【正文】 ：當一個回采工作面的絕對瓦斯涌出量大于 5m3/min或一個掘進工作面的瓦斯涌出量大于 3m3/min，采用通風(fēng)方法解決瓦斯不可能或不合理時應(yīng)采用瓦斯抽放措施。顯然 , 該礦回采工作面的絕對瓦斯涌出量已經(jīng)超過 5m3/min，且產(chǎn)量和瓦斯涌出量都有進一步增加的趨勢。 采掘工作面需要采取瓦斯抽放的必要性判斷標準是：在給定的巷道通風(fēng)斷面條件下，采掘工作面設(shè)計通風(fēng)能力小于稀釋瓦斯所需的風(fēng)量 ,即式（ 2－ 1）成立時 , 抽放瓦斯第二章 抽采瓦斯設(shè)計參數(shù) 24 才是必要的。 CKQ＜Q / ? ………………………………… （ 2－ 1） 式中： Q0 采掘工作面設(shè)計風(fēng)量 , m3/s； Q采掘工作面瓦斯涌出量 , m3/min； K瓦斯涌出不均衡系數(shù) ,取 K=； C《煤礦安全規(guī)程》允許的采掘工作面瓦斯?jié)舛龋?%，取 C=1. 根據(jù)采掘工作面瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果，由式（ 2－ 1）計算得到的回采工作面 (按炮采一個工作面考慮 )、掘進工作面 (按 2個掘進工作面考慮 )瓦斯抽放必要性判斷結(jié)果如表。 表 礦井瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果） 生產(chǎn)時期 工作面 瓦斯涌出量 設(shè)計風(fēng)量（ m3/s） 需要風(fēng)量（ m3/s） 是否需要抽放 m3/t m3/min 生產(chǎn) 采空區(qū) 難判定涌量 需要 回采 16 需要 1個掘進 10 需要 由表 ，對回采工作面和采空區(qū)而言，單純靠通風(fēng)方法不能解決工作面瓦斯超限問題。對掘進工作面而言 , 部分掘進工作面可能存在供風(fēng)難的問題 , 也可能需要采取瓦斯抽放措施。 二、瓦斯抽采的可行性 瓦斯抽放指標是用來衡量煤層預(yù)抽瓦斯抽采難易程度的參數(shù)，常用的有煤層透氣性系數(shù)和鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)。根據(jù)《煤礦瓦斯抽放規(guī)范》（ AQ10272021），將未卸壓的原始煤層的抽采難易程度劃分為容易抽采、可以抽采、較難抽采三類，相應(yīng)的取值范圍見表 211。 表 211 煤層瓦斯抽采難易程度表 類別 煤層透氣性系數(shù) m2/(MPa2d) 鉆孔流量衰減系數(shù)（ d1） 容易抽采 ＞ 10 ＜ 可以抽采 10～ ～ 較難抽采 ＜ ＞ 七公里 煤礦還未測定煤層透氣性系數(shù) 及 鉆孔流量衰減系數(shù)。 礦井按突出礦井礦井設(shè)計，建立瓦斯抽采系統(tǒng)是必要的，而且從技術(shù)上講也是可行的。 第二章 抽采瓦斯設(shè)計參數(shù) 25 第二節(jié) 瓦斯來源分析 礦井瓦斯分別來源于回采工作面、掘進工作面及采空區(qū)。 1）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，對于緩傾斜和傾斜煤層影響范圍一般上鄰近層約 100m，下鄰近層約 50m。 2）掘進工作面涌出瓦斯構(gòu)成一是來自掘進巷道煤壁瓦斯涌出，二是來自掘進落煤的瓦斯涌出； 3）采區(qū)瓦斯涌出量是指采區(qū)內(nèi)所有回采工作面、掘進工作面及采空區(qū)瓦斯涌出量之和； 4）礦井瓦斯涌出量為全礦井內(nèi)全部生產(chǎn)采區(qū)和已采采區(qū)（包括其它輔助巷道）瓦斯涌出量之和。 回采工 作面、采區(qū)、礦井瓦斯來源及涌出構(gòu)成 礦井設(shè)計以一個采區(qū)、一個回采工作面、兩個掘進工作面達到設(shè)計生產(chǎn)能力，現(xiàn)采煤工作面布置在 M23煤層，主要為本煤層 和鄰近層 瓦斯涌出，由 回采工作面、采區(qū)、礦井瓦斯來源及涌出構(gòu)成。 第三節(jié) 煤層瓦斯基本參數(shù) 一、煤層瓦斯壓力 2021年 7月中國礦業(yè)大學(xué)礦山開采與安全教育部重點實驗室對 M16煤層作了煤與瓦斯突出危險性鑒定，但無法取得精確的瓦斯壓力值。《采礦設(shè)計手冊》對本區(qū)相鄰的六枝礦區(qū)統(tǒng)計瓦斯壓力系數(shù) —，相鄰的水城礦區(qū)統(tǒng)計瓦斯壓力系數(shù)約 ；基于安全考慮， 結(jié)合阿弓向斜礦井整體瓦斯壓力系數(shù)情況取最大值， 本次設(shè)計 取 P＝ 預(yù)測計算瓦斯壓力的參數(shù) 。 二、煤層瓦斯含量 瓦斯在煤體中存在的狀態(tài)有二種：一種叫游離狀態(tài)，一種叫吸附狀態(tài)。在天然條件下，煤體中以吸附狀態(tài)貯存的瓦斯約占 8090%，以游離狀態(tài)貯存的占 1020%，總體來說，瓦斯絕大部份是以吸附狀態(tài)存在的。 礦井未作瓦斯參數(shù)測定， 根據(jù)提供的煤質(zhì)資料，對各開采煤層瓦斯含量進行預(yù)測 。煤層煤質(zhì)特征見表 231。 第二章 抽采瓦斯設(shè)計參數(shù) 26 表 231 礦區(qū)主要煤層煤質(zhì)特征一覽表 煤層 編號 煤層平 均厚度 (m) 煤層平 均傾角 (176。) 層間距 （ m） 煤層 結(jié)構(gòu) 穩(wěn)定性 容重 (t/m3) 頂、底板巖性 頂板 底板 M6 5 10 65 30 12 20 較簡單 穩(wěn)定 鈣質(zhì)細砂巖 粘土巖 M7 5 較簡單 不穩(wěn)定 泥巖、 粉砂質(zhì)泥巖 泥巖、 粉砂質(zhì)泥巖 M16 5 較簡單 穩(wěn)定 砂質(zhì)粘土 巖、 粘土巖 M23 5 較復(fù)雜 較穩(wěn)定 石灰?guī)r 鈣質(zhì)細砂巖 泥巖、粉砂巖 M27 5 較復(fù)雜 較差 石灰?guī)r、高 嶺石泥巖 泥巖、 粉砂 質(zhì)泥巖 M30 5 較簡單 較差 粉砂巖 局部為泥巖 泥巖 礦井劃分為三個采區(qū) （說明：三采區(qū)位于 +1440m 標高以上， 該 礦已經(jīng)以上限 +1600m標高編制了資源儲量核實報告，貴州省國土資源廳已經(jīng)批復(fù)；目前正在變更采礦許可證上限標 高，在采礦許可證上限標高未變更以前，原設(shè)計的三采區(qū)不得開采） 。 一采區(qū)已基本采空，因此，設(shè)計只對二采區(qū)瓦斯含量和瓦斯涌出量進行預(yù)測。 根椐《采礦設(shè)計手冊》煤層瓦斯含量計算經(jīng)驗公式一： Yfn0 . 1 4 6r )(e))(VP ()100(?f n PbWAWyWxWh ff ???????? 式中： Wx在 P、 t 條件下的吸附瓦斯含量， m3/t； WY在 P、 t 條件下的游離瓦斯含量， m3/t； Af煤層灰分，％； Wf煤層水分，％； rV 煤層揮發(fā)分，％； P煤層瓦斯壓力， Mpa， P＝（ ～ ） H/1000，該礦取 P＝ 。 第二章 抽采瓦斯設(shè)計參數(shù) 27 fn煤的孔隙率， %，取 10； en溫度系數(shù)， e 為自然對數(shù)底， n= ?； + rV ； rV ； KY－相對于煤層瓦斯壓力下的瓦斯壓縮系數(shù)，取 ； γ煤的容重， t/m3； t溫度， C176。； 經(jīng)過以上公式， 二采區(qū)可采 煤層瓦斯含量預(yù)測結(jié)果見表 232。 表 232 二采區(qū) 可采煤層瓦斯含量預(yù)測值 煤層W f( %)A f(%) Vr (%) a b P(Mpa) 1/en (V r ) f n(%)γ(t/m 3 ) K yW X(m 3 /t)W Y(m 3 /t) W h (m3 /t)M23 M27 M30 3 由于二采區(qū)開采時，礦井 M16 已經(jīng)開采完， M16 煤層開采時，下部煤層瓦斯得到一定的釋放，因此，二采區(qū)煤層實際剩余瓦斯含量計算如下： （ 1）一采區(qū) M16 煤層回采時 鄰近層瓦斯涌出量按下式計算： 式中： q2——原始狀態(tài)下鄰近層相對瓦斯涌出量， m3／ t； mi——第 i個鄰近層煤層厚度， m； M——工作面采高， m； ηi——第 i個鄰近層瓦斯排放率， %,參照 AQ1018－ 2021標準附錄 D選?。? （ AQ1018－ 2021標準附錄 ： 鄰近層受采動影響瓦斯排放率 ηi） W0i——第 i個鄰近層煤層原始瓦斯含量， m3／ t,參照開采層選??； Wci——第 i個鄰近層煤層殘存瓦斯含量， m3／ t，參照開采層選取。 第二章 抽采瓦斯設(shè)計參數(shù) 28 鄰近層受采動影響瓦斯排放率 i? ： 當鄰近層位于冒落帶中時， i? =1； 當采高小于 ， i? 按 AQ1018－ 2021標準附錄 。 i? =1hi/hp () 式中： hi——第 i鄰近層與開采層垂直距離， m； hp——受采動影響頂板巖層形成貫穿裂隙，鄰近層向工作面釋放卸壓瓦斯的巖層破壞范圍， m。 開采層頂、底板的破壞影響范圍 hp按《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》中附錄六的方法計算。 1— 上鄰近層； 2— 緩傾斜煤層下鄰近層； 3— 傾斜、急傾斜煤層下鄰近層。 當采高大于 ， i? 按 AQ1018－ 2021標準附錄 。 i? =() 式中： hi——第 i鄰近層與開采層垂直距離， m； 第二章 抽采瓦斯設(shè)計參數(shù) 29 hp——受采動影響頂板巖層形成貫穿裂隙，鄰近層向工作面釋放卸壓瓦斯的巖層破壞范圍， m。 L——工作面長度。 開采 M16煤層時， M23煤層涌入 M16煤層的瓦斯量計算如下； q2= )( ???? m3/t 開采 M16煤層時， M27煤層涌入 M16煤層的瓦斯量計算如下； q2= )( ???? m3/t 開采 M16煤層時， M30煤層涌入 M16煤層 的瓦斯量計算如下； 因 M16與 M30煤層間距達 62m， M16煤層開采， M30煤層基本無瓦斯涌出。 （ 2） M16煤層開采后，二采區(qū)各煤層實際剩余瓦斯含量 M23煤層實際剩余瓦斯含量： = m3/t； M27煤層實際剩余瓦斯含量： = m3/t M30煤層實際剩余瓦斯含量： = m3/t 由于礦井一采區(qū)開采 M16煤層，二采區(qū)是在一采區(qū)開采完后，進行開采。所以二采區(qū)的三層煤在一采區(qū) M16作保護層開采后，瓦斯均得到釋放。根據(jù)以上計算， M16開采后， M23煤層經(jīng)釋放，剩余瓦斯含量 m3/t； M27煤層經(jīng)釋放，剩余瓦斯含量 ；M30煤層經(jīng)釋放，剩余瓦斯含量 m3/t。 可見預(yù)測計算， M16煤層作保護層開采后， M23煤層已經(jīng)得到保護 ， 消除突出危險 ，但在 M23煤層采掘作業(yè)前仍需進行區(qū)域驗證是否消突 ，待區(qū)域驗證無突出危險后方可進行采掘作業(yè) 。 而 M2 M30煤層則未消除出突出危險。 設(shè)計 二采區(qū)開采時的瓦斯涌出量， M2 M2 M30煤層的瓦斯含量均應(yīng)減去 M16煤層開采的釋放量。 第四節(jié) 瓦斯儲量和可抽量 一、瓦斯儲量 瓦斯儲量是指 煤田開發(fā)過程中，能夠向開采空間排放瓦斯的煤巖層賦存的瓦斯總量。 根據(jù)《煤礦瓦斯抽放規(guī)范》，其 計算公式為： 321 w ??? 式中： 第二章 抽采瓦斯設(shè)計參數(shù) 30 W—礦井 二采區(qū) 地質(zhì)資源 /儲量， Mm3； W1—礦井 二采區(qū) 可采煤層瓦斯儲量， M m3； ?? ?? ni ii wAw 1 111 式中： A1i—礦井 i可采煤層的地質(zhì)儲量 , Mt； W1i礦井 i可采煤層的瓦斯含量 , m3/t； 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； ?? ?? ni ii wAw 1 222 式 中： A2i—受采動影響后能夠向開采空間排放的 i不可采煤層的地質(zhì)儲量， Mm3； W2i受采動影響后能夠向開采空間排放的 i不可采煤層的瓦斯儲量， m3/t； 因為地質(zhì)報告沒有提供不可采煤層的地質(zhì)儲量 ,因此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按可采煤層瓦斯儲量 10%計算。 W3受采動影響后能夠向開采空間排放的巖層瓦斯儲量， Mm3； )( 213 wwkw ?? k—圍巖瓦斯儲量系數(shù)，一般取 K=～ ,取 K=。 二采區(qū) 地質(zhì)瓦斯儲量計算結(jié)果見表 241。 表 241 二采區(qū) 地質(zhì)瓦斯儲量計算表 煤層 瓦斯含量(m3/t) 可采煤層地質(zhì)儲量 (萬噸 ) 可采煤層瓦斯地質(zhì)儲量(Mm3) 不可采煤層的瓦斯儲量 (Mm3) 受采動影響后能夠向開采空間排放巖層瓦斯儲量 (Mm3) 礦井瓦斯地質(zhì)儲量(Mm3) M23 127 M27 163 M30 155 合計 二、礦井可抽瓦斯量 可抽瓦斯量是指瓦斯儲量中在當前技術(shù)水平能被 抽出來的最大瓦斯量，根據(jù)《煤礦瓦斯抽放規(guī)范》，其計算公式為： kc k kηWW? 第二章 抽采瓦斯設(shè)計參數(shù) 31 式中： Wkc—可抽瓦斯量，萬 m3； Wk—瓦斯儲量，萬 m3； ηk—瓦斯抽采率， %。按照《煤礦瓦斯抽采基本指標》要求，并結(jié)合目前抽采瓦斯的實際水平及設(shè)計對礦井煤層瓦斯抽采所采用的方法（綜合抽采），取 ηk=50%； 礦井可抽瓦斯量 具體詳見表 242。 表 242 礦井各煤層可抽地質(zhì)儲量統(tǒng)計 煤層編號 瓦斯含量 抽放率 可采煤層地質(zhì)儲 量（萬噸） 可抽瓦斯儲量 (Mm3) （ m179。/t） （ %） M23 50 127 M27 50 163 M30 50 155 小 計 44