【正文】 ；礦井絕對(duì)瓦斯涌出量＝（4000+1740）/1440=。表331 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)結(jié)果煤層采區(qū)瓦斯涌出量m3/t日產(chǎn)量(t)礦井瓦斯涌出量備注相對(duì)量 m3/t絕對(duì)量m3/min94000151740注：日產(chǎn)量5740t（）,2個(gè)綜采工作面，4個(gè)綜掘工作面。從表331中可以看出，，其中9，15。第四節(jié)　抽采后瓦斯涌出量根據(jù)礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)與設(shè)計(jì)瓦斯抽采量，則XX煤礦瓦斯抽采率K＝75/100%＝%。設(shè)計(jì)9煤層的瓦斯預(yù)抽率為35%，15煤層的瓦斯預(yù)抽率為40%，在煤層瓦斯預(yù)抽率達(dá)到設(shè)計(jì)值后，其煤層瓦斯含量為：9煤層瓦斯含量＝（1－35%）＝；抽采后9煤層瓦斯可解析瓦斯量＝－＝。15煤層瓦斯含量＝（1－40%）＝；抽采后15煤層瓦斯可解析瓦斯量＝－＝。經(jīng)計(jì)算15煤層經(jīng)預(yù)抽后煤層瓦斯可解析量滿足《煤礦瓦斯抽采指標(biāo)》（AQ1026－2006）關(guān)于“工作面日產(chǎn)量為1001～2500t，煤的可解析瓦斯量≤7m3/t；工作面日產(chǎn)量為2501～4000t，煤的可解析瓦斯量≤6m3/t”的規(guī)定。把預(yù)抽后的煤層瓦斯含量代入前面章節(jié)瓦斯涌出預(yù)測(cè)公式中，再減去掘進(jìn)時(shí)的瓦斯抽采量、回采時(shí)邊采邊抽和采空區(qū)瓦斯抽采量，則計(jì)算結(jié)果見表3－4－1，各回采工作面、掘進(jìn)工作面、采區(qū)和礦井瓦斯涌出量前后瓦斯涌出量對(duì)比見表3－4－1。表341 瓦斯抽采前后涌出量預(yù)測(cè)對(duì)比名稱抽采前瓦斯涌出量（m3/min）抽采后瓦斯涌出量（m3/min）9煤層15煤層9煤層15煤層回采工作面掘進(jìn)工作面生產(chǎn)采區(qū)全礦井由于本次計(jì)算中煤層瓦斯含量是按平均瓦斯含量來計(jì)算，在礦井淺部開采時(shí)，瓦斯含量會(huì)小于平均瓦斯含量，開采深部時(shí)瓦斯含量將大于平均瓦斯含量。因此今后礦井開采時(shí)應(yīng)加強(qiáng)煤層瓦斯基本參數(shù)的測(cè)定工作，以便修正瓦斯抽采設(shè)計(jì)，同時(shí)使之能更科學(xué)合理的指導(dǎo)礦井瓦斯的抽采工作。第四章 礦井抽采瓦斯必要性和可行性分析第一節(jié)　礦井抽采瓦斯的必要性根據(jù)原煤炭工業(yè)部1997年頒布的《礦井瓦斯抽放管理規(guī)范》第9條規(guī)定，凡符合下列情況之一者必須建立瓦斯抽放系統(tǒng)，開展瓦斯抽放工作：（1）符合《煤礦安全規(guī)程》第150條的(即一個(gè)采煤工作面絕對(duì)瓦斯涌出量大于5m3/min，或一個(gè)掘進(jìn)工作面絕對(duì)瓦斯涌出量大于3m3/min，采用通風(fēng)方法解決不合理的)。（2）礦井絕對(duì)瓦斯涌出量大于15m3/min，年產(chǎn)量等于或小于40萬(wàn)t；礦井絕對(duì)瓦斯涌出量大于20m3/min，年產(chǎn)量等于或小于60萬(wàn)t：礦井絕對(duì)瓦斯涌出量大于25m3/min，年產(chǎn)量等于或小于100萬(wàn)t；礦井絕對(duì)瓦斯涌出量大于30m3/min，年產(chǎn)量等于或小于150萬(wàn)t。礦井絕對(duì)瓦期涌出量大于40m3/min。（3）開采具有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)煤層。根據(jù)XX煤礦的實(shí)際情況，我們XX煤礦瓦斯必要性進(jìn)行分析。歷史上礦井瓦斯相對(duì)涌出量最大為： m3/t，絕對(duì)涌出量為： m3/min，大于25m3/min。XX煤礦現(xiàn)年產(chǎn)量約為120萬(wàn)t，目前的情況為全礦井絕對(duì)瓦斯涌出量為25～30m3/min,其中抽采瓦斯量為5m3/min。但現(xiàn)在開采淺部煤層，下一步隨著煤炭產(chǎn)量的增加和采掘的延深，絕對(duì)瓦斯涌出量就會(huì)增加。根據(jù)預(yù)測(cè)，當(dāng)?shù)V井采至深部，產(chǎn)量達(dá)到180萬(wàn)t/a時(shí)，遠(yuǎn)大于40m3/min。因此從瓦斯涌出的現(xiàn)狀和下一步增產(chǎn)進(jìn)行分析，礦井建立瓦斯抽采系統(tǒng)采取瓦斯抽采措施是必要的。另外從地質(zhì)構(gòu)造角度看，XX煤礦井田內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜類型屬中等類型?？傮w構(gòu)造為一走向近東西，傾向南的單斜構(gòu)造，地層傾角一般為6—12176。，局部受斷層影響傾角可達(dá)19176。在此背景上又發(fā)育著次一級(jí)的褶曲，如南張芹向斜、潘溝背斜、放馬溝向斜，褶曲軸向呈東西向展布，兩翼多不對(duì)稱，向斜北翼陡南翼緩，背斜軸部開闊，傾角平緩。井田內(nèi)斷層較少，全井田見斷層共10條，斷層落差2～35m，均為近東西走向的正斷層，落差20m以上的斷層僅2條：F12正斷層、F9正斷層。柱狀陷落發(fā)育，已證實(shí)的陷落共63個(gè)。這些構(gòu)造，尤其是褶曲構(gòu)造可能會(huì)引起瓦斯的積聚，對(duì)煤層開采帶來威脅，所以進(jìn)行抽采可以有效防止瓦斯的異常涌出，保證煤礦安全生產(chǎn)。而且該礦井目前已經(jīng)在井下四、五采區(qū)建有移動(dòng)瓦斯泵站各一座，安裝四臺(tái)BJW20YJ抽采泵，地面建有固定瓦斯抽采泵站，安裝兩臺(tái)CBF4102BV3抽采泵，對(duì)回采工作面和采空區(qū)實(shí)行瓦斯抽采，并取得了一定效果。第二節(jié) 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(píng)價(jià)指標(biāo)有兩個(gè)：煤層透氣性系數(shù)（）、鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)（），分為三類，即容易抽采、可以抽采、較難抽采，《礦井瓦斯抽放管理規(guī)范》規(guī)定的煤層瓦斯抽采難易程度分類見表421。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。表421 煤層瓦斯抽采難易程度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/)容易抽采10可以抽采～10～較難抽采目前XX煤礦測(cè)得的9號(hào)煤百米鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)為＝， m2/，此煤層為低透氣性煤層，屬于較難抽采煤層。所以在抽采方法上結(jié)合開采煤層預(yù)抽和采空區(qū)抽采達(dá)到抽采目的。由于煤層屬于較難抽采煤層，因此在采取煤層預(yù)抽時(shí)，為了提高預(yù)抽效果，可以延長(zhǎng)預(yù)抽時(shí)間，增大鉆孔密度，以及采用交叉鉆孔進(jìn)行瓦斯抽采。從以上可以看出，雖然XX煤礦的煤層屬于較難抽采煤層，但采取適當(dāng)措施后，瓦斯抽采也是可行的。第五章 抽采方法設(shè)計(jì)第一節(jié) 瓦斯來源分析根據(jù)礦井瓦斯涌出量預(yù)計(jì)，在不進(jìn)行瓦斯抽采就開采15煤層時(shí)， m3/t，其中9，15中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）提交的XX煤礦《煤層瓦斯賦存規(guī)律階段報(bào)告》中，通過對(duì)9號(hào)煤層的一個(gè)回采工作面的測(cè)試，%，%，%。由此可以看出，XX煤礦開采時(shí)的瓦斯涌出主要以本煤層瓦斯涌出為主。第二節(jié) 抽采瓦斯方法選擇一、 選擇抽采瓦斯方法的原則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、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：1．選擇的抽采瓦斯方法應(yīng)適合煤層賦存狀況、巷道布置、地質(zhì)條件和開采技術(shù)條件。2．應(yīng)根據(jù)礦井瓦斯涌出來源及涌出量構(gòu)成分析，有針對(duì)性地選擇抽采瓦斯方法，以提高瓦斯抽采效果。3．抽采方法在滿足礦井安全開采的前提下，還需滿足開發(fā)、利用瓦斯的需要。4．巷道布置在滿足瓦斯抽采的前提下，應(yīng)盡可能利用生產(chǎn)巷道，以減少抽采工程量。5．選擇的抽采方法應(yīng)有利于抽采巷道的布置和維護(hù)。6．選擇的抽采方法應(yīng)有利于提高瓦斯抽采效果，降低瓦斯抽采成本。7．抽采方法應(yīng)有利于鉆場(chǎng)、鉆孔的施工和抽采系統(tǒng)管網(wǎng)的設(shè)計(jì)，有利于增加鉆孔的抽采時(shí)間。二、抽采瓦斯方法選擇XX煤礦主要開采15煤層，從《煤層瓦斯賦存規(guī)律階段報(bào)告》、預(yù)測(cè)的瓦斯涌出量構(gòu)成以及實(shí)測(cè)來看，其瓦斯來源主要為本煤層的瓦斯涌出。礦井抽采瓦斯的目的是為了降低煤層瓦斯含量，為煤炭開采提供安全生產(chǎn)環(huán)境。因此，根據(jù)礦井的瓦斯賦存狀況、礦井開拓及抽采瓦斯的目的，結(jié)合抽采瓦斯方法的選擇原則，確定XX煤礦抽采瓦斯方法為以本煤層瓦斯抽采為主、采空區(qū)抽采（裂隙帶抽采）為輔，預(yù)抽與邊采邊抽、邊掘邊抽相結(jié)合的綜合抽采瓦斯方法。在煤巷掘進(jìn)工作面后5m處的巷道兩幫各施工一個(gè)鉆場(chǎng)。鉆場(chǎng)的規(guī)格應(yīng)根據(jù)巷幫瓦斯抽采鉆孔布置的要求、選用鉆機(jī)的外型尺寸及鉆桿長(zhǎng)度而定。相鄰兩組鉆場(chǎng)之間的間距為280m。在每一鉆場(chǎng)內(nèi)，沿走向布置5個(gè)邊掘邊抽鉆孔，即左、右鉆場(chǎng)各5個(gè),4個(gè)孔深300m左右，1個(gè)孔深150m左右。鉆孔傾角原則上須保證鉆孔在煤層內(nèi)，鉆孔傾角與巷道底板平行或根據(jù)煤層的厚度略有上、下傾角。圖5－1 掘進(jìn)巷道邊掘邊抽鉆孔布置方式示意圖在回風(fēng)順槽沿工作面傾斜方向布置順層鉆孔，預(yù)抽工作面煤體內(nèi)的瓦斯。為提高瓦斯抽采效果，順層鉆孔采用交叉鉆孔布置，即一半鉆孔沿工作面平行布置，另一半鉆孔與工作面呈一定夾角布置。兩種鉆孔交替布置，平行鉆孔與斜向鉆孔呈15176。夾角，兩種鉆孔在空間上形成交叉，如圖52所示。圖5－2 開采層瓦斯抽采順層鉆孔布置方式示意圖全封閉采空區(qū)是指工作面已采完封閉的采空區(qū)，也稱老采空區(qū)。采空區(qū)中往往積存大量的高濃度瓦斯，可能通過巷道密閉或隔離煤柱的裂隙往外泄出。加強(qiáng)采空區(qū)密閉對(duì)全封閉采空區(qū)瓦斯抽采是個(gè)必要條件，提高采空區(qū)的氣密性可防止漏氣，保持必要的抽采瓦斯?jié)舛群头乐褂凶匀純A向煤層因漏氣進(jìn)氧而發(fā)生采空區(qū)發(fā)火。對(duì)于已采完的采空區(qū)都要砌筑永久性密閉。永久性密閉要選擇頂?shù)装鍒?jiān)固的巖（煤）層巷道，兩道密閉墻（磚或料石）中間充填砂或黃土，密閉墻四周要掏槽，插管抽采的密閉上還應(yīng)設(shè)置注砂（泥漿）管和采氣測(cè)溫管等觀測(cè)管。密閉墻厚度不小于1m。見圖5－3所示。圖5－3 全封閉采空區(qū)插管抽采示意圖對(duì)于現(xiàn)生產(chǎn)工作面的采空區(qū)（亦稱半封閉采空區(qū)），9煤層采用一進(jìn)兩回的通風(fēng)系統(tǒng)，15煤層采用一進(jìn)一回的通風(fēng)系統(tǒng)，現(xiàn)采空區(qū)9煤層以尾巷插管抽采法為主，頂板走向長(zhǎng)鉆孔抽采為輔，15煤層以埋管抽采法為主，頂板走向長(zhǎng)鉆孔抽采為輔。尾巷插管抽采法是在回采工作面的排瓦斯尾巷安裝瓦斯抽采管，排瓦斯尾巷與回風(fēng)巷每隔30m用聯(lián)絡(luò)巷連通，當(dāng)工作面推進(jìn)到聯(lián)絡(luò)巷時(shí)，沿聯(lián)絡(luò)巷頂板敷設(shè)一段瓦斯抽采管，并在管口設(shè)木垛保護(hù)，工作面推過聯(lián)絡(luò)巷后，密閉聯(lián)絡(luò)巷，開始抽采采空區(qū)瓦斯。抽采見圖5－4。圖5－4 尾巷插管抽采法示意圖埋管抽采法是在回風(fēng)巷抽采管的末端設(shè)一彎管，使抽采管口抬高至回風(fēng)巷頂，并設(shè)木垛對(duì)其管口進(jìn)行保護(hù)，以此形成埋管口。并在工作面的后部抽采管上每隔30m（合理數(shù)據(jù)需在試驗(yàn)中考察）安裝一組三通、控制閥門及埋管口組件，在工作面推進(jìn)過程中，將埋管口保留在工作面的采空區(qū)，通過抽采系統(tǒng)對(duì)采空區(qū)瓦斯進(jìn)行抽采。當(dāng)工作面推進(jìn)至下一個(gè)埋管口三通處，接替埋管口已經(jīng)埋在采空區(qū)內(nèi)3～5m時(shí)，將埋在采空區(qū)里的前一埋管段控制閥門關(guān)閉，打開下一循環(huán)的埋管口閥門，以此達(dá)到利用埋管不斷抽采采空區(qū)的瓦斯的目的。抽采見圖5－5。 圖5－5 采空區(qū)埋管抽采示意圖頂板走向長(zhǎng)鉆孔抽采是在工作面的回風(fēng)巷道內(nèi)向煤層頂板方向迎著工作面推進(jìn)方向打扇形鉆孔，鉆孔終孔位置位于采空區(qū)上方裂隙帶內(nèi)，以抽采采空區(qū)和鄰近層的瓦斯。在每處打5個(gè)扇形鉆孔，鉆孔終孔間距為5m,鉆孔終孔距回風(fēng)巷的水平距離為10～20m，距煤層頂板的垂直距離為20m左右。鉆孔長(zhǎng)度在130m以上，保持30m以上的超前距。見圖5－6。圖5－6 采空區(qū)裂隙帶瓦斯抽采方法示意圖第三節(jié) 抽采參數(shù)的確定一、抽采率的確定抽采率根據(jù)煤層可抽性及抽采時(shí)間確定，XX煤礦的瓦斯主要來源于開采層，因此，在實(shí)施抽采時(shí)應(yīng)堅(jiān)持“以開采層抽采為主、采空區(qū)抽采為輔”的原則。根據(jù)測(cè)得的煤層瓦斯基本參數(shù)，XX煤礦的主采煤層透氣性較差，屬于較難抽采類型煤層，因此為了提高煤層瓦斯的預(yù)抽率，必須增加鉆孔密度，合理安排采掘計(jì)劃，盡可能地增加預(yù)抽時(shí)間。根據(jù)我國(guó)其他預(yù)抽瓦斯礦井實(shí)際抽采瓦斯情況的統(tǒng)計(jì)分析,預(yù)計(jì)不同抽采時(shí)間的預(yù)抽率見表531。從表中可以看出,預(yù)抽1年的預(yù)抽率可達(dá)25%，預(yù)抽兩年的預(yù)抽率可達(dá)40%。表531 不同抽采時(shí)間的預(yù)抽率鉆孔間距不同抽采時(shí)間百米鉆孔累計(jì)預(yù)抽率(%)1年2年3年4年5年10m2540505560根據(jù)XX煤礦的采掘計(jì)劃，按照表5－3－1的統(tǒng)計(jì)的各地預(yù)抽率的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)XX煤礦9煤層的預(yù)抽率為35%，15煤層的預(yù)抽率為40%。二、抽采時(shí)間從保證回采工作面的安全需要，結(jié)合礦井采掘計(jì)劃安排，設(shè)計(jì)9煤綜采面預(yù)抽率為35%，～，15煤綜采面預(yù)抽率為40%，預(yù)抽時(shí)間為1～2年，預(yù)抽時(shí)間隨著煤層瓦斯含量增加而增加。首采面處于淺部煤層，煤層瓦斯含量低，由于首采面采掘關(guān)系接替較緊張，首采面在掘進(jìn)時(shí)在掘進(jìn)工作面后方向煤層打預(yù)抽鉆孔，預(yù)抽時(shí)間暫定為3個(gè)月，在首采面試采時(shí)需加強(qiáng)對(duì)瓦斯的監(jiān)測(cè)，當(dāng)通風(fēng)難以解決瓦斯時(shí)，就增加預(yù)孔密度，相應(yīng)延長(zhǎng)瓦斯預(yù)抽時(shí)間。三、抽采負(fù)壓根據(jù)鄰近礦井及其它礦井的瓦斯抽采經(jīng)驗(yàn)，采煤工作面預(yù)抽的孔口負(fù)壓為15kPa，掘進(jìn)工作面抽采的孔口負(fù)壓為7～10kPa，采空區(qū)瓦斯抽采的孔口負(fù)壓為5kPa。第四節(jié) 抽采鉆孔布置及施工一、抽采鉆孔參數(shù)確定⒈鉆孔直徑常規(guī)的瓦斯抽采鉆孔的直徑一般為70～80mm，由于XX煤礦的瓦斯抽采方法為本煤層預(yù)抽，為提高抽采效果，需增大鉆孔直徑，設(shè)計(jì)采面抽采鉆孔直徑為φ85mm，掘進(jìn)面抽采鉆孔直徑φ85mm，采空區(qū)頂板走向鉆孔直徑φ85mm。⒉鉆孔長(zhǎng)度9號(hào)煤層綜采面的順層抽采鉆孔長(zhǎng)度為140m，15號(hào)煤層綜采面的順層抽采鉆孔長(zhǎng)度為120m,采空區(qū)頂板走向鉆孔長(zhǎng)度為130m，掘進(jìn)工作面的鉆孔長(zhǎng)度300m。⒊鉆孔間距⑴綜采面順層鉆孔間距目前礦井在開采淺部煤層時(shí)瓦斯涌出量相對(duì)深部較小，為減少鉆孔工程量，預(yù)抽鉆孔孔間距為5～8m，隨著向深部開采，煤層瓦斯含量增加，預(yù)抽鉆孔間距逐步縮小為3～5m，在實(shí)際抽采中，可根據(jù)抽采效果作相應(yīng)調(diào)整。(2)掘進(jìn)工作面鉆孔間距掘進(jìn)工作面的瓦斯抽采主要是抽采掘進(jìn)巷道及其影響范圍煤體的瓦斯，設(shè)計(jì)的鉆孔終孔位置間距為2m。二、 抽采安排由于煤層瓦斯賦存規(guī)律為瓦斯含量隨著煤層的埋深增加而增加，XX煤礦所開采的煤層透氣性差，屬于較難抽采煤層，現(xiàn)開采階段處于煤層淺部，開采時(shí)瓦斯涌出量較小，在進(jìn)行瓦斯抽采時(shí)暫時(shí)以采空區(qū)抽采為主，本煤層抽采為輔，隨著煤層埋深的增加，瓦斯含量相應(yīng)增加，礦井瓦斯抽采應(yīng)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橐员久簩映椴蔀橹?，采空區(qū)抽采為輔。9煤層透氣性低，煤層瓦斯含量大，隨著煤層向深部開采，煤層的透氣性還會(huì)降低，因此在開采條件允許時(shí)可考慮選用煤層瓦斯含量低的煤層作解放層，然后再開采