一通三防抽采技术知识课件.doc

一、 煤矿瓦斯抽采基础知识
二、 煤矿瓦斯抽采方法
三、 煤矿瓦斯抽采设备及设施及适用条件
四、煤矿瓦斯抽采操作技术
五、 提高瓦斯抽采的方法
六、 瓦斯抽采设计
七、 矿井瓦斯抽采相关规定及标准
八、目前存在的问题及改进方向
一、 瓦斯抽采基础知识
1、瓦斯抽采含义：为了减少或解除矿井瓦斯对煤矿安全生产的威胁，利用机械设备和专用管道造成的负压，将煤层中赋存或释放的瓦斯抽放出来，送到地面或其他安全地点的方法。
2、瓦斯抽放的目的
瓦斯抽采主要是为了降低风流中的瓦斯浓度，改善矿井生产的安全状况，并使通风处于合理和良好的状况，因此，应尽可能在瓦斯进入矿井风流之前将它抽放出来。在实际应用中，瓦斯抽放还可作为一项防治煤及瓦斯突出的措施。此外，抽出的瓦斯是一种优质能源，只要保持一定的抽放瓦斯量和浓度，则可加以利用，从而形成以抽促用，以用促抽的良性循环。瓦斯抽放的来源
3、抽放瓦斯分类
1）按抽放瓦斯的来源分类有本煤层抽放、邻近层抽放、采空区抽放和围岩瓦斯抽放。
2）按抽放瓦斯的煤层是否卸压分类有卸压煤层抽放瓦斯和未泄压煤层抽放瓦斯。
3）按抽放瓦斯及采掘时间分类有煤层预抽瓦斯、边采（掘）边抽和采后抽放瓦斯。
4）按抽放工艺分类有钻孔抽放、巷道抽放、和钻孔及巷道混合抽放。
4、瓦斯抽采参数
为了判断瓦斯抽采的可能性和抽采效果，安全的进行抽采工作，必须对一些基本参数进行测算。
瓦斯抽采基础参数包括：煤层瓦斯含量、瓦斯储量、可抽瓦斯量、抽采率、煤层透气性系数、百米钻孔瓦斯流量衰减系数等。
（1）煤层瓦斯含量定义：
在自然条件下，单位质量或体积的煤体中所含的瓦斯量。m3/t煤或m3/ m3煤。
煤层瓦斯含量是决定煤层瓦斯储量、瓦斯涌出量和突出危险性大小的主要因素之一，是进行瓦斯管理工作的基础参数。
（2）瓦斯储量的计算
矿井瓦斯储量是指矿井开采过程中能够向矿井排放瓦斯的煤层（包括可采、不可采煤层）及岩层储存的瓦斯总量
W=W1+W2+W3+W4
W-矿井瓦斯总储量，m3
W1—可采煤层的瓦斯储量，m3
W2—局部可采煤层的瓦斯储量，m3
W3—采动影响范围内不可采邻近层的瓦斯储量，m3
W4—采动影响范围内的围岩瓦斯储量，m3
（3）可抽瓦斯量概算
可抽瓦斯量是指瓦斯储量中可能被抽放出来的瓦斯量。可按下式计算

Wk=W*dk/100
Wk—矿井可抽瓦斯量，m3
W—矿井瓦斯储量，m3
dk—矿井抽采率，%
（4）抽采率
矿井抽采率是指矿井或采空区抽出的瓦斯量占其风排量及抽采瓦斯量的百分比。

Dk=100Qkc/Qkc+Qky
dk-矿井抽采率，%
Qkc-矿井抽采量，m3/min
Qky-矿井风排瓦斯量，m3/min
（5）钻孔瓦斯流量衰减系数
在不受采动影响条件下，煤层内钻孔的瓦斯流量随时间呈衰减变化的特性系数称钻孔瓦斯流量衰减系数。
β=lnqolnqt/t
qt-百米钻孔t日排放时的瓦斯流量，m3/(min*100m)
qo-百米钻孔成孔初始时的瓦斯流量，m3/(min*100m)
t-钻孔涌出瓦斯经历时间，d
β-钻孔瓦斯流量衰减系数，d-1
6）煤层透气性系数
煤层透气性系数是衡量瓦斯在煤层内流动难易程度的系数，其意义是：1m3煤体的两侧作用的瓦斯压力平方差为1MPa2时，每日流过该煤体的瓦斯量。
λ =r02/p0t*F(P/P0)
λ—煤层透气性，M2/(MPa*d)
r0 —钻孔半径，m
p0 — 煤层原始瓦斯压力，MPa
t — 时间，d
二、 煤矿瓦斯抽采方法
瓦斯抽放
未泄压煤层和围岩抽放
预先抽放
1、采区大面积抽放
顺层钻孔
穿层钻孔
地面打钻孔
2、石门揭开前和煤巷掘进局部抽放

3、围岩裂隙及溶洞抽放

边采边抽
4、采煤工作面边采边抽

5、煤巷掘进工作面掘边抽

强化抽放
6、水力压裂

7、水力割缝

8、松动爆破

9、煤层物理化学处理

卸压煤层和岩层抽放
10、上邻近层抽放 11、下邻近层抽放
从巷道打钻
从地面打钻
专门抽放巷
采空区抽放
12、密闭插管抽放

13、密闭和钻孔抽放

14、打钻到冒落拱抽放

15、地面垂直钻孔

综合抽放
16、采取大面积抽放+打钻冒落拱上方抽放

17、采取大面积抽放+地面垂直打钻抽放

18、采取大面积抽放+地面垂直抽放+上下邻近层抽放

19、水力压裂+密闭插管抽放

1、本煤层
本煤层瓦斯抽放，又称开采煤层瓦斯抽放，目的是为了减少煤层中的瓦斯含量和降低回风流中的瓦斯浓度，以确保矿井安全生产。本煤层瓦斯抽放是指在开采煤层内预先掘进或打钻孔抽放本煤层内含有的瓦斯。
2、邻近层
在煤层群中，由于开采层的采动影响，使其上部或下部的围岩及煤层卸压并引起这些煤层岩的膨胀变形和透气性的大幅度提高，引起这些煤层的瓦斯向开采层采掘空间涌出。能向开采煤层采掘空间涌出瓦斯的煤层称为邻近层。邻近层瓦斯抽放按邻近层的位置分为上邻近层抽放和下邻近层抽放；按汇集瓦斯方法分为钻孔抽放、巷道抽放、巷道和钻孔综合抽放三类。
（1） 上邻近层瓦斯抽放是邻近层位及开采层的上部，通过巷道或钻孔来抽放上邻近层的瓦斯。根据岩层的破坏程度及位移状态可把顶板划分为冒落带、裂隙带和弯曲下沉带，底板划分为裂隙带和变形带。
冒落带高度一般为采厚的5倍，在距开采层近的处于冒落带内煤层，随冒落带的冒落而冒落，瓦斯完全释放到采空区内，很难进行上邻近层抽放。裂隙带的高度为采厚的8-30倍，此带因充分卸压，瓦斯大量解吸，是抽放瓦斯的最好区带，抽放量大，浓度高，因此上邻近层取冒落带高度为下限距离，裂隙带的高度为上限距离。
屯兰矿常见上邻近层瓦斯抽采钻孔示意图
（2）下邻近层瓦斯抽放是邻近层位于开采层下部，通过巷道或钻孔来抽放下邻近层的瓦斯。
3、采空区抽放
通常的采空区抽放有密闭抽采、上隅角吊管抽采、通过横贯埋管利用沿空留巷抽采、高抽巷、从地面和井下向采空区打钻。
密闭抽采示意图
上隅角插管抽采示意图
通过横贯埋管利用沿空留巷抽采示意图
高抽巷示意图
地面向井下采空区打钻抽采示意图
三、瓦斯抽采设备及设施及适用条件
1、1、目前我矿使用的钻车和钻具有:
（1）ZDY-4000L型煤矿用履带式全液压坑道钻车，该钻车适合巷道空间较大施工本煤层和邻近层钻孔；

（2）ZDY-4000LP型煤矿用履带式全液压坑道钻车主要适用于掘进或回采巷道采取跨越障碍物的方式施工本煤层钻孔；
（3）CMS-4200/80煤矿用深孔钻车、 CMS-6200/80煤矿用深孔钻车适用于煤层较干、地质条件相对稳定、构造较少、空间较小巷道施工钻孔
（4）CMS1-4000/55型煤矿用深孔穿层钻机对空间要求较低，常用各类邻近层位穿层钻孔的施工。
我矿目前抽采钻孔直径一般为Φ113mm，扩孔直径为Φ153mm，施工煤柱孔直径为Φ194mm。常用钻杆直径为Φ73mm。
2、抽采泵
抽采泵一般有水环式真空泵、离心式鼓风机、回转式鼓风机三种。
水环式真空泵 离心式鼓风机 回转式鼓风机
1、离心式鼓风机是利用装有许多叶片的工作旋轮所产生的的离心力来挤压空气，以达到一定的风量和风压的。
这种压缩机由于它工作时不断地将制冷剂蒸汽吸入，又不断地沿半径方向被甩出去所以称这种型式的压缩机为离心式压缩机。其中根据压缩机中安装的工作轮数量的多少，分为单级式和多级式。如果只有一个工作轮，就称为单级离心式压缩机，如果是由几个工作轮串联而组成，就称为多级离心式压缩机。在空调中，由于压力增高较少，所以一般都是采用单级，其它方面所用的离心式制冷压缩机大都是多级的。单级离心式制冷压缩机的构造主要由工作轮、扩压器和蜗壳等所组成。 压缩机工作时制冷剂蒸汽由吸汽口轴向进入吸汽室，并在吸汽室的导流作用引导由蒸发器(或中间冷却器)来的制冷剂蒸汽均匀地进入高速旋转的工作轮3(工作轮也称叶轮，它是离心式制冷压缩机的重要部件，因为只有通过工作轮才能将能量传给汽体)。汽体在叶片作用下，一边跟着工作轮作高速旋转，一边由于受离心力的作用，在叶片槽道中作扩压流动，从而使汽体的压力和速度都得到提高。由工作轮出来的汽体再进入截面积逐渐扩大的扩压器4(因为汽体从工作轮流出时具有较高的流速，扩压器便把动能部分地转化为压力能，从而提高汽体的压力)。汽体流过扩压器时速度减小，而压力则进一步提高。经扩压器后汽体汇集到蜗壳中，再经排气口引导至中间冷却器或冷凝器中。
2、回转式鼓风机属于风机的一种，是通过压缩空气来实现曝气，又叫曝气鼓风机。它主要由电机、空气过渡器、鼓风机本体、空气室、底座（兼油箱）、滴油嘴六部份组成。回转式鼓风机结构精巧，主要由下列六部分组成：
电机、空气过渡器、鼓风机本体、空气室、底座（兼油箱）、滴油嘴。
鼓风机靠汽缸内偏置的转子偏心运转，并使转子槽中的叶片之间的容积变化将空气吸入、压缩、吐出。在运转中利用鼓风机的压力差自动将润滑送到滴油嘴，滴入汽缸内以减少摩擦及噪声，同时可保持汽缸内气体不回流。
1、 体积小、风量大、噪声低、耗能省(回转式鼓风机采用运转压缩空气的原理，虽然体积小，但风量大、节能，静音运转是其他形式的风机无法比拟的；
2、运转平稳，安装方便(小型机种运转时只要放置妥当则振动很小，不需要加装防振装置，安装方便)；
3、抗负荷变化，风量稳定(例如：污水处理曝气槽压力变化，则负荷变化，但风量随压力变化而变化甚微)。
4、附有空气室，散气平稳全部机种附有空气室，可防止空气脉动，散气平稳)；
5、材质精良，结构巧妙，性能卓越(鼓风机全部采用优质的材料，结构精巧，坚固耐用，性能卓越，长期使用故障少)；
6、保养简单，故障少，寿命长(低转速，磨损小，寿命长)。
水环式真空泵的优缺点对比
瓦斯泵类型
优点
缺点
适用条件
水环式真空泵
1、真空度高，如用油代替水做工作液时，真空度可以达99.5%
1、流量及鼓风机相比小多
1、适用于瓦斯抽出量较小，煤层透气性低，管路系统阻力大，需高负压抽放瓦斯矿井
2、工作轮内充满水，起防爆阻焰作用，比较安全。
2、适宜作负压抽瓦斯，不适宜即作抽出又作长距离正压输出用
2、适用于在井下个别区域单独抽放或试验区进行试验用
3、结构简单，运转可靠。

水环式真空泵常见的故障及处理方法
故障现象
故障原因
处理方法
真空度降低
1、管路密封不严，有漏气之处；
1、拧紧法兰螺钉或更换衬垫
2、密封填料磨损
2、更换填料
3、叶轮及端盖间隙过大
3、拆开调整间隙，中小型泵间隙应为0.15mm，大泵0.2mm
4、水环温度过高
4、增加进水量，并降低进水温度。
抽气量不够
1、泵的转数不足规定转数
1、如电动机转数不符合规定则更换电动机，如电压不足提高电压
2、叶轮和端盖间隙过大
2、减少端盖和泵体之间衬垫来调节，更换新填料
3、填料密封漏气
3、更换新填料
4、吸入管道漏气
4、拧紧法兰螺钉或更换衬垫
5、供水量不足和质量不好
5、增加供水量
6、水环温度过高
6、增加供水量来降低温度
零件发生高热
1、个别零件不够
1、更换不合格零件
2、零件装配不正确
2、重新正确装配
3、润滑油不足或质量不好
3、增添润滑油或更换符合规定质量的油
4、密封冷却水和水环的水量供给不足
4、增加水量
5、轴密封填料过紧
5、调整盘根的松紧度
6、转子歪斜
6、检查校正
7、轴弯曲
7、检查校正
抽放泵体振动
地脚螺丝松动
拧紧地脚固定螺丝
1.地面固定瓦斯抽采泵站设施必须符合下列要求：
① 必须使用不燃性材料建筑并有防雷装置。距进风井口和主要建筑物不得小于50m，并用栅栏和围墙保护。
② 泵站内和泵站周围20m范围内严禁堆积、存放易燃物及使用明火。
③ 瓦斯泵及其附属设备至少应有1套备用。
④ 泵站内电气设备、照明和其他电器仪表都应采用矿用防爆型，否则必须采取安全措施。
⑤ 泵站内必须有直通调度室的电话。并安设自动监控系统，能够监控、监测抽采管道的瓦斯浓度、流量和压力等参数。
⑥ 干式瓦斯泵的吸气侧管路系统中，必须安装防回火、放回气和防爆炸的安全装置，定期检查，保持良好。
⑦ 泵站放空管的出口高度应超过泵站房顶3m以上。
⑧ 泵站必须专人值班，经常检查运行情况，监测各项参数，并做好记录。当停止瓦斯泵运转时必须立即向调度室汇报。
2.井下临时瓦斯抽采泵站的设置应遵守以下规定：
① 应设置在需抽采瓦斯地点附近的新鲜风流中。
② 所安装地点巷道的高度、长度、宽度等应符合安装要求。附近巷道应地质构造稳定，支护良好。
③ 安装时应考虑使用期限，若长期使用应安装同型号备用泵。
④ 临时泵站抽出的瓦斯可排到地面、总回风巷和分区回风巷。但必须保证稀释后的瓦斯浓度不超过《煤矿安全规程》的相关规定。
⑤ 建有地面永久抽采系统的矿井，临时泵站抽出的瓦斯可输送到永久抽采系统管路内，但必须使矿井的瓦斯浓度符合有关规定。
⑥ 抽出的瓦斯排入回风巷时，在瓦斯管路出口处必须设置栅栏、悬挂警戒牌等。栅栏位置应在上风侧距管路出口5m，下风侧30m。
⑦ 在下风侧栅栏外必须设甲烷断电仪或安全监控系统的甲烷传感器，当回风流中瓦斯浓度超限时，可报警断电并处理。
3、抽采管路
目前我矿共有抽采管路82085m，主管路1215 m，干管路32855m，支管路48010 m。其中D711mm抽采管路有29580m，D610mm抽采管路有4230m，D630mm抽采管路有75m，D426mm抽采管路有7075m，D325mm抽采管路有32895m，D315mm抽采管路有8035m，D200mm抽采管路有200m。
瓦斯管直径选择的恰当及否对抽放瓦斯系统的建设投资及抽放效果均有影响。管径太大，投资越多，直径过细，阻力损失大。故一般根据主管、分管、支管中不同瓦斯流量，并考虑运输和安装方便的情况下，采用下面计算公式来合理选择瓦斯管径。
d=0.1457（Q/v）1/2
其中d-瓦斯管内径，m
Q-瓦斯管内流量，m3/min
v-瓦斯管内流速，一般取5-15m/s。
4、管道系统的附属设备
（1）阀门
在瓦斯管路（主管、干管、分管）上和钻场连接处，均需安装阀门。主要用来调节及控制各个抽放地点的抽放负压、瓦斯浓度、抽放量等；同时修理和更换瓦斯管路可关闭阀门切断通道。
（2） 计量装置（孔板流量计）
煤矿抽采瓦斯，广泛使用径距取压法的孔板流量计，而孔板的孔径多为瓦斯管道直径的1/2，当瓦斯流量较小时，孔板直径可小于管径的1/2。孔板流量计主要由孔板、测量嘴和钢管组成。
(3)瓦斯流量计算方法
Q纯=Q混*瓦斯浓度
Q混=K*b △h *Sp*ST
Q纯--标准孔板的纯瓦斯流量
Q混--标准孔板的混合瓦斯流量
K--孔板流量校正系数
b--瓦斯浓度校正系数= 1/1-0.00446X
X--混合气体中的瓦斯浓度
△h--孔板前后压差
Sp--压力校正系数
ST--温度校正系数
四、瓦斯抽采操作技术
1、钻孔施工
当作业人员进入进入施工地点后，根据设计必须认真对钻孔定位，包括倾角、方位角、钻孔间距等。
钻孔方位角的确定：有当班组长用罗盘或者其他测量器具量出设计中所规定的钻孔方位角、倾角，安装钻孔施工的机架，然后通过转盘调整方位及钻机跑道，并在开孔时，把钻机的跑道，按设计所需的仰角调整。钻孔间距应根据钻孔设计来确定位置，前后误差不得超过1m。
2、 封孔方法
1）普通本煤层钻孔两堵一注
封孔操作方法
1、准备封孔材料。
2、在封孔管PVC上绑好封孔器和挡圈。
3、将两A、B封孔药液（一红一两白）在容器内搅拌到轻微发白。
4、将搅拌好的聚氨脂封孔药液迅速倒在封孔器上，待封孔药液发白时，快速将封孔管和导流管送入孔内。
5、封孔管送入孔内后，钻孔孔口用水泥砂浆封堵，封堵长度为0.3-0.5m。
6、注浆时，通过导流管连接注浆泵将聚氨酯注入钻孔内，直到聚氨酯药液溢出为止，并用木楔堵好孔口。
（2）特殊本煤层钻孔封孔方法
封孔工艺为： 1、在封孔器上设置3道挡圈+麻袋聚胺酯，2、封孔器5、10米的位置为水泥注浆段 3、封孔段内预埋两根导流管，用于注浆(一根用于注浆，一根用于回浆)。
3）松软煤层下一步推广应用封孔方法
采用三囊袋封堵器的封孔堵漏工作原理分为两个过程来实现:带压注浆封孔(一次封孔)和漏气处置 (二次封孔)。
1－注浆管; 2－漏气处置管; 3－联接阀；4－1#囊袋; 5－单向阀;6－2#囊袋; 7－爆破阀; 8－瓦斯抽采管; 9－3#囊袋; 10－筛孔管
带压注浆（一次封孔）
钻孔成孔后，插入指定深度的筛管，通过变接联接三囊袋封孔器和筛管，然后在封孔器末端插入注浆管和二次堵漏注浆管。在封孔器后联接4根4m的PVC瓦斯抽采管，孔口处联接好抽采管，用铁丝绑紧，然后对钻孔进行初次封孔。搅拌好水泥基注浆材料后，通过注浆管进行注浆。浆液将先充满1#、2#、3#三个囊袋，实现囊袋及钻孔壁的紧密接触; 之后注浆压力会升高，当压力升高到爆破阀7的设计爆破压力之后，爆破阀将会被打开注浆，带压力的浆液将会在充满 2#、3#囊袋之间的空间之后，进入到钻孔壁的裂隙，实现对钻孔壁的注浆，至此完成了初次注浆封孔。
漏气处置（二次封孔）
在初次注浆封孔一周之后可以进行二次注浆。利用外接高压注浆泵的堵漏注浆管2，在压力作用下，将漏气处置材料注入到 1 #囊袋和 2#囊袋之间的空间及两囊袋周围的裂隙进行充填，以实现二次堵漏。
4）邻近层钻孔封孔方法
封孔操作方法
1、在施工完毕的钻孔内插入铁管进行护孔。
2、准备封孔材料。
3、在封孔管PVC上绑好封孔器和挡圈。
4、将两A、B封孔药液（一红一两白）在容器内搅拌到轻微发白。
5、将搅拌好的聚氨脂封孔药液迅速倒在封孔器上，待封孔药液发白时，快速将封孔管和导流管送入孔内。
6、封孔管送入孔内后，钻孔孔口用水泥砂浆封堵，封堵长度为0.3-0.5m。
7、注浆时，通过导流管连接注浆泵将聚氨酯注入钻孔内，直到聚氨酯药液溢出为止，并用木楔堵好孔口。
5）水泥砂浆封孔
（1）人力封孔
该方式在封孔前，需用水或压风将孔内残存煤、岩钻屑清洗干净，然后放入套管。管径25-108mm。往孔内送泥可用专用工具或将水泥做成圆柱形分次送入，每送泥0.3-1m，加放一个木塞，并用力捣实，直到封完钻孔。
（2）
预先封孔法
预先封孔是先用直径127mm钻头开孔，当钻进到预定深度后，向孔内塞满水泥砂浆，边送边将水泥砂浆捣实，然后向孔内压入直径89mm的套管。为防止套管偏斜，孔口周围用木楔固定，待水泥砂浆凝固后，再以直径73mm钻头通过套管向前钻进。
3、抽采钻孔观测操作方法
光学瓦斯观测器的操作：
1)外观检查2）药品检查3）气密性检查4）电路检查5）光路检查6）精度检查
瓦斯测定方法:
（1）吸气：用胶皮管将负压采样器出气口及光学瓦检仪的进气口相连，再用胶皮管将负压采样器进气口及16#空心螺栓铜嘴相连，把待测钻孔的螺杆拧下（若发现待测钻孔内水雾较大时，应抽10-30s待水雾较小时），将16#空心螺栓拧在观测眼上，（在确定所连接的软管无折弯、漏气的情况下）连续抽动负压采样器10—15次定位置，使被观测的气体进入仪器室；取下连接管光学瓦检仪软管。
（2）读数：按下光源开关，由目镜读出黑基线位移后靠近的整数数值，然后顺时针转动微调螺旋，使黑基线退到和该整数刻度相重合的位置，从微读数盘上读出小数值，整数位读数及小数位读数相加即为该点的实际瓦斯浓度。
（3）负压测定
（1）首先观测所携带的 “U”型汞柱计是否清晰，完好
如果不清晰或不完好，必须重新更换。
（2）连接：把16#空心螺栓拧在观测眼上，并用胶管将
16#空心螺栓铜嘴及 “U”型汞柱计一端相联接。
（3）读数： “U”型汞柱计液面差值即为该钻孔负压
（单位为mmHg）。
（4）若“U”型汞柱计两液面跳动频繁，长时间不能
稳定时，应检查管路内是否有积水，待检查处理完毕后
再进行观测。
（4）钻孔节流（动压）测定
（1）首先观测所携带的 “U”型水柱计刻度是否清晰、
皮托管的畅通性；如果不清晰或不畅通，必须进行重新
更换。
（2）连接：皮托管两个连接口及“U”型水柱计两端
相连接。
（3）测量：把连接软管捏住后将皮托管伸入观测眼中
要求皮托管测压头及气流方向相对，同时放开连接软管。
（负压较大的地方可选用“U”型汞柱计进行测量）
（4）读数：通过移动皮托管位置（观测眼的上部，即
0.88r、中间、底部即0.88r）利用“U”型水柱计读取
三个压力差值，三个压力差值的平均数即为钻孔当前动
压值（单位为mmH2O）。
（5）空盒气压计
目前矿井大部分使用补偿空盒气压计DYM3型，测量巷道内的某一绝对压力。
操作：将补偿空盒气压计安置在待测地点，气压计指针稳定后，观测者应垂直刻度盘面读数取指示值，即为该点的绝对压力。
（6）温度测定
空气的温度是影响矿内气候条件的主要因素，而抽放管内的温度及瓦斯流动速度有关。它能直接反应抽放管的承载速度和摩擦阻力，以及影响抽放瓦斯量的情况，所以在井上、下瓦斯管路观测时经常要使用温度计。
五、提高瓦斯的抽采方法
对于透气性低、较难抽出瓦斯的煤层，采用常规的钻孔布置方式预抽煤层瓦斯时，往往达不到所要求的抽放效果。为了解决开采层采掘工作面瓦斯涌出量大的问题，就要采用提高开采层瓦斯抽放量的方法，即通过各种手段，人为强迫沟通煤层内的原有裂隙网络或产生新的裂隙网络，使煤体透气性增加，这种方法称为强化抽放瓦斯方法。
提高开采层瓦斯抽放量的途径大致有以下几种
（1）增加钻孔的暴露面：
1)加大钻孔的直径；
2)增加钻孔深度；
3)适度增加钻孔密度
（2）提高抽采负压
（3）延长钻孔抽采时间
（4）改变煤层透气性
1）高压水力压裂（割缝）技术;
2）CO2预裂增透技术;
3）深孔爆破松动、致裂泄压法；
4) 物理化学卸压法
5）其他机械、密钻孔卸压法。
（5） 深孔交叉布孔
改变煤层透气性方法
1）高压水力压裂（割缝）技术抽采效果对比分析
采取压裂（割缝）增透后的钻孔及常规钻孔的瓦斯浓度对比，经观测计算得出，采取压裂（割缝）综合增透钻孔的平均瓦斯抽采浓度是常规钻孔的2.65倍；从瓦斯抽采纯流量测定的结果可以看出，采取压裂（割缝）综合增透的钻孔，其平均瓦斯抽采纯流量是常规钻孔的2.59倍。
2）二氧化碳预裂增透技术抽采效果对比分析
采取二氧化碳预裂后瓦斯浓度为47%-91%，预裂钻孔单孔平均瓦斯抽采量为0.085m3/min，而该顺槽未采用CO2预裂的本煤层钻孔平均瓦斯抽采量为0.028m3/min，采用CO2预裂的本煤层钻孔单孔平均瓦斯抽采量较未预裂钻孔提高了2倍。
3）深孔爆破原理是：利用炸药爆炸瞬间产生的爆轰压力和高温高压爆生气体，使爆破孔周围的煤体产生裂隙、松动、压出和膨胀变形，以提高煤层透气性。
深孔爆破后，煤层透气性系数比非爆破区平均提高3.45倍。在开始抽放阶段，透气性系数可提高一个数量级，随着时间的延长，透气性系数趋于某一个稳定值，但最终的稳定值仍比非预裂爆破区大1倍。
4）物理化学卸压法
煤层的物化就是向煤层内注化学活性溶液及表面活性剂，使煤体发生化学反应及物化现象，从而使煤层的坚韧性被软化，使煤吸附瓦斯能力改变，使瓦斯从煤层中迅速排出，使钻孔瓦斯抽采量增加。
5）其他机械、密钻孔卸压法。
对于低透气性煤层，当钻孔孔径加大及数量加密到一定程度后，如再要加大、加密，则布孔位置及打钻施工都有困难，经济效益也受影响，为此经理论分析及模型试验研究认为：采用平行钻孔及斜交钻孔同时布孔的方式抽放瓦斯，由于在钻孔空间交叉点处煤的塑性变形加大，相当于增加了钻孔孔径，因而扩大了煤体的松动卸压范围。除了由于钻孔相互交叉在交叉点增加了煤体卸压程度及范围外，因钻孔互相交叉影响，可避免因某一钻孔坍塌堵塞而影响正常抽采。另外，斜向钻孔容易及煤层倾向方向的节理贯通，增加瓦斯向钻孔的涌出通道，斜向钻孔还可延长钻孔在采煤工作面前方卸压带内的瓦斯抽采时间。
六、瓦斯抽采设计
一）瓦斯抽采的必要性
1工作面瓦斯来源情况分析
根据邻近层煤层综合分析得出，工作面回采瓦斯来源主要为本煤层及上、下邻近层瓦斯。
2、工作面瓦斯涌出量预测
（1）开采层瓦斯涌出量计算
（2）邻近层瓦斯涌出量计算
3、工作面通风系统
4、工作面风排瓦斯量
5、瓦斯抽采的必要性
根据《煤矿瓦斯抽采基本指标》中工作面回采前煤层瓦斯含量必须降至8 m3/t以下的要求，为了防止工作面回采期间瓦斯超限事故的发生，采用本煤层抽采+上、下邻近层抽采+采空区上隅角抽采治理瓦斯的措施，确保工作面确保安全生产。
二）瓦斯抽采的可行性分析
根据煤层透气性系数和百米钻孔瓦斯衰减系数，按照AQ1027—2006《煤矿瓦斯抽采规范》中表1“煤层瓦斯抽采难易程度表”的要求，推算煤层是否属可以抽采煤层。
三）瓦斯抽采方案的确定
1、抽采方案的确定依据
2、抽采方法的选择依据
根据邻近工作面瓦斯抽采情况及本工作面瓦斯来源情况等综合分析，确定工作面采用本煤层预抽、上、下邻近层瓦斯抽采及采空区瓦斯抽采来解决工作面回采期间的瓦斯问题。
3、抽采钻孔的布置方式
（1）本煤层钻孔布置
（2）上邻近层钻孔布置
（3）下邻近层钻孔布置
（4）初采初放钻孔布置
4、钻孔封孔工艺
5、抽采效果预测
（1）本煤层钻孔抽采量预测
（2）轨道巷内上邻近层钻孔抽采量预测
（3）低浓度抽采系统抽采量预测
（4）底抽巷本煤层钻孔抽采量预测
6、抽采率计算
η= QC标量/（QC标量+ Qf标量）
η=工作面抽采率；%
QC标量=工作面标准状况抽采量；m3/min
Qf标量=工作面标准状况风排量；m3/min
（四）抽采管路选型
1、、抽采钻孔管路选型计算
D=0.1457×（Q/V）1/2
式中：D－抽采瓦斯管管径（m）；
Q－抽采管中混合流量，m3/min；
V－抽采瓦斯管内流速一般为10—15m/s。
2、抽采管路阻力计算及孔口负压计算
泵站抽采总负压减去由矿井阻力公式计算出管路总阻力，管路末端负压大于13.3KPa即符合要求。
3、抽采管路系统布置
六、瓦斯抽采相关规定及标准
煤矿瓦斯抽采达标暂行规定
第一章 总 则
第一条 为实现煤矿瓦斯抽采达标，根据《煤矿安全监察条例》等法规、规程，制定本规定。
第二条 煤矿瓦斯抽采以及对煤矿瓦斯抽采达标工作的监督检查适用本规定。
第三条 按照本规定应当进行瓦斯抽采的煤层必须先抽采瓦斯；抽采效果达到标准要求后方可安排采掘作业。
第四条 煤矿瓦斯抽采应当坚持“应抽尽抽、多措并举、抽掘采平衡”的原则。
瓦斯抽采系统应当确保工程超前、能力充足、设施完备、计量准确；瓦斯抽采管理应当确保机构健全、制度完善、执行到位、监督有效。
煤矿应当加强抽采瓦斯的利用，有效控制向大气排放瓦斯。
第五条 应当抽采瓦斯的煤矿企业应当落实瓦斯抽采主体责任，推进瓦斯抽采达标工作。
第六条 各级地方煤矿安全监管部门和各驻地煤矿安全监察机构（以下统称煤矿安全监管监察部门）对辖区内煤矿瓦斯抽采达标工作实施监管监察，对瓦斯抽采未达标的矿井根据本规定要求实施处罚。
西山煤电（集团）有限责任公司瓦斯抽采利用管理规定
（一）瓦斯抽采设计管理规定
1、瓦斯抽采钻孔施工前，必须由矿总工程师组织编制瓦斯抽 采设计，报集团公司批准后，方可执行；澳钻钻孔的施工设计由 各矿井及钻探公司共同编制，双方审核签字后报集团公司审批。
2、钻孔施工过程中需要更改设计（包括澳钻钻孔施工设计） 或补充设计时，必须报集团公司批准后，方可执行。
3、煤矿井下瓦斯抽采系统除采空区内、密闭内外必须选用 涂层钢管或是不锈钢管路。
4、为了降低瓦斯抽采系统的阻力，高负压瓦斯抽采系统中 支管路管径（内径）应不小于 300mm，多个钻孔及支管之间的连 接管路管径（内径）应不小于 200mm，钻孔封孔段孔径（内径） 应不小于 50mm；低负压瓦斯抽采系统中支管路管径（内径）应 不小于 400mm。
5、各矿井要不断优化抽采方法和钻孔施工参数，努力提高 瓦斯抽采效果。本煤层抽采要大力推广大孔径（≥108mm）、长钻孔（≥180m）等区域递进抽采方式，逐步取消小孔径、短钻孔等 局部抽采方式；采煤工作面为单斜构造的应采用单侧上向孔布置 方式。采煤工作面存在走向方向的向斜、背斜构造的应采用双侧 交叉钻孔布置方式。
6、采用“U”型通风系统的采煤面瓦斯治理方法选用原则： （1）绝对瓦斯涌出量≤5m3/min 的采煤工作面，宜采用上隅角埋管方法治理上隅角瓦斯；
（2）绝对瓦斯涌出量为 5-15m3/min 的采煤工作面，宜采用 本煤层预抽、回风巷高低位裂隙带钻孔及上隅角埋管等方法治理 工作面瓦斯；
（3）绝对瓦斯涌出量为 15-25m3/min 的采煤工作面，宜采 用本煤层预抽、瓦斯治理巷高低位裂隙带钻孔及瓦斯治理巷横贯 埋管等方法治理工作面瓦斯；
（4）绝对瓦斯涌出量≥25m3/min 的采煤工作面，宜采用本 煤层预抽、瓦斯治理巷高低位裂隙带钻孔、地面 L 型钻孔及瓦斯 治理巷横贯埋管等方法，或采用切顶卸压沿空留巷技术治理工作 面瓦斯。
（5）受下邻近层瓦斯影响的采煤工作面，宜采用底抽巷卸 压抽采钻孔解决下邻近层瓦斯的治理方法。
7、科学使用千米钻机开展消突预抽工作，在符合规定的前 提下，优先选择千米钻机施工掘进巷道条段消突钻孔，掩护巷道掘进；也可利用已施工巷道采用普通钻机向邻近未掘进区域施工 短距离消突钻孔，掩护巷道掘进。
8、严禁向采空区内施工地面抽采钻井抽采采空区内瓦斯， 否则必须履行报批程序。采掘工作面揭露或接近地面抽采钻井 1 00 米范围内，必须制定专项安全技术措施，否则不允许揭露或 接近通过。同时各矿井必须及西山蓝焰公司办理好地面钻井资料 交接手续，掌握好地面钻井的详细资料，以便采取针对性措施。
9、瓦斯抽采设计中必须明确瓦斯抽采管路应安设的安全防 护设施。
煤矿瓦斯抽采基本指标
AQ1026-2006
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抽采瓦斯系统：
　　a) 一个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/min或一个掘进工作面瓦斯涌出量大于m3/min，用通风方法解决瓦斯问题不合理时；　
b) 矿井绝对涌出量达到以下条件的：
　　——大于或等于40m3/min；
　　——年产量1.0~1.5Mt的矿井，大于30m3/min；
　　——年产量0.6~1.0Mt的矿井，大于25m3/min；
　　——年产量0.4~0.6Mt的矿井，大于20m3/min；
　　——年产量等于或小于0.4Mt的矿井，大于15m3/min；
　　c) 开采有煤及瓦斯突出危险煤层。
1、采煤工作面瓦斯抽采率应达到的指标
2、采煤工作面回采前的可解析瓦斯量应达到的指标
3、矿井瓦斯抽采率应达到的指标
八、存在的问题及改进方向
1、 针对地质条件复杂煤层煤质松软、瓦斯压力大，钻孔施工过程中存在煤渣成块状容易塌孔、抱钻现象。为了解决上述问题我区及兄弟单位及全国多矿专家调研已经形成一些行之有效的解决办法。
如采取压风排渣、改用肋骨钻杆代替普通圆钻杆，在施工过程中通过钻杆表面肋骨形成的螺旋槽将孔内块状煤渣顺利排出，增强了钻孔的出渣效果，防止孔内煤渣堆积造成堵钻，并应用中煤科工集团西安研究院有限公司研发的“宽叶片螺旋钻杆钻进和筛管完孔”这一整套技术，有效地提高了钻孔成孔率，保障了后期的瓦斯抽采通道，尽可能的避免因松软破碎煤层而造成塌孔。采用上述办法也不能彻底断绝塌孔现场的发生，后续我们会继续加强对这方面的研究，争取早日破解钻孔施工过程中塌孔现场的发生。
2、 长距离钻孔施工过程中容易发生钻杆跑偏现象
条件应许的前提下考虑钻机配置防跑偏装置，比如测斜仪、扶正器、定向装置。
3、 封孔质量
我们在日常封孔后有部分钻孔存在漏气、煤渣多堵孔现象的发生。
经过长时间的总结经验及探索我们目前钻孔深度低于100m的封孔长度可以达到16m，超过100m的钻孔封孔长度达到24m，加长了封孔长度，长钻孔并使用2个麻袋片聚氨酯和4个挡圈，很大程度上避免了因封孔问题导致的漏气。 后续我们会继续在封孔质量方面，总结经验、改革创新、大胆尝试新工艺，不断提高钻孔的抽采效果。
4、 新工艺的研究和探索
如水力压裂和二氧化碳预裂的抽采半径和有效深度及继续完善。
5、 研究瓦斯的来源
煤及瓦斯突出事故严重威胁着煤矿的安全开采。随着煤矿开采深度的加大，煤层瓦斯含量逐渐增加，煤及瓦斯事故发生率也越来越大，直接影响了煤矿的生产和矿工的人身安全。屯兰矿煤层开采为近距离突出煤层群开采，煤层瓦斯含量高，在开采过程中，临近层卸压瓦斯大量涌入采煤工作面，极易造成瓦斯超限，且很难定量识别瓦斯的来源煤层及比例，难以进行相应的治理对策。
2、主要研究内容
通过采集工作面开采工程中涉及的煤层煤样以及不同抽采方式所得的混合瓦斯样品，测试煤中有机碳同位素值以及混合气体中烷烃气体碳同位素值。根据端元混合模型分析并计算各端元所占比例。具体研究内容如下：
（1）煤层和煤层瓦斯中碳同位素的相关性研究
通过对煤层中有机碳同位素和煤中吸附性气体中的烷烃碳同位素测试分析，研究两者的相关性。
（2）煤层群开采多源瓦斯混合气体来源模型研究
通过判别底抽巷、高抽巷、顺层孔及高位钻孔等不同形式抽采的混合气体及相应煤中碳同位素的亲疏性，建立多元气体混合数学模型，计算出混合气体端元所占比率。
（3）影响气源比例的因素的探讨
主要探讨工作面地质条件、推进速度、采煤量等因素对瓦斯运移、瓦斯浓度的影响，在此基础上，判别混合瓦斯气源的比例。
（4）煤、瓦斯碳同位素示踪技术研究
通过抽采气体中地球化学指标，提出矿井开采过程中的瓦斯来源识别方法，应用于今后矿井煤层群开采所带来的多源瓦斯混合气体识别技术。
3、 总体目