【正文】 LL2灰?guī)r、泥巖、砂質(zhì)泥巖組成，L1為泥灰?guī)r，L2灰?guī)r為深灰色，含豐富的方解石脈，常見(jiàn)化石為蜒類和足類。三煤段（戊組煤）：～，含煤5～9層，其中戊戊910煤層為全區(qū)可采煤層，戊9與戊10煤層有分叉合并現(xiàn)象。底部砂巖俗稱四底砂巖（K7），層位穩(wěn)定，是劃分三、四煤段的標(biāo)志層，K7距丁56煤層一般40m左右。 煤層己組煤層賦存于二疊系山西組，該組發(fā)育煤層4～6層，其中己1己1己17煤層為可采煤層，己1己17煤大部分地段合層，局部分層。己1617煤層呈塊狀、片狀、粉末狀，～，含夾矸0～3層，大部分地段為一層夾矸，局部夾矸較厚，4820孔、造成己16與己17分層；4714714819孔揭露己17底部由1～2層薄層夾矸和薄煤組，雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但對(duì)實(shí)際生產(chǎn)沒(méi)有影響。 煤質(zhì)己15煤層物理性質(zhì)：己15煤層呈厚層狀,具條帶狀結(jié)構(gòu)，破壞后呈塊狀、粒狀，煤質(zhì)較硬，煤巖類型以半亮型煤、亮煤為主，單向抗拉強(qiáng)度Rt=44N/cm2，堅(jiān)固性系數(shù)F=，普氏硬度f(wàn)=1～2，單向抗壓強(qiáng)度Rc=915N/cm2。見(jiàn)表2表23。（二）采區(qū)邊界條件己四采區(qū)位于諸葛廟背斜西翼，己1617煤層底板呈東高西低，采區(qū)南部、西部由鍋底山斷層及分支阻斷了來(lái)自南部及西南部區(qū)域的地下水補(bǔ)給，北部可視為隔水邊界，己四采區(qū)上部的東邊與本礦三采區(qū)相鄰，目前，己三采區(qū)頂板砂巖水已基本排完，因此，本采區(qū)形成了一個(gè)半封閉的水文地質(zhì)塊段，與區(qū)域地下水聯(lián)系較弱，垂向上有多層厚度較大的隔水層相阻隔，在生產(chǎn)過(guò)程中，地下水消耗以凈儲(chǔ)量為主。己組煤層底板隔水層為己組煤層底板厚約10m左右的砂質(zhì)泥巖、泥巖隔水層和L2～L5之間的砂質(zhì)泥巖段隔水層，前者一般可阻斷L2灰?guī)r水直接進(jìn)入礦坑，后者一般可阻斷L2與L7灰?guī)r水之間的水力聯(lián)系，太原組底部的鋁土質(zhì)泥巖厚度穩(wěn)定，可阻斷寒武系灰?guī)r水?？傊?，己四采區(qū)頂板砂巖水與其它含水層聯(lián)系較差，礦坑充水以消耗凈儲(chǔ)量為主，易于疏干。C，PH試紙呈淺黃色，PH值為6～7，呈中性偏弱酸。從宏觀上看，己四采區(qū)位于平頂山礦區(qū)灰?guī)r地下水的滯留帶，目前，鍋底山斷層以南灰?guī)r水位+56m，以北灰?guī)r水位238m，證明鍋底山斷層有效阻隔了西部及南部的地下水補(bǔ)給，地下水運(yùn)動(dòng)條件差，灰?guī)r巖溶發(fā)育程度弱，灰?guī)r含水層賦水性差，以凈儲(chǔ)量為主，易于疏干，而且還受東部二礦灰?guī)r地下水降落漏斗和本礦己三采區(qū)開(kāi)采影響，灰?guī)r水位近幾年迅速下降，從94年至今，灰?guī)r水已下降74m。二、煤層瓦斯含量；～。 采區(qū)瓦斯儲(chǔ)量根據(jù)所提供己四采區(qū)煤層瓦斯含量和儲(chǔ)量，；。根據(jù)《AQ10272006煤礦瓦斯抽放規(guī)范》：瓦斯抽出率：——預(yù)抽煤層瓦斯的礦井：礦井抽出率應(yīng)不小于20%，回采工作面抽出率應(yīng)不小于25%；——鄰近層卸壓瓦斯抽放的礦井：礦井抽出率應(yīng)不小于35%，回采工作面抽出率應(yīng)不小于45%；——采用綜合抽放方法的礦井：礦井抽出率應(yīng)不小于30%；——煤與瓦斯突出礦井：預(yù)抽煤層瓦斯后。每月底按式（33）計(jì)算礦井月平均瓦斯抽采率。抽放率為35%。4 瓦斯抽放的必要性和可行性論證 瓦斯抽放的必要性礦井瓦斯抽放可有效地降低風(fēng)流中瓦斯?jié)舛?，減少礦井風(fēng)量，降低通風(fēng)費(fèi)用。綜上所述，從礦井安全生產(chǎn)方面考慮，建立己四采區(qū)瓦斯抽放系統(tǒng)是十分必要的。 通風(fēng)處理瓦斯量核定當(dāng)一個(gè)礦井、采區(qū)或工作面的絕對(duì)瓦斯涌出量大于通風(fēng)所能允許的瓦斯涌出量時(shí)，就要抽放瓦斯，即：= （41）式中：q—礦井采區(qū)或工作面）的瓦斯涌出量，m3/min；qf—通風(fēng)所能承擔(dān)的最大瓦斯涌出量，m3/min；v—通風(fēng)巷道（或工作面）允許的最大風(fēng)速，m/s；S—通風(fēng)巷道（或工作面）斷面積，m2；C—《煤礦安全規(guī)程》允許的風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛龋?；K—瓦斯涌出不均衡系數(shù)，~。根據(jù)礦方提供的資料，己三采區(qū)己15煤層與己1617煤層相距5m，瓦斯相對(duì)涌出量的60%涌入己15煤層采空區(qū)，而在己四采區(qū)兩煤層相距11m，所以，預(yù)計(jì)己1617煤層瓦斯涌出量的約40%涌入己15煤層采空區(qū)。b、煤壁瓦斯涌出量 （47）=2（2）= m3/min式中：n — 暴露煤面?zhèn)€數(shù)，單巷掘進(jìn)時(shí)n=2；m — 煤層厚度，m；V — 平均掘進(jìn)速度，m/min；L0 — 巷道瓦斯涌出量達(dá)到最大穩(wěn)定值時(shí)的巷道長(zhǎng)度，m；qv=[（Vr2）+] X0=[282+]=式中：Vr — 煤的揮發(fā)份，%；qj = qL + qm =+= m3/min式中：qj — 掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量，m3/min；qL — 掘進(jìn)落煤瓦斯涌出量，m3/min；qm —— 掘進(jìn)煤壁瓦斯涌出量，m3/min。q=+++=。 鄰近層抽放瓦斯的可行性根據(jù)煤層賦存條件及開(kāi)拓開(kāi)采布置，己四采區(qū)可以采用鄰近層抽放瓦斯，但鉆孔參數(shù)不好掌握。綜合鄰近生產(chǎn)礦實(shí)測(cè)指標(biāo)和實(shí)際抽放效果，可說(shuō)明本礦瓦斯抽放是可行的。 采區(qū)瓦斯來(lái)源分析礦井瓦斯來(lái)源是確定抽放方法的主要依據(jù)，因此，應(yīng)盡量詳細(xì)地做好以下測(cè)量工作：――必須測(cè)定出掘進(jìn)、采煤與采空區(qū)的瓦斯涌出量分別占全礦井瓦斯涌出量的比例；――必須準(zhǔn)確地判斷出采區(qū)工作面的瓦斯主要來(lái)自本煤層還是鄰近層。瓦斯抽放方法及各方法的抽放率詳見(jiàn)《AQ10272006煤礦瓦斯抽放規(guī)范》附錄B。為達(dá)到降低回采時(shí)的絕對(duì)瓦斯涌出量，控制采面瓦斯超限事故，考慮五礦現(xiàn)有抽放手段。（3）封孔聯(lián)網(wǎng)封孔工藝：根據(jù)封孔效果及封孔程序的難易程度選擇聚胺酯封孔方法，封孔深度5m，封孔管采用對(duì)接2寸鐵管，封孔管外接孔板和閥門(mén)，然后用2寸軟管直接與主抽放干管連接。為保證鉆孔有效抽放距離增大，終孔位置控制在采面上出口向下20m，煤層頂板以上9m處（裂隙帶高度內(nèi)）。）180900280903809048090580903580902圖51 己15煤層鉆場(chǎng)位置（3）封孔聯(lián)網(wǎng)封孔工藝：根據(jù)封孔效果及封孔程序的難易程度選擇聚胺酯封孔方法，封孔深度5m，封孔管采用對(duì)接2寸鐵管，封孔管外接孔板和閥門(mén)，然后用2寸軟管直接與主抽放干管連接。具體布置見(jiàn)圖52。因此，在掘進(jìn)過(guò)程中，對(duì)順槽掘進(jìn)進(jìn)行超前卸壓抽采。；——抽放管路系統(tǒng)宜沿回風(fēng)巷道或礦車不經(jīng)常通過(guò)的巷道布置；若設(shè)于主要運(yùn)輸巷內(nèi)，并固定在巷道壁上，與巷道壁的距離應(yīng)滿足檢修要求；；——當(dāng)抽放設(shè)備或管路發(fā)生故障時(shí)，管路內(nèi)的瓦斯不得流入采掘工作面及機(jī)電硐室內(nèi)；——盡可能避免布置在車輛通行頻繁的主干道旁；——管徑要統(tǒng)一，變徑時(shí)必須設(shè)過(guò)渡節(jié)。：地面管路布置：——不得將抽放管路和自來(lái)水管、暖氣管、下水道管、動(dòng)力電纜、照明電纜及通訊電纜等敷設(shè)在同一條地溝內(nèi)；——主干管應(yīng)與城市及礦區(qū)的發(fā)展規(guī)劃和建筑布置相結(jié)合；——抽放管道與地上、下建(構(gòu))筑物及設(shè)施的間距，應(yīng)符合《工業(yè)企業(yè)總平面設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定；——瓦斯管道不得從地下穿過(guò)房屋或其它建(構(gòu))筑物，一般情況下也不得穿過(guò)其它管網(wǎng)，當(dāng)必須穿過(guò)其它管網(wǎng)時(shí)，應(yīng)按有關(guān)規(guī)定采取措施。當(dāng)有下列情況之一時(shí)，可采用分散建站方式：——分區(qū)開(kāi)拓或分期建設(shè)的大型礦井，集中建站技術(shù)經(jīng)濟(jì)不合理。各抽放管路均選用熱軋無(wú)縫鋼管。（2）己15支管上：D= （63）（m）管路選用DN200mm無(wú)縫鋼管做為己15采面上順槽抽放瓦斯管。己1617支管下：D= （67)（m）管路選用DN300mm無(wú)縫鋼管做為己1617采面下順槽抽放瓦斯管。表61 不同管徑的系數(shù)K0值通稱管徑(mm)152025224050K0值通稱管徑(mm)7080100125150150K0值局部阻力可用估算法計(jì)算，一般取摩擦阻力的10%~20%。直管段管路總阻力：H1==5166+2815=7981(Pa) （2）局部阻力抽放系統(tǒng)的局部阻力為：Hj=798115%=(Pa)（3）抽放系統(tǒng)最大管網(wǎng)阻力抽放管路系統(tǒng)最大管網(wǎng)阻力為：HZ=7981+=(Pa)對(duì)于上隅角與埋管抽放阻力計(jì)算其管路最長(zhǎng)，阻力最大的是總干管從地面瓦斯泵房經(jīng)己四采區(qū)風(fēng)井到回風(fēng)石門(mén)，再由回風(fēng)下山到己15工作面回風(fēng)巷(上順槽)抽放分管采煤工作面的管路。 選型原則根據(jù)以上規(guī)定，瓦斯泵選型原則為：⑴瓦斯泵的流量必須滿足礦井抽放期間預(yù)計(jì)最大瓦斯抽出量的需求；⑵瓦斯泵的負(fù)壓能克服管路系統(tǒng)的最大阻力；⑶具有良好的真空度；⑷抽放設(shè)備配備電機(jī)必須防爆。 （614）式中 H—瓦斯抽放壓力，Pa；—井下負(fù)壓段管路全部阻力損失，Pa；—井上正壓段管路全部阻力損失，Pa；K—壓力備用系數(shù)，取K=；—井下負(fù)壓段管路摩擦阻力損失，Pa；—井下負(fù)壓段管路局部阻力損失，Pa；—井下抽放鉆場(chǎng)或鉆孔孔口必須造成的負(fù)壓，Pa；根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于非卸壓煤層可取≥13kPa；對(duì)于卸壓煤層可取≥；對(duì)于采空區(qū)瓦斯抽放，孔口負(fù)壓不可太高，以免引起采空區(qū)煤的自燃；—井上正壓段管路摩擦阻力損失，Pa；—井上正壓段管路局部阻力損失，Pa；—用戶在瓦斯出口所需的正壓，Pa；—井上、下管路最大總摩擦阻力損失，Pa；—井上、下管路最大總局部阻力損失，Pa。 瓦斯泵類型目前國(guó)內(nèi)使用的瓦斯泵類型主要有：⑴離心式鼓風(fēng)機(jī)；⑵回轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機(jī)(包括羅茨鼓風(fēng)機(jī)、葉式鼓風(fēng)機(jī)、滑板式壓氣機(jī)等)；⑶水環(huán)真空壓縮機(jī)；⑷往復(fù)式壓氣機(jī)(只用于地面正壓輸送瓦斯)?；剞D(zhuǎn)式鼓風(fēng)機(jī)流量不受阻力變化的明顯影響，接近一個(gè)常數(shù)；運(yùn)行穩(wěn)定，供氣均勻，效率高，便于保養(yǎng)；相同功率，流量和壓力的瓦斯泵成本只是離心泵的7080%檢修工藝復(fù)雜，機(jī)械加工要求較高；運(yùn)轉(zhuǎn)中噪音大；壓力高時(shí)，漏氣大，磨損較嚴(yán)重；轉(zhuǎn)子表面易粘灰塵，需定期清洗因壓力改變時(shí)流量不變，故適用于用戶要求流量穩(wěn)定的工藝過(guò)程；適用于瓦斯流量大(1600 m3/min)，負(fù)壓高(2000090000Pa)的抽放瓦斯礦井；空氣冷卻的鼓風(fēng)機(jī)適用于缺水的地方水環(huán)式真空壓縮機(jī)真空度高，且可正壓輸出；工作水不斷帶走氣體壓送時(shí)產(chǎn)生的熱量，泵題不會(huì)升溫，當(dāng)抽出瓦斯?jié)舛冗_(dá)到爆炸界限時(shí)，也沒(méi)有爆炸危險(xiǎn)；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，平穩(wěn)，供氣均勻；將負(fù)壓抽出和正壓輸出合二為一，一般不需另設(shè)正壓輸出設(shè)備需要提供工作水 m3/min，適用范圍廣，煤層透氣性低，管路阻力大，需要高負(fù)壓抽放的礦井；適用于負(fù)壓抽出瓦斯；適用于瓦斯?jié)舛冉?jīng)常變化的礦井，特別適用于濃度變化較大的鄰近層抽放礦井往復(fù)式壓氣機(jī)最大特點(diǎn)是加壓能力大，最大出口壓力可達(dá)800kPa；流量只與轉(zhuǎn)數(shù)成正比，而與壓力無(wú)直接關(guān)系機(jī)械體積大，重量大，占地多，造價(jià)高；供氣不均勻，有沖擊震動(dòng)和脈動(dòng)；有曲柄，聯(lián)桿裝置，不能直接與電動(dòng)機(jī)連接，轉(zhuǎn)速低；活塞與氣缸經(jīng)常摩擦，磨損快適用于輸出流量不大(50 m3/min以下)，但需要高壓(400600 kPa)，輸送瓦斯的礦井；只用于正壓輸送瓦斯，不能作為負(fù)壓抽出瓦斯用根據(jù)抽放設(shè)備必須產(chǎn)生的流量、壓力、抽放設(shè)備可選用回轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機(jī)和水環(huán)式真空泵兩種方案。對(duì)于水環(huán)式真空泵，可選用SK型和2BE型兩種泵，SK型水環(huán)式真空泵是目前效率較高的雙作用水環(huán)式真空泵，該設(shè)備具有運(yùn)轉(zhuǎn)速度低，投資省等優(yōu)點(diǎn)，但需2臺(tái)泵并聯(lián)運(yùn)行，才能滿足礦井抽放要求，效率低，運(yùn)行費(fèi)用高，故不宜推薦。 圖64 2BE1水環(huán)真空泵系列型譜圖 輔助設(shè)備抽放管路附屬裝置及設(shè)施安裝應(yīng)符合以下要求：——主管、分管、支管及其與鉆場(chǎng)連接處應(yīng)裝設(shè)瓦斯計(jì)量裝置；——抽放鉆場(chǎng)、管路拐彎、低洼、溫度突變處及沿管路適當(dāng)距離(間距一般為200m～300m，最大不超過(guò)500m)應(yīng)設(shè)置放水器；——在抽放管路的適當(dāng)部位應(yīng)設(shè)置除渣裝置和測(cè)壓裝置；——抽放管路分岔處應(yīng)設(shè)置控制閥門(mén)，閥門(mén)規(guī)格應(yīng)與安裝地點(diǎn)的管徑相匹配；——地面主管上的閥門(mén)應(yīng)設(shè)置在地表下用不燃性材料砌成，不透水的觀察井內(nèi)，其間距為500m～1000m。――通往井下的抽放管路應(yīng)采取防雷措施。7 安全技術(shù)措施 抽放系統(tǒng)及井下移動(dòng)抽放瓦斯泵站安全措施應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況制定出如下安全措施：1)抽放鉆場(chǎng)、鉆孔施工防治瓦斯措施。抽放系統(tǒng)及井下移動(dòng)抽放瓦斯泵站，應(yīng)遵從以下要求：――井下移動(dòng)抽放瓦斯泵站應(yīng)安裝在抽放瓦斯地點(diǎn)附近的新鮮風(fēng)流中。兩柵欄間禁止人員通行和任何作業(yè)。兩柵欄間禁止人員通行和任何作業(yè)。放空管設(shè)置在泵的進(jìn)、出口，管徑應(yīng)大于或等于泵的進(jìn)、出口直徑，放空管的管口要高出泵房房頂3m以上。污水應(yīng)設(shè)置地溝排放。――必須有安全管理措施。它是大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的一次大檢閱，對(duì)即將走上工作崗位的畢業(yè)生來(lái)說(shuō)，不單是考驗(yàn)個(gè)人動(dòng)腦動(dòng)手能力，更是模擬現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的一次鍛煉，即使平時(shí)學(xué)的相當(dāng)扎實(shí)認(rèn)真，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)行中也遇到了幾乎難以逾越的障礙和困難。然而正是這兩點(diǎn)才造就了千百萬(wàn)扎扎實(shí)實(shí)、兢兢業(yè)業(yè)的工程技術(shù)人員。如魚(yú)飲水，冷暖自知。相處雖短，情誼無(wú)