芻議瓦斯抽采率及其計算方法

郝海金

我國95%以上的煤炭為井工開采，國有煤礦中，約50%的礦井為高瓦斯、煤與瓦斯突出礦井，開采深度大，地質條件復雜，煤層瓦斯壓力大、含量高，煤層透氣性低，瓦斯已經成為煤礦重特大事故發生的主要根源;同時，瓦斯還是很強的溫室氣體，排入大氣中會促使地球表面變暖，導致許多自然災害的發生，但另一方面，瓦斯又是高發熱量的潔凈能源和優質化工原料，是社會發展急需的優質資源。因此，國家把瓦斯抽采工程視為生命工程和資源工程。

為了推進和規范礦井瓦斯抽放工作，進一步落實先抽后采的安全生產方針，加強瓦斯抽放技術管理，提高瓦斯抽放效果，有效遏制煤礦瓦斯重特大事故發生，國家安全生產監督管理總局于2006年提出并發布了《煤礦瓦斯抽采基本指標》(AQ1026－2006)、《煤礦瓦斯抽放規范》(AQ1027－2006)等一系列相關標準，有力地促進了全國煤礦的瓦斯抽放工作，但是在貫徹落實這些標準過程中，發現標準中仍有不盡人意的地方，不能很好地指導現場的安全生產。

1 概念問題

在相關標準中存在不能統一的名詞和定義，很容易在實際應用中發生誤解。比如：《煤礦瓦斯抽采基本指標》和《煤礦瓦斯抽放規范 》，標準名稱上就有兩個概念即“瓦斯抽采”和“瓦斯抽放”。那么什么是“瓦斯抽采”，什么是“瓦斯抽放”，這兩者有什么區別，沒有明確的解釋。在《煤礦瓦斯抽放規范》中對“瓦斯抽放”的定義是：采用專用設備和管路把煤層、巖層和采空區中的瓦斯抽出或排出的措施。但對什么是“瓦斯抽采”沒作任何解釋。但在《煤礦瓦斯抽采基本指標》中計算抽采率所用的公式與《煤礦瓦斯抽放規范》中所用的計算公式完全一樣，使人無法理解“瓦斯抽采”和“瓦斯抽放”的區別。實際上“瓦斯抽采”與“瓦斯抽放”沒有本質上的區別，“瓦斯抽采”強調要把瓦斯作為一種資源采出來加以利用，而不是作為有害的氣體抽出放掉。

2 指標問題

1)兩個標準相互存在不相吻合之處。按照《煤礦瓦斯抽放規范》，如果不是開采煤與瓦斯突出危險煤層，當礦井年產量等于或小于0.4 Mt，其瓦斯絕對涌出量大于15 m3/min時，才必須抽放;但《煤礦瓦斯抽采基本指標》規定，當礦井絕對瓦斯涌出量小于20 m3/min時，其礦井抽采率就要大于25%，很顯然，這兩個標準存在不一致的地方。

2)礦井瓦斯抽采率只反應礦井抽出瓦斯與礦井風排瓦斯的比例關系，不能反應經過抽采后煤層中實際瓦斯含量的狀況。《煤礦瓦斯抽采基本指標》規定：在瓦斯抽采站的抽采主管上安裝瓦斯計量裝置，測定礦井每天的瓦斯抽采量。礦井瓦斯抽采量包括井田范圍內地面鉆井抽采、井下抽采(含移動抽采)的瓦斯量，每月底按式(1)計算礦井月平均瓦斯抽采率(ηk)。

式中：

ηk─礦井月平均瓦斯抽采率，%;

Qkc─礦井月平均瓦斯抽采量，m3/min;

Qkf─礦井月平均風排瓦斯量，m3/min。

從式(1)可以得到的是抽出瓦斯與風排瓦斯的比例關系，即在所有的從該礦井下出來的瓦斯總量中抽出的瓦斯量和風排的瓦斯量的比例。這不能反映該礦瓦斯抽出開展的好壞以及目前該礦的生產是否符合國家的有關規定，即將煤層瓦斯的含量降到一定程度以下。舉例說明：

某礦井有4個盤區，2個正在生產，1個盤區已經準備出來，正在井下進行抽出，1個盤區還沒有準備，而在地面打鉆孔進行抽放。按照該標準，3盤區和4盤區抽出的瓦斯都將算入所謂的礦井抽采率內，事實上，很明顯3盤區和4盤區抽出多少瓦斯與1盤區和2盤區的目前的安全生產關系不大，這樣的一個礦井抽采率不能反映礦井瓦斯的實際抽采情況，不能用來指導礦井的安全生產。見圖1。

圖1 礦井盤區示意圖

3)工作面瓦斯抽采率計算中存在的不足?！睹旱V瓦斯抽采基本指標》規定：工作面回采期間，在采面瓦斯抽采干管上安裝瓦斯計量裝置，每周測定工作面瓦斯抽采量(含移動抽采)。每月底按式(2)計算工作面月平均瓦斯抽采率(ηm)。

式中：

ηm─工作面月平均瓦斯抽采率，%;

Qmc─回采期間，工作面月平均瓦斯抽采量，m3/min;

Qmf─工作面月平均風排瓦斯量，m3/min。

工作面開采初期，瓦斯鉆孔多，抽出的瓦斯量大，此時所謂的工作面抽采率大，隨著工作面的推進，瓦斯抽出鉆孔越來越少，抽出的瓦斯量也越來越少，而工作面的風量變化不大，這樣工作面的抽采率會越來越小，這樣就很難達到《煤礦瓦斯抽采基本指標》規定的“工作面絕對瓦斯涌出量大于5 m3/min，瓦斯抽采率超過20%的要求”。

事實上，隨著工作面的回采，瓦斯鉆孔抽出的時間也越來越長，工作面煤層中的瓦斯比較低，特別是到工作面將近結束時，通風最為容易，但得到的瓦斯抽采率卻是最低的，顯然與實際生產情況不符，不能很好地反映工作面實際的瓦斯涌出狀況。

3 抽采率指標計算方法滯后

標準中抽采率指標的計算方法存在明顯的滯后性，不能起到指導生產的作用。按照《煤礦瓦斯抽采基本指標》的規定，無論是礦井瓦斯抽采率還是工作面的瓦斯抽采率的計算都是以礦井或工作面生產過程中所測量到的瓦斯抽采量和風排瓦斯量為基本數據計算得到的。如果計算的結果，礦井或工作面的瓦斯抽采率不能達到《煤礦瓦斯抽采基本指標》的要求，那就需要停產，單獨進行一段時間的抽采，以滿足抽采率指標的要求。這勢必會影響正常的均衡生產，不能提前指導安全生產的作用。

4 建議

1)采用“瓦斯抽出”的概念。建議仍采用“瓦斯抽出”的概念，把“瓦斯抽出”定義為：用專用設備和管路把煤層、巖層或采空區中的瓦斯抽出至地面的整個過程。

工作面(開采層)瓦斯抽出率(ηm)應采用原煤炭工業部發布的《礦井瓦斯抽放管理規范》中的定義：

式中：

Qg─定時間內開采層抽出的總瓦斯量，m3;

Wg─抽出工作面(開采層)的瓦斯儲量，m3。

則抽出后，工作面(開采層)煤層中瓦斯的含量為其原含量與抽出率的積，這樣就可知道工作面(開采層)煤層中瓦斯的含量情況，使瓦斯抽出率有了實際的指導意義。

2)采用“瓦斯抽排率”來代替目前通常所用的“瓦斯抽采率”或“瓦斯抽放率”。目前，標準中所用的瓦斯抽放率或瓦斯抽采率，實際上是瓦斯抽排率，即抽出瓦斯量與風排瓦斯量之間的比例關系，不妨直接定義為瓦斯抽排率?？梢杂玫V井和工作面的瓦斯抽排率，來衡量抽出的瓦斯量與風排的瓦斯量之間的比例關系，用來表示礦井或工作面主要依靠什么手段來解決瓦斯問題。

礦井或工作月平均瓦斯抽采率(ηm)可由下式計算：

式中：

ηm─礦井或工作面月平均瓦斯抽采率，%;

Qmc─礦井或工作面月平均瓦斯抽出量，m3/min;

Qmf─礦井或工作面月平均風排瓦斯量，m3/min。

3)瓦斯抽采與正常的安全生產相結合的問題。礦井進行瓦斯抽采主要是為了降低煤層中的瓦斯含量，使隨后的掘進或回采順利進行，不會產生瓦斯超限現象，既不會發生瓦斯事故，或因瓦斯問題而影響正常的安全生產，這才是進行瓦斯抽采的基本出發點。

因此，為了更好地貫徹落實國務院辦公廳“關于加快煤層氣(煤礦瓦斯)抽采利用的若干意見”(國辦發〔2006〕47號)第5條：“煤層中噸煤瓦斯含量必須降低到規定標準以下，方可實施煤炭開采。煤礦安監局要會同有關部門組織制訂具體標準，并加強監督檢查”，在制定標準時要考慮瓦斯抽采和正常生產相結合的問題，也就是所制定的標準對安全生產要有指導作用，不能僅僅作為事后評判礦井或工作面瓦斯抽采能否滿足要求的工具。因此，建議在修訂標準時，要充分加以考慮。