【正文】 河南理工大學本科畢業(yè)設計古漢山煤礦瓦斯抽放系統(tǒng)畢業(yè)設計目 錄1 引言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．62 礦井概況 3 井田概況 3 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 井田地質特征 ．3 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 、自然及爆炸傾向性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 礦井開拓、開采概況 3．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 礦井通風系統(tǒng)概況 43 礦井瓦斯賦存情況 4 煤層瓦斯基本參數(shù) 4．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 煤層透氣性系數(shù)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 礦井瓦斯儲量 8 礦井可抽瓦斯量及可抽期 8．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 可抽期．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 瓦斯抽放的必要性和可行性論證 11 瓦斯抽放的必要性 11 規(guī)定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 通風處理瓦斯量核定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 礦井瓦斯涌出量預測．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 瓦斯抽放的可行性 125 抽放方法 13 規(guī)定 13 礦井瓦斯來源分析 14 抽放方法選擇 14．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 鉆孔及鉆場布置 15．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 封孔方法 16．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 瓦斯抽放管路系統(tǒng)及設備選型 17 抽放管路選型及阻力計算 17．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 計算方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 瓦斯抽放泵選型 20 規(guī)定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 選型原則．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 計算方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 瓦斯泵類型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 輔助設備 237 安全技術措施 24 抽放系統(tǒng)及井下移動抽放瓦斯泵站安全措施 24 地面抽放瓦斯站安全措施 25致謝．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．參考文獻．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．附錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 引 言在日常生活中，人們一談起沉船、空難、交通事故、火災等，無不為之大驚失色，殊不知煤礦瓦斯爆炸更是令人驚駭、痛心。據(jù)資料統(tǒng)計，在我國煤礦的重大災害事故中70N以上是瓦斯事故。1990～1999年全國煤礦共發(fā)生3人以上死亡事故4002起，共死亡27495人，其中：瓦斯事故2767起，共死亡20625人。占3人以上死亡事故總起數(shù)的69．14％，死亡人數(shù)的75．01％。2001～2005年2月底，全國煤礦發(fā)生一次死亡30人以上的事故28起，死亡1689人。其中，瓦斯事故24起，死亡1558人，事故起數(shù)和死亡人數(shù)分別占86％和92％。僅2004年10月～2005年2月，短短5個月內(nèi)就發(fā)生死亡人數(shù)超100人的特大型瓦斯爆炸事故3起，3次事故死亡人數(shù)528人，其中： 2005年2月14日，遼寧省阜新礦業(yè)(集團)公司海州立井發(fā)生特大瓦斯爆炸事故死亡214人。每年由于瓦斯事故造成直接經(jīng)濟損失近10億元，間接經(jīng)濟損失近30億元。近年來，我國煤礦瓦斯災害事故仍呈上升趨勢，給煤礦安全生產(chǎn)造成極大危害。瓦斯是危害礦井安全生產(chǎn)的重要因素之一。瓦斯對礦井安全的威脅主要有爆炸、突出、窒息等三種形式，其中瓦斯爆炸和煤與瓦斯突出給煤炭礦山企業(yè)帶來的危害極大，它嚴重威脅著井下人員的生命和礦井設施的安全，并迫使礦井停產(chǎn)，投入大量的人力物力進行搶險救災。2001年國家煤礦安全監(jiān)察局和中國煤炭工業(yè)協(xié)會聯(lián)合在鐵法召開了全國瓦斯治理專門會議，會上提出的“先抽后采，監(jiān)測監(jiān)控，以風定產(chǎn)”的十二字安全生產(chǎn)方針，是國家煤礦安全生產(chǎn)局致力于建立防范瓦斯長期有效機制的基石，瓦斯抽放不僅是安全生產(chǎn)的需要．也是節(jié)省能源、保護環(huán)境的迫切需要”。高產(chǎn)高效集約化生產(chǎn)是我國煤炭生產(chǎn)方式的一大飛躍，也是我國煤礦生存與發(fā)展的必由之路。由于集約化生產(chǎn)的開采強度大、生產(chǎn)集中、推進速度快，使采面瓦斯涌出具有強度高、數(shù)量大和涌出不均衡等特點，同時綜采面由于采高大、采長大、走向長度長等特點，因而采空區(qū)面積大，常造成回風流和局部瓦斯(尤其是上隅角)超限，對安全生產(chǎn)構成了極大威脅。瓦斯災害的威脅極大地限制了礦井生產(chǎn)能力的發(fā)揮，采掘工作面因難以將瓦斯?jié)舛瓤刂圃诎踩薅纫詢?nèi)而不得不減慢采、掘速度，為消除煤層的突出危險性而不得不占用更多的采掘時間去強化消除突出的防突措施，使許多礦井的生產(chǎn)能力不得不一減再減，浪費了大量的生產(chǎn)投資，高產(chǎn)高效的采、掘、運機械化裝備難以發(fā)揮效能，勞動生產(chǎn)率水平低下。更有不少高瓦斯突出礦井步入惡性循環(huán)，最終導致礦井破產(chǎn)關閉。因此，瓦斯災害治理的好壞已成為礦井特別是高瓦斯礦井興衰存亡的關鍵因素之一，而對瓦斯涌出量的高精度預測和高效率的瓦斯抽放是瓦斯防治技術中的主要方面。所以對礦井瓦斯涌出量做出準確的預測預報和提高瓦斯抽放效率對礦山企業(yè)有重大的理論和現(xiàn)實意義。2 礦井概況本井田位于焦作礦區(qū)東段，隸屬修武縣和輝縣管轄。井田中心西距焦作市25km，南距修武縣城15km，東距輝縣縣城42km。地理座標：北緯35186。191＇12″～35176。23＇12″，東徑113176。32＇56″～113176。25＇11″。北以位村斷層和300m煤層底板等高線分別與白莊，吳村煤礦分界，南止馬坊泉斷層和1000m煤層底板等高線，西到界碑斷層，東止赤莊斷層。走向長10km，面積約17km2。本井田南距新焦鐵路15km，西距煤礦專用鐵路約8km，從新焦線獅子營站接軌的中州鋁廠專用鐵路從井田西部通過。方莊至修武和輝縣的地方鐵路（窄軌）經(jīng)過井田西部和北部。焦作――輝縣瀝清公路橫過井田北部，修武――方莊瀝清公路穿過井田西部。吳村至新鄉(xiāng)和修武的瀝清公路經(jīng)過井田東部和中部。區(qū)內(nèi)各村同有大道可通汽車，交通頗為方便。本井田為一山前洪積平原地區(qū)，除在西北緣有一高程為150m的古漢山剝蝕殘丘外，地勢平坦，地形簡單。地面標高為95～120m，呈北高南低之趨勢。本區(qū)屬于海河流域衛(wèi)河水系，紙坊河呈西北東南縱貫本井田，河流發(fā)源于太行山，源頭為巖溶泉，屬季節(jié)性河流，除雨季外，平時河面干枯，洪流量匯集峪河入衛(wèi)河。根據(jù)焦作市氣象局統(tǒng)計資料，本區(qū)蒸發(fā)量大于降雨量，屬大陸性半干燥氣候；降雨量大多集中于9三月，蒸發(fā)量7三月最大，四季風向大多為北東向。古漢山礦井由原焦作礦務局承建，于1991年開工，先后參加建設的單位有武漢中漢設計工程公司、中國煤礦建設一公司特鑿處、河南省礦業(yè)建設第三工程公司、河南省礦業(yè)建設第一工程公司、古漢山礦籌備處、焦作市宏程工程建設有限責任公司等單位。94年9月一期工程基本結束；97年4月二期工程基本結束。2000年1月10日，1106工作面正式試采。2003年11月礦井通過國家驗收，正式投產(chǎn)。鄰近礦井有吳村煤礦、白莊煤礦，西部位村煤礦現(xiàn)生產(chǎn)中，東部新建礦井張屯煤礦?，F(xiàn)分述如下：一、 吳村煤礦位于井田東北部，輝縣經(jīng)營。1969年興建，1974年投產(chǎn)。設計井型15萬噸/年，1976年擴建為45萬噸/年。開鑿主、副井一對，均為豎井。，，運輸大巷為50m和183m，采用走向長臂后退式陷落法采煤，中央并列式通風。到目前為止，礦井資源已接近枯竭，現(xiàn)正在回收大巷煤柱及廣場煤柱。煤厚一般5～6m，厚度穩(wěn)定，構造簡單，除有波伏起伏外，僅見一小鳳凹斷層。正常排水量約24m3/min，屬底板灰?guī)r水和頂板砂巖水及第三、四系礫巖水。1972年在井筒西約200米處采上山煤時遇第三、四系礫巖水， m3/min，1976～1984年在100～150m水平先后有4次遇小斷層突水，～ m3/min，屬底板水，2000年在32采區(qū)工作面回采時因受小鳳凹斷層影響，發(fā)生底板突水，突水量40 m3/min。礦井水文地質條件中等。瓦斯相對涌出量為2m3/，屬低沼氣礦井。二、 白莊煤礦位于井田西北部，原屬焦作市經(jīng)營，2005年經(jīng)資源整合后屬焦作煤業(yè)集團公司,1970年興建，1985年簡易投產(chǎn)。設計井型9萬噸/年，1982年擴建為21萬噸/年。開鑿主、副井一對，均為豎井。，，。采用走向長臂后退式陷落法采煤，中央并列式通風。礦井資源基本枯竭，目前在回采邊角煤柱。煤厚一般4～6m，東翼構造型式為單斜，伴有小型斷層；西翼構造型式為背斜，斷裂較為發(fā)育，構造中等偏復雜。83～87年在位村斷層附近突水4次，～ m3/min，屬底板水，水文地質條件較簡單。瓦斯相對涌出量13～18m3/，81～85年在東翼－150m水平以深發(fā)生9次煤與瓦斯突出，突出瓦斯量最多為2萬m3，突出煤量最多為40噸，拋煤最遠為12m，屬煤與瓦斯突出礦井。三、 位村煤礦位于井田西北部，隸屬焦作煤業(yè)集團公司。1985年興建，設計井型50萬噸/年，開鑿主、副井一對，均為豎井。，落底層位為二1煤項板，。四、 張屯煤礦為位于吳村煤礦井田內(nèi)的一對技改礦井，礦井邊界是：西部以吳村煤礦35采區(qū)邊界為界，北部以向陽村斷層為界，東北以吳村煤礦邊界為界，南部以二1煤300m煤層底板等高線為界。2003年4月1日開工建設，設計生產(chǎn)能力15萬噸/年，開鑿主、副井一對，均為豎井，井筒深均為345m，中央并列式通風，主采山西組二1煤，，煤層傾角1218186。，據(jù)吳村煤礦瓦斯鑒定資料，煤層無自燃發(fā)火，煤塵無爆炸性，礦井屬于低沼氣礦井。 層本區(qū)為掩蓋區(qū)，據(jù)井田內(nèi)孔資料，地層由老至新有：中奧陶統(tǒng)馬家溝組、中石炭統(tǒng)本溪組。上石炭統(tǒng)太原群。下二迭統(tǒng)山西組，下石盒子組。上二迭統(tǒng)，上石盒子組下段，上石盒子組上段，平頂山組，石千峰組和第三、四系，現(xiàn)分述如下。中奧陶統(tǒng)馬家溝組（O2）為煤系地層之基底，據(jù)區(qū)域資料，厚度為400～600m，井田內(nèi)2504孔揭露厚度最大（150m）。據(jù)該孔取芯情況，底部（厚約20m）為灰色厚層狀石灰?guī)r，裂隙發(fā)育，多充填方解石脈和晶體，局部有水浸現(xiàn)象，下部（厚約80m）為灰～深灰色厚層狀石灰?guī)r和白云質灰?guī)r，裂隙發(fā)育且充填方解石脈和晶體。中部（厚約20m）為深灰色，厚層狀石灰?guī)r，層面少含炭質，裂隙內(nèi)充填方解石脈，偶含動物化石。上部（厚約30m）為深灰色，隱晶－微晶質厚層狀石灰?guī)r，頂部夾似礫狀灰?guī)r，含少量遂石團塊，泥質團塊和黃鐵礦結核，具網(wǎng)狀和不規(guī)則裂隙，裂隙內(nèi)充填方解石脈和具重結晶現(xiàn)象的水云母及硅質粘土，中夾數(shù)層深灰色含黃鐵礦結核和中粒砂巖條帶之泥巖。中石炭統(tǒng)本溪組（C2）以O2灰?guī)r頂界面與之分界，呈假整合接觸，～。下部為灰色土質泥巖，含黃鐵礦結核，底部偶夾有石英砂礫巖。中部為淺灰色鋁土質泥巖，含黃鐵礦兩層，黃鐵礦呈結核狀，豆狀及散狀，已達可采品位，上部為灰色鋁土質泥巖，偶夾薄層細～中粒石英砂巖。據(jù)鏡鑒資料，鋁土質多為針狀和葉片狀，節(jié)理清晰。上