【正文】 煤：h=；高變質(zhì)煤：h=()/(1+)。②鄰近層瓦斯涌出量預(yù)測河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計31受己 15 煤層采動影響，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)測方法》 （AQ10182022）規(guī)定，己四采區(qū)鄰近層瓦斯涌出量預(yù)測按式（418）計算： （418）??iniciiMmWq?????104式中:q4—鄰近層相對瓦斯涌出量，m 3/t；mi—第 個鄰近層煤層厚度，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 鄰近層與開采層垂直距離，m；hp—受采動影響頂?shù)装逍纬韶灤┝严叮徑鼘酉蚬ぷ髅驷尫判秹和咚沟膸r層破壞范圍，m；L—工作面長度，180m；—第 個鄰近層煤層原始瓦斯含量， m3/t； oiW—第 個鄰近層煤層殘存瓦斯含量，根據(jù)《礦井瓦斯涌出量預(yù)測方法》ci（AQ10182022）附錄 C 表 41 取值 2m3/t。計算結(jié)果見表 44。③回采工作面瓦斯涌出量預(yù)測回采工作面瓦斯涌出量包括開采層瓦斯涌出量和鄰近層瓦斯涌出量，用相對瓦斯涌出量表示。根據(jù)《礦井瓦斯涌出量預(yù)測方法》 （AQ10182022）采用式（4111）計算。河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計32 q 采 =q3+q4 （4111） 式中：q 采 —回采工作面相對瓦斯涌出量，m 3/t；q3—開采層相對瓦斯涌出量，m 3/t；q4—鄰近煤層相對瓦斯涌出量，m 3/t；計算結(jié)果見表 44。（3）己四采區(qū)瓦斯涌出量預(yù)測己四采區(qū)瓦斯涌出量是由己四采區(qū)內(nèi)各掘進工作面瓦斯涌出量、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)測方法》 （AQ10182022）采用式（4112）計算。 （ 4112）011ii39。 A4(K????ni niqqq）掘采區(qū)式中：q 區(qū) —生產(chǎn)采區(qū)相對瓦斯涌出量，m 3/t；K180。—生產(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)測方法》 （AQ10182022）附錄 D 中表 45；q 采 i—第 個回采工作面相對瓦斯涌出量，m 3/t；Ai——第 個回采工作面的日產(chǎn)量，t/d；—第 個掘進工作面絕對瓦斯涌出量，m 3/min；i掘A0——生產(chǎn)采區(qū)平均日產(chǎn)量，t；計算結(jié)果見表 46。河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計33表 43 掘進工作面瓦斯涌出量計算表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）對通風(fēng)管理水平較高，開采煤層厚度適中，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）對通風(fēng)管理水平較差，開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 通過上述計算與分析，根據(jù)瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果，只有在抽放后，通過風(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 開采層抽放瓦斯的可行性根據(jù)鄰近礦井的實際抽放瓦斯資料和開拓開采布置，確定己四采區(qū)各煤層以本煤層抽放為主，進行預(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)煤層賦存條件及開拓開采布置，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35表47 煤層瓦斯抽放難易程度表Table 47 coal seam gas drainage ease of classification類別 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測數(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)進行瓦斯抽采是可行的。河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計36河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計375 抽放方法 規(guī)定根據(jù)《MT501896 礦井瓦斯抽放工程設(shè)計規(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)濟比較確定。并應(yīng)符合下列要求：a)盡可能利用開采巷道抽放瓦斯，必要時可設(shè)專用抽放瓦斯巷道；b)適應(yīng)煤層的賦存條件及開采技術(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)簡單，有利于維護和安全生產(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：按礦井瓦斯來源實施開采煤層瓦斯抽放、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：多瓦斯來源的礦井，應(yīng)采用綜合瓦斯抽放方法。 采區(qū)瓦斯來源分析礦井瓦斯來源是確定抽放方法的主要依據(jù)，因此，應(yīng)盡量詳細地做好以下測量工作：――必須測定出掘進、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為是鄰近層的瓦斯涌出量。由于己 15煤采面為近距離開采保護層采面，己 15煤層與己 1617煤層層間距厚度不均，在開采過程中己 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)，還是采用井下移動式抽放瓦斯系統(tǒng)。瓦斯抽放方法及各方法的抽放率詳見《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，瓦斯來源、巷道布置方式、礦井開采技術(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自開采層本身，只有抽放開采層本身的瓦斯才能解決問題時，應(yīng)采用開采層瓦斯抽放；（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）對于瓦斯含量大的煤層，在煤巷掘進時，難以用加大風(fēng)量稀釋瓦斯，可在掘進工作開始前對煤層進行大面積預(yù)抽或采取邊掘邊抽的方法加以解決；（5）對于煤層透氣性較低，采用預(yù)抽方法不易直接抽出瓦斯，掘進時瓦斯涌出不很大而回采時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及鉆孔密度等措施進行抽放瓦斯的方法；（6）若圍巖瓦斯涌出量大，以及溶洞、裂縫帶儲存有高壓瓦斯并噴出時，應(yīng)采取圍巖瓦斯抽放措施。由于己 15煤采面為近距離開采保護層采面，己 15煤層與己 1617煤層層間距厚度不均，在開采過程中己 1617煤層瓦斯釋放入該采面，尤其是采空區(qū)附近。為達到降低回采時的絕對瓦斯涌出量，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39總之，確定瓦斯抽采的方法應(yīng)先摸清瓦斯來源，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)滿足預(yù)抽條件。風(fēng)巷、機巷內(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)滿足預(yù)抽條件。距煤層底板 1520m 設(shè)置巖石專抽巷，施工穿層鉆孔穿透煤巷和回采工作面本煤層抽采掘進面邊掘邊抽 掘進工作面瓦斯涌出量較大。在掘進工作面順槽兩幫掘鉆場抽放。高位鉆孔抽采（鉆場設(shè)在煤層中）采空區(qū)瓦斯涌出量較大。 在回風(fēng)巷內(nèi)向煤層開鑿鉆場，向冒落拱上方打扇形孔。高位鉆孔抽采（鉆場設(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，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?。——開采容易自燃或自燃煤層的采空區(qū)，必須經(jīng)常檢測抽放管路中 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，必須采取防止煤自河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計40燃的措施（采空區(qū)瓦斯抽采方法圖 55 和圖 57） 。 鉆孔及鉆場布置及封孔方法 回采工作面抽放己四采區(qū)己 15開采煤層的工作面，采用順層鉆孔抽放方法，開孔位置在己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 180m，走向長 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。； 同時抽采的鉆孔數(shù)目： 467 個；鉆孔長度： 95m。封孔方式： 聚胺脂封孔；封孔長度： 5m； 預(yù)抽時間： 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，封孔管采用對接 2 寸鐵管，封孔管外接孔板和閥門，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41進 風(fēng) 流運 輸 順 槽開 切 眼采 空 區(qū) 開 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 掘進工作面邊掘邊抽掘進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，在掘進過程中，對順槽掘進進行超前卸壓抽采。另外，在保證掘進工作面正常循環(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，控制范圍煤巷上幫 15m、下幫 15m。11 個孔全部封孔聯(lián)網(wǎng)抽采。底抽巷預(yù)抽掘進區(qū)域煤層瓦斯鉆孔布置如圖具體布置見圖 52。河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計42底 板 瓦 斯 抽 采 巷底 板 穿 層 鉆 孔膠 帶 運 輸 順 槽 底 板 瓦 斯 抽 采 巷膠 帶 運 輸 順 槽軌 道 運 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 門孔 板 鎧 裝 膠 管 50m放 水 器 接 口封 孔 材 料 抽 放 鉆 孔圖 53 掘進面邊掘邊抽瓦斯抽放示意圖F