【正文】 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，見表 622；K0—與管徑有關(guān)系數(shù)，見表 621；D—瓦斯管內(nèi)徑，cm；Q—抽放混合瓦斯量，m 3/h。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。 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。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。 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。 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)。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。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)方法解決瓦斯問題不合理的。通常暴露 6 個(gè)月后煤壁瓦斯涌出基本穩(wěn)定。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)。 井田開拓與開采 礦井開拓方式十礦現(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。汝河流經(jīng)煤系地層之上，最大流量 3000m3/s，旱季流量 。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。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十礦井田位于李口向斜南西翼東段。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。這些褶皺、斷層多屬嵩淮弧的構(gòu)造成份。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。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 。沙河距礦區(qū)最近，最大洪峰流量 5290m3/s，旱季流量 。 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)。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。在煤礦安全科研方面“, 九五”以來又取得了一批技術(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。(2) 卸壓及綜合抽放瓦斯方法將更加普及。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。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。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。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。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。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。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。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。德國(guó)魯爾煤田Mansfeld 煤礦 Rottersbank 第一層向頂板上打直徑 248。世界各國(guó)正規(guī)瓦斯抽放工作是從 40 年代末至 50 年代初開始的，隨后，瓦斯抽放方法不斷增加，瓦斯抽放技術(shù)也逐漸提高，抽放規(guī)模日益擴(kuò)大。目前，在原國(guó)有重點(diǎn)煤礦 292 處（增加安徽1 處）高瓦斯和瓦斯突出礦井中，到 2022 年 6 月底，開展瓦斯抽放的礦井有 273 處，占 %，累計(jì)抽放瓦斯 億立方米，瓦斯利用 億立方米（其中民用 億立方米，發(fā)電用 億立方米），瓦斯利用率為 %。每年在 10 人以上重、特大死亡事故中,瓦斯事故死亡人數(shù)占總死亡人數(shù)的比重基本在 80 %以上。四是抽放方法落后,很多礦區(qū)缺乏對(duì)瓦斯抽放工藝方法的研究 ,幾十年一貫 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 4制,抽放效果差,難以滿足安全生產(chǎn)的要求。再如本煤層抽放瓦斯方法,其難點(diǎn)在于低透氣性煤層瓦斯抽放。因而交叉鉆孔可以較好地提高開采層的抽放瓦斯效果。四、展望煤炭工業(yè)作為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)面臨著前所未有的發(fā)展機(jī)遇,煤礦瓦斯抽放也同樣存在著良好的發(fā)展機(jī)遇。我國(guó)煤層氣資源豐富,但煤層透氣性普遍很低。廣大煤炭企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)對(duì)科技的認(rèn)識(shí)也越來越高,紛紛和科研院所、大專院校合作進(jìn)行科研攻關(guān),也取得了一些適合自身情況的成果。本次設(shè)計(jì)的是中平能化十礦己二采區(qū)的瓦斯抽放系統(tǒng)，設(shè)計(jì)之前，我在該礦進(jìn)行了為期兩周的畢業(yè)實(shí)習(xí)，通過地面參觀、聽總工及各科室負(fù)責(zé)人作報(bào)告、參加科室實(shí)習(xí)及井下生產(chǎn)實(shí)習(xí)，對(duì)礦井的情況有了一個(gè)比較全面的認(rèn)識(shí)。礦區(qū)內(nèi)公路成網(wǎng)，程平干線、平郟公路貫穿其中。汝河流經(jīng)煤系之上，最大流量 3040m3/s，旱季流量 。冰凍期一般為 11 月至來年 3 月，無(wú)霜期 190～220 天，最大凍土深度14cm(1977 年 1 月 30 日)。 經(jīng)濟(jì)概況區(qū)內(nèi)經(jīng)濟(jì)較為繁榮。區(qū)內(nèi)受六期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響：中岳運(yùn)動(dòng)使前震旦系地層產(chǎn)生強(qiáng)烈的 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 13褶皺、斷裂并伴有巖漿活動(dòng)，形成了昆侖—秦嶺緯向構(gòu)造帶的雛形，奠定了前震旦紀(jì)的褶皺基底。燕山晚期，有中酸性巖漿沿構(gòu)造薄弱帶侵入。 含煤地層及煤層(1) 含煤性井田上石炭統(tǒng)太原組（C 2t） 、下二疊統(tǒng)山西組（P 1s） 、下石盒子組 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 14（P 1x） 、上二疊統(tǒng)上石盒子組（P 2s）為含煤地層，總厚 785m。daf)煤層孔號(hào)止煤深度(m) CO2 N2 CH4 CO2 N2 CH4201 2012 211 2119 221 228 2215 2216 2317 2318 2413 2415 2515 2516 二 125′ 19 （2）煤層瓦斯壓力針對(duì)煤層瓦斯含量高，且為煤與瓦斯突出的礦井，本礦在己二采區(qū)布置了十幾個(gè)井下瓦斯壓力測(cè)試鉆孔，測(cè)試成功 7 孔（表 223） 。礦 區(qū) 主 體 構(gòu) 造 為 李 口 向 斜 ， 向 斜 南 東 部 仰 起 ， 北 西 部 傾 伏 。北干渠最大洪水流量為 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 19167m3/s。礦井開拓方式為一斜井、一對(duì)主副豎井分水平開拓。3 礦井瓦斯賦存 煤層瓦斯基本參數(shù)根據(jù)對(duì)中平能化十礦己二采區(qū)及其相鄰采區(qū)的實(shí)際調(diào)查統(tǒng)計(jì)，中平能化十礦己二采區(qū)礦井瓦斯的基礎(chǔ)參數(shù)確定如下：煤層瓦斯含量為 — m3/t；平均瓦斯含量為 m3/t；煤層透氣系數(shù) λ=㎡/Mpa 2d；百米鉆孔初始瓦斯流量 q0= m3/min100m；鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù) a=百米鉆孔極限自然流量 73000m 3 瓦斯涌出量計(jì)算 回采工作面瓦斯涌出預(yù)測(cè)工作面瓦斯涌出量可分為二部分：本煤層瓦斯涌出和圍巖瓦斯涌出。其計(jì)算公式為： （3—3）??12????vLqvHnqoB式中 —掘進(jìn)巷道煤壁瓦斯涌出量， ；Bqmin3n—煤壁暴露面?zhèn)€數(shù)，單巷掘進(jìn)時(shí) n=2；H—煤層厚度，m, H=；v—巷道平均掘進(jìn)速度，m/min,v 取 (按 130m/mon計(jì)算)；L—掘進(jìn)巷道長(zhǎng)度，L=1200m；—煤壁瓦斯涌出初速度， ，按下式計(jì)算：oq??min23?= [ + ]X0 （3—4）oVdaf式中: V daf—煤中揮發(fā)份含量，%，V daf =；X0—煤層原始瓦斯含量，m 3/t，X 0取 。（2）礦井絕對(duì)瓦斯涌出量達(dá)到以下條件的：①大于或等于 40m3/min；②年產(chǎn)量 ～ 的礦井，大于 30m3/min；③年產(chǎn)量 ～ 的礦井，大于 25m3/min；④年產(chǎn)量 ～ 的礦井，大于 20m3/min；⑤年產(chǎn)量小于或等于 的礦井，大于 15m3/min?？梢匀〉蔑@著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。礦井抽放瓦斯總量能長(zhǎng)期穩(wěn)定在2m3/min 以上，且抽放系統(tǒng)的服務(wù)年限應(yīng)在 10 年以上的應(yīng)建立永久瓦斯抽放系統(tǒng)。在順槽內(nèi)向待采煤體打平行鉆孔掘進(jìn)面邊掘邊抽 煤體內(nèi)瓦斯含量大，掘進(jìn)巷道煤壁及掘進(jìn)落煤瓦斯涌出量大。封孔管與抽放支管間用膠管連接，支管到再到干管上，最后到達(dá)地面泵房。；左右鉆孔夾角 10176。封一個(gè)鉆孔的聚氨酯用量約為 2Kg 左右。表 621 不同管徑的系數(shù) K0 值通稱管徑(mm) 15 20 25 22 40 50K0 值 通稱管徑(mm) 70 80 100 125 150 150K0 值 表 622 在 0℃及 105 Pa 氣壓時(shí)的 值?瓦斯?jié)舛? 0 1 2 3 4 5 6 7 8 90 1 10 20 30 40 0 786 50 60 70 0．666 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 4280 0．621 0．612 90 100 表 623 瓦斯抽放系統(tǒng)最困難管網(wǎng)阻力計(jì)算結(jié)果 抽放管類 別Q（m 3/h） γL（m） K0D（cm）（Pa）zH支管 1 504 1200 1021支管 2 648 1000 380支管 3 1000 902回風(fēng)巷干管 3000 6430己四回風(fēng)井干管 400 857地面干管 50 107所以，抽放系統(tǒng)最大阻力線路為：支管 1（1200m）→回風(fēng)巷干管(3000m)→中央回風(fēng)井(400m)→泵房(50m)。計(jì)算管網(wǎng)阻力應(yīng)在抽放管網(wǎng)系統(tǒng)敷設(shè)線路確定后，按其最長(zhǎng)的線路和抽放最困難時(shí)期的管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算，己二采區(qū)瓦斯抽放管路為：工作面→瓦斯專用巷→己二北部瓦斯專用回風(fēng)巷→己二北部總回風(fēng)→己四風(fēng)井→泵房，其中地面50m，回風(fēng)井 400m，回風(fēng)巷（己二瓦斯專用巷至己四風(fēng)井）按 3000m計(jì)算，支管最長(zhǎng)長(zhǎng)度取支管 1 長(zhǎng)為 1200m，支管 3 長(zhǎng)為 1000m。卷纏藥液法封孔操作程序?yàn)椋合确Q出封一個(gè)孔的甲、乙組成藥液，分別裝入兩個(gè)容器，再將藥液同時(shí)倒入混合桶，立即用木棒快速攪拌均勻，當(dāng)藥液由黃褐色變?yōu)槿榘咨珪r(shí)，停止攪拌，將藥液均勻倒在毛巾布