【正文】 ................................... 1 國內(nèi)瓦斯抽放現(xiàn)狀 ................................................. 3 研究內(nèi)容及技術(shù)路線 ................................................... 6 研究內(nèi)容 ......................................................... 6 技術(shù)路線 ......................................................... 6 2 礦井概況 ................................................................. 8 礦井位置、交通 ....................................................... 8 地層及構(gòu)造 ........................................................... 8 煤層與煤質(zhì) ........................................................... 9 礦井開拓、開采情況 .................................................. 10 通風(fēng)與瓦斯 .......................................................... 11 礦井瓦斯災(zāi)害情況 .................................................... 11 3 礦井瓦斯抽放的必要性與可行性 ............................................ 13 礦井瓦斯來 源分析 .................................................... 13 回采工作面瓦斯涌出量 ............................................. 13 掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量 ............................................ 16 采區(qū)瓦斯涌出量 .................................................. 18 礦井瓦斯涌出量 .................................................. 18 瓦斯涌出分析結(jié)果 ................................................ 19 瓦斯抽采的必要性 .................................................... 20 瓦斯抽采的可行性 .................................................... 20 4 抽放方法與抽放工藝 ...................................................... 22 瓦斯抽放設(shè)計(jì)參數(shù) .................................................... 22 瓦斯儲(chǔ)量計(jì)算 ..................................................... 22 瓦斯可抽量計(jì)算 .................................................. 23 瓦斯抽放方法 ........................................................ 24 4 瓦斯抽放方法的確定 .................................................. 26 掘進(jìn)工作面邊掘邊抽 .............................................. 26 回采工作面順層鉆孔預(yù)抽 .......................................... 28 采空區(qū)埋管抽采瓦斯 .............................................. 28 走向頂板長鉆孔抽采瓦斯 .......................................... 29 封孔工藝 ............................................................ 31 抽采參數(shù)及鉆孔施工設(shè)備 .............................................. 32 抽采參數(shù) ........................................................ 32 鉆孔施工設(shè)備 .................................................... 32 5 抽放管路系統(tǒng)選擇 ....................................................... 34 抽采管路系統(tǒng)的選擇原則 .............................................. 34 抽放管路敷設(shè) ........................................................ 34 抽采管路管徑計(jì)算及管材選擇 .......................................... 34 瓦斯管徑計(jì)算 ..................................................... 34 抽采管材的選擇和管徑確定 ........................................ 35 抽采管路阻力計(jì)算 .................................................... 35 抽采規(guī)模 ............................................................ 36 按瓦斯儲(chǔ)量計(jì)算瓦斯抽采量 ........................................ 36 按《煤礦瓦斯抽采指標(biāo)》計(jì)算瓦斯抽采量 ............................ 38 抽采規(guī)模的確定 .................................................. 38 附屬裝置 ............................................................ 38 瓦斯管路的敷設(shè)及質(zhì)量驗(yàn)收 ............................................ 38 6 抽采設(shè)備選型 ............................................................ 40 選型原則 ............................................................ 40 瓦斯泵流量計(jì)算 ...................................................... 40 瓦斯泵壓力 .......................................................... 40 抽采泵選型 .......................................................... 41 7 主要結(jié)論及展望 .......................................................... 43 主要結(jié)論 ............................................................ 43 展望 ................................................................ 43 5 致謝 ...................................................................... 44 主要參考文獻(xiàn) .............................................................. 45 1 1 緒論 選題背景及研究意義 “ 安全第 一、預(yù)防為主 ” 是我國各行各業(yè)都要遵循的安全生產(chǎn)方針。 一XX 瓦斯賦存情況復(fù)雜，涌出量較大，僅靠通風(fēng)方法難以解決瓦斯超限問題，因而對(duì)礦井進(jìn)行瓦斯抽采勢(shì)在必行。 本文介紹了礦井的基本概況，對(duì)礦井瓦斯抽放的必要性與可行性進(jìn)行了分析；運(yùn)用分源預(yù)測(cè)法計(jì)算礦井瓦斯涌出量，并分析 了 不同的瓦斯抽放方法，設(shè)計(jì)了礦井的瓦斯抽放工藝；通過對(duì)井下環(huán)境的分析和抽采管徑的計(jì)算，確定 了 抽采管路系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù) ；在計(jì)算抽放系統(tǒng)的管道阻力和瓦斯泵的流量與壓力的基礎(chǔ)上，選擇了合適的瓦斯泵型號(hào)。采煤作業(yè)作為高危險(xiǎn)行業(yè)，在安全生產(chǎn)方面尤為重視。這些血淋淋的事實(shí)無不說明了瓦斯事故是制約煤礦安全生產(chǎn)的 “ 頭號(hào)大敵 ” [1]。尤其針對(duì)瓦斯涌出量很大的礦井或采區(qū)，瓦斯抽放在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都是必須的。并且該礦井通過通風(fēng)方式無法消除瓦斯隱患，安全難以得到保證，所以本次對(duì) XX 煤礦進(jìn)行的瓦斯抽放設(shè)計(jì)，具有防止該煤礦發(fā)生瓦斯事故，提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)該煤礦本質(zhì)安全化的重要作用。這些國家都把抽放瓦斯的工作作為治理瓦斯的生產(chǎn)工序，是高瓦斯含量煤層回采中的一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié) [4]。 3 總體來說，國外瓦斯抽放技術(shù)已經(jīng)較為成熟，現(xiàn)在主要采用綜合的總體抽放方式，在掘進(jìn)過程中抽放瓦斯，回采過程中邊采邊抽和采空區(qū)抽放千方百計(jì)增加瓦斯抽放量，提高瓦斯抽放率，同時(shí)建立瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)，為礦井的安全生產(chǎn)提供保障。 2020 年 時(shí) 我國共有 141 個(gè)礦井建立了地面永久瓦斯泵站進(jìn)行抽放瓦斯，年抽放量達(dá) 866 Mm3； 到 2020 我國年 抽放礦井?dāng)?shù)達(dá)到 237 個(gè) ， 抽放量達(dá)到 1984Mm3； 近年來 我國瓦斯抽放量如 表 [8]。 ② 鄰近層卸壓瓦斯抽放階段。 ③ 低透氣性煤層強(qiáng)化抽瓦斯階段。多數(shù)方法在試驗(yàn)區(qū)取得了提高瓦斯抽放量的效果，但仍處于試驗(yàn)階段，沒有大范圍推廣應(yīng)用。所謂綜合抽放瓦斯就是：把開采煤層瓦斯采前預(yù)抽、卸壓鄰近層瓦斯采后抽及采空區(qū)瓦斯采后抽等多種方法在一個(gè)采區(qū)內(nèi)綜合使用，使瓦斯抽放量及抽放率達(dá)到最高。 指采用巷道或打鉆孔的 方式在開采前抽放開采煤層內(nèi)含有的瓦斯的方法，可以分為巷道預(yù)抽和鉆孔預(yù)抽。 即在工作面前方，在進(jìn)風(fēng)巷或回風(fēng)巷中每隔一定距離打平行于工作面的鉆孔 ，然后插管、 封孔進(jìn)行抽放，也可以每隔一段距離（ 2030m）掘一鉆場，布置 3 個(gè)扇形鉆孔，然后插管、封孔進(jìn)行抽放。隨著工作面的推進(jìn)，鉆場和鉆孔也向前排列。此方法 抽采負(fù)壓與通風(fēng)負(fù)壓方向一致，有利于提高抽采效果， 且 斯管道設(shè)在回風(fēng)巷，容易管理，有利于安全。 使用較少， 陽泉礦是鄰近層巷道抽放瓦斯方式的先驅(qū)，瓦斯抽放效果也最為顯著，工作面瓦斯抽放率普遍高于 70％，最高時(shí)達(dá)到 90％以上。尤其是對(duì)于本煤層預(yù)抽效果不理想、采空區(qū)瓦斯涌出量大的工作面，采空區(qū)抽放方法是首選的抽放方法。我國抽放率低的原因主要有幾點(diǎn)[11]： ① 抽放不穩(wěn)定，利用閑難。 ③ 資金投入不足。目前，中國的瓦斯綜合利用工程只是針對(duì)瓦斯抽放礦井，實(shí)際上全國每年有 90%的來自回風(fēng)流中的濃度低于 l％的瓦斯被直接排放到空氣中。 總而言之， 展經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，我國的 瓦斯抽采技術(shù)雖然取得了長足的發(fā)展，但由于我國井工開采采煤量大，到 2020 年止 ， 抽放礦井的產(chǎn)煤量僅占總產(chǎn)量的 %，抽放瓦斯量僅占瓦斯涌 出量 的 %，故瓦斯抽采的工作還應(yīng)該繼續(xù)發(fā)展，并且 煤礦瓦斯事故是威脅煤礦安全生產(chǎn)的頭號(hào)大敵，而瓦斯抽放技術(shù)是瓦斯治理工作的治本之策。 （ 2）抽采方法的優(yōu)選： 根據(jù)收集的基礎(chǔ)資料（煤層賦存狀況、瓦斯賦存規(guī)律、巷道布置、地質(zhì)條件、開采技術(shù)等）和分析計(jì)算得出的結(jié)論（瓦斯涌出來源、瓦斯涌出量等）結(jié)合礦井生產(chǎn)的實(shí)際情況，選取最優(yōu)的回采工作面瓦斯抽放方法、采空區(qū)瓦斯抽放方法和工作面上隅角瓦斯抽放方法，使煤礦的整體效益最大化。 技術(shù)路線 首先 收集有關(guān)新疆焦煤集團(tuán) XX 煤礦的煤質(zhì)、地層、瓦斯與地質(zhì)方面的資料，了解瓦斯抽放的地質(zhì)背景和采掘工作面的瓦斯抽放系統(tǒng)，查閱相關(guān)資料，對(duì)瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算或預(yù)測(cè)。礦區(qū)自西向東分布有 2130 煤礦、 1930 煤礦及 XX 煤礦。 如圖 所示。58′58″。井田西高東低，最大高差可達(dá) 775m。巖煤層傾角一般 7176。 表 礦區(qū) 地層表 斷層 編號(hào) 斷層 性質(zhì) 傾 向 傾 角 垂直 斷距 分布 位置 切割破壞煤層情況 F32 逆斷層 南傾 50176