【正文】 326 超前預(yù)抽 C5 煤層煤巷條帶瓦斯鉆孔布置示意圖+500m 水平瓦斯抽采+500m 水平 同樣采用上下山開采， 共布置四個采區(qū)，分別為東二一、東二二、東二三和東二四采區(qū)，+500m 水平瓦斯災(zāi)害明顯比+1100m 水平嚴(yán)重，大。根據(jù)《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》第 49觀音山煤礦二井 瓦斯抽采工程設(shè)計第 39 頁 共 109 頁條的要求，順層鉆孔超前預(yù)抽鉆孔控制的條帶寬度 35m，控制巷道上幫輪廓線外 20m，下幫輪廓線外 10m，鉆孔控制的條帶長度 80m，每循環(huán)布置鉆孔 13 個，終孔間距 3~5m，鉆孔長 42~85m，封孔長度不小于6m，每循環(huán)煤巷磧頭前方保留 20m 超前距離。圖 325 邊掘邊抽鉆場和鉆孔布置示意圖②+1100m 水平下山區(qū)域+1100m 水平下山區(qū)域的東一一、東一二采區(qū) C5 煤層瓦斯含量大部分區(qū)域在 8m3/t 以下，局部區(qū)域在 8m3/t 以上，且局部區(qū)域有煤與瓦斯突出危險。該抽采方法的原理是：隨煤巷的推進(jìn)，煤層中的原始應(yīng)力狀態(tài)遭到破壞，在巷道兩幫 5~10m 范圍內(nèi)形成應(yīng)力集中區(qū)，該區(qū)域煤層透氣性增加，吸附瓦斯轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x瓦斯，游離瓦斯能直接被鉆孔抽出。設(shè)計考慮到本礦井 C5 煤層 一次采全高，可采用臨時密閉減少采空區(qū)漏風(fēng)等措施確保采空區(qū)內(nèi)不發(fā)火；此外 C5 煤層開采后，C 1煤層開始下沉彎曲變形，其滯后工作面的距離與層間距大致相當(dāng)，即 C1煤層的卸壓瓦斯將通過開采后形成的裂隙涌向工作面后方 40m 處，設(shè)計推薦采用方案二，即采空區(qū)埋管抽采采空區(qū)及上鄰近層瓦斯。⑴ 不能直接抽采 C1 煤層卸壓瓦斯和工作面上隅角瓦斯；⑵ 采空區(qū)漏風(fēng)量大，不利于煤層自燃發(fā)火的防治；⑶ 瓦斯抽采濃度較低。缺點⑴ 增加鉆場、鉆孔工程量；⑵ 工作面采煤對鉆場、鉆孔施工、瓦斯抽采有所影響；⑶ 高位鉆孔不能達(dá)到采空區(qū)深部，不能抽采深部采空區(qū)瓦斯；⑷ 瓦斯抽采量不大。⑴ 節(jié)省鉆場，鉆孔工程量；⑵ 埋管能延伸到采空區(qū)深部，能抽采深部采空區(qū)瓦斯；⑶ 瓦斯抽采量大。高位鉆孔抽采與采空區(qū)埋管抽采的優(yōu)缺點詳見表 321。所謂采空區(qū)最佳抽采位置，是指實施抽采時能有效地減少工作面的瓦斯涌出量，以滿足安全生產(chǎn)的需要。隨著工作面的推進(jìn)，管路上的吸氣口進(jìn)入采空區(qū)內(nèi)最佳抽采位置，吸氣口的組合閥門打開，通過此口抽采采空區(qū)瓦斯。⑤取樣裝置結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、運(yùn)行可靠。③大直徑輕質(zhì)菱鎂管的力學(xué)性能較好，具有重量輕、強(qiáng)度高、價格低等優(yōu)點，完全可以作為鋼管的代用品，推廣應(yīng)用前景廣闊。②裝置硬件電路設(shè)計合理，輸入、輸出口易于擴(kuò)展，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，接口電路簡單、可靠，故障率低。既能有效地抽采采空區(qū)瓦斯、降低采空區(qū)瓦斯抽采成本，又能及時監(jiān)測與調(diào)觀音山煤礦二井 瓦斯抽采工程設(shè)計第 36 頁 共 109 頁整瓦斯抽采參數(shù)，實現(xiàn)采空區(qū)瓦斯自動安全抽采。方案二：采空區(qū)埋管抽采采用平煤集團(tuán)研制開發(fā)的一種新型的瓦斯抽采工藝方法與監(jiān)控裝置（WCF1 型）。抽采鉆場、鉆孔布置如圖 32324 所示。該方法在平頂山、兩淮礦區(qū)廣泛使用。經(jīng)計算，C 5 煤層開采后頂板冒落帶高度為，裂隙帶高度為 ，C 1煤層位于 C5 煤層開采后形成的裂隙帶下部區(qū)域。根據(jù)煤炭科學(xué)研究總院 XX 研究院提交的《建井前煤與瓦斯突出危險性評價》，+1100m 水平上山區(qū)域原煤瓦斯含量為 ～ 3/t，無突出危險，+1100m 水平下山區(qū)域原煤瓦斯含量為 ～ 3/t，局部區(qū)域有突出危險，為確保安全，結(jié)合瓦斯抽采方法選擇的原則，本設(shè)計建議東零采區(qū)（+1100m 水平上山區(qū)域）瓦斯抽采方法采用方案二（順層平行鉆孔），東一一采區(qū)、東一二采區(qū)（+1100m 水平下山區(qū)域）瓦斯抽采方法采用方案一（順層交叉鉆孔），即+1100m 水平下山區(qū)域防治煤與瓦斯突出的區(qū)域性防突措施。③由于對交叉鉆孔施工質(zhì)量要求較高，因此對鉆機(jī)的要求也較高。②交叉鉆孔施工質(zhì)量要求較高。④交叉鉆孔布置方式中，由于存在迎面斜向鉆孔，因此比單純的平行鉆孔有更多的邊采邊抽鉆孔和更長的抽采時間，具有提高瓦斯抽采效果的作用。②由于鉆孔周圍破壞區(qū)的連通性出現(xiàn)，使得鉆孔控制區(qū)內(nèi)的煤層及煤層鉆孔之間形成了有無數(shù)個相互連通點的復(fù)雜聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)，有效地克服了單純平行鉆孔布孔方式下由于塌孔而導(dǎo)致的鉆孔抽不出瓦斯或抽出瓦斯量減小的缺陷；在交叉鉆孔布置方式下，個別或少部分鉆孔的塌孔現(xiàn)象，不會造成抽采鉆孔內(nèi)塌孔而報廢，相當(dāng)于增加了鉆孔有效長度。觀音山煤礦二井 瓦斯抽采工程設(shè)計第 32 頁 共 109 頁圖 321 順層交叉鉆孔布置示意圖方案二：順層平行鉆孔在工作面運(yùn)輸順槽內(nèi)沿工作面傾斜方向布置單純的平行鉆孔或單純的斜向鉆孔，平行鉆孔布置示意圖如圖 322 所示。（1）預(yù)抽回采區(qū)域本煤層瓦斯本煤層瓦斯抽采按鉆孔布置方式分二種：順層交叉鉆孔及順層平行鉆孔。為了提高瓦斯抽采效果，選擇的抽采瓦斯方法也不同。在相同鉆孔密度的情況下，優(yōu)先選擇瓦斯抽采率高的抽采方法，在相同瓦斯抽采效果情況下，優(yōu)先選擇鉆孔工程量小的抽采方法，此外應(yīng)盡量增大鉆孔的見煤長度。選擇的抽采方法應(yīng)有利于抽采巷道的布置和維護(hù)，鉆場的布置應(yīng)免受采動影響，盡可能避開地質(zhì)構(gòu)造帶，便于維護(hù)，利于封孔，盡可能增加鉆孔的抽采時間，以保證抽采效果。抽采方法在滿足礦井安全生產(chǎn)的前提下，還需滿足瓦斯利用、開發(fā)的要求。第 二 節(jié) 抽 采 瓦 斯 方 法 選 擇一 、 選 擇 瓦 斯 抽 采 方 法 的 原 則是指在一定的煤層賦存條件下，選擇具有瓦斯抽采效果最好、工程量較小、施工作業(yè)相對容易的煤層瓦斯抽采方法，選擇礦井瓦斯抽采方法應(yīng)根據(jù)礦井煤層賦存條件、瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)、瓦斯來源、井下巷道布置、抽采瓦斯目的及利用要求等因素確定，并遵循以下原則：選擇的抽采瓦斯方法應(yīng)適合本礦井煤層賦存狀況、采區(qū)巷道布置、煤層頂?shù)装搴烷_采技術(shù)條件。表 311 礦井瓦斯涌出來源分析表回采面涌出量 掘進(jìn)面涌出量 采空區(qū)涌出量 老空區(qū)涌出量區(qū)域m3/min % m3/min % m3/min % m3/min %合計m3/min備注東零采區(qū) / / +1100m上山區(qū)域東一二采區(qū) 20 +1100m下山區(qū)域表 312 回采面瓦斯涌出來源分析表本煤層 上鄰近層 下鄰近層區(qū)域m3/min % m3/min % m3/min %合計m3/min 備注東零采區(qū) / / +1100m上山區(qū)域東一二采區(qū) / / +1100m下山區(qū)域觀音山煤礦二井 瓦斯抽采工程設(shè)計第 30 頁 共 109 頁由表 311 可以看出，在礦井瓦斯涌出來源構(gòu)成中，以回采工作面瓦斯涌出為主，掘進(jìn)面和采空區(qū)瓦斯涌出為輔。當(dāng)開采+1100m 水平下山時，礦井絕對瓦斯涌出量 m3/min，其中回采面涌出量為 ，占礦井涌出總量的 %；掘進(jìn)面涌出量為，占礦井涌出總量的 %；采區(qū)內(nèi)采空區(qū)瓦斯涌出量為，占礦井涌出總量的 %，已開采后的老空區(qū)瓦斯涌出量為 ，占礦井涌出總量的 %。觀音山煤礦二井 瓦斯抽采工程設(shè)計第 29 頁 共 109 頁第 三 章 瓦 斯 抽 采 方 法第 一 節(jié) 瓦 斯 來 源 分 析根據(jù)前面預(yù)測，在 XX 二井投產(chǎn)初期，礦井絕對瓦斯涌出量 m3/min。只要鉆孔間距合理，有足夠的預(yù)抽時間，預(yù)抽效果較好。因此，從資源利用和環(huán)保的角度看也有必要進(jìn)行瓦斯抽采。資源利用和環(huán)保經(jīng)計算，本井田的瓦斯儲量 ，可抽瓦斯量 Mm3，礦井瓦斯資源非常豐富。反之，通過瓦斯抽采不僅可以有效地減輕和消除井下瓦斯威脅，保證煤礦生產(chǎn)安全，同時減輕礦井觀音山煤礦二井 瓦斯抽采工程設(shè)計第 28 頁 共 109 頁通風(fēng)負(fù)擔(dān)，降低礦井通風(fēng)運(yùn)營的費(fèi)用。瓦斯涌出量經(jīng)預(yù)測，在開采+1100m 水平時，礦井最大相對瓦斯涌出量為，最大絕對瓦斯涌出量為 ，回采工作面相對瓦斯涌出量為 ，絕對瓦斯涌出量為 ，按《煤礦安全規(guī)程》第 145 條規(guī)定和《煤礦瓦斯抽采規(guī)范》的要求，本礦井必須建立瓦斯抽采系統(tǒng)。原煤瓦斯含量本礦井可采煤層有 CC 5 兩層，C 5 煤層為主采層，C 5 煤層工作面瓦斯涌出量主要來自本煤層，達(dá)產(chǎn)時布置一個綜采工作面，采煤機(jī)械化程度高，工作面推進(jìn)速度快，工作面年產(chǎn)量為 587kt/a，根據(jù)《煤礦瓦斯抽采基本要求》（AQ10262021）的要求，采煤工作面回采前煤的可解吸瓦斯量應(yīng)降到 。+1100m 水平 C5 煤層瓦斯含量為 ～ 3/t。若沒能考察出煤層始突深度的煤層瓦斯含量或壓力，則必須將煤層瓦斯觀音山煤礦二井 瓦斯抽采工程設(shè)計第 27 頁 共 109 頁含量降到 8m3/t 以下，或?qū)⒚簩油咚箟毫档?（表壓）以下。設(shè)計以+800m 標(biāo)高為界劃分為+1100m 和+500m 兩個水平，+500m 水平 C5 煤層均具有突出危險性，+1100m 水平 C5 煤層僅下山區(qū)域深部靠近+800m 標(biāo)高附近局部區(qū)域有煤與瓦斯突出危險性，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第 145 條規(guī)定，突出礦井必須考慮瓦斯抽采。合 計 礦井絕對瓦斯涌出量 m3/min，相對瓦斯涌出量 。+1100m 水平下山區(qū)域礦井瓦斯涌出量預(yù)測根據(jù)礦井采區(qū)接替計劃安排，+1100m 水平采用上下山開采，上山東零采區(qū)結(jié)束后，開采下山東一、東二采區(qū)，最低標(biāo)高為+800m，開采下山時礦井最大瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果見表 242（預(yù)測過程詳見附件 3）。表 241 投產(chǎn)初期瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果工作面涌出量 本層、下鄰近層相對瓦斯涌出量及所占百分比水平標(biāo)高采掘工作面絕對量（m 3/min）相對量（m 3/t）本煤層（m 3/t）百分比（%）上鄰層（m 3/t）百分比（%）下鄰層（m 3/t）百分比（%）綜采 % %掘進(jìn) 掘進(jìn)+1100m水平 小 計 采區(qū)絕對瓦斯涌出量 ，相對瓦斯涌出量 。二、瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果投產(chǎn)初期瓦斯涌出量預(yù)測根據(jù) XX 二井初步設(shè)計，首采區(qū)為 +1100m 水平上山區(qū)域的東零采區(qū)，布置一個綜采工作面，走向長壁后退式開采。采區(qū)瓦斯涌出量計算 01i 1A4K??????????nniiiqq掘采‘區(qū)式中：q 區(qū) ——生產(chǎn)采區(qū)相對瓦斯涌出量，m 3/t；K′——生產(chǎn)采區(qū)內(nèi)采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)；q 采 i——第 i 個回采工作面相對瓦斯涌出量，m 3/t；Ai——第 i 個回采工作面的日產(chǎn)量，t；q 掘 i——第 i 個掘進(jìn)工作面絕對瓦斯涌出量，m 3/min；Ao——生產(chǎn)采區(qū)平均日產(chǎn)量，t。掘進(jìn)面瓦斯涌出量計算掘進(jìn)工作面瓦斯涌出來源包括兩部份，一是暴露煤壁涌出瓦斯，二是破落煤塊涌出瓦斯，其涌出量計算公式如下：q 掘 = q3 + q4q3=DVq0(2 )1VL?q4=SVγ(W0－W c)式中：q 掘 ——掘進(jìn)面絕對瓦斯涌出量，m 3/min；q3——掘進(jìn)巷道煤壁絕對瓦斯涌出量，m 3/min；q4——掘進(jìn)巷道落煤絕對瓦斯涌出量，m 3/min；觀音山煤礦二井 瓦斯抽采工程設(shè)計第 24 頁 共 109 頁D——巷道斷面內(nèi)暴露煤壁面周邊長度，m；V——巷道平均掘進(jìn)速度，m/min；L——掘進(jìn)煤巷長度，m；q0——掘進(jìn)面煤壁瓦斯涌出初速度，m 3/(m2K式中：W c——礦井可抽瓦斯量，Mm 3；Wk——礦井瓦斯儲量，Mm 3；K——礦井瓦斯抽采率，%；因本井田瓦斯涌出主要來自于 C5 煤層，屬于容易抽采煤層，抽采方式+1100m 水平以本煤層預(yù)抽為主，+500m 水平以卸壓抽為主，所以取礦井瓦斯抽采率 K=45%，則 XX 二井瓦斯可抽量為：Wc＝45% = Mm3觀音山煤礦二井 瓦斯抽采工程設(shè)計第 22 頁 共 109 頁第 四 節(jié) 礦 井 瓦 斯 涌 出 量一 、 礦 井 瓦 斯 涌 出 量 預(yù) 測 方 法本次設(shè)計采用《礦井瓦斯涌出量預(yù)測方法》（AQ10182021）預(yù)測礦井瓦斯涌出量，該預(yù)測方法又分為分源預(yù)測法和礦山統(tǒng)計法，XX 二