煤礦瓦斯抽采課程設計--煤層瓦斯抽采設計

1、<p><b>　　課 程 設 計</b></p><p>　　題 目 大平一礦1煤層瓦斯抽采設計 </p><p>　　院(系)別 安全工程學院 </p><p>　　專業(yè)班級 煤層氣11-1班 </p><p><b>　　目 錄<

2、;/b></p><p>　　1 礦井概況及安全條件1</p><p>　　1.1 井田概況1</p><p>　　1.1.1 交通位置1</p><p>　　1.1.2 地形與地貌特征1</p><p>　　1.1.3 氣候地震等情況2</p><p>　　1.2 井田地質特征

3、2</p><p>　　1.2.1 地層與地質構造2</p><p>　　1.2.2 巖漿與水文地質2</p><p>　　1.2.3 煤層與煤質4</p><p>　　1.2.4 煤系地層5</p><p>　　1.2.5 煤塵、煤的自燃、煤質5</p><p>　　1.3 礦井開

4、拓、開采概況6</p><p>　　1.4 礦井通風系統概況6</p><p>　　2 礦井瓦斯賦存情況7</p><p>　　2.1 煤層瓦斯基本參數7</p><p>　　2.1.1 煤層瓦斯含量7</p><p>　　2.1.2 百米鉆孔自然瓦斯涌出量及衰減系數7</p><p&g

5、t;　　2.1.3煤層透氣性系數7</p><p>　　2.1.4圍巖瓦斯儲量系數7</p><p>　　2.2礦井瓦斯儲量及可抽量7</p><p>　　2.3 瓦斯抽采的必要性9</p><p>　　2.3.1礦井瓦斯涌出量預測9</p><p>　　2.3.2瓦斯抽采的必要性9</p>

6、<p>　　2.3.3從礦井瓦斯涌出量預測結果來看瓦斯抽采的必要性10</p><p>　　2.3.4 從礦井通風能力來看瓦斯抽采的必要性10</p><p>　　2.3.5 從資源和環(huán)保的角度來看瓦斯抽采的必要性11</p><p>　　2.4 瓦斯抽采的可行性11</p><p>　　3 瓦斯抽采施工工藝的確定13&l

7、t;/p><p>　　3.1礦井瓦斯抽采設計的原則13</p><p>　　4抽采瓦斯方法14</p><p>　　4.1礦井瓦斯來源分析14</p><p>　　4.1.1回采工作面瓦斯來源及涌出構成14</p><p>　　4.2抽采瓦斯方法14</p><p>　　4.2.1選擇抽采

8、方法的原則14</p><p>　　4.2.2瓦斯抽采方法的選擇方案的確定16</p><p>　　4.3鉆場布置、鉆孔參數確定17</p><p>　　4.3.1布孔方式及鉆孔布置17</p><p>　　4.3.2鉆孔直徑、長度及個數的確定18</p><p>　　4.3.3鉆孔布置平剖圖19</

9、p><p>　　4.3.4封孔方式、材料及工藝19</p><p>　　4.3.5封孔方式、材料及工藝選擇22</p><p>　　5 瓦斯抽采基礎參數23</p><p>　　5.1瓦斯抽采量計算Qi23</p><p>　　5.2工作面最大抽采量的抽采率d23</p><p>　　5.

10、3抽采瓦斯時間24</p><p><b>　　結 論25</b></p><p>　　1 礦井概況及安全條件</p><p><b>　　1.1 井田概況</b></p><p>　　1.1.1 交通位置</p><p>　　大平煤礦位于沈陽市康平縣境內，位于法庫與康平

11、兩縣之間，大部分隸屬于康平縣東關屯鄉(xiāng)管轄，其地理坐標為：東經123°18′45″～123°30′,北緯42°35′～42°45′。大平煤礦距沈陽130Km，距鐵嶺70Km。入礦公路3.4Km與自井田東南部通過的203國道連接，礦區(qū)鐵路在大青編組站與國鐵連接，交通十分便利。交通位置圖見圖1-1。</p><p>　　圖1-1大平礦交通位置圖</p><p&

12、gt;　　1.1.2 地形與地貌特征</p><p>　　大平一礦井田處于北東走向的八虎山和調兵山兩個背斜之間，大平煤田的西南部，井田內無較大河流，北部為低緩的丘陵地形，南部為沖積平原。在中生代晚侏羅紀中期該煤田普遍下降形成了湖泊相和泥炭沼澤相沉積—沙海組煤系。在白堊紀末期，該區(qū)一直限于侵蝕基準面以上，直到第四紀還仍在接受剝蝕堆積。從而構成了現代的剝蝕堆積地貌類型，形成了井田內平緩的剝蝕堆積丘陵地形。</p

13、><p>　　大平礦井田位于康平煤田西南部，東北以F1、F2、F3號斷層為界與康平縣三臺子煤礦、鐵煤集團小康礦相鄰，東南以第10勘探線和-300水平為界與法庫縣邊家煤礦相鄰，其余均以煤層最低可采厚度(0.70米)圈定。井田中賦存有兩層煤：煤層2。兩層煤間距為9.3米。煤層發(fā)育情況呈全區(qū)發(fā)育。</p><p>　　1.1.3 氣候地震等情況</p><p>　　本區(qū)屬大陸

14、性氣候，多風少雨，春干冬寒。冬季多西北風，春季多西南風，風力7~9級，瞬時達10級。凍土層最大厚度1.4米。</p><p>　　本區(qū)地震歷年來未超過二級，烈度為Ⅵ度。</p><p>　　1.2 井田地質特征</p><p>　　1.2.1 地層與地質構造</p><p>　　大平礦井田的煤層總體走向為NW向，傾向NE，傾角7~9°

15、;。三臺子井田整體為一向斜構造，由于受后期構造的影響，致使向斜的東西兩翼不對稱。向斜軸由于巖層傾角平緩和斷裂的破壞而不突出，但是看出向斜軸總的規(guī)律是由北向南逐漸加深，其軸向為N35°W，向斜軸傾伏角6°，軸部最深處可達830米。</p><p>　　井田內無陷落柱和火成巖侵入。</p><p>　　地層：大平煤田屬于中生代陸相沉積，除元古代地層在煤田西側以低山形式出露，

16、其它地層幾乎都被第四系沉積所覆蓋前震旦系花崗片麻巖、結晶片巖等變質巖系構成鐵法煤田的基底。晚侏羅系地層不整合于變質巖之上，白堊系地層幾乎平行不整合于侏羅系地層接觸，白堊系及新生界第四系地層不整合于白堊系之上。</p><p>　　根據鉆孔資料所見：有中生界侏羅系、白堊系及新生界第四系，現由下而上分如下：</p><p><b>　　1)中生界（M2）</b></

17、p><p>　?。?）侏羅系上統阜新組（J3f）為井田內唯一含煤地層，本組分為四段，分別為：底部沙礫巖段（J3f1）、下含煤段（J3f2）中部砂巖、泥巖段（J3f3）、上含煤段（J3f4）。</p><p>　?。?）白堊系上統孫家灣組（K1s），本組分為兩段，分別為：下部灰綠色砂巖段（K1s1）和上部紫色砂巖、礫巖段（K1s2）。</p><p><b>　

18、　2) 新生界</b></p><p>　　第四系（Q）下部以砂、沙礫巖為主，中夾砂層，底部較粗。</p><p>　　1.2.2 巖漿與水文地質</p><p><b>　　1）巖漿活動</b></p><p>　　本區(qū)巖漿活動主要有倆期，一期為燕山期，呈多次間歇，噴發(fā)之火山巖，構成本區(qū)上侏羅統大明山組地層

19、中段覆蓋在石炭二迭地層之上，一般對煤層煤質無影響。</p><p>　　另一期為喜山期基性淺層侵入巖及揮綠巖，該揮綠巖以斷層為通道，多沿煤層或較軟弱地層呈巖床和巖脈分別侵入到煤系地層和煤層中，不同程度的破壞了煤層。</p><p><b>　　2）水文地質</b></p><p><b>　　（1）含水層：</b><

20、/p><p>　　大平礦井田劃分3個含水層，分別為：侏羅系直接充水承壓含水層、白堊系砂巖及砂礫巖承壓含水層、第四系砂巖及砂礫巖承壓含水層。</p><p>　?。?）侏羅系直接充水承壓含水層</p><p>　　該層主要由灰白色砂巖及砂礫巖組成。泥質膠結，結構致密質軟，賦存于煤層的中下部，一般厚度5 – 10m。底板平均深度575m。該含水層含水性及透水性很弱，在本采區(qū)

21、425號鉆孔水位標高是60.77米。</p><p>　　從水質分析看：PH值平均8.1，最高達9.1，耗氧量7.78，最高達9.94，礦化度亦很高，這充分說明了該水是處于深層、高壓、缺氧、導水性甚微的封閉構造的還原環(huán)境。同時亦證明了補給及逕流條件都很遲緩，從而富集了大量的可溶鹽，形成了ClHCO3-Na、Cl-Na、ClSO4- Na型水，另外也證明了該含水層與上部含水層無水力聯系。</p>&l

22、t;p>　　（3）白堊系砂巖及砂礫巖承壓含水層</p><p>　　該含水層據其巖性和沉積建造環(huán)境及水文地質特征等可分為兩段，即上部白堊系風化帶含水段及白堊系下部微弱含水段。</p><p>　　a上部白堊系風化帶含水段主要由紫紅色砂巖及砂礫巖所組成，其成分以石英、長石為主，結構松散破碎，礫徑不一，一般5m/m。其分布西北較深，東南部較淺（45.70 ~ 77.25m）。含水層厚度也

23、隨賦存深度加深而增厚（10.73~ 62.34m），含水性及透水性較強。水位標高79.59 ~ 84.93m，由東北流向西南，并在該段淺部發(fā)現有漏水現象，最大漏水量7m3/h。</p><p>　　b白堊系下部微弱含水段主要由灰綠色砂巖及砂礫巖所組成，并為泥質膠結，其結構較上部風化帶含水段致密，含水性及透水性比較弱。水質分析表明該層的上部風化帶含水段主要來源于大氣降水的直接補給，而風化帶下部含水段則依靠上部風化帶

24、含水段水的垂直滲透補給，所以上段含水性及透水性強于下段，同時逕流條件也好于下部含水段?？傊较虿蓞^(qū)深部逕流條件越差，排泄條件越差。</p><p><b>　　3）隔水層</b></p><p>　　井田內劃分為二個隔水層，即第四系粘土及亞粘土隔水層和侏羅系煤層頂板油頁（泥）巖隔水層。</p><p>　?。?）第四系粘土及亞粘土隔水層主要由黃

25、色或黃褐色粘土及亞粘土所組成，結構密實，含鐵質結核，具可塑性，干硬。在井田內分布西北薄而東南厚（1.30 ~ 13.47m，平均7.2m）。水庫底部南北兩側較薄，約6m，中部較厚，約11m，平均8m左右。據土工試驗成果表明在2.66m以下均起隔水作用。</p><p>　?。?）侏羅系煤層頂板油頁（泥）巖隔水層主要由黑色泥巖及黑褐色油頁巖所組成。結構細膩，并直接賦存于煤層之上，在井田內普遍發(fā)育，由西南向東北逐漸加

26、深（136 ~770m），厚度也隨之增厚（10 ~ 110m），平均60m左右。本采區(qū)內水庫底部亦是如此規(guī)律，由西南向東北逐漸加深，厚度也隨之增厚（30 ~ 70m），平均50m左右，為礦床良好的隔水層。</p><p><b>　　4）水文地質類型</b></p><p>　　采區(qū)內直接充水含水層主要由侏羅系粗砂巖及砂礫巖微弱的裂隙孔隙承壓含水層所組成，雖然粗砂巖疏

27、軟多裂隙，但單位涌水量均小于0.0043L/sm，而且煤層頂部有較厚的油頁巖、泥巖，含水層間發(fā)育著具有良好隔水性能的泥巖、粉砂巖層，所以與地表水以及各主要含水層間無水力聯系，故將該井田水文地質條件劃分為簡單的二類一型。</p><p>　　1.2.3 煤層與煤質</p><p><b>　　1）煤層</b></p><p>　　大平礦井田含煤地

28、層，由煤層、煤質頁巖、黑色泥巖、油頁巖及粉砂巖組成，煤層編號自上而下為1煤層和2煤層。1煤層厚度5m，2煤厚3.0 m。煤層全區(qū)發(fā)育，結構簡單，但到東部邊緣較復雜。</p><p>　　煤層無偽頂，直接頂為黑褐色油頁巖，常夾有1~3層薄層粘土，厚度0.10~ 0.30m，其下部含有3 ~ 5層菱鐵礦薄層，一般厚度為0.20~0.40m。油頁巖結構致密、細膩、無裂隙，其厚度分布變化在本采區(qū)西南部15~17m，東南部

29、28 ~ 30 m。</p><p>　　老頂以黑色泥巖為主，夾有深灰色粉砂巖，本層中富含蚌、螺及介形蟲等動物化石。本層厚20~34m。</p><p>　　煤層直接頂板：主要由黑褐色油頁巖組成。結構致密、細膩、無裂隙，厚度一般在10~30米之間，平均20米左右，按其堅固程度屬于軟質巖石。</p><p>　　煤層直接底板：由灰黑色泥巖和灰白色粉、細砂巖所組成。結構

30、較細致，質軟。其厚度變化西南薄5~6米，東北厚約10米以上，一般5~10米左右，按其堅固程度屬于軟質巖石。</p><p><b>　　2）煤質</b></p><p>　　煤質工業(yè)牌號為長焰煤，黑色，瀝青光澤，條帶狀結構，塊狀構造，貝殼狀斷口或平坦狀斷口，以亮煤為主，暗煤次之，在亮煤條帶中常見兩組垂直層面的內生裂隙，一組發(fā)育，另一組次之，裂隙面平坦。在裂隙中常有方解

31、石及黃鐵礦薄膜充填。煤層頂底板一般為整合接觸。</p><p>　　1.2.4 煤系地層</p><p>　　1）煤層底板和2煤層頂板（即1、2煤層間距）為灰黑色泥巖、灰白色粉、細砂巖組成。泥巖結構較細致，質軟；而灰白色砂巖則較堅硬。其厚度變化為西南薄，東北厚，最薄處0.10米，最厚處10.8米左右。薄處巖性單一，為泥巖，厚處巖性稍復雜，由泥巖、粉、細砂巖組成。</p>&l

32、t;p>　　2）煤層底板巖性與1煤層底板基本相同。</p><p>　　本采區(qū)煤層頂、底板巖石的抗壓強度均小于1000 kg/cm2，巖石硬度為中硬偏軟，生產過程中應加強底板的維護，防止巷道底鼓。</p><p><b>　　煤層及厚度：</b></p><p>　?、瘢好簩樱壕飪乳_采煤層為1、2。</p><p&g

33、t;　?、颍好汉瘢?#煤層為5.0m，2#煤層為3.0m。</p><p>　　1.2.5 煤塵、煤的自燃、煤質</p><p>　　大平一礦井田內的兩個可采煤層最小厚度3m，厚度最大5m，煤層平均傾角10°，煤層節(jié)理不發(fā)育，揮發(fā)分含量為30.89%，有助于煤層氣的產生和貯存。經試驗測定，1#煤層和2#煤層密度分別為1.35×103t/m3和1.38×103t

34、/m3，煤炭自然發(fā)火期最短20天，煤塵爆炸指數為48.98%。具體參數見表1-1。</p><p>　　表1-1煤層結構與特征表</p><p>　　Tab.1-1 Coal layer structure and features table </p><p>　　1.3 礦井開拓、開采概況</p><p>　　大平一礦設計生產能力1.80

35、Mt/a，設計服務年限為83年。大平一礦工業(yè)廣場布置在井田的儲量中心，且地勢比較平坦處。煤層埋藏最深為-700m，所以井田采用立井開拓，井筒數目為主井、副井兩個井筒，井筒標高+80米。大平一礦采用長壁采煤法，礦井的通風方式采用中央并列式通風，風井設在井田范圍內。井底車場采用立式車場，井田劃分為3個階段，1個開采水平，5個采區(qū)，采區(qū)分別為S1、S2、S3、N1和N2，首先進行N1采區(qū)的煤炭開采，因而本設計針對N1采區(qū)的工作面進行瓦斯抽采設

36、計。由于煤層傾角較小，所以采用帯區(qū)開采。運輸大巷和回風大巷均布置在巖層中，維護方便，帶區(qū)工作面長度235m，日生產量為5455t，日推進量4m，運輸方式采用皮帶運輸。</p><p>　　1.4 礦井通風系統概況</p><p>　　大平一礦采用的是中央并列式通風，通風方法為抽出式。風井安裝兩臺GAF26.6/15.8-1型軸流式風機，配套電機1600KW，轉速1000轉/min。礦井各采

37、區(qū)均采用分區(qū)通風方式，由主要進風大巷（皮帶巷、軌道巷）進風→采區(qū)石門→經采區(qū)上山或本煤層上山→工作面運輸巷→工作面→工作面回風巷→采區(qū)上山或本煤層上山→采區(qū)回風石門到采區(qū)回風大巷。</p><p>　　2 礦井瓦斯賦存情況</p><p>　　2.1 煤層瓦斯基本參數</p><p>　　煤層瓦斯基本參數包括：瓦斯風化帶深度、煤層瓦斯壓力、煤層瓦斯含量、煤的殘存瓦斯

38、含量、煤的孔隙率、瓦斯含量分布梯度、煤層透氣性系數、抽采鉆孔影響半徑、百米鉆孔瓦斯流量及其衰減系數等[6]。</p><p>　　對于以上參數的確定，根據《AQ1027-2006煤礦瓦斯抽采規(guī)范》第5.2.2條規(guī)定：新建礦井瓦斯抽采工程設計應以批準的精查地質報告為依據，并參照鄰近或條件類似生產礦井的瓦斯資料；改(擴)建及生產礦井應以本礦地質、瓦斯資料為依據[2]。</p><p>　　2.

39、1.1 煤層瓦斯含量</p><p>　　1#煤層瓦斯含量8.5m3/t，殘余瓦斯含量3.5m3/t。</p><p>　　2.1.2 百米鉆孔自然瓦斯涌出量及衰減系數</p><p>　　鉆孔瓦斯流量衰減系數為0.032d-1。</p><p>　　2.1.3煤層透氣性系數</p><p>　　煤層透氣性系數為0.4

40、5MPa2·d。</p><p>　　2.1.4圍巖瓦斯儲量系數</p><p>　　煤層的直接頂板主要由黑褐色油頁巖組成。結構致密、細膩、無裂隙，厚度一般在10~30米之間，平均20米左右。煤層直接底板主要由灰黑色泥巖和灰白色粉、細砂巖所組成。結構較細致，質軟。其厚度變化西南薄5~6米，東北厚約10米以上，一般5~10米左右。</p><p>　　圍巖瓦

41、斯儲量系數取定為0.08。</p><p>　　2.2礦井瓦斯儲量及可抽量</p><p>　　根據《MT5018-96礦井瓦斯抽采工程設計規(guī)范》第3.0.1條規(guī)定，礦井瓦斯儲量應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?？砂聪率接嬎悖?lt;/p><p><b>　　(2-1)</b></p&g

42、t;<p>　　式中，W—礦井瓦斯儲量，Mm3；</p><p>　　W1—可采煤層的瓦斯儲量，Mm3；</p><p>　　W2—受采動影響后能夠向開采空間排放的各不可采煤層的瓦斯儲量，Mm3；</p><p>　　W3—受采動影響后能夠向開采空間排放的圍巖瓦斯儲量，Mm3。</p><p>　?。?）可采煤層的瓦斯儲量W1&

43、lt;/p><p><b>　　(2-2)</b></p><p>　　式中，A1i—礦井可采煤層i的地質儲量，Mt</p><p>　　X1i—礦井可采煤層i的瓦斯含量，m3/t，</p><p>　?。?）受采動影響后能夠向開采空間排放的各不可采煤層的瓦斯儲量W2</p><p><b>

44、;　　(2-3)</b></p><p>　　式中，A2i—受采動影響后能夠向開采空間排放的不可采煤層的地質儲量，Mt；</p><p>　　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，m3/t；</p><p>　　給定礦井中的所有煤層均為可采煤層，井田面積為18720480m2，煤層平均傾角10°，W2取值應為0。<

45、/p><p>　　（3）受采動影響后能夠向開采空間排放的圍巖瓦斯儲量W3</p><p><b>　　(2-4)</b></p><p>　　式中，K—圍巖瓦斯儲量系數，取0.08。</p><p>　　按上式計算得出煤層的瓦斯儲量及可抽量，計算結果見表2-1所示。</p><p>　　表2-1 1

46、#,煤層瓦斯儲量及可抽量計算結果匯總</p><p>　　2.3 瓦斯抽采的必要性</p><p>　　2.3.1礦井瓦斯涌出量預測</p><p>　?。?）工作面絕對瓦斯涌出量計算</p><p><b>　　(2-5)</b></p><p>　　式中，—開采煤層涌入工作面的瓦斯量，m3/m

47、in；</p><p>　　—開采煤層原始煤層瓦斯含量，m3/t；</p><p>　　—煤的殘余瓦斯含量，m3/t； </p><p>　　—煤的容重，ρ=1.45 t/m3 </p><p>　　—煤層厚度，m； </p><p>

48、　　—工作面平均推進速度，m/d； </p><p>　　—工作面長度；m； </p><p>　　—進、回風巷排放瓦斯帶的總寬度m；當煤的揮發(fā)分r大于27%時，取=26m。</p><p>　?。?）工作面相對瓦斯涌出量的計算</p><p>　　A為工作面日產量，根據礦井年產量計算得出：</p

49、><p>　　2.3.2 瓦斯抽采的必要性</p><p>　　根據《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采系統或井下臨時抽采系統：</p><p>　?。?）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，采用通風方法解決不合理的。</p>

50、<p>　?。?）礦井絕對瓦斯涌出量達到以下條件的：</p><p>　　① 大于或等于40m³/min；</p><p>　　② 年產量1.0～1.5Mt的礦井，大于30m³/min；</p><p>　　③ 年產量0.6～1.0Mt的礦井，大于25m³/min；</p><p>　?、?年產量0.4

51、～0.6Mt的礦井，大于20m³/min；</p><p>　?、?年產量小于或等于0.4Mt的礦井，大于15m³/min。</p><p>　　開采有煤與瓦斯突出危險煤層的。</p><p>　　下面從三個方面來分析板石煤礦瓦斯抽采的必要性。</p><p>　　2.3.3 從礦井瓦斯涌出量預測結果來看瓦斯抽采的必要性&

52、lt;/p><p>　　從工作面瓦斯涌出量預測結果來看，1#煤層回采工作面絕對瓦斯涌出量19.59m³/min，已超過《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定回采工作面5m³/min的界限。因此對太平一礦來說，為徹底有效地解決瓦斯問題，保證礦井的高效、安全生產，進行瓦斯抽采是非常必要的。</p><p>　　2.3.4 從礦井通風能力來看瓦斯抽采的必要性</p><p>

53、;　　采掘工作面是否有必要進行瓦斯抽采的判斷標準是：采掘工作面最大供風量小于稀釋瓦斯所需要的風量。因此對通風處理瓦斯量進行核定：</p><p>　?。?）工作面可以供給的風量</p><p><b>　　(2-6)</b></p><p>　　式中，—工作面可以供給的風量，m3/min；</p><p>　　—最小控頂

54、距，m；取3m</p><p><b>　　—采高，m；</b></p><p>　　—有效斷面系數；取0.6</p><p>　　—《規(guī)程》允許最高風速，4。</p><p>　?。?）通風方法可以解決的瓦斯含量</p><p><b>　　(2-7)</b></p&

55、gt;<p>　　式中，—工作面可以供給的風量m3/min；</p><p>　　—《規(guī)程》允許最高瓦斯?jié)舛龋?%；</p><p>　　—工作面日產量，t/日；(傾斜長×煤厚×日推進量×容重)</p><p>　　—瓦斯涌出不均勻系數，取1.6；</p><p>　　—殘余瓦斯量，m3/t； &

56、lt;/p><p>　?。?）工作面所需風量的計算</p><p>　　=100 (2-8)</p><p>　　式中，—絕對瓦斯涌出量，m3/min；</p><p>　　—工作面瓦斯涌出不均衡系數，=1.6。</p><p>　　按前面計算結果，工作面所需風量為3134m3/min，

57、而工作面可以供給的風量只有2160m3/min，通風能力不能滿足工作面所需風量的要求，難以保證工作面瓦斯不超限。且由于工作面采用綜采，如增加風量，會造成風速過高，工作面煤塵太大，將對工作面作業(yè)人員的身體健康構成威脅。因此，從通風能力看礦井已具備建立抽采瓦斯系統的必要條件。</p><p>　　2.3.5 從資源和環(huán)保的角度來看瓦斯抽采的必要性</p><p>　　瓦斯是一種優(yōu)質的能源，將抽

58、出的瓦斯加以利用，可以變害為寶，不僅改善能源結構，而且減少了對環(huán)境的污染，可以取得顯著的經濟效益和社會效益。</p><p>　　總之，無論是從礦井目前的瓦斯涌出現狀、礦井通風能力，還是從資源和環(huán)保的角度來看都有必要進行瓦斯抽采，特別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的重要因素，提前進行瓦斯抽采工作，對大平一礦安全生產很有必要。</p><p>　　2.4 瓦斯抽采的可行

59、性</p><p>　　開采層瓦斯抽采的可行性是指在原始透氣性條件下進行預抽的可能性，一般來說，其衡量指標有兩個：一為煤層的透氣性系數λ；二為鉆孔瓦斯流量衰減系數α，按λ和α判定開采層瓦斯抽采可行性的標準，如表2-2所示。大平一礦1#煤層瓦斯抽采難易程度評價結果見表2-3。</p><p>　　表2-2 煤層瓦斯抽采難易程度分類表 </p><p>　　表2-3

60、大平一礦1#煤層瓦斯抽采難易程度評價結果表</p><p>　　從表2-3可以看出， 1#煤層屬于可以抽采煤層，具備瓦斯抽采的可行性。</p><p>　　3 瓦斯抽采施工工藝的確定</p><p>　　3.1礦井瓦斯抽采設計的原則</p><p>　　礦井瓦斯抽采設計的原則</p><p>　　(1)編制礦井抽采瓦斯

61、設計要以上級批準的設計任務書和經審批的《礦井瓦斯抽采可行性研究報告》提供的瓦斯基礎資料為依據，設計任務書一般有生產單位與承擔設計任務書的單位共同編制，按隸屬關系報有關上級批準后下達。其主要內容為：抽采目的、抽采規(guī)模、抽采瓦斯量預計、工程量和投資額概算，以及社會經濟效益等。</p><p>　　礦井瓦斯抽采可行性分析研究報告，其主要內容包括：礦井地質與煤層賦存資料、開拓方式與采煤方法，通風與瓦斯涌出情況、瓦斯儲量與

62、可抽量、抽采規(guī)模與服務年限、所需設備、投資概算和社會經濟效益等。</p><p>　　(2)確定抽采規(guī)模與抽采能力時，應能適應礦井生產能力和服務年限的需求，并應滿足礦井生產期間最大抽采瓦斯量的要求。如礦井生產期間因井型與生產規(guī)模增大，使抽采瓦斯能力和抽采系統與生產需要不相適應時，尚可對抽采系統進行擴展。</p><p>　　(3)設計抽采系統與抽采方法時，要有利于多抽采瓦斯，保證礦井生產安

63、全；應結合礦井及煤層的具體地質開采條件，礦井及采區(qū)主要瓦斯來源，以選擇適宜的抽采方法；要有適宜打抽采瓦斯瓦斯鉆孔的地點及充足的施工和抽采時間；抽采瓦斯鉆孔的孔口應有足夠的抽采負壓；要配備一定的抽采瓦斯專業(yè)人員和裝備，以實施抽采瓦斯工程和進行維護管理工作。</p><p>　　鉆孔施工和管路敷設應盡量利用生產巷道，以減少抽采瓦斯的工程量與投資額。</p><p><b>　　4抽采

64、瓦斯方法</b></p><p>　　4.1礦井瓦斯來源分析</p><p>　　4.1.1回采工作面瓦斯來源及涌出構成</p><p>　　回采工作面瓦斯來源主要為回采過程中煤層涌出的瓦斯、采空區(qū)涌出的瓦斯、區(qū)段平巷涌出的瓦斯及頂底板向工作面涌出的瓦斯。其中采空區(qū)涌出和回采過程中本煤層的瓦斯為工作面瓦斯涌出的主要來源。</p><p

65、><b>　　4.2抽采瓦斯方法</b></p><p>　　4.2.1選擇抽采方法的原則</p><p>　　煤層瓦斯抽采一般是指利用瓦斯泵或其他抽采設備，抽取煤層中高濃度的瓦斯，并通過與巷道隔離的管網，把抽出的高濃度瓦斯，排至地面或礦井回風巷中。目前認為，煤礦瓦斯抽采不僅是降低礦井瓦斯涌出量，，防止瓦斯爆炸和煤與瓦斯突出災害的重要措施，而且抽出的瓦斯還可以變

66、害為利，作為煤炭的伴生資源加以開發(fā)利用。因此，從本世紀50年代起，世界上各主要產煤國對煤礦的瓦斯抽采甚為重視，使瓦斯抽采工作得到了較快的發(fā)展。近年來，隨著煤礦開采深度增大和開采強度的提高，礦井瓦斯涌出量增大，抽采瓦斯已越來越成為高瓦斯煤層開采的一個必不可少的重要環(huán)節(jié)，并為煤礦瓦斯利用提供了重要條件。</p><p>　　瓦斯抽采一般具有如下幾個方面的作用： </p><p>　　1)通過

67、抽采，可降低礦井瓦斯涌出量和回采空間中的瓦斯?jié)舛?，從而達到礦井安全生產的目的。 </p><p>　　2)通過抽采，可降低煤層中的瓦斯壓力和瓦斯含量，防治煤與瓦斯突出，從而減少礦井傷亡事故及重大惡性事故的發(fā)生。</p><p>　　3)礦井瓦斯是一種優(yōu)質燃料，具有商業(yè)利用價值。 </p><p>　　4)通過抽采和瓦斯利用，可減少瓦斯對大氣的污染；因此，瓦斯抽采對

68、環(huán)境的保護還有至關重要的作用。</p><p>　　抽采瓦斯是一項集技術、裝備和效益于一體的工作。因此，要做好瓦斯抽采工作，應注意如下原則：</p><p>　　1)抽采瓦斯應具有明確的目的性，即主要是降低風流中的瓦斯?jié)舛?，改善礦井生產的狀況，并使通風處于合理和良好的狀況；因此應盡可能在瓦斯進入礦井風流之前將它抽采出來。在實際應用中，瓦斯抽采還可以作為一項防治煤與瓦斯突出的措施單獨應用。此

69、外抽出的瓦斯又是一種優(yōu)質能源，只要保持一定的抽采瓦斯量和濃度，則可加以利用，從而形成“以抽促用，以用促抽”的良性循環(huán)。</p><p>　　2)抽采瓦斯要有針對性，即針對礦井瓦斯來源，采取相應措施進行抽采。目前認為，礦井瓦斯來源主要包括：本煤層瓦斯抽采；鄰近層瓦斯涌出；圍巖瓦斯涌出和采空區(qū)瓦斯涌出。這些瓦斯來源是構成礦井或采區(qū)瓦斯涌出量的組成部分，在瓦斯抽采中應根據這些瓦斯來源，并考慮抽采地點時間和空間條件，采取

70、不同的抽采原理和方法，以便進行有效的瓦斯抽采。</p><p>　　3)要認真作好抽采設計、施工和管理工作等，以便獲得好的瓦斯抽采效果。因此，在設計時，首先應了解清楚礦井地質、煤層賦存及開采等條件，礦井瓦斯方面的有關參數，預測礦井瓦斯涌出量及其組成來源。在此基礎上，選擇合適抽采方法，確定可靠的抽采規(guī)模，設計一套合理的抽采系統。其次，在抽采瓦斯的開始階段，還應進行必要的有關參數考查測定，以確定合理的抽采工藝和參數；

71、在正常抽采時，要全面加強管理，積累資料，不斷總結經驗，從而使抽采瓦斯工作得到不斷改進和提高。</p><p>　　抽采瓦斯方法、方式的選擇，應根據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、瓦斯基礎參數等綜合分析比較后確定。</p><p>　　1）為提高瓦斯抽采率應采用開采層、采空區(qū)相結合的綜合抽采方法。</p><p>　　2）當井下采掘工作面

72、所遇到的瓦斯主要來自開采層本身，只有抽采開采層本身的瓦斯才能解決問題時，應采用開采層瓦斯抽采。</p><p>　　3）工作面后方采空區(qū)瓦斯涌出量大，危害工作面安全生產或老采空區(qū)瓦斯積存量大，向鄰近的回采工作面涌出量瓦斯量多，應采取采空區(qū)瓦斯抽采。</p><p>　　4）對于瓦斯含量大的煤層，在煤巷掘進時，難以用加大風量稀釋瓦斯，可在掘進工作開始前對煤層進行大面積預抽或采取邊掘邊抽的方法

73、。</p><p>　　5）對于煤層透氣性較低，采用預抽方法不易直接抽出瓦斯，掘進時瓦斯涌出量不很大而回采有大量瓦斯涌出的煤層，可采用邊采邊抽或增大孔徑和加密鉆孔等方法。</p><p>　　6）若圍巖瓦斯涌出量大，以及溶洞、裂縫帶儲存有高壓瓦斯時，應采取圍巖瓦斯抽采措施。</p><p>　　總之，確定瓦斯抽采的方法應先摸清瓦斯來源，采空區(qū)瓦斯及頂板瓦斯含量情況，

74、結合情況選用適合本礦井的抽采瓦斯方法。</p><p>　　4.2.2瓦斯抽采方法</p><p>　　礦井瓦斯抽采的基本方法分類：</p><p>　　1）按抽采瓦斯的來源分為：</p><p>　?。?）本煤層瓦斯抽采（開采層）</p><p>　　（2）臨近層瓦斯抽采（上下臨近層）</p><

75、p>　　（3）采空區(qū)瓦斯抽采（全封閉、半封閉和鉆孔）</p><p><b>　　（4)圍巖瓦斯抽采</b></p><p>　　2）按抽采的機理分為：</p><p>　?。?)未卸壓瓦斯抽采（本煤層、圍巖）</p><p>　?。?)卸壓瓦斯抽采（采空區(qū)）</p><p>　　3）按灰機

76、瓦斯的方法分為：</p><p>　?。?)鉆孔抽采（各種鉆孔）</p><p>　　（2)巷道抽采（全封閉、半封閉）</p><p>　　(3)綜合抽采（巷道與鉆孔）</p><p>　　4）按鉆孔與煤層的關系分為：</p><p><b>　　(1)沿煤層鉆孔</b></p>&

77、lt;p><b>　　(2)穿層鉆孔</b></p><p><b>　　5）鉆孔角度分為：</b></p><p><b>　　(1)上向孔</b></p><p><b>　　(2)下向孔</b></p><p><b>　　(3)水平

78、孔</b></p><p>　　6)回采工作面瓦斯來源及構成</p><p>　　回采工作面瓦斯來源主要為回采過程中煤層涌出的瓦斯、采空區(qū)涌出的瓦斯、區(qū)段平巷涌出的瓦斯及頂底板向工作面涌出的瓦斯。其中采空區(qū)涌出和回采過程中本煤層的瓦斯為工作面瓦斯涌出的主要來源。</p><p>　　此僅考慮本煤層瓦斯抽采方法</p><p>　　

79、（1）容易抽采及可以抽采的煤層，宜采用本層預先抽采的抽采方法，可采用沿層或穿層布孔方式。</p><p>　　(2 )可以抽采及較難抽采的煤層，宜采用邊采邊抽的抽采方法。煤層抽采難易程度可按本規(guī)范附錄A劃分。</p><p>　　(3）單一較難抽采的煤層，可選用密集順層鉆孔、密集網格穿層鉆孔、交叉鉆孔、水力割縫、水力壓裂、松動爆破、深孔預裂爆破、高壓水射流擴孔等方法強化抽采。</p&

80、gt;<p>　　（4）對煤與瓦斯突出危險嚴重的煤層，宜選擇穿層網格布孔方式。</p><p>　?。?）煤巷掘進時瓦斯涌出量較大的煤層，可采用邊掘邊抽或先抽后掘的抽采方法</p><p>　　4.2.3瓦斯抽采方法的選擇方案的確定</p><p>　　了解了瓦斯抽采的方法后，就應該了解在何種情況下選擇何種方法，如表4-1所示</p>&

81、lt;p>　　表4-1 瓦斯抽放方法選擇</p><p>　　參考此次1#煤層情況，計劃選擇抽采方法：</p><p>　　1層一片走向長度1320m，傾斜長度235m。容重1.35×103t/m3，采高5m，具有獨立的回風系統，采用本煤層鉆場扇形鉆孔、邊采邊抽的方法。</p><p>　　在回風巷設鉆場鉆孔→沿走向方向布置30個鉆場→封孔→管徑和管

82、材的選擇→鋪設管路→進行瓦斯抽采</p><p>　　4.3鉆場布置、鉆孔參數確定</p><p>　　4.3.1布孔方式及鉆孔布置</p><p>　　沿傾斜分布以鉆孔和鉆場工作面水平所成的角度來劃分，有上向孔、下向孔、水平孔三種形式。</p><p>　　有關鉆孔的角度，根據實際經驗，有以下幾點應以注意：</p><p

83、>　　1)由于深部煤層瓦斯含量比較大，瓦斯向上流動，所以下向式鉆孔瓦斯量較大，可以加速瓦斯排放。但下向孔中易積水，對瓦斯涌出有一定阻力，且打鉆施工比較困難。</p><p>　　2)向上式鉆孔內不會積水，瓦斯涌出量也較均衡，但在相同條件下比下向孔略小。</p><p>　　3)水平式鉆孔處于上述兩種方式之間，可以克服上向孔和下向孔的缺點，是目前預抽瓦斯礦井的主要形式。</p&g

84、t;<p>　　沿走向布置 一般為發(fā)揮鉆場作用，在鉆場內除布置垂直鉆孔，還布置斜向鉆孔，構成一組扇形鉆孔，在寬度便于打鉆和接管的巷道中，也可不設專門的鉆場，鉆孔也可一律平行布置。</p><p>　　綜上所述該采區(qū)邊采邊抽、走向高位鉆孔均采用扇形鉆孔</p><p>　　1）鉆孔開孔部分應圓且光滑。鉆孔施工中不得出現三角孔、偏孔、臺階等變形孔。</p><

85、;p>　　2）抽采開采層未卸壓瓦斯時，鉆孔間距應按鉆孔抽采半徑確定，宜增大鉆孔的見煤長度。</p><p>　　3）高位鉆孔抽采時，應將鉆孔打到采煤工作面頂板冒落后形成的裂隙帶內，并應避開冒落帶。</p><p>　　4）強化抽采布孔方式應能取得較好的抽采效果，并宜方便施工。</p><p>　　5）邊采邊抽鉆孔的方向應與開采推進方向相迎（交叉鉆孔除外），并應

86、避免采動首先破壞孔口或鉆場。</p><p>　　6）抽采采空區(qū)瓦斯的鉆孔或插管應布置在采空區(qū)回風側。</p><p>　　7）鉆場內的鉆孔個數應由試驗得出，一般順層鉆孔宜采用3～5個孔；穿層鉆孔宜采用6～9個孔。設計將采用5個鉆孔</p><p>　　8）穿層鉆孔的終孔位置，應位于穿透煤層頂（底）板0.5m處。</p><p>　　9）噸煤

87、鉆孔工程量應根據抽采方式、鉆孔抽采半徑、預抽期、煤層厚度等綜合確定。順層鉆孔預抽時，噸煤鉆孔工程量可取0.04～0.1m/t。</p><p>　　10)鉆孔直徑宜采用42、50、64、73、89、110、130mm等規(guī)格。設計中使用110mm規(guī)格。</p><p>　　4.3.2鉆孔直徑、長度及個數的確定</p><p><b>　　1）鉆孔直徑<

88、/b></p><p>　　鉆孔直徑的大小對抽采瓦斯有一定的影響。直徑大的鉆孔由于暴露的煤面多，瓦斯涌出量就較大，排放瓦斯的效果也就較好。反之，直徑小的鉆孔效果較差。</p><p><b>　　2）鉆孔長度</b></p><p>　　鉆孔越長，露出煤面越多，瓦斯涌出量越大，而鉆孔中的瓦斯成分與鉆孔長度則無很大的關系。</p>

89、;<p><b>　　3）鉆孔個數 </b></p><p>　　同一個鉆場的抽采量隨鉆孔數增加而增加，但鉆孔數超過3-5個時抽采量增加不明顯。因此，同一鉆孔數為3-5個時較合適。</p><p>　　4）鉆場間距應略小于或等于鉆孔的有效抽采半徑的2倍</p><p>　　5）計劃回采工作面平行鉆孔預抽方案：</p>

90、<p>　　（1）鉆孔長度：按回采工作面長度235m考慮，鉆孔長度設為130m。</p><p>　?。?）鉆孔間距、個數：</p><p>　　采面抽放鉆孔采用扇形鉆孔布孔，在矩形工作面內，風巷、機巷長度均為1320m，每隔40m設置一個鉆場，共33個鉆場，每個鉆場鉆孔個數5個，鉆孔間距10m，每個鉆孔長度為130m，封孔長度為8m。</p><p>

91、　?。?）鉆孔參數：如表4-2</p><p>　　表4-2 邊采邊抽瓦斯抽采鉆孔參數</p><p>　　4.3.3鉆孔布置平剖圖</p><p>　　4.3.4封孔方式、材料及工藝</p><p>　　常規(guī)的瓦斯抽采鉆孔封孔技術包括采用有機材料或無機材料直接封堵、封孔器封堵。而直接封堵法包括粘土人工封孔、機械注水泥砂漿封孔、發(fā)泡聚合材料

92、封孔?，F在研究的很多種封孔放法結合了各種封孔技術優(yōu)點，采用兩種或多種技術組合使用，使封孔效果得到改善。同時從一次封孔研究到二次封孔技術，使封孔技術更加豐富，提高了抽采效率。 </p><p><b>　　1）粘土人工封孔</b></p><p>　　常用粘土為黃泥或水泥團，粘土封孔法對封孔的材料要求不高,而且所花費的成本也很低,但是對封孔的工藝要求卻很高。其受限于鉆孔

93、長度和粘土的軟硬度,很難將鉆孔封的密閉不透氣,稍有一個環(huán)節(jié)的疏忽都可以導致其鉆孔封閉不實。粘土封孔方法封孔長度較短，黃泥遇水變軟，密實性不好，容易漏氣。采用黃泥、水泥團人工封孔，鉆孔密封質量差、作業(yè)時間長、勞動強度大，現場已很少采用。</p><p>　　2）機械注水泥砂漿封孔</p><p>　　水泥砂漿封孔法是在孔口處安好截止裝置后,將水泥砂漿用注漿泵壓入鉆孔,可以封孔段較長的鉆孔。其

94、封孔材料在注入時為液態(tài),等其凝固后為固態(tài),能較好的封閉鉆孔周圍的一些裂隙和解決粘土法封孔難以解決的一些難題,從而能較好的封實鉆孔。用一根回漿管即可檢驗其封孔長度,操作比較簡單省時。</p><p>　　機械注漿雖可大大縮短封孔時間，但是目前的機械注漿設備笨重，加大了工人的勞動強度和搬運時間。對于傾斜鉆孔可以保證封孔質量，但是對于近水平或緩傾斜煤層不適用。水泥短時間內不能硬化固結，并且凝固后易收縮導致漏氣，從而使封

95、孔后瓦斯?jié)舛人p比較快。</p><p>　　3）發(fā)泡聚合材料封孔</p><p>　　采用發(fā)泡聚合材料聚氨酯(馬麗散)封孔，由于聚合材料發(fā)泡倍數高、質量輕，具有工藝簡單、密封可靠、封孔迅速等特點而得到了廣泛應用。然而目前化學聚氨酯封孔技術主要是采用徒手封孔，封孔長度只有3～5 m，不能有效封堵鉆孔瓦斯抽采松動裂隙帶，瓦斯抽采濃度不高，鉆孔抽采壽命不長，甚至對操作不熟練的封孔工人，由于聚氨

96、酯發(fā)泡反應快，一般在2～4min完成，抽采鉆孔往往很難成功封孔而造成廢孔。發(fā)泡聚合材料封孔其封孔材料成本高，操作要求高。</p><p><b>　　4）封孔器封孔</b></p><p>　　封孔器封孔法一般用于巖層致密和服務時間不長的巖孔, 主要包括摩擦式封孔器和水力膨脹式封孔器兩大類。封孔時先將封孔器放入鉆孔封孔位置, 再通過留在鉆孔外的專門機械機構使內、外管相

97、對運動, 擠壓封孔器前端的膠皮脹圈, 使之在徑向膨脹進而將鉆孔封堵嚴密。封孔器膨脹系數大, 封孔質量可靠, 還可以重復利用, 是一種理想的封孔裝置。但是由于其昂貴的成本和價格, 目前并沒有得到普及應用。 </p><p>　　5）聚氨酯封孔器封孔</p><p>　　該方法使用三種化學藥液,按一定比例進行配比,將配好的藥液均勻涂抹在麻袋上,涂抹的同時迅速把麻袋纏繞在封孔器上,再把封孔器送入

98、抽放鉆孔孔口內,此時依靠聚胺脂發(fā)生化學反應而膨脹,從而達到鉆孔封孔的目的。</p><p><b>　　缺點：</b></p><p>　?。?）藥液配比必須適中,一旦配比不適中,將不能實現封孔目的,導致材料的浪費。</p><p>　?。?）藥液發(fā)生膨脹需要一定時間,一般在60min以上,8h班最多可完成6個鉆孔,不能實現快速封孔,且孔口有殘

99、留膨脹物。</p><p>　?。?）封孔后受到頂板的擠壓易出現裂縫,導致鉆孔漏氣,降低抽放效果。 </p><p>　　（4）鉆孔封孔長度有限,一般封孔器的長度僅為3 m ,封孔段僅為800 mm～1 000 mm。實踐證明,封孔段距離應不小于5 m。由于不能實現長距離封孔,導致鉆孔抽放負壓較低,最大只能達到9.3kPa～10.9kPa 。</p><p>　?。?/p>

100、5）鉆孔封孔段易出現導通通道,尤其是全錨支護的巷道。 </p><p><b>　　6）囊袋式注漿封孔</b></p><p>　　囊袋式注漿封孔法是考慮到國內現行封孔技術的缺陷,結合國外封孔技術的經驗和國內情況提出的一種成本適中、能顯著改善抽采效果的封孔方法。它改變了過去人們普遍認為的瓦斯抽采鉆孔難以實現注漿封孔的常規(guī)看法。同時,這種封孔方法一方面能使鉆孔周圍的裂隙

101、得到充填,消除開孔時形成的漏氣通道(裂隙);另一方面能使鉆孔得到可靠的支護,保證鉆孔的穩(wěn)定性,使鉆孔周圍不再產生新的漏氣通道(裂隙) 。</p><p>　　囊袋式注漿封孔法的關鍵技術是孔內一次性囊袋注漿裝置。該裝置通過2個囊袋封堵1 段鉆孔,2個囊袋之間有1段塑料管,塑料管上開設有鉆孔注漿口,先向囊袋注漿,通過囊袋膨漲后封堵封孔段鉆孔,然后囊袋內的漿液通過鉆孔注漿口向2個囊袋之間的鉆孔注漿,并形成注漿壓力使?jié){液

102、向鉆孔壁滲透。 </p><p>　　囊袋式注漿封孔法的裝置結構新穎、構思巧妙,能夠順利的進行現場施工,封孔效果較聚氨酯封孔法有顯著的提高,是提高煤層瓦斯抽采濃度的有效方法。</p><p>　　7）帶壓注漿封孔技術</p><p>　　由于煤層內存在大量的構造裂隙,尤其是在受采動影響較大的煤體內,裂隙發(fā)育程度更高。同時在鉆機打鉆的過程中,加劇了煤體的破壞程度,使裂

103、隙貫穿煤幫和鉆孔,如果封孔不嚴實,在負壓狀態(tài)下,空氣由煤幫和鉆孔周邊進入孔內,會導致抽采濃度短期內下降到10%以下。帶壓注漿封孔技術把鉆孔兩端堵住,中間一段注入封孔劑,封孔深度可達8m,超過巷道的裂隙帶。封孔劑在密閉的空間膨脹時,產生一定的壓力,可進入鉆孔壁周圍的裂隙中,加強了與孔壁的粘合度。</p><p>　　為了有效改善封孔質量,提高抽采濃度，中國礦業(yè)大學研發(fā)了賽瑞封孔劑及配套封孔設備KSZB160-2礦用

104、手動注漿泵。</p><p><b>　　優(yōu)點：</b></p><p>　?。?） 在現場使用帶壓注漿封孔技術比原封孔技術瓦斯抽采濃度平均提高了40%左右，高濃度維持周期長，一次封孔后一般可達2個月，單孔平均多抽瓦斯量約為1036．8m3(按抽2個月算) 。</p><p>　　（2）帶壓注漿封孔技術，增加了封孔深度，實現了封孔技術由手工向機

105、械的轉換，提高了抽采鉆孔的封孔質量，保證了瓦斯抽采效果，延長了鉆孔瓦斯抽采期，取得顯著的經濟效益與社會效益。 </p><p>　　（3）賽瑞封孔劑的發(fā)泡倍數為4～5倍，發(fā)泡倍數適中，材料的密實度滿足封孔的要求，在不會漏氣的情況下又節(jié)省材料。</p><p>　　（4）賽瑞封孔材料在發(fā)泡的過程中可以滲入孔壁的裂隙中，增加封孔的密實性，且賽瑞材料具有良好的柔韌性和抗壓能力，可以避免抽采負壓作

106、用下封孔管的微量變形造成的影響。</p><p>　　（5）增加了封孔深度和長度，有效避開巷道松動圈。</p><p>　　（6）封孔過程操作簡單，工人可以熟練掌握。</p><p>　?。?）封孔工藝配套使用的KSZB160-2 礦用手動注漿泵結構簡單，重量僅為20 kg，便于移動，使用維護方便。</p><p><b>　　8）

107、二次封孔</b></p><p>　　現有的瓦斯抽放鉆孔的封孔方法都還局限于一次封孔階段,未涉及到如何提高后期瓦斯抽放濃度。對于順層鉆孔,即使初期瓦斯抽放濃度較高,但隨著大量瓦斯被抽出,煤體的彈性潛能得以釋放,將使煤層發(fā)生變形、位移和卸壓,鉆孔周邊的孔(裂)隙發(fā)育、擴張,在抽放負壓的作用下外界空氣易從這些孔(裂)隙通道進入孔內,從而導致瓦斯抽放濃度下降,縮短了鉆孔的有效抽放壽命。針對該技術難題,借鑒火

108、區(qū)封閉堵漏的原理,2007 年中國礦業(yè)大學課題組首次提出了二次封孔方法及配套裝置,并在山西晉城寺河礦進行了成功應用。</p><p>　　二次封孔方法的應用可劃分為2個階段:第1次封孔階段和第2次封孔階段。一次封孔利用馬麗散、賽瑞等高分子聚合發(fā)泡封孔材料一次封孔。二次封孔瓦斯抽放濃度下降到30%時，利用壓縮氣源將微細膨脹粉料噴入煤層鉆孔內，滲入煤層裂隙區(qū)域，堵塞裂隙，濃度上升。 <

109、/p><p>　　現場試驗結果表明,應用二次封孔方法瓦斯抽放后期的濃度可提高25%～50% ,平均延長瓦斯抽放期約3個月,提高了鉆孔的利用率,顯著改善瓦斯抽放效果。二次封孔方法在我國的煤層鉆孔瓦斯抽放封孔中具有重要的推廣應用前景。</p><p>　　4.3.5封孔方式、材料及工藝選擇</p><p>　　結合本煤層工作面實際情況，鉆孔封孔應滿足密封性能好，操作便捷，封

110、孔速度快，造價低的要求，設計要求對所有抽采鉆孔封孔深度為8m，采用聚氨酯封孔器封孔。</p><p>　　5 瓦斯抽采基礎參數</p><p>　　以上給出了瓦斯賦存情況和抽采方案的設計，但是此種方案的抽采效果究竟如何，先根據設計數據進行預測是否能滿足抽放需求，因此需要求出最大抽放量，抽采率，抽采時間。</p><p>　　5.1瓦斯抽采量計算Qi</p>

111、;<p><b>　　（5-1）</b></p><p>　　式中， Li =鉆孔個數N深度h；</p><p>　　百米鉆孔抽采量Q百取0.02 m3/min；</p><p>　　鉆孔成孔率η為80％；</p><p><b>　　封孔長度L封。</b></p>&

112、lt;p>　　所以 （5-2）</p><p>　　工作面總有效鉆孔長度的最大抽采量Q總=Q機+Q風</p><p>　　Q機= Q風=（21450×0.8-8×165）×0.02÷100=3.17m3/min</p><p>　　Q總=Q機+Q

113、風=6.34m3/min</p><p>　　最大抽放量為6.34m3/min。</p><p>　　5.2工作面最大抽采量的抽采率d</p><p><b>　　（5-3）</b></p><p>　　式中， Q總—工作面最大瓦斯抽采量，m3/min；</p><p>　　Xi—煤層（巖層）i瓦

114、斯含量，m3/t；</p><p>　　WC—殘余瓦斯量，m3/t；</p><p>　　工作面日產量，t/日；</p><p>　　d=100×6.34×1440÷(8.5-3.5)÷5455=33.5%</p><p><b>　　5.3抽采瓦斯時間</b></p>

115、<p><b>　　（5-4）</b></p><p>　　式中， Qk—工作面煤層可抽瓦斯量，m3；</p><p>　　Qk—瓦斯儲量Wi抽采率d；</p><p>　　Q總—工作面最大瓦斯抽采量，m3/min。</p><p>　　所以 ==11777Mm3×33.5%=39

116、45Mm3</p><p>　　=3945Mm3÷(6.34×60×24)=432天</p><p>　　根據上面的計算可以看出本煤層瓦斯最大抽放量為6.34m3/min，抽采率33.5%，抽放時間432天，基本滿足了工作面瓦斯抽采要求，在保證生產的同時滿足了安全的需要。</p><p><b>　　結 論</b>

117、</p><p>　　我課程設計的主要內容是對大平一礦1#煤層進行礦井瓦斯抽采的設計。本次設計我根據礦井概況及煤層瓦斯賦存情況，確定了瓦斯抽采的必要性和可行性;根據煤層瓦斯含量及可抽采量，確定了瓦斯抽采參數（其中包括煤層瓦斯壓力，百米鉆孔自然瓦斯涌出量及衰減系數等），瓦斯抽采施工工藝（其中包括瓦斯基礎參數，抽采率及年瓦斯抽采量等）及瓦斯抽采方法；通過計算，我設計了鉆孔、鉆場的布置，鉆孔參數（其中包括鉆孔直徑、長度