河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文論文論文論文）1平頂山五礦保護平頂山五礦保護平頂山五礦保護平頂山五礦保護層開采瓦層開采瓦層開采瓦層開采瓦斯治理技術(shù)研究斯治理技術(shù)研究斯治理技術(shù)研究斯治理技術(shù)研究摘摘摘摘要要要要瓦斯問題是制約煤礦安全生產(chǎn)的瓶頸，煤與瓦斯突出的防治更是重中之重。保護層開采是目前公認的防止煤與瓦斯突出最有效、最經(jīng)濟的技術(shù)之一。針對于平頂山五礦的瓦斯地質(zhì)條件實施了近距離保護層開采方案，結(jié)合對平頂山五礦保護層開采進行瓦斯綜合治理技術(shù)研究。論文闡述保護層開采防治煤與瓦斯突出的原理，針對平頂山五礦在開采煤層群的過程中可能遇到的煤與瓦斯突出問題，確定了保護層掘進防突、回采瓦斯抽放技術(shù)等研究內(nèi)容。結(jié)合現(xiàn)場實踐，綜合考慮防治煤與瓦斯突出細則，制定了保護層掘進期間綜合防治煤與瓦斯突出措施，確保保護層工作面的安全采掘。根據(jù)實際生產(chǎn)需要，提出保護層抽放設(shè)計的兩種初步方案。第一種方案高位鉆孔抽放和采空區(qū)埋管抽放；第二種方案頂板巖石水平長鉆孔和穿層抽放。確定了具體的鉆場布置鉆孔設(shè)計參數(shù)，這樣不僅可以有效預(yù)防保護層回采期的瓦斯突出和瓦斯超限，而且還可以大大降低被保護層的瓦斯壓力，使之變?yōu)榉峭怀雒簩印ｊP(guān)鍵字關(guān)鍵字關(guān)鍵字關(guān)鍵字煤與瓦斯突出；保護層；防突；瓦斯抽放河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文論文論文論文）2RESEARCHOFGASCONTROLLINGTECHNOLOGYOFPROTECTIVESEAMINPINGDINGSHANCOALGROUPNO5MINEABSTRACTTHEPROBLEMCAUSEDBYMETHANEISABOTTLENECK,WHICHLIMITSSAFETYPRODUCTIONINMINES,SOITISMOREIMPORTANTTOCONTROLCOALGASOUTBURSTOBVIOUSLY,MININGPROTECTIVESEAMISONEOFMOSTEFFECTIVEANDECONOMICALTECHNOLOGYAGAINSTCOALGASOUTBURSTACCORDINGTOTHEGASGEOLOGICALCONDITIONINPINGDINGSHANCOALGROUPNO5MINING,THISSTRATEGYWASPUTINPRACTICECOMBINEDWITHTHESTRATEGY,THEPAPERSTUDIESTHEGASCONTROLLINGTECHNOLOGYINMININGPROTECTIVESEAMITWASEXPLOREDTHEPRINCIPLEMININGPROTECTIVECOALSEAMFORCOALGASOUTBURST,AIMINGATTHEPROBLEMOFCOALGASOUTBURSTDURINGTHEPROCESSOFMININGCOALSEALSINPINGDINGSHANNO5MINE,THERESEARCHCONTENTSWERETHETECHNOLOGYTOAVOIDTHERISKOFCOALGASOUTBURSTASCOALROADWAYBEINGEXCAVATED,TOSTUDYTECHNIQUESOFGASDRAINAGEASMININGWORKFACETOBEEXTRACTEDACCORDINGTOTHEPRESENTPRACTICEANDDETAILEDRULESTOAVOIDRISKOFCOALGASOUTBURST,INTEGRATEDMEASURESOFGASCONTROLWEREWORKEDOUTTOAVOIDRISKOFCOALANDGASOUTBURSTANDSAFETYMEASURESWEREPREPAREDTOENSUREPROTECTIVESEAMWORKINGFACETOBEENSAFELYEXCAVATEDACCORDINGTOTHEPRODUCEPRACTICE,THEFIRSTPLANOFGASDRAINAGEDESIGNISPUTFORWARDTHISTHESISPUTSFORWARDTWOSCHEMESONEOFTHESCHEMESISTHEHIGHPOSITIONBORESANDTHEGOAVEGASDRAINAGETHEOTHERISGASDRAINAGEBYTHELONGLEVELBOREALONGTHECOPINGROCKANDTHEBORESTHROUGHTHESOLEPLATENOTONLYTHECOALGASOUTBURSTANDTHEEXCEEDINGLIMITOFGASCONCENTRATIONCOULDBEPREVENTEDDURINGTHEPROCESSOFPROTECTINGLAYERMINED,BUTALSOTHEPRESSUREOFGASINTHEPROTECTEDCOALLAYERCOULDBEREDUCEDTHEPROTECTEDCOALLAYERCOULDBETURNINTOTHENOOUTBURSTINGLAYERKEYWORDSCOALGASOUTBURSTPROTECTIVESEAMGASCONTROLGASDRAINAGE河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文論文論文論文）3目目目目錄錄錄錄1引言111背景1111平頂山礦區(qū)概況1112瓦斯制約生產(chǎn)212保護層開采國內(nèi)外研究現(xiàn)狀313平頂山礦區(qū)具備優(yōu)越的保護層開采條件314保護層開采的意義42礦井及試驗工作面概況621位置622礦井通風方式623范圍624井田構(gòu)造725含煤地層726己15、己16、17煤層及其頂、底板巖性特征727礦井瓦斯涌出情況828己1523190保護層工作面概況83保護層作用概述1031保護層概念1032保護層開采防治煤與瓦斯突出作用原理1033保護層的有效保護層間距1034被保護層有效保護范圍確定1135開采保護層應(yīng)注意的問題124保護層己1523190掘進工作面防治煤與瓦斯突出方案1341瓦斯地質(zhì)分析1342“四位一體”綜合防治煤與瓦斯突出13421突出危險性預(yù)測13422防突技術(shù)措施1543防突措施的效果檢驗1844安全防護措施1945安全技術(shù)措施1946防突效果205己1523190保護層開采期間瓦斯治理方案2151保護層回采瓦斯涌出量預(yù)測2252瓦斯抽放的必要性與可行性25521瓦斯抽放的必要性25522通風需要26523瓦斯抽放的可行性26河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文論文論文論文）46保護層開采己1523190工作面瓦斯抽放設(shè)計方案2861瓦斯抽放方法的選擇2862合理布孔層位的確定2863瓦斯抽放鉆孔布置參數(shù)的確定29631抽放鉆孔布置的原則29632抽放鉆場布置參數(shù)30633鉆孔設(shè)計參數(shù)3064采空區(qū)埋管抽放3165頂板巖石定向水平長鉆孔抽放327結(jié)論34致謝35參考文獻36附錄A英文翻譯（原文）37附錄B英文翻譯（譯文）49河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文論文論文論文）11引言引言引言引言11背景背景背景背景111平頂山礦區(qū)概況平頂山礦區(qū)地處中原，是我國特大型煤炭基地，是中南地區(qū)最大的煉焦煤基地。礦區(qū)含有豐富的石炭二疊紀煤炭和煤層瓦斯資源，含煤地層厚度800M左右，含7個煤組，88層煤，自下而上為太原組的庚煤組、山西組的己煤組和上、下石盒子組的戊、丁、丙、乙、甲煤組，煤層平均總厚30M，含煤系數(shù)375，可采煤層總厚1518M，其中主要可采煤層37層，局部可采煤層6層。平頂山礦區(qū)綿延百里，地跨平頂山、韓梁、朝川3個礦區(qū)，面積767KM2。已查明煤炭地質(zhì)儲量75億T，初步查明煤層瓦斯資源總量65227億M3。加上禹縣礦區(qū)，煤炭地質(zhì)儲量100余億T，煤層瓦斯資源總量近1000億M3。平頂山礦區(qū)現(xiàn)有十對高、突礦井，其中四礦、五礦、八礦、十礦、十二礦為煤與瓦斯突出礦井。高瓦斯礦井和突出礦井煤炭產(chǎn)量占礦區(qū)總產(chǎn)量的80左右，其中高突采區(qū)的比例占60以上。截止到2003年8月，平頂山礦區(qū)丁煤組、戊煤組、己煤組已發(fā)生煤與瓦斯突出131次，突出總煤量7822T、瓦斯量473000M3，噸煤突出瓦斯量為6047M3。十對高瓦斯突出礦井的生產(chǎn)采區(qū)的煤層瓦斯含量一般都在1015M3/T以上，相當一部分工作面的瓦斯涌出量達到1520M3/MIN以上，最大達25M3/MIN，工作面配風量1500M3/MIN左右。平頂山礦區(qū)位于華北板塊南緣帶，同時又位于秦嶺造山帶后陸逆沖斷裂褶皺帶魯山平頂山舞陽區(qū)段。尤其是燕山中期以來至喜馬拉雅期，除受華北板塊構(gòu)造控制之外，更重要的是受秦嶺造山帶由南向北大規(guī)模的逆沖推覆擠壓和右旋剪切活動的控制。因此造成煤層破壞嚴重，構(gòu)造煤極其發(fā)育，從而造成煤層的透氣性差。平頂山礦區(qū)丁、戊、己組煤層瓦斯透氣性系數(shù)分別為0017M2/MPA2D、011M2/MPA2D和0076M2/MPA2D，主要為低透氣性難抽放煤層。2002年統(tǒng)計，平煤集團公司下屬礦瓦斯抽放總量為2732萬M3，從1997年至2002年5年內(nèi)累計增長率為886，年平均增長率221，瓦斯抽放增長率低于瓦斯涌出量增長率。全公司下屬礦井采煤工作面瓦斯抽放率平均114，達不到25規(guī)定要求。預(yù)抽一年的抽出率只有1015，難以消除回采過程中的瓦斯突出和瓦斯超限問題。對于瓦斯涌出量大于3M3/MIN的長距離高突掘進工作面，除采用常規(guī)的“四位一體”的防突措施外，采用先抽后掘措施，在巷道迎河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文論文論文論文）2頭施工711個4050M深的鉆孔，抽放1012D后再進尺，放炮后瓦斯超限和動力現(xiàn)象仍很頻繁，平均單進尺每月只有4050M。因此，瓦斯的治理問題是制約平煤集團公司高產(chǎn)高效安全生產(chǎn)的主要瓶頸。112瓦斯制約五礦生產(chǎn)平煤集團公司下屬礦井1991年瓦斯總涌出量1859M3/MIN，2002年為3499M3/MIN，平均每年以85的速度遞增。隨著采深的不斷增加，煤層瓦斯含量和瓦斯壓力在不斷增加，高瓦斯礦井和突出礦井的數(shù)目還會不斷的增加。由于煤與瓦斯突出危險的威脅，不能采用綜合機械化掘進，掘進煤巷月進尺只有4060M，造成嚴重的采掘失調(diào)。由于瓦斯含量高造成回采工作面瓦斯集中涌出，從而無法實現(xiàn)工作面的高產(chǎn)高效。如八礦己1512100采面，瓦斯涌出量25M3/MIN，曾一度嚴重的制約著安全生產(chǎn)，月產(chǎn)量只能徘徊在4萬T左右。而預(yù)計平煤五礦己1523190采面絕對瓦斯涌出量達2112M3/MIN，這會嚴重制約生產(chǎn)。平頂山礦區(qū)瓦斯抽放屬于全國抽放效果差的礦區(qū)，而平頂山煤業(yè)（集團）公司每年用于瓦斯抽放的補貼都在2000萬元以上。平頂山礦區(qū)計劃，經(jīng)過35年的努力，使瓦斯抽放總量達到8000萬M3，如果不采取有效的措施，很難實現(xiàn)這個目標，為解決這一難題，結(jié)合平頂山的實際情況，可以考慮利用保護層開采。平頂山礦區(qū)儲存著100億T以上的煤炭和1000余億M3瓦斯的資源，隨著開采深度的不斷增加，平頂山礦區(qū)煤與瓦斯突出災(zāi)害日趨嚴重，再者煤層瓦斯透氣性系數(shù)低，本煤層抽放效果不好。瓦斯成為了制約平煤集團公司發(fā)展的最大障礙。平頂山五礦屬于煤層群開采，含煤地層主要是受到燕山中期至喜馬拉雅期受秦嶺造山帶的多次由南向北推擠和剪切破壞作用。按照地層順序丁組煤層受擠壓、剪切破壞作用大于戊組煤層；戊組煤層受擠壓、剪切破壞作用大于己組煤層；己組煤層受擠壓、剪切破壞作用大于庚組煤層，這一結(jié)論已經(jīng)被研究所證實，理論上也是科學的。這些可采煤層之間進行比較，煤層厚度不一，構(gòu)造煤發(fā)育程度不同，突出的強弱相差很大，其瓦斯含量有高有低。深入地研究保護層開采技術(shù)，按照瓦斯地質(zhì)條件選擇保護層和被保護層，進行合理地規(guī)劃和瓦斯抽放設(shè)計、采掘工藝設(shè)計等，全面啟動保護層開采戰(zhàn)略，可以最有效地將突出煤層變成非突出煤層，將高瓦斯厚煤層變成低瓦斯厚煤層。在平頂山五礦河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文論文論文論文）3實施瓦斯治理保護層開采戰(zhàn)略，這將是平煤五礦瓦斯治理技術(shù)上的一場革命，將會大大的改變五礦瓦斯治理的被動局面。12保護層開采國內(nèi)外研究現(xiàn)狀開采保護層是防止煤與瓦斯突出最經(jīng)濟、最有效的技術(shù)措施之一。1933年法國最先進行開采保護層防止煤與瓦斯突出的試驗，到目前為止，世界上幾乎所有開采有突出或沖擊地壓危險煤層的國家，只要煤層賦存條件允許都優(yōu)先開采保護層。我國從1958年開始在北票和重慶礦區(qū)進行試驗，取得顯著效果后已在全國有條件的突出礦井推廣應(yīng)用。前蘇聯(lián)對開采保護層時煤層中的構(gòu)造裂隙、內(nèi)因裂隙、節(jié)理裂隙產(chǎn)生的機理和釋放瓦斯的作用以及開采保護層對被保護層瓦斯涌出的影響進行過研究。王旭宏、賈秀俊、李玉民等通過對工作面周圍處于封閉狀態(tài)和非封閉狀態(tài)下大量現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)的分析，得出了兩種采場條件下保護層開采時的瓦斯涌出和流動規(guī)律。錢鳴高、許家林、孟廣石等應(yīng)用相似材料模型實驗，圖像分析，離散元模擬等方法，對上覆巖層采動裂隙分布特征進行了研究，揭示了長壁工作面覆巖采動裂隙分布的兩階段特征與“”形圈特征，建立了卸壓瓦斯的“”形圈抽放理論，并提出了煤氣共采的概念。石必明、俞啟香、周世寧等基于巖石破裂損傷理論和有限元計算方法，利用RFPA應(yīng)用軟件系統(tǒng)模擬保護層開采遠距離動態(tài)發(fā)展過程，得出覆巖破裂移動規(guī)律，及隨保護層工作面推進，被保護層煤體應(yīng)力和變形分布特征，并分析了它對合理布置卸壓抽放鉆孔和消除被保護層突出危險性的影響。13平頂山五礦具備優(yōu)越的保護層開采條件平頂山礦區(qū)由下向上含有四個主要煤組，分別是太原組的庚煤組、山西組的己煤組、下石盒子組的戊煤組及上石盒子組的丁煤組。己三下延采區(qū)位于五礦井田東北部，為己三采區(qū)的下延部分，采區(qū)標高為450650M，對應(yīng)地面標高為165335M，埋深為615985M，開采煤層為己15（平均厚度16M）、己16，17煤層（煤厚3440M），煤層走向NW60，傾角610，采區(qū)總工業(yè)儲量為1500萬噸。己1523190采面為五礦己三下延采區(qū)東翼的第二個工作面，可做己16、1723190采面的上保護層。己1523190采面走向長1100M，開采己15煤層，儲量570萬噸，下部被保護層己16、1723190煤層，儲量1064萬噸。由于己15煤層與己16、17煤層層間距為24112米，己15煤層開采時己16、17煤層瓦斯極易大量河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文論文論文論文）4涌入采掘空間。五礦的己煤組具備優(yōu)越的保護層開采條件。己15煤層一般厚度15M左右，是非突出煤層，與己16、17煤層間距24112M左右。己16、17煤層一般厚度30M以上，是突出煤層。將己15煤層作為上保護層開采，可以最有效地釋放己16、17煤層的瓦斯。14保護層開采的意義保護層開采的意義保護層開采的意義保護層開采的意義1保護層開采是防治煤與瓦斯突出十分有效、且經(jīng)濟的技術(shù)之一到目前為止，煤與瓦斯突出災(zāi)害防治技術(shù)研究仍是全世界主要產(chǎn)煤國共同面臨的國際性技術(shù)難題。凡是發(fā)生突出的煤層一般都是位于高應(yīng)力帶的煤體結(jié)構(gòu)強烈破壞的且大于一定厚度的構(gòu)造煤體。這種煤體是地質(zhì)構(gòu)造強擠壓、剪切作用的產(chǎn)物；這種煤體含有極發(fā)育的細小剪切面，疏松多孔，能儲存大量的高壓瓦斯；這種煤體強度低，在高壓作用下極容易壓成煤磚，因此透氣性極低。防治煤與瓦斯突出最有效的方法是提高煤的透氣性，有效的把煤層中的高壓瓦斯大面積的釋放出來。但是對于瓦斯突出煤體，目前還沒有直接有效的提高煤層透氣性的辦法。淮南礦區(qū)通過選擇非突出煤層或者弱突出煤層作為首采層（保護層），首采層的超前開采，使上、下地層產(chǎn)生強烈地拉張破壞，原來的擠壓應(yīng)力變成了拉張應(yīng)力；上覆煤巖層垮落、破裂、下沉彎曲或者下伏煤巖層的破裂、上鼓，使得煤巖層的大量裂隙張開，地應(yīng)力大范圍的有效釋放，無論是構(gòu)造對瓦斯的封閉，還是地應(yīng)力對瓦斯的封閉作用都被徹底破壞，瓦斯壓力會急劇下降，大量的瓦斯被解吸，煤層透氣性系數(shù)成千倍以上的增強。人們可以大范圍有效地抽取煤層缷壓，使得突出煤層變成非突出煤層，使得高瓦斯含量煤層變成低瓦斯含量煤層。2保護層開采可以使低透氣性厚煤層實現(xiàn)高產(chǎn)高效安全生產(chǎn)隨著高新技術(shù)在煤礦采掘工藝中應(yīng)用和發(fā)展，高產(chǎn)高效工作面造成的瓦斯集中涌出又賦予“保護層開采”治理瓦斯新的使命。先進采煤國家和我國神華、兗州礦區(qū)的發(fā)展經(jīng)驗得出的結(jié)論是中國煤炭工業(yè)走新型工業(yè)化的道路，是用高新技術(shù)改造煤炭工業(yè)，實現(xiàn)煤礦安全、高效、潔凈生產(chǎn)。在礦井開采方面，以日產(chǎn)萬T的大型綜合機械化采煤工作面為核心的生產(chǎn)工藝，從根本上改變了礦井生產(chǎn)面貌，機器人與人工智能和專家系統(tǒng)相結(jié)合，為采煤自動化開辟了新途徑。礦井的普遍發(fā)展趨向為“一個礦井，一個采區(qū)，一個工作面”。得益于此，19801995年，美國煤礦開采全員效率由每工148T提高到每工4324T，百萬噸河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文論文論文論文）5死亡率由017人減少到005人。3保護層開采結(jié)合瓦斯抽放可以產(chǎn)生巨大的環(huán)境效益許多人注意到保護層開采產(chǎn)生的安全效益特別是經(jīng)濟效益，然而很少注意其給社會帶來的環(huán)境效益。甲烷是大氣中主要的溫室氣體之一，對紅外線的吸收能力極強，其溫室效應(yīng)是二氧化碳的2530倍。據(jù)估算大氣中甲烷濃度每增加1106，可導(dǎo)致地球表面溫度增加1。僅煤礦開采過程中，甲烷的排放量就占從所有化石燃料中排放的甲烷的一半。而我國每年因采礦向大氣中排放的瓦斯約200108M3?？梢姳Ｗo層開采技術(shù)與瓦斯抽放技術(shù)結(jié)合能產(chǎn)生巨大的環(huán)境效益。河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文論文論文論文）62礦井及試驗工作面概況礦井及試驗工作面概況礦井及試驗工作面概況礦井及試驗工作面概況平頂山煤業(yè)（集團）有限責任公司五礦1958年投產(chǎn)，設(shè)計生產(chǎn)能力為120萬T/A。2002年豫煤安監(jiān)一號文件重新核定為208萬TA。平頂山礦區(qū)可供開采的保護層有近距離、中距離和遠距離保護層，而近距離保護層保護效果最好，但首先要解決近距離保護層掘進、回采期間瓦斯問題，這也是保護層開采在平頂山礦區(qū)得以推廣的保證。五礦己1523190工作面為上保護層，己16、1723190工作面為被保護層，兩者層間距為24112M，作為突破點，開展近距離保護層開采瓦斯治理技術(shù)研究。21位置位置位置位置五礦位于平頂山礦區(qū)的西部，平頂山市西北郊約8KM，為平煤集團的主干礦井之一。行政區(qū)劃隸屬平頂山市管轄，主井地理坐標東徑1131326，北緯334703，主井中心坐標X373964800M，Y3842792600M，Z119788M。22礦井通風方式礦井通風方式礦井通風方式礦井通風方式礦井采用立、斜井水平大巷開拓方式，分區(qū)對角抽出式通風，走向長壁后退式采煤法，現(xiàn)有進風井5個，即新主井、老主井、副井、北山風井和戊四斜井?；仫L井2個，即己二風井和己三風井。礦井現(xiàn)有一個生產(chǎn)水平，即二水平，兩個生產(chǎn)采區(qū)即己三采區(qū)及其下延和己二擴大采區(qū)。礦井總進風量10732M3/MIN，總排風量11086M3/MIN，有效風量率864。23范圍范圍范圍范圍五礦主要開采丁、戊、己、庚等四個煤段中的丁5、6、戊8、戊9、10、己15、己16、17煤層，自投產(chǎn)以來，由于礦井生產(chǎn)和建設(shè)的需要，井田邊界與相鄰礦井曾多次進行調(diào)整，現(xiàn)依據(jù)88平煤第377號文和平煤總字9363號、94平煤總字42號、46號文件確定的邊界敘述如下北部丁、戊、庚煤段煤層均以鍋底山斷層、己煤段煤層?xùn)|翼以450M等高線，西翼以鍋底山斷層與六礦為界；東部丁煤段以煤層露頭、戊和庚煤段分別以43勘探線東470M與200M與七礦相鄰；己煤段深部以T0506T0509坐標點與四礦相接，淺部以43勘探線東200M與七礦為界；南部止于各煤層露頭風氧化帶；西部丁、戊、己和庚煤段以50勘探線與十一礦毗鄰；西南部以471孔為基點40方位線及己煤段煤層280M和320M底板等高線與九礦接壤；西北部丁煤段以600M、戊煤段以650M、己和庚煤段均以800M底板等高線為界。河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文論文論文論文）724井田構(gòu)造井田構(gòu)造井田構(gòu)造井田構(gòu)造井田位于李口向斜的西南翼，總體為一緩傾斜的單斜構(gòu)造，地層走向85125，傾向030，傾角一般1015，鍋底山斷層附近，由于斷層影響，傾角變化較大。井田內(nèi)褶皺、斷層均較發(fā)育，但以中小型斷層為主。25含煤地層含煤地層含煤地層含煤地層區(qū)內(nèi)為石炭二疊系含煤地層，可采和局部可采煤層為庚20、己16、17、己15、己14、戊9、10、戊8、丁5、6、和丙3等八層，庚21為偶爾可采煤層，分別賦存于太原組、山西組和下石盒子組中。其中庚20、己16、17、己15、戊9、10、戊8、和丁5、6煤層為全區(qū)可采，庚21、己14和丙3煤層為局部可采。26己己己己15、己己己己16、17煤層及其頂煤層及其頂煤層及其頂煤層及其頂、底板巖性特征底板巖性特征底板巖性特征底板巖性特征（1）己15煤層位于山西組下部，上距砂鍋窯砂巖K53981M，平均60M。偽頂為有炭質(zhì)泥巖，直接頂為泥巖或砂質(zhì)泥巖，厚510M，老頂為中粒砂巖，厚1020M；偽頂為炭質(zhì)泥巖，底板即己16、17煤層之頂板。己15煤層厚01637M，平均093M。煤呈塊狀、鱗片狀、粒狀，煤層結(jié)構(gòu)簡單，未見夾矸。在井田范圍內(nèi)，從東向西煤層厚度變簿，直至尖滅。在井田兩翼多為不可采區(qū)，煤厚變異系數(shù)R516，可采指數(shù)KM68，屬不穩(wěn)定煤層。（2）己1617煤層位于山西組下部，上距砂鍋窯砂巖K54699M，平均70M，距己15煤層228M，平均18M。時有厚約0205M的炭質(zhì)泥巖偽頂，直接頂板為厚約10M的泥巖和細砂巖互層，老頂為58M的細中粒砂巖；底板為厚4810M的泥巖或砂質(zhì)泥巖，致密堅硬。己16，17煤層厚061175M，平均512M，個別煤厚異常點屬斷層影響所致。煤多呈塊狀、粒狀、間或有鱗片狀，易碎為粉末。含夾矸13層，多數(shù)為一層，屬結(jié)構(gòu)簡單型煤層。據(jù)鉆孔及井下揭露資料可知，己16，17煤層厚度一般較穩(wěn)定，煤厚變異系數(shù)R361，可采指數(shù)KM986，屬全區(qū)較穩(wěn)定可采煤層。（3）己15煤層頂、底板巖性特征時有炭質(zhì)泥巖偽頂，節(jié)理發(fā)育。直接頂為泥巖與砂質(zhì)泥巖互層，厚約510M。老頂為厚約1020M的中粗粒砂巖，堅硬，裂隙不發(fā)育。為類頂板；偽底河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文論文論文論文）8炭質(zhì)泥巖，直接底為泥巖夾薄層細砂巖。（4）己16、17煤層頂、底板巖性特征井田東部有厚約0205M的炭質(zhì)泥巖、泥巖偽頂，較松軟。直接頂板為泥巖夾薄層細砂巖，厚約4L0M，泥巖硬度系數(shù)為46。老頂為細中粒砂巖，厚約38M致密堅硬，由西向東有增厚的趨勢。為類頂板；直接底板為泥巖及砂質(zhì)泥巖，厚約48L0M，硬度系數(shù)為1012，不易底鼓。老底為細中粒砂巖。27礦井瓦斯涌出情況礦井瓦斯涌出情況礦井瓦斯涌出情況礦井瓦斯涌出情況2003年瓦斯鑒定結(jié)果，礦井絕對瓦斯涌出量為1775M3/MIN，相對瓦斯涌出量為1173M3/T。2004年瓦斯鑒定結(jié)果，礦井絕對瓦斯涌出量為2512M3/MIN，相對瓦斯涌出量為947M3/T，其中己三采區(qū)絕對瓦斯涌出量為1673M3/MIN，相對瓦斯涌出量為86M3/T。且隨著開采深度的不斷增加，礦井瓦斯涌出量還會進一步增大。28己己己己1523190保護層工作面概況保護層工作面概況保護層工作面概況保護層工作面概況己三下延采區(qū)位于五礦井田東北部，為己三采區(qū)的下延部分，采區(qū)標高為450650M，對應(yīng)地面標高為165335M，埋深為615985M，開采煤層為己15（平均厚度16M）、己16，17煤層（煤厚3440M），煤層走向NW60，傾角610，采區(qū)總工業(yè)儲量為1500萬T。己16、17煤層是煤與瓦斯突出煤層，己15煤層為非突出煤層。己1523190采面為五礦己三下延采區(qū)東翼的第二個工作面，是己16、1723190采面的保護層。己1523190采面走向長1100M，開采己15煤層，儲量570萬T，下部被保護層己16、1723190煤層，儲量1064萬T。由于己15煤層與己16、17煤層層間距為24112M，己15煤層開采時己16、17煤層瓦斯極易大量涌入采掘空間。該采面上部的己1523130采面和己1523170采面在回采期間由于己16、17煤層瓦斯大量涌出造成瓦斯頻繁超限，最大瓦斯絕對涌出量分別為1418M3/MIN、1564M3/MIN。己1523190保護層工作面走向長1100M，開采己15煤層，煤層平均厚度16M，瓦斯含量70M3/T，煤炭儲量570萬T，下部被保護層己16、1723190工作面，煤層厚度35M，瓦斯含量18M3/T，煤炭儲量1064萬T。己15煤層與己16、17煤層層間距為24112M，層間巖性見圖21。河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文論文論文論文）9171616、17圖圖圖圖221煤巖綜合柱狀圖煤巖綜合柱狀圖煤巖綜合柱狀圖煤巖綜合柱狀圖在己16、1723131回風開口測壓為185MPA，測瓦斯含量為1664M3/T，根據(jù)己三采區(qū)測壓情況，采區(qū)壓力梯度為03MPA/百米，煤層透氣性系數(shù)Y0002M2/ATM2D，百米鉆孔抽放量001M3/百米，抽放半徑（經(jīng)驗值）R5M。河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文論文論文論文）103保護層保護層保護層保護層作用概述作用概述作用概述作用概述31保護層保護層保護層保護層定義定義定義定義所謂保護層，一般是指在突出礦井的煤層群中首要進行開采的無突出危險煤層或突出危險性小的煤層。開采保護層后，對有突出危險的煤層產(chǎn)生保護作用，使之消除或減小突出的危險性，從而達到防止煤與瓦斯突出的目的。根據(jù)保護層的位置不同，可分為上保護層和下保護層。位于被保護層上部的叫上保護層，反之叫下保護層。按照保護層與被保護層之間的垂距H分為近距離保護層H150MM時，取A0071；根據(jù)（63）式，可求得鉆孔的最大氣體流量為Q8305M3/H1384M3/MIN。一個鉆孔就可以滿足抽放混合氣體流量10M3/MIN的要求，但考慮到瓦斯涌出的不均衡性和異常性，以及鉆孔可能出現(xiàn)的成孔不好的情況，因此，設(shè)計布置兩個鉆孔，一個與風巷方向平行，仰角0，一個與風巷方向夾角2，仰角05；鉆孔開孔高度10M；封孔長度10M；鉆孔長度350M；見圖63。如果鉆孔直徑減小，應(yīng)適當增加鉆孔數(shù)量。鉆孔AA回風巷進風巷鉆場AA剖面鉆孔10M保護層己1523190工作面330M鉆場210M圖圖圖圖663頂板巖石定向水平鉆孔抽放布置示意圖頂板巖石定向水平鉆孔抽放布置示意圖頂板巖石定向水平鉆孔抽放布置示意圖頂板巖石定向水平鉆孔抽放布置示意圖河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文論文論文論文）347結(jié)論結(jié)論結(jié)論結(jié)論（1）應(yīng)用瓦斯地質(zhì)理論分析了保護層己1523190工作面瓦斯突出的危險性，認為其具有突出威脅，在掘進過程中必須執(zhí)行探斷層和探煤措施。（2）編寫了適合五礦實際情況的“四位一體”綜合防治煤與瓦斯突出措施和安全技術(shù)措施，實現(xiàn)了保護層己1523190工作面的安全掘進，總掘進進尺達1900余M，平均月掘進進尺120M，掘進期間未發(fā)生突出事故和瓦斯超限事故。（3）應(yīng)用分源預(yù)測法對保護層己1523190工作面回采期間的瓦斯涌出量進行了預(yù)測，保護層回采期間相對瓦斯涌出量2112M3/T，日產(chǎn)1000T時，絕對瓦斯涌出量1466M3/MIN。（4）在保護層己1523190回采過程中，日產(chǎn)1000T時，預(yù)計絕對瓦斯涌出量將達到1466M3/MIN，用通風方法可解決的瓦斯涌出量為1112M3/MIN，故而僅用通風方法無法解決瓦斯問題，必須采取瓦斯抽放系統(tǒng)。（5）根據(jù)保護層瓦斯來源、瓦斯抽放目的及巷道布置確定兩種抽放方案，方案一高位鉆抽放和采空區(qū)抽放；方案二頂板巖石定向水平鉆孔抽放和穿層鉆孔聯(lián)合抽放。河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文論文論文論文）35致謝致謝致謝致謝值此論文完成之際，我謹以最誠摯的心情向我的指導(dǎo)老師張子敏教授和張玉貴教授致以最崇高的敬意本論文的研究工作是在兩位導(dǎo)師的精心指導(dǎo)下完成的，從論文選題、研究到論文的定稿都離不開導(dǎo)師的精心指導(dǎo)，傾注了指導(dǎo)老師的許多心血。半年來，指導(dǎo)老師對我的嚴格要求，使我在各方面的能力有了很大提高。指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)、大力支持和無私幫助令我萬分感激他們注重實踐，并言傳身教，這使我受益匪淺，在此向他們表示最誠摯的謝意在論文數(shù)據(jù)的取材過程中，得到了平煤五礦副總、防突科科長及五礦現(xiàn)場工程技術(shù)人員的熱情支持與幫助，為論文提供了較為豐富的現(xiàn)場資料，并教會我許多書本上學不到的現(xiàn)場經(jīng)驗，在此，向他們表示衷心的感謝在論文進行期間，我還得到了研究生賈天讓和劉永茜的關(guān)心、支持和幫助，在論文完成之際向他表示特別的謝意，感謝他在各方面所給予我的無私幫助在這四年的學習期間，我也得到了安全學院各位領(lǐng)導(dǎo)和同志的支持和鼓勵，在此我向他們表示深深的謝意最后，由衷地感謝參加我論文答辯的各位評委，感謝各位專家、教授在百忙之中評閱本論文。河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文論文論文論文）36參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻1林柏泉，張建國等礦井瓦斯抽放理論與技術(shù)M徐州中國礦業(yè)大學出版社,19962于不凡開采解放層的認識與實踐M北京煤炭工業(yè)出版社2004123袁亮松軟低透煤層群瓦斯抽采理論與技術(shù)M北京煤炭工業(yè)出版社2004124焦作礦業(yè)學院瓦斯地質(zhì)研究室瓦斯地質(zhì)概論M煤炭工業(yè)出版社199085周照亭，張建甫，馬三喜放頂煤工作面瓦斯治理的新途徑J煤礦安全，20006中華人民共和國煤炭工業(yè)部防治煤與瓦斯突出細則M北京煤炭工業(yè)出版社19957國家煤礦安全監(jiān)察局煤礦安全規(guī)程M北京煤炭工業(yè)出版社20018李玉民3122中上（二）保護層工作面采動瓦斯的涌出和流動特征J煤炭工程，2003，1045499王兆豐礦井瓦斯涌出量分源預(yù)測法及其應(yīng)用煤礦安全1991，1812,河南理工大學本科設(shè)計河南理工大學本科設(shè)計河南理工大學本科設(shè)計河南理工大學本科設(shè)計（論文論文論文論文）37附錄附錄附錄附錄A英文翻譯英文翻譯英文翻譯英文翻譯（原文原文原文原文）STATUSOFWORLDWIDECOALMINEMETHANEEMISSIONSANDUSEABSTRACTUNDERGROUNDCOALMINESWORLDWIDELIBERATEANESTIMATED2941109M3OFMETHANEANNUALLY,OFWHICHLESSTHAN23109M3AREUSEDASFUELTHEREMAININGMETHANEISEMITTEDTOTHEATMOSPHERE,REPRESENTINGTHELOSSOFAVALUABLEENERGYRESOURCEMETHANEISALSOAMAJORGREENHOUSEGASANDISTHUSDETRIMENTALTOTHEENVIRONMENTWHENVENTEDTOTHEATMOSPHERECOALMINEMETHANERECOVERYANDUSEREPRESENTSACOSTEFFECTIVEMEANSOFSIGNIFICANTLYREDUCINGMETHANEEMISSIONSFROMCOALMINING,WHILEINCREASINGMINESAFETYANDIMPROVINGMINEECONOMICSTHEWORLDSTENLARGESTCOALPRODUCERSARERESPONSIBLEFOR90OFGLOBALMETHANEEMISSIONSASSOCIATEDWITHTHECOALFUELCYCLECHINAISTHELARGESTEMITTEROFCOALMINEMETHANE,FOLLOWEDBYTHECOMMONWEALTHOFINDEPENDENTSTATES,ORCISPARTICULARLYRUSSIA,UKRAINEANDKAZAKHSTAN,THEUNITEDSTATES,POLAND,GERMANY,SOUTHAFRICA,THEUNITEDKINGDOM,AUSTRALIA,INDIAANDTHECZECHREPUBLICMOSTOFTHESECOUNTRIESUSEAPORTIONOFTHEMETHANETHATISLIBERATEDFROMTHEIRCOALMINES,BUTTHEUTILIZATIONRATETENDSTOBELOWANDSOMECOUNTRIESUSENONEATALLCOALMINEMETHANEISCURRENTLYUSEDFORAVARIETYOFPURPOSESMETHANEISUSEDFORHEATINGANDCOOKINGATMANYMINEFACILITIESANDNEARBYRESIDENCESITISALSOUSEDTOFUELBOILERS,TOGENERATEELECTRICITY,DIRECTLYHEATAIRFORMINEVENTILATIONSYSTEMSANDFORCOALDRYINGSEVERALMINESINTHEUNITEDSTATESSELLHIGHQUALITYMINEGASTONATURALGASDISTRIBUTORSTHEREARESEVERALBARRIERSTODECREASINGMETHANEEMISSIONSBYINCREASINGCOALMINEMETHANEUSEMANYOFTHESAMEBARRIERSARECOMMONTOANUMBEROFTHESUBJECTCOUNTRIESTECHNICALBARRIERSINCLUDELOWPERMEABILITYCOALSVARIABLEORLOWGASQUALITY,VARIATIONSINGASSUPPLYANDEMANDANDLACKOFINFRASTRUCTUREECONOMICANDINSTITUTIONALBARRIERSINCLUDELACKOFINFORMATIONPERTINENTTODEVELOPMENTOFTHERESOURCE,LACKOFCAPITALANDLOWNATURALGASPRICESAPOSSIBLEOPTIONFORENCOURAGINGCOALMINEMETHANERECOVERYANDUSEWOULDBEINTERNATIONALADOPTIONOFATRACEABLEPERMITSYSTEMFORMETHANEEMISSIONS河南理工大學本科設(shè)計河南理工大學本科設(shè)計河南理工大學本科設(shè)計河南理工大學本科設(shè)計（論文論文論文論文）38KEYWORDSCOALBEDMETHANEGLOBALWARMINGCOALMININGNATURALGAS1INTRODUCTIONINRECENTYEARS,COALBEDMETHANEHASGAINEDATTENTIONASASALEABLENATURALGASRESOURCEMETHANECANBEEXTRACTEDEITHERFROMCOALSEAMSWHICHWILLNEVERUNDERGOMINING,ORITCANBEPRODUCEDASAPARTOFTHECOALMININGPROCESSTHISPAPERFOCUSESONMETHANEWHICHISPRODUCEDINCONJUNCTIONWITHCOALMININGOPERATIONS（COALMINEMETHANE）ACCORDINGTOTHEUNITEDSTATESENVIRONMENTALPROTECTIONAGENCY（USEPA,1994A）,UNDERGROUNDCOALMINESLIBERATEANESTIMATED29TO41109M3OFMETHANEANNUALLY,OFWHICHLESSTHAN23109M3AREUSEDASFUELTHEREMAININGMETHANEISVENTEDTOTHEATMOSPHERE,REPRESENTINGTHELOSSOFAVALUABLEENERGYRESOURCETHISPAPEREXAMINESTHEPOTENTIALFORRECOVERINGANDUSINGTHEMETHANEWHICHISCURRENTLYBEINGEMITTEDFROMCOALMINESTHEREARETHREEPRIMARYREASONSFORRECOVERINGCOALMINEMETHANETHEFIRSTREASONISTOINCREASEMINESAFETYWORLDWIDE,THEREHAVEBEENTHOUSANDSOFRECORDEDFATALITIESFROMUNDERGROUNDMINEEXPLOSIONSINWHICHMETHANEWASACONTRIBUTINGFACTORUSINGMETHANEDRAINAGESYSTEMS,MINESCANREDUCETHEMETHANECONCENTRATIONINTHEIRVENTILATIONAIR,ULTIMATELYREDUCINGVENTILATIONREQUIREMENTSTHESECONDREASONISTOIMPROVEMINEECONOMICSBYREDUCINGEMISSIONSANDPREVENTINGEXPLOSIONSANDOUTBURSTS,METHANEDRAINAGESYSTEMSCANCOSTEFFECTIVELYREDUCETHEAMOUNTOFTIMETHATTHECOALMINEMUSTCURTAILPRODUCTIONMOREOVER,RECOVEREDMETHANECANBEUSEDEITHERASFUELATTHEMINESITEORSOLDTOOTHERUSERSTHETHIRDREASONFORCOALBEDMETHANERECOVERYANDUSEISTHATITBENEFITSTHEGLOBALANDLOCALENVIRONMENTMETHANEISAMAJORGREENHOUSEGASANDISSECONDINGLOBALIMPACTONLYTOCARBONDIOXIDEMETHANETHUSISDETRIMENTALTOTHEENVIRONMENTIFVENTEDTOTHEATMOSPHEREALTHOUGHTHEAMOUNTOFCARBONDIOXIDEACCUMULATINGINTHEATMOSPHEREEACHYEARISORDERSOFMAGNITUDELARGERTHANTHATOFMETHANE,EACHADDITIONALGRAMOFMETHANERELEASEDTOTHEATMOSPHEREISASMUCHAS22TIMESMOREEFFECTIVEINPOTENTIALLYWARMINGTHEEARTHSSURFACEOVERA100YEARPERIODTHANEACHADDITIONALGRAMOFCARBONDIOXIDEUSEPA,1994ACOMPAREDWITHOTHER河南理工大學本科設(shè)計河南理工大學本科設(shè)計河南理工大學本科設(shè)計河南理工大學本科設(shè)計（論文論文論文論文）39GREENHOUSEGASES,METHANEHASARELATIVELYSHORTATMOSPHERICLIFETIMETHELIFETIMEOFMETHANEDEFINEDASITSATMOSPHERICCONTENTDIVIDEDBYITSRATEOFREMOVALISAPPROXIMATELY10YEARSDUETOITSSHORTLIFETIME,STABILIZINGMETHANEEMISSIONSCANHAVEADRAMATICIMPACTONDECREASINGTHEBUILDUPOFGREENHOUSEGASESINTHEATMOSPHERECOALMINEMETHANERECOVERYANDUSEREPRESENTACOSTEFFECTIVEMEANSOFSIGNIFICANTLYREDUCINGMETHANEEMISSIONSFROMCOALMINESMETHANE,MOREOVER,ISAREMARKABLYCLEANFUELMETHANECOMBUSTIONPRODUCESNOSULFURDIOXIDEORPARTICULATESANDONLYHALFTHEAMOUNTOFCARBONDIOXIDETHATISASSOCIATEDWITHCOALCOMBUSTIONONANENERGYEQUIVALENTBASISBECAUSEOFTHEENVIRONMENTALIMPACTOFCOALMINEMETHANEEMISSIONS,THEUSEPA,THEINTERNATIONALENERGYAGENCYSCOALADVISORYBOARDCIAB,ANDOTHERSHAVEINVESTIGATEDMETHANEEMISSIONSFROMCOALMININGWORLDWIDETHEUSEPA1994AESTIMATESTHATTHECOALFUELCYCLEWHICHINCLUDESCOALMINING,POSTMININGCOALTRANSPORTATIONANDHANDLING,ANDCOALCOMBUSTIONEMITS35TO59109M3OFMETHANETOTHEATMOSPHEREANNUALLYTABLE1SHOWSMETHANEEMISSIONSFROMTHEWORLDSTENLARGESTCOALPRODUCERS,WHICHARERESPONSIBLEFOR90OFGLOBALMETHANEEMISSIONSASSOCIATEDWITHTHECOALFUELCYCLEUNDERGROUNDCOALMININGISTHEPRIMARYSOURCEOFTHESEEMISSIONS,ACCOUNTINGFOR70