【正文】 W3（Mm3）Wk（Mm 3） Wc（Mm 3）己 15 己己 1617 瓦斯抽放率根據(jù)《MT501896 礦井瓦斯抽放工程設計規(guī)范》第 條規(guī)定：設計瓦斯抽放率，可根據(jù)煤層瓦斯抽放難易程度、瓦斯涌出情況、采用的抽放瓦斯方法等因素綜合確定；也可參照鄰近生產(chǎn)礦井或條件類似礦井的數(shù)值選取。河南理工大學本科畢業(yè)設計21根據(jù)《AQ10272022 煤礦瓦斯抽放規(guī)范》第 條規(guī)定：瓦斯抽出率：——預抽煤層瓦斯的礦井：礦井抽出率應不小于 20%，回采工作面抽出率應不小于 25%；——鄰近層卸壓瓦斯抽放的礦井：礦井抽出率應不小于 35%，回采工作面抽出率應不小于 45%；——采用綜合抽放方法的礦井：礦井抽出率應不小于 30%；——煤與瓦斯突出礦井：預抽煤層瓦斯后，突出煤層的瓦斯含量應小于該煤層始突深度的原始煤層瓦斯含量或將煤層瓦斯壓力降到 以下。1 井（或采區(qū)）瓦斯抽放率的測定與計算：在瓦斯抽采站的抽采主管上安裝瓦斯計量裝置，測定礦井每天的瓦斯抽采量。每月底按式（324）計算礦井月平均瓦斯抽采率。每月底按式（325）計算工作面月平均瓦斯抽采率。f抽放率為 45%。根據(jù)瓦斯可抽量及年瓦斯抽放量，己四采區(qū)服務年限為 a。河南理工大學本科畢業(yè)設計23河南理工大學本科畢業(yè)設計244 瓦斯抽放的必要性和可行性論證 瓦斯抽放的必要性本設計主要從以下三個方面來分析回采工作面瓦斯抽采的必要性。從通風能力分析因工作面瓦斯涌出量大，僅靠通風解決瓦斯問題不現(xiàn)實，無法保證回采工作面瓦斯不超限。從防治煤與瓦斯突出分析為防止回采工作面回采過程中出現(xiàn)煤與瓦斯突出現(xiàn)象，確保生產(chǎn)安全，必須進行瓦斯抽放，確保安全生產(chǎn)。從資源利用和環(huán)保的角度分析瓦斯是一種優(yōu)質潔凈的能源，將抽出的瓦斯加以利用，可以變害為寶，改善能源結構，保護礦區(qū)環(huán)境，并取得顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。綜上所述，八礦必須建立瓦斯抽放系統(tǒng)。⑵礦井絕對瓦斯涌出量達到以下條件的：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。 通風處理瓦斯量核定當一個礦井、采區(qū)或工作面的絕對瓦斯涌出量大于通風所能允許的瓦斯涌出量時，就要抽放瓦斯， = （411）??式中： q—礦井采區(qū)或工作面）的瓦斯涌出量，m 3/min；qf—通風所能承擔的最大瓦斯涌出量，m 3/min；v—通風巷道（或工作面）允許的最大風速，m/s；S—通風巷道（或工作面）斷面積，m 2；C—《 煤礦安全規(guī)程》允許的風流中的瓦斯?jié)舛龋?；K—瓦斯涌出不均衡系數(shù)，~。 礦井己四采區(qū)瓦斯涌出量分析與預測（一）瓦斯來源分析根據(jù)《礦井瓦斯涌出預測方法》 （AQ10182022）己四采區(qū)瓦斯涌出構成河南理工大學本科畢業(yè)設計26關系如 41 圖所示。己四采區(qū)瓦斯涌出 回采工作面瓦斯涌出 工作面采空區(qū)瓦斯涌出 開采層（包括圍巖）瓦斯涌出 鄰近層瓦斯涌出 圖41 己四采區(qū)瓦斯涌出構成關系圖Figure41 gas emission structure diagram of Has four mining area（二）己四采區(qū)瓦斯涌出量預測己四采區(qū)瓦斯涌出量是指在生產(chǎn)過程中，從煤層和巖層以及采落的煤（巖）體涌入采區(qū)中的氣體總數(shù)量，可用絕對瓦斯涌出量和相對涌出量兩個參數(shù)來表示。瓦斯涌出量預測方法瓦斯涌出量預測有多種方法，主要有以下幾種：（1）統(tǒng)計法：根據(jù)己四采區(qū)不同深度已采水平的相對瓦斯涌出量的大量實測資料，通過統(tǒng)計分析，找出相對瓦斯涌出量隨深度增長的規(guī)律，預測延深水平或相鄰礦井的瓦斯涌出量的方法；（2）煤層瓦斯含量法：按照煤層瓦斯含量與采后煤炭的殘余瓦斯含量計算相對瓦斯涌出量的方法。河南理工大學本科畢業(yè)設計27其中分源法預測瓦斯涌出量方法經(jīng)過近 10 年研究、完善與提高，在本礦區(qū)及淮南、焦作、陽泉等幾十個礦區(qū)或礦井應用均取得了滿意的效果，預測準確率達到 85%以上，并已制訂出礦井瓦斯量預測規(guī)范，在全國推廣應用。分源預測法預測瓦斯涌出量（1）掘進工作面瓦斯涌出量掘進巷道瓦斯涌出量由巷道煤壁瓦斯涌出量和掘進落煤瓦斯涌出量兩部分組成。 （412）??????????1201?LqD式中：q1—掘進工作面巷道煤壁絕對瓦斯涌出量，m 3/min；D—巷道斷面內(nèi)暴露煤壁面的周邊長度，m；對于薄及中厚煤層，D=2m0，m 0 為開采層厚度；對于厚煤層，D=2h+b，h 及 b 分別為巷道的高度及寬度；—巷道平均掘進速度，m/min；?q0—煤壁瓦斯涌出強度，m 3/（m 2?min） ，按式（413）計算； （413）??00 16.)(. WVqr????式中：Vr—煤中揮發(fā)分含量，%；W0—煤層原始瓦斯含量，m 3/t；L—巷道長度，m。②掘進工作面落煤絕對瓦斯涌出量掘進工作面落煤絕對瓦斯涌出量可由式（414）計算。根據(jù)《礦井瓦斯涌出量預測方法》 （AQ10182022）附錄 C：高變質煤瓦斯含量10m 3/t 和低變質煤的 Wc值可按表 41 純煤的殘存瓦斯含量取值選取。河南理工大學本科畢業(yè)設計29表 41 純煤的殘存瓦斯含量取值Table41 pure coal residual gas content values揮發(fā)分% 6～8 8～12 12～18 18～26 26～35 35～42 42～56Wc 9～6 6～4 4～3 3～2 2 2 2注：煤的殘存瓦斯量亦可近似地按煤在 壓力條件下的瓦斯吸附量取值。 q 掘 =q1+q2 （415）式中：q 掘 ——掘進工作面絕對瓦斯涌出量，m 3/min；q1——掘進工作面巷道煤壁絕對瓦斯涌出量，m 3/min；q2——掘進工作面落煤絕對瓦斯涌出量，m 3/min。（2）采煤工作面瓦斯涌出量預測①開采層瓦斯涌出量預測開采層瓦斯涌出量預測按式（416）計算： （416）??c03213WMmk??q式中：q3—開采煤層相對瓦斯涌出量，m 3/t；m—開采層厚度，m；M—開采層采高，m；K1—圍巖瓦斯涌出系數(shù)，根據(jù)《礦井瓦斯涌出量預測方法 》 （AQ10182022）規(guī)定，k 1 值選取范圍為 ～,全部陷落法管理頂板，碳質組分較多的圍巖，k 1 取 ；局部充填法管理頂板 k1 取 ；全部充填法管理頂板 k1 ??；砂質泥巖等致密性圍巖 K1 取值可偏??；河南理工大學本科畢業(yè)設計30K2—工作面丟煤系數(shù)，取回采率的倒數(shù)。計算結果見表 44。②鄰近層瓦斯涌出量預測河南理工大學本科畢業(yè)設計31受己 15 煤層采動影響，己 1617 煤層瓦斯將涌入己 15 采面和采空區(qū)。計算結果見表 44。根據(jù)《礦井瓦斯涌出量預測方法》 （AQ10182022）采用式（4111）計算。（3）己四采區(qū)瓦斯涌出量預測己四采區(qū)瓦斯涌出量是由己四采區(qū)內(nèi)各掘進工作面瓦斯涌出量、回采工作面瓦斯涌出量以及回采工作面采空區(qū)瓦斯涌出量組成，根據(jù)《礦井瓦斯涌出量預測方法》 （AQ10182022）采用式（4112）計算。 A4(K????ni niqqq）掘采區(qū)式中：q 區(qū) —生產(chǎn)采區(qū)相對瓦斯涌出量，m 3/t；K180。河南理工大學本科畢業(yè)設計33表 43 掘進工作面瓦斯涌出量計算表Table43 tunneling working face gas emission calculation table采區(qū)煤層Vr Γ m0 ν D L S W0 Wc q0 q1 q2 q 掘己 15 1400 14 22 2 己四己 1617 1400 14 20 表 44 回采工作面瓦斯涌出量計算表Table44 working face gas emission calculation table采區(qū) 煤層 k1 k2 k3 L h m M W0 Wc η i W0iWci q3 q4 q 采己 15 180 22 2 22 2 己四己 1617 160 20 20 河南理工大學本科畢業(yè)設計34表 45 采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù) K’、 K”值Table45 goaf gas emission coefficient K, K value采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù) 煤層屬性 取值范圍 取值原因單一煤層 ～生產(chǎn)采區(qū) K’近距離煤層群 ～單一煤層 ～已采采區(qū) K”近距離煤層群 ～a）對通風管理水平較高，開采煤層厚度適中，丟煤較少，煤層層數(shù)較少的礦井（或采區(qū)），應取下限值；b）對通風管理水平較差，開采中厚以上煤層且煤層層數(shù)較多的礦井（或采區(qū)）應取上限值。 瓦斯抽放的可行性 開采層抽放瓦斯的可行性根據(jù)鄰近礦井的實際抽放瓦斯資料和開拓開采布置，確定己四采區(qū)各煤層以本煤層抽放為主，進行預抽、邊采邊抽等綜合抽放瓦斯方法。 抽放難易程度 河南理工大學本科畢業(yè)設計35表47 煤層瓦斯抽放難易程度表Table 47 coal seam gas drainage ease of classification類別 鉆孔流量衰減系數(shù)d1煤層透氣性系數(shù) ㎡／Mpa 2從鄰近十礦及八礦實測數(shù)據(jù)鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù) ～‰,一般在 3‰以下。從鄰近十礦及八礦抽采情況看，瓦斯抽采效果還是比較明顯的。河南理工大學本科畢業(yè)設計36河南理工大學本科畢業(yè)設計375 抽放方法 規(guī)定根據(jù)《MT501896 礦井瓦斯抽放工程設計規(guī)范》第 條規(guī)定：選擇抽放瓦斯方法，應根據(jù)煤層賦存條件、瓦斯來源、巷道布置、瓦斯基礎參數(shù)、瓦斯利用要求等因素經(jīng)技術經(jīng)濟比較確定。根據(jù)《AQ10272022 煤礦瓦斯抽放規(guī)范》第 條規(guī)定：按礦井瓦斯來源實施開采煤層瓦斯抽放、鄰近層瓦斯抽放、采空區(qū)瓦斯抽放和圍巖瓦斯抽放；第 條規(guī)定：多瓦斯來源的礦井，應采用綜合瓦斯抽放方法。一般把回采工作面老頂初次冒落前的平均瓦斯涌出量認為是本煤層的瓦斯涌出量，而將老頂初次冒落后的平均瓦斯涌出增加量認為是鄰近層的瓦斯涌出量。河南理工大學本科畢業(yè)設計38 抽放方法選擇根據(jù)上面建立的抽放瓦斯的必要性指標和可行性指標，依據(jù)規(guī)程、規(guī)范的規(guī)定論述采用礦井集中抽放瓦斯系統(tǒng)或地面鉆孔抽放瓦斯系統(tǒng)，還是采用井下移動式抽放瓦斯系統(tǒng)。抽放瓦斯方法、方式的選擇，應根據(jù)瓦斯及煤層賦存情況，瓦斯來源、巷道布置方式、礦井開采技術條件、瓦斯基礎參數(shù)等綜合分析比較后確定。由于己 15煤采面為近距離開采保護層采面，己 15煤層與己 1617煤層層間距厚度不均，在開采過程中己 1617煤層瓦斯釋放入該采面，尤其是采空區(qū)附近。己 15煤采面選擇的抽放方法為：上下順槽打順層平行鉆孔預抽、高位鉆孔抽放和采空區(qū)埋管抽放、上隅角抽放相結合的瓦斯抽放方法。表 51 抽采方案選擇Table 51 drainage scheme selection類別 抽排放方式 理由 抽排放工藝采煤工作面預抽及邊采邊抽煤層瓦斯含量較大，透氣性系數(shù)及鉆孔瓦斯涌出衰 減系數(shù)滿足預抽條件。穿層預抽 煤層瓦斯含量較大，透氣性系數(shù)及鉆孔瓦斯涌出衰減系數(shù)滿足預抽條件。在掘進工作面順槽兩幫掘鉆場抽放。 在回風巷內(nèi)向煤層開鑿鉆場，向冒落拱上方打扇形孔。 在回風巷內(nèi)向煤層頂板掘一條小上山，然后返平做鉆場，向冒落拱上方打扇形孔。 上隅角淺部插管抽放?！_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參數(shù)的變化。 鉆孔及鉆場布置及封孔方法 回采工作面抽放己四采區(qū)己 15開采煤層的工作面，采用順層鉆孔抽放方法，開孔位置在己15煤層上、下順槽，鉆孔終孔位置位于己 15煤層中。； 同時抽采的鉆孔數(shù)目： 467 個；鉆孔長度： 95m。封孔工藝：根據(jù)封孔效果及封孔程序的難易程度選擇聚胺酯封孔方法，封孔深度 5m，封孔管采用對接 2 寸鐵管，封孔管外接孔板和閥門，然后用 2寸軟管直接與主抽放干管連接。因此，在掘進過程中，對順槽掘進進行超前卸壓抽采。首先采用穿層鉆孔抽放瓦斯，進行區(qū)域防突。11 個孔全部封孔聯(lián)網(wǎng)抽采。河南理工大學本科畢業(yè)設計42底 板 瓦 斯 抽 采 巷底 板 穿 層 鉆 孔膠 帶 運 輸 順 槽 底 板 瓦 斯 抽 采 巷膠 帶 運 輸 順 槽軌 道 運 輸 順 槽15m 15m15m15m圖 52 穿層鉆孔預抽煤層條帶瓦斯示意圖Figure52 wear layer drilling drainage seam stripe gas schematic diagram閥 門孔 板 鎧 裝 膠 管 50m放 水 器 接 口封 孔 材 料 抽 放 鉆 孔圖 53 掘進面邊掘邊抽瓦斯抽放示意圖Fig