【文章內(nèi)容簡介】 ；礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 400Kt/a 以下礦井絕對(duì)瓦斯涌出量大于15m3/min；煤與瓦斯突出礦井；煤與瓦斯突出礦井開采保護(hù)層時(shí)也必須抽放瓦斯。二、從瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果看抽放瓦斯的必要性下面從幾個(gè)方面來分析金溝煤礦是否具有瓦斯抽采的必要性。從 礦 井 采 掘 面 、 礦 井 絕對(duì)瓦斯涌出量看，礦井目前屬于高瓦斯礦井，生產(chǎn)能力 60kt/a，預(yù)計(jì)礦井絕對(duì)瓦斯涌出量 ，一個(gè)回采工作面絕對(duì)瓦斯涌出量 ，一個(gè)掘進(jìn)工作面絕對(duì)瓦斯涌出量23，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程 》 、 《煤礦瓦斯抽采基本指標(biāo) 》規(guī)定，礦井開采+220m 水平上元炭煤層不需要建立地面永久瓦斯抽采系統(tǒng)。從 礦 井 瓦斯抽采基礎(chǔ)基礎(chǔ)參數(shù)看，由前面的+220m 水平上元炭煤層瓦斯抽采基礎(chǔ)參數(shù)測定可知：測得上元炭煤層絕對(duì)瓦斯壓力 ，小于 Mpa；上元炭煤層瓦斯含量最高為 ，小于 8m3/t；上元炭煤層鉆孔測得流量衰減系數(shù)為 、 1，屬于較難抽采煤層；上元炭煤層鉆 孔 測 得 透 氣 性 系 數(shù) 為 ()、()、 2/()，屬于較難抽采煤層。因此，金溝煤礦開采+220m 水平上元炭煤層時(shí)候不需要建立地面永久抽放瓦斯系統(tǒng)。三、從礦井通風(fēng)能力看抽放瓦斯的必要性采掘工作面是否有必要進(jìn)行瓦斯抽放的判斷標(biāo)準(zhǔn)是：采掘工作面設(shè)計(jì)風(fēng)量小于稀釋瓦斯所需要的風(fēng)量，即當(dāng)瓦斯涌出量 大于通風(fēng)所能解決的jq瓦斯涌出量 時(shí)就應(yīng)當(dāng)抽放瓦斯，其抽放瓦斯的必要性指標(biāo)通常以下式表yq示： kvScqyj /??式中：－工作面允許的最大風(fēng)速，4m/s；v－2902 采煤工作面最小通風(fēng)斷面， 2；S－《規(guī)程》允許風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛龋?%；c24－瓦斯涌出不均衡系數(shù)，～，取 。k因?yàn)?m3/min??. ???yq預(yù)測采掘工作面瓦斯涌出量小于通風(fēng)所能稀釋瓦斯量，通風(fēng)能滿足工作面所需風(fēng)量的要求，可以保證采掘工作面瓦斯不超限。因此，從通風(fēng)能力看，金溝煤礦開采+220m 水平上元炭煤層不具備建立地面永久抽放瓦斯系統(tǒng)進(jìn)行瓦斯抽放的必要條件。如在開采過程中遇到局部瓦斯異常涌出區(qū)域，瓦斯涌出量較大，僅靠通風(fēng)無法解決時(shí)，可考慮建立井下臨時(shí)抽放瓦斯系統(tǒng)抽放瓦斯。第三節(jié) 瓦斯抽放的可行性瓦斯抽放的可行性一般是指煤層在自然透氣性條件下，是否能抽出瓦斯或能否獲得較好的抽放效果來評(píng)價(jià)。目前衡量煤層瓦斯可抽性的指標(biāo)主要有三項(xiàng)：煤層透氣性系數(shù)、鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)、百米鉆孔瓦斯極限抽放量。在容易抽放的煤層中抽放瓦斯，往往可以獲得較大的抽出量，取得較好的抽放效果。在可以抽放的煤層中抽放瓦斯，雖能取得一定的效果，但有些勉強(qiáng)，往往需要較長的抽放時(shí)間和較多的鉆孔工程量才能達(dá)到預(yù)定的效果。屬于較難抽放的煤層，因采用一般的抽放方法已經(jīng)失去作用，故而常常采取特殊措施方可收到一定的抽放效果。(1)瓦斯抽放設(shè)備、機(jī)具、技術(shù)等成熟①抽放設(shè)備。山東、廣東、重慶等省市有關(guān)廠家生產(chǎn)的各種流量的抽放設(shè)備在技術(shù)上是成熟的，特別是引進(jìn)了德國西門子技術(shù)后，抽放設(shè)備的性能更可靠，效率更高，在全國煤礦得到了廣泛的推廣與應(yīng)用。②施工機(jī)具。重慶煤科分院、湛江煤機(jī)廠和西安煤科分院生產(chǎn)有各種型號(hào)的全液壓坑道鉆機(jī)，能滿足礦井瓦斯抽放鉆孔施工的需求。25③抽放技術(shù)。目前的瓦斯抽放技術(shù)日趨完善，無論是穿層抽、順層抽、頂板裂隙抽、采空區(qū)埋管抽、鄰近層抽等抽放技術(shù)均已成熟，可施工任意傾角的鉆孔，鉆孔施工深度可達(dá)數(shù)百米；鉆孔封孔機(jī)具、材料以及封孔技術(shù)業(yè)已成熟。④礦井技術(shù)力量。雖然礦井到目前為止沒有進(jìn)行過煤層瓦斯抽放工作，但此項(xiàng)技術(shù)目前已經(jīng)在全國范圍內(nèi)推開，并且四川省為了在小煤礦中開展煤層瓦斯抽放工作，在整個(gè)四川省范圍內(nèi)應(yīng)運(yùn)而產(chǎn)生了10多家專門的為煤礦服務(wù)的打鉆抽放瓦斯的中介公司，可以作為小煤礦瓦斯抽放的技術(shù)支撐。 (2)泵站建設(shè)條件適宜根據(jù)調(diào)查，礦井已形成雙回路供電，礦井抽放供電條件已有基礎(chǔ)，能夠滿足煤礦瓦斯抽放供電的要求。礦井井下水源充足，抽放供水條件較好，且符合泵站設(shè)置相關(guān)要求。(3) 施工情況根據(jù)該礦井可采煤層打鉆情況看，煤層打鉆條件及成孔條件都較好，在采取“多打孔、嚴(yán)封閉、綜合抽” 等措施后，預(yù)計(jì)會(huì)取得較好的瓦斯抽采效果。井下所有巷道均施工時(shí)間不長，井巷條件好，施工抽放鉆孔及安裝抽放管路方便。（4）煤層瓦斯的可抽性煤層透氣性較差，一般排放效果不理想。金溝煤礦上元炭煤層透氣性系數(shù)較低，只有通過抽放對(duì)瓦斯進(jìn)行治理。瓦斯壓力梯度較小，礦井瓦斯升級(jí)不大?？梢圆捎靡苿?dòng)抽放系統(tǒng)，解決個(gè)別地點(diǎn)瓦斯涌出量大的情況。綜上所述，無論是瓦斯抽放設(shè)備、瓦斯抽放施工的機(jī)具、煤層瓦斯抽放方式與抽放技術(shù)等都是成熟的技術(shù)，針對(duì)本礦井的情況，礦井在井下建立臨時(shí)移動(dòng)瓦斯抽放系統(tǒng)實(shí)施瓦斯抽采可行，礦井具備建立在井下建立臨時(shí)移動(dòng)瓦斯抽放系統(tǒng)的條件。26第四節(jié) 瓦斯抽放的原則瓦斯抽放是一項(xiàng)集技術(shù)、裝備和效益于一體的工作，為了做好瓦斯抽放工作，必須堅(jiān)持以下原則：(1)抽放瓦斯應(yīng)具有明確的目的性，首先，主要是有效降低煤層瓦斯含量、瓦斯壓力，降低風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛龋纳频V井生產(chǎn)的安全狀況，并使通風(fēng)系統(tǒng)處于合理、良好狀況；因此，應(yīng)盡可能在瓦斯進(jìn)入礦井風(fēng)流之前將其抽放出；其次，瓦斯抽放還可作為一項(xiàng)防治煤與瓦斯突出的有效措施單獨(dú)應(yīng)用。(2)抽放瓦斯要有針對(duì)性，即針對(duì)礦井瓦斯來源，采取相應(yīng)措施進(jìn)行抽放。根據(jù)目前瓦斯涌出狀況，認(rèn)為礦井瓦斯來源主要包括：開采煤層瓦斯涌出( 掘進(jìn)、回采時(shí)的瓦斯涌出)；裂隙瓦斯涌出；圍巖瓦斯涌出和采空區(qū)瓦斯涌出(本煤層開采后遺留的煤柱、丟煤以及鄰近層、圍巖的瓦斯在已采區(qū)的繼續(xù)涌出) 。這些瓦斯來源是構(gòu)成礦井或采區(qū)瓦斯涌出量的組成部分。在瓦斯抽放中應(yīng)根據(jù)這些瓦斯來源，并考慮抽放地點(diǎn)時(shí)間和空間條件，采取不同的抽放原理和方法，以便進(jìn)行有效的瓦斯抽放。(3)要認(rèn)真做好抽放設(shè)計(jì)、施工和管理工作等，以便獲得好的瓦斯抽放效果。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)了解清楚礦井地質(zhì)、煤層賦存及開采等條件，礦井瓦斯方面的有關(guān)參數(shù)，預(yù)測礦井瓦斯涌出量及其組成來源。在此基礎(chǔ)上，選擇合適的抽放方法，確定可靠的抽放規(guī)模，設(shè)計(jì)一套合理的抽放系統(tǒng)。其次，在抽放瓦斯的開始階段，還應(yīng)進(jìn)行必要的有關(guān)參數(shù)考查測定，以確定合理的抽放工藝和參數(shù)；在正常抽放時(shí)，要全面加強(qiáng)管理，積累資料，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，從而不斷改進(jìn)和提高抽放瓦斯工作。第五節(jié) 礦井瓦斯抽放規(guī)模一、抽放鉆孔基本參數(shù)27抽放鉆孔孔徑：根據(jù)樂山、眉山地區(qū)已建瓦斯抽放系統(tǒng)礦井的瓦斯抽放實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，抽放鉆孔的施工孔徑為Φ64mm，抽放效果相對(duì)理想，施工方便，速度快，因此本礦井抽放鉆孔孔徑確定為Φ64mm。抽放半徑：采煤工作面預(yù)抽煤體瓦斯鉆孔抽放半徑為 ；掘進(jìn)工作面預(yù)抽煤體瓦斯鉆孔終孔間距為 2～3m（抽放半徑 1～ ） 。礦井在實(shí)施抽放過程中，應(yīng)根據(jù)煤層瓦斯地質(zhì)變化情況、抽放時(shí)間等因素，合理調(diào)節(jié)鉆孔抽放半徑，達(dá)到有效治災(zāi)的目的，并總結(jié)出適合本礦的鉆孔瓦斯抽放半徑。抽放負(fù)壓：根據(jù)煤礦瓦斯抽放規(guī)范，參照樂山、眉山地區(qū)已建瓦斯抽放系統(tǒng)礦井的瓦斯抽放經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)確定高位頂板孔抽放管口負(fù)壓為7～10KPa；采空區(qū)埋管抽放管口負(fù)壓為 5～ 8KPa；采面預(yù)抽鉆孔負(fù)壓為13～25KPa；掘進(jìn)鉆孔抽放負(fù)壓為 13～25KPa。二、礦井可抽瓦斯量礦井瓦斯儲(chǔ)量 ，礦井為高瓦斯礦井，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》 、《煤礦瓦斯抽放規(guī)范》及《四川省煤礦瓦斯抽放技術(shù)暫行規(guī)定》的要求，采用綜合抽放方法的礦井瓦斯抽出率應(yīng)不小于 30%。按 30%計(jì)算，礦井應(yīng)抽出瓦斯量應(yīng)不低于 30%=。三、抽放瓦斯規(guī)模根據(jù)礦井可抽瓦斯量、礦井服務(wù)年限及抽放瓦斯不均衡系數(shù)等推算礦井瓦斯抽放規(guī)模：10 6/6/330/24/60/=。但根據(jù)礦井瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果，按 30%計(jì)算，礦井應(yīng)抽出瓦斯量應(yīng)不低于 30%= m3/min。28綜合考慮礦井瓦斯涌出現(xiàn)狀、瓦斯抽放目的、生產(chǎn)能力等因素，為確保抽放系統(tǒng)隨著礦井開采水平的進(jìn)一步延深，能在一個(gè)較長時(shí)期內(nèi)穩(wěn)定地發(fā)揮作用，確定礦井瓦斯抽放規(guī)模 。四、礦井設(shè)計(jì)年瓦斯抽放量礦井抽放系統(tǒng)年瓦斯抽放量 設(shè) 礦 抽Q 66 ????? ??NQ礦 抽設(shè) 礦 抽式中 N—礦井年工作天數(shù)，N=330d；第六節(jié) 礦井抽放瓦斯方法的確定一、選擇礦井瓦斯抽放方法應(yīng)遵循的原則(1)選擇的抽放瓦斯方法應(yīng)適應(yīng)煤層賦存狀況、巷道布置、地質(zhì)條件和開采技術(shù)條件。(2)根據(jù)礦井瓦斯涌出來源及涌出量構(gòu)成分析，有針對(duì)性地選擇抽放瓦斯方法，提高瓦斯抽放效果。 (3)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，以減少抽放巷道工程量。(4)選擇的抽放方法應(yīng)有利于抽放巷道的布置和維護(hù)。(5)選擇的抽放方法應(yīng)有利于礦井安全高效。(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。(7)抽放方法應(yīng)有利于鉆場、鉆孔的施工和抽放系統(tǒng)管網(wǎng)的敷設(shè)，有利于增加鉆孔的抽放時(shí)間。(8)瓦斯抽放方法應(yīng)使鉆場及瓦斯抽放工作盡量少影響煤炭生產(chǎn)。29二、礦井瓦斯首抽區(qū)域與抽放方法根據(jù)礦井煤層賦存狀況、巷道布置方式、瓦斯來源、瓦斯涌出預(yù)測分析以及煤層存在煤與瓦斯突出危險(xiǎn)等，確定礦井的瓦斯抽采方法為多種抽采方法相結(jié)合的綜合瓦斯抽采方法。礦井移動(dòng)抽放瓦斯范圍根據(jù)礦井瓦斯來源、煤層賦存狀態(tài)等，設(shè)計(jì)礦井開采上元炭煤層較薄(純煤厚度平均在 左右)，因順層鉆孔施鉆工程量大，鉆孔施工和封孔都較為困難，加之煤層透氣性差，因此，瓦斯治理方案主要針對(duì)回采工作面采空區(qū)瓦斯進(jìn)行抽采：采用高位頂板鉆孔結(jié)合采空區(qū)開區(qū)埋管瓦斯抽采方案，以解決采煤工作面回風(fēng)隅角、回風(fēng)巷瓦斯超限等問題。但是，若采煤工作面在開采過程中，瓦斯涌出較大，用通風(fēng)方法解決瓦斯問題不合理時(shí)，設(shè)計(jì)建議采取順層鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯，以解決采煤過程中瓦斯超限等問題。抽放瓦斯方法回采工作面:主要采用高位頂板鉆孔抽放頂板裂隙瓦斯或抽放采空區(qū)瓦斯，如果不能解決工作面回風(fēng)隅角、回風(fēng)巷瓦斯超限等問題，則采用順層鉆孔抽放瓦斯，以解決瓦斯超限問題。 具體實(shí)施時(shí)，現(xiàn)場應(yīng)根據(jù)礦井煤層賦存狀況、巷道布置方式、瓦斯來源、瓦斯涌出預(yù)測分析以及煤層存在煤與瓦斯突出危險(xiǎn)等，確定礦井的瓦斯抽放方法。首抽區(qū)域確定根據(jù)礦井生產(chǎn)實(shí)際情況，結(jié)合開采現(xiàn)狀和采掘接替計(jì)劃以及礦井瓦斯涌出量等，考慮礦井的瓦斯首抽區(qū)域?yàn)椋?265m 水平 19—1 和 19—2 對(duì)拉30回采工作面的采空區(qū)裂隙瓦斯，隨著礦井開采延伸，下一步首抽區(qū)域可以接替為四水平東西兩翼采煤工作面。礦井今后的瓦斯抽放工作，應(yīng)根據(jù)采掘布置方式及采掘接替的安排，對(duì)每一個(gè)生產(chǎn)區(qū)域的采掘頭面都必須進(jìn)行分析論證，是否需要進(jìn)行瓦斯抽放，如果需要抽放的采掘工作面必須進(jìn)行抽放設(shè)計(jì)。礦井技術(shù)人員可根據(jù)礦井的實(shí)際生產(chǎn)情況和瓦斯?fàn)顩r，對(duì)抽放鉆孔、瓦斯抽放等相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整和修正，以提高瓦斯抽放效果，確保礦井安全生產(chǎn)。三、 采空區(qū)瓦斯抽放國內(nèi)目前常用的工作面采空區(qū)抽放方法主要有 6 種，其瓦斯抽放效果及技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較見表 21 所示。表 21　采空區(qū)瓦斯抽放方法技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較表抽放方法 抽放效果 抽放費(fèi)用高抽巷(含鄰近層)抽放瓦斯流量大，濃度高，效果優(yōu)于其它方法；高頂板水平長鉆孔(含鄰近層) 與采空區(qū)埋管抽放效果相同。 低順槽高抽鉆孔(含鄰近層) 比采空區(qū)埋管抽放效果差。 低用相鄰采空區(qū)引排抽放效果較好，管理復(fù)雜、易使采空區(qū)遺煤自燃，不能兼顧?quán)徑鼘油咚钩榉?。低上隅角埋管抽?與頂板水平長鉆孔效果相當(dāng). 低專用瓦斯抽放巷( 包括密閉插管抽放和穿層鉆孔抽放)抽放效果較埋管好、較高抽巷差，不能抽放鄰近層瓦斯。若考慮鄰近層瓦斯抽放，不如高抽巷經(jīng)濟(jì)。高在礦井采煤時(shí)，除本煤層有大量瓦斯涌出外，鄰近層、圍巖、煤柱和工作面的丟煤都會(huì)向采空區(qū)涌出瓦斯。采空區(qū)瓦斯不僅在開采過程中向工作面涌出，而且在工作面采完密閉后也仍有瓦斯涌出。31與本煤層預(yù)抽瓦斯相比，采空區(qū)抽放的特點(diǎn)是抽放量較大，但抽放濃度相對(duì)較低，其抽放量的大小取決于采空區(qū)瓦斯涌出量的大小和煤層自然發(fā)火的危險(xiǎn)程度，開采有自燃發(fā)火危險(xiǎn)的煤層時(shí)，在采空區(qū)瓦斯抽放過程中，應(yīng)經(jīng)常監(jiān)測 CO 濃度和溫度等參數(shù)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有自燃發(fā)火特征時(shí)，應(yīng)控制抽放或暫停抽放。 高位鉆孔抽放方法(1)煤層采后裂隙帶預(yù)計(jì)上元炭煤層賦存于須家河組第五段下部，煤層傾角 12176。左右，純煤厚 － m，平均煤厚 m。根據(jù)上元炭煤層頂板巖性，預(yù)計(jì)采后冒落帶高度小于 10m；裂隙帶處在冒落帶以上高度 20m～30m ，如圖 21所示。預(yù)計(jì)上元炭煤層開采后，冒落角 550，卸壓角 750。冒落帶≤10m裂隙帶2～35176。5176。上 元 炭煤 層圖 21 上元炭煤層采后裂隙帶預(yù)計(jì)(2)抽放工藝當(dāng)回采工作面回風(fēng)中出現(xiàn)瓦斯超限時(shí)，可以考慮對(duì)采空區(qū)實(shí)施頂板鉆孔抽放。鉆孔布置的關(guān)鍵是鉆孔的角度，要求鉆孔進(jìn)入采空區(qū)裂隙帶內(nèi)，終孔位置不能太高，也不能太低，鉆孔還不能被冒落巖石所切斷。只有選擇合理的鉆孔參數(shù)，才能抽出較高濃度的采空區(qū)瓦斯，并能有效解決上隅角瓦斯超限等問題。在工作面回風(fēng)巷中，沿回風(fēng)巷方向， 從開切眼開始退后 30m 位置布32置第一個(gè)鉆場，然后每間隔 20m 布置一個(gè)鉆場。每個(gè)鉆場向工作面采空區(qū)施工 3～5 個(gè)高位頂板孔(鉆孔終孔于裂隙帶內(nèi)) ，接管抽放采空區(qū)瓦斯?，F(xiàn)以+265m 水平 19—1 和 19—2 對(duì)拉回采工作面進(jìn)行設(shè)計(jì)：在工作面回風(fēng)巷沿開切眼退后 30m 位置布置第一個(gè)鉆場，向工作面采空區(qū)施工 3—5 個(gè)高位頂板孔。工作面沿回風(fēng)方向每間隔 20m 施工一組