【正文】 降，落差40～280m，傾角40176。軸部延伸400m左右，山莊三號背斜軸向過46′7孔，方位40176。己四采區(qū)位于諸葛廟背斜西翼，該背斜在己四采區(qū)表現(xiàn)不明顯，構(gòu)造幅度較小，為寬緩褶皺。傾向西南，東北盤抬升，西南盤下降，為落差40～280m的高角度正斷層?！?7176。五礦己四采區(qū)位于李口向斜的西南翼，鍋底山斷層以北。區(qū)內(nèi)主體構(gòu)造為一寬緩的復(fù)式向斜，即以李口向斜和靈武山向斜為主，其間為尖山背斜的一系列北西方向的褶皺。 井田地質(zhì)特征 地質(zhì)構(gòu)造平頂山煤田位于華北平原西南部邊緣，伏牛山以北，箕山以南。 礦井煤炭生產(chǎn)及規(guī)劃概況平煤五礦58年投產(chǎn)，1984年達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)量，己四采區(qū)投產(chǎn)后,。表土為殘坡積物，厚度小，土質(zhì)差，種植玉米，大豆、紅薯等。冰凍期一般為11月到次年3月，最大凍土層深度220mm，最大積雪厚度160m最長冰凍期為170天。 氣象及地震本區(qū)屬暖溫帶半干旱季風(fēng)氣候。 地形地貌五礦己組煤深部區(qū)地表為龍山至擂鼓臺的低山丘陵地帶，地勢中間高，南北低，最高點(diǎn)為擂鼓臺，標(biāo)高+，其次為龍山，標(biāo)高+，南坡陡，北坡緩，呈單面山形，為本區(qū)地表分水嶺。2 礦井概況 井田概況 交通位置平頂山天安煤業(yè)股份有限公司五礦（簡稱平煤五礦）位于平頂山市以西10 km，在平頂山礦區(qū)的西部，東部與一礦、四礦為鄰，西與十一礦為鄰，北和六礦為鄰。庚20煤層前部開采時(shí)溫度為27℃左右。煤塵：%，%，庚20煤沒塵爆炸性指數(shù)為32～35%。礦井水文條件類型為Ⅲ類。己組煤含水層為己組頂板砂巖和地板L2含水層，間接沖水層L7灰?guī)r和寒武系白云質(zhì)灰?guī)r含水層。，服務(wù)年限為64年，1996年經(jīng)集團(tuán)公司同意，將六礦己組煤層劃歸五礦開采增加了五礦可采儲量。地表范圍為龍山至擂鼓臺的低山丘地帶，地勢中間高，南北低，最高點(diǎn)為擂鼓臺，標(biāo)高+，其次為龍山，標(biāo)高+，南坡陡，北坡緩，呈單面山形，為本區(qū)地表分水嶺。平煤五礦己四采區(qū)煤層瓦斯抽放設(shè)計(jì)采用上下順槽打順層平行鉆孔預(yù)抽、高位鉆孔抽放和采空區(qū)埋管抽放、上隅角抽放相結(jié)合的瓦斯抽放方法，它能確保采掘工作在低瓦斯含量條件下采掘，給采掘工作創(chuàng)造安全環(huán)境。平煤五礦己四采區(qū)瓦斯抽放設(shè)計(jì)摘要：對突出礦井而言，煤礦生產(chǎn)過程中的最大安全隱患是瓦斯事故。根據(jù)平煤五礦己四采區(qū)的各項(xiàng)資料研究瓦斯抽放設(shè)計(jì)的合理組合方式，工藝參數(shù)，抽放效果評價(jià)技術(shù)等是非常有必要的，能夠?yàn)榈V井瓦斯抽放的科學(xué)管理，生產(chǎn)計(jì)劃的科學(xué)編制以及計(jì)劃的嚴(yán)格實(shí)施提供必要的科學(xué)依據(jù)，也是確保安全生產(chǎn)，提高工作效率和生產(chǎn)效益的有效手段。礦區(qū)內(nèi)又連接京廣、焦枝兩大干線的孟——寶支線、礦區(qū)鐵路專用線；以平頂山市為樞紐與周邊縣市相通形成公路交通網(wǎng)，交通十分便利，使得煤炭外運(yùn)便捷。1968年12月投產(chǎn)截止2010年末已生產(chǎn)52年，剩余服務(wù)年限符合設(shè)計(jì)要求及相關(guān)規(guī)定，三水平800～1000m未計(jì)算的己組煤煤炭儲量將礦井剩余服務(wù)年限又延長了，礦井的煤炭資源有可靠的保障。庚組煤含水層為LL7灰?guī)r含水層，間接充水含水層為寒武系白云質(zhì)灰?guī)r含水層。瓦斯：屬突出礦井，己組煤層是突出煤層，瓦斯含量隨深度增加而增加；庚20煤層屬低瓦斯煤層。自燃：己組煤自燃發(fā)火期為3～6個(gè)月，庚20煤自燃期2～3個(gè)月。 設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想結(jié)合平煤五礦的開采技術(shù)條件，依靠科技進(jìn)步，樹立“瓦斯事故可以預(yù)防和避免”、“瓦斯是自愿和潔凈能源”的意識，貫徹“安全第一、預(yù)防為主”和瓦斯治理“先抽后采、監(jiān)測監(jiān)控、以風(fēng)定產(chǎn)”的方針，加強(qiáng)瓦斯治理與利用的工作，努力建設(shè)本質(zhì)安全礦井。行政區(qū)劃分屬平頂山市郊區(qū)和寶豐縣管轄。地面建筑有六礦北山進(jìn)風(fēng)井、回風(fēng)井、五礦北山進(jìn)風(fēng)井以及山莊、馬溝、戶口、周家等18個(gè)村莊。根據(jù)平頂山氣象站的資料，雨季一般集中在6～9月份。本區(qū)地震基本烈度為Ⅵ度。植被以槐樹為主，其次有粟樹、果樹等。 現(xiàn)有水源、電源水源礦井工業(yè)廣場建有水廠，供水能力為15000m3/d，能滿足井上下所有系統(tǒng)的供水需求。本煤田處于豫西斷隆、華北斷拗和北秦嶺褶皺帶的交接部位。李口向斜為東南端收斂、西北端呈扇形展開的寬緩褶曲，向北西方向傾伏。李口向斜西南翼為一平緩單斜構(gòu)造，走向280176。平均10176。五礦己四采區(qū)位于鍋底山斷層的東北盤，從現(xiàn)有資料分析，采區(qū)上部構(gòu)造復(fù)雜，發(fā)育有F5正斷層、山莊復(fù)式褶皺和諸葛廟背斜，中下部也發(fā)育有多條斷層。山莊復(fù)式褶皺：該褶皺為連續(xù)性背向斜組合構(gòu)造，共3個(gè)背斜，兩個(gè)向斜，從北向南分別為山莊一號背斜、山莊二號背斜、山莊三號背斜。軸部延伸240m?！?5176。見表21?！?0176。0～35400mDF2正斷層北北東西45176。0～25300DF6逆斷層?xùn)|西北50176。0～701100DF10正斷層北西南西55176。地層中含有豐富的海洋動物化石，屬淺海和潮坪沉積，～，根據(jù)巖性特征自下而上分為四段，即底部鋁土質(zhì)泥巖段、下部灰?guī)r段、中部砂質(zhì)泥巖段和上部灰?guī)r段。中部砂質(zhì)泥巖段：～，由灰～深灰色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖、灰?guī)r和薄煤組成，含灰?guī)r兩層（L3～L4），透鏡狀，薄煤不穩(wěn)定，泥巖中植物化石豐富，最明顯的是貓眼鱗木。（三）二疊系下統(tǒng)下石盒子組本組含煤三段，分別是第三煤段（戊組煤）、第四煤段（丁組煤）、第五煤段（丙煤）。四煤段（丁組煤）～，本段由灰色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)中粒砂巖和煤組成，含煤4～7層，其中丁56煤層為全區(qū)可采煤層，層位穩(wěn)定。底部為中細(xì)粒石英砂巖，灰黑色～灰白色，成分以石英長石為主，含少量暗色礦物質(zhì)和白云母片，鈣質(zhì)膠結(jié)，砂巖底部含豆?fàn)钅噘|(zhì)包體，具小型板狀交錯(cuò)層理，厚度1～28m，層位穩(wěn)定，是四、五煤段的分界砂巖，俗稱五底砂巖（K8），主要動植物化石有舌形貝未定種、貓眼鱗木、連座單網(wǎng)羊齒、分瓣單羊齒、朝鮮羽羊齒等。己1617煤層～17m，其中4918孔揭露己1617煤層直接與L2灰?guī)r接觸，～13m，一般在9m左右，偽頂為炭質(zhì)泥巖，直接頂為泥巖或砂質(zhì)泥巖，直接底板為泥巖或砂質(zhì)泥巖，～12m，老底為細(xì)砂巖，俗稱老君堂砂巖?？傊?617煤層屬較穩(wěn)定煤層，全區(qū)可采?；瘜W(xué)性質(zhì)：內(nèi)在水分（Mad）：%，灰分（Ad）：%，硫分(Sfd)：%，揮發(fā)分（Vdaf）：%，含油率（Td）：%。地表沖溝較發(fā)育，由于地表季節(jié)性徑流條件較好，不利于大氣降水匯集和滲透，五礦、六礦采區(qū)生產(chǎn)表明，大氣降水對礦坑充水無明顯影響。主要隔水層己組煤底板隔水層由砂巖含水層之間的泥巖及砂質(zhì)泥巖組成，在沒有斷裂的情況下，在垂向上使得頂板砂巖含水層之間缺乏水力聯(lián)系。雖然在垂向上水力聯(lián)系較弱，但采面回采頂板垮落后，使上部巖層產(chǎn)生裂隙，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，裂隙帶高度最大可達(dá)80m高，煤層開采加大頂板砂巖含水層之間的水力聯(lián)系，使采面涌水增大，預(yù)計(jì)己四采區(qū)在掘進(jìn)時(shí)，山莊復(fù)式褶皺附近涌水量為5～15m3/h，其它地段，頂板砂巖水局部有滴淋現(xiàn)象，回采時(shí)，采面正常涌水量為20m3/h，最大可達(dá)50m3/h。C～45176。己17煤層直接底板小裂隙發(fā)育，在下部階段采空區(qū)有排泄空間的情況下，上部階段采空區(qū)可以通過底板裂隙及煤巖交接面滲透到下部采空區(qū)，己三采區(qū)生產(chǎn)證明，上部老空水可以在2～3年內(nèi)全部泄完，在己三采區(qū)生產(chǎn)過程中，還發(fā)現(xiàn)四次底板灰?guī)r水通過底板裂隙導(dǎo)入巷道或采面，但滲入量很小，一般1～2m3/h，而且隨機(jī)消失。己三采區(qū)正常涌水量為120m3/h己四采區(qū)預(yù)計(jì)正常涌水量為：Q=165 m3/h己四采區(qū)最大涌水量Qmax=280 m3/h3 礦井瓦斯賦存 煤層瓦斯基本參數(shù)根據(jù)礦方資料和五礦己四采區(qū)初步設(shè)計(jì)，本采區(qū)瓦斯抽采基礎(chǔ)參數(shù)：一、煤層瓦斯壓力己組煤層瓦斯壓力：，；；。五、瓦斯抽采率根據(jù)本礦實(shí)際抽放率，并參照《礦井瓦斯抽放管理規(guī)范》，確定己四采區(qū)瓦斯抽放率＞30%。抽放率指標(biāo)應(yīng)符合現(xiàn)行的《礦井瓦斯抽放管理規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定。礦井瓦斯抽采量包括井田范圍內(nèi)地面鉆井抽采、井下抽采（含移動抽采）的瓦斯量。 （34）式中：—工作面月平均瓦斯抽采率，%；—回采期間，工作面月平均瓦斯抽采量，m3/min；—工作面月平均風(fēng)排瓦斯量，m3/min。符合設(shè)計(jì)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定。己四采區(qū)為煤與瓦斯突出采區(qū)，隨著開采深度的增加，瓦斯壓力還將逐漸增大，煤與瓦斯突出危險(xiǎn)嚴(yán)重，瓦斯抽放是防治煤與瓦斯突出的主要措施之一。⑶開采有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)煤層的。（2）鄰近層瓦斯涌出量計(jì)算受己15煤層采動影響，鄰近層（被保護(hù)層）己1617煤層瓦斯將涌入己15采面和采空區(qū)。 （45）=（）2136/（2460）= m3/min式中：q1 — 本煤層開采涌入工作面的瓦斯量，m3/min k1 — 圍巖瓦斯涌出系數(shù)， A — 己1617采面工作面日產(chǎn)量，2136t/d X0 — 煤的瓦斯原始含量，m3/t Xc — 煤的殘存瓦斯含量，m3/t，取經(jīng)驗(yàn)值X1=3k2 — 工作面丟煤系數(shù)，取回采率的倒數(shù)，k2 =； k3 — 工作面巷道瓦斯預(yù)排影響系數(shù)，取 掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量預(yù)測（1）己15煤層掘進(jìn)工作面a、己15煤層掘進(jìn)落煤瓦斯涌出量 （46）=（）= m3/min式中：s — 掘進(jìn)端頭見煤面積，m2；V — 平均掘進(jìn)速度，m/min；r — 煤的容重，t/m3；X0 — 煤層瓦斯含量，m3/t；Xc — 煤層殘存瓦斯量，m3/t。己四采區(qū)瓦斯涌出量己四采區(qū)瓦斯涌出量由各采面瓦斯涌出量與各掘進(jìn)面瓦斯涌出量組成。 瓦斯抽放的可行性 開采層抽放瓦斯的可行性根據(jù)鄰近礦井的實(shí)際抽放瓦斯資料和開拓開采布置，確定己四采區(qū)各煤層以本煤層抽放為主，進(jìn)行預(yù)抽、邊采邊抽等綜合抽放瓦斯方法。八礦、十礦、十二礦已建立地面瓦斯抽放系統(tǒng)。根據(jù)《AQ10272006煤礦瓦斯抽放規(guī)范》：按礦井瓦斯來源實(shí)施開采煤層瓦斯抽放、鄰近層瓦斯抽放、采空區(qū)瓦斯抽放和圍巖瓦斯抽放；：多瓦斯來源的礦井，應(yīng)采用綜合瓦斯抽放方法。 抽放方法選擇根據(jù)上面建立的抽放瓦斯的必要性指標(biāo)和可行性指標(biāo)，依據(jù)規(guī)程、規(guī)范的規(guī)定論述采用礦井集中抽放瓦斯系統(tǒng)或地面鉆孔抽放瓦斯系統(tǒng)，還是采用井下移動式抽放瓦斯系統(tǒng)。由于己15煤采面為近距離開采保護(hù)層采面，己15煤層與己1617煤層層間距厚度不均，在開采過程中己1617煤層瓦斯釋放入該采面，尤其是采空區(qū)附近。（2）鉆孔布置在運(yùn)輸順槽和回風(fēng)順槽向煤層打鉆，采用MKⅣ型鉆機(jī)施工，孔徑90mm，孔深80m，鉆孔間距3m。孔徑90mm，孔深80m。）仰角（176。在三通管進(jìn)入采空區(qū)一定距離后，根據(jù)抽放效果及濃度逐漸打開三通管上吸氣口閥門，進(jìn)行抽放。圖53 上隅角抽放掘進(jìn)工作面邊掘邊抽：掘進(jìn)工作面防突以降低前方煤體集中應(yīng)力，釋放煤層瓦斯壓力為主。圖54 邊掘邊抽6 瓦斯抽放管路系統(tǒng)及設(shè)備選型 抽放管路選型及阻力計(jì)算 規(guī)定根據(jù)《AQ10272006煤礦瓦斯抽放規(guī)范》，對瓦斯抽放管路有如下要求：：抽放管路系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)井下巷道的布置、抽放地點(diǎn)的分布、瓦斯利用的要求以及礦井的發(fā)展規(guī)劃等因素確定，避免或減少主干管路系統(tǒng)的頻繁改動，確保管道運(yùn)輸、安裝和維護(hù)方便，并應(yīng)符合下列要求：——抽放管路通過的巷道曲線段少、距離短，管路安裝應(yīng)平直，轉(zhuǎn)彎時(shí)角度不應(yīng)大于50176。：抽放管路總阻力包括摩擦阻力和局部阻力；摩擦阻力可用低負(fù)壓瓦斯管路阻力公式計(jì)算；局部阻力可用估算法計(jì)算，一般取摩擦阻力的10%~20%。一般情況下，宜采用集中建站方式。根據(jù)瓦斯抽出量及分布情況，抽放管路主管管徑、規(guī)格：主干管為一趟DN600mm無縫鋼管和一趟DN300mm無縫鋼管。根據(jù)采區(qū)及各采區(qū)抽放瓦斯量、抽放瓦斯?jié)舛?，考慮到為今后抽放瓦斯留有余量(可能的最大流量)，分別計(jì)算選擇各段抽放管路如下：對于去往己15采面高位鉆場與平行鉆場管路的選擇（1）總干管： （62） （m）管路選用DN300mm無縫鋼管做為抽放瓦斯主管。（2） 己1617支管上：D= （66）（m）管路選用DN400mm無縫鋼管做為己1617采面上順槽抽放瓦斯管。⑵管路摩擦阻力計(jì)算計(jì)算直管摩擦阻力，可按下式計(jì)算： （610）式中 H—阻力損失，Pa；L—直管長度，m；Q—瓦斯流量，m3/h；D—管道內(nèi)徑，cm；k0—系數(shù)，見表4；D—混合瓦斯對空氣的相對密度，見表5。根據(jù)本采區(qū)抽放瓦斯系統(tǒng)管路布置，總干管從地面到回風(fēng)下山的己15工作面回風(fēng)巷(上順槽)L1=3200m，采用DN300mm抽放瓦斯管1趟；支管1至己15采面回風(fēng)下山下端L2=1200m，采用DN100mm抽放瓦斯管1趟；根據(jù)上述抽放瓦斯管路系統(tǒng)，計(jì)算管網(wǎng)阻力如下：（1）直管段摩擦阻力 (611)式中