【正文】 當(dāng)掘進(jìn)巷道布置在傾斜煤層靠近頂板或底板處時(shí)，可只在靠近煤層一側(cè)施工鉆場(chǎng)。鉆場(chǎng)內(nèi)沿走向布置 3個(gè)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。 5號(hào)煤層、 6號(hào)煤層、 1， 4號(hào)煤層掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量在預(yù)測(cè)時(shí)占礦井瓦斯涌出的%、 %和 %，所以 要 設(shè)計(jì)掘進(jìn)工作面邊掘邊抽 的抽采方法 來降低掘進(jìn)時(shí)的瓦斯涌出量，保 證掘進(jìn)工作的 安全、有效的 進(jìn)行 。 （ 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。 （ 2） 根據(jù)礦井瓦斯涌出來源及涌出量選擇瓦斯抽采方法。 24 表 礦井瓦斯可抽量 煤層 瓦斯儲(chǔ)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(chǔ)量 合計(jì) 可抽瓦斯 量合計(jì) 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 。根 據(jù) 經(jīng) 驗(yàn) 圍 巖 瓦 斯 儲(chǔ)量 系 數(shù) 取 ， 經(jīng) 計(jì) 算 得 出 一 八 九 〇 煤 礦 的 瓦 斯 儲(chǔ) 量 如表 表 一 XX瓦斯儲(chǔ)量計(jì)算表 煤層 地質(zhì)儲(chǔ)量 （ Mt） 瓦斯含量（ m3/t） 圍巖含量系數(shù) 瓦斯儲(chǔ)量 （ Mm3） 11 12 21 222 3 4 5 6 7 8 9 10 合計(jì) 如上表 一 XX的瓦斯儲(chǔ) 為 ，其中上煤組瓦斯儲(chǔ)量為 ，中煤組瓦斯儲(chǔ)量為 ， 下煤組瓦斯儲(chǔ)量為 。其它煤層未在井下測(cè)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(hào)煤層一致考慮 ， 所以對(duì)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。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(píng)價(jià)，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。 （ 3）礦井絕對(duì)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。礦井瓦斯涌出構(gòu)成關(guān)系，見表 、表 、表 表 回采 5號(hào)煤層時(shí)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(hào)煤層時(shí)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(hào)和 4號(hào)煤層時(shí)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(jī)械效能提供了條件，同時(shí)又能對(duì)抽出的瓦斯加以利用，使之產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。 根據(jù)公式表 、表 （ 310）可以計(jì)算出礦井瓦斯涌出預(yù)測(cè)結(jié)果，見表 表 礦井瓦斯涌出預(yù)測(cè)表 工作面布置 礦井相對(duì)瓦斯涌出量 （ m3/t） 礦井絕對(duì)瓦斯涌出量 （ m3/min） 備注 兩個(gè)回采工作面 回采 1號(hào)和 4號(hào)煤層 一個(gè)回采工作面 回采 5號(hào)煤層 一個(gè)回采工作面 回采 6號(hào)煤層 注：回采 1號(hào)和 4號(hào)煤層時(shí)，其下鄰近的 5號(hào)和 6號(hào)煤層已回采完畢。 18 采區(qū)瓦斯涌出 量 采區(qū)內(nèi)瓦斯涌出量除了回采和掘進(jìn)涌出外 ,還包括采區(qū)內(nèi)已采區(qū)段老空區(qū)瓦斯涌出。對(duì)于厚煤層， D=2h+b， h及 b分別為巷道的高度及寬度； v——巷道平均掘進(jìn)速度， m/min； L——巷道長(zhǎng)度， m； Q0——煤壁瓦斯涌出強(qiáng)度， m3 /(m?2 min)，按下式計(jì)算： 020 ])(0 0 0 [0 2 WVQ r ?? (38) rV ——煤的揮發(fā)份， % S——煤巷掘進(jìn)斷面積， m2 ； v——掘進(jìn)速度， m/min； γ——煤的密度， t/ m3 ； W0——煤層原始瓦斯含量， m3 /t； WC——煤 層殘存瓦斯含量， m3 //t。 表 6號(hào)煤層工作面鄰近層瓦斯涌出預(yù)測(cè)表 煤層 煤層厚度（ m） 與 6號(hào)煤層間距（ m） 瓦斯排放 率 瓦斯含量（ m3/t） 瓦斯殘存量 （ m3/t） 相對(duì)瓦斯涌出量 （ m3/t） 3號(hào) 20% 4號(hào) 38% 7號(hào) 28% 合計(jì) — — — — — 通過表 、 、 ， 1號(hào)煤層和 5號(hào)煤層回采 工作面相對(duì)瓦斯涌出量分別為Q 1采 =+= m3/t和 Q 5采 =+= m3/t。 表 4號(hào)、 6號(hào)煤層工作面本煤層瓦斯涌出預(yù)測(cè)表 煤層 回采率 煤層厚度 （ m） 采高（ m） 工作面長(zhǎng)度（ m） 瓦斯含量（ m3/t） 殘存瓦斯含量（ m3/t） 相對(duì)瓦斯涌出量（ m3/t） 4號(hào) 95% 140 6號(hào) 95% 140 根據(jù)煤層特征表中各煤層的間距，受 4號(hào)煤層開采影響的鄰近層有 21號(hào)、 22號(hào)、 3號(hào)煤層。受 5號(hào)開采影響的鄰近層瓦斯含量會(huì)降低 。 根據(jù)公式（ 34）對(duì) 1號(hào)煤層和 5號(hào)煤層的鄰近層進(jìn)行 瓦斯涌出 預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)的結(jié)果如表 。根據(jù)礦井地質(zhì)資料表 ，計(jì)算或確定鄰近層的瓦斯排放率。在工作面開采初期，上隅角瓦斯?jié)舛扰紶栍谐蕃F(xiàn)象，但 從 2020 年 10 月 4 日開始，工作面上隅角瓦斯超限頻繁出現(xiàn)。 礦井瓦斯災(zāi)害情況 一 XX 原開采深度較淺， 瓦斯等級(jí)鑒定為瓦斯礦井，隨著開采深度的增加，瓦斯涌出量逐漸增大。 根據(jù)地質(zhì)勘探，井田內(nèi)各煤層瓦斯成分主要以 CH4 和 N2 為主，瓦斯分帶以氮?dú)?沼氣帶為主，局部地區(qū)（深部和地形起伏處等）為沼氣帶。后期在 3勘探以南單翼采區(qū)，增加兩個(gè)井筒，井筒在 3勘探線以南淺部新掘進(jìn)、回風(fēng)井。主、副斜井均沿 6 號(hào)煤層頂板布置，主斜井位于加 4勘探線以西 200m，副斜井位于主副井以南并與主斜井平行布置，間距 50m。6 號(hào)煤層正在布置回采工作面，其中 161221 工作面已 布置 完畢，抽采鉆孔也已施工完畢，目前正在進(jìn)行瓦斯抽采。 礦井開拓、開采情況 根據(jù)《新疆艾維爾溝礦區(qū)總體規(guī)劃》確定的一八九〇礦井規(guī)劃范圍為：東南起 1 勘探線，西北至 6 勘探線北西 150m 及原南山平硐東部邊界，東北以煤層露頭為淺部境界， 11 西南以推測(cè)的 1 號(hào)煤層 +1300m 底板 等高線為深部境界。煤巖類型以光亮型、半亮型為主，半暗型、暗淡型較少。呈黑色，條痕棕黑色～黑色，玻璃光澤～強(qiáng)玻璃光澤，條帶狀結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，斷層附近的煤層，因擠壓多呈鱗片狀、貝殼狀或階梯狀斷口。其它 12 層煤根據(jù)可采范圍的大小，尚可進(jìn)一步劃分為全部可采、大部可采與局部可采煤層 尚可進(jìn)一步劃分為全部可采、大部可采與局部可采煤層?！?30176?！?30176。62176?！?70176?！?25176。 井田位于艾維爾溝礦區(qū)的東南端，出露的地層從老到新為石炭系，三疊系小泉溝組，侏羅系下 統(tǒng)八道灣組、三工河組，侏羅系中統(tǒng)西山窯組。 圖 XX煤礦交通位置圖 地層及構(gòu)造 XX 礦區(qū)地處天山山系內(nèi)之山間盆地，呈近東西向狹長(zhǎng)條帶分布，南、北、西三面高山圍繞，西高東低，最高 。 XX 煤礦位于艾維爾溝礦區(qū)的東南部，東南起自 1 勘探線，西北至 7 勘探線北西 90m；東南～西北長(zhǎng)約 ，北東～南西寬約 ，面積約 。礦區(qū)東西長(zhǎng) ，南北寬 ～ 4km，面積 50km2。 然后 根據(jù)計(jì)算得到的參數(shù)進(jìn)行分析，確定抽放方法和抽放 設(shè)備，并且對(duì)該礦瓦斯抽放方法和抽放設(shè)備的選取， 進(jìn)行論證 。 （ 3）抽采設(shè)備的選型：根據(jù)礦井開拓方式、井下采掘部署和通風(fēng)設(shè)計(jì)確定抽放管路的布置。大力發(fā)展煤礦井下瓦斯抽放技術(shù)是當(dāng)務(wù)之急，也是利國(guó)利民的大事。 ⑤ “ 安全第一 ” 的觀念還沒有牢固樹立，對(duì)抽放瓦斯重要性的認(rèn)識(shí)仍然不夠，對(duì)抽放 6 瓦斯裝備等的投入不能滿足實(shí)際工作的需要，有些地方仍然維持在 20 世紀(jì) 80 年代的水平，須盡快轉(zhuǎn)變觀念，加快抽放瓦斯系統(tǒng)建設(shè)及更新改造。目前，我國(guó)煤礦瓦斯抽放主要是靠專項(xiàng)資金來維持，也僅以維持煤礦安全生產(chǎn)為目的，對(duì)如何加大瓦斯抽放量，提高瓦斯質(zhì)量，擴(kuò)大利用范圍考慮不多。在瓦斯抽放過程中 ，對(duì)瓦斯?jié)舛荣|(zhì)量是否符合利用要求、抽放量是否穩(wěn)定考慮不夠，抽放水平不高、抽放形式單一，混入空氣較多，給綜合利用造成很大困難。近年來，國(guó)內(nèi)外對(duì)高瓦斯礦井采空區(qū)瓦斯抽放進(jìn)行了大量的研究，隨著煤礦安全生產(chǎn)以及對(duì)瓦斯利用的重視，采空區(qū)抽放比例正在逐步增大。目前，該方法已在陽泉礦區(qū) 15 號(hào)煤層工作面廣泛推廣。 ⑤ 鄰近層巷道抽放。此方法的工作面前方和巷道兩幫一范圍內(nèi)的應(yīng)力已發(fā)生變化 ，因而游離和解吸瓦斯能直接被鉆孔抽出，透氣性低的煤層也會(huì)獲得一定的效果，但增加了鉆場(chǎng)和打孔的工程量和時(shí)間，對(duì)掘進(jìn)速度有一定影響，有漏風(fēng)，抽放率低。此方法由于采動(dòng)影響，煤層已卸壓，煤層透氣性增加，抽放效果好，不受采掘工作影響和時(shí)間限制，具有較強(qiáng)的靈活性和針對(duì)性，但開孔位置在煤層，封孔不易保持嚴(yán)密，影響抽放效果和瓦斯?jié)舛取Ｏ锏李A(yù)抽 煤體卸壓范圍大，煤的暴露面積大，有利于瓦斯釋放 ， 但密閉困難，巷道內(nèi)易引起自燃發(fā)火， 目前很少使用。 （ 2） 瓦斯抽放方法 根據(jù)我國(guó)煤層地質(zhì)條件和瓦斯賦存特點(diǎn)，我國(guó)自主開展了多種瓦斯抽放方法。 ④ 綜合抽瓦斯階段。由于 在我國(guó)一些透氣性較差的高瓦斯煤層及突出危險(xiǎn)煤層采用通常的布孔方式預(yù)抽瓦斯的效果不理想、難以解除煤層開采時(shí)的瓦斯威脅，為此，從 60 年代開始。 50 年代中期，在開采煤層群的礦井中，采用穿層鉆孔抽放上鄰近層瓦斯的試驗(yàn)在陽泉礦區(qū)首先獲得成功，解決了煤層群開采中首采工作面瓦斯涌出量大的問題。 表 我國(guó)各年的瓦斯抽放量 年份 抽放量 /Mm3 年份 抽放量 /Mm3 1992 年 534 2020 年 866 1993 年 536 2020 年 984 1994 年 564 2020 年 1146 1995 年 600 2020 年 1520 1996 年 634 2020 年 1929 1997 年 728 2020 年 2133 1998 年 742 2020 年 2614 1999 年 835 2020 年 1984 我國(guó)煤礦瓦斯抽放技術(shù)，大致經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段 [9]： ① 高透氣性煤層瓦斯抽放階段。 國(guó)內(nèi)瓦斯抽放現(xiàn)狀 （ 1） 抽放技術(shù)的發(fā)展情況 我國(guó)工業(yè)抽放瓦斯始于 1938 年的撫順龍鳳 礦 ，但系統(tǒng)地連續(xù)抽放瓦斯是 1952 年在龍風(fēng)礦建抽放瓦斯泵站開始的 ， 經(jīng)過幾十年的發(fā)展，無論瓦 斯抽放方法，還是抽放瓦斯裝備等均具有較先進(jìn)的水平 [7]。 年瓦斯抽放量得到井噴式發(fā)展主要有兩個(gè)原因：一是這期間抽放瓦斯礦井?dāng)?shù)目大大增加，二是單個(gè)礦井的年瓦斯抽放量的增長(zhǎng)。 國(guó)內(nèi)外瓦斯抽放現(xiàn)狀 國(guó)外瓦斯抽放現(xiàn)狀 在抽放理論方面， 在 1907年美國(guó)學(xué)者 Chamberlin和 Darton研究概括出了甲烷聚集和運(yùn) 2 移的機(jī)理 ； 1928年 Rice提出了在采煤前采用垂直鉆孔從煤層中除去甲烷的設(shè)想 ； 在隨后的 40年里，控制甲烷的通用做法仍然是降低煤炭產(chǎn)量和建立復(fù)雜的通風(fēng)系統(tǒng) [2]。最后，煤層中的瓦斯同樣是一種地下資源，將瓦斯抽采出來送到地面作為燃料和原料加以使用，可 以起到保護(hù)環(huán)境和提高經(jīng)濟(jì)效益的作用。 為了減少或解除礦井瓦斯對(duì)煤 礦安全生產(chǎn)的 威脅，就要利用機(jī)械設(shè)備和專用管道造成負(fù)壓，將煤層中賦存或釋放的瓦斯抽放出來，送到地面 或其它安全地點(diǎn)，也就是瓦斯抽放。但是隨著煤礦開采技術(shù)的快速發(fā)展，一方面煤礦機(jī)械化水平不斷提高，煤礦生產(chǎn)越來越高效化、集約化；另一方面隨著煤礦開采深度的不斷加深，采煤作業(yè)的不斷提速，使得礦井瓦斯涌出量一直處于上升狀態(tài)，對(duì)煤礦的安全生產(chǎn)造成重大威脅。 本文 對(duì) XX 煤礦進(jìn)行的瓦斯抽放設(shè)計(jì)，對(duì) 降低 工作面回采時(shí) 瓦斯涌出 量 ，減少瓦斯事故 的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)有重要 作用。 1 摘要 隨著煤礦生產(chǎn)技術(shù)水平的快速發(fā)展，煤礦生產(chǎn)能力大大提高，但是 隨著開采深度的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(hào)大敵”。 關(guān)鍵字： 瓦斯涌出、瓦斯抽放、瓦斯抽放系統(tǒng)、瓦斯抽放工藝 2 Abstract With the rapid development of coal production technology, mine