【正文】 煤：h=；高變質(zhì)煤：h=()/(1+)。②鄰近層瓦斯涌出量預(yù)測(cè)河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)31受己 15 煤層采動(dòng)影響，己 1617 煤層瓦斯將涌入己 15 采面和采空區(qū)。根據(jù)《礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)方法》 （AQ10182022）規(guī)定，己四采區(qū)鄰近層瓦斯涌出量預(yù)測(cè)按式（418）計(jì)算： （418）??iniciiMmWq?????104式中:q4—鄰近層相對(duì)瓦斯涌出量，m 3/t；mi—第 個(gè)鄰近層煤層厚度，m；n—上、下鄰近層層數(shù)，取 1；M—工作面采高，m；ηi—第 個(gè)鄰近層瓦斯排放率，%；ηi＝ 1－（h i/hp） （419）hp＝ （4110）式中：hi—第 i 鄰近層與開(kāi)采層垂直距離，m；hp—受采動(dòng)影響頂?shù)装逍纬韶灤┝严?，鄰近層向工作面釋放卸壓瓦斯的巖層破壞范圍，m；L—工作面長(zhǎng)度，180m；—第 個(gè)鄰近層煤層原始瓦斯含量， m3/t； oiW—第 個(gè)鄰近層煤層殘存瓦斯含量，根據(jù)《礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)方法》ci（AQ10182022）附錄 C 表 41 取值 2m3/t。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 44。③回采工作面瓦斯涌出量預(yù)測(cè)回采工作面瓦斯涌出量包括開(kāi)采層瓦斯涌出量和鄰近層瓦斯涌出量，用相對(duì)瓦斯涌出量表示。根據(jù)《礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)方法》 （AQ10182022）采用式（4111）計(jì)算。河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)32 q 采 =q3+q4 （4111） 式中：q 采 —回采工作面相對(duì)瓦斯涌出量，m 3/t；q3—開(kāi)采層相對(duì)瓦斯涌出量，m 3/t；q4—鄰近煤層相對(duì)瓦斯涌出量，m 3/t；計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 44。（3）己四采區(qū)瓦斯涌出量預(yù)測(cè)己四采區(qū)瓦斯涌出量是由己四采區(qū)內(nèi)各掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量、回采工作面瓦斯涌出量以及回采工作面采空區(qū)瓦斯涌出量組成，根據(jù)《礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)方法》 （AQ10182022）采用式（4112）計(jì)算。 （ 4112）011ii39。 A4(K????ni niqqq）掘采區(qū)式中：q 區(qū) —生產(chǎn)采區(qū)相對(duì)瓦斯涌出量，m 3/t；K180?！a(chǎn)采區(qū)回采工作面采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)，根據(jù)《礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)方法》 （AQ10182022）附錄 D 中表 45；q 采 i—第 個(gè)回采工作面相對(duì)瓦斯涌出量，m 3/t；Ai——第 個(gè)回采工作面的日產(chǎn)量，t/d；—第 個(gè)掘進(jìn)工作面絕對(duì)瓦斯涌出量，m 3/min；i掘A0——生產(chǎn)采區(qū)平均日產(chǎn)量，t；計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 46。河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)33表 43 掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量計(jì)算表Table43 tunneling working face gas emission calculation table采區(qū)煤層Vr Γ m0 ν D L S W0 Wc q0 q1 q2 q 掘己 15 1400 14 22 2 己四己 1617 1400 14 20 表 44 回采工作面瓦斯涌出量計(jì)算表Table44 working face gas emission calculation table采區(qū) 煤層 k1 k2 k3 L h m M W0 Wc η i W0iWci q3 q4 q 采己 15 180 22 2 22 2 己四己 1617 160 20 20 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)34表 45 采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù) K’、 K”值Table45 goaf gas emission coefficient K, K value采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù) 煤層屬性 取值范圍 取值原因單一煤層 ～生產(chǎn)采區(qū) K’近距離煤層群 ～單一煤層 ～已采采區(qū) K”近距離煤層群 ～a）對(duì)通風(fēng)管理水平較高，開(kāi)采煤層厚度適中，丟煤較少，煤層層數(shù)較少的礦井（或采區(qū)），應(yīng)取下限值；b）對(duì)通風(fēng)管理水平較差，開(kāi)采中厚以上煤層且煤層層數(shù)較多的礦井（或采區(qū)）應(yīng)取上限值。表 46 己四采區(qū)瓦斯涌出量計(jì)算表 Table46 gas emission calculation table of has four mining area煤層 K’ q 掘 i q 采 i ∑Ai A0 q 區(qū)己 15 己 1617 通過(guò)上述計(jì)算與分析，根據(jù)瓦斯涌出量預(yù)測(cè)結(jié)果，只有在抽放后，通過(guò)風(fēng)排才可以保證己四采區(qū)安全生產(chǎn)。 瓦斯抽放的可行性 開(kāi)采層抽放瓦斯的可行性根據(jù)鄰近礦井的實(shí)際抽放瓦斯資料和開(kāi)拓開(kāi)采布置，確定己四采區(qū)各煤層以本煤層抽放為主，進(jìn)行預(yù)抽、邊采邊抽等綜合抽放瓦斯方法。 鄰近層抽放瓦斯的可行性根據(jù)煤層賦存條件及開(kāi)拓開(kāi)采布置，己四采區(qū)可以采用鄰近層抽放瓦斯，但鉆孔參數(shù)不好掌握。 抽放難易程度 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)35表47 煤層瓦斯抽放難易程度表Table 47 coal seam gas drainage ease of classification類(lèi)別 鉆孔流量衰減系數(shù)d1煤層透氣性系數(shù) ㎡／Mpa 2d容易抽數(shù) 10可以抽放 ～ 10～較難抽放 八礦突出煤層的透氣性系數(shù)為 ，己組百米鉆孔瓦斯流量為 10L/，屬低透氣性煤層，煤層透氣性系數(shù)隨采深的增加而逐步降低。從鄰近十礦及八礦實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù) ～‰,一般在 3‰以下。八礦鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)暫按 3‰計(jì)算。從鄰近十礦及八礦抽采情況看，瓦斯抽采效果還是比較明顯的。綜上所述，己四采區(qū)進(jìn)行瓦斯抽采是可行的。河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)36河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)375 抽放方法 規(guī)定根據(jù)《MT501896 礦井瓦斯抽放工程設(shè)計(jì)規(guī)范》第 條規(guī)定：選擇抽放瓦斯方法，應(yīng)根據(jù)煤層賦存條件、瓦斯來(lái)源、巷道布置、瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)、瓦斯利用要求等因素經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。并應(yīng)符合下列要求：a)盡可能利用開(kāi)采巷道抽放瓦斯，必要時(shí)可設(shè)專(zhuān)用抽放瓦斯巷道；b)適應(yīng)煤層的賦存條件及開(kāi)采技術(shù)條件；c)有利于提高瓦斯抽放率；d)抽放效果好，抽放的瓦斯量和濃度盡可能滿(mǎn)足利用要求；e)盡量采用綜合抽放；f)抽放瓦斯工程系統(tǒng)簡(jiǎn)單，有利于維護(hù)和安全生產(chǎn)，建設(shè)投資省，抽放成本低。根據(jù)《AQ10272022 煤礦瓦斯抽放規(guī)范》第 條規(guī)定：按礦井瓦斯來(lái)源實(shí)施開(kāi)采煤層瓦斯抽放、鄰近層瓦斯抽放、采空區(qū)瓦斯抽放和圍巖瓦斯抽放；第 條規(guī)定：多瓦斯來(lái)源的礦井，應(yīng)采用綜合瓦斯抽放方法。 采區(qū)瓦斯來(lái)源分析礦井瓦斯來(lái)源是確定抽放方法的主要依據(jù)，因此，應(yīng)盡量詳細(xì)地做好以下測(cè)量工作：――必須測(cè)定出掘進(jìn)、采煤與采空區(qū)的瓦斯涌出量分別占全礦井瓦斯涌出量的比例；――必須準(zhǔn)確地判斷出采區(qū)工作面的瓦斯主要來(lái)自本煤層還是鄰近層。一般把回采工作面老頂初次冒落前的平均瓦斯涌出量認(rèn)為是本煤層的瓦斯涌出量，而將老頂初次冒落后的平均瓦斯涌出增加量認(rèn)為是鄰近層的瓦斯涌出量。由于己 15煤采面為近距離開(kāi)采保護(hù)層采面，己 15煤層與己 1617煤層層間距厚度不均，在開(kāi)采過(guò)程中己 1617煤層瓦斯釋放入該采面，尤其是采空區(qū)附近。河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)38 抽放方法選擇根據(jù)上面建立的抽放瓦斯的必要性指標(biāo)和可行性指標(biāo)，依據(jù)規(guī)程、規(guī)范的規(guī)定論述采用礦井集中抽放瓦斯系統(tǒng)或地面鉆孔抽放瓦斯系統(tǒng)，還是采用井下移動(dòng)式抽放瓦斯系統(tǒng)。瓦斯抽放方法及各方法的抽放率詳見(jiàn)《AQ10272022 煤礦瓦斯抽放規(guī)范》附錄 B。抽放瓦斯方法、方式的選擇，應(yīng)根據(jù)瓦斯及煤層賦存情況，瓦斯來(lái)源、巷道布置方式、礦井開(kāi)采技術(shù)條件、瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)等綜合分析比較后確定。（1）為提高瓦斯抽放率應(yīng)采用開(kāi)采層、采空區(qū)相結(jié)合的綜合抽放方法；（2）當(dāng)井下采掘工作所遇到的瓦斯主要來(lái)自開(kāi)采層本身，只有抽放開(kāi)采層本身的瓦斯才能解決問(wèn)題時(shí)，應(yīng)采用開(kāi)采層瓦斯抽放；（3）工作面后方采空區(qū)瓦斯涌出量大，危害工作面安全生產(chǎn)或老采空區(qū)瓦斯積存量大，向鄰近的回采工作面涌出瓦斯量多以及增大采區(qū)和采區(qū)總排瓦斯量，應(yīng)采取采空區(qū)瓦斯抽放；（4）對(duì)于瓦斯含量大的煤層，在煤巷掘進(jìn)時(shí)，難以用加大風(fēng)量稀釋瓦斯，可在掘進(jìn)工作開(kāi)始前對(duì)煤層進(jìn)行大面積預(yù)抽或采取邊掘邊抽的方法加以解決；（5）對(duì)于煤層透氣性較低，采用預(yù)抽方法不易直接抽出瓦斯，掘進(jìn)時(shí)瓦斯涌出不很大而回采時(shí)有大量瓦斯涌出的煤層，可采用邊采邊抽或增大孔徑和孔長(zhǎng)及鉆孔密度等措施進(jìn)行抽放瓦斯的方法；（6）若圍巖瓦斯涌出量大，以及溶洞、裂縫帶儲(chǔ)存有高壓瓦斯并噴出時(shí)，應(yīng)采取圍巖瓦斯抽放措施。由于己 15煤采面為近距離開(kāi)采保護(hù)層采面，己 15煤層與己 1617煤層層間距厚度不均，在開(kāi)采過(guò)程中己 1617煤層瓦斯釋放入該采面，尤其是采空區(qū)附近。為達(dá)到降低回采時(shí)的絕對(duì)瓦斯涌出量，控制采面瓦斯超限事故，考慮八礦現(xiàn)有抽放手段。己 15煤采面選擇的抽放方法為：上下順槽打順層平行鉆孔預(yù)抽、高位鉆孔抽放和采空區(qū)埋管抽放、上隅角抽放相結(jié)合的瓦斯抽放方法。河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)39總之，確定瓦斯抽采的方法應(yīng)先摸清瓦斯來(lái)源，采空區(qū)瓦斯及頂板瓦斯含量情況，結(jié)合情況選用適合本礦井的抽采瓦斯方法。表 51 抽采方案選擇Table 51 drainage scheme selection類(lèi)別 抽排放方式 理由 抽排放工藝采煤工作面預(yù)抽及邊采邊抽煤層瓦斯含量較大，透氣性系數(shù)及鉆孔瓦斯涌出衰 減系數(shù)滿(mǎn)足預(yù)抽條件。風(fēng)巷、機(jī)巷內(nèi)打斜交鉆孔、交叉鉆孔或垂直鉆孔。穿層預(yù)抽 煤層瓦斯含量較大，透氣性系數(shù)及鉆孔瓦斯涌出衰減系數(shù)滿(mǎn)足預(yù)抽條件。距煤層底板 1520m 設(shè)置巖石專(zhuān)抽巷，施工穿層鉆孔穿透煤巷和回采工作面本煤層抽采掘進(jìn)面邊掘邊抽 掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量較大。在掘進(jìn)工作面順槽兩幫掘鉆場(chǎng)抽放。高位鉆孔抽采（鉆場(chǎng)設(shè)在煤層中）采空區(qū)瓦斯涌出量較大。 在回風(fēng)巷內(nèi)向煤層開(kāi)鑿鉆場(chǎng)，向冒落拱上方打扇形孔。高位鉆孔抽采（鉆場(chǎng)設(shè)在煤層頂板內(nèi)）采空區(qū)瓦斯涌出量較大。 在回風(fēng)巷內(nèi)向煤層頂板掘一條小上山，然后返平做鉆場(chǎng)，向冒落拱上方打扇形孔。采空區(qū)抽放采空區(qū)（上隅角）插管抽放采空區(qū)瓦斯涌出量較大。 上隅角淺部插管抽放?！F(xiàn)采空區(qū)可根據(jù)煤層賦存條件和巷道布置情況，采用頂(底)板鉆孔法，有煤柱及無(wú)煤柱垂直及斜交鉆孔法，插(埋)管法等抽采方法，并應(yīng)采取措施，提高抽放瓦斯?jié)舛?。——開(kāi)采容易自燃或自燃煤層的采空區(qū)，必須經(jīng)常檢測(cè)抽放管路中 C0 濃度和氣體溫度等有關(guān)參數(shù)的變化。發(fā)現(xiàn)有自然發(fā)火征兆時(shí)，必須采取防止煤自河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)40燃的措施（采空區(qū)瓦斯抽采方法圖 55 和圖 57） 。 鉆孔及鉆場(chǎng)布置及封孔方法 回采工作面抽放己四采區(qū)己 15開(kāi)采煤層的工作面，采用順層鉆孔抽放方法，開(kāi)孔位置在己15煤層上、下順槽，鉆孔終孔位置位于己 15煤層中。該煤層采高平均 ，工作面長(zhǎng) 180m，走向長(zhǎng) 1400m，回采工作面抽放鉆孔布置平面圖如圖 51 所示，其鉆孔布置參數(shù)如下：鉆孔間距： 3m；鉆孔直徑： 113mm；鉆孔角度： 平行于煤層，即為煤層傾角 3176。； 同時(shí)抽采的鉆孔數(shù)目： 467 個(gè)；鉆孔長(zhǎng)度： 95m。封孔方式： 聚胺脂封孔；封孔長(zhǎng)度： 5m； 預(yù)抽時(shí)間： 180 天。封孔工藝：根據(jù)封孔效果及封孔程序的難易程度選擇聚胺酯封孔方法，封孔深度 5m，封孔管采用對(duì)接 2 寸鐵管，封孔管外接孔板和閥門(mén)，然后用 2寸軟管直接與主抽放干管連接。河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)41進(jìn) 風(fēng) 流運(yùn) 輸 順 槽開(kāi) 切 眼采 空 區(qū) 開(kāi) 切 眼 回 采 工 作 面 軌 道 順 槽回 風(fēng) 流AABB鉆 孔95m10m圖 51 回采工作面預(yù)抽瓦斯鉆孔布置平面圖Figure 51 working face layout plan of predrainage gas drilling 掘進(jìn)工作面邊掘邊抽掘進(jìn)工作面防突以降低前方煤體集中應(yīng)力，釋放煤層瓦斯壓力為主。因此，在掘進(jìn)過(guò)程中，對(duì)順槽掘進(jìn)進(jìn)行超前卸壓抽采。另外，在保證掘進(jìn)工作面正常循環(huán)作業(yè)的情況下，采用“邊掘邊抽”的防突方法。首先采用穿層鉆孔抽放瓦斯，進(jìn)行區(qū)域防突。具體方式如下：鉆孔深度 20～40m，孔徑 75mm，每 5m 布置一組，每組鉆孔 11 個(gè)，控制范圍煤巷上幫 15m、下幫 15m。11 個(gè)孔全部封孔聯(lián)網(wǎng)抽采。底抽巷預(yù)抽掘進(jìn)區(qū)域煤層瓦斯鉆孔布置如圖具體布置見(jiàn)圖 52。河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)42底 板 瓦 斯 抽 采 巷底 板 穿 層 鉆 孔膠 帶 運(yùn) 輸 順 槽 底 板 瓦 斯 抽 采 巷膠 帶 運(yùn) 輸 順 槽軌 道 運(yùn) 輸 順 槽15m 15m15m15m圖 52 穿層鉆孔預(yù)抽煤層條帶瓦斯示意圖Figure52 wear layer drilling drainage seam stripe gas schematic diagram閥 門(mén)孔 板 鎧 裝 膠 管 50m放 水 器 接 口封 孔 材 料 抽 放 鉆 孔圖 53 掘進(jìn)面邊掘邊抽瓦斯抽放示意圖F