山礦 抽采達標工藝預案設計概述

86-/NUMPAGES90焦煤集團九里山礦抽采達標工藝方案設計總工程師：礦長：九里山礦通防科二〇一七年一月

前言一、概況九里山礦位于焦作礦區(qū)東部，太行山南麓，西距市區(qū)18公里。井田西起11勘探線與演馬莊礦相鄰，東以北碑村斷層為界與古漢山井田相連,北起煤層隱伏露頭，南抵西倉上斷層，井田走向長4.2-5.3Km，傾斜寬3～4.2Km，井田面積17.5Km2。于1970年7月開始建井，1983年4月30日簡易投產(chǎn)，設計生產(chǎn)能力90萬噸/年，核定礦井生產(chǎn)能力100萬噸/年。可采煤層為二迭系山西組二1煤，煤層賦存較穩(wěn)定，結(jié)構簡單，厚度0.92～8.13m，平均厚度5.15m，傾角9～18°。目前剩余可采儲量5900余萬噸，剩余服務年限40年。隨著礦井開采深度的不斷增加，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)構成威脅，僅靠通風無法解決回采工作面的瓦斯問題。針對九里山礦瓦斯問題，為確保礦井安全、高效生產(chǎn)，特編制此抽采達標工藝方案設計。二、任務來源依照《煤礦瓦斯抽采達標暫行規(guī)定》第四章第十八條，通過對礦井通風瓦斯資料的收集、現(xiàn)場調(diào)研、實地考察及對礦井生產(chǎn)實際情況進行分析和方案比較，編制抽采達標工藝方案設計。三、設計的要緊依據(jù)1．九里山礦初步設計講明書；2．九里山礦勘探報告；3．中華人民共和國行業(yè)標準《礦井抽放瓦斯工程設計規(guī)范》（MT5018-96）；4．中華人民共和國安全生產(chǎn)行業(yè)標準《煤礦瓦斯抽采差不多指標》（AQ1026-2006）；5．中華人民共和國安全生產(chǎn)行業(yè)標準《煤礦瓦斯抽放規(guī)范》（AQ1027-2006）；6．中華人民共和國行業(yè)標準《煤炭工業(yè)給水排水設計規(guī)范》（MT/T5014-96）；7．中華人民共和國國家標準《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》（GB50215-2005）；8．《煤礦安全規(guī)程》；9．《煤礦瓦斯抽采達標暫行規(guī)定》10．九里山礦其它地質(zhì)資料和實測資料。四、設計的指導思想1.在符合有關規(guī)程、規(guī)范及設計標準且滿足使用的前提下，盡可能降低成本，節(jié)約工程投資；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.設備、管材選型留有余地，能滿足礦井達到設計能力時的抽放瓦斯量的需求；4.采納的工藝技術具有先進性，且符合礦井實際。五、設計的要緊內(nèi)容設計的具體內(nèi)容為：1．九里山礦瓦斯賦存情況、抽放瓦斯的可行性及必要性、抽放瓦斯方法的確定、抽放瓦斯量可能等；2．瓦斯抽放管網(wǎng)、抽放瓦斯鉆場與鉆孔參數(shù)設計；3．抽放瓦斯系統(tǒng)的設備、儀器、儀表及附屬裝置選型及安裝設計；4．礦井抽放瓦斯治理及安全措施；5．要緊設備、材料；6．工程投資概算；

目錄TOC\o"1-2"\h\z\u31198前言 1186981礦井概況 -5-202351.1礦井交通位置 -5-205911.2自然地理 -5-21071.3井田境地及煤炭儲量 -6-26521.4礦井地質(zhì)與煤層賦存 -7-120551.5礦井生產(chǎn)情況 -10-21742礦井通風及煤層瓦斯 -12-27402.1礦井通風方式 -12-269502.2煤層瓦斯基礎參數(shù) -12-114282.3可能礦井瓦斯儲量及可抽量 -12-228443瓦斯抽放的必要性和可行性 -15-295793.1瓦斯抽放的必要性 -15-306663.2瓦斯抽放的可行性 -18-59414礦井抽放瓦斯方案與工藝 -19-8784.1抽采達標工程布局 -19-129314.2抽采達標工程量 -20-42174.3礦井接替關系 -20-86204.4施工設備及要緊器材 -21-263044.5進度打算 -22-326824.6資金打算 -23-179044.7抽放瓦斯方法選擇的原則 -26-91504.8工作面瓦斯來源構成 -26-34284.9工作面瓦斯抽放方法 -26-185504.7礦井可能瓦斯抽采量及抽采效果 -31-275555瓦斯抽放管網(wǎng)系統(tǒng) -34-40035.1規(guī)定 -34-69085.2抽放瓦斯管路選擇 -34-294595.2.2抽采管路的選擇 -35-71296瓦斯抽放泵站 -39-286906.1瓦斯抽放泵 -39-88906.2瓦斯抽放站場地平面布置及環(huán)境愛護 -41-276446.3瓦斯泵房設備布置 -41-243126.4泵房的供電系統(tǒng)及通訊 -42-6206.5給排水 -43-104376.6泵房采溫順通風 -44-127457組織治理 -45-225317.1隊伍組織 -45-166967.2圖紙和技術資料 -45-212157.3治理與規(guī)章制度 -46-213198安全技術措施 -46-67538.1抽放系統(tǒng)及抽放泵站安全措施 -46-293918.2檢測、監(jiān)控系統(tǒng) -48-31429技術經(jīng)濟 -50-50709.1編制依據(jù) -50-32969.2投資范圍 -50-41849.3費用概算 -50-840710礦井瓦斯利用 -52-1070310.1瓦斯利用的經(jīng)濟、社會及環(huán)境效益 -52-3224910.2九里山礦井二1煤層氣資源量計算結(jié)果及評價 -52-639110.3瓦斯利用的可行性 -53-498510.4瓦斯的民用及工業(yè)利用 -53-1礦井概況1.1礦井交通位置焦作礦區(qū)位于河南省焦作市，是我國聞名的優(yōu)質(zhì)無煙煤產(chǎn)地。焦作煤業(yè)有限責任公司九里山煤礦位于焦作礦區(qū)中部，行政區(qū)屬焦作市管轄，距焦作市18km。本井田北部有焦（作）～輝（縣）公路，南部有焦（作）～新（鄉(xiāng)）公路和正在建設的濟（源）～東（明）高速公路，礦井鋪設專用鐵路線經(jīng)新（鄉(xiāng)）～焦（作）待王站編組后輸送全國各地。公路四通八達，并可直達鄭州、洛陽、新鄉(xiāng)、山西晉城等地，鄉(xiāng)間簡易公路縱橫成網(wǎng)，交通十分方便。圖1-1交通位置圖1.2自然地理1.2.1地形與地貌特征焦作礦區(qū)屬太行山山前平原和沖積、洪積扇的邊緣地帶。總體地形平坦，海拔85~117m，一般在95m左右。全區(qū)地勢北西高，南東低，地面坡度3~8‰。1.2.2氣象據(jù)焦作市氣象資料，本區(qū)屬暖溫帶大陸性半干燥季風氣候。春季干燥多風，夏季炎熱多雨，秋季陰雨涼快，冬季嚴寒干燥，四季分明。多年平均降雨量594.40mm，日最大降雨量為151.80mm（1963年8月8日）；年最大降雨量為1107.70mm（1975年），年最小降水量248.40mm（1983年），降雨多集中在7、8月份，約占全年降雨量的45%。多年平均蒸發(fā)量為2033.50mm，相對濕度66.25%，絕對濕度12.89毫巴。年平均風速3.10m/s一般風力2~3級，以西北風和東北風為主，最大風力為9級，最大風速24m/s。最大凍土深度19cm，凍土期多集中在12月份和元月份。1.2.3水系本區(qū)屬海河流域衛(wèi)河水系。區(qū)內(nèi)屬山前沖、洪積緩傾斜平原，由北向南逐漸下降，地面坡度相對較大，逕流條件較好，無常年性地表水體。區(qū)內(nèi)中部山門河，發(fā)源于北部太行山區(qū)，以南北方向縱貫全區(qū)，河道寬70～200m，河深5～7m，河床坡度為2％，該河平常干涸無水，惟雨時有短暫洪流，但未曾出現(xiàn)過洪水溢出河岸現(xiàn)象，據(jù)1956年8月31日在白莊附近觀測，其洪流量為5.83m3/s。1.2.4地震據(jù)焦作市地震局資料，本區(qū)歷史上未發(fā)生大的破壞性地震。該區(qū)地震裂度為7度，歷史上發(fā)生過阻礙本區(qū)較大的地震有7次（見表1-1）。表1-1地震情況一覽表時刻地點震級震中裂度地震破壞情況1546.1武陟~沁陽一帶5.5級7度崩山裂屋1587.4.10修武6級7度搖塌城垛、鼓樓、碑亭、房舍許多1622.3沁陽一帶5級6度1737.9.30新鄉(xiāng)5.56度損壞房屋，帳恤有差1967.3.26輝縣南村4級6~7度聲如沉雷，30%房屋被震裂，并有少數(shù)倒塌。1967.11.6輝縣高村4級5度1978.6.5新鄉(xiāng)4.5級6度震中有輕微破壞依照國家質(zhì)量技術監(jiān)督局公布的“中華人民共和國國家標準《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001）”，焦作市附近的地震動峰值加速度g為0.10，對應的差不多烈度為Ⅶ度（見表1-2），其地震設防應為Ⅷ度。表1-2地震動峰值加速度分區(qū)與地震差不多烈度對比表地震動峰值加速度分區(qū)g＜0.050.050.10.150.20.3≥0.4地震差不多烈度值＜ⅥⅥⅦⅦⅧⅧ≥Ⅸ1.3井田境地及煤炭儲量1.3.1井田境地其地理坐標為東經(jīng)11323~11326，北緯3917~3921。井田西與演馬莊礦相鄰，東以北碑村斷層為界與古漢山井田相連；北起煤層隱伏露頭，南抵西倉上斷層，東西走向長約5.5km，南北傾向?qū)捈s3.4km，井田面積18.60km2。1.3.2煤炭儲量九里山礦可采煤層為二迭系山西組二1煤，為中灰低硫優(yōu)質(zhì)無煙煤，煤層賦存較穩(wěn)定，結(jié)構簡單，厚度0.92～8.13m，平均厚度5.15m，可采性指數(shù)為97.5%。目前剩余地質(zhì)儲量14208.1萬t，剩余可采儲量5900余萬t，剩余服務年限40年。1.4礦井地質(zhì)與煤層賦存1.4.1地質(zhì)構造受區(qū)域構造的操縱，井田內(nèi)要緊發(fā)育有NE、NNE向、NW向和近EW向高角度正斷層，大、中型斷層要緊是NE、NNE向和NW向。整體為一走向N40oE，傾向SE的單斜構造，地層傾角平緩，10o～15o。井田構造以斷裂為主，褶曲不發(fā)育，局部受斷裂阻礙，形成寬緩的褶曲（圖1-2,1-3）。圖1-2九里山構造綱要圖圖1-318勘探線剖面圖依照鉆孔及巷道揭露，井田內(nèi)共發(fā)育大小斷層67條，均為正斷層。落差大于等于100m的斷層3條，即馬坊泉斷層、西倉上斷層和北碑村斷層；落差50—100m的斷層1條，即馮營斷層；落差20—50m的斷層1條，即亮馬村斷層；落差5—20m的斷層3條，即方莊斷層；另外據(jù)井下巷道揭露，落差小于5m的斷層較多，多成組出現(xiàn)，階梯狀或疊瓦狀展布，每組中斷層與斷層間距近乎相等，有些斷層只切穿煤層頂板，而不至煤層底板。褶皺構造在井田內(nèi)盡管表現(xiàn)比較微弱，但發(fā)育普遍，按其軸向分為二組，一組是沿煤層走向方向上的波狀起伏，其軸向300°~330°，即北西向褶皺構造。較明顯的，西部以一二采區(qū)為背斜，東部一一采區(qū)為向斜，次一級的微型背向斜間替出現(xiàn)，特不是一二采區(qū)東翼背斜構造明顯，幅度(K=H/L）較大(k＞0.2）。另一組是在大斷層兩盤因牽引作用形成的背向斜，表現(xiàn)比較明顯的是馬坊泉斷層上盤的向斜構造和方莊斷層下盤的背斜構造。1.4.2煤層及煤質(zhì)一、煤層九里山煤礦含煤地層為石炭系上統(tǒng)太原組、二疊系下統(tǒng)山西組和下石盒子組、二疊系上統(tǒng)上石盒子組。要緊含煤地層為石炭系上統(tǒng)太原組和二疊系下統(tǒng)山西組，其它含煤地層偶見煤線，無可采點。要緊含煤地層總厚158.96m，共計含煤8層，煤層總厚7.67m，含煤系數(shù)為4.83%。其中石炭系太原組有一2煤、一3煤、一4煤、一5煤、一6煤、一7煤六層煤，二迭系山西組有二1煤（大煤）和二3煤兩層煤。山西組二1煤普遍發(fā)育，層位穩(wěn)定，結(jié)構簡單，為要緊可采煤層。石炭系太原組一2煤普遍發(fā)育，層位較穩(wěn)定，結(jié)構簡單，為大部分可采煤層；一5煤較發(fā)育，層位較穩(wěn)定，但煤層普遍較薄，不可采。其它煤層煤厚薄，層位不穩(wěn)定或極不穩(wěn)定，多以薄煤層、煤線或炭質(zhì)泥巖出現(xiàn)，毫無經(jīng)濟價值。二1煤層位于山西組下部，二1煤段之頂部，距太原組上部灰?guī)r段頂之硅質(zhì)泥巖或L8石灰?guī)r15.65~35.24m，平均20.01m，層位穩(wěn)定。煤層直接頂板以砂質(zhì)泥巖、泥巖為主，間接頂板為細—粗粒砂巖（大占砂巖）；底板多為砂質(zhì)泥巖和粉砂巖，局部為灰、灰黑色細砂巖，含少量白云母碎片和植物根部化石，偶見炭質(zhì)泥巖。二1煤層普遍發(fā)育，煤層厚度大、結(jié)構簡單、層位穩(wěn)定，是井田內(nèi)要緊開采煤層。煤厚0～12.93m，平均厚5.44m，以半亮型煤為主。二、煤質(zhì)（1）物理性質(zhì)二1煤頂部及底部為粉沫狀、鱗片狀，中部為塊狀呈灰黑色，黑色，似金屬光澤、條痕灰黑色，貝殼狀，鋸齒狀斷口，條帶狀結(jié)構，層狀構造，真密度（TRD）1.58，視密度（ARD）1.48。原煤含塊率為21%。二1煤呈塊狀以亮煤為主，次為暗煤和鏡煤，中部夾薄層纖維狀結(jié)構，疏松多孔，光澤較弱絲炭，屬光亮—半亮型煤。一2煤為灰黑色，以塊狀為主，內(nèi)生裂隙發(fā)育，貝殼狀斷口，似金屬光澤，下部含較多的黃鐵礦，視密度（ARD）1.49。一2煤煤巖特征和二1煤層相似，屬半亮—光亮型煤。（2）化學性質(zhì)1、水分（Mad）二1原煤、浮煤水分平均值分不為1.20%、1.24%，一2煤原煤水分平均值1.39%，結(jié)果見表1-3。表1-3煤水分、灰分測試結(jié)果表煤層樣不原煤（%）浮煤（%）水分（Mad）灰分（Ad）揮發(fā)分（Vdaf）水分（Mad）灰分（Ad）揮發(fā)分（Vdaf）二1煤芯樣煤層樣合計一2煤芯樣注：表格中數(shù)據(jù)為最小值~最大值平均值(點數(shù))，以下各表類同。2、灰分（Ad）二1、一2煤原煤灰分平均值分不為14.31%、23.40%，依據(jù)煤炭質(zhì)量分級《灰分》標準：二1煤屬低灰煤；一2煤屬中灰煤，結(jié)果見表1-2。3、揮發(fā)分（Vdaf）二1、一2煤的原煤揮發(fā)分產(chǎn)率結(jié)果見表1-2。4、硫分（St,d）二1、一2煤原煤全硫平均值分不為0.30%、3.64%，按基準發(fā)熱量折算后，二1、一2煤原煤全硫分不為0.26%、2.81%，依據(jù)煤炭質(zhì)量分級（硫分）標準：二1煤屬特低硫煤，一2煤屬中高硫煤。結(jié)果見表1-4。表1-4煤全硫分析結(jié)果表煤層全硫St,d（%）St,d(%)原煤浮煤二1一25、有害元素二1、一2煤的原煤有害元素磷分不為0.030%、0.019%、氯分不為0.020%、0.047%、氟分不為49*10-6，44*10-6，砷分不為2*10-6、4*10-6。二1、一2煤為低磷煤，氯、氟、砷含量較低。1.5礦井生產(chǎn)情況1.5.1礦井生產(chǎn)現(xiàn)狀九里山礦目前有14、15和16三個生產(chǎn)采區(qū)。14采區(qū)剩余可布儲量284.9萬噸（其中上山煤柱92.43萬噸），生產(chǎn)能力將逐年遞減；16采區(qū)為14采區(qū)的接替采區(qū)，煤層賦存較穩(wěn)定，結(jié)構簡單，厚度0.92～8.13m，平均厚度5.15m，傾角9～18°，可布工作面儲量1450萬噸；15采區(qū)可采儲量1002萬噸，可能2021年回采結(jié)束；15采區(qū)接替采區(qū)為21采區(qū)，21采區(qū)正在開拓，21采區(qū)煤層賦存較穩(wěn)定，結(jié)構簡單，厚度0.92～8.13m，平均厚度5.15m，傾角9～18°，可布工作面儲量1055萬噸，可能2017年投產(chǎn)。1.5.2井田開拓方式、采區(qū)劃分及采煤方法一、開拓方式礦井開拓方式為立井雙水平上下山開拓，一水平大巷標高-225m，一水平大巷有三條巷道，其中一條為軌道運輸大巷、一條為皮帶運輸大巷、一條為流水大巷，三條大巷全部布置在煤層頂板中，與煤層法線間距10-15m，三條大巷為一水平所有采區(qū)提供通風、運輸、行人等服務。采區(qū)上（下）山為三條相互平行的頂板巖巷，與煤層法線間距8-15m，其中軌道上（下）山和運輸上（下）山為進風，回風上（下）山專用于回風；在礦井上部煤層露頭附近布置一條總回風大巷，貫穿礦井東、西兩翼，礦井西翼為了滿足通風需要專門補做了一條輔助回風巷，并通過風井聯(lián)絡巷與風井相連，用于礦井回風。二、采區(qū)布置目前我礦生產(chǎn)地區(qū)全部位于一水平（-225m），一水平有15采區(qū)、14采區(qū)和16采區(qū)三個采區(qū)同時開采。每個采區(qū)只有一個工作面正常開采。三、采煤方法采煤工作面上、下順槽均以分層回采，分層掘進布置，采煤方法為傾斜分層，走向長壁、金屬網(wǎng)人工假頂，全部陷落采煤法，落煤方式為爆破落煤或綜合機械化采煤。

2礦井通風及煤層瓦斯2.1礦井通風方式礦井采納中央并列與對角混合式通風，通風方法為機械抽出式；主、副井、西風井進風，東、南風井回風；目前礦井總進風量13500m3/min，總排風量13820m3/min；礦井瓦斯絕對涌出量43.99m3/min，相對瓦斯涌出量33.41m3/t，相對CO2涌出量為9.08m3/t，絕對CO2涌出量為11.95m3/min，礦井等積孔5.26m2。2.2煤層瓦斯基礎參數(shù)在目前開采的15、14、16采區(qū)中，實測15采區(qū)瓦斯含量31～33.19m3/t，瓦斯壓力1.3~1.74MPa；16采區(qū)瓦斯含量20.34~29.22m3/t，瓦斯壓力1.74~2.08MPa；14采區(qū)瓦斯含量15.15~19.22m3/t，瓦斯壓力0.76MPa。礦井煤層透氣性系數(shù)：0.2～0.457㎡/MPa2﹒d；鉆孔瓦斯流量0.015~0.04m3/min﹒hm，衰減系數(shù)0.0126~0.0389d-1。煤層透氣性差，抽采較為困難。表2-1九里山礦瓦斯基礎參數(shù)表采區(qū)名稱瓦斯含量(m3)瓦斯壓力（MPa）煤層透氣性系數(shù)（㎡/MPa2·d）百米鉆孔瓦斯流量（m3/min·hm）衰減系數(shù)（d-1）14采區(qū)15.15~19.220.760.35~0.4570.03~0.040.0218~0.038915采區(qū)31~33.191.3~1.740.2~0.310.015~0.020.0126~0.025816采區(qū)20.34~29.221.74~2.080.3~0.4570.018~0.0350.0197~0.03892.3可能礦井瓦斯儲量及可抽量礦井瓦斯儲量應為礦井可采煤層的瓦斯儲量、受采動阻礙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，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，m3／t；W2—受采動阻礙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—受采動阻礙后能夠向開采空間排放的不可采煤層的地質(zhì)儲量，Mt；X2i—受采動阻礙后能夠向開采空間排放的不可采煤層的瓦斯含量，m3／t；W3—受采動阻礙后能夠向開采空間排放的圍巖瓦斯儲量，Mm3,按下式計算：W3＝K(W1十W2)K—圍巖瓦斯儲量系數(shù)，取K＝0.15。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條件下，按照目前的抽放技術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，與其抽放工藝技術和抽放能力緊密相關，一般采納下式計算：Wkc=ηk·Wk式中：Wkc—礦井可抽瓦斯量，Mm3；ηk—礦井瓦斯抽放率，按照我國目前的技術水平；Wk—礦井瓦斯儲量Mm3；按上式計算得出煤層的瓦斯儲量及可抽量，計算結(jié)果見表2-2所示。從表2-2能夠看出，本礦的瓦斯資源相當豐富，可能瓦斯儲量和可能瓦斯抽采量分不為137062km3和28573km3，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)構成了嚴峻的威脅。表2-2九里山煤礦瓦斯儲量及可抽量計算結(jié)果匯總表采區(qū)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)14262.3182.317.24507.63132.830.0939.815127.488.532.14088.92840.430.0852.116206.2143.324.85109.63551.030.01065.3合計595.9414.113706.29524.22857.3

3瓦斯抽放的必要性和可行性3.1瓦斯抽放的必要性3.1.1規(guī)定依照《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，采納通風方法解決不合理的。（2）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1.0～1.5Mt的礦井，大于30m3/min；③年產(chǎn)量0.6～1.0Mt的礦井，大于25m3/min；④年產(chǎn)量0.4～0.6Mt的礦井，大于20m3/min；⑤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。3.1.2通風處理瓦斯量核定關于九里山礦來講，上述三個條件同時滿足，因此建立抽放系統(tǒng)是特不必要的。從瓦斯涌出現(xiàn)狀看，九里山礦礦井瓦斯瓦斯涌出量超過40m3/min。因此，必須進行瓦斯抽放。從礦井通風能力看，采掘工作面實行瓦斯抽放的必要性推斷標準是：采掘工作面設計風量小于稀釋瓦斯所需要的風量，即當瓦斯涌出量q大于通風所能解決的瓦斯涌出量qf時就應當采取抽放瓦斯措施，其抽放瓦斯的必要性指標通常以下式表示：(3-1)式中：q—礦井（采區(qū)或工作面）的瓦斯涌出量，m3/min；qf—通風所能承擔的最大瓦斯涌出量，m3/min；v—通風巷道（或工作面）同意的最大風速，m/s；S—通風巷道（或工作面）斷面積，m2；C—《煤礦安全規(guī)程》同意的風流中的瓦斯?jié)舛龋?；K—瓦斯涌出不均衡系數(shù)，取值為1.2~1.7。取1.4。qf=(0.6×4×10×1)/1.5=16m3/min從通風能力上看，關于二1煤層，采區(qū)瓦斯涌出量q超過16m3/min，采納通風方式全然無法解決瓦斯問題，瓦斯抽放只能是九里山礦唯一的選擇。3.1.3分源預測法預測瓦斯涌出量eq\o\ac(○,1)開采煤層（包括圍巖）瓦斯涌出量（3-2）式中q1－開采煤層（包括圍巖）相對瓦斯涌出量，m3/t；k1－圍巖瓦斯涌出系數(shù)，關于全部垮落法頂板治理的工作面，取k1=1.2；k2－工作面丟煤瓦斯涌出系數(shù)，其值為工作面回采率的倒數(shù)；k3－順槽掘進預排瓦斯對工作面煤體瓦斯涌出阻礙系數(shù)，采納長壁后退式回采時，系數(shù)k3按下式確定：（3-3）式中L－回采工作面長度，m；h－巷道瓦斯預排等值寬度，m；m0－煤層厚度，m；m1－煤層采高，m；X0－煤層原始瓦斯含量，m3/t；X1－煤層殘存瓦斯含量，m3/t，與煤質(zhì)和原始瓦斯含量有關，需實測；如無實測數(shù)據(jù)可查取，由于所查取的瓦斯含量值是以m3/t?daf(表示可燃值基瓦斯量)為計量單位，因此需要按下式換算成以m3/t(表示原煤瓦斯含量)為計量單位的瓦斯含量：X1＝X1′（100－Mad－Ad）/100（3-4）式中X1′－可燃值基瓦斯含量，m3/t,daf；Mad－原煤水分含量，%；Ad－原煤灰分含量，%.eq\o\ac(○,2)鄰近層瓦斯涌出量（3-5）式中q2－鄰近層瓦斯涌出量，m3/t；mi－第i個鄰近層厚度，m；m1－開采層的開采厚度，m；X0i－第i鄰近層原始瓦斯含量，m3/t；X1i－第i鄰近層殘存瓦斯含量，m3/t；ki－取決于層間距離的第i鄰近層瓦斯排放率。eq\o\ac(○,3)回采工作面瓦斯涌出量回采工作面瓦斯涌出量由開采層（包括圍巖）、鄰近層瓦斯涌出量兩部分組成，其計算公式為：(3-6)式中q3－回采工作面相對瓦斯涌出量，m3/t。3.1.4瓦斯涌出量預測結(jié)果九里山礦二1煤層平均厚度m＝5.5m，原煤水分平均含量Mad＝1.48%，灰分平均含量Aad＝18.57%，工作面長度按L=500m，預測二1煤層時，由于上覆山西組的二煤組其它煤層厚度較薄，局部可見，發(fā)育不穩(wěn)定；下鄰近的穩(wěn)定可采一5煤層距離較遠，達100多米，差不多超過底板阻礙范圍，二2煤層則更遠，瓦斯涌出量的阻礙相對能夠忽略，只考慮本煤層瓦斯涌出，預測結(jié)果見表3-1。表3-1二1煤層分源法瓦斯預測結(jié)果瓦斯含量/m3t-1標高/m回采工作面相對瓦斯預測/m3t-1回采工作面不同產(chǎn)量下絕對瓦斯涌出量/m3.min-1500t?d-11000t?d-11500t?d-12000t?d-115-29010.293.577.1510.7214.3020-33116.725.811.6117.4223.2325-37223.168.0416.0824.1232.1630-41329.5910.2720.5530.8241.103.1.5從礦井瓦斯涌出量預測結(jié)果來看瓦斯抽放的必要性從九里山礦采掘工作面瓦斯涌出量預測結(jié)果來看，開采二1煤層回采工作面瓦斯涌出量16.72m3/t，產(chǎn)量2000t/d時，絕對瓦斯涌出量23.23m3/min?；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。因此對本礦來講，為完全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特不必要的。3.1.6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，能夠變害為寶，不僅改善能源結(jié)構，而且減少了對環(huán)境的污染，能夠取得顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。依照前面計算我礦煤層瓦斯儲量和可抽量分不為4875Mm3和1016Mm3，這講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?？傊还苁菑牡V井目前的瓦斯涌出現(xiàn)狀、礦井通風能力，依舊從資源和環(huán)保的角度來看都有必要進行瓦斯抽放，特不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，提早進行瓦斯抽放工作，對我礦安全生產(chǎn)專門有必要。3.2瓦斯抽放的可行性本煤層瓦斯抽放的可行性是指煤層在天然透氣性條件下進行預抽的可行性。一般來講，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)（）。據(jù)上述指標將煤層預抽瓦斯的難易程度進行分類，見表3-2。九里山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(d-1)煤層透氣性系數(shù)(m2/MPa2?d)容易抽放<0.003>10能夠抽放0.003~0.0510-0.1較難抽放>0.05<0.1表3-3九里山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)α(d-1)煤層透氣性系數(shù)λ(m2/MPa2?d)可抽性評價二10.03890.457能夠抽放從表3-3能夠看出，我礦二1煤層屬于能夠抽放煤層，具備本煤層瓦斯抽放的可行性。

4礦井抽放瓦斯方案與工藝4.1抽采達標工程布局4.1.1井巷工程布局目前九里山礦要緊生產(chǎn)采區(qū)全部位于一水平，有14采區(qū)、15采區(qū)和16采區(qū)，二水平正在開拓。九里山礦要緊采取底板抽采巷施工抽采鉆孔的防突措施，并敷設瓦斯抽采管路，預抽煤巷條帶煤層瓦斯，底板抽采巷高度不低于3m，寬度4m，滿足打鉆要求。14采區(qū)目前服務于抽采達標的井巷工程僅剩14141運輸?shù)壮橄铮?5采區(qū)有15081底抽巷及15091底抽巷，16采區(qū)布置有16051底抽工作面、16061運輸?shù)壮橄铩?6101底抽巷、16121底抽巷、16131底抽工作面。4.1.2鉆孔工程布局目前九里山礦采納底板抽采巷施工穿層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯和順層鉆孔預抽回采區(qū)域煤層瓦斯。底板抽采巷穿層鉆孔布置如下：組間距6m，每組分兩列布置，列間距3m，操縱煤巷輪廓線以外至少30m，順層鉆孔布置如下：孔間距不得大于1.5m，操縱回采工作面全煤厚。4.1.3抽采管網(wǎng)及放水排渣工程布局九里山礦要緊生產(chǎn)采區(qū)有14采區(qū)、15采區(qū)和16采區(qū)，二水平正在開拓，14采區(qū)抽采管路系統(tǒng)敷設線路為：由工作面進、回風巷→14采區(qū)回風上山→西輔助進風巷→西風井瓦斯抽采泵站；由工作面進、回風巷→14采區(qū)回風上山→14采區(qū)瓦斯抽采泵站；由于16采區(qū)煤層埋深較深，且瓦斯流量大，為不阻礙其他采區(qū)正常生產(chǎn)，故將16采區(qū)抽放系統(tǒng)獨立設置，其抽放管路系統(tǒng)敷設線路為：由16采掘工作面進回風順槽、底抽巷——16采區(qū)回風下山——西翼回風大巷——南風井底——南風井地面瓦斯抽放泵站；15采區(qū)抽采管路系統(tǒng)敷設線路為：由工作面回風巷→15采區(qū)回風上山→東總回風→東風井地面瓦斯泵站。4.1.4放水排渣工程布局瓦斯抽采管路應依照管路內(nèi)水量情況每間隔100-200m必須安裝自動放水器和排渣裝置，每個地區(qū)的自動放水器及管路排渣器必須安排專人進行維護，保證自動放水器的正常使用。4.1.5監(jiān)測計量工程布局九里山礦抽采巷道間隔80-100m需安裝一部在線監(jiān)測計量裝置，用于監(jiān)測流量、負壓、濃度、溫度等參數(shù)；另外在每部在線監(jiān)測計量裝置處安裝孔板流量計，人工計量，在抽放瓦斯管路中安裝孔板時，孔板的孔口必須與管道同心，氣端面與管道軸線垂直，偏心度<1—2%；安裝孔板的管道內(nèi)壁，在孔板前后距離2D的范圍內(nèi)，不應有凸凹不平，焊縫和墊片等；孔板流量計的上游（前端），管道直線長度≥20D，下游（后端）長度≥10D；要經(jīng)常清理孔板前后的積水和污物，孔板銹蝕要更換；抽放瓦斯量有較大變化時，應依照流量大小更管相應的孔板。4.2抽采達標工程量附表4-12017年度抽采達標工程量表序號項目名稱計量單位1月份2月份3月份4月份5月份6月份7月份8月份9月份10月份11月份12月份工程量工程量工程量工程量工程量工程量工程量工程量工程量工程量工程量工程量瓦斯抽采鉆孔m2260021000236002370022800228002320022600232002100023000230001巖孔m130001140014800149001240012400940078001080068009800118001.1.115091底抽巷及切眼底抽巷m2400100016001200160030003000300060002000500070001.1.216061工作面底抽巷m28002000280028002600260016001.1.316131運輸?shù)壮橄锛扒醒鄣壮橄飉1600160016001600160016001600160016001.1.416131回風底抽巷m100036003200320032003200320032003200320032001.1.516051工作面底抽巷m28002400280017001.1.615081底抽巷m30003000200010001.1.715101車場揭煤m140014001.1.8東二底抽巷及車場揭煤m1000.001000.001000.001000100010001.1.9東底板大巷m1000100010001000100010002煤孔m960096008800880010400104001380014800124001420013200112002.1.116051工作面m320064006800680068002.1.2東四工作面m10001000100010001000100010002400240024002.1.315091工作面m16001600300030003000300020002.1.414煤柱工作面m1000100010001000100010002.1.516061工作面m1000100010001000100010002.1.615081工作面m960096007800780078007800780056004.3礦井接替關系礦井目前要緊有兩個回采工作面，兩個備用工作面，兩條掘進煤巷，四條掘進巖巷，2017年度接替如下：東三（2）備用工作面接替15032回采工作面，14141備用工作面接替16042回采工作面，目前正在掘進16051回風巷、15081運輸巷、16061回風巷，東四回風巷、東四運輸巷，16051工作面打算于2017年10月份圈成，15081工作面打算于2017年11月份圈成，16061工作面可能2018年圈成，東四工作面可能2018年圈成，在抽的底抽巷有15091底抽巷、16061底抽巷、東二運輸?shù)壮橄铩?.4施工設備及要緊器材為了服務抽采工程，要緊設備見下表序號名稱型號/規(guī)格單位數(shù)量金額（萬元）1抽放管路100mm聚乙烯管Km2.261082抽放管路150mm聚乙烯管Km0.54503抽放管路200mm聚乙烯管Km3.712254抽放管路250mm聚乙烯管Km2.252055抽放管路300mm聚乙烯管Km1.371806抽放鉆機架式ZDY－6000S臺21807抽放鉆機履帶式ZDY－6000S臺21808抽放鉆機ZDY－4000S臺61809鉆機配件三棱鉆桿73mmm/根根18008010水便個60911鉆頭75mm個601812鉆頭94mm個402013打撈工具套12614單體液壓支柱3.8m長根2421015備用電機55Kw臺32716地面抽采泵CBF410-2臺17017附助管m6502018放水器臺801019過渡節(jié)個20820封孔材料聚氨酯萬斤325121快速接頭個5002022法蘭盤連接個500050要緊器材如下井下管路檢測采納人工方法時，檢測和計量設備包括標準孔板流量計（FKL系列）、AQ型瓦斯?jié)舛葯z定器和U型水柱計，管路系統(tǒng)的操縱要緊靠截止閥門。泵房監(jiān)測儀器儀表：瓦斯抽放系統(tǒng)監(jiān)測分站及各種傳感器一套。AQR-1、AQR-2型瓦斯?jié)舛葯z定器各2臺，1.2mU型汞柱計和水柱計各2個。序號設備名稱監(jiān)測指標精度測試范圍備注1氣體流量傳感器管道氣體流量±2%抽放泵能力內(nèi)的全范圍抽放管路參數(shù)2高濃度瓦斯傳感器管道瓦斯?jié)舛龋?~50%）±3%（50%~80%）±5%（80%~90%）±10%0~100%3負壓傳感器負壓端管道內(nèi)壓力±1%0~0.1Mpa4正壓傳感器正壓端管道內(nèi)壓力±1%0~0.1Mpa5負壓管道溫度傳感器負壓管道內(nèi)溫度±1%0~100℃6正壓管道溫度傳感器正壓管道內(nèi)溫度±1%0~100℃7一氧化碳傳感器管道一氧化碳流量礦方自定8液體流量傳感器泵水流量±2%全范圍抽放泵參數(shù)9溫度傳感器泵水溫度±1%0~100℃10溫度傳感器泵軸溫度±1%0~100℃11低濃度瓦斯傳感器泵房環(huán)境瓦斯?jié)舛取?%0~5%4.5進度打算2017年九里山礦抽采工程進度打算表序號項目名稱計量單位1月份2月份3月份4月份5月份6月份7月份8月份9月份10月份11月份12月份工程量工程量工程量工程量工程量工程量工程量工程量工程量工程量工程量工程量瓦斯抽采鉆孔m2260021000236002370022800228002320022600232002100023000230001巖孔m130001140014800149001240012400940078001080068009800118001.1.115091底抽巷及切眼底抽巷m2400100016001200160030003000300060002000500070001.1.216061工作面底抽巷m28002000280028002600260016001.1.316131運輸?shù)壮橄锛扒醒鄣壮橄飉1600160016001600160016001600160016001.1.416131回風底抽巷m100036003200320032003200320032003200320032001.1.516051工作面底抽巷m28002400280017001.1.615081底抽巷m30003000200010001.1.715101車場揭煤m140014001.1.8東二底抽巷及車場揭煤m1000.001000.001000.001000100010001.1.9東底板大巷m1000100010001000100010002煤孔m960096008800880010400104001380014800124001420013200112002.1.116051工作面m320064006800680068002.1.2東四工作面m10001000100010001000100010002400240024002.1.315091工作面m16001600300030003000300020002.1.414煤柱工作面m1000100010001000100010002.1.516061工作面m1000100010001000100010002.1.615081工作面m960096007800780078007800780056004.6資金打算2017年抽采工程總投資1631.2萬元，具體見下表年度投資1月份2月份3月份4月份5月份6月份7月份8月份9月份10月份11月份12月份投資投資投資投資投資投資投資投資投資投資投資投資投資瓦斯抽采鉆孔1631.2142.4129.6153.6154.4140.8140.8130.4121.6136111.2131.2139.2巖孔1082.410491.2118.4119.299.299.275.262.486.454.478.494.415091底抽巷及切眼底抽巷294.419.2812.89.612.82424244816405616061工作面底抽巷137.622.41622.422.420.820.812.80000016131運輸?shù)壮橄锛扒醒鄣壮橄?15.200012.812.812.812.812.812.812.812.812.816131回風底抽巷及鉆場267.20828.825.625.625.625.625.625.625.625.625.616051工作面底抽巷77.622.419.222.413.60000000015081底抽巷7224241680000000015101車場揭煤22.400011.211.20000000東二底抽巷及車場揭煤48888888000000東底板大巷48888888000000煤孔548.838.438.435.235.241.641.655.259.249.656.852.844.816051工作面120000000012.825.627.227.227.2東四工作面56.80044444449.69.69.615091工作面68.800006.46.4121212128014煤柱工作面2400000044444416061工作面2400000044444415081工作面255.238.438.431.231.231.231.231.222.40000封孔材料218.0818417.52313517.2449917.52313518.63571518.07942518.63571518.07942518.3575717.52313518.9138618.9138618.635715固特捷（AB袋）129.1718410.3798810.2151210.3798811.0389210.709411.0389210.709410.8741610.3798811.2036811.2036811.03892固特捷88.917.1432557.029877.1432557.5967957.3700257.5967957.3700257.483417.1432557.710187.710187.596795抽采管路271.84191215.09889614.84438835.01187215.78760415.42087240.20564815.73357215.91927634.86082815.96328815.9626237.033048支管路7819.519.519.519.5支管路34.82.612.613.1322.612.613.3932.8712.8712.8712.612.614.002連接管9.120.6840.6840.82080.6840.6840.88920.75240.75240.75240.6840.6841.0488封孔管149.92191211.80489611.55038811.55907212.49360412.12687216.42344812.11017212.29587611.73742812.66928812.6686212.4822484.7抽放瓦斯方法選擇的原則抽放瓦斯方法要緊有：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遵循如下原則：⑴抽放瓦斯方法應適合煤層賦存狀況、開采巷道布置、地質(zhì)和開采條件；⑵應依照瓦斯來源及構成進行，盡量采取綜合抽放瓦斯方法，以提高抽放瓦斯效果；⑶有利于減少井巷工程量，實現(xiàn)抽放巷道與開采巷道相結(jié)合；⑷選擇的抽放瓦斯方法應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；⑸所選擇的抽放方法應有利于抽放工程施工、抽放管路敷設以及抽放時刻增加。4.8工作面瓦斯來源構成九里山礦屬單一煤層開采，對工作面瓦斯涌出量結(jié)果分析，工作面涌出的瓦斯要緊來源于頂分層涌出的瓦斯，其次是下分層和采空區(qū)涌出的瓦斯。計算得出工作面的瓦斯涌出構成：由上可得：頂分層工作面()瓦斯占60%、掘進工作面()瓦斯占29.2%、采空區(qū)()瓦斯占10.8%。瓦斯涌出構成中以頂分層回采工作面和下分層涌出的瓦斯為主，占礦井瓦斯涌出量的89.2%，因此，礦井的瓦斯治理重點應放在頂分層回采和掘進工作面上。4.9工作面瓦斯抽放方法4.9.1區(qū)域防突措施方法選擇區(qū)域防突措施是指在突出煤層進行采掘前，對突出煤層較大范圍采取的防突措施。區(qū)域防突措施包括開采愛護層和預抽煤層瓦斯兩類。從九里山礦的地質(zhì)資料來看，本礦井井田范圍內(nèi)可采煤層為二1煤層，二3煤層位于二1煤層上部，平均煤厚0.3m，較發(fā)育，但不可采，距二1煤層21m，因此二3煤層不可作為愛護層開采。綜合考慮認為：本礦井二1煤層突出危險區(qū)的煤層不具備開采愛護層條件；因此認為二1煤層無愛護層能夠開采。選擇預抽煤層瓦斯作為九里山煤礦區(qū)域防突措施。4.9.2預抽煤層瓦斯區(qū)域防突措施要求（1）穿層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯措施的鉆孔應當操縱整條煤層巷道及其兩側(cè)許多于30m范圍的煤層。穿層鉆孔預抽回采區(qū)域煤層瓦斯區(qū)域防突措施的鉆孔應當操縱整個開采塊段的煤層。（2）順層鉆孔預抽區(qū)段煤層瓦斯區(qū)域防突措施的鉆孔應當操縱區(qū)段內(nèi)的整個開采塊段、兩側(cè)回采巷道及其外側(cè)20m范圍內(nèi)的煤層。（3）穿層鉆孔預抽石門（含斜井等）揭煤區(qū)域煤層瓦斯區(qū)域防突措施應當在揭煤工作面距煤層的最小法向距離7m往常實施。鉆孔的最小操縱范圍是：石門和立井、斜井揭煤處巷道輪廓線外15m，同時還應當保證操縱范圍的外邊緣到巷道輪廓線（包括可能前方揭煤段巷道的輪廓線）的最小距離不小于5m，且當鉆孔不能一次穿透煤層全厚時，應當保持煤孔最小超前距15m。（4）當煤巷掘進和采煤工作面在預抽防突效果有效的區(qū)域內(nèi)作業(yè)時，工作面距未預抽或者預抽防突效果無效范圍的前方邊界不得小于20m。（5）本區(qū)為厚煤層分層開采，預抽鉆孔應操縱全煤厚。（6）預抽煤層瓦斯鉆孔應當在整個預抽區(qū)域內(nèi)均勻布置，鉆孔間距應當依照實際考察的煤層有效抽采半徑確定。（7）預抽瓦斯鉆孔封堵必須嚴密。穿層鉆孔的封孔段長度不得小于5m，當巖孔長度小于15m時，封孔深度應達到煤巖交界處，當巖孔長度大于15m時，封孔深度不得小于15m；順層鉆孔的封孔段長度不得小于8m，封孔深度不小于24m。（8）施工鉆孔時，應當做好每個鉆孔施工參數(shù)的記錄及抽采參數(shù)的測定。鉆孔孔口抽采負壓不得小于13kPa。預抽瓦斯?jié)舛鹊陀?0%時，應當采取改進封孔的措施，以提高封孔質(zhì)量。4.9.3地面井大面積預抽煤層瓦斯措施為確保礦井生產(chǎn)安全，按照“先抽后采”的原則，除建立瓦斯抽放站對井下煤層瓦斯進行抽放外，還在地面進行了地面井抽采。由于九里山礦不具備開采解放層的條件，2006年開始，焦煤集團與河南省煤層氣公司合作，在16地區(qū)區(qū)域內(nèi)進行了地面鉆孔壓裂抽采試驗，共施工抽采鉆井8口。前期的試驗表明，地面壓裂后煤體孔裂隙顯著增加，關于井下鉆孔的抽采具有顯著的增透效果，因此，利用這一結(jié)論進行井上下鉆孔的聯(lián)合抽采，必定會取得更為理想的效果。目前，在16采區(qū)西翼與河南省煤層氣公司合作施工的兩口地面鉆井差不多結(jié)束，立即進入地面壓裂抽采時期；在16采區(qū)東翼與中石油公司合作施工的另一口地面鉆井也已施工結(jié)束。在地面抽采到一定時期后，將從井下進行聯(lián)合壓裂抽采。4.9.4石門揭煤工作面區(qū)域防突措施嚴格按照《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》第四十九條第四款規(guī)定要求，揭煤瓦斯抽采鉆場鉆孔操縱范圍：車場揭煤處巷道輪廓線外15m，同時保證操縱范圍的外邊緣到巷道輪廓線（包括可能前方揭煤段巷道的輪廓線）的最小距離不小于5m。依照16采區(qū)實際考察數(shù)據(jù)，抽采鉆孔的阻礙半徑是3m，為了加大預抽力度，設計在傾向上沿煤層底板層面鉆孔每相鄰兩排垂距為3m，走向上煤層頂板層面鉆孔間距為2.5m，共設計108個鉆孔，分不布置在左、中、右三個鉆場，每個鉆場布置五排鉆孔，第1排布置4個鉆孔，2-5排每排布置8個鉆孔，每個鉆場共布置36個鉆孔，左右兩個鉆場每排間隔350mm，鉆孔間距500mm；中間鉆場每排間隔350mm，鉆孔間距400mm。穿層預抽鉆孔的布置方式如圖6-1。圖6-1石門揭煤穿層鉆孔預抽方式及鉆孔布置示意圖揭煤鉆場設計108個鉆孔，鉆孔總長度7317.5m，其中巖孔長4341.5m，煤孔長2976m。揭煤鉆場操縱范圍內(nèi)的煤量1.2萬t，原始瓦斯含量24.46m3/t，達標瓦斯含量6m3/t，需抽采瓦斯22.15萬m3。百米鉆孔流量按0.06m3/min?hm計算（礦井百米鉆孔流量參考16采區(qū)），抽采達標時刻86天。H==86d式中H—預抽期；W—需抽放量；L—煤孔長度；qb—煤孔百米鉆孔流量。4.9.5煤巷區(qū)域防突措施九里山礦作為突出礦井，煤巷掘進前需先對掘進區(qū)域消突。利用底板抽采巷道施工穿層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯，操縱巷道及其兩幫輪廓線以外許多于30m的范圍，鉆孔水平投影在煤層中不得有間隔，鉆孔施工完畢必須全部穿透煤層。鉆孔布置方式如圖6-2所示。為了保證煤巷的安全掘進，依照《焦煤集團瓦斯抽采治理技術標準》規(guī)定以及九里山礦實際情況，并結(jié)合需要鉆孔總量的計算結(jié)果，設計在底板巖巷每隔6m布置一組鉆孔，每組鉆孔18個，分兩列呈扇形分布，列間距3m，鉆孔直徑94mm，每個鉆孔均要穿透煤層頂?shù)装濉D6-2底板巖巷穿層抽采示意圖若煤巷設計長度為1200m，則底板巷也需設計1200m，共計200組鉆孔，總孔深92800m，巖孔長55800m，煤孔長47000m，該條底板抽采巷操縱煤量為44.55萬t，瓦斯含量按24.46m3/t計算。百米鉆孔流量按0.06m3/min?hm計算，抽采達標到6m3/t時需要抽采822.4萬m3，預抽期203d。H===203d式中H—預抽期；W—需抽放量；L—煤孔長度；qb—煤孔百米鉆孔流量4.9.6回采工作面區(qū)域防突措施首先，施工兩條底板巖巷掩護工作面上、下風道掘進，并開拓切眼底抽巷施工穿層鉆孔掩護切眼掘進，差不多上是在煤層設計工作面范圍內(nèi)下（上）方圈成一個“巖巷工作面”，向上（下）方煤層施工穿層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯；通過抽采達標進入煤巷，在形成上、下風道后采納順層鉆孔預抽回采區(qū)域煤層瓦斯對工作面回采區(qū)域煤層瓦斯進行預抽，抽采達標后進行回采。圖6-3回采工作面鉆孔布置圖按照上述綜合區(qū)域瓦斯治理模式，一個工作面按照2條巖巷進行區(qū)域瓦斯治理，巖巷開拓時刻需要2年時刻，底板巷施工穿層鉆孔時刻需要1年時刻，穿層鉆孔預抽需要1年時刻，掘進2條煤巷時刻需要2年左右，在上、下風道施工順層鉆孔需要1年時刻，抽采達標時刻可能需要1年時刻，考慮到部分工程安排能夠同時施工的情況，節(jié)約1年時刻后，一個工作面從預抽開始到抽采達標一共需要5年的區(qū)域瓦斯治理周期。4.9.7封孔工藝每個鉆孔施工結(jié)束要及時封孔連抽，封孔工藝如下：1、封孔管直徑為50mm。2、3、注漿及注漿后24小時內(nèi)不得完全關閉封孔管上的閥門，防止封孔材料在尚未凝固時由于瓦斯壓力較大而遭到破壞。注漿材料凝固24小時后方可連抽。。順層鉆孔封孔深度不小于24m。因此，共用8根封孔管，其中第一根封孔管為花管長3m，花管用窗紗包裹，后面7根每根長3m，在花管后即第一根1.5m處封4包聚氨酯，孔口2m處封4袋聚氨酯，共用了8袋聚氨酯，孔口再用黃泥搗實。當采納穿層鉆孔抽放瓦斯時，抽放結(jié)束后應全孔封孔。封孔采納“兩堵一注”帶壓封孔工藝，封堵段長度不小于1m，封孔段長度不小于5m，當巖段長度小于15m時，封孔深度應達到煤巖交接處；當巖段長度大于15m時，封孔深度不得小于15m。4.6.5鉆孔連接方式瓦斯抽采主管采納4m一根，管徑為300mm的管子，初步設計在上排鉆孔孔口2寸分管上400mm的位置進行安裝，離安裝側(cè)煤壁間距為160mm，每根主管需用鋼絲繩吊緊，整個巷道瓦斯抽采主管的吊掛高度要統(tǒng)一，盡量成一條直線。單孔瓦斯抽采分管采納直徑為50mm封孔管進行封孔，進行連抽時統(tǒng)一向外預留100mm的抽采分管，然后加裝125mm的截門，每個單孔抽采分管統(tǒng)一向外伸出300mm，連接后向下接瓦斯抽采支管。四個抽放孔分為一組，每組的四個孔口各個分管安裝高度一致并需在一直線上，略微向放水器安裝方向傾斜1-2°的角度，便于排水；臨近自動放水器側(cè)的孔口分管向放水器方向統(tǒng)一伸出500mm，然后接自動放水器排水。上幫斷面的上排孔距頂板1.2m，下幫斷面的上排孔距頂板1m，下排鉆孔距底板差不多上1m。瓦斯抽采支管孔徑不小于150mm，在下排瓦斯抽采分管下方200mm的位置進行安裝，要緊作用為排除積水。支管通過放水器放水后連接到瓦斯抽采主管，有利于瓦斯排放；每組需加設一個孔板流量計，加在放水器后面，便于瓦斯抽放參數(shù)的準確測定。4.7礦井可能瓦斯抽采量及抽采效果4.7.1瓦斯抽放率依照《MT5018-96礦井瓦斯抽放工程設計規(guī)范》第3.0.3條規(guī)定：設計瓦斯抽放率，可依照煤層瓦斯抽放難易程度、瓦斯涌出情況、采納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。抽放率指標應符合現(xiàn)行的《礦井瓦斯抽放治理規(guī)范》的有關規(guī)定。依照《AQ1027-2006煤礦瓦斯抽放規(guī)范》第8.6.3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%；——采納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。礦井（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。礦井瓦斯抽采量包括井田范圍內(nèi)地面鉆井抽采、井下抽采（含移動抽采）的瓦斯量。每月底按下式計算礦井月平均瓦斯抽采率。式中—礦井月平均瓦斯抽采率，%；—礦井月平均瓦斯抽采量，m3/min；—礦井月平均風排瓦斯量，m3/min=23.07m3/min=22.74m3/min=49.64%4.7.2可能瓦斯抽采量礦井可能瓦斯抽采量是指礦井瓦斯儲量中在當前技術水平下能被抽出來的最大瓦斯量。其概算法是：可能瓦斯抽采量=瓦斯儲量×抽放率由于瓦斯儲量可由式計算，因此，要得到一個礦井的可能瓦斯抽采量，關鍵是要確定瓦斯抽放率?？沙橥咚沽?瓦斯儲量×抽放率=1370.6Mm3×49.64%=680.37Mm34.7.3預抽期依照《MT5018-96礦井瓦斯抽放工程設計規(guī)范》第3.0.4條及《AQ1027-2006煤礦瓦斯抽放規(guī)范》第5.3.5都規(guī)定：礦井或水平的抽放年限應與其抽放瓦斯區(qū)域的開采年限相適應。九里山礦礦井的服務年限約為40年，礦井的抽放年限也為40年。4.7.4建立地面永久瓦斯抽放系統(tǒng)的必要性及可行性依據(jù)《礦井瓦斯抽放治理規(guī)范》第9條的規(guī)定，九里山煤礦滿足建立抽放系統(tǒng)的必要條件，前面差不多論述過，那個地點就不再重復。因此，從礦井長遠的進展，有必要建立地面瓦斯永久抽放系統(tǒng)。依照《礦井瓦斯抽放治理規(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，可能瓦斯抽放服務年限在10年以上?！睆膶爬锷矫旱V的瓦斯抽放量可能及瓦斯儲量計算結(jié)果能夠看出，抽放量遠遠大于2m3/min，同時瓦斯資源可靠、儲量豐富，瓦斯抽放服務年限與礦井的服務年限相當，大于10年，因此建立地面永久瓦斯抽放系統(tǒng)是完全可行的。4.7.5可能抽采效果回采工作面生產(chǎn)班的絕對瓦斯涌出量為5.2m3/min，抽放瓦斯量為3.12m3/min，工作面瓦斯抽放率為3.12/5.2×100%=60%，符合《煤礦瓦斯抽放規(guī)范》的要求，也同時滿足《煤礦瓦斯抽放達標暫行規(guī)定》中關于采煤工作面回采前煤的可解吸瓦斯量應達到的指標（工作面產(chǎn)量小于1500t，可解吸瓦斯量wj＜7m3/t）。通過預抽后工作面回風巷瓦斯含量最高為0.4%，符合要求。掘進工作面絕對瓦斯涌出量為2.7m3/min，掘進工作面瓦斯抽放量為1.5m3/min。瓦斯抽放率1.5/2.7×100%=55.5%，符合《煤礦瓦斯抽放規(guī)范》的要求。通過抽放后，掘進工作面回風流中瓦斯含量最高為0.28%，符合要求。整個礦井單位時刻抽放量為41.6m3/min。礦井絕對瓦斯涌出量為61.01m3/min，瓦斯抽放率為68.2%，符合《煤礦瓦斯抽放達標暫行規(guī)定》的要求。

5瓦斯抽放管網(wǎng)系統(tǒng)5.1規(guī)定依照《AQ1027-2006煤礦瓦斯抽放規(guī)范》，對瓦斯抽放管路有如下要求：第5.4.1條：抽放管路系統(tǒng)應依照井下巷道的布置、抽放地點的分布、瓦斯利用的要求以及礦井的進展規(guī)劃等因素確定，幸免或減少主干管路系統(tǒng)的頻繁改動，確保管道運輸、安裝和維護方便，并應符合下列要求：——抽放管路通過的巷道曲線段少、距離短，管路安裝應平直，轉(zhuǎn)彎時角度不應大于50°；——抽放管路系統(tǒng)宜沿回風巷道或礦車不經(jīng)常通過的巷道布置；若設于要緊運輸巷內(nèi)，在人行道側(cè)其架設高度不應小于1.8m，并固定在巷道壁上，與巷道壁的距離應滿足檢修要求；抽放瓦斯管件的外緣距巷道壁不宜小于0.1m；——當抽放設備或管路發(fā)生故障時，管路內(nèi)的瓦斯不得流入采掘工作面及機電硐室內(nèi)；——盡可能幸免布置在車輛通行頻繁的主干道旁；——管徑要統(tǒng)一，變徑時必須設過渡節(jié)。第5.4.2條：抽放瓦斯管路的管徑應按最大流量分段計算，并與抽放設備能力相適應，抽放管路按安全流速為5~15m/s和最大通過流量來計算管徑，抽放系統(tǒng)管材的備用量可取10％。第5.4.3條：當采納專用鉆孔敷設抽放管路時，專用鉆孔直徑應比管道外形尺寸大100mm；當沿豎井敷設抽放管路時，應將管道固定在罐道梁上或?qū)Ｓ霉芗苌稀５?.4.4條：抽放管路總阻力包括摩擦阻力和局部阻力；摩擦阻力可用低負壓瓦斯管路阻力公式計算；局部阻力可用估算法計算，一般取摩擦阻力的10％~20％。第5.4.5條：地面管路布置：——不得將抽放管路和自來水管、暖氣管、下水道管、動力電纜、照明電纜及通訊電纜等敷設在同一條地溝內(nèi)；——主干管應與都市及礦區(qū)的進展規(guī)劃和建筑布置相結(jié)合；——抽放管道與地上、下建(構)筑物及設施的間距，應符合《工業(yè)企業(yè)總平面設計規(guī)范》的有關規(guī)定；——瓦斯管道不得從地下穿過房屋或其它建(構)筑物，一般情況下也不得穿過其它管網(wǎng)，當必須穿過其它管網(wǎng)時，應按有關規(guī)定采取措施。5.2抽放瓦斯管路選擇5.2.1瓦斯抽放管路系統(tǒng)的選擇原則⑴抽放管路應敷設在巷道曲線段少和距離最短的線路；⑵盡量避開運輸繁忙巷道，首選回風巷內(nèi)鋪設；⑶考慮安裝、檢修方便；⑷如管路發(fā)生故障，管道內(nèi)的瓦斯不至于流入采掘工作面、機房或機電硐室等；⑸抽放管路系統(tǒng)中必須安裝調(diào)節(jié)、操縱、檢測、防爆、防回火裝置。5.2.2抽采管路的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)抽放瓦斯效果有專門大阻礙。直徑太大，投資費用增加；管徑過細，管路阻力損失大。按照預測的工作面瓦斯涌出量和工作面的通風能力情況，可能工作面抽放瓦斯量為17.15m3/min，故西采區(qū)抽放瓦斯管路按通過17.15m3/min瓦斯選擇主管徑，其中采區(qū)抽放瓦斯系統(tǒng)管道均按通過11.34m3/min瓦斯選擇管徑，管徑選擇一般采納下式計算：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=10~15m/s。依照可能的瓦斯流量，按上式計算，工作面瓦斯抽采主管路選用300mm管徑較合理5.3抽采管路的敷設及附屬裝置5.3.1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，盡量幸免急彎；⑤要緊運輸巷道中的瓦斯管路架設高度不小于1.8m；⑥管路敷設時，要考慮流水坡度，要求坡度盡量一致，幸免高低起伏，低洼處需安裝放水器；⑦新敷設的管路要進行氣密性檢驗。⑵地面管路地面管路敷設除要符合井下管路的有關要求外，尚需符合下列要求：①冬季嚴寒地區(qū)應采取防凍措施；②瓦斯管路不宜沿車輛來往繁忙的要緊交通干線敷設；③瓦斯管路不同意與自來水管、暖氣管、下水道管、動力電纜、照明電纜和電話電纜等敷設于一個地溝內(nèi)；④在空曠地帶敷設瓦斯管路時，應考慮到以后的進展規(guī)劃和建筑物的布置情況；⑤瓦斯主管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1.5m，距鐵路大于4m，距木電線桿大于2m；⑥瓦斯管路與其它建筑物相交時，其垂直距離大于0.15m，與動力、照明電纜及電話線大于0.5m且距相交構筑物2m范圍內(nèi)，管路不準有接頭和布置管件；⑦瓦斯管不準在地下穿過房屋和其它建筑物，以及同其它建筑物位于同一平面位置，即上下重疊；⑧瓦斯管不準穿過其它管路，確需穿過，應加套管。5.3.2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，地面管路安裝采納沿地表架空敷設方式，每6m設一個地面管路支架。管道安裝流水坡度取3‰。⑵井下管路安裝=1\*GB3①回風井內(nèi)的瓦斯抽放主管，采納防墜梁支撐和梯子間托梁定位敷設方式，路鏈接全部采納管袖焊接。從井底開始每隔130m設一道防墜梁，托架采納40＃工字鋼，共計設置3道，防止抽放瓦斯管道下沉；從井底開始每隔5m將管道固定在梯子間橫梁上，防止管道擺動。=2\*GB3②回風巷道和石門內(nèi)的瓦斯抽放主管，采納沿巷道側(cè)幫敷設。管路用半圓卡將管路固定。關于坡度較大的巷道，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。=3\*GB3③工作面抽放瓦斯管路安裝采納沿巷道側(cè)幫敷設。采納沿巷道側(cè)幫敷設。管路用半圓卡將管路固定。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