阳泉上社煤炭公司15号煤层本煤层瓦斯抽放设计
新景矿+420m水平15号煤层瓦斯抽采工程设计
2021年第5期2021年5月新景矿是由华阳新材料科技集团有限公司三矿一期改扩建而来的，主要分2个水平进行开采，一水平标高为+525m ，二水平标高为+420m 。
目前，矿井一水平已投入生产，二水平正处于开拓阶段。
经过有关部门鉴定，二水平正常开拓的15号煤层具有瓦斯突出危险性。
为了加强矿井防治煤与瓦斯突出的工作，需建立合理有效的瓦斯抽采系统[1-3]。
从瓦斯抽采难易程度出发，提出针对+420m 水平15号煤层的瓦斯抽采工程设计，建立完善的矿井瓦斯抽采系统，选择瓦斯抽采管路、设备及配套设施，制订安全措施并进行技术分析，指导矿井的安全生产。
1瓦斯抽采工程设计分析1.1矿井瓦斯涌出量矿井+420m 水平设计共布置1个15号煤层回采工作面和2个煤巷掘进工作面（2个煤巷综掘、3个岩巷普掘）。
当回采工作面的年产量达到3×107t 时，矿井瓦斯涌出量如下：a)在芦湖南采区，回采工作面的最大绝对瓦斯涌出量预计为70.49m 3/min ，相对瓦斯涌出量预计为15.8m 3/t ，掘进工作面的最大绝对瓦斯涌出量预计为2.33m 3/min ，采空区绝对瓦斯涌出量预计为24.62m 3/min ；b)在保安采区，回采工作面的最大绝对瓦斯涌出量预计为144.20m 3/min ，相对瓦斯涌出量预计为31.87m 3/t ，掘进工作面的最大绝对瓦斯涌出量预计为4.18m 3/min ，采空区绝对瓦斯涌出量预计为48.60m 3/min ；c)在佛洼采区，回采工作面的最大绝对瓦斯涌出量预计为139.27m 3/min ，相对瓦斯涌出量预计为30.89m 3/t ，掘进工作面的最大绝对瓦斯涌出量预计为5.03m 3/min ，采空区绝对瓦斯涌出量预计为47.36m 3/min 。
芦南采区15号煤层瓦斯含量为7.40~8.16m 3/t 。
保安、佛洼采区区域内15号煤层埋深范围为520~820m ，煤层瓦斯含量为8.08~13.63m 3/t ，残存瓦斯含量为4.15m 3/t 。
15煤层15108回风顺槽和外错尾巷掘进通风设计讲解
阳泉煤运上社煤炭公司15108回风顺槽和外错尾巷掘进通风设计编号：YQMYSS－TF－SS－2014－128总工程师：常务经理：机电经理：安全经理：生产经理：通风安全副总工程师：调度副总工程师：采掘副总工程师：运输副总工程师：地测防治水副总工程师：采掘工区：技术部：地测防治水部：调度指挥中心：安监部：通风工区：机电工区：质标办：施工单位：编者：措施批准时间：年月日措施执行时间：年月日阳泉煤运上社煤炭公司安全技术措施审批卡15#煤层15108回风顺槽和外错尾巷掘进通风设计一、工作面概况1、巷道名称本《通风设计》掘进的巷道为15#煤15108工作面回风顺槽、外错尾巷、联络巷2、巷道用途：15108回风顺槽服务于15108综采工作面，作为回采期间的回风和运输巷和掘进期间的进风巷。
外错尾巷作为15108工作面回风顺槽掘进期间的回风巷和回采期间的回风和排瓦斯巷。
3、巷道性质：15108回风顺槽为回采巷道，沿15号煤层顶板向东掘进，掘进方位角90°00′00″，煤层倾角为3º～8º；15108外错尾巷沿15号煤层顶板向东掘进，掘进方位角90°00′00″，煤层倾角为3º～8º；15108切巷从回风顺槽开口沿15号煤层顶板向北掘进，掘进方位角0°00′00″，煤层倾角为3º～8º。
4、联络横贯布置：15108回风与外错尾巷进行横贯联络，作为掘进时的通风、运输联络巷，从第一道运输、通风联络横贯开始每向前掘进50米，选择顶板状况较好地段开掘一个通风或运输联络横贯。
5、巷道设计施工长度及服务年限：15108回风顺槽从一区回风巷算起，掘进1940米，每个联络横贯长度为30米(即煤柱净宽30米)。
15108外错尾巷从一区回风巷算起，掘进2039米。
服务年限：回风顺槽2年，外错尾巷4年。
6、巷道支护形式15108工作面回风顺槽，采用锚杆、M钢带、菱形网、锚索联合支护。
阳泉矿区煤与瓦斯突出防治技术及设计探讨
圆圆
山 西 煤 炭 ＳＨＡＮ Ｘ ｌ ＭＥｌ Ｔ ＡＮ
第３ ３ 卷
第１ ０ 期
文章编号： １ ６ ７ ２ — ５ ０ ５ ０ （ ２ ０ １ ３ ） １ ０ — ０ ０ ５ ８ — ０ ３
阳泉矿区煤与瓦斯 出了阳泉矿 区煤与 瓦斯突 出防治技术和煤与瓦斯 突出矿井的设计理念 ， 以供指导生产。
关键 词 ： 煤 与 瓦斯 ； 突 出； 防治 ； 设 计 理 念 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｄ ７ １ ２
文献标识码 ： Ａ
１ 阳泉矿 区的地质条件概述
阳泉矿 区位于沁水煤 田东北部 ， 是高瓦斯矿 区。区
ｌ ３ 号煤层及下部煤层和 Ｋ 石灰岩。
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ７ — ２ ０
余矿井多用并列式通风。 瓦斯抽采均用本煤层和邻近层
作者简介 ： 郑 中南 （ １ ９ ８ ４ ～ ） ， 男， 山西太原人 ， 工程硕士 ， 工程师 ， 从事煤矿安全工程研究 。
５ ８
３ 阳泉矿 区煤 与瓦斯 突 出的治理现状
和存在 问题
阳泉矿区各矿井均用机械抽 出式通风方式 ； 大 型矿 井均用分 区式通风 ， 主扇服务 范 围一般不超 过 ５ ｋ ｍ； 其
括 ３号煤层及其上下邻近层 。中储 集层段包 括 １ ２号煤
层及其上下邻近层和两层石灰岩 Ｋ 、 。下储集层段为
第３ ３ 卷
第１ ０ 期
山 西 煤 炭 ＳＨＡＮ Ｘｌ ＭＥＩ Ｔ ＡＮ
Ｖｏ１ ． ３３ ＮＯ．１ ０
２ ０ １ ３ 年１ ０ 月
内大中型断裂构造稀少 ， 小型断裂构造较 多 ， 以宽缓褶
阳泉上社煤炭公司15号煤层本煤层瓦斯抽放设计
2
15103 综采工作面本煤预抽钻孔设计
15 号煤本煤层瓦斯涌出量较大， 需要进行采前预抽， 回采工作
面本煤层抽放的方式采用两顺槽相对平行钻孔方式， 从进风顺槽 口往里 72 m（ 施工巷与进风顺槽第一贯眼往里 17 m） 开始每 1． 5 m
布置一孔， 距切巷 20 m 处停止布钻孔。 进风顺槽从一区回风巷 6 1 算起掘进 228 m， 计划布置钻孔 738 个， 总工程量计划 73 800 m。 本设计采用迎向平行交错钻孔方式进行本煤层预抽， 进风顺 槽钻孔倾角向下倾， 回风顺槽钻孔倾角向上倾， 其优点在于： 既可 保证瓦斯预抽的均衡性， 还可充分利用工作面超前采动卸压效 应， 实行边采边抽， 提高本煤层瓦斯抽放率， 并保证施工时相对有 利。1 ） 15 号煤工作面本煤层钻孔参数 。 顺槽钻孔间距： 1． 50 m； 开孔直径： 113 mm； 终孔直径： 113 mm； 钻孔角度： 按煤层倾角 3° 计算， 进风顺槽下俯 2． 5° ～ 3． 5° ， 由于回风顺槽还未开口， 所以暂 钻孔下俯角度要根据煤层倾角变化进行调整， 一般为煤 不考虑， 层倾角的 ± 0． 5° ； 钻孔夹角： 平行布置； 钻孔位置： 布置在煤层中； 钻孔长度： 100 m 以 上； 封 孔 方 式： 聚 氨 酯 封 孔； 封 孔 长 度： 大 于 6 m。2 ） 15 号煤工作面钻场位置。根据现场情况确定钻机摆置位 置， 要有利于钻机的移动、 稳钻、 钻进， 同时兼顾开拓队的平行作 业， 尽量做到互不影响。
地下 剪力槽 连续墙 填集塑板
图7
地下连续墙与主体结构连接防水节点
综合交通枢纽基坑由于建筑单体较多， 基坑深度和平面较复 杂， 对于核心区的基坑设计应选择经济合理且安全可靠的方案设 当存在多级放坡时， 应通过反复验算， 综合对比， 慎重选取地 计， 下水位和荷载， 确保围护结构体安全。 此外， 在围护结构设计中 而采取地下连续墙叠合墙体系时 应充分考虑与主体结构相结合， 应着重解决好构造设计 。 参考文献： ［ 1］ 赵锡宏， 李 蓓， 杨国祥， 等． 大型超深基坑工程实践与理论 ［ M］ ． 北京： 人民交通出版社， 2005． ［ 2］ 王卫东， 王建华． 深基坑支护结构与主体结构相结合的设 M］ ． 北京： 中国建筑工业出版社， 2007． 计、 分析与实例［ ［ 3］ 刘建航， M］ ． 北京： 中国建筑工业出 侯学渊． 基坑工程手册［ 1997． 版社， ［ 4］ 郑 ．北 莹． 深基坑工程设计理论及工程应用［M］ 2010． 京： 中国建筑工业出版社， 刚， 焦
阳泉上社煤矿15号煤层瓦斯抽采考察与安全治理策略研究
FORUM…I迄捱®⑳阳泉上礼煤矿15号煤层瓦斯抽采考察与安饰理策略研究□李仲军阳泉市上社煤炭有限责任公司煤层瓦斯控制是我国煤炭行业的重要研究点。
本实例位于山西省阳泉市，煤层自燃倾向性属于皿类不易自燃煤层。
矿井通风方式为中央分列式。
矿井通风方法为机械抽出式。
矿井5个井筒。
采用4个进风井（主斜井、副斜井、人行斜井和配风井），1个回风立井。
15#煤层通风系统：新鲜风流由主斜井、副斜井、人行井、管路井入井，进入水平轨道大巷、皮带大巷，通过工作面进风顺槽至工作面，污风经工作面回风顺槽进入回风大巷，通过总回风巷，最后由回风立井排出地面。
15#煤综采工作面，布置有三条巷道，即一条工作面进风顺槽、一条工作面回风顺槽和一条工作面高抽巷，形成“单U”布置形式。
按照新版《煤矿安全规程》要求现已取消专用排瓦斯巷。
115#煤层瓦斯赋存及基本参数本煤矿为煤与瓦斯突出矿井，15*煤层具有突出危险性。
华北科技学院对煤矿15*煤层进行了突出危险性区域划分，区域划分结论为：15#煤层标高+800m以上区域为无突出危险区（15#西翼釆区15304工作面、15306工作面、15308工作面）;15*煤层标高+800m以下区域为突出危险区（其余其他15#煤层西翼及东翼所有工作面）；15*煤釆掘区域实测煤层原始瓦斯含量为12.91;瓦斯压力为1.21o 矿井绝对瓦斯涌出量根据2018年矿井瓦斯涌出量测定结果,最大绝对瓦斯涌出量为93.54mVmin,相对瓦斯涌出量为35.85m3/t,其中回釆工作面最大瓦斯涌出量为37.69m3/ min,掘进工作面最大瓦斯涌出量为4.78m3/min o煤层自燃倾向性及煤尘爆炸性情况：矿井现开釆15兴煤层的煤尘具有爆炸性，自燃倾向性均为BI类，均属于不易自燃煤层。
2瓦斯抽采系统建设情况（1）瓦斯抽采系统。
抽放系统运行情况：矿井建有地面永久瓦斯抽放泵站。
2个泵房，6台山东淄博的2BEC80型水环真空泵。
0阳泉煤业鉴定报告封皮
阳泉煤业（集团）有限责任公司阳泉三矿超远距离下保护煤层开采对强化上部突出煤层瓦斯抽采的试验研究项目鉴定报告阳泉煤业（集团）有限责任公司中国矿业大学煤矿瓦斯治理国家工程研究中心二○○八年十一月前言3#煤层和15#煤层，在阳泉老矿区大多数矿井为稳定可采的主采煤层。
3#煤层比较松软（f＝0.5～0.66），煤层瓦斯压力为1.30MPa，瓦斯含量为17.28～18.17m3/t，透气性系数为1.48×10-2m2/MPa2.d，属低透气性煤层，具有煤与瓦斯突出危险性。
低透气性使采前预抽变的困难，使煤层开采变的困难，导致开采效率低下。
而15#煤层较坚硬（f＝2～3），煤层瓦斯压力0.05～0.25MPa，瓦斯含量5.67～7.13m3/t，无煤与瓦斯突出危险性。
3#煤层与15#煤层之间的层间距为125~136m。
阳泉煤业集团从1966年一矿北头嘴井的602工作面第一次发生煤与瓦斯突出至今，共发生煤与瓦斯突（喷）出6672次，最大一次突出强度为525t，喷出瓦斯27334m3。
煤与瓦斯突出主要发生在阳煤集团主采煤层之一的3#煤层，据粗略统计，共发生突（喷）出数千次，严重威胁安全生产。
随着采掘深度的增加3#煤层的煤与瓦斯突出危险性越来越大。
从2002至今，仅在三矿裕公井扩二采区的3#煤层工作面就发生突（喷）出89次；3#煤层K7208工作面在采掘过程中共发生动力现象32次，平均瓦斯涌出量为12411.3m3，平均突出煤量为125.9t；3#煤层K7209工作面在采掘过程中共发生动力现象43次。
煤与瓦斯突出危险已成为安全生产的严重隐患，已严重制约了阳煤集团煤炭的高效开采。
同时我国煤矿的相关法律法规对具有煤与瓦斯突出危险煤层的开采有明确规定，如《煤矿安全规程》、《国有煤矿瓦斯治理规定》、《关于加强煤矿瓦斯先抽后采工作的指导意见》和《煤矿瓦斯抽采基本指标》等都对保护层的开采及强化瓦斯抽采等作出了具体规定。
阳泉五矿15_号煤层不同孔径的有效抽采半径对比研究
收稿日期:2022 02 06作者简介:高㊀明(1984-),男,山西阳泉人,工程师,从事瓦斯治理及绿色开采技术工作㊂doi:10.3969/j.issn.1005-2798.2022.08.010阳泉五矿15号煤层不同孔径的有效抽采半径对比研究高㊀明(潞安化工集团五矿,山西阳泉㊀045000)摘㊀要:针对阳泉五矿15号煤层瓦斯含量赋存差异性大㊁钻孔抽采不具备穿层钻孔施工且瓦斯衰减快等问题,文章采用理论计算㊁实验室试验和现场实测等综合研究方法,利用顺煤层快速施工钻孔流量法测定有效抽采半径,研究了不同孔径条件下不同孔距的瓦斯抽采规律,重点探究了不同孔径条件下不同孔距的抽采钻孔的极限预抽率,从而确定了不同孔径钻孔有效抽采半径与时间关系,对于类似条件下的矿井瓦斯抽采工作具有参考与借鉴意义㊂关键词:不同孔径;顺煤层施工;瓦斯抽采规律;极限预抽率;有效半径中图分类号:TD712.6㊀㊀㊀文献标识码:B㊀㊀㊀文章编号:1005 2798(2022)08 0035 07㊀㊀目前,抽采半径测定方法主要有瓦斯含量降低法㊁钻孔瓦斯流量法和瓦斯压力降低法[1-3]㊂瓦斯压力降低法由于封孔与钻孔技术弊端,难以准确掌握瓦斯的真实压力[4-6]㊂采用瓦斯含量法进行抽采半径考察时,需要测不同间距处的瓦斯含量,一旦实测瓦斯含量未降至临界值以下,含量取样孔将破坏考察条件,致使考察孔无法继续考察,该方法只需测含量数据,操作简单,但需要根据测定过程的实际情况随时调整布孔方案,同时含量测定数据间误差大㊁不确定性因素多㊂而钻孔瓦斯流量法操作相对简单㊁测试成功率高,大量抽采数据统计能降低单个数据测试偏差,考察出的半径更接近于现场抽采工程实际,因此,本次瓦斯抽采半径考察以钻孔瓦斯流量法确定15号煤层不同孔径90mm㊁113mm 和133mm 的有效抽采半径㊂钻孔瓦斯流量法通过单孔抽采时间与流量关系计算出瓦斯抽采累计量,根据其他参数总抽采量㊁瓦斯含量㊁有效抽采率之间的相互关系得到不同时间条件下的有效抽采孔距,此方法简单易操作,结果较为准确㊂1㊀试验工作面概况及钻孔布置概况1.1㊀试验工作面概况五矿该次15号煤层瓦斯抽采半径考察的试验巷道设在8408工作面回风巷㊂8408工作面东北部为矿界,东南部为8406工作面(已采),西南部及西北部为采区大巷㊂在8408工作面回风巷选取一段长250m 的巷道作为现场试验地点㊂8408回风巷为煤巷,该巷道设计长度为664m,巷道为矩形断面,巷道宽度为5.40m,巷道高度为4.05m,巷道断面积为21.87m 2.该工作面15号煤层整体为一轴向北东的向斜形态,煤层倾角3~11ʎ,平均约7ʎ,煤层总厚度6.2m.1.2㊀试验钻孔的布置在15号煤层8408工作面试验施工3种孔径(90mm㊁113mm 和133mm)考察钻孔,每种考察钻孔布置3组平行顺层钻孔,组间距为10m,每组钻孔数3个,钻孔间距分别设计为5.5m㊁6m㊁6.5m.试验钻孔长度在115~119m,开孔高度为1.5m,倾角为1~3ʎ(沿煤层倾角),保证上向孔,钻孔抽采管采用PVC 管,连接到抽采管路上,安装孔板流量计(或其他瓦斯抽采多参数计量装置)分别记录单孔的瓦斯流量㊁瓦斯浓度和负压,测定结果见表1,抽采半径考察钻孔的布置如图1所示㊂㊀㊀从表1看出,试验区域实测原煤瓦斯含量为6.10~9.11m 3/t,最大瓦斯含量为9.11m 3/t,平均瓦斯含量为7.45m 3/t.㊀㊀抽采钻孔施工完毕后,采用囊袋式 三堵两注水泥砂浆封孔方式,封孔长度不低于15m㊂封孔管采用D 63mm 封孔管,每个单孔加装流量计,将钻孔连接到抽放管路上,试验期间确保抽采负压大于13kPa㊂利用瓦斯多参数管道测定仪测定并记录单孔的瓦斯抽采参数,包括抽采负压㊁浓度㊁流量等,试验钻孔接抽后,抽采前期(前20d)一般每天记录单孔抽采参数,中后期记录按3d一次(21d以后),中后期检测时间间隔根据前期考察情况可适当延长,该次五矿抽采半径考察孔的抽采计量统计时间均在1个月以上㊂表1㊀抽采半径考察钻孔竣工参数及瓦斯含量测定结果钻孔孔径类型组号孔号夹角/(ʎ)倾角/(ʎ)孔深/m煤孔段/m钻孔间距/m瓦斯含量/(m3㊃t-1) 51号90-2117117 5.5 6.58第一组53号90-2115115 5.5/55号90-1118118 5.5/59号90-2118806/90mm第二组61号90-21181186/64号90-311811869.1168号90-3118118 6.5/第三组71号90-2117117 6.5/74号90-3114114 6.5 6.1080号90-2117117 5.5/第一组82号90-411868 5.5 6.9184号90011870 5.5/88号90-2118706/ 113mm第二组90号90011711767.6593号900118736/97号90011887 6.5/第三组100号90011994 6.58.01103号90010350 6.5/110号900118118 5.5/第一组112号900115115 5.57.95114号900112112 5.5/118号9001191196/ 133mm第二组120号9001176567.68123号90-51181186/127号901117117 6.5/第三组130号90011795 6.57.06133号90-111798 6.5/图1㊀抽采半径考察布置钻孔示意2㊀不同孔径不同间距抽采钻孔的瓦斯抽采规律㊀㊀为了研究不同孔径条件下不同间距钻孔抽采效果,测定了瓦斯抽采量衰减系数(β)和钻孔初始瓦斯抽采量(Q c0)㊂通过按钻孔间距分组测定法,按照以下公式计算㊂2022年8月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀高㊀明:阳泉五矿15号煤层不同孔径的有效抽采半径对比研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第31卷第8期Q标况=Q工况P1T0 P0T1式中:Q标况为标准状态条件下的瓦斯流量,m3/min;Q工况为工况状态条件下的瓦斯流量, m3/min;P0为标准大气压力,取101325Pa;P1为抽采钻孔孔口绝对压力,井下大气压力为90025Pa;T 为抽采钻孔孔口瓦斯的绝对温度(T=273.2+t),K; T0为标准状态条件下的绝对温度,取273.2K;t为抽采孔口瓦斯的温度,ħ.大量实践表明,钻孔瓦斯抽采量Q ct与钻孔的抽采时间t符合如下负指数函数关系式:Q ct=Q c0e-βt式中:Q c0为初始瓦斯抽采量(百米钻孔), m3/min㊃hm-1;Q ct为百米钻孔抽采时间t下平均瓦斯抽采量,m3/min㊃hm-1;β为量衰减系数,d-1;t为抽采时间,d㊂对上式积分,得到任意t天内的钻孔瓦斯抽采总量Q ct:Q ct=ʏt0Q c0e-βt=1440ˑQ c0(1-e-βt)β式中:Q ct为t天内的钻孔瓦斯抽采总量,m3; Q ci为tңɕ时钻孔极限瓦斯抽采量,m3.2.1㊀孔径90mm钻孔瓦斯抽采规律间距为5.5m时,百米单孔抽采纯量与时间函数关系为:Q ct=0.2709e-0.026t间距为6m时,百米单孔抽采纯量与时间函数关系为:Q ct=0.35e-0.033t间距为6.5m时,百米单孔抽采纯量与时间函数关系为:Q ct=0.31e-0.028t根据以上公式,可得不同钻孔间距下百米钻孔瓦斯抽采总流量与抽采时间关系如下:间距为5.5m时,抽采钻孔总流量与时间函数关系为:Q ct=15003.69(1-e-0.026t)间距为6m时,抽采钻孔总流量与时间函数关系为:Q ct=15272.73(1-e-0.033t)间距为6.5m时,抽采钻孔总流量与时间函数关系为:Q ct=15942.86(1-e-0.028t)2.2㊀孔径113mm钻孔瓦斯抽采规律间距为5.5m时,百米单孔抽采纯量与时间函数关系为:㊀㊀Q ct=0.2908e-0.026t间距为6m时,百米单孔抽采纯量与时间函数关系为:Q ct=0.4192e-0.037t间距为6.5m时,百米单孔抽采纯量与时间函数关系为:Q ct=0.3829e-0.033t根据以上公式,可得不同钻孔间距下百米钻孔瓦斯抽采总流量与抽采时间关系如下:间距为5.5m时,抽采钻孔总流量与时间函数关系为:Q ct=16105.85(1-e-0.026t)间距为6m时,抽采钻孔总流量与时间函数关系为:Q ct=16314.81(1-e-0.037t)间距为6.5m时,抽采钻孔总流量与时间函数关系为:Q ct=16708.36(1-e-0.033t)2.3㊀孔径133mm钻孔瓦斯抽采规律间距为5.5m时,百米单孔抽采纯量与时间函数关系为:Q ct=0.3969e-0.034t间距为6m时,百米单孔抽采纯量与时间函数关系为:Q ct=0.3128e-0.027t间距为6.5m时,百米单孔抽采纯量与时间函数关系为:Q ct=0.3461e-0.03t根据以上公式,可得不同钻孔间距下百米钻孔瓦斯抽采总流量与抽采时间关系如下:间距为5.5m时,抽采钻孔总流量与时间函数关系为:Q ct=16809.88(1-e-0.034t t)间距为6m时,抽采钻孔总流量与时间函数关系为:Q ct=16682.67(1-e-0.027t)间距为6.5m时,抽采钻孔总流量与时间函数关系为:Q ct=16612.8(1-e-0.03t)从图2~图10可知,瓦斯流量随着抽采时间增加而减小,呈负指数关系衰减,而孔距越小,瓦斯抽采流量越大,表明在抽采时间㊁体积煤体和瓦斯含量同等条件下,钻孔间距越大,瓦斯抽采速度越慢,煤层瓦斯含量下降越慢㊂2022年8月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀高㊀明:阳泉五矿15号煤层不同孔径的有效抽采半径对比研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第31卷第8期图2㊀孔径90mm孔距5.5m的百米瓦斯流量衰减趋势图图3㊀孔径90mm孔距6m的百米瓦斯流量衰减趋势图图4㊀孔径90mm孔距6.5m的百米瓦斯流量衰减趋势图图5㊀孔径113mm孔距5.5m的百米瓦斯流量衰减趋势图图6㊀孔径113mm孔距6m的百米瓦斯流量衰减趋势图图7㊀孔径113mm孔距6.5m的百米瓦斯流量衰减趋势图图8㊀孔径133mm孔距5.5m的百米瓦斯流量衰减趋势图图9㊀孔径133mm孔距6m的百米瓦斯流量衰减趋势图图10㊀孔径133mm孔距6.5m的百米瓦斯流量衰减趋势图3㊀不同孔径条件下不同间距的钻孔瓦斯预抽率与时间关系㊀㊀钻孔预抽煤层瓦斯效果的主要指标是瓦斯预抽率,它是指在一定抽采时间某一范围内瓦斯抽出量与钻孔瓦斯储量的比值关系:η=100Q/(LlM0rW0)式中:η为钻孔瓦斯预抽率,%;Q抽为t抽采时间内百米钻孔抽出的纯瓦斯量,m3,取Q ct;L为钻孔区域,m(孔间距5.5m㊁6m㊁6.5m);l为抽采钻孔长度,取100m;M0为煤厚,8408工作面煤厚取6.6m;r为煤密度,取1.35t/m3;W0为煤层原始条件下瓦斯含量,试验区域最大实测瓦斯含量,取9.11m3/t.其余以上符号意义同前㊂根据公式,瓦斯预抽率与时间关系如下: 1)㊀90mm孔径㊂间距为5.5m时,百米瓦斯抽采钻孔瓦斯预抽率与时间函数关系为:η=28.72(1-e-0.026t)间距为6m时,百米瓦斯抽采钻孔瓦斯预抽率与时间函数关系为:η=26.58(1-e-0.033t)间距为6.5m时,百米瓦斯抽采钻孔瓦斯预抽率与时间函数关系为:η=26.51(1-e-0.028t)2)㊀113mm孔径㊂间距为5.5m时,百米瓦斯抽采钻孔瓦斯预抽率与时间函数关系为:η=30.83(1-e-0.026t)间距为6m时,百米瓦斯抽采钻孔瓦斯预抽率与时间函数关系为:η=28.39(1-e-0.037t)间距为6.5m时,百米瓦斯抽采钻孔瓦斯预抽率与时间函数关系为:η=26.84(1-e-0.033t)3)㊀133mm孔径㊂间距为5.5m时,百米瓦斯抽采钻孔瓦斯预抽率与时间函数关系为:η=31.91(1-e-0.034t)间距为6m时,百米瓦斯抽采钻孔瓦斯预抽率与时间函数关系为:η=29.02(1-e-0.027t)间距为6.5m时,百米瓦斯抽采钻孔瓦斯预抽率与时间函数关系为:η=26.91(1-e-0.03t)由图11~图13可知,不同孔径条件下不同孔间距的抽采率都存在一个上限值,当达到预抽率后,再增加时间,抽采率不再增加,孔间距增加,抽采率降低,当孔间距增加后瓦斯抽采极限预抽率仍低于抽采达标标准值时,增加抽采时间也不可能使煤层抽采达标㊂图11㊀孔径90mm 不同间距钻孔瓦斯预抽率图图12㊀孔径113mm 不同间距钻孔瓦斯预抽率图图13㊀孔径133mm不同间距钻孔瓦斯预抽率图4㊀瓦斯抽采达标下预抽率确定根据‘煤矿瓦斯抽采基本指标“(AQ1026-2006)相关规定[7]:瓦斯抽采达标时的预抽率可以根据原始瓦斯含量和残余瓦斯含量计算得出:η=(W0-W残余)/W0式中:η为钻孔瓦斯的预抽率,%;W0为煤层原始条件下最大瓦斯含量,试验地点最大瓦斯含量取9.11m3/t;W残余为抽采达标后的煤层平均残余瓦斯含量,m3/t.达标残余瓦斯含量和可解吸瓦斯量参照表2[7]判定采煤工作面评价范围瓦斯抽采效果是否达标㊂表2㊀采煤工作面回采前煤层可解吸瓦斯量应达到的指标值可解吸瓦斯量W j/(m3㊃t-1)工作面日产量/tɤ8ɤ1000ɤ71001~2500ɤ62501~4000ɤ5.54001~6000ɤ56001~8000ɤ4.58001~10000ɤ4>10000根据五矿工作面生产情况,考虑回采期间工作面瓦斯治理工作,该次抽采半径考察预抽率计算以煤层可解吸瓦斯含量小于4m3/t为依据,同时根据华北科技学院对五矿15号煤层测定的瓦斯基础参数测定结果可知,五矿15号煤残存瓦斯含量为2.68~3.97m3/t,平均3.51m3/t,该次计算残存瓦斯含量取2.68m3/t.综上所述,煤层残余瓦斯含量的最大值为煤层残存瓦斯含量2.68m3/t加上前述依据工作面日产量取值的最大值可解吸瓦斯含量4m3/t之和,即6.68m3/t,小于8m3/t,将其与试验地点最大瓦斯含量9.11m3/t代入到上述公式中,计算得到煤层抽采达标预抽率η为26.67%.5㊀有效抽采半径确定根据在不同抽采时间条件下对应的煤层瓦斯预抽率,其结果见表3~表5.1)㊀目标预抽率的确定㊂工作面瓦斯目标抽采率为26.67%.2)㊀抽采钻孔布置方式的确定㊂如上所述,工作面瓦斯预抽率必须能够达到目标值26.67%时才能抽采达标㊂①孔径90mm㊂根据表3可知:孔径90mm钻孔,预抽期120d,钻孔间距为5.5m时,预抽率达到26.67%,其他钻孔间距均还未抽采达标,因此确定工作面合理预抽时间为120d㊁钻孔间距为5.5m㊁抽采半径为2.75m.钻孔孔径90mm,孔距为6m和6.5m时,即抽采率分别为26.58%和26.5%,抽采多久都无法抽采达标㊂表3㊀孔径90mm不同钻孔间距瓦斯预抽率与时间关系抽采时间/d不同钻孔间距的预抽率/%5.5m6m6.5m3015.5516.7015.076022.6822.9121.579025.9525.2224.3812027.4526.0725.5915028.1426.3926.1118028.4526.5126.3421028.6026.5526.4424028.6626.5726.4827028.6926.5826.5030028.7126.5826.50㊀㊀注:表中26.67%为目标预抽率,小于26.67%的范围为无效值㊂根据表4可知:孔径113mm钻孔,预抽期90d,钻孔间距为5.5m和6m时,预抽率达到26.67%,其他钻孔间距均还未抽采达标㊂表4㊀孔径113mm不同钻孔间距瓦斯预抽率与时间关系抽采时间/d不同钻孔间距的预抽率/%5.5m6m6.5m3016.7019.0316.876024.3525.3123.139027.8627.3725.4612029.4728.0626.3315030.2128.2826.6518030.5428.3526.7721030.7028.3826.8124030.7728.3926.8327030.8028.3926.8430030.8228.3926.84㊀㊀注:表中26.67%为目标预抽率,小于26.67%的范围为无效值㊂预抽期180d,钻孔间距为5.5m时预抽率达到30.54%;钻孔间距为6m时预抽率达到28.35%;钻孔间距为6.5m时预抽率达到26.77%㊂预抽期180d后,5.5m㊁6m㊁6.5m钻孔间距均抽采达标,即均达到目标预抽率要求,从预抽时间和工程量综合比较,合理工作面预抽时间为180d㊁钻孔间距6.5m㊁抽采半径为3.25m.预抽期180d后,5.5m㊁6m和6.5m钻孔间距均可抽采达标㊂综上所述,钻孔孔径113mm时,确定工作面合理预抽时间为180d㊁钻孔间距为6.5m㊁抽采半径为3.25m.根据表5可知:孔径133mm钻孔,预抽期60d,钻孔间距为5.5m,预抽率达到26.67%,其他钻孔间距均还未抽采达标;预抽期120d,钻孔间距为6m,预抽率达到26.67%,其他钻孔间距均还未抽采达标㊂预抽期180d,钻孔间距为5.5m时,达到31.84%预抽率;钻孔间距为6m 时达到28.8%预抽率;钻孔间距为6.5m 时达到26.79%预抽率㊂预抽期180d 后,5.5m㊁6m㊁6.5m 钻孔间距均抽采达标,即均达到目标预抽率要求,从工程量㊁预抽时间综合比较,确定工作面合理预抽时间为180d㊁钻孔间距为6.5m㊁抽采半径为3.25m㊂预抽期180d后,5.5m㊁6m 和6.5m 钻孔间距均可抽采达标㊂表5㊀孔径133mm 不同钻孔间距瓦斯预抽率与时间关系抽采时间/d不同钻孔间距的预抽率/%5.5m6m6.5m3020.4016.1115.976027.7623.2822.469030.4126.4725.1012031.3727.8826.1715031.7228.5126.6118031.8428.8026.7921031.8828.9226.8624031.9028.9826.8927031.9129.0026.9030031.9129.0126.91㊀㊀注:表中26.67%为目标预抽率,小于26.67%的范围为无效值㊂综上所述,钻孔孔径133mm 时,确定工作面合理预抽时间为180d㊁钻孔间距为6.5m㊁抽采半径为3.25m.根据钻孔抽采规律特性和通过理论计算,得出不同孔径钻孔有效抽采半径与时间关系(表6).表6㊀不同孔径钻孔有效抽采半径与时间关系抽采天数/d不同孔径钻孔有效抽采半径/m90mm113mm133mm100.730.860.8820 1.28 1.49 1.5130 1.69 1.95 1.9760 2.40 2.72 2.75902.753.00 3.00180 2.753.253.25根据表6可知,初步确定孔径90mm 钻孔,工作面预抽20d 的合理有效抽采半径为1.28m,工作面预抽60d 的合理有效抽采半径为2.4m;确定孔径113mm 钻孔,工作面预抽20d 的合理有效抽采半径为1.49m,工作面预抽60d 的合理有效抽采半径为2.72m;确定孔径133mm 钻孔,工作面预抽20d 的合理有效抽采半径为1.51m,工作面预抽60d 的合理有效抽采半径为2.75m.3)㊀抽采时间的确定㊂按照上述分析,在同样煤层瓦斯赋存条件下,孔径90mm 钻孔,工作面预抽20d 的合理有效抽采半径为1.28m,工作面预抽60d 的合理有效抽采半径为2.4m,工作面预抽90d 的合理有效抽采半径为2.75m;孔径113mm钻孔,工作面预抽20d 的合理有效抽采半径为1.49m,工作面预抽60d 的合理有效抽采半径为2.72m,工作面预抽90d 的合理有效抽采半径为3m,工作面预抽180d 的合理有效抽采半径为3.25m;孔径133mm 钻孔,工作面预抽20d 的合理有效抽采半径为1.51m,工作面预抽60d 的合理有效抽采半径为2.75m,工作面预抽120d 的合理有效抽采半径为3m,工作面预抽180d 的合理有效抽采半径为3.25m.6㊀结㊀语1)㊀获得了不同孔径不同孔间距下瓦斯抽采规律,瓦斯流量随着抽采时间的增加而减小,呈负指数关系衰减,而孔距越小,瓦斯抽采流量越大,表明在抽采时间㊁体积煤体和瓦斯含量同等条件下,钻孔间距越大,瓦斯抽采速度越慢,煤层瓦斯含量下降越慢㊂2)㊀测定了不同孔径下不同钻孔间距的抽采钻孔极限预抽率,间距5.5m 时钻孔极限预抽率分别为28.72%㊁30.83%㊁31.91%;间距6m 时钻孔极限预抽率分别为26.58%㊁28.39%㊁29.02%;间距6.5m 时钻孔极限预抽率为26.51%㊁26.84%㊁26.91%.3)㊀根据不同孔径钻不同孔间距下瓦斯抽采规律和抽采钻孔的极限预抽率,确定了不同孔径钻孔有效抽采半径与时间关系,对于类似条件下的矿井瓦斯抽采工作具有参考与借鉴意义㊂参考文献:[1]㊀中国煤炭工业协会.GB /T 23250 2009煤矿井下煤层瓦斯含量直接测定方法[S].北京:中国标准出版社,2009.[2]㊀任仲久.基于FLUENT 的瓦斯抽采半径规律研究[J].能源与环保,2018,40(2):34-37,42.[3]㊀郝富昌,刘明举,孙丽娟.基于多物理场耦合的瓦斯抽放半径确定方法[J].煤炭学报,2013,38(S1):106.[4]㊀郝富昌,刘明举,孙丽娟.瓦斯抽采半径确定方法的比较及存在问题研究[J].煤炭科学技术,2012,40(12):55-58.[5]㊀徐青伟,王兆丰,王立国.有效抽采半径与考察区域形状及布孔间距的关系研究[J].煤矿安全,2018,49(4):144-147.[6]㊀余㊀陶,卢㊀平,孙金华,等.基于钻孔瓦斯流量和压力测有效抽采半径[J].采矿与安全工程学报,2012,29(4):596-600.[7]㊀国家安全生产监督管理总局.AQ1026-2006煤矿瓦斯抽采基本指标[S].北京:北京工业出版社,2006.[责任编辑:路㊀方]。
免费下载!加大资金投入力度实现煤层瓦斯预抽采 煤矿瓦斯抽放、治理
最佳答案加大资金投入力度实现煤层瓦斯预抽采阳泉市上社煤炭有限责任公司一、矿井概况阳泉市上社煤炭有限责任公司属国有股份制企业，位于阳泉市盂县南娄镇北上社村，距盂县城12公里。
矿井于1990年7月份开工建设，2000年9月份验收投产，设计能力为45万t/a。
2008年经过技术改造后，生产能力提升为150万t/a。
矿井井田位于沁水煤田盆地边缘东段，盂县边缘翘起带南侧，东西长5.5公里，南北宽3.8公里，井田面积为13.84平方公里。
井田内共有6#、8#、9#、12#、15#五层煤，煤层倾角为3～5º，局部最大14º。
现开采9#煤和15#煤，9#煤成煤地质年代为下二迭纪山西组，平均厚度为3.48m。
15#煤成煤地质年代为石碳纪太原组平均厚度为5.7m。
煤质为贫瘦煤，发热量为5000大卡以上，主要用途供电厂作燃料使用。
矿井地质储量15450万t，可采储量为10340万t。
矿井采用斜井开拓方式，井下采用盘区式开采布置，现有主斜井、副斜井和回风斜井三个井井筒，分两个生产水平布置。
970水平开采9#煤，880水平开采15#煤。
采煤方法为倾斜长壁式开采，采煤工艺为综合机械化采煤。
矿井通风方式为中央并列式，现有进风斜井两个，回风斜井一个。
风井安装BDK60-8-NO30型对旋轴流式主通风机二台，一台运行，一台备用。
主通风机工作方法为负压抽出式，矿井总进风量为11310m3/min, 总回风量为11430m3/min。
井下各采掘工作面全部实现了分区独立通风。
矿井地面建有监控中心站，安装了KJ90—NB矿井瓦斯监控系统，主机实现了双备份，具有报警、断电、馈电、故障闭锁、防雷、不间断电源等，实现了安全行业标准规定的所有功能。
井下安装有甲烷、风速、温度、一氧化碳、风门、开停、烟雾、负压等各类传感器，实现了对井下全天候、全方位、全时段监测监控。
2009年建设安装了一氧化碳束管监测系统，安装了KSS—200型煤自燃火灾束管监测系统，实现了对采空区自燃火灾的有效监测监控。
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第 38 卷 第 36 期 2012 年12 月
SHANXI
山
西
ARCHITECTURE
建
筑
Vol． 38 No． 36 Dec． 2012
文章编号： 1009-6825 （ 2012 ） 36-0096-02
阳 泉 上 社 煤 炭 公 司 15 号 煤 层 本 煤 层 瓦 斯 抽 放 设 计
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预抽瓦斯设备
预抽瓦斯为地面瓦斯抽放泵 。 型号： 2BEC80 水环真空泵， 功 阻燃性、 能满足抽放 率： 710 kW。预抽瓦斯的管路应符合抗静电 、 负压等条件。预抽瓦斯的管路采用 350 mm 的 PE 管。15 号回 风巷中两趟主管各出一趟 350 mm 抽放管路在 15103 施工回风 巷连通， 两趟管路中要安设阀门， 往后并为一趟 350 mm 抽放管 路， 安装孔板计量装置（ 带帝通） ， 拐弯至第一贯眼穿过闭墙进入 15103 进风顺槽， 往进风顺槽里布置该抽放管 。
1
工作面概况
地面位置： 本工作面地表处于北上社村对面山坡， 杨家沟村 丘陵地带， 地面无建筑物。 保安煤柱以西山坡、 井下位置： 15103 综采工作面为 15 号煤层一区的第三个综采 北面为 15101 已采面； 南面为规划的 15105 工作面， 未采 工作面， 动； 西面为 15 号煤层一区的三条大巷， 上部为 9 号煤层南大巷 9203 采空区， 层间距 75 m。 煤层总体走向 NE40° ， 倾向为 ES 的单斜构造形态， 赋存稳定。 直接顶为深灰色石灰岩夹有 2 层 ～ 3 层灰黑色泥岩， 含有动 物化石、 方解石脉， 俗称四节石灰岩， 厚度为 12． 3 m。 老顶为细粒 砂岩， 石英为主， 性硬， 不易冒落， 厚度 10． 8 m。 底板上部为灰黑 色粉砂质泥岩， 有时夹有细砂岩薄层， 上部富含植物化石， 距顶部 1． 7 m ～ 4 m 有一层小煤， 有时呈煤线。下部为灰白色中细石英砂 岩， 含黑色矿物、 云母， 泥质胶结， 有时相变为粉砂质泥岩 。 煤层 倾角 6° ～ 8° ， 构造简单， 中部夹有一层黑灰色泥岩 。
安全措施
1 ） 施工队组的施工人员须经过钻眼工专业培训， 考试合格，
2 ） 施工地点须安排专职安全员， 持证上岗。 瓦斯员， 监护安全及随 时检查瓦斯超限情况。3 ） 施工地点为 15103 工作面进风顺槽的 钻场内， 钻场的施工距顺槽掘进掌头不少于 80 m。4 ） 施工前准备 工作： a． 通风区抽放队负责把钻机运输到 15103 钻场， 并安装完 好。b． 由通风区确定钻孔参数（ 钻孔方位、 角度等） 。 c． 机电队负 责连接供水管路、 线路等， 保证打钻时钻机正常供水 。 d． 机电队 负责钻机在正常施工过程中的供水工作 。 e． 通风区抽放队负责 稳固钻机， 打柱工作， 并将打钻地点附近 10 m 范围内顶板维护 浮煤杂物清理干净。f． 通风区抽放队负责打钻场 。5 ） 打钻人 好， 员严格按钻机工操作规程操作， 上钻杆时打钻负责人必须检查好 严禁使用不牢固的钻杆， 以防发生掉杆事故。6 ） 钻机施工 钻杆， 过程中任何人不得穿松散不紧的衣服靠近机器， 尤其是旋转部 如遇特殊情况， 煤岩松动、 钻孔涌水异常， 有害 位。7 ） 施工期间， 气体涌出， 瓦斯浓度超过 1% 、 一氧化碳浓度超过 0． 002 4% 等情 况时， 要立即停止作业， 切断电源， 撤出人员， 汇报调度部门， 采取 。 8 ） 方可继续施工 由通风区指定专人记录钻孔施工 相应措施后， 参数、 进度， 做好施工记录。9 ） 施工地点要作好安全工作， 运料车
武风元
（ 阳泉上社晋玉煤业公司， 山西 阳泉 045000 ）
摘
ห้องสมุดไป่ตู้
要： 对阳泉上社煤矿 15103 综采工作面本煤层瓦斯抽放孔设计进行了介绍， 分别阐述了预抽钻孔设计， 钻孔连接工艺等内容，
并总结出本煤层抽放的安全操作要点， 经实践取得了良好的煤层瓦斯抽放效果， 为今后类似工程提供了宝贵经验 。 关键词： 煤层， 工作面， 打孔， 封孔， 抽放 中图分类号： TU943． 3 文献标识码： A 停止搅拌， 将聚氨酯药液均匀倒在编织袋上， 分三处 搅拌均匀后， 并将卷缠好的封孔管迅 边倒聚氨酯液边向封孔管上卷缠编织袋， 速插入钻孔内。5 min 后药液开始发泡膨胀， 膨胀倍数可达 20 倍。 封孔完毕后用木楔将封孔管楔紧， 以免封孔管晃动影响封孔质 量。封孔长度不小于 6 m。2 ） 钻孔与管路的连接。钻孔与抽放瓦 斯管连接时， 应设置孔板流量计、 观测嘴、 阀门及放水器。 封孔装 置与抽放管路之间用柔性埋线胶管连接， 便于连接装置的拆装。
15 号煤层为贫煤， 硬度为 1． 5 ， 属稳定性煤层， 平均厚 5． 4 m， 4
钻机设备
钻机选用的是 CMS1-6200 /80 型煤矿用分体式深孔钻车 。 该 钻机的主要参数为： 钻孔深度 200 m； 开孔直径 113 mm； 终孔直径 113 mm； 钻孔倾角 － 20° ～ 20° ； 钻杆直径 110 mm 螺旋钻杆； 额定 转矩 3 000 N·m； 最大转矩 6 200 N·m。
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15103 综采工作面本煤预抽钻孔设计
15 号煤本煤层瓦斯涌出量较大， 需要进行采前预抽， 回采工作
面本煤层抽放的方式采用两顺槽相对平行钻孔方式， 从进风顺槽 口往里 72 m（ 施工巷与进风顺槽第一贯眼往里 17 m） 开始每 1． 5 m
布置一孔， 距切巷 20 m 处停止布钻孔。 进风顺槽从一区回风巷 6 1 算起掘进 228 m， 计划布置钻孔 738 个， 总工程量计划 73 800 m。 本设计采用迎向平行交错钻孔方式进行本煤层预抽， 进风顺 槽钻孔倾角向下倾， 回风顺槽钻孔倾角向上倾， 其优点在于： 既可 保证瓦斯预抽的均衡性， 还可充分利用工作面超前采动卸压效 应， 实行边采边抽， 提高本煤层瓦斯抽放率， 并保证施工时相对有 利。1 ） 15 号煤工作面本煤层钻孔参数 。 顺槽钻孔间距： 1． 50 m； 开孔直径： 113 mm； 终孔直径： 113 mm； 钻孔角度： 按煤层倾角 3° 计算， 进风顺槽下俯 2． 5° ～ 3． 5° ， 由于回风顺槽还未开口， 所以暂 钻孔下俯角度要根据煤层倾角变化进行调整， 一般为煤 不考虑， 层倾角的 ± 0． 5° ； 钻孔夹角： 平行布置； 钻孔位置： 布置在煤层中； 钻孔长度： 100 m 以 上； 封 孔 方 式： 聚 氨 酯 封 孔； 封 孔 长 度： 大 于 6 m。2 ） 15 号煤工作面钻场位置。根据现场情况确定钻机摆置位 置， 要有利于钻机的移动、 稳钻、 钻进， 同时兼顾开拓队的平行作 业， 尽量做到互不影响。