【正文】 ........ 48 輔助設(shè)備 ..................................................... 50 規(guī)定 ................................................... 50 附屬裝置 ............................................... 50 管路連接 ............................................... 53 第七章 安全技術(shù)措施 .................................................. 56 地面固定瓦斯抽采泵站規(guī)定 ..................................... 56 地面固定瓦斯抽采泵站布局 ..................................... 57 抽放鉆場(chǎng)、鉆孔施工的安全措施 ................................. 59 瓦斯、煤塵爆炸事故發(fā)生后的應(yīng)急措施 ........................... 61 抽放管路管理安全技術(shù)措施 ..................................... 61 瓦斯抽放人員配備管理 ......................................... 62 通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng) ................................................. 63 致謝 ................................................................. 65 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第一章 緒 論 選題目的和意義 煤炭是我國(guó)能源的主體，煤炭工業(yè)健康、穩(wěn)定、持續(xù)地發(fā)展是關(guān)系到國(guó)家能源安全的重大問(wèn)題。我國(guó)煤礦多為井工開(kāi)采，瓦斯噴出、瓦斯窒息、瓦斯煤塵爆炸、煤與瓦斯突出等瓦斯災(zāi)害嚴(yán)重。隨著煤炭生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和開(kāi)采深度的延伸，一次死亡 10 人以上的煤礦瓦斯事故起數(shù)和總死亡人數(shù)，均占同類災(zāi)害事故的 80％以上，成為煤礦安全的第一殺手。 近年來(lái)，我國(guó)煤礦瓦斯災(zāi)害事故仍呈上升趨勢(shì)，瓦斯災(zāi)害直接妨礙了煤礦安全生產(chǎn)，危害了社會(huì)穩(wěn)定，阻滯了煤炭工業(yè)的持續(xù)、健康、穩(wěn)定發(fā)展。 加強(qiáng)瓦斯災(zāi)害的防治，才能確保煤炭能源穩(wěn)定、可靠地供應(yīng)，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的全面、健康發(fā)展。瓦斯抽放是解決我國(guó)煤礦瓦斯問(wèn)題的根本途徑，采取抽放措施將賦含于煤層中的瓦斯抽放出來(lái)，是解除瓦斯事故威脅，保障煤礦安全生產(chǎn)最有效的措施。 洛陽(yáng)義安礦業(yè)有限公司， 所 屬 二 二 2煤層瓦斯含量高， 地勘期間所測(cè)的最大原始瓦斯含量 達(dá)到 m3/t。 義安礦迄今為止共發(fā)生了多 次 瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象，全井田瓦斯含量 ～ m3/t，平均為 m3/t，義安礦為煤與瓦斯 突出礦井。礦井瓦斯涌出量大，而且隨著開(kāi)采深度不斷延深、煤層瓦斯含量還會(huì)逐漸增大，須按照有關(guān)規(guī)定，建設(shè)礦井瓦斯抽放站抽放瓦斯，防治瓦斯超限，并最終防止瓦斯災(zāi)害事故的發(fā)生。 另外， 通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，能使 我們 綜合應(yīng)用所學(xué)的各種理論知識(shí)和技能，進(jìn)行全面、系統(tǒng)、嚴(yán)格的技術(shù)及基本能力的練習(xí) ， 也使 我們 對(duì) 瓦斯抽放 作專門深入系統(tǒng)的研究，鞏固、擴(kuò)大、加深已有知識(shí) ， 培養(yǎng) 我們 綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，結(jié)合實(shí)際獨(dú)立完成課題的工作能力。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 煤礦瓦斯抽采是向煤層和瓦斯積聚區(qū)域打鉆，將鉆孔接在專用的管路上，用抽采設(shè)備將煤層和采空區(qū) 中的瓦斯抽至地面，加以利用；或排放至總回風(fēng)流中。 目前， 我國(guó)礦井瓦斯抽放方法主要有 ： 從抽放的 層位上， 分本煤層瓦斯抽放、鄰近煤層瓦斯抽放及采 空區(qū)瓦斯抽放。從抽放時(shí)間上， 分采掘前預(yù)抽、邊采 邊抽及采后抽放。河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 從抽放管道形狀上， 分鉆孔抽放、 巷道抽放以及采空區(qū)插管抽放。從抽放位置， 分井 下抽放和地面抽放。 我國(guó)煤層的主要特點(diǎn)是煤層透氣性低、瓦斯含量高、煤層突出危險(xiǎn)嚴(yán)重、煤層群開(kāi)采、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，我國(guó)的煤層賦存條件決定了我國(guó)的瓦斯抽放應(yīng)以卸壓抽放為主，由于礦井?dāng)?shù)量眾多，且煤層賦存條件復(fù)雜多樣，因此幾乎所有的瓦斯抽放方法在我 國(guó)都進(jìn)行過(guò)試驗(yàn)和應(yīng)用，典型的瓦斯抽放方法有： （ 1） 順層密集長(zhǎng)鉆孔抽放本層瓦斯，該方法多用于區(qū)域性抽放，能夠有效降低綜放面或綜采面煤層瓦斯含量和解決工作面消突問(wèn)題。 網(wǎng)格式穿層鉆孔抽放本層瓦斯，它可以解決突出煤層打順層孔時(shí)鉆噴孔、塌孔問(wèn)題。通過(guò)合理布置鉆孔、保證預(yù)抽時(shí)間等技術(shù)條件下，完全能夠達(dá)到預(yù)期的抽放效果，瓦斯抽放率可達(dá)到 30％以上。目前網(wǎng)格式穿層鉆孔成為我國(guó)單一松軟低透氣性嚴(yán)重突出煤層防突的主要方法，已在突出嚴(yán)重的礦區(qū)推廣應(yīng)用。 頂板走向長(zhǎng)鉆孔抽放鄰近層瓦斯，該抽放方法主要針對(duì)高瓦斯無(wú)煤柱綜采 或綜放工作面，它與頂板巖巷抽放法、頂板穿層短鉆孔抽放法相比，技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上具有顯著的優(yōu)越性，尤其對(duì)于采掘接續(xù)緊張的礦井，其優(yōu)越性更為突出。瓦斯抽放量和抽放率大幅度提高，該抽放方法為我國(guó)高瓦斯煤層群抽放探索出一條新路子，為煤炭生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)安全高效提供了技術(shù)保障。 厚煤層開(kāi)采采空區(qū)抽放，該方法主要用于解決厚煤層分層開(kāi)采或綜放開(kāi)采，采空區(qū)內(nèi)丟煤較多，加上鄰近層、圍巖瓦斯的涌出，使采空區(qū)瓦斯涌出量超標(biāo)的現(xiàn)象， 通過(guò)在采空區(qū)后部采用埋管抽放或設(shè)引巷密閉插管抽放的方法，可以使工作面最終瓦斯抽放率大大提高，最高可達(dá) 80％ 。并且，工作面或采區(qū)回采結(jié)束后，還可對(duì)老塘進(jìn)行全封閉抽放。撫順老虎臺(tái)礦于 1954 年開(kāi)始采空區(qū)全封閉抽放， 40 多年來(lái)共抽出瓦斯總量 4億多立方米。 綜合瓦斯抽放，我國(guó)一些礦區(qū)的高產(chǎn)高效礦井在開(kāi)采高瓦斯含量且有突出危險(xiǎn)煤層時(shí)，多采用綜合抽放法，更加靈活，更具有針對(duì)性。 瓦斯抽放方法的發(fā)展趨勢(shì) 隨著世界煤炭工業(yè)的發(fā)展，特別是開(kāi)采深度的加大引起的煤層瓦斯含量增加、機(jī)械化開(kāi)采引起的生產(chǎn)集中，礦井抽放瓦斯的必要性與日俱增、已越來(lái)越成為開(kāi)采高瓦斯煤河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 層的一個(gè)必不可少的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。 在抽放瓦斯方法上，技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)是 由單一抽放法向綜合抽放法過(guò)渡，廣泛開(kāi)展綜合抽放法。數(shù)十年來(lái)我國(guó)礦井抽放瓦斯技術(shù)已有很大發(fā)展，在鄰近層、本煤層和采空區(qū)抽放瓦斯方面已積累了許多的成熟經(jīng)驗(yàn)，各礦應(yīng)根據(jù)本礦瓦斯涌出來(lái)源的實(shí)際情況，采用多種有效的抽放方法或綜合抽放方法，盡可能多地抽放瓦斯，以減輕礦井通風(fēng)的負(fù)擔(dān)，保證礦井安全生產(chǎn)。 提高開(kāi)采層瓦斯抽放率。對(duì)中低透氣性煤層，為了提高瓦斯抽放量和抽放率，可沿煤層布置垂直或斜交工作面的水平長(zhǎng)鉆孔或者布置沿煤層的交叉鉆孔，實(shí)現(xiàn)預(yù)抽和工作面前方卸壓抽放。 提高單一低透氣性煤層瓦斯抽放效果，是世界煤礦瓦斯抽放的主 要難題之一。國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究，曾試驗(yàn)過(guò)密集鉆孔、大直徑鉆孔、交叉鉆孔、網(wǎng)格布孔、水力割縫、水力壓裂、水力沖孔、煤層物化處理和松動(dòng)爆破等多種強(qiáng)化抽放瓦斯的措施，但其中絕大多數(shù)措施，由于工藝復(fù)雜、工程量大，未能在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。尋求工藝較簡(jiǎn)單的單一低透氣性煤層強(qiáng)化抽放瓦斯措施是今后的發(fā)展方向。 隨著無(wú)煤柱開(kāi)采技術(shù)和綜采機(jī)械化技術(shù)的廣泛應(yīng)用以及綜采工作面長(zhǎng)度加大的特點(diǎn)，不僅要求抽放瓦斯鉆孔的布孔方式作相應(yīng)的變化，而且要求鉆孔長(zhǎng)度進(jìn)一步加大，因此這就需要研制功率大、故障率低、打鉆效率高、使用壽命長(zhǎng)的新型鉆 機(jī)和相應(yīng)的鉆桿、鉆頭及鉆孔測(cè)斜、糾斜等配套裝備，以適應(yīng)抽放瓦斯技術(shù)發(fā)展的需要。新型鉆機(jī)需要能夠解決以下幾個(gè)問(wèn)題： ① 解決本煤層抽放長(zhǎng)鉆孔施工工藝及裝備問(wèn)題，特別是順煤層長(zhǎng)鉆孔的工藝與裝備； ② 研制硬巖石鉆具及配套鉆機(jī)，首先解決金剛石旋轉(zhuǎn)鉆具及配套鉆機(jī)，再進(jìn)一步研究新的鉆孔工藝及裝備，以加快鉆進(jìn)速度； ③ 研究大直徑長(zhǎng)鉆孔抽放瓦斯的工藝及裝備； ④ 研制機(jī)械化水平高的鉆機(jī)，除接卸鉆桿機(jī)械化外，還應(yīng)解決搬運(yùn)機(jī)械化、錨固機(jī)械化，以減輕工人的體力勞動(dòng)； ⑤ 研制遠(yuǎn)距離自動(dòng)控制鉆機(jī)，解決突出煤層鉆進(jìn)過(guò)程中的安全問(wèn)題。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第二章 礦井概況 井田概況 位置與交通 洛陽(yáng)義安礦業(yè)有限公司（以下簡(jiǎn)稱義安 礦 ）成立于 2021 年，是河南省大型煤炭企業(yè)，位于河南省新安縣正村鄉(xiāng)。正村 井田位于新安縣正村鄉(xiāng) 倉(cāng)頭鎮(zhèn) 境內(nèi) ， 距 離 新安縣約15 km。 隴海鐵路 在井田以南 15 km 處通過(guò) ， 鄭州－潼關(guān)公路也在井田以南 15 km 處通過(guò)，新安煤礦鐵路專用線距本井田約 5 km。由新安縣城至正村鄉(xiāng)往北至北冶的公路由井田內(nèi)通過(guò)，正村鄉(xiāng)至石寺、倉(cāng)頭的鄉(xiāng)級(jí)公路從井田西北部通過(guò)， 礦井運(yùn)輸條件 扎 實(shí)、可靠 ， 交通十分便利。 圖 2－ 1 義安礦交通位置圖 Yian Coal traffic map 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 井田范圍 井田北西以新安縣石寺公司子崖煤礦、正村石泉煤礦、二道橋煤礦及新安煤礦深部邊界（即二 1煤層底板等高線 300～ 200 m 水平）為界；北東以 31 勘探線為界，南東以二 1煤層等高線 600 m 水平標(biāo)高為界；南西以 19 勘探線為界；走向 長(zhǎng) 約 km，傾向?qū)? km，面積約 km2。井田地理坐標(biāo)為： 東經(jīng) ： 112176。 094＇ 3＂ ～ 112176。 14＇45＂ ， 北緯 ： 34176。4 7＇ 30＂ ～ 34176。5 1＇ 41＂。 井田儲(chǔ)量及服務(wù)年限 資源 儲(chǔ)量 在上述劃定的井田 范圍內(nèi)計(jì)算 所獲得的 總資源 儲(chǔ)量為 164070 kt，其中 探明 儲(chǔ)量（ 331） 32950 kt， 控制 儲(chǔ)量 （ 332） 55460 kt，推斷儲(chǔ)量（ 333） 75660 kt。探明加控制儲(chǔ)量（ 331+332） 88410 kt。 可采儲(chǔ)量 根據(jù)全井田獲得的 儲(chǔ) 量， 將（ 333）推斷資源儲(chǔ)量乘以 的可信系數(shù)后，得出工業(yè)資源儲(chǔ)量，然后再 扣除邊界、工廣、村莊等各類永久煤柱， 采區(qū)回采率二 1煤層取 ，二 2煤層取 ，計(jì) 算全井田共有可采儲(chǔ)量 93822 kt，其中一水平 有 43177 kt，二水平 50645 kt。礦井儲(chǔ)量匯 總表見(jiàn) 附表 1。 根據(jù)礦井可采儲(chǔ)量，生產(chǎn)能力為 Mt/a 時(shí)，礦井服務(wù)年限為 a。 其中一水平服務(wù)年限 a。 地形地貌 本區(qū)屬低山丘陵地區(qū)，地勢(shì)起伏較大，山脈走向大致由西南向北東方向延伸。井田中部地勢(shì)較高，且較為平 400 m 坦，北西、南東兩側(cè)地勢(shì)較低，溝谷發(fā)育，地形較為復(fù)雜。海拔標(biāo)高一般 +300～ 400 m，區(qū)內(nèi)最高點(diǎn)位于井田東部的鷹巢嶺，最高海拔標(biāo)高+ m，最低點(diǎn)為井田北部刁溝一帶，海拔標(biāo)高 + m，相對(duì)高差 m。 氣象 據(jù)新安縣歷年 氣候資料，本區(qū)屬暖溫帶大陸性氣候。冬季寒冷雨雪少，春季干旱大風(fēng)多，夏季多雨且集中，秋季多晴日照長(zhǎng)。 降水量一般 600～ 700 mm/a，雨季多集中于七、八 、九 月份。最高氣溫 44℃(1966 年 6月 20 日 )，最低氣溫－ 17℃(1969 年 1 月 31河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 日 )。 春冬兩季以西風(fēng)、西北風(fēng)為主，夏秋兩季以東南風(fēng)為主，最大風(fēng)速 19 m/s。 有霜期一般 為 9月至翌年 5月，最大凍土深度為 18 cm。 地震 據(jù)洛陽(yáng)市地震辦公室提供的資料， 1920 年 2月～ 1964 年 11 月波及本區(qū)的地震共有5次，發(fā)生時(shí)間分別為 1920 年 9月、 1930 年、 1947 年 3月、 1964 年 9月和 11月。中國(guó)科學(xué)院將 1920年 9月和 1930年的兩次地震鑒定為 Ⅵ 級(jí)； 1947年地震震中位于澠池縣，震級(jí)為 5級(jí)，震中烈度為 Ⅵ 度； 1964 年 9 月和 11 月的兩次地震性質(zhì)、強(qiáng)度與 1920 年和1930 年的地震相似。 根據(jù)國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布的 “ 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（ GB183062021） ” ，洛陽(yáng)市附近的地震動(dòng)峰值加速度 g為 ，對(duì)應(yīng)的基本烈度為 Ⅵ 度（見(jiàn)表 21），其地震設(shè)防應(yīng)為 Ⅶ 度，如圖 22所示。 表 21 地震動(dòng)峰值加速度分區(qū)與地震基本烈度對(duì)照 表 Table 21 Tables of basic intensity of earthquake and ground motion peak acceleration partition 地 震動(dòng)峰值加速度分區(qū)g ＜ ≥ 地震基本烈度值 ＜Ⅵ Ⅵ Ⅶ Ⅶ Ⅷ Ⅷ ≥Ⅸ 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 圖 22 河南省地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖 Fig. Ground motion peak acceleration zoning map of henan province 地溫 本區(qū)地溫梯度值為 ～ ℃ /100 m，平均地溫梯度值為 ℃ /100 m，該區(qū)地溫基本屬于正常增溫地區(qū)。井田內(nèi)二 1煤層底板溫度變化范圍在 ～ ℃，基本上隨煤層埋藏深度的增加而升高，故二 1煤層底板標(biāo)高 300m 以淺地溫一般小于 31℃， 300 m以深會(huì)出現(xiàn) I級(jí)高溫區(qū)， 530 m水平以深屬 II 級(jí)高溫區(qū)。 河流及最高洪水位 本區(qū) 位于澗河與 畛河 分水嶺地帶。澗河位于新安縣城的南面，畛河位于井田的北部邊界處，該區(qū)域畛河對(duì)本工業(yè)場(chǎng)地有一定的影響。井田北部大