【正文】 ................................. 49 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) VI 供電、照明及通信 .......................................................................................... 49 給排水、采暖與通風(fēng) ...................................................................................... 50 防雷設(shè)施 .......................................................................................................... 50 監(jiān)測(cè)系統(tǒng) .................................................................................................................... 50 環(huán)保 ............................................................................................................................ 51 9 抽放瓦斯管理 ...................................................................................................................... 52 瓦斯抽放管理及規(guī)章制度 ........................................................................................ 52 組織管理 .......................................................................................................... 52 瓦斯抽放組織機(jī)構(gòu)管理 .................................................................................. 52 采空區(qū)抽放管道的拆裝 .................................................................................. 53 抽放瓦斯管路管理 .......................................................................................... 53 常用記錄及表格樣式 ................................................................................................ 53 10 結(jié)論 .................................................................................................................................... 55 致謝 .......................................................................................................................................... 56 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 57 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 1 引言 安全工程專業(yè)是一門及其重要的工程技術(shù)學(xué)科，它直接關(guān)系到人民的生命財(cái)產(chǎn)安全和國(guó)家社會(huì)的穩(wěn)定和諧。 選題背景及研究意義 “安全第一、預(yù)防為主 ”是我國(guó)各行各業(yè)都要遵循的安全生產(chǎn)方針。而在這些事故中，瓦斯事故死亡人數(shù)所占比例最大；據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)煤礦一次死亡 10 人以上的特大事故中有70%以上是由于瓦斯（煤塵）爆炸事故； 20xx 年～ 20xx 年，工礦類相關(guān)行業(yè)死亡 10 人/次以上特重大事故中，煤礦死亡人數(shù)就占 %～ %；而在煤礦企業(yè)所發(fā)生的一次死亡 10 人以上事故中，瓦斯事故占死亡人數(shù)的 77%。 其次，抽放瓦斯可以減少 通風(fēng) 負(fù)擔(dān)，能夠解除 通風(fēng) 不易解決的瓦斯難題，降低 通風(fēng) 費(fèi)用。 宿州煤電界溝礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 ，礦井計(jì)算服務(wù)年限為 。 瓦 斯抽放的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國(guó)外瓦斯抽放現(xiàn)狀 在抽放理論方面，在 1907 年美國(guó)學(xué)者 Chamberlin 和 Darton 研究概括出了甲烷聚集和運(yùn)移的機(jī)理； 1928 年 Rice 提出了在采煤前采用垂直鉆孔從煤層中除去甲烷的設(shè)想；在隨后的 40 年里，控制甲烷的通用做法仍然是降低煤炭產(chǎn)量和建立復(fù)雜的通風(fēng)系統(tǒng)。 年瓦斯抽放量得到井噴式發(fā)展主要有兩個(gè)原因：一是這期間抽放瓦斯礦井?dāng)?shù)目大大增加，二是單個(gè)礦井的年瓦斯抽放量的增長(zhǎng)。 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 （ 1）抽放技術(shù)的發(fā)展情況 我國(guó)工業(yè)抽放瓦斯始于 1938 年的撫順龍鳳礦，但系統(tǒng)地連續(xù)抽放瓦斯是 1952 年在龍風(fēng)礦建抽 放瓦斯泵站開始的，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，無論瓦斯抽放方法，還是抽放瓦斯裝備等均具有較先進(jìn)的水平。 表 11 我國(guó)各年的瓦斯抽放量 Table 11 The gas drainage measures of China39。 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（ 20～ 30m）掘一鉆場(chǎng)，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(chǎng)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。這一個(gè)普遍存在的客觀事實(shí)，使我國(guó)井下瓦斯抽采 (特別是預(yù)抽 )難度非常大。目前在韓城、平煤、義馬、鶴壁、鄭煤、包頭、遼寧和吉林等許多主要礦區(qū)都因軟煤層打孔難的問題而嚴(yán)重影響抽采效果，所以軟煤層中打孔，特別是突出軟煤層中打鉆的難題亟待新的有效的技術(shù)。 抽采量 /Mm179。 （ 4）抽采時(shí)間短 由于我國(guó)的高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井都不同程度地存在采掘失調(diào)，采煤工作面預(yù)抽瓦斯的時(shí)間普遍不足，據(jù)焦作、鶴壁、平頂山、淮南、淮北、撫順、鐵法等礦區(qū)的統(tǒng)河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 計(jì)，突出煤層采煤工作面預(yù)抽瓦斯時(shí)間最長(zhǎng)為 8 個(gè)月，最短僅為 1 個(gè)月，平均預(yù)抽時(shí)間只有 個(gè)月。據(jù)焦作、鶴壁、平頂山、晉城、潞安、淮南、淮北、鐵法等礦區(qū)的不完全統(tǒng)計(jì)，采煤工作面噸煤預(yù)抽鉆孔長(zhǎng)度最多為 ，最少只有 ，平均僅為 。我國(guó)約有 65％的采煤工作面預(yù)抽瓦斯?jié)舛鹊陀?30％，充分反映了抽采鉆孔封孔質(zhì)量差的現(xiàn)狀。 （ 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)宿州煤電界溝煤礦的煤質(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)。井田東距京滬鐵路蘆嶺車站約 46km，西距青阜鐵路青疃車站 43km 左右，而距東側(cè)附近的礦區(qū)鐵路任莊車站僅 7km。 根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（ GB5001120xx）》的有關(guān)規(guī)定，本井田所在地的抗震設(shè)防烈度為 6度。；兩翼地層南陡北緩，傾角分別為 15176。向斜西翼發(fā)育有一組與地層走向近于平行的北傾逆斷層，而局部地段出現(xiàn)的次級(jí)小褶曲，則使得全井田具有復(fù)向斜的特點(diǎn)。此外，井田內(nèi)尚有 4 個(gè)孤立的地震斷點(diǎn)未組成斷層。 ② 、新生界松散層含、 隔水層 (組 ) 第四系松散層一般在 280m左右。 ③ 、二迭系煤系含、隔水層 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 二迭系煤系主要由砂巖、泥巖、粉砂巖和煤層交互組成。 ④ 、石炭系太原組灰?guī)r與其間的砂巖、泥巖、粉砂巖和薄煤層組成。太灰?guī)r溶裂隙含水層威脅著礦井開采的安全。 2）煤質(zhì) 依據(jù)《中國(guó)煤炭分類國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》（ GB575186）， 72 煤層為低灰～中灰、特低硫～低煤層 平均厚度（ m） 頂板巖性 底板巖性 結(jié)構(gòu) 可采性 穩(wěn)定性 71 以泥巖為主，少量砂巖 以泥巖為主 簡(jiǎn)單 局部可采 較穩(wěn)定 72 多為泥巖，局部為砂巖和粉砂巖 以泥巖為主 較簡(jiǎn)單 全區(qū)開采 較穩(wěn)定 — 穩(wěn)定 82 主要為砂巖，少量為粉砂巖和泥巖 以泥巖為主 較簡(jiǎn)單 全 區(qū)開采 較穩(wěn)定 — 穩(wěn)定 10 多為砂巖，泥巖和粉砂巖次之 多為粉砂巖和泥巖 較復(fù)雜 全區(qū)開采 較穩(wěn)定 — 穩(wěn)定 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 硫、特低磷、高發(fā)熱量和具很強(qiáng)粘結(jié)性的肥煤，有少量焦煤和氣煤。,屬不自燃 不易自燃煤層。 回采工作面采用單一走向長(zhǎng) 壁布置、綜合機(jī)械化采煤方法，后退式回采，全部垮落法管理頂板。 界溝 礦井地質(zhì)儲(chǔ)量為；可采儲(chǔ)量為 。 工作面采用 “U”型通風(fēng)，掘進(jìn)工作面均采用壓入式獨(dú)立通風(fēng)。 表 31 煤層瓦斯基本參數(shù)值表 Tab31 seam gas basic parameter values table 參數(shù)名稱 參數(shù)值 煤層原始瓦斯壓力 煤層平均瓦斯含量 平均殘存瓦斯含量 2m3/t 煤的孔隙體積 煤對(duì)瓦斯吸附常數(shù) a=， b= 煤層透氣性系數(shù) λ= m2/MPa2?d 鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù) d1 百米鉆孔初始瓦斯流量 m3/min?100m 煤層瓦斯含量 煤層瓦斯含量是單位質(zhì)量煤中所含的瓦斯體積 (換算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài) )，單位是 m3/t 或mL/g。 煤層瓦斯壓力 煤層瓦斯壓力是指煤孔隙中所含游離瓦斯的氣體壓力，即氣體作用于孔隙壁的壓河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 力。透氣性系數(shù)越大，瓦斯在煤層中流動(dòng)越容易，透氣性系數(shù) λ在我國(guó) 普遍用地單位 m2/MPa2d 相當(dāng)于 。 q0 和 α值要通過測(cè)定不同時(shí)間的鉆孔自然瓦斯涌出量并按下式回歸分析求得的，具體測(cè)定方法為：選擇新鮮暴露煤壁，沿煤層打一個(gè)孔徑 50～ 89mm，長(zhǎng)30～ 40m的鉆孔，封孔后定期測(cè)量鉆孔自然瓦斯流量 qt，根據(jù)不同自排時(shí)間下的鉆孔自然瓦斯流量測(cè)定數(shù)組（ ti,qi ） ,按公式回歸 tt eqq ??? 0 分析求出 q0 和 α。 計(jì)算方法 根據(jù)《 MT501896礦井瓦斯抽放工程設(shè)計(jì)規(guī)范》第 ，礦井瓦 斯儲(chǔ)量應(yīng)為礦井可采煤層的瓦斯儲(chǔ)量、受采動(dòng)影響后能夠向開采空間排放的不可采煤層及圍巖瓦斯儲(chǔ)量之和。 根據(jù)《 AQ102720xx煤礦瓦斯抽放規(guī)范》第 ： 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%； 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 ——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，突出煤層的瓦斯含量應(yīng)小于該煤 層始突深度的原始煤層瓦斯含量或?qū)⒚簩油咚箟毫档? 以下。其概算法是： 可抽瓦斯量 =瓦斯儲(chǔ)量 抽放率 =65%=。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 4 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 瓦斯抽放旨在保障礦井安全 生產(chǎn)，同時(shí)也是解決瓦斯問題的基本手段。 （ 3） 開采有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)煤層的。對(duì)于新建礦井，需要礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)資料 ，作為通風(fēng)設(shè)