红岭煤矿瓦斯抽放设计

红岭煤矿矿井瓦斯抽放系统设计初步方案

3 瓦斯抽放的必要性和可行性

3.1 瓦斯抽放的必要性

根据《煤矿安全规程》第一百四十五条、《矿井瓦斯抽放管理规范》第9条、《煤矿瓦斯抽放技术规范》2.1的有关规定，有下列情况之一的矿井，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：

（1）一个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/min或一个掘进工作面的瓦斯涌出量大于3m3/min。

（2）矿井绝对瓦斯涌出量大于15m3/min，年产煤量不大于40万t。 （3）矿井绝对瓦斯涌出量大于20m3/min，年产煤量不大于60万t。 （4）矿井绝对瓦斯涌出量大于25m3/min，年产煤量不大于100万t。 （5）矿井绝对瓦斯涌出量大于30m3/min，年产煤量不大于150万t。 （6）矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3/min。 （7）开采具有煤与瓦斯突出危险煤层。

红岭煤矿主采煤层二1煤层，煤层瓦斯含量可达9.16m3/t，矿井年产煤量60万t/a，矿井绝对瓦斯涌出量23.28m3/min，且个别回采工作面的瓦斯涌出量达到10m/min，个别掘进工作面的瓦斯涌出量达到4.5 m/min。因此，红岭煤矿必须建立瓦斯抽放系统，通过抽放瓦斯来保证矿井的安全生产。 3.2 瓦斯抽放的可行性

3.2.1 二1煤层透气性系数中等，属可以抽放煤层

根据《矿井瓦斯抽放管理规范》第19条、《煤矿瓦斯抽放技术规范》4.1.1、《矿井瓦斯抽放工程设计规范》4.1.3的规定，对未卸压的原始煤层，瓦斯抽放的难易程度划分为三类，如表3-1所示。

表3-1 煤层瓦斯抽放难易程度表

类 别 容易抽放 可以抽放 较难抽放 钻孔流量衰减系数 -1(d) ＜0.003 0．003～0.05 ＞0.05 煤层透气性系数 22(m/MPa·d) ＞10 10～0.1 ＜0.1 3

3

根据安阳矿区龙山煤矿、安林煤矿的现场测定结果，二1煤层透气性系数为

9

红岭煤矿矿井瓦斯抽放系统设计初步方案

2.92～8.36 m2/MPa2.d。与表3-1瓦斯抽放难易程度划分标准对比表明，红岭煤矿二1煤层属于可以抽放煤层。因此，红岭煤矿采用瓦斯抽放方法来防治矿井瓦斯是可行的。

3.2.2 抽放系统参数满足《矿井瓦斯抽放管理规范》第10条

《矿井瓦斯抽放管理规范》第10条规定，建立永久瓦斯抽放系统的矿井，应同时具备下列2个条件：

（1）瓦斯抽放系统的抽放量可稳定在2m3／min以上。

（2）瓦斯资源可靠、储量丰富，预计瓦斯抽放服务年限在10年以上。 红岭煤矿正在进行井下局部抽放试验，抽放系统浓度27%，纯瓦斯流量达到了4m3/min以上。从瓦斯储量和服务年限看，红岭煤矿二

1

煤层瓦斯储量

46561.2m3，预计瓦斯抽放服务年限可达30年。因此，红岭煤矿抽放系统参数满足《矿井瓦斯抽放管理规范》第10条。

10

红岭煤矿矿井瓦斯抽放系统设计初步方案

4 抽放方法

4.1 抽放方法选择依据

选择抽放瓦斯方法，应根据煤层赋存条件、瓦斯来源、巷道布置、瓦斯基础参数、瓦斯利用要求等因素经技术经济比较确定。并应符合下列要求：

（1）尽可能利用开采巷道抽放瓦斯，必要时可设专用抽放瓦斯巷道。 （2）适应煤层的赋存条件及开采技术条件。 （3）有利于提高瓦斯抽放率。

（4）抽放效果好，抽放的瓦斯量和浓度尽可能满足利用要求。 （5）尽量采用综合抽放。

（6）抽放瓦斯工程系统简单，有利于维护和安全生产，建设投资省，抽放成本低。

红岭煤矿二1煤层为可以抽放的单一厚煤层，是矿井瓦斯的主要来源，且具有突出危险性，据此选择本煤层预抽方法作为红岭煤矿的主要抽放方法。

本煤层抽放瓦斯方法可按下列要求选择：

（1）煤层透气性较好，宜采用本煤层预抽方法，一般优先考虑沿层布孔方式；当突出危险性大时，可选择穿层布孔方式。

（2）透气性较差，有一定倾角的分层开采煤层，宜采用边采边抽的卸压抽放方法。

（3）单一低透气性高瓦斯煤层，可选用密集网格钻孔、水力割缝、水力压裂、松动爆破、深孔控制卸压爆破、物理化学等方法强化抽放。

（4）煤巷掘进瓦斯涌出量较大的煤层，可采用边掘边抽或先抽后掘的卸压抽放方法。

根据红岭煤矿二1煤层赋存条件、瓦斯来源、瓦斯基础参数及巷道布置方式，对采掘工作面采用本煤层预抽和采空区抽放相结合的抽放方式。 4.2 回采工作面预抽方法设计 4.2.1 回采工作面预抽方法

目前，回采工作面预抽方法主要有顺煤层扇形布孔预抽、顺煤层平行布孔预抽、顺煤层交叉钻孔预抽、顺煤层迎向钻孔预抽、煤层湿润抽放等。

（1）顺煤层扇形布孔预抽

11

红岭煤矿矿井瓦斯抽放系统设计初步方案

在回采工作面机风两巷做钻场，钻场间距15～30m，每个钻场施工3～10个钻孔，钻孔顺煤层布置。钻孔布置方式如图4-1所示。

（2）顺煤层平行布孔预抽

图4-1 顺煤层扇形布孔预抽瓦斯

这是近几年回采工作面瓦斯预抽的主要方法，通常在采煤工作面机、风两巷向回采区域施工钻孔，钻孔间距根据煤层透气性和预抽时间而定，8～10 m或2～3 m，孔径75 mm，孔深60～70 m。对于低透气性煤层，预抽率较低。钻孔布置方式如图4-2所示。

12

图4-2 顺煤层平行布孔预抽瓦斯