普安县地瓜镇宏发煤矿技改补贴.doc

普安县地瓜镇宏发煤矿瓦斯治理示范项目方案普安县地瓜镇宏发煤矿二0一三年十月第1章 项目总论1、项目名称2、项目实施单位3、项目性质4、项目建设地点5、项目投资情况第二章 项目概述1、项目背景2、项目要求第三章 项目建设技术方案1、设计原则2、设计依据3、瓦斯灾害的防治第四章 项目预算第六章 建设工期及进度第七章 项目经济效益分析及评价第八章 项目风险分析第九章 社会综合效益分析第十章 结论及建议 第一章 项目总论 一、项目名称普安县地瓜镇宏发煤矿瓦斯治理示范项目。二、项目实施单位：普安县地瓜镇宏发煤矿3、 项目建设地点普安县地瓜镇宏发煤矿4、 项目投资情况宏发煤矿瓦斯治理示范项目总投资为749万元，其中：根据黔西南州财企（2013）67号文件关于下达2013年第一批省煤矿安全技改专项资金计划的通知精神，2013年第一批煤矿安全专项资金贵州省补助220万元，其余的529万元为矿自筹资金。第2章 项目概述一、项目背景1、项目现状 普安县地瓜镇煤炭资源丰富。为充分发挥煤炭资源优势，促进普安县地瓜镇煤炭开发的健康、持续、合理、有序发展，在合理开发煤炭资源的前提下，结合实际情况，使之逐步形成规模建设；同时应遵循科学发展观，使煤炭工业走上可持续发展之路。根据贵州省煤炭管理局关于贯彻落实有关问题的专专题会议纪要，矿井生产规模由原设计21万t/a变更为30万t/a。同时，根据贵州省安全生产监督管理局、贵州省煤矿安全监察局、贵州省煤炭管理局文件（黔安监管办字2007345号“关于加强煤矿建设项目煤与瓦斯突出防治工作意见”的精神；对建设矿井的瓦斯治理工作必须进行从严监管，为此特编制宏发煤矿瓦斯治理示范项目的方案。2、 项目编制的原则1）坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产方针，为矿井的安全施工及生产创造良好条件。安全责任，重于泰山，本着对人的生命安全及身体健康高度负责的原则，严格执行国家现行的有关安全生产法律、法规。针对矿井采掘活动中存在的各种不安全因素，其目的是为了保障煤矿安全生产和人身安全，防止煤矿瓦斯事故发生，使矿井在实施安全生产管理中有据可查，为矿井的安全生产管理营造良好的硬件、软件环境，使其具备良好的安全生产条件。2）深入贯彻落实科学发展观，坚持“以人为本”和“安全发展”，坚持 “先抽后采、监测监控、以风定产”的瓦斯防治工作方针，着力建立“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位、隐患排除、综合利用”的瓦斯治理二十四字工作体系。二、项目要求要求瓦斯治理示范项目方案编制及实施必须符合煤矿安全规程、防治煤与瓦斯突出规定（2009）等政策、法规、标准要求。第3章 项目建设技术方案一、编制原则1、坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产方针，为矿井的安全施工及生产创造良好条件。安全责任，重于泰山，本着对人的生命安全及身体健康高度负责的原则，严格执行国家现行的有关安全生产法律、法规。针对矿井采掘活动中存在的各种不安全因素，其目的是为了保障煤矿安全生产和人身安全，防止煤矿瓦斯事故发生。2、坚持“以人为本”和“安全发展”，坚持 “先抽后采、监测监控、以风定产”的瓦斯防治工作方针，着力建立“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位、隐患排除、综合利用”的瓦斯治理二十四字工作体系。二、编制依据严格按照煤矿安全规程、防治煤与瓦斯突出规定（2009）等政策、法规。贵州省安全生产监督管理局、贵州省煤矿安全监察局、贵州省煤炭管理局文件（黔安监管办字2007345号“关于加强煤矿建设项目煤与瓦斯突出防治工作意见”等文件进行编制。3、 瓦斯治理示范项目技术方案 （一）矿井主要灾害因素及安全条件1、煤层瓦斯赋存及规律根椐本井田及相邻井田资料，本井田煤层瓦斯风氧化带深度50m，一般煤层随标高的降低，瓦斯含量有增加的趋势：同一煤层随埋藏深度的增加，瓦斯也有增加的趋势，即深部煤层瓦斯含量较浅部煤层含量高。同一钻孔不同煤层的瓦斯含量从上至下瓦斯含量变化无明显的规律；瓦斯含量与煤层厚度和煤的结构、构造有关，煤层厚度大，瓦斯含量较大，粉或粉粒状的煤比块状煤瓦斯含量大。2、煤层瓦斯含量、压力本矿2010、2011年度分别进行过煤矿瓦斯等级鉴定，2012年进行过煤与瓦斯突出危险性鉴定，各年度瓦斯鉴定情况摘要如下：贵州省能源局文件黔能源发2010801号对黔西南州煤矿2010年度矿井瓦斯等级鉴定报告的批复，宏发煤矿的矿井绝对瓦斯涌出量为1.03m3/min，相对瓦斯涌出量为11.32 m3/t，为高瓦斯矿井。贵州省能源局文件黔能源发2011709号对黔西南州煤矿2011年度矿井瓦斯等级鉴定报告的批复，宏发煤矿的矿井绝对瓦斯涌出量为7.23m3/min，相对瓦斯涌出量为13.82/t，为高瓦斯矿井。2012年6月煤炭科学研究总院给17-1号煤层做了煤与瓦斯突出鉴定，鉴定为为突出矿井。本次设计的瓦斯数据参照贵州省煤矿地质工程咨询地质环境监测中心贵州省普安县地瓜镇宏发煤矿储量核实报告中各煤层水份、灰份、挥发份以及煤层埋深等数据计算，经预测计算，经计算各煤层瓦斯含量在14.1017.30m3/t之间，瓦斯压力在1.612.48MPa之间。预测结果如下表所示。 各采区煤层瓦斯压力、瓦斯含量表煤层编号17192326煤层埋藏深度(m)221325410.0424.0瓦斯压力（MPa）2.482.201.721.61瓦斯含量（m3/t）15.3314.1011.3213.00经计算矿井相对瓦斯涌出量为25.747m3/t，绝对瓦斯涌出量为16.254m3/min，根据以上计算采煤工作面相对瓦斯涌出量为9.189m3/t,绝对瓦斯涌出量为5.801m3/min，掘进工作面绝对瓦斯涌出量为0.704m3/min；根据矿井瓦斯涌出量预测计算值，矿井瓦斯等级为高瓦斯矿井，矿井瓦斯涌出量大，除必须采取瓦斯抽采的同时，应加强矿井的通风，满足矿井排放瓦斯的要求。3、矿井瓦斯等级及煤与瓦斯突出危险性1）、矿井瓦斯根据贵州省煤炭管理局文件（黔煤行管字200766号对黔西南州煤矿2006年度矿井瓦斯等级鉴定报告的批复，普安县三板桥云庄煤矿矿井绝对瓦斯涌出量为1.41m3/min，相对瓦斯涌出量为9.63m3/t，测定数据及矿井瓦斯等级鉴定结果，矿井为低瓦斯矿井。2）、煤与瓦斯突出危险性2012年6月煤炭科学研究总院给17-1号煤层做了煤与瓦斯突出鉴定，鉴定为为突出矿井。 宏发煤矿煤与瓦斯突出危险性参数测试结果表煤层编号煤的破坏类型瓦斯放散初速度（P）煤的坚固性系数（F）煤层瓦斯压力P（MPa）17-1号100.50.74根据贵州省安全生产监督管理局、贵州省煤矿安全监察局和贵州省煤炭管理局联合下发的黔安监管办字2007345号文件“关于加强煤矿建设项目煤与瓦斯突出防治工作的意见”，普安县划为煤与瓦斯突出危险区。4、 邻近矿井瓦斯、煤尘、自燃倾向性、煤与瓦斯突出、地温等情况与宏发煤矿毗邻的矿井有普安县老虎田煤矿，其瓦斯、煤尘、自燃倾向性、煤与瓦斯突出、地温等情况详见表。 邻近矿井2010年瓦斯、煤尘、自燃倾向性、煤与瓦斯突出等情况统计表序号矿井名称瓦斯煤层自燃倾向性煤尘爆炸危险性煤与瓦斯突出地温备注相对(m/t)绝对(m/min)等级普安县老虎田煤矿9.311.5高瓦斯二类有无正常（2) 瓦斯治理、 瓦斯赋存状况本矿2010、2011年度分别进行过煤矿瓦斯等级鉴定，2012年进行过煤与瓦斯突出危险性鉴定，各年度瓦斯鉴定情况摘要如下：贵州省能源局文件黔能源发2010801号对黔西南州煤矿2010年度矿井瓦斯等级鉴定报告的批复，宏发煤矿的矿井绝对瓦斯涌出量为1.03m3/min，相对瓦斯涌出量为11.32 m3/t，为高瓦斯矿井。贵州省能源局文件黔能源发2011709号对黔西南州煤矿2011年度矿井瓦斯等级鉴定报告的批复，宏发煤矿的矿井绝对瓦斯涌出量为7.23m3/min，相对瓦斯涌出量为13.82/t，为高瓦斯矿井。2012年6月煤炭科学研究总院给17-1号煤层做了煤与瓦斯突出鉴定，鉴定为为突出矿井。2）瓦斯参数（1）瓦斯风氧化带瓦斯风化带的划分方法：按照每克可燃物质含2ml可燃气体相对应的深度为准。其上为瓦斯风化带，其下为瓦斯带。根据所作的瓦斯地质工作和资料分析，推测瓦斯风化带距地表斜长约30m。2012年6月，煤炭科学研究总院给17-1号煤层做了煤与瓦斯突出鉴、17-1#煤层进行煤与瓦斯突出危险性鉴定，并提交了宏发煤矿17-1#煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告测得瓦斯放散初速度P、煤的坚固性系数f、瓦斯压力P如表。3）煤层瓦斯透气性系数开采层瓦斯抽采的可行性取决于煤层的透气性，其评价指标有两个：煤层的透气性系数（l）和钻孔瓦斯流量衰减系数（a）。开采层预抽瓦斯可行性评价标准见表。开采层预抽瓦斯难易程度分类表 抽采难易程度钻孔瓦斯流量衰减系数a（d-1）煤层透气性系数l（m/MPa2d）容易抽采10可以抽采0.0030.05100.1较难抽采0.050.1本矿地质报告未提供煤层的透气性系数（l）和钻孔瓦斯流量衰减系数（a），矿井在建设及生产过程中必须进行各区域煤层的钻孔瓦斯流量衰减系数、煤层透气性等有关参数的测定，以便采取有效的瓦斯防治措施。4）煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出危险性2012年6月，煤炭科学研究总院给17-1号煤层做了煤与瓦斯突出危险性鉴定，提交了普安县地瓜镇宏发煤矿17-1号煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告，各项煤与瓦斯突出参数测试结果，所下表示。 宏发煤矿煤与瓦斯突出危险性参数测试结果表煤层编号煤的破坏类型瓦斯放散初速度（P）煤的坚固性系数（F）煤层瓦斯压力P（MPa）17-1号16.90.340.89本报告经贵州省能源局备案，2012年6月煤炭科学研究总院给17-1号煤层做了煤与瓦斯突出鉴定，鉴定为为突出矿井。2）瓦斯灾害治理措施（1）降低矿井瓦斯浓度的途径本矿井各煤层瓦斯含量都超过10m/t，设计投产期采用开采保护层及预抽煤层瓦斯等综合抽采瓦斯措施将开采层瓦斯预抽后降至8 m/t以下、压力降到0.74 MPa以下消突。降低矿井瓦斯浓度的途径主要有以下二个方面：A、对开采层及邻近层瓦斯进行预抽采掘前预抽：开采鉴定为无突出危险性的区域时采用本煤层巷道对回采工作面进行预抽方法。开采未进行突出危险性鉴定的区域，利用布置于各区段的底板瓦斯抽放岩巷对煤层群瓦斯进行穿层预抽以及本煤层瓦斯顺层抽放相结合的方式进行瓦斯预抽。采掘中抽采：当采煤工作面瓦斯涌出量8m/t（预抽消突后）时，采用以通风为主的手段，同时根据“防突规定”考察煤层突出危险性。当采煤工作面瓦斯涌出量8m/t（预抽消突后）时，可据实际情况采用高位钻孔卸压抽采、底板瓦斯抽采巷卸压抽采、上顺槽埋管抽采等综合抽采技术降低煤层瓦斯含量。采掘后抽采：主要是对已采采空区密闭抽采，视采空区瓦斯涌出量情况实际决定。B、对生产区域进行合理配风根据矿井采掘工作面瓦斯涌出量及巷道断面要求，对采掘工作面进行合理的配风。由于本矿井瓦斯涌出量较大，经过预抽后采煤工作面所配风量仍然不能满足稀释瓦斯浓度的要求，本矿井采用低负压瓦斯抽采系统对工作面回风巷向采空区进行埋管抽采，使工作面回风瓦斯浓度满足要求。2）矿井瓦斯抽排量的定性定量分析根据上述对瓦斯含量预测计算分析，本矿井瓦斯含量较高，按照防治煤与瓦斯突出规定及有关AQ标准的要求，需将矿井煤层瓦斯含量降至无突出危险指标内，即煤层瓦斯含量降至8.0m/t以下或煤层瓦斯压力降至0.74MPa。瓦斯抽采方法分为采前抽采、采中抽采及采后抽采三种。3）瓦斯灾害治理方法的选择A、一采区瓦斯灾害治理措施选择宏发煤矿处在345号文件（黔安监管办字【2007】）划定的煤与瓦斯突出区域内，本次按突出矿井设计，根据提供的资料一采区开采范围内1#煤层已进行煤与瓦斯突出危险性鉴定，鉴定为不具煤与瓦斯突出危险性，因此，一采区采用如下降低瓦斯浓度的方法：（1）瓦斯抽采1）回采工作面运输顺槽采取顺层抽放瓦斯的方法；2）采面回风顺槽埋管抽放采空区瓦斯；3）掘进工作面采用先抽后掘抽放局部瓦斯。（2）风排瓦斯进行矿井风量计算，根据矿井采掘工作面瓦斯涌出量及巷道断面要求，对采掘工作面等主要用风地点进行合理的配风，以稀释矿井涌出的瓦斯。（3）控制和消除引爆火源，防止引爆瓦斯。（4）采取隔爆措施，防止事故扩大。B、后期瓦斯灾害治理措施选择当矿井开采其它未进行煤与瓦斯突出危险性鉴定或鉴定为具有煤与瓦斯突出危险性的区域应采取如下瓦斯治理措施。（1）瓦斯抽采底板瓦斯抽采巷作穿层钻孔预抽条带或块段瓦斯； 回采工作面运输顺槽采取顺层抽放瓦斯的方法；采面回风顺槽埋管抽放采空区瓦斯；掘进工作面采用先抽后掘抽放局部瓦斯。（2）风排瓦斯进行矿井风量计算，根据矿井采掘工作面瓦斯涌出量及巷道断面要求，对采掘工作面等主要用风地点进行合理的配风，以稀释矿井涌出的瓦斯。（3）控制和消除引爆火源，防止引爆瓦斯。（4）采取隔爆措施，防止事故扩大。（三）瓦斯抽采1、矿井瓦斯储量及可抽量1）矿井各煤层瓦斯含量由于本矿井没有瓦斯储量图及测定相关的资料，故采用经验公式计算煤层瓦斯含量，根据煤层瓦斯含量经验公式为：根据上述经验公式计算得出一采区瓦斯含量：一采区最低开采标高为+1450m，距地表垂深为328.0m，将以上各参数代入公式计算得一采区煤层瓦斯含量见表。 一采区煤层瓦斯含量计算表煤层Wf()Af()Vr()fn()H(m)KYT(C)(t/m3)abP(MPa)en瓦斯含量(m3/t)17-1#1.24 15.3313.31 4.53281.03201.485.20 0.95 1.80 1.49 15.33 从表中可看到，采区煤层开采至采区最低开采标高时的瓦斯压力均大于0.74MPa，瓦斯含量均大于8（m3/t）；根据防治煤与瓦斯突出规定中区域预测的临界值，17-1#煤层在开采各个采区时，均有煤与瓦斯突危险性，因此在开采前委托有资质的单位进行煤与瓦斯突出鉴定，以鉴定结果为准，采取相应的防突措施。根据煤矿瓦斯抽采基本指标的规定，将煤层瓦斯含量降到8m/t以下或将煤层瓦斯压力降到0.74MPa（表压）以下。经预测1#、17#煤层的各采区开采时，瓦斯含量大于8m/t、煤层瓦斯压力超过了0.74MPa（表压），矿井在开采前必须对开采层进行瓦斯预抽，经抽采后效果检验，瓦斯压力和瓦斯含量必须符合防治煤与瓦斯突出规定的要求。据防治煤与瓦斯突出规定的要求，煤层瓦斯含量经抽采后需小于8m3/t，则瓦斯抽采率测算如下：17-1#煤层（13.33-8）/13.3340.0%故为确保安全起见，矿井煤层瓦斯抽采率取48%可满足瓦斯含量经抽采后小于8m3/t的要求，经抽采后各煤层的瓦斯含量详见下表：煤层编号一采区二采区三采区原始瓦斯含量（m3/t）15.3315.1213.33瓦斯抽采率（%）484848矿井瓦斯预抽量（m3/t）7.358 7.258 6.398 抽采后瓦斯含量（m3/t）7.972 7.862 6.932 2）瓦斯储量计算范围矿井瓦斯涌出量是指井田开发过程中，受采动影响能够排放瓦斯的煤层（包括不可采煤层）所储存的瓦斯量。包括：矿井可采煤层瓦斯涌出量；受采动影响后能够向开采空间排放的各不可采煤层的瓦斯储量；受采动影响向开采空间排放的围岩瓦斯储量。3）瓦斯储量及可抽量（1）瓦斯储量矿井瓦斯储量：W=W1+W2+W3按照煤矿瓦斯抽采基本指标要求，并结合我国目前抽放瓦斯的实际水平及设计对本矿井煤层瓦斯抽采方法，矿井各煤层瓦斯抽采率按48%进行瓦斯储量计算。 瓦斯储量及可采瓦斯量表煤层名称储量（万t）煤层原始瓦斯含量（m3/t）残存瓦斯含量（m3/t）瓦斯储量（万m）抽采率（%）可抽瓦斯量（万m）备注煤层瓦斯储量围岩瓦斯储量合计17-1#16015.23 2.11 2135.30 423.04 2538.24 48%1210.319#15015.02 2.11 1961.20 390.30 2341.80 48%1114.023#31313.13 1.65 3605.04 731.17 4387.01 48%2125.7 26#20813.20 1.65 2403.20 484.64 2907.84 48%1385.6 不可采煤层3040.72 608.74 3652.47 1773.8 小计83113189.42637.89 15827.37517.12、矿井瓦斯涌出量本矿设计以一个采区、一个普采工作面和二个掘进工作面达到设计生产能力，首采工作面布置在17-1#号煤层。1)回采工作面瓦斯涌出量（1）开采层瓦斯涌出量采煤工作面本层瓦斯涌出量：q1K1K2K3(W0-WC)经计算：17-1#煤层为2.10m3/t，19#煤层为1.75m3/t。将以上各参数代入公式计算得采煤工作面本层瓦斯涌出量见表。 各煤层采煤工作面本层瓦斯涌出量计算表煤层K1工作面回采率K2K3L(m)h(m)m(m)M(m)W0(m3/t)Wc(m3/t)瓦斯涌出量(m3/t)17-1#1.30.951.15 0.76312014.21.64 1.64 7.9722.11 6.12319#1.30.951.20 0.76312014.22.66 2.66 6.9321.65 5.517（2）邻近层瓦斯涌出量本矿可采煤层为1#、17#煤层，按由上至下的开采顺序，参照（AQ1018-2006）标准附图D.1 邻近层瓦斯排放率与层间距的关系曲线选取瓦斯排放率，不可采邻近层涌入开采层的瓦斯量，按开采层原始瓦斯含量的20%估算。根据（AQ1018-2006）标准，缓倾斜煤层上邻近层的层间距超过100m以后，上邻近层的瓦斯不再涌入开采层，下邻近层的层间距超过50m以后，下邻近层的瓦斯不再涌入开采层。开采1#煤层时，1#煤层属可采煤层的最上部煤层，无上邻近层，下邻近层未进行开采也未进行预抽，按原始瓦斯含量进行计算，但下邻近层与1#煤层之间的层间距均超过了50m，因此，下邻近层瓦斯不再涌入开采层，不可采层及围岩涌入开采层的瓦斯计算如下：15.3320%3.066(m3/t)则开采1#煤层时，采面工作面相对瓦斯涌出量为：q采q1q26.123+3.0669.189(m3/t)开采17#煤层时，17#煤层为矿区内可采煤层的最下部煤层，无下邻近层，上部1#煤层与17#煤层之间的层间距超过了100m，设计为分煤层开采，开采17#煤层时，上部1#煤层已采空，因此，上部1#煤层的瓦斯不再涌入开采层；因此，不可采层涌入开采层的瓦斯计算如下：13.3320%2.666(m3/t)则开采17#煤层时，采面工作面相对瓦斯涌出量为：q采q1q25.517+2.6668.183(m3/t)（3）回采工作面瓦斯涌出量根据以上计算可知道，当开采1#、17#煤层各采区时，1#煤层回采工作面的相对瓦斯涌出量最大，为9.189m3/t，影响矿井整体瓦斯涌出量也是最大，因此，以下计算将以开采1#煤层时的瓦斯涌出作为设计依据。因此，矿井采煤工作面生产能力按30万吨/年计算，采煤工作面相对瓦斯涌出量为9.189m3/t，绝对瓦斯涌出量为5.801m3/mim。2）掘进工作面瓦斯涌出量掘进工作面瓦斯涌出量包括掘进巷道煤壁瓦斯涌出量和掘进巷道落煤的瓦斯涌出量，即公式：q掘q3q4q3DVq0(2-1)q4sV(W0-WC)；掘进工作面瓦斯涌出量为：Q掘q3+q4DVq0(2-1)+sV(W0-WC)根椐以上公式，取煤层瓦斯涌出最大的1#煤层进行计算。Q掘q3+ q4DVq0(2-1)+sV(W0-WC)0.704m3/min3）采区相对瓦斯涌出量根据矿井开拓部署，本矿为一个采区一个生产工作面组织生产。则：4）矿井瓦斯涌出量矿井瓦斯涌出量采用下式计算m3t因此，矿井瓦斯涌出量预测量为：18.389m3/t，根据上述计算，矿井预抽瓦斯量取大值为：7.358m3/t。则：矿井相对瓦斯涌出量矿井瓦斯涌出量预测量+矿井预抽瓦斯量18.389+7.35825.747（m3/t）经预测计算值比矿井瓦斯等级鉴定值大，因此，设计选取预测计算值作为本设计依据，矿井相对瓦斯涌出量为：25.747m3/t。建议矿井建设及生产中进一步测定瓦斯基础参数，核算矿井瓦斯涌出量。经计算，预测矿井相对瓦斯涌出量为25.747m3/t，绝对瓦斯涌出量为16.254m3/min，根据以上计算采煤工作面相对瓦斯涌出量为9.189m3/t,绝对瓦斯涌出量为5.801m3/min，掘进工作面绝对瓦斯涌出量为0.704m3/min；根据矿井瓦斯涌出量预测计算值，矿井瓦斯等级为高瓦斯矿井，矿井瓦斯涌出量大，除必须采取瓦斯抽采的同时，应加强矿井的通风，满足矿井排放瓦斯的要求。3、瓦斯抽采和方法本矿按煤与瓦斯突出矿井设计和管理。矿井在建设和生产中必须贯彻落实国家局安监总煤装2007188号关于加强煤矿瓦斯先抽后采工作的指导意见中，先抽采的指导原则和目标，使矿井采掘活动严格控制在瓦斯抽采达标的区域和煤层内。指导原则。矿井瓦斯抽采必须落实“先抽后采、监测监控、以风定产”十二字方针，把实现瓦斯先抽后采与实现矿井瓦斯全方位监测监控、坚持采掘工作面“以风定产”有机结合起来，实现对瓦斯的综合防治。同时瓦斯先抽后采还必须坚持“多措并举、应抽尽抽、抽采平衡”的原则，把煤矿瓦斯先抽后采真正落到实处。 工作目标。一是要满足采掘工作面防止煤与瓦斯突出的要求。突出煤层突出危险区域的采掘工作面经预抽后，瓦斯含量和瓦斯压力能够达到基本指标规定要求。 二是满足采掘工作面安全生产的要求。煤层经预抽瓦斯后，采掘工作面瓦斯抽采率、煤的可解吸瓦斯含量和回风流瓦斯浓度达到基本指标的要求。三是逐步实现“抽、掘、采”平衡。使矿井采掘活动严格控制在瓦斯抽采达标的区域和煤层内。瓦斯抽采的依据：有下列情况之一的矿井必须进行瓦斯抽采：1、1个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/min或1个掘进工作面瓦斯涌出量大于3m3/min，用通风方法解决瓦斯问题不合理的。2、矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的：1）大于或等于40m3/min；2）年产量1.01.5Mt的矿井，大于30m3/min；3）年产量0.61.0Mt的矿井，大于25m3/min；4）年产量0.40.6Mt的矿井，大于20m3/min；5）年产量小于或等于0.4Mt的矿井，大于15m3/min。3、高瓦斯或煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出的一、矿井瓦斯储量（一）矿井瓦斯储量及可抽量矿井瓦斯资源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赋存的瓦斯总量，瓦斯储量可按下式计算：Wc=( K1K2)AiW0式中：Wc矿井瓦斯储量，万m3； K1围岩瓦斯储量系数；K2不可采邻近层瓦斯储量系数； Ai第i个可采煤层地质储量，万t； W0第i个可采煤层平均瓦斯含量，m3/t。瓦斯可抽量是指在瓦斯储量中能被抽出的最大瓦斯量，其计算公式为：W抽=WcK可式中：W抽可抽瓦斯量，万m3； K可可抽采系数；K可= K 3K 4K 5； K 3煤层的瓦斯排放系数；M11= K 5（W0W残）/W0 ； K 4负压抽采时的抽采作用系数，K 4=1.2； K5瓦斯涌出程度系数；一般取0.8； W残运到地表煤的残余瓦斯含量，m3/t。根据煤层的瓦斯含量、煤炭储量及可抽系数计算煤层的可抽瓦斯量见表311。表341 矿井瓦斯储量及可抽瓦斯量表类别煤层编号地质储量(万t)瓦斯含量(m3/t)瓦斯储量(万m3/t)可抽放系数瓦斯可开发量(万m3)可采煤层17-124511.422797.90.5011401.717-210210.221042.440.545568.13192479.902445.30.5261286.232328610.783083.080.5301634.032670813.569600.480.5945702.69小计18969.2不可采煤及围岩2845.380.255725.57合计158821814.5811318.35（二）瓦斯涌出量计算根据本章第一节计算结果，预测而未进行抽采前回采工作面的瓦斯相对涌出量为24.36 m3/t；掘进工作面的瓦斯涌出量为1.3m3/min；矿井相对涌出量为58.3m3/t。预测进行抽后回采工作面的瓦斯相对涌出量为15.63 m3/t，每个掘进工作面的瓦斯涌出量为0.6m3/min，矿井相对涌出量为35.88m3/t。二、抽采系统和方法（一）瓦斯抽采系统的选择及合理性分析目前瓦斯抽放系统主要有井下临时抽放系统、地面钻孔抽放系统、地面集中抽放系统等。根据AQ1055-2008规定，矿方必须请有资质部门进行瓦斯抽采的专项设计。（二）瓦斯抽采的必要性根据煤矿安全规程（2011版）及根据煤矿瓦斯抽采基本指标（AQ1026-2006）规定，“有下列情况之一的矿井，必须建立地面永久抽采瓦斯系统或井下临时瓦斯抽采系统：（1）1个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/min或1个掘进工作面瓦斯涌出量大于3m3/min，用通风方法解决瓦斯问题不合理的。（2）矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的：大于或等于40m3/min；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。本矿井煤层瓦斯含量高，有煤与瓦斯突出的危险性。为了防止煤与瓦斯突出，保障生产安全而有序，有必要进行瓦斯抽采。（三）瓦斯抽采的可行性衡量煤层可抽性的指标主要有三项：煤层的透气性系数（）、钻孔瓦斯流量衰减系数（）、钻孔瓦斯极限抽放量（Qj）。该矿未提供煤层的透气性系数（）、钻孔瓦斯流量衰减系数（）、钻孔瓦斯极限抽放量（Qj），暂无法确定其煤层的可抽性。3、煤层抽放瓦斯难易程度分类煤层抽放瓦斯难易程度见煤层预抽瓦斯难易程度分类表煤层预抽瓦斯难易程度分类表抽采难易程度钻孔瓦斯流量衰减系数a（d-1）煤层透气性系数l（m2/MPa2d）容易抽采10可以抽采0.0030.05100.1较难抽采0.0510000t43）采掘工作面风速不得超过4m/s，风流中瓦斯浓度必须小于0.8%。4）矿井瓦斯抽采率应满足表345规定。表345 矿井瓦斯抽采率应达到的指标 矿井绝对瓦斯涌出量Q(m3/min)矿井抽采率（%）备注Q202520Q403540Q804080Q16045160Q30050300Q50055Q500602、矿井瓦斯预抽量根据前述的计算结果，矿井瓦斯可抽量为11318.35万m3，预抽前矿井最大瓦斯涌出量为58.30m3/t（36.73m/min）。预抽后矿井最大瓦斯涌出量35.88m3/t（22.6m/min）。设计暂确定矿井抽采量为22.42m3/t（14.13m3/min）。3、抽放时间1）矿井年瓦斯抽采量=14.136024330=671.5万m3/ a。2）抽放时间矿井瓦斯可抽量/年抽采瓦斯量 11318.35/671.5=16.9（a）即瓦斯抽放时间为16.9年。4、预抽效果分析（1）抽采效果分析该矿采用底板瓦斯抽采专用巷抽采、本煤层顺层抽采、采空区埋管抽采的方法，瓦斯抽采率为38.6%是可行的，但要保障预抽时间。（2）消突效果分析该矿煤层为缓倾斜倾斜煤层，岩层瓦斯抽采巷距离煤层距离较近（最大为40m），采用岩层瓦斯抽采巷提前预抽各煤层瓦斯，使煤层瓦斯含量降到8m3/t以下，或将煤层瓦斯压力降到0.74MPa(表压)以下是可以实现的。（六）抽采方法1、选择抽采方法的原则煤矿抽放瓦斯是减少矿井和采区瓦斯涌出量的有效途径。应坚持“先抽后采、监测监控、以风定产”的原则，坚决贯彻“多措并举、应抽尽抽、抽采平衡”的原则，确保预抽时间和抽放效果，使矿井采掘活动严格控制在瓦斯抽采达标的区域和煤层内。我国煤矿的瓦斯抽放方法大致可以分为 以下五类：(1)开采层瓦斯抽放方法；(2)邻近层瓦斯抽放方法；(3)采空区瓦斯抽放方法；(4)围岩瓦斯抽放方法；（5）综合抽放瓦斯方法。其中综合抽放瓦斯方法是前四类方法中两种或两种以上方法的配合使用。选择抽放瓦斯方法时，遵循的原则是：（1）选择的抽放瓦斯方法应适合煤层赋存状况、开采巷道布置、地质条件和开采技术条件。（2）抽放方法应根据瓦斯来源及涌出构成选择，应尽可能采用综合抽放瓦斯方法，以提高抽放瓦斯效果。（3）选择的抽放瓦斯方法应有利于减少井巷工程量，实现抽放巷道与开采巷道的结合。（4）选择的抽放瓦斯方法应有利于抽放巷道的布置与维护。（5）选择的瓦斯抽放方法应有利于提高瓦斯抽放效果，降低抽放成本。（6）选择的瓦斯抽放方法应有利于钻场、钻孔的施工、抽放系统管网敷设，有利于增加抽放钻孔的瓦斯抽放时间。抽放原则：必须做到先抽后掘、先抽后采、抽采平衡、保证预抽时间、抽采达标等措施。针对矿井的实际，本设计采用的抽采方法为：瓦斯专用抽采巷预抽煤层群瓦斯；回采工作面瓦斯抽采a回采工作面顺层抽采，预抽和边采边抽相结合；b对已采采空区密闭抽采，视采空区瓦斯涌出量情况实际决定。石门揭煤前预抽；2、抽采方法（1）瓦斯专用抽采巷预抽煤层瓦斯在17-1煤采煤工作面的运输和回风顺槽等具有突出危险性的煤巷掘进前，必须“先抽后掘”进行消突无突出危险后方可掘进，如下：设计在19煤层底板15m岩层中布置瓦斯抽采巷，打穿层钻孔预抽17-1煤层瓦斯，使17-1煤瓦斯含量降到8m3/t以下，达到防突要求后再进行采掘作业。抽采参数如下：1）钻场间距：每隔30m设一钻场；2）钻孔长度：穿过17-1号等煤层顶（底）板0.5m以上；3）终孔间距：8m（实际抽采过程中根据抽采效果适当调整）；4）控制范围：上帮15m、下帮15m；5）抽采孔口负压：不小于20KPa。6）水泥砂浆封孔，穿层钻孔封孔长度应不小于5m。底板瓦斯抽采巷钻孔布置方式见图3-4-1 图341 底板瓦斯抽采巷预抽煤巷条带瓦斯钻孔布置示意图（2）回采工作面顺层抽放待采煤工作面顺槽掘出以后，利用本煤层顺层钻孔进行大面积预抽，对回采工作面区域消突和抽采瓦斯。本煤层顺层钻孔预抽钻孔布置见图3-4-2顺放抽采参数如下：1）钻孔直径：设计考虑75mm；2）该矿采工作面倾斜长度为126m，考虑防突要求，钻孔长度为73m。3）钻孔间距：3m；4）抽采负压：抽采负压选用13.3KPa；5）水泥砂浆封孔，顺层钻孔封孔长度应不小于8m。图3-4-2 本煤层顺层预抽钻孔布置示意（3）采空区埋管抽放利用低负压瓦斯抽采系统抽采采空区瓦斯。即在工作面回风顺槽埋管抽采工作面采空区的瓦斯，见图2-4-3图2-4-3 采空区埋管抽放安装示意图（4）石门揭煤前预抽钻孔布置要求：钻孔直径75120mm，抽采应当在揭煤工作面距煤层的最小法向距离7m以前实施(在构造破坏带应适当加大距离)。钻孔的最小控制范围是：石门和斜井揭煤处巷道轮廓线外12m，同时还应当保证控制范围的外边缘到巷道轮廓线(包括预计前方揭煤段巷道的轮廓线)的最小距离不小于5m，且当钻孔不能一次穿透煤层全厚时，应当保持煤孔最小超前距15m。抽采孔口负压不小于13kPa。水泥砂浆封孔，钻孔封孔长度应不小于5m。石门揭煤前打穿层钻孔预抽煤层瓦斯见图3-4-4。图3-4-4 石门揭煤抽采钻孔示意图（5）封孔方式、材料及工艺钻孔封孔可采用膨胀水泥人力进行封孔。封孔材料为膨胀水泥，其配比为：76%硅酸盐水泥，12%矾土水泥，12%石膏粉与水混合搅拌而成。封孔方法：封孔前用水或压风将孔内残存的煤、岩钻屑清洗干净，然后放入套管(孔内抽采管)。套管直径25108mm。往孔内送泥可用专用工具或将水泥做成圆柱形状分次送入，每送泥0.31.0m放入一个木塞，并用力捣实，直至封完钻孔。套管顶端应钻510直径为10mm的筛孔，以免煤、岩屑及杂物堵塞。挡盘直径要略小于钻孔直径。（6）设备选型及主要检测仪表1）钻机钻孔使用钻机施工，选用ZLJ-350型防爆型钻机2台（1台使用，1台备用），其钻进深度可达200m，开孔直径89mm，终孔直径为50mm，给进方式为油压自动，钻孔角度0360，配备动力5.5kw，给进方式为液压传动。按设计参数进行施工，作好钻孔竣工参数记录。2）主要检测仪表孔板式流量计2台安装在管道的直线段内，孔板前后最好有5米以上的直线段，孔板圆孔与管路要同一圆心，端面与管路轴线垂直。孔板式流量计安装在抽采总管、分管和支管上。AFJ-3-150U型急倾斜压差计3台；AFP系列皮托管4支；光干涉瓦斯检定器AQJ-2型0100% 2台。（7）预抽煤层瓦斯注意问题1）瓦斯含量达到或超过8.0m3/t的煤层(区域)、瓦斯压力达到或超过0.74MPa煤层(区域)必须预抽煤层瓦斯，预抽范围和效果必须符合的规定。2）预抽煤层瓦斯钻孔应当在整个预抽区域内均匀布置，钻孔间距应当根据实际考察的煤层有效抽采半径确定。3）预抽瓦斯钻孔封堵必须严密。穿层钻孔的封孔段长度不得小于5m，顺层钻孔的封孔段长度不得小于8m。4）应当做好每个钻孔施工参数的记录及抽采参数的测定。钻孔孔口抽采负压不得小于13kPa。预抽瓦斯浓度低于30%时，应当采取改进封孔的措施，以提高封孔质量。5）预抽区域必须经过效果检验，将瓦斯含量降到8.0m3/t以下或瓦斯压力降到0.74MPa以下，在未达到预抽有效性指标的区段进行采掘作业时，必须采取补充的防治突出的措施，应不断测定煤与瓦斯突出危险性指标变化情况，当具有煤与瓦斯突出危险时，应按照“四位一体”的防突措施进行管理。6）具有突出危险性又未得到保护的煤层工作面及工作面的上、下巷，必须采取“先抽后采”和“先抽后掘”进行消突，经效果检验无突出危险后方可回采和掘进。三、抽采管路及其设备（一）抽采管路布置1、抽放方式矿井按煤与瓦斯突出矿井设计，在风井工业场地建瓦斯抽采站集中抽放瓦斯，考虑采用高、低负压抽放，抽放管路从回风平硐下井。（1）高负压抽放：回采工作面本煤层瓦斯抽放，掘进工作面条带瓦斯预抽。（2）低负压抽放：回采工作面上隅角、采空区。2、抽放管路系统的选择（1）选择的瓦斯管路必须符合压力要求、满足经济流速、抗静电等要求，且要求在管路上合适的位置安装防爆、防回火、排空及放空管等安全装置，压力和流量等测量装置。（2）井下瓦斯管路系统图见瓦斯抽放系统布置图；（二）抽采管路管径计算1、抽放参数设计采用高、低负压抽放，高负压抽放主要抽采掘工作面瓦斯，低负压主要抽采空区瓦斯。根据本章第四节计算结果，高负压系统：抽采瓦斯纯量