瓦斯防突及抽放

关于瓦斯防突及抽放瓦斯喷出及预防措施瓦斯喷出是瓦斯特殊涌出的一种形式。瓦斯喷出是指从煤体或岩体裂隙、孔洞或炮眼中大量瓦斯异常涌出的现象。第2页,共102页，2024年2月25日，星期天１.矿井瓦斯喷出及其危害矿井瓦斯喷出及其危害大量的承压状态的瓦斯从可见的煤、岩裂缝中快速喷出到采掘工作面和巷道的现象可以造成局部地区瓦斯积聚；高浓度瓦斯，可致使人员窒息；也能引起瓦斯爆炸或火灾等事故，给矿井造成严重的破坏定义危害特征矿井瓦斯喷出在时间上的突然性和空间上的集中性第3页,共102页，2024年2月25日，星期天2.瓦斯喷出分类与特点瓦斯喷出分类瓦斯沿采掘地压形成的裂缝喷出瓦斯沿原始地质构造洞缝喷出特征特征往往流量大，持续时间长，无明显的地压显现现象，喷瓦斯裂缝多属于开放性裂缝（张性或张扭性断裂），它们与储气层（煤层、砂岩层等）、溶洞或断层带相通。喷出频临发生时伴随着地压显现效应，出现多种显现预兆，喷出持续的时间较短，其流量与卸压区面积、瓦斯压力和瓦斯含量大小等因素有关。第4页,共102页，2024年2月25日，星期天3.瓦斯喷出的原因和规律瓦斯喷出的原因瓦斯喷出的规律内因:煤层或岩层的构造裂缝中贮存有大量高压瓦斯；外因:在采掘过程中，由于爆破穿透、机械震动或地压活动，使煤岩造成卸压缝隙，构成瓦斯喷出的通道是其外在因素。发生在地质变化带，瓦斯喷出前往往出现预兆煤层顶、底板岩层中有溶洞、裂隙发育的石灰岩具有明显的喷出口或裂隙瓦斯喷出量有大有小，喷出的持续时间从几分钟到几年，甚至十几年第5页,共102页，2024年2月25日，星期天4.瓦斯喷出的防治措施探排引堵探明地质构造和沼气情况排放或抽放沼气把沼气引至总回风流或工作面后20米以外的区域将裂隙、裂缝等堵住，不让沼气喷出第6页,共102页，2024年2月25日，星期天4.瓦斯喷出的防治措施探明地质构造情况利用引排、封堵、抽放综合治理加强管理第7页,共102页，2024年2月25日，星期天矿井煤与瓦斯突出及防治一、煤与瓦斯突出1、定义

煤与瓦斯突出是煤层开采过程中严重的自然灾害之一，是煤矿井下发生的一种复杂的有煤、岩和瓦斯参与的动力现象。

煤与瓦斯突出发生时，能在几秒至几十秒的时间内将几吨到上万吨的煤和几百立方米到几百万立方米的瓦斯抛射到采掘空间。第8页,共102页，2024年2月25日，星期天一、煤与瓦斯突出2、现状突出矿井接近300个（国有矿107个）突出次数近20000次

2002年有50个煤矿突出183次，掘进突出93次，回采突出74次；

2002年发生重大突出事故26起，特大突出事故12起，特别重大突出事故1起，死亡270人，占煤矿瓦斯灾害死亡人数15.85%。矿井煤与瓦斯突出及防治第9页,共102页，2024年2月25日，星期天一、煤与瓦斯突出3、危害危及井下作业人员的安全破坏矿井正常的生产秩序破坏井下设备和建筑物，如摧毁支架、推倒矿车、破坏通风设施诱发其它灾害事故，如瓦斯煤尘爆炸、瓦斯燃烧严重影响矿井经济效益矿井煤与瓦斯突出及防治第10页,共102页，2024年2月25日，星期天一、煤与瓦斯突出4、突出分类按成因和特征，将煤与瓦斯突出分为三类：（1）煤与瓦斯突出（简称为突出）（2）煤与瓦斯压出（简称为压出）

（3）煤与瓦斯倾出（简称为倾出）矿井煤与瓦斯突出及防治第11页,共102页，2024年2月25日，星期天一、煤与瓦斯突出4、突出分类按突出强度分为四类小型突出：（强度小于100t)中型突出：（强度100t至500t)大型突出：（强度500t至100t)特大型突出：（强度1000t及以上)矿井煤与瓦斯突出及防治第12页,共102页，2024年2月25日，星期天一、煤与瓦斯突出5、突出特征①突出的煤抛出距离较远，具有明显的分选性；②抛出的煤堆积角小于煤的自然安息角；③抛出的煤破碎程度较高，含有大量的煤块和手捻无粒感的煤粉④有明显的动力效应，破坏支架、推倒矿车、破坏和抛出安装在巷道内的设施；⑤有大量的瓦斯涌出，瓦斯涌出量远远大于突出煤的瓦斯含量，有时会使风流逆转；⑥突出孔洞呈口小腔大的梨形、舌形、倒瓶形以及其它分岔形等。矿井煤与瓦斯突出及防治第13页,共102页，2024年2月25日，星期天一、煤与瓦斯突出5、突出特征矿井煤与瓦斯突出及防治第14页,共102页，2024年2月25日，星期天

二、瓦斯突出机理

突出是地应力、煤中所含瓦斯和煤的物理力学性质三因素综合作用的结果。前两个因素是导致突出发生与发展的动力，后一个因素是阻碍突出发生的力。煤体上的地应力与瓦斯压力大于煤的破坏强度时，就会发生突出。

矿井煤与瓦斯突出及防治第15页,共102页，2024年2月25日，星期天二、瓦斯突出机理

1、瓦斯与地应力认为除了地压和瓦斯压力外，在煤层中不存在任何其它导致突出的能源。

2、瓦斯与煤的结构破碎煤体是造成突出的首要原因，而瓦斯则起着抛出煤体和搬运煤体的作用，从突出的总能量来说，瓦斯是完成突出的主要能源。

3、地应力一是使煤体产生位移和突然破碎，煤由静态变为动态；二是地应力影响煤体内部结构，控制着瓦斯的流动。矿井煤与瓦斯突出及防治第16页,共102页，2024年2月25日，星期天三、煤与瓦斯突出的一般规律

1、煤层突出危险性随采深增加而增大

在浅部开采为高瓦斯甚至为低瓦斯的矿井，开采到深部后，由于煤层赋存条件的变化，煤层瓦斯压力增大，可能转变为突出矿井；一些在浅部开采突出危害较轻的突出矿井，开采到深部后，可能转变为严重突出矿井。矿井或煤层一般有一个始突深度，当大于该深度时，就有发生突出的危险。矿井煤与瓦斯突出及防治第17页,共102页，2024年2月25日，星期天三、煤与瓦斯突出的一般规律

2、绝大多数突出发生在煤巷掘进工作面

在统计的9845次突出中，煤巷掘进工作面突出7482次，占76%，石门揭煤工作面突出567次，占5.76%，回采工作面突出1556次，占15.8%。

3、煤层突出危险性随煤厚增加而加大

以南桐矿务局三号井为例：

5号煤厚0.7～0.8m，平均突出强度38吨/次，最大突出强度138吨/次；6号煤厚1～1.5m，平均突出强度43吨/次，最大突出强度450吨/次；4号层，煤厚2.5～3.2m，平均突出强度88吨/次，最大突出强度5000吨/次，该局所有特大型突出都发生在该煤层。矿井煤与瓦斯突出及防治第18页,共102页，2024年2月25日，星期天三、煤与瓦斯突出的一般规律

4、突出大多数发生在地质构造带

在3082次有地质构造情况详细记录的突出中，2525次突出地点有断层、褶曲、火成岩侵入、煤层厚度变化等地质构造，占81.9%；557次突出无地质构造，仅占18.1%。

5、大多数突出前有作业方式诱导

8480次突出事例统计表明，有8253次有放炮、支护、落煤、带钻等作业方式诱导了突出，占97.3%，其中放炮作业突出5481次，占64.6%，风镐落煤突出676次，占8%，手镐落煤突出1102次，占13%。矿井煤与瓦斯突出及防治第19页,共102页，2024年2月25日，星期天三、煤与瓦斯突出的一般规律

6、突出前大多有预兆

在我国统计的5029次有明确突出预兆记载的突出事例中，有4493次突出发生前有突出预兆，占89.3%，无突出预兆仅有536次，占10.7%。

突出预兆：（1）地压显现：煤炮声、支架、掉碴、钻孔变形、垮孔等；（2）瓦斯涌出方面：瓦斯异常、煤尘增大、气温气味、喷煤、有哨声、风声等（3）煤层结构与构造方面：层理紊乱、煤松软等矿井煤与瓦斯突出及防治第20页,共102页，2024年2月25日，星期天三、煤与瓦斯突出的一般规律

7、煤体破坏程度越高，突出危险性越大

突出煤层多发生在为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类煤中，此类煤的共同特点是坚固性系数f值小、煤层瓦斯放散初速度ΔP大、煤层透气性系数小、层理紊乱、多为遭受到地质构造揉皱的构造煤。

8、石门突出危险性最大在统计的9845次突出中，尽管石门突出次数少，但突出强度大，平均突出强度为316.5吨/次，是平巷平均突出强度（50吨/次）的6倍以上。矿井煤与瓦斯突出及防治第21页,共102页，2024年2月25日，星期天三、煤与瓦斯突出的一般规律

9、煤层突出危险区常呈条带状分布

前苏联统计资料表明，在突出煤层中，突出危险区仅占突出煤层区域总面积的10%。我国统计资料表明，突出煤层中，突出危险区仅占突出煤层区域总面积的10～15%。矿井煤与瓦斯突出及防治第22页,共102页，2024年2月25日，星期天四、四位一体综合防治措施

《煤矿安全规程》第一百七十七条：开采突出煤层时，必须采取突出危险性预测、防治突出措施、防治突出措施的效果检验、安全防护措施等综合防治突出措施。矿井煤与瓦斯突出及防治第23页,共102页，2024年2月25日，星期天四、四位一体综合防治措施

1、煤层突出危险性预测的分类和突出危险性划分（1）煤层突出危险性预测的分类矿井煤与瓦斯突出及防治煤层区域突出危险性预测工作面突出危险预测煤层煤层区域揭煤工作面采煤工作面煤掘进工作面第24页,共102页，2024年2月25日，星期天四、四位一体综合防治措施

1、煤层突出危险性预测的分类和突出危险性划分（2）突出危险性划分矿井煤与瓦斯突出及防治煤层突出煤层非突出煤层突出危险区突出威胁区突出危险工作面无突出危险工作面无突出危险区第25页,共102页，2024年2月25日，星期天四、四位一体综合防治措施矿井煤与瓦斯突出及防治煤层区域预测非突出层突出层区域预测威胁区危险区人身防护措施推进50m危险性预测危险面人身防护措施威胁面危险性预测危险面采掘作业安全措施非危险面人身防护措施措施效检防突（消突）措施采掘作业无效有效综合防突措施流程图第26页,共102页，2024年2月25日，星期天五、突出危险性预测

（一）、区域突出预测

（1）单项指标法区域预测煤层突出危险性的单项指标包括：

1.煤的破坏类型

2.瓦斯放散初速度指标

3.煤的坚固性系数

4.煤层瓦斯压力矿井煤与瓦斯突出及防治第27页,共102页，2024年2月25日，星期天1、煤的破坏类型矿井煤与瓦斯突出及防治第28页,共102页，2024年2月25日，星期天2.瓦斯放散初速度指标

瓦斯放散初速度指标按下式计算；

△p=p2－p1

同一煤样的两个试样测出△p值之差不应大于1，否则需要重新进行测定。矿井煤与瓦斯突出及防治第29页,共102页，2024年2月25日，星期天

3.煤的坚固性系数（f）

4.煤层瓦斯压力（p）矿井煤与瓦斯突出及防治第30页,共102页，2024年2月25日，星期天（一）、区域突出预测（2）综合指标法——D、K法矿井煤与瓦斯突出及防治D=（0.0075H/f-3）(P-0.74)K=ΔP/fD——煤层突出危险性综合指标；K——煤的突出危险性综合指标；H——开采深度，m；P——煤层瓦斯压力，取两个测压孔实测瓦斯压力最大值，MPa；ΔP——软分层煤的瓦斯放散初速度指标；

f——软分层煤的平均坚固性系数。第31页,共102页，2024年2月25日，星期天五、突出危险性预测（二）、工作面突出预测

1.钻孔瓦斯涌出初速度法

（1）工作面的软分层中，靠近巷道两帮，各打一个平行于巷道掘进方向，直径42mm，深3.5m的预测钻孔；（2）用专用封孔器封孔，留0.5m长测量室；（3）在成孔2min内测定完钻孔瓦斯涌出初速度。矿井煤与瓦斯突出及防治第32页,共102页，2024年2月25日，星期天1.钻孔瓦斯涌出初速度法矿井煤与瓦斯突出及防治第33页,共102页，2024年2月25日，星期天2.钻屑解吸指标法矿井煤与瓦斯突出及防治

(1)在煤巷掘进工作面软分层中打2个直径42mm、深8～10m的预测钻孔，如右图示；

(2)钻孔每打1m，测定一次钻屑量，每隔2m测定一次钻屑解吸指标；根据每个钻孔的最大钻屑量Smax和最大钻屑解吸指标△h2或K1预测工作面的突出危险性。第34页,共102页，2024年2月25日，星期天2.钻屑解吸指标法矿井煤与瓦斯突出及防治第35页,共102页，2024年2月25日，星期天2.钻屑解吸指标法矿井煤与瓦斯突出及防治第36页,共102页，2024年2月25日，星期天3.R指标法矿井煤与瓦斯突出及防治测试方法（《细则》第37条）(1)在煤巷掘进工作面打2个(倾斜或急倾斜煤层)或3个(缓倾斜煤层直径42mm、深5.5～6.5m的钻孔；(2)钻孔布置在软分层中，一个钻孔位于巷道工作面中部平行于掘进方向，其它钻孔的终孔点应位于巷道轮廓线外2～4m处；(3)钻孔每打1m，测定一次S和q；(4)测q时，测量室长度为1m，根据每个钻孔的最大Smax和最大qmax确定R值；(5)每预测循环留2m超前距。第37页,共102页，2024年2月25日，星期天3.R指标法根据每个钻孔的最大Smax和最大qmax确定R值按下式计算：

R1=(Smax–1.8)(qmax-4)R2=Smax+4.5qmax矿井煤与瓦斯突出及防治第38页,共102页，2024年2月25日，星期天六、防治突出措施（一）区域性防治突出措施

使煤层一定区域（如一个采区）消除突出危险性。（二）局部防治突出措施使工作面前方小范围煤体丧失突出危险性。

开采突出煤层时，必须采取综合防突措施。在采用防治突出措施时，应优先选择区域性防治突出措施，如果不具备采取区域性防治突出措施的条件，必须采取局部防治突出措施。矿井煤与瓦斯突出及防治第39页,共102页，2024年2月25日，星期天（一）区域性防治突出措施

1.开采保护层矿井煤与瓦斯突出及防治下解放层开采上解放层开采解放层被解放层解放层被解放层第40页,共102页，2024年2月25日，星期天

1.开采保护层矿井煤与瓦斯突出及防治厚煤层分层开采也相当于保护层开采第41页,共102页，2024年2月25日，星期天

1.开采保护层的作用

矿井煤与瓦斯突出及防治

（1）地压减少，弹性潜能得以缓解释放。（2）煤层膨胀就形，形成裂隙与孔道，透气系数增加。（3）煤层瓦斯涌出后，煤的强度增加。保护层开采后，不但消除或减少了引起瓦斯突出的两个重要因素：地压和瓦斯，而且增加了卸突出能力的因素即煤的强度。图3：开采保护层防治煤与瓦斯突出的机理第42页,共102页，2024年2月25日，星期天2.预抽煤层瓦斯矿井煤与瓦斯突出及防治预抽煤层瓦斯措施的沿层布孔方式示意图第43页,共102页，2024年2月25日，星期天2.预抽煤层瓦斯矿井煤与瓦斯突出及防治预抽煤层瓦斯措施的穿层布孔方式示意图第44页,共102页，2024年2月25日，星期天2.预抽煤层瓦斯一个采煤工作面的瓦斯涌出量每分钟大于5m3时，或一个掘进工作面每分钟大于3m3，采用通风方法解决瓦斯问题不合理时，应采取抽放瓦斯措施。经验证明，预抽煤层瓦斯是一种有效的方法。

作用：降低突出煤层和瓦斯压力和瓦斯含量，并由此引起煤层收缩变形、地应力下降煤层透气系数增加和煤的强度提高等效应，使用其丧失或减弱突出危险性。矿井煤与瓦斯突出及防治第45页,共102页，2024年2月25日，星期天3.煤层注水实践表明，只要能将水注均匀注入煤体，而且煤体内水分达4%以上，就能防止突出的发生。原因是水改变了煤的力学性质，增加了煤的可塑性，降低了煤的弹性模量，使应力分布均匀化，弹性能释放的速度变小，降低了释放的功率，水进入了孔隙，降低了瓦斯的排放，可使瓦斯放散速度减少了90%，大大降低了瓦斯释放的功率。

问题：如何才能使水均匀湿润煤体？矿井煤与瓦斯突出及防治第46页,共102页，2024年2月25日，星期天（二）局部防治突出措施矿井煤与瓦斯突出及防治石门防突措施：（1）扩孔卸煤钻（2）金属骨架（3）高压注水（4）水力冲孔（5）超前钻孔煤巷防突措施：（1）水力冲孔（2）超前钻孔（3）松动爆破（4）超前支护（5）高压注水（6）卸压槽（7）掩护挡板采面防突措施：（1）超前支护（2）卸压槽（3）高压注水（4）浅孔松动爆破

局部防突措施第47页,共102页，2024年2月25日，星期天矿井煤与瓦斯突出及防治石门揭煤(《规程》第202条、《细则》第62条在突出煤层中进行掘进和回采时，都应预测煤层的突出危险性，并根据煤层的突出危险性和具体条件，采取防治突出措施。措施参数应根据矿井实际测定的结果或参考有关资料确定，并报矿总工程师批准。抽放瓦斯、水力冲孔、排放钻孔、水力冲刷或金属骨架或其它经试验证实有效的措施。局部防突措施（《细则》第66条）采煤工作面（《细则》第84条）超前钻孔、松动爆破、前探支架、水力冲孔或其它经试验证实有效的措施。松动爆破、注水湿润煤体、超前钻孔、预抽瓦斯等防突措施。煤巷掘进工作面（《细则》第69条）第48页,共102页，2024年2月25日，星期天（二）局部防治突出措施

1.超前钻孔矿井煤与瓦斯突出及防治第49页,共102页，2024年2月25日，星期天2.排放钻孔（石门揭煤）矿井煤与瓦斯突出及防治石门排放钻孔布置图P一测压孔；1～28一排放钻孔第50页,共102页，2024年2月25日，星期天3.水力冲孔矿井煤与瓦斯突出及防治

水力冲孔工艺系统示意图1—钻杆2—套管3—三通管4—钻机5—阀门6—高压水管

7—压力表8—射流泵9—排煤水管第51页,共102页，2024年2月25日，星期天4.水力冲刷矿井煤与瓦斯突出及防治

水力冲刷施工工艺示意图1—冲刷钻孔2—冲刷水枪3—支撑柱4—高压胶管

5—高压水泵6—水管7—水车第52页,共102页，2024年2月25日，星期天5.深孔松动爆破矿井煤与瓦斯突出及防治

深孔松动爆破钻孔布置：

如右图示。

○--直径为125mm的控制孔●--直径为50mm的爆破孔第53页,共102页，2024年2月25日，星期天6.水力挤出矿井煤与瓦斯突出及防治水力挤出钻孔布置第54页,共102页，2024年2月25日，星期天6.水力挤出矿井煤与瓦斯突出及防治水力挤出设备第55页,共102页，2024年2月25日，星期天7.金属骨架矿井煤与瓦斯突出及防治第56页,共102页，2024年2月25日，星期天七、防突措施的效果检验

目的在于保证防突措施的有效性和措施执行的效果。措施执行后如效果检验有效，可在采取安全防护措施的情况下，进行采掘作业；如效果检验无效，则必须采取补充措施，再进行措施效果检验，直到效果检验有效为止。

效果检验方法同预测方法。矿井煤与瓦斯突出及防治第57页,共102页，2024年2月25日，星期天七、防突措施的效果检验矿井煤与瓦斯突出及防治防突措施效果检验钻孔布置

1—措施孔2—措施效果检验孔第58页,共102页，2024年2月25日，星期天八、安全防护措施

为防止突出预测失误或措施失效而发生突出，无论石门揭穿煤层或在突出煤层中进行采掘作业，都必须采取安全防护措施。安全防护措施包括：

1.震动放炮；

2.远距离放炮；

3.反向风门；

4.避难硐室和压风自救系统；

5.自救器。矿井煤与瓦斯突出及防治第59页,共102页，2024年2月25日，星期天八、安全防护措施

1.震动放炮；

2.远距离放炮；

掘进工作面应实施远距离放炮，放（躲）炮距离不得小于300m，条件许可时，放炮地点应尽量设在进风侧反向风门之外或避难峒室内；炮后30分钟以后才能进入工作面。爆破地点应配备急救袋或自救器。矿井煤与瓦斯突出及防治第60页,共102页，2024年2月25日，星期天3.反向风门

设置反向风门时应遵守下列规定：（1）反向风门必须设置在掘进工作面的进风侧（2）反向风门必须牢固，并须设两道。风门墙垛可用砖或混凝土砌筑，嵌入巷道周边煤岩中（3）爆破时风门必须关闭，对通过门垛的风筒，必须有隔断装置（4）反向风门距工作面的距离和反向风门的组数，应根据掘进工作面的通风系统和石门揭穿突出煤层时预计和突出强度确定。矿井煤与瓦斯突出及防治第61页,共102页，2024年2月25日，星期天4.避难硐室和压风自救系统

矿井应装备压风自救系统，并按《煤矿安全规程》和《防突细则》有关规定在采掘巷道内设立避难所和压风自救峒室。避难硐室

（1）避难所必须设置有向外开启的严密的隔离门，室内净高不得低于2m，每人占用面积不得小于0.5m2。所内支护必须良好，并设有与矿井调度的直通电话。（2）避难硐所内必须设有供给空气的设施，每人供风量不得小于0.3m3/min。（3）避难所内应根据避难最多人数，配备足够数量的自救器。矿井煤与瓦斯突出及防治第62页,共102页，2024年2月25日，星期天4.避难硐室和压风自救系统压风自救系统

（1）压风自救系统安设在井下压缩空气管路上。（2）压风自救系统应设置在距采掘工作面25m~40m的巷道内、爆破地点、撤离人员与警戒人员所在位置以及回风巷有人作业处。长距离的掘进巷道中，应每隔50m设置一组压风自救系统（3）每组压风自救系统一般可供5~8人使用，压缩空气供给量每人不得小于0.1m3/min。矿井煤与瓦斯突出及防治第63页,共102页，2024年2月25日，星期天5.自救器井下作业人员必须配带隔离式自救器矿井煤与瓦斯突出及防治第64页,共102页，2024年2月25日，星期天

矿井瓦斯抽放是国内外广泛采用的控制瓦斯涌出的措施。了解瓦斯抽放发展概况，叙述瓦斯抽放的目的、条件及意义，根据条件分析瓦斯抽放的方法，计算瓦斯抽放的基本参数；是矿井瓦斯抽放与管理的基础。矿井瓦斯抽放第65页,共102页，2024年2月25日，星期天一、瓦斯抽放发展概况

矿井瓦斯抽放我国煤矿瓦斯抽放技术的发展

50年代中期，采用穿层钻孔抽放上邻近层瓦斯在阳泉获得成功，解决了煤层群开采中首采面瓦斯涌出量大的问题。同时，认识到利用煤层开采后形成的采动卸压作用进行边采边抽,可以有效地抽出瓦斯。高透气性煤层抽放瓦斯阶段邻近层卸压抽放瓦斯阶段

80年代开始，随着机采、综采和放顶煤技术的应用，开采强度增大，使工作面绝对瓦斯涌出员大幅度增加。为了解决高产、高效工作面多瓦斯涌出源、高瓦斯涌出量的问题，必须结合矿井的地质开采条件，实施综合抽放瓦斯

50年代初期，在抚顺高透气性特厚煤层中首次成功采用井下钻孔预抽煤层瓦斯，解决了抚顺矿区的关键问题，在透气性小于抚顺煤层的其它矿井未取得明显的效果。

突出煤层抽放瓦斯效果不理想、难以消除突出威胁。从60年代开始，试验研究了多种强化抽放开采煤层瓦斯的方法，如煤层高、中压注水、水力压裂、水力割缝、松动爆破、大直径钻孔等。低透气性煤层强化抽放瓦斯阶段综合抽瓦斯阶段第66页,共102页，2024年2月25日，星期天二、相关规定（必要性）衡量一个瓦斯矿井是否有必要抽放，可以根据以下几点：（1）对于生产矿井，由于矿井的通风能力已经确定，所以矿井瓦斯涌出量超过通风所能稀释瓦斯量时，即应考虑抽放瓦斯；（2）对于新建矿井，当采煤工作面瓦斯涌出量＞5m3/min，掘进工作面瓦斯涌出量＞3m3/min，采用通风方法解决瓦斯问题不合理时，应该抽放瓦斯；（3）对于全矿井，一般认为，绝对瓦斯涌出量＞30m3/min，或相对瓦斯涌出量＞15～25m3/t时应抽放瓦斯；（4）开采保护层时可考虑抽放保护层瓦斯；对于突出煤层，可以考虑用预抽瓦斯的方法防止突出。

矿井瓦斯抽放第67页,共102页，2024年2月25日，星期天

三、瓦斯抽放难易程度

目前一般用煤层透气性系数λ和钻孔瓦斯流量衰减系数α来衡量。

1.煤层透气性系数（λ）

指在1m3的煤体的两侧，瓦斯压力平方差为1MPa时，通过1m长度的煤体，在此1m2煤面上，每日流过的瓦斯量。单位：m2/(MPa2d)

矿井瓦斯抽放第68页,共102页，2024年2月25日，星期天

三、瓦斯抽放难易程度

2.钻孔瓦斯流量衰减系数α

是表示钻孔瓦斯流量随着时间延续呈衰减变化关系的系数。其测算方法是：选择有代表性的地区打钻孔，先测其初始瓦斯流量q0，经过t时间后，再测其瓦斯流量qt，后经下式计算α。

矿井瓦斯抽放第69页,共102页，2024年2月25日，星期天四、抽放方法的分类

矿井瓦斯抽放第70页,共102页，2024年2月25日，星期天依据分类适用条件按抽出瓦斯来源分本煤层抽放井下开采工作所遇到的瓦斯主要来自本煤层，且涌出量大邻近煤层抽放由于采动的影响，开采层上、下邻近煤层内的瓦斯涌入开采层的回采工作面而威胁生产时采空区抽放在工作面后方的采空区或者采空区经常泄出瓦斯，导致工作面、采区总回风或全矿井总回风中的瓦斯严重超限按抽放区是否卸压分未卸压抽放适用于透气系数较大的开采煤层卸压抽放适用于透气系数较差的开采煤层按抽放与采掘的时间配合分预先抽放用于够消除回采和掘进时的瓦斯危害边采边抽适用于预先抽放效果不理想或接续紧张条件下的瓦斯抽放按抽放工艺分井下钻孔抽放本煤层、邻近层、采空区抽放瓦斯皆可使用，是最常见的瓦斯抽放通道巷道抽放煤层较厚透气性好，采掘时有大量瓦斯涌出时钻孔、巷道混合抽放邻近层或工作面开区抽放采空区封闭抽放采空区丢煤太多，放顶后涌出瓦斯量大的情况地面钻孔抽放采区距地表较浅，地面有施工条件的地方第71页,共102页，2024年2月25日，星期天五、抽放方法

1.开采煤层抽放按钻孔与煤层的关系分为穿层钻孔和沿层钻孔；按钻孔角度分为上向孔、下向孔和水平孔。我国多采用穿层上向钻孔。

矿井瓦斯抽放钻孔参数：钻孔方向我国多为上向孔孔间距30—50m抽放负压孔口负压不超过14kPa钻孔直径70—100mm第72页,共102页，2024年2月25日，星期天2.卸压的钻孔抽放

（1）随掘随抽在掘进巷道的两帮，随掘进的推进，每隔10~15m开一钻孔窝，在巷道周围卸压区内打钻孔1~2个，进行抽放。

矿井瓦斯抽放参数：孔径：45~60mm封孔深：1.5~2.0m孔口负压：一般为5.3~6.7KPa第73页,共102页，2024年2月25日，星期天2.卸压的钻孔抽放

（1）随采随抽顶板走向钻孔，顶板巷道，适用于赋存平稳的煤层，有效抽放时间不长，每孔抽出量不大。

矿井瓦斯抽放第74页,共102页，2024年2月25日，星期天2.卸压的钻孔抽放

（1）随采随抽底板抽放巷道抽放

矿井瓦斯抽放1782（1）工作面1782（3）底板抽放巷钻场下向钻孔上向穿层钻孔11－2煤C13煤采空区20~25m50m图3

1782（3）底板抽放巷钻场钻孔布置图第75页,共102页，2024年2月25日，星期天⑸顶板走向穿层钻孔瓦斯抽放方法

矿井瓦斯抽放第76页,共102页，2024年2月25日，星期天

⑸顶板走向穿层钻孔瓦斯抽放方法顶板钻场位置应根据邻近层的层位、倾角、开拓方式以及施工方式等因素来确定。

矿井瓦斯抽放第77页,共102页，2024年2月25日，星期天

⑸顶板走向穿层钻孔瓦斯抽放方法顶板钻场位置

矿井瓦斯抽放第78页,共102页，2024年2月25日，星期天

⑸顶板走向穿层钻孔瓦斯抽放方法

顶板抽放巷——高抽巷

矿井瓦斯抽放第79页,共102页，2024年2月25日，星期天五、抽放方法

矿井瓦斯抽放⑴底板巷道网格式上向穿层钻孔远程瓦斯抽采方法弯曲下沉带裂隙带冒落带底板瓦斯抽放巷抽放钻孔开采煤层卸压煤层70m第80页,共102页，2024年2月25日，星期天⑵倾斜煤层多重上保护层开采上向穿层钻孔瓦斯抽采方法

矿井瓦斯抽放开采层B8回风巷进风巷下卸压层B7下卸压层B6底板岩石巷抽放钻孔底板卸压区域第81页,共102页，2024年2月25日，星期天⑶急倾斜保护层上向穿层钻孔瓦斯抽采方法

矿井瓦斯抽放B9煤层B8煤层B9底板巷道上风巷下顺槽第82页,共102页，2024年2月25日，星期天⑷顶板走向长钻孔和巷道法瓦斯抽放方法

矿井瓦斯抽放裂隙圈开采层回风巷进风巷抽放钻孔抽放巷道顶板走向长钻孔和巷道法抽放瓦斯方法第83页,共102页，2024年2月25日，星期天六、采空区抽放

采空区瓦斯抽放可分全封闭式抽放和半封闭式抽放两类。全封闭式抽放又可分为密闭式抽放、钻孔式抽放和钻孔与密闭相结合的综合抽放等方式。半封闭式抽放是在采空区上部开掘一条专用瓦斯抽放巷道(如鸡西矿务局城子河煤矿)，在该巷道中布置钻场向下部采空区打钻，同时封闭采空区入口，以抽放下部各区段采空区中从邻近层涌入的瓦斯。抽放的采空区可以是一个采煤工作面(如松藻矿务局打通二矿)，或一两个采区的局部范围(如天府矿务局磨心坡煤矿)，也可以是一个水平结束后的大范围抽放(如中梁山矿务局)。矿井瓦斯抽放第84页,共102页，2024年2月25日，星期天

矿井瓦斯抽放第85页,共102页，2024年2月25日，星期天7.5.1矿井瓦斯抽放设计

矿井瓦斯抽放设计的原则及内容

瓦斯抽放管路布置的原则矿井瓦斯抽放设计的内容

管路要设在曲线最少、距离最短的巷道

管路应安装在不易被矿车或其他物体撞坏的巷道或位置上

选择瓦斯抽放方法

确定管路路线及管路的附属装置

合理选择钻机并进行钻孔设计

选择管道的直径、管材、强度

计算管路的总阻力

当抽放设备或管路一旦发生故障时，管路内的瓦斯应不致于流进采掘工作面

考虑运输、安装和维修工作上的不便

瓦斯泵及安全装置模块七矿井瓦斯抽放与管理课题五：瓦斯抽放设计及施工第86页,共102页，2024年2月25日，星期天7.5.2瓦斯抽放钻孔及施工钻探工具

钻机的类别及性能名称型号生生产厂家主要参数及性能钻机SGZ—IA/B杭州钻探机械制造厂钻孔深度150m；钻杆直径42mm；立轴行程400mm；电机功率11KWSGZ—100杭州钻探机械制造厂钻孔深度100m；钻杆直径42mm；立轴行程400mm；电机功率11KWSGZ-IIIA杭州钻探机械制造厂钻孔深度300m；钻杆直径42mm；立轴行程400mm；电机功率15KWMK-3煤炭科学研究总院西安分院钻孔深度直径42mm钻杆150m，直径50mm钻杆100m；钻杆直径42和50mm；给进行程650mm；油箱容积85L；电动机功率150KWMK-5A煤炭科学研究总院西安分院钻孔深度400m；钻杆直径50mm；给进行程1200mm；油箱容积94L；电动机功率30KWMKD-5煤炭科学研究总院西安分院钻孔深度100m；钻杆直径73mm；给进行程600mm；油箱容积94L；电动机功率30KWZYG-150煤炭科学研究总院重庆分院钻孔深度100～150m；钻杆直径50mm；给进行程720mm；油箱容积150L；电动机功率37KW模块七矿井瓦斯抽放与管理课题五：瓦斯抽放设计及施工第87页,共102页，2024年2月25日，星期天7.5.2瓦斯抽放钻孔及施工钻探工具

钻机的构造及优缺点MK、ZYG系列钻机SGZ系列钻机主要用途煤矿井下钻进地质勘探孔、抽放瓦斯孔、注水孔及其他工程用孔结构分类主机、泵站、操作台三大部分优点转速范围宽、工艺适应性强解体性好、搬运方便。优缺点主要用途工程钻孔和地质勘探取芯钻孔结构分类动力机和主机两部分组成优点：可调节给进速度和给进力，可控制液压卡盘的松紧缺点：给进行程短、操作费力模块七矿井瓦斯抽放与管理课题五：瓦斯抽放设计及施工第88页,共102页，2024年2月25日，星期天7.5.2瓦斯抽放钻孔及施工钻孔施工瓦斯抽放钻孔施工注意事项钻孔施工中常见安全事故钻孔施工安全措施夹钻、埋钻、煤与瓦斯突出事