【正文】 F4 F4 F4 F4 F45 F50、 F5 F5 F5 F6F6 F6 F6 F7 F7 F7 F8 F8 F8 F8 F9 F9 F9 F102F102 F102 F102 F10 F10 F10 F11 F11 F11 F11 F11 F1F12 F12 F128 F14 F14 F14西三 西三 4 合計(jì) 156 含煤地層及煤層 煤層含煤性 區(qū)內(nèi)主要含煤地層為太原組和山西組，總厚 ，共含煤 11 層，煤層平均總厚 ，含煤系數(shù) %，可采煤層 2 層，平均厚 ，可采含煤系數(shù) %。 一 2煤層上距 二 1煤層~，一般 17m 左右。呈地塹、地壘、掀斜斷塊等組合形式，以斷裂構(gòu)造為主。 ② 大占砂巖裂隙含水層 位于二 1煤頂板上導(dǎo)水裂隙帶內(nèi)。巖溶裂隙發(fā)育規(guī)律除 L8灰?guī)r相似外，還常在斷裂破碎帶內(nèi)形成蜂窩狀溶孔及溶洞較大之特點(diǎn)，如 52 孔、注 6 孔所遇溶洞高度分別達(dá) 和 。在礦井上部煤層露頭附近布置一條（或兩條平行）總回河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 風(fēng)大巷，貫穿礦井東、西兩翼，并通過風(fēng)井聯(lián)絡(luò)巷與風(fēng)井相連，用于礦井回風(fēng)。并在采掘工作面的進(jìn)回風(fēng)巷的進(jìn)風(fēng)側(cè)全部建筑了兩道堅(jiān)固的正反向風(fēng)門，專用回風(fēng)巷內(nèi)未安任何調(diào)風(fēng)設(shè)施。河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 26+ +左上角為瓦斯儲(chǔ)量( M m 3 ) ；左下角為塊段編號(hào)；右邊表示塊段瓦斯含量大小( m3 / t ) ，分子表示含量變化范圍，分母為平均值。 預(yù)測礦井瓦斯涌出量時(shí)考慮二五采區(qū) 25091 回采工作面、二七采區(qū) 27061回采工作面和 四 個(gè)掘進(jìn)工作面。 瓦斯涌出量預(yù)測 礦井瓦斯涌出量是礦井瓦斯抽采和瓦斯管理必不可少的基本參數(shù)?？砂聪率接?jì)算： 32l WWWW ??? (31) 式中 W—礦井瓦斯儲(chǔ)量， Mm3； W1—可采煤層的瓦斯儲(chǔ)量， Mm3； ??? ni 1 1ilil XAW (32) 式中 Ali—礦井可采煤層 i 的地質(zhì)儲(chǔ)量， Mt X1i—礦井可采煤層 i 的瓦斯含量， m3/t； 2W —受采動(dòng)影響后能夠向開采空間排放的各不可采煤層的瓦斯儲(chǔ)量，Mm3； ??? n1i 2i2i2 XAW (33) 式中 A2i—受采動(dòng)影響后能夠向開采空間排放的不可采煤層地質(zhì)儲(chǔ)量， Mt； X2i—受采動(dòng)影響后能夠向開采空間排放的不可采煤層的瓦斯含量， m3/t； W3—受采動(dòng)影響后能夠向開采空間排放的圍巖瓦斯儲(chǔ)量， Mm3，實(shí)測或按下式計(jì)算： )WK(WW 213 ?? (34) 式中 K—圍巖瓦斯儲(chǔ)量系數(shù)，一般取 K＝ ~。工作風(fēng)量為 5710m3/min，負(fù)壓 2254Pa。 礦井開拓、開采概況 礦井開拓 礦井開拓方式為立井多水平上下山開拓。m，滲透系數(shù) ～ 、平河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 均 ，導(dǎo)水系數(shù) ～ ，平均 。是下伏含水層主要補(bǔ)給源之一。 一 2煤微觀特征大致與二 1煤層相同，鏡質(zhì)組亦具明顯的各向異性，均質(zhì)鏡質(zhì)體表現(xiàn)較弱，基質(zhì)鏡質(zhì)體、團(tuán)塊鏡質(zhì)體組分則出現(xiàn)明顯的各向異性，在正交偏光下呈現(xiàn)花紋狀消光、十字消光的小球體。傾向上煤厚變化河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 趨勢也不明顯。規(guī)模以小型斷層為主，多分布于井田東部。 NW ＞ 30 公里 400~700 平陵斷層 正 90176。結(jié)果見表 22。 （ 4） 地震 據(jù)焦作市地震辦公室匯集的資料，自 1038 年 ~1978 年 6 月，發(fā)生的較大地震且對(duì)焦作有影響的共有 35 次，該區(qū)地震基本烈度為 7 度。見 xx礦交通位置示意圖（圖 21）。 1951~1954 年，該礦又先后試驗(yàn)成功了利用煤層巷道和鉆孔預(yù)抽每次瓦斯的方法，尤其是鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯的方法，為大規(guī)模抽煤層瓦斯開創(chuàng)了新的技術(shù)途徑。 最重要的是本次設(shè)計(jì)對(duì)我科研工作能力的培養(yǎng)和提高有重大的意義： （ 1）根據(jù) xx 的實(shí)際生產(chǎn)情況，使我深入認(rèn)識(shí)礦井各個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)和各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)之間的相互聯(lián)系和制約關(guān)系，運(yùn)用礦井災(zāi)害防治理論與技術(shù)和專業(yè)課知識(shí)分析和解決突出危險(xiǎn)問題的能力。分析 了 礦井瓦斯涌出源及構(gòu)成， 認(rèn)為瓦斯主要來自回采工作面和采空區(qū)，設(shè)計(jì)了 瓦斯抽采 方法及抽采 參數(shù)；計(jì)算 了 抽采系統(tǒng)抽采量 和 管路阻力 ， 優(yōu)選抽采系統(tǒng)管路布置 ； 計(jì)算 了 抽采泵的流量和壓力 ， 并進(jìn)行了 瓦斯抽采泵 選 型 ；最后制定了打鉆和抽采管理安全技術(shù)措施。 本設(shè)計(jì)通過對(duì) xx的瓦斯抽采系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使得該礦瓦斯抽采達(dá)到預(yù)期目的。一般認(rèn)為，他們的主要經(jīng)驗(yàn)是，在抽采瓦斯礦井中，盡可能地設(shè)法多抽采瓦斯，不斷擴(kuò)大瓦斯抽采的范圍，包括本煤層抽采、鄰近層抽采、采空區(qū)抽采、圍巖抽采等；同時(shí)不斷改進(jìn)和提高抽采工藝、系統(tǒng)及設(shè)備。地勢平坦。 1972 年 7 月建井， 1983 年投產(chǎn)，設(shè)計(jì)能力為90 萬 t/年，現(xiàn)實(shí)際生產(chǎn)能力為 90 萬 t/年。~14176。 SW 30 公里 200~500 鳳凰嶺斷層 正 EW S ＞ 50 公里 100~400 九里山斷層 正 45176。有關(guān)情況參見表 25。全區(qū) 一 2煤層厚度 ~，平均 。區(qū)內(nèi)寒武系、奧陶系灰?guī)r中巖溶裂隙發(fā)育，為地下水提供了良好的儲(chǔ)水空間和逕流通道。最大厚度 ，平均 20m，單位涌水量 ～ 據(jù)鉆孔注水試驗(yàn)，單位涌水量 ～ 礦井開采 xx 現(xiàn)開采二 1煤層，原設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 45 萬 t， 2021 年核定生產(chǎn)能力為 100萬 t，現(xiàn)實(shí)際生產(chǎn)能力 90 萬 t。二七采區(qū)、二五采區(qū)、二 二 采區(qū)、二 一下山采區(qū)、二二下段采區(qū)均設(shè)置了采區(qū)專用回風(fēng)巷，分別與礦井的東西總回風(fēng)相連通，形成獨(dú)立的礦井通風(fēng)系統(tǒng)。0 1km 圖 31 xx 瓦斯塊段劃分圖 Fig. 31 Figure of gas block partmentalized into section in Yanmazhuang mine field河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 按照瓦斯地質(zhì)圖所反映的斷層構(gòu)造及煤層埋深等影響瓦斯賦存的主要因素， 瓦斯儲(chǔ)量 計(jì)算單元?jiǎng)澐譃榫艂€(gè)塊段，總面積約為 ，瓦斯含量最高可達(dá) 30m3/t 以上。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 回采工作面瓦斯涌出量預(yù)測 二 1煤層與其鄰近的煤層相距較近，采動(dòng)過程中 會(huì)受到 臨近煤層 瓦斯 涌出量的影響 ，所以開采二 1 煤層 時(shí) 期礦井的瓦斯涌出量主要來自于本煤層和鄰近煤層。 （ 3）開采有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)煤層的。 礦井瓦斯抽采設(shè)計(jì)參數(shù) 礦井瓦斯儲(chǔ)量估算 根據(jù)《 MT5018— 96 礦井瓦斯抽放工程設(shè)計(jì)規(guī)范》第 條規(guī)定，礦井瓦斯儲(chǔ)量應(yīng)為礦井可采煤層的瓦斯儲(chǔ)量、受采動(dòng)影響后能夠向 開采空間排放的不可采煤層及圍巖瓦斯儲(chǔ)量之和。、 40176。受采礦影響，隔水層性能遭到破壞時(shí)，可導(dǎo)致各含水層之間發(fā)生密切聯(lián)系。m，平均 Mg 型水。鏡下可見類似焦炭中各向異性的中間相小球體，呈細(xì)小團(tuán)塊或條帶狀。從走向上看，煤層厚度也無明顯的變化趨勢。 井田內(nèi)斷裂全為正斷層，走向多為 NE~NEE，傾向 SE~SEE，傾角一般為60~70176。~90176。 煤塵爆炸和煤的自燃傾向性 （ 1）煤塵爆炸 二 1煤層以塊煤為主，煤塵量較小， 202 202 2021 年該礦對(duì)二 1煤層取樣進(jìn)行了煤塵爆 炸性鑒定，該礦二 1煤層無煤塵爆炸危險(xiǎn)性。 （ 3） 氣象 該區(qū)屬大陸性半干燥氣候，夏季炎熱，冬季寒冷，四季分明，最低氣溫 ℃（ 1971 年），最高氣溫 ℃ （ 1966 年），降雨多集中在 7~9 月份，年降雨量~，平均 ，日最大降雨量達(dá) （ 63 年 8 月 8 日），年蒸發(fā)量為 ~2313mm，平均 ，蒸發(fā)量大于降雨量。交通極為方便。當(dāng)時(shí)，抽出的混合氣體流量約 10m3/min，甲烷濃度為 30%~40%。瓦斯抽采具有如下幾個(gè)方面的作用：通過抽采可降低礦井瓦斯涌出量和回采空間中的瓦斯?jié)舛?，從而達(dá)到礦井安全生產(chǎn)的目的；防治煤與瓦斯突出，減少礦井傷亡事故及重大惡性事故的發(fā)生；瓦斯是一種優(yōu)質(zhì)資源，對(duì)煤礦瓦斯進(jìn)行合理的抽采并加以利用，可以給煤礦帶來可觀的經(jīng)濟(jì) 效益。 關(guān)鍵詞： 瓦斯抽采；方案設(shè)計(jì)；設(shè)備選型 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) Gas Extraction Design of xx Mine Field Abstract: B1 coal is outburst coal seam of xx mine mining, in order to eliminate outburst danger and safety production, on the mine field of gas extraction system design. Determined the gas extraction design parameters in Yanmazhuang mine field, according to the gas emission rate, gas permeability coefficient of coal seam and damping factor of gas flowrate per hole, demonstrated the necessity and feasibility of gas extraction. Analyzed coal gas emission source and position, thinks that gas mainly from working face and goaf, designed the gas extraction method and extraction parameter。 國內(nèi)外瓦斯抽采研究現(xiàn)狀 瓦斯抽采工作歷史悠久，據(jù)資料記載，早在 1703 年，英國 Whitehaven 煤河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 礦 Saltom 豎井掘至 深，遇到一層厚 的煤時(shí)，有瓦斯涌出，當(dāng)時(shí)人們用直徑 φ 50mm 管密閉后，將瓦斯引致井外，以供當(dāng)?shù)匾晃粚W(xué)者的試驗(yàn)使用。尤其是在全礦井或高瓦斯煤層的高產(chǎn)工作面都采用了綜合抽采瓦斯的方法，這也是抽采瓦斯的發(fā)展趨勢。海拔 83~123m，一般在 100m 左右。 1988 年礦井涌水量 89m3/min，含水系數(shù) 。為單斜構(gòu)造，區(qū)域構(gòu)造以斷裂為主，褶曲不甚發(fā)育。~60176。 表 25 主要含煤地層含煤性統(tǒng)計(jì)表 Tab. 25 Statistical table of main coalbearing formation contains 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 可采煤層 （ 1）二 1煤層 ① 概況 二 1 煤層為該區(qū)主要可采煤層，現(xiàn)正開采。煤層中部普遍發(fā)育 1 層泥巖質(zhì)或炭質(zhì)泥巖夾矸，厚度 ~，一般 左右（圖 27）。 另外，在斷裂帶附近巖溶裂隙相對(duì)發(fā)育，常常形成強(qiáng)富水、導(dǎo)水帶，成為焦作煤田內(nèi)諸礦區(qū)、勘查區(qū)的補(bǔ) 給邊界。m，平均 m，滲透系數(shù) 5～20m/d。 xx 礦主、 副 井均為豎井，井筒直徑均為 6m，主井深 218m， 副 井深 189m，座落在二 1煤頂板大占砂巖中。每月對(duì)采區(qū)專用回風(fēng)巷、采掘工作面專用回風(fēng)巷及礦井總回風(fēng)河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 巷進(jìn)行一次全面檢查，對(duì)檢查出來的問題立即制定出整改方案和措施，按照 ―五定 ‖的原則限期進(jìn)行整改，并由安檢科落實(shí)整改情況。表 32 計(jì)算結(jié)果 可知 ， xx 瓦斯儲(chǔ)量 為 。即回采工作面的總瓦斯涌出量包括開采層瓦斯涌出量（包括圍巖）和鄰近煤層瓦斯涌出。 （ 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。 根據(jù) xx 礦瓦斯等級(jí)鑒定結(jié)果，該井田屬于煤與瓦斯突出礦井，二 1煤層按突出煤層管理，因此， xx 應(yīng)選擇地面固定瓦斯抽采系統(tǒng)。單級(jí)運(yùn)轉(zhuǎn)；工作風(fēng)量為 6175m3/min；西風(fēng)井安裝兩臺(tái)2K58N024 型 800KW 同步電動(dòng)機(jī)，一臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)，一臺(tái)備用，該井 2風(fēng) 機(jī)風(fēng)葉安裝角度分別為 35176。 因該區(qū)內(nèi)存在數(shù)層厚度較大的隔水層，在天然狀態(tài)下以上各含水層之間多無水力聯(lián)系。據(jù)鉆孔注水試驗(yàn)和井下突水點(diǎn)反求，單位涌水量 ～ m，井筒最大涌水量 4m3/min，滲透系數(shù) ，為 HCO3—Ca ② 顯微煤巖特征 二 1煤鏡質(zhì)組具明顯的各向異性，基質(zhì)鏡質(zhì)體、團(tuán)塊鏡質(zhì)體在正交偏光下呈河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 花紋狀、云霧狀消光，呈似條帶狀分布， 均質(zhì)鏡質(zhì)體無花紋狀消光特征。 圖 24 二 1 煤層厚度頻率直方圖 Fig. 24 B1 c