【文章內(nèi)容簡介】 煤系數(shù)，回采工作面長度，開采層厚度，工作面采高，煤層原始瓦斯含量等參數(shù)計算出開采層瓦斯涌出量。利用鄰近層厚度工作面采高鄰近層的原始瓦斯含量，鄰近層殘余瓦斯含量，鄰近層瓦斯排放率計算臨近層瓦斯涌出量。（2）抽采方法的優(yōu)選：根據(jù)收集的基礎(chǔ)資料（煤層賦存狀況、瓦斯賦存規(guī)律、巷道布置、地質(zhì)條件、開采技術(shù)等）和分析計算得出的結(jié)論（瓦斯涌出來源、瓦斯涌出量等）結(jié)合礦井生產(chǎn)的實際情況，選取最優(yōu)的回采工作面瓦斯抽放方法、采空區(qū)瓦斯抽放方法和工作面上隅角瓦斯抽放方法，使煤礦的整體效益最大化。（3）抽采設(shè)備的選型：根據(jù)礦井開拓方式、井下采掘部署和通風設(shè)計確定抽放管路的布置。根據(jù)收集的礦山基礎(chǔ)資料，對抽放管道所需的管徑進行計算，再結(jié)合進行環(huán)境，選取最合適的抽放管徑。根據(jù)礦山的基礎(chǔ)資料，對抽放管路的阻力、瓦斯泵流量和壓力進行計算，結(jié)合井下具體狀況，確定瓦斯泵的型號，使之既不產(chǎn)生浪費，又能達到瓦斯抽放的需求。 技術(shù)路線首先收集有關(guān)新疆焦煤集團 XX 煤礦的煤質(zhì)、地層、瓦斯與地質(zhì)方面的資料，了解瓦斯抽放的地質(zhì)背景和采掘工作面的瓦斯抽放系統(tǒng)，查閱相關(guān)資料，對瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)進行計算或預(yù)測。然后根據(jù)計算得到的參數(shù)進行分析，確定抽放方法和抽放設(shè)備，并且對該礦瓦斯抽放方法和抽放設(shè)備的選取，進行論證。經(jīng)過論證分析，選取一個具體的設(shè)計方案，本設(shè)計要包括各煤層瓦斯抽放設(shè)計的方法，要做到安全可靠同時又要經(jīng)濟節(jié)約，技術(shù)路線圖如圖 。7圖 技術(shù)路線圖實習并收集資料瓦斯參數(shù)計算或預(yù)測確定方案設(shè)計瓦斯含量瓦斯儲量瓦斯涌出量抽放年限抽放方法優(yōu)選 抽放設(shè)備選定論證分析計算分析82 礦井概況 礦井位置、交通艾維爾溝礦區(qū)位于烏魯木齊市南郊，北距烏魯木齊市 130km 處。礦區(qū)自西向東分布有 2130 煤礦、1930 煤礦及 XX 煤礦。礦區(qū)東西長 ，南北寬 ～4km，面積50km2。礦區(qū)至烏魯木齊市有國道 G314 與省道 S103 相通。南疆鐵路在礦區(qū)東南部約22km 處呈東西向通過，礦區(qū)鐵路支線由魚兒溝車站延伸，全長 ，修至紅石嶺車站，距礦區(qū) 14km，交通較方便。如圖 所示。XX 煤礦位于艾維爾溝礦區(qū)的東南部，東南起自 1 勘探線，西北至 7 勘探線北西90m；東南～西北長約 ，北東～南西寬約 ，面積約 。井田中心地理坐標：東經(jīng) 87176。33′01″；北緯 42176。58′58″。圖 XX煤礦交通位置圖 地層及構(gòu)造XX 礦區(qū)地處天山山系內(nèi)之山間盆地，呈近東西向狹長條帶分布，南、北、西三面高山圍繞，西高東低，最高 。艾維爾溝自西向東縱穿礦區(qū)，溝底海拔標高由西向東由 2435m 逐步降至 1780m；溝兩側(cè)為沖積階地，寬 300～800m。在河谷兩側(cè)階1890 煤礦9地上有第四系、黃土沉積，植被較發(fā)育，南北兩側(cè)高山區(qū)發(fā)育著“V”字型沖溝，溝深坡陡，基巖裸露，植被稀少。井田西高東低，最大高差可達 775m。井田位于艾維爾溝礦區(qū)的東南端，出露的地層從老到新為石炭系，三疊系小泉溝組，侏羅系下統(tǒng)八道灣組、三工河組，侏羅系中統(tǒng)西山窯組。石炭系地層在井田東部、西南部都有少量范圍分布，小泉溝組僅在井田東北角有小范圍出露，井田東部及東南部有大面積八道灣組地層分布，三工河組地層在井田西北部有小面積分布，西山窯組在井田西部有大面積分布，在井田中部大部分地層被第四系覆蓋。井田處于斷陷盆地東南端，地層走向略向南彎曲，總體構(gòu)造形態(tài)為向南西傾斜的單斜構(gòu)造。巖煤層傾角一般 7176?！?25176。，個別露頭及受斷層破壞影響處的巖煤層傾角局部變化稍大外，井田中部巖煤層傾角較東西兩端平緩，深部傾角逐步變陡。井田內(nèi)走向逆斷層較發(fā)育，對煤層造成較大切割破壞的主要為 FF F 5 組斷層，見表 。表 礦區(qū)地層表斷層編號斷層性質(zhì)傾向傾角垂直斷距分布位置 切割破壞煤層情況F32 逆斷層 南傾 50176?！?0176。 10～30m 3 線以西 1～2 煤層，上盤及下盤局部無 法利用F41 下 逆斷層 南傾 34176。～45176。 20～50m 6 線 1～6 煤層，破壞深度逐層加大F41 上 逆斷層 南傾 33176。62176。 15～50m 加 4 線以西 1～5 煤層，破壞深度逐層加大F42 逆斷層 南傾 46176?！?2176。 6～40m 6 線以西 4～10 煤層，破壞深度逐層加 大F59 逆斷層 南傾 25176?！?0176。 20～70m 縱貫全井 7～10 煤層，破壞深度逐層加 大F510 逆斷層 南傾 30176?！?0176。 40～50m 3 線以東 8～10 煤層，破壞深度逐層加 大F6 逆斷層 南傾 25176?！?0176。 0～60 5 線 1～2 煤層，破壞深度逐層變小 煤層與煤質(zhì)井田內(nèi)的可采煤層主要集中賦存在侏羅系下統(tǒng)八道灣組地層內(nèi)，共含煤 18 層，依次編為 1 11 下 、21 、22 、2 下 2 下 5 上 、112 號。鉆孔揭露最大純煤總厚度 (54 號孔)，鉆孔揭露最小純煤總厚度 (加 222 號孔) ，其平均總厚度 ，含煤系數(shù) %。井田內(nèi)除 1 下 、2 下 2 下 5 上 、112 煤層不可采或零星可采外，其它 12 層均有所分布。其它 12 層煤根據(jù)可采范圍的大小，尚可進一步劃分為全部可采、大部可采與局部可采煤層尚可進一步劃分為全部可采、大部可采與局部可采煤層。10井田內(nèi)可采及局部可采煤層為 112210 煤。井田可采煤層厚度、間距、結(jié)構(gòu)、可采性、穩(wěn)定性及頂?shù)装鍘r性等詳見表 。表 主要可采煤層特征表煤 層 夾 矸全區(qū)厚度(m) 可采范圍厚度(m)煤層編號 兩極值平均值 兩極值平均值結(jié)構(gòu) 穩(wěn)定性可采性 層數(shù) 巖 性11 0～ （ 51） ～（23） 簡單 極不穩(wěn)定 局部可采 02 炭質(zhì)泥巖12 0～ （ 53） ～（42） 簡單 不穩(wěn)定 大部可采 04 炭質(zhì)泥巖、泥巖21 0～ （ 52） ～（20） 簡單 極不穩(wěn)定 局部可采 01 炭質(zhì)泥巖22 0～ （ 52） ～（50） 中等 穩(wěn)定 全區(qū)可采 04 炭質(zhì)泥巖、泥巖3 0～ （ 33） ～（21） 簡單 不穩(wěn)定 局部可采 01 炭質(zhì)泥巖、細砂巖4 0～ （ 51） ～（37） 中等 不穩(wěn)定 大部可采 03 炭質(zhì)泥巖、泥巖、 細砂巖5 0～ （ 64） ～（59） 簡單 較穩(wěn)定 大部可采 01 炭質(zhì)泥巖、泥巖、 粉砂巖、粗砂巖6 0～ （ 65） ～（61） 簡單 較穩(wěn)定 大部可采 03 炭質(zhì)泥巖、粉砂巖、粗砂巖7 0～ （ 45） ～（37） 簡單 較穩(wěn)定 局部可采 02 炭質(zhì)泥巖、泥巖8 0～ （ 39） ～（17） 簡單 極不穩(wěn)定 局部可采 01 炭質(zhì)泥巖9 0～ （ 37） ～（16） 簡單 極不穩(wěn)定 局部可采 02 炭質(zhì)泥巖、粉砂巖10 0～ （ 42） ～（30） 簡單 較穩(wěn)定 局部可采 01 炭質(zhì)泥巖井田內(nèi)各煤層物理性質(zhì)和宏觀煤巖類型基本相似。呈黑色，條痕棕黑色～黑色，玻璃光澤～強玻璃光澤，條帶狀結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，斷層附近的煤層，因擠壓多呈鱗片狀、貝殼狀或階梯狀斷口。煤層內(nèi)生裂隙較發(fā)育，局部受構(gòu)造的影響，可見外生裂隙發(fā)育，黃鐵礦薄膜充填。容重 ～，硬度 2～3 級，易碎，混末煤較多，塊煤較少。煤巖組分以鏡煤、亮煤為主，暗煤和絲炭呈條帶狀交互產(chǎn)出。煤巖類型以光亮型、半亮型為主，半暗型、暗淡型較少。煤巖顯微結(jié)構(gòu)多為均一狀。煤巖組分中的有機組分一般以鏡質(zhì)組為主，惰質(zhì)組次之，11無機組分以粘土類為主。各煤層顯微煤巖類型基本一致，多屬亮煤型。 礦井開拓、開采情況根據(jù)《新疆艾維爾溝礦區(qū)總體規(guī)劃》確定的一八九〇礦井規(guī)劃范圍為：東南起 1 勘探線，西北至 6 勘探線北西 150m 及原南山平硐東部邊界，東北以煤層露頭為淺部境界，西南以推測的 1 號煤層+1300m 底板等高線為深部境界。東南西北走向長 ～，北東 南西傾向?qū)?～，面積約 。規(guī)劃井田范圍內(nèi)各煤層深部境界為+1300m 水平，較勘探報告提供的范圍深，規(guī)劃將焦煤井采礦證劃定的井田范圍內(nèi)的 6 線以西約 1000m 走向長度的資源量劃給 1930 平硐開采。礦井井筒北翼+1682m 水平以上 5 號煤層基本已采完，只 15123 工作面剩余約 300米。6 號煤層正在布置回采工作面，其中 161221 工作面已布置完畢，抽采鉆孔也已施工完畢，目前正在進行瓦斯抽采。16122 工作面目前還沒形成回風，正在進行切眼施工工作。井田北部+2線至井田南邊界+1800m 水平以上 6 煤層均不同程度的受到淺部小窯開采影響，井田內(nèi)除 6 號煤層進行規(guī)模化開采，其余各煤層均未規(guī)模化開采過。礦井工業(yè)場地位于井田東北部，加 4 與 4 勘探線之間的地勢較為平坦的場地內(nèi)，場地內(nèi)布置有主、副斜井和斜風井。主、副斜井均沿 6 號煤層頂板布置，主斜井位于加 4勘探線以西 200m，副斜井位于主副井以南并與主斜井平行布置，間距 50m。斜風井位于主斜井西側(cè)，與主斜井間距 30m，斜風井沿 5 號煤層頂板布置 。 通風與瓦斯礦井通風系統(tǒng)為分區(qū)式，通風方式為機械抽出式。礦井改擴建設(shè)計三個進風井和一個回風井，三個進風井分別為主斜井、副斜井和行人進風斜井，四個井筒均位于同一個工業(yè)場地內(nèi)。后期在3勘探以南單翼采區(qū)，增加兩個井筒，井筒在3勘探線以南淺部新掘進、回風井。礦井初期四個井筒的服務(wù)范圍為整個礦井，服務(wù)時間與礦井生產(chǎn)年限同步。后期兩個井筒服務(wù)3勘探以南采區(qū)，服務(wù)年限15a，礦井一水平設(shè)計供風量為7500m 3/min。礦井改擴建后新鮮風流由主斜井、副斜井及行人進風斜井進入，經(jīng)副斜井區(qū)段石門車場、+1682m 水平井底車場、到達工作面運輸順槽，沖洗工作面后的乏風經(jīng)回風順槽，區(qū)段回風石門最終從斜風井排到地面。根據(jù)地質(zhì)勘探，井田內(nèi)各煤層瓦斯成分主要以 CH4 和 N2 為主，瓦斯分帶以氮氣沼氣帶為主，局部地區(qū)（深部和地形起伏處等）為沼氣帶。井田內(nèi)瓦斯含量分布差異性較大，地質(zhì)構(gòu)造因素對瓦斯含量的影響比較明顯，在逆斷層、地形起伏處等位置，瓦斯局12部富集。圍巖是炭質(zhì)泥巖和粉砂巖的部位，瓦斯含量相對較高。在 2022 年，礦井回采15123 工作面期間，工作面瓦斯涌出量為 7～8m 3/min，礦井瓦斯涌出量為18～19m 3/min。 礦井瓦斯災(zāi)害情況一 XX 原開采深度較淺，瓦斯等級鑒定為瓦斯礦井，隨著開采深度的增加，瓦斯涌出量逐漸增大。根據(jù)鄰近礦井一九三〇煤礦、二一三〇煤礦開采情況，一 XX 開采至深部有轉(zhuǎn)變?yōu)槊号c瓦斯突出礦井的趨勢，現(xiàn)已完成防治煤與瓦斯突出專項設(shè)計。礦井工作面采煤方法采用一次采全高綜合機械化采煤法，采面后部輸送機側(cè)瓦斯涌出量遠大于采面煤幫側(cè)，造成采面后部輸送機側(cè)和采面上隅角出現(xiàn)瓦斯超限現(xiàn)象。礦井15123 工作面在新建瓦斯抽采泵站低負壓系統(tǒng)投入使用前，工作面回風流瓦斯?jié)舛纫恢陛^高，上隅角瓦斯超限嚴重影響正常生產(chǎn)。在工作面開采初期，上隅角瓦斯?jié)舛扰紶栍谐蕃F(xiàn)象，但從 2022 年 10 月 4 日開始，工作面上隅角瓦斯超限頻繁出現(xiàn)。隨著工作面不斷推進，在工作面回采初期頂板來壓以前，工作面承受的頂板壓力較小，煤體較為完整，瓦斯涌出較少，采取的通風作為唯一的瓦斯治理措施是有效的。但工作面初次來壓以后，隨著采空區(qū)跨落面積增加，瓦斯涌出不斷增大，經(jīng)常出現(xiàn)瓦斯超限現(xiàn)象，采取的瓦斯治理措施已不能解決工作面瓦斯問題，造成工作面停產(chǎn)整頓。133 礦井瓦斯抽放的必要性與可行性 礦井瓦斯來源分析 回采工作面瓦斯涌出量回采工作面的瓦斯涌出量由開采層、鄰近層瓦斯涌出量兩部分組成，其相對瓦斯涌出量按下式計算確定： （31）21Q??采式中 Q1——開采層相對瓦斯涌出量，m ；dt/3?Q ——臨近層相對瓦斯涌出量，m ；2開采層相對瓦斯涌出量按下式計算確定： （32）)(0321 cWMmKQ???式中 K1——圍巖瓦斯涌出系數(shù)，取 ；K2——工作面丟煤系數(shù)，用回采率的倒數(shù)來計算；K3——采區(qū)內(nèi)準備巷道預(yù)排瓦斯對開采層瓦斯涌出影響系數(shù)；按下式取值： （33）LHK23??式中 L——回采工作面長度；H——巷道煤體瓦斯排放帶寬度，取 18m；m——開采層厚度；M——工作面采高；W0——煤層原始瓦斯含量；Wc——運出礦井后煤的殘存瓦斯含量，取 ；臨近層相對瓦斯涌出量按下式計算確定： （34）???ni iciMmWQ102)(?式中mi——第i鄰近層厚度，m；M——工作面采高，m；W0i——第i 個鄰近層的原始瓦斯含量，m 3/t；Wci——第i個鄰近層殘余瓦斯含量，m 3/t；14ηi—— 第i個鄰近層瓦斯排放率；根據(jù)《礦井瓦斯涌出量預(yù)測方法》AQ10182022中。值，計算或確定鄰近層的瓦斯排放率。根據(jù)經(jīng)驗，對于緩傾斜煤層受開采采動影響，上鄰近層能向工作面涌出卸壓瓦斯的巖層破壞范圍取100m ；下鄰近層能向工作面涌出卸壓瓦斯的巖層破壞范圍取60m。1上臨近層；2緩傾斜煤層下臨近層；3傾斜急傾斜煤層下臨近層 鄰近層瓦斯排放率與層間距的關(guān)系曲線根據(jù)公式（32）、（33 ）對開采層瓦斯涌出量進行預(yù)測，開采層瓦斯涌出量預(yù)測。 1號