【正文】 （J1b2）該段出露于礦區(qū)中部，呈帶狀近東西向展布，由多個(gè)河流相、露水沼澤相至泥炭沼澤相含煤碎屑巖沉積旋回組成。（3）含不穩(wěn)定煤層段（J1b3）該段廣泛出露于礦區(qū)南部，近東西向展布，為一套淺濱湖相——覆水沼澤相含煤碎屑巖沉積，巖性以具水平層理的淺灰色、灰色、綠灰色泥巖、含砂泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、含炭泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖及灰白色中、細(xì)砂巖為主，夾少量粗砂巖，該段為極不穩(wěn)定的薄層及炭質(zhì)泥巖，煤層編號(hào)為13—17號(hào)，厚度大部分僅數(shù)十厘米，局部厚1m，時(shí)而變薄尖滅，～%，該段地層厚度可達(dá)250余米。中大槽煤層厚度巨大，層位穩(wěn)定，分布廣泛，占全區(qū)煤層總資源量56%，為礦區(qū)主采煤層；八尺槽、五尺槽煤層厚度、層位穩(wěn)定，亦為全區(qū)可采煤層；四尺槽、米尺槽為較穩(wěn)定的大部分可采煤層；不可采煤層有尺八槽、三尺槽、117號(hào)四層煤，尺八槽、三尺槽在全區(qū)連續(xù)出露，117號(hào)煤層以不穩(wěn)定的斷續(xù)狀在礦區(qū)出露。Ⅰ、含主要煤層段（J1b1）煤層特征中大槽煤層該煤層位于J2b1段上部、米尺槽煤層以下，是該段主要可采煤層，也是礦區(qū)內(nèi)最主要的煤層，該煤層厚度大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不含或極少有夾矸，全區(qū)穩(wěn)定，—，老君廟溝克理煤礦（原城北煤礦）。該煤層距上部米尺槽煤層60—90m，煤層在地表已基本火燒，老君廟溝克理煤礦（原城北煤礦）主井控制火燒深度150m左右。三尺槽該煤層位于J1b1的中下部，八尺槽煤層以下，全區(qū)不可采，煤層厚度變化較大，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單至較復(fù)雜，含有多層夾矸，頂板為灰色、淺灰色細(xì)砂巖，底板為淺灰色粉砂巖、細(xì)砂巖，距上部八尺槽煤層約55m。Ⅱ、含次要煤層段（J2b2）煤層特征五尺槽該煤層位于J1b2段最上部，全區(qū)2個(gè)控煤點(diǎn)，—，厚度變化較小，但煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，—，局部有2層夾矸，該煤層屬全區(qū)可采較穩(wěn)定煤層。四尺槽該煤層位于J1b2段的中部，五尺槽煤層以下，全區(qū)2個(gè)控煤點(diǎn)，—，為一不穩(wěn)定煤層，局部不可采，煤層結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，—、炭質(zhì)泥巖夾矸，該煤層的頂板為粉砂巖，底板多為粉砂巖，距上部五尺槽煤層約130m，該煤層在礦區(qū)中東部地表火燒。煤層頂、底板均為粉砂巖，個(gè)別地段其頂板為中粒砂巖，距上部四尺槽煤層約30m。可采煤層特征見(jiàn)表121。根據(jù)新疆煤炭科研究所2006年4月提供的鑒定結(jié)果，煤層屬于自然發(fā)火煤層，發(fā)火期36個(gè)月。傾角41176。全區(qū)地層走向變化不大，東部地層略緩，傾角在41176。向西逐漸變陡，傾角在52176。沿傾向傾角變化不大?！?20176?！?0176。因此礦區(qū)構(gòu)造較簡(jiǎn)單。井口位置在現(xiàn)開(kāi)西三礦主井以南210米、ZK201鉆孔以北50米處，主立井至一水平時(shí)井筒長(zhǎng)242米。沿八尺槽煤層偽斜布置，至一水平斜長(zhǎng)447米。承擔(dān)提人任務(wù)。二、水平劃分及階段垂高的確定根據(jù)該礦的煤層賦存條件和礦井已開(kāi)采范圍，設(shè)計(jì)確定水平段高為60米，第一水平運(yùn)輸標(biāo)高為+740米，回風(fēng)標(biāo)高為+800米。中大槽煤層不留設(shè)水平隔離煤柱，八尺槽煤水平之間留設(shè)垂高10米的隔離煤柱。投產(chǎn)工作面皮帶運(yùn)輸巷、軌道運(yùn)輸巷的位置分別在+791m中大槽煤層頂板和底板。東采區(qū)位于克理煤礦主井以東，為一單翼采區(qū)，走向長(zhǎng)320m。四、采煤方法中大槽煤采用水平分層走向長(zhǎng)壁綜放采煤法，回采率為75%左右。八尺槽煤層順槽標(biāo)高分別為：+800m、+773m、+764m、+740m，順槽均與副井或煤門(mén)相通。、。第五節(jié) 礦井通風(fēng)與瓦斯一、通風(fēng)方式及供風(fēng)量礦井的開(kāi)拓方式為混合開(kāi)拓，礦井的通風(fēng)系統(tǒng)前期為中央并列式，后期為單翼對(duì)角式。最小負(fù)壓時(shí)的主要通風(fēng)路線(xiàn)：（新鮮風(fēng)）副斜井→+791分層石門(mén)→+791m分層中大槽煤軌道運(yùn)輸巷→回采工作面（污風(fēng)）→+791m分層中大槽煤皮帶運(yùn)輸巷→+791m分層回風(fēng)石門(mén)→+791分層八尺槽集中回風(fēng)巷→斜風(fēng)井（地面）。礦井總進(jìn)風(fēng)量為2460m3/min，礦井風(fēng)量分配為：采煤工作面配風(fēng)量為1440m3/min，掘進(jìn)工作面的配風(fēng)量為360m3/min， 后期絞車(chē)房配風(fēng)量為120 m3/min ，其它地點(diǎn)配風(fēng)量為540m3/min。西溝二號(hào)井礦區(qū)內(nèi) 西翼采區(qū)火燒區(qū)深度到了+700m水平，在中央采區(qū)火燒深度最深+750m最淺到+850m,東翼采區(qū)火燒區(qū)為+860m以上。2008年西溝二號(hào)井進(jìn)行改擴(kuò)建，采用水平分層走向長(zhǎng)壁綜放采煤法，在+740m 。第二章 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)及抽采可行性分析瓦斯涌出量預(yù)測(cè)就是以煤層瓦斯含量及其分布規(guī)律或以煤層瓦斯涌出量變化規(guī)律為基礎(chǔ)，結(jié)合地質(zhì)因素、開(kāi)采因素選取合理參數(shù)，以一定的方法預(yù)計(jì)瓦斯涌出量的多少，預(yù)測(cè)結(jié)果是選擇瓦斯防治措施的依據(jù)。（2）。hm， d1。d。（2）+。 m3/。d。其計(jì)算公式如下：Wc＝K229。Xi （21）式中 Wc——礦井瓦斯儲(chǔ)量，Mm3； K——圍巖瓦斯儲(chǔ)量系數(shù)；Ai——第i個(gè)煤層地質(zhì)儲(chǔ)量，Mt； Xi——第i個(gè)煤層平均瓦斯含量，m3/t。西溝二號(hào)井目前設(shè)計(jì)開(kāi)采中央采區(qū)+800m～+680m水平之間的煤層，+740m水平正好處于中間水平，因此取+740m水平的煤層瓦斯含量作為+800m～+680m水平之間的煤層的平均瓦斯含量是合適的。分源預(yù)測(cè)法是根據(jù)時(shí)間和地點(diǎn)的不同，分成數(shù)個(gè)向礦井涌出的瓦斯源，在分別對(duì)這些瓦斯涌出源進(jìn)行預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上得出礦井瓦斯涌出量的方法。d； Q2——鄰近層相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t對(duì)于厚煤層，D=2h+b，h及b分別為巷道的高度及寬度； v——巷道平均掘進(jìn)速度，m/min； L——巷道長(zhǎng)度，m； Qo——暴露煤壁初始瓦斯涌出初速度，m3/m2 Q4＝Svγ(W0－WC) （210）式中　S——煤巷掘進(jìn)斷面積，m2； v——掘進(jìn)速度，m/min； γ——煤的密度，t/m3。其計(jì)算公式為：　　　 　　　　　?。?11）式中：Q采區(qū)——采區(qū)瓦斯涌出量，m3/t； Ao ——采區(qū)平均日產(chǎn)量，t； Q回i——第i回采工作面瓦斯涌出量，m3/t； Ai ——第i回采工作面平均日產(chǎn)量，t； k采——采區(qū)內(nèi)采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)； Q掘i——第i掘進(jìn)面工作面瓦斯涌出量，m3/min。5．礦井瓦斯涌出不均衡預(yù)測(cè)考慮到礦井瓦斯涌出的不均衡性，礦井瓦斯涌出量應(yīng)乘以瓦斯涌出不均衡系數(shù)，即：Q礦‘= Kn‘6．分源預(yù)測(cè)法小結(jié)根據(jù)公式24，開(kāi)采層瓦斯涌出量與系數(shù)K3（采區(qū)內(nèi)準(zhǔn)備巷道預(yù)排瓦斯對(duì)開(kāi)采層瓦斯涌出影響系數(shù)）成正比關(guān)系，根據(jù)公式25，K3值還與h（巷道煤體瓦斯排放帶寬度）有關(guān)，查《礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)方法》（AQ10182006），得下表：表231 巷道預(yù)排瓦斯帶寬度值巷道煤壁暴露時(shí)間不同煤種巷道預(yù)排瓦斯寬度T（d）無(wú)煙煤瘦煤及焦煤肥煤、氣煤及長(zhǎng)焰煤2595013100916150182001125012300131823西溝二號(hào)井開(kāi)采各煤層屬氣煤，根據(jù)表中各種煤種的巷道預(yù)排寬度值和西溝二號(hào)井的掘進(jìn)速度，巷道煤壁暴露時(shí)間在100d以上，因此巷道預(yù)排寬度值取16m。此計(jì)算結(jié)果為負(fù)數(shù)說(shuō)明本煤層瓦斯涌出量已經(jīng)基本釋放完畢。二、礦山統(tǒng)計(jì)法根據(jù)前面論述，西溝二號(hào)井不適于采用現(xiàn)分源預(yù)測(cè)法中的公式進(jìn)行礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)，因此本設(shè)計(jì)中礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)采用礦山統(tǒng)計(jì)法進(jìn)行預(yù)測(cè)。西溝一號(hào)井井田位于黃山街倒轉(zhuǎn)向斜北翼，呈南傾單斜構(gòu)造，傾角48～64度，走向基本為東西向，井田內(nèi)未發(fā)現(xiàn)有較大的斷層。西溝二號(hào)井與西溝一號(hào)井通過(guò)對(duì)比其地質(zhì)構(gòu)造，煤層賦存及煤層埋藏深度，兩個(gè)礦井處于同一個(gè)地質(zhì)單元，兩礦井之間無(wú)復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造。西溝二號(hào)井在中央采區(qū)+，測(cè)點(diǎn)埋深240m。西溝二號(hào)井開(kāi)采東翼采區(qū)時(shí)采用倉(cāng)儲(chǔ)式采煤法，回采率為45%，根據(jù)歷年的瓦斯等級(jí)鑒定結(jié)果看，煤層瓦斯涌出量承著開(kāi)采深度的加深而增加。由火燒區(qū)的深度可知在同一水平時(shí)中央采區(qū)相同煤層的瓦斯含量會(huì)低于東翼采區(qū)。如果中央采區(qū)與東翼采區(qū)采用同樣的采煤方法通過(guò)對(duì)比可知中央采區(qū)的相對(duì)瓦斯涌出量會(huì)小于東翼采區(qū)相同水平煤層的相對(duì)瓦斯涌出量。西溝二號(hào)井中央采區(qū)采用水平分層采煤法，目前還沒(méi)有建立此種采煤方法的瓦斯涌出數(shù)學(xué)模型，經(jīng)咨詢(xún)相關(guān)專(zhuān)家暫時(shí)采用與鄰近礦井或采區(qū)回采率相對(duì)比的方法預(yù)測(cè)水平分層采煤法的瓦斯涌出量較合適。取二者中較大的相對(duì)瓦斯涌出量22m3/t作為中央采區(qū)瓦斯涌出量預(yù)測(cè)的參照數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算如下： 因此西溝二號(hào)井開(kāi)采中央采區(qū)+740m水平以上煤層時(shí)，根據(jù)其礦井設(shè)計(jì)產(chǎn)量。西溝二號(hào)井中央采區(qū)設(shè)計(jì)開(kāi)采深度為+800m~+680m，但目前西溝二號(hào)井還沒(méi)有+740m水平以下的相關(guān)瓦斯資料，也沒(méi)有水平分層開(kāi)采的瓦斯涌出梯度，無(wú)法預(yù)測(cè)+680m水平的瓦斯涌出量，因此在開(kāi)采+740m水平以上煤層，礦井需要做好各水平開(kāi)采時(shí)瓦斯涌出量記錄，以便為預(yù)測(cè)+680m水平煤層開(kāi)采時(shí)的瓦斯涌出量做指導(dǎo)。根據(jù)礦主提供的資料，西溝一號(hào)井抽采期間瓦斯抽采率為40%~45%，為了穩(wěn)定抽放流量，設(shè)計(jì)礦井瓦斯抽采率為35%。2．礦井瓦斯可抽量瓦斯可抽量是指在瓦斯儲(chǔ)量中能被抽出的最大瓦斯量，其計(jì)算公式如下： W抽＝W0設(shè)計(jì)礦井瓦斯抽采率Kg=35%，經(jīng)計(jì)算。同時(shí)西溝二號(hào)井開(kāi)采煤層屬于特厚煤層，當(dāng)開(kāi)采上部煤層時(shí)，其下部煤層的瓦斯會(huì)大量涌向開(kāi)采區(qū)段的采空區(qū)，當(dāng)頂板垮落時(shí)采空區(qū)的瓦斯就會(huì)大量涌向開(kāi)采巷道，引起瓦斯超限，影響煤礦安全生產(chǎn)，當(dāng)對(duì)采空區(qū)采進(jìn)行瓦斯抽采后就可以有效地減少采空區(qū)瓦斯涌出，礦井在2007年開(kāi)采東翼采區(qū)時(shí)由于回采瓦斯?jié)舛容^高影響生產(chǎn)，在對(duì)采空區(qū)進(jìn)行抽采后，回采瓦斯?jié)舛认陆?，生產(chǎn)得以順利進(jìn)行。開(kāi)采煤層抽采瓦斯的難易一般取決于煤層的自然透氣性，其評(píng)價(jià)指標(biāo)有兩個(gè)：煤層透氣性系數(shù)（）、鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)（），分為三類(lèi)，即容易抽放、可以抽放、較難抽放，《礦井瓦斯抽放管理規(guī)范》規(guī)定的煤層瓦斯抽放難易程度分類(lèi)見(jiàn)表表251 煤層瓦斯抽放難易程度表類(lèi)別鉆孔流量衰減系數(shù)煤層透氣性系數(shù)容易抽放﹤﹥10可以抽放～10～較難抽放﹥﹤根據(jù)表251， d1，屬于較難抽放煤層。d，屬于可以抽放煤層。第六節(jié) 設(shè)計(jì)范圍本設(shè)計(jì)為礦井瓦斯抽采系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，由于目前還沒(méi)有對(duì)+740m水平以下煤層進(jìn)行瓦斯基本參數(shù)測(cè)定，因此本次設(shè)計(jì)范圍為西溝二號(hào)井中央采區(qū)+740m水平以上煤層，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括瓦斯抽采泵站方案設(shè)計(jì)、瓦斯抽采管路系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)和瓦斯抽采工藝設(shè)計(jì)。瓦斯抽采管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)：包括瓦斯抽采管徑計(jì)算、管路選擇、附屬設(shè)施的設(shè)計(jì)選型等。第三章　抽采方法設(shè)計(jì)第一節(jié)　抽采瓦斯方法選擇一、選擇抽采瓦斯方法的原則 選擇礦井瓦斯抽采方法應(yīng)根據(jù)礦井煤層賦存條件、瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)、瓦斯來(lái)源、巷道布置、抽采瓦斯目的及利用要求等因素確定，并遵循以下原則：　　選擇的抽采瓦斯方法應(yīng)適合煤層賦存狀況、巷道布置、地質(zhì)條件和開(kāi)采技術(shù)條件。抽采方法在滿(mǎn)足礦井安全開(kāi)采的前提下，還需滿(mǎn)足開(kāi)發(fā)、利用瓦斯的需要。選擇的抽采方法應(yīng)有利于抽采巷道的布置和維護(hù)。抽采方法應(yīng)有利于鉆場(chǎng)、鉆孔的施工和抽采系統(tǒng)管網(wǎng)的設(shè)計(jì)，有利于增加鉆孔的抽采時(shí)間。由于瓦斯抽采受礦井開(kāi)采的影響，因此，礦井在選用瓦斯抽采方法時(shí)應(yīng)根據(jù)礦井井下的實(shí)際生產(chǎn)情況從以下方法中選擇適合礦井的瓦斯抽采方法。第二節(jié) 掘進(jìn)面抽采一、掘進(jìn)預(yù)抽如果在煤巷掘進(jìn)時(shí)監(jiān)測(cè)到掘進(jìn)瓦斯涌出較大，通風(fēng)解決瓦斯較困難時(shí)，便可進(jìn)行掘進(jìn)預(yù)抽。圖321 掘進(jìn)巷道預(yù)抽示意圖二、鉆孔施工打鉆：采用ZK150型鉆機(jī)施工，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)參數(shù)施工，施工完后作好鉆孔竣工參數(shù)記錄。封孔管采用Φ50mm具有煤安標(biāo)志的礦井允用塑料管，水泥漿采用425號(hào)水泥與水?dāng)嚢柚瞥?，水灰比?:2，封孔長(zhǎng)度為6m以上，也可采用聚胺脂人工封孔。然后將匯流管與安設(shè)的抽采管路相連接，在連接處需安設(shè)閥門(mén)以便控制抽采負(fù)壓。該礦主要采用順層鉆孔抽采。鉆孔沿巷道走向方向每15m布置一組鉆孔，在靠近工作面切眼150m段煤體由于預(yù)抽時(shí)間較短，為了提高預(yù)抽率，因此這段煤體每組預(yù)抽鉆孔間隔距離為8m。）鉆孔長(zhǎng)度（m）備注139472296031945 注：井下鉆孔實(shí)際布置時(shí)應(yīng)根據(jù)煤層賦存傾角對(duì)鉆孔傾角和長(zhǎng)度作相應(yīng)的調(diào)整。封孔：采用BFZ水泥漿封孔泵封孔。水泥漿采用425號(hào)水泥與水?dāng)?