【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 L－工作面長度，為110m；h－巷道瓦斯排放帶寬度，礦井所開采煤種為無煙煤，取h＝；m－開采層厚度，m；M－工作面采高，m；W0－煤層原始瓦斯含量，m3/t（見表313）；WC－運(yùn)出礦井后煤的殘存瓦斯含量，m3/t。純煤殘存瓦斯含量按如下公式折算成原煤瓦斯含量：式中　Aad，Mad－煤中的灰分、水分，%；q－純煤殘存瓦斯含量，按表213選取并采用插值法計(jì)算；表213　純煤的殘存瓦斯含量煤的平均揮發(fā)份Vdaf(%)6～88～1212～1818～2626～3535～4242～56純煤殘存瓦斯含量(m3/tr)9～66～44～33～2222WCmax－最大瓦斯含量，m3/tr；WCmin－最小瓦斯含量，m3/tr；－最大揮發(fā)分，%；－最小揮發(fā)分，%；Vdaf－煤中的揮發(fā)分，%。將各可采煤層煤質(zhì)參數(shù)代入公式計(jì)算得各煤層原煤殘存瓦斯含量如表214。表214　煤層原煤殘存瓦斯含量值計(jì)算表根據(jù)以上公式參數(shù)，各開采層相對(duì)瓦斯涌出量見表215。表215　開采層瓦斯涌出量計(jì)算表　圖211鄰近層瓦斯排放率與層間距的關(guān)系曲線圖(2) 鄰近層相對(duì)瓦斯涌出量計(jì)算式中　WOi－第i個(gè)鄰近層原始瓦斯含量，　m3/t；WCi－第i個(gè)鄰近層殘存瓦斯含量，m3/t；mi－第i個(gè)鄰近層煤層厚度，m；M－工作面采高，m；ηi－第i個(gè)鄰近層受采動(dòng)影響的瓦斯排放率，ηi值與鄰近層的位置、煤層傾角、層間距離等多種因素有關(guān)。用以下公式計(jì)算各個(gè)鄰近層的ηi值或按圖211選??；ηi＝1hi/hphi－第i個(gè)鄰近層與開采層之間的垂直距離，m；hp－受開采層采動(dòng)影響，鄰近層能向工作面涌出卸壓瓦斯的巖層破壞范圍，m；對(duì)于上鄰近層：hp＝kym0() ky－取決于頂板管理方式的系數(shù)；m0－開采層的開采厚度，m；α－煤層傾角，度。根據(jù)以上公式參數(shù)，根據(jù)以上公式參數(shù)，考慮在M8煤層開采后，自上而下進(jìn)行MM1M14煤層開采時(shí)受其上部鄰近層采動(dòng)影響瓦斯排放等因素，同時(shí)考慮同一區(qū)段內(nèi)上部鄰近層開采后瓦斯大部已抽放或排放的實(shí)際情況，礦井開采各煤層時(shí)鄰近層相對(duì)瓦斯涌出量見表21回采工作面瓦斯涌出量見表217。表216　鄰近層瓦斯涌出量計(jì)算表表217　回采工作面瓦斯涌出量計(jì)算表生產(chǎn)采區(qū)瓦斯涌出量采區(qū)瓦斯涌出量由下式計(jì)算：式中　q區(qū)－生產(chǎn)采區(qū)相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t；K′－已采采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)，取K′＝；q回i－第i個(gè)回采工作面相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t（見表218）；Ai－第i個(gè)回采工作面的日產(chǎn)量，876t；q掘i－第i個(gè)掘進(jìn)工作面絕對(duì)瓦斯涌出量，m3/min（見表219）；A0－礦井平均日產(chǎn)量，955t。礦井設(shè)計(jì)以1個(gè)采區(qū)1個(gè)采煤工作面、2個(gè)炮掘工作面達(dá)產(chǎn)，各煤層開采時(shí)生產(chǎn)采區(qū)瓦斯涌出量見表3111。礦井瓦斯涌出量礦井瓦斯涌出主要來源于采煤、掘進(jìn)和采空區(qū)三大部分，采空區(qū)瓦斯涌出包括采、掘涌出以外的老塘及其它涌出量。礦井設(shè)計(jì)以1個(gè)采區(qū)(1個(gè)采煤工作面和2個(gè)掘進(jìn)工作面)達(dá)產(chǎn)。式中　q井－礦井相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t；　表218 各煤層開采時(shí)采區(qū)瓦斯涌出量q區(qū)i－第i個(gè)生產(chǎn)采區(qū)相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t；Ai－第i個(gè)生產(chǎn)采區(qū)平均日產(chǎn)量，t；Kn －礦井瓦斯涌出不均衡系數(shù)，；K″－已采區(qū)采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)。在各煤層開采時(shí)礦井相對(duì)瓦斯涌出量計(jì)算詳見表3112。表219　各煤層開采時(shí)礦井瓦斯涌出量礦井設(shè)計(jì)采用瓦斯根據(jù)前述計(jì)算結(jié)果，在二采區(qū)M8煤層開采期間礦井絕對(duì)瓦斯涌出量最大，；，本設(shè)計(jì)采用最大瓦斯涌出量計(jì)算。二、瓦斯涌出來源與構(gòu)成分析回采工作面瓦斯涌出構(gòu)成一是來自開采煤層瓦斯涌出，二是來自開采層影響范圍之內(nèi)鄰近層煤層瓦斯涌出，包括上鄰近層和下鄰近層，影響范圍一般上鄰近層約80m，下鄰近層最大約50m范圍以內(nèi)(本礦井煤層為緩傾斜煤層)。掘進(jìn)工作面涌出瓦斯構(gòu)成一是來自掘進(jìn)巷道煤壁瓦斯涌出，二是來自掘進(jìn)落煤的瓦斯涌出。采空區(qū)瓦斯涌出量包括生產(chǎn)采空區(qū)和已采采空區(qū)的瓦斯涌出量。生產(chǎn)采空區(qū)的瓦斯涌出量是指正在生產(chǎn)的采區(qū)，除回采工作面的掘進(jìn)巷道涌出的瓦斯量以外的其它地點(diǎn)的瓦斯涌出量。生產(chǎn)采區(qū)的瓦斯涌出包括采區(qū)內(nèi)已采完工作面、殘留煤柱、報(bào)廢巷道、備用工作面及采區(qū)內(nèi)各硐室涌出的瓦斯。己采采空區(qū)的瓦斯包括從已采完采區(qū)密閉后涌出的瓦斯，以及除生產(chǎn)采區(qū)涌出的瓦斯外，所有的其它瓦斯涌出。第三節(jié) 瓦斯抽采方法選擇一、選擇瓦斯抽采方法的原則煤礦抽放瓦斯是減少礦井和采區(qū)瓦斯涌出量的有效途徑。我國煤礦的瓦斯抽放方法大致可以分為以下五類：①開采層瓦斯抽放；②鄰近層瓦斯抽放；③采空區(qū)瓦斯抽放；④圍巖瓦斯抽放；⑤綜合抽放瓦斯。其中綜合抽放瓦斯方法是前四類方法中兩種或兩種以上方法的配合使用。選擇抽放瓦斯方法時(shí)，遵循的原則是：① 選擇的抽放瓦斯方法應(yīng)適合煤層賦存狀況、開采巷道布置、地質(zhì)條件和開采技術(shù)條件；② 抽放方法應(yīng)根據(jù)瓦斯來源及涌出構(gòu)成選擇，應(yīng)盡可能采用綜合抽放瓦斯方法，以提高抽放瓦斯效果；③ 選擇的抽放瓦斯方法應(yīng)有利于減少井巷工程量，實(shí)現(xiàn)抽放巷道與開采巷道的結(jié)合；④ 選擇的抽放瓦斯方法應(yīng)有利于抽放巷道的布置與維護(hù)；⑤ 選擇的瓦斯抽放方法應(yīng)有利于提高瓦斯抽放效果，降低抽放成本；⑥ 選擇的瓦斯抽放方法應(yīng)有利于鉆場(chǎng)、鉆孔的施工、抽放系統(tǒng)管網(wǎng)敷設(shè)，有利于增加抽放鉆孔的瓦斯抽放時(shí)間。根據(jù)各可采煤層間的層間距，本礦井設(shè)計(jì)采用鄰近層抽放、本煤層抽放、巷道掘進(jìn)預(yù)抽、采空區(qū)埋管、老空區(qū)密閉抽放的方法治理瓦斯。二、瓦斯抽采方法的選擇根據(jù)礦井采、掘工作面及采空區(qū)瓦斯涌出量的計(jì)算和對(duì)工作面瓦斯涌出來源構(gòu)成分析，結(jié)合礦井的開拓、開采技術(shù)條件，提出礦井可以采用的抽采瓦斯方法有：（1）本煤層瓦斯抽采；（2）鄰近層瓦斯抽采；（3）采空區(qū)瓦斯抽采；（4）本煤層、鄰近層和采空區(qū)綜合瓦斯抽采。礦井綜合瓦斯抽采方法的選擇1）布置底板瓦斯抽采巷預(yù)抽煤層瓦斯（1）本礦井開采4層煤，～，層間距12～30m，屬緩傾斜煤層群開采。因首采層M8煤層上部已被整合前小井開采，且首采工作面10801工作面回采巷道均已布置完畢的實(shí)際情況，首采面所在的一區(qū)段不再布置巖層專用抽采巷，采用10801工作面回采巷道向下施鉆對(duì)鄰近層進(jìn)行抽采；加之本礦井投產(chǎn)初期為單翼布置，為利于掘進(jìn)巷道布置和頂板含水層疏水需在首采面下部布置一個(gè)準(zhǔn)備工作面，而掘進(jìn)工作面布置在準(zhǔn)備工作面下部的具體條件，本著有利于抽采巷施工安全、盡可能多抽煤層、有利于鉆孔施工和抽采效果，設(shè)計(jì)后期底板巖層專用抽采巷分別布置在第三個(gè)區(qū)段M9煤層底板巖層，預(yù)抽準(zhǔn)備工作面區(qū)段及掘進(jìn)區(qū)段中上部MMM1M14煤層（深部煤層作了突出鑒定后，若不突出，可不設(shè)底板瓦斯抽采巷）。　底板瓦斯抽采巷預(yù)抽區(qū)段煤層瓦斯鉆孔布置示意圖（2）對(duì)解決掘進(jìn)工作面的防突及瓦斯超限問題，若單一采取邊掘邊抽的抽采方式，將存在兩個(gè)問題。①影響掘進(jìn)施工進(jìn)度；②可能由于管理不到位或由于瓦斯抽采時(shí)間不夠，造成掘進(jìn)工作面發(fā)生煤與瓦斯突出，釀成事故。因此，礦井在安排掘進(jìn)之前，必須利用底板瓦斯抽采巷對(duì)掘進(jìn)條帶進(jìn)行預(yù)抽，只有經(jīng)防突措施效果檢驗(yàn)，且校驗(yàn)有效后方可掘進(jìn)。（3）底板專用瓦斯抽采巷，設(shè)計(jì)采用錨網(wǎng)噴支護(hù),、。具體詳見圖2－3－4。圖2－3－4 底板專用瓦斯抽采巷斷面圖設(shè)置底板專用瓦斯抽采巷，實(shí)施鄰近層瓦斯預(yù)抽，只要鉆孔參數(shù)設(shè)計(jì)、施工合理，抽采參數(shù)選擇適宜，都能取得良好的抽采效果。我國陽泉、松藻、鐵法、淮南、淮北、北票和我省的六枝、水城、盤江等許多抽采瓦斯礦區(qū)通過幾十年的抽采瓦斯實(shí)踐得出，本煤層及鄰近層的瓦斯抽采率一般可以達(dá)到40～70%。2）順層鉆孔預(yù)抽本煤層瓦斯利用回采工作面運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷，實(shí)施順層鉆孔本煤層抽采。該方法鉆孔揭露煤層面積大，且在煤層中打鉆速度較快，成本低。該礦屬煤與瓦斯突出區(qū)域，考慮到鉆孔的施工難度，鉆孔不宜太長。該抽采方法鉆孔布置詳見圖2－3－5。圖2－3－5 回采工作面順層鉆孔布置示意圖3）高位鉆場(chǎng)抽采為盡量減少采空區(qū)內(nèi)的瓦斯向回采工作面涌出，減小回采工作面通風(fēng)管理的壓力。高位鉆場(chǎng)根據(jù)今后的生產(chǎn)情況確定，若回采工作面瓦斯經(jīng)常超限，在確定是否設(shè)置高位鉆場(chǎng)抽采，本設(shè)計(jì)暫不設(shè)置。 總之，礦井為解決掘進(jìn)、回采工作面的煤與瓦斯突出和瓦斯超限問題，首先采取以底板專用瓦斯抽采巷為主，若抽放效果不理想，再輔以本煤層預(yù)抽、采空區(qū)抽采（高位鉆場(chǎng)抽采）的綜合瓦斯抽采方式。 掘進(jìn)工作面預(yù)抽條帶瓦斯掘進(jìn)工作面瓦斯預(yù)抽采用先抽后掘和邊掘邊抽兩種方式。鉆孔控制的條帶長度應(yīng)不小于60m。本礦井開采緩傾斜煤層，要求鉆孔控制巷道外側(cè)的范圍是：巷道兩側(cè)輪廓線外至少15m。煤層上、下山等其它巷道預(yù)抽要求鉆孔控制巷道兩側(cè)輪廓線外至少15m。(1) 掘進(jìn)巷道先抽后掘先抽后掘瓦斯抽采方法，需在煤層掘進(jìn)工作面向前方煤層施工扇形鉆孔，每個(gè)循環(huán)施工9個(gè)鉆孔，鉆孔長度60m，允許掘進(jìn)長度40m，鉆孔超前于掘進(jìn)工作面20m。抽采鉆孔布置方式詳見圖236。鉆孔布置和抽采參數(shù)可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。圖236　掘進(jìn)巷道先抽后掘示意圖鉆孔布置的原則就是保證將鉆孔布置在煤層內(nèi)，鉆孔傾角與巷道底板平行或根據(jù)煤層的厚度向上或下傾斜。當(dāng)掘進(jìn)工作面抽采鉆孔數(shù)量較多時(shí)，為擴(kuò)大鉆孔覆蓋范圍，抽采鉆孔應(yīng)以巷道中線為基準(zhǔn)，向周圍煤體呈放散狀排列，以提高抽采效果。(2) 掘進(jìn)巷道邊抽邊掘每個(gè)鉆場(chǎng)內(nèi)，沿走向布置4個(gè)抽放鉆孔，即在左、右鉆場(chǎng)各布置4個(gè)，鉆孔編號(hào)為1～8，孔深分別為1（）、2（）、3（）、4（），5～8鉆孔深與1～4鉆孔相同，其中，右邊鉆場(chǎng)為1～4鉆孔，終孔位置在工作面前方煤層中部，；左邊鉆場(chǎng)為5～8鉆孔，終孔位置、開孔位置同右邊鉆場(chǎng)的要求一樣。該鉆孔布置參數(shù)在礦井抽放過程中對(duì)抽放量、抽放濃度等考察后，可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。超前鉆孔預(yù)抽煤巷條帶煤層瓦斯鉆場(chǎng)和鉆孔布置見圖237，鉆孔參數(shù)見表231。圖237　煤巷掘進(jìn)超前鉆孔預(yù)抽煤巷條帶煤層瓦斯鉆場(chǎng)和鉆孔布置圖表231　煤巷掘進(jìn)邊抽邊掘抽放鉆孔參數(shù)表孔號(hào)每組鉆場(chǎng)個(gè)　數(shù)(個(gè))鉆場(chǎng)規(guī)格長寬高（m）鉆孔長度（m）孔口與巷道中線距離(m)終孔與巷道中線距離(m)孔與巷道掘進(jìn)中線方位偏角(176?！洹?12個(gè)(巷道兩幫各一個(gè))12176。29′54″28176。09′25″33176。43′08″40176。45′50″50176。45′50″63176。43′08″78176。09′25″812176。29′54″ 采空區(qū)瓦斯抽放根據(jù)對(duì)礦井瓦斯涌出情況分析，瓦斯的主要來源為本煤層和本煤層采空區(qū)瓦斯涌出。采用以下三種抽放方法。(1) 全封閉式采空區(qū)抽放對(duì)已經(jīng)開采結(jié)束，完全封閉的采空區(qū)，采用全封閉式采空區(qū)抽采方法，抽采管路布置詳見圖238。(2) 采空區(qū)埋管抽放方法 1－抽放管；2－引射管；3－調(diào)壓管；4－抽放與調(diào)壓；5－CO傳感器；6－引射器；7－料石密閉圖238　全封閉式采空區(qū)抽放示意圖采空區(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。本礦井開采煤層均屬不易自燃煤層，為有效地降低礦井瓦斯涌出量，在工作面回采過程中可采用采空區(qū)埋管抽放。管道布置詳見圖239。 井巷及石門揭煤區(qū)域預(yù)抽瓦斯采用穿層鉆孔預(yù)抽井巷及石門揭煤區(qū)域瓦斯。穿層鉆孔預(yù)抽井巷及石門揭煤區(qū)域煤層瓦斯應(yīng)當(dāng)在揭煤工作面距煤層的最小法向距離7m以前實(shí)施，鉆孔的控制范圍是井巷及石門揭煤處巷道輪廓線外12m，共計(jì)布置25個(gè)鉆孔，鉆孔布置詳見圖2310。鉆孔布置和抽采參數(shù)可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。1） 鉆場(chǎng)布置的位置、間距、鉆場(chǎng)尺寸及支護(hù)形式在抽放方法的設(shè)計(jì)中，回采工作面本層瓦斯抽放無需設(shè)立鉆場(chǎng)；掘進(jìn)工作面采用邊掘邊抽時(shí)需要在掘進(jìn)巷道的兩側(cè)每隔30m交錯(cuò)布置瓦斯抽放鉆場(chǎng)，鉆場(chǎng)規(guī)格為：，高度與掘進(jìn)巷道相同，采用11號(hào)礦用工字鋼梯形支護(hù)或網(wǎng)錨支護(hù)，并布置扇形瓦斯抽放鉆孔。鄰近層穿層鉆孔抽放及下區(qū)段回風(fēng)巷鄰近層穿層鉆孔抽放時(shí)需要在回風(fēng)巷設(shè)鉆場(chǎng)，鉆場(chǎng)間距為30m。鉆場(chǎng)規(guī)格為：，深4m，高與掘進(jìn)巷道相同，采用11號(hào)礦用工字鋼梯形支護(hù)或網(wǎng)錨支護(hù)。2） 各抽放方法鉆孔參數(shù)① 回采工作面本煤層鉆孔布置圖239　采空區(qū)埋管抽采示意圖圖2310　穿層鉆孔預(yù)抽井巷及石門揭煤區(qū)域瓦斯鉆孔布置圖鉆孔直徑：鉆孔直徑大，暴露煤壁面積大，瓦斯涌出量就大，但二者增長并非線性關(guān)系，一般選用φ75～110mm的孔徑，考慮在本煤層內(nèi)施工鉆孔的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)選用鉆孔直徑φ75mm，當(dāng)施工工藝成熟后可適當(dāng)增大鉆孔直徑。鉆孔長度：按設(shè)計(jì)回采工作面長度110m考慮，平行工作面設(shè)計(jì)鉆孔長度為100m。由于單個(gè)鉆孔抽放影響半徑本礦井暫無實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，考慮本礦井煤層透氣性特性，暫按經(jīng)驗(yàn)值取為5m。如施工長鉆孔有困難時(shí)，可分別從工作面的進(jìn)、回風(fēng)順槽雙向布置鉆孔，還可以提高工作面的抽放量，但鉆孔施工工程量也相應(yīng)有所增加。鉆孔有效抽放時(shí)間：由于受地質(zhì)資料約束，馬幺坡煤礦目前沒有進(jìn)行各煤層百米鉆孔初始瓦斯涌出量、百米鉆孔瓦斯自然涌出量等參數(shù)測(cè)定。故對(duì)抽放時(shí)間與效果難以預(yù)測(cè)。建議補(bǔ)作各煤層瓦斯地質(zhì)工作。并按下式進(jìn)行預(yù)測(cè)。工作面采掘作業(yè)前必須將控制范圍內(nèi)煤層瓦斯含量降到煤層始突深度的瓦斯含量以下或?qū)⑼咚箟毫档矫簩邮纪簧疃鹊拿簩油咚箟毫σ韵?。若沒能考察出煤層始突深