礦井瓦斯抽採系統方向
本科畢業設計指導書
河南理工大學安全工程專業
2023年4月10日
一、 設計內容
礦井瓦斯抽放系統設計是安全工程專業本科畢業設計的方向之一，根據《煤礦安全規程》、《gb50215-2005煤炭工業礦井設計規範》、《aq1027-2006煤礦瓦斯抽放規範》、《mt5018-96礦井瓦斯抽放工程設計規範》、《煤礦瓦斯抽放管理規範》及《aq1026-2006煤礦瓦斯抽採基本指標》等法規的要求，礦井瓦斯抽放系統設計應完成以下幾個章節的內容：
第一章礦井概況：要求交待清楚所設計礦井的井田概況、井田地質特徵、礦井開拓方式、採區接替順序及採煤方法等基本內容，並對本礦及鄰近礦井的瓦斯等級應進行說明。
第二章礦井瓦斯賦存：要求全面收集瓦斯含量、瓦斯壓力、煤層透氣性係數、鑽孔流量衰減係數及抽放鑽孔影響半徑等重要的瓦斯抽放基本引數；根據瓦斯含量和煤層賦存條件，分析瓦斯含量分布規律，編制瓦斯含量等值線圖，計算礦井瓦斯儲量和可抽瓦斯量。
第三章瓦斯抽放的必要性和可行性論證：根據《aq1027-2006煤礦瓦斯抽放規範》的要求，對礦井進行瓦斯抽放的必要性及可行性論證；另外，要求對礦井開採的前、中、後期作瓦斯湧出量**。
第四章抽放方法：包括抽放方法選擇及抽放鑽孔布置方式設計，並繪製抽放鑽孔布置平面圖和剖面圖。
第五章瓦斯抽放管路系統及裝置選型：進行抽放管路選擇計算，確定抽放管路及附屬設施，計算管道阻力，繪製礦井瓦斯抽放系統圖；進行瓦斯抽放幫浦選型，確定瓦斯幫浦型號、瓦斯幫浦房位置，並繪製地面幫浦房平面圖；
第六章經濟概算：要求概算出所設計的礦井抽放系統硬體裝置（包括抽放幫浦、抽放管路及輔助裝置）的總造價。
第七章安全技術措施：按指導老師要求，對所設計的瓦斯抽放系統，提出1~2項有針對性的安全技術措施。
二、 設計要求
所提交的畢業設計除了應滿足校、院兩級的基本要求外，對於瓦斯抽放系統設計方向的畢業**還要符合以下要求：
⑴獨立完成乙個礦井（或大型礦井的乙個採區）的瓦斯抽放系統設計，抽放系統原則上應為地面抽放系統，對本指導書第三篇第八章以後的內容不做硬性要求，供學有餘力的學生選擇；
⑵設計完成後，應提供如下圖紙：
礦井前、中、後期瓦斯湧出量**圖（1：2000）1張；
礦井瓦斯抽放系統平面圖（1：2000）1張；
採煤工作面抽放鑽孔布置平面圖及剖面圖（1：500）1張；
掘進工作面抽放鑽孔布置平面圖及剖面圖1張（1：200）；
地面幫浦房裝置布置平面圖1張（1：200）；
⑴礦井概況
⑵煤層瓦斯壓力、瓦斯含量、透氣性係數、百公尺鑽孔流量及衰減係數等瓦斯基本引數的測定資料，礦井瓦斯等級鑑定資料，收集正常生產時期1個月的通風旬報、瓦斯**、突出**指標值、效檢指標值及瓦斯抽放報表；
⑶地質資料：摘錄地質報告內地層、地質構造、含煤地層、地勘時期瓦斯含量測定資料（包括含量值、煤的工業分析及瓦斯氣體成分）及水文地質等方面資料；
⑷開拓開採方面資料：礦井初步設計說明書（著重收集礦井開採的前中後期開拓方案，採面、掘進面的布置方式及巷道斷面大小），收集如下圖紙：採掘工程平面圖、通風系統圖、瓦斯抽放系統圖、井上下對照圖（以上圖紙最好為電子版）；
⑸瓦斯抽放系統設計說明書；
⑹礦井其它與瓦斯抽放設計相關的資料
對於瓦斯抽放系統設計，可分為新建、改(擴)建及生產礦井的瓦斯抽放工程設計。根據礦井瓦斯抽放系統的設計要求，本方向的設計設計應完成如下幾個章節的基本內容。對於本科畢業設計來，應完成畢業設計大綱中規定的具體內容，對於學有餘力的同學可以參照本篇內容進行全部章節的設計。
⑴井田所處的地理位置、交通、地形地貌、氣候、降水、河流、最高洪水位、**烈度、井田開採史、鄰近礦井分布、現開採區域位置及開採情況。
⑵礦井水源、電源及通訊。
⑶井田範圍內及鄰近礦井採空區積水、自燃、火區等情況、滑坡及地表塌陷情況。
⑴地質構造
井田內地層及構造。
斷層、褶曲、陷落柱、剝蝕帶發育情況及其分布規律；煤系地層走向、傾斜、傾角及其變化規律；岩漿侵入情況及對煤層的影響。
⑵含煤地層及煤層
煤層層數、厚度及可採煤層煤種、傾角、節理、層理發育情況。煤層頂底板岩性特徵、物理力學性質、結構及變化規律；煤層結構、煤層露頭（含隱伏露頭）及風化帶情況。
⑶煤層瓦斯、自然及**傾向性
煤層瓦斯含量、煤層瓦斯壓力，煤層瓦斯賦存規律、礦井瓦斯等級鑑定情況；各可採煤層煤塵**性鑑定資料、煤層自燃傾向性鑑定資料和自然發火期統計資料；礦井煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出危險性；鄰近礦井瓦斯、煤塵、煤的自燃、煤與瓦斯突出等鑑定情況。
⑷井田水文地質
區域及井田水文地質條件；井田主要含水層型別；地表水情況，礦井水患型別及威脅程度分析；井田內及周邊礦井採（古）空區範圍及積水情況等。
礦井批准開採煤層、井田範圍及井田面積，礦井煤層、資源儲量，批准的生產能力，目前設計開採煤層。
井田開拓與開採、礦井主要生產系統及裝置、回採與掘進工藝。
對礦井通風方式、各用風地點的風量、瓦斯濃度、瓦斯湧出量進行簡要交待。
本章指導及要求：
⑴對於1.1井田概況及1.2井田地質特徵可以參照設計礦井的精查地質報告對照設計內容進行寫作；
⑵對於煤層瓦斯含量、礦井瓦斯等級、瓦斯賦存規律、煤與瓦斯突出等鑑定應作為重點內容，做好資料收集工作，在地質報告及其附表中一般都有地勘期間瓦斯含量的測試資料，應做好收集工作，對於乙個礦井來說，如果要能清楚礦井瓦斯的賦存規律，沒有大量的瓦斯含量測點是不行的，所以應收集盡可能多的瓦斯含量測試資料。
⑶對於1.3 礦井開拓、開採概況，新建礦井應結合礦井初步設計，交待清楚礦井開拓方式、採區劃分、採區接替順序、首採工作面採煤方法、掘進方式及通風方式等基本內容；改(擴)建礦井應結合目前情況交待清楚改(擴)建方案；生產礦井可結合礦井現狀交代清楚以上基本內容；
對於瓦斯抽放來說，煤層瓦斯基本引數包括：瓦斯風化帶深度、煤層瓦斯壓力、煤層瓦斯含量、煤的殘存瓦斯含量、煤的孔隙率、瓦斯含量分布梯度、煤層透氣性係數、抽放鑽孔影響半徑、百公尺鑽孔瓦斯流量及其衰減係數等。
對於以上引數的確定，根據《aq1027-2006煤礦瓦斯抽放規範》第5.2.2條規定：
新建礦井瓦斯抽放工程設計應以批准的精查地質報告為依據，並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。
因此，對於新建礦井，瓦斯基本引數可以參考鄰近礦井或條件類似的生產礦井，但在揭露煤層後必須重新確定，瓦斯抽放設計做相應調整；對於改（擴）建礦井及生產礦井，瓦斯基本引數應以本礦資料為依據。
2.1.1 煤層瓦斯含量及分布規律
煤層瓦斯含量是單位質量煤中所含的瓦斯體積(換算為標準狀態)，單位是m3/t或ml/g。煤層瓦斯含量也可用單位質量純煤(去掉煤中水分和灰分)的瓦斯體積表示，單位是m3/取得煤層的瓦斯含量可以通過如下幾種途徑：
⑴地勘解吸法
該方法是煤田地質勘探和煤層瓦斯地面開發時最常用的煤層瓦斯含量測定方法。測定步驟如下：
①取樣：用普通岩芯管採取煤芯(煤樣)，當煤芯(煤樣)提公升至地表之後選取300～400g立即裝入密封罐中，在取樣過程中，注意記錄開始提芯、煤芯提至地表和裝罐前在空氣中暴露的時間。
②瓦斯解吸速率測定：採用瓦斯解吸儀現場解吸瓦斯，並記錄瓦斯解吸量和時間的關係。
③損失瓦斯含量計算：
通過大量地勘鑽孔取樣試驗測定，煤樣在最初暴露的一段時間內，累計解吸瓦斯量與煤樣解吸時間的平根成正比，即：
1)式中：——煤層自開始暴漏起至時總的瓦斯解吸量，ml；
——煤樣在解吸測定前暴漏時間，min，；
——提鑽時間，min；
——解吸測定前在地面暴漏時間，min；
——煤樣瓦斯解吸測定時間，min；
——瓦斯解吸速率，；
由上式可知，在解吸量測定前，煤樣在暴漏時間為時的瓦斯解吸量為：
由此，可知在時間t時解吸量為：；
將不同解吸時間下測得資料按下式換算成標準狀態下的體積voi：2)
安全工程專業瓦斯抽放系統畢業設計指導書
一 總綱 4 二 畢業設計具體內容 4 第一章礦井概況 4 1.1 井田概況 4 1.2 井田地質特徵 4 1.3 礦井開拓 開採概況 5 第二章礦井瓦斯賦存 5 2.1 煤層瓦斯基本引數 5 2.2 礦井瓦斯儲量 6 2.3礦井可抽瓦斯量及可抽期 6 第三章瓦斯抽放的必要性和可行性論證 8 3.1...
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