大白炭抽采设计.docx

威远县沙湾大白炭煤矿矿井瓦斯抽采设计方案说 明 书四川矿山安全技术培训中心二00九年五月威远县沙湾大白炭煤矿矿井瓦斯抽采设计方案说 明 书 主 任： 吕俊高 技术负责人：马心校项目负责人：华道友四川矿山安全技术培训中心 二00九年五月参加编写人员名单分工姓 名职务或职称主要编写人员张作华工程师参与人员吕俊高高级工程师马心校教授华道友副教授汪理全教授卢新迎高级工程师李维光教授刘益文工程师刘生龙工程师蒋 锐工程师孙明新工程师徐 龙工程师邬运美工程师肖 亮工程师谢 洪经济师廖洪政工程师吴朝渡工程师李智晴工程师目 录 前 言61 矿井基本情况111.1 矿井概况111.2地质特征121.3煤层及煤质特征151.4 矿井灾害情况171.5矿井主要生产系统181.6 矿井瓦斯抽采现状212 矿井瓦斯基本参数和建立抽采系统的论证222.1 矿井瓦斯来源222.2矿井瓦斯基本参数222.3 建立瓦斯抽采系统可行性与必要性243 矿井瓦斯抽采方案设计273.1 瓦斯抽采方案设计的原则273.2矿井抽采瓦斯规模283.3 矿井抽采瓦斯方法的确定293.4 钻场及钻孔布置393.5 瓦斯抽采施工设备及工艺444 矿井瓦斯抽采管路系统及设备选型464.1 瓦斯抽采泵房位置选择464.2 矿井瓦斯抽采管路系统的选择原则474.3 矿井瓦斯抽采管路系统的选择484.4 管径选择计算484.5 矿井瓦斯抽采管道阻力计算504.6 矿井瓦斯抽采泵的选型514.7 管路敷设544.8 管路附属设施585 矿井瓦斯抽采泵房与地面系统635.1 瓦斯抽采泵房635.2 瓦斯抽采泵房建筑及环境保护715.3 泵站的供电系统及通讯725.4 泵站给、排水系统755.5 消防系统与环境保护775.6 泵房采暖及通风795.7 抽采泵安装796 矿井瓦斯抽采管理806.1 队伍组织806.2 图纸和技术资料816.3 管理与规章制度826.4 常见的记录和报表格式826.5 抽采钻场管理847 瓦斯抽采安全技术措施877.1 抽采系统及抽采泵站安全措施877.2 矿井瓦斯抽采监测监控系统888 矿井瓦斯抽采投资概算988.1 编制依据988.2 瓦斯抽采投资估算98附录 瓦斯抽采操作规程及岗位职责99前 言四川省威远县沙湾大白炭煤矿位于威远县两河镇广阳村三社，行政区划属威远县两河镇，矿区面积4.4166km2。2006年2月8日，四川煤矿安全监察局核准颁发的安全生产许可证批准大白炭煤矿核定生产能力为9万t/a。2002年6月由四川省国土资源厅核准颁发的采矿许可证批准大白炭煤矿准许开采“大白炭”煤层，开采标高为475m至425m。矿区位于资威短轴穹窿背斜的北西翼，井田地层属宽缓褶皱之单斜构造，地层与煤层走向为北东6585，倾向北西525，倾角25。根据四川省地质矿产勘查开发局四0二地质队2006年11月提供的威远县沙湾大白炭煤矿保有资源储量核实报告及这两年的生产情况，截至2009年4月，矿山大白炭煤层保有储量126万吨，矿山服务年线为9.6年。根据威远县安全生产监督管理局关于2008年全县煤矿瓦斯等级鉴定结果的通知文件精神知，该矿井2008年绝对瓦斯涌出量为2.49m3/min，相对瓦斯涌出量为15.6m3/t，矿井瓦斯等级为高瓦斯等级。随着矿井产量增加及开采水平的延深，矿井今后回采工作面及掘进工作面瓦斯涌出量都将继续增大。为了有效治理瓦斯灾害，从源头上杜绝瓦斯事故的发生，内江市威远县沙湾大白炭煤矿特委托四川矿山安全技术培训中心编制威远县沙湾大白炭煤矿矿井瓦斯抽采设计方案。四川矿山安全技术培训中心接受技术咨询委托后，在组织设计人员现场调研、收集资料的基础上，进行了威远县沙湾大白炭煤矿矿井瓦斯抽采设计方案的编制等工作。一、设计依据 一）、设计委托 内江市威远沙湾大白炭煤矿（甲方）委托四川矿山安全技术培训中心（乙方）完成甲方煤矿瓦斯抽采技术咨询项目，即“矿井瓦斯抽采系统方案”。二）规程、规范、规定 1、煤矿瓦斯抽采基本指标(AQ1026-2006)2、煤矿瓦斯抽放规范(AQ1027-2006) 国家安全生产监督管理总局；3、矿井抽采瓦斯工程设计规范（送审稿）（参考）4、煤矿安全规程(2006版) 国家安全生产监督总局5、煤炭工业小型矿井设计规范（GB50399-2006）中华人民共和国建设部、中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局6、关于促进煤炭工业健康发展的若干意见（国发【2005】18号）7、采矿工程设计手册（下）（2006年版）8、关于加快煤矿瓦斯抽采利用提升矿井本质化安全水平的通知（川安办【2006】79号）四川省人民政府安全生产委员会办公室9、四川省煤矿瓦斯抽采技术暂行规定(川安监2006404号) 四川省安全生产监督管理局、四川煤矿安全监察局三）煤矿提供的有关资料（一）文字部分：1、威远县沙湾大白炭煤矿保有资源储量核实报告（四川省地质矿产勘查开发局四0二地质队，2006.11）；2、威远县沙湾大白炭煤矿生产能力核定报告（四川省煤炭设计院，2006.9）；3、威远县安全生产监督管理局关于2008年全县煤矿瓦斯等级鉴定结果的通知(2008)（二）图纸部分1、威远沙湾大白炭煤业有限公司采掘工程平面图（2009.3）；2、威远沙湾大白炭煤业有限公司通风系统、监控系统、避灾路线图（2009.3）；3、威远沙湾大白炭煤业有限公司地质综合柱状图（2008.2）；4、威远沙湾大白炭煤业有限公司工业广场平面布置图（2008.6）。5、威远沙湾大白炭煤业有限公司井下供电图（2009.3）二、设计指导思想1、安全责任，重于泰山。本着对工人生命安全及身体健康高度负责的原则，严格执行国家有关安全生产的法律法规。2、瓦斯抽采设计的编制主要针对矿井在抽采瓦斯过程中存在的各种不安全因素，采用的各种安全措施、设施均依据国家有关安全生产法律、法规、设计规范、安全装备标准等进行编制，尽量采用新技术、新工艺。其目的是为了保障煤矿安全生产和职工的人身安全，防止瓦斯抽采事故发生。3、尽量利用矿井现有工业广场（含风井）及其生产、生活的设备、设施，提高瓦斯抽采效益。三、设计的主要特点1、设计推荐的瓦斯抽采泵等使用技术成熟，在四川乐山、宜宾、古蔺等地已得到广泛应用，具有充分适应煤矿瓦斯的特点。2、本设计：瓦斯抽采属初步设计。四、设计的主要技术经济指标1、矿井绝对瓦斯涌出量 6.9 m3/min。2、设计矿井瓦斯储量： 9.83 Mm33、设计矿井瓦斯抽采率： 30 4、设计矿井瓦斯抽采纯量 2.07m3/min 5、概算投资： 124.94万元五、待解决的主要问题及建议1）严格采掘与抽采接替的连续进行，将年度抽采计划与采掘计划一并编制，同时执行，同时检查，同时考核，确保日常瓦斯抽采设计与矿井开采设计紧密结合 ，实现“掘、抽、采”平衡。2）矿井应尽快开展瓦斯压力、瓦斯含量、煤层透气性系数等瓦斯基本参数和钻孔抽采半径、钻孔布置方式等抽采参数实测考察工作。3）认真积累本矿瓦斯地质方面的基础资料，在搞好瓦斯参数测定的同时，尽量参考相邻矿井新的瓦斯地质成果，不断修改、完善抽采钻孔施工参数，力求经济、科学。4）建议改进采煤方法，确保通风系统完善、可靠。1 矿井基本情况1.1 矿井概况威远县沙湾大白炭煤矿于1995年建矿，1998年投产，2002年改制为股份制企业。大白炭煤矿所在之井田位于威远县云连镇之西、汪洋镇之东，井田东西长约4.4km，南北宽4.55km，面积近19.9968km2。大白炭煤矿允许开采范围仅为其中之一部，面积4.4166km2。矿区位于威远县两河镇广阳村三社，行政区划属威远县两河镇。矿山至两河镇有4km矿区公路，至仁寿县汪洋镇约24km，至威远县城45km，距威远县连界镇20km。交通较为方便。见交通位置图1-1所示。威远县沙湾大白炭煤矿矿区位置图1-1威远县沙湾大白炭煤矿交通位置图2006年10月四川省国土资源厅核发的采矿许可证划定，矿井只开采大白炭煤层，其开采范围由13个坐标拐点圈定，如表11所示。开采深度+475m+425m，大白炭煤层探明储量258.7万吨，动用储量34.00万吨，保有储量224.7万吨。表1-1 拐点坐标表点 号XY点 号XY13287705.0035441860.0083288650.0035445210.0023287765.0035442160.0093289430.0035445960.0033287920.0035442825.00103290755.0035445610.0043287430.0035442950.00113289690.0035444780.0053287900.0035444580.00123289080.0035444480.0063288015.0035444700.00133288090.0035441735.0073288060.0035444670.001.2地质特征1.2.1井田境界井田内出露的最老地层为三叠系上统须家河组第二段（T3xj2），最新地层为中下侏罗系自流井组（J1-2zl）,钻孔揭露最老地层为三叠系中统雷口坡组（T2l）。由老至新分述如下：（1）三叠系中统雷口坡组（T2l）井田钻孔揭露厚度在61.83m以下，为一套褐灰色的咸化海相灰岩、白云质灰岩、泥灰岩。顶界为剥蚀面构造裂隙，侵蚀裂隙大多为泥质或方解石脉充填，从上往下泥质充填物逐渐减少，变为方解石脉充填，缝合线构造发育，顶部含有次生黄铁矿晶粒及细脉，雷口坡灰岩是本区地层对比的可靠标志层。 （2）三叠系上统须家河组（T3xj）须家河组为本区的含煤地层，为湖泊、沼泽、河流环境沉积的深灰色泥岩、粉砂岩、黑色炭质页岩、灰白色的长石石英砂岩等，泥岩、砂质泥岩中夹薄煤49层，厚约3.71m，并夹透镜状，结核状菱铁矿，全组厚511.00m，其中砂岩类占44.9，泥岩类占55.1（包括煤层），煤层约占0.7。含丰富的植物化石和少量的动物化石，主要分布于泥质岩中，据古生物、标志层、岩相沉积特征，将本组地层划分为六段，煤层主要含于一、二、四段地层中。与下伏地层为假整合接触。（3）中下侏罗系(Jl-2)紫红色的泥岩、砂质泥岩夹薄层石英砂岩褐黄色的细粗粒长石石英砂岩，仅见于井田下山的残蚀山顶，与下伏层为假整合接触。（4）第四系（Q）分布于勘区的沟谷凹地，为泥砂、残积角砾堆积，一般厚数米。1.2.2矿区构造向家寨井田位于资威穹窿的北西翼，鼓牛石、青峰寨两断层之间，为一近水平的简单单斜构造，井田内的主要断层为：青峰寨断层、牛颈垇断层、鼓牛石断层、白岩湾断层。青峰寨断层、鼓牛石断层、白岩湾断层均为逆掩断层，分别位于井田东西边界附近，井田中部仅有断距25m以下的牛颈垇断层。井田内断层对煤层有一定破坏作用，大白炭煤矿处于井田中部，主要受牛颈垇断层影响，但对矿井开采影响不大。断层特征详见表1-2。表1-2 断层特征表特征断层名称分布位 置总长(米)走向()倾向()倾角()垂直断距(米)b备注清风寨逆掩断层井田东部6240北610西南8084西25211025牛颈凹逆掩断层井田中部4650北1020西北7080231825m以下鼓牛石逆掩断层井田西部5000北315西北7587东3518205白岩湾逆掩断层井田西部1450北20西北70东10195151.2.3矿山水文地质条件(1)地表水 区内年均降水量大于是1100毫米，矿区地表水主要为大气降水，受大气降水控制。矿区地表巴茅湾与内城农用堰塘，面积分别为2000平方米和1500平方米，水深约1.5米左右，成为矿区地表常年水体，其水量明显受大气降水控制。矿区地表水的排泄方式主要以片流或径流方式沿低凹地带快速排泄。(2)地下水矿区地下水与区域水文地质背景相似。含水层主要为砂岩，隔水层主要为泥(页)岩，含水层几乎没有水力联系，主要表现为承压和自流。地下水类型以砂岩裂隙水为主，砂岩孔隙水次之。矿区第六段厚层砂岩裂隙虽具一定含水性，但其上的泥(页)岩又具有较强的隔水性，而且覆盖于砂岩之上，使砂岩接受大气降水受到限制，其含水量也受到限制，造成矿井涌水量较小。矿井正常涌水量5m3h，最大涌水量30m3h，矿井水文地质较条件较简单。1.3煤层及煤质特征1.3.1煤层特征矿区所采之煤层为上三叠统须家河组下亚组3段之煤层，俗称大白炭，其厚度大，层位稳定，为区内主要的可采煤层之一，呈层状，似层状产出，多为复煤层，常具变薄、分叉、尖灭等现象。在本层位中区域上共有四层煤。从上而下分别为大白炭、小白炭，三二炭及草皮炭，根据临区钻井资料表明本矿开采的大白炭其下6070m为草皮炭，草皮炭之下120150m为下元炭。小白炭及三二炭、中元炭及上元炭在区内均不具开采价值。该井田所勘探煤层均系隐覆煤层，只有大白炭在浅部有露头，草皮炭煤层有少量出露，下元炭埋藏较深，从煤样分析可知，深部煤层均未受风化和氧化。大白炭煤矿准许开采“大白炭”煤层，故此，只叙述“大白炭”煤层特征。大白炭煤层位于T3xj4下部，距其下T3xj3砂岩一般14.70m，上距高炭煤层113m左右。在井田之上山均己出露于地表，并大部分采空或正在由小煤窑开采。煤层厚度在0.13至0.77m之间变化，大白炭煤层平均厚度0.7m，倾角26。多集中于井田北段和东部之上山。本煤层层位稳定，厚度变化小，一般含夹矸一层，少部分为二层，局部含三层，均以泥岩、炭质泥岩为主，有时为泥质粉砂岩，其厚度常在0.01米至0.14m，平均为0.06m。煤层的顶板为深灰色泥岩、泥质粉砂岩间夹薄层细粒砂岩，直接顶板则是天炭与底炭之间的夹石，岩性仍以泥质粉砂岩为主，且较稳定。煤层之底板以黑色泥岩、深灰色泥质粉砂岩为主，在井田上山及中部局部地段为灰白色、灰色铝土质泥岩，但不稳定。大白炭煤层厚度变化小，且结构较简单，无大的构造及古河流对煤层的破坏，但煤层由北向南有减薄的趋势，形成在III、II勘探线内，从井田中部向南一大面积有煤层薄化带；井田西部I勘探线以西依然如此，甚而无煤。所以本区大白炭（底炭）只在井田北段，I勘探线中部及II勘探线以东可采，其余均不可采。煤层赋存具体情况见图1-2。1.3.2煤质特征大白炭（底炭）煤层：原煤灰分平均33.75，经洗选以后，精煤灰份降低到12.44，精煤挥发份平均为35.08，胶质层测定y值为12.7mm，属肥气煤一号。容重1.58tm3，为极难选煤。 图1-2 煤层地质综合柱状图1.4 矿井灾害情况1）矿井涌水量：正常涌水量5m3/h，最大涌水量30m3/h。2）瓦斯涌出量：根据“内江市安全生产监督管理局文件内安监矿发2008113号关于全市矿山瓦斯等级鉴定结果的通知”：该矿井属于高瓦斯矿井，相对瓦斯涌出量为15.65m3/t；绝对瓦斯涌出量为2.49m3/min。3）煤的自燃倾向性：根据鉴定报告，该矿区所采煤层为容易自燃煤层。4）煤尘爆炸危险性：根据鉴定报告，该矿区所采煤尘具有爆炸危险性。5）无煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出危险，无冲击地压及地热等灾害。6）其他情况区内气候属亚热带湿润季风型气候，年平均降水量1085mm，全年降雨集中在79月，阴雨日占6080%，年日照数低于1200h，年相对湿度80%，年均气温18。年均无霜期329天。根据国家地震局(78)震发科字第111号文颁发的1976年9月出版的中国地震烈度区划图1/300万，圈定该区地震基本烈度为度。1.5矿井主要生产系统1.5.1 矿井开拓、开采系统矿井为斜井开拓方式，出露地表的井筒有2个，即主斜井和回风斜井。主斜井：井口标高+524m，井底标高+423m，倾角25，斜长238m。井筒内铺设15kg/m钢轨、400mm轨距，担负矿井煤、矸、材料、设备提升,管线、缆线敷设及进风任务并兼作安全出口。回风斜井：井口标高+531m，井底标高+423m，倾角30，斜长216m，担负矿井回风、行人等任务。主斜井、回风斜井均沿岩层布置，落平于+423m水平后，布置东、西、南大巷和南总回风巷。主斜井落平后，布置井底车场和水仓，井下运输巷和回风巷均布置在煤层中。矿井主采大白炭煤层。采区布置：采区布置为双翼采区，采区和工作面均布置为前进式。为利于运输，在采空区内每隔50m维护一条运输支巷，作为工作面煤炭和材料的运输通道，支巷采用沿空护巷，矸石带砌筑。目前，矿井共有2个采煤工作面，即1103对拉采煤工作面、1202对拉采煤工作面。采煤方法：煤层厚度0.7m，倾角26，采高1.0m，顶板为薄层状炭质页岩以及含炭质石英粉砂岩，厚度0.10.6m，当其临空时，极易垮塌。底板为深灰色细粒状粉砂岩，坚固性较好。矿井采用倾斜长壁采煤法，仰斜推进，前进式开采，工作面长度均在200m左右。落煤方式及运输：1103、1202采煤工作面均为放炮落煤。工作面采用竹船人工装煤、运至小巷口转入矿车，人力推车至水平运输大巷至井底车场，经斜井提升至地面。顶板控制：支护形式为采用戴帽木点柱进行支护，柱距0.8m，排距1.0m，循环进度1.0m，最大控顶距2.5m，最小控顶距1.5m。工作面不回柱，取0.10.6m伪顶对采空区充填，采用局部充填法控制顶板。根据该矿收集的资料，工作面无明显矿压显现。矿井现有两个掘进工作面，即西一回风巷掘进工作面和东二回风巷掘进工作面，掘进工作面采用煤电钻打眼，爆破落煤（岩），人力装载运输。局部通风机压入式通风。1.5.2矿井通风系统1）通风系统矿井采用中央并列式通风系统，抽出式通风方法，在回风斜井处安装有2台型号为KBCDZ5414防爆轴流式主要通风机，其中一台工作，一台备用，工作电机功率2*30kW。 风流路线：新鲜风从主斜井进入，经东西大巷，进入各用风地点，最后经回风斜井排出地面。矿井总进风为1360m/min,总回风为1450 m/min。2）采掘工作面通风（1）采煤工作面通风回采工作面通风为全风压“W”型通风方式。（2）掘进工作面通风掘进工作面采用压入式通风。矿井目前使用一台11KW的局部通风机，配500mm阻燃抗静电柔性胶布风筒向掘进工作面供风。1.5.3矿井供电该矿双回路供电，一回路10KV电源由两河镇供电（35kV/10V）所经架空线路（LGJ-335mm2/3km）输入供给；二回路6kV电源由沙湾6kV变电所经架空线路（LGJ-335mm2/2km）输入供给。矿井电力负荷为334.1kW，其中地面171.4kW，井下162.7kW。1.5.4安全监控系统1.5.5运输、提升系统1）提升该矿采用斜井开拓，一级提升系统，双钩串车提升。提升系统担负提升井下的煤炭、矸石和向井下下放材料、设备等任务。主斜井口标高+524米，井底标高+423米，斜井宽2.4m,高2.2m；斜井铺设轨型为15kg/m、轨距为400mm的非标准轨道，0.5t自制矿车运输。2）运输该矿运输大巷采用调度绞车（JD-25型、25kW）辅助牵引、人力推车运输为主；运输大巷钢轨型号11kg/m，轨距400mm。煤车、矸车经设在运输大巷内的调度绞车辅助牵引，再经人力推车至下车场，由提升绞车提升至地面车场后，人力推煤车至煤仓，煤经简单手选后外销；矸石车由调度绞车牵引运往矸石场。1.6 矿井瓦斯抽采现状大白炭煤矿为高瓦斯矿井，矿井尚未建立瓦斯抽采系统。2 矿井瓦斯基本参数和建立抽采系统的论证2.1 矿井瓦斯来源根据“内江市安全生产监督管理局文件内安监矿发2005113号关于全市矿山瓦斯等级鉴定结果的通知”：该矿井属于高瓦斯矿井，2008年度相对瓦斯涌出量为15.65m3/t；绝对瓦斯涌出量为2.49m3/min。矿井瓦斯来源分为回采区(包括回采工作面采空区)、掘进区和已采区三部分。回采区的瓦斯涌出量大小主要取决于煤体、采区通风状况、回采工艺、采煤方法等。掘进区的瓦斯涌出量大小主要取决于煤体和围岩的瓦斯含量以及透气性、采掘巷道的多少等。已采区的瓦斯涌出量的大小主要取决于采空区巷道范围的大小、遗留煤柱的多少、邻近层的分布及瓦斯含量、顶板管理方法、采区的密闭质量、矿井的开采年限等。通过该矿提供的瓦斯资料及煤层赋存状况分析，结合现场实际调研，认为由于该矿所采煤层瓦斯含量较高，采空区瓦斯是该矿瓦斯的来源之一，因此本设计的重点为采空区瓦斯抽采。2.2矿井瓦斯基本参数2.2.1煤层瓦斯含量煤层瓦斯含量是单位质量煤中所含的瓦斯体积 (换算为标准状态)量，单位m3/t；煤层瓦斯含量也可用单位质量纯煤(去掉煤中水分和灰分)的瓦斯体积表示，单位m3/t.r。煤层未受采动影响时的瓦斯含量称为原始或天然瓦斯含量，如煤层受采动影响，已部分排放瓦斯，则剩余在煤层中的瓦斯量为残存瓦斯含量。矿井尚未进行煤层瓦斯基础参数测定，参考邻近地区汪洋煤矿瓦斯参数，并结合矿井瓦斯灾害情况，取矿井煤层平均瓦斯含量6.5m3/t。2.2.2矿井瓦斯涌出量预测结合矿井瓦斯等级鉴定资料和现场实测，矿井瓦斯主要来源于采煤工作面采空区，目前矿井生产能力较低，随着矿井产能的提高，面头的增多，矿井瓦斯涌出量增多。设计采用与开采技术条件近似的仁寿县汪洋煤矿进行类比的瓦斯涌出预测方法，并结合本矿区瓦斯灾害情况，预计该矿井开采后期绝对瓦斯涌出量达到6.9m3/min。2.2.3 矿井瓦斯储量根据四川省地质矿产勘查开发局四0二地质队2006年11月提供的威远县沙湾大白炭煤矿保有资源储量核实报告，截至2009年3月，沙湾大白炭煤矿大白炭煤层保有储量126万吨，按储量备用系数1.3以及89综合回采率预计，所保有的资源量可供9万吨/年的矿山服务9.6年。矿井瓦斯储量应为矿井可采煤层的瓦斯储量、受采动影响后能够向开采空间排放的不可采煤层及围岩瓦斯储量之和。Mm3式中 可采煤层的瓦斯储量，Mm3；Mm3矿井可采煤层的地质储量，截止2009年3月底，矿井保有资源储量合计矿井可采煤层的瓦斯含量6.5m3/t；受采动影响后能够向开采空间排放瓦斯的各不可采煤层的总瓦斯储量，Mm3； Mm3受采动影响后能够向开采空间排放的不可采煤层的地质储量，1.8Mt；采动影响范围上邻近层取50m60m，下邻近层取20m30m；由于附近没有不可采煤层，故不可采煤层瓦斯储量为0；可采煤层采动影响范围内每一个不可采煤层的瓦斯含量，m3/t；受采动影响后能够向开采空间排放的围岩瓦斯储量，Mm3；Mm3围岩瓦斯储量系数，取0.2。2.3 建立瓦斯抽采系统可行性与必要性2.3.1 建立抽采系统的必要性在生产过程中，该矿经常存在回采工作面上隅角瓦斯超限、掘进工作面放炮后瓦斯超限的现象，瓦斯抽采可有效降低煤层瓦斯含量、瓦斯压力，减少回采工作面上隅角瓦斯超限问题。根据川安监200787号文关于做好煤矿瓦斯抽采利用工作有关事项的通知的规定，“所有在建煤矿建设项目中的高瓦斯矿井和开采井田内具有煤与瓦斯突出的煤矿，必须同步建设煤矿瓦斯抽采利用系统”。另外该矿为高瓦斯矿井，结合相邻沙湾煤业开采情况，随着矿井向深部开采和产能的提高，该矿瓦斯灾害会越来越严重，为了保证矿井安全生产，从根本上防治瓦斯灾害，矿井必须建立瓦斯抽采系统。因此，矿井开展瓦斯抽采工作非常必要。2.3.2 建立矿井瓦斯抽采系统的可行性瓦斯抽采的可行性一般是指煤层在自然透气性条件下，是否能抽出瓦斯或能否获得较好的抽采效果来评价。目前衡量煤层瓦斯可抽性的指标主要有三项：煤层透气性系数、钻孔瓦斯流量衰减系数、百米钻孔瓦斯极限抽采量。在容易抽采的煤层中抽采瓦斯，往往可以获得较大的抽出量，取得较好的抽采效果。在可以抽采的煤层中抽采瓦斯，虽能取得一定的效果，但有些勉强，往往需要较长的抽采时间和较多的钻孔工程量才能达到预定的效果。（1）煤层瓦斯可抽性开采煤层瓦斯可抽性取决于煤层的透气性，其评价指标有两个：煤层的透气性系数和钻孔瓦斯流量衰减系数。矿井煤层瓦斯基本参数测定工作尚未开始，无相关数据，参考汪洋煤矿已建瓦斯抽采系统矿井的瓦斯抽采情况，结合本矿煤层赋存条件，预计矿井的煤层透气性系数在0.11.5之间，属可以抽采煤层。具体分类数据如表3-1。表3-1 煤层瓦斯抽采难易程度表类 别钻孔流量衰减系数(d-1)煤层透气性系数(m2/Mpa2.d)容易抽采0.00310可以抽采0.0030.05100.l较难抽采0.050.1（2）矿井瓦斯储量丰富综上所述，矿井煤层状况、瓦斯赋存情况、矿井瓦斯抽采条件、抽采技术、抽采设备等建立矿井地面固定瓦斯抽采系统的条件均已具备，建立地面瓦斯抽采系统是完全可行的。（3）瓦斯抽采技术等成熟抽采设备，山东、广东、重庆等省市有关厂家生产的各种流量的抽采设备在技术上是成熟的，特别是引进了德国西门子技术后，抽采设备的性能更可靠，效率更高，在全国煤矿得到了广泛的推广与应用。施工机具，重庆煤科分院、湛江煤机厂和西安煤科分院生产有各种型号的全液压坑道钻机，能满足矿井瓦斯抽采钻孔施工的需求。抽采技术，目前的瓦斯抽采技术日趋完善，无论是穿层抽、顺层抽、顶板裂隙抽、采空区埋管抽、邻近层抽等抽采技术均已成熟，可施工任意倾角的钻孔，钻孔施工深度可达数百米；钻孔封孔机具、材料以及封孔技术业已成熟。矿井技术力量，完全可以掌握其抽采技术的。（4）泵站建设条件适宜矿井供电双回路，矿井抽采供电条件较好。矿井在地面标高+531m风井附近有一块空旷的平地，水源充足，抽采供水条件较好，且符合泵房设置相关要求。根据邻近矿井可采煤层打钻情况看，煤层打钻条件及成孔条件都较好，在采取“多打孔、严封闭、综合抽”等措施后，预计会取得较好的瓦斯抽采效果。因此，矿井实施瓦斯抽采可行，矿井具备建立瓦斯抽采系统的条件。综上所述，矿井建设固定式瓦斯抽采系统。3 矿井瓦斯抽采方案设计3.1 瓦斯抽采方案设计的原则瓦斯抽采是一项集技术、装备和效益于一体的工作，为了做好瓦斯抽采工作，必须坚持以下原则：(1)抽采瓦斯应具有明确的目的性，首先，主要是有效降低煤层瓦斯含量、瓦斯压力，降低风流中的瓦斯浓度，改善矿井生产的安全状况，并使通风系统处于合理、良好状况；因此，应尽可能在瓦斯进入矿井风流之前将其抽采出；其次，瓦斯抽采还可作为一项防治煤与瓦斯突出的有效措施单独应用；最后，抽采瓦斯又是一种优质能源，只要保持一定的抽采瓦斯量和浓度，则可利用，从而形成“以抽促用，以用促抽”的良性循环。(2)抽采瓦斯要有针对性，即针对矿井瓦斯来源，采取相应措施进行抽采。根据目前瓦斯涌出状况，结合矿井将进行扩能改造分析，认为矿井瓦斯来源主要包括：开采煤层瓦斯涌出(掘进、回采时的瓦斯涌出)；裂隙瓦斯涌出；围岩瓦斯涌出和采空区瓦斯涌出(本煤层开采后遗留的煤柱、丢煤以及邻近层、围岩的瓦斯在已采区的继续涌出)。这些瓦斯来源是构成矿井或采区瓦斯涌出量的组成部分。在瓦斯抽采中应根据这些瓦斯来源，并考虑抽采地点时间和空间条件，采取不同的抽采原理和方法，以便进行有效的瓦斯抽采。(3)要认真做好抽采设计、施工和管理工作等，以便获得好的瓦斯抽采效果。因此，在设计时，首先应了解清楚矿井地质、煤层赋存及开采等条件，矿井瓦斯方面的有关参数，预测矿井瓦斯涌出量及其组成来源。在此基础上，选择合适的抽采方法，确定可靠的抽采规模，设计一套合理的抽采系统。其次，在抽采瓦斯的开始阶段，还应进行必要的有关参数考查测定，以确定合理的抽采工艺和参数；在正常抽采时，要全面加强管理，积累资料，不断总结经验，从而不断改进和提高抽采瓦斯工作。3.2矿井抽采瓦斯规模3.2.1抽采钻孔基本参数1）抽采钻孔孔径：根据内江地区已建瓦斯抽采系统矿井的瓦斯抽采实践经验，抽采钻孔的施工孔径为64mm，抽采效果相对理想，施工方便，速度快，因此本矿井抽采钻孔孔径确定为64mm。2）抽采半径：高位顶板孔抽采半径为走向1015m，倾向1.55m；如采掘工作面需要预抽瓦斯，采煤工作面预抽煤体瓦斯钻孔抽采半径为1.5m；掘进工作面预抽煤体瓦斯钻孔终孔间距为23m(抽采半径11.5m)。矿井在实施抽采过程中，应根据煤层瓦斯地质变化情况、抽采时间等因素，合理调节钻孔抽采半径，达到有效治灾的目的，并总结出适合本矿的钻孔瓦斯抽采半径。3）抽采负压：根据煤矿瓦斯抽放规范，参照资威矿区已建瓦斯抽采系统矿井的瓦斯抽采经验，设计确定高位顶板孔抽采管口负压为710KPa；采空区埋管抽采管口负压为58KPa；采面预抽钻孔负压1325KPa；掘进钻孔抽采负压1325KPa。3.2.2 矿井可抽瓦斯量矿井瓦斯储量9.83Mm3。矿井为高瓦斯矿井，根据煤矿安全规程、煤矿瓦斯抽放规范及四川省煤矿瓦斯抽采技术暂行规定的要求，采用综合抽放方法的矿井瓦斯抽出率应不小于30%。按30%计算，矿井可抽出瓦斯量应不低于9.8330%=2.95 Mm3。3.2.3预计矿井抽采瓦斯量首先，根据矿井可抽瓦斯量、矿井服务年限及抽采瓦斯不均衡系数等测算矿井抽采瓦斯量：2.95106/9.6/330/24/60/0.8=0.81m3/min。其次，预计矿井绝对瓦斯涌出量6m3/min，按采用综合抽放的矿井瓦斯抽出率要求达到30%以上，则抽采瓦斯量6.930%=2.07m3/min。最后，综合考虑矿井瓦斯涌出现状、瓦斯抽采目的、生产能力等因素，为确保抽采系统随着矿井开采水平的进一步延深，能在一个较长时期内稳定地发挥作用，确定矿井抽采瓦斯量2.07m3/min，其中老采空区瓦斯抽采纯量0.27m3/min；采煤工作面每个回风巷顶板高位钻孔、埋管抽放瓦斯抽采纯量0.45 m3/min。3.2.4 矿井抽采率式中 矿井绝对瓦斯涌出量，预计6.9m3/min。矿井抽采率符合矿井瓦斯抽采规范(AQ2027-2006)技术要求。3.2.5 矿井设计年瓦斯抽采量矿井抽采系统年瓦斯抽采量Mm3式中 N矿井年工作天数，N=330d；3.3 矿井抽采瓦斯方法的确定3.3.1 选择矿井瓦斯抽采方法应遵循的原则(1)选择的抽采瓦斯方法应适应煤层赋存状况、巷道布置、地质条件和开采技术条件。(2)根据矿井瓦斯涌出来源及涌出量构成分析，有针对性地选择抽采瓦斯方法，提高瓦斯抽采效果。(3)抽采方法在满足矿井煤炭安全开采的前提下，可以考虑瓦斯利用的需要。(4)巷道布置在满足瓦斯抽采的前提下，应尽可能利用生产巷道，以减少抽采巷道工程量。(5)选择的抽采方法应有利于抽采巷道的布置和维护。(6)选择的抽采方法应有利于矿井安全高效。(7)选择的抽采方法应有利于提高瓦斯抽采效果，降低瓦斯抽采成本。(8)抽采方法应有利于钻场、钻孔的施工和抽采系统管网的敷设，有利于增加钻孔的抽采时间。(9)瓦斯抽采方法应使钻场及瓦斯抽采工作尽量少影响煤炭生产。3.3.2抽放方法选择依据尽管人们提出了各种各样的瓦斯抽放方法，但是，在实际选择抽放方法和形式时，要考虑瓦斯来源、煤层状况、采掘条件、抽放工艺等因素。(1)如果瓦斯来自于开采层本身，则既可采用钻孔抽采，也可采用巷道预抽形式直接把瓦斯从开采属中抽出，且多数形式采用钻孔预抽法。(2)如果瓦斯主要来自于开采煤层的顶、底板邻近煤层内，则可采用开在顶底板煤、岩中的巷道，打一些穿至邻近煤层的钻孔，抽采邻近煤层中的瓦斯。(3)如果在采空区或废弃巷道内有大量瓦斯积聚，则可采用采空区瓦斯抽采方法。(4)如果在煤巷掘进时就有严重的瓦斯涌出，而且难以用通风方法加以排除，则需采用钻孔预抽或巷道边掘边抽的方法。(5)如果是低透气性煤层，则在采取正常的瓦斯抽采方法的同时，还应当采取人工增大煤层透气性的措施(如水力压裂、水力割缝等)，以提高煤层瓦斯抽采效果。总之，在选择瓦斯抽采方法时，应综合加以考虑，既要考虑煤层条件、瓦斯赋存状况、开拓开采及巷道布置条件，又要考虑抽采设备的能力及经济条件，以求达到最佳效果。3.3.3矿井瓦斯首抽采区域与抽采方法根据矿井煤层赋存状况、巷道布置方式、瓦斯来源、瓦斯涌出预测分析以及煤层存在煤与瓦斯突出危险等，确定矿井的瓦斯抽采方法为多种抽采方法相结合的综合瓦斯抽采方法。(1)瓦斯治理(抽采)总体方案根据矿井瓦斯来源、煤层赋存状态等，设计矿井开采大白炭煤厚度0.400.77m，平均0.54m，因顺层钻孔施钻工程量大，钻孔施工和封孔都较为困难，加之煤层透气性差，因此，瓦斯治理方案主要针对采空区瓦斯进行抽采：采用高位顶板钻孔、埋管抽放等方案以解决采煤工作面回风隅角、回风巷瓦斯超限等问题。因掘进工作面瓦斯涌出量小，采用11kw局部通风机就能够满足掘进通风要求，可不进行掘进巷道的瓦斯抽采工作。若在掘进过程中瓦斯超限或异常涌出，应“边掘边抽”或“先抽后掘”。对于瓦斯涌出量较大的老空区，可以采用密闭墙插管抽采老空区瓦斯。(2)设计首抽区域矿井目前生产区域为一水平东西两翼的1103和1202两个对拉工作面，掘进工作面也布置在一水平。根据矿井生产实际情况，矿井采煤工作面瓦斯涌出量较大，掘进工作面瓦斯涌出量小，且通风能力能满足掘进工作面的安全生产需要，根据矿井意向，设计暂不将掘进工作面作为瓦斯抽采设计区。但是，若在施工中瓦斯涌出较大或异常，用通风办法解决难以解决时，应停止生产补充瓦斯抽采等措施后，方能恢复生产。根据矿井目前的开采现状和采掘接替计划，考虑矿井的瓦斯抽采意向，设计首抽区域：一水平1103对拉工作面、1202对拉工作面。(3)首抽区域抽采方法回采工作面主要采用高位钻孔抽采顶板裂隙瓦斯或抽采采空区瓦斯，以解决瓦斯超限问题。 矿井应根据采掘布置方式及采掘接替的安