六大系统-矿井瓦斯抽放采

矿井瓦斯抽放（采）河南理工大学驻登封安全开采团队宋维宾讲师主要内容瓦斯抽放的相关法令瓦斯抽放的目的和意义矿井瓦斯抽放难以程度及效果评价指标矿井瓦斯的抽放方法的选择低透气性煤层瓦斯强化抽放技术钻进和封孔技术1.瓦斯抽放相关法令：“十二字方针”

2002年8月，国家煤矿安全监察局和中国煤炭协会，为贯彻落实国务院关于安全生产的一系列重要指示和国务院《关于黑龙江省鸡西矿业集团公司“6.20”特大瓦斯事故的通报》精神，召开了全国煤矿瓦斯防治现场会议，在这次会议上作出了向全国煤矿贯彻落实“先抽后采、以风定产、监测监控”瓦斯治理十二字方针的重要决定。“先抽后采”是瓦斯治理的源头治本措施。先抽后采以风定产监测监控1.瓦斯抽放相关法令：《煤矿安全规程》《规程》145条。有以下情况之一的矿井，必须建立地面永久抽放瓦斯系统或井下临时抽放瓦斯系统：（一）1个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m³/min或1个掘进工作面瓦斯涌出量大于3m³/min，用通风方法解决瓦斯问题不合理的。（二）矿井绝对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。（三）开采有煤与瓦斯危险煤层的。《煤矿安全规程》、《矿井瓦斯抽放管理规范》、“十二字方针”等国家政令将瓦斯抽放法制化：高瓦斯高突煤矿抽与不抽瓦斯是守法与违法的问题。2.瓦斯抽放的目的和意义■目的：（1）预防瓦斯超限、确保矿井安全生产。（2）开采保护层并具有抽放瓦斯系统的矿井，应抽放被保护层的卸压瓦斯。（3）无保护层可采的矿井，预抽瓦斯可作为区域性或局部防突措施来使用。（4）开发利用资源，变害为利。2.瓦斯抽放的目的、意义■意义：(1)瓦斯抽放是消除煤矿重大瓦斯事故的治本措施。(2)瓦斯抽放能够解决矿井仅靠通风难以解决的难题，降低矿井通风成本。(3)瓦斯抽放能够利用宝贵的瓦斯资源。安全经济环保3.抽放瓦斯难易程度及效果评价指标煤层抽放瓦斯难以程度主要针对预抽方法而言，主要有钻孔流量衰减系数和煤层透气性系数两项指标，是用来衡量开采层瓦斯抽放难易程度的重要参数。根据这两项指标将未卸压原始煤层的抽放难以程度划分为三类，即容易抽放、可以抽放和较难抽放。钻孔瓦斯流量衰减系数钻孔流量衰减系数表示钻孔瓦斯流量随时间延长呈衰减变化的系数。钻孔瓦斯流量与时间呈负指数分布。值越大，流量衰减越快，可抽性越差。

3.抽放瓦斯难易程度及效果评价指标煤层抽放瓦斯难以程度主要针对预抽方法而言，主要有钻孔流量衰减系数和煤层透气性系数两项指标，是用来衡量开采层瓦斯抽放难易程度的重要参数。根据这两项指标将未卸压原始煤层的抽放难以程度划分为三类，即容易抽放、可以抽放和较难抽放。煤层透气性系数煤层透气性系数是反映煤层瓦斯流动难以程度的标志，其物理意义是1m长的煤体上，其压力平方差为1MPa2时，通过1㎡煤体断面，1昼夜流过的瓦斯量m³。单位：㎡/(MPa2·d)1㎡/(MPa2·d)=0.025mD（毫达西）

1m1㎡AB3.抽放瓦斯难易程度及效果评价指标煤层抽放瓦斯难以程度主要针对预抽方法而言，主要有钻孔瓦斯流量衰减系数和煤层透气性系数两项指标，是用来衡量开采层瓦斯抽放难易程度的重要参数。根据这两项指标将未卸压原始煤层的抽放难以程度划分为三类，即容易抽放、可以抽放和较难抽放。类别钻孔瓦斯流量衰减系数d-1煤层透气性系数m2·MPa-2·d-1容易抽放＜0.003＞10可以抽放0.003~0.0510~0.1较难抽放＞0.05＜0.13.抽放瓦斯难易程度及效果评价指标先抽后采，到底抽到什么程度才可以进行采掘作业？一般用抽放率指标来衡量。根据《矿井瓦斯抽放管理规范》和《防治煤与瓦斯突出规定》，抽放率指标应符合以下规定：（1）预抽煤层瓦斯的矿井：矿井瓦斯抽放率应不小于20%，回采工作面瓦斯抽放率应不小于25%；（2）邻近层卸压瓦斯抽放的矿井：矿井瓦斯抽放率应不小于35%，回采工作面应不小于45%；（3）采用综合抽放方法的矿井：矿井瓦斯抽放率应不小于30%。（4）煤与瓦斯突出矿井：预抽煤层瓦斯后，突出煤层含量应小于该煤层始突深度的原始煤层瓦斯含量，无相关数据则必须把煤层瓦斯含量降到8m³/t以下或将瓦斯压力降到0.74MPa（表压）以下。4.矿井瓦瓦斯抽放方方法的选择择（1）瓦斯斯抽放的原原则瓦斯抽放应应具有明确确的目的性性减小风流瓦瓦斯，消除除工作面瓦瓦斯超限抽放被保护护层卸压瓦瓦斯预抽瓦斯消消突开发利用瓦斯抽放要要有针对性性本煤层瓦斯斯涌出临近层瓦斯斯涌出围岩和采空空区瓦斯涌涌出做好好抽抽放放设设计计、、施施工工和和管管理理4.矿矿井井瓦瓦斯斯抽抽放放方方法法的的选选择择（2））抽抽放放瓦瓦斯斯的的方方法法分类抽放方法适用条件工作面抽放率%开采层抽采瓦斯未卸压抽放由岩巷向煤层打穿层钻孔突出危险煤层30~60煤巷工作面打超前钻孔高瓦斯煤层20~60由开采层机巷、风巷或煤门等上向、下向打顺层钻孔有预抽时间的高瓦斯煤层，突出煤层20~60由石门、岩巷、邻近层煤巷向开采层打穿层钻孔属“勉强抽放”煤层20，个别超过50地面钻孔高瓦斯“容易抽放”煤层20~30密封开采巷道瓦斯“容易抽放煤层”20~304.矿矿井井瓦瓦斯斯抽抽放放方方法法的的选选择择（2））抽抽放放瓦瓦斯斯的的方方法法分类抽放方法适用条件工作面抽放率%开采层抽采瓦斯卸压抽放边掘边抽放高瓦斯煤层20~30边采边抽放高瓦斯煤层20~30人为卸压抽放（水力割缝、松动爆破、水力压裂、控制爆破等）高瓦斯“难以抽放”煤层20~30＜304.矿矿井井瓦瓦斯斯抽抽放放方方法法的的选选择择（2））抽抽放放瓦瓦斯斯的的方方法法分类抽放方法适用条件工作面抽放率%邻近层抽放瓦斯卸压抽放由开采层机巷、风巷、中巷或岩巷等向邻近层打钻邻近层瓦斯涌出量大，影响开采层安全时40~80由开采层机巷、风巷、中巷等向采空区方向打斜交钻孔40~80由煤门打沿邻近层钻孔40~80在邻近层掘汇集瓦斯巷道邻近层瓦斯涌出量大，钻孔的通过能力满足不了抽放要求时40~80从地面打钻孔地面打钻优于井下时30~704.矿矿井井瓦瓦斯斯抽抽放放方方法法的的选选择择（2））抽抽放放瓦瓦斯斯的的方方法法分类抽放方法适用条件工作面抽放率%采空区抽放围岩瓦斯抽放密封采空区插管抽放无自燃危险或采取防火措施时现采采空区设密闭墙插管或向采空区打钻抽采、预埋管抽放由岩巷两侧或正前向溶洞或裂隙带打钻、密闭岩巷进行抽放、封堵岩巷喷瓦斯区并插管抽放围岩有瓦斯喷出危险，瓦斯涌出量大或溶洞。裂隙带储存高压瓦斯时4.矿矿井井瓦瓦斯斯抽抽放放方方法法的的选选择择（3））抽抽放放方方法法的的选选择择依依据据抽放放瓦瓦斯斯方方法法选选择择主主要要根根据据矿矿井井（（或或采采区区））瓦瓦斯斯来来源源、、煤煤层层赋赋存存状状况况、、采采掘掘布布置置、、开开采采技技术术条条件件等等综综合合确确定定。。其其原原则则为为：：①瓦瓦斯斯主主要要来来源源于于开开采采层层，，则则既既可可用用钻钻孔孔抽抽放放，，也也可可以以用用巷巷道道预预抽抽，，多多数数采采用用钻钻孔孔预预抽抽法法。。②瓦瓦斯斯主主要要来来源源于于顶顶、、底底板板邻邻近近煤煤层层，，则则可可在在开开采采层层打打穿穿层层钻钻孔孔，，或或在在邻邻近近层层巷巷道道打打钻钻孔孔抽抽放放。。③采采空空区区涌涌出出瓦瓦斯斯较较大大，，可可用用钻钻孔孔或或密密闭闭巷巷道道抽抽放放采采空空区区瓦瓦斯斯。。4.矿矿井井瓦瓦斯斯抽抽放放方方法法的的选选择择（3））抽抽放放方方法法的的选选择择依依据据抽放放瓦瓦斯斯方方法法选选择择主主要要根根据据矿矿井井（（或或采采区区））瓦瓦斯斯来来源源、、煤煤层层赋赋存存状状况况、、采采掘掘布布置置、、开开采采技技术术条条件件等等综综合合确确定定。。其其原原则则为为：：④煤煤层层透透气气性性差差不不易易抽抽放放时时，，则则需需采采用用卸卸压压抽抽放放（（采采掘掘卸卸压压、、人人工工卸卸压压））方方法法。。⑤掘掘进进巷巷道道遇遇到到大大量量瓦瓦斯斯涌涌出出，，而而用用通通风风方方法法难难以以解解决决，，则则可可视视其其瓦瓦斯斯来来源源预预抽抽或或边边掘掘边边抽抽煤煤（（岩岩））层层瓦瓦斯斯。。⑥煤煤层层赋赋存存较较浅浅（（小小于于400m）），，地地面面平平坦坦，，也也可可考考虑虑垂垂直直钻钻孔孔抽抽放放开开采采层层、、邻邻近近层层或或采采空空区区的的瓦瓦斯斯。。5.本本煤煤层层瓦瓦斯斯抽抽放放本煤煤层层瓦瓦斯斯抽抽放放又又称称““开开采采煤煤层层瓦瓦斯斯抽抽放放””，，是是指指在在煤煤层层开开采采之之前前或或采采掘掘的的同同时时，，用用钻钻孔孔或或巷巷道道进进行行该该煤煤层层的的抽抽放放工工作作，，以以减减少少煤煤层层的的瓦瓦斯斯含含量量和和回回风风流流中中的的瓦瓦斯斯浓浓度度，，确确保保煤煤层层开开采采过过程程中中的的安安全全生生产产。。（1））适适用用条条件件①本本煤煤层层瓦瓦斯斯含含量量较较大大，，通通风风方方法法难难以以解解决决。。②煤煤层层透透气气性性系系数数一一般般大大于于0.23㎡㎡/(MPa2··d)，，而而单单孔孔瓦瓦斯斯流流量量也也大大于于0.1m³³/min，，中中厚厚煤煤层层的的预预抽抽效效果果较较好好。。③在在采采掘掘部部署署上上，，能能保保证证抽抽放放瓦瓦斯斯的的工工程程施施工工和和2~5年年的的抽抽采采时时间间。。5.本本煤煤层层瓦瓦斯斯抽抽放放（2））分分类类本煤煤层层瓦瓦斯斯抽抽放放未卸卸压压抽抽放放巷道道抽抽放放钻孔孔抽抽放放顺层层钻钻孔孔穿层层钻钻孔孔卸压压抽抽放放边抽抽边边掘掘先抽抽后后掘掘边采采边边抽抽强化化抽抽放放5.本本煤煤层层瓦瓦斯斯抽抽放放①穿穿层层钻钻孔孔抚顺顺龙龙凤凤矿矿穿穿层层钻钻孔孔抽抽放放瓦瓦斯斯示示意意图图1-煤煤层层；；2-钻钻孔孔；；3-钻钻场场；；4-运运输输大大巷巷；；5-封封闭闭墙墙；；6-瓦瓦斯斯管管路路每隔隔30m掘掘一一10m的的钻钻场场，，每每一一钻钻场场向向煤煤层层打打3~5孔孔，，呈呈扇扇形形布布置置，，中中孔孔微微仰仰，，两两侧侧平平孔孔。。孔孔间间距距小小于于于于极极限限抽抽放放半半径径，，一一般般30~50m，，钻钻孔孔直直径径70~100mm，，穿穿层层后后进进入入顶顶板板0.5~1m。。抽抽放放负负压压不不超超过过14KPa。。钻钻场场封封闭闭或或插插管管封封闭闭。。5.本本煤煤层层瓦瓦斯斯抽抽放放①穿穿层层钻钻孔孔煤层层群群穿穿层层钻钻孔孔抽抽放放瓦瓦斯斯示示意意图图5.本本煤煤层层瓦瓦斯斯抽抽放放①穿穿层层钻钻孔孔网格格式式穿穿层层钻钻孔孔布布置置5.本本煤煤层层瓦瓦斯斯抽抽放放②顺顺层层钻钻孔孔顺层层钻钻孔孔抽抽放放瓦瓦斯斯示示意意图图1-回回风风巷巷道道；；2-运运输输巷巷道道；；3-瓦瓦斯斯管管；；4-抽抽放放钻钻孔孔；；5-回回采采工工作作面面先掘掘运运输输巷巷道道，，掘掘进进期期间间打打顺顺层层钻钻孔孔，，回回风风巷巷及及切切眼眼形形成成后后再再抽抽放放一一段段时时间间。。优优点点：：钻钻孔孔不不在在煤煤岩岩中中施施工工，，钻钻进进施施工工速速度度快快成成本本低低，，揭揭露露煤煤层层面面积积大大。。缺缺点点：：抽抽放放时时间间短短。。主要技术参参数：钻孔孔直径70~100mm，钻钻孔长度40~70m。钻孔孔间距5~20m，，中低负压压抽放。提高预抽效效果的措施施：大直径径（阳泉300mm，3倍倍），提高高负压（鹤鹤壁10.6Kpa，0.25倍）），交叉钻钻孔（焦作作，0.4~1倍）），强化增增透等。5.本煤层层瓦斯抽放放②顺层钻孔孔盲区盲区盲区扇形布置管理不到位位，容易形形成较大的的抽采盲区区5.本煤层层瓦斯抽放放②顺层钻孔孔顺层交叉网网状钻孔预预抽煤层瓦瓦斯方法5.本煤层层瓦斯抽放放②顺层钻孔孔顺层交叉钻钻孔布置（（平煤十矿矿）交叉钻孔是是由平行钻钻孔和斜向向钻孔的组组合。其特特点是利用用钻孔交叉叉时产生的的相互影响响影响，以以提高煤层层瓦斯抽放放效果。技术参数：：h1=0.8~0.9m，，h2=1.1~1.4m，，d=2.5或3m，钻孔直直径75mm，钻孔孔深度70~90m。5.本煤层层瓦斯抽放放②顺层钻孔孔顺层钻孔和和穿层钻孔孔比较穿层钻孔优优点：a）由于抽抽放钻孔和和开采煤层层呈正交或或斜交，钻钻孔穿透了了煤层内的的各分层及及其层理，，瓦斯容易易进入钻孔孔。所以同同一煤层和和钻孔长度度相同的条条件下，穿穿层钻孔抽抽放瓦斯量量大于顺层层钻孔。b)可以利利用开拓巷巷道提前打打钻孔，赢赢得充分的的预抽时间间；对有突突出危险的的煤层可以以避免石门门揭煤和掘掘进煤巷采采用其他麻麻烦的局部部防突措施施。c)一一般在岩石石中开孔，，封孔质量量可靠。顺层钻孔的的优点：钻孔煤壁暴暴漏面积大大，钻进效效率高，成成本低。采用未卸压压抽放法抽抽放薄及中中厚煤层时时，一般优优先考虑顺顺层钻孔布布孔方式。。突出煤层层，可打穿穿层钻孔。。5.本煤层层瓦斯抽放放③边掘边抽抽适用条件：：适用于容易易抽放瓦斯斯煤层，煤煤巷掘进工工作面区域域瓦斯涌出出量较大（（超过3m3/min））时。技术参数：：巷帮钻孔主主要应避开开巷道周围围松动圈，，且处于巷巷帮煤体卸卸压范围内内，钻孔封封孔段长度度应超过巷巷道松动圈圈范围。孔孔径75～～100mm，孔长长50～100m，，钻场间距距30～50m，每每个钻场内内布置2～～4个孔，，孔底距巷巷帮平距8～15m。封孔一一般用膨胀胀水泥，封封孔长度7~9m。。应用说明：：在鸡西穆梭梭矿掘进1.7～1.9m厚厚的煤巷时时，掘进巷巷道瓦斯涌涌出达8.2m3/min，，采用该方方法后，抽抽出瓦斯5～7m3/min，，巷道瓦斯斯涌出量降降低60～～70%。。5.本煤层层瓦斯抽放放③边掘边抽抽☆适用条件件：适用于于煤与瓦斯斯突出危险险煤层，用用于消除掘掘进工作面面突出危险险性。☆技术工艺艺参数：巷巷帮钻孔主主要应避开开巷道周围围松动圈，，且处于巷巷帮煤体卸卸压范围内内，钻孔封封孔段长度度应超过巷巷道松动圈圈范围。孔孔径75～～100mm，孔长长50～100m，，钻场间距距30～50m，每每个钻场内内布置2～～4个孔，，孔底距巷巷帮平距8～15m。☆应用说明明：在淮南南局各矿应应用，潘三三矿掘进巷巷道平均抽抽放瓦斯1.5m3/min，，最高3.2m3/min，，抽放率达达35～50%,一一年内累计计安全掘进进1080m，平均均月进90m，最高高115m，认为这这是防治掘掘进过程中中瓦斯超限限和防治突突出的治本本措施。巷帮钻孔结结合超前钻钻孔抽放瓦瓦斯方法边掘边抽卸卸压瓦斯方方法5.本煤层层瓦斯抽放放④边采边抽抽适用条件：：适用条件：：受回采工工作面前方方矿压变化化的影响，，回采工作作面前方一一段范围内内，煤体被被压碎松动动卸压，该该地段煤体体内瓦斯会会大量解吸吸，随着回回采工作向向前推进，，此松动卸卸压地段也也会不间断断的向前移移动。因此此抽放该地地段内的卸卸压瓦斯，，会取得较较好的效果果。但顺层层单一平行行钻孔孔口口，孔底与与回采工作作面距离相相同，所以以钻孔孔口口与孔底同同时被破坏坏，钻孔抽抽放松动卸卸压区内瓦瓦斯的时间间短。而交交叉钻孔中中的斜向钻钻孔或斜交交钻孔，当当孔底被回回采工作面面采过后，，仍有部分分钻孔段留留在卸压煤煤体内抽放放瓦斯，因因而能取得得较好的抽抽放瓦斯效效果。技术参数：：在抽放期间间，要严格格抽放瓦斯斯钻孔管理理，发现钻钻孔大量漏漏气时，必必须及时关关闭，以免免影响整个个抽放系统统的抽放负负压及瓦斯斯浓度。应用说明：：焦作九里山山矿。5.本煤层层瓦斯抽放放④边采边抽抽6.邻近层层瓦斯抽放放保护层卸压压瓦斯抽放放6.邻近层层瓦斯抽放放保护层卸压压瓦斯抽放放1一卸压圈圈2一冒落圈圈3一开采煤煤层4－邻近煤煤层6.邻近层层瓦斯抽放放保护层卸压压瓦斯抽放放6.邻近层层瓦斯抽放放保护层卸压压瓦斯抽放放6.邻近层层瓦斯抽放放保护层卸压压瓦斯抽放放阳泉四矿抽抽放上邻近近层瓦斯回回风巷布布孔方式7.抽放采采空区瓦斯斯回风巷打钻钻抽放采空空区瓦斯7.抽放采采空区瓦斯斯高位钻场抽抽放采空区区瓦斯☆技术工艺艺参数：抽抽放效果较较好，但增增加了斜巷巷钻场掘进进量。钻场场间距一般般为50～～60m，，每个钻场场打直径75mm的的钻孔6个个，终孔位位置距回风风巷12m左右，在在冒落拱上上方1～2m的老顶顶裂隙带内内，钻孔长长度约70m。☆应用说明明：在水城城矿区每孔孔抽放量为为0.23～0.44m3/min，，一个钻场场抽放量平平均约为2m3/min，，抽放瓦斯斯浓度为35%，使使上隅角瓦瓦斯浓度从从3%下降降到0.76%。8.人为卸卸压（强化化）抽放方方法水力割缝适用条件：：中硬或软（（打钻不自自喷）的厚厚煤