【正文】 27。由于地面瓦斯抽放系統(tǒng)為一工程量較大的項目, 服務(wù)年限長, 一旦管路安裝完畢不易更換。表2－4 礦井瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果 生產(chǎn)時期開采區(qū)域平均產(chǎn)量（t/d）瓦斯涌出量生產(chǎn)采區(qū)（m3/min）已采采區(qū)（m3/min）合計（m3/min）（m3/t）目前采掘工作面等300022。47。638。49后期采掘工作面等400038。67。2 回采工作面瓦斯涌出來源與構(gòu)成在二1和二3煤層工作面采空區(qū), 生產(chǎn)工作面(按兩個回采工作面考慮)和掘進(jìn)工作面(按4個掘進(jìn)工作面考慮), 預(yù)計將來的最大瓦斯涌出量可達(dá)到38。3 瓦斯抽放的必要性2。1 相關(guān)法規(guī)的要求按照《煤礦安全規(guī)程》規(guī)程的有關(guān)規(guī)定及”先抽后采, 以風(fēng)定產(chǎn), 監(jiān)測監(jiān)控”的十二字方針，無論高瓦斯礦井的井型大小，也不管煤層有無煤與瓦斯突出危險性，必須建立地面永久抽放瓦斯系統(tǒng)或井下臨時抽放瓦斯系統(tǒng)。從瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果（表2－4）來看，礦井在生產(chǎn)過程中的瓦斯涌出量將達(dá)38。因此，必須建立瓦斯抽放系統(tǒng)。3。雖然, 該礦回采工作面的絕對瓦斯涌出量已經(jīng)超過5m3/min。采掘工作面需要采取瓦斯抽放的必要性判斷標(biāo)準(zhǔn)是: 在給定的巷道通風(fēng)斷面條件下，采掘工作面設(shè)計通風(fēng)能力小于稀釋瓦斯所需的風(fēng)量,即式(2－1)成立時, 抽放瓦斯才是必要的。5； C 《煤礦安全規(guī)程》允許的采掘工作面瓦斯?jié)舛龋?，取C=1。由表2－5可以看出，對回采工作面和采空區(qū)而言，單純靠通風(fēng)方法不能解決工作面瓦斯超限問題。 表2－5 礦井瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果 生產(chǎn)時期工作面瓦斯涌出量設(shè)計風(fēng)量(m3/s)需要風(fēng)量(m3/s)是否需要抽放瓦斯(m3/t)(m3/min)生產(chǎn)采空區(qū)3。4926。6800960需要2。衡量本煤層瓦斯預(yù)抽可行性指標(biāo)有三個：煤層透氣性系數(shù)(λ)，鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)（α）和百米鉆孔瓦斯極限抽放量衰減系數(shù)(Qj)。表2－6 本煤層預(yù)抽瓦斯難易程度分類表抽放難易程度鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)α（d1）百米鉆孔瓦斯極限抽量Qj (m3)煤層透氣系數(shù)λ（m2/MPa20031440010可以抽放0。0514400～288010～0。0528800?？紤]到富興煤礦毗鄰的其他礦井的情況和地質(zhì)勘探資料及有關(guān)文獻(xiàn),可以斷定，富興煤礦二煤屬于較難抽放煤層(表26)，如不采取其他技術(shù)措施, 基本不具備預(yù)抽本煤層瓦斯的可行性。2。開采二煤時，應(yīng)該納入礦井瓦斯儲量計算有二1和二3煤層和圍巖（含煤線）的瓦斯儲量，計算公式如下： …………………………（2－2）式中: Wk — 確礦井瓦斯儲量，萬m3； C — 圍巖瓦斯儲量系數(shù) ，取C = 1?？沙榱渴侵傅V井瓦斯儲量中能被抽出的瓦斯量，由下式計算： ……………………………………（2－3）式中: Wkc 礦井瓦斯可抽量，萬m3； ηk 礦井瓦斯抽放率，按照義馬礦區(qū)生產(chǎn)礦井的現(xiàn)狀預(yù)計，ηk =25～35%，取平均值ηk = 30%； Wk 礦井瓦斯儲量，萬m3。9合計8637325911。由表可知， 礦井瓦斯儲量和可抽取量分別為86373萬m3和25911。礦井的煤炭工業(yè)儲量是根據(jù)1990年的《河南省義馬礦務(wù)局富興煤礦礦井地質(zhì)報告》給出的可采儲量減去19912004的采出量進(jìn)行估算的。1 抽放方法選擇的原則選擇礦井瓦斯抽放方法應(yīng)根據(jù)礦井煤層賦存條件, 瓦斯基本參數(shù), 瓦斯來源, 巷道布置, 抽放瓦斯的目的及瓦斯利用等因素來確定, 并應(yīng)遵守以下原則:(1)。(2)。(3)。(4)。(5)。(6)。3。因此, 確定礦井抽放瓦斯的方法為開采煤層抽放(包括開采工作面和掘進(jìn)工作面抽放)和采空區(qū)抽放等方式。選擇的瓦斯抽放方法如下：⑴。掘進(jìn)工作面采用邊掘邊抽方法抽放本煤層瓦斯。采用高位鉆孔抽放回采工作面及采空區(qū)瓦斯。3。1 回采工作面本煤層瓦斯抽放由于煤層的透氣性低, 采用預(yù)抽和邊采邊抽相結(jié)合的抽放方法，即：利用工作面膠帶順槽或軌道順槽向煤層打迎向平行鉆孔預(yù)抽本煤層瓦斯，并利用回采工作面前方超前卸壓效應(yīng)邊采邊抽本煤層瓦斯，以提高煤層瓦斯抽放效率。圖3－1 回采工作面本煤層瓦斯抽放鉆孔布置示意圖推薦的本煤層預(yù)抽鉆孔布置參數(shù)如下： 鉆孔長度 80100m； 鉆孔直徑 ∮75mm； 鉆孔與工作面夾角 4176。； 鉆孔間距 10m； 封孔深度 5m； 封孔方式 聚胺脂封孔。2。考慮到富興煤礦掘進(jìn)工作面瓦斯涌出較小,采用邊掘邊抽比較合適。推薦的鉆孔布置參數(shù)如下： 鉆孔長度 60100 m；鉆孔直徑 ∮75 mm；相鄰孔間夾角 3176。；鉆場間距 50 m；鉆場內(nèi)鉆孔數(shù) 3個；封孔深度 5m；封孔方式 聚胺脂封孔。鉆場的規(guī)格應(yīng)根據(jù)巷邦瓦斯抽放鉆孔布置的要求, 選用鉆機的外形尺寸及鉆桿長度而定。相鄰兩組鉆場之間的間距為4050m。掘進(jìn)工作面先抽后掘就是在煤巷掘進(jìn)工作面向前方煤層施工扇形鉆孔, 每個循環(huán)69個鉆孔, 鉆孔深度5060m, 每個循環(huán)間距4050m, 預(yù)計抽放時間為20左右。5m和4m。當(dāng)掘進(jìn)工作面抽放鉆孔數(shù)量較多時, 為擴(kuò)大鉆孔覆蓋范圍, 抽放鉆孔應(yīng)以巷道中線為基準(zhǔn), 向周圍煤體呈放散狀排列, 以提高抽放效果。2。圖33為回采工作面高位鉆孔布置示意圖。在生產(chǎn)實際中, 應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際監(jiān)測參數(shù)對抽放鉆孔的布置進(jìn)行調(diào)整, 以達(dá)到最好的抽放效果。2 抽放量預(yù)計及抽放服務(wù)年限3。1 回采工作面本煤層預(yù)抽量預(yù)計 由于二1和二3煤層的透氣性低及回采工作面巷道面積較小等原因, 盡量不采用邊采邊抽的方式, 而著重考慮采用高位鉆孔抽放的方式。2。0014d1；t 巷道掘進(jìn)期間邊掘邊抽鉆孔平均抽放瓦斯時間，d，在巷道長度為240m（包括聯(lián)絡(luò)橫貫長度）、掘進(jìn)速度30m/mon條件下，t＝120d。691m3/min。764m3/min。2。58m3/min。3。4 抽放服務(wù)年限由于礦井瓦斯抽放方式為高位鉆孔抽放、邊采邊抽和邊掘邊抽，瓦斯抽放服務(wù)年限與礦井生產(chǎn)服務(wù)年限相同。2。設(shè)計掘進(jìn)工作面的預(yù)抽(盡量不采用預(yù)抽)時間為20天, 回采面的預(yù)抽時間大于3個月, 回采面預(yù)抽鉆孔可作為邊采邊抽鉆孔, 當(dāng)采煤工作面推進(jìn)至該孔孔口附近時, 拆除鉆孔。從而使煤層的透氣性增加, 提高瓦斯抽放效果。3 瓦斯抽放鉆孔施工及設(shè)備3。1 鉆機的選擇選擇鉆機需要考慮的因素包括: 1)。 2)。 3)。 4)。 5)。某礦現(xiàn)在使用的鉆機采用整體箱式結(jié)構(gòu), 具有體積小, 重量輕, 移動安裝方便, 機械效率高等優(yōu)點,完全能夠滿足井下瓦斯抽放鉆孔鉆進(jìn)的要求。3。2 鉆孔施工技術(shù)安全措施 除了采取鉆孔施工技術(shù)的一般安全措施(略)外, 還必須采取以下特殊措施: (1)。 (2)。 (3)。 (4)。 (5)。3。3 鉆孔封孔 抽放鉆孔封孔方式主要有水泥注漿泵封孔, 人工水泥沙漿封孔和聚胺脂封孔等。在煤層中封孔長度不小于5m。因為使用水泥沙漿封孔, 凝固時間長, 對于傾斜鉆孔不易充滿。 聚胺脂封孔就是由異氰酸脂和聚醚并添加幾種助劑反應(yīng)而生成硬質(zhì)泡沫體密封鉆孔。現(xiàn)主要應(yīng)用卷纏藥液法封孔, 封孔深度一般為36m即可符合要求。1— 集氣孔段。 3—水泥砂漿封孔段。3。除此之外, 在抽放巷道口設(shè)瓦斯抽放監(jiān)測傳感器, 對抽放管道的負(fù)壓, 瓦斯?jié)舛? 瓦斯流量, 溫度進(jìn)行監(jiān)測。4 瓦斯管網(wǎng)系統(tǒng)選擇與管網(wǎng)阻力計算及設(shè)備選型4。58m3/min(將來最大瓦斯抽放量)。4。2。抽放管路應(yīng)盡量選擇敷設(shè)在巷道曲線段少和距離短的線路中, 盡可能避開運輸繁忙巷道, 同時還要考慮供電, 供水, 運輸方便。井下布置是將瓦斯抽放泵布置在井下靠近抽放地點的進(jìn)風(fēng)流中, 這樣可以減少抽放管路的長度, 并隨時根據(jù)抽放地點的需要改變抽放泵的位置, 可以節(jié)省管路投資, 節(jié)省防爆裝置和避雷裝置, 其必要條件是抽放管路的瓦斯排放到采區(qū)回風(fēng)巷或總回風(fēng)巷后, 在較小范圍內(nèi)經(jīng)過稀釋達(dá)到風(fēng)流瓦斯?jié)舛炔怀?。富興煤礦開采服務(wù)年限長，工作面到新材料井井口的距離較短, 且工作面需要抽放的瓦斯量較大，因此，建立地面永久瓦斯抽放系統(tǒng)較為合理。要求瓦斯抽放泵站房50m范圍內(nèi)無主要建筑及民房, 在泵房周圍20m設(shè)立圍墻或柵欄, 并嚴(yán)禁明火。方案1: 21171工作面順槽 224。 東軌大巷 224。 抽放泵房 224。方案2:21171工作面順槽 224。 東軌大巷 224。 抽放泵房 224。如果把主管道延伸到21171工作面回風(fēng)順槽與二一區(qū)專用回風(fēng)下山匯合處, 兩個方案的井下主管道長度基本相同, 即1280m。2。約定： 綜采綜放工作面瓦斯抽放管為支管1；根據(jù)各瓦斯抽放管內(nèi)預(yù)計的瓦斯流量，按式（3－5）計算選擇的瓦斯抽放管管徑如表3－2示。表3－2 瓦斯抽放管管徑計算選擇結(jié)果抽放管類別純瓦斯抽放量（m3/min）瓦斯?jié)舛龋?）混合瓦斯抽放量（m3/min）計算管內(nèi)徑（m）選擇管徑（mm）干管11。600。503021。256Φ 2757支管25。930。考慮將來有可能布置兩個工作面, 故選支管1與支管2同徑。342m, 支管1直徑 D = 0。242m。掘進(jìn)及回采工作面支管可選擇直徑為Φ275mm的無縫鋼管, 壁厚可選擇7mm。2。摩擦阻力（Hm）計算 ………………… (3－6)式中: Hm — 管路摩擦阻力，Pa；L — 負(fù)壓段管路長度，m；Q — 抽放管內(nèi)混合瓦斯流量，m3/h；γ — 混合瓦斯對空氣的密度比；K — 與管徑有關(guān)的系數(shù)；D — 抽放管內(nèi)徑，cm。由于礦井的服務(wù)年限較長，且中后期開采的采區(qū)煤層瓦斯含量高，考慮到瓦斯抽放泵的有效使用年限僅為15年左右，故計算礦井生產(chǎn)時期的瓦斯抽放系統(tǒng)最大阻力。材料立井抽放干管(長度為580m)224。工作面抽放支管(長度為1200m)。 表3－3 生產(chǎn)前期瓦斯抽放系統(tǒng)最困難管網(wǎng)阻力計算結(jié)果 抽放管類 別Q（m3/min）γL（m）KD（cm）Hm（Pa）干管38。86619300。21522。670。7126。14合計3526。局部阻力（Hj）計算管路局部阻力損失按直管阻力損失的15%計算，則抽放管路系統(tǒng)的局部阻力損失為:Hj =0。15 x 3526。04 Pa。總阻力（H）計算H = Hm + Hj = 3526。04 = 4055。2。瓦斯抽放主管均采用法蘭盤螺栓緊固連接, 中間夾橡膠密封圈。2。瓦斯抽放管路敷設(shè)的一般要求 由于煤礦井下的環(huán)境條件比較惡劣, 巷道變形較大高低不平, 坡度大小不一, 空氣潮濕管路易生銹, 為此對煤礦井下瓦斯抽放管路的敷設(shè)有如下要求: (1)。 (2)。 (3)。 (4)。在低洼處需要安裝放水器。新敷設(shè)的管路要進(jìn)行氣密性試驗。在冬季寒冷地區(qū)應(yīng)采取防凍措施。瓦斯抽放管路不宜沿車輛來往繁忙的主要交通干線敷設(shè)。瓦斯抽放管路不允許與自來水管, 暖氣管, 下水道管, 動力電纜, 照明電纜和電話線纜等敷設(shè)于一個地溝內(nèi)。在空曠的地帶敷設(shè)瓦斯抽放管路時, 應(yīng)考慮未來的發(fā)展規(guī)劃和建筑物的布置情況。瓦斯抽放主管路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5m, 距鐵路大于4m, 距木電線桿大于2m。瓦斯抽放管路與其他建筑物相交時, 其垂直距離大于0。5m, 且距相交建筑物2m范圍內(nèi), 管路不準(zhǔn)有接頭。管路安裝井下瓦斯抽放管路采用吊掛或打支撐墩沿巷道底板敷設(shè)。地面瓦斯管路安裝采用沿地表架空敷設(shè)方式, 架空高度0。每隔56m設(shè)置一個支撐架(支撐墩), 必要時在支撐墩上設(shè)半圓形管卡固定管路, 以防滑落。管道防腐防銹所有金屬管道外表均要進(jìn)行防銹處理,即在管道外表先涂刷兩層樟丹, 在刷一層調(diào)和漆。2。除此之外, 在瓦斯泵房和地面管路上還須安設(shè)有防爆, 防回火裝置及放空管等。閥門 瓦斯抽放管路和鉆場連接管上均應(yīng)安裝閥門, 主要用來調(diào)節(jié)和控制各抽放點的抽放量, 抽放濃度和抽放負(fù)壓等。放水器 在抽放管路系統(tǒng)最低點安裝人工或自動放水器, 及時放空抽放管路中的積水, 提高系統(tǒng)的抽放效率。 為減少瓦斯抽放成本, 建議采用人工放水器(如圖41, 圖42)。1 – 鋼管。圖41 人工負(fù)壓放水器(也可以作正壓放水器用)圖42 高負(fù)壓人工放水器安裝示意圖(a) 臥式, (b) 立式。 2 – 放水器閥門。 4 – 放水閥門。 6 法蘭盤。3)。在抽放系統(tǒng)的主管道和各支管上安裝一套WYS型管道氣體參數(shù)監(jiān)測儀(南京科強科技實業(yè)有限公司產(chǎn)品),計量整個抽放系統(tǒng)的瓦斯抽放量。 也可以使用板流量計來測定管道中氣體的流量。在鉆場內(nèi)使用孔板流量計時, 應(yīng)保證孔板前后各1m段平直, 不要有閥門和變徑管。 測定孔板兩端的壓差可采用傾斜水柱計, 測定抽放管路中的抽放負(fù)壓可采用水銀計, 抽放管路中的瓦斯?jié)舛瓤刹捎秘?fù)壓吸氣筒和高濃度瓦斯檢定器。根據(jù)水銀壓差計測