【正文】 04 cWWVSq ????? ? 式中： q 掘 ──掘進工作面絕對瓦斯涌出量， m3/min； q3──掘進巷道煤壁瓦斯涌出量， m3/min； Kn — 瓦斯涌出不均衡系數(shù)，取 ； q4──掘進落煤瓦斯涌出量， m3/min； D── 巷道斷面內暴露煤壁面的周邊周長，薄及中厚層為 2m， m開采層煤厚。 、 礦井瓦 斯涌出量計算 一、 瓦斯涌出量預測及變化規(guī)律分析 本礦準采面積為 ，準采深度為 ＋ 1360m～＋ 1000m，根據(jù)煤層的賦存情況 ，采用斜井開拓 方式，沿煤層 傾斜方向 劃分劃分 一 個水平，水平標高為 +1050m，劃分為二個采區(qū)。 t1) /m。 表 32 煤質特征表 煤層編號 灰分 Ad（ %） 揮發(fā)分Vdaf（ %） 水分 Mad（ %） 硫分 （ %） 發(fā)熱量 Q， ar（ MJ/kg） 煤 類 M5 無煙煤 M12 無煙煤 表 33 可采 煤層特征表 序號 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 無煙煤 泥巖 粉砂巖 2 M12 較穩(wěn)定 2026 無煙煤 泥灰?guī)r 粘土巖 根據(jù)《采礦工程設計手冊》煤層瓦斯含量經(jīng)驗公式 ,當 Vr15％可用下式計算： ?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，各層煤的灰分見上 表 32； Wf煤中水分，各層煤的 水 分見上 表 32； ? 煤的視密度， t/m3； 11 en— 溫度系數(shù)， Ptn ?? ； fn— 煤的孔隙率， %，查《采礦工程設計手冊》下冊表 8710 得： a=+《采礦工程設計手冊》下冊表 8713； b=《采礦工程設計手冊》下冊表 8713； P－ 煤層瓦斯壓力， Mpa， P＝（ ～ ） H/1000， H：煤層開采水平距地表垂深 (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)計算經(jīng)計算各煤層 瓦斯壓力見表 31： KY— 相當于煤層瓦斯壓力下的瓦斯壓縮系數(shù)， t(176。 因此，本設計采用 《遵義縣山盆鎮(zhèn)遵沿煤礦安全設施設計（變更）》 中礦井各煤層的煤質相關數(shù)據(jù)和計算結果。該礦井位于被劃定為有突出礦區(qū)危險的 黔北 礦區(qū)，因此礦井為煤與瓦斯突出礦井。 、通風系統(tǒng) 主要通風線路為： 主、副斜井 → 采面運輸 巷 → 工作面 → 采面回風 巷 →回風斜井→ 地面。） 傾角（176。坡度向下掘，落平于＋ 1050m，落平后布置回風石門；通過聯(lián)絡巷聯(lián)通，形成了礦井首采區(qū)開拓、通風系統(tǒng)。根據(jù)礦井現(xiàn)已施工形成的巷道情況， 礦井采用 斜井 開拓 ，全礦劃分為一個水平二個采區(qū)開采。不含夾矸，結構簡單，該煤層在礦區(qū)范圍內均可采，屬薄煤層。 降雨是地下水的主要補給來源。南部較高，中部及北部相對較低，呈向北傾斜的斜坡地貌。 遵沿煤礦位于遵義縣城 北西 330176。 本次設計按煤塵 無 爆炸性進行設計和管理?！?26176。 52′ 35″ 4 106176。 根據(jù)貴州省國土資源廳 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 C520xx00820359）， 礦區(qū)范圍由 5 個拐點坐標圈定 ，礦區(qū)形狀呈不規(guī)則多邊形，東西長 ,南北寬 km， 面積 ， 準采標高 +1360m～ +1000m。方向，直距 39km， 川黔鐵路及遵 (崇 )高速公路、 210 國道從礦區(qū)東側約 18 公里處經(jīng)過，距最近的川黔鐵路董公寺火車站 （運距） 34km，（直距） 31km。 42′ 21″ 27176。 根據(jù) 《 遵 義縣山盆鎮(zhèn)遵沿 煤礦 （技改） 開采方案設計》 及相關圖件（ 江蘇第一工業(yè)設計院有限公司 ，），該礦井首采回采工作面編號為 11121。該礦井位于被劃定為有突出礦區(qū)危險的 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 遵沿 煤礦 進行瓦斯抽放系統(tǒng)設計，公司設計人員在對 遵沿 煤礦 的煤層賦層、開拓開采、礦井通風、瓦斯涌出情況等進行了調研和分析后，認為 遵沿 煤礦 具備抽放 瓦斯條件，應盡快建立礦井瓦斯抽放系統(tǒng)，以便有效地進行瓦斯治理，遏制瓦斯事故，為礦井安全生產創(chuàng)造條件。 （拐點坐標見表 21） 。年平均蒸發(fā)量為 ㎜，年平均相對濕度為 79%，各月平均相對溫度變化不大。 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)范圍內均可采，一般不含夾矸，煤層結構簡單，屬薄煤層。 、礦井開拓與開采 、開拓方式及采煤方法 根據(jù) 江蘇第一工業(yè)設計院有限公司 江蘇第一工業(yè)設計院有限公司 20xx 年 12 提交的《遵義縣山盆鎮(zhèn)遵沿煤礦安全設施設計 (變更 )》 及相關圖件 ， 礦井 采用 斜井開拓方式 。方位， 21186。工作面運輸巷位于+1100m 標高，通過 +1100 軌道石門與副斜井連接，工作面運輸巷直接與主斜井連通；首采工作面回風巷上界標高為 +1150m，通過 +1150 軌道石門與副斜井連接，通過回風石門與回風斜井連通。 、礦井通風方式 通風方式 為 中央 并列式 ，通風方法為 機械 抽出式 。 礦井 配 風量為 ： 容易時期 :44m3/s， 困難時期 55m3/s； 回采工作面配風 ∑ Q 采 =13m3/s；困難時期 瓦斯抽放巷配風∑ Q 采 =11 2m3/s； 掘進工作 配風 ∑ Q 掘 =10 2 m3/s, 硐室配風∑ Q 硐 ＝ 3m3/s， 其它配風 ∑ Q 其 它 ＝ 8m3/s。 、 瓦斯涌出量預測及變化規(guī)律分析 貴州省能源局文件： 黔 能源發(fā) 字 [20xx]306 號《 關于遵 義市煤炭局“關于呈報 20xx年度煤礦 瓦斯等級鑒定 結果 的 報告” 批復》 ”， 遵沿煤礦礦井瓦斯絕對涌出量 ，二氧化碳絕對涌出量 ，瓦斯相對涌出量為 ，二氧化碳相對涌出量，經(jīng)鑒定該礦井為 低 瓦斯礦井。 表 31 各煤層實際最大開采垂深及煤層瓦斯壓力計算表 煤層編號 M5 M12 深部 標高（ m） 1000 1000 垂深（ m） 293 270 煤層瓦斯壓力 Mpa 3）各煤層瓦斯含量 設計根據(jù)經(jīng)驗公式計算礦井開采各煤層的瓦斯含量。 根據(jù)以上公式 代入 相關參數(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) 由于本礦儲量核實報告未提供煤層 透 氣性系數(shù)等相關瓦斯資料，本次設計無法計算煤層透氣性系數(shù)，建議礦方對煤層透氣性進行測定。 建議該礦對 M5煤層進行鑒定，按鑒定結果進行管理。得各煤層在不同水平最低開采標高開采時， 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個回采工作面的日產量，按礦井生產能力的 90%計算， t。經(jīng)計算礦井在開采范圍內， 在 +1000m 水平未抽 放前開采 M12煤層 開采 時瓦斯 涌出量 最大，其中采煤工作面相對瓦斯涌出量為 、絕對瓦斯涌出量為 ； 2個 煤巷 掘進工作面絕對瓦斯涌出量為 2 =；礦井相對瓦斯涌出量為 ，礦井絕對瓦斯涌出量為 。 （ 3）開采有煤與瓦斯突出危險煤層的。在開采煤層預抽采面進風巷進行本煤層順層鉆孔預抽。 表 311 開采層預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)預測 計算公式 λ ＝ O1c221yCQlnm(P P??) 式中 λ －透氣性系數(shù)， m2/MPa2受采動影響范圍：上鄰近層取 50m～ 60m，下鄰近層取取 20m～ 30m； iX2 — 可采煤層采動影 響范圍內的每一不可采煤層的瓦斯含量， m3/t； n — 礦井可采煤層采動影響范圍內的不可采煤層數(shù) ； W3— 圍巖瓦斯儲量， 萬 m3，當圍巖瓦斯很小時， W3＝ 0；若瓦斯含量較大時，可實測或按下式計算， )( 213 WWKW ?? K — 圍巖瓦斯儲量系數(shù)，一般取 K＝ ～ 。礦井高負壓抽放主管純瓦斯抽出量為： Q 主管純 =+ 2=（ m3/min） 礦井高負壓抽放主管瓦斯 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，預計年抽放瓦斯量為： q 礦 =365 1440≈ （萬 m3/a） 礦井 瓦斯 抽放年限 =礦井 瓦斯 儲 量 礦井瓦斯抽采率 / q 礦 =6575 72%/≈ （ a） ． 抽放負壓 根據(jù)瓦斯抽放經(jīng)驗， 高負壓孔口負壓 取 20KPa， 出口壓力 4kPa； 采空區(qū)抽放管口負壓取 2KPa， 出口壓力 4kPa。 、 抽放瓦斯方法選擇 開采層抽放 可分為開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 巷道掘進瓦斯抽放鉆場、鉆孔布置圖 鉆孔布置：在每個鉆場內，沿走向布置 3 個邊掘邊抽鉆孔，即左、右鉆場各 3個，孔深 5060m 左右。由于礦井設計回采工作面長度較短而巷道長度較長，因而鉆孔施工以傾向順層鉆孔較好。 鉆場設置：長 (走向方向 )4m (寬 )2m高 (與運輸 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)火危險煤層的采空區(qū)抽放瓦斯時，必須經(jīng)常檢測 CO 濃度和氣體溫度等有關參數(shù)的變化。 以上設計中的鉆場、鉆孔參數(shù)僅供參考，礦有關技術人員應根據(jù)礦井的實際生產情況，對以上抽放鉆孔布置方式及相應參數(shù)進行調整和修正，以適合礦井的 抽放需要，進一步提高抽放效果。 采空區(qū)留管抽放：在采空區(qū)中留管對采空區(qū)的瓦斯進行抽放，在瓦斯管路上每隔 30m 留設一個三通閥門， 當采面接近三通閥門時，接管埋入采空區(qū)對采空區(qū)瓦斯進 27 行抽放。鉆機采用 機械 液傳動形式，主要由動力頭、變速箱、絞車、制動閘、底架、操縱臺、鉆具等部分組成。 29 圖 5— 1 KFB 型封孔泵結構圖 、封孔方法 抽放鉆孔封孔方式主要有機械封孔泵封孔、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。抽放管路應盡量選擇敷設在巷道曲線段少和距離短的線路中，盡可能避開運輸繁忙巷道，同時還要考慮施工、運輸方便。 、 瓦斯抽放 管路系統(tǒng)及抽放 設備選型 、抽放管路系統(tǒng)的選擇 高負壓抽采瓦斯純量： ，低負壓抽放瓦斯純量： ； 高負壓抽放瓦斯 混合 濃度 20％，低負壓抽放瓦斯 混合 濃度 15％； 高負壓抽采瓦斯混合量： ，低負壓抽采瓦斯混合量 10m3/min； 高負壓孔口負壓； 20kPa，出口壓力； 4kPa； 低 負壓孔口負壓： 2kPa，出口壓力： 4kPa。 另一種情況是礦井抽放系統(tǒng)服務時間長，抽放泵安設在地面，不需在井下打專門的硐室，供電 、供水及日常維護管理都比井下方便。 c、根據(jù)井下抽放鉆孔的封孔深度，計算所需要的水泥量，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 型鉆機的主要技術參數(shù) 鉆進深度 (m) 150 鉆孔直徑 (mm)開孔 φ 89～ 118 鉆桿規(guī)格 (mm) φ 87～ 115 工作壓力 (Mpa) 13 推進力 (KN) 40 起拔力 (KN) 30 電動機功率 (kw) 15 推進行程 (mm) 850 、 封孔機的選擇 、封孔機的選擇 封孔機的選擇采用機械封孔泵封孔，封孔長度容易達到 設計要求，封孔效率高，鉆孔封孔效果好。 掘進工作面預抽：在掘進工作面向前方煤體中打鉆對其進行預抽，鉆孔控制到巷道輪廓線外 810m，鉆孔終孔點之間的距離為 5m。因此，在目前的抽放技術條件下，為較好的解決礦井機械化程度的日益提高，采煤工作面產量逐漸增大，絕對瓦斯涌出量大幅度上升，工作面通風困難的矛盾以及目前全國相當一部分礦井抽放率普遍較低的弊端，采取多種抽放方式 相結合是解決上述矛盾的有效途徑。為此，采空區(qū)瓦斯抽放應注意以下方面。 鄰近層抽放鉆孔