【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 煤系數(shù)，回采工作面長(zhǎng)度，開(kāi)采層厚度，工作面采高，煤層原始瓦斯含量等參數(shù)計(jì)算出開(kāi)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(jì)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(kāi)采技術(shù)等）和分析計(jì)算得出的結(jié)論（瓦斯涌出來(lái)源、瓦斯涌出量等）結(jié)合礦井生產(chǎn)的實(shí)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(kāi)拓方式、井下采掘部署和通風(fēng)設(shè)計(jì)確定抽放管路的布置。根據(jù)收集的礦山基礎(chǔ)資料，對(duì)抽放管道所需的管徑進(jìn)行計(jì)算，再結(jié)合進(jìn)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(duì)抽放管路的阻力、瓦斯泵流量和壓力進(jìn)行計(jì)算，結(jié)合井下具體狀況，確定瓦斯泵的型號(hào)，使之既不產(chǎn)生浪費(fèi)，又能達(dá)到瓦斯抽放的需求。 技術(shù)路線(xiàn)首先收集有關(guān)新疆焦煤集團(tuán) 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(duì)瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算或預(yù)測(cè)。然后根據(jù)計(jì)算得到的參數(shù)進(jìn)行分析，確定抽放方法和抽放設(shè)備，并且對(duì)該礦瓦斯抽放方法和抽放設(shè)備的選取，進(jìn)行論證。經(jīng)過(guò)論證分析，選取一個(gè)具體的設(shè)計(jì)方案，本設(shè)計(jì)要包括各煤層瓦斯抽放設(shè)計(jì)的方法，要做到安全可靠同時(shí)又要經(jīng)濟(jì)節(jié)約，技術(shù)路線(xiàn)圖如圖 。7圖 技術(shù)路線(xiàn)圖實(shí)習(xí)并收集資料瓦斯參數(shù)計(jì)算或預(yù)測(cè)確定方案設(shè)計(jì)瓦斯含量瓦斯儲(chǔ)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(jì)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(zhǎng) ，南北寬 ～4km，面積50km2。礦區(qū)至烏魯木齊市有國(guó)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(guò)，礦區(qū)鐵路支線(xiàn)由魚(yú)兒溝車(chē)站延伸，全長(zhǎng) ，修至紅石嶺車(chē)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(xiàn)，西北至 7 勘探線(xiàn)北西90m；東南～西北長(zhǎng)約 ，北東～南西寬約 ，面積約 。井田中心地理坐標(biāo)：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(zhǎng)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(biāo)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(dá) 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(gè)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?jī)A角逐步變陡。井田內(nèi)走向逆斷層較發(fā)育，對(duì)煤層造成較大切割破壞的主要為 FF F 5 組斷層，見(jiàn)表 。表 礦區(qū)地層表斷層編號(hào)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。～70176。 10～30m 3 線(xiàn)以西 1～2 煤層，上盤(pán)及下盤(pán)局部無(wú) 法利用F41 下 逆斷層 南傾 34176。～45176。 20～50m 6 線(xiàn) 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(xiàn)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(xiàn)以西 4～10 煤層，破壞深度逐層加 大F59 逆斷層 南傾 25176。～30176。 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(xiàn)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(xiàn) 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(hào)。鉆孔揭露最大純煤總厚度 (54 號(hào)孔)，鉆孔揭露最小純煤總厚度 (加 222 號(hào)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(jìn)一步劃分為全部可采、大部可采與局部可采煤層尚可進(jìn)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(jiàn)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(hào) 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(jiǎn)單 極不穩(wěn)定 局部可采 02 炭質(zhì)泥巖12 0～ （ 53） ～（42） 簡(jiǎn)單 不穩(wěn)定 大部可采 04 炭質(zhì)泥巖、泥巖21 0～ （ 52） ～（20） 簡(jiǎn)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(jiǎn)單 不穩(wěn)定 局部可采 01 炭質(zhì)泥巖、細(xì)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(xì)砂巖5 0～ （ 64） ～（59） 簡(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)單 較穩(wěn)定 局部可采 02 炭質(zhì)泥巖、泥巖8 0～ （ 39） ～（17） 簡(jiǎn)單 極不穩(wěn)定 局部可采 01 炭質(zhì)泥巖9 0～ （ 37） ～（16） 簡(jiǎn)單 極不穩(wěn)定 局部可采 02 炭質(zhì)泥巖、粉砂巖10 0～ （ 42） ～（30） 簡(jiǎn)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(lèi)型基本相似。呈黑色，條痕棕黑色～黑色，玻璃光澤～強(qiáng)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(jiàn)外生裂隙發(fā)育，黃鐵礦薄膜充填。容重 ～，硬度 2～3 級(jí)，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(lèi)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(jī)組分一般以鏡質(zhì)組為主，惰質(zhì)組次之，11無(wú)機(jī)組分以粘土類(lèi)為主。各煤層顯微煤巖類(lèi)型基本一致，多屬亮煤型。 礦井開(kāi)拓、開(kāi)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(xiàn)，西北至 6 勘探線(xiàn)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(cè)的 1 號(hào)煤層+1300m 底板等高線(xiàn)為深部境界。東南西北走向長(zhǎng) ～，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(bào)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(xiàn)以西約 1000m 走向長(zhǎng)度的資源量劃給 1930 平硐開(kāi)采。礦井井筒北翼+1682m 水平以上 5 號(hào)煤層基本已采完，只 15123 工作面剩余約 300米。6 號(hào)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(jìn)行瓦斯抽采。16122 工作面目前還沒(méi)形成回風(fēng)，正在進(jìn)行切眼施工工作。井田北部+2線(xiàn)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(kāi)采影響，井田內(nèi)除 6 號(hào)煤層進(jìn)行規(guī)?；_(kāi)采，其余各煤層均未規(guī)模化開(kāi)采過(guò)。礦井工業(yè)場(chǎng)地位于井田東北部，加 4 與 4 勘探線(xiàn)之間的地勢(shì)較為平坦的場(chǎng)地內(nèi)，場(chǎng)地內(nèi)布置有主、副斜井和斜風(fēng)井。主、副斜井均沿 6 號(hào)煤層頂板布置，主斜井位于加 4勘探線(xiàn)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(fēng)井位于主斜井西側(cè)，與主斜井間距 30m，斜風(fēng)井沿 5 號(hào)煤層頂板布置 。 通風(fēng)與瓦斯礦井通風(fēng)系統(tǒng)為分區(qū)式，通風(fēng)方式為機(jī)械抽出式。礦井改擴(kuò)建設(shè)計(jì)三個(gè)進(jìn)風(fēng)井和一個(gè)回風(fēng)井，三個(gè)進(jìn)風(fēng)井分別為主斜井、副斜井和行人進(jìn)風(fēng)斜井，四個(gè)井筒均位于同一個(gè)工業(yè)場(chǎng)地內(nèi)。后期在3勘探以南單翼采區(qū)，增加兩個(gè)井筒，井筒在3勘探線(xiàn)以南淺部新掘進(jìn)、回風(fēng)井。礦井初期四個(gè)井筒的服務(wù)范圍為整個(gè)礦井，服務(wù)時(shí)間與礦井生產(chǎn)年限同步。后期兩個(gè)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(jì)供風(fēng)量為7500m 3/min。礦井改擴(kuò)建后新鮮風(fēng)流由主斜井、副斜井及行人進(jìn)風(fēng)斜井進(jìn)入，經(jīng)副斜井區(qū)段石門(mén)車(chē)場(chǎng)、+1682m 水平井底車(chē)場(chǎng)、到達(dá)工作面運(yùn)輸順槽，沖洗工作面后的乏風(fēng)經(jīng)回風(fēng)順槽，區(qū)段回風(fēng)石門(mén)最終從斜風(fēng)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?dú)庹託鈳橹?，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(duì)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(duì)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(kāi)采深度較淺，瓦斯等級(jí)鑒定為瓦斯礦井，隨著開(kāi)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(kāi)采情況，一 XX 開(kāi)采至深部有轉(zhuǎn)變?yōu)槊号c瓦斯突出礦井的趨勢(shì)，現(xiàn)已完成防治煤與瓦斯突出專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)。礦井工作面采煤方法采用一次采全高綜合機(jī)械化采煤法，采面后部輸送機(jī)側(cè)瓦斯涌出量遠(yuǎn)大于采面煤幫側(cè)，造成采面后部輸送機(jī)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(fù)壓系統(tǒng)投入使用前，工作面回風(fēng)流瓦斯?jié)舛纫恢陛^高，上隅角瓦斯超限嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。在工作面開(kāi)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(kāi)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(jìn)，在工作面回采初期頂板來(lái)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(fēng)作為唯一的瓦斯治理措施是有效的。但工作面初次來(lái)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(wèn)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(lái)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(kāi)采層、鄰近層瓦斯涌出量?jī)刹糠纸M成，其相對(duì)瓦斯涌出量按下式計(jì)算確定： （31）21Q??采式中 Q1——開(kāi)采層相對(duì)瓦斯涌出量，m ；dt/3?Q ——臨近層相對(duì)瓦斯涌出量，m ；2開(kāi)采層相對(duì)瓦斯涌出量按下式計(jì)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(lái)計(jì)算；K3——采區(qū)內(nèi)準(zhǔn)備巷道預(yù)排瓦斯對(duì)開(kāi)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(zhǎng)度；H——巷道煤體瓦斯排放帶寬度，取 18m；m——開(kāi)采層厚度；M——工作面采高；W0——煤層原始瓦斯含量；Wc——運(yùn)出礦井后煤的殘存瓦斯含量，取 ；臨近層相對(duì)瓦斯涌出量按下式計(jì)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(gè)鄰近層的原始瓦斯含量，m 3/t；Wci——第i個(gè)鄰近層殘余瓦斯含量，m 3/t；14ηi—— 第i個(gè)鄰近層瓦斯排放率；根據(jù)《礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)方法》AQ10182022中。值，計(jì)算或確定鄰近層的瓦斯排放率。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于緩傾斜煤層受開(kāi)采采動(dòng)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(xiàn)根據(jù)公式（32）、（33 ）對(duì)開(kāi)采層瓦斯涌出量進(jìn)行預(yù)測(cè)，開(kāi)采層瓦斯涌出量預(yù)測(cè)。 1號(hào)