淺談基本建設(shè)礦井瓦斯抽采必要性、可行性和抽采方法分析

郭曉慶

（鄭州華轅煤業(yè)有限公司，河南 新鄭451171）

0 概況

1）礦井瓦斯賦存狀況：井田西部、西北部、東部為二1煤層露頭，南部為落差200m 的崗李斷層，區(qū)內(nèi)小連樓向斜、沙張背斜、崗李斷層、F7 斷層等主要構(gòu)造決定了瓦斯賦存的基本特征，小連樓向斜的南翼，沙張背斜38-1 孔以南，煤層埋深由淺而深，瓦斯含量逐漸增高，F(xiàn)1、F7 斷層附近瓦斯含量又趨于降低。

2）瓦斯資源儲(chǔ)量：礦井瓦斯儲(chǔ)量計(jì)算范圍為礦井的二1煤層（含圍巖） 賦存區(qū)域。 其中可達(dá)到抽采標(biāo)準(zhǔn)的儲(chǔ)量計(jì)算范圍為礦井的二1煤層瓦斯含量大于8L/g·r 區(qū)域 （含圍巖）。 二1煤層地質(zhì)資源量為60.95Mt，平均瓦斯含量為10m3/t。

1 瓦斯抽采必要性和可行性

1.1 礦井瓦斯來(lái)源分析

礦井在開采二1煤層期間的瓦斯來(lái)源由以下三部分組成：回采工作面的瓦斯涌出、掘進(jìn)工作面的瓦斯涌出和采空區(qū)（包括圍巖）的瓦斯涌出。 根據(jù)礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)結(jié)果，本礦瓦斯涌出構(gòu)成中以回采工作面和采空區(qū)瓦斯涌出為主，占全礦井瓦斯涌出量的83.1%左右。

1.2 瓦斯抽放的必要性

根據(jù)《煤礦瓦斯抽放規(guī)范》（A Q1027-2006）規(guī)定及2011 年實(shí)施的《煤礦瓦斯抽采達(dá)標(biāo)暫行規(guī)定》 必須建立地面永久抽放瓦斯系統(tǒng)或井下移動(dòng)泵站抽放瓦斯系統(tǒng)。

1.3 下面從五個(gè)方面來(lái)詳細(xì)分析本礦瓦斯抽采的必要性

1.3.1 從防治煤與瓦斯突出的角度分析瓦斯抽采的必要性

礦井為煤與瓦斯突出礦井（初設(shè)），二1煤層為突出煤層，因此，為保證礦井安全生產(chǎn)，從防治煤與瓦斯突出的角度分析，礦井采取瓦斯抽采是必要的。

1.3.2 從瓦斯含量分析瓦斯抽采的必要性

根據(jù)礦井采用的采煤方法及地質(zhì)報(bào)告中提供的煤層瓦斯平均為含量為10ml/g，超過(guò)《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》中煤層瓦斯含量突出臨界指標(biāo),且隨著礦井開采深度的增加，煤層瓦斯含量將會(huì)增大，礦井瓦斯涌出量及突出危險(xiǎn)性必然將增大。因此，從瓦斯含量分析，礦井采取瓦斯抽采是必要的。

1.3.3 從瓦斯涌出現(xiàn)狀看抽放瓦斯的必要性

根據(jù)礦井瓦斯預(yù)測(cè)結(jié)果： 綜采工作面平均相對(duì)瓦斯涌出量為7.39m3/t，平均絕對(duì)瓦斯涌出量36.38m3/min；掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量為5.83m3/min，大于3m3/min；礦井瓦斯涌出量為69.16m3/min。 采煤工作面、掘進(jìn)工作面及礦井的瓦斯涌出量均超過(guò)《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》及《煤礦瓦斯抽采達(dá)標(biāo)暫行規(guī)定》等有關(guān)要求，從礦井瓦斯涌出量分析，礦井采取瓦斯抽采是必要的。

1.3.4 從工作面通風(fēng)能力來(lái)看瓦斯抽放的必要性

綜采工作面抽放瓦斯的必要性分析：當(dāng)回采工作面的瓦斯涌出量高于通風(fēng)能力所允許的瓦斯涌出量，單靠通風(fēng)稀釋無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)量時(shí)，瓦斯抽放是必要的。如果不采取抽放瓦斯措施，回采工作面不可能達(dá)到設(shè)計(jì)的產(chǎn)量，因此回采工作面抽放瓦斯是必要的。

掘進(jìn)工作面抽放瓦斯的必要性分析：在設(shè)計(jì)的掘進(jìn)速度下，當(dāng)掘進(jìn)工作面通風(fēng)能力小于稀釋瓦斯所需的風(fēng)量，抽放是必要的。 經(jīng)過(guò)計(jì)算，在設(shè)計(jì)的掘進(jìn)速度下，掘進(jìn)工作面通風(fēng)能力小于稀釋瓦斯所需的風(fēng)量，因此應(yīng)采取邊掘邊抽的方法進(jìn)行瓦斯抽放。

綜上所述，本礦在生產(chǎn)期間為達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)量，必須對(duì)回采工作面和掘進(jìn)工作面進(jìn)行瓦斯抽放。

煤層瓦斯是煤層形成過(guò)程中的一種伴生產(chǎn)物，煤層開采或掘進(jìn)過(guò)程中涌出的瓦斯不僅對(duì)礦井安全生產(chǎn)產(chǎn)生威脅，而且破壞地球大氣的臭氧層，污染大氣環(huán)境，同時(shí)，瓦斯又是一種優(yōu)質(zhì)的能源，將抽出的瓦斯加以利用，可以變害為寶，不僅改善能源結(jié)構(gòu)，而且減少了對(duì)環(huán)境的污染，目前國(guó)家大力提倡節(jié)能減排，節(jié)約能源，因此建立地面瓦斯抽放系統(tǒng)是必須的。

2 抽放瓦斯的可行性

根據(jù)《礦井瓦斯抽采管理規(guī)范》（煤安字[1997]第189 號(hào)）第19 條、《煤礦瓦斯抽放規(guī)范》（AQ1027-2006）第7.2.1 條的有關(guān)規(guī)定和根據(jù)新鄭礦區(qū)礦井經(jīng)驗(yàn)，礦井二1煤層可抽性屬難抽類型。結(jié)合礦井二1煤層為煤與瓦斯突出礦井的實(shí)際情況，同時(shí)考慮開采過(guò)程中采空區(qū)的涌出等因素，礦井建立瓦斯抽采系統(tǒng)是可行的。

3 瓦斯抽放方法

3.1 瓦斯抽采方法選擇

3.1.1 選擇抽放方法的原則

1）為提高瓦斯抽放率應(yīng)采用開采層、采空區(qū)相結(jié)合的綜合抽放方法。

2）當(dāng)井下采掘工作面所遇到的瓦斯主要來(lái)自開采層本身，只有抽放開采層本身的瓦斯才能解決問(wèn)題時(shí)，應(yīng)采用開采層瓦斯抽放。

3）工作面后方采空區(qū)瓦斯涌出量大，危害工作面安全生產(chǎn)或老采空區(qū)瓦斯積存量大，向鄰近的回采工作面涌出量瓦斯量多，應(yīng)采取采空區(qū)瓦斯抽放。

4）對(duì)于瓦斯含量大的煤層，在煤巷掘進(jìn)時(shí)，難以用加大風(fēng)量稀釋瓦斯，可在掘進(jìn)工作開始前對(duì)煤層進(jìn)行大面積預(yù)抽或采取邊掘邊抽的方法。

5）對(duì)于煤層透氣性較低，采用預(yù)抽方法不易直接抽出瓦斯，掘進(jìn)時(shí)瓦斯涌出量不很大而回采有大量瓦斯涌出的煤層，可采用邊采邊抽或增大孔徑和加密鉆孔等方法。

總之，確定瓦斯抽放的方法應(yīng)先摸清瓦斯來(lái)源，采空區(qū)瓦斯及頂板瓦斯含量情況，結(jié)合具體情況選用適合本礦井的抽放瓦斯方法。

之后程瀚又多次要錢，鄭某都予以拒絕,并且讓其妻子給她姐姐打電話說(shuō)：“我們一共借給程瀚140萬(wàn)元，就當(dāng)作是給程某某出國(guó)留學(xué)的費(fèi)用，不要還了。”鄭某如此這般說(shuō)辭，就是想讓程瀚以后不要再向其要錢，希望能夠躲避程瀚的騷擾。

3.1.2 抽采系統(tǒng)的選擇

礦井抽采系統(tǒng)應(yīng)選擇地面固定瓦斯抽采系統(tǒng)。 本礦井設(shè)置高、低壓兩套瓦斯抽采系統(tǒng)。 其中高負(fù)壓抽采系統(tǒng)主要用于預(yù)抽解突，采用底板巖巷施工穿層鉆孔預(yù)抽消突、本煤層順層鉆孔預(yù)抽等相結(jié)合的綜合抽放方法；低負(fù)壓瓦斯抽采系統(tǒng)主要用于采空區(qū)抽放，即采用上順槽埋管抽放、采空區(qū)密閉抽放及高位鉆孔抽放等。

3.1.3 建議采用的抽放瓦斯方法

礦井開采的二1煤層具有突出危險(xiǎn)性，必須“先抽后掘，先抽后采”。 礦井移交時(shí)布置一個(gè)采區(qū)，井下布置一個(gè)綜采工作面，兩個(gè)煤巷掘進(jìn)工作面和兩個(gè)底板瓦斯抽采巷掘進(jìn)工作面。采用的瓦斯抽放方法如下：

1）底板瓦斯抽采巷預(yù)抽

對(duì)本礦井二1煤層具有突出危險(xiǎn)性的區(qū)域， 在進(jìn)行采掘作業(yè)前，必須采取區(qū)域瓦斯治理方法，該礦井無(wú)保護(hù)層開采條件，設(shè)計(jì)采用底板瓦斯抽放巷施工穿層鉆孔對(duì)區(qū)段煤層瓦斯進(jìn)行預(yù)抽。

本礦井掘進(jìn)二1煤層巷道時(shí)，其消突方法應(yīng)在考察實(shí)際效果的基礎(chǔ)上擇優(yōu)選擇，設(shè)計(jì)考慮布置兩條底板瓦斯抽采巷，在底板瓦斯抽采巷鉆場(chǎng)中施工穿層鉆孔，對(duì)區(qū)段煤層瓦斯進(jìn)行預(yù)抽。

2）工作面順層鉆孔抽放

對(duì)于本礦井F8斷層以淺區(qū)域，煤層瓦斯含量較低，開拓后應(yīng)進(jìn)行區(qū)域預(yù)測(cè)，若為突出區(qū)域應(yīng)采取底板瓦斯抽采巷預(yù)抽對(duì)區(qū)段煤層瓦斯進(jìn)行預(yù)抽消突。 若為非突出區(qū)域，在進(jìn)行回采前可采用順層鉆孔進(jìn)行預(yù)抽，即待采煤工作面順槽掘出以后，在上下順槽中施工本煤層順層鉆孔（交叉鉆孔）進(jìn)行大面積預(yù)抽。

3）采空區(qū)抽放

利用低負(fù)壓瓦斯抽采系統(tǒng)抽放采空區(qū)瓦斯，可采用全封閉采空區(qū)和半封閉采空區(qū)進(jìn)行抽放。 對(duì)于生產(chǎn)工作面的采空區(qū)，可以采用高位鉆孔及采空區(qū)埋管進(jìn)行抽放，工作面回采過(guò)程中上隅角瓦斯涌出量較大，因此在采煤工作面上順槽每隔60～80m 布置鉆場(chǎng)，在鉆場(chǎng)中施工頂板走向高位鉆孔，用于工作面開采期間抽放工作面上隅角裂隙帶的卸壓瓦斯，在上順槽埋管抽采采空區(qū)瓦斯，對(duì)已采完封閉的采空區(qū)（全封閉采空區(qū)），采用密閉法抽采采空區(qū)瓦斯。

3.1.4 抽采率、抽采量預(yù)計(jì)

1）回采工作面瓦斯抽放率確定

根據(jù)回采工作面瓦斯抽采率，回采工作面瓦斯抽采量為3.62m3/t，通風(fēng)所稀釋瓦斯量3.77m3/t（即采用風(fēng)排），可達(dá)到《煤礦瓦斯抽采達(dá)標(biāo)暫行規(guī)定》中的規(guī)定的采煤工作面回采前煤的可解吸瓦斯量應(yīng)達(dá)到的指標(biāo)。

2）礦井瓦斯抽放率確定：經(jīng)預(yù)測(cè)，全礦井瓦斯抽放率為45%，滿足礦井瓦斯抽放率應(yīng)達(dá)到的指標(biāo)。

3）瓦斯抽采量預(yù)計(jì)：工作面主要采用穿層鉆孔的抽采方法，穿層鉆孔預(yù)抽抽采率取49%， 則綜采工作面瓦斯抽采量為36.38×0.49=17.83m3/min。

4）掘進(jìn)工作面瓦斯抽采量預(yù)計(jì)：根據(jù)礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)，2 個(gè)煤巷掘進(jìn)工作面瓦斯抽采量為5.83m3/min×0.40×2=4.66m3/min。

5）采空區(qū)瓦斯抽采量預(yù)計(jì)：根據(jù)礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)，采用全封閉和半封閉埋管及高位鉆孔進(jìn)行抽放，采空區(qū)瓦斯抽采率設(shè)計(jì)按40%考慮，則采空區(qū)瓦斯抽采量為21.12m3/min×0.4=8.45m3/min。

3.1.5 礦井瓦斯抽采量預(yù)計(jì)

礦井設(shè)計(jì)抽放瓦斯量為17.83+4.66+8.45=30.94m3/min。

抽采系統(tǒng)礦井及工作面瓦斯抽放率：礦井及回采工作面抽采率分別約在45%及49%左右，滿足《煤礦瓦斯抽采達(dá)標(biāo)暫行規(guī)定》規(guī)定值。

抽采系統(tǒng)服務(wù)年限：由于礦井采用穿層鉆孔預(yù)抽、邊掘邊抽和采空區(qū)抽采等綜合抽采方法，因此瓦斯抽采服務(wù)年限將與礦井服務(wù)年限相當(dāng)。

3.1.6 提高礦井瓦斯抽采率主要措施

1）開采層人為卸壓措施：低透氣性、高瓦斯含量的單一煤層的瓦斯抽放，是煤礦瓦斯抽放技術(shù)中一直未能很好解決的難題。 人為卸壓抽放是指人為地增大煤層透氣性，即擴(kuò)大、溝通和產(chǎn)生新的裂隙通道一提高抽放煤層瓦斯效果的方法。

2）對(duì)于煤層透氣性較低，采用預(yù)抽方法不易直接抽出瓦斯，掘進(jìn)時(shí)瓦斯涌出量不很大而回采有大量瓦斯涌出的煤層，可采用邊采邊抽或增大孔徑和加密鉆孔等方法。

4 結(jié)語(yǔ)

瓦斯抽采是瓦斯礦井最重要的第一道生產(chǎn)工序，是治理瓦斯災(zāi)害最有效的措施。采取科學(xué)、合理、有效的瓦斯抽放技術(shù)和嚴(yán)格落實(shí)瓦斯抽發(fā)管理是決定瓦斯抽放效果的關(guān)鍵，瓦斯抽采產(chǎn)業(yè)是一項(xiàng)利國(guó)利民的綜合工程， 促進(jìn)我國(guó)煤層氣綜合開發(fā)利用不斷提升， 實(shí)現(xiàn)安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保及社會(huì)效益多重效益的良性循環(huán)和發(fā)展。