【正文】 掘進工作面：19煤層煤巷綜掘工作面的推進度為450m/月計算，19 m3/min，20煤層掘進工作面的推進度為250m/月計算。 瓦斯抽放的必要性根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第一百四十五條規(guī)定，凡有下列情況之一的礦井，必須建立地面永久瓦斯抽放系統(tǒng)或井下臨時抽放系統(tǒng)：（1）一個采煤工作面絕對瓦斯涌出量大于5m3/min，或一個掘進工作面絕對瓦斯涌出量大于3m3/min，采用通風方法解決不合理的。（3）開采有煤與瓦斯突出危險煤層的。 從礦井瓦斯涌出量預測結果來看瓦斯抽放的必要性從八連城礦采掘工作面瓦斯涌出量預測結果來看，開采19，產(chǎn)量2000t/d時，綜掘工作面月進尺450m/月時，；20，產(chǎn)量2000t/d時，綜掘工作面月進尺250m/月時，；26，產(chǎn)量2000t/d時，綜掘工作面月進尺200m/月時。因此對本礦來說，為徹底有效地解決瓦斯問題，保證礦井的高效、安全生產(chǎn)，進行回采工作面瓦斯抽放是非常必要的。按前面計算結果，19，產(chǎn)量2000t/d時，；20，產(chǎn)量2000t/d時，；26，產(chǎn)量2000t/d時。如工作面增加供風量，會造成風速超標，工作面煤塵太大，將對工作面作業(yè)人員的身體健康構成威脅，同時隨著工作面風量的增大，會導致工作面上下隅角風壓增大，采空區(qū)漏風量增加，嚴重可造成采空區(qū)瓦斯大量涌出。 從資源和環(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，將抽出的瓦斯加以利用，可以變害為寶，不僅改善能源結構，而且減少了對環(huán)境的污染，可以取得顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。總之，無論是從礦井目前的瓦斯涌出現(xiàn)狀、礦井通風能力，還是從資源和環(huán)保的角度來看都有必要進行瓦斯抽放，特別是進入深部煤炭開采，瓦斯問題將是制約煤礦安全高效生產(chǎn)的重要因素，提前進行瓦斯抽放工作，對我礦安全生產(chǎn)很有必要。一般來說，其衡量指標有兩個：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)（）。八連城煤礦本煤層瓦斯抽放難易程度評價結果見表33。d)容易抽放可以抽放較難抽放~1010~表33 八連城煤礦本煤層瓦斯抽放難易程度評價結果表煤層鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)(d1)煤層透氣性系數(shù)λ(m2/MPa2 鄰近層、采空區(qū)瓦斯抽放的可行性根據(jù)120和26煤層的賦存與開采條件分析，開采19煤層時，其上鄰近層有1182煤層，其下鄰近層有19192226煤層均處于其開采影響范圍內(nèi)，1182煤層絕大部分的卸壓瓦斯涌入19煤層的采空區(qū)和工作面；1919223煤層也由于其采動影響，有相當數(shù)量的瓦斯涌入19煤層的采空區(qū)和工作面。分析八連城煤礦煤層賦存，不論是開采23煤層還是開采26煤層，其上、下均有卸壓鄰近層存在，鄰近層和圍巖卸壓瓦斯均涌向開采層。綜上所述，我礦120和26煤層屬于煤層群開采，工作面瓦斯大部分來源于鄰近層和圍巖，為減少工作面瓦斯涌出量，減輕礦井通風負擔，保證工作面正常開采，進行鄰近層及采空區(qū)瓦斯抽放是必要的。4 礦井抽放瓦斯方案與工藝 抽放瓦斯方法選擇的原則抽放瓦斯方法主要有：開采層瓦斯抽放、鄰近層瓦斯抽放、采空區(qū)瓦斯抽放。我礦屬煤層群開采，根據(jù)《八連城煤礦煤層瓦斯參數(shù)測定報告》對工作面瓦斯涌出量結果分析，工作面涌出的瓦斯主要來源于采空區(qū)（含鄰近層和圍巖）涌出的瓦斯。計算得出工作面的瓦斯涌出構成，見表41?？紤]開采層較薄、煤層透氣性系數(shù)低、煤層鉆孔自然瓦斯涌出衰減較快，綜合認為：回采工作面應采取以采空區(qū)、鄰近層瓦斯抽放為主，針對工作面瓦斯涌出特征，提出如下抽放方法。該方法是在綜采工作面回風巷內(nèi)側(cè)15m處，沿18煤層開掘一條瓦斯巷，密閉進行抽放，通過開采層的采動影響所形成裂隙在抽放負壓作用下截流上鄰近層涌出的瓦斯，同時將工作面采空區(qū)內(nèi)高頂區(qū)瓦斯抽走，降低采空區(qū)和鄰近層向工作面瓦斯涌出，有效地解決上隅角瓦斯積聚和回風瓦斯超限問題。圖41內(nèi)錯高位瓦斯巷引排采空區(qū)瓦斯示意圖方案二：高位鉆孔抽放采空區(qū)瓦斯高位鉆孔是提高開控點標高，增加鉆孔在裂隙帶的有效長度，利用順層鉆孔抽放采空區(qū)高處的高濃度瓦斯，提高抽放效率，現(xiàn)將高位順層鉆孔施工方法敘述如下：⑴ 抽放方法：沿煤層頂板向采空區(qū)方向呈扇形打10個孔深為150～200m鉆孔，鉆孔終孔點距回風巷的最遠距離在80m以上，封孔后抽放采空區(qū)及鄰近層瓦斯。掘6m后返平，再沿煤層頂板掘2～3m平巷作為鉆場，上山總長度7~8m，鉆場采用工字鋼支護。煤層走向沒有變化的情況下，各鉆孔參數(shù)見表42。）傾角（176。 ⑸ 抽放管路管理：隨著工作面的推進，靠近切眼的抽放鉆孔不斷報廢，當鉆孔距工作面切眼一定距離時，該鉆孔進入卸壓區(qū)，進行卸壓抽放。為了不影響工作面的正?；夭桑杼崆安鸪嗲醒?0m以內(nèi)管路，這給瓦斯管路的管理造成一定困難，所以可以考慮在靠近工作面切眼30m內(nèi)的鉆孔用軟膠管與抽放管未端相連，抽放管未端特制一段2～3m長的短管，短管上做幾個變徑三通，與靠近工作面的鉆孔用軟管相連，鉆孔報廢后再向前移動短管，保持短管始終在抽放管路的未端，見圖43。圖43抽放管路末端連接示意圖方案三：仰角鉆孔抽放瓦斯仰角鉆孔和高位鉆孔相差不多，仰角鉆孔省去高位鉆孔掘進小上山的費用，加快鉆孔施工，但是鉆孔在裂隙帶的有效長度減少，鉆孔密封效果和鉆孔有效壽命降低。⑵ 鉆場施工：在工作面回風巷，沿回風巷走向每隔100m開掘一個垂直回風巷的鉆場，長度4m，寬3m，鉆場采用工字鋼支護。若煤層傾角為2～7176。圖44 仰角鉆孔＋采空區(qū)埋管抽放采空區(qū)瓦斯表43 仰角鉆孔技術參數(shù)表孔號孔徑φ（mm）方位（176。）開孔位置鉆孔間距（m）孔深（m）19407～9120～150394107～9120～150594207～9120～150794307～9120～150994407～9120～15029457～9120～150494157～9120～150694257～9120～150894357～9120～1501094457～9120～150⑷ 封孔工藝： 同方案二。 礦井抽放瓦斯量預計⑴ 開采煤層抽放量預計根據(jù)120和26煤層的賦存條件、開采布置方式和現(xiàn)行開采方法，工作面的瓦斯主要來源于鄰近層和圍巖。但是由于120和26煤層百米鉆孔極限瓦斯涌出量不穩(wěn)定，較難進行本煤層抽放，若采用強化抽放，預計抽放本煤層卸壓瓦斯量為開采層總瓦斯涌出量的25%左右，故開采煤層預抽瓦斯量為2 m3/min。采空區(qū)抽放瓦斯量的多少，主要取決于采空區(qū)內(nèi)瓦斯資源的多寡和礦井的抽放瓦斯能力。根據(jù)國內(nèi)相同條件礦井的抽放經(jīng)驗，結合我礦開采煤層工作面抽放結果分析認為，采用內(nèi)錯高位尾巷、高位鉆孔或仰角鉆孔抽放采空區(qū)涌出的瓦斯方法，按采空區(qū)抽放瓦斯涌出量的65%計算，故預計工作面抽放采空區(qū)瓦斯量為21m3/min。但考慮到八連城煤礦地質(zhì)構造較復雜，開采煤層裂隙較發(fā)育，局部地區(qū)存在高瓦斯富集區(qū)，需進行局部抽放，可采用井下移動抽放瓦斯系統(tǒng)對掘進工作面前方煤體瓦斯進行抽放，地面系統(tǒng)不預留掘進工作面抽放瓦斯量。中央采區(qū)一般情況下井下有1個綜采工作面開采，根據(jù)前面各項預計結果，中央采區(qū)按1個綜采工作面同時開采，中央采區(qū)建立抽放瓦斯系統(tǒng)需具備抽放23m3/min純瓦斯的能力，故中央采區(qū)抽放瓦斯系統(tǒng)設備選型按系統(tǒng)抽放瓦斯能力23m3/min進行設計。 建立地面永久瓦斯抽放系統(tǒng)的必要性及可行性八連城煤礦依據(jù)《礦井瓦斯抽放管理規(guī)范》第9條的規(guī)定，目前不論從采掘工作面的瓦斯涌出量還是礦井瓦斯涌出量都已經(jīng)滿足建立抽放系統(tǒng)的必要條件，前面已經(jīng)論述過，這里就不再重復。根據(jù)《礦井瓦斯抽放管理規(guī)范》第10條規(guī)定：“建立永久瓦斯抽放系統(tǒng)的礦井，應同時具備下列2個條件：（1）瓦斯抽放系統(tǒng)的抽放量可穩(wěn)定在2m3/min以上；（2）瓦斯資源可靠、儲量豐富，預計瓦斯抽放服務年限在10年以上。5瓦斯抽放管網(wǎng)系統(tǒng) 抽放瓦斯泵房位置及管網(wǎng)敷設路線 抽放瓦斯泵房位置選擇抽放瓦斯場地的布置原則應嚴格按照國家所頒布的相關法律、法規(guī)執(zhí)行，不占用良田，有效利用現(xiàn)有的場地，平面布置整齊、合理，便于安裝與維修。從利用角度考慮，距離工業(yè)區(qū)不能太遠，以減少利用成本。中央采區(qū)建立井下移動瓦斯抽放泵站。井下移動瓦斯抽放泵站建在420m井底車場。 瓦斯管路敷設路線抽放瓦斯泵站選擇在回風井廣場附近，抽放管路通過立風井進入井下。正壓管網(wǎng)路徑：地面抽放瓦斯泵房→放空（用戶）井下移動抽放瓦斯泵站選擇在420m井底車場。正壓管網(wǎng)路徑：井下移動抽放瓦斯泵站→395回風巷→主井（用戶或放空） 瓦斯抽放管管徑計算及管材選擇瓦斯抽放管路管徑選擇得合理與否，對抽放瓦斯系統(tǒng)的工程投資及抽放系統(tǒng)抽放瓦斯效果有很大影響。按照預測的工作面瓦斯涌出量和工作面的通風能力情況，管徑選擇一般采用下式計算： 式中：D—瓦斯抽放管內(nèi)徑，m；Q—抽放管內(nèi)混合瓦斯流量，m3/min；V—抽放管內(nèi)瓦斯平均流速，m/s，取V=10m/s。根據(jù)預計的瓦斯流量，按上式計算選擇的抽放管直徑如表51所示。，管徑選擇一般采用下式計算： 式中：D—瓦斯抽放管內(nèi)徑，m；Q—抽放管內(nèi)混合瓦斯流量，m3/min；V—抽放管內(nèi)瓦斯平均流速，m/s，取V=17m/s。根據(jù)預計的瓦斯流量，按上式計算選擇的抽放管直徑如表52所示。 管路敷設及附屬裝置 管路敷設要求⑴ 井下管路煤礦井下的環(huán)境條件較惡劣，且巷道高低不平，坡度大小不一，巷道受壓變形，空氣濕潤易銹蝕等，為此對煤礦井下抽放瓦斯管路的敷設有如下要求：① 瓦斯管路應采取防腐、防銹蝕措施；② 管路底部應墊木墊，墊起高度不低于30cm，以防止底鼓損壞管路；③ 傾斜巷道的瓦斯管路，應用卡子將管道固定在巷道支護上，以免下滑；④ 管路敷設要求平直，盡量避免急彎；⑤ ；⑥ 管路敷設時，要考慮流水坡度，要求坡度盡量一致，避免高低起伏，低洼處需安裝放水器；⑦ 新敷設的管路要進行氣密性檢驗。 管路安裝⑴ 地面管路安裝地面抽放瓦斯泵房位于回風井廣場附近，地面管路安裝采用沿地表架空敷設方式，每6m設一個地面管路支架。地面管網(wǎng)系統(tǒng)詳見附圖C100329801。⑵ 井下管路安裝①回風井內(nèi)的瓦斯抽放主管，采用防墜梁支撐和梯子間托梁定位敷設方式，路鏈接全部采用管袖焊接。②回風巷道和石門內(nèi)的瓦斯抽放主管，采用沿巷道側(cè)幫敷設。對于坡度較大的巷道，應每隔12m設一個防滑支撐架并用一個半圓卡固定管路，以防止管路滑動。采用沿巷道側(cè)幫敷設。⑶ 管路防腐、防銹① 地面管路泵房內(nèi)管道內(nèi)外壁進行噴砂除銹，達到我國《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級標準》Sa2級，管道內(nèi)外壁噴涂無溶劑環(huán)氧導靜電涂料兩遍，漆膜厚度δ200μm。⑷ 管路防凍地面管道距離較短，安裝時預留一定的排水坡度，水均流入井下或泵房內(nèi)，管道內(nèi)不存在積水，為此，地面抽放瓦斯管路不需采取防凍措施。設計選用的閥門為截止閥。測壓嘴高度設計為80mm，選用內(nèi)徑6mm的紫銅管，在安裝管路之前預先焊上，平時用密封罩罩住或用細膠管套緊捆死，以防漏氣。⑶ 計量裝置瓦斯流量是瓦斯抽放工作中的一個重要參數(shù)，只有準確的測定它才能真實地反映瓦斯抽放效果。本設計選用孔板流量計作為計量裝備，計量裝置安裝詳見圖51和附圖C100329902。⑦ 孔板使用1年后，要對孔板進行校正，以減小計量誤差。⑸ 放水裝置根據(jù)抽放瓦斯實際情況，主要是抽放采空區(qū)瓦斯，抽放管路內(nèi)涌水量多的特點，設計的放水裝置除地面瓦斯抽放泵房沒選用自動放水器外井下均采用自制防水裝置。水環(huán)式真空泵性能規(guī)格見表52。水環(huán)式真空泵性能規(guī)格見表53。防回火裝置與水封式防爆器結構見圖53和圖54。安設放空管應注意以下幾點：① 放空管直徑不得小于瓦斯泵出、入口的主管直徑，設計選用Φ610mm的螺焊管；② 為防止雨水或其它雜物進入放空管，其上端管口應設放防護罩；③ 為便于操作，放空管閥門距地表1～；④ 放空管周圍不允許有易燃物；⑤ 放空管的高度需超過泵房屋脊3m以上，與泵房墻壁外距離為3~5m為宜，最遠不得超過10m。⑷ 在泵房內(nèi)抽放管路上（進、出口）配置控制閥門、測壓嘴、孔板流量計，對抽放瓦斯系統(tǒng)進行計量和測定。根據(jù)計算避雷針高度選擇24m，完全可以滿足保證泵房建筑的要求。⑹ 抽放瓦斯泵房內(nèi)采用離心泵給水環(huán)式真空泵供應工作用水和冷卻水環(huán)式真空泵的軸溫。⑺ 泵房內(nèi)除配置U型管水柱計、U型管汞柱計、瓦斯檢定器、氣壓計等檢測儀表外，還應配備瓦斯抽放泵站監(jiān)測系統(tǒng)，設立監(jiān)測分站，對瓦斯抽放真空泵的供水、抽放泵的軸溫進行監(jiān)控，同時對抽放瓦斯?jié)舛?、負壓和流量等進行監(jiān)測，建議瓦斯抽放泵站監(jiān)測系統(tǒng)的設計安裝由提供礦井環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)廠家提供設計。⑼ 泵房內(nèi)配置砂箱、滅火器和其它滅火工具。 抽放泵站位置選擇瓦斯泵房屬有爆炸危險的廠房，要求周圍50m范圍內(nèi)無居民，遠離井口，20m范圍內(nèi)無明火，同時，應選擇交通便利，地勢平坦的開闊地，有利于建筑物施工、抽放管路和電纜敷設。根據(jù)八連城煤礦的實際情況，通過對現(xiàn)場實地勘察和征求礦方的意見，地面抽放瓦斯泵房布置在立風井工業(yè)廣場附近，、建筑面積：408m2。 泵站結構抽放泵房為框架結構，按照不同的功能又劃分成真空泵間、配電室、值班室、管道間和水泵間等五部分。真空泵間尺寸：，；配電室尺寸：，寬6m，；值班室尺寸：，寬4m，；水泵間尺寸：，寬4m，；管道間尺寸：，寬5m。低位水池工程施工方法詳見附圖C100368710和C100368711。