【正文】 j =67825 m3；α 鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)，d1，α=；t 巷道掘進期間邊掘邊抽鉆孔平均抽放瓦斯時間，d，在巷道長度為240m（包括聯(lián)絡橫貫長度）、掘進速度30m/mon條件下，t＝120d.代入各參數(shù)值，計算得 Q1=按全礦4個單巷掘進工作面考慮， 礦井瓦斯抽放量預計當?shù)V井實施高位鉆孔抽放、邊采邊抽和邊掘邊抽等措施時，、日抽放24小時計算，礦井年最大年瓦斯抽放量可以達到6086448m3. 抽放服務年限由于礦井瓦斯抽放方式為高位鉆孔抽放、邊采邊抽和邊掘邊抽，瓦斯抽放服務年限與礦井生產(chǎn)服務年限相同. 抽放參數(shù)的確定根據(jù)目前礦井的具體情況和所選用的抽放瓦斯方法, 設計礦井的瓦斯抽放濃度為30%.設計掘進工作面的預抽(盡量不采用預抽)時間為20天, 回采面的預抽時間大于3個月, 回采面預抽鉆孔可作為邊采邊抽鉆孔, 當采煤工作面推進至該孔孔口附近時, 拆除鉆孔. 瓦斯抽放實踐證明, 由于預抽煤體瓦斯, 使煤體發(fā)生收縮變形, 當煤體原來占據(jù)的空間體積相等時, 煤體的收縮既使原有的裂隙加大, 又可以產(chǎn)生新的裂隙. 從而使煤層的透氣性增加, 提高瓦斯抽放效果. 瓦斯抽放鉆孔施工及設備 鉆機的選擇選擇鉆機需要考慮的因素包括: 1).鉆進深度。 2).轉(zhuǎn)速范圍。 3).給進, 起拔能力。 4).液壓系統(tǒng)。 5). 鉆孔封孔 抽放鉆孔封孔方式主要有水泥注漿泵封孔, 人工水泥沙漿封孔和聚胺脂封孔等. 在巖層中封孔長度不小于3m. 在煤層中封孔長度不小于5m. 考慮到某煤礦的鉆孔數(shù)量不大, 沒有必要購買價格昂貴的封孔泵或采用人工水泥沙漿封孔. 因為使用水泥沙漿封孔, 凝固時間長, 對于傾斜鉆孔不易充滿. 因此, 應該使用人工聚胺脂封孔. 聚胺脂封孔就是由異氰酸脂和聚醚并添加幾種助劑反應而生成硬質(zhì)泡沫體密封鉆孔. 聚胺脂封孔采用卷纏藥液與壓注藥液兩種工藝方法. 現(xiàn)主要應用卷纏藥液法封孔, 封孔深度一般為36m即可符合要求. 雖然聚胺脂封孔(見圖34)的成本略高于水泥漿封孔, 但聚胺脂封孔操作簡單, 省時省力, 氣密性好, 抽放效果好, 非常適用于某煤礦.1— 集氣孔段。 2—聚氨酯封孔段。 3—水泥砂漿封孔段。 4—套管圖34 聚胺脂封孔示意圖 瓦斯抽放參數(shù)監(jiān)測 采用孔板或便攜式數(shù)字鉆孔瓦斯參數(shù)監(jiān)測儀對鉆孔或采空區(qū)抽放管進行監(jiān)測很有必要. 除此之外, 在抽放巷道口設瓦斯抽放監(jiān)測傳感器, 對抽放管道的負壓, 瓦斯?jié)舛? 瓦斯流量, 溫度進行監(jiān)測. 井下抽放支管和地面主管都應裝備管道監(jiān)測系統(tǒng), 并將其盡可能地將管道監(jiān)測系統(tǒng)掛靠入礦井環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng).4 瓦斯管網(wǎng)系統(tǒng)選擇與管網(wǎng)阻力計算及設備選型 礦井瓦斯抽放設計參數(shù)根據(jù)煤礦提供的地質(zhì)資料和礦井設計資料, 某煤礦的設計瓦斯抽放量按一臺抽放泵同時服務兩個回采工作面(目前只布置一個回采工作面)和三個掘進工作面, (將來最大瓦斯抽放量). 瓦斯抽放濃度按30%計算. 瓦斯管網(wǎng)系統(tǒng)選擇與管網(wǎng)阻力計算 瓦斯抽放管網(wǎng)系統(tǒng)在選擇瓦斯抽放管路系統(tǒng)時, 主要根據(jù)抽放泵站位置, 開拓巷道布置, 管路安裝條件等進行確定. 抽放管路應盡量選擇敷設在巷道曲線段少和距離短的線路中, 盡可能避開運輸繁忙巷道, 同時還要考慮供電, 供水, 運輸方便.抽放泵的位置可以布置在地面也可以布置在井下. 井下布置是將瓦斯抽放泵布置在井下靠近抽放地點的進風流中, 這樣可以減少抽放管路的長度, 并隨時根據(jù)抽放地點的需要改變抽放泵的位置, 可以節(jié)省管路投資, 節(jié)省防爆裝置和避雷裝置, 其必要條件是抽放管路的瓦斯排放到采區(qū)回風巷或總回風巷后, 在較小范圍內(nèi)經(jīng)過稀釋達到風流瓦斯?jié)舛炔怀?當?shù)V井總回風巷瓦斯?jié)舛雀? 抽出的瓦斯不能排放到總回風巷, 或井下供水,供電及安裝成本較高, 或地面距離抽放地點較近時, 把瓦斯抽放泵安裝到地面具有明顯的經(jīng)濟和管理方面的優(yōu)勢.某煤礦開采服務年限長，工作面到新材料井井口的距離較短, 且工作面需要抽放的瓦斯量較大，因此，建立地面永久瓦斯抽放系統(tǒng)較為合理.根據(jù)礦井采掘工作面的具體位置及開拓布置, 確定將地面永久瓦斯抽放站布置在距離新材料井附近且地勢平坦, 無地質(zhì)災害和洪水影響的地點. 要求瓦斯抽放泵站房50m范圍內(nèi)無主要建筑及民房, 在泵房周圍20m設立圍墻或柵欄, 并嚴禁明火.根據(jù)某煤礦的井下開拓巷道和地表設施的具體情況,考慮了兩種井下管道布置最長路線.方案1: 21171工作面順槽 224。 二一區(qū)專用回風下山 224。 東軌大巷 224。 材料立井 224。 抽放泵房 224。 放空管。方案2:21171工作面順槽 224。 二一區(qū)軌道下山 224。 東軌大巷 224。 材料立井 224。 抽放泵房 224。 放空管。如果把主管道延伸到21171工作面回風順槽與二一區(qū)專用回風下山匯合處, 兩個方案的井下主管道長度基本相同, 即1280m. 瓦斯抽放管管徑計算及管材選擇瓦斯抽放管管徑按下式計算： ………………………………（3－5）式中 D瓦斯抽放管內(nèi)徑，m； Q抽放管內(nèi)混合瓦斯流量，m3/min； V抽放管內(nèi)瓦斯平均流速，經(jīng)濟流速V＝515m/s, 取V=7 m/s.約定： 采區(qū)、回風井及地面瓦斯抽放管為干管； 綜采綜放工作面瓦斯抽放管為支管1； (將來)綜采工作面瓦斯抽放管為支管2.根據(jù)各瓦斯抽放管內(nèi)預計的瓦斯流量，按式（3－5）計算選擇的瓦斯抽放管管徑如表3－2示. 瓦斯抽放管選用無縫鋼管.表3－2 瓦斯抽放管管徑計算選擇結果抽放管類別純瓦斯抽放量（m3/min）瓦斯?jié)舛龋?）混合瓦斯抽放量（m3/min）計算管內(nèi)徑（m）選擇管徑（mm）干管30Φ40210支管130Φ 2757支管230Φ 2757備注：邊掘邊抽瓦斯管留做工作面高位瓦斯抽放管. 考慮將來有可能布置兩個工作面, 故選支管1與支管2同徑. 抽放管材均選擇無縫鋼管, 經(jīng)過計算得出主管直徑D = , 支管1直徑 D = , 支管2直徑 D = . 故主管選擇直徑為Φ402mm的無縫鋼管, 壁厚可選擇9mm或10mm. 掘進及回采工作面支管可選擇直徑為Φ275mm的無縫鋼管, 壁厚可選擇7mm. 管網(wǎng)阻力計算⑴. 摩擦阻力（Hm）計算 ………………… (3－6)式中: Hm — 管路摩擦阻力，Pa；L — 負壓段管路長度，m；Q — 抽放管內(nèi)混合瓦斯流量，m3/h；γ — 混合瓦斯對空氣的密度比；K — 與管徑有關的系數(shù)；D — 抽放管內(nèi)徑，cm.為了保證選用的瓦斯抽放泵能滿足抽放系統(tǒng)最困難時期所需抽放負壓，應根據(jù)礦井各生產(chǎn)時期瓦斯抽放系統(tǒng)中管路最長、流量最大、阻力最高的抽放管線來計算礦井抽放系統(tǒng)總阻力.由于礦井的服務年限較長，且中后期開采的采區(qū)煤層瓦斯含量高，考慮到瓦斯抽放泵的有效使用年限僅為15年左右，故計算礦井生產(chǎn)時期的瓦斯抽放系統(tǒng)最大阻力. 根據(jù)礦井前期采掘接替安排，確定的瓦斯抽放系統(tǒng)最困難管線如下：地面抽放泵站干管(長度為70m)224。材料立井抽放干管(長度為580m)224。采區(qū)抽放干管(長度為1280m)224。工作面抽放支管(長度為1200m).前期最困難抽放管線阻力計算結果如表3－3示. 表3－3 生產(chǎn)前期瓦斯抽放系統(tǒng)最困難管網(wǎng)阻力計算結果 抽放管類 別Q（m3/min）γL（m）KD（cm）Hm（Pa）干管1930支管1200合計⑵.局部阻力（Hj）計算管路局部阻力損失按直管阻力損失的15%計算，則抽放管路系統(tǒng)的局部阻力損失為:Hj = Hm = x = Pa.(3). 總阻力（H）計算H = Hm + Hj = + = Pa 瓦斯抽放管路與瓦斯抽放鉆孔的連接 用彈簧軟管或礦用PVC管將鉆孔套管與鉆場匯流管(也稱混合器)相連, 匯流管與鉆場瓦斯管連接, 然后鉆場瓦斯管與布置在巷道中的瓦斯抽放支管相連接. 瓦斯抽放主管均采用法蘭盤螺栓緊固連接, 中間夾橡膠密封圈. 瓦斯抽放管路敷設1). 瓦斯抽放管路敷設的一般要求 由于煤礦井下的環(huán)境條件比較惡劣, 巷道變形較大高低不平, 坡度大小不一, 空氣潮濕管路易生銹, 為此對煤礦井下瓦斯抽放管路的敷設有如下要求: (1). 瓦斯抽放管路應采取防腐, 防銹蝕措施。 (2). 在傾斜巷道中, 應用卡子把瓦斯抽放管道固定在巷道支架上, 以免下滑。 (3). 瓦斯抽放管路敷設要求平直, 盡量避免急彎。 (4). 瓦斯抽放管路敷設時要考慮流水坡度, 要求坡度盡量一致, 避免由于高低起伏引起的局部積水. 在低洼處需要安裝放水器。 (5). 新敷設的管路要進行氣密性試驗.地面敷設的管道除了滿足井下管路的有關要求外, 還需要符合以下要求: (1). 在冬季寒冷地區(qū)應采取防凍措施。 (2). 瓦斯抽放管路不宜沿車輛來往繁忙的主要交通干線敷設。 (3). 瓦斯抽放管路不允許與自來水管, 暖氣管, 下水道管, 動力電纜, 照明電纜和電話線纜等敷設于一個地溝內(nèi)。 (4). 在空曠的地帶敷設瓦斯抽放管路時, 應考慮未來的發(fā)展規(guī)劃和建筑物的布置情況。 (5). 瓦斯抽放主管路距建筑物的距離大于5m, 距動力電纜大于1m, 距水管和排水溝大于5