【正文】 采煤工作面絕對瓦斯涌出量大于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(fēng)方法解決不合理的)。根據(jù)XX煤礦的實際情況，我們XX煤礦瓦斯必要性進行分析。根據(jù)預(yù)測，當?shù)V井采至深部，產(chǎn)量達到180萬t/a時，遠大于40m3/min。局部受斷層影響傾角可達19176。這些構(gòu)造，尤其是褶曲構(gòu)造可能會引起瓦斯的積聚，對煤層開采帶來威脅，所以進行抽采可以有效防止瓦斯的異常涌出，保證煤礦安全生產(chǎn)。表421 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/)容易抽采10可以抽采～10～較難抽采目前XX煤礦測得的9號煤百米鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)為＝， m2/，此煤層為低透氣性煤層，屬于較難抽采煤層。第五章 抽采方法設(shè)計第一節(jié) 瓦斯來源分析根據(jù)礦井瓦斯涌出量預(yù)計，在不進行瓦斯抽采就開采15煤層時， m3/t，其中9，15中國礦業(yè)大學(xué)（北京）提交的XX煤礦《煤層瓦斯賦存規(guī)律階段報告》中，通過對9號煤層的一個回采工作面的測試，%，%，%。3．抽采方法在滿足礦井安全開采的前提下，還需滿足開發(fā)、利用瓦斯的需要。7．抽采方法應(yīng)有利于鉆場、鉆孔的施工和抽采系統(tǒng)管網(wǎng)的設(shè)計，有利于增加鉆孔的抽采時間。在煤巷掘進工作面后5m處的巷道兩幫各施工一個鉆場。鉆孔傾角原則上須保證鉆孔在煤層內(nèi)，鉆孔傾角與巷道底板平行或根據(jù)煤層的厚度略有上、下傾角。夾角，兩種鉆孔在空間上形成交叉，如圖52所示。對于已采完的采空區(qū)都要砌筑永久性密閉。圖5－3 全封閉采空區(qū)插管抽采示意圖對于現(xiàn)生產(chǎn)工作面的采空區(qū)（亦稱半封閉采空區(qū)），9煤層采用一進兩回的通風(fēng)系統(tǒng)，15煤層采用一進一回的通風(fēng)系統(tǒng)，現(xiàn)采空區(qū)9煤層以尾巷插管抽采法為主，頂板走向長鉆孔抽采為輔，15煤層以埋管抽采法為主，頂板走向長鉆孔抽采為輔。并在工作面的后部抽采管上每隔30m（合理數(shù)據(jù)需在試驗中考察）安裝一組三通、控制閥門及埋管口組件，在工作面推進過程中，將埋管口保留在工作面的采空區(qū)，通過抽采系統(tǒng)對采空區(qū)瓦斯進行抽采。在每處打5個扇形鉆孔，鉆孔終孔間距為5m,鉆孔終孔距回風(fēng)巷的水平距離為10～20m，距煤層頂板的垂直距離為20m左右。根據(jù)測得的煤層瓦斯基本參數(shù)，XX煤礦的主采煤層透氣性較差，屬于較難抽采類型煤層，因此為了提高煤層瓦斯的預(yù)抽率，必須增加鉆孔密度，合理安排采掘計劃，盡可能地增加預(yù)抽時間。二、抽采時間從保證回采工作面的安全需要，結(jié)合礦井采掘計劃安排，設(shè)計9煤綜采面預(yù)抽率為35%，～，15煤綜采面預(yù)抽率為40%，預(yù)抽時間為1～2年，預(yù)抽時間隨著煤層瓦斯含量增加而增加。⒉鉆孔長度9號煤層綜采面的順層抽采鉆孔長度為140m，15號煤層綜采面的順層抽采鉆孔長度為120m,采空區(qū)頂板走向鉆孔長度為130m，掘進工作面的鉆孔長度300m。9煤層透氣性低，煤層瓦斯含量大，隨著煤層向深部開采，煤層的透氣性還會降低，因此在開采條件允許時可考慮選用煤層瓦斯含量低的煤層作解放層，然后再開采9煤層的開采方案。抽采鉆孔施工均應(yīng)選擇煤壁完整、無裂隙處開孔，并按設(shè)計參數(shù)進行施工，作好鉆孔竣工參數(shù)記錄。抽采面順層鉆孔預(yù)抽的孔口抽采負壓為15kPa，邊采邊抽的孔口抽采負壓為5～7kPa，采空區(qū)抽采孔口抽采負壓為5kPa，掘進工作面抽采的孔口負壓為7～10kPa。～177。m1250/650給進能力 kN60起拔能力 kN45功率 kW22整機質(zhì)量 kg2000主機外形尺寸 m(長寬高)第六章 瓦斯抽采系統(tǒng)計算及設(shè)備選型第一節(jié) 抽采管路系統(tǒng)的選擇及計算一、 抽采管路系統(tǒng)的選擇瓦斯抽采管路系統(tǒng)布置如下：根據(jù)XX煤礦提供的礦井開拓方式布置圖，考慮到礦井實際的采掘部署、通風(fēng)設(shè)計、瓦斯泵站服務(wù)范圍等綜合因素，本次設(shè)計的瓦斯抽采泵站服務(wù)于整個礦井。針對礦井瓦斯涌出現(xiàn)狀及瓦斯抽采實際需要，目前，只施工初期瓦斯抽采系統(tǒng)，按抽采量45m3/min（含采空區(qū)抽采量15m3/min純瓦斯）純瓦斯設(shè)計，用于預(yù)抽煤層瓦斯和采空區(qū)瓦斯抽采。該抽采系統(tǒng)能夠滿足采空區(qū)15m3/min純瓦斯抽采規(guī)模。二、抽采管路管徑計算及管材選擇 根據(jù)抽采管路服務(wù)的范圍和所負擔抽采量的大小，其管徑按下式計算： D=(Q混/V)1/2 （61）式中 D —瓦斯管內(nèi)徑，m；V —管路中混合瓦斯的經(jīng)濟流速，m/s，一般取V=5～15m/s；Q混—管內(nèi)混合瓦斯流量，m3/min。主管直徑；9煤層干管直徑 ；15煤層干管直徑 ；9煤層順槽支管直徑；15煤層順槽前段支管直徑；表612 抽采管徑計算表(采空區(qū)抽采系統(tǒng)，30m3/min)管路名稱純瓦斯流 量（m3/min）瓦　斯?jié)狻《龋?）混合瓦斯流　　量（m3/min）氣　體流　速（m/s）管 道內(nèi) 徑（m）備 注主管302512012大巷主管干管12025109煤層干管干管210251015煤層干管支管11030109煤層順槽巷道管路支管25301015煤層順槽巷道管路通過調(diào)研目前國內(nèi)在建的大型瓦斯抽采系統(tǒng)一般均采用礦用瓦斯抽采塑料管，所使用的煤礦瓦斯抽采塑料管具有煤礦安全標志準用證，其安全性能有一定的保證，而且具有安裝使用方便，抗腐蝕性好，使用周期長。抽采管路阻力損失計算應(yīng)選擇抽采系統(tǒng)服務(wù)范圍內(nèi)一條最長的抽采管路進行計算。主管阻力9煤層干管阻力15煤層干管阻力9煤層順槽支管阻力15煤層順槽支管阻力從主管到9煤支管的直管總阻力從主管到15煤支管的直管總阻力從計算結(jié)果可以看出從主管到9煤層支管的直管總阻力損失最大。井下大巷管路采用吊掛敷設(shè)，主、干管連接方式為法蘭連接，支管連接方式為法蘭連接或快速管接頭連接。井下管路中主、干管采用法蘭連接，支管采用法蘭連接或快速接頭連接。其他順槽巷道中的抽采管路應(yīng)懸掛在巷道幫上。氣密性試驗可采用壓縮空氣試壓，壓力應(yīng)逐步緩慢進行升壓，直至試驗壓力。K （65）式中　Q泵—瓦斯抽采泵的額定流量，m3/min；Q —最大抽采瓦斯純量，m3/min；C —瓦斯泵入口處的瓦斯?jié)舛?；?—瓦斯泵的機械效率，取80%；K —瓦斯抽采綜合系數(shù)，K=。第二節(jié) 抽采設(shè)備選型計算一、瓦斯泵流量計算瓦斯泵流量應(yīng)能滿足抽采瓦斯系統(tǒng)服務(wù)年限內(nèi)最大抽采量的需要。，采用架空安裝方式應(yīng)進行可靠的保溫防凍處理，瓦斯管路距建筑物5m以上，距動力電纜1m以上。井下抽采管路需外涂紅色以示區(qū)別其它管路。在瓦斯泵房和地面管路上還安設(shè)有防爆、防回火裝置及放空管等。管路局部阻力損失按直管阻力損失的15%計算，則抽采管路系統(tǒng)的局部阻力損失為：　　 H局總＝H直總 （63）預(yù)抽系統(tǒng)管路局部阻力損失H局總＝1587315%＝2381Pa采空區(qū)抽采系統(tǒng)管路局部阻力損失H局總＝1837515%＝2756PaH總＝H直總+H局總 （64）預(yù)抽系統(tǒng)管路總阻力損失H總＝15873+2381＝18254Pa采空區(qū)抽采系統(tǒng)管路局部阻力損失H局總＝18375+2756＝21131Pa經(jīng)計算，管路損失見表615所示。主管阻力9煤層干管阻力15煤層干管阻力9煤層順槽后段支管阻力9煤層順槽前段支管阻力15煤層順槽后段支管阻力15煤層順槽前段支管阻力從主管到9煤支管的直管總阻力從主管到15煤支管的直管總阻力從計算結(jié)果可以看出從主管到15煤層支管的直管總阻力損失最大。2）采空區(qū)抽采系統(tǒng)設(shè)計地面主管、管道井選擇D5299mm螺旋焊接鋼管；大巷主管及井下抽采管路均選擇礦用瓦斯抽采塑料管，大巷主管直徑為D560，9煤層干管直徑為D500,順槽支管直徑為D315,埋管采用DN300mm,壁厚為6mm的螺旋焊接鋼管；15煤層干管直徑為D400,順槽支管直徑為D280，埋管采用DN250,壁厚為6mm的螺旋焊接鋼管。預(yù)抽瓦斯流量按45m3/min計算，計算結(jié)果見表611。當初期抽采瓦斯規(guī)模無法滿足礦井安全生產(chǎn)需求時，建設(shè)二期抽采系統(tǒng)，抽采規(guī)模為30m3/min純瓦斯，主要用于礦井增加瓦斯量抽采。采空區(qū)瓦斯抽采使用現(xiàn)有的地面固定式抽采系統(tǒng)，總抽采量為15m3/min純瓦斯。不同的抽采方法要求的抽采負壓不同，采用一套抽采系統(tǒng)進行多種抽采方法不盡合理，在設(shè)計中按預(yù)抽、采空區(qū)抽采兩套抽采系統(tǒng)設(shè)計，兩套系統(tǒng)相對獨立?！?0176?；剞D(zhuǎn)速度 r/min10～200回轉(zhuǎn)扭矩 6000給進能力 kN210起拔能力 kN210功率 kW75整機質(zhì)量 kg4000主機外形尺寸 m(長寬高)第五節(jié) 抽采施工鉆機選型根據(jù)XX煤礦的抽采瓦斯方法、煤層賦存特點及國內(nèi)外打鉆設(shè)備的現(xiàn)狀，打鉆設(shè)備選用:掘進面、采空區(qū)抽采鉆孔施工：MK－６全液壓鉆機2臺；綜采面鉆孔施工：ZY－1250全液壓鉆機6臺。鉆孔封孔管采用抗靜電的礦用聚乙烯瓦斯抽采塑料管，導(dǎo)管規(guī)格為管徑Φ50，封孔長度為6m。但在采用開采解放層方案前必須請有資質(zhì)的單位做好相關(guān)的方案設(shè)計論證，保證9煤層的安全開采。(2)掘進工作面鉆孔間距掘進工作面的瓦斯抽采主要是抽采掘進巷道及其影響范圍煤體的瓦斯，設(shè)計的鉆孔終孔位置間距為2m。三、抽采負壓根據(jù)鄰近礦井及其它礦井的瓦斯抽采經(jīng)驗，采煤工作面預(yù)抽的孔口負壓為15kPa，掘進工作面抽采的孔口負壓為7～10kPa，采空區(qū)瓦斯抽采的孔口負壓為5kPa。從表中可以看出,預(yù)抽1年的預(yù)抽率可達25%，預(yù)抽兩年的預(yù)抽率可達40%。見圖5－6。抽采見圖5－5。抽采見圖5－4。密閉墻厚度不小于1m。采空區(qū)中往往積存大量的高濃度瓦斯，可能通過巷道密閉或隔離煤柱的裂隙往外泄出。為提高瓦斯抽采效果，順層鉆孔采用交叉鉆孔布置，即一半鉆孔沿工作面平行布置，另一半鉆孔與工作面呈一定夾角布置。相鄰兩組鉆場之間的間距為280m。礦井抽采瓦斯的目的是為了降低煤層瓦斯含量，為煤炭開采提供安全生產(chǎn)環(huán)境。5．選擇的抽采方法應(yīng)有利于抽采巷道的布置和維護。第二節(jié) 抽采瓦斯方法選擇一、 選擇抽采瓦斯方法的原則選擇礦井瓦斯抽采方法應(yīng)根據(jù)礦井煤層賦存條件、瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)、瓦斯來源、巷道布置、抽采瓦斯目的及利用要求等因素確定，并遵循以下原則：1．選擇的抽采瓦斯方法應(yīng)適合煤層賦存狀況、巷道布置、地質(zhì)條件和開采技術(shù)條件。由于煤層屬于較難抽采煤層，因此在采取煤層預(yù)抽時，為了提高預(yù)抽效果，可以延長預(yù)抽時間，增大鉆孔密度，以及采用交叉鉆孔進行瓦斯抽采。第二節(jié) 瓦斯抽采的可行性開采煤層預(yù)抽瓦斯的難易來講，一般取決于煤層的自然透氣性，其評價指標有兩個：煤層透氣性系數(shù)（）、鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)（），分為三類，即容易抽采、可以抽采、較難抽采，《礦井瓦斯抽放管理規(guī)范》規(guī)定的煤層瓦斯抽采難易程度分類見表421。井田內(nèi)斷層較少，全井田見斷層共10條，斷層落差2～35m，均為近東西走向的正斷層，落差20m以上的斷層僅2條：F12正斷層、F9正斷層。另外從地質(zhì)構(gòu)造角度看，XX煤礦井田內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜類型屬中等類型。XX煤礦現(xiàn)年產(chǎn)量約為120萬t，目前的情況為全礦井絕對瓦斯涌出量為25～30m3/min,其中抽采瓦斯量為5m3/min。礦井絕對瓦期涌出量大于40m3/min。表341 瓦斯抽采前后涌出量預(yù)測對比名稱抽采前瓦斯涌出量（m3/min）抽采后瓦斯涌出量（m3/min）9煤層15煤層9煤層15煤層回采工作面掘進工作面生產(chǎn)采區(qū)全礦井由于本次計算中煤層瓦斯含量是按平均瓦斯含量來計算，在礦井淺部開采時，瓦斯含量會小于平均瓦斯含量，開采深部時瓦斯含量將大于平均瓦斯含量。設(shè)計9煤層的瓦斯預(yù)抽率為35%，15煤層的瓦斯預(yù)抽率為40%，在煤層瓦斯預(yù)抽率達到設(shè)計值后，其煤層瓦斯含量為：9煤層瓦斯含量＝（1－35%）＝；抽采后9煤層瓦斯可解析瓦斯量＝－＝。；礦井絕對瓦斯涌出量＝（4000+1740）/1440=。其計算公式為： （39）式中：q區(qū)——生產(chǎn)采區(qū)相對瓦斯涌出量，m3/t； Ao—生產(chǎn)采區(qū)平均日產(chǎn)量，t/d； q采i—第i個回采工作面相對瓦斯涌出量，m3/t； Ai—第i個回采工作面平均日產(chǎn)量，t/d； k′—生產(chǎn)采區(qū)內(nèi)采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)； q掘i—第i個掘進面工作面絕對瓦斯涌出量，m3/min。表316 掘進工作面基本情況一覽表煤層煤層厚度（m）密度（t/m3）揮發(fā)分（%）巷道斷面（m2）巷道長度（m）掘進速度（m/min）瓦斯含量（m3/t）9250015122500注：礦井的綜掘速度為300m/月。min）Vr——煤的揮發(fā)份，%。 W0—煤層原始瓦斯含量，m3/t；Wc—運出礦井后煤的殘存瓦斯含量，根據(jù)煤的揮發(fā)分查表選取，m3/t。9煤層q2＝(++)＝；絕對涌出量＝3600/1440=；15煤層q2＝