【正文】 1 2 3 4 5 6 77 8654321 孔板 橡膠 墊圈 螺母 排氣 管 紫銅 管 管接 頭卡環(huán) 螺栓8孔板法蘭9圖 51 孔板流量計結(jié)構(gòu)原理圖 經(jīng)過推導(dǎo)，標(biāo)準(zhǔn)孔板瓦斯混合流量的一般公式為： TPhbKQ ?? ?????混 式中 Q 混 — 抽放的瓦斯混合量， m3/min； ???h 孔板兩端水柱差， mm 水柱。 (2) 測壓嘴：在抽放管路的適當(dāng)位置上應(yīng)設(shè)置測壓嘴，以便經(jīng)常觀測抽放管內(nèi)的壓力。用 細(xì)鋼索 將抽放瓦斯管路吊掛在側(cè)幫錨桿上。風(fēng) 立 井管路沿井筒敷設(shè)，采用托掛安裝方式 ） ；采區(qū)回風(fēng) 上 山管路采用沿巷道底板敷設(shè) 或吊掛敷設(shè) ；工作山西盂縣常順煤礦抽放瓦斯工程初步設(shè)計說明書 31 面管路采用巷道側(cè)幫吊掛安裝方式。 摩擦阻力計算 5 KD LQH ??摩 式中 H 摩 — 管路的摩擦阻力， Pa； L— 管路長度， m； γ — 混合瓦斯對空氣的密度比； K— 與管徑有關(guān)系數(shù)； D— 瓦斯管內(nèi)徑， cm； Q— 抽放混合瓦斯量， m3/h。 為說明方便，將地面、風(fēng)井、集中回風(fēng)下山、采區(qū)回風(fēng)大巷的瓦斯抽放管路稱為主管，工作面回風(fēng)巷的瓦斯管路稱為支管， 管路選擇 一般采用下式計算： D=（ Q/V） 1/2 式中 D— 抽放瓦斯管內(nèi)徑， m； Q— 瓦斯管中混合瓦斯流量， m3/min； V— 瓦斯管中混合瓦斯平均流速，一般 V=5～ 15m/s，取 10m/s。 二、主要檢測儀器、儀表配置 井下抽放瓦斯主要檢測儀器、儀表包括孔板流量計、 U 型水柱計（汞柱計）、瓦斯?jié)舛葯z定器和高負(fù)壓取樣器等。 礦井的瓦斯涌出量為 m3/min，抽放量為 9m3/min，礦井的瓦斯抽放率為28％。 由于 礦井 開采初期瓦斯涌出量較小 ，推薦采用尾巷密集 仰角 鉆孔抽放瓦斯 ，尾巷密集 仰角 鉆孔抽放解決瓦斯問題有困難時再采用高位巷抽放 。鄰近層抽放可選的抽放方法有高位鉆孔抽放、高位巷抽放，抽放方案比較見表44。與上隅角插管相比，采空區(qū)埋管抽放瓦斯?jié)舛雀?，實踐證明，在工作面瓦斯涌出總量不是非常大的條件下，對解決上隅角和回風(fēng)瓦斯超限的效果是較好。 （ 5）上隅角插管抽放采空區(qū)瓦斯 上隅角瓦斯抽放的主要原理是在工作面上隅角形成一個負(fù)壓區(qū)，使該區(qū)域內(nèi)瓦斯由抽放管路抽走，這可以避免因工作面上隅角處局部位置因風(fēng)流不暢（或微風(fēng)）引起的瓦斯超限，還可解決因漏風(fēng)使采空區(qū)向上隅角涌出瓦斯而造成的瓦斯超限。 鉆孔 A A AA 剖面 山西盂縣常順煤礦抽放瓦斯工程初步設(shè)計說明書 22 封孔工藝：鉆孔施工時，先采用直徑 108mm鉆頭開孔，開孔深度 6m。 圖 43 頂板高位鉆孔抽放采空區(qū)瓦斯示意圖 鉆孔采用迎工作面的推進(jìn)方向進(jìn)行布置，鉆孔需要覆蓋工作面的長度（距離回風(fēng)巷）約為工作面全長的二分之一或三分之一。 高位巷抽放。 可采取瓦斯抽放方法 根據(jù)抽放方法的選擇原則，結(jié)合常順礦煤層的 賦存、瓦斯來源等特點，礦井可采取的 抽放方法見表 41。 在開采12 號煤及 15 號煤時，上部的鄰近層及灰?guī)r卸壓后會向采場涌出大量的瓦斯， 因此，礦井在采掘過程中的主要瓦斯涌出源 除本煤層外，主要來自 上鄰近層 ，上鄰近層的 瓦山西盂縣常順煤礦抽放瓦斯工程初步設(shè)計說明書 18 斯 大量涌出到工作面采空區(qū) 。 此外常順 礦在 供水、山西盂縣常順煤礦抽放瓦斯工程初步設(shè)計說明書 17 供電及地面場地情況都具備建立瓦斯抽放泵站的條件，因此礦井建立瓦斯抽放系統(tǒng)完全可行。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)，而且減少了對環(huán)境的污染，保護(hù)人類生存環(huán)境。 根據(jù)上式計算得： 礦井相對瓦斯涌出量為： 。 工作面開采層 瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果為： /)( 1 4 . 6 3??????開 （ 2）工作面回采時鄰近層瓦斯涌出量 鄰近層的瓦斯涌出量按下式計算 011 1 ()n ii i ii mq k x xm????鄰 式中 q 鄰 －鄰近層瓦斯涌出量， m3/t； mi－第 i個鄰近層厚度， m； m1－開采層的開采厚度， m； x0i－第 i 層的原始瓦斯含量 ,m3/t； 山西盂縣常順煤礦抽放瓦斯工程初步設(shè)計說明書 14 x1i－第 i 鄰近層殘存瓦斯含量 ,m3/t； ki－第 i鄰近層瓦斯排放系數(shù)。W k (22) 式中 Wkc— 礦井可抽瓦斯量， Mm3； η k— 礦井瓦斯抽放率，按照我國目前的技術(shù)水平，采用本煤層預(yù)抽和采空區(qū)抽放瓦斯時η k=30～ 35%，取η k=30%； Wk— 礦井瓦斯儲量 Mm3； 受 9 號煤層采動 影響的鄰近煤層為 8號煤層。 由于常順煤礦沒有進(jìn)行煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定工作，本次瓦斯抽放設(shè)計參考鄰近的陽煤集團(tuán)一礦的煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù) 。其中第一水平（ 9 號煤） 服務(wù)年限為 。工作面長度 180m。 礦井開拓系統(tǒng)簡單，全井田以兩個水平開拓。頂板巖性為泥巖，底板為砂質(zhì)泥巖。各可采煤層按沉積先后論述如下： （ 1） 15 號煤層 當(dāng)?shù)厮追Q “ 丈 八煤”，為井田內(nèi)主要可采煤層，占全礦區(qū)資源儲量 52%，位于太原組底部 K1 細(xì)砂巖和黑色頁巖之上。 F F F F F7 斷層落差 4— 25m，在井田內(nèi)延伸長度不大，均在開采過程中發(fā)現(xiàn)。 。本組與下伏太原組整合接觸。主要由灰色、灰白色、灰黑色砂巖、砂質(zhì)泥巖及泥巖和鋁土質(zhì)泥巖組成。 ② 降雨量：年平均降水量 ，且各月分布極不均勻，降水期多集中于 8 月 份， 年平均蒸發(fā)量 1873mm，蒸發(fā)量大于降水量。 該礦 1969 年設(shè)計生產(chǎn)能力為 150kt/a，開采 9 號煤層。為全面貫徹“以風(fēng)定產(chǎn)、先抽后采、監(jiān)測監(jiān)控”的十二字方針， 該礦決定建立瓦斯抽放系統(tǒng)， 委托 煤炭科學(xué)研究總院撫順分院 對盂縣常順煤礦進(jìn)行礦井瓦斯抽放 工程初步 設(shè)計。 該 礦始建于 1969 年，設(shè)計生產(chǎn)能力 150kt/a，開采 9 號煤層。 該礦 近 3 年中 20xx 年瓦斯涌出量較大，礦井開采 9 號煤層， 20xx 年度礦井瓦斯等級鑒定結(jié)果為低瓦斯礦井，煤層相對瓦斯涌出量為 ，絕對瓦斯涌出量為。 四 、存在的主要問題及建議 該礦缺乏必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，建議今后開展煤層瓦斯基本參數(shù)（煤層瓦斯壓力、瓦斯含量、煤層透氣性系數(shù)、鉆孔瓦斯流量及其衰減系數(shù)等）的測定，為瓦斯抽放工作提供 可靠的 依據(jù)。井田內(nèi)河流主要為秀水河，發(fā)源于井田西南的西南莊一帶，向東轉(zhuǎn)北經(jīng)南上社、許家溝、大賢村、南婁 村于盂縣城北匯入溫河，秀水河從西南向東北流經(jīng)井田西北部，為季節(jié)性河流，雨季水量稍大，旱季水量甚微甚至干涸。本井田內(nèi)無出露。巖性以灰白色、灰色砂巖、灰黑色粉砂巖、泥巖、石灰?guī)r（ K K K4）及煤層組成，含 15 號兩 層主要可采煤層， 12 號煤層為零星可采煤層， 其它煤層均為不可采。 地質(zhì)構(gòu)造 井田 范圍內(nèi)構(gòu)造簡單，主要為褶皺構(gòu)造，在井田北部發(fā)育 S1 向斜，走向北東東向，兩翼傾角不大， 傾角一般 8— 10176。 F2斷層：位于 F1 斷層的南部，走向北東東向，傾向北北西，傾角 70176。 綜上所述，該井田構(gòu)造 屬 簡單 類型 。 （ 3） 9 號煤層 當(dāng)?shù)厮追Q“丈二煤”，距 15 號煤層 90m，煤層厚度 ～ ，平均 ，煤層 結(jié)構(gòu) 較簡單，為穩(wěn)定可采煤層。 山西盂縣常順煤礦抽放瓦斯工程初步設(shè)計說明書 8 礦井開拓與開采 開拓方式 礦井 采用斜井開拓方式， 將 現(xiàn)有回風(fēng)斜井 擴大斷面后 作為礦井?dāng)U建后的主斜井，擔(dān)負(fù)礦井煤炭運輸任務(wù)，進(jìn)風(fēng)井兼礦井一安全出口。 根據(jù)井田開拓部署和煤層的賦存情況，分兩個水平開拓開采全井田主要可采煤層。 礦井通風(fēng) 及瓦斯涌出 礦井采用中央分列式通風(fēng)系統(tǒng)，主斜井、副斜井進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)立井回風(fēng)。 根據(jù)二 00 六 年煤 的 自燃傾向性 及煤塵爆炸性 鑒定結(jié)論： 常順煤礦 9煤 層 為 三 類不易 自燃煤層 ， 煤塵有爆炸危險性。 礦井可開發(fā)瓦斯量（或稱可抽放量）是指在既定的開采技術(shù)條件下，按照目前的抽放技術(shù)水平所能抽出的瓦斯量。 q 回 ＝ q 開 +q 鄰 式中 q 回 －回采工作面瓦斯涌出量， m3/t ； q 開 －開采層瓦斯涌出量， m3/t； q 鄰 －鄰近層瓦斯涌出量， m3/t。 二、 掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量預(yù)測 根據(jù)本礦及鄰近礦井生產(chǎn)實測數(shù)據(jù)， 綜掘工作面的瓦斯涌出量約為 m3/min，普掘工作面的瓦斯涌出量約 m3/min。根據(jù)瓦斯涌出量預(yù)測，常順煤礦回采工作面絕對瓦斯涌出量 m3/min， 如用通風(fēng)方法解決瓦斯問題有困難時就應(yīng) 建立瓦斯抽放系統(tǒng)。陽泉礦區(qū) 的煤與瓦斯突出危險 有加重的趨勢， 進(jìn)行煤體瓦斯預(yù)抽是防止煤與瓦斯突出的有效措施，可以消除或削弱瓦斯動力現(xiàn)象，從而達(dá)到防突的效果。最常用的衡量煤層瓦斯抽放難易程度的指標(biāo)是煤層透氣性系數(shù)和鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)。 “礦井瓦斯抽放規(guī)范”規(guī)定，瓦斯抽放系統(tǒng)的抽放量可穩(wěn)定在 2m3／ min 以上， 瓦斯資源可靠、儲量豐富，預(yù)計瓦斯抽放服務(wù)年限在 5 年以上，即可建立地面永久瓦斯抽放系統(tǒng)，根據(jù)常順礦的具體情況， 通過比較， 確定在該礦建立地面永久瓦斯抽放系統(tǒng)。 （ 4）選擇的抽放方法應(yīng)有利于抽放巷道的布置和維護(hù)。垂直尾巷向工作面上方裂隙帶打鉆孔抽放瓦斯。 山西盂縣常順煤礦抽放瓦斯工程初步設(shè)計說明書 20 高抽巷工作面回風(fēng)巷進(jìn)風(fēng)巷軌道運輸上山膠帶運輸上山回風(fēng)上山抽放管路回采面回風(fēng)上山高抽巷8 煤層9 煤層A AA A 剖 面圖 41 高抽巷抽放鄰近層瓦斯布置示意圖 （ 2） 全封閉采空區(qū)抽放瓦斯 對于剛采完的工作面，為防止采空區(qū)向外涌出瓦斯，打密閉墻時，可向采空區(qū)密閉墻內(nèi)插管，進(jìn)行瓦斯抽放，見圖 42。 表 42 鉆孔技術(shù)參數(shù)表 孔號 開徑孔φ（ mm） 終孔徑 φ（ mm） 方位 （176。 （ 4）頂板走向鉆孔 （鉆場不爬坡，即鉆孔沿底板） 抽放采空區(qū)或鄰近層瓦斯 鉆場、鉆孔及管路布置，見 圖 44。上隅角插管抽放適于采空區(qū)瓦斯涌出量不大，僅上隅角局部有瓦斯超限情況下。） 開孔 位置 鉆孔間距 （ m） 孔深 （ m） 108 94 0 30 距底板 5 35 108 94 0 30 5 35 108 94 0 30 5 35 108 94 0 30 5 35 注：以上技術(shù)參數(shù)只供試驗參考，須根據(jù)效果考察來確定最適合的參數(shù)。 尾巷密集 仰角 鉆孔 巷道工程量小，投資少。 （ 2）工作 面瓦斯抽放率 工作面的瓦斯抽放率為 抽 放量占工作面瓦斯總涌出量的百分比，計算公式： fccqq q?? 100? 式中 η — 工作面 瓦斯抽放率， %； qc— 工作面 瓦斯抽放量， m3/min； qf— 工作面 風(fēng)排瓦斯量， m3/min。打鉆施工供水采用由地面向采區(qū)直接敷設(shè)管路，利用靜壓水直接供水，供水管路采用高壓膠管供水。 抽放初期瓦斯管網(wǎng)敷設(shè)路線為： 山西盂縣常順煤礦抽放瓦斯工程初步設(shè)計說明書 28 高抽巷 →工作面回風(fēng)巷→采區(qū)回風(fēng) 上山 → 回風(fēng)大巷→ 回風(fēng)立井→地面抽放瓦斯管路→抽放泵站→放空（或 利用 ） 礦井抽放管網(wǎng)敷設(shè)系統(tǒng)示意見附圖 CSDMAZ01 和 CSJXAZ02。 五、管網(wǎng)阻力計算 抽放瓦斯管路阻力包括摩擦阻力和局部阻力。地面管路安裝采用沿山坡地表架空敷設(shè)方式，架空高度 ，每隔 6m設(shè)置一個支撐架，并在支撐架上設(shè)有半圓形管卡固定管路，防止管路下滑。管路用混凝土支撐墩墊起，墩高 ，管路距側(cè)幫 ，每隔 6m設(shè)一個墩， 12m設(shè)一個并用半圓卡固定支撐墩上，防止管路下滑。 泵站配置型管汞柱計、瓦斯檢定器、高負(fù)壓取樣器、氣壓計等檢測儀。其結(jié)構(gòu)簡圖如圖 51所示。 — 標(biāo)準(zhǔn)絕對溫度， ℃； PT— 孔板上風(fēng)端測得的絕對壓力，毫米水銀柱； 760—— 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，毫米水銀柱； 760273293TPTPt??? ?????山西盂縣常順煤礦抽放瓦斯工程初步設(shè)計說明書 33 b—— 瓦斯?jié)舛刃Ｕ禂?shù)； γ 空標(biāo) —— 在 760 毫米水銀柱、 20℃時的空氣容重，為 ； γ 標(biāo) 。 (3) 計量裝置：瓦斯流量是瓦斯抽放工作中的一個重要參數(shù)，移動泵站配套了孔板流量計作為計量裝備。 附屬裝置 管路附 屬主要包括如下設(shè)備： 抽放管路低洼處要安裝放水器。 風(fēng) 井 抽 放 瓦 斯 管 路 安 裝 施 工 設(shè) 計 見 風(fēng) 井 抽 放 瓦 斯 管 路 安