【導讀】四川寶光能源有限責任公司綏陽縣田灣煤礦。瓦斯抽采工程設計。中煤國際工程集團重慶設計研究院。綏陽縣田灣煤礦瓦斯抽采工程設計。參加編制人員名單。專業(yè)姓名職務或職稱簽名。陳學選所長、教授級高工。劉運剛注冊安全工程師。蒲繼承助理工程師。給排水周珍海高級工程師。經濟黃渝蓉工程師。順序圖名圖號專業(yè)。1井下瓦斯抽采管路布置系統(tǒng)平面圖173-101采礦。3瓦斯抽放站平面布置圖447-201總圖。5瓦斯抽放泵房正立面及側立面圖299-102機械

　　

【正文】 量， m3／ t； Wc——運出礦井后煤的殘存瓦斯含量， m3／ t。 q4＝ 12（ ）＝ ／ min （ 3） 掘進 巷道的 瓦斯涌出 總 量 綏陽縣田灣 煤礦 瓦斯抽 采 工程設計 22 qj＝ +＝ m3／ min。 礦井達產時，配備 三 個 半煤巷 掘進工作面 ： 則掘進巷道瓦斯涌出總量為 3=(m3／ min)。 采 區(qū)瓦斯涌出量 計算 根據采煤、 掘進工作面瓦斯涌出量 計算結果，用《 AQ10182020》 分源預測法 推薦的 生產采區(qū)瓦斯涌出量計算 公式，計算采區(qū)的瓦斯涌出量。 q 區(qū) =01 139。 )1440(AqAqK ninnii? ?? ?? 掘采 式中： q 區(qū) ——生產采區(qū)相對瓦斯涌出量， m3／ t； K39?！a采區(qū)內采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)，取 ； q 采 i——第 i 個回采工作面相對瓦斯涌出量， m3／ t； Ai——第 i 個回采工作面的日產量， t； q 掘 i——第 i 個掘進工作面絕對瓦斯涌出量， m3／ min； Ao——生產采區(qū)平均日產量， 按日產 1364t/d 計算 。 q 區(qū) = 1 3 6 4 ) 4 4 01 3 6 ( ???? = (m3／ t)= (m3／ min) 礦井瓦斯涌出量 預測 根據生產采區(qū)瓦斯涌出量計算結果，用《 AQ10182020》 分源預測法 推薦的 礦井瓦斯涌出量計算 公式，計算礦井的瓦斯涌出量。 q 井 =????nnoiniiiAAqK110 )( 區(qū) 式中： q 井 ——礦井相對瓦斯涌出量， m3／ t； q 區(qū) i——第 i 個生產采區(qū)相對瓦斯涌出量， m3／ t； Aoi——第 i 個生產采區(qū)平均日產量， t； K——已采采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)，取 綏陽縣田灣 煤礦 瓦斯抽 采 工程設計 23 礦井初期只有一個采區(qū)生產， 礦井瓦斯涌出量等于首采區(qū)瓦斯涌出量 ，相對 瓦斯涌出量 為 (m3／ t)，絕對 瓦斯涌出量 為 (m3／ min) 礦井后期二、三個采區(qū)生產時， 礦井 相對 瓦斯涌出量： q 井 = )3641000( )24364241000( ? ??? = (m3／ t)。 礦井 瓦斯涌出量 預測結果 根據各煤層瓦斯含量、煤層厚度、容重等參數(shù)，結合本礦井開拓開采部署，達產時各采掘工作面所在采區(qū)，采掘工作面技術參數(shù)（包括工作面長度、采高、推進度等）等， 采用《礦井瓦斯涌出量預測方法》（ AQ 10182020）預測 各采掘工作面瓦斯涌出量及 礦井瓦斯涌出量，在不考慮瓦斯抽采的情況下 礦井達產時 相對 瓦斯涌出量 為 m3／ t，絕對 瓦斯涌出量 為 m3／ min。 礦井抽 采 瓦斯量 由于目前缺乏煤層透氣性系數(shù)、鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)等基礎參數(shù)，本次設計根據《煤礦瓦斯抽采基本指標》、《煤礦瓦斯抽 放 規(guī)范》的有關指標、規(guī)定，結合礦井的采掘接替部署，估算本礦井的瓦斯抽采量。 1）瓦斯抽采率：見表 232。 2）礦井設計日瓦斯抽采量 根據回采、掘進及采空區(qū)瓦斯涌出量和瓦斯抽采率計算（見表 232）： Qd=60min24h=14109m3/d 3）礦井設計年瓦斯抽采量 按設計的日 瓦斯抽采量乘以礦井年工作日數(shù)計算： Qa=QdN 式中： Qa——礦井設計年瓦斯抽采量， Mm3/a Qd——礦井設計年工作日， 330d Qa=QdN=14109330=4656075m3/a≈ 綏陽縣田灣 煤礦 瓦斯抽 采 工程設計 24 表 232 瓦斯涌出量及抽采量計算結果表 回采工作面 掘進工作面 采空區(qū) 礦井瓦斯涌出量 抽采率（ %） 礦井設計瓦斯抽采量（ m3/min） 瓦斯涌出量 瓦斯涌出量 瓦斯涌出量 相對量(m3/t) 絕對量(m3/min) 相對量(m3/t) 絕對量(m3/min) 相對量(m3/t) 絕對量(m3/min) 相對量(m3/t) 絕對量(m3/min) 回采 掘進 采空區(qū) 回采 掘進 采空區(qū) 合計 45 30 45 綏陽縣田灣 煤礦 瓦斯抽 采 工程設計 25 抽 采 瓦斯 的 必要性、 可行性 瓦斯抽放的必要性 ① 本礦井按煤與瓦斯突出礦井進行設計，經前述礦井瓦斯涌出量的分析，本礦井達產時絕對瓦斯涌出量達 。根據《煤礦安全規(guī)程》第 145 條規(guī)定本礦井必須進行瓦斯抽采。 ② 本礦井煤層瓦斯含量高且按煤與瓦斯突出礦井進行設計，根據《 AQ10272020 瓦斯抽放規(guī)范》，按本礦井目前的瓦斯勘測情況，采掘作業(yè)前必須將煤層瓦斯含量降到 8 m3/t 以下，或將煤層瓦斯壓力降到 以下，因此本礦井必須進行瓦斯抽采。 ③ 由于本區(qū)煤層瓦斯含量較大，開采時單位時間內涌出瓦斯量大，工作面空間小，僅靠風排辦法是難以稀釋瓦斯的。因此，為保證礦井達產及生產安全，礦井必須進行瓦斯抽采。 ④ 瓦斯是一種優(yōu)質和不再生能源，其具有發(fā)熱量高的同時，還是一種強烈的溫室效應 氣體，抽采瓦斯并加以利用將取得保證安全生產、開發(fā)能源和減少環(huán)境污染的三重效果。 瓦斯抽放的可行性 瓦斯抽放的可行性是指在原始透氣性條件下進行預抽的可能性 ,一般來說 ,其衡量指標有兩個： 煤層的透氣性系數(shù)（ λ）和鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)（ α）。 《 煤 礦瓦斯抽放規(guī)范》 （ AQ10272020） 規(guī)定的開采煤層 預抽瓦斯 可行性評價標準見表 241。 表 241 開采層預抽瓦斯難易程度分類表 抽放難易程度 鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù) (d1) 煤層透氣性系數(shù) （ m2/） 容易抽放 10 可以抽放 較難抽放 綏陽縣田灣 煤礦 瓦斯抽 采 工程設計 26 由于該礦 鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)和煤層的透氣性系數(shù) 未測定，各煤層預抽瓦斯難易程度還不清楚。但 根據類似礦井（與本礦含煤地層相同的礦井）實際抽采效果分析， 例如 重慶 松藻煤電公司下屬六個生產礦井 ， 含煤地層均為 二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M ，各礦建立有地面抽采系統(tǒng)，各礦綜合抽采率均在 50%以上，能有效解決工作面瓦斯超限問題。 因此，礦井建立瓦斯抽放系統(tǒng)是可行的。 綜上所述 ，礦井建立瓦斯抽放系統(tǒng)是必要的，也是可行的。 綏陽縣田灣 煤礦 瓦斯抽 采 工程設計 27 3 瓦斯抽 采 方法 煤層瓦斯抽 采 一般是指利用瓦斯泵或其他抽 采 設備，抽取煤層中高濃度的瓦斯，并通過與巷道隔離的管網，把抽出的高濃度瓦斯排至地面或礦井總回風巷中。近年來，隨著煤礦開采深度增大和開采強度的提高，礦井瓦斯涌出量增大，抽 采 瓦斯已越來越成為高瓦斯煤層開采的一個必不可少的重要環(huán)節(jié)，并為煤礦瓦斯利用提供了重要條件。 抽放瓦斯方法選擇 選擇抽放瓦斯方法的原則 抽放瓦斯方法的選擇，主要是根據礦井（或采區(qū)、工作面）瓦斯來源、煤層賦存狀況、采掘布置、開采程序以及開采地質條件等因素進行綜合考慮。目前抽放瓦斯方法主要有：開采層 瓦斯抽放、鄰近層瓦斯抽放、采空區(qū)瓦斯抽放，選擇具體抽放瓦斯方法時應遵循如下原則： （ 1）抽放瓦斯方法應適合煤層賦存狀況、巷道布置、地質條件和開采技術條件。 （ 2）應根據礦井瓦斯涌出來源及涌出量構成分析，有針對性地選擇抽放瓦斯方法，以提高瓦斯抽放效果。 （ 3）巷道布置在滿足瓦斯抽放的前提下，應盡可能利用生產巷道，以減少抽放工程量。 （ 4）選擇的抽放方法應有利于抽放巷道的布置和維護。 （ 5）選擇的抽放方法應有利于提高瓦斯抽放效果，降低瓦斯抽放成本。 （ 6）抽放方法應有利于鉆場、鉆孔的施工和抽放系統(tǒng)管網的布置，有利于增加鉆孔的抽放時間。 綏陽縣田灣 煤礦 瓦斯抽 采 工程設計 28 抽 采 瓦斯方法 概述 瓦斯 抽放工作經過幾十年的不斷發(fā)展和提高，人們也提出了各種各樣的瓦斯抽放方法。一般按不同的條件進行不同的分類，其主要有： (1)按抽放瓦斯來源分類 ， 可分為 本煤 層 瓦斯 抽放、臨近層 瓦斯 抽放 、采空區(qū)瓦斯抽放 和圍巖 瓦斯 抽放 。 (2)按抽放瓦斯的煤層是否卸壓分類，可分為未卸壓煤層抽放和卸壓煤層抽放 。 (3)按抽放瓦斯與采掘時間關系分類，可分為煤層預抽瓦斯、邊采 (掘 )邊抽和采后抽放瓦斯 。 (4)按抽放工藝分類，可分為鉆孔抽放、巷道抽放和鉆孔巷道混合抽放 。 抽放瓦斯方法 礦井瓦斯來源主要由回采工作面、掘進工作面和采空區(qū)等幾部分組成，達產時布置一個 C1 煤層 (保護層 )工作面， 一個 C4 煤層 (被保護層 )工作面，二個回采面，一個 C1 煤層預抽工作面預抽瓦斯，五個掘進面，其中煤巷掘進面 3 個，巖巷掘進面 2 個。采煤工作面瓦斯涌出來源主要包括兩部份，既本煤層涌出和 上 部 鄰近 煤層涌出。掘進工作面瓦斯來源主要為本煤層瓦斯和少量圍巖瓦斯。 根據礦井瓦斯賦存及涌出特點，結合類似礦井的生產經驗，同時考慮到礦井只有 C1一層全區(qū)可采煤層， C4一層大部可煤層，共兩層可采的實際情況，本礦井的瓦 斯抽放方法設計推薦采用以本煤層抽采為主，多種抽放方式相組合的綜合抽放方法。 具體如下： （ 1）本煤層 抽 采 ① 抽采方法 設計推薦本煤層布置順層鉆孔抽采 C1 煤層煤體內瓦斯，為確保抽采鉆孔施工安全，防止施工鉆孔時誘發(fā)煤與瓦斯突出，設計建議在 C1 煤層回采綏陽縣田灣 煤礦 瓦斯抽 采 工程設計 29 工作面運輸巷和回風巷 掘進 一定長度（如 100m）后，每間隔 6～８ m 向本煤層打順層鉆孔，在順槽掘進、工作面安裝期間，預抽 C1 煤層瓦斯，開采時進行采動卸壓抽采。由于預抽時間較長，為保證預抽效果，設計提前布置一個預抽工作面，預抽 C1 煤層內瓦斯。按上述鉆孔布置，設計噸煤鉆孔量達 ～ ，滿足《礦井瓦斯抽采規(guī)范》有關中厚較難抽采煤層噸煤鉆孔量不低于 m/t 的要求。 實際生產中可根據實測積累的有效抽采半徑，確定合理的布孔參數(shù)。同時由于鄰近開切眼的煤層區(qū)域，煤層預抽時間較其他區(qū)域預抽時間短，礦井可根據實際抽采效果調整噸煤鉆孔量。 順層鉆孔布置示 意圖如圖 321 所示。 圖 321 順層鉆孔布置示 意圖 綏陽縣田灣 煤礦 瓦斯抽 采 工程設計 30 ② 封孔工藝和封孔管連接 鉆孔采用聚氨酯封孔，封孔深度 4～ 6m，封孔段長度 1m，封孔管為直徑 φ60mm的 PE 管（阻燃、抗靜電），再用鎧裝膠管套在 PE 管 上，其另一端套在支管的叉管上；再連接到主管上，最后到達地面泵房。抽采鉆孔間距應進一步考察，確定合理鉆孔間距，預抽時間預計為 個月。 聚氨酯是聚氨荃甲酸酯的簡稱。它的種類繁多，根據原料配方不同，可以制成多種不同產品。對于井下封孔而言，主要要求聚氨酯在發(fā)泡后，其內所形成的孔為封閉孔，不漏氣，另外對發(fā)泡時間、發(fā)泡倍數(shù)、固化后的強度，可塑性等均有一定的要求。聚氨酯封孔采用卷纏藥液法及鉆孔內封孔管結構，見圖 322。 圖 322 聚氨酯纏藥方法及封孔管結構示意圖 ③ 抽采管路管理 工作面 開采后，隨著工作面的推進，靠近切眼的抽采鉆孔不斷報廢，當鉆孔距工作面切眼 50m 時，預計抽采鉆孔進入卸壓區(qū)，進行卸壓抽采，隨著抽采管路不斷變短，靠近切眼的管路要逐段卸下來，端頭用法蘭蓋密封。由于工作面在回采時，運輸順槽需進行超前支護大約 20m，為了不影100050009000100050009000橡膠墊圈鐵檔板 木塞 鐵線毛巾布 抽放管 水泥沙漿聚氨脂密封段鉆孔 10 花孔綏陽縣田灣 煤礦