【導(dǎo)讀】增加礦井瓦斯涌出量也大大增加，礦井瓦斯已成為制約煤礦安全生產(chǎn)的“頭號大敵”。進(jìn)行瓦斯抽采勢在必行。放工藝；通過對井下環(huán)境的分析和抽采管徑的計算，確定了抽采管路系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)；在計算抽放系統(tǒng)的管道阻力和瓦斯泵的流量與壓力的基礎(chǔ)上，選擇了合適的瓦斯泵型號。事故的發(fā)生，實現(xiàn)安全生產(chǎn)有重要作用。Keywords：gasemission，gasdrainage，gasdrainagesystem，gasdrainage

　　

【正文】 量為 m3/min，采空區(qū)瓦斯涌出 量為 。礦井兩采四掘達(dá)產(chǎn) ，回采工作面本煤層瓦斯涌出 量為 m3/min，掘進(jìn)工作面瓦斯涌出 量為 ，采空區(qū)瓦斯涌出量為 。礦井瓦斯涌出構(gòu)成關(guān)系，見表 、表 、表 表 回采 5號煤層時礦井瓦斯涌出構(gòu)成 回采工作面 (m3/min) 掘進(jìn)工作面 (m3/min) 采空區(qū) (m3/min) 礦井瓦斯涌出量 (m3/min) % % % % 表 回采 6號煤層時礦井瓦斯涌出構(gòu)成 回采工作面 (m3/min) 掘進(jìn)工作面 (m3/min) 采空區(qū) (m3/min) 礦井瓦斯涌出量 (m3/min) % % % % 20 表 回采 1號和 4號煤層時礦井瓦斯涌出構(gòu)成 回采工作面 (m3/min) 掘進(jìn)工作面 (m3/min) 采空區(qū) (m3/min) 礦井瓦斯涌出量 (m3/min) % % % 100% 煤層抽放瓦斯是減少礦井和采區(qū)瓦斯涌出量的有效途徑，不僅可以為井下安全生產(chǎn)和充分發(fā)揮采掘機械效能提供了條件，同時又能對抽出的瓦斯加以利用，使之產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效益。從表 、表 和表 中可以看出，工作面瓦斯一部分來源于開采層的 煤壁和落煤解吸的瓦斯，另一部分來源于采空區(qū)和鄰近層的涌出。而且，回采工作面、掘進(jìn)工作面和 采空區(qū)的 瓦斯 涌出 量所占比重 相近 ， 因此礦井在生產(chǎn)時回采工作面、 掘進(jìn)工作面和 采空區(qū)的瓦斯治理 都要兼顧。 瓦斯抽采的必要性 根據(jù)國家 煤礦安全監(jiān)察局于 2020 年頒布的《煤礦安全規(guī)程》第 145 條規(guī)定：有下列情況之一的礦井，必須建立地面永久抽放瓦斯系統(tǒng)或井下臨時抽放瓦斯系統(tǒng)： （ 1）高瓦斯礦井 （ 2） 1 個采煤工作面的瓦斯涌出量大于 5m3/min 或者 1 個掘進(jìn)工作面的瓦斯涌出量大于 3m3/min，用通風(fēng)方法解決瓦斯問題不合理的。 （ 3）礦井絕對瓦斯涌出量達(dá)到下列條件的： 1）大于或等于 40 m3/min； 2）年產(chǎn)量 ～ 的礦井，大于 30 m3/min； 3）年產(chǎn)量 ～ 的礦井，大于 25 m3/min； 4）年產(chǎn)量 ～ 的礦井，大于 20 m3/min； 5）年產(chǎn)量小于或等于 Mt 的礦井，大于 15 m3/min。 （ 4）開采具有煤與瓦斯突出危險煤層的。 經(jīng)過以上分析，一 XX 符合《煤礦安全規(guī)程》第 145 條規(guī)定的 3 點三種情況，因此必須建立瓦斯抽采系統(tǒng)。 瓦斯抽采的可行性 開采煤層預(yù)抽瓦斯的難易來講，一般取決于煤層的自然透氣性，其評價指標(biāo)有兩個：煤層透氣性系數(shù)（ λ ）、鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)（ α ），分為三類，即容易抽采、可以抽采、較難抽采，《煤礦瓦斯抽采工程設(shè)計規(guī)范》規(guī)定的煤層瓦斯抽采 難易程度分類見表 。瓦斯抽采的可行性應(yīng)以是否能抽出瓦斯或能否獲得較好地抽采效果來評價，而抽采方式則應(yīng)根據(jù)煤層的開采程序和巷道布置來選擇。 21 表 開采層預(yù)抽瓦斯難易程度分類表 抽放難易程度 鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù) ? (d1 ) 煤層透氣性系數(shù) ? (m2 /MPa2 d) 容易抽放 10 可以抽放 ～ 10～ 較難抽放 一 XX在井下測得 5號煤層鉆孔自然瓦斯流量衰減系數(shù)為 d1 ，透氣性系數(shù)為 m2 /MPa2 d ，從鉆孔自然瓦斯流量衰減系數(shù)分析，一 XX5號煤層屬于可以抽采煤層，從煤層透氣性系數(shù)分析， 5號煤層屬于容易抽采煤層，綜合兩項參數(shù)分析， 5號煤層屬于容易抽采煤層。其它煤層未在井下測定自然瓦斯流量衰減系數(shù)和透氣性系數(shù)，其瓦斯可抽性暫與 5號煤層一致考慮 ， 所以 對一 XX進(jìn)行瓦斯抽采能十分有效的降低瓦斯涌出量，是 十分 可行的。 22 4 抽放方法與抽放工藝 瓦斯抽放設(shè)計參數(shù) 瓦斯儲量計算 礦井瓦斯儲量是指礦井可采煤層的瓦斯儲量、受采動影響后能夠向開采空間排放的不可采煤層及圍巖瓦斯儲量之和，可按下式進(jìn)行計算： W=W1+W2+W3 （ 41） 式中： W——礦井瓦斯儲量， Mm3； W1——可采煤層的瓦斯儲量， Mm3； W2——受采動影響后能夠向開采空間排放的各不可采煤層的瓦斯儲量， 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——受采動影響后能夠向開采空間排放的不可采煤層 i的資源量， Mt； X2i——受采動影響 后能夠向開采空間排放的不可采煤層 i的瓦斯含量， m3/t； m——礦井可采煤層采動影響范圍內(nèi)的不可采煤層數(shù)； W3——受采動影響后能夠向開采空間排放的圍巖瓦斯儲量， Mm3實測或按下式計算： W3 =K（ W1+W2 ） （ 44） 式中： K——圍巖瓦斯儲量系數(shù)，一般取 K=；當(dāng)圍巖瓦斯很小時，可取 W3=0；若含瓦斯量較多時，可按經(jīng)驗取之或?qū)崪y確定。 一 XX各煤層瓦斯含量隨著煤層埋深增 加而增加，一 XX初步設(shè)計中開采最深水平為+1300m，地面標(biāo)高為平均為 +1900m，上煤組與下煤組取埋深 +250m時煤層瓦斯含量作為該煤組內(nèi)各煤層平均瓦斯含量計算煤層瓦斯儲量。由于井田內(nèi)除 6號煤層已進(jìn)行規(guī)?；_采，其中一 XX井筒北翼 +1680m水平以上 5號煤層基本已采完， 6號煤層正在布置回 23 采工作面，井田北部加 2線至井田南邊界 +1800m水平以上 6煤層均不同程度的受到淺部小窯開采影響，因此中煤組取埋深 300m時煤層瓦斯含量作為平均瓦斯含量計算煤層瓦斯儲量。根 據(jù) 經(jīng) 驗 圍 巖 瓦 斯 儲量 系 數(shù) 取 ， 經(jīng) 計 算 得 出 一 八 九 〇 煤 礦 的 瓦 斯 儲 量 如表 表 一 XX瓦斯儲量計算表 煤層 地質(zhì)儲量 （ Mt） 瓦斯含量（ m3/t） 圍巖含量系數(shù) 瓦斯儲量 （ Mm3） 11 12 21 222 3 4 5 6 7 8 9 10 合計 如上表 一 XX的瓦斯儲 為 ，其中上煤組瓦斯儲量為 ，中煤組瓦斯儲量為 ， 下煤組瓦斯儲量為 。 瓦斯可抽量計算 可抽瓦斯量是指瓦斯儲量中在當(dāng)前技術(shù)水平能被抽出的最大瓦斯量?？砂聪率接嬎?： W kwk ??抽 （ 45） K=k 321 kk ?? （ 46） ycy41 M/MMkk ）（? （ 47） 式中： Wc—可抽瓦斯量（ Mm3）； K—可抽系數(shù)； K1—瓦斯涌出程度系數(shù)； K2—負(fù)壓抽采時的抽采作用系數(shù)，可取 ； K3—礦井瓦斯抽采率（ %） K4—煤層瓦斯排放率（ %）； My—煤層原始瓦斯含量（ m3/t）； Mc—運到地面煤的殘余瓦斯含量（ m3/t）； 設(shè)計礦井瓦斯抽采率為 65%，根據(jù)礦井初步設(shè)計， 11至 10號煤層皆為可采煤層，無不可采煤層， K4取 100%。礦井瓦斯可抽量計算如表 。 24 表 礦井瓦斯可抽量 煤層 瓦斯儲量（ Mm3） 瓦斯涌出程度系數(shù) 負(fù)壓抽采作用系數(shù) 瓦斯抽采 率 可抽瓦斯量（ Mm3） 瓦斯儲量 合計 可抽瓦斯 量合計 11 65% 12 21 222 3 4 65% 5 6 7 8 65% 9 10 如上表，一 XX瓦斯可抽量為 ，其中上煤組可抽瓦斯量為 ，中煤組可抽瓦斯量為 ，下煤組可抽瓦斯量為 。 瓦斯抽放方法 瓦斯抽放方法根據(jù)瓦斯來源可劃分為開采煤層的預(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。表 對各類瓦斯抽放的使用條件及可抽放率進(jìn)行匯總。 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 由開采層機巷、風(fēng)巷或煤門等上向、下向順層鉆孔 有預(yù)抽時間的高瓦斯煤層、突出危險煤層 20～ 60 由石門、巖巷、鄰近層煤巷等打穿層鉆孔 屬 “勉強抽放 ”煤層 20，個別超過 50 地面鉆孔 高瓦斯 “容易抽放 ”煤層，埋藏較淺 20～ 30 密封開采巷道 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 由開采曾機巷、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、松動爆破、水力壓裂（預(yù)抽） 由開采層機巷、風(fēng)巷等打順層鉆孔，由巖巷或地面打孔 高瓦斯 “難以抽放 ”煤層 20～ 30 〈 30 鄰近層抽放瓦斯 卸壓抽放 開采層工作面推過后抽放上下鄰近層瓦斯 由開采層機巷、風(fēng)巷、中巷或巖巷向鄰近層打鉆 鄰近層瓦斯涌出量大、影響開采煤層安全時 40～ 80 由開采層機巷、風(fēng)巷、中巷等向采空區(qū)方向打斜交鉆孔 40～ 80 由煤門打沿鄰近層鉆孔 40～ 80 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放要求時 40～ 80 從地面打孔 地面打鉆優(yōu)于井下時 30～ 70 采空區(qū)抽放 密封采空區(qū)插管抽放 無自燃危險或采取防火墻措施時 50～ 60 現(xiàn)采采空區(qū)設(shè)密閉墻插管或向采空區(qū)打鉆孔抽放、預(yù)埋管抽放 20～ 60 圍巖瓦斯抽放 由巖巷兩側(cè)或正前方溶洞或裂隙帶打鉆、密閉巖巷進(jìn)行抽放、封堵巖巷噴瓦斯 區(qū)并插管抽放 圍巖有瓦斯噴出危險，瓦斯涌出量大或者有溶洞、裂隙帶儲存高瓦斯 26 瓦斯抽放 方法的確定 抽放瓦斯的方法選擇時應(yīng)該遵循以下的原則： （ 1） 根據(jù)煤層賦存狀況、瓦斯賦存規(guī)律、巷道布置、地質(zhì)條件和開采技術(shù)條件選擇瓦斯抽采方法。 （ 2） 根據(jù)礦井瓦斯涌出來源及涌出量選擇瓦斯抽采方法。 （ 3） 優(yōu)先采用先抽后采、先抽后掘的方法，優(yōu)先考慮開發(fā)、利用瓦斯資源。 （ 4） 優(yōu)化瓦斯抽采巷道工程，盡可能利用生產(chǎn)巷道，減少工程量。 （ 5） 抽采方法應(yīng)有利于抽采巷道的布置和維護(hù)。 （ 6） 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)的布置，有利于延長鉆孔的抽采時間。 根據(jù)礦井生產(chǎn)的實際情況，現(xiàn)開采的煤層為礦井淺部煤層，目前礦井開采的各煤層沒有發(fā)生過煤與瓦斯突出動力現(xiàn)象，同時結(jié)合礦井一水平瓦斯涌出預(yù)測量計算和瓦斯來源分析，礦井瓦斯抽采方法采用掘進(jìn)工作面采用邊掘邊抽；回采工作面采用順層鉆孔預(yù)抽的抽采方法，工作面回采期間順層預(yù)抽鉆孔作為邊采邊抽鉆孔使用；采空區(qū)采用埋管抽采與走向頂板鉆孔相結(jié)合的抽采方法。 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，布置 3個扇形鉆孔，然后插管、封孔進(jìn)行 的掘進(jìn)工作面的瓦斯 抽放 的方法 。 5號煤層、 6號煤層、 1， 4號煤層掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量在預(yù)測時占礦井瓦斯涌出的%、 %和 %，所以 要 設(shè)計掘進(jìn)工作面邊掘邊抽 的抽采方法 來降低掘進(jìn)時的瓦斯涌出量，保證掘進(jìn)工作的 安全、有效的 進(jìn)行 。 設(shè)計為在 煤巷掘進(jìn)工作面后方兩側(cè)各施工一個鉆場。鉆場的長 寬 高為3m3m。同側(cè)相鄰兩個鉆場的間 距為 60m，異側(cè)相鄰兩個鉆場間距為 10m。鉆場內(nèi)沿走向布置 3個邊掘邊抽鉆孔，鉆孔孔徑為 75mm，鉆孔沿煤層層面布置見圖 ，鉆孔控制范圍為沿煤層層面巷道左右兩邦各 15m內(nèi)的煤體。鉆孔在鉆場內(nèi)的布置見圖 ，巷道另一側(cè)鉆場內(nèi)的鉆孔參見圖 。各鉆孔參數(shù)見表 ，表中鉆孔傾角以煤層平均傾角為 16176。為計算依據(jù)，井下煤層傾角變化時鉆孔傾角應(yīng)作相應(yīng)調(diào)整，以使整個鉆孔處于煤層中。當(dāng)掘進(jìn)巷道布置在傾斜煤層靠近頂板或底板處