抽采達(dá)標(biāo)工藝方案設(shè)計

1、八連城煤礦抽采達(dá)標(biāo)工藝方案設(shè)計 前 言一、概況八連城煤礦位于吉林省琿春市三家子滿族自治鄉(xiāng)，行政區(qū)劃隸屬琿春市，生產(chǎn)能力為1.8Mt/a。主要開采19#、20#、23#、26#煤層，隨著礦井西部采區(qū)開采，礦井開采強度的不斷增加，礦井瓦斯涌出量也呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢，瓦斯問題已對安全生產(chǎn)構(gòu)成威脅，僅靠通風(fēng)無法解決回采工作面的瓦斯問題。針對八連城煤礦瓦斯問題，為確保礦井安全、高效生產(chǎn)，特編制此抽采達(dá)標(biāo)工藝方案設(shè)計。通過對鄰近層及采空區(qū)的瓦斯進(jìn)行綜合抽放，降低工作面回風(fēng)流及上隅角中的瓦斯涌出量，確保礦井安全開采。二、任務(wù)來源根據(jù)煤礦瓦斯抽采達(dá)標(biāo)暫行規(guī)定第四章 第十八條，通過對礦井通風(fēng)瓦斯資料的收集、現(xiàn)場

2、調(diào)研、實地考察及對礦井生產(chǎn)實際情況進(jìn)行分析和方案比較，編制抽采達(dá)標(biāo)工藝方案設(shè)計。三、設(shè)計的主要依據(jù)1八連城煤礦初步設(shè)計說明書；2八連城煤礦勘探報告；3中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)礦井抽放瓦斯工程設(shè)計規(guī)范（MT 5018-96）；4中華人民共和國安全生產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)煤礦瓦斯抽采基本指標(biāo)（AQ 1026-2006）；5中華人民共和國安全生產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)煤礦瓦斯抽放規(guī)范（AQ 1027-2006）；6中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)煤炭工業(yè)給水排水設(shè)計規(guī)范（MT/T 5014-96）；7中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范（GB 50215-2005）；8煤礦安全規(guī)程；9煤礦瓦斯抽采達(dá)標(biāo)暫行規(guī)定10八連城煤礦提供的其

3、它地質(zhì)資料和實測資料。四、設(shè)計的指導(dǎo)思想1. 在符合有關(guān)規(guī)程、規(guī)范及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)且滿足使用的前提下，盡可能降低成本，節(jié)省工程投資；2. 盡量利用原有的巷道、已有的土地，不占用良田，不增加開拓費用；3. 設(shè)備、管材選型留有余地，能滿足礦井達(dá)到設(shè)計能力時的抽放瓦斯量的需求；4. 采用的工藝技術(shù)具有先進(jìn)性，且符合礦井實際。五、設(shè)計的主要內(nèi)容設(shè)計的具體內(nèi)容為：1八連城煤礦瓦斯賦存情況、抽放瓦斯的可行性及必要性、抽放瓦斯方法的確定、抽放瓦斯量預(yù)計等；2瓦斯抽放管網(wǎng)、抽放瓦斯鉆場與鉆孔參數(shù)設(shè)計；3抽放瓦斯系統(tǒng)的設(shè)備、儀器、儀表及附屬裝置選型及安裝設(shè)計；4礦井抽放瓦斯管理及安全措施；5主要設(shè)備、材料；6工程投資

4、概算；目 錄1 井田概況- 1 -1.1 交通位置- 1 -1.2 自然地理- 1 -1.3 井田境界及煤炭儲量- 2 -1.4 礦井地質(zhì)與煤層賦存- 2 -1.5 礦井生產(chǎn)情況- 4 -1.6 礦井通風(fēng)方式及瓦斯情況- 6 -2 礦井煤層瓦斯- 7 -2.1煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)- 7 -2.2礦井瓦斯儲量及可抽量- 7 -3 瓦斯抽放的必要性和可行性- 10 -3.1 瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果- 10 -3.2 瓦斯抽放的必要性- 11 -3.3 瓦斯抽放的可行性- 13 -4 礦井抽放瓦斯方案與工藝- 15 -4.1 抽放瓦斯方法選擇的原則- 15 -4.3 礦井抽放瓦斯量預(yù)計- 20 -4.4 抽

5、放服務(wù)年限- 21 -4.5 建立地面永久瓦斯抽放系統(tǒng)的必要性及可行性- 21 -5瓦斯抽放管網(wǎng)系統(tǒng)- 22 -5.1 抽放瓦斯泵房位置及管網(wǎng)敷設(shè)路線- 22 -5.2 抽放瓦斯管路選擇- 22 -5.3瓦斯抽放泵- 27 -6 瓦斯抽放泵站- 30 -6.1 瓦斯抽放站場地平面布置- 30 -6.2 地面瓦斯抽放泵房建筑及環(huán)境保護(hù)- 30 -6.3 瓦斯泵房設(shè)備布置- 31 -6.4 泵房的供電系統(tǒng)及通訊- 32 -6.5 給排水- 35 -6.6泵房采暖和通風(fēng)- 36 -7 抽放瓦斯管理- 37 -7.1隊伍組織- 37 -7.2 圖紙和技術(shù)資料- 37 -7.3 管理與規(guī)章制度- 38

6、-7.4 常用記錄和報表格式- 38 -8 安 全- 42 -8.1 抽放系統(tǒng)及抽放泵站安全措施- 42 -8.2 檢測、監(jiān)控系統(tǒng)- 43 -9 技術(shù)經(jīng)濟- 45 -9.1 機構(gòu)設(shè)置及人員配置- 45 -9.2 工程投資- 46 -9.3 技術(shù)經(jīng)濟分析與評價- 46 -10 礦井瓦斯利用- 48 -10.1 瓦斯利用的經(jīng)濟、社會及環(huán)境效益- 48 -10.2 瓦斯利用的可行性- 48 -10.3 瓦斯的民用及工業(yè)利用- 48 -1 井田概況1.1 交通位置八連城井田位于東經(jīng)13013075至13020375，北緯424615至425345，吉林省琿春市郊區(qū)，距市區(qū)5km?，q春至圖們鐵路已建成，

7、但尚未通車，因此本區(qū)對外交通當(dāng)前主要以公路至圖們市，圖們市有鐵路與全國各地相通。交通位置見圖1-1：圖1-1 交通位置圖1.2 自然地理1.2.1 地形與地貌特征八連城井田全部處于琿春河河圖們江沖積平原地帶，地面標(biāo)高一般在+30+40m。1.2.2 水文井田西部有圖們江流過，寬50100m左右，河岸為二級階地，高10m左右，局部有修筑了防洪堤，因此洪水時期對井田影響不大。井田南部有琿春河，由東向西注入圖們江，河谷最寬達(dá)4000m，因此形成了廣闊的沖積平原。1962年沿琿春河兩岸修筑了防洪堤，堤高2.0-3.8m，可防20年一遇的洪水。1.2.3 氣象與地震歷年最低氣溫-31，最高氣溫34，歷年

8、平均氣溫5-6；歷年最大降雨量842.6mm，最小為416.2mm；年最高蒸發(fā)量1535.4mm，最低為1100.1mm，凍結(jié)期為11月至翌年5月，凍結(jié)深度1.5m；主要風(fēng)向為西風(fēng)及北西風(fēng)，一般5-6級。本區(qū)地震活動強度較小，頻率低的弱震區(qū)。1.2.4 電源情況琿春礦區(qū)北部英安斜井附近有琿春發(fā)電廠，現(xiàn)發(fā)電能力66萬kw。礦區(qū)供電系統(tǒng)按總體規(guī)劃已基本形成，礦區(qū)主電源取自琿春電廠，備用電源取自石硯一次變，電壓等級60kV。八連城變電所主電源取自琿春電廠，備用電源取自城西變電所。1.2.5 水源情況八連城供水由城西礦加壓站引入管線。1.3 井田境界及煤炭儲量1.3.1 井田境界八連城煤礦井田位于東經(jīng)

9、13013075至13020375，北緯424615至425345，吉林省琿春市境內(nèi)；琿春煤田河北區(qū)的西部。西以圖們江為界，東鄰城西立井井田；北及東北與英安礦井田相接，南止琿春河防洪堤。南北平均長8km，東西平均寬4.5km，面積36km2。1.3.2 煤炭儲量 以7勘探線為界，以西為普查區(qū)，以東為精查區(qū)。普查區(qū)地質(zhì)儲量為2937萬噸，其中高級儲量67萬噸，精查區(qū)工業(yè)儲量為14430萬噸，其中高級儲量4273萬噸。可采儲量為10030萬噸。1.4 礦井地質(zhì)與煤層賦存1.4.1 礦井地層本井田含煤地層為第三系琿春組（E2-3H），基底為上侏羅統(tǒng)屯田營組（J3T）上覆第四系?，F(xiàn)分述如下：1、上侏羅

10、紀(jì)屯田營組屯田營組為一套火山碎屑巖系，構(gòu)成了含煤地層的基底，井田內(nèi)95%以上鉆孔均見到這套地層。主要有火山碎屑巖、灰綠色、暗紫色凝灰?guī)r、安山巖、安山集塊巖、凝灰集塊巖等組成。2、下第三系琿春組琿春組為井田含煤地層，根據(jù)巖相、巖性及含煤特征可分為上、中、下三段。 上段：19煤層以上，以灰淺灰色粉砂巖、砂質(zhì)泥巖為主，細(xì)砂巖次之，夾有45層細(xì)膩質(zhì)純的褐色泥巖和凝灰?guī)r標(biāo)志層。本段含有9、12、13、15、18、18-2等6個局部可采煤層和20余個薄煤層。13、17 煤層之上含有動物化石。本段厚度380800m ，一般厚度450600m。中段：19煤層至28下煤層為中段，是主要含煤段。以灰、淺灰色粉砂巖

11、、細(xì)砂巖為主，中粗砂巖、泥巖次之。夾有薄層鈣質(zhì)中粗砂巖和凝灰?guī)r示志層。水平波狀、鎬狀及混濁層理較發(fā)育。含有19、19-1、19-2、20、23、26等6層主要可采煤層和21、23-1、23-2、26下、28、28下等6層局部可采煤層。含豐富植物化石，20、21、28煤層之下含動物化石。本段厚度0130m。下段：28下煤層至基底，以深灰色粉砂巖、中粗砂巖為主，泥巖次之，局部見有礫巖，含煤層較多，但厚度及煤質(zhì)變化大。含有30上、30、30下、32、32下、33、34 等7層局部可采煤層。本段特點是由上而下顏色逐漸加深，凝灰物質(zhì)成分逐漸增多。本段厚度0280m左右。與屯田營組呈不整合接觸。3、第四系

12、全井田被第四系覆蓋，上部為腐植土、砂質(zhì)粘土、亞粘土。中部為砂礫及中、細(xì)砂。底部為砂礫及含砂礫質(zhì)粘土。厚度728m。1.4.2 地質(zhì)構(gòu)造本區(qū)構(gòu)造比較復(fù)雜，與其東鄰城西立井井田的構(gòu)造特征基本一致?？梢钥醋鞒俏髁⒕镏黧w構(gòu)造向西的延續(xù)。以斷裂為主，褶皺寬緩起伏，略向西平緩傾伏，地層走向總體為近EWNEE ，傾角小于15。1、褶皺本區(qū)為一軸向近東西、向西傾伏的寬緩背斜。背斜軸位于城西立井區(qū)的F7F10之間略向南偏移至F13F21斷層之間。背斜兩翼平緩，并有一次一級波狀起伏，組成一個寬緩復(fù)式背斜。2、斷層本區(qū)斷層發(fā)育，以近東西走向斷層為主，伴有北東、北西向兩組斷層，均為正斷層。近東西向走向斷層（主干斷

13、層）發(fā)生在復(fù)式背斜之上，由一系列傾向相反近似平行背斜軸的斷層，如F7、F52、F13、F58、F55、F21等斷層，構(gòu)成與背斜軸向近平行的地塹和地壘及伴有階狀斷層，為本區(qū)主要構(gòu)造形跡和特征。區(qū)內(nèi)探煤鉆孔172個，共發(fā)現(xiàn)126個斷點首采區(qū)地震勘探發(fā)現(xiàn)115個斷點，經(jīng)綜合研究分析，組成53條落差大于15m以上的斷層。其中落差大于100m的斷層有6條，即：F7、F81、F68、F13、F22、F88，落差大于50m的斷層有13條，其余斷層均小于50m。3、火成巖本區(qū)火成巖僅在7線7422號孔、6線784號孔和5線504號孔見到輝綠巖巖脈，大體呈東西向分布，并順層侵入于23號26號煤層之間，侵吞部分煤

14、層和使煤層受到強烈的烘烤現(xiàn)象，煤的變質(zhì)程度顯著增加。1.4.3 煤層及煤質(zhì) 煤層 煤層可采性本井田可采煤層極不穩(wěn)定，5個主要可采煤層可采性指數(shù)為0.5或接近0.5煤層本井田主要含煤地層位于第三系琿春組（E2-3H）。共有煤層25層，全區(qū)有5個主要可采煤層，為19#、19-1#、20#、23#、26#煤層，屬大部分可采煤層；有20個局部可采煤層或小局部可采煤層，可采煤層厚度、結(jié)構(gòu)及間距等見表1-1。 煤質(zhì)特征本區(qū)所有煤層均為長焰煤，空氣干燥基原煤水分平均為14.5%；原煤干燥基灰分平均31.78%，原煤干燥基彈筒發(fā)熱量平均4774卡/克、主要可采層平均4830卡/克。1.5 礦井生產(chǎn)情況1.5.

15、1 礦井生產(chǎn)現(xiàn)狀 八連城煤礦于1992年開工建設(shè)， 1994年5月八連城立井建設(shè)停工， 2004年10月恢復(fù)建設(shè)，2007年1月正式投產(chǎn)，礦井設(shè)計生產(chǎn)能力0.9Mt/a，服務(wù)年限為74a，現(xiàn)核定生產(chǎn)能力為1.8M/a。表1-1 可采煤層厚度、結(jié)構(gòu)、間距表編號厚 度（m）間 距（m）計量面積（km2）結(jié) 構(gòu)（分層）可采程度兩極值一般兩極值一般90-1.590.5-1.0104-190120-1503.01-2局部可采120-1.350.5-0.91.281-2局部可采11-2615-20130-1.300.5-0.94.761-2局部可采20-6830-45150-1.250.4-0.82.70

16、1-2局部可采38-5340-50180-1.850.4-0.90.831局部可采2-175-1018-20-1.400.5-1.01.731-2局部可采3-185-12190.2-3.700.8-1.526.661-3大部可采1-195-1019-10-2.370.5-1.010.701-2局部可采1-124-1019-20-2.500.6-1.221.301-2大部可采3-225-12200.2-2.461.0-1.519.571-3大部可采1-145-10210-1.340.4-0.810.131-2局部可采2-295-20230-2.940.8-1.520.601-3大部可采0.5-1

17、84-1023-10-1.860.5-0.94.931-2局部可采0.5-4.51-223-20-1.950.5-1.04.771-2局部可采3.5-287-15260-2.650.6-1.517.981-4大部可采0.5-132-726下0-1.880.5-1.06.811-2局部可采1.5-184-14280-1.680.6-1.09.421-3局部可采1-9.02-528下0-2.310.5-0.82.221-4局部可采8-3410-2030上0-2.070.5-0.91.981-3局部可采0.4-101-4300-1.650.4-0.82.801-3局部可采4-248-1530下0-2

18、.350.4-1.43.301-3局部可采6-2910-20320-2.180.4-1.04.441-3局部可采0.5-134-832下0-1.800.3-0.81.431-3局部可采5-3010-20330-1.780.4-1.51.771-4局部可采12-2715-20340-3.200.3-1.61.601-5局部可采1.5.2 井田開拓方式、采區(qū)劃分及采煤方法開拓方式礦井開拓方式立井單水平開采，現(xiàn)有兩個主井、一個副井、一個專用回風(fēng)井。主井為提煤井兼回風(fēng)井，新主井為提煤井兼入風(fēng)井，副井為輔助提升井兼入風(fēng)井，西風(fēng)井為專用回風(fēng)井。單一水平標(biāo)高為-420m。 采區(qū)劃分、采區(qū)儲量及開采順序全井田

19、把精查區(qū)7.2km的南北長分為北、中、南三個區(qū)，F(xiàn)13斷層以北為北部區(qū)；F23斷層以南為南部區(qū)；F13到F23斷層之間為中部區(qū)，其中5個主要的可采煤層公布在中部采區(qū)。全井共劃分8個采區(qū)，采區(qū)寬度一般1500-2500m，長度為700-1300m。采區(qū)開采順序按自近向遠(yuǎn)；在采區(qū)內(nèi)回采工作面實行“跳采”。 采煤方法采用單一長壁綜合機械化采煤法，全部垮落法管理頂板。掘進(jìn)采用綜掘和炮掘，工字鋼支護(hù)。1.6 礦井通風(fēng)方式及瓦斯情況本礦通風(fēng)方式為混合式通風(fēng)，副井、新主井入風(fēng)，主井、西風(fēng)井排風(fēng)。在地質(zhì)勘探階段沒有進(jìn)行過煤層瓦斯含量測定，1998年-2003年度瓦斯絕對涌出量（最大）為8.45m3/min，鑒

20、定為低瓦斯礦井。2007年1月投產(chǎn)以來，礦井絕對瓦斯涌出量呈增大的趨勢，2011年礦井瓦斯絕對涌出量為48.56m3/min。2 礦井煤層瓦斯2.1煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)煤層瓦斯賦存基礎(chǔ)參數(shù)是礦井瓦斯防治和瓦斯抽放設(shè)計的依據(jù)，煤層瓦斯賦存基礎(chǔ)參數(shù)主要包括：煤層原始瓦斯壓力、煤層原始瓦斯含量、百米鉆孔自然瓦斯涌出量及衰減系數(shù)、煤層透氣性系數(shù)等。煤科總院沈陽研究院承擔(dān)的“八連城煤礦抽放瓦斯可行性研究報告”項目開展期間，對本礦的瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)進(jìn)行了測定，測定結(jié)果如下。2.1.1 煤層瓦斯壓力19#煤層的瓦斯壓力在0.91.4MPa之間； 20#煤層的瓦斯壓力在1.55MPa；26#煤層的瓦斯壓力在1.612

21、.34MPa之間。2.1.2 煤層瓦斯含量19#煤層的瓦斯含量在6.28.18m3/t之間； 20#煤層的瓦斯含量在0.76.04m3/t；26#煤層的瓦斯含量在5.086.02m3/t之間。2.1.3 百米鉆孔自然瓦斯涌出量及衰減系數(shù)19#煤層的百米鉆孔初始自然瓦斯涌出量在1.4210-32.20110-3m3/min之間，鉆孔自然瓦斯流量衰減系數(shù)在0.01820.0235d-1之間；煤層的百米鉆孔初始自然瓦斯涌出量2740.110-3m3/min之間，鉆孔自然瓦斯流量衰減系數(shù)在0.019d-1之間.2.1.4 煤層透氣性系數(shù)19#煤層的透氣性系數(shù)在0.1072.356m2/MPa2.d之間

22、；20#煤層的透氣性系數(shù)為0.336m2/MPa2.d；26#煤層的透氣性系數(shù)為0.2291.192m2/MPa2.d之間。2.2礦井瓦斯儲量及可抽量礦井瓦斯儲量應(yīng)為礦井可采煤層的瓦斯儲量、受采動影響后能夠向開采空間排放的不可采煤層及圍巖瓦斯儲量之和。瓦斯儲量的大小標(biāo)志著瓦斯資源多少，同時亦是衡量有無開發(fā)利用價值的重要指標(biāo)，可按下式計算：Wk=Wl十W2十W3 式中：Wk礦井瓦斯儲量，Mm3； Wl可采煤層的瓦斯儲量，Mm3； Ali礦井可采煤層i的地質(zhì)儲量，Mt； X1i礦井可采煤層i的瓦斯含量，m3t； W2受采動影響后能夠向開采空間排放瓦斯的各不可采煤層的總瓦斯儲量， （Mm3）A2i受

23、采動影響后能夠向開采空間排放的不可采煤層的地質(zhì)儲量，Mt； X2i受采動影響后能夠向開采空間排放的不可采煤層的瓦斯含量，m3t； W3受采動影響后能夠向開采空間排放的圍巖瓦斯儲量，Mm3,按下式計算： W3K(W1十W2) K圍巖瓦斯儲量系數(shù)，取K0.15。礦井可開發(fā)瓦斯量（或稱可抽放量）是指在既定的開采技術(shù)條件下，按照目前的抽放技術(shù)水平所能抽出的最大瓦斯量。它反映著礦井瓦斯資源的開發(fā)程度，與其抽放工藝技術(shù)和抽放能力密切相關(guān)，一般采用下式計算：Wkc=kWk 式中：Wkc礦井可抽瓦斯量，Mm3；k礦井瓦斯抽放率，按照我國目前的技術(shù)水平；Wk礦井瓦斯儲量 Mm3；按上式計算得出煤層的瓦斯儲量及可

24、抽量，計算結(jié)果見表2-1所示。從表2-1可以看出，本礦的瓦斯資源相當(dāng)豐富，這就為礦井的瓦斯開發(fā)利用提供了充足的資源條件，同時也對礦井的安全生產(chǎn)構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。本礦的瓦斯資源相當(dāng)豐富，其瓦斯儲量和可抽量分別為167394.8Mm3和50218.43Mm3，這就為礦井的瓦斯開發(fā)利用提供了充足的資源條件，同時也對礦井的安全生產(chǎn)構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。表2-1 八連城煤礦瓦斯儲量及可抽量計算結(jié)果匯總表煤層工業(yè)儲量(10kt)可采儲量(10kt)瓦斯含量(m3/t)瓦斯儲量 (10km3)可采煤炭瓦斯儲量 (10km3)抽放率（%）可開發(fā)瓦斯量(10km3)9262.3182.38.182146 1491

25、30 447 12127.488.58.181042 724 30 217 13206.2143.38.181687 1172 30 352 158.181870.5498.18577 401 30 120 18-227.218.98.18222 155 30 46 192349.51632.98.1819219 13357 30 4007 19-1949.1659.68.187764 5396 30 1619 19-21036.7720.58.188480 5894 30 1768 201934.71344.66.0411686 8121 30 2436 21314.5218.66.0419

26、00 1320 30 396 231822.11266.46.2611406 7928 30 2378 23-1514.1357.36.263218 2237 30 671 23-2176.1122.46.261102 766 30 230 261453.91010.56.269101 6326 30 1898 26下596.8414.86.263736 2597 30 779 28565.6393.16.263541 2461 30 738 28下276.6192.26.261732 1203 30 361 30上207.21446.261297 901 30 270 30242168.26

27、.261515 1053 30 316 30下323224.56.262022 1405 30 422 32411.7286.16.262577 1791 30 537 32下145.2100.96.26909 632 30 189 33197.5137.36.261236 859 30 258 34220.4153.26.261380 959 30 288 小計14430.39785.4 99494 69149 20745 巖層9949 6915 2074 合計109444 76064 17610 3 瓦斯抽放的必要性和可行性3.1 瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果礦井瓦斯涌出量預(yù)測的任務(wù)是確定新礦井、新

28、水平、新采區(qū)投產(chǎn)時瓦斯涌出量的大小，為礦井和采區(qū)提供通風(fēng)及瓦斯管理方面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，它是礦井通風(fēng)設(shè)計、瓦斯抽放和瓦斯管理必不可少的基礎(chǔ)參數(shù)。在八連城煤礦抽放瓦斯可行性研究報告項目中，沈陽研究院使用分源預(yù)測法，對八連城煤礦各主采煤層瓦斯涌出量進(jìn)行了預(yù)測，結(jié)果如下：回采工作面：19#工作面瓦斯涌出量為11.6216.84m3/t，20#工作面瓦斯涌出量為17.42m3/t；26#工作面瓦斯涌出量為19.77m3/t。煤層回采工作面絕對瓦斯涌出量預(yù)計見表3-13-3。表3-1 19#煤層不同產(chǎn)量下工作面瓦斯涌出量預(yù)計 單位：（m3/min）產(chǎn)量（t）10020030040050060070080090

29、01000瓦斯涌出量1.17 2.34 3.51 4.68 5.85 7.02 8.19 9.36 10.53 11.69 產(chǎn)量（t）1100120013001400150016001700180019002000瓦斯涌出量12.86 14.03 15.20 16.37 17.54 18.71 19.88 21.05 22.22 23.39 產(chǎn)量（t）2100220023002400250026002700280029003000瓦斯涌出量24.56 25.73 26.90 28.07 29.24 30.41 31.58 32.74 33.91 35.08 表3-2 20#煤層不同產(chǎn)量下工作面

30、絕對瓦斯涌出量預(yù)計 單位：m3/min產(chǎn)量/t/d1002003004005006007008009001000瓦斯涌出量1.212.423.634.846.057.268.479.6810.8912.10產(chǎn)量/t/d1100120013001400150016001700180019002000瓦斯涌出量13.3114.5215.7316.9418.1519.3620.5721.7822.9824.19產(chǎn)量/t/d2100220023002400250026002700280029003000瓦斯涌出量25.4026.6127.8229.0330.2431.4532.6633.8735.08

31、36.29表3-3 26#煤層不同產(chǎn)量下回采工作面瓦斯涌出量預(yù)計 m3/min 產(chǎn)量/t/d1002003004005006007008009001000瓦斯涌出量1.372.754.125.496.868.249.6110.9812.3613.73產(chǎn)量/t/d1100120013001400150016001700180019002000瓦斯涌出量15.1016.4817.8519.2220.5921.9723.424.7126.0927.46產(chǎn)量/t/d2100220023002400250026002700280029003000瓦斯涌出量28.8330.2031.5832.9534.3

32、235.7037.0738.4439.8141.19掘進(jìn)工作面：19#煤層煤巷綜掘工作面的推進(jìn)度為450m/月計算，19#煤層煤巷綜掘工作面的絕對瓦斯涌出量為1.72 m3/min，20#煤層掘進(jìn)工作面的推進(jìn)度為250m/月計算，20煤層掘進(jìn)工作面的絕對瓦斯涌出量為1.92m3/min。26#煤層掘進(jìn)工作面的推進(jìn)度為200m/月計算，掘進(jìn)工作面的絕對瓦斯涌出量為2.2 m3/min。3.2 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(jìn)工作面絕對瓦斯涌出

33、量大于3m3/min，采用通風(fēng)方法解決不合理的。（2）礦井絕對瓦斯涌出量達(dá)到以下條件的： 大于或等于40m3/min； 年產(chǎn)量1.01.5Mt的礦井，大于30m3/min； 年產(chǎn)量0.61.0Mt的礦井，大于25m3/min； 年產(chǎn)量0.40.6Mt的礦井，大于20m3/min； 年產(chǎn)量小于或等于0.4Mt的礦井，大于15m3/min。（3）開采有煤與瓦斯突出危險煤層的。下面從三個方面來分析八連城煤礦瓦斯抽放的必要性。3.2.1 從礦井瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)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(yù)測結(jié)果來看，開采19#煤層回采工作面瓦斯涌出量16.84m3/t，產(chǎn)量2000t/d時，絕

34、對瓦斯涌出量23.39m3/min，綜掘工作面月進(jìn)尺450m/月時，其絕對瓦斯涌出量1.72m3/min；20#煤層回采工作面瓦斯涌出量17.42m3/t，產(chǎn)量2000t/d時，絕對瓦斯涌出量24.19m3/min，綜掘工作面月進(jìn)尺250m/月時，絕對瓦斯涌出量1.92m3/min，；26#煤層回采工作面瓦斯涌出量19.77m3/t，產(chǎn)量2000t/d時，絕對瓦斯涌出量27.46m3/min，綜掘工作面月進(jìn)尺200m/月時，絕對瓦斯涌出量2.2m3/mi?；夭晒ぷ髅嫱咚褂砍隽恳殉^煤礦安全規(guī)程規(guī)定回采工作面5m3/min的界限。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)

35、，進(jìn)行回采工作面瓦斯抽放是非常必要的。3.2.2 從礦井通風(fēng)能力來看瓦斯抽放的必要性采掘工作面是否有必要進(jìn)行瓦斯抽放的判斷標(biāo)準(zhǔn)是：采掘工作面最大供風(fēng)量小于稀釋瓦斯所需要的風(fēng)量，即當(dāng)瓦斯涌量大于通風(fēng)所能解決的瓦斯涌出量時就應(yīng)當(dāng)抽放瓦斯，其抽放瓦斯的必要性指標(biāo)通常以下式表示： 式中：工作面允許的最大風(fēng)速，4m/s；工作面最小通風(fēng)斷面，5.49m2；允許風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛?%，這里從安全的角度考慮取0.8%；瓦斯涌出不均衡系數(shù)，取1.5。按前面計算結(jié)果，19#煤層回采工作面瓦斯涌出量16.84m3/t，產(chǎn)量2000t/d時，絕對瓦斯涌出量23.39m3/min，；20#煤層回采工作面瓦斯涌出量17.4

36、2m3/t，產(chǎn)量2000t/d時，絕對瓦斯涌出量24.19m3/min，；26#煤層回采工作面瓦斯涌出量19.77m3/t，產(chǎn)量2000t/d時，絕對瓦斯涌出量27.46m3/min。 各回采工作面瓦斯涌出量均大于通風(fēng)所能稀釋瓦斯量，通風(fēng)能力不能滿足工作面所需風(fēng)量的要求，不能保證工作面回風(fēng)和上隅角瓦斯不超限。如工作面增加供風(fēng)量，會造成風(fēng)速超標(biāo)，工作面煤塵太大，將對工作面作業(yè)人員的身體健康構(gòu)成威脅，同時隨著工作面風(fēng)量的增大，會導(dǎo)致工作面上下隅角風(fēng)壓增大，采空區(qū)漏風(fēng)量增加，嚴(yán)重可造成采空區(qū)瓦斯大量涌出。因此，從工作面通風(fēng)能力看礦井已具備建立抽放瓦斯系統(tǒng)的必要條件。3.2.3 從資源和環(huán)保的角度來看

37、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(jié)構(gòu)，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。根據(jù)前面計算我礦煤層瓦斯儲量和可抽量分別為1094.44Mm3和760.64Mm3，這說明礦井的瓦斯資源比較豐富，為瓦斯開發(fā)利用提供了較為充足的條件。總之，無論是從礦井目前的瓦斯涌出現(xiàn)狀、礦井通風(fēng)能力，還是從資源和環(huán)保的角度來看都有必要進(jìn)行瓦斯抽放，特別是進(jìn)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(jìn)行瓦斯抽放工作，對我礦安全生產(chǎn)很有必要。3.3 瓦斯抽放的可行性3.3.1 本煤層瓦斯抽放的可行性本煤層瓦斯抽放的可行性是指煤

38、層在天然透氣性條件下進(jìn)行預(yù)抽的可行性。一般來說，其衡量指標(biāo)有兩個：一為煤層的透氣性系數(shù)（）；二為鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)（）。據(jù)上述指標(biāo)將煤層預(yù)抽瓦斯的難易程度進(jìn)行分類，見表3-2。八連城煤礦本煤層瓦斯抽放難易程度評價結(jié)果見表3-3。表3-2 煤層預(yù)抽瓦斯難易程度分類表 指標(biāo)難易程度鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)(d-1)煤層透氣性系數(shù)(m2/MPa2d)容易抽放可以抽放較難抽放0.0510100.10.1表3-3 八連城煤礦本煤層瓦斯抽放難易程度評價結(jié)果表煤層鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)(d-1)煤層透氣性系數(shù)(m2/MPa2d)煤層抽放難易程度190.01820.03570.1072.356可以抽放200.01

39、90.336可以抽放260.2290.336可以抽放從表3-3可以看出，我礦19、20和26煤層屬于可以抽放煤層，具備本煤層瓦斯抽放的可行性。3.3.2 鄰近層、采空區(qū)瓦斯抽放的可行性根據(jù)19、20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18#、18-2#煤層，其下鄰近層有19-1#、19-2#、20#、21#、23#、26#煤層均處于其開采影響范圍內(nèi)，18#、18-2#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；19-1#、19-2#、20#、21#、23#煤層也由于其采動影響，有相當(dāng)數(shù)量的瓦斯涌入19#煤層的采空區(qū)和工作面。由于八連城煤礦屬煤層群開采，煤層賦存

40、不穩(wěn)定，19煤層有部分地區(qū)不可采，在此區(qū)域內(nèi)，若回采20煤層時，其上鄰近層有19、19-1、19-2煤層，下鄰近層有21、23、23-1、23-2煤層全部處在卸壓范圍內(nèi)，其上、下鄰近層的卸壓瓦斯將涌向開采煤層。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。若能在開采煤層上部鄰近層適當(dāng)位置煤層內(nèi)掘一條內(nèi)錯高位抽放瓦斯巷并密閉抽放，既可以直接抽放鄰近層涌出的卸壓瓦斯，也可以通過裂隙抽放工作面采空區(qū)內(nèi)高冒拱內(nèi)的瓦斯；或在開采煤層回風(fēng)巷開掘鉆場向上鄰近層打上向鉆孔直接抽放上鄰近層的卸壓瓦斯和開采層切眼前方煤體的卸壓瓦斯，后期抽

41、放采空區(qū)內(nèi)高冒拱內(nèi)的瓦斯。綜上所述，我礦19、20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(fēng)負(fù)擔(dān)，保證工作面正常開采，進(jìn)行鄰近層及采空區(qū)瓦斯抽放是必要的。因此，在我礦建立抽放瓦斯系統(tǒng)進(jìn)行瓦斯抽放是必要的也是可行的。4 礦井抽放瓦斯方案與工藝4.1 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。選擇具體抽放瓦斯方法時應(yīng)遵循如下原則： 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)和開采條件； 應(yīng)根據(jù)瓦斯來源及構(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； 有利于減少井巷工程量，實現(xiàn)抽

42、放巷道與開采巷道相結(jié)合； 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； 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)以及抽放時間增加。4.2工作面瓦斯來源構(gòu)成我礦屬煤層群開采，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(jié)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。其中開采層涌出的瓦斯由開采層的煤壁和落煤解吸瓦斯構(gòu)成；采空區(qū)涌出的瓦斯由鄰近層、采空區(qū)丟煤和圍巖涌出的瓦斯構(gòu)成。計算得出工作面的瓦斯涌出構(gòu)成，見表4-1。表4-1 工作面瓦斯涌出構(gòu)成開采煤層采面瓦斯總涌出量(m3/min)本層瓦斯涌出量(m3/min)采空區(qū)瓦

43、斯涌出量(m3/min)本層瓦斯所占比例（%）采空區(qū)瓦斯所占比例（%）1923.397.9715.4134662024.197.5716.6231692627.467.5319.932872注：表中按一個面2000t/d計算工作面瓦斯涌出量和各占的比例，采空區(qū)瓦斯涌出量含圍巖和鄰近層瓦斯涌出量，4.3 工作面瓦斯抽放方法選擇根據(jù)我礦工作面瓦斯涌出量統(tǒng)計數(shù)據(jù)和工作面的瓦斯涌出量預(yù)測以及工作面瓦斯來源分析結(jié)果，其回采工作面涌出的瓦斯有2834%來源于開采層，有6672%來源于采空區(qū)（含鄰近層瓦斯）?？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(rèn)為：回采工作面應(yīng)采取以采空區(qū)、

44、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。 方案一：內(nèi)錯高位瓦斯巷抽放采空區(qū)瓦斯由于我礦是煤層群開采，由表4-1可知其開采層上下鄰近層和采空區(qū)瓦斯涌出較大，因此治理八連城煤礦開采層煤瓦斯的關(guān)鍵在于治理起鄰近層和采空區(qū)瓦斯，根據(jù)以往在國內(nèi)其它礦井治理鄰近層和采空區(qū)瓦斯的成功經(jīng)驗，結(jié)合開采煤層的賦存條件和工作面巷道布置情況，分析研究擬采用內(nèi)錯高位瓦斯巷治理鄰近層和采空區(qū)瓦斯。該方法是在綜采工作面回風(fēng)巷內(nèi)側(cè)15m處，沿18#煤層開掘一條瓦斯巷，密閉進(jìn)行抽放，通過開采層的采動影響所形成裂隙在抽放負(fù)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

45、向工作面瓦斯涌出，有效地解決上隅角瓦斯積聚和回風(fēng)瓦斯超限問題。其抽放方法見圖4-1。圖4-1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(biāo)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： 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150200m鉆孔，鉆孔終孔點距回風(fēng)巷的最遠(yuǎn)距離在80m以上，封孔后抽放采空區(qū)及鄰近層瓦斯。 鉆場施工：在工作面回風(fēng)巷，沿回風(fēng)巷走向每隔120m開掘一條垂直回風(fēng)巷的上山，上山寬3m，高2.5m，坡度為30，掘6m后返平，再沿煤層頂板掘23m平巷作為

46、鉆場，上山總長度78m，鉆場采用工字鋼支護(hù)。 鉆孔布置：每個鉆場內(nèi)布置10個鉆孔，呈扇形布置，詳見圖4-2。煤層走向沒有變化的情況下，各鉆孔參數(shù)見表4-2。圖4-2 高位順層鉆孔采空區(qū)埋管抽放采空區(qū)瓦斯表4-2 高位順層鉆孔技術(shù)參數(shù)表孔號孔徑（mm）方位（）傾角（）開孔位置鉆孔間距（m）孔深（m）194545距頂板0.5m0.512015029415450.512015039425450.512015049435450.512015059445450.5120150 封孔工藝：鉆孔采用聚氨脂封孔，封孔深度5m，封孔段長度2m，封孔管為60mm的鐵管（或抗靜電塑料管），再用鋼絲骨架膠管連接到DN

47、400mm抽放管上，再連接到主管路上。 抽放管路管理：隨著工作面的推進(jìn)，靠近切眼的抽放鉆孔不斷報廢，當(dāng)鉆孔距工作面切眼一定距離時，該鉆孔進(jìn)入卸壓區(qū)，進(jìn)行卸壓抽放。隨著抽放管路不斷變短，靠近切眼的管路要逐段卸下來，端頭用法蘭片密封。為了不影響工作面的正常回采，需提前拆除距切眼20m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23m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4-3。這樣一來，工作面的預(yù)抽鉆孔可以抽取大量的卸壓瓦斯，來彌補

48、難以抽放這一缺陷。圖4-3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(jìn)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。仰角鉆孔施工方法敘述如下： 抽放方法：在回風(fēng)巷布置的鉆場內(nèi)向采空區(qū)方向呈扇形打10個孔深為120150m仰角鉆孔，鉆孔終孔點距回風(fēng)巷的最遠(yuǎn)距離在80m以上，封孔后抽放采空區(qū)及鄰近層瓦斯。 鉆場施工：在工作面回風(fēng)巷，沿回風(fēng)巷走向每隔100m開掘一個垂直回風(fēng)巷的鉆場，長度4m，寬3m，高2.5m，鉆場采用工字鋼支護(hù)。 鉆孔布置：每個鉆場內(nèi)布置10個鉆孔，呈扇形布置，詳見圖4-4。若煤層

49、傾角為27，煤層走向沒有變化的情況下，各鉆孔參數(shù)見表4-3。圖4-4 仰角鉆孔采空區(qū)埋管抽放采空區(qū)瓦斯表4-3 仰角鉆孔技術(shù)參數(shù)表孔號孔徑（mm）方位（）傾角（）開孔位置鉆孔間距（m）孔深（m）194079開孔點距鉆場頂板0.5m0.512015039410790.512015059420790.512015079430790.512015099440790.5120150294579開孔點距鉆場頂板1.0m0.512015049415790.512015069425790.512015089435790.5120150109445790.5120150 封孔工藝： 同方案二。 抽放管路管理：

50、同方案二。4.3 礦井抽放瓦斯量預(yù)計 開采煤層抽放量預(yù)計根據(jù)19#、20#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。根據(jù)前面對工作面瓦斯涌出特點的分析，回采工作面日產(chǎn)為2000t/d時，在回采開采煤層瓦斯涌出量為7.537.97 m3/min。但是由于19#、20#和26#煤層百米鉆孔極限瓦斯涌出量不穩(wěn)定，較難進(jìn)行本煤層抽放，若采用強化抽放，預(yù)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(yù)抽瓦斯量為2 m3/min。 采空區(qū)（含鄰近層及圍巖）抽放量預(yù)計近年來，我國采空區(qū)瓦斯抽放發(fā)展較快，采空區(qū)抽放瓦斯量所占抽放瓦斯量的比重愈來

51、愈大，單工作面抽放瓦斯量最高達(dá)100m3/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。對我礦采煤方法和工作面瓦斯涌出情況統(tǒng)計，在回采工作面達(dá)到設(shè)計生產(chǎn)能力2000t/a時，回采工作面采空區(qū)（含鄰近層）瓦斯涌出量為15.4119.93m3/min，考慮到工作面瓦斯涌出不均衡性，工作面瓦斯涌出不均衡系數(shù)取1.5，工作面最大瓦斯涌出量為22.8229.9m3/min。根據(jù)國內(nèi)相同條件礦井的抽放經(jīng)驗，結(jié)合我礦開采煤層工作面抽放結(jié)果分析認(rèn)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(yù)計工作面抽放采空區(qū)瓦斯量為21m3/min。掘進(jìn)工作面抽放瓦斯量預(yù)計通過對開采煤層掘進(jìn)工作面瓦斯涌出統(tǒng)計和掘進(jìn)工作面瓦斯涌出預(yù)測結(jié)果分析，掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量不大，目前靠通風(fēng)完全可以瓦斯問題，正常情況下不需進(jìn)行