矿井瓦斯抽采设计
煤矿专业基础第1章 煤层瓦斯抽采技术及方法
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图9.1.3 随掘随抽的钻孔布置 1—掘进巷道；2—钻窝；3—钻孔
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图9.1.4 随采随抽钻孔布置
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1.3 邻近层瓦斯抽采
邻近层瓦斯抽采技术在我国瓦斯矿井中已经得到广 泛的应用，从20世纪50年代起，先后在阳泉、天府、中 梁山等矿务局取得了较好的效果，但近距离的上、下邻 近层抽采仍沿用一般的邻近层抽采技术，不仅效果欠理 想，而且还会给生产带来一些麻烦。“八五”以来，学 者对近距离邻近层瓦斯抽采难题进行了研究，提出了不 同开采技术条件下的近距离邻近层瓦斯抽采方法，取得 了较好的效果。
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(3)本煤层卸压抽采瓦斯 在受回采或掘进的采动影响下，引起煤层和围岩的 应力会重新分布，形成卸压区和应力集中区。在卸压区 内，煤层膨胀变形，透气性系数增加，在这个区域内打 钻抽采瓦斯，可以提高抽采量，并阻截瓦斯流向工作空 间。这类抽采方法现场称为随掘随抽和随采随抽。 1）边掘边抽 2)边采边抽
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1.2 本煤层瓦斯抽采
本煤层瓦斯抽采，又称为开采层抽采，目的是为了 减少煤层中的瓦斯含量和降低回风流中的瓦斯浓度，以 确保矿井安全生产。 1.2.1 本煤层瓦斯抽采的原理 本煤层瓦斯抽采就是在煤层开采之前或采掘的同时， 用钻孔或巷道进行该煤层的抽采工作。煤层回采前的抽 采属于未卸压抽采，在受到采掘工作面影响范围内的抽 采，属于卸压抽采。
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图9.1.1 穿层钻孔抽采瓦斯的示意图 1—煤层；2—钻孔；3—钻场；4—运输 大巷；5—封闭墙；6—瓦斯管路
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图9.1.2 未卸压顺层钻孔抽采开采煤 层示意图 1—运输巷；2—回风巷；3—钻孔； 4—采煤工作面；5—采空区
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(2)巷道预抽本煤层瓦斯(未卸压) 巷道预抽是20世纪50年代初，我国抚顺矿区成功试 验本煤层预抽瓦斯时最初采用的一种抽采瓦斯方式：在 采区回采之前，按照采区设计的巷道布置，提前把巷道 掘出来并构成系统，然后将所有入、排风口都加以密闭， 同时，在各排风口密闭处插管并铺设抽采瓦斯管路，将 煤层中的瓦斯预先抽采出来。经过一段时期的抽采，待 瓦斯浓度降低至规定的范围后，即可回采。抽采瓦斯巷 道的设计与布置，除必须完全适应将来开采需要外，还 要充分利用瓦斯流动的特性，既能抽采本采段的煤层瓦 斯，又能截抽下段煤层瓦斯。基于这一考虑，一般都将 瓦斯巷道布置在煤层顶分层和上、下段之间的阶段煤柱 中。
瓦斯抽采
3.4 瓦斯抽采3.4.1 瓦斯储量 1、瓦斯储量计算范围矿井可采煤层及受采动影响的围岩。
2、瓦斯储量矿井瓦斯储量按下式计算：321w w w w ++=式中：W —矿井地质资源/储量，Mm 3; W 1—矿井可采煤层瓦斯储量，M m 3;∑=⨯=ni iiw Aw 1111式中：A 1i —矿井i 可采煤层的地质储量, M t; W 1i —矿井i 可采煤层的瓦斯含量, m 3 /t ；W 2—受采动影响后能够向开采空间排放的各不可采煤层的瓦斯储量，M m 3;∑=⨯=ni iiw Aw 1222式中：A 2i —受采动影响后能够向开采空间排放的i 不可采煤层的地质储量，M m 3; W 2i —受采动影响后能够向开采空间排放的i 不可采煤层的瓦斯储量， m 3/t; 因为地质报告没有提供不可采煤层的地质储量，因此受采动影响后能够向开采空间排放的各不可采煤层的瓦斯储量按可采煤层瓦斯储量10%计算。
W 3--受采动影响后能够向开采空间排放的岩层瓦斯储量，M m 3;)(213w w k w +=k —围岩瓦斯储量系数，一般取K=0.05—0.20,取K=0.1。
个煤层采用两个采区瓦斯含量的平均值计算矿井瓦斯储量和可抽采量。
经计算矿井区域内地质瓦斯储量为301.85Mm 3，计算结果见表3-4-1。
表3-4-1 矿井地质瓦斯储量计算表煤层 可采煤层 瓦斯含量(m 3/t) 可采煤层地质储量(万吨) 可采煤层地质储量(Mm 3) 不可采煤层 的瓦斯储量 (Mm 3) 受采动影响能向开采空间 排放的岩层瓦斯储量 (Mm 3) 矿井地质储量(Mm 3)3 12.29 192 23.64 12.8 171 21.89 912.75 167 21.3 10 13.05 276 36.02 12 15.01 230 34.52 17 15.34 306 46.94 18 15.42 263 40.55 19 15.5 159 24.64 总计249.4624.9527.44301.853、可抽放量 （1）瓦斯抽放率根据本章叙述，矿井瓦斯抽放率为61%。
高瓦斯矿井采掘工作面瓦斯抽采技术方案设计
采 的 主 要 问 题 ， 透 气 性 煤 层 的 瓦 斯 强 化 低 抽 采 技 术 ， 治理 矿 井 瓦 斯 至关 重要 。 对 国内
单 一 煤 层 或 无 保 护 层 可 采 的 突 出 危 险 煤 层。 根据 煤 层 瓦 斯 涌 出 实 际 状 况 ， 进 工 作 掘
一
种 区 域性 的 防 治 煤 与 瓦 斯 突 出 的 措 施 ，
斯 事 故 的 发 生 。 全 国 目前 现 有 的 高 产 高 在
效矿 井 中 ， ７ 的 工 作 面 存 在严 重 或 较 严 有６ ％
重的瓦斯 问题 。
即 在 煤 层 采 掘 工 作 之 前 ， 行 大面 积 的 预 进
抽 采 率 ， 少 开 采 层 的 瓦 斯 涌 出 量 ， 图 减 见
２。
Ａ
图 ４ 裂 隙带 抽 采瓦 斯方 案 一
高 产 高 效 工 作 面 的 优 势 ， 当其 冲 的 问 题 排 煤 中瓦 斯 和 提 高 煤 体 强 度 均 能 有 效 地 防 压 力 ， 少 工 作 面 煤 体 瓦 斯 含 量 ， 轻 生 产 首 减 减 治瓦斯 灾害 。 因此 在 煤 矿 传 统 由通 风 解 决 过 程 中 煤 体 瓦 斯 释 放 量 。 抽 煤 层 瓦 斯 是 预 瓦 斯 问 题 向 由抽 采 瓦 斯 解 决 矿 井 瓦 斯 是 一 个观念 和技术 以及管理 方面的很 大转变 。
工业技术
ＳＣ ＴＮＧ２ Ｎ１ ＣＥ Ｅ０Ｙ０ Ｏ匝圆 Ｉ ＆ＣＬ １ ． Ｅ Ｈ０一 ０ Ｎ ２
高 瓦 斯 矿 井 采 掘 工 作 面 瓦斯 抽 采 技 术 方 案 设 计
许 旺
（ 山西潞 安矿 业集 团五 阳煤矿 山西长 治
掘进工作面瓦斯抽采设计
邯郸矿业集团陶二煤矿2215上巷掘进工作面瓦斯抽采施工设计邯郸矿业集团陶二煤矿邯郸矿业集团陶二煤矿2215上巷掘进工作面瓦斯抽采施工设计签名表2215上巷掘进工作面瓦斯抽采施工设计一、编制目的为了贯彻《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》相关内容，结合矿井实际情况，编制了2215上巷掘进工作面瓦斯抽采施工设计。
二、编写依据1、《煤矿安全规程》2、《防治煤与瓦斯突出规定》3、《邯郸矿业集团有限公司陶二煤矿瓦斯地质研究规律》报告4、《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》5、《煤矿瓦斯抽采基本指标》（AQ1026-2006）6、《煤矿瓦斯抽放规范》（AQ1027-2006）7、邯矿办字[2011]231号文，《冀中能源邯郸矿业集团有限公司关于陶二煤矿区域突出危险性预测及划分结果的批复》8、邯矿办字[2008]113号文，《邯郸矿业集团有限公司关于陶二煤矿突出敏感指标和临界值及瓦斯抽放排放半径的批复》9、其他相关规定及标准三、工作面概况1、煤层情况2215上巷掘进工作面（以下简称2215上巷）沿2#煤层掘进。
本面2#煤层一般厚度为3.5m，为复杂结构煤层，煤层倾向E10°N,倾角15-25°。
在煤层中下部普遍有一层粉砂岩夹矸厚0.15-0.30米，煤层主要由亮煤和镜煤组成，其次为暗煤和丝炭，高发热量，低硫，低磷。
2、瓦斯情况2215上巷位于突出危险区内，平均瓦斯含量为10m³／t。
煤层自燃倾向为Ⅲ类，为不易自燃煤层，煤尘不具爆炸性。
3、地质构造工作面为一向东倾斜的单斜构造，工作面构造以断层为主，在掘进过程中可能会揭露小落差的断层，影响掘进较小，落差一般不大于3.0m；无岩浆岩侵入。
4、邻近巷道本面位于-711首采区上部南翼，西距2211工作面采空区120米，南部与东部均为未开发区，北邻2214上车场。
四、瓦斯抽采钻孔设计2215上巷掘进工作面瓦斯涌出主要为2#煤层瓦斯。
1、钻孔设计及工程量采用顺层预抽煤巷条带煤层瓦斯方式，每循环钻孔共20个，其中17个防突措施孔，3个区域效果检验孔；控制范围迎头向前70米，巷道两帮18米，每循环总进尺1180米。
煤矿瓦斯抽采指标与规范
瓦斯抽采应遵循“先抽后采、抽采达标”的原 则。
瓦斯抽采时应根据实际情况选择合适的抽采设备 和工艺参数。
瓦斯抽采管理规范
瓦斯抽采管理应建立健全的 规章制度，明确各级管理人
员职责。
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瓦斯抽采管理应建立完善的 档案管理制度，确保资料齐
提高瓦斯抽采效果的措施
优化抽采工艺
根据矿井实际情况选择合适的瓦斯抽采工 艺和技术，提高瓦斯抽采量和浓度，降低
能耗和成本。
A 加强设备维护
定期对瓦斯抽采设备进行检查和维 护，确保设备运行正常，提高瓦斯
抽采效率。
B
C
D
推进科技创新
积极引进和推广先进的瓦斯抽采技术和装 备，加强科研攻关和自主创新，不断提高 瓦斯抽采效果和治理水平。
实时监测
利用在线监测系统对瓦斯抽采过程进行实时监测，及时发 现和解决异常情况，确保瓦斯抽采效果和安全生产。
数据分析
对监测数据进行统计和分析，掌握瓦斯抽采规律和变化趋 势，为优化瓦斯抽采方案和调整治理措施提供科学依据。
效果评估
根据动态监测数据对瓦斯抽采效果进行评估，及时总结经 验教训，提出改进措施，不断提高瓦斯抽采效果和治理水 平。
煤矿瓦斯抽采指标与规范
目录
• 瓦斯抽采概述 • 瓦斯抽采指标 • 瓦斯抽采规范 • 瓦斯抽采设备与设施 • 瓦斯抽采效果评价
01 瓦斯抽采概述
瓦斯抽采的意义
降低煤矿瓦斯事故
风险
通过瓦斯抽采，可以有效降低矿 井内瓦斯浓度，减少瓦斯爆炸等 事故发生的可能性，保障矿工生 命安全。
提高煤炭开采效率
瓦斯抽采可以降低矿井内的瓦斯 压力，有助于煤炭开采工作的顺 利进行，提高开采效率。
煤矿矿井瓦斯抽采与利用技术
煤矿矿井瓦斯抽采与利用技术煤矿矿井瓦斯抽采与利用技术是煤矿安全生产中至关重要的一项工作。
瓦斯是煤矿生产过程中自然释放出的可燃气体，其在未经处理的情况下容易引发爆炸和火灾等灾害事故。
因此，对于瓦斯的抽采和利用技术的研究和应用具有重要的意义。
一、瓦斯抽采技术瓦斯抽采是指通过建立合理的抽采系统，将矿井中积聚的瓦斯有效地抽出来的过程。
常见的瓦斯抽采技术包括抽放法、抽放与利用联合法和瓦斯压力差动法等。
1. 抽放法抽放法是通过设置瓦斯抽采井，利用抽采机械将瓦斯从矿井中抽出到地面进行处理或燃烧。
这种方法操作简单、效果显著，并且对矿井的影响较小，但其对瓦斯处理设备的要求较高。
2. 抽放与利用联合法抽放与利用联合法是指将抽采出来的瓦斯进行处理后利用，例如将瓦斯制成甲烷，用于城市燃气供应或发电等。
这种方法不仅可以有效地减少矿井瓦斯排放，还可以提供一定的经济效益。
3. 瓦斯压力差动法瓦斯压力差动法是通过改变矿井内的瓦斯压力差，使瓦斯自行流动到低压区域进行抽采。
这种方法具有一定的技术难度，需要详细的监测和管理，但是可以有效地降低矿井瓦斯爆炸的风险。
二、瓦斯利用技术瓦斯利用是指将抽采出来的瓦斯进行处理后，转化为可供使用的能源或者其他有价值的产品。
常见的瓦斯利用技术包括燃烧利用法、制甲烷法和热利用法等。
1. 燃烧利用法燃烧利用法是将瓦斯直接燃烧，将其释放的能量转化为热能或者动力。
这种方法是最简单、最常用的瓦斯利用方式，但是如果瓦斯中含有有毒成分，燃烧过程中会产生污染物。
2. 制甲烷法制甲烷法是将瓦斯中的甲烷含量提高到一定程度，使其达到城市燃气的标准。
这种方法需要利用化学反应将非甲烷烃转化为甲烷，提高瓦斯的利用价值。
3. 热利用法热利用法是将瓦斯中的热能用于煤矿生产过程中的加热或者其他需要热能的设备中。
这种方法可以提高矿井生产过程中的能源利用效率，减少能源浪费。
总结：煤矿矿井瓦斯抽采与利用技术在煤矿安全生产中具有重要的意义。
煤矿瓦斯抽采达标暂行规定解读版
瓦斯抽采工程设计内容。
矿井瓦斯抽采工程设计应当与矿井开采设
计同步进行；分期建设、分期投产的矿井，其瓦
斯抽采工程必须一次设计，并满足分期建设过程
中瓦斯抽采达标的要求。
【瓦斯抽采矿井初步设计内容的强制性要求】
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2、 煤矿瓦斯抽采达标暂行规定解读
第二章 一般规定
20m3/min的；
（七）矿井年产量等于或小于0.4Mt，其绝对瓦斯涌出量大于
15m3/min的。
【第三条强制性要求（矿井、煤层、工作面必须进行瓦斯抽采）
的具体化】
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2、 煤矿瓦斯抽采达标暂行规定解读
第二章 一般规定
第八条
煤矿企业主要负责人为所在单位瓦斯抽采的第一责任人，负
责组织落实瓦斯抽采工作所需的人力、财力和物力，制定瓦斯抽
要进一步落实《煤矿瓦斯抽采基本指标》，尤其是在矿井具体贯
彻执行时，应该从哪些环节入手实现抽采达标、每个环节的具体
要求是什么、如何判断达标与否、如何监督检查、不达标怎么办
等，需要进一步完善补充。
因此，根据当前进一步推进煤矿瓦斯防治工作的需要，在《煤
矿瓦斯抽采基本指标》标准的基础上，进一步对瓦斯抽采达标各
采达标工作各项制度，明确相关部门和人员的责、权、利，确保
各项措施落实到位和瓦斯抽采达标。
煤矿企业、矿井的总工程师或者技术负责人（以下统称技术
负责人）对瓦斯抽采工作负技术责任，负责组织编制、审批、检
查瓦斯抽采规划、计划、设计、安全技术措施和抽采达标评判报
告等；煤矿企业、矿井的分管负责人负责分管范围内瓦斯抽采工
作的组织和落实。
煤矿企业、矿井的各职能部门负责人在其职责范围内对瓦斯
高瓦斯矿井开采层瓦斯抽采方案设计
高瓦斯矿井开采层瓦斯抽采方案设计樊富强(汾西矿业集团煤矿安全监管五人小组管理局,山西介休032000)摘要:为有效解决我国各矿区高水平瓦斯矿井煤层开采安全问题,需根据煤矿瓦斯赋存特征确定具体的开采方案㊂以某矿井为例,根据该矿井的瓦斯涌出量构成关系,对瓦斯抽采方案可行性进行分析,确定了开采工作面的瓦斯抽采方法以及抽采具体参数,可为同类型高水平瓦斯矿井生产提供可靠借鉴㊂关键词:高水平高斯;矿井生产;瓦斯抽采中图分类号:T D712+.6文献标识码:B文章编号:1006-7981(2020)09-0035-02瓦斯是影响煤矿生产的主要因素之一,也是治理煤矿最大的安全隐患之一,从近几年国内发生的煤矿生产安全事故来看,瓦斯事故仍旧是致死率最高的事故类型,可能会对煤矿生产以及采矿行业长远发展构成严重影响㊂高水平瓦斯煤层开采工作面上覆岩层可能会受到破坏,岩层直接垮落到矿井采空区,并在上部垮落区域形成典型裂隙地带,上邻近层瓦斯以及煤矿中赋存的瓦斯可能会沿着裂隙涌出,并形成高浓度瓦斯聚集区域㊂若瓦斯问题得不到有效解决,将会构成严重安全隐患,进而形成重大安全事故㊂本文结合某煤矿实际生产条件,详尽阐述了瓦斯抽采方案,确定了抽采实际技术参数,可为广大从业者提供有价值的参考借鉴㊂1矿井概况某矿井为兼并重组矿井,煤层从上至下为1㊁3㊁5㊁6㊁7㊁8㊁9㊁10㊁11九号煤层,其中6㊁10号煤层为矿井内部的主要可采煤层,其他均为不可采煤层㊂其中,6号可采煤层部分区域存在典型的分叉现象,分叉后下分层厚度约为2.2m,合并区域煤层厚度为2.6m,10号煤层平均厚度为7.5m,6号煤层和10号煤层之间的间距大约为74m㊂该矿井设计生产能力为119万t/a,综合分析各煤层之间的间距,该煤层分为主水平㊁辅水平两个部分进行开采㊁生产,主水平为10号煤层,煤层水平标高约为+851m,综放工作面共设置一个,生产能力大约为74万t/a;6号煤层为辅助水平,煤层水平标高约为+915m,综采工作面共设置一个,生产能力约为44万t/a㊂6号煤层和10煤层的设计生产时间为19年,矿井的设计生产年限为25年,为确保矿井生产工作的接替运作,在6号煤层和10号煤层各设置一个炮掘工作面以及综掘工作面㊂经过测算,在矿井产量达到120万吨每年的情况下,矿井瓦斯涌出量大约为98立方米/分钟,其中6号矿井瓦斯涌出量大约为22立方米/分钟,10号矿井瓦斯涌出量大约为75立方米/分钟,由此可见,根据我国现行矿物生产技术标准,该矿井属于典型的高瓦斯矿井[1-2]㊂2瓦斯抽采技术思路综合分析邻近层瓦斯抽采可能性,反观该煤矿近数十年来的生产经验,发现6号㊁10号煤层上部的数个煤层满足基本的近距离㊁近层赋存条件,只要采取合适的抽采技术方法,灵活调整抽采参数,并确保抽采技术规范,即可获得较好的抽采施工效果,理想情况下,瓦斯抽采率可达50%㊂衡量煤层瓦斯抽采可能性需要充分考虑到透气性指数㊁钻孔瓦斯流量衰减系数两个指标,经过测算该矿井6号煤层的瓦斯抽采系数介于0.0134~0.1之间,抽采难度较大,10号煤层的透气系数在0.1~10之间,具备良好的可抽采条件[3]㊂选取固定时间段,对瓦斯涌出量进行测算,因矿井在生产过程中,上组煤经过开采,开采范围逐步拓展,10号煤层采空区绝对瓦斯涌出量大约在18.5立方米/分钟左右,占据该煤层总瓦斯涌出量的四分之一,故采空区瓦斯涌出量占比相对较大,根据国内类似煤矿的开采经验,若是不进行瓦斯抽采直接进行生产,将会大幅度增加瓦斯涌出量,并对生产效率㊁生产安全性构成影响,所以抽采采空532020年第9期内蒙古石油化工收稿日期:2020-06-16区瓦斯是不可避免的技术措施[4]㊂3瓦斯抽采方案确定3.16号煤层瓦斯抽采方案根据瓦斯涌出量的预测参数,6号煤层在回采过程中,瓦斯涌出量比临近层瓦斯涌出量更大,回采工作面瓦斯涌出量大约为该层总瓦斯涌出量的65%㊂6号煤层的各个邻近层大多位于冒落带外部,且位于裂隙带内部,受到风化㊁氧化影响以及6号煤层设计生产能力应先,其瓦斯涌出量实际小于10号煤层㊂因此,考虑在6号煤层采用倾斜穿层钻孔技术方法,通过该技术实现对煤层上部邻近层的有效卸压㊂在痛风方面,6号煤层采用U形+L形通风系统,工作面采用一进两回布置形式,将尾巷㊁回风巷分为一组布置在一侧,将工作面运输巷道布置在另一侧,其中工作面运输巷道主要承担进风效果,回风巷道㊁尾巷道㊁工作面运输巷沿着6号煤层底板开始布置,以60m为单位灵活设置联络巷道,在正常生产状态下,联络巷道处于全封闭状态,伴随工作面的持续推进,逐步打开工作面临近联络巷道,以解决瓦斯超限等问题[5-6]㊂在抽采参数设置方面,根据煤矿生产规律确定具体的抽采参数,6号矿井倾斜穿层钻孔采用大规格直径钻头(大直径钻头形成的钻孔可有效提高抽采效率,且采用大直径钻头,抽采成本更低);在钻孔终孔层位设置方面,6号煤层邻近层从下向上存在多个煤层,根据测算,6号煤层开始开采后,裂隙存在6~8倍采高的冒落带之上,即15~20m之上为裂隙带,因此6号煤层的抽采层位不可是指过高;最终确定钻孔角度为38ʎ㊁钻孔长度为64m,开孔直径为270mm㊁终孔直径为20mm,封孔采用聚氨酯材料㊂3.210号煤层抽采方案考虑到10号煤层临近煤层受到回采工作面采动卸压作用影响,大部分临近煤层瓦斯涌向采空区以及回采工作面,根据既往研究,为从根本上规避自燃现象,解决瓦斯突出问题,应在10号煤层设置内错尾巷道,同时为解决邻近层的瓦斯朝鲜问题,采用顶板高抽巷技术进行瓦斯抽采㊂10号煤层回采工作面采用I通风系统+U通风系统,工作面采用走向高抽巷㊁一进两回布置形式,且将内错尾巷道和工作面回风巷道布置在一侧,工作面布置在另一侧,其中工作面运输巷主要承担进风任务以及运煤任务㊂为保证在生产过程中合理控制生产过程,根据一般经验按照600%采高计算冒落带高度,考虑到6号以及10号煤层存在同时抽采㊁生产的需求,为避免在生产过程中两个煤层相互影响,对高抽巷的位置进行合理调整㊂工作面采空区瓦斯抽采采用墙插管抽采技术,要求墙插管抽采技术配合良好的密封措施,以确保抽采瓦斯有效性㊂闭墙两侧用料石砌筑,闭墙两侧的料石墙厚不小于300mm,闭墙总厚度不小于2.5 m㊂考虑到采空区的密闭性本身较差,瓦斯浓度较低,且存在较大的波动现象,为保证整个抽采系统瓦斯浓度低于标准值,故主管处以及插管处需要设置阀门㊁瓦斯浓度检测设备等㊂4结束语瓦斯防治是煤矿安全管理以及灾害防治中的重中之重,本文通过某矿区的实际情况,结合既往成熟研究成果,将上述两个煤层确定为抽采难度较大的煤层,然后详尽论述了相应的技术方法以及抽采参数㊂广大从业者应对上述内容有足够的认识以及了解,在实际工作中,注意结合煤矿井下实际结构㊁瓦斯浓度㊁邻近层瓦斯赋存量㊁瓦斯突出风险㊁采空区瓦斯浓度等,确定合乎实际情况的抽采方法,并综合考虑到经济效益以及安全效益,对抽采参数进行合理优化㊂[参考文献][1]王晓.高瓦斯矿井采空区瓦斯抽采方案设计[J].煤矿开采,2018,023(001):85-87. [2]贺爱萍,付华,霍丙杰,等.下保护层开采参数与保护效果定量关系研究[J].煤炭科学技术,2019(11).[3]李树刚,徐培耘,赵鹏翔,等.采动裂隙椭抛带时效诱导作用及卸压瓦斯抽采技术[J].煤炭科学技术,2018,46(09):151-157. [4]李树刚,程皓,潘红宇,等.崔家沟煤矿采空区瓦斯抽采效果评价模型[J].西安科技大学学报,2020,(01):11-17.[5]高宏,杨宏伟,钱志良.矿井末采期工作面高位钻孔优化技术研究[J].煤炭工程,2019.[6]樊正兴.基于抽采半径考察的回采工作面瓦斯预抽钻孔优化设计[J].煤炭工程,2019(6):103-107.63内蒙古石油化工2020年第9期。
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矿井瓦斯抽采设计
一、矿井概况
1、矿井位置及资源储量
河南地方永安煤业有限公司位于禹州市文殊镇陈南村，由原文殊
镇顺利煤矿和兴发煤矿两个煤矿整合而成。系股份制企业，隶属于河
南省煤层气开发利用有限公司。为“四证”齐全矿井。
矿井开采二1煤层，资源储量526.61万吨，累计动用资源储量
74.22万吨，保有资源储量452.39万吨，可采储量206.46万吨。
设计生产能力21万吨/年。
2、矿井瓦斯等级
根据河南省工业和信息化厅《关于省煤层气公司所属煤矿2010
年度矿井瓦斯等级及二氧化碳涌出量鉴定结果的批复》（豫工信煤
〔2010〕200号），永安煤业相对瓦斯涌出量为12.66m3/t，绝对瓦
斯涌出量8.12m3/min，矿井为高瓦斯矿井。
3、煤尘爆炸性和煤层自燃倾向性
根据《国家安全生产洛阳矿山机械检测检验中心》于2009年
10月26日所做的煤尘爆炸性和煤层自燃倾向性鉴定：永安煤业有煤
尘爆炸性。二1煤层为Ⅲ类，即不易自燃煤层。
4、矿井开拓
矿井采用“三立井单水平上下山”开拓方式。其中主立井承担提
升煤炭，辅助进风任务;副井承担提升人员、升降物料及主进风等任
务;回风立井作为矿井专用回风井。
矿井开拓水平为-134m，全矿划分为11采区和12采区，其中
11采区为上山采区，12采区为下山采区（因瓦斯高，治理难度大，
予以密闭）。11采区为矿井首采区，老副井煤柱工作面目前为隐患整
改工作面。
5、瓦斯参数测定情况
为合理开采11采区，河南地方永安煤业有限公司首先于2015
年8月委托中国矿业大学对11采区-100m标高已浅二1煤层瓦斯含
量及瓦斯压力进行测定，编制了《河南地方永安煤业有限公司11采
区-100m标高已浅二1煤层瓦斯含量及瓦斯压力测定报告》，结果如
下：二1煤层瓦斯含量为3.67～4.35m3/t，平均值为4.02 m3/t；瓦
斯压力为0.075～0.090MPa，平均值为0.083 MPa。两个指标均小
于“双六”，符合《强化煤矿瓦斯防治十条规定》。
其次，于2017年9月河南地方永安煤业有限公司委托中国矿业
大学对11采区二1煤层顺层钻孔抽采半径进行测定，编制了《河南
地方永安煤业有限公司11采区二1煤层顺层钻孔抽采半径测定报告》，
结果如下：
1、当抽采40天,顺层钻孔抽采半径为1.0m,钻孔间距2m;
2、当抽采60天,顺层钻孔抽采半径为1.5m,钻孔间距3m;
3、当抽采90天,顺层钻孔抽采半径为2.0m,钻孔间距4m。
二、矿井瓦斯来源分析
根据对瓦斯涌出量的预测，本矿井在生产时瓦斯来源由
以下三部分组成：回采工作面的瓦斯涌出、掘进工作面的瓦
斯涌出和采空区的瓦斯涌出。各瓦斯来源涌出的瓦斯占矿井
瓦斯的涌出比例与矿井的开采深度和矿井的生产接续布局、
采掘强度等有关。
根据矿井二1煤层赋存情况、矿井开拓开采技术条件以
及预测的瓦斯涌出情况，永安煤业采取本煤层抽放的瓦斯抽
放方法。
三、抽放瓦斯方法选择
（一）、抽放瓦斯方法的选择原则
选择矿井瓦斯抽采方法应根据矿井煤层赋予条件、瓦斯
基本参数、瓦斯来源、巷道布置、抽采瓦斯的目的及瓦斯利
用等因素来确定，并应遵守以下原则：
1、抽放瓦斯方法应适合煤层赋存状况、开采巷道布置、
地质和开采条件；
2、应根据瓦斯来源及涌出构成进行，尽量采取综合抽
放瓦斯方法，以提高抽放瓦斯效果；
3、有利于减少井巷工程量，实现抽放巷道与开采巷道
相结合；
4、选择的抽放瓦斯方法应有利于抽放巷道布置与维修、
提高瓦斯抽放效果和降低抽放成本；
5、所选择的抽放方法应有利于抽放工程施工、抽放管路
敷设以及抽放时间增加。
（二）、瓦斯抽放方案的确定
表1-1 瓦斯抽放方案选择
抽放方
法
抽放方式 理 由 备 注
本煤层
抽放
采煤工作面预抽 及边采边抽 煤层瓦斯含量大，提前预抽和边采边抽，降低瓦斯含量，从而降低工作面的瓦斯涌出量，消除突出危险 在二1煤层回采面上下顺槽内布
置钻孔进行预抽，以解决开采时
瓦斯超限的问题。
边掘边抽 掘进头内侧向前方打钻孔抽放
邻近层抽放 卸压穿层 钻孔抽放 穿层钻孔可提前预抽二1煤层瓦斯，同时当保护层一3煤层开采时，会造成二1煤层卸压，此时会有大量的卸压瓦斯被抽出，从而达到降低二1煤层瓦斯含量及压力的目的，降低在二1煤层中掘进煤巷难度，解决煤巷掘进瓦斯超限及瓦斯突出问题，尤其适用于二1煤层具有突出危险性且煤层较软，在本煤层不好施工钻孔，配合下保护层开采将会取得很好的效果 在二1煤层底板岩石巷向二1煤层打穿层孔进行抽放。岩石巷已经掘出，可以进行多台钻机进行施工，不受采掘速度的限制，打完钻孔后可水力冲孔，增
加卸压范围。
另外，穿层钻孔抽放一定要
超前于保护层开采，以防止大量
的卸压瓦斯涌入保护层开采工
作面，而造成瓦斯事故。
永安煤业现采煤层二1煤层平均厚度7m，且现开采的
上部采区为复采区，现
根据抽放方法的选择原则，结合永安煤业实际情况，
制定了新丰煤矿瓦斯抽放方案。
1、回采工作面预抽
对于矿井主采煤层二1煤层进行本煤层抽放。可供选择的
本煤层瓦斯抽放方式包括钻场平面扇形钻孔、底板岩巷穿层
钻孔、正向平行钻孔和迎面平行钻孔四种方式。结合工作面
的巷道布置特点，并充分考虑预抽钻孔的边采边抽效率，选
择迎面平行钻孔方式进行本煤层瓦斯抽放。迎面平行钻孔方
式的优点在于：既可保证瓦斯预抽的均衡性，还可充分利用
工作面超前采动卸压效应，实行边采边抽，提高本煤层瓦斯
抽放率。
具体布孔方法：利用工作面上、下副巷，向回采工作面
切眼方向打迎面平行钻孔，如图1-2所示。
下副巷
底板岩巷
预抽瓦斯钻孔
石
门
上副巷
底板岩巷
采
空
区
石
门
图1-2 回采工作面瓦斯预抽方式示意图
设计的本煤层预抽钻孔布置参数如下：
钻孔长度 工作面倾斜长度的一半；
钻孔直径 ∮75mm；
钻孔与工作面夹角 3°～4°；
钻孔间距 2.4m；
封孔深度 6～7m；
封孔长度 2m；
封孔方式 聚氨酯封孔。
（1）施工方法
由于受煤层赋存条件影响，施工长钻孔存在困难，迎面
平行钻孔；由于钻孔的有效抽放半径为2ｍ，钻孔开孔水平
间距根据经验值取２.４m，为了能使钻孔布置更加合理，我
矿在预抽工作开始以后进行实际测量；工作面开采前进行瓦
斯预抽，开采时进行边采边抽。
（2）封孔及连接工艺
钻孔采用聚氨脂封孔，封孔管为直径25mm的铁管，再
用高压管或与之配套的埋线波纹管管连接到抽放支管上，再
连接到干管上，最后到达地面泵房。
（3）预抽时间确定
考虑到本设计本煤层使用平行钻孔对煤层进行瓦斯进
行预抽，因保护层开采引起煤体变形使煤层透气性有所增加，
抽放时间可以适当延长，结合工作面巷道掘进速度综合考虑，
本矿井二1煤层预抽时间应为１８０天以上，实际的有效抽放
时间我矿应在实际抽放过程中进行考察确定。
（4）抽放管路管理
工作面开采后，随着工作面的推进，靠近切眼的抽放钻
孔不断报废，当钻孔距工作面切眼60m时，预计抽放钻孔进
入卸压区，进行卸压抽放，随着抽放管路不断变短，靠近切
眼的管路要逐段卸下来，端头用法兰片密封。由于工作面在
回采时，回风巷需进行超前支护大约20m，为了不影响生产，
需提前拆除管路，给瓦斯管路的管理造成一定困难，在靠近
工作面切眼30m内的钻孔用软胶管与抽放管未端相连，抽放
管未端特制一段2～3m长的短管，短管上做几个变径三通，
与靠近工作面的钻孔用软管相连，钻孔报废后再向前移动短
管，保持短管始终在抽放管路的未端，见图1-3。这样一来，
工作面的预抽钻孔可以抽取大量的卸压瓦斯，使开采层预抽
取得较好的抽放效果。
图1-3 开采层抽放钻孔与抽放管连接示意图