【正文】 、烏江河流經(jīng)灰?guī)r地層露頭附近，對(duì)礦區(qū)地下水影響較大。表 223 井下鉆孔煤層瓦斯壓力測定匯總表其 它 參 數(shù)煤層 地點(diǎn)煤層頂板標(biāo)高(m)壓力(MPa)瓦斯流量(l/min)換算瓦斯含量(m3/t)f a b 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 17320 己組南石門 己二通風(fēng)排水下山 己二通風(fēng)排水下山 己二通風(fēng)排水下山 20220 采面 二 120220 采面 由表知，煤層瓦斯壓力較大，煤體堅(jiān)固性系數(shù)（f）小，煤的等溫吸附常數(shù)中 a 值較大，表明煤的粒度較小，比表面積大，煤體對(duì)瓦斯的吸附量大。喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)在本區(qū)主要表現(xiàn)為升降運(yùn)動(dòng)并伴有斷裂產(chǎn)生，使凹陷進(jìn)一步發(fā)展，接受厚度達(dá)千米以上的新生界沉積，形成了目前的地質(zhì)景觀。工業(yè)發(fā)達(dá)，以煤礦、建材為主；農(nóng)業(yè)以小麥、玉米、蔬菜為主；礦產(chǎn)資源主要有煤炭及建筑材料等 井田地質(zhì)特征 地質(zhì)構(gòu)造平頂山煤田位于昆侖—秦嶺緯向褶皺帶東段北亞支南側(cè)與嵩淮弧復(fù)合部位。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 11井田范圍發(fā)育著沖溝和季節(jié)性小溪，比較大的月臺(tái)河發(fā)源于尹充村，從井田中部流過，屬間歇性小河。本次設(shè)計(jì)就是在十礦實(shí)際地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，根據(jù)收集到的礦井生產(chǎn)圖紙和數(shù)據(jù)，按照指導(dǎo)老師的要求作了一些改動(dòng)后，對(duì)礦井瓦斯抽放系統(tǒng)做的設(shè)計(jì)。對(duì)此最有效、最經(jīng)濟(jì)的還是卸壓抽放瓦斯。再有水平長鉆孔抽放本煤層瓦斯,過去由于打鉆裝備及工藝問題,始終打不出理想的長鉆孔。尤其是放頂煤采煤法推廣以后,工作面單產(chǎn)大幅度提高,日產(chǎn) 3000～5000t 已是較低水平,日產(chǎn)萬噸也較普遍,因此工作面瓦斯涌出量也大幅增長。高瓦斯和瓦斯突出礦井全部開展瓦斯抽放的有：山西、遼寧、吉林、江西、山東、貴州、云南、陜西、甘肅、中煤集團(tuán)公司、神華集團(tuán)公司等 11 個(gè)統(tǒng)計(jì)單位，占 %。280mm 鉆孔貫穿各層時(shí)，有高壓瓦斯噴出，當(dāng)時(shí) Sehrodter 博士決定排放瓦斯，向孔內(nèi)扦入套管，用水泥砂漿封孔，聯(lián)管直徑為 248。隨后，1957 年，陽泉礦務(wù)局四礦又實(shí)驗(yàn)成功了采用穿層鉆孔抽放上臨近層卸壓瓦斯。2022 年全國煤礦事故死亡 5670 人,瓦斯事故死亡 2436 人,占總死亡人數(shù)的 43 %。這種方法從原理上講雖然仍為鄰近層卸壓抽放,但突破了以往僅在開采層巷道向鄰近層打鉆抽放的老模式。近幾年由于大型抽放泵的出現(xiàn)以及抽放工藝的進(jìn)一步優(yōu)化,使采空區(qū)抽放創(chuàng)造了前所未有的輝煌,如撫順老虎臺(tái)礦經(jīng)過 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 6多年的實(shí)踐摸索,采用了尾巷瓦斯道、兩順超前抽放瓦斯、頂板道超前抽放及上順槽埋管抽放瓦斯等方式。(3) 安全科研方面的成績。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 9本設(shè)計(jì)以《畢業(yè)設(shè)計(jì)論文大綱》為依據(jù)，按照《煤礦安全規(guī)程》和《礦井抽放瓦斯工程設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，經(jīng)過查閱相關(guān)資料和老師的精心指導(dǎo)而完成,由于本人知識(shí)結(jié)構(gòu)的限制和設(shè)計(jì)能力有限，設(shè)計(jì)中難免有不妥和錯(cuò)誤之處，懇請(qǐng)審閱老師批評(píng)指正。最高氣溫 ℃(1968 年 7 月 18 日)，最低氣溫℃(1955 年 1 月 30 日 )，年平均氣溫 ℃。并有中、酸性巖漿巖的侵入和噴出。該向斜軸在十礦、十二礦、八礦深部經(jīng)鉆探和三維地震勘探，軸部的具體位置、形態(tài)已嚴(yán)密控制。平頂山——首山水文地質(zhì)段北西、南西、北及北東和南及南東部分別以郟縣斷層、鍋底山斷層、洛崗斷層、襄郟斷層和洛崗斷層為界，形成地壘構(gòu)造，十礦位于該水文地質(zhì)段南部。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 20在山坡、山腳處，大氣降水通過坡積層、洪積層補(bǔ)給有關(guān)煤系砂巖含水層。單位時(shí)間內(nèi)單位面積暴露煤壁泄出的瓦斯量（煤壁瓦斯涌出速度）隨著煤壁暴露時(shí)間的延長而降低。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 28 從資源利用和環(huán)保的角度來看瓦斯抽放的必要性瓦斯是一種優(yōu)質(zhì)的能源，與人工制氣相比，利用瓦斯具有成本低，質(zhì)量高清潔安全，使用方便等顯著的優(yōu)點(diǎn)。己二采區(qū)煤層屬于高瓦斯低透氣性煤層，根據(jù)《AQ10272022煤礦瓦斯抽放規(guī)范》 ，決定采用本煤層預(yù)抽、邊掘邊抽和邊采邊抽相結(jié)合的綜合瓦斯抽放方法，選擇具體抽放瓦斯方法時(shí)應(yīng)遵循如下原則：（1）選擇的抽放瓦斯方法應(yīng)適合煤層賦存狀況、開采巷道布置、地質(zhì)條件和開采技術(shù)條件；（2）應(yīng)根據(jù)瓦斯來源及涌出構(gòu)成進(jìn)行，盡量采取綜合抽放瓦斯方法，以提高抽放瓦斯效果； 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 31（3）有利于減少井巷工程量，實(shí)現(xiàn)抽放巷道與開采巷道相結(jié)合；（4）選擇的抽放瓦斯方法應(yīng)有利于抽放巷道布置與維修、提高瓦斯抽放效果和降低抽放成本； （5）所選擇的抽放方法應(yīng)有利于抽放工程施工、抽放管路敷設(shè)以及抽放時(shí)間增加。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 35煤礦回采工作面順槽實(shí)行雙巷掘進(jìn)，掘進(jìn)工作面的最大邊掘邊抽瓦斯量由下式計(jì)算： （5—2）teQLNQtj /)1(10321 ?????式中: Q 1 —掘進(jìn)工作面邊掘邊抽瓦斯量， ；min3N —每個(gè)鉆場內(nèi)邊掘邊抽鉆孔數(shù)，N＝4；L2 —掘進(jìn)工作面平均走向長度，m，L 2=1000m；L3—鉆場間距，m；L1 —單孔有效抽放長度，m；Qj—百米鉆孔瓦斯極限抽放量，m 3，Q j =73000 m3；Α—鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)，d 1，α= 1；t—巷道掘進(jìn)期間邊掘邊抽鉆孔平均抽放瓦斯時(shí)間，在巷道平均長度為 1000m，掘進(jìn)速度 150m/mon 條件下，t＝200d。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，支管最長長度取支管 1 長為 1200m，支管 3 長為 1000m。封一個(gè)鉆孔的聚氨酯用量約為 2Kg 左右。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。礦井抽放瓦斯總量能長期穩(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)。（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。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。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。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)井下瓦斯壓力測試鉆孔，測試成功 7 孔（表 223） 。燕山晚期，有中酸性巖漿沿構(gòu)造薄弱帶侵入。 經(jīng)濟(jì)概況區(qū)內(nèi)經(jīng)濟(jì)較為繁榮。汝河流經(jīng)煤系之上，最大流量 3040m3/s，旱季流量 。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)。我國煤層氣資源豐富,但煤層透氣性普遍很低。因而交叉鉆孔可以較好地提高開采層的抽放瓦斯效果。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。目前，在原國有重點(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 %。德國魯爾煤田Mansfeld 煤礦 Rottersbank 第一層向頂板上打直徑 248。此后，我國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。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。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。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。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。 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)。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 。這些褶皺、斷層多屬嵩淮弧的構(gòu)造成份。十礦井田位于李口向斜南西翼東段。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。 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。通常暴露 6 個(gè)月后煤壁瓦斯涌出基本穩(wěn)定。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。 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。 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： 鉆孔長度 120m；鉆孔直徑 ф110mm；上下鉆孔夾角 1～2176。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。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；鉆孔長度 150m；封孔方式 聚胺脂封孔；封孔長度 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。 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 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)。Wkc=40%19850=7940 萬 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