浅谈基本建设矿井瓦斯抽采必要性、可行性和抽采方法分析

2014-09-15郭晓庆

科技视界 2014年24期

郭晓庆

（郑州华辕煤业有限公司，河南新郑451171）

0 概况

1）矿井瓦斯赋存状况：井田西部、西北部、东部为二1煤层露头，南部为落差200m 的岗李断层，区内小连楼向斜、沙张背斜、岗李断层、F7 断层等主要构造决定了瓦斯赋存的基本特征，小连楼向斜的南翼，沙张背斜38-1 孔以南，煤层埋深由浅而深，瓦斯含量逐渐增高，F1、F7 断层附近瓦斯含量又趋于降低。

2）瓦斯资源储量：矿井瓦斯储量计算范围为矿井的二1煤层（含围岩）赋存区域。其中可达到抽采标准的储量计算范围为矿井的二1煤层瓦斯含量大于8L/g·r 区域（含围岩）。二1煤层地质资源量为60.95Mt，平均瓦斯含量为10m3/t。

1 瓦斯抽采必要性和可行性

1.1 矿井瓦斯来源分析

矿井在开采二1煤层期间的瓦斯来源由以下三部分组成：回采工作面的瓦斯涌出、掘进工作面的瓦斯涌出和采空区（包括围岩）的瓦斯涌出。根据矿井瓦斯涌出量预测结果，本矿瓦斯涌出构成中以回采工作面和采空区瓦斯涌出为主，占全矿井瓦斯涌出量的83.1%左右。

1.2 瓦斯抽放的必要性

根据《煤矿瓦斯抽放规范》（A Q1027-2006）规定及2011 年实施的《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》必须建立地面永久抽放瓦斯系统或井下移动泵站抽放瓦斯系统。

1.3 下面从五个方面来详细分析本矿瓦斯抽采的必要性

1.3.1 从防治煤与瓦斯突出的角度分析瓦斯抽采的必要性

矿井为煤与瓦斯突出矿井（初设），二1煤层为突出煤层，因此，为保证矿井安全生产，从防治煤与瓦斯突出的角度分析，矿井采取瓦斯抽采是必要的。

1.3.2 从瓦斯含量分析瓦斯抽采的必要性

根据矿井采用的采煤方法及地质报告中提供的煤层瓦斯平均为含量为10ml/g，超过《防治煤与瓦斯突出规定》中煤层瓦斯含量突出临界指标,且随着矿井开采深度的增加，煤层瓦斯含量将会增大，矿井瓦斯涌出量及突出危险性必然将增大。因此，从瓦斯含量分析，矿井采取瓦斯抽采是必要的。

1.3.3 从瓦斯涌出现状看抽放瓦斯的必要性

根据矿井瓦斯预测结果：综采工作面平均相对瓦斯涌出量为7.39m3/t，平均绝对瓦斯涌出量36.38m3/min；掘进工作面瓦斯涌出量为5.83m3/min，大于3m3/min；矿井瓦斯涌出量为69.16m3/min。采煤工作面、掘进工作面及矿井的瓦斯涌出量均超过《防治煤与瓦斯突出规定》及《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》等有关要求，从矿井瓦斯涌出量分析，矿井采取瓦斯抽采是必要的。

1.3.4 从工作面通风能力来看瓦斯抽放的必要性

综采工作面抽放瓦斯的必要性分析：当回采工作面的瓦斯涌出量高于通风能力所允许的瓦斯涌出量，单靠通风稀释无法达到设计产量时，瓦斯抽放是必要的。如果不采取抽放瓦斯措施，回采工作面不可能达到设计的产量，因此回采工作面抽放瓦斯是必要的。

掘进工作面抽放瓦斯的必要性分析：在设计的掘进速度下，当掘进工作面通风能力小于稀释瓦斯所需的风量，抽放是必要的。经过计算，在设计的掘进速度下，掘进工作面通风能力小于稀释瓦斯所需的风量，因此应采取边掘边抽的方法进行瓦斯抽放。

综上所述，本矿在生产期间为达到设计产量，必须对回采工作面和掘进工作面进行瓦斯抽放。

煤层瓦斯是煤层形成过程中的一种伴生产物，煤层开采或掘进过程中涌出的瓦斯不仅对矿井安全生产产生威胁，而且破坏地球大气的臭氧层，污染大气环境，同时，瓦斯又是一种优质的能源，将抽出的瓦斯加以利用，可以变害为宝，不仅改善能源结构，而且减少了对环境的污染，目前国家大力提倡节能减排，节约能源，因此建立地面瓦斯抽放系统是必须的。

2 抽放瓦斯的可行性

根据《矿井瓦斯抽采管理规范》（煤安字[1997]第189 号）第19 条、《煤矿瓦斯抽放规范》（AQ1027-2006）第7.2.1 条的有关规定和根据新郑矿区矿井经验，矿井二1煤层可抽性属难抽类型。结合矿井二1煤层为煤与瓦斯突出矿井的实际情况，同时考虑开采过程中采空区的涌出等因素，矿井建立瓦斯抽采系统是可行的。

3 瓦斯抽放方法

3.1 瓦斯抽采方法选择

3.1.1 选择抽放方法的原则

1）为提高瓦斯抽放率应采用开采层、采空区相结合的综合抽放方法。

2）当井下采掘工作面所遇到的瓦斯主要来自开采层本身，只有抽放开采层本身的瓦斯才能解决问题时，应采用开采层瓦斯抽放。

3）工作面后方采空区瓦斯涌出量大，危害工作面安全生产或老采空区瓦斯积存量大，向邻近的回采工作面涌出量瓦斯量多，应采取采空区瓦斯抽放。

4）对于瓦斯含量大的煤层，在煤巷掘进时，难以用加大风量稀释瓦斯，可在掘进工作开始前对煤层进行大面积预抽或采取边掘边抽的方法。

5）对于煤层透气性较低，采用预抽方法不易直接抽出瓦斯，掘进时瓦斯涌出量不很大而回采有大量瓦斯涌出的煤层，可采用边采边抽或增大孔径和加密钻孔等方法。

总之，确定瓦斯抽放的方法应先摸清瓦斯来源，采空区瓦斯及顶板瓦斯含量情况，结合具体情况选用适合本矿井的抽放瓦斯方法。

之后程瀚又多次要钱，郑某都予以拒绝,并且让其妻子给她姐姐打电话说：“我们一共借给程瀚140万元，就当作是给程某某出国留学的费用，不要还了。”郑某如此这般说辞，就是想让程瀚以后不要再向其要钱，希望能够躲避程瀚的骚扰。

3.1.2 抽采系统的选择

矿井抽采系统应选择地面固定瓦斯抽采系统。本矿井设置高、低压两套瓦斯抽采系统。其中高负压抽采系统主要用于预抽解突，采用底板岩巷施工穿层钻孔预抽消突、本煤层顺层钻孔预抽等相结合的综合抽放方法；低负压瓦斯抽采系统主要用于采空区抽放，即采用上顺槽埋管抽放、采空区密闭抽放及高位钻孔抽放等。

3.1.3 建议采用的抽放瓦斯方法

矿井开采的二1煤层具有突出危险性，必须“先抽后掘，先抽后采”。矿井移交时布置一个采区，井下布置一个综采工作面，两个煤巷掘进工作面和两个底板瓦斯抽采巷掘进工作面。采用的瓦斯抽放方法如下：

1）底板瓦斯抽采巷预抽

对本矿井二1煤层具有突出危险性的区域，在进行采掘作业前，必须采取区域瓦斯治理方法，该矿井无保护层开采条件，设计采用底板瓦斯抽放巷施工穿层钻孔对区段煤层瓦斯进行预抽。

本矿井掘进二1煤层巷道时，其消突方法应在考察实际效果的基础上择优选择，设计考虑布置两条底板瓦斯抽采巷，在底板瓦斯抽采巷钻场中施工穿层钻孔，对区段煤层瓦斯进行预抽。

2）工作面顺层钻孔抽放

对于本矿井F8断层以浅区域，煤层瓦斯含量较低，开拓后应进行区域预测，若为突出区域应采取底板瓦斯抽采巷预抽对区段煤层瓦斯进行预抽消突。若为非突出区域，在进行回采前可采用顺层钻孔进行预抽，即待采煤工作面顺槽掘出以后，在上下顺槽中施工本煤层顺层钻孔（交叉钻孔）进行大面积预抽。

3）采空区抽放

利用低负压瓦斯抽采系统抽放采空区瓦斯，可采用全封闭采空区和半封闭采空区进行抽放。对于生产工作面的采空区，可以采用高位钻孔及采空区埋管进行抽放，工作面回采过程中上隅角瓦斯涌出量较大，因此在采煤工作面上顺槽每隔60～80m 布置钻场，在钻场中施工顶板走向高位钻孔，用于工作面开采期间抽放工作面上隅角裂隙带的卸压瓦斯，在上顺槽埋管抽采采空区瓦斯，对已采完封闭的采空区（全封闭采空区），采用密闭法抽采采空区瓦斯。

3.1.4 抽采率、抽采量预计

1）回采工作面瓦斯抽放率确定

根据回采工作面瓦斯抽采率，回采工作面瓦斯抽采量为3.62m3/t，通风所稀释瓦斯量3.77m3/t（即采用风排），可达到《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》中的规定的采煤工作面回采前煤的可解吸瓦斯量应达到的指标。

2）矿井瓦斯抽放率确定：经预测，全矿井瓦斯抽放率为45%，满足矿井瓦斯抽放率应达到的指标。

3）瓦斯抽采量预计：工作面主要采用穿层钻孔的抽采方法，穿层钻孔预抽抽采率取49%，则综采工作面瓦斯抽采量为36.38×0.49=17.83m3/min。

4）掘进工作面瓦斯抽采量预计：根据矿井瓦斯涌出量预测，2 个煤巷掘进工作面瓦斯抽采量为5.83m3/min×0.40×2=4.66m3/min。

5）采空区瓦斯抽采量预计：根据矿井瓦斯涌出量预测，采用全封闭和半封闭埋管及高位钻孔进行抽放，采空区瓦斯抽采率设计按40%考虑，则采空区瓦斯抽采量为21.12m3/min×0.4=8.45m3/min。

3.1.5 矿井瓦斯抽采量预计

矿井设计抽放瓦斯量为17.83+4.66+8.45=30.94m3/min。

抽采系统矿井及工作面瓦斯抽放率：矿井及回采工作面抽采率分别约在45%及49%左右，满足《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》规定值。

抽采系统服务年限：由于矿井采用穿层钻孔预抽、边掘边抽和采空区抽采等综合抽采方法，因此瓦斯抽采服务年限将与矿井服务年限相当。

3.1.6 提高矿井瓦斯抽采率主要措施