【正文】 低負(fù)壓大流量抽放系統(tǒng)中 地面、 地面鉆孔和風(fēng)井內(nèi)的瓦斯抽放管路稱為主管 2，采區(qū)回風(fēng)上（下）山管路 稱為 干 管 21；風(fēng)巷高位抽放和低位 埋管抽放管路 稱為支管 21。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 計(jì)算方法 ⑴瓦斯抽采管徑選擇 瓦斯抽 采 管徑選擇 得 合理與否，對抽 采 瓦斯系統(tǒng)的建設(shè)投資及抽放系統(tǒng)效果有很大影響。 第 條： 抽 采 瓦斯管路的管徑應(yīng)按最大流量分段計(jì)算，并與抽 采 設(shè)備能力相適應(yīng)，抽 采 管路按 安全流速為 5~15m/s 和最大通過流量來計(jì)算管徑，抽 采 系統(tǒng)管材的備用量可取 10％。 封孔長度應(yīng)根據(jù)鉆孔孔口段煤 (巖 )性質(zhì)、裂隙 發(fā)育程度及孔口負(fù)壓等因素確定，并應(yīng)符合下列要求： ⑴孔口段圍巖條件好、構(gòu)造簡單、孔口負(fù)壓中等時(shí)，封孔長度可取 2m~3m； ⑵孔口段圍巖裂隙較發(fā)育、或孔口負(fù)壓很高時(shí)，封孔長度可取 4m~6m； ⑶在煤壁開孔的鉆孔，封孔長度可取 5m~8m； ⑷采用聚氨酯外的其他材料封孔時(shí)，封孔段長度與封孔深度相等； ⑸采用聚氨酯封孔時(shí)，封孔參數(shù)見表 3。 ）。 b) 煤壁鉆孔，宜采用充填材料進(jìn)行壓風(fēng)封孔。它的種類繁多，根據(jù)原料配方不同，可以制成多種不同產(chǎn)品。 上隅角插管瓦斯抽放是制造一個(gè)負(fù)壓區(qū)，讓周圍瓦斯向負(fù)壓區(qū)流動(dòng)，然后通過排放管路，抽出工作面，負(fù)壓區(qū)在什么地方最合適，頂板巖性不同，頂板的冒落程度不同，對負(fù)壓區(qū)的選擇都將有較大影響，為確保抽放點(diǎn)的合適位置（使吸入口瓦斯?jié)舛容^高），在抽放管路負(fù)壓始端的接一個(gè)帶 4～ 8 個(gè)分支的一段管路，分支出幾個(gè)支管，支管出口接 4〞或 6〞鎧裝膠管，膠 管插入上隅角后呈發(fā)散排列，可提高抽放效果，如圖 59 所示。隨著工作的推進(jìn)，拆下前端一段主管路，移動(dòng)抽放軟管，如此反復(fù)。 6’ 70 16176。 4’ 62 16176。 2’ 60 18176。 6 70 16176。 4 62 16176。 2 60 18176。 閥門孔板鎧裝膠管50m放水器接口封孔材料抽放鉆孔 圖 52 掘進(jìn)面邊掘邊抽瓦斯抽放示意圖 Figure 52tunneling surface driving while pumping gas drainage schematic diagram 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 表 52 邊掘邊抽鉆孔技術(shù)參數(shù)表 Table 52driving while pumping drilling technical parameters table 孔號 孔深（ m） 開孔處距底 板的距離 (m） 仰 角 水平角 備 注 1 62 1 18176。 根據(jù) 《 AQ10272021煤礦瓦斯抽 采 規(guī)范》 第 條， 預(yù)抽煤層瓦斯的鉆孔量 ： —— 當(dāng)采用順層孔抽 采 時(shí) ， 鉆孔量 見表 2； —— 當(dāng)采用穿層鉆孔抽 采 時(shí)，鉆孔見煤點(diǎn)的間距可參照下列數(shù)據(jù)：容易抽放煤層1520m；可以抽 采 煤層 1015m；較難抽 采 煤層 8l0m。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 回采工作面回風(fēng)順槽運(yùn)輸順槽鉆孔A A平 面 圖A—A回采工作面 鉆孔 煤層剖 面 圖抽采管路 控制閥門 圖 51 工作面順層鉆孔布置 Figure 51working face smooth layer of borehole layout 表 53 鉆孔技術(shù)參數(shù) 表 Table53 drilling technical parameters table 孔號 鉆孔孔徑 φ（ mm） 方位 （ 176。 鉆場施工 ：在工作面回風(fēng)巷，沿回風(fēng)巷走向每隔 50m 處開掘一條垂直回風(fēng)巷的上山，上山寬 3m，高 2m，坡度約為 30176。 —— 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。 采空區(qū)瓦斯抽 采 方 法 頂板高位鉆孔抽放鄰近層瓦斯技術(shù)就是針對高瓦斯無煤柱（無尾巷），綜采或綜放工作面的特點(diǎn)，為解決瓦斯超限問題，采用沿開采層 頂板巖層走向布置迎面定向水平長鉆孔代替頂板瓦斯巷抽采 上鄰近層瓦斯或采空區(qū)瓦斯。 上隅角淺部插管抽放。 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。 首先采用。 首先采用。 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。 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，應(yīng)采取采空區(qū)瓦斯抽采。根據(jù)瓦斯涌出量預(yù)測數(shù)據(jù)，本礦瓦斯涌出構(gòu)成中以回采工作面和采空區(qū)瓦斯涌出為主，礦井的瓦斯治理重點(diǎn)應(yīng)放在回采工作面和采空區(qū)上。 —— 礦井抽 采 瓦斯量較大且瓦斯利用點(diǎn)分散。 瓦斯抽 采 系統(tǒng)選擇 還 應(yīng)注意以下問題： ⑴ 分期建設(shè)、分期投產(chǎn)的礦井，抽 采 瓦斯工程可一次設(shè)計(jì)，分期建設(shè)、分期投抽。 綜上所述，本礦井瓦斯資源條件及鄰近生產(chǎn)礦井抽采效果說明本礦建立瓦斯抽采系統(tǒng)是可行的。礦井瓦斯抽采量為 ，年瓦斯抽采量為 。d 鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù) α =~ 國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局 2021年頒布的《礦井瓦斯抽采規(guī)范》（ AQ10272021） 531?？梢匀〉蔑@著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。從礦井瓦斯涌出的情況分析，礦井符合建立瓦斯抽放系統(tǒng)的條件。 （二） 礦井絕對瓦斯涌出量達(dá)到以下條件的： ① 大于或等于 40m3/min； ② 年產(chǎn)量 ～ 的礦井，大于 30m3/min； ③ 年產(chǎn)量 ～ 的礦井，大于 25m3/min； ④ 年產(chǎn)量 ～ 的礦井，大于 20m3/min； ⑤ 年產(chǎn)量小于或等于 的礦井，大于 15m3/min。35%= 3/min，按 330d 計(jì)算，則年抽采瓦斯量為： QN=1440179。 瓦斯抽采率 根據(jù)《煤礦瓦斯抽 采 規(guī)范》（ AQ 10272021），煤與瓦斯突出礦井必須建立地面永久瓦斯抽放系統(tǒng)或井下移動(dòng)泵站瓦斯抽放系統(tǒng)。 采動(dòng)影響范圍：上鄰近層取 50～ 60m，下鄰近層取 20～ 30m； n— 礦井可采煤層采動(dòng)影響范圍內(nèi)的不可采煤層數(shù)； X1i— 可采煤層采動(dòng)影響范圍內(nèi)每一個(gè)不可采煤層 的瓦斯含量， m3/t； W3— 圍巖瓦斯儲(chǔ)量， Mm3；按下式計(jì)算： W3=K(W1+W2) 式中： K— 圍巖瓦斯儲(chǔ)量系數(shù)，一般取 K=～ ，本設(shè)計(jì)取 。d 鉆孔瓦斯流量和流量衰減系數(shù) 鉆孔自然初始瓦斯涌出強(qiáng)度 0q 和鉆孔自然瓦斯流量衰減系數(shù)α是表征鉆孔自然瓦斯涌出特征的參數(shù)。 1m2/MPa2178。 表 31 禹州棗園煤業(yè)有限公司二 1煤層瓦斯含量 Table 31Yuzhou coal limited pany two1 coal seam gas content 測試地點(diǎn) 23032風(fēng)巷 22052風(fēng)巷 22052機(jī)巷 150巖巷 測試標(biāo)高 50m 150m 含量（ m3/t） 煤層透氣性系數(shù) 煤層透氣性系數(shù)是煤層瓦斯流動(dòng)難易程度的標(biāo)志，是煤層對于瓦斯流動(dòng)的阻力，通常用透氣性系數(shù)表示。 (3)損失瓦 斯含量計(jì)算： 通過大量地勘鉆孔采樣試驗(yàn)測定，煤樣在最初暴露的一段時(shí)間內(nèi)，累計(jì)解吸瓦斯量與煤樣解吸時(shí)間的平根成正比，即： ttKV ?? 0 (1) 式中： V —— 煤層自開始暴漏起至 tt?0 時(shí)總的瓦斯解吸量， mL； 0t —— 煤樣在解吸測定前暴漏時(shí)間， min， 210 t21 tt ?? ； 1t —— 提鉆時(shí)間， min； 2t —— 解吸測定前在地面暴漏時(shí)間， min； t —— 煤樣瓦斯解吸測定時(shí)間， min； K —— 瓦斯解吸速率， ； 由上式可知，在解吸量測定前，煤樣在暴漏時(shí)間為 0t 時(shí)的瓦斯解吸量為： 01 tKV ? ； 由此，可知在時(shí)間 t時(shí)解吸量為： VttKVVV ????? 012 ； 將不同解吸時(shí)間下測得數(shù)據(jù)按下式換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積 Voi： )273( )( 500 w iswi t VphpV ?? ??? (2) 式中 V0i－－換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的解吸瓦斯體積， ml； Vi―― 不同時(shí)間解吸瓦斯測定值， ml； Po―― 大氣壓力， Pa； hw―― 量管內(nèi)水柱高度， mm； Ps――h w下飽和水蒸汽壓力， Pa； tw―― 量管內(nèi)水溫， ℃ 。 瓦斯抽采濃度 ： 根據(jù)對本礦瓦斯涌出量的預(yù)測，礦井瓦斯涌出量為 ，抽采率為 35%，瓦斯抽采純量為 ，其中： 回采工作面抽采量 (高負(fù)壓 ) 掘進(jìn)工作面抽采量 (高負(fù)壓 ) 采空區(qū)抽采量 (低負(fù)壓 ) 高負(fù)壓抽采系統(tǒng)取 20%，低負(fù)壓抽采系統(tǒng)取 5%。 礦井通風(fēng)系統(tǒng)概況 礦井通風(fēng)方式： 通風(fēng)方式為中央分列式，即主 斜井 、副斜井和行人斜井進(jìn)風(fēng)，以副斜井進(jìn)風(fēng)為主。故本礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為 Mt/a。 七 4煤平均厚 ，采區(qū)回收率按 85%計(jì)算。四 六 七 4這三組煤層的可采邊界范圍內(nèi)無工業(yè)場地煤柱和主要大巷煤柱。 采區(qū)回采率 井筒及工業(yè)場地煤柱 原主立井和副立井在本次設(shè)計(jì)投產(chǎn)時(shí)已報(bào)廢，故不再留設(shè)工業(yè)場地煤柱。 ，云蓋山斷層以深 20～ 25176。 圖 122 區(qū)域水文地質(zhì)略圖 Figure 122regional hydrogeological map 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 礦井開拓、開采概況 棗園 煤礦 的井田境界按 2021 年采礦許可證（ 4100002021081120212557），礦井井田境界二 1煤層以 1～ 12 個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)連線為界；四 2煤層以 1～ 6 個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)連線為界；六 2煤層以 1～ 4 個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)連線為界；七 4煤層以 1～ 6 個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)連線為界。 井田水文地質(zhì) 本區(qū)各含水層組之間賦存有良好的相對隔水層，從下而上依次有寒武系饅頭組及毛莊組頁巖和砂質(zhì)泥巖、石炭系太原組底部鋁土泥巖及中部砂泥巖、二疊系層數(shù)眾多的泥巖和砂質(zhì)泥巖、第四系的粘土和亞粘土。石門揭煤及采掘工作面生產(chǎn)均 應(yīng)采取綜合防治煤與瓦斯突出措施。 可采和局部可采煤層二四 六 七 4煤四層，平均總厚度 ，可采含煤系數(shù)為 %。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 圖 121 本井田構(gòu)造綱要圖 Figure 121Honi Da structure outline map 含煤地層及煤層 含煤 地層： 本井田發(fā)育的地層有寒武系上統(tǒng)崮山組，石炭系上統(tǒng)太原組，二疊系山西組、上石盒子組、下石盒子組、石千峰組，三疊系劉家溝組以及第四系。 之間，斷層性質(zhì)均系正斷層，一般傾向 NW， NW 盤下降。在 NE 向斷裂中，下白峪斷 層和祖師廟斷層規(guī)模較大。 左右。 ，西南部巖層走向 NE 20～ 30176。地下水寒武系上統(tǒng)白云質(zhì)灰?guī)r含水層 (Ⅰ) 富水性強(qiáng)，可做為礦井生活用水水源。 電源條件 棗園礦 35kV 變電所新建，位于礦井工業(yè)場地西側(cè)，雙回電源分別引自文殊 110kV變電站和云蓋山 35kV 變電所。其中 2級以上地震 6次。冰凍期一般為 11 月至次年 3月初，最大凍結(jié)深度約 18cm。雨季主要集中在 6～ 9月份。烏江河為唯一的季節(jié)性河流，經(jīng)陳莊、文殊店注 入汝河，流量 ～ ，洪峰期間每秒可達(dá)數(shù)立方米，河曲比較發(fā)育，并具有河谷坡降大、流速快、地表水下滲不易的特點(diǎn)。西北側(cè)灰?guī)r裸露，山坡坡度大、溝谷發(fā)育、形成狹窄的 “ V” 字型谷；南東牛頸山、跑馬嶺、云蓋山構(gòu)成單面山地形，其南坡坡角 4～ 13176。（見圖 1l）。 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 （ 1）礦井瓦斯賦存情況、抽采瓦斯的必要性及可行性、抽采瓦斯量預(yù)計(jì)； （ 2）抽采瓦斯方法及抽放工藝設(shè)計(jì)，抽采瓦斯鉆場與鉆孔參數(shù)設(shè)計(jì)； （ 3）井下移動(dòng)抽采泵站的位置選擇、供水、供電、通訊等設(shè)計(jì)； 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 （ 4）工程中所需設(shè)備、儀器、儀表及附屬裝置等選型及安裝設(shè)計(jì)； （ 5）井下抽采泵站及井下管網(wǎng)的檢測、監(jiān)控系統(tǒng)布置； （ 6） 抽采 瓦斯管理措施及安全措施； （ 7）抽采 所需設(shè)備清單及工程投資概算。 根據(jù)《煤礦瓦斯抽采規(guī)范》和《煤礦安全規(guī)程》要求，突出礦井必須建立地面永久抽采瓦斯系統(tǒng)。 2021 年 12月，禹州中鋒棗園煤礦與河南永煤集團(tuán)公司又進(jìn)行了整合重組，企業(yè)更名為“禹州棗園煤業(yè)有限公司”。 drilling。然后對整個(gè)瓦斯抽 采 系統(tǒng)進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)概算，制定了整個(gè)抽 采 系統(tǒng)的安全技術(shù)措施，論述了抽 采 瓦斯的綜合利用和抽 采泵 站的配套設(shè)施。特別是對于高瓦斯礦井和突出礦井，日常生產(chǎn)過程中的最大安全隱患就是瓦斯事故。河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 河南 禹州棗園煤業(yè)有限公司 瓦斯抽采系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要 ： 禹州棗園煤業(yè)有限公司位于河南省 禹州市西部 ，屬于煤與瓦斯 突出礦井 。瓦斯問題不僅直接威脅著礦井工作