【正文】 關組第二、三段弱裂隙含水層（ t1f2+3）：厚 。 ～ 升 /S。由粉砂巖、泥巖及少量細砂巖組成。泉水流量～ 升 /S。 卡以頭組底至 M1+1煤層底隔水層：為泥巖、粉砂巖及 M1+1煤層等軟弱巖石組成，隔水性好，平均厚 。泉水流量 ～ 升 /S，多以浸出形式出露。據(jù)硐山、黑路山、黑沖三個生產(chǎn)礦井流量長觀資料，地下水動態(tài)變化受降雨控制，礦井最大流量出現(xiàn)在 7 月，最小流量出現(xiàn)在雨季到來之前的 3～ 4 月份。主體構造線由大水溝 ～ 營上斷裂（ F16）、龍?zhí)额^ ～ 新街斷裂（ F18）、跑馬梁子背斜（ B1）和鸚哥咀向斜（ S1）組成，均呈近南北向展布。且表現(xiàn)為南部地層傾角稍陡， 20176。屬緩 ～ 中傾斜煤層，含煤地層沿走向、傾向的產(chǎn)狀有一定變化。 F15斷層 位于礦區(qū)邊界 F16西側。但本斷層遠離儲量計算邊界，斷層及西盤永寧鎮(zhèn)裂隙溶洞水含水層對礦坑充水無影響。斷距 160～ 240m，破碎帶明顯，一般寬 10～ 50m，尚保持正常地層層序。 F17發(fā)生在 P2β 、 P2l 及 P2c 地層中，距 20m，破碎帶膠結緊密，對礦床水文地質條件無影響。含煤地層中含煤層及煤線 50～ 55 層，平均 53 層。其中，全區(qū)可采煤層 8 層（ M2 、 M M4+M M M1 M1 M19），大部可采煤層 4 層（ M M M1 M15）局部可采 2 層（ M2+ M12）。 M4＋ 1煤層：厚 ～ ，平均厚 ，單一結構，頂、底板均為泥質粉砂巖。 19 M13煤層：厚 ～ ，平均厚 ，含一層高嶺石泥巖夾矸，頂板為泥質粉砂巖，底板泥質粉砂巖、粉砂巖、菱鐵巖。 煤層特征表 煤層 編號 煤厚 （ m） 煤層平 均間距 （ m） 傾角 （176?！?30176。～ 30176。～ 30176?！?30176?！?30176?？刹擅簩?煤質 以中灰煤為主，部份為富灰煤 ； 屬中等、中高、高發(fā)熱量煤 。 煤的自燃傾向性 本井田地質資料未做煤層自 然 發(fā)火傾向實驗樣，但地質報告提出 ， 根據(jù)小窯長期開采實踐以及現(xiàn)開采區(qū)調查等均未發(fā)現(xiàn)煤的自 燃 現(xiàn)象及火災跡象。 第三章 礦井開采概況 第一 節(jié) 地質資源量 一、資源 儲 量 井田內(nèi)開采的煤層，埋藏深度＋ 1240～＋ 1900m，垂深為 660m。將礦井劃分為兩個塊段、兩個采區(qū)，布置兩對井開拓。按水平及采區(qū)劃分順序，由上至下開采，采區(qū)內(nèi)各煤層按工作面斜長 由上至下劃分為區(qū)段開采，上、下煤層之間，按二個區(qū)段依次交替開采 。 23 二 、副斜井 副斜井主要用于行人 、 消防、灑水管路的敷設，裝備下放人員的絞車。直墻半圓拱錨噴支護。 煤層瓦斯含量預算 根據(jù)《采礦工程設計手冊》下，礦井抽放瓦斯部分瓦斯含量間接測定計算法對礦井各煤層瓦斯含量進行預算： Wh=Wx+Wy 24 式中： Wh— 煤層瓦斯含量， m3/t Wx— 煤的吸附瓦斯量 m3/t Wy— 游離瓦斯量， m3/t P— 實測瓦斯壓力， MPa P=（ ～ ） H H— 垂深， m en— 溫度系數(shù)，（查表） e— 自然對數(shù)底； a吸附常數(shù)，表示在給定的溫度下，單位質量固體的表面飽和吸附氣體的氣體體積 m3/t，一般為 15～ 55 m3/t。 min qv=（ （ vr） 2+） Wh vr— 煤的揮發(fā)分， % Wh— 煤的瓦斯含量， m3/t L0— 巷道瓦斯涌出量達到最大穩(wěn)定值時的巷道長度， m ql— 落煤瓦斯涌出量，（ m3/min） )(00 chxxx WWmmbhL Lq ?????? ? 27 ql=s vγ（ WhWc） s— 掘進端頭見煤面積， m2 γ — 煤的容重， t/m3 Wh— 煤的瓦斯含量， m3/t Wc— 煤層殘存瓦斯量， m3/t 礦井各煤層掘進期間的絕對瓦斯涌出量計算結果表 煤層號 qm （ m3/min） ql （ m3/min） qj （ m3/min） M2 M2＋ 1 M3 M4＋ 1 M5 M7 M9 M15 M16 為了考慮礦井的發(fā)展，本礦按年生產(chǎn)能力 60 萬噸進行設計、年工作日 330 天計算，日生產(chǎn)量為 噸，計劃有 1 個綜采工作面、5 個炮掘工作面同 掘進（其中 3 各同時生產(chǎn)、 2 個進行抽放） ，計劃每個炮掘工作面月推進度 120m，巷道掘進寬度 4 m、煤容重 計算 ,掘進期間相對瓦斯涌出量見下表： 掘進期間相對瓦斯涌出量計算表 煤層號 煤層 平均 厚度 （ m） 單巷掘進工作面日產(chǎn)量 （ t） 相對瓦斯涌出量 （ m3/t） M2 M2＋ 1 M3 M4＋ 1 M5 M7 M9 M15 M16 采空區(qū)瓦斯涌出量計算： 28 qk=K（ qc+qj） 式中： qk— 采空區(qū)瓦斯涌出量， m3/t K— 采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)，一般為 ～ qc— 采出煤的瓦斯涌出量， m3/t qj— 掘進煤的瓦斯涌出量， m3/t 各煤層回采期間采空區(qū)瓦斯涌出量計算結果如下 為了考慮礦井的發(fā)展，本礦按年生產(chǎn)能力 60 萬噸進行設計、年工作日 330 天計算，礦井日生產(chǎn)量為 噸，計劃有 1 個綜采工作面 3 個掘進工作面同時生產(chǎn)。 根據(jù) 中華人民共和國國家標準《煤礦瓦斯抽采工程設計規(guī)范》 GB 504712020的相關要求 ： 凡符合下列情況之一時，必須建立瓦斯抽采系統(tǒng) （ 1）高瓦斯礦井。 Ⅲ、年產(chǎn)量（ ～ ） Mt 的礦井，大于 25m3/min。 凡符合下列情況之一時，應建立地面固定瓦斯抽采系統(tǒng)： （ 1）開采有煤與瓦斯突出危險煤層的礦井。 Ⅱ、采用本煤層預抽、邊采邊抽、邊掘邊抽、臨近層卸壓抽采等抽采方法的礦井，宜采用高負壓抽采系統(tǒng)。 31 二 、抽放瓦斯 的可 行 性 衡量 煤層可抽性的指標主要有下列 兩 項。鑒于本礦未作抽放可抽性的幾項 指標鑒定 ,該礦在 生產(chǎn) 期間必須根據(jù)具體情況研究一套適合于本礦的一套抽采方法。 抽放方法在滿足礦井安全開采的條件下，還需滿足開發(fā)、利 32 用瓦斯的需要。 有利于鉆場、鉆孔的施工和抽放系統(tǒng)管網(wǎng)的設計，有利于增加鉆孔的抽放時間。 在生產(chǎn)過程中，鄰近瓦斯涌出量較大，為了減少采煤期間的瓦斯涌出量、確保安全生產(chǎn)，應加大采空區(qū)的瓦斯抽放力度，采空區(qū)抽放采用半封閉式埋管抽放。以優(yōu)先布置上行孔，在抽放孔盲區(qū)補施工下行孔，各鉆孔終孔位置距采面機巷或風巷真傾斜距離 10～ 15m。 二、鉆孔施工 鉆孔施工完畢后必須做好鉆孔駿工記錄和圖紙，并在鉆孔盲區(qū)內(nèi)補施工鉆孔，使之達到設計要求。 放水器、分流器、鉆孔連接示意圖 。 1 2 3891011掘進期間卸壓效果不好或未卸壓的措施孔布置圖1213141516174 56718191 2 38910111213141516174 5671819局部地點鉆孔 布置 必須符合下例要求： 在掘進工作面施工抽放孔進行抽放，鉆孔必須覆蓋巷道輪廓線外上幫至少 7 米、下幫至少 3 米，并保持鉆孔始終超前掘進工作面 迎頭前方 7 米以上。 鉆孔布置 （ 1） 采取 卸壓 效果 不好或不在 卸壓 范圍內(nèi)的 鉆場鉆孔 抽放： 每一個鉆場內(nèi)沿煤層走向方向施工抽放鉆孔，鉆孔必須覆蓋巷道輪廓線外上幫 至少 20 米、下幫 至少 10 米，超前工作面距離 60m 以上，保持鉆孔始終超前掘進工作面迎頭前方 20 米以上 。 三、穿層鉆孔抽放 由于該礦瓦斯含量較大，煤層間距較小，為了滿足生產(chǎn)和安全的要求，保證礦井正常接替，在使用本煤層鉆孔抽放不能滿足要求時，可采用穿層鉆孔提前對待采煤層瓦斯進行 預抽 ，以達到順利采掘的目的。并在工作面往后每隔 20～ 30m 設置一組三通、使用風筒布或其他不漏氣的面料將其 封 堵住，在工作面推進過程中，將埋管口保留在工作面的采空區(qū)，通過抽放系統(tǒng)對采空區(qū)瓦斯進行抽放。 測試孔風筒布木跺保護網(wǎng)留管安設布置示意圖短接采空區(qū) 39 二、 高位抽放 祥達煤礦煤層間距小，臨近層瓦斯涌入采煤工作面的可能性較大，因此在采取采空區(qū)埋管抽放后如不能滿足瓦斯治理的要求，可采用高位抽放作為補充措施。 第 七 節(jié) 留管抽放注意事項 采空區(qū)瓦斯抽放管路上必須安設調節(jié)閥，以便合理調整抽放負壓和抽放流量。 40 第六章 瓦斯治理計算 第一節(jié) 瓦斯涌出量預計情況 根據(jù)地質資料及相關數(shù)據(jù)計算顯示， 祥達 煤礦預計瓦斯涌出量最大為開采 M9煤層期間，礦井相對瓦斯涌出量預計為 ， 絕對瓦斯涌出量為 。 按照每個采煤工作面傾向長度 120m，走向長度 500m、平均煤厚 、容重 計算，一個采煤工作面擁有原煤 126150 噸，按照每噸煤抽放瓦斯 計算，共計需要抽放瓦斯 ，按照本煤層抽放瓦斯時 間 6個月計算，每天需要抽放瓦斯 ，瓦斯抽放純量為 41 。 預計 采 煤工作 面配風量 1700 m3/min，按照回風流瓦斯?jié)舛?%管理，風排瓦斯量為 ，剩余 要進行抽放。 My 44 式中 WC可抽瓦斯量（ Mm3） W礦井瓦斯儲量（ Mm3） K可抽系數(shù) K1瓦斯涌出程度系數(shù) K2負壓抽采時的抽采作用系數(shù)，可取 K3礦井瓦斯抽采率。 = K= = WC= =（ Mm3） 根據(jù)以上計算，祥達煤礦礦井可抽瓦斯量至少有 三、可抽年限計算： 為了確保礦井安全、正常生產(chǎn)，根據(jù)采掘期間的瓦斯治理預算，低負壓每分鐘需要抽放 瓦斯、高負壓每分鐘需要抽放，祥達煤礦每分鐘共計需要抽放 。礦井采用走向長壁式采煤，隨著礦井采掘的延伸，掘進、回采工作面瓦斯涌出量將逐漸增大，礦井目前建立瓦斯抽放系統(tǒng)的主要目 的是降低煤層瓦斯含量，減少采掘工作面瓦斯涌出量。應有 ～ 的富余系數(shù)。 14） 1/2= = = = 阻力計算： A、 摩擦阻力計算 △ =（ρ 1 n1+ρ 2 n2）247。（ ）（ 71 60） 2 = 247。 5760000 =247。 1440000 = B、局部阻力 根據(jù)中華人民共和國國家標準煤礦瓦斯抽采工程設計規(guī)范 GB 504712020 的規(guī)定， 管路 局部阻力可按管路摩擦阻力的 10%～ 20%計算，此 處取 20%。 (2 60) = (+δ )247。根據(jù)中華人民共和國煤炭行業(yè)標準 MT 祥達 煤 礦地質條件和實際情況，為了增加管路 的抗壓能力，選用 主管 外徑 為 Φ 355壁厚為 （公稱壓力 ） 的煤礦井下用聚氯乙烯管、 50 支管為Φ 200 壁厚為 3mm 的焊接鋼管 能夠滿足 生產(chǎn) 抽放 要求。 V瓦斯管內(nèi)流速 d=（ 175 247。ρ 2 式中： △ 混合瓦斯對空氣的相對密度 ρ 1瓦斯密度（取 ） 51 n1混合瓦斯中瓦斯?jié)舛? ρ 2空氣密度（取 ） n2混合瓦斯中空氣濃度 △ =（ + ）247。 110250000 =11219247。 110250000 = B、局部阻力計算 根據(jù)中華人民共和國國家標準煤礦瓦斯抽采工程設計規(guī)范 GB 52 504712020 的規(guī)定，管理局部阻力可按管路摩擦阻力的 10%～ 20%計算，此處取 20%。 第九章 瓦斯抽放泵選型及驗證 第一節(jié) 瓦斯抽放泵選型 一 、鉆孔抽放泵（高負壓抽放）選型及驗證 抽采系統(tǒng)壓力計算： 53 （ 1）標準狀態(tài)下抽采系統(tǒng) 壓力的計算 Hf=Hi K =(hi+hzf) K 式中： Hf瓦斯泵壓力 Pa Hi井下負壓管路系統(tǒng)全部阻力之和 Pa hi井下負壓段管路的最大總阻力 Pa hzf井下抽放鉆場或鉆孔必須造成的負壓 Pa 由公式可得到 Hf=(hi+hzf) =(+13) = （ 2）抽采系統(tǒng)工況壓力計算 Pg=Pd Hf 式中： Pg 抽采泵工況壓力（ Pa） Hf瓦斯泵 標況 壓力 （ Pa） Pd 抽采泵站的大氣壓力（ Pa） 由公式可得到 Pg= = 瓦斯泵流量計算： （ 1）標準狀態(tài)下抽采泵流量計算 Q=(∑ QC)247。 ( ) =247。 100% =% 二 、留管抽放泵（低負壓抽放）選型及驗證 1。 ） = =0TPTP dbg ???? 55 根據(jù) AQ 10272020中華人民共和國安全生產(chǎn)行業(yè)標準煤礦瓦斯抽采規(guī)范 條規(guī)定“礦井瓦斯抽放設備的能力