【正文】 27 圖 掘進抽。為計算依據(jù)，井下煤層傾角變化時鉆孔傾角應(yīng)作相應(yīng)調(diào)整，以使整個鉆孔處于煤層 中。鉆孔在鉆場內(nèi)的布置見圖 ，巷道另一側(cè)鉆場內(nèi)的鉆孔參見圖 。同側(cè)相鄰兩個鉆場的間距為 60m，異側(cè)相鄰兩個鉆場間距為 10m。 設(shè)計為在 煤巷掘進工作面后方兩側(cè)各施工一個鉆場。 掘進工作面 邊掘邊抽 掘進工作面邊掘邊抽是指 在工作面前方 的 進風(fēng)巷或回風(fēng)巷 中 每隔一定距離打 若干 平行于工作面的鉆孔，然后插管、封孔進行抽放，也可以每隔一段距離（ 2030m）掘一鉆場，布置 3個扇形鉆孔，然后插管、封孔進行 的掘進工作面的瓦斯 抽放 的方法 。 （ 7） 抽采方法應(yīng)有利于鉆場、鉆孔的施工和抽采系統(tǒng)管網(wǎng)的布置，有利于延長鉆孔的抽采時間。 （ 5） 抽采方法應(yīng)有利于抽采巷道的布置和維護。 （ 3） 優(yōu)先采用先抽后采、先抽后掘的方法，優(yōu)先考慮開發(fā)、利用瓦斯資源。 25 表 各類瓦斯抽放的適用條件及抽放率 抽放分類 抽放方法 適用條件 可抽放率， % 開采煤層瓦斯抽放 未卸壓抽放 巖巷揭煤及煤巷掘進抽放 由巖巷向煤層打穿層鉆孔 突出危險煤層 30～ 60 煤巷工作面打超前鉆孔 高瓦斯煤層 20～ 60 采區(qū)大面積預(yù)抽放 由開采層機巷、風(fēng)巷或煤門等上向、下向順層鉆孔 有預(yù)抽時間的高瓦斯煤層、突出危險煤層 20～ 60 由石門、巖巷、鄰近層煤巷等 打穿層鉆孔 屬 “勉強抽放 ”煤層 20，個別超過 50 地面鉆孔 高瓦斯 “容易抽放 ”煤層，埋藏較淺 20～ 30 密封開采巷道 高瓦斯 “容易抽放煤層 ” 20～ 30 卸壓抽放 邊掘進邊抽放 由煤巷兩側(cè)或巖巷向煤層周圍打防護鉆孔 高瓦斯煤層 20～ 30 邊采進邊抽放 由開采曾機巷、風(fēng)巷等向工作面前方卸壓區(qū)打鉆孔 高瓦斯煤層 20～ 30 水力割縫、松動爆破、水力壓裂（預(yù)抽） 由開采層機巷、風(fēng)巷等打順層鉆孔，由巖巷或地面打孔 高瓦斯 “難以抽放 ”煤層 20～ 30 〈 30 鄰近層抽放瓦斯 卸壓抽放 開采層工作面推過后抽放上下鄰近層瓦斯 由開采層機巷、風(fēng)巷、中巷或巖巷向鄰近層打鉆 鄰近層瓦斯涌出量大、影響開采煤層安全時 40～ 80 由開采層機巷、風(fēng)巷、中巷等向采空區(qū)方向打斜交鉆孔 40～ 80 由煤門打沿鄰近層鉆孔 40～ 80 在鄰近層掘匯集瓦斯巷道 鄰近層瓦斯涌出量大、鉆孔的通過能力滿足不了抽放要求時 40～ 80 從地面打孔 地面打鉆優(yōu)于井下時 30～ 70 采空區(qū)抽放 密封采空區(qū)插管抽放 無自燃危險或采取防火墻措施時 50～ 60 現(xiàn)采采空區(qū)設(shè)密閉墻插 管或向采空區(qū)打鉆孔抽放、預(yù)埋管抽放 20～ 60 圍巖瓦斯抽放 由巖巷兩側(cè)或正前方溶洞或裂隙帶打鉆、密閉巖巷進行抽放、封堵巖巷噴瓦斯區(qū)并插管抽放 圍巖有瓦斯噴出危險，瓦斯涌出量大或者有溶洞、裂隙帶儲存高瓦斯 26 瓦斯抽放 方法的確定 抽放瓦斯的方法選擇時應(yīng)該遵循以下的原則： （ 1） 根據(jù)煤層賦存狀況、瓦斯賦存規(guī)律、巷道布置、地質(zhì)條件和開采技術(shù)條件選擇瓦斯抽采方法。 瓦斯抽放方法 瓦斯抽放方法根據(jù)瓦斯來源可劃分為開采煤層的預(yù)抽、鄰近層抽放和采空區(qū)抽放三種；根據(jù)抽放的原理可劃分為未卸壓抽放和卸壓抽放兩類；根據(jù)瓦斯抽 采工藝可劃分為鉆孔抽放、巷道抽放和巷道與鉆孔綜合法三類。礦井瓦斯可抽量計算如表 。 瓦斯可抽量計算 可抽瓦斯量是指瓦斯儲量中在當(dāng)前技術(shù)水平能被抽出的最大瓦斯量。由于井田內(nèi)除 6號煤層已進行規(guī)?；_采，其中一 XX井筒北翼 +1680m水平以上 5號煤層基本已采完， 6號煤層正在布置回 23 采工作面，井田北部加 2線至井田南邊界 +1800m水平以上 6煤層均不同程度的受 到淺部小窯開采影響，因此中煤組取埋深 300m時煤層瓦斯含量作為平均瓦斯含量計算煤層瓦斯儲量。 22 4 抽放方法與抽放工藝 瓦斯抽放設(shè)計參數(shù) 瓦斯儲量計算 礦井瓦斯儲量是指礦井可采煤層的瓦斯儲量、受采動影響后能夠向開采空間排放的不可采煤層及圍巖瓦斯儲量之和，可按下式進行計算： W=W1+W2+W3 （ 41） 式中： W——礦井瓦 斯儲量， Mm3； W1——可采煤層的瓦斯儲量， Mm3； 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； W1= ?? ?n1i 11 ii XA （ 42） 式中： iA1 ——礦井可采煤層 i的資源量， Mt； iX1 ——礦井可采煤層 i的瓦斯含量， m3/t； n——礦井可采煤層數(shù)； W2= ?? ?m1 22i ii XA (43) 式中： A2i——受采動影響后能夠向開采空間排放的不可采煤層 i的資源量， Mt； X2i——受采動影響后能夠向開采空間排放的不可采煤層 i的瓦斯含量， m3/t； m——礦井可采煤層采動影響范圍內(nèi)的不可采煤層數(shù)； W3——受采動影響后能夠向開采空間排放的圍巖瓦斯儲量， Mm3實測或按下式計算： W3 =K（ W1+W2 ） （ 44） 式中： K——圍巖瓦斯儲 量系數(shù)，一般取 K=；當(dāng)圍巖瓦斯很小時，可取 W3=0；若含瓦斯量較多時，可按經(jīng)驗取之或?qū)崪y確定。d ，從鉆孔自然瓦斯流量衰減系數(shù)分析，一 XX5號煤層屬于可以抽采煤層，從煤層透氣性系數(shù)分析， 5號煤層屬于容易抽采煤層 ，綜合兩項參數(shù)分析， 5號煤層屬于容易抽采煤層。 21 表 開采層預(yù)抽瓦斯難易程度分類表 抽放難易程度 鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù) ? (d1 ) 煤層透氣性系數(shù) ? (m2 /MPa2 瓦斯抽采的可行性 開采煤層預(yù)抽瓦斯的難易來講，一般取決于煤層的自然透氣性，其評價指標有兩個：煤層透 氣性系數(shù)（ λ ）、鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)（ α ），分為三類，即容易抽采、可以抽采、較難抽采，《煤礦瓦斯抽采工程設(shè)計規(guī)范》規(guī)定的煤層瓦斯抽采難易程度分類見表 。 （ 4）開采具有煤與瓦斯突出危險煤層的。 瓦斯抽采的必要性 根據(jù)國家煤礦安全監(jiān)察局于 2020 年頒布的《煤礦安全規(guī)程》第 145 條規(guī)定：有下列情況之一的礦井，必須建立地面永久抽放瓦斯系統(tǒng)或井下臨時抽放瓦斯系統(tǒng)： （ 1）高瓦斯礦井 （ 2） 1 個采煤工作面的瓦斯涌出量大于 5m3/min 或者 1 個掘進工作面的瓦斯涌出量大于 3m3/min，用通風(fēng)方法解決瓦斯問題不合理的。從表 、表 和表 中可以看出，工作面瓦斯一部分來源于開采層的 煤壁和落煤解吸的瓦斯，另一部分來源于采空區(qū)和鄰近層的涌出。礦井兩采四掘達產(chǎn) ，回采工作面本煤層瓦斯涌出 量為 m3/min，掘進工作面瓦斯涌出 量為 ，采空區(qū)瓦斯涌出量為 。 瓦斯涌出 分析結(jié)果 綜上所述， 礦井一采兩掘達產(chǎn) ， 5號回采工作面 瓦斯涌出量為 m3/min，掘進工作面瓦斯 涌量為 m3/min，采空區(qū)瓦斯涌 量為 m3/min。 礦井瓦斯涌出量 礦井瓦斯涌出預(yù)測的計算公式通常采用： 19 ??????? n1iin1iinAAQkQ采區(qū)礦 （ 310） 式中 Q礦 ——礦井瓦斯涌出量， m3/t； Q采區(qū) ——第 i采區(qū)瓦斯涌出量， m3/t； Ai——第 i采區(qū)日平均煤炭產(chǎn)量， t Kn——已采采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)，取 。其計算公式為： 0n1in1i iii AQ1440AQK ）（ 掘采采采區(qū)? ?? ????Q (39) 式中 Q采區(qū) ——采區(qū)瓦斯涌出量， m3 /t； K采 ——采區(qū)內(nèi)采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)； Q i采 ——第 i回采工作面相對瓦斯涌出量， m3 /t； Ai ——第 i回采工作面平均日產(chǎn)量， t/d； Q i掘 ——第 i掘進工作面瓦斯涌出量， m3/min； A0 ——采區(qū)平均日產(chǎn)量 ,t/d； 礦井布置兩個回采工作面和四 個掘進工作面時采區(qū)瓦斯涌出量，回采工作面布置在 1號、 4號煤層時，掘進工作面分別布置在 1號、 5號煤層中，根據(jù)公式（ 39）采區(qū)瓦斯涌出量，見表 表 布置兩個回采工作面時采區(qū)瓦斯涌出量表 回采 煤層 Q i采 ( m3 /t) Ai ( t/d) Q i掘 (m3/min) K采 A0 (t/d) Q采區(qū) (m3/t) Q采區(qū) (m3/min) 1號 1636 3636 4號 1636 3636 注：兩個回采工作面年產(chǎn)量之和按 ，掘進面年產(chǎn)量按 ，年工作日 330d計算 。 表 掘進工作面瓦斯涌出預(yù)測表 掘進煤層 Q3 （ m3/min） Q4 （ m3/min） Q掘 （ m3/min） 1號 4號 5號 6號 根據(jù)表 ： 1號煤層掘進工作面瓦斯涌出量為 m3/min， 4號煤層掘進工作面瓦斯涌出量為 m3/min,5號煤層掘進工作面瓦斯涌出量為 m3/min,6號煤層掘進工作面瓦斯涌出量為 m3/min。 根據(jù)礦井改擴建初步設(shè)計報告中采掘接替安排，礦井回采 5號、 6號、 1號、 4號煤層時，掘進工作面分別布置在 4號、 5號、 1號、 5號煤層中。 掘進工作面瓦斯涌出 量 掘進工作面的瓦斯涌出量由落煤瓦斯涌出量和煤壁瓦斯涌出量兩部分組成，其絕對瓦斯涌出量按下式確定： 43 Q ??掘 (35) 式中 Q掘 ——掘進工作面絕對瓦斯涌出量， m3/min； Q3——掘進巷道煤壁瓦斯涌出量， m3/min，見式 36； Q4——掘進巷道落煤瓦斯涌出量， m3/min，見式 37； )12(Q 03 ???? vLQvD (36) Q4＝ S vγ(W0Wc) (37) 式中 17 D——巷道斷面內(nèi)暴露煤面的周邊長度， m。 通過表 、表 、表 看出， 4號煤層相對瓦斯涌出量為 Q 4采 =+= m3/t， 6號煤層相對瓦斯涌出量Q 6采 =+= m3/t。 根據(jù)公式（ 34）對 6號煤層工作面臨近層進行瓦斯涌出預(yù)測， 其預(yù)測計算結(jié)果如表。 根據(jù)公式（ 34）對 4號煤層工作面鄰近層進行瓦斯涌出預(yù)測，其預(yù)測計算結(jié)果如表。 根據(jù)公式 （ 32）、（ 33） 對 4號煤層和 6號煤層開采層進行瓦斯涌出預(yù)測，其預(yù)測計算如表 。 6號煤層與 5號煤層的間距為 ，按圖 ，5號煤層開采時 6號煤層的瓦斯排放率為 30%，則 6號煤層的殘余瓦斯含量為 。 根據(jù) 礦井初步設(shè)計的采掘接替安排， 5號、 6號煤層開采后，再開采其他煤層。 15 表 1號煤層工作面鄰近層瓦斯涌出預(yù)測表 煤層 煤層厚度 （ m） 與一號煤層平均間距（ m） 瓦斯排放 率 瓦斯含量（ m3/t） 殘存瓦斯含量（ m3/t） 相對瓦斯涌出 量（ m3/t） 21號 60% 22號 15% 合計 — — — — — 表 5號煤層工作面鄰近層瓦斯涌出預(yù)測表 煤層 煤層厚度 （ m） 與 5號煤層平均間距（ m） 瓦斯排放 率 瓦斯含量（ m3/t） 殘存瓦斯含量（ m3/t） 相對瓦斯涌出 量（ m3/t） 3號 30 4號 55 6號 30 7號 15 合計 — — — — — 下面計算 4號煤層、 6號煤層開采時的回采工作面瓦斯涌出量。 表 1號、 5號煤層本煤層瓦斯涌出量預(yù)測表 煤層 回采率 煤層厚度 （ m） 采高（ m） 工作面長度（ m） 瓦斯含量（ m3/t） 殘存瓦斯含量（ m3/t） 相對瓦斯涌出量 （ m3/t） 1號 95% 140 5號 95% 140 根據(jù)煤層特征表中各煤層的間距，受 1號煤層開采影響的鄰近煤層有 21號、 22號煤層；受 5號煤層開采影響的鄰近煤層有 3號、 4號、 6號、 7號煤層。根據(jù)經(jīng)驗，對于緩傾斜煤層受開采采動影響，上鄰近層能向工作面涌出卸壓瓦斯 的巖層破壞范圍取 100m；下鄰近層能向工作面涌出卸壓瓦斯的巖層破壞范圍取 60m。 13 3 礦井瓦斯抽放的必要性與可行性 礦井瓦斯來源 分析