焦煤集团九里山矿抽采达标工艺方案设计
表2-2 九里山煤矿瓦斯储量及可抽量计算结果汇总表
工业储量(10kt) 262.3 127.4 206.2 595.9 可采储量(10kt) 182.3 88.5 143.3 414.1 瓦斯含量(m3/t) 17.2 32.1 24.8 瓦斯储量 (10km3) 4507.6 4088.9 5109.6 13706.2 可采煤炭瓦斯储量 (10km3) 3132.8 2840.4 3551.0 9524.2 抽放率（%） 30.0 30.0 30.0 可开发瓦斯量(10km3) 939.8 852.1 1065.3 2857.3 采区 14 15 16 合计 - 14 -
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3 瓦斯抽放的必要性和可行性
3.1 瓦斯抽放的必要性
3.1.1 规定
根据《煤矿安全规程》第一百四十五条规定，凡有下列情况之一的矿井，必须建立地面永久瓦斯抽放系统或井下临时抽放系统：
（1）一个采煤工作面绝对瓦斯涌出量大于5m3/min，或一个掘进工作面绝对瓦斯涌出量大于3m3/min，采用通风方法解决不合理的。
（2）矿井绝对瓦斯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。 （3）开采有煤与瓦斯突出危险煤层的。 3.1.2 通风处理瓦斯量核定
对于九里山矿来说，上述三个条件同时满足，因此建立抽放系统是非常必要的。从瓦斯涌出现状看，九里山矿矿井瓦斯瓦斯涌出量超过40m3/min。因此，必须进行瓦斯抽放。
从矿井通风能力看，采掘工作面实行瓦斯抽放的必要性判断标准是：采掘工作面设计风量小于稀释瓦斯所需要的风量，即当瓦斯涌出量q大于通风所能解决的瓦斯涌出量qf时就应当采取抽放瓦斯措施，其抽放瓦斯的必要性指标通常以下式表示：
q?qf?0.6vSC (3-1) K式中：
q—矿井（采区或工作面）的瓦斯涌出量，m3/min； qf—通风所能承担的最大瓦斯涌出量，m3/min； v—通风巷道（或工作面）允许的最大风速，m/s； S—通风巷道（或工作面）断面积，m2；
C—《煤矿安全规程》允许的风流中的瓦斯浓度，%； K—瓦斯涌出不均衡系数，取值为1.2~1.7。取1.4。
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qf=(0.6×4×10×1)/1.5=16m3/min
从通风能力上看，对于二1煤层，采区瓦斯涌出量q超过16m3/min，采用通风方式根本无法解决瓦斯问题，瓦斯抽放只能是九里山矿唯一的选择。 3.1.3 分源预测法预测瓦斯涌出量
○1开采煤层（包括围岩）瓦斯涌出量
q1?k1?k2?k3m0??X0?X1? （3-2） m1式中q1－ 开采煤层（包括围岩）相对瓦斯涌出量，m3/t；
k1－围岩瓦斯涌出系数，对于全部垮落法顶板管理的工作面，取k1=1.2； k2－工作面丢煤瓦斯涌出系数，其值为工作面回采率的倒数；
k3－顺槽掘进预排瓦斯对工作面煤体瓦斯涌出影响系数，采用长壁后退式回采时，系数k3按下式确定：
L?2hk3? （3-3）
L式中L－回采工作面长度，m； h－巷道瓦斯预排等值宽度，m； m0－煤层厚度，m； m1－煤层采高，m；
X0－煤层原始瓦斯含量，m3/t；
X1－煤层残存瓦斯含量，m3/t，与煤质和原始瓦斯含量有关，需实测；如无实测数据可查取，由于所查取的瓦斯含量值是以m3/t?daf (表示可燃值基瓦斯量) 为计量单位，因此需要按下式换算成以m3/t (表示原煤瓦斯含量) 为计量单位的瓦斯含量：
X1＝X1′（100－Mad－Ad）/100 （3-4）
式中X1′－可燃值基瓦斯含量，m3/t,daf； Mad－原煤水分含量，%； Ad －原煤灰分含量，%. ○2邻近层瓦斯涌出量
nq2??i?1miki?(X0i?X1i) （3-5） m1式中q2－邻近层瓦斯涌出量，m3/t； mi－第i个邻近层厚度，m； m1－开采层的开采厚度，m； X0i－第i邻近层原始瓦斯含量，m3/t；
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X1i－第i邻近层残存瓦斯含量，m3/t； ki－取决于层间距离的第i邻近层瓦斯排放率。 ○3回采工作面瓦斯涌出量
回采工作面瓦斯涌出量由开采层（包括围岩）、邻近层瓦斯涌出量两部分组成，其计算公式为：
q3?q1?q2 (3-6)
式中q3－回采工作面相对瓦斯涌出量，m3/t。 3.1.4 瓦斯涌出量预测结果
九里山矿二1煤层平均厚度m＝5.5m，原煤水分平均含量Mad＝1.48%，灰分平均含量Aad＝18.57%，工作面长度按L=500m，预测二1煤层时，由于上覆山西组的二煤组其它煤层厚度较薄，局部可见，发育不稳定；下邻近的稳定可采一5煤层距离较远，达100多米，已经超过底板影响范围，二2煤层则更远，瓦斯涌出量的影响相对可以忽略，只考虑本煤层瓦斯涌出，预测结果见表3-1。
表3-1 二1煤层分源法瓦斯预测结果
回采工作面相瓦斯含标高/m 对瓦斯预测3-1量/mt 3-1/mt 15 20 25 30 -290 -331 -372 -413 10.29 16.72 23.16 29.59 回采工作面不同产量下绝对瓦斯涌出量/m.min 500 t?d-1 3.57 5.8 8.04 10.27 1000 t?d-1 7.15 11.61 16.08 20.55 1500 t?d-1 10.72 17.42 24.12 30.82 2000 t?d-1 14.30 23.23 32.16 41.10 3-13.1.5 从矿井瓦斯涌出量预测结果来看瓦斯抽放的必要性
从九里山矿采掘工作面瓦斯涌出量预测结果来看，开采二1煤层回采工作面瓦斯涌出量16.72m3/t，产量2000t/d时，绝对瓦斯涌出量23.23m3/min。回采工作面瓦斯涌出量已超过《煤矿安全规程》规定回采工作面5m/min的界限。因此对本矿来说，为彻底有效地解决瓦斯问题，保证矿井的高效、安全生产，进行回采工作面瓦斯抽放是非常必要的。
3.1.6 从资源和环保的角度来看瓦斯抽放的必要性
瓦斯是一种优质的能源，将抽出的瓦斯加以利用，可以变害为宝，不仅改善能源结构，而且减少了对环境的污染，可以取得显著的经济效益和社会效益。根据前面计算我矿煤层瓦斯储量和可抽量分别为4875Mm3和1016Mm3，这说明矿井的瓦斯资源比较丰富，为瓦斯开发利用提供了较为充足的条件。
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总之，无论是从矿井目前的瓦斯涌出现状、矿井通风能力，还是从资源和环保的角度来看都有必要进行瓦斯抽放，特别是进入深部煤炭开采，瓦斯问题将是制约煤矿安全高效生产的重要因素，提前进行瓦斯抽放工作，对我矿安全生产很有必要。
3.2 瓦斯抽放的可行性
本煤层瓦斯抽放的可行性是指煤层在天然透气性条件下进行预抽的可行性。一般来说，其衡量指标有两个：一为煤层的透气性系数（λ）；二为钻孔瓦斯流量衰减系数（?）。
据上述指标将煤层预抽瓦斯的难易程度进行分类，见表3-2。 九里山煤矿本煤层瓦斯抽放难易程度评价结果见表3-3。
表3-2 煤层预抽瓦斯难易程度分类表
钻孔瓦斯流量衰减系数α (d-1) <0.003 0.003~0.05 >0.05 煤层透气性系数 (m2/MPa2?d) >10 10-0.1 <0.1 抽放难易程度 容易抽放 可以抽放 较难抽放 表3-3 九里山煤矿本煤层瓦斯抽放难易程度评价结果表 钻孔瓦斯流量衰减系数α(d) 0.0389 -1煤层 煤层透气性系数λ (m/MPa?d) 0.457 22可抽性评价 二1 可以抽放 从表3-3可以看出，我矿二1煤层属于可以抽放煤层，具备本煤层瓦斯抽放的可行性。
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