抽采达标工艺方案设计(4)

表3-3 26#煤层不同产量下回采工作面瓦斯涌出量预计 m3/min

产量/t/d 瓦斯涌出量 产量/t/d 瓦斯涌出量 产量/t/d 瓦斯涌出量 100 1.37 200 2.75 300 4.12 400 5.49 500 6.86 600 8.24 700 9.61 800 10.98 900 12.36 1000 13.73 1100 15.10 1200 16.48 1300 17.85 1400 19.22 1500 20.59 1600 1700 1800 1900 2000 21.97 23.4 24.71 26.09 27.46 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 2800 2900 3000 28.83 30.20 31.58 32.95 34.32 35.70 37.07 38.44 39.81 41.19

掘进工作面：19#煤层煤巷综掘工作面的推进度为450m/月计算，19#煤层煤巷综掘工作面的绝对瓦斯涌出量为1.72 m3/min，20#煤层掘进工作面的推进度为250m/月计算，20煤层掘进工作面的绝对瓦斯涌出量为1.92m3/min。26#煤层掘进工作面的推进度为200m/月计算，掘进工作面的绝对瓦斯涌出量为2.2 m3/min。

3.2 瓦斯抽放的必要性

根据《煤矿安全规程》第一百四十五条规定，凡有下列情况之一的矿井，必须建立地面永久瓦斯抽放系统或井下临时抽放系统：

（1）一个采煤工作面绝对瓦斯涌出量大于5m3/min，或一个掘进工作面绝对瓦斯涌出量大于3m3/min，采用通风方法解决不合理的。

（2）矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的：

① 大于或等于40m3/min；

② 年产量1.0～1.5Mt的矿井，大于30m3/min； ③ 年产量0.6～1.0Mt的矿井，大于25m3/min； ④ 年产量0.4～0.6Mt的矿井，大于20m3/min； ⑤ 年产量小于或等于0.4Mt的矿井，大于15m3/min。 （3）开采有煤与瓦斯突出危险煤层的。

下面从三个方面来分析八连城煤矿瓦斯抽放的必要性。

3.2.1 从矿井瓦斯涌出量预测结果来看瓦斯抽放的必要性

从八连城矿采掘工作面瓦斯涌出量预测结果来看，开采19#煤层回采工作面瓦斯涌出量16.84m3/t，产量2000t/d时，绝对瓦斯涌出量23.39m3/min，综掘工作面月进尺450m/月

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时，其绝对瓦斯涌出量1.72m3/min；20#煤层回采工作面瓦斯涌出量17.42m3/t，产量2000t/d时，绝对瓦斯涌出量24.19m3/min，综掘工作面月进尺250m/月时，绝对瓦斯涌出量1.92m3/min，；26#煤层回采工作面瓦斯涌出量19.77m3/t，产量2000t/d时，绝对瓦斯涌出量27.46m3/min，综掘工作面月进尺200m/月时，绝对瓦斯涌出量2.2m3/mi。回采工作面瓦斯涌出量已超过《煤矿安全规程》规定回采工作面5m/min的界限。因此对本矿来说，为彻底有效地解决瓦斯问题，保证矿井的高效、安全生产，进行回采工作面瓦斯抽放是非常必要的。

3

3.2.2 从矿井通风能力来看瓦斯抽放的必要性

采掘工作面是否有必要进行瓦斯抽放的判断标准是：采掘工作面最大供风量小于稀释瓦斯所需要的风量，即当瓦斯涌量qj大于通风所能解决的瓦斯涌出量qy时就应当抽放瓦斯，其抽放瓦斯的必要性指标通常以下式表示：

qjqy=0.6vSck

式中：

v－工作面允许的最大风速，4m/s； S－工作面最小通风断面，5.49m2；

c－允许风流中的瓦斯浓度1%，这里从安全的角度考虑取0.8%； k－瓦斯涌出不均衡系数，取1.5。

qy=0.6×4×5.49×0.81.5=7.03m3min

()按前面计算结果，19#煤层回采工作面瓦斯涌出量16.84m3/t，产量2000t/d时，绝对瓦斯涌出量23.39m3/min，；20#煤层回采工作面瓦斯涌出量17.42m3/t，产量2000t/d时，绝对瓦斯涌出量24.19m3/min，；26#煤层回采工作面瓦斯涌出量19.77m3/t，产量2000t/d时，绝对瓦斯涌出量27.46m3/min。 各回采工作面瓦斯涌出量均大于通风所能稀释瓦斯量，通风能力不能满足工作面所需风量的要求，不能保证工作面回风和上隅角瓦斯不超限。如工作面增加供风量，会造成风速超标，工作面煤尘太大，将对工作面作业人员的身体健康构成威胁，同时随着工作面风量的增大，会导致工作面上下隅角风压增大，采空区漏风量增加，严重可造成采空区瓦斯大量涌出。因此，从工作面通风能力看矿井已具备建立抽放瓦斯系统的必要条件。

3.2.3 从资源和环保的角度来看瓦斯抽放的必要性

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瓦斯是一种优质的能源，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，可以取得显著的经济效益和社会效益。根据前面计算我矿煤层瓦斯储量和可抽量分别为1094.44Mm3和760.64Mm3，这说明矿井的瓦斯资源比较丰富，为瓦斯开发利用提供了较为充足的条件。

总之，无论是从矿井目前的瓦斯涌出现状、矿井通风能力，还是从资源和环保的角度来看都有必要进行瓦斯抽放，特别是进入深部煤炭开采，瓦斯问题将是制约煤矿安全高效生产的重要因素，提前进行瓦斯抽放工作，对我矿安全生产很有必要。

3.3 瓦斯抽放的可行性

3.3.1 本煤层瓦斯抽放的可行性

本煤层瓦斯抽放的可行性是指煤层在天然透气性条件下进行预抽的可行性。一般来说，其衡量指标有两个：一为煤层的透气性系数（λ）；二为钻孔瓦斯流量衰减系数（?）。

据上述指标将煤层预抽瓦斯的难易程度进行分类，见表3-2。 八连城煤矿本煤层瓦斯抽放难易程度评价结果见表3-3。

表3-2 煤层预抽瓦斯难易程度分类表

指标 难易程度 容易抽放 可以抽放 较难抽放 钻孔瓦斯流量衰减系数 α(d-1) <0.003 0.003~0.05 >0.05

表3-3 八连城煤矿本煤层瓦斯抽放难易程度评价结果表

钻孔瓦斯流量衰减系数 α(d-1) 0.0182～0.0357 0.019 —— 煤层透气性系数 λ(m2/MPa2·d) 0.107～2.356 0.336 0.229~0.336 煤层抽放难 易程度 可以抽放 可以抽放 可以抽放 煤层透气性系数 λ(m2/MPa2·d) >10 10~0.1 <0.1 煤层 19 20 26 从表3-3可以看出，我矿19、20和26煤层属于可以抽放煤层，具备本煤层瓦斯抽放的可行性。

3.3.2 邻近层、采空区瓦斯抽放的可行性

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根据19、20和26煤层的赋存与开采条件分析，开采19煤层时，其上邻近层有18#、18-2#煤层，其下邻近层有19-1#、19-2#、20#、21#、23#、26#煤层均处于其开采影响范围内，18#、18-2#煤层绝大部分的卸压瓦斯涌入19#煤层的采空区和工作面；19-1#、19-2#、20#、21#、23#煤层也由于其采动影响，有相当数量的瓦斯涌入19#煤层的采空区和工作面。

由于八连城煤矿属煤层群开采，煤层赋存不稳定，19煤层有部分地区不可采，在此区域内，若回采20煤层时，其上邻近层有19、19-1、19-2煤层，下邻近层有21、23、23-1、23-2煤层全部处在卸压范围内，其上、下邻近层的卸压瓦斯将涌向开采煤层。

分析八连城煤矿煤层赋存，不论是开采23煤层还是开采26煤层，其上、下均有卸压邻近层存在，邻近层和围岩卸压瓦斯均涌向开采层。

若能在开采煤层上部邻近层适当位置煤层内掘一条内错高位抽放瓦斯巷并密闭抽放，既可以直接抽放邻近层涌出的卸压瓦斯，也可以通过裂隙抽放工作面采空区内高冒拱内的瓦斯；或在开采煤层回风巷开掘钻场向上邻近层打上向钻孔直接抽放上邻近层的卸压瓦斯和开采层切眼前方煤体的卸压瓦斯，后期抽放采空区内高冒拱内的瓦斯。

综上所述，我矿19、20和26煤层属于煤层群开采，工作面瓦斯大部分来源于邻近层和围岩，为减少工作面瓦斯涌出量，减轻矿井通风负担，保证工作面正常开采，进行邻近层及采空区瓦斯抽放是必要的。因此，在我矿建立抽放瓦斯系统进行瓦斯抽放是必要的也是可行的。

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4 矿井抽放瓦斯方案与工艺

4.1 抽放瓦斯方法选择的原则

抽放瓦斯方法主要有：开采层瓦斯抽放、邻近层瓦斯抽放、采空区瓦斯抽放。选择具体抽放瓦斯方法时应遵循如下原则：

⑴ 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；

⑵ 应根据瓦斯来源及构成进行，尽量采取综合抽放瓦斯方法，以提高抽放瓦斯效果； ⑶ 有利于减少井巷工程量，实现抽放巷道与开采巷道相结合；

⑷ 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；

⑸ 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。 4.2工作面瓦斯来源构成

我矿属煤层群开采，根据《八连城煤矿煤层瓦斯参数测定报告》对工作面瓦斯涌出量结果分析，工作面涌出的瓦斯主要来源于采空区（含邻近层和围岩）涌出的瓦斯。其中开采层涌出的瓦斯由开采层的煤壁和落煤解吸瓦斯构成；采空区涌出的瓦斯由邻近层、采空区丢煤和围岩涌出的瓦斯构成。计算得出工作面的瓦斯涌出构成，见表4-1。

表4-1 工作面瓦斯涌出构成

采面瓦斯 开采 总涌出量 煤层 19 20 26 (m3/min) 23.39 24.19 27.46 涌出量 (m3/min) 7.97 7.57 7.53 斯涌出量 (m3/min) 15.41 16.62 19.93 所占比例 （%） 34 31 28 占比例 （%） 66 69 72 本层瓦斯 采空区瓦 本层瓦斯 采空区瓦斯所注：表中按一个面2000t/d计算工作面瓦斯涌出量和各占的比例，采空区瓦斯涌出量含围岩和邻近层瓦斯涌出量，

4.3 工作面瓦斯抽放方法选择

根据我矿工作面瓦斯涌出量统计数据和工作面的瓦斯涌出量预测以及工作面瓦斯来源分析结果，其回采工作面涌出的瓦斯有28~34%来源于开采层，有66~72%来源于采空区（含邻近层瓦斯）。考虑开采层较薄、煤层透气性系数低、煤层钻孔自然瓦斯涌出衰减较

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