【正文】 以南并與主斜井平行布置，間距 50m。 礦井開(kāi)拓、開(kāi)采情況 根據(jù)《新疆艾維爾溝礦區(qū)總體規(guī)劃》確定的一八九〇礦井規(guī)劃范圍為：東南起 1 勘探線，西北至 6 勘探線北西 150m 及原南山平硐東部邊界，東北以煤層露頭為淺部境界， 11 西南以推測(cè)的 1 號(hào)煤層 +1300m 底板 等高線為深部境界。呈黑色，條痕棕黑色～黑色，玻璃光澤～強(qiáng)玻璃光澤，條帶狀結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，斷層附近的煤層，因擠壓多呈鱗片狀、貝殼狀或階梯狀斷口?！?30176。62176?！?25176。 圖 XX煤礦交通位置圖 地層及構(gòu)造 XX 礦區(qū)地處天山山系內(nèi)之山間盆地，呈近東西向狹長(zhǎng)條帶分布，南、北、西三面高山圍繞，西高東低，最高 。礦區(qū)東西長(zhǎng) ，南北寬 ～ 4km，面積 50km2。 （ 3）抽采設(shè)備的選型：根據(jù)礦井開(kāi)拓方式、井下采掘部署和通風(fēng)設(shè)計(jì)確定抽放管路的布置。 ⑤ “ 安全第一 ” 的觀念還沒(méi)有牢固樹(shù)立，對(duì)抽放瓦斯重要性的認(rèn)識(shí)仍然不夠，對(duì)抽放 6 瓦斯裝備等的投入不能滿足實(shí)際工作的需要，有些地方仍然維持在 20 世紀(jì) 80 年代的水平，須盡快轉(zhuǎn)變觀念，加快抽放瓦斯系統(tǒng)建設(shè)及更新改造。在瓦斯抽放過(guò)程中 ，對(duì)瓦斯?jié)舛荣|(zhì)量是否符合利用要求、抽放量是否穩(wěn)定考慮不夠，抽放水平不高、抽放形式單一，混入空氣較多，給綜合利用造成很大困難。目前，該方法已在陽(yáng)泉礦區(qū) 15 號(hào)煤層工作面廣泛推廣。此方法的工作面前方和巷道兩幫一范圍內(nèi)的應(yīng)力已發(fā)生變化 ，因而游離和解吸瓦斯能直接被鉆孔抽出，透氣性低的煤層也會(huì)獲得一定的效果，但增加了鉆場(chǎng)和打孔的工程量和時(shí)間，對(duì)掘進(jìn)速度有一定影響，有漏風(fēng)，抽放率低。巷道預(yù)抽 煤體卸壓范圍大，煤的暴露面積大，有利于瓦斯釋放 ， 但密閉困難，巷道內(nèi)易引起自燃發(fā)火， 目前很少使用。 ④ 綜合抽瓦斯階段。 50 年代中期，在開(kāi)采煤層群的礦井中，采用穿層鉆孔抽放上鄰近層瓦斯的試驗(yàn)在陽(yáng)泉礦區(qū)首先獲得成功，解決了煤層群開(kāi)采中首采工作面瓦斯涌出量大的問(wèn)題。 國(guó)內(nèi)瓦斯抽放現(xiàn)狀 （ 1） 抽放技術(shù)的發(fā)展情況 我國(guó)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 年在龍風(fēng)礦建抽放瓦斯泵站開(kāi)始的 ， 經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，無(wú)論瓦 斯抽放方法，還是抽放瓦斯裝備等均具有較先進(jìn)的水平 [7]。 國(guó)內(nèi)外瓦斯抽放現(xiàn)狀 國(guó)外瓦斯抽放現(xiàn)狀 在抽放理論方面， 在 1907年美國(guó)學(xué)者 Chamberlin和 Darton研究概括出了甲烷聚集和運(yùn) 2 移的機(jī)理 ； 1928年 Rice提出了在采煤前采用垂直鉆孔從煤層中除去甲烷的設(shè)想 ； 在隨后的 40年里，控制甲烷的通用做法仍然是降低煤炭產(chǎn)量和建立復(fù)雜的通風(fēng)系統(tǒng) [2]。 為了減少或解除礦井瓦斯對(duì)煤 礦安全生產(chǎn)的 威脅，就要利用機(jī)械設(shè)備和專用管道造成負(fù)壓，將煤層中賦存或釋放的瓦斯抽放出來(lái)，送到地面 或其它安全地點(diǎn)，也就是瓦斯抽放。 本文 對(duì) XX 煤礦進(jìn)行的瓦斯抽放設(shè)計(jì)，對(duì) 降低 工作面回采時(shí) 瓦斯涌出 量 ，減少瓦斯事故 的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)有重要 作用。 關(guān)鍵字： 瓦斯涌出、瓦斯抽放、瓦斯抽放系統(tǒng)、瓦斯抽放工藝 2 Abstract With the rapid development of coal production technology, mine production capacity is greatly ， the mine gas emission increases more and more with the depth of mine. The gas has bee the first restriction of coal mine safety. The gas hazard of the mine is plex and the gas emission quantity is large, which seriously restricts the normal capacity of the mine, and it is difficult to solve with the method of ventilation alone. In the paper, the basic situation of the XX Coal Mine is introduced, and the feasibility and necessity of mine gas drainage are analysised too； Gas emission is calculated using the Separate source method, and the mine gas drainage technology is designed with analysising the different gas drainage method。瓦斯抽放對(duì)煤礦瓦斯治理有以下幾方面的作用 ：首先，瓦斯抽放可以減少開(kāi)采時(shí)的瓦斯涌出量，從而減少瓦斯隱患和各種瓦斯事故，是保證安全生產(chǎn)的一項(xiàng)預(yù)防性措施。 1964年Lindine等根據(jù)所觀察的 瓦斯 含量和殘余 瓦斯 含量與深度之間存在 的非線性函數(shù)關(guān)系，提出了第一個(gè)預(yù)測(cè)生產(chǎn)礦井瓦斯涌出量的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?； 1968年， Airey從理論上導(dǎo)出了第一個(gè)預(yù) 測(cè)礦井靜止工作面瓦斯釋放量的偏微 分方程，采用解析法求解，建立了一維、單孔隙、氣相的產(chǎn)量預(yù)測(cè)模型 ； 1972年 PriceAbdalla提出了二維、單孔隙、氣水兩相綜合性產(chǎn)量預(yù)測(cè)的數(shù)學(xué)模型和有限差分的數(shù)值模型，該模型能求解具不規(guī)則邊界的條件和模擬工作面推進(jìn)的移動(dòng)內(nèi)邊界問(wèn)題，并且開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的計(jì)算機(jī)軟件 NTERCOMP_1； 1978年美國(guó)煤礦局提出了 定向傾斜鉆孔 法來(lái)抽采煤層瓦斯，該方法將是地面垂直鉆孔和煤層中水平針孔相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了彎曲鉆孔 [3]。特別 是近十年來(lái)，隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展 ， 礦井?dāng)?shù)量及煤炭產(chǎn)量迅速增加，礦井向深部延伸過(guò)程中，一些低瓦斯礦井變?yōu)楦咄咚沟V井和突出礦井，因此需要抽放瓦斯的礦井越來(lái)越多。此后在陽(yáng)泉又試驗(yàn)成功頂板收集瓦斯巷 (高抽巷 )抽放上鄰近層瓦斯，抽放率達(dá) 60％一 70％。從 80 年代開(kāi)始隨著機(jī)采、綜采和綜放采煤技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，采區(qū)巷道布置方式有了新的改變，采掘推進(jìn)速度加快、開(kāi)采強(qiáng)度 增大，使工作面絕對(duì)瓦斯涌出量大幅度增加，尤其是有鄰近層的工作面，其瓦斯涌出量的增長(zhǎng)幅度更大。鉆孔預(yù)抽鉆孔貫穿煤層，瓦斯很容易沿層理面流入鉆孔，有利于提高抽放效果，而且 抽放工作是在掘進(jìn)和回采之前進(jìn)行的，能大大減少生產(chǎn)過(guò)程中的瓦斯涌出量，但抽放的煤層沒(méi)有受采動(dòng)影響，煤層壓力變化不大，透氣性低的煤層可能達(dá)不到預(yù)抽效果，目前被廣泛使用。 ④ 鄰近層鉆孔抽放。 ⑥ 采空區(qū)瓦斯抽放。 ② 單純抽放，利用量小，利用率低。只有這樣才能從根本上提高抽放瓦斯的 能力。根據(jù)收集的礦山基礎(chǔ)資料，對(duì)抽放管道所需的管徑進(jìn)行計(jì)算，再結(jié)合進(jìn)行環(huán)境，選取最合適的抽放管徑。礦區(qū)至烏魯木齊市有國(guó)道 G314 與省道 S103 相通。艾維爾溝自西向東縱穿礦區(qū)，溝底海拔標(biāo)高由西向東由 2435m 逐步降至 1780m；溝兩側(cè)為沖積階地，寬 300～ 800m。個(gè)別露頭及受斷層破壞影響處的巖煤層傾角局部變化稍大外，井田中部巖煤層傾角較東西兩端平緩，深部?jī)A角逐步變陡。 15～ 50m 加 4 線以西 1～ 5 煤層，破壞深度逐層加大 F42 逆斷層 南傾 46176。 0～ 60 5 線 1～ 2 煤層，破壞深度逐層變小 煤層與煤質(zhì) 井田內(nèi)的可采煤層主要集中賦存在侏羅系下統(tǒng)八道灣組地層內(nèi)，共含煤 18 層，依次編為 1 1 1 下 、 2 2 2 下 2 下 5 上 、 1 12 號(hào)。煤層內(nèi)生裂隙較發(fā)育，局部受構(gòu)造的影響，可見(jiàn)外生裂隙發(fā)育，黃鐵礦薄膜充填。東南 西北走向長(zhǎng) ～ ，北東 南西傾向?qū)?～ ，面積約 。斜風(fēng)井位于主斜井西側(cè)，與主斜井間距 30m，斜風(fēng)井沿 5 號(hào)煤層頂板布置 。井田內(nèi)瓦斯含量分布差異性較大，地質(zhì)構(gòu)造因素對(duì)瓦斯含量的影響比較明顯，在逆斷層、地形起伏處等位置，瓦斯局部富集。隨著工作面不斷推進(jìn)，在工作面回采初期頂板來(lái)壓以前，工作面承受的頂板壓力較小，煤體較為完整，瓦斯涌出較少，采取的通風(fēng)作為唯一的瓦斯治理措施是有效的。 15 表 1號(hào)煤層工作面鄰近層瓦斯涌出預(yù)測(cè)表 煤層 煤層厚度 （ m） 與一號(hào)煤層平均間距（ m） 瓦斯排放 率 瓦斯含量（ m3/t） 殘存瓦斯含量（ m3/t） 相對(duì)瓦斯涌出 量（ m3/t） 21號(hào) 60% 22號(hào) 15% 合計(jì) — — — — — 表 5號(hào)煤層工作面鄰近層瓦斯涌出預(yù)測(cè)表 煤層 煤層厚度 （ m） 與 5號(hào)煤層平均間距（ m） 瓦斯排放 率 瓦斯含量（ m3/t） 殘存瓦斯含量（ m3/t） 相對(duì)瓦斯涌出 量（ m3/t） 3號(hào) 30 4號(hào) 55 6號(hào) 30 7號(hào) 15 合計(jì) — — — — — 下面計(jì)算 4號(hào)煤層、 6號(hào)煤層開(kāi)采時(shí)的回采工作面瓦斯涌出量。 根據(jù)公式（ 34）對(duì) 4號(hào)煤層工作面鄰近層進(jìn)行瓦斯涌出預(yù)測(cè)，其預(yù)測(cè)計(jì)算結(jié)果如表。 根據(jù)礦井改擴(kuò)建初步設(shè)計(jì)報(bào)告中采掘接替安排，礦井回采 5號(hào)、 6號(hào)、 1號(hào)、 4號(hào)煤層時(shí)，掘進(jìn)工作面分別布置在 4號(hào)、 5號(hào)、 1號(hào)、 5號(hào)煤層中。 瓦斯涌出 分析結(jié)果 綜上所述， 礦井一采兩掘達(dá)產(chǎn) ， 5號(hào)回采工作面 瓦斯涌出量為 m3/min，掘進(jìn)工作面瓦斯 涌量為 m3/min，采空區(qū)瓦斯涌 量為 m3/min。 （ 4）開(kāi)采具有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)煤層的。 22 4 抽放方法與抽放工藝 瓦斯抽放設(shè)計(jì)參數(shù) 瓦斯儲(chǔ)量計(jì)算 礦井瓦斯儲(chǔ)量是指礦井可采煤層的瓦斯儲(chǔ)量、受采動(dòng)影響后能夠向開(kāi)采空間排放的不可采煤層及圍巖瓦斯儲(chǔ)量之和，可按下式進(jìn)行計(jì)算： W=W1+W2+W3 （ 41） 式中： W——礦井瓦 斯儲(chǔ)量， Mm3； W1——可采煤層的瓦斯儲(chǔ)量， Mm3； W2——受采動(dòng)影響后能夠向開(kāi)采空間排放的各不可采煤層的瓦斯儲(chǔ)量， Mm3； W1= ?? ?n1i 11 ii XA （ 42） 式中： iA1 ——礦井可采煤層 i的資源量， Mt； iX1 ——礦井可采煤層 i的瓦斯含量， m3/t； n——礦井可采煤層數(shù)； W2= ?? ?m1 22i ii XA (43) 式中： A2i——受采動(dòng)影響后能夠向開(kāi)采空間排放的不可采煤層 i的資源量， Mt； X2i——受采動(dòng)影響后能夠向開(kāi)采空間排放的不可采煤層 i的瓦斯含量， m3/t； m——礦井可采煤層采動(dòng)影響范圍內(nèi)的不可采煤層數(shù)； W3——受采動(dòng)影響后能夠向開(kāi)采空間排放的圍巖瓦斯儲(chǔ)量， Mm3實(shí)測(cè)或按下式計(jì)算： W3 =K（ W1+W2 ） （ 44） 式中： K——圍巖瓦斯儲(chǔ) 量系數(shù)，一般取 K=；當(dāng)圍巖瓦斯很小時(shí)，可取 W3=0；若含瓦斯量較多時(shí)，可按經(jīng)驗(yàn)取之或?qū)崪y(cè)確定。 瓦斯抽放方法 瓦斯抽放方法根據(jù)瓦斯來(lái)源可劃分為開(kāi)采煤層的預(yù)抽、鄰近層抽放和采空區(qū)抽放三種；根據(jù)抽放的原理可劃分為未卸壓抽放和卸壓抽放兩類；根據(jù)瓦斯抽 采工藝可劃分為鉆孔抽放、巷道抽放和巷道與鉆孔綜合法三類。 （ 7） 抽采方法應(yīng)有利于鉆場(chǎng)、鉆孔的施工和抽采系統(tǒng)管網(wǎng)的布置，有利于延長(zhǎng)鉆孔的抽采時(shí)間。鉆孔在鉆場(chǎng)內(nèi)的布置見(jiàn)圖 ，巷道另一側(cè)鉆場(chǎng)內(nèi)的鉆孔參見(jiàn)圖 。為計(jì)算依據(jù)，井下煤層傾角變化時(shí)鉆孔傾角應(yīng)作相應(yīng)調(diào)整，以使整個(gè)鉆孔處于煤層 中。 掘進(jìn)工作面 邊掘邊抽 掘進(jìn)工作面邊掘邊抽是指 在工作面前方 的 進(jìn)風(fēng)巷或回風(fēng)巷 中 每隔一定距離打 若干 平行于工作面的鉆孔，然后插管、封孔進(jìn)行抽放，也可以每隔一段距離（ 2030m）掘一鉆場(chǎng)，布置 3個(gè)扇形鉆孔，然后插管、封孔進(jìn)行 的掘進(jìn)工作面的瓦斯 抽放 的方法 。 25 表 各類瓦斯抽放的適用條件及抽放率 抽放分類 抽放方法 適用條件 可抽放率， % 開(kāi)采煤層瓦斯抽放 未卸壓抽放 巖巷揭煤及煤巷掘進(jìn)抽放 由巖巷向煤層打穿層鉆孔 突出危險(xiǎn)煤層 30～ 60 煤巷工作面打超前鉆孔 高瓦斯煤層 20～ 60 采區(qū)大面積預(yù)抽放 由開(kāi)采層機(jī)巷、風(fēng)巷或煤門等上向、下向順層鉆孔 有預(yù)抽時(shí)間的高瓦斯煤層、突出危險(xiǎn)煤層 20～ 60 由石門、巖巷、鄰近層煤巷等 打穿層鉆孔 屬 “勉強(qiáng)抽放 ”煤層 20，個(gè)別超過(guò) 50 地面鉆孔 高瓦斯 “容易抽放 ”煤層，埋藏較淺 20～ 30 密封開(kāi)采巷道 高瓦斯 “容易抽放煤層 ” 20～ 30 卸壓抽放 邊掘進(jìn)邊抽放 由煤巷兩側(cè)或巖巷向煤層周圍打防護(hù)鉆孔 高瓦斯煤層 20～ 30 邊采進(jìn)邊抽放 由開(kāi)采曾機(jī)巷、風(fēng)巷等向工作面前方卸壓區(qū)打鉆孔 高瓦斯煤層 20～ 30 水力割縫、松動(dòng)爆破、水力壓裂（預(yù)抽） 由開(kāi)采層機(jī)巷、風(fēng)巷等打順層鉆孔，由巖