某煤礦礦井抽放瓦斯工程初步設計-資料下載頁

　　

【正文】 要性分析 回采工作面抽放瓦斯的必要性分析 XX煤礦無論是在 單獨開采 M11煤時 還是在 M9和 M11煤層交替回采時 M11煤層的 回采工作面瓦斯涌出量達 m3/min，隨著向更深部的開拓工作面 瓦斯涌出量 將XX 煤礦礦井抽放瓦斯工程初步設計 21 進一步加大， 將 遠遠超過《 規范》規定絕對涌出量 5m3/min的界限 ，即使不考慮瓦斯涌出不均衡系數工作面所需配風量 也 超過 1700 m3/min。 XX煤礦地壓比較大，巷道變形嚴重，目前工作面配風量只能達到 1000 m3/min左右。因此 根據礦井初步設計報告中的 工作面配風量來看，要想單靠 風量來解決工作面瓦斯問題存在困難，為保證礦井安全生產 并 達到 到設計的產量，回采工作面進行抽放瓦斯是必要的；在 M9和M11煤層交替回采單獨開采 M9煤層 時， 工作面大部分瓦斯在開采 M11煤層時已被釋放，回采工作面瓦斯涌出量僅為 ，所以根據《 規范》規定絕對涌出量 5m3/min的界限， M9煤層回采工作面可 不 進行 抽放， 但在回采時如遇到地質構造瓦斯涌出量增大通風解決 不合理 的情況下也需要采用抽放解決瓦斯 。 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，即下式成立時，抽放是必要的。 CK ??? ……… …………… ( 212) 式中： Q0─掘進工作面設計通風能力， m3/s； Q─掘進工作面瓦斯涌出量 ， m3/min； K─瓦斯涌出不均衡系數 ， K=； C─《煤礦安全規程》允許的工作面瓦斯 濃度， %， 取 C＝ 1； 經過對礦井瓦斯涌出量的預計， XX煤礦的掘進工作面抽放必要性判別見表 29。 掘進工作面抽放必要性判別表 表 29 掘進頭類型 掘進速度 (m/mon) Q(m3/min) Q0 (m3/s) Q0＜ Q 炮掘 150 否 否 否 否 由本礦井掘進頭配風 情況（上 表 ） 可以看出： XX煤礦 掘進頭配風為 400m3/min的條件下，炮掘工作面按 上 式來看目前 無需 抽放， 而且掘進面絕對涌出量也未超過《規范》所規定 的 3m3/min允許值以上， 但 M9煤層 經煤炭科學研究總院 XX分院鑒定為 突出煤層 ， 在 礦井實際煤巷開拓掘進過程中的瓦斯涌出的情況來看，放炮后經常出現瓦斯濃度超限的情況，而且在 施工 瓦斯排放孔 時 經常發生頂鉆、夾鉆和噴孔情XX 煤礦礦井抽放瓦斯工程初步設計 22 況，雖然在開采 M11煤層后對 M9煤層瓦斯起到了釋放 作用 ，但 考慮到 M9煤層為突出煤層，從安全生角度出發，在遇到地質構造瓦斯涌出量增大 時 ， 可考慮 采取抽放措施解決瓦斯超限問題； M11煤層作為 M9煤層的保護層，是本礦井的首采煤層， 經煤炭科學研究總院 XX分院鑒定 為 突出煤層， 又 因 M11煤層 離 M9煤層比較近，平均間距不到 20m，故在 M11煤層掘進時瓦斯涌出量會比較大，所 以建議 M11煤層掘進工作面進行 抽 放 。 綜上所述，結合 XX煤礦 的實際生產情況以及考慮未來 10年的生產規劃，由于XX煤礦煤層地質條件較復雜，遇到地質構造可能會 出現 瓦斯涌出量突然增大 現象 ，所以 M9煤層掘進工作面可視情況而定是否進行掘進面預抽 ，而對于 M11煤層掘進工作面瓦斯 進行抽 放 是必要的。 三、瓦斯抽放的可能性 開采層瓦斯抽放的可能性 開采層抽放瓦斯的可能性，是指煤層在天然透氣性條件下進行預抽的可能性。衡 量其可抽性的指標，一個為煤層的透氣性系數 (λ)、一個為鉆孔瓦斯流量衰減系數(α)，據此指標將煤層預抽瓦斯的難易程度進行分類，如表 210所示。 開采層預抽瓦斯難易程度分類表 表 210 抽放難易 程度指標 鉆孔瓦斯流量衰 減系數 α(d1) 煤層透氣性系 數 λ(m2/MPa2d) 容易抽放 ＜ ＞ 10 可以抽放 ～ 10～ 較難抽放 ＞ ＜ 根據煤炭科學研究總院 XX分院為 XX煤礦所作 的礦井瓦斯基礎參數測定， 本礦井 實測的瓦斯抽放指標參數為： 鉆孔瓦斯流量衰減系數 αM9= αM11=~ d1 煤層透氣性系數 ? M9=~d ? M11=d ； 將此煤層抽放指標對照表 28可知， XX煤礦 M11和 M9煤層從鉆孔瓦斯流量衰減系數和煤層透氣性系數來 判定屬于可以抽放煤層。 可以認為 XX煤礦的煤層屬于可以抽放 煤層，但需采取一些經證實有效的強化抽放措施以取得預期抽放效果，因此對XX煤礦 M11煤層（包括 M9煤層需要抽放時）進行煤層瓦斯抽放是可行的。 XX 煤礦礦井抽放瓦斯工程初步設計 23 鄰近層瓦斯抽放的可行性 由 XX煤礦開拓計劃表明，礦井正式投產后 M1 M9煤層為主采層 ， M11煤層為首采煤層 。 M11煤層有較多的鄰近層，其層間距均在卸壓影響范圍內，受 M11煤層回采的 影響， 鄰近煤層 的 透氣性不同程度地增加，并且 M M M13和 M15煤層距離主采煤層比較近，回采時采取施工鉆孔或者其他有效的措施對鄰近層瓦斯進行抽放是可行的，還能在一定程度上解決鄰近煤層 瓦斯向回采工作面涌入的問題，因此 單獨開采 M11煤層時， M11煤層回采時對鄰近層進行瓦斯抽放是可行的 ； M9煤層 工作面 回采 時，在受 M11煤層回采影響的區域內，由于 下鄰近層 M11煤層已采，使得 M9煤層及其鄰近層瓦斯大部分釋放， M9煤層上 下 鄰近層的瓦斯涌出 量較小 ，所以 M9煤層回采時可不用考慮鄰近層抽放。 采空區瓦斯抽放的可能性 XX煤礦 建設完成投產后，在 單獨開采 M11煤層時 ， M11煤層工作面回采過程中采空區內丟失的煤炭將解吸一部分瓦斯，加上 XX煤礦 的回采方法采用一次采全高、全部跨落法管理頂板，上下鄰近煤層較多且 層間距離比較小，而且上鄰近層 M9煤層瓦斯含量較高，鄰近層和圍巖受采動影響，卸壓瓦斯必定通過采空區冒落產生的裂隙涌向采空區，故 XX煤礦在 單獨開采 M11煤層時 對 M11煤層工作 面的采空區 進行瓦斯抽放是可行的， 其它礦井實踐證明采空區瓦斯抽放得 到 良好的抽放效果；在 M9和 M11煤層交替回采時， M9煤層回采工作面大部分瓦斯被 M11煤層回采時釋放，采空區涌出量較小，所以 M9煤層工作面回采時采空區可不進行瓦斯抽放。 綜上所述， XX煤礦對 M11煤層進行 瓦斯抽放是可行的；而 M9煤層可不進行瓦斯抽放（ 如遇到地質構造瓦斯突然增大等 特殊情況 下進行瓦斯抽放也是可行的）。 三、建立永久瓦斯抽放系統的條件 通過對 XX煤礦礦井 瓦斯涌出量的預計，在 單獨開采 M11煤層時 礦井 絕對瓦斯涌出量達 ，回采工作面絕對瓦斯涌出量為 ；在實際采掘過程中，掘進工作面瓦斯涌出量在炮后已經超過了 3m3/min，瓦斯濃度在炮后達到 4%；在 M9和 M11煤層 交替 開采 時 ，在開采 M9煤層時礦井絕對瓦斯涌出量為 m3/min， 在開采 M11煤層 時礦井絕對瓦斯涌出量達 ，回采工作面絕對瓦斯涌出量為XX 煤礦礦井抽放瓦斯工程初步設計 24 。 所以無論是 單獨開采 M11煤層 還是 M9與 M11煤層交替開采時期 M11煤層、及其鄰近層瓦斯有可抽性且瓦斯儲量豐富、資源可靠， 設抽放率為 30%，抽放量遠遠大于 2m3/min， 瓦斯抽放服務年限 與礦井服務年限相同 。已經具備了建立永久抽放系統的條件。 XX 煤礦礦井抽放瓦斯工程初步設計 25 第 三 章 瓦斯抽放 初步設計 第 一 節 礦井瓦斯來源分析 一、礦井瓦斯來源及涌出構成 XX煤礦投產后 在開采期間的瓦斯來源由以下三部分組成：回采工作面 (包括圍巖及鄰近層 )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。各瓦斯源涌出的瓦斯占礦井 瓦斯的涌出比例與礦井的開采深度和礦井的生產接續布局、采掘強度等有關，根據礦井瓦斯涌出量預測結果 (表 26)，計算確定的 XX煤礦 在單獨開采 M11煤層時 的瓦斯涌出構成為： 回采工作面瓦斯占 %，掘進工作面瓦斯占 %，采空區瓦斯占 %； M9和 M11煤層交替回采時 的瓦斯涌出構成為：在 M9煤層進行 回采 時 工作面瓦斯占 %，掘進工作面瓦斯占 %，采空區瓦斯占 %，在 M11煤層進行 回采 時 工作面瓦斯占 %，掘進工作面瓦斯占%，采空區瓦斯占 %。 可以看出， XX煤礦 達產后無論是前期還是后期 在 M11煤層中回采時 的瓦斯涌出構成中： 回采工作面、采空區瓦斯涌出比重較大，皆介于礦井瓦斯涌出量的 35%～55%之間 ；而 M9和 M11煤層交替回采時 在 M9煤層中回采時的瓦斯涌出構成中：掘進工作面、采空區瓦斯占比重較大，皆介于礦井瓦斯涌出量的 30%～ 55%之間 。 因此礦井 在 M11煤層中回采時 回采工作面、采空區的瓦斯治理是礦井瓦斯治理的重點 ；在 M9煤層中回采時掘進工作面、采空區瓦斯治理是礦井瓦斯治理的重點。 但是由于M9和 M11煤層均 為 突出煤層，所以 在 M9煤層回采時回采工作面的瓦斯治理和 M11煤層回采時掘進工作面的瓦斯治理 也應該重視，尤其在遇到斷層等地質構造時更應重視。 二、回采工作面的瓦斯來源及涌出構成 XX煤礦回采工作面瓦斯來源包括開采層和鄰近層 (包括圍巖 )瓦斯兩大部分。首先開采保護層 M11煤層時， M11煤層屬中厚煤層，其上 M9煤層距離較近，而且 M9XX 煤礦礦井抽放瓦斯工程初步設計 26 煤層瓦斯含量較大，還有其它幾層鄰近層距離 M11煤層都比較近，故鄰近層對 M11煤層的瓦斯涌出影響比較大；當 M9和 M11煤層 交替 開采時， M9煤層受到開采的保護層 M11煤層的影響， M9煤層及其鄰近層的瓦斯大部分被釋放，只有本煤層少部分瓦斯 、 上鄰近層 M6和 M7煤層 和下鄰近層 M13和 M15煤層 沿采動裂隙向 M9煤層釋放的 瓦斯 ，又根據現場由 M9煤層巷道向 M7煤層施工上向鉆孔時知此區域的 M7煤層較薄，所以在 M9和 M11煤層交替回采時， 開采 M9煤層時其工作面瓦斯涌出量較小。但無論是在前期還是在后期 M11煤層都作為礦井瓦斯治理的重點，瓦斯涌出量中開采層及其鄰近層的涌出量是其主要來源。 三、采空區瓦斯涌出及涌出構成 XX煤礦為一新建礦井， 達產時礦井 將 擁有一個回采工作面和四個掘進工作面，單獨開采 M11煤層時 擁 有 一 個 M11煤層的回采工作面， 在 M9和 M11煤層 交替回采 。在 單獨開采 M11煤層時 沒有采空區或采空區面積較小，但是隨著礦井生產時間的推移和采區范圍的擴大， 采空區瓦斯涌出 將會 占比重較大， 對工作面瓦斯涌出量影響較大，尤其 在 M9和 M11煤層 交替 開采時， M11煤層采空區對 M9煤層回采工作面瓦斯涌出影響較大，故在 XX煤礦達產及達產以后采空區瓦斯涌出量所占的比例勢必將會逐漸加大，所以在礦井生產的中后期對于采空區瓦斯涌出的治理更加應該引起重視。 綜上所述，根據煤層賦存情況、礦井開拓開采技術條件以及預測的瓦斯涌出情況， 建議 XX煤礦 在 M11煤層 回采時 采取 本煤層、鄰近層和采空區同時抽放的 綜合瓦斯抽 放方法（如 M9煤層需要抽放解決瓦斯問題 時 可參考 M11煤層的瓦斯抽放方案）。 第 二 節 抽放瓦斯方法 一、選擇抽放瓦斯方法的原則 礦井抽放瓦斯是減少礦井和采區瓦斯涌出量的有效途徑。我國煤礦的瓦斯抽放方法按瓦斯來源大致可以分為以下五類： (1)開采層瓦斯抽放方法； (2)鄰近層瓦斯抽放方法； (3)采空區瓦斯抽放方法； (4)圍巖瓦斯抽放方法； (5) 綜合抽放瓦斯方法。其中綜合抽放瓦斯方法是前四類方法中兩種或兩種以上方法的配合使用。 XX 煤礦礦井抽放瓦斯工程初步設計 27 選擇抽放瓦斯的方法時應遵循如下的原則： 賦存狀況、開采巷道布置、地質條件和開采技術條件； ，應盡可能采用綜合抽放瓦斯方法，以提高抽放瓦斯效果； ，實現抽放巷道與開采巷道的結合； ； ，降低抽放成本； 、鉆孔的施工、抽放系統管網敷設，有利于增加抽放鉆孔的瓦斯抽放時間。 二、瓦斯抽放方法 根據第二章對礦井采、掘工作面瓦斯涌出量的預測、 礦井抽放瓦斯必要性的闡述和前面對工作面瓦斯來源和涌出構成的分析，結合 XX煤礦開拓開采技術條件，可以采用的抽放瓦斯方法有： （ 1） 本煤層瓦斯抽放； （ 2） 鄰近層瓦斯抽放； （ 3） 采空區瓦斯抽放； （ 4） 本煤層、鄰近層和采空區綜合瓦斯抽放。 按照 XX煤礦回采工作面的設計產量、瓦斯涌出量、通風能力以及目前的瓦斯抽放水平，經全面分析計算， XX煤礦無論是前期的首采區還是根據礦井規劃后期需要增加的采區 ， M11煤層的 各回采工作面都必須采取 本煤層和采空區同時抽放的綜合瓦斯抽放方法。 本煤層瓦斯抽放 本煤層瓦斯抽放可分為 開采層未卸壓抽放和卸壓抽放兩種方法。根據礦井已測定瓦斯基礎參數情況以及 相似 礦井的抽放情況， M11煤層屬于可以抽放煤層，設計在煤層的回采工作面采用未卸壓抽放 (預抽 )和邊采邊