【正文】 管路系統(tǒng)長，網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜或主管管徑較小者，可按上限取值，反之則按下限取值。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(shí)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(xué)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(wǎng)阻力計(jì)算結(jié)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(fēng)巷干管 3000 6430己四回風(fēng)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(fēng)巷干管(3000m)→中央回風(fēng)井(400m)→泵房(50m)。計(jì)算管網(wǎng)阻力應(yīng)在抽放管網(wǎng)系統(tǒng)敷設(shè)線路確定后，按其最長的線路和抽放最困難時(shí)期的管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)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(fēng)巷→己二北部總回風(fēng)→己四風(fēng)井→泵房，其中地面50m，回風(fēng)井 400m，回風(fēng)巷（己二瓦斯專用巷至己四風(fēng)井）按 3000m計(jì)算，支管最長長度取支管 1 長為 1200m，支管 3 長為 1000m。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 40表 611 瓦斯抽放管管徑計(jì)算選擇結(jié)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(jì)算管內(nèi)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(jì)算管徑略大，主要考慮抽放管路留有一定的備用系數(shù)。 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(jì)算： （6—1）?式中: D—瓦斯管內(nèi)徑，m；Q—管內(nèi)瓦斯流量，m 3/min；V—瓦斯在管路中的經(jīng)濟(jì)流速，m/s，取 V＝12m/s。封一個(gè)鉆孔的聚氨酯用量約為 2Kg 左右。卷纏藥液法封孔操作程序?yàn)椋合确Q出封一個(gè)孔的甲、乙組成藥液，分別裝入兩個(gè)容器，再將藥液同時(shí)倒入混合桶，立即用木棒快速攪拌均勻，當(dāng)藥液由黃褐色變?yōu)槿榘咨珪r(shí)，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(jié)。；鉆場間距 80m；鉆場內(nèi)鉆孔數(shù) 6 個(gè)；封孔深度 8m；封孔方式 聚胺酯封孔。 河南理工大學(xué)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(jī)巷和風(fēng)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(jīng)驗(yàn)，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(xué)本科畢業(yè)論文 37上下鉆孔夾角 1～2176。；左右鉆孔夾角 10176。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 35煤礦回采工作面順槽實(shí)行雙巷掘進(jìn)，掘進(jìn)工作面的最大邊掘邊抽瓦斯量由下式計(jì)算： （5—2）teQLNQtj /)1(10321 ?????式中: Q 1 —掘進(jìn)工作面邊掘邊抽瓦斯量， ；min3N —每個(gè)鉆場內(nèi)邊掘邊抽鉆孔數(shù)，N＝4；L2 —掘進(jìn)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(jìn)期間邊掘邊抽鉆孔平均抽放瓦斯時(shí)間，在巷道平均長度為 1000m，掘進(jìn)速度 150m/mon 條件下，t＝200d。 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(jìn)時(shí)，由于瓦斯涌出量超過規(guī)定，因此需進(jìn)行瓦斯抽放，可以采用邊掘邊抽的方式。鉆孔與管路連接處應(yīng)設(shè)置流量計(jì)和閥門。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(dá)地面泵房。抽出量可表示為： 河南理工大學(xué)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(gè)數(shù)。i3 鉆孔及鉆場布置 本煤層抽放預(yù)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(qiáng)化預(yù)抽煤層瓦斯的方法。i3掘進(jìn)工作面瓦斯預(yù)抽量預(yù)計(jì)預(yù)計(jì)掘進(jìn)時(shí)絕對瓦斯涌出量將達(dá)到 ，掘進(jìn)巷道計(jì)劃分min3配風(fēng)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(jì)算，則抽放系統(tǒng)混合氣體流量為 。在順槽內(nèi)向待采煤體打平行鉆孔掘進(jìn)面邊掘邊抽 煤體內(nèi)瓦斯含量大，掘進(jìn)巷道煤壁及掘進(jìn)落煤瓦斯涌出量大。己二采區(qū)煤層屬于高瓦斯低透氣性煤層，根據(jù)《AQ10272022煤礦瓦斯抽放規(guī)范》 ，決定采用本煤層預(yù)抽、邊掘邊抽和邊采邊抽相結(jié)合的綜合瓦斯抽放方法，選擇具體抽放瓦斯方法時(shí)應(yīng)遵循如下原則：（1）選擇的抽放瓦斯方法應(yīng)適合煤層賦存狀況、開采巷道布置、地質(zhì)條件和開采技術(shù)條件；（2）應(yīng)根據(jù)瓦斯來源及涌出構(gòu)成進(jìn)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(xué)本科畢業(yè)論文 31（3）有利于減少井巷工程量，實(shí)現(xiàn)抽放巷道與開采巷道相結(jié)合；（4）選擇的抽放瓦斯方法應(yīng)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(yīng)有利于抽放工程施工、抽放管路敷設(shè)以及抽放時(shí)間增加。所以己二采區(qū)煤層瓦斯的來源主要是回采工作面，掘進(jìn)工作面和采區(qū)。 從安全角度考慮，抽放瓦斯泵站位置應(yīng)滿足條件（1）泵站最好設(shè)在回風(fēng)井工業(yè)廣場內(nèi)，泵房距井口和主要建筑物以及居民點(diǎn)不得小于 50m，并用柵欄和圍墻保護(hù)；（2）泵房內(nèi)和泵房周圍 20m 內(nèi)嚴(yán)禁明火；（3）泵站位置應(yīng)考慮到便于利用和敷設(shè)管路；（4）泵站位置應(yīng)選擇在運(yùn)輸、供水和供電方便的地點(diǎn)；（5）泵站應(yīng)設(shè)在不受洪澇災(zāi)害威脅且工程地質(zhì)條件可靠地帶，應(yīng)避開滑坡、溶洞、斷層破碎帶及塌陷區(qū)等； 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 30（6）泵站位置還應(yīng)考慮瓦斯利用的方便。礦井抽放瓦斯總量能長期穩(wěn)定在2m3/min 以上，且抽放系統(tǒng)的服務(wù)年限應(yīng)在 10 年以上的應(yīng)建立永久瓦斯抽放系統(tǒng)。d； 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 29鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)為 －1 ，從表 4—2—1 可以看出己二采區(qū)煤層應(yīng)屬于容易抽放煤層，具備良好的本煤層瓦斯抽放的條件，目前進(jìn)行的瓦斯抽放試驗(yàn)的結(jié)果也證明了這一點(diǎn)。開采層瓦斯抽放的可行性是指在原始透氣性條件下進(jìn)行預(yù)抽的可能性,一般來說,其衡量指標(biāo)有兩個(gè)：一為煤層的透氣性系數(shù) λ；二為鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù) α,按 λ 和 α 判定開采層瓦斯抽放可行性的標(biāo)準(zhǔn)如表 421 所示。因此，從資源利用和環(huán)保的角度來看，十礦己二采區(qū)也有必要進(jìn)行瓦斯抽放?？梢匀〉蔑@著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 28 從資源利用和環(huán)保的角度來看瓦斯抽放的必要性瓦斯是一種優(yōu)質(zhì)的能源，與人工制氣相比，利用瓦斯具有成本低，質(zhì)量高清潔安全，使用方便等顯著的優(yōu)點(diǎn)。表411 通風(fēng)處理瓦斯量核定采面設(shè)計(jì)產(chǎn)量(萬t/a)瓦斯含量( )tm3瓦斯涌出量q，( in3)風(fēng)排瓦斯量，（fq）mi3是否需要抽放瓦斯己二采區(qū)回采工作面60 — ～ 需要抽放 防止煤與瓦斯突出看瓦斯抽放的必要性根據(jù)中平能化十礦己二采區(qū)瓦斯突出危險(xiǎn)性區(qū)域預(yù)測研究報(bào)告，十礦己二采區(qū)具有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性，進(jìn)行煤體瓦斯預(yù)抽是防止煤與瓦斯突出的有效措施，可以消除或削弱瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象，從而達(dá)到防突的效果。 從礦井通風(fēng)能力來看瓦斯抽放的必要性采掘工作面實(shí)行瓦斯抽放的必要性判斷標(biāo)準(zhǔn)是：采掘工作面設(shè)計(jì)風(fēng) 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 27量小于稀釋瓦斯所需要的風(fēng)量，即下式成立時(shí)，抽放瓦斯才是必要的。（2）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。m3A=采區(qū)走向（m） 采區(qū)寬度（m） 采高（m） 煤密度( ) ??3mt =1900 870 = 萬 tWk= 8291400 ? =19850 萬 3m 可抽瓦斯量可抽量是指礦井瓦斯儲量中能被抽出的瓦斯量，由下式計(jì)算： （3—7） kkcW???式中：Wkc ——礦井瓦斯可抽量，萬 m3；η k ——礦井瓦斯抽放率，按照生產(chǎn)礦井的現(xiàn)狀預(yù)計(jì)，η k =38～42%，取平均值 η k = 40%；Wk ——礦井瓦斯儲量，萬 m3。Lqmin3所以，掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量預(yù)測值： = + =??i3in3min3 礦井瓦斯儲量及可抽儲量 礦井瓦斯儲量礦井瓦斯儲量是指在煤田開發(fā)過程中能夠向礦井排放瓦斯的煤層及圍巖所儲存的瓦斯量。Bqmin3 (2)掘進(jìn)工作面落煤瓦斯涌出量 （3—5） )X(vS10L????q式中 —掘進(jìn)巷道落煤瓦斯涌出量， ；L min3 v—巷道平均掘進(jìn)速度，m/min，v 取 ；iS—掘進(jìn)巷道斷面積，m 2，S 取 ；γ—煤的密度，γ= ；3mtX0—煤層原始瓦斯含量， ，X 0取 ；intm3X1—煤層殘存瓦斯含量， ，X 1取 。其計(jì)算公式為： （3—3）??12????vLqvHnqoB式中 —掘進(jìn)巷道煤壁瓦斯涌出量， ；Bqmin3n—煤壁暴露面?zhèn)€數(shù)，單巷掘進(jìn)時(shí) n=2；H—煤層厚度，m, H=；v—巷道平均掘進(jìn)速度，m/min,v 取 (按 130m/mon計(jì)算)；L—掘進(jìn)巷道長度，L=1200m；—煤壁瓦斯涌出初速度， ，按下式計(jì)算：oq??min23?= [ + ]X0 （3—4）oVdaf式中: V daf—煤中揮發(fā)份含量，%，V daf =；X0—煤層原始瓦斯含量，m 3/t，X 0取 。單位時(shí)間內(nèi)單位面積暴露煤壁泄出的瓦斯量（煤壁瓦斯涌出速度）隨著煤壁暴露時(shí)間的延長而降低。表321 十礦己二采區(qū)采區(qū)回采工作面瓦斯涌出量預(yù)測值瓦斯涌出量預(yù)測采區(qū)設(shè)計(jì)產(chǎn)量（萬t /a）瓦斯含量（ ）tm3t3min3己二采區(qū)回采工作面60 — ～ ～ 掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量預(yù)測掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量包括掘進(jìn)時(shí)煤壁瓦斯涌出和落煤瓦斯涌出： （3—2）LBJq??式中: —掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量， ；Jqmin3 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 23—煤壁瓦斯涌出量， ；Bqmin3—落煤瓦斯涌出量， 。預(yù)測過程如下： 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 22 （3—1）??CoWKq???321涌式中: —開采層瓦斯涌出量， ；涌 tm—圍巖涌出系數(shù)，；1K —采面回采率倒數(shù)，；2，L—工作面長度，取 L=120m；??h3??h—巷道瓦斯預(yù)排等值寬度，取h=10m —煤層瓦斯原始含量，— m 3/t；oW —運(yùn)出工作面煤的煤層殘存瓦斯含量， 。3 礦井瓦斯賦存 煤層瓦斯基本參數(shù)根據(jù)對中平能化十礦己二采區(qū)及其相鄰采區(qū)的實(shí)際調(diào)查統(tǒng)計(jì)，中平能化十礦己二采