六大系统及矿井治金行业瓦斯抽放管理知识

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.抽放放瓦斯难难易程度度及效果果评价指指标先抽后采采，到底底抽到什什么程度度才可以以进行采采掘作业业？一般般用抽放放率指标标来衡量量。根据据《矿井井瓦斯抽抽放管理理规范》》和《防防治煤与与瓦斯突突出规定定》，抽抽放率指指标应符符合以下下规定：：（1）预预抽煤层层瓦斯的的矿井：：矿井瓦瓦斯抽放放率应不不小于20%，，回采工工作面瓦瓦斯抽放放率应不不小于25%；；（2）邻邻近层卸卸压瓦斯斯抽放的的矿井：：矿井瓦瓦斯抽放放率应不不小于35%，，回采工工作面应应不小于于45%；（3）采用综合合抽放方方法的矿矿井：矿井瓦瓦斯抽放放率应不不小于30%。。（4）煤与瓦斯斯突出矿矿井：预抽煤煤层瓦斯斯后，突突出煤层层含量应应小于该该煤层始始突深度度的原始始煤层瓦瓦斯含量量，无相相关数据据则必须须把煤层层瓦斯含含量降到到8m³³/t以以下或将将瓦斯压压力降到到0.74MPa（表表压）以以下。4.矿井井瓦斯抽抽放方法法的选择择（1）瓦瓦斯抽放放的原则则瓦斯抽放放应具有有明确的的目的性性减小风流流瓦斯，，消除工工作面瓦瓦斯超限限抽放被保保护层卸卸压瓦斯斯预抽瓦斯斯消突开发利用用瓦斯抽放放要有针针对性本煤层瓦瓦斯涌出出临近层瓦瓦斯涌出出围岩和采采空区瓦瓦斯涌出出做好抽放放设计、、施工和和管理4.矿井井瓦斯抽抽放方法法的选择择（2）抽抽放瓦斯斯的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.矿井井瓦斯抽抽放方法法的选择择（2）抽抽放瓦斯斯的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.矿井井瓦斯抽抽放方法法的选择择（2）抽抽放瓦斯斯的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.矿井井瓦斯抽抽放方法法的选择择（2）抽抽放瓦斯斯的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.矿井井瓦斯抽抽放方法法的选择择（3）抽抽放方法法的选择择依据抽放瓦斯斯方法选选择主要要根据矿矿井（或或采区））瓦斯来来源、煤煤层赋存存状况、、采掘布布置、开开采技术术条件等等综合确确定。其其原则为为：①瓦斯主主要来源源于开采采层，则则既可用用钻孔抽抽放，也也可以用用巷道预预抽，多多数采用用钻孔预预抽法。。②瓦斯主主要来源源于顶、、底板邻邻近煤层层，则可可在开采采层打穿穿层钻孔孔，或在在邻近层层巷道打打钻孔抽抽放。③采空区区涌出瓦瓦斯较大大，可用用钻孔或或密闭巷巷道抽放放采空区区瓦斯。。4.矿井井瓦斯抽抽放方法法的选择择（3）抽抽放方法法的选择择依据抽放瓦斯斯方法选选择主要要根据矿矿井（或或采区））瓦斯来来源、煤煤层赋存存状况、、采掘布布置、开开采技术术条件等等综合确确定。其其原则为为：④煤层透透气性差差不易抽抽放时，，则需采采用卸压压抽放（（采掘卸卸压、人人工卸压压）方法法。⑤掘进巷巷道遇到到大量瓦瓦斯涌出出，而用用通风方方法难以以解决，，则可视视其瓦斯斯来源预预抽或边边掘边抽抽煤（岩岩）层瓦瓦斯。⑥煤层赋赋存较浅浅（小于于400m），，地面平平坦，也也可考虑虑垂直钻钻孔抽放放开采层层、邻近近层或采采空区的的瓦斯。。5.本煤煤层瓦斯斯抽放本煤层瓦瓦斯抽放放又称““开采煤煤层瓦斯斯抽放””，是指指在煤层层开采之之前或采采掘的同同时，用用钻孔或或巷道进进行该煤煤层的抽抽放工作作，以减减少煤层层的瓦斯斯含量和和回风流流中的瓦瓦斯浓度度，确保保煤层开开采过程程中的安安全生产产。（1）适适用条件件①本煤层层瓦斯含含量较大大，通风风方法难难以解决决。②煤层透透气性系系数一般般大于0.23㎡/(MPa2·d)，，而单孔孔瓦斯流流量也大大于0.1m³³/min，中中厚煤层层的预抽抽效果较较好。③在采掘掘部署上上，能保保证抽放放瓦斯的的工程施施工和2~5年年的抽采采时间。。5.本煤煤层瓦斯斯抽放（2）分分类本煤层瓦瓦斯抽放放未卸压抽抽放巷道抽放放钻孔抽放放顺层钻孔孔穿层钻孔孔卸压抽放放边抽边掘掘先抽后掘掘边采边抽抽强化抽放放5.本煤煤层瓦斯斯抽放①穿层钻钻孔抚顺龙凤凤矿穿层层钻孔抽抽放瓦斯斯示意图图1-煤层层；2-钻孔；；3-钻钻场；4-运输输大巷；；5-封封闭墙；；6-瓦瓦斯管路路每隔30m掘一一10m的钻场场，每一一钻场向向煤层打打3~5孔，呈呈扇形布布置，中中孔微仰仰，两侧侧平孔。。孔间距距小于于于极限抽抽放半径径，一般般30~50m，钻孔孔直径70~100mm，穿穿层后进进入顶板板0.5~1m。抽放放负压不不超过14KPa。钻钻场封闭闭或插管管封闭。。5.本本煤层层瓦斯斯抽放放①穿层层钻孔孔煤层群群穿层层钻孔孔抽放放瓦斯斯示意意图5.本本煤层层瓦斯斯抽放放①穿层层钻孔孔网格式式穿层层钻孔孔布置置5.本本煤层层瓦斯斯抽放放②顺层层钻孔孔顺层钻钻孔抽抽放瓦瓦斯示示意图图1-回回风巷巷道；；2-运输输巷道道；3-瓦瓦斯管管；4-抽抽放钻钻孔；；5-回采采工作作面先掘运运输巷巷道，，掘进进期间间打顺顺层钻钻孔，，回风风巷及及切眼眼形成成后再再抽放放一段段时间间。优优点：：钻孔孔不在在煤岩岩中施施工，，钻进进施工工速度度快成成本低低，揭揭露煤煤层面面积大大。缺缺点：：抽放放时间间短。。主要技技术参参数：：钻孔孔直径径70~100mm，钻钻孔长长度40~70m。。钻孔孔间距距5~20m，，中低低负压压抽放放。提高预预抽效效果的的措施施：大大直径径（阳阳泉300mm，，3倍倍），，提高高负压压（鹤鹤壁10.6Kpa，，0.25倍）），交交叉钻钻孔（（焦作作，0.4~1倍）），强强化增增透等等。5.本本煤层层瓦斯斯抽放放②顺层层钻孔孔盲区盲区盲区扇形布布置管理不不到位位，容容易形形成较较大的的抽采采盲区区5.本本煤层层瓦斯斯抽放放②顺层层钻孔孔顺层交交叉网网状钻钻孔预预抽煤煤层瓦瓦斯方方法5.本本煤层层瓦斯斯抽放放②顺层层钻孔孔顺层交交叉钻钻孔布布置（（平煤煤十矿矿）交叉钻钻孔是是由平平行钻钻孔和和斜向向钻孔孔的组组合。。其特特点是是利用用钻孔孔交叉叉时产产生的的相互互影响响影响响，以以提高高煤层层瓦斯斯抽放放效果果。技术参参数：：h1=0.8~0.9m，，h2=1.1~1.4m，，d=2.5或或3m，钻钻孔直直径75mm，，钻孔孔深度度70~90m。5.本本煤层层瓦斯斯抽放放②顺层层钻孔孔顺层钻钻孔和和穿层层钻孔孔比较较穿层钻钻孔优优点：：a）由由于抽抽放钻钻孔和和开采采煤层层呈正正交或或斜交交，钻钻孔穿穿透了了煤层层内的的各分分层及及其层层理，，瓦斯斯容易易进入入钻孔孔。所所以同同一煤煤层和和钻孔孔长度度相同同的条条件下下，穿穿层钻钻孔抽抽放瓦瓦斯量量大于于顺层层钻孔孔。b)可可以利利用开开拓巷巷道提提前打打钻孔孔，赢赢得充充分的的预抽抽时间间；对对有突突出危危险的的煤层层可以以避免免石门门揭煤煤和掘掘进煤煤巷采采用其其他麻麻烦的的局部部防突突措施施。c)一一般在在岩石石中开开孔，，封孔孔质量量可靠靠。顺层钻钻孔的的优点点：钻孔煤煤壁暴暴漏面面积大大，钻钻进效效率高高，成成本低低。采用未未卸压压抽放放法抽抽放薄薄及中中厚煤煤层时时，一一般优优先考考虑顺顺层钻钻孔布布孔方方式。。突出出煤层层，可可打穿穿层钻钻孔。。5.本本煤层层瓦斯斯抽放放③边掘掘边抽抽适用条条件：：适用于于容易易抽放放瓦斯斯煤层层，煤煤巷掘掘进工工作面面区域域瓦斯斯涌出出量较较大（（超过过3m3/min））时。。技术参参数：：巷帮钻钻孔主主要应应避开开巷道道周围围松动动圈，，且处处于巷巷帮煤煤体卸卸压范范围内内，钻钻孔封封孔段段长度度应超超过巷巷道松松动圈圈范围围。孔孔径75～～100mm，，孔长长50～100m，，钻场场间距距30～50m，每每个钻钻场内内布置置2～～4个个孔，，孔底底距巷巷帮平平距8～15m。封封孔一一般用用膨胀胀水泥泥，封封孔长长度7~9m。。应用说明：在鸡西穆梭矿矿掘进1.7～1.9m厚的煤巷时时，掘进巷道道瓦斯涌出达达8.2m3/min，采采用该方法后后，抽出瓦斯斯5～7m3/min，巷巷道瓦斯涌出出量降低60～70%。。5.本煤层瓦瓦斯抽放③边掘边抽☆适用条件：：适用于煤与与瓦斯突出危危险煤层，用用于消除掘进进工作面突出出危险性。☆技术工艺参参数：巷帮钻钻孔主要应避避开巷道周围围松动圈，且且处于巷帮煤煤体卸压范围围内，钻孔封封孔段长度应应超过巷道松松动圈范围。。孔径75～～100mm，孔长50～100m，钻场间距距30～50m，每个钻钻场内布置2～4个孔，，孔底距巷帮帮平距8～15m。☆应用说明：：在淮南局各各矿应用，潘潘三矿掘进巷巷道平均抽放放瓦斯1.5m3/min，最最高3.2m3/min，抽抽放率达35～50%,一年内累计计安全掘进1080m，，平均月进90m，最高高115m，，认为这是防防治掘进过程程中瓦斯超限限和防治突出出的治本措施施。巷帮钻孔结合合超前钻孔抽抽放瓦斯方法法边掘边抽卸压压瓦斯方法5.本煤层瓦瓦斯抽放④边采边抽适用条件：适用条件：受受回采工作面面前方矿压变变化的影响，，回采工作面面前方一段范范围内，煤体体被压碎松动动卸压，该地地段煤体内瓦瓦斯会大量解解吸，随着回回采工作向前前推进，此松松动卸压地段段也会不间断断的向前移动动。因此抽放放该地段内的的卸压瓦斯，，会取得较好好的效果。但但顺层单一平平行钻孔孔口口，孔底与回回采工作面距距离相同，所所以钻孔孔口口与孔底同时时被破坏，钻钻孔抽放松动动卸压区内瓦瓦斯的时间短短。而交叉钻钻孔中的斜向向钻孔或斜交交钻孔，当孔孔底被回采工工作面采过后后，仍有部分分钻孔段留在在卸压煤体内内抽放瓦斯，，因而能取得得较好的抽放放瓦斯效果。。技术参数：在抽放期间，，要严格抽放放瓦斯钻孔管管理，发现钻钻孔大量漏气气时，必须及及时关闭，以以免影响整个个抽放系统的的抽放负压及及瓦斯浓度。。应用说明：焦作九里山矿矿。5.本煤层瓦瓦斯抽放④边采边抽6.邻近层瓦瓦斯抽放保护层卸压瓦瓦斯抽放6.邻近层瓦瓦斯抽放保护层卸压瓦瓦斯抽放1一卸压圈2一冒落圈3一开采煤层层4－邻近煤层层6.邻近层瓦瓦斯抽放保护层卸压瓦瓦斯抽放6.邻近层瓦瓦斯抽放保护层卸压瓦瓦斯抽放6.邻近层瓦瓦斯抽放保护层卸压瓦瓦斯抽放阳泉四矿抽放放上邻近层瓦瓦斯回风巷巷布孔方式7.抽放采空空区瓦斯回风巷打钻抽抽放采空区瓦瓦斯7.抽放采空空区瓦斯高位钻场抽放放采空区瓦斯斯☆技术工艺参参数：抽放效效果较好，但但增加了斜巷巷钻场掘进量量。钻场间距距一般为50～60m，，每个钻场打打直径75mm的钻孔6个，终孔位位置距回风巷巷12m左右右，在冒落拱拱上方1～2m的老顶裂裂隙带内，钻钻孔长度约70m。☆应用用说明明：在在水城城矿区区每孔孔抽放放量为为0.23～0.44m3/min，，一个个钻场场抽放放量平平均约约为2m3/min，，抽放放瓦斯斯浓度度为35%，使使上隅隅角瓦瓦斯浓浓度从从3%下降降到0.76%。8.人人为卸卸压（（强化化）抽抽放方方法水力割割缝适用条条件：：中硬或或软（（打钻钻不自自喷））的厚厚煤层层，采采用顺顺层上上向孔孔及水水平孔孔的煤煤层均均可采采用水水力割割缝强强化抽抽瓦斯斯措施施。技术工工艺参参数：：钻孔布布置参参数与与顺层层预抽抽瓦斯斯钻孔孔相同同。水射流流参数数为：：水量量10～15m3/h时，软软分层层中割割缝，，水压压为8