渦北煤礦1.80Mta新井設(shè)計含5張CAD圖-采礦工程.zip

渦北煤礦1.80Mta新井設(shè)計含5張CAD圖-采礦工程.zip,煤礦,1.80,Mta,設(shè)計,CAD,采礦工程 高瓦斯礦井瓦斯抽放系統(tǒng)研究摘 要系統(tǒng)總結(jié)評述了近年來煤礦瓦斯治理和抽采理論及其應(yīng)用的諸多成果和最新進展，指出高瓦斯綜放工作面（特別是受到采掘工作面影響的卸壓綜放面）的瓦斯抽采技術(shù)是今后的研究重點，也是治理我國煤礦瓦斯災(zāi)害的最主要技術(shù)措施?；诖耍Y(jié)合相似材料模擬實驗和RFPA 數(shù)值模擬，分析煤層開采后上覆巖體裂隙產(chǎn)生發(fā)展的時空規(guī)律和分布形態(tài)以及充分卸壓范圍與特征，說明了采動卸壓之后形成的穿層破斷裂隙和層面離層裂隙相互貫通，其空間分布形狀是一個存在動態(tài)變化的采動裂隙橢拋帶（即橢拋帶），并進一步研究了其基本特征。本文的主要研究工作是礦井瓦斯抽放管網(wǎng)的優(yōu)化管理技術(shù)。首先，文章分析影響瓦斯抽放效果的各種因素，建立單孔的數(shù)學(xué)模型并提出提高單孔抽放效果的方法，其次，提出整個瓦斯抽放系統(tǒng)的改造及優(yōu)化、建立科學(xué)的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的方法，提出采用有效的技術(shù)經(jīng)濟管理的手段。1. 緒論1.1. 瓦斯及瓦斯事故我國煤炭資源豐富，分布地域廣闊，煤炭產(chǎn)量居世界首位。煤炭是我國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的基礎(chǔ)。煤炭在我國一次能源生產(chǎn)和消費結(jié)構(gòu)中始終占?0%左右。預(yù)測到 2010 年煤炭占60%左右，2050 年將占 50%以上，因此，煤炭在相當(dāng)長的時期內(nèi)仍將是我國的主要能源。當(dāng)前， 快速增長的經(jīng)濟，對煤炭工業(yè)發(fā)展提出了更高的要求。為此，必須確保煤炭工業(yè)持續(xù)、穩(wěn)定、健康地發(fā)展。我國煤礦主要是井下開采，生產(chǎn)環(huán)境條件復(fù)雜，與其它行業(yè)相比，煤礦安全尤為重要。對高瓦斯礦井而言，煤礦生產(chǎn)過程中的最大安全隱患就是瓦斯事故，表 1 為我國 1992 年到 2000 年一次死亡 3 人以上重大瓦斯事故的死亡人數(shù)及占總死亡人數(shù)的比例。表 1 1990 年到 2000 年一次死亡 3 人以上重大瓦斯事故的死亡人數(shù)及占總死亡人數(shù)的比例1Tablet Ratio of the death in the gas accident of which more than 3 people dead to the total death from 1992to 2000年份199219931994199519961997199819992000三人以上瓦斯事故死亡135816752157216225853080247024892600占總死亡人數(shù)的比例/%27.48%31.17%30.74%33.85%40.37%45.61%40.27%45.11%44.91%由上表可以明顯看出:一次死亡 3 人以上重大瓦斯事故所占比例逐年上升，最高達到45.61%,1996 年以后一直保持在 40%以上。因此，瓦斯事故是我國煤礦安全事故居高不下的主要矛盾，有效控制瓦斯事故的發(fā)生是解決我國煤礦安全問題的關(guān)鍵。由于瓦斯事故的危害極大，消除瓦斯事故隱患需要花費較多的時間、空間和費用，對高瓦斯突出礦井，機械化采掘設(shè)備很難發(fā)揮效用。因此，瓦斯災(zāi)害事故的威脅也極大限制了煤礦生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益的提高。瓦斯災(zāi)害的有效控制是保證我國煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一個關(guān)鍵性問題。然而，瓦斯又是一種優(yōu)質(zhì)資源，對煤礦瓦斯進行抽放并加以利用，可以給礦帶來較好的經(jīng)濟效益。我國埋藏 2000 m 以內(nèi)淺瓦斯資源量(煤層氣)約 30 Bm3 相當(dāng)于約 40 Gt 標(biāo)準(zhǔn)煤，按我國現(xiàn)有能耗標(biāo)準(zhǔn)，相當(dāng)于我國約使用 27 年的能源。瓦斯還是一種溫室氣體，溫室效應(yīng)是二氧化碳的 29 倍，按生產(chǎn)噸煤排放 10m3 瓦斯估算， 近年在煤炭生產(chǎn)過程中涌出的瓦斯量約 140 億 m3，其中抽放量約 12 億 m3，利用量不足 50%; 因此年排入大氣中的瓦斯產(chǎn)生的溫室效應(yīng)約相當(dāng)于排放 2 億 t C02。過去 200300 年來，大氣中甲烷濃度已增加一倍。據(jù)測算，大氣中甲烷濃度每增加 1 X 10-6 kg/m3，可導(dǎo)致地球表面溫度增加 1。1.2. 瓦斯災(zāi)害的治理對策總體而言，瓦斯治理的方法有兩類:一是加強礦井通風(fēng)，稀釋并排放礦井涌出的瓦斯；二是加大瓦斯抽放力度，彌補礦井通風(fēng)能力不足。(1)煤礦安全規(guī)程嚴格規(guī)定了“每一礦井必須建立完整的獨立通風(fēng)系統(tǒng)”和“每一礦井都必須采用機械通風(fēng)”。尤其對高瓦斯礦井重點加強和改善礦井通風(fēng)技術(shù)與管理水平，包括礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造，更新通風(fēng)設(shè)備并增大通風(fēng)能力，建立有效的通風(fēng)工作管理制度，安裝礦井環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，加強以掘進工作面通風(fēng)為重點的井下局部通風(fēng)系統(tǒng)的管理。(2)對于瓦斯涌出或突出嚴重的礦井，為了保證安全生產(chǎn)不受影響，單純依靠通風(fēng)的方法來解決瓦斯問題，往往技術(shù)上不可行、經(jīng)濟上不合理。因此必須采取根治礦井瓦斯源的有效方法，即瓦斯抽放。瓦斯抽放的作用有:一是減少煤炭開采過程中的瓦斯涌出，避免發(fā)生瓦斯爆炸事故，預(yù)防煤與瓦斯突出，以保證礦井安全生產(chǎn);二是便于瓦斯能源的利用，變害為寶， 創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益;三是減少礦井瓦斯向大氣排放量，防止環(huán)境污染，以產(chǎn)生良好的社會效應(yīng)。我國從 50 年代初開始，首先在我國撫順礦區(qū)開展抽放本煤層瓦斯，此后又相繼研究并成功推廣應(yīng)用了鄰近層抽放瓦斯、采空區(qū)抽放瓦斯、低透氣煤層強化抽放瓦斯等技術(shù)，以及包括瓦斯泵、鉆機鉆具、抽放系統(tǒng)配套裝置和瓦斯抽放動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)等設(shè)備。1.3. 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.3.1. 我國煤礦瓦斯抽放的發(fā)展與現(xiàn)狀我國工業(yè)抽放瓦斯始于 1938 年的撫順龍鳳礦，但系統(tǒng)地連續(xù)抽放瓦斯是 1952 年在龍鳳礦建抽放瓦斯泵站開始的。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，無論瓦斯抽放方法，還是抽放瓦斯裝備等均具有較先進的水平。到 2001 年底，全國己有 185 個煤礦建立了井下瓦斯抽放系統(tǒng)和地面輸氣系統(tǒng)，2002 年全國瓦斯抽放量達 11.46 億 m3，其中陽泉和撫順礦區(qū)連續(xù)多年抽放量均超過 1 億 m3，陽泉為 1.99 億 m3，撫順為 1.31 億 m3。晉城、淮南和盤江的瓦斯抽放量也都迅速增加。據(jù) 1995 年各類礦井瓦斯抽放率統(tǒng)計見表 2:表 2 我國礦井瓦斯抽放率統(tǒng)計表瓦斯抽放率30%20%30%10%20%1 時，表明隨著雷諾數(shù)增大，流體流動時在轉(zhuǎn)彎、擴大、縮小等局部阻力處引起的壓力損失增大致使比流量 qn 降低，此時流體在多孔介質(zhì)中的流動就表現(xiàn)為非線性滲流。2.3. 瓦斯在煤層中的流動規(guī)律(1)按時間因素分，流動類型可分為穩(wěn)定流動和非穩(wěn)定流動兩種類型，前者流動場不隨時間而變化，后者流動場則隨時間而改變。(2)按流場的空間流向分類單向流動一一在 x, y, z 三維空間內(nèi)，只有一個方向有流速，其余兩個方向流速為零。如圖 1 所示。球向流場一一在 x, y,z 三維空間內(nèi)，一般在三個方向都有分速度，如在礦井厚煤層中， 煤巷的掘進工作面煤壁內(nèi)，鉆孔或石門剛進入煤層時從其中涌出的瓦斯流動基本上都屬于球向流動。球向流動的特點在于，在煤體中形成近似同心球狀的等壓線，而流線一般呈放射網(wǎng)狀。徑向流場一一在 x, y, z 三維空間內(nèi)，一般在兩個方向有分速度，而第三個方向的分速度為零。例如鉆孔垂直穿透煤層時，在煤壁內(nèi)的瓦斯流動基本上就屬于徑向流場。一般情況下， 其瓦斯壓力線平行煤壁呈近似同心圓形，如下圖 2 所示。由于徑向流動一般是平面流動，可采用 x, y 兩向直角坐標(biāo)表示，也可采用極坐標(biāo)、表示。圖 1 煤層瓦斯單向流動示意圖1 一一瓦斯流線2 一一等瓦斯壓力線Chart3Sketch map of single direction flow of gas in the coal seams1 一一 The flown lie of gas2 一一 Isobar of gas圖 4煤層瓦斯徑向流動示意圖1瓦斯流線2等瓦斯壓力線Chart4Sketch map of radial flow of gas in the seams 1The flown line of gas2Isobar of gas實際煤層是非均質(zhì)的，因此，瓦斯在實際煤層中的流動屬于非均質(zhì)層中的徑向流動。圖 5瓦斯在煤層中徑向流動瓦斯壓力分布Chart5Stress disposal of radial flow of gas in coal seams3. 瓦斯抽放方法3.1. 抽放瓦斯原則瓦斯抽放是一項集技術(shù)、裝備和效益與一體的工作。因此，要做好瓦斯抽放工作，應(yīng)注意以下幾條原則。（1）抽放瓦斯應(yīng)具有明確的目的性，即主要是降低風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛?，改善礦井生產(chǎn)的安全狀況，并使通風(fēng)處于合理和良好狀況。因此應(yīng)盡可能在瓦斯進入礦井風(fēng)流之前將它抽放出來。在實際應(yīng)用中，瓦斯抽放還可作為一項防治煤與瓦斯突出的措施單獨應(yīng)用。此外抽出的瓦斯又是一種優(yōu)質(zhì)能源，只要保持一定的抽放瓦斯量和濃度，則可以加以利用，從而形成“以抽促用，以用促抽”的良性循環(huán)。（2）抽放瓦斯要有針對性，即針對礦井瓦斯來源，采取相應(yīng)措施進行抽放。目前認為， 礦井瓦斯來源主要包括：本煤層瓦斯涌出（掘進和回采時的瓦斯涌出）；鄰近層瓦斯涌出（上下鄰近層的可采和不可采煤層涌向開采空間的瓦斯）；圍巖瓦斯涌出和采空區(qū)瓦斯涌出（本煤層開采后遺留的煤柱、丟煤以及鄰近層、圍巖的瓦斯在已采區(qū)的繼續(xù)涌出）。這些瓦斯來源是構(gòu)成礦井或采區(qū)瓦斯涌出量的組成部分。在瓦斯抽放中應(yīng)根據(jù)這些瓦斯來源，并考慮抽放地點時間和空間條件，采取不同的抽放原理和方法，以便進行有效地瓦斯抽放。（3）要認真做好抽放設(shè)計、施工和管理工作等，以便獲得好的瓦斯抽放效果。因此，在設(shè)計時，首先應(yīng)了解清楚礦井地質(zhì)、煤層賦存及開采等條件，礦井瓦斯方面的有關(guān)參數(shù)，預(yù)測礦井瓦斯涌出量及其組成來源。在此基礎(chǔ)上，選擇合適的抽放方法，確定可靠的抽放規(guī)模， 設(shè)計一套合理的抽放系統(tǒng)。其次，在抽放瓦斯的開始階段，還應(yīng)進行必要的有關(guān)參數(shù)的測定， 以確定合理的抽放工藝和參數(shù)；在正常抽放時，要全面加強管理，積累資料，不斷總結(jié)經(jīng)驗， 從而使瓦斯抽放工作得到不斷地改進和提高。3.2. 影響瓦斯抽放方法選擇的因素一般地，選擇抽放方法和形式時，要考慮瓦斯來源、煤層狀況、采掘條件、抽放工藝等因素。（1）如果瓦斯來自于開采層本身，則既可采用鉆孔抽放，也可采用巷道預(yù)抽形式直接把瓦斯從開采層中抽出，且多數(shù)形式采用鉆孔預(yù)抽法。（2）如果瓦斯主要來自開采煤層頂、底板鄰近煤層內(nèi)，則可采用開在頂?shù)装迕?、巖中的巷道，打一些穿至鄰近煤層的鉆孔，抽放鄰近煤層中的瓦斯。（3）如果在采空區(qū)或廢棄巷道內(nèi)有大量瓦斯積聚，則可采用采空區(qū)瓦斯抽放方法。（4）如果在煤巷掘進時就有嚴重的瓦斯涌出，而且難以用通風(fēng)方法加以排除，則需采用鉆孔預(yù)抽或巷道邊掘邊抽的方法。（5）如果是低透氣性煤層，則在采取正常的瓦斯抽放方法的同時，還應(yīng)當(dāng)采取人工增大煤層透氣性的措施（如水力壓裂、水力切割等），以提高煤層瓦斯抽放效果?？傊?，在選擇瓦斯抽放方法時，應(yīng)綜合考慮，既要考慮煤層條件，瓦斯賦存狀況，開拓開采及巷道布置條件，又要考慮抽放設(shè)備的能力及經(jīng)濟條件，以求達到最佳效果。3.3. 瓦斯抽放方法的抽放率及其適用條件到目前為止，各國對于瓦斯抽放方法的分類還沒有統(tǒng)一，但均相應(yīng)提出了各種各樣的瓦斯抽放方法，其名稱大體相似，一般按不同的條件進行不同的分類，主要有：（1）按抽放中瓦斯來源分類這種分類方法有：本煤層瓦斯抽放、鄰近層瓦斯抽放、采空區(qū)瓦斯抽放和圍巖瓦斯抽放， 各類瓦斯抽放方法的適應(yīng)條件及抽放率如表 3.1 所示。（2）按抽放瓦斯的煤層是否卸壓分類這種分類方法主要有：未卸壓煤層抽放瓦斯和卸壓煤層抽放瓦斯。（3）按抽放瓦斯與采掘時間關(guān)系分類主要分為：煤層預(yù)抽瓦斯、邊采（掘）邊抽和采后抽放瓦斯。（4）按抽放工藝分類這種分類方法主要有：鉆孔抽放、巷道抽放和鉆孔巷道混合抽放。表 3.1各類瓦斯抽放方法的適應(yīng)條件及抽放率表抽放分類抽放方法適用條件抽放率/%本煤層瓦斯抽 放未卸壓抽放巖巷揭煤由巖巷向煤層打穿層鉆孔突出危險煤層30-60煤巷掘進預(yù)抽煤巷工作面打超前鉆孔高瓦斯煤層20-60采空區(qū)大面積預(yù)抽由開采層機巷、風(fēng)巷或煤門等打上向、下向順層鉆孔有預(yù)抽時間的高瓦斯煤層、突出危險煤層20-60由石門、巖巷、鄰近層煤巷等向開采層打穿層鉆孔屬“勉強抽放”煤層20、個別超過50地面鉆孔高瓦斯“容易抽放”煤層，埋深較淺20-30密封開采巷道高瓦斯“容易抽放”煤20-30卸壓抽放邊掘邊抽由煤巷兩側(cè)或巖巷向煤層周圍打防護鉆孔高瓦斯煤層20-30邊采邊抽由開采層機巷、風(fēng)巷等向工作面前方卸壓區(qū)打鉆高瓦斯煤層20-30由巖巷、煤門等向開采分層的上部或下部末分層打穿層或順高瓦斯煤層20-30水力割縫、水力壓裂、松動爆破（預(yù)抽）由開采層機巷、風(fēng)巷等打順層高瓦斯“難以抽放”煤層20-30由巖巷或地面打鉆孔30鄰近層瓦斯抽放卸壓抽放開采層工作面推過后抽放上、下臨近煤層由開采層機巷、風(fēng)巷、中巷或巖巷等向鄰近層打鉆鄰近層瓦斯涌出量大， 影響開采層安全時40-80由開采層機巷、風(fēng)巷、中巷等向采空區(qū)方向打斜交鉆孔40-80由煤門打沿鄰近層鉆孔40-80在鄰近層掘匯集瓦斯巷道鄰近層瓦斯涌出量大，鉆孔抽放不能滿足抽放40-80地面打鉆孔地面打鉆優(yōu)于井下時30-70采空區(qū)瓦斯抽放密封采空區(qū)插管抽放無自燃危險或采取防火措施時50-60現(xiàn)采采空區(qū)設(shè)密閉墻插管或向采空區(qū)打鉆抽放，預(yù)埋管抽放20-60圍巖瓦斯抽放由巖巷兩側(cè)或正前向溶洞或裂隙帶打鉆、密閉巖巷進行抽放、封堵巖巷噴瓦斯區(qū)插管抽放圍巖有瓦斯噴出危險， 瓦斯涌出量大或有溶洞、裂隙帶儲存高壓瓦斯時20-604. 影響抽放管網(wǎng)系統(tǒng)的抽放效果的因素4.1. 國內(nèi)礦井瓦斯抽放率低的原因分析我國的礦井瓦斯抽放率普遍不高，使礦井的安全面貌得不到應(yīng)有的改善，礦井的生產(chǎn)能力得不到充分發(fā)揮，而且影響了礦井的投資效益。經(jīng)分析，影響抽放率低的原因有：(1) 抽放方法比較單一我國礦井的瓦斯來源除主要來自鄰近層、開采層外，還來自采空區(qū)和圍巖。開采煤層群時，鄰近層涌入開采層工作面的瓦斯常常占到該工作面瓦斯涌出量的 60%以上，對安全生產(chǎn)威脅很大，所以對抽放鄰近層瓦斯十分重視，鄰近層抽放方法亦得到廣泛的應(yīng)用。另外，有的礦井卻常常忽視了對開采層，采空區(qū)及圍巖瓦斯的抽放。對，于近距離煤層群，解放層開采后，鄰近層的卸壓瓦斯往往來不及抽放就大量快速涌入開采層面，僅用鉆孔法抽鄰近層瓦斯往往得不到應(yīng)有的抽放效果，如陽泉礦區(qū)綜采面快速推進，鄰近層涌入開采層的瓦斯量占采面的比例高達 64%，原來只用鉆孔法抽放已不能滿足生產(chǎn)要求，在增加了頂板巷道抽放方法，使礦井瓦斯抽放有較大的提高。綜合抽放方法是近年世界要產(chǎn)煤國抽放瓦斯的主要發(fā)展方向，我國一些礦井經(jīng)實踐也證明該法是提高礦井瓦斯抽放率的有效途徑。而目前我國仍有較多的礦井采用單一抽放方法， 很難適應(yīng)礦井瓦斯的涌出規(guī)律，這是影響礦井瓦斯抽放率提高的重要原因之一。(2) 抽放參數(shù)不適宜在諸多的抽放參數(shù)中，鉆孔工程量對礦井瓦斯抽放率影響較大，而目前尚未引起人們足夠的重視。我國礦井抽放瓦斯的目的是解決井下采掘面、回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛炔怀?，沒有把它當(dāng)作一種寶貴能源來開發(fā)，故對抽放鉆孔工程量控制較嚴，以此減少生產(chǎn)費用。由于抽放鉆孔不足，影響了抽放范圍，也影響到鉆孔的合理布置。當(dāng)今世界上瓦斯抽放率較高的國家， 噸鉆孔量一般在 0.3m/t 以上，日本達到 0.5m/t，而我國抽放率較高的礦區(qū)，噸煤鉆孔僅占國外的 1214%，如中梁山礦為 0.07m/t，松藻局為 0 063m/t。另有不少礦井打鉆設(shè)備陳舊、效率低、速度慢，滿足不了打密集孔、長孔、堅硬巖石孔的要求，導(dǎo)致鉆孔工程量不足而達不到設(shè)計要求。其它諸如鉆孔長度、孔徑、抽放半徑、抽放負壓等，參數(shù)的合理選擇都會對抽放率產(chǎn)生一定的影響。(3) 抽放設(shè)備能力不足，不配套目前，我國缺乏高效率的鉆機、鉆具，抽放泵性能也滿足不了設(shè)計、生產(chǎn)要求，所以鉆孔參數(shù)往往不是以設(shè)計為主來確定，而是以鉆孔、抽放泵的能力來確定。如抽近距離鄰近層瓦斯，需要密集布孔，但目前多數(shù)礦井的鉆機鉆具在性能、效率、速度方面都難于符合要求。據(jù)松藻局資料，打茅口灰?guī)r，鉆頭壽命只一個月，打矽質(zhì)灰?guī)r，只四小時就損壞一個鉆頭， 設(shè)計的鉆孔參數(shù)常因機具、抽放設(shè)備能力不足、不配套而不得不根據(jù)實際而有所削減， 必然會影響到抽放效果。(4) 抽放時間不充分不同的抽放方法，鉆孔有不同的最佳和有效抽放時間，在這段時間內(nèi)，抽放的瓦斯量大、濃度高，之后逐漸衰減到無抽放價值而停抽。但在我國一些礦井中，因抽放巷道層位布置不當(dāng)，受采動影響大，巷道維護困難而縮短了鉆場、鉆孔和抽放管路系統(tǒng)的服務(wù)時間；有的礦井掘、抽、采的關(guān)系失調(diào)，不等到應(yīng)有的抽放時間就回采，使鉆孔失去了較多的最佳抽放和有效抽放時間，導(dǎo)致抽放率不高。(5) 抽放范圍的影響我國多數(shù)礦井把抽放瓦斯的范圍局限于抽鄰近層和開采層；抽回采面；抽主采層和有突出危險的煤層。忽視了對采空區(qū)，掘進面（特別是厚煤層掘進面），含有瓦斯的圍巖及主采層突出層以外的煤層抽放。據(jù)國內(nèi)資料，采空區(qū)瓦斯涌出量在礦井總涌出量中可占到 2535%，凡對采空區(qū)進行抽放的礦井，都取得了明顯的抽放效果 如撫順礦區(qū)多年堅持采空區(qū)抽放，全局平均抽放率在50%以上；松藻局抽采空區(qū)瓦斯，單孔抽放一般為 0.40.6m3/min 最高達 1.23 m3/min 其抽放濃度一般在 30%以上。從國外資料看，礦井抽放率高的主要原因之一就重視了采空區(qū)的瓦斯抽放，如比利時、法國、日本、英國、波蘭、俄羅斯等，其抽出的瓦斯量占礦井總抽出量的比例都較大，如法國為 48.2%，比利時為 51%而我國礦井采空區(qū)的抽出量只占礦井抽出總量的 4.8%，我國應(yīng)用采空區(qū)抽放技術(shù)的起步是較早的，但發(fā)展緩慢，通常作為解決礦井瓦斯超限的一項應(yīng)急措施。國內(nèi)礦井對掘進面實行抽放的很少，約占抽放礦井的 10%，焦作礦區(qū)對掘進面抽放，提高礦并瓦斯抽放率很有實際效果。忽視對主采層突出層以外的其它煤層的抽放，使礦井的抽放率受到影響 ，天府局、淮南局就因抽放煤層數(shù)少而影響到礦井瓦斯抽放率的提高。(6) 抽放巷道布置不當(dāng)?shù)挠绊懡陙?，從設(shè)計生產(chǎn)實踐中證明，抽放巷道布置是否合理，對抽放率影響很大。抽放巷道的布置直接影響到鉆場的合理布置，鉆孔的抽放面積及抽放時間、封孔質(zhì)量、抽放管路的服務(wù)時間和抽放方法的選擇等，而這些都與抽放率有關(guān)。松藻局的松藻一礦、逢春礦等，均從改進巷道布置來提高礦井的瓦斯抽放率。(7) 封孔質(zhì)量的影響據(jù)原蘇聯(lián)資料，進入抽放系統(tǒng)的空氣有 80%以上是通過鉆孔吸入的，如果鉆孔空氣的吸入量減少 1/22/3 ，鉆孔的瓦斯量有望增加 1.52 倍，因此國外很重視封孔質(zhì)量，材料、長度都作了明確規(guī)定，如封孔材料要求用聚胺脂，封孔長度規(guī)定為 1015m。我國礦井目前封孔材料多用水泥砂漿，封孔長度一般未超過 5m，其封孔質(zhì)量與國外相比尚存在一定差距。(8) 煤層透氣性的影響國內(nèi)一些抽放率不高的礦井，其煤層透氣性都比較差，特別是單一煤層 多層難抽型煤層的透氣性系數(shù)更小。提高這類礦井的瓦期抽放率，要采取加大煤層透氣性的措施，如水力割縫、水力壓裂等，而國內(nèi)礦井目前試驗研究這些措施的效果不一，對提高礦井瓦斯抽放率的指標(biāo)不理想。4.2. 提高礦井瓦斯抽放率的途徑針對上述我國礦井抽放率低的原因，采取適當(dāng)?shù)拇胧┨岣叩V井的瓦斯抽放率 ，不僅是礦井安全生產(chǎn)的要求，而且也是降低抽放成本、提高抽放效益的需要。 為了提高我國礦井瓦斯抽放效果，國內(nèi)的科研、高校、設(shè)計、生產(chǎn)單位等，從不同的方面開展了數(shù)百項研究，取得了可喜的成果。現(xiàn)就從礦井設(shè)計方面論述提高抽放率的途徑。4.2.1. 合理選擇抽放方法合理選擇抽放方法是提高抽放效果的關(guān)鍵，選擇抽放方法應(yīng)深入分析和根據(jù)礦井的煤層賦存條件、礦井瓦斯來源及涌出規(guī)律、礦井開采布置及開采程度、瓦斯利用前景等。按照瓦斯來源可以分為本煤層抽放瓦斯和鄰近層抽放瓦斯。本煤層抽放瓦斯的適用條件是當(dāng)井下開采工作所遇到的瓦斯來自開采層本身時，只有抽放開采層本身的瓦斯才能解決瓦斯問題，這種方法用于透氣性效果良好的煤層會收到很好的效果，如撫順等地，但是一般認為透氣性不好的煤層效果較差；鄰近煤層抽放瓦斯適用于地壓活動明顯，開采層上下相鄰煤層內(nèi)的瓦斯涌入開采層的采煤工作面而威脅生產(chǎn)時，采取這種方法，可消除瓦斯威脅，大多數(shù)礦井都采用這種方法，如陽泉、雞西、阜新、重慶等地的礦井采用這種方法取得了良好的效果。按抽放與采掘的時間配合可以分為預(yù)先抽放煤層瓦斯、邊采邊抽放瓦斯、采空區(qū)抽放瓦斯三類。預(yù)先抽放煤層瓦斯實在煤層采掘工作前，就預(yù)先抽放煤層內(nèi)的瓦斯，能夠消除回采和掘進時的瓦斯危害，這是一種理想的抽放方法，把瓦斯消除在采掘前，但它限于透氣性好的煤層，否則必須采取一些措施才能提高抽放效果；邊采邊抽放瓦斯是在回采或者掘進的同時抽放瓦斯，實用于由采掘而引起的瓦斯涌出，鄰近層抽放瓦斯就是屬于這種形式，有的厚煤層進行分層開采時，采第一層瓦斯大，也可以采用這種方法；采空區(qū)抽放瓦斯是工作面后方的采空區(qū)或者老采空區(qū)經(jīng)常泄出瓦斯，加大了采區(qū)總排或全井總排的瓦斯量時會采用這種方式，許多礦井采用過這種方法，對降低采區(qū)和全井瓦斯有明顯的效果。按照抽放工藝手段可以分為鉆孔抽放瓦斯、巷道抽放瓦斯、鉆孔巷道混合抽放瓦斯、老空區(qū)密閉抽放瓦斯、和地面鉆孔抽放瓦斯。鉆孔抽放在抽放本層和鄰近層瓦斯均可以才用， 其工藝簡單，在國內(nèi)外廣泛采用；巷道抽放瓦斯適用于煤層較厚、透氣性好、采掘時有大量瓦斯涌出時的煤層；利用預(yù)備巷道抽放時，尤其在掘進時有瓦斯涌出，可以密閉抽放，在撫順早期采用過這種方法；鉆孔巷道混合抽放瓦斯是在既能開巷又能打鉆的條件下，可以兩者兼用，煤巷掘出后，在巷道里打鉆，然后密閉巷道進行抽放，有利于提高抽放效果；老空區(qū)密閉抽放瓦斯適用于老空區(qū)放頂后涌出瓦斯，對減低井口排放瓦斯量有一定的效果，地面鉆孔抽放瓦斯適用于采區(qū)距地表較淺，地面有施工條件的地方可以采用，因為其施工方便、抽放系統(tǒng)容易建立，國內(nèi)外均有應(yīng)用，如在我國的鐵法 陽泉等地也有試用。綜合抽放方法已成為當(dāng)前世界瓦斯抽放技木的發(fā)展方向，我國撫順、陽泉、松藻、中梁山、天府等礦區(qū)也推行了這一新技術(shù)，獲得了較為明顯的抽放效果。如松藻礦務(wù)局打通二礦，1987 年以前，采片單一的抽放鄰近層瓦斯方法，礦井瓦斯抽放率多年停留在 30%左右，1987年開始應(yīng)用抽放鄰近層瓦斯和采空區(qū)瓦斯相結(jié)合的綜合抽放方法。一般來說，選擇抽放方法和形式的時候，要考慮瓦斯來源、煤質(zhì)狀況、采掘因素、時間配合和抽放工藝等因素，其總的原則是：(1) 如果瓦斯存在于開采層本身，即可以采用鉆孔或巷道預(yù)抽形式直接把瓦斯從回采層中抽出。(2) 如果瓦斯主要存在于開采煤層的頂、底板鄰近煤層內(nèi)，可以采用頂?shù)装迕簬r中的巷道，打一些穿至鄰近煤層的鉆孔的鄰近層抽放形式將瓦斯抽出。(3) 如果在采空區(qū)或廢棄巷道內(nèi)有大量的瓦斯涌出，即可以用采空區(qū)抽放形式加以消除。(4) 如果在煤巷掘進時就已遇到嚴重的瓦斯涌出，而且難以用通風(fēng)方法克服的時候，則需要采用在掘進工作開始前的鉆孔預(yù)抽或巷道邊掘邊抽的方法加以解決。(5) 如果煤層的透氣性差，利用鉆孔或巷道又不易直接抽出瓦斯，掘進時瓦斯 也不大， 而在回采的時候卻有大量的瓦斯涌出時，則需采用邊采邊抽、水力割縫、大直徑密集鉆孔以及人為的可以改變煤層透氣性的方法加以解決。4.2.2. 選擇合理的抽放參數(shù)(1) 鉆孔直徑鉆孔直徑的大小對抽放瓦斯有一定的影響，直徑大的鉆孔由于暴露的煤面多， 瓦斯涌出量大，排放瓦斯的效果也就較好。反之，直徑小的鉆孔效果就較差，陽泉一礦的實驗證明， 大直徑孔（=300 毫米）的瓦斯抽出量遠遠大于小直徑孔，而且有較長的穩(wěn)定時間。說明除了有暴露面的原因外，還可能有另外的原因卸壓，由于孔徑大容易造成孔內(nèi)的坍塌和裂隙， 改變了煤層滲透條件，有利于抽放瓦斯，但是大直徑孔在使用上有它的局限性，特別是在巖石巷向煤層中打鉆孔抽放時就更加難于施工。(2) 鉆孔長度對于開采層瓦斯抽放鉆孔的長度越大，露出煤面越多，瓦斯涌出量越大，抽放效果越好； 對于鄰近層瓦斯抽放，鉆孔一般要穿過所要預(yù)抽的煤層，而鉆孔中瓦斯成分與鉆孔長度沒有多少關(guān)系，但它受鉆機設(shè)備和打鉆技術(shù)的影響，考慮打鉆效率和打鉆質(zhì)量，鉆孔長度一般大于 60m。(3) 鉆孔角度抽放本煤層瓦斯的時候 布置時鉆孔的角度應(yīng)注意以下幾個方面i. 由于深部煤層的瓦斯含量比較大，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，對瓦斯涌出有一定的阻力，且打鉆施工比較困難。ii. 上向式鉆孔內(nèi)不會積水，瓦斯涌出量也比較均衡，但在相同條件下比下向孔略小。iii. 水平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，是目前礦井預(yù)抽瓦斯的主要形式。抽放鄰近層瓦斯的時候，鉆孔的角度取決于鉆孔的開孔位置與終孔所要達到 的位置，為了確定終孔的位置，首先要摸清鄰近煤層的瓦斯來源，確定抽放哪一層或哪幾層的瓦斯，由于抽放層位不同，即使開孔地點相同，鉆孔角度也不同，因為鄰近層瓦斯抽放鉆孔必須深入到鄰近層的卸壓帶內(nèi)，但有要避開冒落帶和大的破壞裂隙區(qū)，以免抽放鉆孔大量漏氣，甚至被切斷而使鉆孔失效，特別抽放上鄰近層的時候，更要注意這一原則，即鉆孔必須深入到卸壓角邊界附近以里，而不要進入太遠，所以當(dāng)需要同時抽放間隔相當(dāng)距離的多層鄰近煤層瓦斯時，就需要布置幾個層位的抽放鉆孔。(4) 鉆孔間距及鉆孔數(shù)目由實驗表明，鉆孔間距減小，在一個鉆場內(nèi)的鉆孔數(shù)目增加，瓦斯抽出量也在增加，同時每個單孔的抽出量減少，孔數(shù)目越多，瓦斯量衰減越快，孔數(shù)目越少，瓦斯量衰減越慢。所以，如果有較長的抽放時間，孔數(shù)可以少些，如果抽放時間較短，孔數(shù)可以多些，但孔數(shù)多了，又不經(jīng)濟，因而要針對采區(qū)的實際條件，瓦斯儲量的大小，要求的抽放率來決定。另外，對于鉆場間距的確定，主要依據(jù)是抽放時間的長短，抽放負壓的高低，煤層透氣性和瓦斯含量的大小。在抽放時間不變的情況下，它隨開采深度的逐步延深，瓦斯含量的逐漸增加，鉆場間距應(yīng)逐漸縮短。鐵煤集團曉明礦的鉆場間距一般選擇 23 個來壓步距，根據(jù)頂板巖性及打鉆設(shè)備等情況，鉆場間距選擇如下：L 場 =2L 壓式中L 場鉆場間距m （ 取 35m） L 壓采場來壓步距m （ 取 20m）但大興礦的 APEC 日本援助項目里鉆場間距達到了 180 m ，鉆孔長度達到了 300 米，也取得了很好的抽放效果，所以鉆場間距應(yīng)該隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高，進行深一步的研究。鉆孔數(shù)量的多少及鉆孔的布置方式直接影響抽放效果的好壞。為確保卸壓范圍內(nèi)瓦斯能以最短途徑最快時間進入鉆孔被抽放出來，需要多次對鉆孔布置方式進行改進。根據(jù)曉明礦北二采區(qū)以往的經(jīng)驗，采場的來壓步距為 20 25 米。(5) 抽放負壓瓦斯抽放泵能力，運轉(zhuǎn)特性與負壓對抽放效果也有很大的影響，抽放負壓越大，抽放量越大，但當(dāng)負壓到一定程度后，抽放效果就不會明顯增加，有時反而會影響抽放效果，要根據(jù)具體情況人為確定。當(dāng)鉆孔在一定負壓條件下抽放，瓦斯抽放量的大小對于未卸壓的煤層來講，抽放負壓的變化對鉆孔抽放量影響不大，這是因為通常情況下，煤層瓦斯壓力一般可達 1.0MPa 以上，而鉆孔抽放負壓變化在 0.1Mpa 以內(nèi)。但對于具有鉆孔連通性好，透氣性系數(shù)增加的孔網(wǎng)鉆孔來講，這種現(xiàn)象發(fā)生了較大的變化，抽放負壓對孔網(wǎng)鉆孔抽放不僅起到了引導(dǎo)作用，而且起到了攔截瓦斯流的作用，在這種情況下，提高瓦斯抽放負壓，可以擴大鉆孔的攔截面積，使煤層中的部分瓦斯轉(zhuǎn)向而流入鉆孔，從而提高鉆孔抽放瓦斯量。并且隨著瓦斯逐漸被抽出， 煤體產(chǎn)生收縮變形，引起煤層產(chǎn)生一定程度的卸壓，增加煤體的裂隙、孔隙，使孔網(wǎng)交叉節(jié)點處兩兩鉆孔相互連通性增強，促使瓦斯抽放量增加。但是目前的封孔技術(shù)條件不適應(yīng)高負壓抽放，負壓過高會導(dǎo)致漏氣，降低抽出瓦斯?jié)舛群统榉判Ч虼艘话悴捎?6.6626.66kPa 的負壓進行抽放。對于采用綜合抽放方法的礦井，由于不同的抽放方法需要的抽放負壓大小是不同的，一般來說，采空區(qū)抽放需要的負壓較小，本煤層抽放時需要的負壓較大，所以應(yīng)該采用改變抽放管路的阻力或者使用移動泵等方法來滿足每種抽放方法所需的合理負壓。4.2.3. 選擇合理的抽放形式將已封的抽放孔網(wǎng)聯(lián)接或脫離抽放管路系統(tǒng)的順序和方式稱為抽放形式。在抽放瓦斯的礦井中 ，采用非孔網(wǎng)抽放時，一般情況下通常是將以封孔的鉆孔均聯(lián)接在抽放管路中進行抽放，定期對鉆孔抽放作用較差時將抽放鉆孔撤下來。而網(wǎng)孔抽放時，往往不是所有鉆孔均聯(lián)接在抽放管路上瓦斯抽放效率就最好。應(yīng)該根據(jù)實際抽放條件和測定結(jié)果選擇不同的抽放形式。一般分為三種抽放形式：i. 抽放鉆孔數(shù)連續(xù)遞增方式該方式就是當(dāng)鉆孔封孔后即聯(lián)接到抽放管路進行抽放，抽放鉆孔數(shù)連續(xù)遞增。然后根據(jù)抽放極限時間逐一關(guān)閉抽放并撤出。ii. 分段定數(shù)鉆孔單一聯(lián)接抽放方式根據(jù)確定的有效時間，形成打鉆、封孔、聯(lián)接、關(guān)閉平行作業(yè)，選擇最佳抽放時間，實現(xiàn)三穩(wěn)定（即穩(wěn)定抽放鉆孔數(shù)、穩(wěn)定抽放瓦斯量和穩(wěn)定抽放瓦斯?jié)舛龋﹊ii. 多段間隔間歇動態(tài)鉆孔聯(lián)接與關(guān)閉抽放方式為充分發(fā)揮鉆孔網(wǎng)絡(luò)的抽放作用，有效利用抽放系統(tǒng)的抽放能力，當(dāng)鉆孔封孔后，在抽放的區(qū)間內(nèi)，分多段鉆孔組聯(lián)接到抽放管路上，實現(xiàn)時空間隔、間歇式動態(tài)抽放方式。這種方式是發(fā)揮孔網(wǎng)作用，最大限度提高抽放量的最佳方式。但操作較復(fù)雜，而且要求抽放鉆孔檢測手段比較高。檢測要快速、方便。否則鉆孔組組數(shù)，鉆孔組的孔數(shù)，抽放時間，以及停抽時間等參數(shù)無法合理確定。4.2.4. 選擇合理的鉆孔布置方式一般來說，對于鉆孔抽放，鉆孔的布置形式可以分為穿層鉆孔形式和順層鉆孔形式。(1) 穿層鉆孔形式。其適用條件是煤層具有很好的透氣性，是具有一定的傾斜角度的中厚煤層，有可容許的抽放時間。這種形式鉆場是布置在煤層頂?shù)装宓膸r巷或者煤巷中，由鉆場打鉆孔貫穿煤層，由于鉆孔與煤層層理面垂直，瓦斯易于沿層理面流入鉆孔有利于提高抽放效果。在撫順、中梁山、淮南等礦區(qū)均有采用。(2) 順層鉆孔（孔網(wǎng)）形式。其適用條件是煤層透氣性小，但有抽放可能，煤層賦存穩(wěn)定、地質(zhì)變化?。幻簩邮禽^薄及中厚煤層這種鉆場是設(shè)在工作面順槽或者開切眼內(nèi)，平行或者垂直工作面擴大順層鉆孔，由于鉆孔與層理面平行，層理裂隙不易溝通，影響抽放效果， 同時由于打鉆開孔位置在煤層，封孔不易保持嚴密，也影響抽出瓦斯?jié)舛取嶒灲Y(jié)果表明，本煤層瓦斯抽放中，由于交叉布孔施工簡便成本低，抽放瓦斯?jié)舛雀撸?交叉布孔比平行布孔提高瓦斯抽放率 30%左右，瓦斯抽放量可以提高 0.461.02 倍，為此一般在本煤層抽放時，采用孔網(wǎng)布置的方式來增大煤層的透氣性，提高抽放效果，具體有以下幾種鉆孔布置形式：i. 長壁工作面單側(cè)布置孔網(wǎng)如圖 2-1 所示，一般選擇工作面的進風(fēng)巷道一側(cè)向開采工作面圈定的煤層布置鉆孔。如焦作九里山煤礦的布孔是采取一個與工作面平行的鉆孔，一個與工作面具有一定角度的斜向鉆孔，這樣交替布孔后即形成了抽放網(wǎng)孔。其鉆孔長度、間距、角度可根據(jù)工作面瓦斯抽放量、抽放時間、打鉆技術(shù)及設(shè)備等情況確定。單側(cè)布置孔網(wǎng)的優(yōu)點是打鉆和抽放工作相對集中，便于管理。缺點是要求鉆孔長度大，往往長鉆孔的定向問題難以解決，所以形成孔網(wǎng)的條件很難保證，瓦斯抽放量相對較小，因此該方法適用于工作面長度較短要求瓦斯抽放量較少，打鉆技術(shù)裝備先進的礦井的本煤層抽放。圖本煤層單側(cè)孔網(wǎng)布置示意圖ii. 長壁工作面雙側(cè)布置孔網(wǎng)結(jié)合礦井生產(chǎn)的實際，回采巷道布置、工作面接續(xù)安排等情況一般有兩種布孔方法：即同一工作面兩巷兩側(cè)相向布置網(wǎng)孔和相鄰兩工作面在同一條巷道向兩個工作面煤層背向布置孔網(wǎng)。該方法適用于雙側(cè)孔網(wǎng)抽放方法的優(yōu)點是使整個工作面圈定的煤層均在孔網(wǎng)抽放控制的范圍內(nèi)，瓦斯抽放量大，鉆孔長度適中，孔網(wǎng)抽放作用發(fā)揮較好。缺點是鉆孔工程量大， 抽放戰(zhàn)線長，管理不便，如果縮短戰(zhàn)線和便于管理應(yīng)采用相鄰工作面同巷兩側(cè)背向布置孔網(wǎng)方法這種方法的另一優(yōu)點是下一個工作面的孔網(wǎng)抽放時間增加一倍，瓦斯抽放量增大。這種瓦斯抽放量大或煤炭、煤層氣雙采的工作面。a) 同一工作面兩巷相向布置孔網(wǎng)如圖 2-2 所示，當(dāng)工作面進、回風(fēng)巷掘出后，在兩條巷道中向準(zhǔn)備開采的煤層相向布置孔網(wǎng)。圖兩巷相向孔網(wǎng)布置示意圖b) 相鄰工作面同一條巷道背向布置孔網(wǎng)如圖 2-3 所示，當(dāng)工作面進回風(fēng)巷道采用無煤柱沿空留巷或雙巷掘進時，向兩個工作面開采的煤層布置鉆孔孔網(wǎng)。圖同巷背向孔網(wǎng)布置示意圖iii. 工作面分段布置孔網(wǎng)根據(jù)鉆孔長度將工作面沿推進方向按一定距離掘一條瓦斯抽放專用聯(lián)絡(luò)巷 道，利用該巷道和工作面兩條回采巷道布置孔網(wǎng)，可有兩種方式選擇，一種是前述的小角度斜交叉孔網(wǎng)； 一種是垂直交叉孔網(wǎng)，如圖 2-4 所示。例如河南鄭煤集團王莊礦采用小角度斜交叉孔網(wǎng)疏放局部。高含量煤層的瓦斯，工作面分段布置孔網(wǎng)的優(yōu)點有：孔網(wǎng)的交叉節(jié)點增多，抽放的作用， 瓦斯抽放量大。缺點是掘進的煤巷工程量大，工作面跨采舊巷困難，抽放成本增高。此方法除特殊需要一般不宜采用。圖垂直交叉孔網(wǎng)布置示意圖iv. 平行鉆孔與分段長鉆場大直徑鉆孔交叉孔網(wǎng)其布孔基本思路是在工作面上下順槽布置平行鉆孔的基礎(chǔ)上，沿工作面推進方向分段向煤層掘長鉆場，在該鉆場內(nèi)打大直徑鉆孔與平行鉆孔相交叉形成孔網(wǎng)， 目的是增加孔網(wǎng)各鉆孔相互連通作用，如圖 2-5 所示平行鉆孔與長鉆場大直徑鉆孔相交叉形成孔網(wǎng)的鉆孔布置方式是孔網(wǎng)抽放的發(fā)展方向，它的突出優(yōu)點是利用少量的大直徑鉆孔將平行的抽放鉆孔相互聯(lián)系起來，形成更佳的孔網(wǎng)抽放體系，即使大直徑鉆孔封閉后不接入抽放管路，其抽放作用也不會降低多少，建議有可能的條件下應(yīng)進行現(xiàn)場試驗研究。圖平行鉆孔與長鉆場大直徑鉆孔交叉孔網(wǎng)布置示意圖4.2.5. 選擇合理有效的鉆孔封孔方式及材料現(xiàn)在煤礦采用的封孔方法有膠泥封孔、脹圈封孔和聚氨脂封孔。由于聚氨脂泡沫塑料封孔法封孔，受壓變形不破壞，在動壓地帶和長期抽放瓦斯具有獨特的優(yōu)越性，特別是對深封孔，更為便利，更能保證質(zhì)量，所以應(yīng)用前景很好。鐵煤集團現(xiàn)在采用的就是聚氨脂封孔。聚氨脂是一種高分子合成樹脂，種類很多，用于抽放瓦斯鉆孔封孔的是發(fā)泡型聚氨脂，主要由異氰酸脂和聚醚生成，另加若干種助劑，目的是調(diào)節(jié)發(fā)泡和固化時間以改善這種硬質(zhì)泡沫塑料的性能，使之適應(yīng)密閉抽放瓦斯的需要。聚氨脂藥液反應(yīng)時，異氰酸脂與水發(fā)生反應(yīng)生成 CO2，最終形成穩(wěn)定的硬質(zhì)泡沫塑料。藥液分為甲、乙兩組，這兩組藥液混合迅速攪拌均勻后約 1min 左右，原液將由黃褐色變成乳白色，5min 后開始發(fā)泡和體積膨脹，再經(jīng) 5min 后逐漸硬化，最后生成硬質(zhì)泡沫塑料，為乳白色，體內(nèi)孔隙均勻，不酥脆。在井下封孔前， 先用一批藥液在地面做小型發(fā)泡試驗，觀察實物是否符合要求，否則應(yīng)適當(dāng)調(diào)整藥液的配比， 若井下封孔工藝要求加快，或延緩發(fā)泡與硬化時間，其配比應(yīng)根據(jù)需要作相應(yīng)的調(diào)整，這種聚氨酯泡沫塑料具有下列性能。膨脹性。甲乙藥液混合后，反應(yīng)生成的硬質(zhì)泡沫塑料若置于自由空間使之任意膨脹，體積可膨脹 20 倍，但如果將其放入有限空間內(nèi)，膨脹就會受到阻礙，一般在抽放瓦斯鉆孔的環(huán)形空間可膨脹 10 倍左右。當(dāng)其膨脹受到限制時，必然會出現(xiàn)一種膨脹力，這將使藥液進入鉆孔周圍煤，巖體的較大裂隙之中，起著加固煤巖體和堵塞裂隙的作用，這種特性優(yōu)于水泥、黃泥材料以及橡膠圈膨脹封孔器?？伤苄浴Ｅ菽芰暇哂幸欢ǖ目箟簭姸群土己玫目伤苄?，受壓變形不破壞，作為封孔材料在動壓地區(qū)應(yīng)用，明顯優(yōu)于脆性材料(如水泥固化后等)，即使受壓變形，對抽放瓦斯鉆孔的封孔作用可保持很好的密封性?？辜粜?。泡沫塑料具有一定的抗剪性，斷面為 2020mm 泡沫塑料的正方形試塊的抗剪強度平均為 0.44MPa。粘結(jié)力。泡沫塑料對密閉物體的粘結(jié)力很強，泡沫塑料反應(yīng)過程中與固化后的抽放孔鐵管，煤巖體的粘結(jié)力很強。氣密性。這里說的氣密性是指泡沫材料本身的氣體滲透情況，封孔質(zhì)量的氣密性。上面已說明其與鉆孔壁和抽放管的結(jié)合力很強，也意味著，氣密性良好。硬質(zhì)泡沫聚氨酯為一種多孔材料，其本身氣密性如何，是封閉鉆孔的關(guān)鍵問題。從結(jié)構(gòu)說，甲乙藥液混合后發(fā)泡和固化內(nèi)部交聯(lián)成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，屬內(nèi)部封閉型 不屬透氣物質(zhì)。另外，硬質(zhì)泡沫聚氨酯塑料還具有在酸、堿溶液中的抗腐性，離火即滅的自熄性，以及容重輕等優(yōu)點。 作為抽放瓦斯鉆孔封孔材料是適宜的，可以使用。4.2.6. 其他途徑(1) 擴大抽放范圍擴大抽放范圍一是要合理增加鉆孔數(shù)目來擴大抽放面積，二是要增加抽放煤層及抽放區(qū)域。(2) 提高煤層透氣性煤層透氣性是煤層對于瓦斯流動的阻力，通常用透氣性系數(shù)來表示，透氣性系數(shù)越大， 瓦斯在煤層中流動越容易，瓦斯含量就少；反之，瓦斯易于保存，煤層瓦斯含量大。(3) 采用綜合抽放方法隨著煤礦機械化水平的提高，以及綜采方頂沒煤開采方法的應(yīng)用，由于開采強度的大幅度提高，開采后鄰近層、采空區(qū)等的瓦斯涌出兩也急劇增加，有的工作面瓦斯涌出量超過100m3/min,這樣大的瓦斯涌出量，使用原有單一的抽放方式 方法已不能消除工作面的瓦斯威脅。為了實現(xiàn)高產(chǎn)高效礦井（工作面）的安全生產(chǎn)，要求抽瓦斯技術(shù)有一個新的突破，所以綜合抽放方法已經(jīng)是礦井進行瓦斯抽放的一個趨勢。如大興礦為了 N2-702 工作面的生產(chǎn)，采用了巷道鉆孔抽放、地面立眼抽放、尾巷抽放等抽放方式、一共形成 3 個抽放系統(tǒng)。5. 抽放管網(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)化管理技術(shù)提高了抽放鉆場的抽放效果，只是達到了瓦斯抽放系統(tǒng)的一個基本要求，只是一個局部的抽放效果。但對于整個礦井來說，需要的整個系統(tǒng)有很好的抽放效果，并且盡可能的減少人力、物力，加強瓦斯的利用率，其效果最終也要體現(xiàn)在抽放系統(tǒng)的社會經(jīng)濟效益上來。對于一個要建立或者已經(jīng)建立抽放管網(wǎng)的礦井，要提高抽放效果，達到預(yù)期的目的，除了論文前面的選擇合理的抽放方法和抽放參數(shù)外，提高單孔的抽放效果外，從宏觀上而言， 還應(yīng)該注意礦井抽放系統(tǒng)的可行性分析，綜合抽放方法的選擇以及優(yōu)化布置，建立有效的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，健全的管理機制及手段等，這也是要達到整個礦井的預(yù)期抽放效果的最基本的因素。5.1. 礦井抽放系統(tǒng)的可行性分析生產(chǎn)礦井抽放瓦斯的主要目的是保證礦井的安全生產(chǎn)，充分利用瓦斯資源。礦井建立瓦斯抽放系統(tǒng)前應(yīng)該提出完整的可行性研究報告。對礦井開拓與開采方式、通風(fēng)與瓦斯?fàn)顩r、礦井瓦斯來源瓦斯儲量、可抽瓦斯量、穩(wěn)定抽放量、抽放目的、抽放瓦斯方案、利用瓦斯方式與服務(wù)年限、規(guī)模與技術(shù)經(jīng)濟合理性進行綜合評價。最后決定是利用瓦斯泵抽放瓦斯，通過管網(wǎng)抽到地面進行綜合利用；還是利用礦井主扇通風(fēng)把瓦斯沖淡排放到地面大氣中去。礦井瓦斯抽放管理規(guī)范中第 9 條凡符合下列情況之一者必須建立瓦斯抽放系統(tǒng)，開展瓦斯抽放工作：(1) 符合(煤礦安全規(guī)程)第 150 條的(即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(fēng)方法解決不合理的)。(2) 礦井絕對瓦斯涌出量大于 15m3/min，年產(chǎn)量等于或小于 40 萬 t； 礦井絕對瓦斯涌出量大于 20m3/min，年產(chǎn)量等于或小于 60 萬 t；礦井絕對瓦斯涌出量大于 25m3/min， 年產(chǎn)量等于或小于 100 萬 t； 礦井絕對瓦斯涌出量大于 30m3/min，年產(chǎn)量等于或小于 150 萬 t； 礦井絕對瓦期涌出量大于 40m3min(3) 開采具有煤與瓦斯突出危險煤層(4) 建立永久瓦斯抽放系統(tǒng)的礦井，還應(yīng)同時具備瓦斯抽放系統(tǒng)的抽放量可穩(wěn)定在2m3/min 以上和瓦斯資源可靠、儲量豐富、預(yù)計瓦斯抽放服務(wù)年限在 10 年以上兩個條件： 就開采煤層預(yù)抽瓦斯的難易來講，抽放瓦斯的可行性一般分為容易抽放、可以抽放和較難抽放 3 類，對應(yīng)的鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)()層的透氣性系數(shù)( )分別為小于 0.003d-2、0.0030.05d-2、大于 0.05d-2 和大于 10m2 /( MPad) 、10 0.1m2 /( MPad)、 小于 0.1m2/( MPad)；從鄰近層卸壓瓦斯抽放來說，由于受煤層采動的影響，鄰近煤層的透氣性大大提高，故其煤層瓦斯均易抽放。顯鄰近層的瓦斯能夠涌入開采層工作面、隱鄰近層的瓦斯則不能涌入開采層工作面；從安全生產(chǎn)的角度考慮，前者必須抽放瓦斯，后者可以不抽放瓦斯， 但因為隱鄰近層瓦斯也是較易抽放的，為了回收瓦斯資源亦可進行抽放。對于一個礦井在進行抽放瓦斯可行性論證時，除從上述標(biāo)準(zhǔn)評價煤層瓦斯可抽性之外， 還必須從經(jīng)濟和社會的觀點闡述瓦斯抽放的合理性，包括抽放瓦斯工程投資、抽放瓦斯促進煤炭生產(chǎn)效益減少通風(fēng)費用、瓦斯利用收益、投資款回收時間及社會效益等。5.2. 積極改造抽放系統(tǒng)提高系統(tǒng)能力5.2.1. 抽放系統(tǒng)的優(yōu)化布置采用綜合抽放方法是現(xiàn)在煤