【正文】 瓦斯的必要性、可行性一、瓦斯抽放的必要性本礦井按煤與瓦斯突出礦井進行設計，經(jīng)前述礦井瓦斯涌出量的分析，本礦井達產(chǎn)時最大絕對瓦斯涌出量達 。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第 145條規(guī)定本礦井必須進行瓦斯抽采。本礦井煤層瓦斯含量高且按煤與瓦斯突出礦井進行設計，根據(jù)《AQ10272022瓦斯抽放規(guī)范》 ，按本礦井目前的瓦斯勘測情況，采掘作業(yè)前必須將煤層瓦斯含量降到 8 m3/t以下，或?qū)⒚簩油咚箟毫档?，因此本礦井必須進行瓦斯抽采。由于本區(qū)煤層瓦斯含量較大，開采時單位時間內(nèi)涌出瓦斯量大，工作面空間小，僅靠風排辦法是難以稀釋瓦斯的。因此，為保證礦井達產(chǎn)及生產(chǎn)安全，礦井必須進行瓦斯抽采。瓦斯是一種優(yōu)質(zhì)和不再生能源，其具有發(fā)熱量高的同時，還是一種強烈的溫室效應氣體，抽采瓦斯并加以利用將取得保證安全生產(chǎn)、開發(fā)能源和減少環(huán)境污染的三重效果。二、瓦斯抽放的可行性六枝特區(qū)中柱煤礦 瓦斯抽采工程設計27雖然礦井衡量瓦斯可抽性的三項指標：煤層的透氣性系數(shù)（λ） 、鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)（β） 、百米鉆孔瓦斯極限抽放量（Qj）暫未測定，開采層的抽放難易程度還有待于在以后的實際抽放過程中進行檢驗。但礦井井田內(nèi)各煤層屬于煤層群，受煤層采動影響后煤層的透氣性將會大大提高，有利于瓦斯抽采。另外，本煤層、臨近層抽放瓦斯技術是一項成熟的治理瓦斯災害技術，我國陽泉、松藻、鐵法、淮南、淮北、北票和我省六枝、水城、盤江等抽放瓦斯礦區(qū)，通過幾十年的抽放實踐得出：在本煤層及中、近距離臨近煤層賦存條件下，只要鉆孔參數(shù)設計、施工合理，抽放參數(shù)選擇適宜，都能取得良好的抽放效果，本煤層和臨近層的瓦斯抽放率一般可達 40～70%，可滿足《煤礦瓦斯抽采基本要求》的要求。綜上所述，中柱煤礦建立瓦斯抽放系統(tǒng)不僅必要，而且從技術上講是可行的。當然，礦井在今后的建井及生產(chǎn)過程中應盡快地組織對礦井井田范圍內(nèi)主采煤層的瓦斯基礎參數(shù)進行測定，以便更好地指導礦井的瓦斯抽放工作。六枝特區(qū)中柱煤礦 瓦斯抽采工程設計283 瓦斯抽采方法煤層瓦斯抽采一般是指利用瓦斯泵或其他抽采設備，抽取煤層中高濃度的瓦斯，并通過與巷道隔離的管網(wǎng)，把抽出的高濃度瓦斯排至地面或礦井總回風巷中。近年來，隨著煤礦開采深度增大和開采強度的提高，礦井瓦斯涌出量增大，抽采瓦斯已越來越成為高瓦斯煤層開采的一個必不可少的重要環(huán)節(jié)，并為煤礦瓦斯利用提供了重要條件。 抽放瓦斯方法選擇一、選擇抽放瓦斯方法的原則　抽放瓦斯方法的選擇，主要是根據(jù)礦井（或采區(qū)、工作面）瓦斯來源、煤層賦存狀況、采掘布置、開采程序以及開采地質(zhì)條件等因素進行綜合考慮。目前抽放瓦斯方法主要有：開采層瓦斯抽放、鄰近層瓦斯抽放、采空區(qū)瓦斯抽放，選擇具體抽放瓦斯方法時應遵循如下原則：抽放瓦斯方法應適合煤層賦存狀況、巷道布置、地質(zhì)條件和開采技術條件。應根據(jù)礦井瓦斯涌出來源及涌出量構成分析，有針對性地選擇抽放瓦斯方法，以提高瓦斯抽放效果。巷道布置在滿足瓦斯抽放的前提下，應盡可能利用生產(chǎn)巷道，以減少抽放工程量。選擇的抽放方法應有利于抽放巷道的布置和維護。選擇的抽放方法應有利于提高瓦斯抽放效果，降低瓦斯抽放成本。抽放方法應有利于鉆場、鉆孔的施工和抽放系統(tǒng)管網(wǎng)的布置，有利于增加鉆孔的抽放時間。二、抽采瓦斯方法概述瓦斯抽放工作經(jīng)過幾十年的不斷發(fā)展和提高，人們也提出了各種各樣的瓦斯抽放方法。一般按不同的條件進行不同的分類，其主要有：按抽放瓦斯來源分類，可分為本煤層瓦斯抽放、臨近層瓦斯抽放、采空區(qū)瓦斯抽放和圍巖瓦斯抽放。按抽放瓦斯的煤層是否卸壓分類，可分為未卸壓煤層抽放和卸壓煤層抽放。六枝特區(qū)中柱煤礦 瓦斯抽采工程設計29按抽放瓦斯與采掘時間關系分類，可分為煤層預抽瓦斯、邊采(掘)邊抽和采后抽放瓦斯。按抽放工藝分類，可分為鉆孔抽放、巷道抽放和鉆孔巷道混合抽放。 抽放瓦斯方法礦井必須執(zhí)行先抽后掘、先抽后采的原則。本礦井按煤與瓦斯突出礦井設計，并在地面建有高、低濃度永久抽采系統(tǒng)。其中高濃度抽采系統(tǒng)主要負責底板穿層鉆孔預抽、卸壓抽放和本煤層邊采邊抽以及掘進工作面預抽；低濃度抽采系統(tǒng)主要負責采空區(qū)抽采。通過長時間、連續(xù)的高負壓抽采，煤層中的瓦斯含量和瓦斯壓力肯定會降低，對降低煤層的突出危險性有積極的作用。一、底板巖巷穿層鉆孔抽放利用上下煤組底板瓦斯抽采巷向上打穿層網(wǎng)格式密集鉆孔，對上下煤組煤層分別進行預抽和卸壓抽放。根據(jù)對礦井煤層瓦斯涌出量的分析，保護層回采面涌出的瓦斯主要來自鄰近層，各煤層瓦斯涌出量隨著開采的進行，呈現(xiàn)由上到下逐漸降低的趨勢，保護層的回采工作面瓦斯明顯高于被保護層回采工作面，達到設計能力所需要的瓦斯抽放強度也大大高于被保護層。在底板抽放巷道中，以滿足保護層的網(wǎng)格式密集鉆孔布置要求為原則，同時適當增加被保護層的抽放鉆孔，預計區(qū)段運輸巷每隔 10m設一個鉆場。扇形鉆孔終孔間距10m，每個鉆場設 11個鉆孔，見圖 31。本礦采用的這種底板巖巷穿層鉆孔抽放，可實現(xiàn)一孔多用，即可對首采層及下鄰近層實行預抽和卸壓抽放，還可在煤層采后抽其采空區(qū)瓦斯。也就是將預抽、卸壓抽和采空區(qū)抽放結(jié)合一體，依次完成。六枝特區(qū)中柱煤礦 瓦斯抽采工程設計30圖 31 底板巖巷穿層鉆孔布置示意圖二、本煤層抽采在采取底板巖巷穿層鉆孔預抽措施后，如果未能達標，預測回采工采工作面仍有突出危險性時，在采煤工作面運輸巷打平行順層鉆孔進行煤層瓦斯預抽，設計的首采面真傾斜長 45m，鉆孔沿煤層盡可能長，一般以不打穿到工作面回風巷為原則，設計保留 10m，鉆孔沿煤層傾向方向施工，鉆孔間距為 3m。該方法主要優(yōu)點有：不需專用抽采巷和鉆場，鉆孔工程量??；抽采鉆孔全部布置在煤層中，抽采效果好，施工成本較低；順層鉆孔對煤層控制作用強。順層鉆孔布置示意圖如圖 32所示。實際生產(chǎn)中可根據(jù)實測積累的有效抽采半徑，確定合理的布孔參數(shù)。同時由于鄰近煤層開切眼的區(qū)域，煤層預抽時間較其他區(qū)域預抽時間短，礦井可根據(jù)實際抽采效果調(diào)整噸煤鉆孔量。六枝特區(qū)中柱煤礦 瓦斯抽采工程設計31圖 32 順層鉆孔布置示意圖三、采空區(qū)抽采對開采煤層的采空區(qū)進行抽采，是降低回采期間工作面瓦斯涌出量的一個較好的辦法。對于采空區(qū)瓦斯，設計建立獨立的低濃度抽采系統(tǒng)進行瓦斯抽采。對于回采工作面的采空區(qū)瓦斯，礦井可采用采空區(qū)埋管抽采，具體措施如下：鋪設瓦斯管至采面上隅角，從里往外每隔 30m安設一個三通，在三通位置另接一段 5～8m 管子至上隅角，不用時先用堵板堵好，當采面推到三通位置時，在三通周邊架設木垛將三通短節(jié)護住，以防止頂板垮落時壓壞三通短節(jié)，待采面推到三通位置時，再將堵板取掉，這樣在瓦斯抽放泵的作用下就可以直接抽放上隅角的瓦斯。上隅角埋管抽放布置示意圖見圖 33。六枝特區(qū)中柱煤礦 瓦斯抽采工程設計32圖 33 采空區(qū)埋管抽采示意圖四、老空區(qū)密閉抽采對于老采空區(qū)瓦斯，礦井可根據(jù)老采空區(qū)瓦斯實際涌出情況采用密閉采空區(qū)插管方式進行抽采，老空區(qū)密閉抽采示意圖如圖 34。鐵 絲 網(wǎng) 巷 道抽 放 管老 空 區(qū) 密 閉 測 試 孔 閥 門法 蘭 盤圖 34 老空區(qū)密閉抽采示意圖五、掘進工作面先抽后掘六枝特區(qū)中柱煤礦 瓦斯抽采工程設計33本礦井為煤與瓦斯突出礦井，掘進時煤層瓦斯含量高，掘進工作面推進速度快，其瓦斯涌出量大，為防止掘進工作面發(fā)生突出和通風安全需要，設計考慮掘進工作面先抽后掘。根據(jù)《煤礦瓦斯抽采基本指標》AQ10262022,掘進前必須將煤層瓦斯含量降到 8m3/t以下，或?qū)⒚簩油咚箟毫档?。在采取底板巖巷穿層鉆孔預抽措施后，如果未能達標，預測掘進工采工作面仍有突出危險性時，設計建議采取超前預抽本煤層瓦斯作為突出危險區(qū)煤層掘進工作面的防突措施。在掘進突出危險區(qū)煤層巷道時先抽后掘，每 60m一循環(huán)，沿煤巷掘進方向施工順層鉆孔預抽煤層瓦斯，鉆孔長大于 60m，孔徑 65mm，順層鉆孔控制范圍為煤巷輪廓線外 8m，每循環(huán)掘進 40m，煤巷磧頭前方保留 20m防突措施超前距。如圖 35所示。圖 35 掘進工作面先抽后掘鉆孔布置示意圖六、井巷、石門揭煤預抽石門（斜井）揭煤前先抽，保證礦井采掘活動嚴格控制在抽采達標的區(qū)域和煤層內(nèi)。穿層鉆孔預抽石門（斜井）等揭煤區(qū)域煤層瓦斯區(qū)域防突措施應當在揭煤工作面距煤層的最小法向距離 7m以前實施（在構造破壞帶應適當加大距離） 。鉆孔的最小控制范圍是：石門（斜井）揭煤處巷道輪廓線外 12m，同時還應當保證控制范圍的外邊緣到巷道輪廓線（包括預計前方揭煤段巷道的輪廓線）的最小距離不小于 5m，且當鉆孔不能一次穿透煤層全厚時，應當保持煤孔最小超前距 15m。石門揭煤工作面抽放六枝特區(qū)中柱煤礦 瓦斯抽采工程設計34鉆孔布置見圖 36。圖 36 石門揭煤預抽鉆孔布置示意圖礦井必須執(zhí)行先抽后掘、先抽后采的原則。礦井設置高、低負壓雙系統(tǒng)進行瓦斯抽放，高負壓系統(tǒng)用于本煤層預抽、消突以及對臨近層預抽，低負壓系統(tǒng)用于上隅角抽放，實踐證明是完全可行的。抽采巷道的選擇和布置（1）抽采巷道布置該礦在工作面運輸巷、煤層掘進巷設置瓦斯抽放管道，通過回風平硐、回風斜巷進入地面瓦斯抽放泵房。（2）鉆場布置及鉆孔參數(shù)沿煤層打鉆孔；鉆孔直徑；設計考慮 6095mm；鉆孔長度：采面斜長：95m，掘進斜長：105m，穿層鉆孔：最長 70m；；鉆孔間距：采面：3m孔口負壓：不小于 Pa；六枝特區(qū)中柱煤礦 瓦斯抽采工程設計35封孔：可用膨脹水泥，封深 58m。 瓦斯抽放施工設備　一、鉆機在本次設計的瓦斯抽采系統(tǒng)中，共配備 4臺 MYZ150型液壓鉆機。MYZ150型鉆機的主要技術參數(shù)：鉆進深度（m） 150鉆桿直徑（mm） 42開孔直徑（mm） 87/115終孔直徑（mm） 65鉆孔角度（176。） 0~90176。電動機功率（kw） 質(zhì)量（kg） 1200外形尺寸（mm） 2089800940二、封孔泵采用 SLB～Ⅱ型水泥砂漿封孔泵封孔。三、主要檢測儀表本礦井按煤與瓦斯突出礦井設計，參照《礦井通風安全裝備標準》 ，設計配備的瓦斯及其它氣體檢測儀器、設備備置見表 31。表 31 礦井瓦斯及其它氣體檢測儀器、設備備置表順序 設備器材名稱 型 號 及 規(guī) 格 單位 數(shù)量一 礦井通風檢測1 高速風表 EY11B便攜數(shù)字式 個 12 高中速風表 AFC121 個 13 微速風表 DFA3 個 14 秒表 塊 45 通風干濕表 DHJ1 個 16 干濕溫度計 DHM、DHM2 個 37 空盒氣壓計 DYM3 個 38 雙管水銀壓力表 DYB30 支 19 U型華僑壓差計 AFJ15 臺 310 皮托管 AEP系列 支 6六枝特區(qū)中柱煤礦 瓦斯抽采工程設計36順序 設備器材名稱 型 號 及 規(guī) 格 單位 數(shù)量11 補償式微壓計 BEY250 臺 112 礦井通風多參數(shù)檢測儀 JFY 臺 2二 礦井氣體檢測1 便攜式甲烷檢測儀 GWJ1A 臺 452 光干涉式甲烷測定器 AQGCJG10Z 臺 6CJG100、 GWJ2 臺 33 瓦斯檢定器校正儀 GJX2 臺 24 便攜式甲烷檢測報警儀 AZJ2022 臺 205 瓦斯檢定器綜合校驗臺 WZX2 臺 26 便攜式光學甲烷檢測儀 AQJ1 臺 207 甲烷，氧氣兩參數(shù)檢測儀 CZ4/25(A) 臺 108 一氧化碳檢測儀 MYJ1 臺 79 氣體儀表校準儀 BGQ1 套 310 氣體儀表綜合實驗臺 QT1 臺 211 標準氣樣配氣裝置 ZP1 套 2 抽采施工要求一、抽采鉆孔施工要求鉆孔的開孔位置、鉆孔施工參數(shù)必須嚴格按設計要求進行；施工中每班應對鉆孔進尺、煤巖孔長度以及施工地點瓦斯?jié)舛冗M行詳實記錄；在鉆孔施工中設瓦檢員對施工中瓦斯?jié)舛冗M行監(jiān)測，對于鉆孔施工處的通風、安全管理建議按煤巷掘進面的有關要求執(zhí)行；施工地點必須保證一定的供風量，且不能間斷；鉆機操作臺不得正對孔口，操作人員在距孔口 3m外的操作臺上操作。鉆孔施工期間，所有人員不得站在孔口正對處，防止噴煤、噴瓦斯傷人；鉆孔施工完成后，應即時進行封孔和接抽。二、采空區(qū)抽放要求與底板穿層鉆孔和本煤