【正文】 .........................................................55 瓦斯泵站安全操作 .............................................................................579 瓦斯抽放工作管理 ....................................................................................59結(jié) 論 ............................................................................................................60致 謝 ............................................................................................................61主要參考文獻(xiàn) ................................................................................................62 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 11 引言瓦斯抽放工作歷史悠久，據(jù)資料記載，早在 1730 年，英國(guó)Whitehaven 煤礦 Saltom 豎井掘至 深時(shí)，有瓦斯涌出，當(dāng)時(shí)人們用直徑 248。1923 年日本在夕張煤礦的最上部坑道密閉中，接管將自然涌出的瓦斯排至地面。我國(guó)最早記載煤礦排放瓦斯是在宋應(yīng)星所著《天工開(kāi)物》 （1637 年）中，當(dāng)時(shí)記載了利用竹管排煤礦瓦斯的方法。此后，我國(guó)瓦斯抽放工作取得了迅速發(fā)展，80 年代，抽放礦井?dāng)?shù)達(dá) 111 對(duì)，到了 90 年代，年抽放量達(dá)到了 5 億m3。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展,無(wú)論瓦斯抽放方法,還是抽放瓦斯裝備等均具有較先進(jìn)的水平。如撫順、淮南、鐵法、沈陽(yáng)等礦區(qū),近幾年均投入大量資金更新改造了原有的抽放系統(tǒng),提高了抽放能力。二、存在問(wèn)題及差距 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 3我國(guó)煤礦的瓦斯災(zāi)害是比較嚴(yán)重的,高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井基本上都具有煤塵爆炸危險(xiǎn), 更加劇了瓦斯的威脅。2022 年,在一次死亡 3 人以上和 10 人以上的重、特大事故中,瓦斯事故所占比重最大。而作為防治瓦斯災(zāi)害事故的主要技術(shù)措施的瓦斯抽放,雖然取得了較快地發(fā)展,但總體上看水平仍然較低。三是鉆孔工程量少, 有些礦井雖然建立了抽放系統(tǒng),但對(duì)瓦斯抽放的認(rèn)識(shí)不高,也缺乏相應(yīng)的巷道和鉆孔工程。一些企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo) “安全第一”的觀念還沒(méi)有牢固樹(shù)立,對(duì)抽放瓦斯重要性的認(rèn)識(shí)仍然不夠 ,對(duì)抽放瓦斯裝備等的投入不能滿足實(shí)際工作的需要,有些地方仍然維持在 20 世紀(jì) 80 年代的水平,須盡快轉(zhuǎn)變觀念,加快抽放瓦斯系統(tǒng)建設(shè)及更新改造。雖然增加了一些巷道掘進(jìn)和維護(hù)費(fèi)用,但減少了打鉆的費(fèi)用 ,最主要的還是取得了好的抽放瓦斯效果,安全生產(chǎn)有了保障 ,也獲得了好的經(jīng) 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 5濟(jì)效益。因?yàn)楣に噺?fù)雜、技術(shù)難度大等原因,沒(méi)能大規(guī)模推廣應(yīng)用。另外斜向鉆孔還可延長(zhǎng)鉆孔在回采工作面前方卸壓帶內(nèi)的瓦斯抽放時(shí)間。西安分院研制開(kāi)發(fā)的 MK 系列鉆機(jī),打出了超過(guò) 700m 的本煤層長(zhǎng)鉆孔。其中采空區(qū)(尾巷瓦斯道抽放、順槽埋管抽放) 抽放量已占到抽放總量的 70 %以上,是目前老虎臺(tái)礦抽放瓦斯的主要方式。2022 年國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局和中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)聯(lián)合在鐵法召開(kāi)了全國(guó)瓦斯治理專門(mén)會(huì)議,會(huì)上提出了“先抽后采 ,監(jiān)測(cè)監(jiān)控,以風(fēng)定產(chǎn)”十二字的安全生產(chǎn)方針, 得到了全國(guó)煤炭企業(yè)的廣泛重視和響應(yīng)。(2) 卸壓及綜合抽放瓦斯方法將更加普及。在開(kāi)拓采掘部署上 ,要優(yōu)先考慮瓦斯抽放,將其納入正常生產(chǎn)工藝流程,這樣既抽出了瓦斯,又能保障安全生產(chǎn)。在煤礦安全科研方面“, 九五”以來(lái)又取得了一批技術(shù)先進(jìn)的科研成果,如前述交叉鉆孔抽放本煤層瓦斯、尾巷及埋管抽放采空區(qū)瓦斯以及遠(yuǎn)距離鄰近層抽放瓦斯等等。由于國(guó)家規(guī)范管理,對(duì)地方煤礦的安全生產(chǎn)基本條件提出了明確要求,其瓦斯抽放工作亦將有較大發(fā)展。這些能力的培養(yǎng)對(duì)以后走上工作崗位做了良好的鋪墊。設(shè)計(jì)的過(guò)程是一次理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合的過(guò)程，是理論與實(shí)踐升華的過(guò)程；更是自己的思想成熟的過(guò)程！在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，特別是在確定系統(tǒng)抽放方案的時(shí)候，我曾經(jīng)退縮過(guò)、曾經(jīng)彷徨和懊惱過(guò),曾遇到了很多棘手的問(wèn)題,在老師和同學(xué)們的幫助下都得以順利解決。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 102 礦井概括 井田概括 交通位置十礦位于河南省平頂山市東北部，平頂山煤田東部，距市區(qū)中心約7km，行政區(qū)劃屬平頂山市衛(wèi)東區(qū)。自西向東為紅石山、龍山廟、擂鼓臺(tái)、落鳧山、平頂山、馬棚山、焦贊山等綿延不斷，山脈呈北西走向，組成全區(qū)的地表分水嶺，其南北分別為沙河水系、汝河水系。沙河距礦區(qū)最近，最大洪峰流量 5290m3/s，旱季流量 。地表水系經(jīng)井田由北流向南部。冬季寒冷多西北風(fēng)和東北風(fēng)，夏季炎熱多東北風(fēng)和東風(fēng)，最大風(fēng)速 24m/s，平均 。最大月降水量 (1995 年 7 月)，積雪最厚 22cm(1954 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 12年 11 月 26 日)。依據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖（GB183062022） 》標(biāo)準(zhǔn)，平頂山地區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為，地震基本烈度為Ⅵ，抗震設(shè)防烈度為Ⅵ度。斷層有三組：北西向、近南北向、近東西向斷層。這些褶皺、斷層多屬嵩淮弧的構(gòu)造成份。在加里東運(yùn)動(dòng)相對(duì)穩(wěn)定期間，形成本區(qū)晚古生代含煤地層。形成了李口向斜及與李口向斜軸基本平行的次級(jí)褶皺、斷裂。礦區(qū)內(nèi)主體構(gòu)造為一樞紐向北西傾伏的寬緩向斜—李口向斜，向斜兩翼傾角一般為 5176。十礦井田位于李口向斜南西翼東段。(2) 可采煤層井 田 內(nèi) 主 要 可 采 煤 層 和 局 部 可 采 煤 層 8 層 （ 一 二 二 四 四 四 五 五 2） 。表 222 十礦二 1煤層鉆孔瓦斯試驗(yàn)結(jié)果表 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 16瓦斯成分(%) 瓦斯含量(ml/g根據(jù)《煤礦安全規(guī)程執(zhí)行說(shuō)明》的規(guī)定：井田中只要有一個(gè)煤樣有煤塵爆炸危險(xiǎn)性，該井田就應(yīng)評(píng)價(jià)為有煤塵爆炸危險(xiǎn)性的井田，因此本礦為有煤塵爆炸危險(xiǎn)性的礦井，應(yīng)采取措施控制煤塵量，確保安全生產(chǎn)。由于礦區(qū)邊界高角度正斷層使礦區(qū)老地層與礦區(qū)邊界外第四系松散層直接接觸，礦區(qū)不能從外圍接受地下水補(bǔ)給，形成相對(duì)獨(dú)立的水文地質(zhì)單元。 分 水 嶺 以 南 為 沙 河 水 系 ， 以 北 為汝 河 水 系 。汝河流經(jīng)煤系地層之上，最大流量 3000m3/s，旱季流量 。 (3) 巖溶地下水的補(bǔ)給、逕流及排泄平頂山礦區(qū)作為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的水文地質(zhì)單元，幾乎不受單元以外的地下水補(bǔ)給，礦區(qū)地下水的補(bǔ)給來(lái)源主要有：礦區(qū)西南部的七礦、五礦、十一礦淺部灰?guī)r露頭的降水補(bǔ)給和第四系、新近系含水層地下水的下滲補(bǔ)給。 井田開(kāi)拓與開(kāi)采 礦井開(kāi)拓方式十礦現(xiàn)有主井、副井、主斜井各一個(gè)，丁三斜井、戊二風(fēng)井各一個(gè)，礦井北翼有北翼風(fēng)井、北翼進(jìn)風(fēng)井、三水平北風(fēng)井，另有專門(mén)為采區(qū)服務(wù)的丁二風(fēng)井、丁三斜井，丁四風(fēng)井、戊一風(fēng)井、戊二風(fēng)井、戊三風(fēng)井、己四風(fēng)井。目前采煤方法以綜合機(jī)械化放頂煤（綜采）為主，高普炮采落煤為輔，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)走向、寬傾斜一次采全高。十礦有中央副井、北翼副井、中央大 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 21斜井皮帶三個(gè)進(jìn)風(fēng)井進(jìn)風(fēng)，由丁三風(fēng)井、四號(hào)風(fēng)井、己四風(fēng)井、三水平風(fēng)井四個(gè)回風(fēng)井回風(fēng)。c tm3由此計(jì)算得工作面瓦斯涌出量見(jiàn)表321。通常暴露 6 個(gè)月后煤壁瓦斯涌出基本穩(wěn)定。3代入數(shù)據(jù)得： = 。Wkc=40%19850=7940 萬(wàn) m3 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 264 瓦斯抽放的必要性和可行性論證 瓦斯抽放的必要性 規(guī)定根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第 145 條及《AQ10272022 煤礦瓦斯抽放規(guī)范》第 ~ 條規(guī)定：有下列情況之一的礦井，必須建立地面永久抽放瓦斯系統(tǒng)或井下臨時(shí)抽放瓦斯系統(tǒng)：（1）1 個(gè)采煤工作面的瓦斯涌出量大于 5m3/min 或 1 個(gè)掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量大于 3m3/min，用通風(fēng)方法解決瓦斯問(wèn)題不合理的。 ????式中： —礦井（采區(qū)或工作面）的瓦斯涌出量， ；min3 —通風(fēng)所能承擔(dān)的最大瓦斯涌出量， ；f v—通風(fēng)巷道（或工作面）允許的最大風(fēng)速，v=3 ；s S—通風(fēng)巷道（或工作面）斷面積，S= ；2mC—《煤礦安全規(guī)程》允許的風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛龋?，C=1；K—瓦斯涌出不均衡系數(shù)，~,取K=代入數(shù)據(jù)計(jì)算如表411。如果將抽出的瓦斯加以利用，可以變害為寶，不僅改善能源結(jié)構(gòu)，而且減少了對(duì)環(huán)境的污染，保護(hù)人類生存環(huán)境。 建立瓦斯抽放系統(tǒng)的可行性瓦斯抽放的可行性應(yīng)以是否能抽出瓦斯或能否獲得較好的抽放效果來(lái)評(píng)價(jià)。 瓦斯抽放泵站的類型及位置根據(jù)《礦井抽放瓦斯工程設(shè)計(jì)規(guī)范》 、 《煤礦安全規(guī)程》的要求，回采工作面絕對(duì)瓦斯涌出量超出 5m3/min；掘進(jìn)工作面絕對(duì)瓦斯涌出量大于 3 m3/min；年產(chǎn)量小于等于 100 萬(wàn) t，礦井絕對(duì)瓦斯涌出量大于 25 m3/min 的礦井都應(yīng)建立瓦斯抽放系統(tǒng)。 5 礦井瓦斯抽放方案選取 瓦斯來(lái)源分析 在己二采區(qū)對(duì)己 15 煤層而言，直接頂為砂質(zhì)條帶泥巖夾炭質(zhì)泥巖及己 14 煤線，厚約 8 米，頂板類型較好，老頂為砂巖，富含白云母，厚約 15 米，其偽底為極易水化成泥的泥巖或劣質(zhì)煤，厚約 ～ 米，直接底為含多層煤線及炭質(zhì)泥巖的泥巖，厚約 ～9 米（采區(qū)東薄西厚） ，松軟極易底鼓。 表 521 抽放方案選擇表種類 抽放方式 理 由 備注區(qū)域預(yù)抽 區(qū)域煤體內(nèi)瓦斯含量大，提前進(jìn)行瓦斯預(yù)抽，以利于今后采、掘工作的進(jìn)行向區(qū)域煤體內(nèi)打順層平行長(zhǎng)鉆孔進(jìn)行預(yù)抽回采工作面預(yù)抽 煤體內(nèi)瓦斯含量大，回采時(shí)瓦斯涌出量大。i3回采煤層瓦斯預(yù)抽量預(yù)計(jì)預(yù)計(jì)回采工作面絕對(duì)瓦斯涌出量最大達(dá) ，風(fēng)排瓦斯min3量為 則瓦斯抽放量為 ，抽放瓦斯?jié)舛劝磎in3 i330%，則抽放系統(tǒng)混合氣體流量為 ，單一順槽混合氣體流量為 。故而確定鉆孔布置參數(shù)如下，瓦斯抽放鉆孔布置如圖51所示：鉆孔間間距 10m；鉆孔直徑 ф105mm；鉆孔角度 平行煤層或上仰3 0；鉆孔長(zhǎng)度 150m；封孔方式 聚胺脂封孔；封孔長(zhǎng)度 6m；預(yù)抽時(shí)間 12個(gè)月運(yùn)輸順槽回風(fēng)順槽 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 34圖51 回采工作面預(yù)抽瓦斯鉆孔布置示意圖 （3）鉆孔與管路的連接：如圖 52 所示聚氨酯封孔 1 小時(shí)后，便可與抽放管路連接。鉆孔封孔器與抽放管路的連接見(jiàn)圖 52 所示,為減小孔板阻力，不影響鉆孔流量，可在管路中并聯(lián)一個(gè)旁通管。 由上式確定鉆孔布置參數(shù)如下，瓦斯抽放鉆孔布置如圖 53 所示： 鉆孔長(zhǎng)度 120m；鉆孔直徑 ф110mm；上下鉆孔夾角 1～2176。；左右鉆孔夾角 10176。為了避免封孔管晃動(dòng)影響封孔質(zhì)量，孔口處用木塞楔緊。約定： (1) 回風(fēng)大巷、回風(fēng)井及地面瓦斯抽放管為干管； (2) 預(yù)抽煤層瓦斯抽放管為支管 1； (3) 掘進(jìn)工作面瓦斯抽放管為支管 2； (4) 回采工作面瓦斯抽放管為支管 3。下面以管路 1 為例計(jì)算阻力：摩擦阻力計(jì)算 （6—2）50?? 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 41式中 H z—管路的摩擦阻力，Pa；L—管路長(zhǎng)度，m；γ—混合瓦斯對(duì)空氣的密度比，見(jiàn)表 622；K0—與管徑有關(guān)系數(shù)，見(jiàn)表 621；D—瓦斯管內(nèi)徑，cm；Q—抽放混合瓦斯量，m 3/h。 局部阻力 = 12%= Pa （6—3）jHz所以瓦斯抽放系統(tǒng)總阻力 H= + = PazHj 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 43 管路敷設(shè)及附屬裝置 管路敷設(shè)要求地面管路地面敷設(shè)管路除符合井下管路的有關(guān)要求外，尚需符合下列要求：(1)冬季寒冷地區(qū)應(yīng)采取防凍措施；(2)瓦斯管路不宜沿車輛來(lái)往繁忙的主要交通干線敷設(shè)；(3)瓦斯管路不允許與自來(lái)水管、暖氣管、下水道管、動(dòng)力電纜、照明電纜和電話電纜等敷設(shè)于一個(gè)地溝內(nèi)；(4)在空曠地帶敷設(shè)瓦斯管路時(shí)，應(yīng)考慮到未來(lái)的發(fā)展規(guī)劃和建筑物的布置情況；(5)瓦斯主管距建筑物的距離大于 5m 距動(dòng)力電纜大于 1m，距水管和排水溝大于 ，距鐵路大于 4m，距木電線桿大于 2m；(6)瓦斯管路與其它建筑物相交時(shí)，其垂直距離大于 ，與動(dòng)力、照明電纜及電話線大于 且距相交構(gòu)筑物 2m 范圍內(nèi)，管路不準(zhǔn)有接頭和布置管件；(7)瓦斯管不準(zhǔn)在地下穿過(guò)房屋和其它建筑物，