巷道瓦斯抽采方法的设计与研究

巷道瓦斯抽采方法的设计与研究

王洪波黄优

矿业工程学院毕节学院王洪波黄优

摘要：瓦斯灾害事故的威胁极大限制了煤矿的生产规模、生产效率和经济效益的提高，所以瓦斯灾害的有效控制是保证我国煤炭工业可持续发展的一个关键性问题。范各庄矿矿井瓦斯涌出量大，仅靠通风方法难以解决瓦斯浓度超限问题，从而严重制约了该矿的安全生产。

关键词：巷道；瓦斯抽采；设计；研究

1一般规定根据《MT5018-96矿井瓦斯抽采工程设计规范》第4.1.1条规定：选择抽采瓦斯方法，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[1，2]。并应符合下列要求：（1）尽可能利用开采巷道抽采瓦斯，必要时可设专用抽采瓦斯巷道；（2）适应煤层的赋存条件及开采技术条件；（3）有利于提高瓦斯抽采率；（4）抽采效果好，抽采的瓦斯量和浓度尽可能满足利用要求；（5）尽量采用综合抽采；（6）抽采瓦斯工程系统简单，有利于维护和安全生产，建设投资省，抽采成本低。

根据《AQ1027-2006煤矿瓦斯抽采规范》第7.1.2条规定：按矿井瓦斯来源实施开采煤层瓦斯抽采、邻近层瓦斯抽采、采空区瓦斯抽采和围岩瓦斯抽采；第7.1.3条规定：多瓦斯来源的矿井，应采用综合瓦斯抽采方法[3]。

瓦斯抽采系统选择还应注意以下问题：（1）分期建设、分期投产的矿井，抽采瓦斯工程可一次设计，分期建设、分期投抽。

（2）抽采瓦斯站的建设方式，应经技术经济比较确定。一般情况下，宜采用集中建站方式；当有下列情况之一时，可采用分散建站方式：——分区开拓或分期建设的大型矿井，集中建站技术经济不合理。

——矿井抽采瓦斯量较大且瓦斯利用点分散。

——一套抽采瓦斯系统难以满足要求。

2矿井瓦斯来源分析根据矿井瓦斯涌出预测分析矿井瓦斯来源，6采区瓦斯主要来源于回采工作面和掘进工作面，回采工作面瓦斯抽采以本煤层瓦斯涌出量为主，因此瓦斯抽采方法以本煤层瓦斯抽采为主[2]。

3抽采方法（1）本煤层瓦斯抽采方法未卸压煤层进行预抽，煤层瓦斯抽采的难易程度可划分为三类：――煤层透气性较好，容易抽采的煤层，宜采用本层预抽方法，可采用顺层或穿层布孔方式；――煤层透气性较差，采用分层开采的厚煤层，可利用先采分层的卸压作用抽采未采分层的瓦斯；――单一低透气性高瓦斯煤层，可选用加密钻孔、交叉钻孔、水力割缝、水力压裂、松动爆破、深孔控制预裂爆破等方法强化抽采。煤与瓦斯突出危险严重煤层，应选择穿层网格布孔方式；――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抽采方法。

（2）邻近层瓦斯抽采方法――通常采用从开采层回风巷（或回风副巷）向邻近层打垂直或斜交穿层钻孔抽采瓦斯的方法；――当邻近层瓦斯涌出量大时，可采用顶（底）板瓦斯巷道（高抽巷）抽采；――当邻近层或围岩瓦斯涌出量较大时，可在工作面回风侧沿开采层顶板布置迎面水平长钻孔（高位钻孔）抽采上邻近层瓦斯。

（3）采空区瓦斯抽采方法采空区埋管抽采的主要原理是在工作面上隅角形成一个负压区，使该区域内瓦斯由抽采管路抽走，这可以避免因工作面上隅角处局部位置因风流不畅（或微风）引起的瓦斯超限，还可解决因漏风使采空区向上隅角涌出瓦斯而造成的瓦斯超限。

在工作面顶板冒落之前，把抽采瓦斯管直接插入采空区进行抽采，瓦斯管的末端约2m长的一段要有孔眼，同时要尽量靠近煤层顶板，使其处于高浓度瓦斯带。实测结果表明，采空区瓦斯最佳抽采位置在距工作面30～60m的范围内。

采空区瓦斯抽采方法示意图如图1所示。

图1采空区瓦斯抽采方法示意图Fig.1Goafgasdrainagemethodsketch（4）其它情况――煤与瓦斯突出矿井开采保护层时，必须同时抽采被保护煤层的瓦斯。

――埋藏浅、瓦斯含量高的厚煤层或煤层群，有条件时，可采用地面钻孔预抽开采层瓦斯、抽采卸压邻近层瓦斯或抽采采空区瓦斯的方法。

――对矿井瓦斯涌出来源多、分布范围广、煤层赋存条件复杂的矿井，应采用多种抽采方法相结合的综合抽采方法。

4抽采方法选择原则矿井瓦斯抽采的类型和方法，可按下列因素考虑确定：（1）为提高瓦斯抽采率，宜选用多种抽采方法相结合的综合抽采方法[4]；（2）当井下采掘工作所遇到的瓦斯主要来自开采层本身，只有抽采开采层本身的瓦斯才能解决问题时，应采用开采层晚上瓦斯抽采；（3）煤层群条件下首采层开采时，来自邻近层的瓦斯占有很大比例威胁工作面安全生产，应采用邻近层瓦斯抽采；（4）工作面后方采空区瓦斯涌出量大，危害工作面安全生产或老采空区瓦斯积存量大，向邻近的回采工作面涌出瓦斯量多以及增大采区和矿井总排瓦斯量，应采取采空区瓦斯抽采[4]；（5）对于瓦斯含量大的煤层，在煤巷掘进时，难以用加大风量稀释瓦斯，可在掘进工作开始前对煤层进行大面积预抽或采取边掘边抽的方法加以解决；（6）对于煤层透气性较低，采用预抽方法不易直接抽出瓦斯，掘进时瓦斯涌出量不很大而回采时有大量瓦斯涌出的煤层，可采用边采边抽或采用水力割缝、松动爆破和水力压裂煤体注酸等措施人为卸压后抽采瓦斯的方法；（7）若煤层赋存较浅（一般600m以内），煤层较厚，或煤层层数较多，煤层瓦斯含量较高，地面施工钻孔条件较好，可采用地面钻孔抽采；（8）若围岩瓦斯涌出量大，以及溶洞、裂缝带储存有高压瓦斯并喷出时，应采取围岩瓦斯抽采措施。

参考文献：[1]煤炭工业部，《矿井瓦斯抽采工程设计规范》（MT5018-96），1996年；[2]林柏泉，张建国.矿井瓦斯抽采理论与技术.徐州：中国矿业大学出版社，1996；[3]国家煤矿安全监督管理总局，《煤矿瓦斯抽采规范》（AQ1027-2006），2006年；[4]俞启香.矿井瓦斯防治.徐州：中国矿业大学出版社，1992年；