2.3 瓦斯抽放的必要性 2.3.1 相关法规的要求
按照《煤矿安全规程》规程的有关规定及”先抽后采, 以风定产, 监测监控”的十二字方针，无论高瓦斯矿井的井型大小，也不管煤层有无煤与瓦斯突出危险性，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.
某煤矿设计生产能力为600Mt/年, 目前生产能力达到1000Mt/年. 从瓦斯涌出量预测结果（表2－4）来看，矿井在生产过程中的瓦斯涌出量将达38.6 m3/min, 单纯靠通风系统来稀释瓦斯是不可能的. 因此，必须建立瓦斯抽放系统. 2.3.2 采掘工作面瓦斯治理的需要
《煤矿安全规程》、《矿井瓦斯抽放管理规范》以及《煤炭工业设计规范》有关条款规定:当一个回采工作面的绝对瓦斯涌出量大于5m3/min或一个掘进工作面的瓦斯涌出量大于3m3/min，采用通风方法解决瓦斯不可能或不合理时应采用瓦斯抽放措施. 虽然, 该矿回采工作面的绝对瓦斯涌出量已经超过5m3/min. 产量和瓦斯涌出量都有进一步增加的趋势.
采掘工作面需要采取瓦斯抽放的必要性判断标准是: 在给定的巷道通风断面条件下，采掘工作面设计通风能力小于稀释瓦斯所需的风量,即式(2－1)成立时, 抽放瓦斯才是必要的.
Q0?1.67?Q?K/C …………………………………(2－1)
式中:
Q0 - 采掘工作面设计风量, m3/s； Q - 采掘工作面瓦斯涌出量, m3/min； K - 瓦斯涌出不均衡系数,取K=1.5；
C -《煤矿安全规程》允许的采掘工作面瓦斯浓度，%，取C=1.
根据采掘工作面瓦斯涌出量预测结果，由式(2－1)计算得到的回采工作面(按综采和炮采两个工作面考虑)、掘进工作面(按3个掘进工作面考虑)瓦斯抽放必要性判断结果如表2－5所示.
由表2－5可以看出，对回采工作面和采空区而言，单纯靠通风方法不能解决工
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作面瓦斯超限问题. 对掘进工作面而言, 部分掘进工作面可能存在供风难的问题, 也可能需要采取瓦斯抽放措施.
表2－5 矿井瓦斯涌出量预测结果
生产 时期 采空区 生产 回采 掘进
工作面 瓦斯涌出量 (m3/t) 7.49 (m3/min) 3.0 26.0 9.6 设计风量 (m3/s) 1300 800 需要风量 (m3/s) >2600 >960 是否需要 抽放瓦斯 不需要 需要 需要 2.4 瓦斯抽放的可行性
本煤层瓦斯抽放的可行性是指在自然透气条件下进行预抽的可能性.衡量本煤层瓦斯预抽可行性指标有三个：煤层透气性系数(λ)，钻孔瓦斯流量衰减系数（α）和百米钻孔瓦斯极限抽放量衰减系数(Qj).
按λ、α和Qj判定本煤层瓦斯抽放可行性标准如表2－6示.
表2－6 本煤层预抽瓦斯难易程度分类表
抽放难易程度 钻孔瓦斯流量衰减系数 α（d-1） <0.003 0.003～0.05 >0.05 百米钻孔瓦斯极限抽量 Qj (m3) >14400 14400～2880 <2880 煤层透气系数 λ（m2/MPa22d） >10 10～0.1 <0.1 容易抽放 可以抽放 较难抽放
目前，某煤矿基本没有测定煤层透气性系数、钻孔瓦斯流量衰减系数和百米钻孔瓦斯极限抽放量.
考虑到某煤矿毗邻的其他矿井的情况和地质勘探资料及有关文献,可以断定，某
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煤矿二煤属于较难抽放煤层(表2-6)，如不采取其他技术措施, 基本不具备预抽本煤层瓦斯的可行性. 因此, 回采工作面将继续采用高位瓦斯抽放来治理工作面的瓦斯超限.
2.5 矿井瓦斯储量与可抽量
矿井瓦斯储量是指在煤田开发过程中能够向矿井排放瓦斯的煤层及围岩所储存的瓦斯量. 开采二煤时，应该纳入矿井瓦斯储量计算有二-1和二-3煤层和围岩（含煤线）的瓦斯储量，计算公式如下：
Wk?C?A?X …………………………（2－2）
式中:
Wk — 确矿井瓦斯储量，万m3； C — 围岩瓦斯储量系数 ，取C = 1.05； A X
— 二煤工业储量，万吨； — 二煤平均瓦斯含量，m3/t.
可抽量是指矿井瓦斯储量中能被抽出的瓦斯量，由下式计算：
式中:
Wkc ---- 矿井瓦斯可抽量，万m3；
Wkc??k?Wk ……………………………………（2－3）
ηk ---- 矿井瓦斯抽放率，按照义马矿区生产矿井的现状预计，
ηk =25～35%，取平均值ηk = 30%；
Wk ---- 矿井瓦斯储量，万m3.
表2－7 矿井瓦斯储量及可抽取量计算结果
储量类别 开采层 围岩 合计 煤层 二煤 煤炭工业储量 （万吨） 16452 平均瓦斯含量（m3/t） 5 瓦斯储量 （万m3） 82260 4113 86373 可抽量 （万m3） 24678 1233.9 25911.9 12
矿井瓦斯储量和可抽量计算结果如表2－7所示. 由表可知， 矿井瓦斯储量和可抽取量分别为86373万m3和25911.9万m3. 矿井的煤炭工业储量是根据1990年的《河南省义马矿务局某煤矿矿井地质报告》给出的可采储量减去1991-2004的采出量进行估算的.
煤炭工业储量 = 17752 – 100 x 13 = 16452 万吨
3 矿井瓦斯抽放方案初步设计
3.1 抽放方法选择的原则
选择矿井瓦斯抽放方法应根据矿井煤层赋存条件, 瓦斯基本参数, 瓦斯来源, 巷道布置, 抽放瓦斯的目的及瓦斯利用等因素来确定, 并应遵守以下原则:
(1).抽放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, 有针对性地选择抽放瓦斯方法, 以提高瓦斯抽放效果.
(3). 在满足瓦斯抽放的前提下, 应尽可能地利用生产巷道, 以减少抽放工程量. (4). 选择的抽放方法应有利于抽放巷道的布置和维护.
(5). 选择的抽放方法应有利于提高瓦斯抽放效果, 降低瓦斯抽放成本. (6). 瓦斯抽放应有利于钻场, 钻孔的施工和抽放系统管网的设计, 有利于增加钻孔的抽放时间.
3.2 抽放瓦斯方法选择
某煤矿抽放瓦斯的目的是消除或缓解瓦斯突出的危险性及使工作面的瓦斯涌出量降低到通风能解决的水平或减轻矿井通风负担. 因此, 确定矿井抽放瓦斯的方法为开采煤层抽放(包括开采工作面和掘进工作面抽放)和采空区抽放等方式.
在二-1和二-3煤层开采时，必须对所有的回采工作面进行高位抽放或本煤层预抽、对大多数的掘进工作面进行瓦斯预抽放. 选择的瓦斯抽放方法如下： ⑴.采用边采边抽相结合方式抽放回采工作面采空瓦斯； ⑵.掘进工作面采用边掘边抽方法抽放本煤层瓦斯; ⑶.采用高位钻孔抽放回采工作面及采空区瓦斯.
由于某矿煤层具有自燃倾向性, 不宜采用采用采空区抽放.
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3.2.1 回采工作面本煤层瓦斯抽放
由于煤层的透气性低, 采用预抽和边采边抽相结合的抽放方法，即：利用工作面胶带顺槽或轨道顺槽向煤层打迎向平行钻孔预抽本煤层瓦斯，并利用回采工作面前方超前卸压效应边采边抽本煤层瓦斯，以提高煤层瓦斯抽放效率.
推荐的钻孔布置方式如图3－1示.
回风顺槽 预抽钻孔 进风顺槽 图3－1 回采工作面本煤层瓦斯抽放钻孔布置示意图
推荐的本煤层预抽钻孔布置参数如下： 钻孔长度 80-100m； 钻孔直径 ∮75mm； 钻孔与工作面夹角 4°～6°； 钻孔间距 10m； 封孔深度 5m； 封孔方式 聚胺脂封孔. 3.2.2 掘进工作面瓦斯抽放
掘进工作面抽放瓦斯的方法有边掘边抽和先抽后掘瓦斯抽放两种方式.考虑到某煤矿掘进工作面瓦斯涌出较小,采用边掘边抽比较合适. 采用边掘边抽时, 抽放钻孔布置方式如图3－2示. 推荐的钻孔布置参数如下：
钻孔长度 60-100 m；
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