【正文】 專用瓦斯抽采瓦斯巷，向11煤層打穿層鉆孔抽采11煤層的瓦斯。這種方法從原理上講雖然仍為鄰近層卸壓抽采，但突破了以往僅在開采層巷道向鄰近層打鉆抽采的老模式。雖然增加了一些巷道掘進和維護費用，但減少了打鉆的費用，最主要的還是取得了好的抽采瓦斯效果，安全生產(chǎn)有了保障，也獲得了好的經(jīng)濟效益。再如本煤層抽采瓦斯方法，其難點在于低透氣性煤層瓦斯抽采。我國20世紀(jì)70年代曾經(jīng)試驗過水力割縫、水力壓裂等方法，但由于工藝復(fù)雜、技術(shù)難度大，還必須有一些特殊設(shè)備等原因，難以大面積推廣使用。80年代后又對預(yù)裂爆破增大煤層透氣性的方法進行了試驗研究。因為工藝復(fù)雜、技術(shù)難度大等原因，沒能大規(guī)模推廣應(yīng)用。20世紀(jì)末，我國和俄羅斯合作在焦作開展了交叉鉆孔抽采本煤層瓦斯的試驗，取得了較好的效果。焦作的試驗表明：在不增加鉆孔工程量的條件下，交叉布孔預(yù)抽開采層瓦斯量增加56%～83%。分析認(rèn)為，交叉布孔除了由于交叉增加煤體卸壓范圍、提高透氣性外，還由于鉆孔相互交叉影響，可避免因某一鉆孔坍塌堵塞而影響正常抽采。另外斜向鉆孔還可延長鉆孔在采煤工作面前方卸壓帶內(nèi)的瓦斯抽采時間。因而交叉鉆孔可以較好地提高開采層的抽采瓦斯效果。再有水平長鉆孔抽采本煤層瓦斯，過去由于打鉆裝備及工藝問題，始終打不出理想的長鉆孔。近幾年由于鉆機研究開發(fā)的突破，使得打本煤層長鉆孔成為可能。西安分院研制開發(fā)的MK系列鉆機，打出了超過700m的本煤層長鉆孔。還有如中美合作開采的大寧礦井（山西晉城），將美國的長鉆孔及拐彎鉆孔等工藝技術(shù)推廣應(yīng)用到了我國，取得了好的抽采效果。再如采空區(qū)抽采，過去一直沒有克服抽采濃度低、抽采量小的瓶頸。近幾年由于大型抽采泵的出現(xiàn)以及抽采工藝的進一步優(yōu)化，使采空區(qū)抽采創(chuàng)造了前所未有的輝煌，如撫順老虎臺礦經(jīng)過多年的實踐摸索，采用了尾巷瓦斯道、兩順槽超前抽采瓦斯、頂板道超前抽采及上順槽埋管抽采瓦斯等方式。其中采空區(qū)（尾巷瓦斯道抽采、順槽埋管抽采）抽采量已占到抽采總量的70%以上，是目前老虎臺礦抽采瓦斯的主要方式。 瓦斯抽采方法選擇 開采層未卸壓抽采的鉆孔抽采量高低主要取決于煤層瓦斯壓力和透氣性兩個因素。在透氣性較低的情況下，提高未卸壓煤層抽采率的途徑除了增加揭露煤的暴露面、延長抽采時間和提高抽采負(fù)壓外，還可采用開采層交叉鉆孔抽采、淺孔抽采、地面鉆井等技術(shù)，通過提高煤層透氣性來達到提高抽采率的目的。2003年平頂山煤業(yè)集團在平頂山礦區(qū)實施國家“九五”科技攻關(guān)項目“平頂山礦區(qū)煤層瓦斯預(yù)抽參數(shù)優(yōu)化研究”中發(fā)現(xiàn)，在相同的鉆孔密度和預(yù)抽時間下，交叉鉆孔瓦斯抽采率最大，大直徑鉆孔次之，平行鉆孔抽采率最小，～；從瓦斯抽采效果、工程量和鉆孔施工難易程度3個方面綜合考慮，交叉鉆孔是平頂山礦區(qū)目前最合理的瓦斯預(yù)抽方式；數(shù)值模擬表明，交叉鉆孔網(wǎng)中的平行鉆孔和迎面斜向鉆孔在空間上形成相互影響帶，裂隙、節(jié)理相互連通，提高了煤層透氣性；在平頂山礦區(qū)煤層條件下，交叉鉆孔合理的布孔參數(shù)為：高程差Δh為6～8倍鉆孔孔徑；鉆孔間距依煤層瓦斯含量不同而異，瓦斯含量為15～14m3/t，～3m為宜；瓦斯含量15～20m3/t，鉆孔間距以2～；鉆孔長度依單向、雙向布孔形式而異；鉆孔夾角取15～20176。為宜?；幢钡V業(yè)集團在生產(chǎn)實踐中應(yīng)用也被證明是一項行之有效的科技成果。各礦井在抽采設(shè)計中應(yīng)根據(jù)礦井煤層賦存條件、抽采要求積極推廣應(yīng)用這一科技成果。 鄰近層瓦斯抽采是國內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的抽采類型，其抽采效果主要取決于首采層開采后鄰近層透氣性的提高程度。選擇對上、下鄰近煤層的瓦斯抽采方法，要有利于鉆孔布置在鄰近層卸壓范圍內(nèi)。 采空區(qū)瓦斯抽采可分為全封閉式抽采和半封閉式抽采兩類。全封閉式抽采又可分為密閉式抽采、鉆孔式抽采和鉆孔與密閉相結(jié)合的綜合抽采等方式；半封閉式抽采是在采空區(qū)上部開掘一條專用瓦斯抽采巷道（如黑龍江雞西礦業(yè)集團城子河礦井），在該巷道中布置鉆場向下部采空區(qū)打鉆，同時封閉采空區(qū)入口，以抽采下部各區(qū)段采空區(qū)中從鄰近層涌入的瓦斯。抽采的采空區(qū)可以是一個采煤工作面（如重慶松藻煤電公司渝陽礦井），或一兩個采區(qū)的局部范圍（如重慶天府礦業(yè)公司磨心坡礦井），也可以是一個水平結(jié)束后的大范圍抽采（如重慶中梁山煤電氣公司）。 頂板巷道抽采瓦斯，是國內(nèi)應(yīng)用較廣泛也較有效的一種瓦斯抽采方式，作為采空區(qū)瓦斯抽采方法之一，抽采效果較為明顯，但也有明顯缺點，即工程量大，工程費用高，如采煤工作面上部裂隙帶內(nèi)有煤層，則沿煤層做抽采巷抽采成本及效果會更好。 煤層圍巖裂隙和溶洞中存在的高壓瓦斯會對巖巷掘進構(gòu)成瓦斯噴出或突出危險。為了施工安全，可超前向巖巷兩側(cè)或掘進工作面前方的溶洞裂隙帶打鉆，進行瓦斯抽采（如四川廣旺能源發(fā)展集團公司唐家河礦井）。 地面鉆孔抽采瓦斯具有不影響、不干擾井下安全生產(chǎn)，減少井下工程量，鉆孔口徑大等特點，同時還能減少礦井建設(shè)費用（巷道和通風(fēng)費用減少1/4左右）。與井下抽采相比，采用地面鉆孔抽采的瓦斯?jié)舛纫撸ň鲁椴傻耐咚節(jié)舛葹?0%～50%，地面抽采的瓦斯?jié)舛仍?0%以上）。但埋藏深度較大時，技術(shù)要求高、成孔難、投資大，因此一般認(rèn)為600m以內(nèi)可以采用。美國在20世紀(jì)80年代，試驗應(yīng)用常規(guī)油氣井（即地面鉆孔）抽采瓦斯技術(shù)就取得了重大突破，形成了瓦斯產(chǎn)業(yè)。我國瓦斯儲層與美國相比普遍存在低壓、低滲、低飽和的“三低”現(xiàn)象。但20世紀(jì)80年代末以來，國內(nèi)外有關(guān)單位也先后在沁水盆地、河?xùn)|盆地、兩淮地區(qū)等礦區(qū)開展地面鉆孔抽采瓦斯的試驗工作。 綜合抽采方法是抽采瓦斯技術(shù)的發(fā)展方向。我國陽泉、松藻、中梁山等礦區(qū)，自采用綜合抽采技術(shù)以來，礦井的抽采率均有較大提高，其礦井平均年抽采率在45%以上。凡有條件的礦井都應(yīng)推行綜合抽采技術(shù)。 封孔 在選擇封孔長度時，應(yīng)考慮圍巖或煤體的硬度、破碎情況、封孔技術(shù)及抽采孔口負(fù)壓等因素，一般通過試驗和生產(chǎn)實踐確定。 地面鉆孔 淮南礦業(yè)集團公司進行抽采瓦斯試驗的地面鉆孔共有9口，抽采采動區(qū)卸壓瓦斯單孔純量平均在100萬m3以上，單孔最大純量達到363萬m3，抽采10～12個月可以達到井下底抽巷密集穿層孔抽采卸壓瓦斯的效果。 淮南礦業(yè)集團公司在謝橋礦1242（1）工作面做了井下底抽巷鉆孔釋放SF6示蹤氣體接收試驗，取得了131煤層卸壓瓦斯抽采半徑235m的可靠數(shù)據(jù)。抽采采動區(qū)卸壓瓦斯在選擇地面鉆孔間距時，要考慮工作面長度，兩相鄰孔抽采瓦斯半徑應(yīng)交圈，上、下交匯點應(yīng)超過被保護面上、下順槽5m，才能將被保護層工作面控制在充分卸壓、瓦斯抽采有效半徑范圍之內(nèi)。 淮南礦業(yè)集團公司在地面鉆孔抽采瓦斯試驗中發(fā)現(xiàn)，巨厚新地層條件下采動影響能夠切斷套管，基巖段涌水與進入篩管內(nèi)的煤粉混合成煤泥沉淀篩管底部會將下口堵塞，水位不斷上升形成水封，造成地面鉆孔抽采瓦斯達不到預(yù)期效果。根據(jù)實踐經(jīng)驗，采用本條規(guī)定的鉆孔結(jié)構(gòu)，在新地層與基巖交接面巖石風(fēng)化帶處和三隔粘土層頂界面處各安裝一組可調(diào)節(jié)管接頭，提高了地面鉆孔的強度和抗變形能力。6 抽采管路系統(tǒng)選擇、計算及抽采設(shè)備選型 抽采管路系統(tǒng)選擇的原則 在運輸巷道中敷設(shè)管路可將管路架設(shè)一定高度，并固定在巷道壁上，以確保安全。 抽采管路管徑、壁厚計算及管材選擇 主、干管路服務(wù)于整個礦井或水平或礦井一翼，如管徑選擇不合理，極易造成頻繁的改動，既影響生產(chǎn)又不經(jīng)濟。因此規(guī)范在Q的取值上要求是管路使用年限或服務(wù)區(qū)域內(nèi)的最大值，使主、干管路建成后不輕易改動，待到使用年限后再行選擇管路。而分管或支管僅服務(wù)一個采區(qū)或工作面，服務(wù)時間較短，此時只需考慮服務(wù)的區(qū)域即可。同時考慮到管路和抽采泵應(yīng)互相匹配，因此其富余系數(shù)同等于泵的富余系數(shù)。 管路阻力計算 本次規(guī)范采用《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范》（GB5002893）使用的低壓（）管道阻力損失計算公式，但抽采管路中的絕對壓力是由里及外逐漸減小，設(shè)計計算時無法得知本段管路的絕對壓力，因此在計算本段管路的絕對壓力時，可采用前段管路末端的絕對壓力進行計算，同時本規(guī)范中的后續(xù)公式已考慮到了這種偏差。在計算管路摩擦阻力時，涉及到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的混合瓦斯運動粘度和混合瓦斯對空氣的相對密度等參數(shù)的取值，可依據(jù)管路中瓦斯的濃度采用加權(quán)平均法計算，105m2/s，105m2/s。 用估算法計算局部阻力時，管路系統(tǒng)長，網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜或主管管徑較小時，可按上限取值，反之則按下限取值。局部阻力除采用估算法計算外，還可通過下式計算： （1）式1中的h1為瓦斯管路的局部阻力（Pa）；ξ為局部阻力系數(shù)，見表1；ρ為管道內(nèi)混合瓦斯密度（kg/m3）；v為瓦斯平均流速（m/s）。表1 各種管件的局部阻力系數(shù)管件直通三通分支三通對管徑相差一級突然收縮彎頭直通閥90176。彎頭閘閥球閥ξ實際計算時，可把各種管件局部阻力折算成相當(dāng)于一定管路長度所產(chǎn)生的阻力，即阻力強度。一支閥門相當(dāng)于的阻力長度（m）；一支丁形件相當(dāng)于的阻力長度（m）；一支滑閥相當(dāng)于的阻力長度（m）；一支彎頭相當(dāng)于的阻力長度（m）；以上“d”單位為mm。 抽采設(shè)備選型 抽采系統(tǒng)壓力計算主要是作為選擇抽采泵的依據(jù)，由于抽采泵的服務(wù)年限一般在10a左右，之后需更換并重新選型，因此做為入口側(cè)的阻力損失只考慮10～15a即可。 根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，一臺抽采泵的使用年限一般在10a左右，之后就需重新進行設(shè)備選型，因此在Q的取值上要求為10～15a內(nèi)最大的設(shè)計瓦斯抽采量，之后再進行重新選型。7 瓦斯抽采泵站 地面固定瓦斯抽采泵站 瓦斯是一種具有燃爆性質(zhì)的氣體，為防止泵站發(fā)生火災(zāi)或泵站外發(fā)生火災(zāi)波及泵站，因此規(guī)定泵站建筑必須采用不燃性材料。由于瓦斯的爆炸下限濃度為5%，小于10%，根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB500162006），泵站建筑的耐火等級應(yīng)為一級或二級。 泵站供電、電氣、通訊1 為保證井下抽采瓦斯的連續(xù)性，保證礦井的安全生產(chǎn)，瓦斯抽采泵站與礦井的主要通風(fēng)機應(yīng)具有同等重要的作用，因此應(yīng)采用雙電源供電。2 瓦斯井下抽采瓦斯的條件比較復(fù)雜，有的地點（如采空區(qū)）抽采的瓦斯?jié)舛容^低，加上鉆孔和管路存在發(fā)生漏氣的可能，進、出泵的管路內(nèi)瓦斯?jié)舛认陆档奖ㄉ舷蓿?5%）的可能性是存在的，因此作出此條規(guī)定。 井下固定瓦斯抽采泵站 由于井下泵站到地面泵站的管路一旦出現(xiàn)破壞，其危險性較大，應(yīng)加強維護、檢修及檢測，設(shè)在回風(fēng)系統(tǒng)中，有利于降低危害程度。8 安全與監(jiān)控 安全設(shè)施及措施 為防止地面引爆的瓦斯沿管路向井下傳播而破壞抽采系統(tǒng)和威脅礦井安全，因此作出此條規(guī)定。 礦井瓦斯抽采監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng) 礦井瓦斯抽采監(jiān)測系統(tǒng)一般可在礦井已有的安全監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ)上配備高瓦斯?jié)舛葌鞲衅?、壓差傳感器、氣壓傳感器和采樣泵后，即可對瓦斯抽采系統(tǒng)進行監(jiān)測。目前，國內(nèi)已有專為瓦斯抽采泵站服務(wù)的自動監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品，其功能較為全面，可獨立運行，也可并入礦井監(jiān)測主網(wǎng)，設(shè)計可根據(jù)業(yè)主要求進行配置。