【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 %，因煤層復(fù)雜，仍為較穩(wěn)定煤層。8＃煤層頂板為典型的復(fù)合式結(jié)構(gòu)，偽頂為煤巖互層頂板，厚度2－，巖性為煤與巖層或煤與高灰煤互層，巖性差異明顯，穩(wěn)定性差，頂板層理、節(jié)理發(fā)育，互層間粘結(jié)性差，遇水易發(fā)生軟化離層，掘進(jìn)揭露煤層偽頂易冒落；直接頂厚度0－，巖性為泥巖、砂質(zhì)泥巖，層理發(fā)育；老頂厚度12－34m，灰白色粗粒砂巖，厚層狀。隨采面推進(jìn)地壓顯現(xiàn)較為明顯，經(jīng)常出現(xiàn)冒頂、頂板整體下沉及底鼓現(xiàn)象。8＃煤層瓦斯相對(duì)涌出量＞2～3m3/t, 煤層自然發(fā)火期為4～6個(gè)月，﹪，具有較強(qiáng)的爆炸性。目前8＃－4m,上部3m以上的煤層由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜和安全等問(wèn)題,一直不能有效地利用。這樣，固然是由于現(xiàn)有支架高度限制因素的影響，雖保證了康礦石炭煤的商品煤煤質(zhì)，但由于采空區(qū)垮落浮煤的大量存在，成為開(kāi)采過(guò)后瓦斯嚴(yán)重涌出的根源，使工作面開(kāi)采過(guò)程中的瓦斯災(zāi)害治理出現(xiàn)相當(dāng)被動(dòng)的局面。為保證神華的可持續(xù)發(fā)展和安全生產(chǎn)，解決厚及特厚煤層的資源回收率問(wèn)題，急需開(kāi)展開(kāi)采工藝和裝備的創(chuàng)新研究，從而為神華礦區(qū)資源與環(huán)境協(xié)調(diào)開(kāi)采以及在康家灘礦區(qū)地質(zhì)條件下提高資源回采率提供技術(shù)保障。煤層瓦斯涌出特點(diǎn)目前8－4m，上部3m以上的煤層由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜和安全等問(wèn)題，一直不能有效的利用。這樣，固然是由于現(xiàn)有支架高度限制因素的影響，雖保證了康礦石炭煤的商品煤煤質(zhì)，但由于采空區(qū)跨落浮沉的大量存在，成為開(kāi)采過(guò)后瓦斯嚴(yán)重涌出的根源，使工作面開(kāi)采過(guò)程中的瓦斯災(zāi)害治理出現(xiàn)相當(dāng)被動(dòng)的局面。8煤層屬于厚及特厚煤層，其后部采空區(qū)的壓實(shí)程度、漏風(fēng)狀態(tài)、瓦斯運(yùn)移規(guī)律有其特殊的規(guī)律，必須進(jìn)行系統(tǒng)的研究。由此可見(jiàn)，因康家灘礦為高瓦斯礦井，其開(kāi)采過(guò)程和開(kāi)采過(guò)后的瓦斯涌出規(guī)律卻十分復(fù)雜。不僅大量垮落浮煤造瓦斯嚴(yán)重涌出，沿空掘進(jìn)巷道、綜合機(jī)械化放頂煤工作面、厚煤層孤島采煤面等地點(diǎn)的瓦斯涌出量也會(huì)較大,個(gè)別地點(diǎn)如工作面回風(fēng)隅角、巷道高冒區(qū)、地質(zhì)構(gòu)造帶、沿空側(cè)裂隙帶都有可能出現(xiàn)瓦斯異?，F(xiàn)象。因此研究8煤層瓦斯涌出規(guī)律和防治技術(shù)就顯得十分的重要?！?004年度瓦斯等級(jí)鑒定結(jié)果匯總康家灘煤礦于2001年11月首次進(jìn)行了瓦斯等級(jí)鑒定，鑒定結(jié)果：， m3/min，鑒定為低瓦斯礦井。2003年9月對(duì)該井重新進(jìn)行了瓦斯等級(jí)鑒定，鑒定結(jié)果為：①；②；③；④，根據(jù)結(jié)果鑒定為高瓦斯礦井。、 瓦斯鑒定總表礦 井年度CH4絕對(duì)出量m3/minCH4相涌出量m3/tCO2絕對(duì)出量m3/minCO2相涌出量m3/t鑒定 等級(jí)備注康家灘井2000高瓦斯孫井未投產(chǎn)康家灘井2001高瓦斯孫家溝井2001低瓦斯康家灘井2002高瓦斯孫家溝井2002 低瓦斯孫家溝井2003高瓦斯康井未生產(chǎn)孫家溝井2004高瓦斯康孫兩井貫通 鑒定和二氧化碳測(cè)定結(jié)果報(bào)告表礦井、煤層、采區(qū)、名稱氣體名稱三旬中最大一天的涌出量m3/min月實(shí)際工作天數(shù)/d月產(chǎn)煤量/t月平均日產(chǎn)煤量t/d相對(duì)涌出量m3/t瓦斯等級(jí)備注88201綜采工作面瓦 斯30715072高風(fēng)排量：（m3/min）抽放量：（m3/min）總 量：（m3/min）二氧化碳低88103一號(hào)回風(fēng)順槽瓦 斯3029625低二氧化碳低88103二號(hào)回風(fēng)順槽瓦 斯3018282低二氧化碳低88103膠運(yùn)順槽瓦 斯低未生產(chǎn)二氧化碳低邊界進(jìn)風(fēng)巷瓦 斯低未生產(chǎn)二氧化碳低88202備用工作面瓦 斯低未生產(chǎn)二氧化碳低88202偽斜腰巷瓦 斯3025991低二氧化碳低8層回風(fēng)大巷瓦 斯3078897026299高二氧化碳低總回風(fēng)巷瓦 斯3078897026299高二氧化碳低88203工作面位于井田中北部二盤區(qū)，北部未開(kāi)采，南連8層一號(hào)輔運(yùn)、膠運(yùn)、回風(fēng)大巷，東鄰88202采空區(qū)，西部為未開(kāi)采區(qū)。該工作面采用走向長(zhǎng)壁布置方式，共掘四條順槽，下部?jī)蓷l為工作面輔運(yùn)、膠運(yùn)順槽，上部?jī)蓷l為回風(fēng)順槽和專用排放瓦斯尾巷。其中最上部的專用排放瓦斯尾巷是原88202工作面輔運(yùn)順槽回采后留設(shè)的，該巷平均每隔50m有一個(gè)聯(lián)巷與88202采空區(qū)相連（聯(lián)巷隨工作面回采已封閉）。工作面平均走向長(zhǎng)2250m，傾向長(zhǎng)206m，回采推進(jìn)長(zhǎng)度1754m，靠輔運(yùn)大巷側(cè)留設(shè)496m保護(hù)煤柱。該面煤層底板標(biāo)高+710～+672m，平均+691m，，純煤（包括高灰煤）。，設(shè)計(jì)日產(chǎn)量2萬(wàn)噸。、涌出量預(yù)測(cè)（1）工作面瓦斯含量根據(jù)《康家灘煤礦礦井瓦斯綜合治理技術(shù)研究報(bào)告》中有關(guān)8層瓦斯含量梯度預(yù)測(cè)，按下式計(jì)算煤層瓦斯含量：W = + ，m3/tr …………………………………（1）式中：H——煤層底板標(biāo)高，m。（2）工作面瓦斯涌出量根據(jù)《康家灘煤礦礦井瓦斯綜合治理技術(shù)研究報(bào)告》，回采工作面相對(duì)瓦斯涌出量按下式計(jì)算（鄰近層瓦斯忽略不計(jì)）：qk = k1k2k3k4[m/mo（xox1）]，m3/t ………………………（2）式中：k1——圍巖瓦斯涌出系數(shù)（包括臨近的煤線），取k1=；k2——工作面丟煤瓦斯涌出系數(shù)，取k2=；k3——準(zhǔn)備巷道預(yù)排瓦斯對(duì)工作面煤體瓦斯涌出影響系數(shù)，k3 = （206 216）/ 206 = ；k4——煤運(yùn)至地表時(shí)的可解吸含量系數(shù)，；m ——煤層厚度，夾矸層按1/2折算為煤層厚度，m = + ；mo ——煤層開(kāi)采厚度，；xo ——煤層原煤瓦斯含量，m3/t；x1 ——煤的殘存瓦斯含量，m3/t，參考《康家灘煤礦礦井瓦斯綜合治理技術(shù)研究報(bào)告》中殘存瓦斯量與原始瓦斯含量的關(guān)系，對(duì)應(yīng)最小、最大、。 88203工作面瓦斯含量、涌出量測(cè)算值表開(kāi)采標(biāo)高瓦斯量m3/tr相對(duì)瓦斯涌出量m3/t設(shè)計(jì)產(chǎn)量 t/d絕對(duì)瓦斯涌出量m3/min備 注+71020000最大標(biāo)高+67220000最小標(biāo)高+69120000平均標(biāo)高考慮臨近88202面采空區(qū)瓦斯涌出和瓦斯涌出的不均衡性，則88203工作面瓦斯總涌出量預(yù)計(jì)為（以平均值計(jì)算）：qk = = m3/min 本章小結(jié)本章對(duì)康家灘煤礦及康家灘煤礦8煤層的開(kāi)采基本情況和88203工作面概況做了具體的介紹，并對(duì)工作面瓦斯含量、涌出量做了詳盡的預(yù)測(cè)這對(duì)以后的設(shè)計(jì)工作的順利展開(kāi)起了積極的作用。4 抽放系統(tǒng)設(shè)計(jì)8，在開(kāi)采過(guò)程中有2～4m厚的高灰煤及82煤丟到采空區(qū)內(nèi)，這部分煤在采空區(qū)內(nèi)解吸大量的瓦斯，而后向工作面上隅角涌出。根據(jù)88202工作面瓦斯涌出量的預(yù)測(cè)情況得出，瓦斯主要來(lái)源于工作面采空區(qū)及臨近采空區(qū)。按照《煤礦安全規(guī)程》要求，結(jié)合我礦生產(chǎn)實(shí)際，采取以“通風(fēng)為主、抽放為輔”的綜合治理方案。比照88202工作面回采期間風(fēng)量調(diào)配測(cè)試情況，工作面配風(fēng)量擬定為2400m3/min，其中回風(fēng)巷風(fēng)量1800m3/min，尾巷配風(fēng)量600m3/min，則風(fēng)排瓦斯能力為q排 = 1800% + 600% = m3/min。剩余瓦斯涌出量q39。 = qkq排 = = m3/min，這部分瓦斯需要靠抽放措施來(lái)解決。 泵站布置（1）泵站硐室位置抽放泵站硐室選擇在88202膠運(yùn)順槽1聯(lián)巷以外一段巷道內(nèi)，該段巷道作為膠運(yùn)機(jī)頭硐室曾挑頂、劈幫增加了巷道斷面，且鋪設(shè)了水泥地面，選作抽放泵站硐室較為適合。抽放泵安裝前需重新補(bǔ)做設(shè)備穩(wěn)定基礎(chǔ)，另外再砌筑一個(gè)蓄水池即可。（2）泵站設(shè)備仍選用88202工作面回采期間采用的CBF6102型水環(huán)式真空泵，2臺(tái)泵體并聯(lián)，配套電機(jī)315kw。2臺(tái)抽放泵根據(jù)實(shí)際需要和抽放效果考慮，可采取一開(kāi)一備，或采取并聯(lián)抽放。 抽放管路布置（1）抽放主管路（）①抽放管路：88203抽放泵站→88202膠輔運(yùn)1聯(lián)巷→88203尾巷（88202輔運(yùn)順槽）→88203工作面切眼（敷設(shè)長(zhǎng)度2200m）②排放管路：88203抽放泵站→88202膠輔運(yùn)1聯(lián)巷→88203回風(fēng)巷→8回風(fēng)大巷（敷設(shè)長(zhǎng)度200m） 88203工作面采空區(qū)瓦斯抽放系統(tǒng)示意圖（2）預(yù)埋抽放支管根據(jù)88202工作面采空區(qū)瓦斯抽放系統(tǒng)抽放半徑測(cè)試結(jié)果得知，單臺(tái)泵抽放用φ508mm管路抽放半徑為170m，該面最長(zhǎng)抽放距離為1050m。而88203工作面敷設(shè)抽放主管路全長(zhǎng)2200m，是88202工作面最長(zhǎng)抽放距離的2倍，因此可適當(dāng)考慮縮短抽放半徑為100m，并以此作為分設(shè)抽放支管路的依據(jù)。主管路每隔一個(gè)聯(lián)巷設(shè)一個(gè)三通閥門，預(yù)埋一段抽放支管（尾巷50m，聯(lián)巷25m），相鄰兩個(gè)抽放點(diǎn)間隔距離100m，抽放支管采用薄壁卷焊鋼管。 抽放管路管徑的確定瓦斯抽放管徑選擇合理與否，對(duì)抽放瓦斯系統(tǒng)的建設(shè)投資及抽放效果有很大影響。直徑太大，投資費(fèi)用增加；直徑過(guò)細(xì)，管路阻力損失大。根據(jù)《煤礦抽放瓦斯手冊(cè)》，并參照抽放系統(tǒng)的實(shí)際能力使之留有備用量，同時(shí)考慮負(fù)壓狀態(tài)與正壓狀態(tài)管路中瓦斯流量變化關(guān)系，并兼顧到管路運(yùn)輸、安裝工作的方便，管徑選擇計(jì)算如下：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。 m3/min，按平均抽放濃度16%計(jì)算，抽放混合瓦斯流量Q = /（17%）= m3/min。V瓦斯管中混合瓦斯平均流速，一般V = 10～15m/s。則抽放瓦斯管路內(nèi)徑為 D = （）1/2 = 497 mm。實(shí)際抽放管路選擇φ508mm6m薄壁卷焊鋼管，壁厚3～5mm。另外，由于每段預(yù)埋抽放支管較短（75m），對(duì)抽放總阻力影響相對(duì)較小，因此采用φ377mm6m薄壁卷焊鋼管作為抽放支管。 管路連接方式管路連接采用螺栓緊固法蘭盤，夾防漏膠墊連接方式。為防止靜電作用，管路每隔一定距離須設(shè)接地裝置，并要求法蘭盤連接螺栓套絕緣套后再擰緊連接。 抽放泵站安裝要求（1）泵站硐室應(yīng)用不燃性材料建筑，且應(yīng)保證通風(fēng)流暢；（2）泵站硐室內(nèi)不應(yīng)堆放雜物，并保證供、排水方便；（3）泵站設(shè)專門的供電系統(tǒng)，采用獨(dú)立的兩回路供電；（4）泵站通訊設(shè)備完好，并有直通礦井調(diào)度室的電話；（5）泵站應(yīng)配備必要的檢測(cè)儀器，如正、負(fù)壓計(jì)，瓦斯?jié)舛葴y(cè)定儀，流量計(jì)、溫度計(jì)或綜合參數(shù)測(cè)定儀等；（6）泵站硐室內(nèi)應(yīng)安裝瓦斯監(jiān)測(cè)探頭；（7）泵站一旦安裝好并投入運(yùn)行后，應(yīng)不受生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)纫蛩赜绊?，保證正常運(yùn)轉(zhuǎn)。移動(dòng)泵站的具體安裝步驟按照產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)進(jìn)行。瓦斯抽放泵站設(shè)備具體布置情況見(jiàn)瓦斯抽放泵站平面布置示意圖 瓦斯抽放泵站平面布置示意圖 抽放管路安裝要求(1)88203工作面抽放主管路安設(shè)在尾巷內(nèi)，1聯(lián)巷至回撤通道段管路靠88202膠運(yùn)側(cè)敷設(shè)，方便行車、行人以及其它設(shè)備材料進(jìn)出；回撤通道以里至切眼管路靠回風(fēng)巷側(cè)敷設(shè)，主要是相對(duì)減少支管敷設(shè)量。(2)根據(jù)巷道底板起伏狀況，選取巷道三處較低點(diǎn)在抽放主管路上安設(shè)3個(gè)放水器，保證及時(shí)放掉管路中的積水。(3)聯(lián)巷預(yù)埋抽放點(diǎn)需抬起一定的高度（2～3m），以便抽取采空區(qū)高濃度的瓦斯，必要時(shí)可將安裝吸氣口處的巷道進(jìn)行挑頂施工。(4)預(yù)埋抽放點(diǎn)吸氣口需采取防堵及防砸措施，加三通形成“T”形立管或加彎頭形成“┓”形立管，并用鐵絲網(wǎng)進(jìn)行包扎，以防抽放瓦斯管路的吸入口堵塞，同時(shí)用木垛將立管圈起來(lái)以防被砸倒。本章對(duì)88203工作面的外瓦斯抽放系統(tǒng)從泵站布置、抽放管路布置、抽放管路管徑的確定到管路連接方式等方面進(jìn)行了具體的設(shè)計(jì)和說(shuō)明并提出了具體抽放管路安裝要求。為以后本工作面和其他工作面的設(shè)計(jì)與施工提供了依據(jù)。(1)抽放管路安裝完成后，應(yīng)在上面覆蓋黃土袋，以防止撞擊產(chǎn)生火花。(2) 管路還應(yīng)裝設(shè)接地裝置，防止產(chǎn)生靜電造成意外。(3) 當(dāng)采面推進(jìn)至下一個(gè)抽放聯(lián)巷口時(shí)，由當(dāng)班抽放工負(fù)責(zé)開(kāi)啟支管閥門，并根據(jù)抽放效果，及時(shí)關(guān)閉主管三通前的閥門，減少采空區(qū)漏風(fēng)，防止采空區(qū)內(nèi)出現(xiàn)自燃發(fā)火。因巷道冒落人員不能進(jìn)行閥門開(kāi)關(guān)操作時(shí)，立即停止采面作業(yè)并通知礦總工采取措施進(jìn)行處理。(4) 抽放管路排氣口設(shè)在8回風(fēng)大巷中，并采取相應(yīng)的安全措施，包括設(shè)置柵欄，懸掛警戒牌，設(shè)置瓦斯監(jiān)測(cè)裝置等。柵欄設(shè)置的位置，上風(fēng)側(cè)設(shè)在管路出口外推5m處，上、下風(fēng)側(cè)柵欄間距不小于35m，排到回風(fēng)巷的瓦斯?jié)舛软氃?0m以內(nèi)被混合到CH4≤%。柵欄處應(yīng)設(shè)置警戒牌和監(jiān)測(cè)裝置，巷道內(nèi)瓦斯?jié)舛瘸迺r(shí)能自動(dòng)報(bào)警并按《煤礦安全規(guī)程》有關(guān)規(guī)定進(jìn)行處理。監(jiān)測(cè)傳感器的位置在柵欄5m以內(nèi)，兩柵欄間禁止人員通過(guò)和任何作業(yè)。(5)瓦斯抽放工作由通風(fēng)隊(duì)負(fù)責(zé)，設(shè)備操作、看管、維護(hù)工作設(shè)專人負(fù)責(zé)， 24小時(shí)不間斷抽放。泵站維護(hù)和日常管理嚴(yán)格按《礦井瓦斯抽放管理規(guī)范》執(zhí)行。(6)泵站使用前檢查各種設(shè)備的完好性，確保整臺(tái)瓦斯泵站處于完好狀態(tài)，在工作范圍 內(nèi)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)，一切正常后方可投入正常運(yùn)行。(7)泵站運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，看管泵站人員應(yīng)隨時(shí)檢查泵站工作情況并作好記錄：軸承是否發(fā)熱，使用溫度不超過(guò)環(huán)境溫度30℃，軸承不超過(guò)75℃；填料松緊程度是否合適，壓蓋是否發(fā)熱；真空度或排氣壓力是否常；補(bǔ)充水量是否合適，排水溫度不超過(guò)40℃；泵運(yùn)轉(zhuǎn)聲音是否正常，泵是否振動(dòng)。(8) 泵站維護(hù)人員每天應(yīng)對(duì)瓦斯泵進(jìn)行全面檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理；每三個(gè)月進(jìn)行一次中修，每年進(jìn)行一次大修。 瓦斯抽放系統(tǒng)相關(guān)管理制度（1）瓦斯抽放進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，報(bào)礦總工程師批準(zhǔn)后實(shí)施。（2）瓦斯抽放各工種