【正文】 瓦斯易抽煤層淺埋深 密封開 采巷道 高瓦斯易抽煤層 卸 壓 抽 采 邊掘邊抽 由煤巷或巖巷向煤層打防護(hù)鉆孔 高瓦斯煤層 邊采邊抽 由進(jìn)、回風(fēng)巷向工作面前方打鉆 高瓦斯煤層 由巖巷、煤門等向開采分層上部 或下部未采分層打穿層或順層孔 高瓦斯煤層 水力割縫、壓裂， 松動爆破 由開采層進(jìn)、回風(fēng)巷等打順層鉆孔，由巖巷或地面打鉆孔 高瓦斯難抽煤層 鄰 近 層 抽 采 瓦 斯 卸 壓 抽 采 開采層工作面推過后 抽采 上、下鄰近煤層 由進(jìn)、回風(fēng)巷或巖巷向鄰近層 或采空區(qū)打斜交鉆孔 鄰近層瓦斯涌出量大 影響開采層安全時 由煤門打沿鄰近層鉆孔 由鄰近層掘匯集瓦斯巷道 鄰近層瓦斯涌出量大，鉆孔能力不滿足 抽采 要求 從地面打鉆孔 地面打鉆優(yōu)于井下 采 空 區(qū) 邊采邊抽 密封采空區(qū)插管 抽采 無自燃危險或 采取防火措施 現(xiàn)采采空區(qū)設(shè)密閉墻插管 采空區(qū)打鉆、預(yù)埋管 抽采 圍 巖 超前鉆孔 由巖巷兩側(cè)或正前向溶洞或 裂隙帶打鉆、密閉巖巷 瓦斯涌出量大或有溶洞 裂縫帶儲存高壓瓦斯 ④ 煤 礦 瓦斯 抽采 存在的問題： 目前，我國 煤礦 總體瓦斯 抽采 效果不佳，具體表現(xiàn)為瓦斯 抽采 率低。 1949～ 1950 年間，比利時和英國先后進(jìn)行工業(yè)規(guī)模的瓦斯 抽采 ，年 抽采量達(dá) 5700 m179。 （ 3）四礦整體由南到北呈單向傾斜，并有褶曲構(gòu)造，煤層斷層多、頂板破碎， 井巷壓力大、構(gòu)造多， 易形成較大的壓力梯度，易發(fā)生瓦斯突出事故。 氣候條件 本區(qū)屬大陸性半干旱氣候，夏季炎熱，冬季寒冷，四季分明。主要含水層段為寒武系中統(tǒng)張夏組鮞狀灰?guī)r和上統(tǒng)崮山組白云質(zhì)灰?guī)r，兩組灰?guī)r厚度為 200m 左右，為 含煤地層基底，己 16 煤層底板間接充水含水層。依據(jù)巖性和含煤性，自下而上分為戊組煤、丁組煤和丙組煤。W，傾向南西，傾角 60176。據(jù)鉆孔及井下揭露資料可知， 己 16煤層厚度一般較穩(wěn)定 ， 屬全區(qū)較穩(wěn)定可采煤層。 平煤四礦 礦井開拓方式為立井開拓，工業(yè)廣場布置有三個立井。/t) 瓦斯等級 2021 年 突出 2021 年 突出 2021 年 突出 2021 年 7． 8 突出 2021 年 突出 2021 年 突出 2021 年 突出 2021 年 44 突出 2021 年 突出 四礦通風(fēng)方式為中央混合式 ， 通風(fēng)方法為抽出式 ， 每個采區(qū)均有獨立的通風(fēng)系統(tǒng)。/min，負(fù)壓為 3800Pa；二水平風(fēng)井系統(tǒng)安裝 2 臺 FBD606 對旋式風(fēng)機(jī)，配套電機(jī)型號 YBF630 ㎡ 8710，額定功率 2710KW，現(xiàn)運(yùn)行 1＃風(fēng)機(jī)，風(fēng)葉角度 3176。/t 或者 m179。 煤層瓦斯的生成和賦存 瓦斯的生成 廣義的礦井瓦斯是指從煤、巖中涌向礦井巷道的自然瓦斯，在采掘過程中所形成的 瓦斯，井下空氣與有用礦物、圍巖、支架和其他材料之間的化學(xué)或生物化學(xué)反應(yīng)所形成瓦斯的總稱。 （ 4）巖石的變質(zhì)瓦斯。固體表面的吸附作用可以分為物理吸附和化學(xué)吸附兩種類型，煤對瓦斯程度吸附作用是物理吸附，是瓦斯分子和碳分子之間相互吸引的結(jié)果。 鄰近層和圍巖中的瓦斯涌出 當(dāng)開采煤層附近的地層中具有鄰近煤層或大量不可采的煤層時，一般情況下，在煤層開采后，由于圍巖的移動和地應(yīng)力的重新分布，在地層中造成大量的裂隙，可使頂?shù)装甯浇簩又械耐咚勾罅坑咳腴_采空間。 影響瓦斯涌出的因素 （ 1）自然因素：煤層與圍巖的瓦斯含量、地面大氣壓變化。因此， R /S 分析在時間序列中具有很強(qiáng)的預(yù)測預(yù)報作用 [15] 隨著瓦斯治理技術(shù)的發(fā)展，瓦斯預(yù)測的方法也出現(xiàn)了很多， 這些方法在近年的瓦斯涌出量預(yù)測方面，都起到顯著的效果，但各類方法都有其特定的適用條件，使用在不符合條件的礦井時，會對預(yù)測結(jié)果產(chǎn)生較大的影響。 mi—— 第 i 個鄰近層厚度， 。/t； 按平均月推采進(jìn)度 120m， 己 15煤容度 ㎡ 計算，則采面日產(chǎn)噸煤數(shù)為： ???? 則 己三 采區(qū) 己 15煤絕對瓦斯涌出量為： 44 0 58 ?? m179。/t； 己三 采區(qū)瓦斯涌出量的正確預(yù)測對 己三 采區(qū)合理進(jìn)行通風(fēng)設(shè)計，預(yù)防巷道、工作面瓦斯積聚超限，避免瓦斯燃燒、爆炸等事故的發(fā)生，保證煤礦的安全生產(chǎn)，具有十分重要的意義。/min。 表 42 瓦斯 抽采 方法及其適用條件 抽采 方法 適用條件 開 采 層 抽 采 瓦 斯 未 卸 壓 抽 采 掘前 預(yù)抽 由巖巷向煤層打穿層鉆 孔煤巷工作面打超前鉆孔 突出危險煤層 高瓦斯煤層 采前 預(yù)抽 由開采層機(jī)巷、風(fēng)巷或煤 門等打上向、下向順層鉆孔 有預(yù)抽時間的高瓦斯煤層、突出危險煤層 由石門、巖巷、鄰近層煤 巷等向開采層打穿層鉆孔 勉強(qiáng) 抽采 煤層 突出危險煤層 地面鉆孔 高瓦斯容易 抽采 煤層，埋深較淺 卸 壓 抽 采 邊掘 邊抽 由煤巷兩側(cè)向掘進(jìn)頭前 方煤體打鉆 突出危險煤層 高瓦斯煤層 邊采 邊抽 由開采層機(jī)巷、風(fēng)巷等向 工作面前方 卸壓區(qū)打鉆 突出危險煤層 高瓦斯煤層 由巖巷、煤門等向開采分 層的上部或下部未采分層打穿層或順層鉆孔 突出危險煤層 高瓦斯煤層 強(qiáng)化 預(yù)抽 由開采層機(jī)巷、風(fēng)巷等打 順層鉆孔由巖巷或地面打鉆孔 高瓦斯難以 抽采 煤層 鄰近 卸 上下由開采層機(jī)巷、風(fēng)巷或巖巷等向鄰近層打鉆 鄰近層瓦斯涌出量大，影響開采層 由開采層機(jī)巷、風(fēng)巷等向 層 抽采 瓦斯 壓 抽 采 鄰近層采動卸壓 抽采 采空區(qū)方向打迎面斜交鉆孔 安全時 由煤門打沿鄰近層鉆孔 在鄰近層掘匯集瓦斯巷道 鄰近層瓦斯涌出 量大，鉆孔的通過能力滿足不了 抽采 要求時 地面鉆孔 地面鉆孔優(yōu)于井下時 采空區(qū) 抽采 采空區(qū)插管或埋管 抽采 無自燃危險或有自燃 危險采取防火措施時 向采空區(qū)打鉆 抽采 地面鉆孔 瓦斯 抽采 方法選擇應(yīng)遵循以下原則： （ 1）選擇的 抽采 瓦斯方法應(yīng)適合煤層賦存狀況、巷道布置、地質(zhì)條件和開采技術(shù)條件； （ 2）應(yīng)根據(jù)礦井瓦斯涌出來源及涌出量構(gòu)成分析，有針對性地選擇 抽采 瓦斯方法，以提高瓦斯 抽采 效果； （ 3） 抽采 方法在滿足礦井安全開采的前提下，還需滿足開發(fā)、利用瓦斯的需要； （ 4）巷道布置在滿足瓦斯 抽 采 的前提下，應(yīng)盡可能利用生產(chǎn)巷道，以減少抽采 工程量； （ 5）選擇的 抽采 方法應(yīng)有利于 抽采 巷道的布置和維護(hù)； （ 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； （ 7） 抽采 方法應(yīng)有利于鉆場、鉆孔的施工和 抽采 系統(tǒng)管網(wǎng)的設(shè)計，有利于增加鉆孔的 抽采 時間 [1517]。 （ 2） 通過瓦斯 抽采 降低了采煤工作面瓦斯涌出量，消除了瓦斯超限給生產(chǎn)帶來的威脅。/min，瓦斯涌出量為 179。/min。/t 己三采區(qū) 己 16煤層 的瓦斯涌出量預(yù)測 （ 1） 己三 采區(qū) 己 16煤 開采層（包括圍巖） 瓦斯涌出量預(yù)測 開采層瓦斯涌出量預(yù)測（包括圍巖）按照公式（ 31）計算 參數(shù)取值： k1=； k2=； L=160m； h=14m； k4=； m/M=； Woi= m179。/ t 根據(jù)公式（ 31）計算得到 己三采區(qū) 己 15煤開采層（包括圍巖）瓦斯涌出量為 : ?????????? ）（開q m179。除非其開采方式或地質(zhì)條件發(fā)生改變，才會使其預(yù)測結(jié)果發(fā)生較大誤差 [4] （ 4）分形法 R /S 分析是一種時間序列分析方法，此方法在分形理論中應(yīng)用較為廣泛。例如在工作面采用 U 形通風(fēng)系統(tǒng)時，工作面上隅角是采空通風(fēng)壓力最低的地點，因而采空區(qū)瓦斯大量向該處匯集，致使該處瓦斯?jié)舛染痈卟幌?，難以處理。 （ 1）在鉆孔壁、巷道兩幫、煤柱等固定表面上，單位面積上的瓦 斯涌出量一般隨煤壁暴露時間的增長而逐漸減少。從地質(zhì)時代上看，煤變質(zhì)總體規(guī)律表現(xiàn)為：晚古生代以中、高變質(zhì)煤占較大比例，尚未發(fā)現(xiàn)低變質(zhì)煤；中生代以中、低變質(zhì)煤為主，并伴隨有高變質(zhì)煙煤以至無煙煤；第三紀(jì)不僅有褐煤，而且也有低變質(zhì)煙煤。煤層中的 He 實際上是處于游離狀態(tài)，而并不被煤所吸附，其中大部分 He可由深部運(yùn)移向地表。 百米鉆孔 瓦斯流量及其衰減系數(shù) 瓦斯從煤層中涌出的速度（流量）隨時間的延長而衰減。 （ 4）介紹了礦井瓦斯涌出情況以及通風(fēng)系統(tǒng)和井下運(yùn)輸系統(tǒng)。 總回風(fēng)量 23801 m179。 礦井通風(fēng) 本礦井為 生產(chǎn)礦井，根據(jù)生產(chǎn)中的情況可確定本礦井為 突出 礦井。 （ 2）目前礦井尚有的服務(wù)年限： aKA ZT ????? （ 21） 式中： T——礦井 尚有 服務(wù)年限， a Z——礦井可采儲量， A——礦井設(shè)計生產(chǎn)能力， K——儲量備用系數(shù) K= 井田開拓 由于煤層埋藏比較深，井田范圍里沒有煤層露頭，采用斜井開拓井筒過長，以至初期建井時間過長，斜井不能打在煤層底下，況且要給它留較多煤柱，所以選擇用立井開拓。 己 16煤層厚 — 平均 10m。 褶曲 :井田內(nèi)褶皺主要為晉溝向斜，該向斜在井田內(nèi)的南東部較為明顯，向北西方向在 3918 孔北約 150 米處消失，延伸長度 2021 米左右，它對井田內(nèi)各煤層的產(chǎn)狀，巷道布置均有一定影響，但由于甚為開闊，故伴生構(gòu)造少見，對煤層厚度影響也不明顯，僅局部對生產(chǎn)影響較大。 石炭系太原組 上界為Ｌ 1 灰?guī)r的頂面，或為山西組底部砂質(zhì)泥巖的底面，下界為本溪組鋁土質(zhì)泥巖的頂面，或Ｌ 7 灰?guī)r的底面，厚度為 53～ 86 米，平均 米，由深色生物碎屑灰?guī)r、燧石灰?guī)r、泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖和煤組成，間夾菱鎂質(zhì)泥巖薄層，庚組煤位于本組下部灰?guī)r的上部。南北分水嶺之間為西窄東寬的槽形谷地，其間多被第四系坡積沖積物覆蓋。 地形地貌 平頂山煤田地處汝河以南、沙 河以北的低山丘陵地帶。左右，而且更多的國家開始致力于該項技術(shù)的研究。隨后煤礦瓦斯 抽采 技術(shù)得到前所未有的快速發(fā)展，并成為保障礦井安全生產(chǎn)過程中必不可少的技術(shù)手段。解決了開采煤層預(yù)抽時間短、 抽采 率低的問題，是實現(xiàn)礦井煤與瓦斯安全共采的最根本方法。如本煤層瓦斯 抽采 ，其難點在于低透氣性煤層瓦斯難以抽出。 年份 抽采量 /億 m179。利用量達(dá) 億 m179。取得可喜成績的同時，我們也看到了我國煤礦瓦斯安全高效 抽采 技術(shù)的發(fā)展速度緩慢，仍舊遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于全國煤炭產(chǎn)量的提高速度，這就給煤礦安全生產(chǎn)工作埋下了重大的隱患。 2021 年，我國原煤產(chǎn)量由關(guān)井壓產(chǎn)前的 13億 t 降至 10 億 t，煤炭生產(chǎn)死亡 5798 人，百萬噸死亡率為 ，是俄羅斯的 12倍，印度的 16 倍，美國的 182 倍。因此，煤礦瓦斯 抽采 工作，勢在必行。相當(dāng)于國內(nèi)目前常規(guī)天然氣的地質(zhì)資源量（ 35 萬億m179。據(jù)統(tǒng)計， 2021 年其抽采率分別為 %、%、 %、 %、 %、 %、 %、 %、 %、 %、%、 %、 %、 %、 %、 %、 %、 %、 %、%、 %、 %[11]。另外斜向鉆孔還可延長鉆孔在回采工作面前方卸壓帶內(nèi)的瓦斯 抽采 時間。導(dǎo)致我國 煤礦 瓦斯 抽采 率低的原因有 2 個方面：一方面是客觀原因，我國 95％以上的高瓦斯和突出礦井所開采的煤層屬于低透氣性煤層，煤層透氣性系數(shù)只有 ～ ㎡ /（ MPa2 1951～ 1987 年間，世界煤礦瓦斯 抽采 量呈線性增加，自 1951年的 1024 億 m179。 因此，瓦斯 抽采 技術(shù)對治理其煤層瓦斯尤其重要。最高氣溫℃ (1996 年 7 月 19 日 )，最低氣溫 ℃ （ 1955 年 1 月 3 日），歷年平均氣溫℃ ，冰凍期一般為 11 月到次年 3 月。據(jù)《河南省平頂山煤田一、四、六礦井深部擴(kuò)勘地質(zhì)報告》和鄰區(qū)資料，該含水層在 150m 以上的淺部巖溶裂隙較發(fā)育，深部巖溶裂隙不發(fā)育，地下水補(bǔ)給和逕流條件差，灰?guī)r含水層富水性明顯弱于淺部。 二疊系上石盒子組上界至平頂山砂巖底面，下界至田家溝砂巖頂面，厚 294～331 米，平均 米。～ 70176。 ② 煤質(zhì) 己 15煤層：黑色，玻璃光澤，條帶狀結(jié)構(gòu)，局部為線理狀、透鏡狀或鱗片狀結(jié)構(gòu)。 全礦井現(xiàn)有三個生產(chǎn)水平，四個生產(chǎn)采區(qū)和己組三水平開拓工程，即一水平丁九、戊九采區(qū)；二水平已三采區(qū)和庚一采區(qū)；己組三水平為開拓工程。全礦共有 6 個進(jìn)風(fēng)井 ， 即一、二水平主井、副井、三水平進(jìn)風(fēng)井、主斜井和東風(fēng)井；回風(fēng)井三個，即一水平風(fēng)井、二水平風(fēng)井和三水平回風(fēng)井。風(fēng)量為 10878m179。/m179。 煤礦井下的瓦斯主要來自煤層和煤系地層，它是成煤的煤化作用過程中伴生的。最常見的是碳酸鹽巖石受熱分解時可涌出 CO2。在煤層賦存的瓦斯量中，通常吸附的瓦斯量占 80％ ~90％；游離瓦斯量占 10％ ~