第四章 矿井抽采瓦斯必要性和可行性分析
第一节 矿井抽采瓦斯的必要性
根据原煤炭工业部1997年颁布的《矿井瓦斯抽放管理规范》第9条规定，凡符合下列情况之一者必须建立瓦斯抽放系统，开展瓦斯抽放工作：
（1）符合《煤矿安全规程》第150条的(即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大于15m3/min，年产量等于或小于40万t； 矿井绝对瓦斯涌出量大于20m3/min，年产量等于或小于60万t： 矿井绝对瓦斯涌出量大于25m3/min，年产量等于或小于100万t； 矿井绝对瓦斯涌出量大于30m3/min，年产量等于或小于150万t; 矿井绝对瓦期涌出量大于40m3/min。 （3）开采具有煤与瓦斯突出危险煤层。
根据XX煤矿的实际情况，我们XX煤矿瓦斯必要性进行分析。历史上矿井瓦斯相对涌出量最大为：18.38 m3/t，绝对涌出量为：31.13 m3/min，大于25m3/min。XX煤矿现年产量约为120万t，目前的情况为全矿井绝对瓦斯涌出量为25～30m3/min,其中抽采瓦斯量为5m3/min。但现在开采浅部煤层，下一步随着煤炭产量的增加和采掘的延深，绝对瓦斯涌出量就会增加。根据预测，当矿井采至深部，产量达到180万t/a时，矿井绝对瓦斯涌出量将达到136.59m3/min，远大于40m3/min。因此从瓦斯涌出的现状和下一步增产进行分析，矿井建立瓦斯抽采系统采取瓦斯抽采措施是必要的。
另外从地质构造角度看，XX煤矿井田内构造复杂类型属中等类型。总体构造为一走向近东西，倾向南的单斜构造，地层倾角一般为6—12°，局部受断层影响倾角可达19°。在此背景上又发育着次一级的褶曲，如南张
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芹向斜、潘沟背斜、放马沟向斜，褶曲轴向呈东西向展布，两翼多不对称，向斜北翼陡南翼缓，背斜轴部开阔，倾角平缓。井田内断层较少，全井田见断层共10条，断层落差2～35m，均为近东西走向的正断层，落差20m以上的断层仅2条：F12正断层、F9正断层。柱状陷落发育，已证实的陷落共63个。这些构造，尤其是褶曲构造可能会引起瓦斯的积聚，对煤层开采带来威胁，所以进行抽采可以有效防止瓦斯的异常涌出，保证煤矿安全生产。
而且该矿井目前已经在井下四、五采区建有移动瓦斯泵站各一座，安装四台BJW20YJ抽采泵，地面建有固定瓦斯抽采泵站，安装两台CBF410-2BV3抽采泵，对回采工作面和采空区实行瓦斯抽采，并取得了一定效果。
第二节 瓦斯抽采的可行性
开采煤层预抽瓦斯的难易来讲，一般取决于煤层的自然透气性，其评价指标有两个：煤层透气性系数（?）、钻孔瓦斯流量衰减系数（?），分为三类，即容易抽采、可以抽采、较难抽采，《矿井瓦斯抽放管理规范》规定的煤层瓦斯抽采难易程度分类见表4-2-1。瓦斯抽采的可行性应以是否能抽出瓦斯或能否获得较好地抽采效果来评价，而抽采方式则应根据煤层的开采程序和巷道布置来选择。
表4-2-1 煤层瓦斯抽采难易程度表
抽采难易程度 容易抽采 可以抽采 较难抽采 钻孔瓦斯流量衰减系数?(d) -1煤层透气性系数?(m2/MPa2.d) >10 10～0.1 <0.1 <0.003 0.003～0.05 >0.05 目前XX煤矿测得的9号煤百米钻孔瓦斯流量衰减系数为?＝0.18d-1，透气性系数为??0.082 m2/MPa2.d，此煤层为低透气性煤层，属于较难抽采煤
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层。所以在抽采方法上结合开采煤层预抽和采空区抽采达到抽采目的。由于煤层属于较难抽采煤层，因此在采取煤层预抽时，为了提高预抽效果，可以延长预抽时间，增大钻孔密度，以及采用交叉钻孔进行瓦斯抽采。
从以上可以看出，虽然XX煤矿的煤层属于较难抽采煤层，但采取适当措施后，瓦斯抽采也是可行的。
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第五章 抽采方法设计
第一节 瓦斯来源分析
根据矿井瓦斯涌出量预计，在不进行瓦斯抽采就开采9#、15#煤层时，矿井相对瓦斯涌出量为34.27 m3/t，绝对瓦斯涌出量136.59m3/min，其中9#煤层采区绝对瓦斯涌出量为102.93m3/min，15#煤层采区绝对瓦斯涌出量为33.66m3/min
中国矿业大学（北京）提交的XX煤矿《煤层瓦斯赋存规律阶段报告》中，通过对9号煤层的一个回采工作面的测试，邻近层瓦斯涌出量占为14.3%，采空区瓦斯涌出量占31.53%，开采煤层瓦斯涌出量占54.17%。
由此可以看出，XX煤矿开采时的瓦斯涌出主要以本煤层瓦斯涌出为主。
第二节 抽采瓦斯方法选择
一、 选择抽采瓦斯方法的原则
选择矿井瓦斯抽采方法应根据矿井煤层赋存条件、瓦斯基础参数、瓦斯来源、巷道布置、抽采瓦斯目的及利用要求等因素确定，并遵循以下原则：
1．选择的抽采瓦斯方法应适合煤层赋存状况、巷道布置、地质条件和开采技术条件。
2．应根据矿井瓦斯涌出来源及涌出量构成分析，有针对性地选择抽采瓦斯方法，以提高瓦斯抽采效果。
3．抽采方法在满足矿井安全开采的前提下，还需满足开发、利用瓦斯的需要。
4．巷道布置在满足瓦斯抽采的前提下，应尽可能利用生产巷道，以减少抽采工程量。
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5．选择的抽采方法应有利于抽采巷道的布置和维护。
6．选择的抽采方法应有利于提高瓦斯抽采效果，降低瓦斯抽采成本。 7．抽采方法应有利于钻场、钻孔的施工和抽采系统管网的设计，有利于增加钻孔的抽采时间。
二、抽采瓦斯方法选择
XX煤矿主要开采9#、15#煤层，从《煤层瓦斯赋存规律阶段报告》、预测的瓦斯涌出量构成以及实测来看，其瓦斯来源主要为本煤层的瓦斯涌出。
矿井抽采瓦斯的目的是为了降低煤层瓦斯含量，为煤炭开采提供安全生产环境。因此，根据矿井的瓦斯赋存状况、矿井开拓及抽采瓦斯的目的，结合抽采瓦斯方法的选择原则，确定XX煤矿抽采瓦斯方法为以本煤层瓦斯抽采为主、采空区抽采（裂隙带抽采）为辅，预抽与边采边抽、边掘边抽相结合的综合抽采瓦斯方法。
1.边掘边抽
在煤巷掘进工作面后5m处的巷道两帮各施工一个钻场。钻场的规格应根据巷帮瓦斯抽采钻孔布置的要求、选用钻机的外型尺寸及钻杆长度而定。相邻两组钻场之间的间距为280m。
在每一钻场内，沿走向布置5个边掘边抽钻孔，即左、右钻场各5个,4个孔深300m左右，1个孔深150m左右。钻孔倾角原则上须保证钻孔在煤层内，钻孔倾角与巷道底板平行或根据煤层的厚度略有上、下倾角。
图5－1 掘进巷道边掘边抽钻孔布置方式示意图
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