【正文】 m2/MPa2國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局《礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)方法》（AQ10182006）。根據(jù)山西省煤炭工業(yè)局制定的《瓦斯抽放工程設(shè)計(jì)編制提綱》，專家審查認(rèn)為設(shè)計(jì)符合《礦井抽放瓦斯工程設(shè)計(jì)規(guī)范》及國家有關(guān)規(guī)定，但存在以下問題及建議：補(bǔ)充礦井、工作面瓦斯抽采指標(biāo)設(shè)計(jì)及驗(yàn)算內(nèi)容。該礦8+9號(hào)煤層生產(chǎn)時(shí)瓦斯涌出量很大，2005年3月由山西國辰建設(shè)工程勘察設(shè)計(jì)有限公司、陽煤集團(tuán)技術(shù)中心通風(fēng)與瓦斯研究所聯(lián)合進(jìn)行了該礦地面瓦斯抽采系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)主要技術(shù)指標(biāo)如下：，水環(huán)式真空泵型號(hào)為CBF4102BV3,電機(jī)功率為160kw，抽采主管D3776mm螺旋焊縫鋼管，預(yù)抽和采空區(qū)采用一套系統(tǒng)混合抽采。煤炭科學(xué)研究總院重慶研究院根據(jù)專家提出的問題及建議進(jìn)行了相應(yīng)的修改設(shè)計(jì)，并進(jìn)一步完善了原初步設(shè)計(jì)。國務(wù)院關(guān)于預(yù)防煤礦生產(chǎn)安全事故的特別規(guī)定（國務(wù)院令446號(hào)）。該礦有鐵路專用線可從井口直達(dá)縣城車站，而且井口有貨臺(tái)，鐵路全長21km。工業(yè)廣場(chǎng)高山水池位于副井口南部102m處，池底標(biāo)高1100m，水池容積700m3。根據(jù) 《山西省XXX煤化有限責(zé)任公司生產(chǎn)礦井地質(zhì)報(bào)告》，井田共探明資源/儲(chǔ)量26402萬t，其中采空區(qū)儲(chǔ)量為845萬t，具體各煤層儲(chǔ)量見表112。第二節(jié)　煤層賦存情況井田內(nèi)主要含煤地層為石炭系上統(tǒng)太原組和二疊系下統(tǒng)山西組，共含煤19，自上而下編號(hào)為11113下、115下、117。可采區(qū)內(nèi)厚度變化不大，最厚點(diǎn)為307號(hào)孔，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有時(shí)含一層泥巖夾矸?！?。該煤層層位穩(wěn)定，全井田可采。本煤層屬全井田穩(wěn)定可采煤層。底板為細(xì)粒砂巖，局部為砂質(zhì)泥巖。本煤層屬全井田穩(wěn)定可采煤層。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，含夾矸0～2層，一般0～1層，巖性為泥巖或炭質(zhì)泥巖。局部受斷層影響傾角可達(dá)19176。上、下山與礦井現(xiàn)有系統(tǒng)之間采用軌道、回風(fēng)巷相連接。主采煤層為9和15煤層，二者間距70m左右。目前，礦井實(shí)際回風(fēng)量為東風(fēng)井5300m3/min，西風(fēng)井3600m3/min，共8900m3/min。第七節(jié) 現(xiàn)瓦斯抽采站概況XX煤礦目前建有地面瓦斯抽采站，安裝有兩臺(tái)CBF410－2BV3型水環(huán)式真空泵，電機(jī)功率為160kw，最大抽氣量為130m3/min。瓦斯放散初速度：　　　；煤的孔隙率：　　　　　測(cè)點(diǎn)距地表垂深：　　　186～237m；15煤層：原煤瓦斯含量： ；煤層瓦斯原始?jí)毫Γ? ～；煤層對(duì)瓦斯的吸附性： 吸附常數(shù)a=，b=；瓦斯放散初速度：　　??；煤的孔隙率：　　　　　測(cè)點(diǎn)距地表垂深：　　　236m。根據(jù)測(cè)定的結(jié)果進(jìn)行礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)與礦井目前開采水平內(nèi)瓦斯涌出情況基本符合，但根據(jù)XX煤礦詳查地質(zhì)報(bào)告，礦井瓦斯含量與埋藏深度成正比，即由淺到深逐漸增大。Xi （21）式中 WK—礦井瓦斯儲(chǔ)量，Mm3； K1—可采煤層影響范圍內(nèi)不可采鄰近煤層瓦斯儲(chǔ)量系數(shù)； K2—圍巖瓦斯儲(chǔ)量系數(shù)；Ai—礦井第i個(gè)可采煤層的煤炭儲(chǔ)量，Mt； Xi—第i個(gè)可采煤層瓦斯含量，m3/t。表231 XX煤礦可抽瓦斯量計(jì)算結(jié)果表煤 層煤層瓦斯儲(chǔ)量(Mm3)ηk可抽瓦斯量(Mm3)備 注6 8 9 11 15 15下 合計(jì)第四節(jié) 瓦斯抽采規(guī)模及服務(wù)年限一、 抽采量預(yù)計(jì)回采工作面的瓦斯抽采量按下式計(jì)算: q= （23）式中 q—預(yù)抽期間平均瓦斯抽采量，m3/min； K—鄰近層和圍巖瓦斯儲(chǔ)量系數(shù)，K=； L1—工作面長度，m； L2—工作面平均走向長度，m； M—煤層平均厚度，m； γ—煤的視密度，t/m３； X—煤層瓦斯含量，m3/t； η—瓦斯預(yù)抽率，％； t—預(yù)抽時(shí)間，年。五、礦井瓦斯抽采量預(yù)計(jì)按礦井生產(chǎn)安排，9煤層1個(gè)回采工作面，2個(gè)掘進(jìn)工作面，15煤層1個(gè)回采工作面2個(gè)掘進(jìn)工作面生產(chǎn)，預(yù)抽時(shí)間9，15煤層按2年考慮，則全礦需同時(shí)保證有2個(gè)預(yù)抽工作面抽采。所以，為了充分發(fā)揮投資效益，減少不必要的浪費(fèi)，瓦斯抽采系統(tǒng)一次設(shè)計(jì)，分期實(shí)施。WNC ＝247。但隨著礦井技改完成后產(chǎn)量增加、開采深度的加深及采空區(qū)增加，礦井瓦斯涌出量將隨之不斷增加，當(dāng)初期抽采瓦斯規(guī)模無法滿足礦井安全生產(chǎn)需求時(shí)，建設(shè)二期抽采系統(tǒng)，抽采規(guī)模為30m3/min純瓦斯，主要用于礦井增加瓦斯量抽采。 從表中可以看出：9煤回采工作面相對(duì)瓦斯涌出量q＝(+)＝； 絕對(duì)瓦斯涌出量＝3600/1440=。W0——煤層原始瓦斯含量，m3/t；15煤掘進(jìn)工作面基本情況見表316，瓦斯涌出量預(yù)測(cè)見表317。9煤層采區(qū)相對(duì)瓦斯涌出量絕對(duì)瓦斯涌出量＝4000/1440=。15煤層瓦斯含量＝（1－40%）＝；抽采后15煤層瓦斯可解析瓦斯量＝－＝。（3）開采具有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)煤層?？傮w構(gòu)造為一走向近東西，傾向南的單斜構(gòu)造，地層傾角一般為6—12176。瓦斯抽采的可行性應(yīng)以是否能抽出瓦斯或能否獲得較好地抽采效果來評(píng)價(jià)，而抽采方式則應(yīng)根據(jù)煤層的開采程序和巷道布置來選擇。2．應(yīng)根據(jù)礦井瓦斯涌出來源及涌出量構(gòu)成分析，有針對(duì)性地選擇抽采瓦斯方法，以提高瓦斯抽采效果。因此，根據(jù)礦井的瓦斯賦存狀況、礦井開拓及抽采瓦斯的目的，結(jié)合抽采瓦斯方法的選擇原則，確定XX煤礦抽采瓦斯方法為以本煤層瓦斯抽采為主、采空區(qū)抽采（裂隙帶抽采）為輔，預(yù)抽與邊采邊抽、邊掘邊抽相結(jié)合的綜合抽采瓦斯方法。兩種鉆孔交替布置，平行鉆孔與斜向鉆孔呈15176。見圖5－3所示。 圖5－5 采空區(qū)埋管抽采示意圖頂板走向長鉆孔抽采是在工作面的回風(fēng)巷道內(nèi)向煤層頂板方向迎著工作面推進(jìn)方向打扇形鉆孔，鉆孔終孔位置位于采空區(qū)上方裂隙帶內(nèi)，以抽采采空區(qū)和鄰近層的瓦斯。表531 不同抽采時(shí)間的預(yù)抽率鉆孔間距不同抽采時(shí)間百米鉆孔累計(jì)預(yù)抽率(%)1年2年3年4年5年10m2540505560根據(jù)XX煤礦的采掘計(jì)劃，按照表5－3－1的統(tǒng)計(jì)的各地預(yù)抽率的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)XX煤礦9煤層的預(yù)抽率為35%，15煤層的預(yù)抽率為40%。二、 抽采安排由于煤層瓦斯賦存規(guī)律為瓦斯含量隨著煤層的埋深增加而增加，XX煤礦所開采的煤層透氣性差，屬于較難抽采煤層，現(xiàn)開采階段處于煤層淺部，開采時(shí)瓦斯涌出量較小，在進(jìn)行瓦斯抽采時(shí)暫時(shí)以采空區(qū)抽采為主，本煤層抽采為輔，隨著煤層埋深的增加，瓦斯含量相應(yīng)增加，礦井瓦斯抽采應(yīng)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橐员久簩映椴蔀橹?，采空區(qū)抽采為輔。四、抽采工藝將已竣工的抽采鉆孔接入抽采管路進(jìn)行抽采；在抽采過程中需對(duì)鉆孔的抽采參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)對(duì)鉆孔抽采狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。但因礦井目前開采淺部煤層時(shí)，煤層瓦斯含量相對(duì)較小，為減少初期投資，本設(shè)計(jì)采用一次設(shè)計(jì)，分步實(shí)施的方案。到時(shí)，礦井將形成兩套獨(dú)立的抽采系統(tǒng)，預(yù)抽系統(tǒng)抽采規(guī)模為45m3/min純瓦斯，采空區(qū)抽采系統(tǒng)抽采規(guī)模為30m3/min純瓦斯。三、 抽采管路阻力計(jì)算直管阻力損失按下式計(jì)算：H=　 （62）式中：H —阻力損失，Pa；L —直管長度，m；Q —瓦斯流量，m3/h；D —管道內(nèi)徑，cm；K0 —系數(shù)，查表；Δ—混合瓦斯對(duì)空氣的相對(duì)密度，查表。表615 抽采管路阻力計(jì)算表名稱直管阻力損失( Pa)局部阻力損失( Pa)總阻力損失( Pa)預(yù)抽15873238118254采空區(qū)18375275621131四、管路敷設(shè)及附屬裝置地面管路采用埋地（或架空）敷設(shè)，連接方式為焊接連接。,用鐵圈卡子將管路固定在托架上，托架間距為3m,。瓦斯泵流量按下式計(jì)算：　　　　　 Q泵＝，應(yīng)對(duì)管路系統(tǒng)的氣密性進(jìn)行檢查，氣密性試驗(yàn)應(yīng)制定試驗(yàn)方案和安全措施。五、瓦斯管路的敷設(shè)及質(zhì)量驗(yàn)收瓦斯管路敷設(shè)時(shí)，必須滿足下列要求：，瓦斯泵房內(nèi)管路采用法蘭連接。表613 抽采管路直管阻力計(jì)算表(預(yù)抽系統(tǒng)，45m3/min)管路名稱△Q(m3/h)K0D(cm)C(％)L(m)H(Pa)主管67504015003111干管146504030005251支管130004013002882支管215004012003932合計(jì)15236主管67504015003111干管221004030003259支管315004013004260支管47504012005243合計(jì)15873經(jīng)計(jì)算采空區(qū)抽采系統(tǒng)直管阻力損失計(jì)算結(jié)果見表614。主管直徑；9煤層干管直徑 ；15煤層干管直徑 ；9煤層順槽后段支管直徑；9煤層順槽前段支管直徑；15煤層順槽后段支管直徑；15煤層順槽前段支管直徑；表611 抽采管徑計(jì)算表(預(yù)抽系統(tǒng)，45m3/min)管路名稱純瓦斯流 量（m3/min）瓦　斯?jié)狻《龋?）混合瓦斯流　　量（m3/min）氣　體流　速（m/s）管 道內(nèi) 徑（m）備 注主管454012大巷主管干管13140109煤層大巷干管干管214401015煤層大巷干管支管1204050109煤層順槽巷道后段管路支管2104025109煤層順槽巷道前段管路支管31040251015煤層順槽巷道后段管路支管45401015煤層順槽巷道前段管路采空區(qū)抽采瓦斯流量按30m3/min計(jì)算，見表612。XX煤礦地面固定抽采系統(tǒng)，抽采泵采用2臺(tái)水環(huán)式真空泵，型號(hào)為CBF4102BV3,電機(jī)功率為160kw，轉(zhuǎn)速為980r/min，最大抽采量為130m3/min。額定輸出轉(zhuǎn)速（r/min）96/210額定輸出轉(zhuǎn)矩 N機(jī) 型 MK6 鉆孔深度 m600/800終孔直徑 mm150/94鉆桿直徑 mm89/73鉆孔傾角0176。三、抽采鉆孔施工掘進(jìn)面順層長鉆孔采用MK6鉆機(jī)施工，采面順層抽采鉆孔采用ZY1250鉆機(jī)施工。第四節(jié) 抽采鉆孔布置及施工一、抽采鉆孔參數(shù)確定⒈鉆孔直徑常規(guī)的瓦斯抽采鉆孔的直徑一般為70～80mm，由于XX煤礦的瓦斯抽采方法為本煤層預(yù)抽，為提高抽采效果，需增大鉆孔直徑，設(shè)計(jì)采面抽采鉆孔直徑為φ85mm，掘進(jìn)面抽采鉆孔直徑φ85mm，采空區(qū)頂板走向鉆孔直徑φ85mm。圖5－6 采空區(qū)裂隙帶瓦斯抽采方法示意圖第三節(jié) 抽采參數(shù)的確定一、抽采率的確定抽采率根據(jù)煤層可抽性及抽采時(shí)間確定，XX煤礦的瓦斯主要來源于開采層，因此，在實(shí)施抽采時(shí)應(yīng)堅(jiān)持“以開采層抽采為主、采空區(qū)抽采為輔”的原則。圖5－4 尾巷插管抽采法示意圖埋管抽采法是在回風(fēng)巷抽采管的末端設(shè)一彎管，使抽采管口抬高至回風(fēng)巷頂，并設(shè)木垛對(duì)其管口進(jìn)行保護(hù)，以此形成埋管口。加強(qiáng)采空區(qū)密閉對(duì)全封閉采空區(qū)瓦斯抽采是個(gè)必要條件，提高采空區(qū)的氣密性可防止漏氣，保持必要的抽采瓦斯?jié)舛群头乐褂凶匀純A向煤層因漏氣進(jìn)氧而發(fā)生采空區(qū)發(fā)火。在每一鉆場(chǎng)內(nèi)，沿走向布置5個(gè)邊掘邊抽鉆孔，即左、右鉆場(chǎng)各5個(gè),4個(gè)孔深300m左右，1個(gè)孔深150m左右。6．選擇的抽采方法應(yīng)有利于提高瓦斯抽采效果，降低瓦斯抽采成本。從以上可以看出，雖然XX煤礦的煤層屬于較難抽采煤層，但采取適當(dāng)措施后，瓦斯抽采也是可行的。柱狀陷落發(fā)育，已證實(shí)的陷落共63個(gè)。但現(xiàn)在開采淺部煤層，下一步隨著煤炭產(chǎn)量的增加和采掘的延深，絕對(duì)瓦斯涌出量就會(huì)增加。因此今后礦井開采時(shí)應(yīng)加強(qiáng)煤層瓦斯基本參數(shù)的測(cè)定工作，以便修正瓦斯抽采設(shè)計(jì)，同時(shí)使之能更科學(xué)合理的指導(dǎo)礦井瓦斯的抽采工作。表331 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)結(jié)果煤層采區(qū)瓦斯涌出量m3/t日產(chǎn)量(t)礦井瓦斯涌出量備注相對(duì)量 m3/t絕對(duì)量m3/min94000151740注：日產(chǎn)量5740t（）,2個(gè)綜采工作面，4個(gè)綜掘工作面。表317 掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量預(yù)測(cè)一覽表煤層煤壁瓦斯涌出量（m3/min）落煤瓦斯涌出量（m3/min）絕對(duì)瓦斯涌出量（m3/min）備注9綜掘15綜掘第二節(jié)　采區(qū)瓦斯涌出量根據(jù)該礦采掘規(guī)劃，設(shè)兩個(gè)采區(qū)，每個(gè)采區(qū)配一個(gè)回采工作面，兩個(gè)掘進(jìn)頭?！　　　　　。?7）式中：q4—煤壁瓦斯涌出量，m3/min； D—巷道斷面內(nèi)暴露煤面的周邊長度，m?！　　　　　　? （34）式中 mi—第i鄰近層煤層厚度，m；M—工作面采高，m；W0i—第i個(gè)鄰近層煤層原始瓦斯含量，m3/t；Wci—第i個(gè)鄰近層煤層殘余瓦斯含量，m3/t； ηi—第i個(gè)鄰近層瓦斯排放率，根據(jù)相