5109工作面瓦斯抽采設(shè)計

■因西坡煤業(yè)有限公司 5109工作面瓦斯抽采設(shè)計目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第一章工作面概況 1\o"CurrentDocument"第二章瓦斯涌出量預測 .4\o"CurrentDocument"第三章瓦斯抽采方法 .7\o"CurrentDocument"第一節(jié)工作面瓦斯抽采方法的確定 7\o"CurrentDocument"第二節(jié)5109工作面瓦斯抽采量的預計 12\o"CurrentDocument"第三節(jié)抽采瓦斯效果評價 15\o"CurrentDocument"第四節(jié)抽采鉆孔布置、施工設(shè)備及施工量 17\o"CurrentDocument"第五節(jié)工作面抽采瓦斯管路管徑選擇 18\o"CurrentDocument"第六節(jié)管路布置及敷設(shè) 19\o"CurrentDocument"第七節(jié)抽采附屬裝置及設(shè)施 20

&西坡煤業(yè)有限公司&西坡煤業(yè)有限公司5109工作面瓦斯抽采設(shè)計第一章工作面概況一、工作面概況5109工作面位于西坡井田一采區(qū)中部，5111工作面北部，開采5(4+5)號煤層，煤層厚3.8?4.6m,平均厚度4.2m；煤層傾角0°?12°,煤層較穩(wěn)定。工作面設(shè)計長度154m,傾向長度1524m，煤的密度1.39t/m3,工作面通風方式為“單U”，采煤方法為走向長壁采煤法，綜采一次采全高，頂板管理方式為全部垮落法。5(4+5)煤塵火焰長度大于400mm,抑制爆炸最低巖粉量60%,煤塵具有爆炸性。5(4+5)煤層煤的吸氧量為0.64m3/g,自燃等級為H類，屬自燃煤層。地面標高+750?+910m,地面無大型建筑物，多為黃土高坡及棗林、農(nóng)田。二、煤(巖)層賦存特征(一)煤層頂?shù)装逄卣鳎?、偽頂煤層一般無偽頂，當直接頂變薄時在直接定下方出現(xiàn)0?0.5m厚度偽頂，巖性為泥頁巖或炭質(zhì)頁巖含暗色礦物及黑色有機質(zhì)，層理明顯，較軟、易垮落。2、直接頂直接頂為砂質(zhì)泥巖，灰黑色、有植物碎片化石，厚度0.5?1.5m,平均1.0m?？箟簭姸葹?.7?37.4MPa,抗拉強度為0.23?1.33MPa,可分為不穩(wěn)定一極穩(wěn)定頂板。3、老頂老頂為中砂巖，灰白色，含暗色礦物及黑色有機質(zhì)，下部較細，泥質(zhì)膠結(jié)，4.3?5.1m,平均4.7m,抗壓強度19.8?47.7MPa堅硬。4、直接底直接底為沙質(zhì)泥巖，灰黑色，含砂不均勻，局部有粉砂巖薄層，含少量植物碎片化石，厚度1.8?2.5m；平均2.03m,抗壓強度11MPa左右。5、老底老底為中砂巖，灰白色，泥質(zhì)膠結(jié)，節(jié)理、裂隙發(fā)育，含暗色礦物，厚度5.7?6.9m,平均6.31m。當巖性為細粒砂巖時，一般抗壓強度大于14MPa,膨脹率0.05—0.23%,抗壓強度14.7?30.7Mpa。巖石在有水的情況時穩(wěn)定性較好，可劃為普通底板。(二)煤層特征及其分布情況：煤層產(chǎn)狀為黑色，玻璃光澤?強玻璃光澤，有時可見弱絲絹光澤。斷口參差狀、貝

5109工作面瓦斯抽采設(shè)計屯5109工作面瓦斯抽采設(shè)計殼狀、鏡煤分層有眼球狀斷口。內(nèi)生裂隙發(fā)育，外生裂隙不發(fā)育。煤的結(jié)構(gòu)條帶狀最發(fā)育，且以寬條帶狀結(jié)構(gòu)為主，其次為線理狀結(jié)構(gòu)，似均一狀結(jié)構(gòu)較少見。煤的構(gòu)造多呈層狀，也有塊狀構(gòu)造；煤的硬度小，脆度大。煤層厚3.8?4.6m,平均厚度4.2m；煤層傾角0°?12°,煤層較穩(wěn)定，煤層綜合柱狀圖見圖1-1。8,^T87.8069.多一8,54s?53堂昌好祥3亨怪琮3金00法51Z111.00125.50119.54O-1.70O*222LgA22.003.7310河1。號煤伏次巖.中、下薛力泥法出.K灰?guī)r.備際狀.除為石青帶.呼度士0*0.650.33￡ftl舞色艙軟硬石育0上郎為中NFS狀面故若.，好.愛潑.產(chǎn)頭足美化石. g14.42_5JO-0.478,^T87.8069.多一8,54s?53堂昌好祥3亨怪琮3金00法51Z111.00125.50119.54O-1.70O*222LgA22.003.7310河1。號煤伏次巖.中、下薛力泥法出.K灰?guī)r.備際狀.除為石青帶.呼度士0*0.650.33￡ftl舞色艙軟硬石育0上郎為中NFS狀面故若.，好.愛潑.產(chǎn)頭足美化石. g14.42_5JO-0.47028O-0.47O-1.500一723A175

L03O'-4.60本?！睆B變化大，發(fā)中一4小砂能2?4厘不?出蜂M,0號為1.03由Q*.2城胞*.限*,煤層就.29煜*力大部分對果的較?aOR以K,砂七連蝮“拱干太IKia之上.?哀變化《7人.主?受K,f>除由砂料矽陵配樨.配料.腳幅泥巖.?C??.K,2體橫向分布了不?定.tt上發(fā)育班便雇3.45.5二罐為山西融在罐屋，第度?定.金井田可染.5,5下號柒余沖倒“郃"條由般岑.2#.JC#.砂履怩巖也底.夕熄JK.其中6號母筒都叮案.7號煜孑晟町來，6卜《1年?定，7號鹿庭女向一05,砂巖.白住以葡砂巖為￡.以上*彳■石及省L.m,?『?<￡?QJW為7及6號爆魔飆快.U.J2.6O7下O-0.42O'-11.404in-12.32A.WO-II72214~467由篌*.石灰山.砂料.*盤畬摩2-4*.其中a.99<*JMA*ffiH?4^<*）!3.厚宸?定.全邦州町祟.含萬貫*31.70-5.98足.?叼為L,.L>.L>.L,Yfr是定（H?魔嬉第7r娓密,在399號qtQHHSt發(fā)，一1331幢杭?老，小■亳,M向變化大.休力s11?巖./K,a若連幟于本由蛆之上.曲版白色石負砂巖.灰色a鼠泥.泥甘O-7.24石灰?guī)r及19爆想用就.K,砂巖為0-中位.胞度費化大,不*定.R送"狀產(chǎn)出.Kh^FXWl-lH.統(tǒng)陣L.取燈.有制狀.BUno.s-2m4中*部?瓜依?定.上郊河總木施電.優(yōu)n不?定螺G.弁m*?或為灰?色龍巖,眇成泥著.譚灰色帕耍提號.幡砂巖.典友也中一m敕d算》巖，罐Q禽石笈巖0-3IB.統(tǒng)育”華族*.以山西式帙，為賽界.saKU.小腎狀分也.平行不整合于峰0坦之上以愜幢■?及憎粒?俵：小為宜,M上為人友.福皎色M上直."下伏CIS上馬家施用呆餌介松常！其冷性度**力向源來ftf灰?guī)r及觸稼奸播狀石青J-SW.?我中部的26i■左右.卜部妁15m左右.有時也?收地.真需黑的隔狀樞卜盤力一套用圣狀過灰?guī)r“啟胃狀白云JR灰?guī)r.中段為青灰電"￡狀白云質(zhì)的爆在>田東界外土%事,含農(nóng)事在譽由K,S￡#?匕加廢.砂匕不度不?.IWM?發(fā)總何加KBtRHXn385?<HM2Um口木竹輟弱.水質(zhì)燙不為FOO?2<^曠化KIOOT-I.41IAK如收的微改水.44H石度3上"臼外!1東郵冷谷中由東同西理藤厘本%人.含水—為L-USJEW,愛也露條件的陽淵,MlF*僅在根?同粒強的富水怯而在煙《比匕麗原不發(fā)育.兩孔呈調(diào)文優(yōu)連遢京.放h末SI?水作胴,她下水在俺”,短卜卡H束自于石板巖埴卜水電鬃加冏*日穌部級慢運移,單位浦大量0.8078-121*IAM（位標育7“91”.O1m水儀類Q/HHMl>~hVgr化廈MMT273Q地I4-MC.為艘貨M次.椀任井眄對M13t以IWR曉中際慶出.提能青為主裳含木發(fā)含水層介縻痔怔;UW/L.濟使聚敗力給挾埋14富水性好,那綠區(qū)M水性9.井田伯丁5唧H區(qū).心京以d??孔為上方*有鼻霞呈爭光限飲會足建*tzi.v*nw.且不均一轅At條件XLS府金狀西.水交”城慢，本JR本質(zhì)類型SO.CLZJLr<tJK2H8-2JI2i<.?付:融水?為0.00018-O.O82LAm為岐題的送水.畬木只以行荒卷.泥灰料為主.黎期界用*W.ffif孔.V1?裔狀.連?好.孔teV.I-fion,吉水層在井川內(nèi)具較好的連?ft.jiivflXMtr水試驗靖乩單驚浦木?OULtm.水忖.高MH76"化tfSM.本底奧索■30tCLY>.*H.，通票數(shù)加am?Li*T*文00侵使**傳差母臺算用內(nèi)IA俎水電為CLZHr化/KSWTgUL本制水租11-32C.區(qū).3具有統(tǒng)一,拘?立場.為典中葩裂!It一冷招整M國車俎為“水也：1M.r化限高,含F(xiàn)及珥》氣體的CX-N*號占封存改圖1-1 煤層綜合柱狀圖爾連/因西坡煤業(yè)有限公司 5109工作面瓦斯抽采設(shè)計三、地質(zhì)構(gòu)造井田內(nèi)煤（巖）層整體為緩傾斜單斜構(gòu)造，地層走向從北至南，由北北東漸變?yōu)槟媳毕颍瑑A向由北西-西，傾角平緩，一般為5?12°。區(qū)內(nèi)有寬緩的小褶曲，未有發(fā)現(xiàn)斷層。根據(jù)南翼系統(tǒng)已掘進巷道情況分析，巷道在掘進中將揭露有小型向背斜褶皺構(gòu)造，向背斜構(gòu)造高差約4m左右，向背斜轉(zhuǎn)折附近小斷裂構(gòu)造較發(fā)育，巷道地質(zhì)構(gòu)造相對較簡單，巷道掘進時有一定上、下山起伏變化，根據(jù)5101掘進地質(zhì)情況分析，5101第二回風巷揭露的落差3.6m的斷層，預計將會貫穿整個采區(qū)，5111工作面巷道最大長度為1470m,有揭露該斷層，鑒于5109巷道最大長度為1524m，預計也會揭露該斷層。四、瓦斯1、瓦斯賦存情況本井田各煤層瓦斯成分以ch4為主，其次為n2、co2及C2-C5。大部分樣點ch4含量在90%以上，少量樣點CH480-90%,個別樣點CH470-80%。N2<4%,CO=<0.6%,C2c6<0.1%。主要煤層5（4+5）、8、9號煤的瓦斯梯度為每增加1ml/g.daf,甲烷氣深度增加62m、109m、65m。同一煤層從井田東部向西部隨煤層埋深增加，CH4含量呈增大的趨勢。不同煤層，在同一鉆孔，氣含量垂向變化不很明顯。2、瓦斯涌出量預測根據(jù)2014年5至2016年5月煤科集團沈陽研究院有限公司（以下簡稱“沈陽研究院”）編制的《山西東輝集團西坡煤業(yè)有限公司礦井瓦斯涌出量預測報告（2.10Mt/a）》，礦井在2.10Mt/a生產(chǎn)能力下（開采5（4+5）號煤層），開采一采區(qū)時，礦井絕對瓦斯涌出量為89.41m3/min,相對瓦斯涌出量為20.23m3/t；開采二采區(qū)時，礦井絕對瓦斯涌出量為89.41m3/min,相對瓦斯涌出量為20.23m3/t；開采三采區(qū)時，礦井絕對瓦斯涌出量為22.69m3/min,相對瓦斯涌出量為100.28m3/t；開采四采區(qū)時，礦井絕對瓦斯涌出量為133.03m3/min,相對瓦斯涌出量為30.10m3/t；開采五采區(qū)時，礦井絕對瓦斯涌出量為143.81m3/min,相對瓦斯涌出量為32.54m3/t。預測結(jié)論：西坡煤業(yè)為高瓦斯礦井。3、近年礦井瓦斯等級鑒定近年礦井瓦斯等級鑒定結(jié)果見表1-1。5109工作面瓦斯抽采設(shè)計出5109工作面瓦斯抽采設(shè)計表1-1近年礦井瓦斯等級鑒定結(jié)果'?????????、.、.項目年度絕對涌出量（m3/min）相對涌出量（m3/t）鑒定結(jié)果CH,CO2CO2201247.378.1321.043.61高201358.928.6022.643.31高201449.396.0513.651.80高201558.215.4115.061.40高201652.286.1112.221.43高第二章瓦斯涌出量預測一、預測方法及條件預測方法采用分源預測法預測（AQ1018--2006）。預測條件：5109工作面：工作面長度154m、有效推進長度1524m、產(chǎn)量為6045t/d。煤層瓦斯含量：根據(jù)2014年5月至2016年5月沈陽研究院編制的《山西東輝集團西坡煤業(yè)有限公司礦井瓦斯涌出量預測報告（2.10Mt/a）以及5101、5111順槽掘進期間瓦斯數(shù)據(jù)分析，5109工作面所在區(qū)域最大瓦斯含量為6.81m3/t。殘存量：5（4+5）號煤層水分平均值為0.81%、灰分平均值為19.21%、揮發(fā)分平均值為15.32%，根據(jù)AQ1018-2006表C.1，5（4+5）號煤層純煤的殘存瓦斯含量分別取3.45m3（t.r）』，換算成原煤瓦斯殘存量：5（4+5）號煤Wc為2.76m3/t。表2-1純煤的殘存瓦斯含量取值（引用AQ1018-2006礦井瓦斯涌出量預測方法，表C.1）揮發(fā)分/%6?88~1212?1818?2626?3535?4242?50Wc/[m3/(t.r)-1]9?66?44?33?2222注：煤的殘存瓦斯量亦可近似的按煤在0.1MPa壓力條件下的瓦斯吸附量取值。二、回采工作面瓦斯涌出量預測回采工作面瓦斯來源包括開采層瓦斯涌出和鄰近層瓦斯涌出兩部分。q采二”2 （2-1）式中q采一回采工作面相對瓦斯涌出量，m3/t；q1一開采層相對瓦斯涌出量，m3/t；q2—鄰近層相對瓦斯涌出量，m3/t。爾準/因西坡煤業(yè)有限公司 5109工作面瓦斯抽采設(shè)計1、開采層瓦斯涌出量開采層瓦斯涌出量按下式計算：q=K?K?K?m?W-W) (2-2)1 1 2 3M0C式中：%一開采煤層相對瓦斯涌出量，m3/t；J一圍巖瓦斯涌出系數(shù)；J值選取范圍為1.1—1.3；全部陷落法管理頂板，碳質(zhì)組分較多的圍巖，K1取1.3；局部充填法管理頂板K1取1.2；全部充填法管理頂板K1取1.1;砂質(zhì)泥巖等致密性圍巖K1取值可偏??；西坡煤業(yè)頂板管理采用的是全部陷落法，因此，K1=1.3；K2一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)即K2=1/n(“為工作面回采率，n取0.93),取K2=1/0.93=1.08；K3一采區(qū)內(nèi)準備巷道預排瓦斯對工作面煤體瓦斯涌出影響系數(shù)，k3=(L-2h)/L,L-工作面長度，m,h-巷道瓦斯預排等值寬度取14.2m；m-開采層厚度，m；4.2m；M-工作面采高，m；4.2m；Wc一運出礦井后煤的殘存瓦斯含量，m3/t,2.76m3/t。WO—煤層瓦斯含量，m3/t；取值見表2-1所示(根據(jù)2014年5月至2016年5月沈陽研究院編制《山西東輝集團西坡煤業(yè)有限公司礦井瓦斯涌出量預測報告(2.10Mt/a)》中埋深等值線圖和瓦斯含量等值線圖以及5101、5111順槽掘進期間瓦斯數(shù)據(jù)分析，取5109工作面所在區(qū)域最大瓦斯含量)。開采層瓦斯涌出量預測結(jié)果見表2-2。表2-2開采層瓦斯涌出量預測結(jié)果工作面日產(chǎn)量(t/d)工作面長度(m)排放帶寬度(m)K1K2K3瓦斯含量(m3/t)殘存乩斯含量(m3/t)相對涌出量(m3/t)5109604515414.21.31.080.826.812.764.662、鄰近層瓦斯涌出量鄰近層瓦斯涌出量可根據(jù)下式計算:

5109工作面瓦斯抽采設(shè)計(2-3)缶近5109工作面瓦斯抽采設(shè)計(2-3)卡mq=>Mpy(W-W)=1式中：q2一鄰近層相對瓦斯涌出量，m3/t；mj—第i個鄰近層厚度，m；M一工作面采高，m；Wo,一第i層的原始瓦斯含量，m3/t；Wci—第i鄰近層殘存瓦斯含量，m3/t；Z—第i鄰近層瓦斯排放系數(shù)，取決于層間距離，可根據(jù)圖2-1查取。根據(jù)《煤礦瓦斯抽放規(guī)范》(AQ1027-2006)附錄A中A.3。1-上鄰近層;D2-緩傾斜煤層7鄰近層；3-傾的! A 3-傾斜、急傾I1-上鄰近層;D2-緩傾斜煤層7鄰近層；3-傾的! A 3-傾斜、急傾I與層間距瓦斯排放率?；J斜煤層下鄰近層圖2-1鄰近層的鄰近層瓦斯涌出量預測結(jié)果見表忍-3。的關(guān)系曲線表2-3 5109工作面開采層影響范圍內(nèi)鄰近層瓦斯涌出量計算表工作面煤層名稱煤厚(m)采厚(m)瓦斯含量(m3/t)殘存瓦斯含量(m3/t)距開采煤層的距離(m)瓦斯排放率(%)相對瓦斯涌出量(m3/t)備注510910.926.812.7625840.75上鄰近層20.286.812.7618.2910.255(4+5)4.24.26.812.76本煤層5下1.036.812.762.8950.94下鄰近層61.486.812.7626.38260.37合計2.316爾準/因西坡煤業(yè)有限公司 5109工作面瓦斯抽采設(shè)計3、回采工作面瓦斯涌出量回采工作面瓦斯涌出量預測結(jié)果如表2-4。表2-4回采工作面瓦斯涌出量預測結(jié)果回采工作面采區(qū)瓦斯含量（m3/t）日產(chǎn)量（t/d）瓦斯涌出量開采層（m3/t）鄰近層（m3/t）合計（m3/t）（m3/min）5109一采區(qū)6.8160454.662.316.9729.26第三章瓦斯抽采方法第一節(jié)工作面瓦斯抽采方法的確定一、抽采方法的確定5109工作面以本煤層抽采為主、鄰近層和現(xiàn)采采空區(qū)瓦斯抽采為輔。具體的瓦斯抽采方法見表3-1：表3-1工作面瓦斯抽采方法工作面種類抽采方法理由5109開采層瓦斯抽采5109皮帶順槽順層平行鉆孔抽采解決回采過程中開采層瓦斯涌出鄰近層瓦斯抽采高位鉆孔抽采有效控制鄰近層瓦斯涌出現(xiàn)采采空區(qū)瓦斯抽采大直徑鉆孔抽采解決回采工作面及回風隅角瓦斯積聚二、瓦斯抽采方法具體參數(shù)設(shè)計1、5109工作面預抽（1）本煤層瓦斯抽采工藝開采5109工作面時，在預抽工作面的皮帶順槽布置順層平行工作面鉆孔，可以作為預抽鉆孔對5109工作面瓦斯進行預抽。待預抽工作面轉(zhuǎn)變?yōu)榛夭晒ぷ髅婧螅A抽鉆孔還可作為邊采邊抽鉆孔對煤層進行卸壓瓦斯抽采，從而提高瓦斯抽采量，減少開采層的瓦斯涌出。鉆孔參數(shù)：抽采鉆孔布置：鉆孔技術(shù)參數(shù)，見表3-2,抽采鉆孔布置，見圖3-1。

5111皮帶順槽圖3-1 5109工作面預抽鉆孔布置示意圖表3-2 鉆孔技術(shù)參數(shù)表工作面鉆孔類別開孔高度（m）鉆孔與巷道夾角（°）鉆孔傾角（°）孔深（m）鉆孔直徑（mm）鉆孔間距（m）5109工作面5109皮帶順槽順槽平行鉆孔1.890大于煤層傾角1°1441083（2）封孔工藝鉆孔采用囊?guī)綆鹤{封孔，封孔管為直徑血5mm的聚乙烯管（阻燃、抗靜電），封孔長度至少為8m，鉆孔通過連接軟管連接到抽采管路上。囊?guī)阶{封孔裝置通過向兩個囊袋注漿封堵封孔段，兩個囊袋之間有一段塑料管（阻燃、抗靜電），塑料管上開設(shè)有鉆孔注漿口，通過鉆孔注漿口向兩個囊袋之間的鉆孔注漿，并形成注漿壓力使?jié){液向鉆孔壁滲透。囊?guī)阶{封孔原理見圖3-2。圖3-2囊?guī)阶{封孔原理圖注漿材料：采用快硬硫鋁酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥復合作為注漿材料的基礎(chǔ)，適5109工作面瓦斯抽采設(shè)計&5109工作面瓦斯抽采設(shè)計量地加入外加劑激發(fā)活性。（3）抽采管路管理工作面開采后，隨著工作面的推進，靠近切眼的抽采鉆孔不斷報廢，當鉆孔距工作面切眼60m時，預計抽采鉆孔進入卸壓區(qū)，進行卸壓抽采，隨著抽采管路不斷變短，靠近切眼的管路要逐段卸下來，端頭用法蘭蓋密封。由于工作面在回采時，5109工作面軌道順槽和皮帶順槽需進行超前支護大約20m，為了不影響生產(chǎn)，需提前拆除管路，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采管相連，抽采管末端特制一段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，保持短管始終在抽采管路的末端，由此，工作面的預抽鉆孔可以抽取大量的卸壓瓦斯，使開采層預抽取得較好的抽采效果。特別說明：在工作面在回采時，5109軌道順槽和5109皮帶順槽需進行超前支護大約20m范圍內(nèi)（工作面上端頭和下端頭“兩順”軸線方向20m范圍內(nèi)），煤體處于卸壓區(qū)，此時抽采效果明顯，禁止拆除本煤層預抽鉆孔支管管路。3、鄰近層抽采瓦斯方法5109工作面回采時，鄰近層瓦斯涌出部分來自上鄰近煤層（1+2）,預測最大涌出量為4.2m3/min。設(shè)計采用在相鄰工作面5107皮帶順槽內(nèi)向工作面頂板打高位平行鉆孔，高位鉆孔終孔位置位于在開采層裂隙帶中，對上鄰近層進行預抽；待工作面回采時，開煤層瓦斯將涌入現(xiàn)采空區(qū)，此時高位鉆孔可對采空區(qū)瓦斯進行截抽，間接治理開煤層浮煤解析出來的積聚在采空區(qū)的游離瓦斯。當工作面回采時下鄰近層瓦斯將涌入現(xiàn)采空區(qū)，此時可通過加強現(xiàn)采空區(qū)抽采，間接治理下鄰近層涌入的瓦斯。高位鉆孔布置，見圖3-3鉆孔參數(shù)見表3-4。鉆孔布置在面5107皮帶順槽頂板，高位鉆孔與皮帶順槽中線成一定夾角，參數(shù)見表6,向上鄰近層施工鉆孔，鉆孔終孔應該位于裂隙帶內(nèi)，按經(jīng)驗值計算，即采高8-11倍左右的層位內(nèi)，5109工作面采高平均為4.2m,因此鉆孔終孔位置應布置在距5（4+5）號煤層頂板34m?46m范圍之間。鉆孔間距5m,鉆孔采用囊?guī)綆鹤{封孔，封孔管為直徑①75mm的聚乙烯管（阻燃、抗靜電），封孔長度為8m,鉆孔用①75mm軟管連接到抽采管路上。鉆孔具體布置見圖3-3,鉆孔參數(shù)見表3-3。

圖3-3高位鉆孔抽采上臨近層鉆孔布置圖表3-3高位鉆孔技術(shù)參數(shù)表工作面鉆孔類別鉆孔與巷道夾角（°）鉆孔傾角（°）孔深（m）鉆孔直徑（mm）孔間距（m）開孔高度（m）5109高位鉆孔902474108525109工作面瓦斯抽采設(shè)計紐西坡煤業(yè)有限公司D5109工作面瓦斯抽采設(shè)計紐西坡煤業(yè)有限公司D鉆孔采用囊?guī)綆鹤{封孔，封孔管為直徑①75mm的聚乙烯管（阻燃、抗靜電），封孔長度為8m，鉆孔用①75mm軟管連接到抽采管路上。4、采空區(qū)抽采瓦斯方法采空區(qū)瓦斯是指回采工作面后方的、回采過程中始終存在并且隨著采面的推進，范圍逐漸增加的半封閉空間。由于采空區(qū)是和工作面通風網(wǎng)絡相連通的，在通風壓差的作用下，采空區(qū)瓦斯涌入工作面上隅角并經(jīng)由回風順槽排出，當采空區(qū)積存和涌出瓦斯較105109工作面瓦斯抽采設(shè)計出5109工作面瓦斯抽采設(shè)計大時有可能使工作面上隅角或回風順槽風流瓦斯?jié)舛劝l(fā)生超限，特別是當頂板冒落時引起采空區(qū)瓦斯突然大量涌出對安全生產(chǎn)構(gòu)成很大的威脅。為防止采空區(qū)向工作面及回風巷涌出瓦斯，利用5109軌道順槽向5107皮帶順槽施工大直徑鉆孔，對5109工作面采空區(qū)進行瓦斯抽采，每隔25m施工一個大直徑鉆孔。西坡煤業(yè)開采5109工作面時采空區(qū)瓦斯涌出量最大值如表3-4（采空區(qū)瓦斯包括圍巖、丟煤和鄰近層瓦斯涌出）。表3-4 5109工作面采空區(qū)瓦斯涌出量數(shù)據(jù)開采工作面圍巖、丟煤瓦斯最大涌出量（m3/min）鄰近層瓦斯最大涌出量（m3/min）采空區(qū)瓦斯最大涌出量（m3/min）51095.919.7015.61采空區(qū)抽采安全措施根據(jù)《煤礦低濃度瓦斯管道輸送安全保障系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（AQ1076-2009）中5.1條采空區(qū)抽采用低濃度瓦斯管道輸送的相關(guān)規(guī)定：①易自燃、自燃煤層的井下采空區(qū)低濃度瓦斯抽采，應在靠近抽采地點的管道上安設(shè)抑爆裝置。抑爆裝置宜采用自動噴粉抑爆裝置。②自動噴粉抑爆裝置的安設(shè)地點距最近的抽采瓦斯管口的距離（沿管道軸向）應小于100m。③自動噴粉抑爆裝置應至少安設(shè)1組，每組抑爆裝置需安設(shè)2個噴粉罐，兩個噴粉罐之間的距離為50m。④抑爆裝置的火焰?zhèn)鞲衅鲬苍O(shè)在自動噴粉抑爆裝置與抽采管進氣口之間，距離抑爆裝置的距離（沿管道軸向）應大于50m。1）西坡煤業(yè)低濃度瓦斯輸送措施設(shè)計由于西坡煤業(yè)5（4+5）煤層煤的吸氧量為0.67m3/g,自燃等級為H類，屬自燃煤層。因此，5109工作面采空區(qū)考慮低濃度瓦斯管道輸送措施，在管路上每隔一定距離安設(shè)隔爆抑爆裝置。2）防自燃措施①井下應有完善的消防管路系統(tǒng)，所有永久巷道均采用不燃性材料支護。②礦井應有完善的自燃火災防治系統(tǒng)，主要有噴灑阻化劑系統(tǒng)、注凝膠防滅火系統(tǒng)、束管監(jiān)測防滅火系統(tǒng)等。③提高回采率，回采工作面在回采時應盡量少丟煤、少留煤柱，并在回采完畢后及11爾準/因西坡煤業(yè)有限公司 5109工作面瓦斯抽采設(shè)計時封閉，以防采空區(qū)漏風。④采空區(qū)抽采時應完善礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)，保證系統(tǒng)可以連續(xù)監(jiān)測CO、CO2、O2等環(huán)境參數(shù)，并利用束管監(jiān)測系統(tǒng)對重點危險區(qū)域的各種火災氣體參數(shù)進行連續(xù)監(jiān)測，為分析煤層發(fā)火情況及防治煤層自燃提供依據(jù)。第二節(jié)5109工作面瓦斯抽采量的預計西坡煤業(yè)5109工作面平均日產(chǎn)量為6045t，根據(jù)《煤礦瓦斯抽采基本指標》(AQ1026-2006)規(guī)定，日產(chǎn)量6001?8000t的工作面回采時其可解吸瓦斯含量應不大于5m3/t；同時5109工作面抽采率大于40%。一、工作面預抽和邊采邊抽瓦斯抽采量預計(1)預抽時間的確定根據(jù)該礦5(4+5)號煤層瓦斯自然涌出量的測定結(jié)果表明：百米鉆孔初始瓦斯涌出量為0.051m3/min-100m,鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)為0.021d-1,工作面長154m,順槽長1524m；百米鉆孔在不同時間t內(nèi)可抽采的瓦斯總量(Qt)和鉆孔抽采有效系數(shù)(K)按下式計算：Qt=1440q0-(1-e-at)/a (3-1)K=Qt/Q『(1-e-at) (3-2)式中：Qt一百米鉆孔在t時間內(nèi)可抽瓦斯總量，m3；t—抽采時間，d；K一鉆孔抽采有效系數(shù)，％；q0一百米鉆孔初始瓦斯流量，m3/min?100m,取0.051；a—衰減系數(shù)，d-1,取0.021；Qj一鉆孔極限瓦斯涌出量，QJ=1440q0/a,m3。計算結(jié)果如表3-6所示：表3-6 不同抽采時間內(nèi)百米鉆孔抽采瓦斯量及鉆孔抽采有效系數(shù)工作面預抽時間(月)5675109抽采瓦斯總量Qt(m3)334734173455鉆孔抽采有效系數(shù)K(%)969899根據(jù)表3-6計算結(jié)果，5109工作面本煤層預抽7個月抽采量可以高達99%,考慮到12爾準/因西坡煤業(yè)有限公司 5109工作面瓦斯抽采設(shè)計采掘接替，綜合考慮5109工作面抽采時間為7個月。(2)鉆孔間距的確定下面僅就回采工作面采用平行鉆孔進行預抽時且預抽時間為7個月的情況下，鉆孔抽采影響范圍進行計算。n=100-(L//100-Qt)/(L?M?D?Y?X) (3-3)式中：n-鉆孔抽采影響范圍內(nèi)的瓦斯抽采率，％；Qt-百米鉆孔在t時間內(nèi)可抽瓦斯總量，m3；L-鉆孔長度，m；L/-鉆孔有效長度，m；M-煤層平均厚度，m；D-鉆孔抽采影響范圍(直徑)，m；Y-煤的視密度，t/m3；X-煤層瓦斯含量，m3/t。表3-7不同鉆孔抽采影響范圍內(nèi)的瓦斯抽采率工作面布孔位置n(%)L(m)M(m)Y(t/m3)X(m3/t)D(m)5109皮帶順槽291444.21.396.813221444.21.396.814181444.21.396.815注：5109工作面預抽鉆孔布置在5109皮帶順槽一側(cè)本著既要減少鉆孔工程量又要保證抽采效果的原則，應根據(jù)具體的鉆孔預抽時間來確定鉆孔間距。由表3-6和3-7可以得出，5109工作面在皮帶順槽單側(cè)布孔，鉆孔間距為3m、抽時間為7個月時，能夠滿足要求。(3)預抽瓦斯量的確定1)5109工作面總預抽量Q=Qt/210/1440X(144-14.2)/100=3455/210/1440X(144-14.2)/100Q=0.015m3/min則5109工作面總預抽量為：Qmf=(1474/3+1)X0.015=7.38m3/min?？傤A抽(4)邊采邊抽工作面抽采量預計由于邊采邊抽工作面已經(jīng)預抽較長時間，且隨著回采的不斷推進，鉆孔數(shù)量也在不斷減少，抽采量下降較快。所以，其抽采量按預抽工作面抽采量的30%計算，則510913

5109工作面瓦斯抽采設(shè)計尊5109工作面瓦斯抽采設(shè)計工作面邊采邊抽量預計為2.26m3/min。表3-85109回采工作面預抽及邊采邊抽預計瓦斯抽采量開采工作面單孔抽采量（m3/min）工作面有效推進長度（m）鉆孔個數(shù)（個）鉆孔間距（m）預抽回采工作面抽采量（m3/min）回采工作面邊采邊抽抽采量（m3/min）51090.015147449037.353.68二、鄰近層抽采量預計根據(jù)該礦鄰近層瓦斯涌出量預測，5109工作面回采過程中上鄰近層瓦斯涌出量為4.2m3/min，絕對量較大，所以應采取必要的抽采措施，只要確切地掌握鄰近層瓦斯涌出情況，鉆孔布置參數(shù)合理，該抽采方法能取得較好的抽采效果。由于工作面回采引起圍巖及鄰近層裂隙發(fā)育，透氣性增加，使得鄰近層解吸瓦斯會通過此裂隙向5（4+5）號煤層回采工作面涌出，設(shè)計采用在5109軌道順槽布置扇形鉆孔進行鄰近層瓦斯抽采。本設(shè)計鄰近層瓦斯抽采量按鄰近層瓦斯涌出量的35%抽采率預計，即5109工作面回采時鄰近層抽采量為1.47m3/min。在開采5109工作面時，鄰近層抽采預計如表3-9。表3-9 5（4+5）號煤層上鄰近層預計抽采量開采工作面上鄰近層瓦斯涌出量最大值（m3/min）抽采率（%）上鄰近層抽采量（m3/min）51094.2351.47三、采空區(qū)抽采量預計（1）采空區(qū)瓦斯抽采量預計5109作面回采時現(xiàn)采采空區(qū)最大瓦斯涌出量為15.61m3/min，抽采率按35%計算，5109工作面回采時現(xiàn)采采空區(qū)抽采量為5.46m3/min。表3-10 5109工作面采空區(qū)瓦斯抽采量預計開采工作面采空區(qū)瓦斯涌出量最大值（m3/min）抽采率（%）采空區(qū)抽采量（m3/min）510915.61355.46四、5109工作面瓦斯抽采量預計5109工作面瓦斯抽采量包括順層平行鉆孔預抽瓦斯量、邊采邊抽卸壓瓦斯抽采量、鄰近層瓦斯抽采量、現(xiàn)采采空區(qū)瓦斯抽采量。各部分瓦斯抽采量預計如表3-11。表3-11 5109工作面瓦斯抽采量預計開采工作面順層平行鉆孔預抽瓦斯量（m3/min）邊采邊抽卸壓瓦斯抽采量（m3/min）鄰近層瓦斯抽采量（m3/min）采空區(qū)抽采量（m3/min）工作面瓦斯抽采量（m3/min）51097.382.261.475.4616.5714

&西坡煤業(yè)有限公司&西坡煤業(yè)有限公司5109工作面瓦斯抽采設(shè)計第三節(jié)抽采瓦斯效果評價一、抽采指標規(guī)定根據(jù)國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局2006年11月2日頒布的中華人民共和國安全生產(chǎn)行業(yè)標準（AQ1026—2006）《煤礦瓦斯抽采基本指標》的規(guī)定：1、突出煤層工作面采掘作業(yè)前必須將控制范圍內(nèi)煤層的瓦斯含量降到煤層始突深度的瓦斯含量以下或?qū)⑼咚箟毫档矫簩邮纪簧疃鹊拿簩油咚箟毫σ韵隆Ｈ魶]能考察出煤層始突深度的煤層瓦斯含量或壓力，則必須將煤層瓦斯含量降到8m3/t以下，或?qū)⒚簩油咚箟毫档?.74MPa（表壓）以下?？刂品秶缦拢篴）石門（井筒）揭煤工作面控制范圍應根據(jù)煤層的實際突出危險程度確定，但必須控制到巷道輪廓線外8m以上（煤層傾角＞80°時，底部或下幫5m）。鉆孔必須穿透煤層的頂（底）板0.5m以上。若不能穿透煤層全厚，必須控制到工作面前方15m以上。b）煤巷掘進工作面控制范圍為：巷道輪廓線外8m以上（煤層傾角＞80°時，底部或下幫5m）及工作面前方10m以上。c）采煤工作面控制范圍為：工作面前方20m以上。2、瓦斯涌出量主要來自于鄰近層或圍巖的采煤工作面瓦斯抽采率應滿足表3-12規(guī)定，瓦斯涌出量主要來自于開采層的采煤工作面前方20m以上范圍內(nèi)煤的可解吸瓦斯量應滿足表3-13規(guī)定。表3-12 回采工作面抽采率指標表I.作面葩對瓦廝漏出幀Sm7-/mini工作面抽采率%man1但QVZO5=302,三6二4口34口4二三文二二丁，力言5。701蕓QY1,00100=^0^70表3-13 可解吸瓦斯量指標表工作而iEI嚴埔t可解吸比斯付】匕至1dooJDOL-Z5(X3<725門1144[MH-敷<5,5￡cm—H000一8001—10000三機SA100002155109工作面瓦斯抽采設(shè)計出5109工作面瓦斯抽采設(shè)計二、抽采效果評價1)采煤工作面回采前煤的可解吸量回采工作面回采前的可解吸量等于煤的原始瓦斯含量減去煤的殘存瓦斯含量再減去噸煤預抽的抽采量。W可=W0-W殘-W預 (3-4)式中：W可一煤的可解吸瓦斯含量，m3/t；W殘一煤的殘存瓦斯含量，m3/t；W0—煤層瓦斯含量，m3/t；W預一噸煤瓦斯抽采量，m3/t。噸煤瓦斯抽采量可由下式計算：W預=(Q抽)/A式中：Q抽一工作面預抽瓦斯總量，m3，Q抽=q單xnxtx1440；q—單孔平均瓦斯抽采量；單n一工作面抽采鉆孔個數(shù)，個；t一預抽瓦斯時間，取210d；A一工作面開采煤層的地質(zhì)儲量，t，A=Ixmxsxy；l—工作面長度，5109工作面154m；m—開采層厚度，4.2m；s一工作面有效推進長度，1474m；Y—煤的視密度，1.39t/m3；西坡煤業(yè)5109回采工作面產(chǎn)量為6045t/d，如下表3-14計算結(jié)果所示，預抽后5109回采工作面的可解吸瓦斯含量符合表3-13要求。表3-14 采煤工作面回采前煤的可解吸量計算表預抽工作面開采層鉆孔個數(shù)工作面預抽瓦斯總量(m3)工作面煤炭儲量(t)預抽瓦斯含量(m3/t)瓦斯含量(m3/t)殘存瓦斯含量(m3/t)可解吸瓦斯量(m3/t)5109491227707213701551.666.812.762.392)回采工作面瓦斯抽采率回采面瓦斯抽采率是指回采面瓦斯抽采量占回采面瓦斯總涌出量的百分比，計算公式：165109工作面瓦斯抽采設(shè)計&5109工作面瓦斯抽采設(shè)計“二200^m九+q時 （3-5）式中nm一工作面瓦斯抽采率，％；qmc一工作面瓦斯抽采量，m3/min；qmf一工作面風排瓦斯量，m3/min。回采工作面瓦斯抽采量（qmc）為回采工作面預抽瓦斯量、邊采邊抽瓦斯量、鄰近層瓦斯抽采量與工作面現(xiàn)采采空區(qū)瓦斯抽采量之和?；夭晒ぷ髅婊夭汕白鳛轭A抽工作面時，已進行了采前預抽，經(jīng)過采前預抽回采工作面開采層瓦斯含量降低，回采時回采工作面絕對瓦斯涌出量降低，降低的瓦斯含量即為噸煤瓦斯抽采量，降低的瓦斯涌出量即為預抽瓦斯量（預抽瓦斯量計算，見式3-6）。q預二W.-A0/1440 （3-6）式中q預一工作面預抽瓦斯量，m3/min；W—工作面噸煤瓦斯抽采量；預A0一工作面平均日產(chǎn)量，t。5109回采工作面預抽瓦斯量為7.38m3/min、邊采邊抽抽采量為2.26m3/min、鄰近層抽采量為1.47m3/min、現(xiàn)采采空區(qū)抽采量為5.46m3/min，則回采工作面瓦斯抽采量為16.57m3/min。5109回采工作面瓦斯涌出量為30.23m3/min；由式（3-6）計算得，5109回采工作面瓦斯抽采率為54.81%。5109工作面瓦斯抽采率符合《煤礦瓦斯抽采基本指標》（AQ1026-2006）標準的要求。第四節(jié)抽采鉆孔布置、施工設(shè)備及施工量一、抽采鉆孔參數(shù)確定1、鉆孔直徑根據(jù)西坡煤業(yè)實際情況，確定本煤層預抽瓦斯鉆孔的直徑為108mm，高位鉆孔的直徑為108mm。2、鉆孔長度及間距5109回采工作面預抽鉆孔長度為144m，鉆孔間距為3m；鄰近層、采空區(qū)鉆孔長度和間距參數(shù)見抽采方法。二、抽采鉆機選型175109工作面瓦斯抽采設(shè)計出5109工作面瓦斯抽采設(shè)計根據(jù)西坡煤礦的抽采瓦斯方法、煤層賦存特點及國內(nèi)外打鉆設(shè)備的現(xiàn)狀，抽采鉆孔施工設(shè)備選型如下:1、CMS1-3300液壓鉆機1臺。2、CMS1-4000液壓鉆機1臺。三、抽采鉆孔施工1、鉆孔施工所有抽采鉆孔施工均應選擇煤壁完整、無裂隙處開孔，并按設(shè)計參數(shù)進行施工，作好鉆孔竣工參數(shù)記錄。抽采工作面的鉆孔采用全液壓鉆機，用電由礦井井下供電系統(tǒng)解決。2、封孔5109工作面預抽鉆孔采用囊?guī)阶{封孔技術(shù)，封孔長度為8m，封孔管為①75mm的聚乙烯管(阻燃、抗靜電)高位鉆孔封孔管為①75mm的聚乙烯管(阻燃、抗靜電),二種封孔管再用①75mm聚乙烯軟管連接到支管上，然后連接到干管上，再連接到主管上，最后到達地面瓦斯抽采泵站。第五節(jié)工作面抽采瓦斯管路管徑選擇一、抽采瓦斯管徑計算瓦斯抽采管徑選擇是否合理，對抽采瓦斯系統(tǒng)的建設(shè)投資及抽采系統(tǒng)效果有很大影響。直徑太大，投資費用增加；直徑過細，管路阻力損失大。一般采用下式計算，并參照抽采泵的實際能力使之留有備用量，同時尚需考慮運輸和安裝方便。D=0.1457(Q/V)1/2 (3-7)式中D—抽采瓦斯管內(nèi)徑，m；Q—瓦斯管中混合瓦斯流量，m3/min；V—瓦斯管中混合瓦斯平均流速，一般V=5?12m/s。5109工作面的瓦斯抽采量預計結(jié)果，高、低負壓瓦斯抽采量，見表3-15。表3-155109工作面高、低負壓管路瓦斯抽采量計算表高負壓系統(tǒng)(m3/min)邊采邊抽采量(m3/min)預抽工作面抽采量(m3/min)9.792.267.53低負壓系統(tǒng)(m3/min)鄰近層抽采量(m3/min)采空區(qū)抽采量(m3/min)6.931.475.4618

5109工作面瓦斯抽采設(shè)計&5109工作面瓦斯抽采設(shè)計據(jù)5109工作面的瓦斯抽采量預計結(jié)果，瓦斯抽采管徑選擇見表3-16。表3-165109工作面抽采瓦斯管路管徑選擇結(jié)果類別抽采純量(m3/min)瓦斯?jié)舛?%)備用系數(shù)混合瓦斯量(m3/min)流速(m/s)計算管徑(mm)選擇管徑(mm)壁厚(mm)準備面預抽支管7.382136122492506邊采邊抽支管2.262210121332506鄰近層抽采支管1.47111381863156現(xiàn)采采空區(qū)抽采支管5.461149122943156備注所有管路材質(zhì)均為螺旋焊縫鋼管(1.0MPa)在《抽采初步設(shè)計》中根據(jù)相關(guān)規(guī)定抽采主干管及抽采泵按照抽采最困難時期進行相關(guān)設(shè)備選型，能夠滿足5109工作面瓦斯抽采需要，不再重復選型?！冻椴沙醪皆O(shè)計》中主、干管及抽采泵所選型號見表3-17、3-18：表3-17水環(huán)式真空泵性能規(guī)格表型號抽氣量(m3/min)電機功率(kW)轉(zhuǎn)速(r/min)需水量(m3/h)備注2BEC6232445029020.5?22.3高負