【正文】 04 cWWVSq ????? ? 式中： q 掘 ──掘進(jìn)工作面絕對(duì)瓦斯涌出量， m3/min； q3──掘進(jìn)巷道煤壁瓦斯涌出量， m3/min； Kn — 瓦斯涌出不均衡系數(shù)，取 ； q4──掘進(jìn)落煤瓦斯涌出量， m3/min； D── 巷道斷面內(nèi)暴露煤壁面的周邊周長(zhǎng)，薄及中厚層為 2m， m開(kāi)采層煤厚。 、 礦井瓦 斯涌出量計(jì)算 一、 瓦斯涌出量預(yù)測(cè)及變化規(guī)律分析 本礦準(zhǔn)采面積為 ，準(zhǔn)采深度為 ＋ 1360m～＋ 1000m，根據(jù)煤層的賦存情況 ，采用斜井開(kāi)拓 方式，沿煤層 傾斜方向 劃分劃分 一 個(gè)水平，水平標(biāo)高為 +1050m，劃分為二個(gè)采區(qū)。 t1) /m。 表 32 煤質(zhì)特征表 煤層編號(hào) 灰分 Ad（ %） 揮發(fā)分Vdaf（ %） 水分 Mad（ %） 硫分 （ %） 發(fā)熱量 Q， ar（ MJ/kg） 煤 類 M5 無(wú)煙煤 M12 無(wú)煙煤 表 33 可采 煤層特征表 序號(hào) 煤層 名稱 煤層厚度（ m） 煤層間距 (m） 穩(wěn)定性 煤層傾角（度） 煤種 頂?shù)装鍘r性 最小 最大 平均 頂板 底板 1 M5 20 較穩(wěn)定 2026 無(wú)煙煤 泥巖 粉砂巖 2 M12 較穩(wěn)定 2026 無(wú)煙煤 泥灰?guī)r 粘土巖 根據(jù)《采礦工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》煤層瓦斯含量經(jīng)驗(yàn)公式 ,當(dāng) Vr15％可用下式計(jì)算： ?ynfnfffyx Kpfwevbp awA)())(()100(1 ??? ????? 式中： Wx－ 在 P、 t 條件下的吸附瓦斯含量， m3/t； WY－ 在 P、 t 條件下的游離瓦斯含量， m3/t； Af－ 煤中灰分，各層煤的灰分見(jiàn)上 表 32； Wf煤中水分，各層煤的 水 分見(jiàn)上 表 32； ? 煤的視密度， t/m3； 11 en— 溫度系數(shù)， Ptn ?? ； fn— 煤的孔隙率， %，查《采礦工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》下冊(cè)表 8710 得： a=+《采礦工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》下冊(cè)表 8713； b=《采礦工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》下冊(cè)表 8713； P－ 煤層瓦斯壓力， Mpa， P＝（ ～ ） H/1000， H：煤層開(kāi)采水平距地表垂深 (m)； 本礦取 P＝ 8H/1000； M12 煤層做了突出鑒定，在 +1000m 處瓦斯壓力為 經(jīng)計(jì)算經(jīng)計(jì)算各煤層 瓦斯壓力見(jiàn)表 31： KY— 相當(dāng)于煤層瓦斯壓力下的瓦斯壓縮系數(shù)， t(176。 因此，本設(shè)計(jì)采用 《遵義縣山盆鎮(zhèn)遵沿煤礦安全設(shè)施設(shè)計(jì)（變更）》 中礦井各煤層的煤質(zhì)相關(guān)數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果。該礦井位于被劃定為有突出礦區(qū)危險(xiǎn)的 黔北 礦區(qū)，因此礦井為煤與瓦斯突出礦井。 、通風(fēng)系統(tǒng) 主要通風(fēng)線路為： 主、副斜井 → 采面運(yùn)輸 巷 → 工作面 → 采面回風(fēng) 巷 →回風(fēng)斜井→ 地面。） 傾角（176。坡度向下掘，落平于＋ 1050m，落平后布置回風(fēng)石門(mén)；通過(guò)聯(lián)絡(luò)巷聯(lián)通，形成了礦井首采區(qū)開(kāi)拓、通風(fēng)系統(tǒng)。根據(jù)礦井現(xiàn)已施工形成的巷道情況， 礦井采用 斜井 開(kāi)拓 ，全礦劃分為一個(gè)水平二個(gè)采區(qū)開(kāi)采。不含夾矸，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，該煤層在礦區(qū)范圍內(nèi)均可采，屬薄煤層。 降雨是地下水的主要補(bǔ)給來(lái)源。南部較高，中部及北部相對(duì)較低，呈向北傾斜的斜坡地貌。 遵沿煤礦位于遵義縣城 北西 330176。 本次設(shè)計(jì)按煤塵 無(wú) 爆炸性進(jìn)行設(shè)計(jì)和管理?！?26176。 52′ 35″ 4 106176。 根據(jù)貴州省國(guó)土資源廳 20xx 年 5月 頒發(fā)的遵義縣山盆鎮(zhèn)遵沿煤礦《采礦許可證》（副本，證號(hào) C520xx00820359）， 礦區(qū)范圍由 5 個(gè)拐點(diǎn)坐標(biāo)圈定 ，礦區(qū)形狀呈不規(guī)則多邊形，東西長(zhǎng) ,南北寬 km， 面積 ， 準(zhǔn)采標(biāo)高 +1360m～ +1000m。方向，直距 39km， 川黔鐵路及遵 (崇 )高速公路、 210 國(guó)道從礦區(qū)東側(cè)約 18 公里處經(jīng)過(guò)，距最近的川黔鐵路董公寺火車(chē)站 （運(yùn)距） 34km，（直距） 31km。 42′ 21″ 27176。 根據(jù) 《 遵 義縣山盆鎮(zhèn)遵沿 煤礦 （技改） 開(kāi)采方案設(shè)計(jì)》 及相關(guān)圖件（ 江蘇第一工業(yè)設(shè)計(jì)院有限公司 ，），該礦井首采回采工作面編號(hào)為 11121。該礦井位于被劃定為有突出礦區(qū)危險(xiǎn)的 黔北 礦區(qū)，因此礦井為煤與瓦斯突出礦井。受煤礦業(yè)主委托，我公司對(duì) 遵沿 煤礦 進(jìn)行瓦斯抽放系統(tǒng)設(shè)計(jì)，公司設(shè)計(jì)人員在對(duì) 遵沿 煤礦 的煤層賦層、開(kāi)拓開(kāi)采、礦井通風(fēng)、瓦斯涌出情況等進(jìn)行了調(diào)研和分析后，認(rèn)為 遵沿 煤礦 具備抽放 瓦斯條件，應(yīng)盡快建立礦井瓦斯抽放系統(tǒng)，以便有效地進(jìn)行瓦斯治理，遏制瓦斯事故，為礦井安全生產(chǎn)創(chuàng)造條件。 （拐點(diǎn)坐標(biāo)見(jiàn)表 21） 。年平均蒸發(fā)量為 ㎜，年平均相對(duì)濕度為 79%，各月平均相對(duì)溫度變化不大。 M5煤層賦存于龍?zhí)督M中上部，；煤層厚度： ～ ，平均厚度 ；該煤層在礦區(qū)范圍內(nèi)均可采，一般不含夾矸，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，屬薄煤層。 、礦井開(kāi)拓與開(kāi)采 、開(kāi)拓方式及采煤方法 根據(jù) 江蘇第一工業(yè)設(shè)計(jì)院有限公司 江蘇第一工業(yè)設(shè)計(jì)院有限公司 20xx 年 12 提交的《遵義縣山盆鎮(zhèn)遵沿煤礦安全設(shè)施設(shè)計(jì) (變更 )》 及相關(guān)圖件 ， 礦井 采用 斜井開(kāi)拓方式 。方位， 21186。工作面運(yùn)輸巷位于+1100m 標(biāo)高，通過(guò) +1100 軌道石門(mén)與副斜井連接，工作面運(yùn)輸巷直接與主斜井連通；首采工作面回風(fēng)巷上界標(biāo)高為 +1150m，通過(guò) +1150 軌道石門(mén)與副斜井連接，通過(guò)回風(fēng)石門(mén)與回風(fēng)斜井連通。 、礦井通風(fēng)方式 通風(fēng)方式 為 中央 并列式 ，通風(fēng)方法為 機(jī)械 抽出式 。 礦井 配 風(fēng)量為 ： 容易時(shí)期 :44m3/s， 困難時(shí)期 55m3/s； 回采工作面配風(fēng) ∑ Q 采 =13m3/s；困難時(shí)期 瓦斯抽放巷配風(fēng)∑ Q 采 =11 2m3/s； 掘進(jìn)工作 配風(fēng) ∑ Q 掘 =10 2 m3/s, 硐室配風(fēng)∑ Q 硐 ＝ 3m3/s， 其它配風(fēng) ∑ Q 其 它 ＝ 8m3/s。 、 瓦斯涌出量預(yù)測(cè)及變化規(guī)律分析 貴州省能源局文件： 黔 能源發(fā) 字 [20xx]306 號(hào)《 關(guān)于遵 義市煤炭局“關(guān)于呈報(bào) 20xx年度煤礦 瓦斯等級(jí)鑒定 結(jié)果 的 報(bào)告” 批復(fù)》 ”， 遵沿煤礦礦井瓦斯絕對(duì)涌出量 ，二氧化碳絕對(duì)涌出量 ，瓦斯相對(duì)涌出量為 ，二氧化碳相對(duì)涌出量，經(jīng)鑒定該礦井為 低 瓦斯礦井。 表 31 各煤層實(shí)際最大開(kāi)采垂深及煤層瓦斯壓力計(jì)算表 煤層編號(hào) M5 M12 深部 標(biāo)高（ m） 1000 1000 垂深（ m） 293 270 煤層瓦斯壓力 Mpa 3）各煤層瓦斯含量 設(shè)計(jì)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算礦井開(kāi)采各煤層的瓦斯含量。 根據(jù)以上公式 代入 相關(guān)參數(shù)得各煤層殘存瓦斯量含量表 3－ 5 3－ 5 礦井 各煤層殘存瓦斯含量表 煤層 M5 M12 Wc（ m3/t） 12 煤層透氣性系數(shù) 由于本礦儲(chǔ)量核實(shí)報(bào)告未提供煤層 透 氣性系數(shù)等相關(guān)瓦斯資料，本次設(shè)計(jì)無(wú)法計(jì)算煤層透氣性系數(shù)，建議礦方對(duì)煤層透氣性進(jìn)行測(cè)定。 建議該礦對(duì) M5煤層進(jìn)行鑒定，按鑒定結(jié)果進(jìn)行管理。得各煤層在不同水平最低開(kāi)采標(biāo)高開(kāi)采時(shí)， 采煤工作面 本煤層及鄰近層 瓦斯涌出量如表 36。(2 V/L 1)+s Ai— 第 i個(gè)回采工作面的日產(chǎn)量，按礦井生產(chǎn)能力的 90%計(jì)算， t。經(jīng)計(jì)算礦井在開(kāi)采范圍內(nèi)， 在 +1000m 水平未抽 放前開(kāi)采 M12煤層 開(kāi)采 時(shí)瓦斯 涌出量 最大，其中采煤工作面相對(duì)瓦斯涌出量為 、絕對(duì)瓦斯涌出量為 ； 2個(gè) 煤巷 掘進(jìn)工作面絕對(duì)瓦斯涌出量為 2 =；礦井相對(duì)瓦斯涌出量為 ，礦井絕對(duì)瓦斯涌出量為 。 （ 3）開(kāi)采有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)煤層的。在開(kāi)采煤層預(yù)抽采面進(jìn)風(fēng)巷進(jìn)行本煤層順層鉆孔預(yù)抽。 表 311 開(kāi)采層預(yù)抽瓦斯難易程度分類表 煤層瓦斯抽放難易程度 鉆孔流量衰減系數(shù)（ d－ 1） 煤層透氣性系數(shù)（ m2/） 容易抽放 ＜ ＞ 10 可以抽放 ～ 10～ 較難抽放 ＞ ＜ 煤層透 氣性系數(shù)預(yù)測(cè) 計(jì)算公式 λ ＝ O1c221yCQlnm(P P??) 式中 λ －透氣性系數(shù)， m2/MPa2受采動(dòng)影響范圍：上鄰近層取 50m～ 60m，下鄰近層取取 20m～ 30m； iX2 — 可采煤層采動(dòng)影 響范圍內(nèi)的每一不可采煤層的瓦斯含量， m3/t； n — 礦井可采煤層采動(dòng)影響范圍內(nèi)的不可采煤層數(shù) ； W3— 圍巖瓦斯儲(chǔ)量， 萬(wàn) m3，當(dāng)圍巖瓦斯很小時(shí)， W3＝ 0；若瓦斯含量較大時(shí)，可實(shí)測(cè)或按下式計(jì)算， )( 213 WWKW ?? K — 圍巖瓦斯儲(chǔ)量系數(shù)，一般取 K＝ ～ 。礦井高負(fù)壓抽放主管純瓦斯抽出量為： Q 主管純 =+ 2=（ m3/min） 礦井高負(fù)壓抽放主管瓦斯 混合量 流量為： Q 主管混 =247。 、 瓦斯 抽采率及 抽放年限 礦井瓦斯抽采率 = %72% ??? 礦井抽放純瓦斯量 =+=（ m3/min） ， 如連續(xù)抽放，預(yù)計(jì)年抽放瓦斯量為： q 礦 =365 1440≈ （萬(wàn) m3/a） 礦井 瓦斯 抽放年限 =礦井 瓦斯 儲(chǔ) 量 礦井瓦斯抽采率 / q 礦 =6575 72%/≈ （ a） ． 抽放負(fù)壓 根據(jù)瓦斯抽放經(jīng)驗(yàn)， 高負(fù)壓孔口負(fù)壓 取 20KPa， 出口壓力 4kPa； 采空區(qū)抽放管口負(fù)壓取 2KPa， 出口壓力 4kPa。 、 抽放瓦斯方法選擇 開(kāi)采層抽放 可分為開(kāi)采層瓦斯未卸壓抽放法、采（掘）卸壓抽放和人為卸壓抽放法。 6r5r4r3r2r1r30m510m40m 圖 4— 1 巷道掘進(jìn)瓦斯抽放鉆場(chǎng)、鉆孔布置圖 鉆孔布置：在每個(gè)鉆場(chǎng)內(nèi)，沿走向布置 3 個(gè)邊掘邊抽鉆孔，即左、右鉆場(chǎng)各 3個(gè)，孔深 5060m 左右。由于礦井設(shè)計(jì)回采工作面長(zhǎng)度較短而巷道長(zhǎng)度較長(zhǎng)，因而鉆孔施工以傾向順層鉆孔較好。 鉆場(chǎng)設(shè)置：長(zhǎng) (走向方向 )4m (寬 )2m高 (與運(yùn)輸 巷 高一致 )。 根據(jù)《礦井瓦斯抽放管理規(guī)范》第 22 條規(guī)定：“在有自燃發(fā)火危險(xiǎn)煤層的采空區(qū)抽放瓦斯時(shí)，必須經(jīng)常檢測(cè) CO 濃度和氣體溫度等有關(guān)參數(shù)的變化。 以上設(shè)計(jì)中的鉆場(chǎng)、鉆孔參數(shù)僅供參考，礦有關(guān)技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)礦井的實(shí)際生產(chǎn)情況，對(duì)以上抽放鉆孔布置方式及相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整和修正，以適合礦井的 抽放需要，進(jìn)一步提高抽放效果。 采空區(qū)留管抽放：在采空區(qū)中留管對(duì)采空區(qū)的瓦斯進(jìn)行抽放，在瓦斯管路上每隔 30m 留設(shè)一個(gè)三通閥門(mén)， 當(dāng)采面接近三通閥門(mén)時(shí)，接管埋入采空區(qū)對(duì)采空區(qū)瓦斯進(jìn) 27 行抽放。鉆機(jī)采用 機(jī)械 液傳動(dòng)形式，主要由動(dòng)力頭、變速箱、絞車(chē)、制動(dòng)閘、底架、操縱臺(tái)、鉆具等部分組成。 29 圖 5— 1 KFB 型封孔泵結(jié)構(gòu)圖 、封孔方法 抽放鉆孔封孔方式主要有機(jī)械封孔泵封孔、聚胺脂封孔、人工水泥沙漿封孔等。 圖 52 封孔泵與所封鉆孔的連接圖 30 井下封孔操作方法為： a、檢查封孔泵是否完好，封孔所需用的工具，配件等是否帶全。抽放管路應(yīng)盡量選擇敷設(shè)在巷道曲線段少和距離短的線路中，盡可能避開(kāi)運(yùn)輸繁忙巷道，同時(shí)還要考慮施工、運(yùn)輸方便。 、 瓦斯抽放 管路系統(tǒng)及抽放 設(shè)備選型 、抽放管路系統(tǒng)的選擇 高負(fù)壓抽采瓦斯純量： ，低負(fù)壓抽放瓦斯純量： ； 高負(fù)壓抽放瓦斯 混合 濃度 20％，低負(fù)壓抽放瓦斯 混合 濃度 15％； 高負(fù)壓抽采瓦斯混合量： ，低負(fù)壓抽采瓦斯混合量 10m3/min； 高負(fù)壓孔口負(fù)壓； 20kPa，出口壓力； 4kPa； 低 負(fù)壓孔口負(fù)壓： 2kPa，出口壓力： 4kPa。 另一種情況是礦井抽放系統(tǒng)服務(wù)時(shí)間長(zhǎng)，抽放泵安設(shè)在地面，不需在井下打?qū)ｉT(mén)的硐室，供電 、供水及日常維護(hù)管理都比井下方便。 c、根據(jù)井下抽放鉆孔的封孔深度，計(jì)算所需要的水泥量，一般封 5m 的鉆孔用一包水泥，水泥 :砂 =1:（重量比 )。 封孔管采用抗靜電的工程塑料管或鐵管。 EDY— 150 型鉆機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 鉆進(jìn)深度 (m) 150 鉆孔直徑 (mm)開(kāi)孔 φ 89～ 118 鉆桿規(guī)格 (mm) φ 87～ 115 工作壓力 (Mpa) 13 推進(jìn)力 (KN) 40 起拔力 (KN) 30 電動(dòng)機(jī)功率 (kw) 15 推進(jìn)行程 (mm) 850 、 封孔機(jī)的選擇 、封孔機(jī)的選擇 封孔機(jī)的選擇采用機(jī)械封孔泵封孔，封孔長(zhǎng)度容易達(dá)到 設(shè)計(jì)要求，封孔效率高，鉆孔封孔效果好。 掘進(jìn)工作面預(yù)抽：在掘進(jìn)工作面向前方煤體中打鉆對(duì)其進(jìn)行預(yù)抽，鉆孔控制到巷道輪廓線外 810m，鉆孔終孔點(diǎn)之間的距離為 5m。因此，在目前的抽放技術(shù)條件下，為較好的解決礦井機(jī)械化程度的日益提高，采煤工作面產(chǎn)量逐漸增大，絕對(duì)瓦斯涌出量大幅度上升，工作面通風(fēng)困難的矛盾以及目前全國(guó)相當(dāng)一部分礦井抽放率普遍較低的弊端，采取多種抽放方式 相結(jié)合是解決上述矛盾的有效途徑。為此，采空區(qū)瓦斯抽放應(yīng)注意以下方面。 鄰近層抽放鉆孔