煤矿北采区煤层瓦斯抽放系统工程设计.doc

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1、目 录1 井田概况11.1 交通位置11.2 地形地貌21.3 气象及地震21.4 地质构造21.5 煤层31.6 煤炭地质储量、采区生产能力及服务年限51.7 矿井开拓及采煤方式51.8 矿井通风方式及瓦斯涌出情况62 煤层瓦斯基础参数82.1 瓦斯基础参数分析82.2 矿井瓦斯储量83 瓦斯抽放的必要性和可行性93.1瓦斯涌出量预测93.2瓦斯抽放的必要性93.3 瓦斯抽放的可行性104 矿井抽放瓦斯方案与工艺134.1 瓦斯治理规划的指导思想134.2 瓦斯治理规划的总体思路144.3 工作面抽放瓦斯方法选择144.4矿井抽放瓦斯量预计164.5抽放服务年限与抽放规模174.6建立地面永

2、久瓦斯抽放系统的必要性及可行性175 瓦斯抽放管网系统195.1 抽放瓦斯泵房位置及管网敷设路线195.2 抽放瓦斯管路选择205.3 瓦斯抽放泵选型225.4管路敷设要求245.5管路安装255.6附属装置265.7 矿井抽放瓦斯系统主要附属设施286 瓦斯抽放泵站296. 1 瓦斯抽放站场地平面布置296.2 瓦斯抽放泵站建筑及环境保护296.3 瓦斯泵房设备布置306.4 泵房的供电系统及通讯306.5 给排水316.6泵房采暖和通风327 瓦斯抽采安全技术措施347.1 抽采系统安全措施347.2 抽采泵站安全措施347.3 低浓度瓦斯管道输送安全保障措施367.4 安全管理措施387

3、.5 检测、监控系统388 抽放瓦斯管理408.1队伍组织408.2 图纸和技术资料408.3 管理与规章制度418.4 常用记录和报表格式429 瓦斯的综合利用449.1 瓦斯抽采的综合利用及评价449.2瓦斯利用的可行性44前 言一、概况神华集团新疆能源有限责任公司乌东煤矿井田位于乌鲁木齐东北部，距乌鲁木齐市34km，北距米东区13km，行政区划隶属乌鲁木齐市东山区。该矿现在开采的煤层有B1-2、B3-6，其煤层瓦斯含量各不相同。随着各煤层开采深度的不断增加，矿井瓦斯涌出量也呈现逐渐增大的趋势，瓦斯问题已对安全生产构成威胁，且仅靠通风来解决回采工作面的瓦斯问题也不太合理。鉴于乌东煤矿的瓦斯

4、问题已对矿井安全生产构成威胁，为确保矿井安全、高效生产，经研究决定，建立地面永久抽放瓦斯系统，对邻近层及采空区的瓦斯进行综合抽放，以降低工作面回风流及上隅角中的瓦斯涌出量，确保正常开采。二、任务来源煤炭科学研究总院沈阳研究院受神华新疆能源有限责任公司的委托，承担了乌东北采区煤矿瓦斯抽放系统工程设计任务。沈阳研究院设计人员认真研究和分析了乌东煤矿北采区煤层的赋存及开拓开采情况后认为：乌东煤矿完全具备建立地面永久性抽放瓦斯泵站的条件，同意承担该矿瓦斯抽放工程设计任务，并签订了乌东煤矿北采区煤层瓦斯抽放系统工程设计合同书。通过对乌东煤矿通风瓦斯资料的收集、周密细致的现场调研、实地考察以及对矿井生产实

5、际情况进行充分分析、论证和技术方案比较，提出了乌东煤矿北采区煤层瓦斯抽放工程设计。三、设计的主要依据1乌东煤矿初步设计说明书；2中华人民共和国行业标准矿井抽放瓦斯工程设计规范（MT 5018-96）；3中华人民共和国安全生产行业标准煤矿瓦斯抽采基本指标（AQ 1026-2006）；4中华人民共和国安全生产行业标准煤矿瓦斯抽放规范（AQ 1027-2006）；5中华人民共和国行业标准煤炭工业给水排水设计规范（MT/T 5014-96）；6中华人民共和国国家标准煤炭工业矿井设计规范（GB 50215-2005）；7煤矿安全规程；8乌东煤矿提供的其它地质资料和实测资料。四、设计的指导思想1. 在符合

6、有关规程、规范及设计标准且满足使用的前提下，尽可能降低成本，节省工程投资；2. 尽量利用原有的巷道、已有的土地，不占用良田，不增加开拓费用；3. 设备、管材选型留有余地，能满足矿井达到设计能力时的抽放瓦斯量的需求；4. 采用的工艺技术具有先进性，且符合矿井实际。五、设计的主要内容本次设计主要包括瓦斯抽放系统工程设计说明书、瓦斯抽放系统工程主要设备和材料清册、瓦斯抽放系统工程设计预算书和瓦斯抽放工程图纸等四部分。设计说明只做原则性的简要说明，施工图纸则是本次设计工作的重点，作为瓦斯抽放工程的主要依据。设计的具体内容为：1乌东煤矿瓦斯赋存情况、抽放瓦斯的可行性及必要性、抽放瓦斯方法的确定、抽放瓦斯

7、量预计等；2地面永久抽放瓦斯泵房土建工程设计；3瓦斯抽放管网、抽放瓦斯钻场与钻孔参数设计；4抽放瓦斯系统的设备、仪器、仪表及附属装置选型及安装设计；5地面抽放瓦斯泵站总平面布置、供电、给排水、通讯及安全监测辅助设施；6抽放瓦斯管理及安全措施；7主要设备、材料清册；8工程投资概算；9安装及施工图纸绘制。441 井田概况1.1 交通位置井田位于乌鲁木齐东北部，距乌鲁木齐市34km，北距米东区13km，行政区划隶属乌鲁木齐市东山区。地理坐标：东经：874053874757；北纬：435306435630。铁路方面在碱沟、铁厂沟均有铁路专用线与兰新线接轨，通过铁路可直达鸿雁池电厂、玛纳斯电厂、石河子市

8、、库尔勒市、区外甘肃酒泉等。公路方面有沥青路与乌(乌鲁木齐) 奇(奇台)公路（216国道）相接，并与吐乌大（吐鲁番乌鲁木齐大黄山）高等级公路相接，交通十分方便。矿井交通位置见图1-1。图1-1 乌东煤矿位置示意图1.2 地形地貌井田位于准噶尔盆地南缘，属博格达北麓的山前丘陵带，地势南高北低，地表标高+739.2+934.0m，最大相对高差130m，一般高差为60m。小型沟谷纵横交错，大型沟谷以南北走向为主，区内地层出露甚少，大部分为第四系黄土及亚砂土覆盖。由于区内煤炭开采历史悠久，因此形成的采空区地表塌陷坑多有发育，据粗略统计平均每百米一个塌陷，每200m一个矿井井口。因此区内地貌最大特征，就

9、是千疮百孔，地表植被稀少。区内水系的发育受南部山岳的控制，主要沟谷自西向东有八道湾河、碱沟、芦草沟、铁厂沟，均发源于博格达山北麓，补给主要为雨雪洪水及泉水。目前，井田内的几条沟基本干枯，只在每年冰雪融化时有一定量的水，雨季有时发洪水。1.3 气象及地震井田位于准噶尔盆地南缘，南邻博格达山，顶峰长年积雪，北靠戈壁，属大陆性干旱半干旱气候，但由于气候垂直分带的制约，形成的小气候也常波及本区。据米泉市气象站资料，历年月平均气温最高27，最低-18.8，最高极值41.9，最低极值-31.8，日温差在10以上，年温差在50以上，最大达70。年降雨量一般在141.2276mm，日最大降雨量54.6mm，而

10、蒸发量却高达19312448.4mm以上。10月开始冰冻，翌年3月解冻，冰冻期长达6个月，冻土深度100120cm，最大达130cm，积雪厚度最大34cm。风力不大，最小风速为0.7m/s，最大18m/s，多出现在12月份，风向以北西南东为最多。井田位于准噶尔盆地南缘地震带上，地震活动较为频繁，据新疆地震局发布的资料，自1934年以来，邻近区域已发生大于Ms4.7级的中强震6次，小的地震经常发生，本区是新疆地震多发区之一，其地震动峰值加速度为0.20g，地震抗震设防烈度为8度。1.4 地质构造井田位于准南煤田东南段，区域内发育有石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系及第三系、第四系地层。井田内

11、出露地层分布于八道湾向斜的南、北两翼，原铁厂沟煤矿位于八道湾向斜北翼（七道湾背斜南翼），原碱沟、原小红沟、原大洪沟煤矿位于八道湾向斜南翼。井田内出露地层由老至新有：侏罗系下统三工河组（J1s）、侏罗系中统西山窑组（J2x）、头屯河组（J2t）和第四系（Q），侏罗系中统头屯河组构成了八道湾向斜的核部地层。八道湾向斜南、北两翼，八道湾向斜在井田中部通过，轴向3065，轴面南倾。向斜南翼为一向北北东倾斜的陡倾斜单斜，倾角8389，东部倾角略缓于西部。向斜北翼为一向南东倾斜的单斜构造，倾角东缓西陡，倾角4351。沿八道湾向斜轴一线发育一组北西向具右旋扭动的平推断层，以及与之派生的北东向走向逆断层（f3

12、-1、f3-2、f3-3、f3-4、f3-5、f3-6、f3-8）。对井田有直接影响的断层有三条（f3-4、f3-5、f3-6），其余断层对井田影响不大。平推断层以400800m间距呈北东东向雁行排列，走向长150300m，个别长达1km左右。井田断层特征见表1-1。表1-1 井 田 断 层 特 征 表断层编号位置走向长(m)性 质走向倾向、倾角断距（m）备 注f3-114与15线之间，向斜轴北侧100逆冲断层2451556060对井田无影响f3-2L17线南端，向斜轴部300平推断层3352456115f3-3L18线南端，向斜轴处150逆冲断层2203106530f3-4向斜北侧，19-2

13、2线处500逆断层53323526942对井田有影响f3-519线南部1100平推断层3032523581平推最大60f3-622-23线南部1000平推断层31023567平推40f3-8L24与25线间的向斜南翼300平推断层320230-2355258平推最大20对井田无影响1.5 煤层北采区主要开采八道湾向斜北翼煤层，含煤地层是中侏罗统的西山窑组，地层总厚度762.65m。含煤层数多，共47个层（号）计50层（组），煤层总厚164.29m，含煤系数21.54%，按煤层有益厚度132.15m计，含煤系数为17.33%。可采煤层有B39、B37、B36、B32-33、B31、B30-1、B

14、28-29、B24-27、B20、B19、B18、B17、B16、B15、B14-2、B14-1、B14、B13、B12、B9、B8、B6-1、B5-6、B3-4、B1-2等计25个层（组）。煤层总厚141.73m，有益厚度115.41m，其中：主要可采煤层有B32-33、B31、B24-27、B20、B19、B18、B17、B16、B15、B14-1、B9、B8、B6-1、B5-6、B3-4、B1-2等计16个层（组），煤层总厚122.60m，有益厚度102.56m，可采厚度100.18m，可采煤层总厚占全区煤层总厚的74.62%。主要开采B1-2号煤层和B3-6号煤层。(1) B1-2号煤

15、层：俗称南大槽，上距B3-4号煤48.5985.67m，平均75.09m，层间距西大东小，但变化不大。在穿过本煤层的84个钻孔中，17个孔未见顶板，全部可采，为稳定的巨厚煤层。煤层总厚12.0252.31m，平均总厚28.47m，有益厚度11.7939.26m，平均27.14m，可采厚度27.06m，煤层厚度由西向东增厚，规律明显。煤层结构从简单到复杂，含夹矸017层，西部结构较简单，含夹矸15层，东部复杂，含夹矸710层。单层矸石厚度一般较小，在0.50m以内，夹矸的总厚一般13m，个别较大的有12m（据21-08孔资料）。该煤层有煤类单一，煤质变化简单，属全区可采的稳定型巨厚煤层。(2)

16、B3-6号煤层：俗称北大槽，为巨厚煤层，煤层厚度大，结构复杂，层位厚度均稳定，总厚27.88m，有益厚度19.43m，向东部厚度增大，规律明显。煤层组合独具特征，是区内良好的标志层，根据煤层组合特征可划分两个分层：a. B3-4号煤层：上距B5-6号煤层0.3521.45m，平均5.00m，层间距是西大东小。在穿过本煤层的72个钻孔中，L20-04孔为采空区，23-16孔未见顶板，红2孔厚度0.97m，不可采，西界的14线不可采，14-02孔尖灭。煤层总厚07.63m，平均厚度3.76m，有益厚度07.06m，平均3.50m。如果除西部不可采区段则可采厚度3.76m，煤层厚度是东厚西薄直到不可

17、采、尖灭，煤层结构简单到复杂，最多夹矸5层，单层厚度在0.30m以内。b. B5-6号煤层：上距B6-1号煤层0.4944.60m，平均是12.65m，层间距由西向东逐渐缩小，至23线时，则与42号煤层的间距多在1.00m以内，进而组合在一起，规律性明显。在穿过本煤层的68个钻孔中，全部可采（另有7个钻孔打穿其中一层煤），为稳定的巨厚煤层。煤层总厚度13.1026.10m，平均19.63m，有益厚度9.7921.78m，平均16.20m，可采厚度15.94m。煤层稳定，层位连续性好，厚度由西而东增厚，煤层结构从简单到复杂，含夹矸215层，一般58层，单层夹矸厚度偏小，一般在0.30m以内。B5

18、-6与B3-4号煤之间为灰色、灰黑色泥岩、粉砂岩，厚度0.268.20m，平均2.00m，2024线两层间距多在2.006.00m，分层清楚，西部两层间距均在1.00m以内，15-06孔仅为0.26m，L18-03孔则不能分层。B5-6与B3-4号煤层厚度相差不大，均在6.009.00m之间，夹矸特征近似，含夹矸07层，一般13层，单层夹矸厚度不大，多在0.30m以内，仅少数超过1m。总体看B3-6号煤层煤类单一，煤质变化简单，属全区可采的稳定型巨厚煤层。八道湾向斜北翼可采煤层特征详见附表1。1.6 煤炭地质储量、采区生产能力及服务年限矿井设计资源/储量是指矿井工业资源/储量减去设计计算的断层

19、煤柱、露头防水煤柱和井田境界煤柱等永久保护煤柱损失量后的资源储量。矿井设计储量减去工业场地、风井场地和主要井巷煤柱的煤量后乘以采区回采率为矿井设计可采储量。经计算，截止到2007年底，乌东煤矿尚有工业资源/储量1158.05Mt，可采储量693.68Mt，其中一水平343.78Mt，矿井北采区设计可采储量见表1-4。北采区服务年限为82.5a，其中一水平服务年限40.9a。 表1-4 矿井向斜北翼设计可采储量表 单位：Mt水平（m）矿井工业储量永久煤柱矿井设计储量保护煤柱开采损失设计可采储量+650以上105.57105.57+650-+60056.8025.1531.651.186.9823

20、.49一水平+600-+400222.718.41214.3010.4848.99154.83二水平+400-+200218.0420.03198.0116.7243.76137.53合计603.12159.15443.9628.3999.73315.841.7 矿井开拓及采煤方式1.7.1 矿井开拓方式矿井工业广场选择在原铁厂沟选煤厂东南侧，矿井开拓采用集中出煤分区开拓的方式，井田划分为2个开采水平，一水平标高为+400m，二水平标高为+200m。将整个井田划分为三个采区，原铁厂沟井田划分为北采区，原大洪沟、小红沟井田划分为南采区，原碱沟井田划分为西采区。在矿井工业场地内布置主、副斜井1对。

21、其中：主斜井倾角16，铺设胶带输送机，担负矿井联合技术改造后的集中提煤任务。副斜井在主斜井的西侧，相距40m，倾角22，采用单钩串车提升，担负矿井北、南采区的辅助提升任务。西采区的辅助提升任务由原碱沟场地的副斜井担负。1.7.2 开拓巷道布置（1）+400m水平辅助运输石门和+400m水平胶带输送机石门为实现分区开拓、集中运煤和排水的目的，设计在主、副斜井落底+400m水平后，布置+400m水平辅助运输石门和+400m水平胶带输送机石门，沟通八道湾向斜的南、北两翼，+400m水平辅助运输石门和+400m水平胶带输送机石门直接与南采区下部车场形成对接（南采区内的采区工程，作为原小红沟煤矿的水平延

22、深工程的一部分，由现生产矿井负责完成），分别担负南采区和西采区的主、辅运输任务。（2）+400m水平西翼集中胶带输送机运输巷和+400m水平西翼集中辅助运输大巷西采区与+400m水平辅助运输石门和+400m水平胶带输送机石门间距离约4km，为实现矿井分区开拓、集中运煤和排水的目的，需向西采区布置集中运输大巷，考虑到西采区瓦斯含量高，单巷施工长约4km，通风也不易解决，在采取机、轨分设后巷道断面也可大大减小，有利于的巷道维护，因此西翼集中运输大巷采用机、轨分设的方式，即分别布置+400m水平西翼集中胶带输送机运输巷和+400m水平西翼集中辅助运输大巷，分别担负西采区的主运输和大件设备运输任务。在

23、+400m水平辅助运输石门和+400m水平胶带输送机石门与B21-25煤层和B20煤层的见煤位置处，沿B21-25煤层和B20煤层向西分别布置+400m水平西翼集中胶带输送机运输巷和+400m水平西翼集中辅助运输大巷，与西采区下部车场形成对接（西采区内的采区工程，作为原碱沟煤矿的水平延深工程的一部分，由现生产矿井负责完成），+400m水平西翼集中胶带输送机运输巷和+400m水平西翼集中辅助运输大巷的坡度为3，并且每隔500m左右布置一个联络巷。各采区单独布置回风井，不设回风大巷。1.7.2 北采区位置北采区（原铁厂沟井田）煤层倾角4351，该区走向长6km，该采区为一双翼采区，主、副斜井井筒兼

24、作采区上山，西翼走向长1.9km，东翼走向长4.1km。小槽煤开采上限标高暂定为+650m，大槽煤开采上限标高暂定为+600m。1.8 矿井通风方式及瓦斯涌出情况乌东煤矿北采区回风井为立井，主要通风机为对旋轴流式通风机，通风方式均为抽出式。根据2007年矿井瓦斯等级鉴定结果：北采区矿井瓦斯相对涌出量为1.38m3 /t，瓦斯绝对涌出量为3.36 m3 /min，二氧化碳相对涌出量为2.53m3 /t，二氧化碳绝对涌出量为6.14 m3 /min。但深部相对涌出量不详，且在区内个别煤层中如B3-6号煤层的瓦斯含量相对较高，如82年、83年在17线开采B3-6号煤层的一个小窑，曾经发生过连续两次瓦

25、斯爆炸事故，均有人员伤亡。2 煤层瓦斯基础参数2.1 瓦斯基础参数分析煤层瓦斯赋存基础参数是矿井瓦斯防治和瓦斯抽放设计的依据，煤层瓦斯赋存基础参数主要包括：煤层原始瓦斯压力、煤层原始瓦斯含量、百米钻孔自然瓦斯涌出量及衰减系数、煤层透气性系数等。煤科总院沈阳研究院承担的“乌东煤矿北采区B12、B36煤层瓦斯基础参数测定与抽放瓦斯可行性研究报告”项目开展期间，对本矿的瓦斯基础参数进行了测定，测定结果如下。2.1.1 煤层瓦斯压力B12煤层的相对瓦斯压力在+500水平为0.2MPa；B36煤层+500水平在0.350.38MPa之间； +400水平在0.891.01MPa之间。2.1.2 煤层瓦斯含

26、量B12煤层的瓦斯含量+500水平为2.75 m3/t；B36煤层+500水平在3.353.51m3/t之间； +400水平在5.595.96 m3/t之间。2.1.3 煤层瓦斯衰减系数B12煤层钻孔自然瓦斯流量衰减系数在0.020.04d-1之间；B36煤层钻孔自然瓦斯流量衰减系数为0.030.05d-1。2.1.4 煤层透气性系数B12煤层的透气性系数在0.35m2/MPa2.d之间，B36煤层的透气性系数为0.1m2/MPa2.d。2.2 矿井瓦斯储量乌东煤矿北采区的瓦斯资源相当丰富，仅一水平（+400m）B1-2和B3-6煤层瓦斯储量和可抽量分别为1329.8Mm3和333.311Mm

27、3，这就为矿井的瓦斯开发利用提供了充足的资源条件，同时也对矿井的安全生产构成了严重的威胁。3 瓦斯抽放的必要性和可行性3.1瓦斯涌出量预测矿井瓦斯涌出量预测的任务是确定新矿井、新水平、新采区投产时瓦斯涌出量的大小，为矿井和采区提供通风及瓦斯管理方面的基础数据，它是矿井通风设计、瓦斯抽放和瓦斯管理必不可少的基础参数。在乌东煤矿北采区B12、B36煤层瓦斯基础参数测定与抽放瓦斯可行性研究报告项目中，沈阳研究院使用分源预测法，对乌东煤矿各主采煤层瓦斯涌出量进行了预测，结果如下：（1）乌东煤矿北采区+500水平B1-2煤层回采工作面瓦斯涌出量2.83m3/t，综掘工作面绝对瓦斯涌出量0.968m3/m

28、in；B3-6煤层回采工作面瓦斯涌出量3.50m3/t，综掘工作面绝对瓦斯涌出量1.497m3/min。（2）乌东矿北采区开采+400m标高时，B3-6煤层回采工作面瓦斯涌出量6.96m3/t，综掘工作面绝对瓦斯涌出量3.047m3/min。3.2瓦斯抽放的必要性根据国家煤矿安全监察局2010年颁布的煤矿安全规程第一百四十五条规定，凡有下列情况之一的矿井，必须建立地面永久瓦斯抽放系统或井下临时抽放系统：（1）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达到以下条件的： 大于或等于40m3/m

29、in； 年产量1.01.5Mt的矿井，大于30m3/min； 年产量0.61.0Mt的矿井，大于25m3/min； 年产量0.40.6Mt的矿井，大于20m3/min； 年产量小于或等于0.4Mt的矿井，大于15m3/min。（3）开采有煤与瓦斯突出危险煤层的。下面从三个方面来分析乌东煤矿北采区瓦斯抽放的必要性。3.2.1从矿井通风能力来看瓦斯抽放的必要性采掘工作面是否有必要进行瓦斯抽放的判断标准是：采掘工作面最大供风量小于稀释瓦斯所需要的风量，即当瓦斯涌量大于通风所能解决的瓦斯涌出量时就应当抽放瓦斯，其抽放瓦斯的必要性指标通常以下式表示： (3-1)式中：工作面允许的最大风速，4m/s；工作

30、面最小通风断面，5m2；允许风流中的瓦斯浓度1%，这里从安全的角度考虑取0.8%；瓦斯涌出不均衡系数，取1.5。按前面计算结果北采区B1-2煤层工作面产量超过3300t/d时瓦斯涌出量达6.49 m3/min（+500水平），B3-6煤层工作面产量超过2700t/d（+500水平）时瓦斯涌出量达6.56m3/min，1330 t/d（+500水平）时瓦斯涌出量达6.43m3/min，通风能力不能满足工作面所需风量的要求，难以保证工作面瓦斯不超限。且由于工作面采用综采，如增加风量，会造成风速过高，工作面煤尘太大，将对工作面作业人员的身体健康构成威胁。因此，从通风能力看矿井已具备建立抽放瓦斯系统的

31、必要条件。3.2.2 从资源和环保的角度来看瓦斯抽放的必要性瓦斯是一种优质的能源，将抽出的瓦斯加以利用，可以变害为宝，不仅改善能源结构，而且减少了对环境的污染，可以取得显著的经济效益和社会效益。根据前面计算乌东煤矿北采区一水平（+400m）B1-2和B3-6煤层瓦斯储量和可抽量分别为1329.8Mm3和333.311Mm3，这说明矿井的瓦斯资源比较丰富，为瓦斯开发利用提供了较为充足的条件。总之，无论是从矿井目前的瓦斯涌出现状、矿井通风能力，还是从资源和环保的角度来看都有必要进行瓦斯抽放，特别是深部煤炭的开采，瓦斯问题将是制约煤矿安全高效生产的重要因素，提前进行瓦斯抽放工作，对乌东矿安全生产很有

32、必要。3.3 瓦斯抽放的可行性3.3.1 本煤层瓦斯抽放的可行性本煤层瓦斯抽放的可行性是指煤层在天然透气性条件下进行预抽的可行性。一般来说，其衡量指标有两个个：一为煤层的透气性系数（）；二为钻孔瓦斯流量衰减系数（）。 据上述指标将煤层预抽瓦斯的难易程度进行分类，见表3-1。乌东煤矿本煤层瓦斯抽放难易程度评价结果见表3-2。表3-1 煤层预抽瓦斯难易程度分类表 指标难易程度钻孔瓦斯流量衰减系数(d-1)煤层透气性系数(m2/MPa2d)容易抽放可以抽放较难抽放0.0510100.10.1表3-2 乌东煤矿本煤层瓦斯抽放难易程度评价结果表煤层钻孔瓦斯流量衰减系数(d-1)煤层透气性系数(m2/MP

33、a2d)煤层抽放难易程度B1-20.020.040.35可以抽放B3-60.030.050.1可以抽放从表3-2可以看出，乌东煤矿北采区B1-2和B3-6煤层属于可以抽放煤层，具备本煤层瓦斯抽放的可行性。乌东煤矿采用分阶段开采，开采阶段下部煤层处在卸压范围内，煤层卸压膨胀而产生裂隙，使该区域内的煤层透气性大幅度增加，若能在下阶段煤层内先预掘巷（初期为抽放瓦斯巷，回期为阶段回采巷），在巷道内布置钻场，向卸压阶段煤层打抽放钻孔，对乌东煤矿下阶段卸压煤层涌出的瓦斯进行截流抽放，可大大地减轻工作面采空区瓦斯涌出量，保证工作面安全生产。因此，乌东煤矿北采区开展下阶段煤层瓦斯采前预抽和卸压抽放是可行的。3

34、.3.2 采空区瓦斯抽放的可行性乌东煤矿北采区工作面瓦斯涌出量预测结果显示，工作面瓦斯主要来源于下阶段煤层涌出的瓦斯。在开采阶段煤层回采过程中，下阶段煤层和围岩因受阶段开采的采动影响，其内瓦斯的卸压大量涌向工作面采空区，而后涌向工作面上隅角和回风流中。这部分瓦斯在风压的作用下涌向回采工作面，是造成工作面回风隅角和回风巷道的瓦斯超限主要原因之一。考虑到乌东煤矿开采B1-2和B3-6煤层有自燃发火倾向性，采空区丢失的浮极易引起自燃发火，若对工作面采空区进行强化抽放，会增加采空区内漏风量，使采空区氧化带内丢煤供氧量相对增加，采空区防火任务加重，对工作面安全生产不利，严重者可导致采空区煤炭自燃发火事故

35、，为防止采空区煤炭自燃发火事故的发生和减少采空区瓦斯的大量涌进出，需对采空区瓦斯抽放参数进行优化，应根据工作面通风参数确定合理的抽放量和抽放位置。根据乌东煤矿北采区煤层赋存情况、巷道布置特点等其它因素分析，乌东煤矿北采区工作面在回采期间，采用下阶段煤层瓦斯采前预抽和卸压抽放方法，也可能能出现上隅角瓦斯超限，需采取综合抽放瓦斯措施。采用上隅角插管抽放采空区浅部瓦斯方法可解决上隅角瓦斯超限问题。因此，乌东煤矿适量抽放采空区瓦斯是可行的。综上所述，乌东煤矿北采区在开采B1-2和B3-6煤层进行工作面预抽、下阶段煤层卸压抽放煤层瓦斯和上隅角插管抽放采空区瓦斯方法是可行的。4 矿井抽放瓦斯方案与工艺4.

36、1 瓦斯治理规划的指导思想以科学发展观为指导，坚持以人为本，关爱矿工生命，树立“瓦斯事故可以预防和避免”、“瓦斯是资源和清洁能源”的意识，贯彻“安全第一、预防为主”和瓦斯治理“先抽后采、监测监控、以风定产”的方针，切实加强煤矿瓦斯治理与利用工作，努力建设本质安全型矿井，确保能源供应安全和矿井的可持续发展。 依靠科技进步发展先进生产力，处理好安全与生产的矛盾，树立“瓦斯事故可以预防和避免”的意识。 坚持“可保尽保、应抽尽抽、先抽后采、煤气共采”的瓦斯综合治理战略，“高投入、高素质、严管理、强技术、重责任”的瓦斯治理原则和“以抽定产、以风定产、工程先行、技术突破、装备升级、管理创新、全面提高”的治

37、理思路。 坚持本质安全型开采，高瓦斯煤层必须通过瓦斯治理，确保在安全状态下进行开采。 加强与科研机构和煤炭院校和合作，对瓦斯治理技术进行攻关研究，引进和使用瓦斯治理的先进技术和装备，形成一套适合板石煤矿生产条件的瓦斯综合治理技术体系。 加大投入，完善瓦斯综合治理系统和装备，重点是矿井通风、瓦斯抽采、防灭火、综合防尘、监测监控等方面。 突出重点，加大瓦斯抽采力度。优先利用采动煤岩移动卸压技术抽采煤层瓦斯；施工穿层钻孔抽临近层瓦斯。 强化培训，提高职工队伍素质。建立和完善与瓦斯治理相适应的人才战略机制，创造“以人为本、人尽其才、才尽其用”的环境。建立和完善正常的职工教育培训机构，有计划地进行强制性

38、全员安全培训，安监员、瓦检员等特殊工种岗位必须做到持证上岗。重视抓好在职人员的继续培训，提高职工队伍的整体素质。 严格管理，落实“三大规程”和技术措施。严格执行煤矿安全规程、煤矿瓦斯治理经验五十条等的规定和要求。 加强管理制度建设，完善月度一通三防隐患排查制度；瓦斯治理督查和督导制度；瓦斯超限分级追查处理和系统分析制度；现场瓦斯异常情况实时监控制度；瓦斯治理“一矿一策”、“一面一策”制度；瓦斯治理工程“两同时、一超前”制度；班队长“一通三防”持证上岗制度等瓦斯综合治理制度体系。4.2 瓦斯治理规划的总体思路本次瓦斯治理规划的总体思想是：以瓦斯综合治理为突破口，从根本上解决威胁矿井安全生产的最大

39、隐患，全面改善矿井的安全生产环境，打造一个“本质安全”型的煤炭企业，创建一个平安、稳定、和谐和快速发展的矿区。瓦斯治理规划的总体思路是：完善通风系统，提高矿井抗灾能力；与煤炭科研院所联合，调整生产系统，改变生产工艺，优化生产环节，提高生产能力；提高装备水平，加大瓦斯抽采力度，提高矿井瓦斯抽采率；加大监控力度，提高管理水平，杜绝瓦斯超限作业，采掘工作面回风流瓦斯控制在0.8以下；杜绝“一通三防”人身事故。4.3 工作面抽放瓦斯方法选择根据乌东煤矿北采区工作面的瓦斯涌出量预测以及工作面瓦斯来源分析结果，工作面涌出的瓦斯有1015%来源于开采阶段煤层，有80%以上来源于采空区（含下阶段煤层、邻近层涌

40、出的瓦斯），需对下阶段煤层和采空区瓦斯进行强化抽放。针对乌东煤矿北采区工作面瓦斯涌出特征，提出如下抽放方法：（1）阶段巷道钻孔预抽开采阶段煤层和下阶段煤层瓦斯乌东煤矿开采标高差距较大，矿井开采浅部时，工作面靠通风可以解决瓦斯超限问题，进入深部后，开采层瓦斯涌出量会有较大的增加，需对开采层进行预抽。考虑到开采阶段煤层已经卸压，煤层只有部分残余瓦斯，若对正在开采阶段煤层打钻孔预抽，效果不会很理想。若在开采阶段回采前，将下阶段回风巷道（或运输巷道）预先掘出，在该巷道内布置钻场，沿着煤层向上打煤层钻孔，终孔点落在正在回采阶段煤层内，可对正在开采阶段煤层和下阶段煤层进行采前预抽和采后下阶段煤层卸压抽放，

41、又能有效截流下阶段煤层涌出的卸压瓦斯，减小工作面瓦斯涌出量，其抽放方法见图4-1。（2）上隅角插管抽放采空区瓦斯在回风巷内敷设抽放瓦斯管道，随着工作面的推进抽放瓦斯管道逐步埋入采空区35m范围内，对采空区涌出的瓦斯进行抽放。在顶板周期来压或采空区瓦斯涌出量大时，可对上隅角进行简易的封堵（挂风幛或简易的封堵墙），增加采空区的密闭性，减少因抽放造成工作面上隅角漏风，提高上隅角瓦斯抽放效果，拦截采空区瓦斯涌出。上隅角插管抽放采空区瓦斯方法见图4-2。图4-1 下阶段巷道钻孔抽放瓦斯布置示意图 图4-2 上隅角插管抽放瓦斯平面示意图（3）掘进工作面瓦斯抽放根据对乌东煤矿北采区掘进工作面瓦斯涌出量预测结

42、果，开采+400水平B3-6煤层时工作面瓦斯涌出量达3.047m3/min，随着开采深度的增加，掘进工作面瓦斯涌出量将增大，掘进工作面应考虑边掘边抽，降低巷道煤壁和工作面落煤的瓦斯涌出量，抽放方法见图4-3，施工参数见表4-1。图4-3 掘进工作面抽放瓦斯示意图表4-1 掘进工作面预抽钻孔参数表孔号孔径/mm与巷道夹角/倾角/孔深/m钻孔间距/m孔底至巷帮平距/m1946610011029496100115注：施工过程中，钻孔参数根据煤层赋存情况适当调整。4.4矿井抽放瓦斯量预计随着乌东煤矿开采深度的加深，煤层瓦斯涌出量逐渐增大，给矿井的安全生产带来影响。根据乌东煤矿北采区瓦斯抽放可行性报告（

43、2011年煤炭科学研究院总院沈阳研究院）知，北采区+400m水平B3-6煤层瓦斯含量达到5.96m3/t，根据现场实际，同一开采水平B3-6煤层瓦斯涌出量大于B1-2煤层，因此本次对抽放瓦斯量预计是以+400m水平B3-6煤层工作面为依据，预测B1-2煤层工作面需要抽放的瓦斯量。1、钻孔抽放瓦斯量预计北采区煤层采用下阶段巷道钻孔抽放瓦斯开采层瓦斯方法，主要是利用采动影响使煤层透气性系数增大原理，重点抽放下阶段煤层卸压瓦斯。一般情况下，煤层卸压后，透气性系数增加几十倍，甚至几千倍，抽放率能达到5080%。按照我国目前抽放本煤层瓦斯技术水平和工作面瓦斯来源构成， B3-6煤层瓦斯涌出为6.96m3

44、/t，假设工作面日产量6500t/d，煤层瓦斯涌出量达到31.42m3/min，钻孔抽放采空区瓦斯涌出量80%计算，故B3-6煤层工作面抽放瓦斯量25.14m3/min。2、掘进工作面抽放瓦斯量预计根据对乌东煤矿开采+400m标高时，B3-6煤层掘进瓦斯涌出量3.047m3/min，靠通风能解决掘进工作面回风瓦斯超限问题比较困难时，应考虑掘进工作面抽放，掘进工作面抽放瓦斯量按2 m3/min预留。4.5抽放服务年限与抽放规模由于矿井采用本煤层预抽、边采边抽、边掘边抽和采空区抽放相结合的抽放方法，其抽放服务根年限与矿井生产服务年限相当。乌东煤矿目前生产能力6.0Mt/a，三个采区4个综采工作面同

45、时开采。根据矿井开拓布置情况，各采区之间距离较远，特别是西采区距北采区距离10km左右，采用一套系统抽放管路较长，管网阻力损失较大。从目前矿提供的矿井瓦斯资料结果分析，西采区、南采区开采煤层瓦斯含量较低，大部分煤层处在瓦斯风化带范围内，对目前工作面安全开采没有构成威胁，暂不考虑建立地面瓦斯抽放系统。北采区目前工作面瓦斯涌出预测结果看，进入一水平深部靠通风方法不能解决工作面瓦斯超限问题，应建立抽放瓦斯系统。根据前面对工作面抽放瓦斯量预计，北采区煤层采用下阶段巷道钻孔抽放瓦斯开采层瓦斯方法基本上能解决工作面瓦斯超限问题，但遇到瓦斯涌出异常区时，采用单一的抽放方法不能解决工作面瓦斯超限问题，需采用综合抽放措施，根据乌东煤矿北采区工作面的实际情况分析，采用下阶段钻孔抽放卸压煤层瓦斯和采用上隅角插管抽放采空区瓦斯是可行的。考虑到下阶段钻孔抽放卸压煤层瓦斯需要高负压抽放，而上隅角插管抽放采空区瓦斯需低负压抽放，因此北采区应建立两套独立抽放瓦斯系统，一套高负压抽放系统服务下阶段巷道钻孔预抽开采阶段煤层和下阶段煤层瓦斯方法，一套低负压抽放系统服务上隅角插管抽放采空区瓦斯。由于B3-6煤层瓦斯涌出量大，本次预计抽放量按两个工作面都布置在B3-6煤层，即采区瓦斯涌出量最大的时候，需要抽放瓦斯量50.28/min，再考虑掘进工作面异常涌出区需抽放瓦斯2m3/min，按4个掘进面计算，则北采区需抽放