选择抽放瓦斯方法的原则.doc

3.1 瓦斯来源分析 根据该矿提供的瓦斯涌出资料及矿区煤层分布情况分析，矿井瓦斯涌出主要来源于回采工作面和掘进工作面。从该矿以及邻近矿的煤层情况看，9＃煤层邻近层较多，间距较近；因此，该矿在现开采条件下，矿井瓦斯涌出来源有本煤层的回采工作面瓦斯涌出、掘进工作面瓦斯涌出以及采空区瓦斯涌出，在采空区瓦斯涌出中，又以上邻近8、5煤层和下邻近11、12煤层瓦斯涌出为主。 3.2 抽放瓦斯方法选择 3.2.1选择抽放瓦斯方法的原则 3.2.2 抽放瓦斯方法选择 目前矿井抽放的目的是消除或缓解煤层突出危险性和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层抽放和采空区（邻近层）抽放等方式。 开采层抽放主要包括巷道掘进时边掘边抽或先抽后掘；回采工作面预抽和边采边抽。 掘进工作面先抽后掘影响煤巷的掘进速度；边掘边抽虽不影响掘进速度，但需要增加打钻场工程量，如果煤层有煤与瓦斯突出危险，还需在工作面前方打一定数量的排放钻孔，施工钻场时，也应按防治煤与瓦斯突出细则有关规定要求采取必要的防突措施。 该矿在生产过程中，邻近层瓦斯是主要瓦斯涌出源之一，因此应采取顶板和底板穿层钻孔抽放上、下邻近层瓦斯，但由于没有尾巷和底板巷道，钻场和钻孔无法施工，所以该矿不具备邻近层瓦斯抽放条件。大量邻近层瓦斯涌入采空区后，为确保安全生产，应加强采空区瓦斯抽放。采空区抽放采用半封闭的采空区埋管抽放和全封闭的采空区插管抽放。 （1） 掘进巷道边掘边抽 钻场布置 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放钻孔布置的要求、选用钻机的外型尺寸及钻杆长度而定。根据该矿的具体情况，每组钻场在煤巷两侧错开布置，其规格为长高深﹦4m掘进巷道高度2m，采用木棚支护。相邻两组钻场之间的间距为30m。 钻孔布置 在每一钻场内，沿走向布置3个边掘边抽钻孔，即左、右钻场各3个,孔深40m左右。钻孔编号为16。左边钻场1、2、3钻孔终孔位置在工作面前方煤层中部，距巷道轮廓线的距离分别为2m、4m、6m，开孔位置距巷道中线的距离在2m以上。右边钻场4、5、6钻孔终孔位置、开孔位置的要求一样。设计的钻孔布置参数尚需在对抽放效果考察后进行适当调整。钻孔、钻场布置见图1，钻孔参数见表2。 图1 掘进巷道瓦斯抽放抽放钻场、钻孔布置图 表2 边掘边抽钻孔参数表 孔号 与巷道中线 偏角（） 孔 深 （m） 开孔位置m 距中线 距底板 1 0.0 40.0 2.6 0.8 2 3.0 40.0 3.1 1.4 3 6.0 40.0 3.1 1.2 4 0.0 40.0 -2.6 0.8 5 -3.0 40.0 -3.1 1.4 6 -6.0 40.0 -3.1 1.2 注1 开孔距巷道中线，左为“”，右为“-”。 2 钻孔方位以巷道中线为参考，偏角，左偏为“”，右偏为“-”。 （2）掘进巷道先抽后掘 在煤巷掘进工作面向前方煤层施工扇形钻孔，每个循环施工9个钻孔。钻孔长度40m，每个循环间距30 m，钻孔终孔点分别距离巷道中心线0m、2.5m、4m，进行瓦斯预抽。如图2所示。 图2 掘进巷道预抽示意图 以上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，方位角指与巷道中线的夹角，当掘进工作面抽放钻孔数较多时，为扩大抽放区域面积，提高抽放效果，抽放钻孔应以巷道中线为基准，向周围煤体呈放散状排列。 （3）岩巷揭煤预抽 岩巷揭煤应按煤矿安全规程及防治煤与瓦斯突出细则的有关石门揭煤防突措施要求，采取严格的安全措施，并按石门揭煤预抽瓦斯措施要求进行瓦斯预抽，抽放钻孔布置到石门周界外3～5m的煤层内，钻孔直径75mm，孔底间距2～3m，抽放时间大于3个月。 （3） 回采面瓦斯抽放 该矿回采面抽放主要以预抽为主，边采边抽为辅。该矿主要采用倾向顺层钻孔抽放，该矿工作面长设计长为90m左右，因而钻孔长度确定为75m左右，钻孔布置如图3。 图3 工作面瓦斯抽放钻孔布置图 （4）采空区瓦斯抽放 在高瓦斯矿井采煤时，尤其是开采煤层群条件下，邻近层、围岩、煤柱和工作面的丢煤都会向采空区涌出瓦斯。采空区瓦斯不仅在开采过程中向工作面涌出，而且在工作面采完密闭后也仍有瓦斯涌出。与本煤层预抽瓦斯相比，采空区抽放的特点是抽放量较大，但抽放浓度相对较低，其抽放量的大小取决于采空区瓦斯涌出量的大小和煤层自然发火的危险程度，开采有自然发火危险的煤层时，在采空区瓦斯抽放过程中，应经常检测CO和温度等参数，当发现有自然发火征兆时，应控制抽放或暂停抽放。该矿采用半封闭采空区抽放方法，即埋管抽放；及全封闭采空区抽放方法，即插管抽放。 图4 采空区埋管抽放布置图 在回风巷抽放管的末端设一弯管，使抽放管口抬高至回风巷顶，并设木垛对其管口进行保护，以此形成埋管口。接替管安装长度大于10m，并在工作面的后部抽放管上每隔30～50m（合理数据需在试验中考察）安装一组三通、控制阀门及埋管口组件，在工作面推进过程中，将埋管口保留在工作面的采空区，通过抽放系统对采空区瓦斯进行抽放。当工作面推进至下一个埋管口三通处，埋管口已经埋在采空区内3～5m时，将埋在采空区里的前一埋管段控制阀门关闭，打开下一循环的埋管口阀门，以此达到利用埋管不断抽放采空区的瓦斯的目的（如图4）。 图5 全封闭采空区插管抽放示意图 全封闭采空区是指工作面已采完封闭的采空区，也称老采空区。采空区中往往积存大量的高浓度瓦斯，可能通过巷道密闭或隔离煤柱的裂隙往外泄出。加强采空区密闭对全封闭采空区瓦斯抽放是个必要条件，提高采空区的气密性可防止漏气，保持必要的抽放瓦斯浓度和防止有自燃倾向煤层因漏气进氧而发生采空区发火。对于已采完的采空区都要砌筑永久性密闭。永久性密闭要选择顶底板坚固的岩（煤）层巷道，两道密闭墙（砖或料石）中间充填砂或黄土，密闭墙四周要掏槽，插管抽放的密闭上还应设置注砂（泥浆）管和采气测温管等观测管。密闭墙厚度不小于1m，四周掏槽深度不小于0.3m。见图5。 根据矿井瓦斯抽放管理规范第22条规定“在有自燃发火危险煤层的采空区抽放瓦斯时，必须经常检测CO浓度和气体温度等有关参数的变化。发现有自燃发火征兆时，要采取措施”。为此，采空区瓦斯抽放应注意以下方面。 ⑴ 采空区瓦斯抽放管路上必须安设调压阀，以便合理调整抽放负压和抽放流量。 ⑵ 在工作面最小控顶距采空区顶板冒实处到上隅角，砌筑密闭墙或挡风墙，以减少采面向采空区的漏风，墙体可采用砖、料石或用编织袋装煤砌筑的方式，面上抺灰浆增加其密封性。 ⑶ 必须定期对管内气体及回采面上隅角，回风巷的气体取样分析，随时撑握采空区内气体成份、温度的变化，以便合理地调整抽放瓦斯量和抽放负压 ⑷ 建立必要的防、灭火措施。 ⑸ 各矿可根据自身的实际情况确定采空区瓦斯抽放的采空区温度、一氧化碳浓度临界值以及最大抽放负压值，同时要逐步采用自动监控装置，以保证抽放工作的安全。 （5）设计中的钻孔参数仅供参考，矿相关技术人员应根据矿井的实际生产情况和瓦斯状况，对以上抽放钻孔布置方式及相应参数进行适当调整和修正，以提高瓦斯抽放效果，保障矿井安全生产。