【正文】 要性分析 回采工作面抽放瓦斯的必要性分析 XX煤礦無論是在 單獨開采 M11煤時 還是在 M9和 M11煤層交替回采時 M11煤層的 回采工作面瓦斯涌出量達(dá) m3/min，隨著向更深部的開拓工作面 瓦斯涌出量 將XX 煤礦礦井抽放瓦斯工程初步設(shè)計 21 進(jìn)一步加大， 將 遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過《 規(guī)范》規(guī)定絕對涌出量 5m3/min的界限 ，即使不考慮瓦斯涌出不均衡系數(shù)工作面所需配風(fēng)量 也 超過 1700 m3/min。 XX煤礦地壓比較大，巷道變形嚴(yán)重，目前工作面配風(fēng)量只能達(dá)到 1000 m3/min左右。因此 根據(jù)礦井初步設(shè)計報告中的 工作面配風(fēng)量來看，要想單靠 風(fēng)量來解決工作面瓦斯問題存在困難，為保證礦井安全生產(chǎn) 并 達(dá)到 到設(shè)計的產(chǎn)量，回采工作面進(jìn)行抽放瓦斯是必要的；在 M9和M11煤層交替回采單獨開采 M9煤層 時， 工作面大部分瓦斯在開采 M11煤層時已被釋放，回采工作面瓦斯涌出量僅為 ，所以根據(jù)《 規(guī)范》規(guī)定絕對涌出量 5m3/min的界限， M9煤層回采工作面可 不 進(jìn)行 抽放， 但在回采時如遇到地質(zhì)構(gòu)造瓦斯涌出量增大通風(fēng)解決 不合理 的情況下也需要采用抽放解決瓦斯 。 掘進(jìn)工作面抽放瓦斯的必要性分析 在設(shè)計的掘進(jìn)速度下，當(dāng)掘進(jìn)工作面通風(fēng)能力小于稀釋瓦斯所需的風(fēng)量，即下式成立時，抽放是必要的。 CK ??? ……… …………… ( 212) 式中： Q0─掘進(jìn)工作面設(shè)計通風(fēng)能力， m3/s； Q─掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量 ， m3/min； K─瓦斯涌出不均衡系數(shù) ， K=； C─《煤礦安全規(guī)程》允許的工作面瓦斯 濃度， %， 取 C＝ 1； 經(jīng)過對礦井瓦斯涌出量的預(yù)計， XX煤礦的掘進(jìn)工作面抽放必要性判別見表 29。 掘進(jìn)工作面抽放必要性判別表 表 29 掘進(jìn)頭類型 掘進(jìn)速度 (m/mon) Q(m3/min) Q0 (m3/s) Q0＜ Q 炮掘 150 否 否 否 否 由本礦井掘進(jìn)頭配風(fēng) 情況（上 表 ） 可以看出： XX煤礦 掘進(jìn)頭配風(fēng)為 400m3/min的條件下，炮掘工作面按 上 式來看目前 無需 抽放， 而且掘進(jìn)面絕對涌出量也未超過《規(guī)范》所規(guī)定 的 3m3/min允許值以上， 但 M9煤層 經(jīng)煤炭科學(xué)研究總院 XX分院鑒定為 突出煤層 ， 在 礦井實際煤巷開拓掘進(jìn)過程中的瓦斯涌出的情況來看，放炮后經(jīng)常出現(xiàn)瓦斯?jié)舛瘸薜那闆r，而且在 施工 瓦斯排放孔 時 經(jīng)常發(fā)生頂鉆、夾鉆和噴孔情XX 煤礦礦井抽放瓦斯工程初步設(shè)計 22 況，雖然在開采 M11煤層后對 M9煤層瓦斯起到了釋放 作用 ，但 考慮到 M9煤層為突出煤層，從安全生角度出發(fā)，在遇到地質(zhì)構(gòu)造瓦斯涌出量增大 時 ， 可考慮 采取抽放措施解決瓦斯超限問題； M11煤層作為 M9煤層的保護(hù)層，是本礦井的首采煤層， 經(jīng)煤炭科學(xué)研究總院 XX分院鑒定 為 突出煤層， 又 因 M11煤層 離 M9煤層比較近，平均間距不到 20m，故在 M11煤層掘進(jìn)時瓦斯涌出量會比較大，所 以建議 M11煤層掘進(jìn)工作面進(jìn)行 抽 放 。 綜上所述，結(jié)合 XX煤礦 的實際生產(chǎn)情況以及考慮未來 10年的生產(chǎn)規(guī)劃，由于XX煤礦煤層地質(zhì)條件較復(fù)雜，遇到地質(zhì)構(gòu)造可能會 出現(xiàn) 瓦斯涌出量突然增大 現(xiàn)象 ，所以 M9煤層掘進(jìn)工作面可視情況而定是否進(jìn)行掘進(jìn)面預(yù)抽 ，而對于 M11煤層掘進(jìn)工作面瓦斯 進(jìn)行抽 放 是必要的。 三、瓦斯抽放的可能性 開采層瓦斯抽放的可能性 開采層抽放瓦斯的可能性，是指煤層在天然透氣性條件下進(jìn)行預(yù)抽的可能性。衡 量其可抽性的指標(biāo)，一個為煤層的透氣性系數(shù) (λ)、一個為鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)(α)，據(jù)此指標(biāo)將煤層預(yù)抽瓦斯的難易程度進(jìn)行分類，如表 210所示。 開采層預(yù)抽瓦斯難易程度分類表 表 210 抽放難易 程度指標(biāo) 鉆孔瓦斯流量衰 減系數(shù) α(d1) 煤層透氣性系 數(shù) λ(m2/MPa2d) 容易抽放 ＜ ＞ 10 可以抽放 ～ 10～ 較難抽放 ＞ ＜ 根據(jù)煤炭科學(xué)研究總院 XX分院為 XX煤礦所作 的礦井瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定， 本礦井 實測的瓦斯抽放指標(biāo)參數(shù)為： 鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù) αM9= αM11=~ d1 煤層透氣性系數(shù) ? M9=~d ? M11=d ； 將此煤層抽放指標(biāo)對照表 28可知， XX煤礦 M11和 M9煤層從鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)和煤層透氣性系數(shù)來 判定屬于可以抽放煤層。 可以認(rèn)為 XX煤礦的煤層屬于可以抽放 煤層，但需采取一些經(jīng)證實有效的強化抽放措施以取得預(yù)期抽放效果，因此對XX煤礦 M11煤層（包括 M9煤層需要抽放時）進(jìn)行煤層瓦斯抽放是可行的。 XX 煤礦礦井抽放瓦斯工程初步設(shè)計 23 鄰近層瓦斯抽放的可行性 由 XX煤礦開拓計劃表明，礦井正式投產(chǎn)后 M1 M9煤層為主采層 ， M11煤層為首采煤層 。 M11煤層有較多的鄰近層，其層間距均在卸壓影響范圍內(nèi)，受 M11煤層回采的 影響， 鄰近煤層 的 透氣性不同程度地增加，并且 M M M13和 M15煤層距離主采煤層比較近，回采時采取施工鉆孔或者其他有效的措施對鄰近層瓦斯進(jìn)行抽放是可行的，還能在一定程度上解決鄰近煤層 瓦斯向回采工作面涌入的問題，因此 單獨開采 M11煤層時， M11煤層回采時對鄰近層進(jìn)行瓦斯抽放是可行的 ； M9煤層 工作面 回采 時，在受 M11煤層回采影響的區(qū)域內(nèi)，由于 下鄰近層 M11煤層已采，使得 M9煤層及其鄰近層瓦斯大部分釋放， M9煤層上 下 鄰近層的瓦斯涌出 量較小 ，所以 M9煤層回采時可不用考慮鄰近層抽放。 采空區(qū)瓦斯抽放的可能性 XX煤礦 建設(shè)完成投產(chǎn)后，在 單獨開采 M11煤層時 ， M11煤層工作面回采過程中采空區(qū)內(nèi)丟失的煤炭將解吸一部分瓦斯，加上 XX煤礦 的回采方法采用一次采全高、全部跨落法管理頂板，上下鄰近煤層較多且 層間距離比較小，而且上鄰近層 M9煤層瓦斯含量較高，鄰近層和圍巖受采動影響，卸壓瓦斯必定通過采空區(qū)冒落產(chǎn)生的裂隙涌向采空區(qū)，故 XX煤礦在 單獨開采 M11煤層時 對 M11煤層工作 面的采空區(qū) 進(jìn)行瓦斯抽放是可行的， 其它礦井實踐證明采空區(qū)瓦斯抽放得 到 良好的抽放效果；在 M9和 M11煤層交替回采時， M9煤層回采工作面大部分瓦斯被 M11煤層回采時釋放，采空區(qū)涌出量較小，所以 M9煤層工作面回采時采空區(qū)可不進(jìn)行瓦斯抽放。 綜上所述， XX煤礦對 M11煤層進(jìn)行 瓦斯抽放是可行的；而 M9煤層可不進(jìn)行瓦斯抽放（ 如遇到地質(zhì)構(gòu)造瓦斯突然增大等 特殊情況 下進(jìn)行瓦斯抽放也是可行的）。 三、建立永久瓦斯抽放系統(tǒng)的條件 通過對 XX煤礦礦井 瓦斯涌出量的預(yù)計，在 單獨開采 M11煤層時 礦井 絕對瓦斯涌出量達(dá) ，回采工作面絕對瓦斯涌出量為 ；在實際采掘過程中，掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量在炮后已經(jīng)超過了 3m3/min，瓦斯?jié)舛仍谂诤筮_(dá)到 4%；在 M9和 M11煤層 交替 開采 時 ，在開采 M9煤層時礦井絕對瓦斯涌出量為 m3/min， 在開采 M11煤層 時礦井絕對瓦斯涌出量達(dá) ，回采工作面絕對瓦斯涌出量為XX 煤礦礦井抽放瓦斯工程初步設(shè)計 24 。 所以無論是 單獨開采 M11煤層 還是 M9與 M11煤層交替開采時期 M11煤層、及其鄰近層瓦斯有可抽性且瓦斯儲量豐富、資源可靠， 設(shè)抽放率為 30%，抽放量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 2m3/min， 瓦斯抽放服務(wù)年限 與礦井服務(wù)年限相同 。已經(jīng)具備了建立永久抽放系統(tǒng)的條件。 XX 煤礦礦井抽放瓦斯工程初步設(shè)計 25 第 三 章 瓦斯抽放 初步設(shè)計 第 一 節(jié) 礦井瓦斯來源分析 一、礦井瓦斯來源及涌出構(gòu)成 XX煤礦投產(chǎn)后 在開采期間的瓦斯來源由以下三部分組成：回采工作面 (包括圍巖及鄰近層 )的瓦斯涌出、掘進(jìn)工作面的瓦斯涌出和采空區(qū) (包括圍巖 )的瓦斯涌出。各瓦斯源涌出的瓦斯占礦井 瓦斯的涌出比例與礦井的開采深度和礦井的生產(chǎn)接續(xù)布局、采掘強度等有關(guān)，根據(jù)礦井瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果 (表 26)，計算確定的 XX煤礦 在單獨開采 M11煤層時 的瓦斯涌出構(gòu)成為： 回采工作面瓦斯占 %，掘進(jìn)工作面瓦斯占 %，采空區(qū)瓦斯占 %； M9和 M11煤層交替回采時 的瓦斯涌出構(gòu)成為：在 M9煤層進(jìn)行 回采 時 工作面瓦斯占 %，掘進(jìn)工作面瓦斯占 %，采空區(qū)瓦斯占 %，在 M11煤層進(jìn)行 回采 時 工作面瓦斯占 %，掘進(jìn)工作面瓦斯占%，采空區(qū)瓦斯占 %。 可以看出， XX煤礦 達(dá)產(chǎn)后無論是前期還是后期 在 M11煤層中回采時 的瓦斯涌出構(gòu)成中： 回采工作面、采空區(qū)瓦斯涌出比重較大，皆介于礦井瓦斯涌出量的 35%～55%之間 ；而 M9和 M11煤層交替回采時 在 M9煤層中回采時的瓦斯涌出構(gòu)成中：掘進(jìn)工作面、采空區(qū)瓦斯占比重較大，皆介于礦井瓦斯涌出量的 30%～ 55%之間 。 因此礦井 在 M11煤層中回采時 回采工作面、采空區(qū)的瓦斯治理是礦井瓦斯治理的重點 ；在 M9煤層中回采時掘進(jìn)工作面、采空區(qū)瓦斯治理是礦井瓦斯治理的重點。 但是由于M9和 M11煤層均 為 突出煤層，所以 在 M9煤層回采時回采工作面的瓦斯治理和 M11煤層回采時掘進(jìn)工作面的瓦斯治理 也應(yīng)該重視，尤其在遇到斷層等地質(zhì)構(gòu)造時更應(yīng)重視。 二、回采工作面的瓦斯來源及涌出構(gòu)成 XX煤礦回采工作面瓦斯來源包括開采層和鄰近層 (包括圍巖 )瓦斯兩大部分。首先開采保護(hù)層 M11煤層時， M11煤層屬中厚煤層，其上 M9煤層距離較近，而且 M9XX 煤礦礦井抽放瓦斯工程初步設(shè)計 26 煤層瓦斯含量較大，還有其它幾層鄰近層距離 M11煤層都比較近，故鄰近層對 M11煤層的瓦斯涌出影響比較大；當(dāng) M9和 M11煤層 交替 開采時， M9煤層受到開采的保護(hù)層 M11煤層的影響， M9煤層及其鄰近層的瓦斯大部分被釋放，只有本煤層少部分瓦斯 、 上鄰近層 M6和 M7煤層 和下鄰近層 M13和 M15煤層 沿采動裂隙向 M9煤層釋放的 瓦斯 ，又根據(jù)現(xiàn)場由 M9煤層巷道向 M7煤層施工上向鉆孔時知此區(qū)域的 M7煤層較薄，所以在 M9和 M11煤層交替回采時， 開采 M9煤層時其工作面瓦斯涌出量較小。但無論是在前期還是在后期 M11煤層都作為礦井瓦斯治理的重點，瓦斯涌出量中開采層及其鄰近層的涌出量是其主要來源。 三、采空區(qū)瓦斯涌出及涌出構(gòu)成 XX煤礦為一新建礦井， 達(dá)產(chǎn)時礦井 將 擁有一個回采工作面和四個掘進(jìn)工作面，單獨開采 M11煤層時 擁 有 一 個 M11煤層的回采工作面， 在 M9和 M11煤層 交替回采 。在 單獨開采 M11煤層時 沒有采空區(qū)或采空區(qū)面積較小，但是隨著礦井生產(chǎn)時間的推移和采區(qū)范圍的擴(kuò)大， 采空區(qū)瓦斯涌出 將會 占比重較大， 對工作面瓦斯涌出量影響較大，尤其 在 M9和 M11煤層 交替 開采時， M11煤層采空區(qū)對 M9煤層回采工作面瓦斯涌出影響較大，故在 XX煤礦達(dá)產(chǎn)及達(dá)產(chǎn)以后采空區(qū)瓦斯涌出量所占的比例勢必將會逐漸加大，所以在礦井生產(chǎn)的中后期對于采空區(qū)瓦斯涌出的治理更加應(yīng)該引起重視。 綜上所述，根據(jù)煤層賦存情況、礦井開拓開采技術(shù)條件以及預(yù)測的瓦斯涌出情況， 建議 XX煤礦 在 M11煤層 回采時 采取 本煤層、鄰近層和采空區(qū)同時抽放的 綜合瓦斯抽 放方法（如 M9煤層需要抽放解決瓦斯問題 時 可參考 M11煤層的瓦斯抽放方案）。 第 二 節(jié) 抽放瓦斯方法 一、選擇抽放瓦斯方法的原則 礦井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按瓦斯來源大致可以分為以下五類： (1)開采層瓦斯抽放方法； (2)鄰近層瓦斯抽放方法； (3)采空區(qū)瓦斯抽放方法； (4)圍巖瓦斯抽放方法； (5) 綜合抽放瓦斯方法。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。 XX 煤礦礦井抽放瓦斯工程初步設(shè)計 27 選擇抽放瓦斯的方法時應(yīng)遵循如下的原則： 賦存狀況、開采巷道布置、地質(zhì)條件和開采技術(shù)條件； ，應(yīng)盡可能采用綜合抽放瓦斯方法，以提高抽放瓦斯效果； ，實現(xiàn)抽放巷道與開采巷道的結(jié)合； ； ，降低抽放成本； 、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間。 二、瓦斯抽放方法 根據(jù)第二章對礦井采、掘工作面瓦斯涌出量的預(yù)測、 礦井抽放瓦斯必要性的闡述和前面對工作面瓦斯來源和涌出構(gòu)成的分析，結(jié)合 XX煤礦開拓開采技術(shù)條件，可以采用的抽放瓦斯方法有： （ 1） 本煤層瓦斯抽放； （ 2） 鄰近層瓦斯抽放； （ 3） 采空區(qū)瓦斯抽放； （ 4） 本煤層、鄰近層和采空區(qū)綜合瓦斯抽放。 按照 XX煤礦回采工作面的設(shè)計產(chǎn)量、瓦斯涌出量、通風(fēng)能力以及目前的瓦斯抽放水平，經(jīng)全面分析計算， XX煤礦無論是前期的首采區(qū)還是根據(jù)礦井規(guī)劃后期需要增加的采區(qū) ， M11煤層的 各回采工作面都必須采取 本煤層和采空區(qū)同時抽放的綜合瓦斯抽放方法。 本煤層瓦斯抽放 本煤層瓦斯抽放可分為 開采層未卸壓抽放和卸壓抽放兩種方法。根據(jù)礦井已測定瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)情況以及 相似 礦井的抽放情況， M11煤層屬于可以抽放煤層，設(shè)計在煤層的回采工作面采用未卸壓抽放 (預(yù)抽 )和邊采邊