【正文】 煤層，根據(jù)《AQ10272022煤礦瓦斯抽放規(guī)范》 ，決定采用本煤層預抽、邊掘邊抽和邊采邊抽相結合的綜合瓦斯抽放方法，選擇具體抽放瓦斯方法時應遵循如下原則：（1）選擇的抽放瓦斯方法應適合煤層賦存狀況、開采巷道布置、地質條件和開采技術條件；（2）應根據(jù)瓦斯來源及涌出構成進行，盡量采取綜合抽放瓦斯方法，以提高抽放瓦斯效果； 河南理工大學本科畢業(yè)論文 31（3）有利于減少井巷工程量，實現(xiàn)抽放巷道與開采巷道相結合；（4）選擇的抽放瓦斯方法應有利于抽放巷道布置與維修、提高瓦斯抽放效果和降低抽放成本； （5）所選擇的抽放方法應有利于抽放工程施工、抽放管路敷設以及抽放時間增加。 表 521 抽放方案選擇表種類 抽放方式 理 由 備注區(qū)域預抽 區(qū)域煤體內瓦斯含量大，提前進行瓦斯預抽，以利于今后采、掘工作的進行向區(qū)域煤體內打順層平行長鉆孔進行預抽回采工作面預抽 煤體內瓦斯含量大，回采時瓦斯涌出量大。在順槽內向待采煤體打平行鉆孔掘進面邊掘邊抽 煤體內瓦斯含量大，掘進巷道煤壁及掘進落煤瓦斯涌出量大。利用鉆場在掘進面兩幫布置鉆孔本煤層抽放掘進面預抽 防止掘進面瓦斯突出 向掘進工作面打迎頭鉆孔預抽現(xiàn)采空區(qū)半封閉抽放回采過程中，下分層及圍巖等瓦斯涌出，造成采空區(qū)內瓦斯涌出量大密閉尾巷，插（埋）管抽放采空區(qū)抽放老采空區(qū)全封閉抽放已采完封閉的老采空區(qū)瓦斯涌出量大 密閉內插管抽放鄰近層抽放區(qū)域預抽 鄰近層瓦斯涌出量大，鉆孔的通過能力滿足不了抽放要求從開采層回風巷向鄰近層打垂直或斜交穿層鉆孔抽放 瓦斯預抽量預計預抽煤層瓦斯預抽量預計 河南理工大學本科畢業(yè)論文 32 預抽煤層瓦斯抽放率按 40%計算，在預抽期為 12 個月時，其瓦斯抽放量為 ，抽放瓦斯?jié)舛葹?50%，則抽放系統(tǒng)混合氣體流量min3為 ，假設其被上下順槽平分，則單一順槽混合氣體流量為 。i3掘進工作面瓦斯預抽量預計預計掘進時絕對瓦斯涌出量將達到 ，掘進巷道計劃分min3配風量 500 ，巷道瓦斯?jié)舛茸罡卟怀^ 1%，則該面的瓦斯抽放min3量為 ，抽放瓦斯?jié)舛劝?45%計算，則抽放系統(tǒng)混合氣體流量為 。i3回采煤層瓦斯預抽量預計預計回采工作面絕對瓦斯涌出量最大達 ，風排瓦斯min3量為 則瓦斯抽放量為 ，抽放瓦斯?jié)舛劝磎in3 i330%，則抽放系統(tǒng)混合氣體流量為 ，單一順槽混合氣體流量為 。i3 鉆孔及鉆場布置 本煤層抽放預抽煤層平均采高 ，且比較穩(wěn)定，工作面長 200m，走向長度1200m，根據(jù)具體情況，決定采用密集鉆孔強化預抽煤層瓦斯的方法。用鉆孔預抽本每層瓦斯，鉆孔瓦斯抽出量的大小，主要取決于鉆孔暴露煤壁面積和鉆孔煤壁瓦斯涌出速度。抽出量可表示為： 河南理工大學本科畢業(yè)論文 33 （5—1）11LDKDlnKSQ???????式中: Q—鉆孔瓦斯抽出量， ；mi3S—鉆孔暴露煤壁表面積， ；2—鉆孔煤壁瓦斯涌出速度， ；1Kin23?D—鉆孔直徑；L—鉆孔有效抽放總長度；—單一鉆孔有效抽放長度，140m；ln—鉆孔個數(shù)。故而確定鉆孔布置參數(shù)如下，瓦斯抽放鉆孔布置如圖51所示：鉆孔間間距 10m；鉆孔直徑 ф105mm；鉆孔角度 平行煤層或上仰3 0；鉆孔長度 150m；封孔方式 聚胺脂封孔；封孔長度 6m；預抽時間 12個月運輸順槽回風順槽 河南理工大學本科畢業(yè)論文 34圖51 回采工作面預抽瓦斯鉆孔布置示意圖 （3）鉆孔與管路的連接：如圖 52 所示聚氨酯封孔 1 小時后，便可與抽放管路連接。封孔管與抽放支管間用膠管連接，支管到再到干管上，最后到達地面泵房。預抽時間最少 6個月以上。鉆孔與管路連接處應設置流量計和閥門。鉆孔封孔器與抽放管路的連接見圖 52 所示,為減小孔板阻力，不影響鉆孔流量，可在管路中并聯(lián)一個旁通管。 圖 52 鉆孔與抽放瓦斯管路連接示意圖 邊掘邊抽巷道在掘進時，由于瓦斯涌出量超過規(guī)定，因此需進行瓦斯抽放，可以采用邊掘邊抽的方式。對于低透氣性煤巷掘進，為提高瓦斯抽放率，設計采取“鉆墻”布孔高效邊掘邊抽瓦斯方法。 河南理工大學本科畢業(yè)論文 35煤礦回采工作面順槽實行雙巷掘進，掘進工作面的最大邊掘邊抽瓦斯量由下式計算： （5—2）teQLNQtj /)1(10321 ?????式中: Q 1 —掘進工作面邊掘邊抽瓦斯量， ；min3N —每個鉆場內邊掘邊抽鉆孔數(shù)，N＝4；L2 —掘進工作面平均走向長度，m，L 2=1000m；L3—鉆場間距，m；L1 —單孔有效抽放長度，m；Qj—百米鉆孔瓦斯極限抽放量，m 3，Q j =73000 m3；Α—鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)，d 1，α= 1；t—巷道掘進期間邊掘邊抽鉆孔平均抽放瓦斯時間，在巷道平均長度為 1000m，掘進速度 150m/mon 條件下，t＝200d。 由上式確定鉆孔布置參數(shù)如下，瓦斯抽放鉆孔布置如圖 53 所示： 鉆孔長度 120m；鉆孔直徑 ф110mm；上下鉆孔夾角 1～2176。；左右鉆孔夾角 10176。；鉆場間距 60m；鉆場內鉆孔數(shù) 4 個；封孔深度 10m；封孔方式 聚胺酯封孔。 河南理工大學本科畢業(yè)論文 36圖 53 邊掘邊抽鉆孔布置示意圖 邊采邊抽回采工作面可以利用回采工作面前方泄壓帶透氣性增大的有利條件，提高抽放率，因此采用在開采層機巷和風巷向工作面前方泄壓區(qū)打鉆抽放瓦斯的方法，根據(jù)相鄰采區(qū)的經驗，瓦斯抽放鉆孔布置如圖 54 所示，鉆孔布置參數(shù)如下：鉆孔長度 110m；鉆孔直徑 ф90mm； 河南理工大學本科畢業(yè)論文 37上下鉆孔夾角 1～2176。；左右鉆孔夾角 10176。；鉆場間距 80m；鉆場內鉆孔數(shù) 6 個；封孔深度 8m；封孔方式 聚胺酯封孔。圖 54 邊采邊抽鉆孔布置示意圖 河南理工大學本科畢業(yè)論文 38 封孔方法封孔工藝：鉆孔采用聚氨酯封孔，聚氨酯封孔采用卷纏藥液法,封孔深度 5m，封孔段長度 2m，封孔管為直徑 50mm 的 PVC 管（阻燃、防靜電） ，長為 5～，在管前端焊上鐵檔板，套上木塞和橡膠墊圈，距前端橡膠墊圈 1m 處，再套上木塞和橡膠墊圈，并用鐵線纏緊固定，在1m 間距內的抽放管上固定一塊毛巾布（1m） 。卷纏藥液法封孔操作程序為：先稱出封一個孔的甲、乙組成藥液，分別裝入兩個容器，再將藥液同時倒入混合桶，立即用木棒快速攪拌均勻，當藥液由黃褐色變?yōu)槿榘咨珪r，停止攪拌，將藥液均勻倒在毛巾布上，邊倒藥液邊向抽放管上卷纏毛巾布，并把卷纏好藥液的封孔管迅速插入鉆孔，大約 5 分鐘后，藥液開始發(fā)泡膨脹，20 分鐘后停止發(fā)泡，逐漸硬化固結。為了避免封孔管晃動影響封孔質量，孔口處用木塞楔緊。封一個鉆孔的聚氨酯用量約為 2Kg 左右。如圖 551— 集氣孔段； 2—聚氨酯封孔段； 3—水泥砂漿封孔段；4—套管圖 55 瓦斯抽放鉆孔封孔示意圖 1 2 3 4 河南理工大學本科畢業(yè)論文 396 瓦斯抽放系統(tǒng)管路設計 抽放瓦斯管路選擇 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路線；(2)盡量避開運輸繁忙巷道，首選回風巷內鋪設；(3)考慮安裝、檢修方便；(4)管路發(fā)生故障，管道內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)中必須安裝調節(jié)、控制、測定、防爆、防回火裝置。 抽放管路的選型1)瓦斯抽放管徑選擇選擇瓦斯管徑，可按下式計算： （6—1）?式中: D—瓦斯管內徑，m；Q—管內瓦斯流量，m 3/min；V—瓦斯在管路中的經濟流速，m/s，取 V＝12m/s。約定： (1) 回風大巷、回風井及地面瓦斯抽放管為干管； (2) 預抽煤層瓦斯抽放管為支管 1； (3) 掘進工作面瓦斯抽放管為支管 2； (4) 回采工作面瓦斯抽放管為支管 3。 河南理工大學本科畢業(yè)論文 40表 611 瓦斯抽放管管徑計算選擇結果抽放管類別純瓦斯抽放量( )min3瓦斯?jié)舛?(%) 混合瓦斯抽放 量( )min3計算管內徑 (mm) 選擇管徑 (mm)干管 40 338 380支管 1 50 122 200支管 2 45 138 260 支管 3 30 167 260從表 611 可以看出，選擇管徑比計算管徑略大，主要考慮抽放管路留有一定的備用系數(shù)。 管網阻力計算抽放瓦斯管路阻力包括摩擦阻力和局部阻力。計算管網阻力應在抽放管網系統(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系統(tǒng)進行計算，己二采區(qū)瓦斯抽放管路為：工作面→瓦斯專用巷→己二北部瓦斯專用回風巷→己二北部總回風→己四風井→泵房，其中地面50m，回風井 400m，回風巷（己二瓦斯專用巷至己四風井）按 3000m計算，支管最長長度取支管 1 長為 1200m，支管 3 長為 1000m。下面以管路 1 為例計算阻力：摩擦阻力計算 （6—2）50?? 河南理工大學本科畢業(yè)論文 41式中 H z—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，見表 622；K0—與管徑有關系數(shù)，見表 621；D—瓦斯管內徑，cm；Q—抽放混合瓦斯量，m 3/h。表 621 不同管徑的系數(shù) K0 值通稱管徑(mm) 15 20 25 22 40 50K0 值 通稱管徑(mm) 70 80 100 125 150 150K0 值 表 622 在 0℃及 105 Pa 氣壓時的 值?瓦斯?jié)舛? 0 1 2 3 4 5 6 7 8 90 1 10 20 30 40 0 786 50 60 70 0．666 河南理工大學本科畢業(yè)論文 4280 0．621 0．612 90 100 表 623 瓦斯抽放系統(tǒng)最困難管網阻力計算結果 抽放管類 別Q（m 3/h） γL（m） K0D（cm）（Pa）zH支管 1 504 1200 1021支管 2 648 1000 380支管 3 1000 902回風巷干管 3000 6430己四回風井干管 400 857地面干管 50 107所以，抽放系統(tǒng)最大阻力線路為：支管 1（1200m）→回風巷干管(3000m)→中央回風井(400m)→泵房(50m)。最大摩擦阻力 = 1021Pa+6430Pa+857Pa+107Pa=8415 PazH2．局部阻力計算管網局部阻力一般取摩擦阻力的 10%～20%。管路系統(tǒng)長，網絡復雜或主管管徑較小者，可按上限取值，反之則按下限取值。 局部阻力 = 12%= Pa （6—3）jHz所以瓦斯抽放系統(tǒng)總阻力 H= + = PazHj 河南理工大學本科畢業(yè)論文 43 管路敷設及附屬裝置 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；(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，距水管和排水溝大于 ，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，其垂直距離大于 ，與動力、照明電纜及電話線大于 且距相交構筑物 2m 范圍內，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，