（1皖北煤電五溝煤礦；2皖北煤電臨汾天煜能源恒昇煤業(yè)）

【摘要】為了保證安全，在工程設(shè)計(jì)中，根據(jù)需要設(shè)置通風(fēng)和排氣通道。通風(fēng)井就是排氣設(shè)施中的一種。一般通風(fēng)井是垂直向上的通道結(jié)構(gòu)，就象“井”一般，所以稱為通風(fēng)井。通風(fēng)井的一頭連接地下建筑的空間，另一頭開(kāi)放于地面空間，通風(fēng)井中裝有一定規(guī)格的排風(fēng)機(jī)，利用排風(fēng)機(jī)的抽力和通風(fēng)井的自然拉力，將地下建筑內(nèi)的氣體派放到大氣中去。

【關(guān)鍵詞】創(chuàng)新視角；地下煤礦；坑道通風(fēng)；安全研究

1選擇抽放瓦斯方法的原則

選擇礦井瓦斯抽放方法應(yīng)根據(jù)礦井煤層賦存條件、瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)、瓦斯來(lái)源、巷道布置、抽放瓦斯目的及利用要求等因素確定，并遵循以下原則：

1.1選擇的抽放瓦斯方法應(yīng)適合煤層賦存狀況、巷道布置、地質(zhì)條件和開(kāi)采技術(shù)條件。

1.2應(yīng)根據(jù)礦井瓦斯涌出來(lái)源及涌出量構(gòu)成分析，有針對(duì)性地選擇抽放瓦斯方法以提高瓦斯抽放效果。

1.3抽放方法在滿足礦井安全開(kāi)采的前提下，還需滿足開(kāi)發(fā)利用瓦斯的需要。

1.4巷道布置在滿足瓦斯抽放的前提下，應(yīng)盡可能利用生產(chǎn)巷道，以減少抽放工程量。

1.5選擇的抽放方法應(yīng)有利于抽放巷道的布置和維護(hù)。

1.6選擇的抽放方法應(yīng)有利于提高瓦斯抽放效果，降低瓦斯抽放成本。

1.7抽放方法應(yīng)有利于鉆場(chǎng)、鉆孔的施工和抽放系統(tǒng)管網(wǎng)的鋪設(shè)，有利于增加鉆孔的抽放時(shí)間。

2抽放瓦斯方法選擇

礦井范圍內(nèi)的地質(zhì)穩(wěn)定的3煤從來(lái)沒(méi)有發(fā)生過(guò)瓦斯突出，因此采取區(qū)域性瓦斯抽放措施已不需要，采取有針對(duì)性地對(duì)局部3煤地質(zhì)構(gòu)造帶、局部厚煤處及瓦斯涌出量大的區(qū)域進(jìn)行瓦斯抽放對(duì)礦井開(kāi)采較為合適。根據(jù)以上情況，本礦決定選擇局部瓦斯抽放的方法。礦井開(kāi)采屬3煤層，3煤的地質(zhì)構(gòu)造較穩(wěn)定，沒(méi)有突出危險(xiǎn)，選擇擬定為在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜時(shí)對(duì)3煤實(shí)行煤層抽放的方法，采取“多打孔，嚴(yán)封孔，綜合抽”的辦法抽放瓦斯。布孔方式有以下幾種介紹：

2.1 石門(mén)揭煤抽放

考慮局部抽放石門(mén)揭煤，抽放鉆孔布置到石門(mén)揭煤周界外5—8m的煤層內(nèi)，鉆孔直徑為75—100mm，鉆孔孔底間距一般為2m，抽放時(shí)間不少于1個(gè)月，在抽放控制范圍內(nèi)效檢△h2值<200pa以下，認(rèn)為抽放防突有效。

穿層鉆孔開(kāi)孔在巖石段，封孔容易，不漏氣，可延長(zhǎng)鉆孔服務(wù)時(shí)間，當(dāng)抽放率達(dá)到30%時(shí)，再進(jìn)行揭煤，安全更有保障。礦井石門(mén)揭煤應(yīng)優(yōu)先考慮穿層預(yù)抽煤層瓦斯。

2.2 煤層巷道抽放：

2.2.1 掘進(jìn)工作面先抽后掘

煤層掘進(jìn)抽放為了消除煤與瓦斯突出內(nèi)能，降低工作面瓦斯?jié)舛?，采取先抽放再掘進(jìn)，稱為先抽后掘防突措施。如煤厚1.6m，傾角60o，設(shè)計(jì)抽放半徑1.5m。在掘進(jìn)工作面沿走向布置5個(gè)￠75mm的鉆孔，控制巷道輪廓線外5m，一般孔深20—25m，再下套管封孔、抽放，為期不少于一星期。效檢△h2值<200Pa時(shí)，認(rèn)為抽放防突有效，可采取安全措施，下達(dá)允掘距離，掘完為一個(gè)抽掘循環(huán)，依此反復(fù)進(jìn)行。

為了保證抽掘循環(huán)的防突效果，要準(zhǔn)備一個(gè)備用工作面，抽放施工與煤巷掘進(jìn)互不干擾，互相配合，才能達(dá)到較好的安全經(jīng)濟(jì)效果。附：掘進(jìn)抽放鉆孔示意圖。

2.2.2 掘進(jìn)工作面邊掘邊抽：

在掘進(jìn)工作面的巷道兩幫，隨著掘進(jìn)巷道的推進(jìn)，每隔20～30m施工一個(gè)鉆機(jī)窩，每個(gè)鉆機(jī)窩內(nèi)沿巷道掘進(jìn)方向施工2～3個(gè)20～30m深的鉆孔。巷道內(nèi)布置抽放鉆孔，巷道兩幫的鉆孔距離巷道輪廓線不大于0.5m。做到巷道迎頭方向不布置鉆孔卻在抽放控制范圍之內(nèi)。

2.3 邊采邊抽

抽放回采工作面前方卸壓煤體的瓦斯及厚煤層分層開(kāi)采時(shí)抽放未采分層卸壓煤體的瓦斯，降低瓦斯壓力，消除煤與瓦斯突出，解決回采工作面瓦斯涌出量，減少風(fēng)量，改善勞動(dòng)環(huán)境條件。抽放布置在機(jī)風(fēng)巷沿煤層平行打向下孔和向上孔，孔徑￠75mm，孔長(zhǎng)根據(jù)工作面長(zhǎng)度定，一般為30m。打完鉆后立即封孔抽放

2.4 采空區(qū)抽放

本礦有3、5煤層可采，局部厚煤層一次性不了的情況下，采空區(qū)殘煤的瓦斯會(huì)進(jìn)入工作面上隅角，可以考慮進(jìn)行采空區(qū)抽放，瓦斯抽放量也較大，但抽放濃度在5—15%，處于瓦斯的爆炸范圍內(nèi)，工人在這種環(huán)境工作，很容易引起瓦斯爆炸等事故，故本設(shè)計(jì)暫不考慮采空區(qū)的瓦斯抽放。在開(kāi)采深部煤層時(shí)，如果局部采空區(qū)達(dá)到瓦斯?jié)舛葧r(shí)，礦方可根據(jù)實(shí)際情況在采空區(qū)進(jìn)行布置埋管抽放，即預(yù)先將抽放管安裝好，在采面推進(jìn)過(guò)后，埋入采空區(qū)的管路實(shí)施抽放，使上隅角瓦斯流向發(fā)生改變。

本礦暫不考慮布置采空區(qū)抽放，待工作面布置出來(lái)后，根據(jù)開(kāi)采情況，如需進(jìn)行抽放，再制定相應(yīng)的安全技術(shù)措施，方可進(jìn)行采空區(qū)抽放。

2.5、上隅角插管抽放

上隅角抽放瓦斯的主要原理是在工作面上隅角形成一個(gè)負(fù)壓區(qū)，使該區(qū)域內(nèi)瓦斯形成紊流狀態(tài)與空氣充分混合，由抽放管路抽走，這可以避免因工作面上隅角處局部位置因風(fēng)流不暢（或無(wú)風(fēng)）引起的瓦斯超限，還可解決因漏風(fēng)使采空區(qū)向上隅角涌出瓦斯造成的瓦斯超限。為操作方便，靠近采面上隅角段管路可采用5m長(zhǎng)的鋼絲軟管與主抽放管路相連接，將鋼絲軟管的一端插入上隅角，為保證軟管吸入口能放于上隅角的上部（上部瓦斯?jié)舛容^高），可將抽放軟管與木棒綁在一起（避免軟管口下耷），用鐵絲吊掛在支架上。為提高抽放濃度，上隅角處應(yīng)采用擋風(fēng)簾。隨著工作面的推進(jìn)，逐節(jié)回收主抽放管路，移動(dòng)軟管的連接，直至回采結(jié)束。抽放軟管伸入上隅角的長(zhǎng)度及位置應(yīng)根據(jù)實(shí)際抽放效果不斷調(diào)整，得到合理的參數(shù)。但是，該抽放方法的采用必須是在有嚴(yán)密的組織、安全、施工措施，確保施工安全的前提下進(jìn)行，否則不推薦使用。需要注意的是設(shè)計(jì)中的瓦斯抽放設(shè)計(jì)僅供礦井工程技術(shù)人員參考。

2.6、抽放孤島的處理

采煤工作面不能實(shí)施平行鉆孔，采用扇形布置抽放鉆孔時(shí)、底板抽放巷布置抽放鉆孔時(shí)等，都存在抽放不到位的孤島。此時(shí)應(yīng)測(cè)定鉆孔方位及傾角，計(jì)算孤島的大小。根據(jù)孤島的面積和排放鉆孔的排放半徑計(jì)算排放鉆孔個(gè)數(shù)，采取均勻布置排放鉆孔的方式對(duì)抽放孤島進(jìn)行處理。

3基于GIS的礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)和安全性分析

礦井的煤炭開(kāi)采方式采用地下開(kāi)采，這個(gè)礦下面已經(jīng)形成了一個(gè)復(fù)雜并連通的空間。這些空間包括采礦地點(diǎn)（工作面）、每一種平巷和坑道。 這些坑道的橫斷面有不同的形狀和大小、各種各樣的坡度和積分法。在該礦井下，這些坑道及相關(guān)設(shè)施構(gòu)成了一個(gè)龐大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，即通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在煤礦的生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量像瓦斯一樣有毒氣體，這些有毒氣體將滯留在該礦井的所有空間里如硐室、坑道、工作面等。為了在井下生產(chǎn)的安全性，這些有毒氣體通過(guò)管道從地下空間排到地表，即排凈瓦斯。這些用管道供氣的坑道群也被稱作為由每一個(gè)坑道、結(jié)點(diǎn)（調(diào)節(jié)器）和通風(fēng)設(shè)施構(gòu)成井下通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)中的元素有各種參數(shù)，例如巷道的斷面積、通風(fēng)阻力、巷道坡度、巷道的支護(hù)方式、完整度、巷道用途等。 顯然，由物質(zhì)基礎(chǔ)構(gòu)成礦井的巷道系統(tǒng)支撐著礦山的生產(chǎn)，同時(shí)由礦井通風(fēng)系統(tǒng)組成的網(wǎng)絡(luò)保證了安全生產(chǎn)。該系統(tǒng)提供材料，礦石，礦山人員的流通渠道。目前，這些數(shù)據(jù)可以與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)同步，成為GIS空間分析的數(shù)據(jù)源。

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2 李向陽(yáng)；葉勇軍；周星火；王漢青；；鈾礦井通風(fēng)系統(tǒng)合理性灰色綜合評(píng)價(jià)模型及應(yīng)用[J]；中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)；2006年08期

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5 曲榮飛；濟(jì)寧三號(hào)煤礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化的研究[D]；西安科技大學(xué)；2007年