氣性特厚煤層中首次采用井下鉆孔預(yù)拄煤層瓦斯，獲得了成功。解決了撫順礦區(qū)向深部發(fā)展的安全關(guān)鍵問題，而且抽出的瓦斯還被作為民用燃料得到了應(yīng)用。

②鄰近層卸壓瓦斯抽放階段。50年代中期，在開采煤層群的礦井中，采用穿層鉆孔抽放上鄰近層瓦斯的試驗(yàn)在陽泉礦區(qū)首先獲得成功，解決了煤層群開采中首采工作面瓦斯涌出量大的問題。此后在陽泉又試驗(yàn)成功頂板收集瓦斯巷(高抽巷)抽放上鄰近層瓦斯，抽放率達(dá)60％～70％。60年代以后，鄰近層卸壓瓦斯抽放技術(shù)在我國得到了廣泛的推廣應(yīng)用。

③低透氣性煤層強(qiáng)化抽瓦斯階段。由于在我國一些透氣性較差的高瓦斯煤層及突出危險(xiǎn)煤層采用通常的布孔方式預(yù)抽瓦斯的效果不理想、難以解除煤層開采時(shí)的瓦斯威脅，為此，從60年代開始。試驗(yàn)研究了多種強(qiáng)化抽放開采煤層瓦斯的方法，如煤煤層注水，水力壓裂．水力割縫，松動爆破，大直徑(擴(kuò)孔)鉆孔，網(wǎng)格式密集布孔，預(yù)裂控制爆破，交叉布孔等。在這些方法中。多數(shù)方法在試驗(yàn)區(qū)取得了提高瓦斯抽放量的效果，但仍處于試驗(yàn)階段，沒有大范圍推廣應(yīng)用。

④綜合抽瓦斯階段。從80年代開始隨著機(jī)采、綜采和綜放采煤技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，采區(qū)巷道布置方式有了新的改變，采掘推進(jìn)速度加快、開采強(qiáng)度增大，使工作面絕對瓦斯涌出量大幅度增加，尤其是有鄰近層的工作面，其瓦斯涌出量的增長幅度更大。為了解決高產(chǎn)高效工作面瓦斯涌出源多、瓦斯涌出量大的問題，必須結(jié)合礦井的地質(zhì)條件，實(shí)施綜合抽放瓦斯。所謂綜合抽放瓦斯就是：把開采煤層瓦斯采前預(yù)抽、卸壓鄰近層瓦斯采后抽及采空區(qū)瓦斯采后抽等多種方法在一個(gè)采區(qū)內(nèi)綜合使用，使瓦斯抽放量及抽放率達(dá)到最高。

（2）瓦斯抽放方法

根據(jù)我國煤層地質(zhì)條件和瓦斯賦存特點(diǎn)，我國自主開展了多種瓦斯抽放方法。根據(jù)抽放對象的不同，可分為本煤層瓦斯抽放、鄰近層瓦斯抽放和采空區(qū)瓦斯抽放。目前，煤礦應(yīng)用最為普遍的瓦斯抽放方法有如下6種：

①本煤層采前預(yù)抽。指采用巷道或打鉆孔的方式在開采前抽放開采煤層內(nèi)含有的瓦斯的方法，可以分為巷道預(yù)抽和鉆孔預(yù)抽。巷道預(yù)抽煤體卸壓范圍大，煤的暴露面積大，有利于瓦斯釋放，但密閉困難，巷道內(nèi)易引起自燃發(fā)火，目前很少使用。鉆孔預(yù)抽鉆孔貫穿煤層，瓦斯很容易沿層理面流入鉆孔，有利于提高抽放效果，而且抽放工作是在掘進(jìn)和回采之前進(jìn)行的，能大大減少生產(chǎn)過程中的瓦斯涌出量，但抽放的煤層沒有受采動影響，煤層壓力變化不大，透氣性低的煤層可能達(dá)不到預(yù)抽效果，目前被廣泛使用。

②本煤層邊采邊抽。即在工作面前方，在進(jìn)風(fēng)巷或回風(fēng)巷中每隔一定距離打平行于工作面的鉆孔，然后插管、封孔進(jìn)行抽放，也可以每隔一段距離（20～30m）掘一鉆場，布置3個(gè)扇形鉆孔，然后插管、封孔進(jìn)行抽放。此方法由于采動影響，煤層已卸壓，煤層透氣性增加，抽放效果好，不受采掘工作影響和時(shí)間限制，具有較強(qiáng)的靈活性和針對性，但開孔位置在煤層，封孔不易保持嚴(yán)密，影響抽放效果和瓦斯?jié)舛取?/p>

③本煤層邊掘邊抽。即在掘進(jìn)巷道兩幫每隔一定距離掘一鉆場，在鉆場向工作面推進(jìn)的方向打2～3個(gè)超前鉆孔，然后插管、封孔進(jìn)行抽放。隨著工作面的推進(jìn)，鉆場和鉆孔也向前排列。此方法的工作面前方和巷道兩幫一范圍內(nèi)的應(yīng)力已發(fā)生變化，因而游離和解吸瓦斯能直接被鉆孔抽出，透氣性低的煤層也會獲得一定的效果，但增加了鉆場和打孔的工程量和時(shí)間，對掘進(jìn)速度有一定影響，有漏風(fēng)，抽放率低。

④鄰近層鉆孔抽放。指煤層群條件下，受開采層的采動影響，其上部或下部的鄰近煤層得到卸壓后會發(fā)生膨脹，其透氣性會大幅提高,

鄰近煤層的卸壓瓦斯會通過層間裂隙大量涌向開采層，為防止和減少鄰近層瓦斯涌向開采層，在井下鉆孔來抽采這部分瓦斯的方法。此方法抽采負(fù)壓與通風(fēng)負(fù)壓方向一致，有利于提高抽采效果，且斯管道設(shè)在回風(fēng)巷，容易管理，有利于安全。⑤鄰近層巷道抽放。主要指在開采層的頂部處于采動形成的裂隙帶內(nèi)挖掘?qū)Ｓ玫某橥咚瓜锏?，用以抽采上鄰近層的卸壓瓦斯。巷道可以布置在鄰近煤層或巖層內(nèi)。使用較少，陽泉礦是鄰近層巷道抽放瓦斯方式的先驅(qū)，瓦斯抽放效果也最為顯著，工作面瓦斯抽放率普遍高于70％，最高時(shí)達(dá)到90％以上。目前，該方法已在陽泉礦區(qū)15號煤層工作面廣泛推廣。

⑥采空區(qū)瓦斯抽放。采空區(qū)瓦斯是回采工作面瓦斯涌出主要來源之一，而采空區(qū)瓦斯抽放具有抽放流量大、來源穩(wěn)定等特點(diǎn)，成為回采工作面瓦斯治理的重要手段。尤其是對于本煤層預(yù)抽效果不理想、采空區(qū)瓦斯涌出量大的工作面，采空區(qū)抽放方法是首選的抽放方法。近年來，國內(nèi)外對高瓦斯礦井采空區(qū)瓦斯抽放進(jìn)行了大量的研究，隨著煤礦安全生產(chǎn)以及對瓦斯利用的重視，采空區(qū)抽放比例正在逐步增大。

（3）我國瓦斯抽放現(xiàn)存問題

目前，我國煤礦瓦斯抽采存在的問題如下：（1）煤層透氣性系數(shù)低我國95％以上的高瓦斯和突出礦井所開采的煤層屬于低透氣性煤層，透氣性系數(shù)只有10-4～10-3mD[1mD=40m3(MPa2·d)]，為較難抽采或勉強(qiáng)抽采。這一個(gè)普遍存在的客觀事實(shí)，使我國井下瓦斯抽采(特別是預(yù)抽)難度非常大。如黑龍江省雞西礦區(qū)、平頂山、七臺河、樂平、萍鄉(xiāng)、湖南白沙等許多礦區(qū)都因?yàn)橥咚雇笟庑詷O差、投人大等原因，礦井基本沒有開展瓦斯預(yù)抽，嚴(yán)重影響抽采效果。（2）煤層較軟我國絕大部分礦井煤層都存在著煤層較軟或軟分層厚的特征。在實(shí)施抽采鉆孔過程中，極易出現(xiàn)嚴(yán)重的塌孔現(xiàn)象，打鉆難，工期長，特別是突出煤層打鉆時(shí)，煤層軟，瓦斯壓力大，存在著頂鉆、卡鉆、塌孔、噴孔等問題。目前在韓城、平煤、義馬、鶴壁、鄭煤、包頭、遼寧和吉林等許多主要礦區(qū)都因軟煤層打孔難的問題而嚴(yán)重影響抽采效果，所以軟煤層中打孔，特別是突出軟煤層中打鉆的難題亟待新的有效的技術(shù)。表1-2我國主要礦區(qū)瓦斯抽采量和瓦斯抽采率Tab.1-2Thegasdrainagevolumeandrateinourmaindrainagemine礦區(qū)

名稱2002年2004年2005年瓦斯涌出量Mm3抽采量

Mm3抽采率

%瓦斯涌出量Mm3抽采量

Mm3抽采率

%瓦斯涌出量Mm3抽采量

Mm3抽采率

%晉城撫順121103陽泉599306松藻222231天府6771盤江316128352132淮南430150450162鐵法水城215230平頂山4446芙蓉98中梁山南桐951396淮北8591鶴崗146鶴壁峰峰16025焦作1292327豐城六枝37（3）抽采系統(tǒng)不匹配，投入不足近年來，我國政府利用國債資金對部分煤礦的抽采系統(tǒng)進(jìn)行了更新改造，抽采系統(tǒng)不匹配的狀況有了一定的改觀，但這種現(xiàn)象仍然非常普遍：部分礦井抽采泵能力不足，極限抽采流量小，真空度低，不足以克服抽采管道的沿程阻力；部分礦井抽采泵能力雖然較大，但選用的抽采支管甚至主干管管徑太小，抽采泵產(chǎn)生的負(fù)壓絕大部分消耗在抽采管道的沿程阻力上；其結(jié)果是，這些礦井的本煤層預(yù)抽鉆孔孔口負(fù)壓不到490Pa，有的甚至靠正壓自排。（4）抽采時(shí)間短由于我國的高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井都不同程度地存在采掘失調(diào)，采煤工作面預(yù)抽瓦斯的時(shí)間普遍不足，據(jù)焦作、鶴壁、平頂山、淮南、淮北、撫順、鐵法等礦區(qū)的統(tǒng)計(jì)，突出煤層采煤工作面預(yù)抽瓦斯時(shí)間最長為8個(gè)月，最短僅為1個(gè)月，平均預(yù)抽時(shí)間只有3.3個(gè)月。（5）鉆孔工程量不足抽采鉆孔具有輸排瓦斯和提高煤層透氣性的雙重作用。鉆孔工程量不足是導(dǎo)致瓦斯抽采率偏低的主要原因之一。我國約有80％以上的高瓦斯和突出危險(xiǎn)工作面采用本煤層預(yù)抽，單個(gè)工作面抽采鉆孔長度一般為15000～35000m，鉆孔總長度數(shù)值很大，但噸煤鉆孔長度數(shù)值卻極小。據(jù)焦作、鶴壁、平頂山、晉城、潞安、淮南、淮北、鐵法等礦區(qū)的不完全統(tǒng)計(jì)，采煤工作面噸煤預(yù)抽鉆孔長度最多為，最少只有，平均僅為。實(shí)施鄰近層瓦斯抽采的礦區(qū)也存在同樣的問題，部分礦區(qū)的鄰近層抽采鉆孔瓦斯流速高達(dá)30～50ms，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過瓦斯抽采的經(jīng)濟(jì)流速，抽采鉆孔數(shù)量嚴(yán)重不足。（6）封孔質(zhì)量差孔底抽采負(fù)壓具有引流瓦斯和強(qiáng)制瓦斯解吸的功效，封孔質(zhì)量的高低直接關(guān)系到瓦斯抽采效果的好壞。目前，我國約有23的瓦斯抽采礦井仍然采用黃泥或水泥砂漿封孔，甚至少數(shù)開采近水平或緩斜煤層的礦井也采用水泥砂漿封孔，封孔長度短而且密封質(zhì)量很差，既影響了抽采率，也影響了抽采濃度。我國約有65％的采煤工作面預(yù)抽瓦斯?jié)舛鹊陀?0％，充分反映了抽采鉆孔封孔質(zhì)量差的現(xiàn)狀。（7）抽采方式單一目前我國大多數(shù)礦井瓦斯抽采效率較低，抽采形式單一，抽采技術(shù)也不高，抽采瓦斯參數(shù)不能隨地質(zhì)及開采條件的變化及時(shí)修正和優(yōu)化處理，從而限制了瓦斯抽出量，抽采效果差。1.3研究內(nèi)容及技術(shù)路線研究內(nèi)容（1）瓦斯涌出量預(yù)測：回采工作面的瓦斯涌出量由開采層、臨近層瓦斯涌出量兩部分組成，利用在實(shí)習(xí)中收集到的資料，根據(jù)礦井圍巖瓦斯涌出系數(shù)，工作面丟煤系數(shù)，回采工作面長度，開采層厚度，工作面采高，煤層原始瓦斯含量等參數(shù)計(jì)算出開采層瓦斯涌出量。利用鄰近層厚度工作面采高鄰近層的原始瓦斯含量，鄰近層殘余瓦斯含量，鄰近層瓦斯排放率計(jì)算臨近層瓦斯涌出量。

（2）抽采方法的優(yōu)選：根據(jù)收集的基礎(chǔ)資料（煤層賦存狀況、瓦斯賦存規(guī)律、巷道布置、地質(zhì)條件、開采技術(shù)等）和分析計(jì)算得出的結(jié)論（瓦斯涌出來源、瓦斯涌出量等）結(jié)合礦井生產(chǎn)的實(shí)際情況，選取最優(yōu)的回采工作面瓦斯抽放方法、采空區(qū)瓦斯抽放方法和工作面上隅角瓦斯抽放方法，使煤礦的整體效益最大化。

（3）抽采設(shè)備的選型：根據(jù)礦井開拓方式、井下采掘部署和通風(fēng)設(shè)計(jì)確定抽放管路的布置。根據(jù)收集的礦山基礎(chǔ)資料，對抽放管道所需的管徑進(jìn)行計(jì)算，再結(jié)合進(jìn)行環(huán)境，選取最合適的抽放管徑。根據(jù)礦山的基礎(chǔ)資料，對抽放管路的阻力、瓦斯泵流量和壓力進(jìn)行計(jì)算，結(jié)合井下具體狀況，確定瓦斯泵的型號，使之既不產(chǎn)生浪費(fèi)，又能達(dá)到瓦斯抽放的需求。

技術(shù)路線

首先收集有關(guān)宿州煤電界溝煤礦的煤質(zhì)、地層、瓦斯與地質(zhì)方面的資料，了解瓦斯抽放的地質(zhì)背景和采掘工作面的瓦斯抽放系統(tǒng)，查閱相關(guān)資料，對瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算或預(yù)測。然后根據(jù)計(jì)算得到的參數(shù)進(jìn)行分析，確定抽放方法和抽放設(shè)備，并且對該礦瓦斯抽放方法和抽放設(shè)備的選取，進(jìn)行論證。經(jīng)過論證分析，選取一個(gè)具體的設(shè)計(jì)方案，本設(shè)計(jì)要包括各煤層瓦斯抽放設(shè)計(jì)的方法，要做到安全可靠同時(shí)又要經(jīng)濟(jì)節(jié)約，技術(shù)路線圖如圖1-1：圖1-1技術(shù)路線圖Figure1-1Thetechnologyroadmap礦井概況礦井位置、交通界溝井田位于安徽省淮北市濉溪縣五溝鎮(zhèn)與亳州市蒙城縣許疃鄉(xiāng)交界處，東距宿縣38km，西南距蒙城縣約30km，東北距淮北市60km左右。井田外東有宿縣～蒙城公路，井田內(nèi)有淮北～六安公路通過。井田東距京滬鐵路蘆嶺車站約46km，西距青阜鐵路青疃車站43km左右，而距東側(cè)附近的礦區(qū)鐵路任莊車站僅7km。交通方便。圖2-1界溝煤礦交通位置圖Figure2-1Thelocationmapofjiegoumine氣象及地震條件本井田所在地屬季風(fēng)暖溫帶半濕潤氣候，季節(jié)性明顯。本地區(qū)一般春秋多東北風(fēng)，夏季多東～東南風(fēng)，冬季多北～西北風(fēng)，平均風(fēng)速3ms，最大風(fēng)速達(dá)18ms；年均氣溫14.7℃，極端最高氣溫41℃，極端最低氣溫-23.2℃；年均降雨，雨量多集中在7、8月份；最大積雪厚度22cm；最大凍土深度15cm。根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50011-2001）》的有關(guān)規(guī)定，本井田所在地的抗震設(shè)防烈度為6度。地質(zhì)特征地質(zhì)構(gòu)造本井田位于淮北煤田童亭背斜西翼五溝向斜的南部，總體構(gòu)造形態(tài)為一軸向近北西、兩端各被一條走向北東而對傾的斷層切割成地塹型的不完整向斜。該向斜軸部地層平緩，傾角一般4°～10°；兩翼地層南陡北緩，傾角分別為15°～50°和6°～20°。向斜西翼發(fā)育有一組與地層走向近于平行的北傾逆斷層，而局部地段出現(xiàn)的次級小褶曲，則使得全井田具有復(fù)向斜的特點(diǎn)。資源勘探、井筒檢查孔和二維地震補(bǔ)勘資料表明：本井田共發(fā)現(xiàn)斷層35條，其中正斷層28條，逆斷層7條。若按落差大小來分，則有大于等于100m的5條，小于100m而大于等于50m的9條，小于50m而大于等于20m的8條，小于20m的13條。斷層的延展方向多以北東向?yàn)橹?，北西向次之。此外，井田?nèi)尚有4個(gè)孤立的地震斷點(diǎn)未組成斷層。水文地質(zhì)條件①、地表水本井田地勢平坦，自然地面標(biāo)高為+25.79～+；井田內(nèi)無較大河流，僅在其南緣有一條季節(jié)性小河，但人工溝渠較多。據(jù)調(diào)查，1965年發(fā)生的百年一遇洪水也未使本井田被淹，僅在局部地段有少量積水。可見，地表水對本井田的開發(fā)沒有影響。②、新生界松散層含、隔水層(組)第四系松散層一般在280m左右。按照沉積物的組合特征和含隔水性質(zhì)，可將新生界自上而下大致分為一含、一隔、二含、二隔、三含、三隔和四含計(jì)4個(gè)含水層(組)和3個(gè)隔水層(組)，其中三隔分布穩(wěn)定，厚度在59.97~之間，平均，以粘土為主，可塑性極強(qiáng)，為良好的隔水層。可有效地阻隔上覆地表水和一、二、三含與下部各含水層間的水力聯(lián)系；四含主要由中粗砂，粘土礫石，砂礫和粘土質(zhì)砂等組成，間夾粘土和砂質(zhì)粘土，厚度變化較大，介于0~之間，平均12.05m，分布不穩(wěn)定，自西向東有漸厚趨勢。四含直覆于煤系之上，與煤系砂巖和風(fēng)化裂隙帶具有直接的水力聯(lián)系，四含是礦井開采的重要充水水源。③、二迭系煤系含、隔水層二迭系煤系主要由砂巖、泥巖、粉砂巖和煤層交互組成。砂巖裂隙不發(fā)育，富水性弱，開采中一般不會出現(xiàn)較大涌水，可疏干。根據(jù)煤系的組合特征，可將其自上而下大致分為72煤層以上隔水層(段)，7、8煤層頂?shù)装迳皫r裂隙含水層(段)、鋁質(zhì)泥巖-10煤層頂板隔水層(段)、10煤層頂?shù)装迳皫r裂隙含水層(段)和10煤層～石炭系太灰頂界隔水層(段)。煤系砂巖裂隙含水層是礦井開采的直接充水水源。④、石炭系太原組灰?guī)r與其間的砂巖、泥巖、粉砂巖和薄煤層組成。共含灰?guī)r13層，累厚63m左右，3、4、8灰厚度較大?；?guī)r中巖溶裂隙淺部比較發(fā)育，富水性強(qiáng)。根據(jù)中央采區(qū)鉆探注漿資料，太灰富水性強(qiáng)，水文地質(zhì)條件復(fù)雜，有0~21m的原始導(dǎo)高，在底板薄弱地段及構(gòu)造發(fā)育段，極易發(fā)生突水的可能。太灰?guī)r溶裂隙含水層威脅著礦井開采的安全。煤層及煤質(zhì)1)煤層：本井田的含煤地層為華北型石炭、二疊系，其中二疊系的山西組與上、下石盒子組為主要含煤層段。井田內(nèi)二疊系的山西組與上、下石盒子組共含7、8、10和11計(jì)4個(gè)煤組，煤層平均可采總厚；其中72、82和10煤層為主要可采煤層，全區(qū)可采，其余煤層煤層為次要可采煤層。表2-1主要煤層一覽表Table2-1ThemaincoalseamList煤層平均厚度（m）頂板巖性底板巖性結(jié)構(gòu)可采性穩(wěn)定性71以泥巖為主，少量砂巖以泥巖為主簡單局部可采較穩(wěn)定72多為泥巖，局部為砂巖和粉砂巖以泥巖為主較簡單全區(qū)開采較穩(wěn)定—穩(wěn)定82主要為砂巖，少量為粉砂巖和泥巖以泥巖為主較簡單全區(qū)開采較穩(wěn)定—穩(wěn)定10多為砂巖，泥巖和粉砂巖次之多為粉砂巖和泥巖較復(fù)雜全區(qū)開采較穩(wěn)定—穩(wěn)定注：71、72煤層間距為,72、82煤層間距為，82、10煤層間距為。2）煤質(zhì)依據(jù)《中國煤炭分類國家標(biāo)準(zhǔn)》（GB5751-86），72煤層為低灰～中灰、特低硫～低硫、特低磷、高發(fā)熱量和具很強(qiáng)粘結(jié)性的肥煤，有少量焦煤和氣煤。原煤水份平均1.11％，灰分平均值15.87%,揮發(fā)分平均值為30.55%,為中高揮發(fā)分煤，原煤硫含量稍低，屬于低硫煤,磷含量平均值0.010%,屬特低磷煤。煤層瓦斯、自然及爆炸傾向性根據(jù)《界溝煤礦補(bǔ)充勘探地質(zhì)報(bào)告》瓦斯資料，72煤層瓦斯含量為m3t。界溝礦井開采的界溝煤層未發(fā)生過自燃現(xiàn)象，根據(jù)鉆孔采樣試驗(yàn)，72煤層還原樣與氧化樣燃點(diǎn)之差為6～-33C°,屬不自燃-不易自燃煤層。72煤層煤塵均有爆炸性，要做好防塵抑爆工作。礦井開拓、開采概況礦井采用立井、主要大巷及石門開拓方式；設(shè)計(jì)采用一個(gè)水平上、下山開采，礦井共有三個(gè)井筒，即為主井、副井、回風(fēng)井，井口標(biāo)高均為+，井底車場標(biāo)高為-425m。72煤層平均傾角為10°，回采工作面采用單一走向長壁布置、綜合機(jī)械化采煤方法，后退式回采，全部垮落法管理頂板。本設(shè)計(jì)主要針對界溝礦井東一采72煤層。采區(qū)設(shè)有一個(gè)回采工作面和兩個(gè)掘進(jìn)工作面。井田南北長約，東西寬約，面積約為2。界溝礦井地質(zhì)儲量為132.346Mt；可采儲量為65.153Mt。界溝礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為0.6Mta，服務(wù)年限為73.4年。礦井通風(fēng)本礦井采用中央并列式通風(fēng)方式，由主井、副井進(jìn)風(fēng)，中央風(fēng)井回風(fēng)，機(jī)械抽出式負(fù)壓通風(fēng)。目前中央風(fēng)井安裝2臺BDK-8-№28型對旋式風(fēng)機(jī)。工作面采用“U”型通風(fēng)，掘進(jìn)工作面均采用壓入式獨(dú)立通風(fēng)。礦井瓦斯賦存情況煤層瓦斯基本參數(shù)煤層瓦斯賦存基本參數(shù)是礦井瓦斯防治和瓦斯抽放設(shè)計(jì)的依據(jù)。對于瓦斯抽放來說，煤層瓦斯基本參數(shù)包括：煤層瓦斯壓力、煤層瓦斯含量、煤的殘存瓦斯含量、煤層透氣性系數(shù)、煤的孔隙率、煤對瓦斯吸附常數(shù)、百米鉆孔瓦斯流量及其衰減系數(shù)等。72煤層瓦斯基本參數(shù)值詳見表3-1。表3-1煤層瓦斯基本參數(shù)值表Tab3-1seamgasbasicparametervaluestable參數(shù)名稱參數(shù)值煤層原始瓦斯壓力煤層平均瓦斯含量3t平均殘存瓦斯含量2m3t煤的孔隙體積3t煤對瓦斯吸附常數(shù)煤層透氣性系數(shù)λ=0.129m2MPa2?d鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)0.018d-1百米鉆孔初始瓦斯流量0.021m3min?100m煤層瓦斯含量煤層瓦斯含量是單位質(zhì)量煤中所含的瓦斯體積(換算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))，單位是m3t或mLg。煤層瓦斯含量也可用單位質(zhì)量純煤(去掉煤中水分和灰分)的瓦斯體積表示，單位是m3t·r。本次設(shè)計(jì)中得到的所設(shè)計(jì)723t。煤層瓦斯壓力煤層瓦斯壓力是指煤孔隙中所含游離瓦斯的氣體壓力，即氣體作用于孔隙壁的壓力。煤層瓦斯壓力是決定煤層瓦斯含量的一個(gè)主要因素，當(dāng)煤的吸附能力相同時(shí)，煤層瓦斯壓力越高，煤中所含瓦斯量也越大。本次設(shè)計(jì)中得到的所設(shè)計(jì)煤層的原始瓦斯壓力為0.55MPa。煤層透氣性系數(shù)煤層透氣性系數(shù)是煤層瓦斯流動難易程度的標(biāo)志，是煤層對于瓦斯流動的阻力，通常用透氣性系數(shù)表示。透氣性系數(shù)越大，瓦斯在煤層中流動越容易，透氣性系數(shù)λ在我國普遍用地單位m2MPa2·d。其物理意義是1m長的煤體，當(dāng)壓力平方差是1MPa2時(shí)，通過1m2的煤層斷面，每日流過的瓦斯立方米數(shù)。1m2MPa2·d相當(dāng)于0.025毫達(dá)西。根據(jù)收集資料，界溝煤礦m2MPa2鉆孔瓦斯流量和流量衰減系數(shù)鉆孔自然初始瓦斯涌出強(qiáng)度q0和鉆孔自然瓦斯流量衰減系數(shù)α是表征鉆孔自然瓦斯涌出特征的參數(shù)。q0和α值要通過測定不同時(shí)間的鉆孔自然瓦斯涌出量并按下式回歸分析求得的，具體測定方法為：選擇新鮮暴露煤壁，沿煤層打一個(gè)孔徑50～89mm，長30～40m的鉆孔，封孔后定期測量鉆孔自然瓦斯流量qt，根據(jù)不同自排時(shí)間下的鉆孔自然瓦斯流量測定數(shù)組（ti,qi）,按公式回歸分析求出q0和α。-1。礦井瓦斯儲量計(jì)算范圍計(jì)算范圍為礦井所有采區(qū)（一個(gè)回采工作面、兩個(gè)掘進(jìn)工作面）。參與礦井儲量計(jì)算的煤層除了設(shè)計(jì)開采的72煤層，還包括圍巖中的瓦斯。計(jì)算方法根據(jù)《MT5018-96礦井瓦斯抽放工程設(shè)計(jì)規(guī)范》第條規(guī)定，礦井瓦斯儲量應(yīng)為礦井可采煤層的瓦斯儲量、受采動影響后能夠向開采空間排放的不可采煤層及圍巖瓦斯儲量之和?？砂聪率接?jì)算：(3-1)式中W—礦井瓦斯儲量，Mm3；W1—可采煤層的瓦斯儲量，Mm3；(3-2)Ali—礦井可采煤層i的地質(zhì)儲量，MtX1i—礦井可采煤層i的瓦斯含量，m3t；W2—受采動影響后能夠向開采空間排放的各不可采煤層的瓦斯儲量，Mm3；(3-3)A2i—受采動影響后能夠向開采空間排放的不可采煤層的地質(zhì)儲量，Mt；X2i—受采動影響后能夠向開采空間排放的不可采煤層的瓦斯含量，m3t；W3—受采動影響后能夠向開采空間排放的圍巖瓦斯儲量，Mm3，實(shí)測或按下式計(jì)算：(3-4)K—圍巖瓦斯儲量系數(shù)，一般取K＝0.05~0.20。本次設(shè)計(jì)中礦井瓦斯儲量計(jì)算結(jié)果，礦井總地質(zhì)儲量為132.346Mt，界溝煤礦71煤層平均厚度為1.41m，地質(zhì)儲量為15.672Mt，煤層平均瓦斯含量為m3t；72煤層平均厚度為，地質(zhì)儲量為39.294Mt3t；82煤層平均厚度為2.75m，地質(zhì)儲量為31.779Mt，煤層平均瓦斯含量為5.86m3t，82煤層平均厚度為m，地質(zhì)儲量為MtW11=5.92=Mm3W127.2=Mm3W135.86=Mm3W14=Mm3W1=W11+W12+W13+W14=Mm3W2=0W3=0.1×(+0)=Mm3W=Mm3礦井可抽瓦斯量及可抽期瓦斯抽放率根據(jù)《MT5018-96礦井瓦斯抽放工程設(shè)計(jì)規(guī)范》第條規(guī)定：設(shè)計(jì)瓦斯抽放率，可根據(jù)煤層瓦斯抽放難易程度、瓦斯涌出情況、采用的抽放瓦斯方法等因素綜合確定；也可參照鄰近生產(chǎn)礦井或條件類似礦井的數(shù)值選取。抽放率指標(biāo)應(yīng)符合現(xiàn)行的《礦井瓦斯抽放管理規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定。根據(jù)《AQ1027-2006煤礦瓦斯抽放規(guī)范》第條規(guī)定：瓦斯抽出率：——預(yù)抽煤層瓦斯的礦井：礦井抽出率應(yīng)不小于20%，回采工作面抽出率應(yīng)不小于25%；——鄰近層卸壓瓦斯抽放的礦井：礦井抽出率應(yīng)不小于35%，回采工作面抽出率應(yīng)不小于45%；——采用綜合抽放方法的礦井：礦井抽出率應(yīng)不小于30%；——煤與瓦斯突出礦井：預(yù)抽煤層瓦斯后，突出煤層的瓦斯含量應(yīng)小于該煤4MPa以下。礦井瓦斯抽采率應(yīng)滿足表3-2規(guī)定。表3-2礦井瓦斯抽采率應(yīng)達(dá)到的指標(biāo)Tab3-2Minegasdrainagerateshouldreachindicators礦井絕對瓦斯涌出量Q（m3min）礦井瓦斯抽采率（%）Q＜20≥2520≤Q＜40≥3540≤Q＜80≥4080≤Q＜160≥45160≤Q＜300≥50300≤Q＜500≥55500≤Q≥60由于界溝煤礦72煤層的絕對瓦斯涌出量為m3min，所以對應(yīng)以上規(guī)定綜合考慮界溝72礦煤層的瓦斯抽放率應(yīng)取65%。礦井可抽瓦斯量礦井可抽瓦斯量是指礦井瓦斯儲量中在當(dāng)前技術(shù)水平下能被抽出來的最大瓦斯量。其概算法是：可抽瓦斯量=瓦斯儲量×抽放率=×65%=Mm3?？沙槠诟鶕?jù)《MT5018-96礦井瓦斯抽放工程設(shè)計(jì)規(guī)范》第條及《AQ1027-2006煤礦瓦斯抽放規(guī)范》第5.3.5都規(guī)定：礦井或水平的抽放年限應(yīng)與其抽放瓦斯區(qū)域的開采年限相適應(yīng)。本次設(shè)計(jì)的礦井服務(wù)年限為73.4年。所以礦井可抽期也取73.4年。瓦斯抽放的必要性和可行性論證瓦斯抽放的必要性規(guī)定瓦斯抽放旨在保障礦井安全生產(chǎn)，同時(shí)也是解決瓦斯問題的基本手段。眾所周知，加強(qiáng)通風(fēng)是處理瓦斯的最有效方法，而當(dāng)瓦斯涌出量大于通風(fēng)所能解決的瓦斯涌出量時(shí)就應(yīng)當(dāng)采取抽放瓦斯措施，對于局部區(qū)域的瓦斯超限（如上隅角等），采用通風(fēng)方法可能無法解決瓦斯問題或采用通風(fēng)方法不合理時(shí)，也必須采取瓦斯抽放措施。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第145條及《AQ1027-2006煤礦瓦斯抽放規(guī)范》第~4.1.3條規(guī)定：有下列情況之一的礦井，必須建立地面永久抽放瓦斯系統(tǒng)或井下臨時(shí)抽放瓦斯系統(tǒng)：（1）1個(gè)采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3min或1個(gè)掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量大于3m3min，用通風(fēng)方法解決瓦斯問題不合理的。（2）礦井絕對瓦斯涌出量達(dá)到以下條件的：①大于或等于40m3min；②年產(chǎn)量1.0～1.5Mt的礦井，大于30m3min；③年產(chǎn)量0.6～1.0Mt的礦井，大于25m3min；④年產(chǎn)量0.4～0.6Mt的礦井，大于20m3min；⑤年產(chǎn)量小于或等于0.4Mt的礦井，大于15m3min。開采有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)煤層的。界溝煤礦72煤層的7222工作面的瓦斯涌出量大于5m3min，并且依靠通風(fēng)瓦斯無法解決。所以建立瓦斯抽放系統(tǒng)是必要的。礦井瓦斯涌出量預(yù)測預(yù)測方法選擇瓦斯涌出量預(yù)測是指根據(jù)某些已知的相關(guān)數(shù)據(jù)，按照一定的方法和規(guī)律，預(yù)估出整個(gè)礦井或者局部區(qū)域瓦斯涌出量的工作。對于新建礦井，需要礦井瓦斯涌出量預(yù)測資料，作為通風(fēng)設(shè)計(jì)以及制定瓦斯措施的依據(jù)。瓦斯涌出量的預(yù)測的正確與否，直接影響著煤礦安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益。若預(yù)測偏低，礦井投產(chǎn)不久就需要進(jìn)行技術(shù)改造，甚至被迫減少產(chǎn)量，而預(yù)測偏高，則必須要增加投資和通風(fēng)設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用。所以研究礦井瓦斯涌出量的預(yù)測方法，提高預(yù)測精度，一直是世界各主要采煤國的重要課題之一。

綜合國內(nèi)外傳統(tǒng)的瓦斯涌出量預(yù)測的方法有：統(tǒng)計(jì)分析法、瓦斯含量預(yù)測法、分源預(yù)測法、類比法。隨著科學(xué)技術(shù)的日益提高，科技的發(fā)達(dá)，出現(xiàn)了其它預(yù)測的方法。下面詳細(xì)的介紹對比我國主要使用的瓦斯涌出量預(yù)測法優(yōu)劣及其適用范圍：表4-1瓦斯涌出量預(yù)測法對比Table4-1Gasemissionpredictionmethod方法簡介優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用性礦山統(tǒng)計(jì)法據(jù)已開采工作面的實(shí)測瓦斯資料，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析得出某一煤層瓦斯涌出量隨開采深度的變化規(guī)律，并將其應(yīng)用于計(jì)算新采煤工作面瓦斯涌出量?？梢院芎唵蔚赝ㄟ^已知工作面的瓦斯涌出量來計(jì)算新采煤工作面的瓦斯涌出量。

需要前期積累的資料多，可推測的深度低，推測結(jié)果受煤層傾角和瓦斯涌出量的梯度影響，誤差較大。適用于生產(chǎn)礦井的延伸水平、開采水平的新區(qū)、鄰近的新礦井分源預(yù)測法根據(jù)采煤工作面同時(shí)涌出的瓦斯源及瓦斯源涌出量的大小，預(yù)測采煤工作面的瓦斯涌出源的涌出量。技術(shù)成熟，預(yù)測精度可達(dá)85%以上，適用性廣。對瓦斯含量測定值的可靠性和含量點(diǎn)的分布有較高的要求，計(jì)算使用經(jīng)驗(yàn)公式，其結(jié)果的精度有一定的局限性。適用于新建礦井、生產(chǎn)礦井水平延深、新設(shè)計(jì)采區(qū)以及采掘工作面的瓦斯涌出量預(yù)測。類比法根據(jù)生產(chǎn)礦井已采地區(qū)瓦斯涌出量的實(shí)測資料，計(jì)算出采煤工作面的相對瓦斯涌出量與煤層瓦斯含量的比值，還可計(jì)算出掘進(jìn)巷道絕對瓦斯涌出量與煤層瓦斯含量的比值。簡便易行，在地質(zhì)條件類似的臨近新建礦井，利用這兩個(gè)之間的比值，結(jié)合設(shè)計(jì)方案，便可進(jìn)行新礦井瓦斯涌出量預(yù)測。煤層瓦斯含量與采、掘瓦斯涌出量的比值通常是變化的，只簡單的將這些歸為平均值，導(dǎo)致誤差比較大，因此只適合做定性分析。適用于與鄰近生產(chǎn)礦井具有相同或相似的地質(zhì)、開采條件的新建礦井瓦斯涌出量預(yù)測。通過表4-1可看出，分源預(yù)測法在預(yù)測新建礦井方面有明顯的優(yōu)勢，本次設(shè)計(jì)采用分源預(yù)測法對礦井瓦斯涌出量進(jìn)行預(yù)測，該方法的實(shí)質(zhì)是根據(jù)煤層瓦斯含量，按礦井瓦斯主要涌出源—回采（包括開采層、圍巖和鄰近層）、掘進(jìn)及采空區(qū)瓦斯涌出規(guī)律對礦井各個(gè)回采面、掘進(jìn)工作面的瓦斯涌出量進(jìn)行計(jì)算，從而達(dá)到預(yù)測各個(gè)采區(qū)乃至全礦井瓦斯涌出量之目的。這次預(yù)測礦井瓦斯涌出量時(shí)考慮72煤層的一個(gè)回采面、一個(gè)備用面、兩個(gè)掘進(jìn)面。2.分源預(yù)測法礦井瓦斯涌出量采用分源預(yù)測法預(yù)測。分源預(yù)測法的技術(shù)原理是：根據(jù)煤層瓦斯含量和礦井瓦斯涌出的匯源關(guān)系（圖4-1），利用瓦斯涌出源的瓦斯涌出規(guī)律并結(jié)合煤層賦存條件和開采技術(shù)條件，通過對回采工作面和掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量的計(jì)算，達(dá)到預(yù)測采區(qū)和礦井瓦斯涌出量的目的。圖4-1礦井瓦斯涌出源匯關(guān)系示意圖Figure4-1Compositiondiagramofminegasemission回采工作面瓦斯涌出量

回采工作面瓦斯涌出量預(yù)測用相對瓦斯涌出量表達(dá)，以24rateandtherelationofdistancebetweenadjacentlayercurve根據(jù)煤層特征表中各煤層的間距，受72煤層開采影響的鄰近煤層有71、82煤層，根據(jù)收集資料71、82m3tm3t，殘存瓦斯含量都為2m3t。則72煤層鄰近層瓦斯涌出量如下表：表4-372煤層工作面鄰近層瓦斯涌出預(yù)測表Table4-3Adjacentlayersofgasemissionforecasttable煤層煤層厚度（m）與72煤層間距（m）瓦斯排放率瓦斯含量（m3t））殘存瓦斯含量（m3t）相對瓦斯涌出量（m3t）7192%5.928238%5.861.47合計(jì)—————按公式（4-1）計(jì)算回采工作面總瓦斯涌出量為：5.39+8=7m3t，回采工作面日產(chǎn)量1818t，m3minm3min，因?yàn)槭莻溆酶鶕?jù)規(guī)定瓦斯涌出量取工作面的一半。(2)掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量計(jì)算掘進(jìn)工作面的瓦斯涌出量由落煤瓦斯涌出量和煤壁瓦斯涌出量兩部分組成，其絕對瓦斯涌出量按下式確定：（4-5）式中Q掘——掘進(jìn)工作面絕對瓦斯涌出量，m3min；Q3——掘進(jìn)巷道煤壁瓦斯涌出量，m3min，見式（4-6）；Q4——掘進(jìn)巷道落煤瓦斯涌出量，m3min，見式（4-7）；（4-6）（4-7）式中D——巷道斷面內(nèi)暴露煤面的周邊長度，m，D=。v——巷道平均掘進(jìn)速度，mmin，取0.0035mmin(按5md計(jì)算)；L——巷道長度，m，=950m；Q0——煤壁瓦斯涌出強(qiáng)度，m(mmin)，按下式計(jì)算：（4-8）——煤的揮發(fā)份，%，取值30.55%；S——煤巷掘進(jìn)斷面積，m，取值11；v——掘進(jìn)速度，mmin，取0.0035mmin(按5md計(jì)算)；γ——煤的密度，tm；W0——煤層原始瓦斯含量，mt，；WC——煤層殘存瓦斯含量，mt，取值2。代入數(shù)據(jù)得Q3m3min，Q4=m3min，3min。(3)采區(qū)瓦斯涌出量采區(qū)內(nèi)瓦斯涌出量除了回采和掘進(jìn)涌出外,還包括采區(qū)內(nèi)已采區(qū)段老空區(qū)瓦斯涌出。其計(jì)算公式為：（4-9）式中Q——采區(qū)瓦斯涌出量，mt；K——采區(qū)內(nèi)采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù),對于單一煤層，，對于近距離煤層群，；取值1.45；Q——第i回采工作面相對瓦斯涌出量，mt，取值mt；A——第i回采工作面平均日產(chǎn)量，td，取值1818t；Q——第i掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量，m3min，取值1.69m3min；A——采區(qū)平均日產(chǎn)量，td，取值2000t；界溝礦在72煤層布置一個(gè)工作面，一個(gè)備用工作面，兩條掘進(jìn)巷道。代入數(shù)據(jù)可得Q=m3t。m3min?？紤]到一個(gè)備用工作面，m3min。礦井瓦斯涌出量礦井瓦斯涌出預(yù)測的計(jì)算公式通常采用：（4-10）式中Q礦——礦井瓦斯涌出量，m3t；Q采區(qū)——第i采區(qū)瓦斯涌出量，m3t，取值m3t；Ai——第i采區(qū)日平均煤炭產(chǎn)量，t,取值1818t；Kn——已采采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)，一般為1.15～1.25，取1.25。由此可得，界溝礦的礦井相對瓦斯涌出量為m3t，計(jì)算得絕對瓦斯涌出量為m3min，考慮到一個(gè)備用工作面，則礦井總的絕對瓦斯涌出量為m3min按照上述公式預(yù)測礦井瓦斯涌出量值，詳情見表(4-4)。表4-4礦井瓦斯涌出量預(yù)測值表Table4-4Minegasflow-volumeprediction礦井平均產(chǎn)量(td）瓦斯涌出量礦井合計(jì)回采(m3min)掘進(jìn)(m3min)采空區(qū)(m3min)相對量(m3t)絕對量(m3min)18181瓦斯抽放的可行性開采煤層預(yù)抽瓦斯的難易來講，一般取決于煤層的自然透氣性，其評價(jià)指標(biāo)有兩個(gè)：煤層透氣性系數(shù)（λ）、鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)（α），分為三類，即容易抽采、可以抽采、較難抽采，《煤礦瓦斯抽采工程設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的煤層瓦斯抽采難易程度分類見表4-5。瓦斯抽采的可行性應(yīng)以是否能抽出瓦斯或能否獲得較好地抽采效果來評價(jià)，而抽采方式則應(yīng)根據(jù)煤層的開采程序和巷道布置來選擇。表4-5開采層預(yù)抽瓦斯難易程度分類表Table4-5Thetaxonomytableofthedifficultyofgasdrainage抽放難易程度鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)(d)煤層透氣性系數(shù)（m2MPa2.d)容易抽放>10可以抽放較難抽放界溝煤礦722MPa2.d和0.018d-1，可以看出72煤層屬于可以抽放，具備本煤層抽放的條件。抽放方法規(guī)定根據(jù)《MT5018-96礦井瓦斯抽放工程設(shè)計(jì)規(guī)范》第條規(guī)定：選擇抽放瓦斯方法，應(yīng)根據(jù)煤層賦存條件、瓦斯來源、巷道布置、瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)、瓦斯利用要求等因素經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。并應(yīng)符合下列要求：a)盡可能利用開采巷道抽放瓦斯，必要時(shí)可設(shè)專用抽放瓦斯巷道；b)適應(yīng)煤層的賦存條件及開采技術(shù)條件；c)有利于提高瓦斯抽放率；d)抽放效果好，抽放的瓦斯量和濃度盡可能滿足利用要求；e)盡量采用綜合抽放；f)抽放瓦斯工程系統(tǒng)簡單，有利于維護(hù)和安全生產(chǎn)，建設(shè)投資省，抽放成本低。根據(jù)《AQ1027-2006煤礦瓦斯抽放規(guī)范》第條規(guī)定：按礦井瓦斯來源實(shí)施開采煤層瓦斯抽放、鄰近層瓦斯抽放、采空區(qū)瓦斯抽放和圍巖瓦斯抽放；第7.1.3條規(guī)定：多瓦斯來源的礦井，應(yīng)采用綜合瓦斯抽放方法。瓦斯抽放系統(tǒng)選擇還應(yīng)注意以下問題：⑴分期建設(shè)、分期投產(chǎn)的礦井，抽放瓦斯工程可一次設(shè)計(jì)，分期建設(shè)、分期投抽。⑵抽放瓦斯站的建設(shè)方式，應(yīng)經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。一般情況下，宜采用集中建站方式。當(dāng)有下列情況之一時(shí)，可采用分散建站方式：——分區(qū)開拓或分期建設(shè)的大型礦井，集中建站技術(shù)經(jīng)濟(jì)不合理?！V井抽放瓦斯量較大且瓦斯利用點(diǎn)分散?！惶壮榉磐咚瓜到y(tǒng)難以滿足要求。礦井瓦斯來源分析礦井瓦斯來源是確定抽放方法的主要依據(jù)，因此，應(yīng)盡量詳細(xì)地做好以下測量工作：――必須測定出掘進(jìn)、采煤與采空區(qū)的瓦斯涌出量分別占全礦井瓦斯涌出量的比例；――必須準(zhǔn)確地判斷出采區(qū)工作面的瓦斯主要來自本煤層還是鄰近層。一般把回采工作面老頂初次冒落前的平均瓦斯涌出量認(rèn)為是本煤層的瓦斯涌出量，而將老頂初次冒落后的平均瓦斯涌出增加量認(rèn)為是鄰近層的瓦斯涌出量。礦井瓦斯涌出及構(gòu)成界溝煤礦開采期間的瓦斯來源由一下三部分組成：回采工作面的瓦斯涌出、掘進(jìn)工作面的瓦斯涌出和采空區(qū)的瓦斯涌出，各瓦斯源涌出的瓦斯占礦井瓦斯的涌出比例與礦井的開采深度和礦井的生產(chǎn)接續(xù)布局、采掘強(qiáng)度等有關(guān)，根據(jù)礦井瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果表(4-4)，計(jì)算界溝煤礦72煤層在生產(chǎn)期間的瓦斯涌出構(gòu)成：回采工作面瓦斯占%，掘進(jìn)工作面瓦斯占%，采空區(qū)瓦斯占%；可以看出，瓦斯涌出構(gòu)成中以回采工作面和采空區(qū)為主，占礦井瓦斯涌出量的80%以上，因此，礦井的瓦斯治理重點(diǎn)應(yīng)放在回采面和采空區(qū)上?；夭晒ぷ髅嫱咚褂砍黾皹?gòu)成回采工作面瓦斯來源包括開采層和鄰近層(包括圍巖)瓦斯兩大部分，根據(jù)回采工作面瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果，計(jì)算回采面瓦斯涌出量構(gòu)成為：開采層瓦斯涌出占5%，鄰近層瓦斯涌出占42%。采空區(qū)瓦斯涌出及構(gòu)成界溝煤礦72煤層開采生產(chǎn)過程中，開采初期雖僅一個(gè)工作面生產(chǎn)，采空區(qū)面積很小，但是隨著礦井生產(chǎn)時(shí)間的推移和礦井開采范圍的擴(kuò)大，采空區(qū)瓦斯涌出量所占的比例勢必將逐漸增大，所以礦井在生產(chǎn)的中后期對于采空區(qū)瓦斯涌出的治理應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注。抽放方法選擇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：1．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。2．應(yīng)根據(jù)礦井瓦斯涌出來源及涌出量構(gòu)成分析，有針對性地選擇抽放瓦斯方法，以提高瓦斯抽放效果。3．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。4．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。5．選擇的抽放方法應(yīng)有利于抽放巷道的布置和維護(hù)。6．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。7．抽放方法應(yīng)有利于鉆場、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。本煤層瓦斯抽放方法未卸壓煤層進(jìn)行預(yù)抽，煤層瓦斯抽放的難易程度可劃分為三類?！簩油笟庑暂^好，容易抽放的煤層，宜采用本層預(yù)抽方法，可采用順層或穿層布孔方式?！簩油笟庑暂^差，采用分層開采的厚煤層，可利用先采分層的卸壓作用抽放未采分層的瓦斯?！獑我坏屯笟庑愿咄咚姑簩?，可選用加密鉆孔、交叉鉆孔、水力割縫、水力壓裂、松動爆破、深孔控制預(yù)裂爆破等方法強(qiáng)化抽放。煤與瓦斯突出危險(xiǎn)嚴(yán)重煤層，應(yīng)選擇穿層網(wǎng)格布孔方式?！合锞蜻M(jìn)瓦斯量涌出量較大的煤層，可采用邊掘邊抽或先抽后掘的抽放方法。鄰近層瓦斯抽放方法——通常采用從開采層回風(fēng)巷(或回風(fēng)副巷)向鄰近層打垂直或斜交穿層鉆孔抽放瓦斯的方法?！?dāng)鄰近層瓦斯涌出量大時(shí)，可采用頂(底)板瓦斯巷道(高抽巷)抽放?！?dāng)鄰近層或圍巖瓦斯涌出量較大時(shí)，可在工作面回風(fēng)側(cè)沿開采層頂板布置迎面水平長鉆孔(高位鉆孔)抽放上鄰近層瓦斯。采空區(qū)瓦斯抽放方法——老采空區(qū)應(yīng)選用全封閉式抽放方法?！F(xiàn)采空區(qū)可根據(jù)煤層賦存條件和巷道布置情況，采用頂(底)板鉆孔法，有煤柱及無煤柱垂直及斜交鉆孔法，插(埋)管法等抽放方法，并應(yīng)采取措施，提高抽放瓦斯?jié)舛?。——開采容易自燃或自燃煤層的采空區(qū)，必須經(jīng)常檢測抽放管路中C0濃度和氣體溫度等有關(guān)參數(shù)的變化。發(fā)現(xiàn)有自然發(fā)火征兆時(shí)，必須采取防止煤自燃的措施。其他情況――煤與瓦斯突出礦井開采保護(hù)層時(shí)，必須同時(shí)抽放被保護(hù)煤層的瓦斯。――埋藏淺、瓦斯含量高的厚煤層或煤層群，有條件時(shí)，可采用地面鉆孔預(yù)抽開采層瓦斯、抽放卸壓鄰近層瓦斯或抽放采空區(qū)瓦斯的方法。――對礦井瓦斯涌出來源多、分布范圍廣、煤層賦存條件復(fù)雜的礦井，應(yīng)采用多種抽放方法相結(jié)合的綜合抽放方法。抽采方法確定界溝礦是高瓦斯礦井，本著“應(yīng)抽盡抽、多措并舉、抽掘采平衡”的原則，采用順層鉆孔，底板瓦斯抽排巷穿層鉆孔抽采，掘進(jìn)巷道采用邊掘邊抽的方式，采用底板水平長鉆孔，采空區(qū)上隅角埋管抽采。鉆孔及鉆場布置鉆孔及鉆場布置根據(jù)《AQ1027-2006煤礦瓦斯抽放規(guī)范》第7.4條，鉆場鉆孔布置應(yīng)按照以下要求：——鉆場的布置應(yīng)免受采動影響，避開地質(zhì)構(gòu)造帶，便于維護(hù)，利于封孔，保證抽放效果；——盡量利用現(xiàn)有的開拓、準(zhǔn)備和回采巷道布置鉆場；——對開采層未卸壓抽放，除按鉆孔抽放半徑確定合理的孔間距外，應(yīng)盡量增大鉆孔的見煤長度；——鄰近層卸壓抽放，應(yīng)將鉆孔打在采煤工作面頂板冒落后所形成的裂隙帶內(nèi)，并避開冒落帶；——強(qiáng)化抽放布孔方式除考慮應(yīng)取得好的抽放效果外，還應(yīng)考慮措施施工方便；——邊采邊抽鉆孔的方向應(yīng)與開采推進(jìn)方向相迎，避免采動首先破壞孔口或鉆場；——鉆孔方向應(yīng)盡可能正交或斜交煤層層理；——穿層鉆孔終孔位置，應(yīng)在穿過煤層頂(底)板處。根據(jù)《AQ1027-2006煤礦瓦斯抽放規(guī)范》第條，預(yù)抽煤層瓦斯的鉆孔量：——當(dāng)采用順層孔抽放時(shí)，鉆孔量見表5-1；——當(dāng)采用穿層鉆孔抽放時(shí)，鉆孔見煤點(diǎn)的間距可參照下列數(shù)據(jù)：容易抽放煤層15-20m；可以抽放煤層10-15m；較難抽放煤層8-l0m。表5-1噸煤鉆孔量表單位：mtTable5-1Tonsofcoaldrillingscale煤層類別博煤層中厚煤層厚煤層容易抽放可以抽放較難抽放順層鉆孔布置工作面走向長度1200m，傾向長度180m，沿工作面機(jī)巷、風(fēng)巷施工本煤層抽放孔長70m，工作面中間40m采用底板巷穿層鉆孔進(jìn)行抽放。鉆孔間距，孔徑Φ108mm，共施工960個(gè)鉆孔。開孔位置距底板，從切眼外5m施工第一個(gè)鉆孔。鉆孔封孔長度不小于10m，每5個(gè)鉆孔為一組集中并入7222工作面瓦斯抽放管路中。圖5-1順層鉆孔示意圖Figure5-1Beddingdrillingschematicdiagram底板抽放鉆孔布置7222回采工作面傾向長度為180m，沿工作面機(jī)巷、風(fēng)巷施工本煤層抽放孔長70m，工作面中間40m，采用底板穿層鉆孔進(jìn)行抽放，從7222工作面施工穿層鉆孔。鉆孔間距5m，每排打7個(gè)鉆孔，鉆孔孔徑Φ94mm。使用ZDY-3200型大功率鉆機(jī)，鉆孔封孔長度不小于8m。圖5-2底板瓦斯抽放巷鉆孔布置平面示意圖Figure5-2Bottomgasdrainageboreholelayoutplansketch邊掘邊抽鉆孔布置經(jīng)綜合分析，設(shè)計(jì)確定在綜掘工作面采用邊掘邊抽的掘進(jìn)工作面瓦斯抽放工藝。即在掘進(jìn)巷道兩側(cè)打鉆場，鉆場內(nèi)向工作面前方打鉆孔抽放。鉆場深5m，寬5m，高與掘進(jìn)巷道相同。巷道同側(cè)鉆場間距100m，巷道異側(cè)鉆場應(yīng)錯(cuò)開布置，錯(cuò)距不小于50m，以利于巷道支護(hù)。每個(gè)鉆場布置8個(gè)鉆孔，鉆孔孔徑Φ94mm-2m，取鉆孔偏角2°遞增。鉆孔層位選擇在煤層厚度的中、上部。其中巷幫鉆孔主要應(yīng)避開巷道周圍松動圈，同時(shí)需處于巷幫煤體卸壓范圍內(nèi)，鉆孔封孔段長度應(yīng)超過巷道松動圈范圍。邊掘邊抽示意圖見圖5-3。圖5-3邊掘邊抽卸壓瓦斯抽放示意圖3Schematicdiagramofgasdrainagewithdrivaging底板水平鉆孔布置:為了充分利用7221巖石集中巷，從巷道底板布置鉆場打水平鉆孔抽放采空區(qū)瓦斯，每個(gè)鉆場布置9個(gè)鉆孔，鉆場間距40m，鉆孔距煤層頂板25m，距上巷30m，鉆孔長度90m，封孔長度不小于8m。圖5-4鉆孔布置圖Figure5-4LayoutdiagramofdrillLiquorMethodWrappedSmoke1—鐵擋板；2—木塞；3—橡膠墊圈；4—毛巾布；5—鐵絲；6—抽放管2)封孔工序：本封孔工藝為卷纏藥液法，其操作程序如圖(5-7)所示。先稱量出封一個(gè)鉆孔的甲、乙兩種藥液各，分別裝入兩個(gè)容器，再將藥液同時(shí)倒入混合桶中，立即用棒快速攪拌均勻，當(dāng)藥液由黃褐色稍變?yōu)槿榘咨珪r(shí)，停止攪拌，將藥液均勻倒在毛巾布上，邊倒藥液邊向抽放管上纏繞毛巾布，并把卷纏好藥液的抽放管迅速插入鉆孔內(nèi)。大約5min后藥液開始發(fā)泡膨脹，20min停止發(fā)泡，逐漸硬化固結(jié)。圖5-8卷纏藥液法封孔操作程序Figure5-8TwiningSolutionMethodHoleSealingOperationProceduresa—原液；b—混合；c—攪拌；d—涂布卷纏；e—插入鉆孔為了避免抽放管因碰撞晃動而影響封孔質(zhì)量，孔口要用水泥沙漿將抽放管固定牢固，或用木楔楔緊。卷纏藥液法密封鉆孔如圖(5-8)所示。圖5-9卷纏藥液法密封鉆孔Figure5-9TwiningSolutionMethodSealDrilling1—鉆孔；2—聚胺酯密封段；3—水泥沙漿抽放瓦斯量預(yù)計(jì)根據(jù)確定的瓦斯抽放率，預(yù)測純瓦斯量：地面高負(fù)壓瓦斯抽放系統(tǒng)，瓦斯抽放率65%：1)掘進(jìn)工作面瓦斯量預(yù)計(jì)：×0.65=m3min；回采工作面瓦斯流量預(yù)計(jì)：×0.65=m3min；總的瓦斯流量預(yù)計(jì)：+=m3min。井下低負(fù)壓瓦斯抽放系統(tǒng)，瓦斯抽放率35%：×0.35=m3min。瓦斯抽放管路系統(tǒng)及設(shè)備選型抽放管路選型及阻力計(jì)算規(guī)定根據(jù)《AQ1027-2006煤礦瓦斯抽放規(guī)范》，對瓦斯抽放管路有如下要求：第條：抽放管路系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)井下巷道的布置、抽放地點(diǎn)的分布、瓦斯利用的要求以及礦井的發(fā)展規(guī)劃等因素確定，避免或減少主干管路系統(tǒng)的頻繁改動，確保管道運(yùn)輸、安裝和維護(hù)方便，并應(yīng)符合下列要求：——抽放管路通過的巷道曲線段少、距離短，管路安裝應(yīng)平直，轉(zhuǎn)彎時(shí)角度不應(yīng)大于50°；——抽放管路系統(tǒng)宜沿回風(fēng)巷道或礦車不經(jīng)常通過的巷道布置；若設(shè)于主要運(yùn)輸巷內(nèi)，在人行道側(cè)其架設(shè)高度不應(yīng)小于，并固定在巷道壁上，與巷道壁的距離應(yīng)滿足檢修要求；抽放瓦斯管件的外緣距巷道壁不宜小于；——當(dāng)抽放設(shè)備或管路發(fā)生故障時(shí)，管路內(nèi)的瓦斯不得流入采掘工作面及機(jī)電硐室內(nèi)；——盡可能避免布置在車輛通行頻繁的主干道旁；——管徑要統(tǒng)一，變徑時(shí)必須設(shè)過渡節(jié)。第條：抽放瓦斯管路的管徑應(yīng)按最大流量分段計(jì)算，并與抽放設(shè)備能力相適應(yīng)，抽放管路按安全流速為5~15ms和最大通過流量來計(jì)算管徑，抽放系統(tǒng)管材的備用量可取10％。第條：當(dāng)采用專用鉆孔敷設(shè)抽放管路時(shí)，專用鉆孔直徑應(yīng)比管道外形尺寸大100mm；當(dāng)沿豎井敷設(shè)抽放管路時(shí)，應(yīng)將管道固定在罐道梁上或?qū)Ｓ霉芗苌?。第條：抽放管路總阻力包括摩擦阻力和局部阻力；摩擦阻力可用低負(fù)壓瓦斯管路阻力公式計(jì)算；局部阻力可用估算法計(jì)算，一般取摩擦阻力的10％~20％。第條：地面管路布置：——不得將抽放管路和自來水管、暖氣管、下水道管、動力電纜、照明電纜及通訊電纜等敷設(shè)在同一條地溝內(nèi)；——主干管應(yīng)與城市及礦區(qū)的發(fā)展規(guī)劃和建筑布置相結(jié)合；——抽放管道與地上、下建(構(gòu))筑物及設(shè)施的間距，應(yīng)符合《工業(yè)企業(yè)總平面設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定；——瓦斯管道不得從地下穿過房屋或其它建(構(gòu))筑物，一般情況下也不得穿過其它管網(wǎng)，當(dāng)必須穿過其它管網(wǎng)時(shí)，應(yīng)按有關(guān)規(guī)定采取措施。計(jì)算方法1．瓦斯抽放管徑選擇選擇瓦斯管徑，可按下式計(jì)算：(6-1)式中，D—瓦斯管內(nèi)徑，m；Q—管內(nèi)瓦斯流量，m3min；V—瓦斯在管路中的經(jīng)濟(jì)流速，ms，一般取V＝10~15ms，取10ms。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。界溝礦瓦斯抽放設(shè)計(jì)，建立二掘進(jìn)工作面，一個(gè)回采工作面，約定：地面高負(fù)壓瓦斯抽放系統(tǒng)：回風(fēng)井，地面瓦斯抽放管及回風(fēng)大巷的瓦斯抽放管為干管1；采區(qū)回風(fēng)巷的瓦斯抽放管為分管；(3)工作面回風(fēng)巷的瓦斯抽放管為支管1；(4)掘進(jìn)巷道的瓦斯抽放管為支管2。井下低負(fù)壓瓦斯抽放系統(tǒng)：回風(fēng)大巷的瓦斯抽放管為干管2；采空區(qū)的瓦斯抽放管為支管。根據(jù)各瓦斯抽放管內(nèi)預(yù)計(jì)的瓦斯流量，按式（6-1）計(jì)算選擇的瓦斯抽放管管徑如表6-1，瓦斯抽放管選用熱軋無縫鋼管。表6-1高負(fù)壓瓦斯抽采管管徑計(jì)算結(jié)果Table6-1Thecalculationresultsofthegasdrainagepipediameterunderlownegativepressure抽管類別預(yù)測抽純瓦斯量（m3min）瓦斯?jié)舛龋?）混合抽采量（m3min）計(jì)算管徑（mm）應(yīng)選管徑（mm）干管130Φ315Φ400分管30Φ315Φ400支管135Φ280Φ350支管230Φ88Φ350表6-2低負(fù)壓瓦斯抽采管管徑計(jì)算結(jié)果Table6-2Thecalculationresultsofthegasdrainagepipediameterunderlownegativepressure抽采管類別預(yù)測抽純瓦斯量（m3min）瓦斯?jié)舛龋?）混合抽采量（m3min）計(jì)算管徑（mm）應(yīng)選管徑（mm）干管220Φ190Φ273支管20Φ190Φ2732．管道摩擦阻力計(jì)算計(jì)算直管摩擦阻力，可按下式計(jì)算：(6-2)式中，H——阻力損失，Pa；L——直管長度，m；Q——瓦斯流量，m3resultsofthegas