【文章內(nèi)容簡介】 密閉時，在閉墻插入抽放管。（1）頂板抽放巷抽放瓦斯工作面鄰近層瓦斯涌出量較大，可在回采工作面采用頂板抽放巷抽放采空區(qū)瓦斯。在8煤層（距9煤層約20m）內(nèi)施工一條專用抽放巷，尾抽巷采用錨桿支護，斷面規(guī)格為2m2m，凈斷面4m2，高抽巷與9煤層工作面回風巷內(nèi)錯20m左右。圖41 高抽巷抽放鄰近層瓦斯布置示意圖（2） 全封閉采空區(qū)抽放瓦斯對于剛采完的工作面，為防止采空區(qū)向外涌出瓦斯，打密閉墻時，可向采空區(qū)密閉墻內(nèi)插管，進行瓦斯抽放，見圖42。 圖42 全封閉老采區(qū)瓦斯抽放示意圖（3）頂板走向鉆孔抽放采空區(qū)或鄰近層（鉆場設在煤層頂板內(nèi)）瓦斯鉆孔AAAA剖面頂板走向水平長鉆孔抽放鄰近層瓦斯技術(shù)就是針對無煤柱（無尾巷）綜采或綜放工作面的特點，為解決瓦斯超限問題，采用沿開采層頂板巖層走向布置迎面定向水平長鉆孔代替頂板瓦斯巷抽放上鄰近層瓦斯或采空區(qū)瓦斯。如圖43。圖43 頂板高位鉆孔抽放采空區(qū)瓦斯示意圖鉆孔采用迎工作面的推進方向進行布置，鉆孔需要覆蓋工作面的長度（距離回風巷）約為工作面全長的二分之一或三分之一。鉆孔在平面圖上基本呈扇形布置。鉆場施工：在工作面回風巷，沿回風巷走向每隔70m處開掘一條垂直回風巷的上山，上山寬3m，高2m，坡度約為30度，掘至煤層頂板以上2m后反平，再沿煤層頂板掘2～3m平巷作為鉆場。鉆孔布置：每個鉆場內(nèi)布置4個鉆孔，呈扇形布置，鉆孔參數(shù)，見表42?？紤]到當工作面推進接近鉆場時，本鉆場的鉆孔因為漏氣等原因?qū)⒉荒芾^續(xù)進行抽放，所以下一鉆場之間的鉆孔重疊長度應保持30m以上。表42 鉆孔技術(shù)參數(shù)表孔號開徑孔φ（mm）終孔徑φ（mm）方位（176。）傾角（176。）開孔位置鉆孔間距（m）孔深（m）1＃10894081002＃108941081003＃108942081004＃10894258100注：以上技術(shù)參數(shù)只供試驗參考，須根據(jù)效果考察來確定最適合的參數(shù)。封孔工藝：鉆孔施工時，先采用直徑108mm鉆頭開孔，開孔深度6m。開孔后再鉆直徑94mm的鉆孔，孔長度100m。在孔內(nèi)插入直徑φ73mm的雙抗塑料管作為抽放瓦斯管，封孔采用兩種方法：聚胺脂封孔或水泥封孔。頂板高位鉆孔一般采用水泥封孔，在水泥封孔有困難時，采用聚胺酯封孔。為提高抽放瓦斯鉆孔的抽放瓦斯量，防止鉆孔垮孔、堵孔，影響抽放效果，頂板孔內(nèi)可采用鐵套管（四周有孔的花管）固孔，以提高鉆孔的密封性，每施工完成一個鉆孔后立即進行封孔。（4）頂板走向鉆孔（鉆場不爬坡，即鉆孔沿底板）抽放采空區(qū)或鄰近層瓦斯鉆場、鉆孔及管路布置，見圖44。鉆場設在煤層中，工程量小，但鉆孔有效抽放長度減小，可進行試驗，根據(jù)抽放效果決定是否采用。圖44 頂板走向長鉆孔抽放瓦斯示意圖 頂板走向長鉆孔適合于上鄰近層瓦斯涌出量較大的回采工作面。（5）上隅角插管抽放采空區(qū)瓦斯上隅角瓦斯抽放的主要原理是在工作面上隅角形成一個負壓區(qū)，使該區(qū)域內(nèi)瓦斯由抽放管路抽走，這可以避免因工作面上隅角處局部位置因風流不暢（或微風）引起的瓦斯超限，還可解決因漏風使采空區(qū)向上隅角涌出瓦斯而造成的瓦斯超限。為操作方便，靠近采面上隅角段管路可采用6m長的鎧裝軟管與主抽放管路連接，將鎧裝軟管插入上隅角，為保證軟管吸入口處于上隅角的上部（上部瓦斯?jié)舛容^高），抽放軟管與木棒綁在一起，用鐵絲吊掛在支架上，為提高抽放濃度，上隅角處應采用擋風簾，提高抽放效果。隨著工作的推進，拆下前端一段主管路，移動抽放軟管，如此反復。抽放工藝，如圖45所示。軟管可采用10吋管，抽放管伸入上隅角長度及位置應根據(jù)實際抽放效果，不斷調(diào)整，得到合理的參數(shù)。上隅角插管抽放適于采空區(qū)瓦斯涌出量不大，僅上隅角局部有瓦斯超限情況下。圖45 上隅角插管抽放瓦斯示意圖（6）采空區(qū)埋管抽放瓦斯對于采空區(qū)瓦斯涌出量較大的工作面，也可以采取采空區(qū)埋管抽放的方式，隨著工作面不斷向前推進，沿回風巷將管路埋入采空區(qū)。采空區(qū)埋管抽放，見圖46。與上隅角插管相比，采空區(qū)埋管抽放瓦斯?jié)舛雀?，實踐證明，在工作面瓦斯涌出總量不是非常大的條件下，對解決上隅角和回風瓦斯超限的效果是較好。 圖46 采空區(qū)埋管抽放瓦斯示意圖（7）尾巷密集仰角鉆孔抽放瓦斯常順煤礦布置尾巷，可以考慮在尾巷內(nèi)布置密集仰角鉆孔抽放裂隙帶及采空區(qū)瓦斯。見示意圖47，鉆孔參數(shù)見表43。圖47 尾巷密集仰角鉆孔布置示意圖表43 鉆孔技術(shù)參數(shù)表開徑孔φ（mm）終孔徑φ（mm）方位（176。）傾角（176。）開孔位置鉆孔間距（m）孔深（m）10894030535108940305351089403053510894030535注：以上技術(shù)參數(shù)只供試驗參考，須根據(jù)效果考察來確定最適合的參數(shù)。根據(jù)礦方提供的煤層賦存條件分析，礦井在采掘過程中的主要瓦斯涌出源除本煤層外，主要來自上鄰近層，上鄰近層的瓦斯大量涌出到工作面采空區(qū)。根據(jù)瓦斯來源分析，進行上鄰近層和采空區(qū)瓦斯抽放是該礦瓦斯抽放工作的重點。鄰近層抽放可選的抽放方法有高位鉆孔抽放、高位巷抽放，抽放方案比較見表44。表44 鄰近層抽放方案比較抽放方式優(yōu)點缺點高位巷抽放抽放量大，抽放量穩(wěn)定。巷道工程量大，施工工期長。高位鉆孔抽放巷道工程量小，投資少。抽放量相對高抽巷要小，鉆孔終孔位置較難確定，鉆場較難管理。尾巷密集仰角鉆孔巷道工程量小，投資少。抽放能力較小。通過上述比較，考慮高抽巷抽放量較大，在陽泉地區(qū)應用較廣泛，為確保安全生產(chǎn)，設計推薦選用高位巷抽放。由于礦井開采初期瓦斯涌出量較小，推薦采用尾巷密集仰角鉆孔抽放瓦斯，尾巷密集仰角鉆孔抽放解決瓦斯問題有困難時再采用高位巷抽放。 瓦斯抽放方法確定根據(jù)瓦斯來源分析及方案比較，確定常順煤礦采用老采空區(qū)全封閉埋管抽放，高位巷抽放。其它方法可考慮在今后試驗應用。 瓦斯抽放量及抽放率預計（1）抽放瓦斯量預計根據(jù)常順礦提供的資料，回采工作面通風量2200 m3/min， m3/min。根據(jù)該礦井的鄰近礦井的抽放經(jīng)驗，預計工作面采用高抽巷抽放可抽放瓦斯量為7m3/min，老采空區(qū)全封閉瓦斯抽放量按2m3/min計算，瓦斯抽放濃度均按35%計算，取26m3/min。（2）工作面瓦斯抽放率工作面的瓦斯抽放率為抽放量占工作面瓦斯總涌出量的百分比，計算公式：式中 η—工作面瓦斯抽放率，%； qc—工作面瓦斯抽放量，m3/min； qf—工作面風排瓦斯量，m3/min。根據(jù)礦方提供的資料，工作瓦斯抽放量為 7m3/min左右，抽放率為28％。(3) 礦井的瓦斯抽放率式中 η—礦井瓦斯抽放率，%； qc—礦井瓦斯抽放量，m3/min； qf—礦井風排瓦斯量，m3/min。 m3/min，抽放量為9m3/min，礦井的瓦斯抽放率為28％。 抽放施工設備、檢測儀表及施工量從常順煤礦所采用的抽放瓦斯方法來看，需要開掘鉆場，在頂板的巖石內(nèi)打鉆孔，打鉆工程所需的設備為：一、鉆機頂板水平長鉆孔一般要求鉆孔長度在100m以上。因此，推薦選用ZYG150系列液壓鉆機。配備兩臺鉆機，其中一臺工作，一臺備用。配套鉆桿選用φ50mm，鉆頭選用三翼合金鉆頭及金剛石鉆頭。打鉆施工供水采用由地面向采區(qū)直接敷設管路，利用靜壓水直接供水，供水管路采用高壓膠管供水。頂板水平長鉆孔封孔可采用水泥沙漿封孔。封孔長度，孔口巖石完整致密，長度3m，巖石比較松軟破碎，長度5m以上。二、主要檢測儀器、儀表配置井下抽放瓦斯主要檢測儀器、儀表包括孔板流量計、U型水柱計（汞柱計）、瓦斯?jié)舛葯z定器和高負壓取樣器等。三、施工量初期采用尾巷仰角鉆孔抽放采空區(qū)，孔深35m，鉆孔間距為5m，工作面長1200m，則需布置鉆孔240個，鉆孔施工總長度為8400m；老采空區(qū)抽放需要打密閉墻，為了保證瓦斯抽放效果，投入的抽放工程必須達到要求。 礦井抽放瓦斯服務年限礦井瓦斯抽放服務年限，就抽放開采層瓦斯而論，其服務年限與礦井開采年限一致。5 瓦斯抽放管路系統(tǒng) 抽放瓦斯管路選擇一、瓦斯抽放管路系統(tǒng)的選擇瓦斯抽放管路系統(tǒng)的選擇原則1)抽放管路應敷設在巷道曲線段少和距離最短的線路；2)盡量避開運輸繁忙巷道，首選回風巷內(nèi)鋪設；3)考慮安裝、檢修方便；4)管路發(fā)生故障，管道內(nèi)的瓦斯不至于進入采掘工作面、機房或機電硐室等；5)抽放管路系統(tǒng)中必須安裝調(diào)節(jié)、控制、測定、防爆、防回火裝置。二、瓦斯管路敷設路線常順煤礦抽放瓦斯泵站選擇在回風立井井口附近的工業(yè)場地內(nèi)，采用一條抽放管路通往井下，主要利用高抽巷抽放鄰近層瓦斯。抽放初期瓦斯管網(wǎng)敷設路線為：高抽巷→工作面回風巷→采區(qū)回風上山→回風大巷→回風立井→地面抽放瓦斯管路→抽放泵站→放空（或利用）礦井抽放管網(wǎng)敷設系統(tǒng)示意見附圖CSDMAZ01和CSJXAZ02。三、抽放瓦斯管徑選擇瓦斯抽放管徑選擇合理否，對抽放瓦斯系統(tǒng)的建設投資及抽放系統(tǒng)效果有很大影響。直徑太大，投資費用增加；直徑過細，管路阻力損失大，同時參照抽放泵的實際能力使之留有備用量。為說明方便，將地面、風井、集中回風下山、采區(qū)回風大巷的瓦斯抽放管路稱為主管，工作面回風巷的瓦斯管路稱為支管，管路選擇一般采用下式計算：D=（Q/V）1/2式中 D—抽放瓦斯管內(nèi)徑，m；Q—瓦斯管中混合瓦斯流量，m3/min；V—瓦斯管中混合瓦斯平均流速，一般V=5～15m/s，取10m/s。依據(jù)礦井工作面的瓦斯抽放量預計結(jié)果，按上式計算并留有一定余量，瓦斯抽放管徑，見表51所示。表51 抽放瓦斯管徑選擇結(jié)果類別抽放純量（m3/min）瓦斯?jié)舛龋セ旌狭髁浚╩3/min）計算管徑（mm）選擇管徑（mm）壁厚（mm）材質(zhì)主管935262342736螺旋焊縫管或PE管支管1735201812196螺旋焊縫管或PE管支管223561131594螺旋焊縫管或PE管抽放主管選擇外徑為273mm的鋼管，支管1選擇外徑為219mm的螺旋焊縫鋼管，支管2選擇外徑為159mm的螺旋焊縫鋼管，為了運輸安裝方便支管路也可選用PE管，PE管應為雙抗管（阻燃、抗靜電）。由于管路直徑較大，在巷道、通風設計時應考慮管路對通風及運輸?shù)挠绊?。四、瓦斯管的連接方式鋼管采用法蘭盤螺栓緊固連接或快速管接頭連接；PE管均采用與所選PE管配套的法蘭盤連接。五、管網(wǎng)阻力計算抽放瓦斯管路阻力包括摩擦阻力和局部阻力。計算管網(wǎng)阻力應在抽放管網(wǎng)系統(tǒng)敷設線路確定后，按其最長的線路和抽放最困難時期的管網(wǎng)系統(tǒng)進行計算。根據(jù)常順煤礦巷道布置情況，抽放最困難時期抽放瓦斯管路長3000m。摩擦阻力計算式中 H摩—管路的摩擦阻力，Pa；L—管路長度，m；γ—混合瓦斯對空氣的密度比；K—與管徑有關(guān)系數(shù)；D—瓦斯管內(nèi)徑，cm；Q—抽放混合瓦斯量，m3/h。1）地面和井下管路的摩擦阻力（H主） 局部阻力（H局）抽放管網(wǎng)系統(tǒng)中管件局部阻力（H局），按管道總摩擦力阻力的15％考慮，則：H局=H摩H局=13745=2062(Pa)瓦斯抽放管網(wǎng)系統(tǒng)的總阻力（H總）為：H（總）=H摩+H局=13745+2062=15807 (Pa)六、管路敷設及附屬裝置一）、管路敷設要求地面管路地面敷設管路除符合井下管路的有關(guān)要求外，尚需符合下列要求：(1)冬季寒冷地區(qū)應采取防凍措施；(2)瓦斯管路不宜沿車輛來往繁忙的主要交通干線敷設；(3)瓦斯管路不允許與自來水管、暖氣管、下水道管、動力電纜、照明電纜和電話電纜等敷設于一個地溝內(nèi)；(4)在空曠地帶敷設瓦斯管路時，應考慮到未來的發(fā)展規(guī)劃和建筑物的布置情況；(5)瓦斯主管距建筑物的距離大于5m距動力電纜大于1m，距鐵路大于4m，距木電線桿大于2m；(6)瓦斯管路與其它建筑物相交時，與動力、 范圍內(nèi)，管路不準有接頭和布置管件；(7)瓦斯管不準在地下穿過房屋和其它建筑物，以及同其它建筑物位于同一平面位置，即上下重疊；(8)瓦斯管不準穿過其它管路，確需穿過，應加鋼套管。根據(jù)上述要求，結(jié)合常順煤礦的實際情況，選擇管路敷設方式和附屬裝置如下：井下管路煤礦井下的環(huán)境條件較惡劣，且巷道高低不平，坡度大小不一，巷道受壓變形，空氣濕潤易銹蝕等，為此對煤礦井下抽放瓦斯管路的敷設有如下要求：(1)瓦斯管路應采取防腐、防銹蝕措施；(2)管路底部應墊木墊，墊起高度不低于30cm，以防止底鼓損壞管路；(3)傾斜巷道的瓦斯管路，應用卡子將管道固定在巷道支護上，以免下滑；(4)管路敷設要求平直，盡量避免急彎；(5)；(6)管路敷設時，要考慮流水坡度，要求坡度盡量一致，避免高低起伏，低洼處需安裝放水器；(7)新敷設的管路要進行氣密性。二）管路安裝地面管路安裝常順煤礦抽放瓦斯泵房位于回風井井口附近一塊空地上，距風井口距離50mm以上。地面管路安裝采用沿山坡地表架空敷設方式，每隔6m設置一個支撐架，并在支撐架上設有半圓形管卡固定管路，防止管路下滑。支撐架設計和地面管路安裝敷設方式詳見附圖CSDMAZ0CSDMAZ0CSDMAZ10。井下管路安裝井下抽放瓦斯管路包括風井管路、采區(qū)管路和工作面管路。風立井管路沿井筒敷設，采用托掛安裝方式）；采區(qū)回風上山管路采用沿巷道底板敷設或吊掛敷設；工作