【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 種復(fù)雜的孔隙性介質(zhì)，有著十分發(fā)達(dá)的、大小不同的孔隙和裂隙，具有巨大的自由空間和孔隙內(nèi)表面積 (煤體孔隙的內(nèi)表面積，每 克煤可達(dá) 150200m2。因此，成煤過程中生成的瓦斯就能以不同狀態(tài)存在于這些裂隙和孔隙內(nèi)。 煤礦礦井瓦斯通常是以如下兩種狀態(tài)存在于煤體之中： 1）游離狀態(tài) (也稱自由狀態(tài) ) 這種瓦斯以完全自由的氣體狀態(tài)存在于煤體或圍巖的較大裂縫 .孔隙或空洞之中 .游離瓦斯可以自由運(yùn)動(dòng)或從煤 (巖 )層的裂隙中散出來，因此表現(xiàn)出一定壓力，煤體內(nèi)游離瓦斯的多少取決于儲(chǔ)存空間的大小，瓦斯壓力及圍巖溫度等因素。 2）吸附狀態(tài) (也稱結(jié)合狀態(tài) ) 按其結(jié)合形式的不同，分為吸著和吸收兩種狀態(tài)。吸著狀態(tài)是瓦斯氣體分子在其與煤粒固體分子間的引力作用 下，而被吸著在煤體孔隙的內(nèi)表面上所呈現(xiàn)的狀態(tài)，其形成一層很薄的吸附層，吸收狀態(tài)是瓦斯分子進(jìn)入煤體膠粒結(jié)構(gòu)內(nèi)部與煤分子結(jié)合而呈現(xiàn)的一種狀態(tài)，以吸附狀態(tài)存在的瓦斯量的多少，取決于煤的結(jié)構(gòu)物質(zhì)、炭化程度等。 游離狀態(tài)與吸附狀態(tài)的瓦斯并不是固定不變的，而是處于不斷變換的動(dòng)平衡狀態(tài)，當(dāng)條件發(fā)生變化，這一平衡就會(huì)遭到破壞。在壓力降低 .溫度升高或煤體結(jié)構(gòu)受到破壞時(shí)。部分吸附狀態(tài)的瓦斯就轉(zhuǎn)化為游離狀態(tài)，這種現(xiàn)象叫解吸；反之，當(dāng)壓力增大或溫度降低時(shí)，部分游離的瓦斯也會(huì)轉(zhuǎn)化為吸附狀態(tài)，這種現(xiàn)象叫吸附。 瓦斯壓力、煤層瓦斯含 量及梯度 由于本礦井勘探程度較低，資源儲(chǔ)量核實(shí)報(bào)告沒有提供瓦斯賦存、瓦斯涌出量、瓦斯梯度等相關(guān)資料。 根據(jù)貴州省煤炭科學(xué)研究所和盤江礦務(wù)局 1995 年進(jìn)行的《盤江礦區(qū)瓦斯賦存規(guī)律及防治措施的研究》省級(jí)科研項(xiàng)目的結(jié)論，鉛垂方向上，隨著煤層瓦斯埋深的增加，瓦斯含量逐漸增大，瓦斯含量梯度為 179。/t/m。在相同標(biāo)高的不同煤層，下覆煤層的瓦斯含量一般比 上 覆煤層瓦斯含量大，在 地質(zhì) 構(gòu)造帶附件，煤層瓦斯含量變化較大，不成規(guī)律性分布。 另外， 1998 年貴州省煤炭科學(xué)研究院和盤江煤電（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 土城煤礦進(jìn)行了 “ 土城礦煤層瓦斯賦存基本參數(shù)測(cè)試 ” ，主要對(duì)煤層原始瓦斯壓力、煤層原始瓦斯含量、煤層透氣性系數(shù)、鉆孔瓦斯 流量衰減系數(shù)、煤層百米鉆孔瓦斯涌出初速度進(jìn)行測(cè)試，其測(cè)試結(jié)果見 表 1。 表 1 土城礦煤層瓦斯賦存基本參數(shù)匯總表 煤層 編號(hào) 測(cè)試點(diǎn)數(shù) 瓦斯壓力（ MPa） 瓦斯含量（ m179。/t） 透氣性系數(shù)（ m2/） 百米鉆孔瓦斯涌出初速度（ m2/（ ）） 鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù) 1 1 3 1 10 4 5 2 10104 6 1 9 1 12 4 15 1 10 4 18 1 由于土城礦瓦斯資料無法分析該礦井瓦斯梯度等內(nèi)容，本次對(duì)盤縣陸中德煤礦瓦斯預(yù)測(cè)采用 1995 年進(jìn)行的《盤江礦區(qū)瓦斯賦存規(guī)律及防治措施的研究》中 的 瓦斯梯度。 參考鄰近礦井瓦斯資料， 從 該礦瓦斯賦存以及安全角度出發(fā)，本次 設(shè)計(jì) 選取 179。/t/m 作為陸中德煤礦瓦斯梯度 ，利用 瓦斯梯度 和垂深預(yù)計(jì) 陸中德煤礦 在采礦許可最低開采標(biāo)高 +1300m 水平 各煤層瓦斯含量見表 2。 表 2 +1300m 水平 各煤層瓦斯含量表 煤層 垂深 （ m） 瓦斯梯度 （ m179。/t/m） 瓦斯含量 （ m3/t） 煤層 垂深 （ m） 瓦斯梯度 （ m179。/t/m） 瓦斯含量 （ m3/t） 2 232 15 320 5 254 17 321 8 274 19 332 10 286 24 349 12 304 礦井瓦斯等級(jí) 根據(jù) 貴州省能源局 2020 年 12 月 21 日（黔能源發(fā) [2020]802 號(hào)）“關(guān)于六盤水市煤礦 2020 年度瓦斯等級(jí) 鑒定報(bào)告的批復(fù)”：鑒定結(jié)果為突出礦井。 礦井近三年瓦斯等級(jí)鑒定見表 3。 表 3 陸中德煤礦近三年瓦斯等級(jí)鑒定結(jié)果表 絕對(duì)量（ m3/m in）相對(duì)量（ m3/t ）絕對(duì)量（ m3/m in）相對(duì)量（ m3/t ）1黔煤生產(chǎn)字【 2020 】 1504號(hào) 2020 年4200 3 . 2 3 鑒定標(biāo)高：+ 1 5 0 3 m鑒定煤層：2 號(hào)2黔能源發(fā)【 2020 】 252 號(hào)2020 年5675 4 . 8 7 鑒定標(biāo)高：+ 1 4 7 5 m鑒定煤層：2 號(hào)3黔能源發(fā)【 2020 】 802 號(hào)2020 年5000 鑒定標(biāo)高：+ 1 4 1 2 m鑒定煤層：2 號(hào)備 注序號(hào)月產(chǎn)量（t ）全礦井瓦斯 全礦二氧化碳批復(fù)文號(hào)鑒定年度 礦井瓦斯涌出量 根據(jù)貴州省能源局文件（黔能源發(fā) [2020]802 號(hào)）“關(guān)六盤水市煤礦 2020 年度礦井瓦斯等級(jí)鑒定報(bào)告的批復(fù)”，盤縣陸中德煤礦礦井絕對(duì)瓦斯涌出量 ，相對(duì)瓦斯涌出量 ；絕對(duì)二氧化碳涌出量 ，相對(duì)二氧化碳涌出量 ，鑒定結(jié)果為突出礦井。 結(jié)合《采礦工程設(shè)計(jì)手 冊(cè)》 及《礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)方法》（ AQ10182020） 預(yù)測(cè)礦井瓦斯涌出量。本設(shè)計(jì)采用礦山統(tǒng)計(jì)法預(yù)測(cè)礦井瓦斯涌出量時(shí)，得：礦井相對(duì)瓦斯涌出量為 m3/t，為高瓦斯礦井；采用分源法預(yù)測(cè)礦井瓦斯涌出量時(shí)，得 ：礦井相對(duì)瓦斯涌出量為： ，絕對(duì)瓦斯涌出量為： m3/min， 為高瓦斯礦井。本設(shè)計(jì)以采用分源法預(yù)測(cè)的礦井瓦斯 涌出量（相對(duì) m179。/t；絕對(duì) m179。/min）作為配風(fēng)、抽采的依據(jù)。 礦井瓦斯含量預(yù)測(cè)，瓦斯涌出量計(jì)算詳見第一章，第三 節(jié)。 二、煤層自燃傾向性 根 據(jù) 貴州省煤田地質(zhì)局實(shí)驗(yàn)室對(duì)該礦的 1 116（現(xiàn)為 17） 、 18（現(xiàn)為 19） 、 20（現(xiàn)為 24） 煤層進(jìn)行煤 層自然發(fā)火傾向等級(jí)鑒定，結(jié)果為 1 1 1 1 24 煤層 自然發(fā)火 傾向性為 Ⅲ 級(jí)， 即 不易自燃。 本專篇按不易自燃煤層的礦井設(shè)計(jì)管理。但 礦井在以后生產(chǎn)管理中要注意觀察自燃發(fā)火征兆，加強(qiáng)管理 ，同時(shí)要加強(qiáng)外因火災(zāi)的防治工作。 三、煤塵爆炸危險(xiǎn)性 貴州省煤田地質(zhì)局實(shí)驗(yàn)室 2020年 8月提供的盤縣陸中德煤礦 1 1 16（現(xiàn)為 17）、 18（現(xiàn)為 19）、 20（現(xiàn) 為 24）煤層煤塵爆炸性鑒定報(bào)告，鑒定結(jié)果：鑒定煤層煤均為煤塵有爆炸性。本專篇按煤層有爆炸性設(shè)計(jì)管理。 四、煤層頂、底板情況 2 號(hào)煤層 位于龍?zhí)督M頂部， 頂板為淺灰至灰綠色粉砂質(zhì)泥巖， 力學(xué)強(qiáng)度中等，局部會(huì)發(fā)生頂板跨塌； 底板為灰色泥質(zhì)粉砂巖，含植物化石及碎片， 力學(xué)強(qiáng)度中等，局部會(huì)發(fā)生支柱下陷。 5 號(hào)煤層 位于龍?zhí)督M上部， 頂板為灰色泥質(zhì)粉砂巖，含較多的炭化植物碎片 力學(xué)強(qiáng)度中等，局部會(huì)發(fā)生頂板跨塌 ；底板為灰白色泥質(zhì)粉砂巖， 力學(xué)強(qiáng)度中等，局部會(huì)發(fā)生支柱下陷。 8 號(hào)煤層 位于龍?zhí)督M上部，直接頂板為粉砂巖，力學(xué) 強(qiáng)度中等，局部會(huì)發(fā)生頂板跨塌，直接底板為泥巖，力學(xué)強(qiáng)度低，可能發(fā)生底鼓及支柱下陷。 10 號(hào)煤層 位于龍?zhí)督M中上部，直接頂板為細(xì)砂巖，力學(xué)強(qiáng)度中等，部分會(huì)發(fā)生頂板跨塌，直接底板為泥巖，力學(xué)強(qiáng)度低，可能會(huì)發(fā)生底鼓及支柱下陷。 12 號(hào)煤層 位于龍?zhí)督M中上部，直接頂板為泥質(zhì)粉砂巖，力學(xué)強(qiáng)度中等，部分會(huì)發(fā)生頂板跨塌，直接底板為泥巖，力學(xué)強(qiáng)度低，可能會(huì)發(fā)生底鼓及支柱下陷。 15 號(hào)煤層 位于龍?zhí)督M中部，直接頂板為泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖，力學(xué)強(qiáng)度中等，部分會(huì)發(fā)生頂板跨塌，直接底板為泥巖，力學(xué)強(qiáng)度低，可能會(huì)發(fā)生底鼓及支柱下陷。 17 號(hào)煤層 位于龍?zhí)督M中部，直接頂板為細(xì)砂巖，力學(xué)強(qiáng)度中等，局部會(huì)發(fā)生頂板跨塌，直接底板為泥巖，力學(xué)強(qiáng)度低，可能發(fā)生底鼓及支柱下陷。 19 號(hào)煤層 位于龍?zhí)督M中下部，直接頂板為粉砂巖、細(xì)砂巖，力學(xué)強(qiáng)度中等，局部會(huì)發(fā)生頂板跨塌，直接底板為泥巖，力學(xué)強(qiáng)度低，可能發(fā)生底鼓及支柱下陷。 24 號(hào)煤層 位于龍?zhí)督M中上部，直接頂板為泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖、粉砂質(zhì)泥巖，力學(xué)強(qiáng)度中 等，局部會(huì)發(fā)生頂板跨塌，直接底板為泥巖，力學(xué)強(qiáng)度低，可能發(fā)生底鼓及支柱下陷。 五、沖擊地壓危險(xiǎn)性 地質(zhì)資料中 未提供沖擊地壓的相關(guān)資料， 該 礦井 及周圍礦井 尚未有沖擊地壓情況的發(fā)生 ，陸中德煤礦在一采區(qū)開采時(shí)按 沒有沖擊地壓危險(xiǎn) 考慮 。 六、地溫情況 礦內(nèi)平均地溫梯度 ～ ℃ /100m，均在 3℃ /100m 以下，屬正常地溫梯度。當(dāng)開采深度增大時(shí)地溫相應(yīng)會(huì)增大。 七、鄰近礦井瓦斯、煤塵、煤的自燃、煤與瓦斯突出、地溫等實(shí)際情況 本礦 近年的瓦斯等級(jí)鑒定結(jié)果均為 高 瓦斯礦井，煤塵鑒定結(jié)果為有爆炸危險(xiǎn)性，煤層 自燃傾向 鑒定 結(jié)果為 III 類 不易 自燃煤層， 除 5煤層外，其他煤層 未作煤與瓦斯突出危險(xiǎn)鑒定，但 該區(qū)屬于國家劃定的突出危險(xiǎn)礦區(qū)。礦井實(shí)際生產(chǎn)過程中未發(fā)生過瓦斯煤塵爆炸事故、未發(fā)生過煤層自燃現(xiàn)象、未發(fā)生過煤與瓦斯突出現(xiàn)象，地溫正常。 第四節(jié) 礦井瓦斯抽采 礦井瓦斯抽采的可行性 衡量煤層可行性的指標(biāo)主要有三項(xiàng)：煤層的透氣性系數(shù)、鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)、鉆孔瓦斯極限抽放量。由于本礦瓦斯資料欠缺，未能獲得煤的孔隙率、煤層透氣性系數(shù)、鉆孔瓦斯流量衰減系 數(shù)等資料，無法定量分析瓦斯抽采難易程度，但據(jù)以前的抽采經(jīng)驗(yàn)，盤縣 煤礦 礦區(qū)瓦斯抽采效果較好，分析認(rèn)為該礦進(jìn)行瓦斯抽采是可行的。 礦井瓦斯抽采的必要性 根據(jù)《煤礦建設(shè)項(xiàng)目安全設(shè)施設(shè)計(jì)審查和竣工驗(yàn)收規(guī)范》（ AQ10552020） 第 條規(guī)定 ，礦井必須進(jìn)行瓦斯抽采 。 有下列情況之一的礦井必須進(jìn)行瓦斯抽采： 1 個(gè)采煤工作面的瓦斯涌出量大于 5m3/min 或 1 個(gè)掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量大于 3m3/min，用通風(fēng)方法解決瓦斯問題不合理的；高瓦斯或煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出的。根據(jù)黔府辦發(fā)［ 2020］ 83號(hào)文件，瓦斯含量達(dá)到或超過 立方米 /噸的煤層（區(qū)域）、瓦斯壓力達(dá)到或超 過 煤層（區(qū)域）必須預(yù)抽煤層瓦斯，消除瓦斯隱患后，再安排采掘作業(yè)。 根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，可采煤層最小瓦斯含量： ， 最大瓦斯含量： ， 對(duì)礦井回采工作面、掘進(jìn)工作面以及礦井瓦斯涌出量的預(yù)測(cè)結(jié)果看出，在不進(jìn)行抽采的情況下，礦井回采工作面、掘進(jìn)工作面以及礦井的瓦斯涌出量較大，如果不對(duì)煤層瓦斯進(jìn)行預(yù)抽，單采用通風(fēng)的手段難以解決瓦斯超限問題，難以保證礦井的安全生產(chǎn)；礦井按有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，從防突的角度，必須進(jìn)行瓦斯抽采。 第五 節(jié) 礦井瓦斯抽采設(shè)備 瓦斯抽放率 該礦按煤 與瓦斯突出礦井設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)建立地面永久性瓦斯抽放站。 根據(jù) AQ10262020《煤礦瓦斯抽采基本指標(biāo)》，礦井瓦斯抽采率應(yīng)達(dá)到的指標(biāo)為≥ 35%(礦井絕對(duì)瓦斯涌出量 Q，當(dāng) 20＜ Q≤ 40 時(shí)，本礦)，采煤工作面瓦斯抽采率應(yīng)達(dá)到的指標(biāo)為≥ 30%(采煤工作面絕對(duì)瓦斯涌出量 Q，當(dāng) 10≤ Q＜ 20 時(shí)，本礦 )。 因此本設(shè)計(jì)取回采工作面瓦斯抽采率 %、掘進(jìn)工作面瓦斯抽放率按 %，采空區(qū)瓦斯抽放率按 %，則礦井瓦斯抽放率為%。見表 4。 相 對(duì) 量（ m3/t ）絕 對(duì) 量(m3/ m i n)絕 對(duì) 量(m3/ m i n)百 分 比（ % ）絕 對(duì) 量(m3/ m i n)百 分 比（ % ）絕 對(duì) 量(m3/ m i n)百 分 比（ % ）合計(jì) 其 中 ：抽采 風(fēng)排 抽放率 注：礦井采區(qū)掘前穿層預(yù)抽和采前順層預(yù)抽，故采面瓦斯涌出、其結(jié)果如表所示。 表 4 礦井瓦斯來源情況預(yù)測(cè)表項(xiàng)目總 涌 出 量 回 采 掘 進(jìn) 采空區(qū)及其他 抽放管材的選擇和管徑 礦井高負(fù)壓 抽放主管 管 徑為 300mm； 高負(fù)壓 抽放支管 選擇 管 徑為200mm； 低負(fù)壓 抽放 主 管 管 徑為 300mm，低負(fù)壓 抽放 支 管 管 徑為 20