【正文】 第六章 瓦斯抽采管理第一節(jié) 隊(duì)伍組織瓦斯抽采是一項(xiàng)較細(xì)致而又比較復(fù)雜的工作。二、采暖礦井瓦斯抽采泵站內(nèi)值班室及泵房、配電室，需設(shè)集中采暖。左家寨煤礦瓦斯抽采站位于輔助工業(yè)場地內(nèi)，利用現(xiàn)有瓦斯抽采泵房。8%（當(dāng)前左家寨煤礦高負(fù)壓瓦斯泵的抽放濃度）247。 低負(fù)壓系統(tǒng)選擇真空泵2BE342，570rpm， 1臺工作、1臺備用，其單臺工況點(diǎn)參數(shù)為：Q=、H=30kPa；耗水量10m3 /h（2）低負(fù)壓瓦斯抽采管道直徑：瓦斯泵所需流量：Q低＝247。高、低負(fù)壓瓦斯抽放主管從輔助工業(yè)場地沿回風(fēng)斜井敷設(shè)到12區(qū)段回風(fēng)石門與回風(fēng)斜井連接處。其它安全設(shè)施抽采泵站除應(yīng)配置管路系統(tǒng)配置的控制閥門、測壓嘴和負(fù)壓放水器等附屬設(shè)施外，還應(yīng)配置下列附屬設(shè)施：⑴在瓦斯抽采泵出口側(cè)安裝正壓放水器；⑵在瓦斯泵的出、入口側(cè)各安裝一套防爆和防回火裝置，以防井下管路爆炸或放空管雷擊燃燒波及范圍擴(kuò)大?；夭晒ぷ髅娴你@孔，利用膠管連接，膠管的一端連接到鉆孔封孔管上，另一端與瓦斯抽采管連接，構(gòu)成抽采系統(tǒng)。設(shè)計(jì)選用的閥門為截止閥。如可以選用深孔控制預(yù)裂爆破、高能氣體致裂、水力壓裂、高壓水射流擴(kuò)孔等；加強(qiáng)礦井瓦斯地質(zhì)工作的研究，有針對性地開展礦井的瓦斯抽采工作；改革打鉆工藝，如采用壓風(fēng)排粉干式鉆孔施工工藝。礦井低負(fù)壓瓦斯抽采規(guī)模保護(hù)層開采后，鄰近層瓦斯充分卸壓，采用低負(fù)壓系統(tǒng)抽采時(shí)效果較好，故低負(fù)壓瓦斯抽采系統(tǒng)需要考慮較為富裕的能力，按15m3/min進(jìn)行考慮。對于礦井各煤層在原始應(yīng)力狀態(tài)下的瓦斯抽采，～1年。瓦斯抽采量包括采前瓦斯抽采量和采中瓦斯抽采量。礦井已有2臺鉆進(jìn)深度200m的ZDY1250型鉆機(jī)，為提高鉆機(jī)性能，增加4臺CWYZ300型鉆機(jī)。穿層鉆孔的封孔段長度不得小于5m，順層鉆孔的封孔段長度不得小于8m。因此，在條件允許的情況下，應(yīng)盡可能在煤層中增加鉆孔的長度，以提高鉆孔抽采瓦斯效果。瓦斯抽采巷及鉆場采用半圓拱、錨網(wǎng)噴支護(hù)。第四節(jié) 鉆場與鉆孔布置一、布置原則鉆場⑴不應(yīng)受采動(dòng)影響，并應(yīng)避開地質(zhì)構(gòu)造帶，同時(shí)應(yīng)便于維護(hù)、利于封孔，保證抽采效果；⑵宜利用現(xiàn)有的開拓、準(zhǔn)備和回采巷道；⑶頂板鉆孔或頂板“高抽巷”宜布置在頂板上覆巖層裂隙帶內(nèi)，且大于煤層開采后不被破壞的最小層間距。對于已采采面采空區(qū)埋管抽采，設(shè)計(jì)采用在距離自然通風(fēng)巷道3m處施工永久密閉埋管抽采。②其它煤層利用已形成的煤層巷道向其煤巷掘進(jìn)條帶施工穿層鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯。掘進(jìn)工作面瓦斯抽采（1）石門揭煤工作面瓦斯抽采方案考慮到礦井所賦存煤層為近距離煤層，因此，針對石門揭煤區(qū)域性瓦斯抽采為整體考慮。礦井+1720m標(biāo)高以下至+1600標(biāo)高以上調(diào)整煤層開采順序，先開采M5煤層作為上保護(hù)層，開采順序?yàn)镸5→M7→M51煤層，針對M5煤層的開采，實(shí)施區(qū)域性預(yù)抽煤層瓦斯時(shí)，對于礦井專用瓦斯抽采巷的布置層位為：將專用瓦斯抽采巷布置在距M5煤層頂板法線距離15m的層位，頂板巖性為薄至中厚層巖屑粉砂巖，底板為粘土巖或粉砂質(zhì)粘土巖。根據(jù)地質(zhì)報(bào)告顯示各煤組間的煤層為近距離煤層。我國煤礦的瓦斯抽采方式大致可以分為以下六類：（1）開采層瓦斯抽采；（2）鄰近層瓦斯抽采；（3）采空區(qū)瓦斯抽采；（4）圍巖瓦斯抽采；（5）綜合瓦斯抽采；（6）地面瓦斯抽采。鄰近層瓦斯涌出量：式中：mi—第i個(gè)鄰近層煤層厚度，m；M—工作面采高，m；Woi—第i個(gè)鄰近煤層原始瓦斯含量；Wci—第i個(gè)鄰近煤層殘存瓦斯含量；Ki—第i個(gè)鄰近層瓦斯排放率，%。d)鉆孔流量衰減系數(shù)（d1）容易抽采＞10＜可以抽采10～～較難抽采＜＞以透氣性系數(shù)為主要指標(biāo)，以瓦斯流量衰減系數(shù)為輔助指標(biāo)，根據(jù)重慶煤科院突出鑒定報(bào)告顯示：左家寨煤礦MM11號煤層屬于可以抽放煤層，MM7號煤層屬于較難抽放煤層。因此，按照《煤礦安全規(guī)程》(2011年)第145條、《煤礦瓦斯抽采規(guī)范》（AQ10272006）第4條、《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》第14條之規(guī)定，開采煤與瓦斯突出危險(xiǎn)煤層的礦井必須建立瓦斯抽采系統(tǒng)。經(jīng)六枝工礦（集團(tuán)）恒達(dá)勘察設(shè)計(jì)有限公司編制的《貴州省納雍煤礦區(qū)左家寨煤礦補(bǔ)充勘探地質(zhì)報(bào)告》得出，礦井瓦斯儲量為12億萬m3。兩套抽放系統(tǒng)自2009年9月運(yùn)行以來，運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)參數(shù)均能滿足礦井需要。生產(chǎn)能力及服務(wù)年限礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為45萬t/a，服務(wù)年限21a。全井田劃分為四個(gè)采區(qū)和一個(gè)后備區(qū)，根據(jù)礦井煤組的劃分及煤層賦存條件，設(shè)計(jì)將全井田劃分為一個(gè)水平開拓，水平標(biāo)高+1600m這樣既可以保證有足夠的可采儲量滿足水平服務(wù)年限，并且有利于減少井巷總工程量和簡化生產(chǎn)環(huán)節(jié)。建議礦井在進(jìn)行補(bǔ)勘時(shí)對所有生產(chǎn)性小井和廢棄老窯的采空區(qū)范圍和積水情況進(jìn)一步查明，以指導(dǎo)礦井安全生產(chǎn)。礦區(qū)斷裂構(gòu)造不發(fā)育，礦井充水通道主要為巖體中的裂隙及節(jié)理。斷層、破碎帶的富水性弱，導(dǎo)水性差，不構(gòu)成水力聯(lián)系通道。含巖類構(gòu)造與風(fēng)化裂隙水，富水性中等。MMMMM5M2M3M43號煤層無煤塵爆炸危險(xiǎn)性。煤質(zhì)煤種：主要可采煤層為無煙煤三號。由于其中常含有較厚的高嶺石粘土巖夾矸，而俗稱“大矸焦”?！Ｃ簩雍?～。M9煤層：位于P3L2上部，上距M7煤層19m左右，為黑色、半亮至半暗型煤，外觀呈粉狀。為黑色半亮型煤。全區(qū)可采煤層中M5煤層以其厚度大、穩(wěn)定、煤質(zhì)佳而為本區(qū)主要可采煤層。長300米，傾向近北，傾角47176。f4斷層：位于區(qū)內(nèi)東南角左家寨至二埡口，地表出露伸展1300米，斷層走向SW～NE，方位55176。f2斷層：位于區(qū)內(nèi)西南角，北西部，多拱至夾溝。上盤P3c、P3L地層與下盤T1f地層接觸，屬逆斷層，垂直斷距＜5米。傾角75176。三、地層區(qū)域內(nèi)出露的地層最老為寒武系（Ξ）、最新的是三疊系下統(tǒng)（T1）。45′452964157355194643105176。根據(jù)貴州省能源局《關(guān)于對貴州能發(fā)電力燃料開發(fā)有限公司關(guān)于左家寨煤礦煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性鑒定結(jié)果的請示的批復(fù)》（黔能源發(fā)[2009]327號），該礦委托煤炭科學(xué)研究總院重慶研究院對其開采范圍內(nèi)MMMM51煤層的煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性鑒定結(jié)果：認(rèn)定左家寨煤礦MMMM11煤層為煤與瓦斯突出煤層，認(rèn)定左家寨煤礦為煤與瓦斯突出礦井。具有良好的開發(fā)利用價(jià)值，進(jìn)行合理的規(guī)劃開發(fā)后，能為地方經(jīng)濟(jì)增長產(chǎn)生作用。貴州省煤礦設(shè)計(jì)研究院于2005年3月完成了《納雍金能煤炭開發(fā)有限公司左家寨煤礦可行性研究報(bào)告》，貴州省國際工程咨詢中心2005年6月初對礦井可行性研究報(bào)告進(jìn)行了評審并作出了“關(guān)于《貴州納雍金能煤炭開發(fā)有限公司左家寨煤礦可行性研究報(bào)告的評估意見”（工咨甲1030129003）。左家寨煤礦位于貴州省納雍縣中嶺鎮(zhèn)海雍村涼水井，地理坐標(biāo)為經(jīng)度105176。礦井工業(yè)場地南東距S213省道上的半邊街（河壩）12km，現(xiàn)已由簡易公路改建成三級公路。資源較可靠，主采煤層賦存較穩(wěn)定，地質(zhì)構(gòu)造屬中等復(fù)雜類型和水文地質(zhì)復(fù)雜程度為簡單類型，開采技術(shù)條件一般，外部協(xié)作條件一般，用戶可靠，市場潛力大。r”。11′4526176。交通位置礦區(qū)交通以公路為主，尚屬便利。此外，地表填圖和鉆孔中又見到5條斷層。其總的特點(diǎn)是北西盤上升，南東盤下降，造成北西盤的P3c、P3L、T1f地層與南東盤的T1f地層接觸，為正斷層，垂直斷距60～70m。傾向SW，傾角62176。f3斷層：位于區(qū)內(nèi)東北部，魏家?guī)r洞至杜家沖地表出露550米，走向104176。為走向逆斷層。垂直落差15～70米?！＝Y(jié)構(gòu)較簡單，僅少數(shù)地段中含有1～～。為黑色半亮至半暗型煤，外觀多呈粉狀，僅在勘探區(qū)東部變?yōu)閴K狀。M21煤層：位于P3L1頂部，～。M38煤層：位于P3L1中部，上距M21煤層70m左右，為黑色塊狀半亮至光亮型煤，外觀多呈塊狀，～ 的高嶺石粘土巖。全區(qū)穩(wěn)定、可采。本礦區(qū)煤炭資源適用于發(fā)電、工業(yè)用煤、動(dòng)力用煤和化工用煤等。下二迭統(tǒng)茅口組（P1m）含水巖組：巖性為灰、深灰色厚層至塊狀石灰?guī)r。海雍大溝和銀廠溝均向南東流出區(qū)外匯入陽長河，屬長江流域?yàn)踅?，紅旗水庫位于井田北西，庫容量320104m3。5）水文地質(zhì)類型評述煤組上覆、下伏為厚度較大的相對隔水層，直接充水含水層為煤組細(xì)、粉砂巖水，巖石裂隙微小，含水弱，較大的地表水體均分布在區(qū)邊緣地帶。礦井在淺部掘進(jìn)時(shí)需加強(qiáng)對小窯的探放水工作。礦山采掘接近這些采空區(qū)時(shí)可能遭遇突水等水害。設(shè)計(jì)以一個(gè)采區(qū)、一個(gè)綜采工作面和四個(gè)掘進(jìn)頭（2個(gè)煤巷（半煤巖）普掘進(jìn)工作面，2個(gè)巖巷普掘工作面）達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力。井下安設(shè)有高、低負(fù)壓瓦斯抽采主管各為一趟，材質(zhì)為螺旋焊管；高負(fù)壓抽采主管規(guī)格為φ4786，支管管徑規(guī)格為φ3256；低負(fù)壓抽采主管規(guī)格為φ4786，支管采用規(guī)格為φ4786，材質(zhì)為聚酯纖維復(fù)合管。四、鄰近礦井煤與瓦斯突出鑒定情況左家寨煤礦鄰近礦井有中領(lǐng)煤礦，該礦為突出礦井。下面從兩個(gè)方面來分析左家寨煤礦建立地面永久性瓦斯抽采站的必要性。二、瓦斯抽采的可行性瓦斯抽放指標(biāo)是用來衡量煤層預(yù)抽瓦斯抽采難易程度的參數(shù)，常用的有煤層透氣性系數(shù)和鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)。回采工作面瓦斯涌出量計(jì)算回采工作面瓦斯涌出量是根據(jù)煤層瓦斯含量、煤層厚度、采高、工作面產(chǎn)量等參數(shù)，考慮采場丟煤、機(jī)巷和回風(fēng)巷掘進(jìn)預(yù)排瓦斯帶、圍巖和鄰近的煤層、煤線瓦斯涌出及距地表深度等因素綜合計(jì)算。根據(jù)《礦井瓦斯涌出量預(yù)測方法》（AQ10182006），計(jì)算公式為：式中：q掘—掘進(jìn)工作面絕對瓦斯涌出量，m3/min；q3—掘進(jìn)工作面巷道煤壁絕對瓦斯涌出量，m3/min；q4—掘進(jìn)工作面落煤絕對瓦斯涌出量，m3/min；D—巷道斷面內(nèi)暴露煤面的周邊長度，m；D=2M，M為開采層厚度；V—平均掘進(jìn)速度按100m/月，m/min；L—巷道長度，取+1600m標(biāo)高以上最長巷道長度L=750m； qo—巷道煤壁瓦斯涌出量初速度，按qo=[（Vr）2+]Wo進(jìn)行計(jì)算； Vr—煤的揮發(fā)分，%；s—掘進(jìn)巷道斷面積，m2；γ—煤的容重，t/m3；Wo—煤層瓦斯含量，m3/t；；Wc—煤層的殘存瓦斯量，m3/t。左家寨煤礦礦區(qū)主要為中山溶蝕及侵蝕地貌，地勢為南西、北東部高，中部低，相對高差一般300～400m，最高海拔標(biāo)高+（西部大尖山山頂），最低海拔標(biāo)高+1504m（南東邊劉家溝中，為當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面）。根據(jù)本礦開拓開采、煤層的賦存特點(diǎn)、煤層頂?shù)装鍘r性情況，同時(shí)考慮現(xiàn)場施工和成孔條件及提出的抽采方法對礦井+1600m標(biāo)高以上上煤組提出針對性的抽采方案，而下煤組的抽采方案須結(jié)合后期開拓方案確定才能確定。（2）M5煤層采面開采時(shí)，必須增加在工作面兩巷實(shí)施穿層鉆孔預(yù)抽下鄰近層卸壓瓦斯的措施。對于層間距小于5m的近距離煤層，瓦斯抽采鉆孔設(shè)計(jì)為一次性施工。⑵工作面回采后，鄰近的上、下煤層因卸壓影響，煤層的透氣性將大大增加。在埋管抽采的同時(shí)，必須安設(shè)好噴灑阻化劑和注氮系統(tǒng)管路，且必須加強(qiáng)火災(zāi)氣體組分采樣分析；③提高采面煤炭資源回收率，盡可能地減少采面采空區(qū)的煤炭丟失；④為防止采空區(qū)煤墻及遺煤自燃、在采面移架時(shí)，必須向采空區(qū)噴灑阻化劑；⑤加強(qiáng)采空區(qū)瓦斯抽采系統(tǒng)CO和溫度的監(jiān)測，一旦出現(xiàn)溫度上升或CO濃度增大，必須停止抽采，立即啟動(dòng)注氮系統(tǒng)，向采空區(qū)注氮滅火。其他區(qū)域考慮到在利用穿層鉆孔預(yù)抽的同時(shí)，可利用工作面施工本煤層順層鉆孔預(yù)抽，因此對其它區(qū)域預(yù)抽的穿層鉆孔終孔間距暫設(shè)計(jì)為8m；對于礦井首采面利用工作面巷道向采面區(qū)域內(nèi)煤層施工本煤層順層預(yù)抽鉆孔的孔間距設(shè)計(jì)為3m。因此，本設(shè)計(jì)選用鉆孔直徑為Φ75mm或Φ90mm。封孔材料可選用膨脹水泥、聚氨脂等新型材料。第五節(jié) 施鉆設(shè)備選型鉆機(jī)選型應(yīng)符合下列要求⑴電動(dòng)機(jī)及附屬電器設(shè)備必須防爆；⑵鉆機(jī)要體積小、輕便或解體方便，以利搬遷；⑶鉆機(jī)應(yīng)能打水平、上向和下向任意角度的鉆孔。根據(jù)《煤礦瓦斯抽采基本要求》（AQ10262006），突出煤層工作面進(jìn)行采掘作業(yè)前，瓦斯抽采應(yīng)達(dá)到的指標(biāo)：“突出煤層工作面采掘作業(yè)前必須將控制范圍內(nèi)煤層的瓦斯含量降到煤層始突深度的瓦斯含量以下或?qū)⑼咚箟毫档绞纪簧疃鹊拿簩油咚箟毫σ韵?。②鄰近煤層及圍巖根據(jù)鄰近層的瓦斯排放率與層間距的關(guān)系及礦井可采煤層的賦存特征，開采M5煤層時(shí)，為減少鄰近層涌入采面采空區(qū)的瓦斯量，應(yīng)對其鄰近的MM7煤層瓦斯及圍巖瓦斯也進(jìn)行抽采。風(fēng)排瓦斯?jié)舛劝凑召F州省人民政府辦公廳文件（黔府辦發(fā)〔2008〕83號）“省人民政府辦公廳關(guān)于加強(qiáng)煤礦瓦斯治理和綜合利用工作的實(shí)施意見”，“實(shí)現(xiàn)瓦斯零超限管理，％以下”。若經(jīng)過瓦斯抽采，未能達(dá)到上述指標(biāo)要求，應(yīng)考慮采取強(qiáng)化瓦斯抽采效果措施。第 55 頁 共 69頁 左家寨煤礦瓦斯抽采設(shè)計(jì) 第三章 抽采管路系統(tǒng)及抽采設(shè)備第一節(jié) 抽采管路系統(tǒng)一、瓦斯抽采管路高負(fù)壓抽采管線路：高負(fù)壓抽放主管路：地面瓦斯泵房→風(fēng)井→回風(fēng)下山高負(fù)壓抽放支管路：①自主管→區(qū)段回風(fēng)（運(yùn)輸）石門→工作面回風(fēng)（運(yùn)輸）順槽；②自主管→瓦斯抽放回風(fēng)（進(jìn)風(fēng)）石門→瓦斯抽放回風(fēng)（進(jìn)風(fēng)）巷；③自主管→區(qū)段運(yùn)輸（回風(fēng)）石門→運(yùn)輸、回風(fēng)順槽掘進(jìn)工作面。目前，瓦斯計(jì)量方法的種類很多，應(yīng)用條件也各不相同。⑹排碴裝置抽放管路在進(jìn)行瓦斯抽采過程中，常會(huì)煤渣、泥漿及管路腐蝕的鐵屑等雜物進(jìn)入，如不及時(shí)排除，將會(huì)增加抽放管路的阻力，嚴(yán)重時(shí)可造成管路堵塞。地面管路布置及敷設(shè)除須符合井下管路的要求外，還必須符合如下要求：⑴瓦斯管路不宜沿車輛來往頻繁的主要交通干線敷設(shè)；⑵瓦斯管路不允許與自來水管、暖氣管、下水道管、動(dòng)力電纜、照明電纜和電話電纜等同敷設(shè)于一個(gè)地溝內(nèi)；⑶在空曠地帶敷設(shè)瓦斯管路時(shí)，應(yīng)考慮到未來的發(fā)展規(guī)劃和建筑物的布置情況；⑷瓦斯主管距建筑物的距離