煤矿瓦斯抽采方法分类与基本指标

安全工程专业中国矿业大学安全工程学院煤矿瓦斯治理国家工程研究中心矿井瓦斯防治程远平王亮一、瓦斯抽采的沿革二、抽采的目的和分类三、抽采基本指标

第五讲煤矿瓦斯抽采方法分类及抽采指标

一、瓦斯抽采历史沿革1637年:宋应星所著《天工开物》记载“利用竹管引排煤中瓦斯”的方法。中国古代煤窑瓦斯引排方法1938年：抚顺龙凤矿开始利用机械设备抽井下巷道积聚瓦斯；1940年：抚顺龙凤矿在地面建立瓦斯抽采泵站和容积为100m3的储瓦斯罐，瓦斯抽采流量10m3/min,瓦斯浓度30~40%，实现民用；1952年：抚顺龙凤矿采用煤层巷道法预抽本煤层瓦斯获得成功。全国瓦斯抽采量20Mm3；1954年：抚顺龙凤矿试验成功钻孔法预抽本煤层瓦斯；1956年：全国瓦斯抽采量48.7Mm3；1957年：阳泉四矿试验成功钻孔法抽采上邻近层卸压瓦斯；一、瓦斯抽采历史沿革1960年：中国有抚顺、阳泉、天府和北票等户企业6座矿井抽瓦斯，中国瓦斯抽采量125Mm3

；1965年：新增中梁山、焦作、淮南、包头、松藻、峰峰等户企业抽采瓦斯，全国瓦斯抽采量150Mm3

；1970年：中国瓦斯抽采量170Mm3；1980年：中国年瓦斯抽采量293Mm3

；1985年：中国年瓦斯抽采量328Mm3

；1990年：中国年瓦斯抽采量433Mm3；1995年：中国年瓦斯抽采量600Mm3

；

一、瓦斯抽采历史沿革2000年:中国共有141座矿井在地面建立瓦斯抽采泵站，年瓦斯抽采量为866.6Mm3。2002年:中国共有53户企业的193座矿井在地面建立瓦斯抽采泵站，年瓦斯抽采量1146.1Mm3。2003年：中国年瓦斯抽采量1300Mm32005年:①中国年瓦斯抽采量达到2300Mm3;②利用量超过1000Mm3;③阳泉、晋城、淮南、松藻、盘江、水城和抚顺矿业集团的年瓦斯抽采量都超过100Mm3。2010年：全国共抽采瓦斯88亿m3，其中井下73.5亿m3，地面14.5亿m3。

一、瓦斯抽采历史沿革

二、瓦斯抽采目的与分类减少瓦斯涌出、预防瓦斯超限、降低瓦斯积聚，为矿井通风创造有利的条件；降低煤层中存储的瓦斯能量、提高煤体强度，防治煤与瓦斯突出；开发利用高效洁净的能源；降低对环境的污染。二、瓦斯抽采目的及分类

瓦斯抽采的目的

中国《煤矿安全规程》第一百四十五条和《煤矿瓦斯抽采基本指标》第三节规定，有下列情况的矿井，必须建立地面永久抽采瓦斯系统或井下临时抽采瓦斯系统：一个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/min或一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；矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的：

——大于或等于≥40m3/min；

——年产量1.0~1.5Mt的矿井，大于30m3/min；

——年产量0.6~1.0Mt的矿井，大于25m3/min；

——年产量0.4~0.6Mt的矿井，大于20m3/min；

——年产量小于或等于0.4Mt的矿井，大于15m3/min。（3）开采有煤与瓦斯突出危险的煤层。二、瓦斯抽采目的及分类

瓦斯抽采系统建立的条件1984年欧洲共同体体委员会煤炭炭理事会出版版的《欧洲共同体采采煤工业手册册》根据开采关系系将煤矿瓦斯斯抽采方法分分为：工作面面抽采、采空空区抽采、煤煤层预抽和地地面钻孔抽采采；并对上述述抽采分类进进行了细化，，主要分为：：井下钻孔抽抽采、地面钻钻孔抽采、专专用瓦斯巷道道抽采、采空空区人工洞穴穴抽采、密闭闭墙内抽采和和报废矿井抽抽采。该手册册主要在法国国、德国、英英国及比利时时应用，由于于这几个国家家煤层赋存条条件变化不大大，因此抽采采瓦斯的方法法也不繁杂，，所以抽采瓦瓦斯方法类别别也较简单。。二、瓦斯抽采采目的及分类类瓦斯抽采方法法分类比较1974年前苏联煤炭炭工业部、苏苏联矿业技术术监督局批准准颁布了《煤矿瓦斯抽采采细则》，该细则中针针对不同瓦斯斯源，将瓦斯斯抽采方法分分为：未卸压煤层和和围岩的瓦斯斯抽采方法上、下邻近层层及围岩瓦斯斯抽采采空区瓦斯抽抽采综合抽采瓦斯斯方法二、瓦斯抽采采目的及分类类瓦斯抽采方法法分类比较由于《煤矿瓦斯抽采采细则》颁布的时间较较早，内容主主要结合前苏苏联各煤层赋赋存及开采技技术条件(如急倾斜、煤煤层群、前进进式采煤法等等)编制的，因此此对近期我国国新发展的开开采工艺技术术(如特厚煤层的的综合机械化化采放顶煤开开采等)、对高产高效效工作面的高高瓦斯涌出量量进行有效抽抽采等涉及内内容较少；而而井下水力破破裂(或压裂)抽采瓦斯方法法，由于工艺艺装备复杂，，也没有获得得大量推广应应用。二、瓦斯抽采采目的及分类类瓦斯抽采方法法分类比较俞启香教授在在《矿井瓦斯防治治》一书中将瓦斯斯抽采方法分分为：开采层层抽采、邻近近层抽采、采采空区抽采和和围岩抽采。。于不凡教授在在《煤矿瓦斯灾害害防治及利用用技术手册》中将瓦斯抽采采方法分为：：未卸压煤层层和围岩抽采采、卸压煤层层和围岩抽采采、采空区抽抽采和综合抽抽采。上述分分类方法主要要依据开采煤煤层和邻近煤煤（岩）层的的空间关系，，在次级分类类方法上考虑虑开采时间关关系。二、瓦斯抽采采目的及分类类瓦斯抽采方法法分类比较按瓦斯源分类类——可分为开采煤煤层瓦斯抽放放、邻近煤层层（包括围岩岩、不可采煤煤层）瓦斯抽抽放及围岩瓦瓦斯抽放。采采空区瓦斯仍仍是来源于开开采煤层的丢丢煤及邻近层层和围岩瓦斯斯的涌出，采采空区瓦斯应应属于二次瓦瓦斯积聚源。。按与煤层开采采的时间关系系分类——可分为开采煤煤层瓦斯预抽抽、边采（掘掘）边抽和采采后抽采。按抽放瓦斯的的原理分类——可分为未卸压压煤层瓦斯抽抽放、卸压煤煤层瓦斯抽放放及强化（或或人为卸压））抽放瓦斯等等。按抽放瓦斯的的工艺方式分分类——可分为钻孔（（井下钻孔、、地面钻孔等等）抽放瓦斯斯、巷道（顶顶底板岩巷、、煤巷等）抽抽放瓦斯、钻钻巷结合抽放放瓦斯及插(埋)管抽放瓦斯等等。此外，还有按按煤层赋存条条件、开采技技术条件及装装备条件来命命名的各种抽抽放瓦斯方法法。如急倾斜斜煤层群瓦斯斯抽放、单一一煤层瓦斯抽抽放、开采保保护层瓦斯抽抽放、综放工工作面瓦斯抽抽放和井下移移动泵站瓦斯斯抽放等。二、瓦斯抽采采目的及分类类瓦斯抽采方法法分类依据：《抽采指标》标准中，将瓦瓦斯抽采指标标分为四种类类型：第一种种类型为突出出煤层采前抽抽采应达到的的指标，第二二种类型为高高瓦斯煤层采采前抽采应达达到的指标，，第三种类型型为回采工作作面开采过程程中抽采应达达到的指标，，第四种类型型为矿井瓦斯斯抽采应达到到的指标。分类指导思想想：第一层次以煤煤层开采时间间为依据，第第二层次以采采煤层瓦斯源源的空间条件件为依据。二、瓦斯抽采采目的及分类类瓦斯抽采方法法分类新方法三、瓦斯抽采采基本指标防治煤与瓦斯斯突出规定煤矿瓦斯抽采采基本指标采掘作业前能能通过瓦斯抽抽采达到消除突出危险险性的目的；采掘工作面抽抽采率应能确保正常常通风能力可可将风流中瓦瓦斯浓度稀释释到规定的安安全指标以内内，不留瓦斯斯超限隐患；；矿井瓦斯抽采采率应能确保矿井井正常通风能能力足以满足足要求、并限限制不合理地地增加矿井风风量、鼓励提提高抽采量。。确保工作面风风速不超、瓦瓦斯浓度不超超。三、瓦斯抽采采基本指标总体原则突出煤层工作作面采掘作业业前必须将控控制范围内煤煤层的瓦斯含含量降到煤层层始突深度的的瓦斯含量以以下或将瓦斯斯压力降到煤煤层始突深度度的煤层瓦斯斯压力以下。。若没能考察察出煤层始突突深度的煤层层瓦斯含量或或压力，则必须将煤层层瓦斯含量降降到8m3/t以下，或将煤煤层瓦斯压力力降到0.74MPa（表压）以下下。三、瓦斯抽采采基本指标突出煤层的抽抽采指标理由：1）因为全国各煤煤矿差异性很很大，用1-2个指标很难代代表各地情况况，因此给予予一定选择机机会，但目的的应能有效消消消除突出危危险性。现有有的大量统计计资料表明：：始突深度数数据以内发生生瓦斯突出的的可能性较小小，即使发生生也不会是以以瓦斯为主导导的突出，因因此瓦斯抽采采所能控制的的程度以此为为宜。考虑到到许多矿井没没有这一历史史数据，因此此增加具体含含量和压力指指标。三、瓦斯抽采采基本指标突出煤层的抽抽采指标理由：2)含量指标主要要依据国内统统计资料和国国外经验借鉴鉴（如澳大利利亚、俄罗斯斯、德国等））；但该指标标与煤质参数数有关，少数数煤层其残余余含量都与8m3/t接近，抽采技技术要达到残残余量指标又又不可行；为为此增加压力力指标。国外外经验主要由由各州立法确确定，而我国国习惯是国家家统一确定，，这就增加了了难度。3)原苏联和我国国突出矿井统统计资料表明明，在煤层可可燃基瓦斯含含量小于10m3/t时，基本上没没有发生过突突出，可燃基基瓦斯含量指指标换算成原原煤瓦斯含量量，近似为8m3/t。三、瓦斯抽采采基本指标突出煤层的抽抽采指标理由：4)原西德和澳大大利亚开采煤煤层煤质较坚坚硬，统计资资料表明，煤煤层可解吸瓦瓦斯含量小于于9m3/t时，基本上没没有发生过突突出。但这些些国家实际执执行过程中普普遍都将可解解吸瓦斯含量量降低到6m3/t左右，换算成成原煤瓦斯含含量也与8m3/t接近。5)压力指标确定定为0.74MPa，主要依据原原有规定以及及统计资料和和理论分析的的结果。6)以上指标都是是任选一，达达到以上指标标只能有效控控制突出事故故，还不能说说完全消除突突出危险性。。三、瓦斯抽采采基本指标突出煤层的抽抽采指标问题：由于我国幅员员辽阔、各矿矿区煤层地质质条件万别较较大，统一指指标很难反应应各矿区煤炭炭开采的实际际情况，《抽采指标》和《防突规定》中规定的指标标均为建议值值，各矿区应应根据自己的的实际情况研研发适合本矿矿区煤层和瓦瓦斯赋存特点点的瓦斯抽采采指标体系。。三、瓦斯抽采采基本指标突出煤层的抽抽采指标瓦斯涌出量主主要来自于邻邻近层或围岩岩的采煤工作作面瓦斯抽采采率应满足表表1规定，瓦斯涌涌出量主要来来自于开采层层的采煤工作作面前方20m以上范围内煤煤的可解吸瓦瓦斯量应满足足表2规定。三、瓦斯抽采采基本指标高瓦斯煤层的的抽采指标解释：选择表1和表2如何量化界定定，实际上只只是导向性的的。表1和表2能满足其中之之一就行，企企业可以根据据自己情况进进行选择，没没有特殊要求求指定选某一一个表。但本本标准如果只只用一个表，，难以满足不不同条件的煤煤矿，因此设设置了两个表表，企业可任任选。为避免免盲目选择，，给出一个导导向性意见。。三、瓦斯抽采采基本指标高瓦斯煤层的的抽采指标解释：瓦斯涌出量主主要来自于邻邻近层或围岩岩的采煤工作作面主要抽采采邻近层和围围岩中的瓦斯斯，采用工作作面瓦斯抽采采率来描述瓦瓦斯抽采效果果比较合理直直观；而瓦斯斯涌出量主要要来自于本煤煤层时，关键键是要控制本本煤层瓦斯含含量，如果采采用工作面瓦瓦斯抽采率则则不容易界定定计算范围；；采取本煤层层剩余瓦斯含含量指标比较较直观。三、瓦斯抽采采基本指标高瓦斯煤层的的抽采指标三、瓦斯抽采采基本指标高瓦斯煤层的的抽采指标矿井瓦斯抽采采率反映一个个矿井对瓦斯斯抽采的重视视程度,表3指标应该说大大多数矿井通通过努力是能能够达到的。。解释：通过对58个矿井2004年的瓦斯抽采采率统计表明明：满足表3规定的17个，占29.3%；不满足的36个，占62.1%；绝对瓦斯涌涌出量<15m3/min的5个，占8.6%，这类矿井多多属于突出矿矿井；也就是是说一些突出出矿井涌出量量不大，抽瓦瓦斯效果也不不好，但不能能有效控制突突出，对这类类矿井强化瓦瓦斯抽采是非非常必要的。。不满足表3规定的36个矿井通过调调整采掘部署署、加大抽采采力度等措施施，可以达到到标准规定的的指标。三、瓦斯抽采采基本指标高瓦斯煤层的的抽采指标采掘工作面风风速不得超过过4m/s，风流中瓦斯斯浓度不得超超过1%。解释：这一条实际上上暗含了取消消放限管理的的规定，目的的就是促使企企业强化瓦斯斯抽采。工作面瓦斯抽抽采应确保工工作面风速不不超、瓦斯浓浓度不超三、瓦斯抽抽采基本指指标高瓦斯煤层层的抽采指指标按AQ/T1047-2007规定测定瓦瓦斯压力按MT/T77规定测定瓦瓦斯含量绝对瓦斯涌涌出量的测测定和计算算方法按新新制定的AQ1025-2006（矿井瓦斯斯等级鉴定定规范）执执行。工作面和矿矿井瓦斯抽抽采率计算算时，计算算时间内工工作面或矿矿井范围内内地面钻井、、固定系统统和移动系系统抽出的瓦斯斯都可算作作抽出量，，抽出量与与抽出量、、风排量之之和的比值值即为抽出出率。三、瓦斯抽抽采基本指指标指标测定及及计算方法法矿井必须综综合抽采瓦瓦斯，并且且提前3—5年制定抽采采瓦斯规划划，每年年年底前编制制下年度的的抽采瓦斯斯计划，以以确保抽采采瓦斯工作作面的正常常衔接，做做到“抽、掘、采采”平衡。低瓦斯矿井井新水平、、新采区应应测定煤层层原始瓦斯斯含量和压压力，高瓦瓦斯、煤与与瓦斯突出出矿井每个个采区垂深深每增加50m应测定煤层层原始瓦斯斯含量和压压力。三、瓦斯抽抽采基本指指标其他要求四、瓦斯抽抽采最大化化高瓦斯和煤煤与瓦斯突突出矿井要要加大瓦斯斯抽采力度度，实现由由风排为主主向抽采为为主转变，，做到应抽抽尽抽，努努力实现抽抽采最大化化。应抽尽尽抽就是对对应当进行行瓦斯抽采采的煤层，，必须采用用采前抽采采瓦斯方法法，降低煤煤层瓦斯含含量，在达达到《抽采指标》要求的同时时，对煤层层瓦斯尽最最