【正文】 1 第一章 礦井概況 煤塵爆炸性 根據(jù)山西省煤炭工業(yè)廳綜合測試中心晉煤（ 2021） 0603MBK03200321 煤塵爆炸性鑒定報告， 14 號煤層煤塵具有爆炸性。 根據(jù)山西省煤炭工業(yè)廳綜合測試中心晉煤檢（ 2021） 0603MBK03200321煤塵爆炸性鑒定報告， 15號煤層有煤塵爆炸性。 煤自燃傾向性 根據(jù)山西省煤炭工業(yè)局綜合測試中心晉煤檢（ 2021） 0603MRK03200321煤層自然傾向性鑒定報告， 14 號煤層煤自然傾向性為Ⅱ類，自然傾向性性質(zhì)為自燃。 根據(jù)山西省煤炭工業(yè)廳綜 合測試中心晉煤檢（ 2021） 0603MRK03200321煤層自然傾向性鑒定報告， 15 號煤層煤自然傾向性為Ⅲ類，自然傾向性性質(zhì)為不易自燃。 瓦斯 根據(jù) 山西省煤炭工業(yè)局綜合測試中心 2021 年 10 月編制的《 山西和順正邦良順煤業(yè)有限公司 15 號煤層瓦斯涌出量預測報告 》結(jié)論， 15號煤 工作面 最大相對涌出量為 ， 最大絕對瓦斯涌出量 ；礦井 最大相對涌出量為，最大絕對瓦斯涌出量 ；按照《煤礦安全規(guī)程》第 133 條的規(guī)定， 礦井 在開采 15 號煤層時， 為高瓦斯礦井。 根據(jù) 山西省煤炭工業(yè) 廳晉煤瓦發(fā)（ 2021） 160號文件，“關(guān)于晉中市 2021 年度礦井瓦斯等級和二氧化碳涌出量鑒定結(jié)果的批復”，山西和順正邦良順煤業(yè)有限公司瓦斯絕對涌出量 ，評審等級為瓦斯礦井。 九、瓦斯抽放系統(tǒng) 目前，山西和順正邦良順煤業(yè)有限公司已建立地面高、低負壓瓦斯抽放系統(tǒng)。 高負壓系統(tǒng)使用 2 臺 2BEC50 型水環(huán)真空泵，電機功率 280Kw，一用一備，主管選用￠ 529*10 焊縫鋼管、支管選用￠ 325*6 焊縫鋼管。 低負壓系統(tǒng)使用 2 臺 2BEC60 型水環(huán)真空泵，電機功率 355Kw，一用一備，主管選用￠ 529*10 焊縫鋼管、支管 1 選用￠ 273*6 焊縫鋼管、支管 2選用￠ 219*6焊縫鋼管、支管 3 選用￠ 219*6 焊縫鋼管。 2 第二章 建立瓦斯抽放的條件 第四節(jié) 礦井瓦斯抽放的可行性和必要性 根據(jù) GB504712021《煤礦瓦斯抽采工程設計規(guī)范》以及《煤礦安全規(guī)程》第 145 條的規(guī)定，凡符合下列情況之一者必須建立瓦斯抽放系統(tǒng)，開展瓦斯抽放工作： 5m3/min，或一個掘進工作面絕對瓦斯涌出量大于 3m3/min，采用通風方式解決不合理的； 斯涌出量達到以下條件的： ⑴ .大于等于 40m3/min； ⑵ .年產(chǎn)量 100～ 150 萬噸的礦井，大于 30m3/min； ⑶ .年產(chǎn)量 60～ 100 萬噸的礦井，大于 25m3/min； ⑷ .年產(chǎn)量 40～ 60 萬噸的礦井，大于 20m3/min； ⑸ .年產(chǎn)量小于或等于 40萬噸的礦井，大于 15m3/min。 一、礦井瓦斯來源分析 根據(jù)瓦斯預測結(jié)果可以看出： 礦井絕對瓦斯涌出量為 。 回采工作面瓦斯涌出量為： ，占礦井總瓦斯涌出量的 %，其中臨近層瓦斯涌出量為： ，占回采工作面瓦斯涌出量的 %。 掘進工作面（ 2個）瓦斯涌出量為： ，占礦井總瓦斯涌出量的 %； 采空區(qū)瓦斯涌出量約為： ；占礦井總瓦斯涌出量的 %； 通過分析可以看出，回采工作面瓦斯涌出量為： ，占礦井總瓦斯涌出量的 %，其中臨近層瓦斯涌出量為： ，占回采工作面瓦斯涌出量的 %。是瓦斯治理的重點。 二、抽放瓦斯的必要性 根據(jù) 山西 和順正邦良順 煤業(yè)有限公司 的瓦斯涌出量預計情況，礦井采煤工作面絕對瓦斯涌出量為 ；礦井瓦斯涌出量為 ；大于“一個采煤工作面絕對瓦斯涌出量大于 5m3/min；年產(chǎn)量 60～ 100 萬噸的礦井，大于25m3/min，”的規(guī)定，完全符合建立瓦斯抽放系統(tǒng)的條件，必須建立瓦斯抽采瓦斯系統(tǒng)。 3 從安全生產(chǎn)的角度考慮，采掘工作面實行瓦斯抽放必要性的判斷標準是：采掘工作面的絕對瓦斯涌出量大于通風所允許的瓦斯涌出量，即采掘工作面設計風量小于稀釋瓦斯所需風量，亦即有下式成立時，抽放瓦斯才是必要的。 Q0＜ 100qK /C 式中： Q0— 采掘工作面設計風量， m3/min； q — 采掘工作面瓦斯涌出量， m3/min； K — 瓦斯涌出不均衡系數(shù)；取 C — 根據(jù)山西省有關(guān)規(guī)定按《煤礦安全規(guī)程》允許的工作面瓦斯?jié)舛认抡{(diào)20%，取 %。 回采工作面抽放瓦斯的必要性分析 根據(jù) 山西 和順正邦良順 煤業(yè)有限公司 的實際情況，回采工作面進、回風巷道斷面 ，回采工作面需要的配風量，已遠遠大于允許通過的最大配風量，但仍然不能把瓦斯降到規(guī)定限度以下，所以必須采取瓦斯抽放措施才能解決瓦斯問題?；夭晒ぷ髅嫱咚钩榉疟匾杂嬎闳缦卤?，見表 241。 表 241 回采工作面抽放瓦斯必要性判別表 名稱 瓦斯 涌出量 m3/min 允許瓦斯 濃度 (%) 工作面最大 允許風量 m3/min 工作面需要最小風量 （不進行抽放時） m3/min 是否需 要 抽放 15 號 煤回采工作面 是 從以上計算可以看出， 山西 和順正邦良順 煤業(yè)有限公司 煤礦回采工作面進行瓦斯抽放是必要的。 根據(jù)瓦斯涌出量預測， 山西 和順正邦良順 煤業(yè)有限公司 的 15 號煤掘進工作面瓦斯涌出量為 179。/min ,沒有大于 3m3/min 的規(guī)定要求，不需要采取瓦斯抽放措施。 綜上所述， 山西 和順正邦良順 煤業(yè)有限公司 在生產(chǎn)期間，必須對回采工作面采取抽放瓦斯措施。 三、瓦斯抽放的可能性 開采層瓦斯抽采的可行性取決于煤層的自然透氣性，其評價指標有兩個：煤 4 層的透氣性系數(shù) (?)和鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù) (?)。國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局于 2021 年頒布的《礦井瓦斯抽采規(guī)范》 AQ 1027－ 2021 規(guī)定的開采層預抽瓦斯可行性評價指標見表 242。 表 242 煤層瓦斯抽采難易程度表 抽采難易程度 鉆孔瓦斯 流量衰減系數(shù)? (d1) 煤層透氣性系數(shù) ? (m2/MPa2178。d) 容易抽采 10 可以抽采 ～ 10～ 較難抽采 表 242 中所規(guī)定的開采層預抽 難易程度分類 的目的是為根據(jù)煤層的不同抽采類型選擇相應的抽采方法、工藝技術(shù)參數(shù)而提供依據(jù)，并不是表明如果為“ 容易抽采 ”、“ 可以抽采 ”類型的則能進行瓦斯抽采，而為“ 較難抽采 ”類型的則不能進行瓦斯抽采。 目前抽采是解決瓦斯災害的主要技術(shù)途徑。 根據(jù) 山西省煤炭工業(yè)局綜合測試中心 2021年 10月 編制 的 山西和順正邦良順煤業(yè)有限公司 《 15 號煤層瓦斯涌出量預測報告 》的結(jié)果， 15 號煤層透氣性系數(shù)為 ～ (Mpa2178。 d) ，平均 m2 (Mpa2178。 d)；鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)為 ～ ，平均 d1，屬較難抽放煤層；百米鉆孔瓦斯涌出初速度為 (m3/min178。 100)。通過改變 抽采瓦斯方法 以及相關(guān)鉆孔布置方式和合理參數(shù)來達到抽采目的 。 鄰近層抽放瓦斯技術(shù)是一項成熟的治理瓦斯災害的技術(shù)，我國的陽泉、松藻 、鐵法、淮南、淮北和北票等許多抽放瓦斯礦區(qū)通過幾十年的抽放瓦斯實踐得出：在中、近距離鄰近層賦存條件下，只要抽放方法，工藝參數(shù)設計、施工合理，抽放參數(shù)選擇適宜，都能取得良好的抽放瓦斯效果，工作面鄰近層的瓦斯抽放率一般可以達到 40～ 90%。 山西 和順正邦良順 煤業(yè)有限公司 煤礦開采 15煤層，其上部存在很多中近距離的煤層、煤線，所以只要抽放方式、抽放參數(shù)設計合理，施工工藝達到設計要求，無疑可獲得良好的抽放瓦斯效果。 山西 和順正邦良順 煤業(yè)有限公司 煤礦開采 15 號煤層時，在開采煤層的上部 5 存在鄰 近層煤層 ,受采動影響向開采層采空區(qū)涌出瓦斯，而采空區(qū)存在大量的瓦斯又涌向回采工作面，因此 ,抽放采空區(qū)瓦斯可能性是存在的，而且勢在必行。 第三章 礦井瓦斯抽放方法設計 第一節(jié) 瓦斯抽放方法的選擇 一、選擇抽放瓦斯方法的原則 1）選擇的抽放瓦斯方法應適合煤層賦存狀況、開采巷道布置、地質(zhì)條件和開采技術(shù)條件； 2）抽放方法的選取應根據(jù)瓦斯來源及涌出構(gòu)成進行，應盡可能采用綜合抽放瓦斯方法，以提高抽放瓦斯效果； 3）有利于減少井巷工程量，實現(xiàn)抽放巷道與開采巷道的結(jié)合； 4）有利于抽放巷道的布置與維護； 5）有利于提高瓦 斯抽放效果，降低抽放成本； 6）有利于鉆場、鉆孔的施工、抽放系統(tǒng)管網(wǎng)敷設，有利于增加抽放鉆孔的瓦斯抽放時間。 二、瓦斯抽放方法的確定 根據(jù) 山西省煤炭工業(yè)局綜合測試中心 編制的《 山西和順正邦良順煤業(yè)有限公司 礦井 15 號煤層瓦斯涌出量預測》報告及礦井實際情況，確定瓦斯抽放方法 : 頂板走向高抽巷、后高抽巷抽放、 回采工作面本煤層順層鉆孔預抽 、 上隅角埋管抽放 、全封閉采空區(qū)插管抽放 的綜合抽放方法。 三、 回采工作面瓦斯抽放 、后高抽巷抽放 根據(jù)鄰近煤層賦存情況、瓦斯分析和預測結(jié)果， 15煤工作面開采 時，設計采用頂板走向高抽巷，解決上臨近層瓦斯；后高抽巷解決工作面初采期瓦斯的抽放方法。一般走向高抽巷布置層位，應根據(jù)臨近層瓦斯涌出密集區(qū)的位置及上覆巖層垮落形成的裂隙帶來確定，既要盡量位于上臨近層瓦斯涌出密集區(qū)，又要位于充分裂隙帶范圍內(nèi)，保證走向高抽巷既能抽出大量瓦斯且高抽巷不被過早破壞，同時走向高抽巷布置層位還要考慮到施工的便利，需有明顯的標志層。 根據(jù)國內(nèi)瓦斯抽放技術(shù)經(jīng)驗和效果，走向高抽巷布置在 810 倍采高的層位，即在工作面上部沿 11 號煤層中布置頂板走向高抽巷 ,高抽巷距工作面回風巷水 6 平垂直投影距離 50 米，距 15號煤頂板距離 53 米。后高抽巷布置，在工作面回風巷切處沿回風巷方向平掘 10米，然后，按 90176。向工作面轉(zhuǎn)彎，沿 10176。爬坡向前掘進 52 米，按 90176。向工作面轉(zhuǎn)彎，沿 42176。爬坡掘進與走向高抽巷貫通，巷道斷面： 179。 。其作用在于：該巷必須布置在頂板初始冒落裂隙帶內(nèi)，使之隨工作面開采推進，頂板逐漸冒落，使后高抽巷逐漸進入頂板裂隙層內(nèi)，使初采期上臨近層瓦斯在高抽巷抽放負壓作用下排出，解決初采期瓦斯超限問題。其布置方式見圖 311。 圖 311 15煤回 采工作面鄰近層瓦斯抽放示意圖 采用回風巷（軌道巷）順層平行鉆孔方式進行本煤層預抽， 抽放管路，采用吊掛方式，距底板 高， 本煤層預抽在回風巷向工作面布置順層平行鉆孔，鉆孔布置參數(shù)見（表 312）， 由于煤層傾角原因，鉆孔傾角按工作面實際情況調(diào)整 0186?！?4186。，孔徑Φ 110mm，鉆孔長度 140m，鉆孔高度距底板 ，鉆孔 間距為 2m，鉆孔預抽時間 180 天，采用聚氨脂封孔，封孔深度不小于 8m。 其布置方式見圖 312，鉆孔與抽放管聯(lián)接見圖 313。 鉆孔進尺：工作面長度為 150m，走向長 800m, 鉆孔長度 140m，鉆孔 間距為2 m，鉆孔數(shù)量 400 個，鉆孔進尺為 56000m，噸煤瓦斯抽采鉆孔進尺為 m/t。 工 作 面 進 風 巷走 向 高 抽 巷工 作 面 回 風 巷運輸巷軌道巷回風巷1 0 m53m4 2 176。后 高 抽 巷走 向 高 抽 巷回 風 巷50m 7 預測時間確定： 百米鉆孔初始瓦斯涌出量 平均 為 178。100m ，鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù) 平均 為 ， 百米鉆孔在不同時間 t 內(nèi)可抽采的瓦斯總量（ Qt） 和鉆孔抽采有效系數(shù)（ K） 按下式計算： Qt=1440179。 q0179。 (1－ eα t) 247。α K=(1－ eα t) 179。 100 式中： Qt— 百米 鉆孔 在 t時間內(nèi)可抽瓦斯總量， m3； t— 抽采 時間， d； K 一鉆孔抽采有效系數(shù)，％； 計算結(jié)果 見（ 表 311） 表 311 不同抽采時間內(nèi)百米鉆孔抽采瓦斯總量及鉆孔抽采有效系數(shù) 排放時間 (d) 60 90 180 排放瓦斯總量 Qt(m3) 鉆孔抽放有效系數(shù) K(%) 從 表 311 中可以看出，抽采時間 60 天時，抽采鉆孔的有效性系數(shù)為%，已接近了鉆孔極限涌出量。根據(jù)瓦斯涌出量預測報告結(jié)論： 鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù) 平均為： α= d1； 煤層透氣性系數(shù) 平均為 :λ= m2/MPa2178。d ； 15 號煤層為 較難抽采 煤層。 山西 和順正邦良順 煤業(yè)根據(jù)實際及周邊礦井瓦斯抽放效果考察情況，在采用鉆孔（φ 110mm）抽放時，鉆孔預抽時間增加 120 天的時間，即預抽時間為 180 天。 鉆孔間距確定：預抽時間 180 天時，抽采有效系數(shù)為 %，抽采率符合要求，鉆孔預抽影響范圍計算： η =100179。 Qt179。 L247。 100247。 (L179。 M179。 D179。γ179。 Wo) 式中： η — 鉆孔抽采影響范圍內(nèi)的瓦斯抽采率， % Qt— 百米 鉆孔 在 t 時間內(nèi)可抽瓦斯總量， m3； L— 鉆孔長度， m； M— 煤層平