淺談基本建設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，區內小連樓向斜、沙張背斜、崗李斷層、F7 斷層等主要構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，F1、F7 斷層附近瓦斯含量又趨于降低。

2）瓦斯資源儲量：礦井瓦斯儲量計算范圍為礦井的二1煤層（含圍巖） 賦存區域。 其中可達到抽采標準的儲量計算范圍為礦井的二1煤層瓦斯含量大于8L/g·r 區域 （含圍巖）。 二1煤層地質資源量為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 礦井瓦斯來源分析

礦井在開采二1煤層期間的瓦斯來源由以下三部分組成：回采工作面的瓦斯涌出、掘進工作面的瓦斯涌出和采空區（包括圍巖）的瓦斯涌出。 根據礦井瓦斯涌出量預測結果，本礦瓦斯涌出構成中以回采工作面和采空區瓦斯涌出為主，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《煤礦瓦斯抽放規范》（A Q1027-2006）規定及2011 年實施的《煤礦瓦斯抽采達標暫行規定》 必須建立地面永久抽放瓦斯系統或井下移動泵站抽放瓦斯系統。

1.3 下面從五個方面來詳細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），二1煤層為突出煤層，因此，為保證礦井安全生產，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

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

1.3.3 從瓦斯涌出現狀看抽放瓦斯的必要性

根據礦井瓦斯預測結果： 綜采工作面平均相對瓦斯涌出量為7.39m3/t，平均絕對瓦斯涌出量36.38m3/min；掘進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、掘進工作面及礦井的瓦斯涌出量均超過《防治煤與瓦斯突出規定》及《煤礦瓦斯抽采達標暫行規定》等有關要求，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 從工作面通風能力來看瓦斯抽放的必要性

綜采工作面抽放瓦斯的必要性分析：當回采工作面的瓦斯涌出量高于通風能力所允許的瓦斯涌出量，單靠通風稀釋無法達到設計產量時，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到設計的產量，因此回采工作面抽放瓦斯是必要的。

掘進工作面抽放瓦斯的必要性分析：在設計的掘進速度下，當掘進工作面通風能力小于稀釋瓦斯所需的風量，抽放是必要的。 經過計算，在設計的掘進速度下，掘進工作面通風能力小于稀釋瓦斯所需的風量，因此應采取邊掘邊抽的方法進行瓦斯抽放。

綜上所述，本礦在生產期間為達到設計產量，必須對回采工作面和掘進工作面進行瓦斯抽放。

煤層瓦斯是煤層形成過程中的一種伴生產物，煤層開采或掘進過程中涌出的瓦斯不僅對礦井安全生產產生威脅，而且破壞地球大氣的臭氧層，污染大氣環境，同時，瓦斯又是一種優質的能源，將抽出的瓦斯加以利用，可以變害為寶，不僅改善能源結構，而且減少了對環境的污染，目前國家大力提倡節能減排，節約能源，因此建立地面瓦斯抽放系統是必須的。

2 抽放瓦斯的可行性

根據《礦井瓦斯抽采管理規范》（煤安字[1997]第189 號）第19 條、《煤礦瓦斯抽放規范》（AQ1027-2006）第7.2.1 條的有關規定和根據新鄭礦區礦井經驗，礦井二1煤層可抽性屬難抽類型。結合礦井二1煤層為煤與瓦斯突出礦井的實際情況，同時考慮開采過程中采空區的涌出等因素，礦井建立瓦斯抽采系統是可行的。

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采用開采層、采空區相結合的綜合抽放方法。

2）當井下采掘工作面所遇到的瓦斯主要來自開采層本身，只有抽放開采層本身的瓦斯才能解決問題時，應采用開采層瓦斯抽放。

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

4）對于瓦斯含量大的煤層，在煤巷掘進時，難以用加大風量稀釋瓦斯，可在掘進工作開始前對煤層進行大面積預抽或采取邊掘邊抽的方法。

5）對于煤層透氣性較低，采用預抽方法不易直接抽出瓦斯，掘進時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先摸清瓦斯來源，采空區瓦斯及頂板瓦斯含量情況，結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：“我們一共借給程瀚140萬元，就當作是給程某某出國留學的費用，不要還了?！编嵞橙绱诉@般說辭，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 抽采系統的選擇

礦井抽采系統應選擇地面固定瓦斯抽采系統。 本礦井設置高、低壓兩套瓦斯抽采系統。 其中高負壓抽采系統主要用于預抽解突，采用底板巖巷施工穿層鉆孔預抽消突、本煤層順層鉆孔預抽等相結合的綜合抽放方法；低負壓瓦斯抽采系統主要用于采空區抽放，即采用上順槽埋管抽放、采空區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煤層具有突出危險性，必須“先抽后掘，先抽后采”。 礦井移交時布置一個采區，井下布置一個綜采工作面，兩個煤巷掘進工作面和兩個底板瓦斯抽采巷掘進工作面。采用的瓦斯抽放方法如下：

1）底板瓦斯抽采巷預抽

對本礦井二1煤層具有突出危險性的區域， 在進行采掘作業前，必須采取區域瓦斯治理方法，該礦井無保護層開采條件，設計采用底板瓦斯抽放巷施工穿層鉆孔對區段煤層瓦斯進行預抽。

本礦井掘進二1煤層巷道時，其消突方法應在考察實際效果的基礎上擇優選擇，設計考慮布置兩條底板瓦斯抽采巷，在底板瓦斯抽采巷鉆場中施工穿層鉆孔，對區段煤層瓦斯進行預抽。

2）工作面順層鉆孔抽放

對于本礦井F8斷層以淺區域，煤層瓦斯含量較低，開拓后應進行區域預測，若為突出區域應采取底板瓦斯抽采巷預抽對區段煤層瓦斯進行預抽消突。 若為非突出區域，在進行回采前可采用順層鉆孔進行預抽，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）進行大面積預抽。

3）采空區抽放

利用低負壓瓦斯抽采系統抽放采空區瓦斯，可采用全封閉采空區和半封閉采空區進行抽放。 對于生產工作面的采空區，可以采用高位鉆孔及采空區埋管進行抽放，工作面回采過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，在鉆場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瓦斯，對已采完封閉的采空區（全封閉采空區），采用密閉法抽采采空區瓦斯。

3.1.4 抽采率、抽采量預計

1）回采工作面瓦斯抽放率確定

根據回采工作面瓦斯抽采率，回采工作面瓦斯抽采量為3.62m3/t，通風所稀釋瓦斯量3.77m3/t（即采用風排），可達到《煤礦瓦斯抽采達標暫行規定》中的規定的采煤工作面回采前煤的可解吸瓦斯量應達到的指標。

2）礦井瓦斯抽放率確定：經預測，全礦井瓦斯抽放率為45%，滿足礦井瓦斯抽放率應達到的指標。

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

4）掘進工作面瓦斯抽采量預計：根據礦井瓦斯涌出量預測，2 個煤巷掘進工作面瓦斯抽采量為5.83m3/min×0.40×2=4.66m3/min。

5）采空區瓦斯抽采量預計：根據礦井瓦斯涌出量預測，采用全封閉和半封閉埋管及高位鉆孔進行抽放，采空區瓦斯抽采率設計按40%考慮，則采空區瓦斯抽采量為21.12m3/min×0.4=8.45m3/min。

3.1.5 礦井瓦斯抽采量預計

礦井設計抽放瓦斯量為17.83+4.66+8.45=30.94m3/min。

抽采系統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《煤礦瓦斯抽采達標暫行規定》規定值。

抽采系統服務年限：由于礦井采用穿層鉆孔預抽、邊掘邊抽和采空區抽采等綜合抽采方法，因此瓦斯抽采服務年限將與礦井服務年限相當。

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，即擴大、溝通和產生新的裂隙通道一提高抽放煤層瓦斯效果的方法。

2）對于煤層透氣性較低，采用預抽方法不易直接抽出瓦斯，掘進時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 結語

瓦斯抽采是瓦斯礦井最重要的第一道生產工序，是治理瓦斯災害最有效的措施。采取科學、合理、有效的瓦斯抽放技術和嚴格落實瓦斯抽發管理是決定瓦斯抽放效果的關鍵，瓦斯抽采產業是一項利國利民的綜合工程， 促進我國煤層氣綜合開發利用不斷提升， 實現安全、經濟、環保及社會效益多重效益的良性循環和發展。