【正文】 因為在抽 采 瓦斯前需。 （ 1）巷道預(yù)抽本煤層瓦斯 一般巷道預(yù)抽本煤層的瓦斯，用的是回采的準備巷道來進行抽采的。 本煤層瓦斯抽采 本煤層瓦斯抽采的方法 本煤層瓦斯抽 采 一般可分為兩種：一是預(yù)抽，即在煤層開采之前，采用巷道或鉆孔抽出煤體中的瓦斯；二是回采工作面的邊采邊抽或掘進工作面的邊掘邊抽。 表 是有關(guān)一些常用的瓦斯 抽采 方法及其適用條件。 （ 3）煤層透氣性系數(shù)為 ，可以進行瓦斯 抽采 。 而 己 16煤層 的堅固性系數(shù)較大，為 ～ ， 鉆孔相對容易，目前進行的瓦斯 抽采 中已創(chuàng)造鉆孔深度 120m 的成績，經(jīng)過不斷改進和經(jīng)驗積累，單孔深度完全有能力達到 150m 甚至 180m 以上，故礦井煤層具 備預(yù)抽條件。/t，瓦斯壓力，透氣性系數(shù) ㎡ /Mpa2 表 41 開采層預(yù)抽瓦斯難易程度分類表 抽采 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 瓦斯抽采的可行性的研究 （ 1）通過第 3 章瓦斯涌出量預(yù)測計算可知， 己三 采區(qū)瓦斯主要來源于開采層，開采層瓦斯 抽采 的可行性取決于煤層的自然透氣性，其評價指標有兩個：煤層的透氣性系數(shù)（ ?）和鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)（ ?）。/t，鄰近層瓦斯涌出量為 179。瓦斯涌出量為 179。/t； 己 16煤層絕對瓦斯涌出量為 179。/t， 其中開采層瓦斯涌出量 179。 根據(jù)第三章瓦斯涌出量預(yù)測 ，己三 采區(qū) 己 15 煤層絕對瓦斯涌出量為179。/min； ⑤ 年產(chǎn)量小于或等于 的礦井，大于 15m179。/min； ③ 年產(chǎn)量 ～ 的礦井，大于 25m179。 （ 2）礦井絕對瓦斯涌出量達到以下條件的： ① 大于或等于 40m179。/min 或 1 個掘進工作面瓦斯涌出量大于 3m179。此外，也為下文的瓦斯 抽采 系統(tǒng)設(shè)計提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。/t，鄰近層瓦斯涌出量為 179。瓦斯涌出量為 179。/t； 己 16煤層絕對瓦斯涌出量為 179。己三采區(qū) 己 15煤層絕對瓦斯涌出量為 ，瓦斯涌出量為 ， 其中開采層瓦斯涌出量 179。/t 3 瓦斯涌出量 總q m179。/t 5 第 i鄰近層瓦斯排放率 ， i? 二 計算結(jié)果 1 開采層瓦斯涌出量 開q m179。/t 7 煤的殘存瓦斯含量 ciW m179。/min 表 32 是有關(guān) 己 15煤層瓦斯涌出量計算參數(shù)表 。/t （ 3） 己三 采區(qū) 己 16煤瓦斯涌出總量為： 鄰開總 ＋＝ qqq ＝ ＋ ＝ 179。/ t； Woc= m179。/t 3 瓦斯涌出量 總q m179。/t 5 第 i 鄰近層瓦斯排放率 ， i? 二 計算結(jié)果 1 開采層瓦斯涌出量 開q m179。/t 7 煤的殘存瓦斯含量 ciW m179。/min 表 32 是有關(guān) 己 15煤層瓦斯涌出量計算參數(shù)表。/t （ 3） 己三 采區(qū) 己 15 煤瓦斯涌出總量為： 鄰開總 ＋＝ qqq ＝ ＋ ＝ 179。 M—— 開采層的開采厚度， 。 ciW —— 第 i 鄰近層煤層殘存瓦斯含量， m3/t，取 己 16 煤殘存瓦斯含量 。/ t (2)鄰近層瓦斯涌出量預(yù)測 己 15煤上鄰近層煤層厚度很小，開采期間瓦斯涌出量小，可忽略不計，下鄰 近層有 己 16煤和 己 17號煤， 己 17煤與 己 15煤間隔距離較大， 己 17煤向 己15 煤瓦斯涌出量較小，可忽略不計，其余煤層厚度很小，瓦斯涌出量也忽略不計，因此，只計算鄰近層 己 16煤瓦斯涌出量即可， 其瓦斯涌出量按下式計算。/ t； Woc——煤的殘存瓦斯含量， Woc= m179。/t； k1 ——圍巖瓦斯涌出系數(shù)。分源預(yù)測法的技術(shù)原理是根據(jù)煤層瓦斯含量與礦井瓦斯涌出的源匯關(guān)系 (圖 )，利用瓦斯涌出源的瓦斯涌出規(guī)律并結(jié)合煤層的賦存條件和開采技術(shù)條件，通過對回采工作面瓦斯涌出量的計算，達到預(yù)測采區(qū)和礦井瓦斯涌出量的目的。 根據(jù)掌握平 煤四礦煤層地質(zhì)與瓦斯賦存等具體情況及各類指標，本設(shè)計選擇分源法預(yù)測工作面的瓦斯涌出量。 平煤四礦己三采區(qū)瓦斯涌出量預(yù)測 準確地預(yù)測礦井瓦斯涌出量的大小，對于合理進行通風設(shè)計，預(yù)防巷道、工作面瓦斯積聚超限，避免瓦斯燃燒、爆炸等煤礦惡性事故的發(fā)生，保證煤礦的安全生產(chǎn)，具有十分重要的意義。 建立在數(shù)理統(tǒng)計基礎(chǔ)上的礦山統(tǒng)計法，其主要依據(jù)是礦井瓦斯涌出量及開采深度變化的統(tǒng)計規(guī)律，其 誤差主要是統(tǒng)計過程中產(chǎn)生的，以數(shù)學方法建立數(shù)學模型預(yù)測法，其主要誤差來自數(shù)學方法和數(shù)學模型，而灰色預(yù)測預(yù)測系統(tǒng)中的灰色性，影響其預(yù)測的很多因素尚不明確，因此預(yù)測的指標不完全。進一步研究表 明，當 H1/2 時，用平均的觀點看，過去的一個增長趨勢意味著將來的一個增長趨勢，反之亦然，即過程有持久性；當 H1/2時，過去的增量與未來呈負相關(guān)，過程具有反持久性。赫斯特分 R(T )/S(T )= R /S 統(tǒng)計規(guī)律時發(fā)現(xiàn)存在如下關(guān)系式 :R /S∝ (T /2)H ，式中 H —赫斯特指數(shù)。根據(jù)礦井相對瓦斯涌出量測量得出灰色 預(yù)測值與實際測量值基本吻合，應(yīng)用在未來礦井瓦斯涌出量預(yù)測上誤差不會太大。 （ 3） 灰色系統(tǒng)理論與模糊數(shù)學預(yù)測法 該方法是通過一系列數(shù)據(jù)生成的方法將本來沒有規(guī)律的或規(guī)律性不強的一組原始數(shù)據(jù)變的有規(guī)律性、概括性，而且使預(yù)測精度提高，具有明顯的確定性。 （ 2）分源預(yù)測法 該方法是按照礦井生產(chǎn)過程中瓦斯涌出源的多少及礦井瓦斯涌出源涌出瓦斯的大小，來預(yù)測不同時期瓦斯涌出量。礦山統(tǒng)計法的理論基礎(chǔ)，認為瓦斯涌出量隨著開采深度的增加成比例增加。 瓦斯涌出量預(yù)測方法 目前，瓦斯涌出量預(yù)測方法一般有以下幾種 [15] （ 1）礦山統(tǒng)計法 礦山統(tǒng)計法目前在國內(nèi)外已得到廣泛采用。 （ 2）開采技術(shù)因素：開采規(guī)模、開采順序和回采方法、生產(chǎn)工藝；風量變化；采區(qū)通風系統(tǒng)、采空區(qū)的密閉質(zhì)量； 瓦斯涌出量預(yù)測 瓦斯涌出量是一個隨地質(zhì)條件、煤的賦存狀態(tài)、開采工藝、地面大氣壓力、時間等諸因素波動的物理量， 是衡量瓦斯的重要參數(shù)。這一點在多煤層開采、多水平開采的情況下尤為顯著 [10]。 從上隅角涌出的瓦斯并不是來自上隅角，而來自采空區(qū)中的大部分區(qū)域，在這一區(qū)域中的瓦斯在通風外力的作用下被集中在了上隅角。 瓦斯在采空空間的涌出 煤礦內(nèi)采空 空間是一個巨大的巷道網(wǎng)絡(luò)和采空裂隙空洞區(qū)域，其延展的范圍縱深幾百米，面積達數(shù)平方公里，空隙空間的容積也達到幾十萬甚至幾百萬立方米，瓦斯在這一巨大空間中的運移主要受控于礦井通風系統(tǒng)和壓力分布。下部巖層向上鼓起的程度隨距采空區(qū)的距離不同而不同，下鄰近層的頂板向上移動的量大于其地板巖層向上移動的量，這樣就是鄰近層膨脹，其膨脹量可達本身厚度的千分之幾，這就大大提高了下鄰近層的透氣系數(shù)。 下鄰近層的瓦斯涌出情況和上鄰近層有所不同。距開采層不同距離的上鄰近層瓦斯進入采空區(qū)的時間和涌出量決定于開采層頂部巖層的冒落情況、層間巖石的性質(zhì)、鄰近層的厚度、瓦斯含量和工作面的長度等因素。有一些煤層雖然卸壓，但 不能立即放出瓦斯，而是過一段時間，當巖石裂隙發(fā)展到該煤層后，煤體中的瓦斯采涌出裂隙向采空區(qū)放散。 在回采工作面第一次落頂后，即引起煤層頂板巖層的冒落破裂和變形，在采空區(qū)附近會造成一個卸壓圈。 （ 4）回采工作面的瓦斯涌出不同于掘進巷道，僅與掘進工作面相仿，它的涌出與生產(chǎn)工藝有密切的關(guān)系，綜采機組在采煤過程中是工作面前方的煤體應(yīng)力做跳躍式的變化，切割速度 愈快，瓦斯涌出量愈大，同樣的，這種涌出不均衡也與煤層瓦斯含量和透氣系數(shù)有關(guān)。 （ 2）對于移動煤壁、如回采工作面，其瓦斯涌出量和煤壁的移動速度有關(guān)，由于工作面的推進速度往往并不均勻，所以瓦斯涌出量也是不斷變化的。 開采煤層中瓦斯涌出的狀態(tài)和數(shù)量隨地點的不同而不同。 自開采層的普通瓦斯涌出 瓦斯在煤層中的涌出需要兩個條件：其一是要有一定的流動通道，即煤層要有一定的透氣性；其二是煤體中的瓦斯必須具備一定的壓力。普通瓦斯涌 出是不斷地和比較均勻的發(fā)生的，這種涌出形式主要決定了礦井瓦斯平衡。 近年來，隨著分析測試技術(shù)的不斷發(fā)展，發(fā)現(xiàn)煤體內(nèi)瓦斯的賦存狀態(tài)不僅有吸附（固體）和游離（氣體）狀態(tài)，而且還包括有瓦斯的液體和固溶體狀態(tài)；但是，由于總的來說，吸附（固體）和游離（氣體）瓦斯所占的比例是 85％以上，在正常情況下，整體所表現(xiàn)出來的特征仍是吸附和游離狀態(tài)的瓦斯特征；所以，其和傳統(tǒng)的觀點并沒有矛盾，只是分析測試更加深入而已 [9]。因此，我們認為，由于瓦斯吸附分子和游離分子是在不斷地交換之中，在瓦斯緩慢的流動過程中，不存在游離瓦斯易放散、吸附瓦斯不易放散的問題；但是在突出過程的短暫時間內(nèi)，游離瓦斯會首先放散，然后是吸附瓦斯迅速加以補充。在煤層賦存的瓦斯量中，通常吸附的瓦斯量占 80％ ~90％；游離瓦斯量占 10％ ~20％；在吸附瓦斯量中又以煤體表面吸著的瓦斯量占多數(shù)。 煤中瓦斯的賦存狀態(tài)一般有吸附狀態(tài)和游離狀態(tài)兩種。 各成煤期的煤中在區(qū)域分布上也有不同的特點，通常表現(xiàn)為：相同或者相近似的煤種呈帶狀分布，這樣形成不同的變質(zhì)帶，在一定的程度上也影響著瓦斯和突出區(qū)域的分布。 我國的聚煤期多，煤種繁多，煤炭儲量豐富，變質(zhì)分帶明顯，其在一定的程度上直接影響著煤層瓦斯的生成。 （ 2）煤的變質(zhì)程度及變質(zhì)分帶。在同一變質(zhì)階段，鏡質(zhì)組相對絲質(zhì)組而言，碳含量少，氫含量多，瓦斯生成量大，揮發(fā)分產(chǎn)率高，植物結(jié)構(gòu)保存程度低。煤巖組分是組成煤的基本單元，可分成鏡質(zhì)組、殼質(zhì)組和絲質(zhì)組。 （ 1） 煤巖組分。最常見的是碳酸鹽巖石受熱分解時可涌出 CO2。這時， CO2 既可以是由生物化學來源的，又可以是由化學來源的，因為空氣中的氧使煤氧化也能形成 CO2。 （ 3）空氣來源的瓦斯。在煤層中放射性元素分解形成的氣體中含有 He，煤層中 He 含量多少與成煤的地質(zhì)年代有關(guān)，煤層形成的年代越老， He 的含量越高 。這種來源的瓦斯，在煤層中的數(shù)量較少，其成分主要是 CH CO2。隨著微生物環(huán)境的變化和供氧的減少，則轉(zhuǎn)入?yún)捬踹^程，并放出含氧的瓦斯： CH NH H重烴、 H2S 和其他的氣體。這種瓦斯是在成煤初期形成的。 瓦斯的生成是和煤的形成同時進行并貫穿于整個成煤過程中。 煤礦井下的瓦斯主要來自煤層和煤系地層，它是成煤的煤化作用過程中伴生的。 瓦斯涌出初速度 經(jīng)測定本煤層煤壁瓦斯涌出初速度 v0為 。百米鉆孔瓦斯流量及其衰減系數(shù)就是反應(yīng)在不受采動影響的條件下，煤層內(nèi)瓦斯流量隨時間延長而呈衰減的特性，它也是衡量煤層進行瓦斯預(yù) 抽采 難易程度的一個重要標志。d ） 。 煤層透氣性系數(shù) 煤層透氣性系數(shù)是煤層中瓦斯流動的難易程度的標志，也是分析瓦斯 抽采 可行性的一個重要指標。/ t. 瓦斯壓力 瓦斯壓力是指瓦斯在煤層中變現(xiàn)出來的氣體壓力，它是通過煤層中游離瓦斯的自由熱運動對孔隙和裂隙的空間壁產(chǎn)生作用力而體現(xiàn)出來的。 己 16煤層 瓦斯含量為 m179。/t， 且隨煤層埋深的增加而增大，煤的平均殘存瓦斯含量為 m179。/m179。 瓦斯含量 瓦斯含量是指在自然狀況下，單位體積或者單位質(zhì)量的煤層或者巖層所含有的瓦斯量，單位一般為 m179。 （ 5）介紹了 己 15煤層和 己 16煤層的瓦斯賦存情況。 （ 3）己三采區(qū)的 己 15和 己 16煤層為目前的主要開采煤層，主要針對這兩個煤層進行瓦斯 抽采 技術(shù)研究。 四礦通風方式為中央混合式 ，通風方法為抽出式 ， 每個采區(qū)均有獨立的通風系統(tǒng)。/t。 煤層瓦斯賦存情況 己 16煤層在己 1523070 機巷片盤 米實測瓦斯壓力為 ， 己 16煤層瓦斯含量為 179。（單級），風量為 7857m179。風量為 10878m179。風量為 5832m179。/min，總需風量 18720m179。/min。/min，東翼結(jié)束采區(qū)進風量 742m179。/min， 戊九采區(qū)進風量 5017m179。/min， 其中 丁九采區(qū)進風量 2291m179。 四礦各采區(qū)采、掘工作面均有獨立的通風系統(tǒng)，機電硐室均采用獨立通風方式。全礦共有 6 個進風井 ， 即一、二水平主井、副井、三水平進風井、主斜井和東風井；回風井三個，即一水平風井、二水平風井和三水平回風井。/min) 相對量 ( m179。下面是 為 2021 年以來 絕對瓦斯涌出量、相對瓦斯涌出量情況，如 表 22 所示。 (3) 矸石運輸系統(tǒng) 掘進工作面出的矸石 ——區(qū)段回風平巷 ——軌道上山 ——運輸大巷 ——井底車場 ——由副井提至地面。地質(zhì)構(gòu)造簡單，結(jié)合設(shè)計礦井礦井實際情況以及現(xiàn)有的生產(chǎn)技術(shù)條件，設(shè)計采用綜合機械化一次采全高回采工藝，傾斜長壁采煤法，用全部跨落法處理采空區(qū)。煤塵無爆炸性，煤層有自燃發(fā)火傾向；發(fā)火期 46 個月，為高瓦斯 突出 礦，相對瓦斯涌出量為 立方米每噸，煤硬度不大，煤層直接頂為大占砂巖，巖厚度變化在 815m 之間，中等穩(wěn)定，不易容易冒落。12176。 采煤方法 為了選擇合理的采煤方法，必須詳細研究煤 層的賦存條件和地質(zhì)特征，并考慮實習礦井實際使用經(jīng)驗。 全礦井現(xiàn)有三個生產(chǎn)水平，四個生產(chǎn)采區(qū)和己組三水平開拓工程，即一水平丁九、戊九采區(qū)；二水平已三采區(qū)和庚一采區(qū)；己組三水平為開拓工程。對于煤層賦存較深、表土層厚、水文情況比較復(fù)雜、井筒需要特殊法施工或多水平開采急斜煤層的礦井，一般都應(yīng)該采用立井開拓。立井開拓適應(yīng)性較強，一般不受煤層傾角、厚度、瓦斯、水文等地質(zhì)條件的影響。