煤礦瓦斯抽采方法分類與基本指標(biāo)

安全工程專業(yè)中國礦業(yè)大學(xué)安全工程學(xué)院煤礦瓦斯治理國家工程研究中心礦井瓦斯防治程遠(yuǎn)平王亮一、瓦斯抽采的沿革二、抽采的目的和分類三、抽采基本指標(biāo)

第五講煤礦瓦斯抽采方法分類及抽采指標(biāo)

一、瓦斯抽采歷史沿革1637年:宋應(yīng)星所著《天工開物》記載“利用竹管引排煤中瓦斯”的方法。中國古代煤窯瓦斯引排方法1938年：撫順龍鳳礦開始利用機(jī)械設(shè)備抽井下巷道積聚瓦斯；1940年：撫順龍鳳礦在地面建立瓦斯抽采泵站和容積為100m3的儲瓦斯罐，瓦斯抽采流量10m3/min,瓦斯?jié)舛?0~40%，實現(xiàn)民用；1952年：撫順龍鳳礦采用煤層巷道法預(yù)抽本煤層瓦斯獲得成功。全國瓦斯抽采量20Mm3；1954年：撫順龍鳳礦試驗成功鉆孔法預(yù)抽本煤層瓦斯；1956年：全國瓦斯抽采量48.7Mm3；1957年：陽泉四礦試驗成功鉆孔法抽采上鄰近層卸壓瓦斯；一、瓦斯抽采歷史沿革1960年：中國有撫順、陽泉、天府和北票等戶企業(yè)6座礦井抽瓦斯，中國瓦斯抽采量125Mm3

；1965年：新增中梁山、焦作、淮南、包頭、松藻、峰峰等戶企業(yè)抽采瓦斯，全國瓦斯抽采量150Mm3

；1970年：中國瓦斯抽采量170Mm3；1980年：中國年瓦斯抽采量293Mm3

；1985年：中國年瓦斯抽采量328Mm3

；1990年：中國年瓦斯抽采量433Mm3；1995年：中國年瓦斯抽采量600Mm3

；

一、瓦斯抽采歷史沿革2000年:中國共有141座礦井在地面建立瓦斯抽采泵站，年瓦斯抽采量為866.6Mm3。2002年:中國共有53戶企業(yè)的193座礦井在地面建立瓦斯抽采泵站，年瓦斯抽采量1146.1Mm3。2003年：中國年瓦斯抽采量1300Mm32005年:①中國年瓦斯抽采量達(dá)到2300Mm3;②利用量超過1000Mm3;③陽泉、晉城、淮南、松藻、盤江、水城和撫順礦業(yè)集團(tuán)的年瓦斯抽采量都超過100Mm3。2010年：全國共抽采瓦斯88億m3，其中井下73.5億m3，地面14.5億m3。

一、瓦斯抽采歷史沿革

二、瓦斯抽采目的與分類減少瓦斯涌出、預(yù)防瓦斯超限、降低瓦斯積聚，為礦井通風(fēng)創(chuàng)造有利的條件；降低煤層中存儲的瓦斯能量、提高煤體強(qiáng)度，防治煤與瓦斯突出；開發(fā)利用高效潔凈的能源；降低對環(huán)境的污染。二、瓦斯抽采目的及分類

瓦斯抽采的目的

中國《煤礦安全規(guī)程》第一百四十五條和《煤礦瓦斯抽采基本指標(biāo)》第三節(jié)規(guī)定，有下列情況的礦井，必須建立地面永久抽采瓦斯系統(tǒng)或井下臨時抽采瓦斯系統(tǒng)：一個采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/min或一個掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量大于3m3/min，用通風(fēng)方法解決瓦斯問題不合理的；礦井絕對瓦斯涌出量達(dá)到以下條件的：

——大于或等于≥40m3/min；

——年產(chǎn)量1.0~1.5Mt的礦井，大于30m3/min；

——年產(chǎn)量0.6~1.0Mt的礦井，大于25m3/min；

——年產(chǎn)量0.4~0.6Mt的礦井，大于20m3/min；

——年產(chǎn)量小于或等于0.4Mt的礦井，大于15m3/min。（3）開采有煤與瓦斯突出危險的煤層。二、瓦斯抽采目的及分類

瓦斯抽采系統(tǒng)建立的條件1984年歐洲共同體體委員會煤炭炭理事會出版版的《歐洲共同體采采煤工業(yè)手冊冊》根據(jù)開采關(guān)系系將煤礦瓦斯斯抽采方法分分為：工作面面抽采、采空空區(qū)抽采、煤煤層預(yù)抽和地地面鉆孔抽采采；并對上述述抽采分類進(jìn)進(jìn)行了細(xì)化，，主要分為：：井下鉆孔抽抽采、地面鉆鉆孔抽采、專專用瓦斯巷道道抽采、采空空區(qū)人工洞穴穴抽采、密閉閉墻內(nèi)抽采和和報廢礦井抽抽采。該手冊冊主要在法國國、德國、英英國及比利時時應(yīng)用，由于于這幾個國家家煤層賦存條條件變化不大大，因此抽采采瓦斯的方法法也不繁雜，，所以抽采瓦瓦斯方法類別別也較簡單。。二、瓦斯抽采采目的及分類類瓦斯抽采方法法分類比較1974年前蘇聯(lián)煤炭炭工業(yè)部、蘇蘇聯(lián)礦業(yè)技術(shù)術(shù)監(jiān)督局批準(zhǔn)準(zhǔn)頒布了《煤礦瓦斯抽采采細(xì)則》，該細(xì)則中針針對不同瓦斯斯源，將瓦斯斯抽采方法分分為：未卸壓煤層和和圍巖的瓦斯斯抽采方法上、下鄰近層層及圍巖瓦斯斯抽采采空區(qū)瓦斯抽抽采綜合抽采瓦斯斯方法二、瓦斯抽采采目的及分類類瓦斯抽采方法法分類比較由于《煤礦瓦斯抽采采細(xì)則》頒布的時間較較早，內(nèi)容主主要結(jié)合前蘇蘇聯(lián)各煤層賦賦存及開采技技術(shù)條件(如急傾斜、煤煤層群、前進(jìn)進(jìn)式采煤法等等)編制的，因此此對近期我國國新發(fā)展的開開采工藝技術(shù)術(shù)(如特厚煤層的的綜合機(jī)械化化采放頂煤開開采等)、對高產(chǎn)高效效工作面的高高瓦斯涌出量量進(jìn)行有效抽抽采等涉及內(nèi)內(nèi)容較少；而而井下水力破破裂(或壓裂)抽采瓦斯方法法，由于工藝藝裝備復(fù)雜，，也沒有獲得得大量推廣應(yīng)應(yīng)用。二、瓦斯抽采采目的及分類類瓦斯抽采方法法分類比較俞啟香教授在在《礦井瓦斯防治治》一書中將瓦斯斯抽采方法分分為：開采層層抽采、鄰近近層抽采、采采空區(qū)抽采和和圍巖抽采。。于不凡教授在在《煤礦瓦斯災(zāi)害害防治及利用用技術(shù)手冊》中將瓦斯抽采采方法分為：：未卸壓煤層層和圍巖抽采采、卸壓煤層層和圍巖抽采采、采空區(qū)抽抽采和綜合抽抽采。上述分分類方法主要要依據(jù)開采煤煤層和鄰近煤煤（巖）層的的空間關(guān)系，，在次級分類類方法上考慮慮開采時間關(guān)關(guān)系。二、瓦斯抽采采目的及分類類瓦斯抽采方法法分類比較按瓦斯源分類類——可分為開采煤煤層瓦斯抽放放、鄰近煤層層（包括圍巖巖、不可采煤煤層）瓦斯抽抽放及圍巖瓦瓦斯抽放。采采空區(qū)瓦斯仍仍是來源于開開采煤層的丟丟煤及鄰近層層和圍巖瓦斯斯的涌出，采采空區(qū)瓦斯應(yīng)應(yīng)屬于二次瓦瓦斯積聚源。。按與煤層開采采的時間關(guān)系系分類——可分為開采煤煤層瓦斯預(yù)抽抽、邊采（掘掘）邊抽和采采后抽采。按抽放瓦斯的的原理分類——可分為未卸壓壓煤層瓦斯抽抽放、卸壓煤煤層瓦斯抽放放及強(qiáng)化（或或人為卸壓））抽放瓦斯等等。按抽放瓦斯的的工藝方式分分類——可分為鉆孔（（井下鉆孔、、地面鉆孔等等）抽放瓦斯斯、巷道（頂頂?shù)装鍘r巷、、煤巷等）抽抽放瓦斯、鉆鉆巷結(jié)合抽放放瓦斯及插(埋)管抽放瓦斯等等。此外，還有按按煤層賦存條條件、開采技技術(shù)條件及裝裝備條件來命命名的各種抽抽放瓦斯方法法。如急傾斜斜煤層群瓦斯斯抽放、單一一煤層瓦斯抽抽放、開采保保護(hù)層瓦斯抽抽放、綜放工工作面瓦斯抽抽放和井下移移動泵站瓦斯斯抽放等。二、瓦斯抽采采目的及分類類瓦斯抽采方法法分類依據(jù)：《抽采指標(biāo)》標(biāo)準(zhǔn)中，將瓦瓦斯抽采指標(biāo)標(biāo)分為四種類類型：第一種種類型為突出出煤層采前抽抽采應(yīng)達(dá)到的的指標(biāo)，第二二種類型為高高瓦斯煤層采采前抽采應(yīng)達(dá)達(dá)到的指標(biāo)，，第三種類型型為回采工作作面開采過程程中抽采應(yīng)達(dá)達(dá)到的指標(biāo)，，第四種類型型為礦井瓦斯斯抽采應(yīng)達(dá)到到的指標(biāo)。分類指導(dǎo)思想想：第一層次以煤煤層開采時間間為依據(jù)，第第二層次以采采煤層瓦斯源源的空間條件件為依據(jù)。二、瓦斯抽采采目的及分類類瓦斯抽采方法法分類新方法三、瓦斯抽采采基本指標(biāo)防治煤與瓦斯斯突出規(guī)定煤礦瓦斯抽采采基本指標(biāo)采掘作業(yè)前能能通過瓦斯抽抽采達(dá)到消除突出危險險性的目的；采掘工作面抽抽采率應(yīng)能確保正常常通風(fēng)能力可可將風(fēng)流中瓦瓦斯?jié)舛认♂屷尩揭?guī)定的安安全指標(biāo)以內(nèi)內(nèi)，不留瓦斯斯超限隱患；；礦井瓦斯抽采采率應(yīng)能確保礦井井正常通風(fēng)能能力足以滿足足要求、并限限制不合理地地增加礦井風(fēng)風(fēng)量、鼓勵提提高抽采量。。確保工作面風(fēng)風(fēng)速不超、瓦瓦斯?jié)舛炔怀?。三、瓦斯抽采采基本指?biāo)總體原則突出煤層工作作面采掘作業(yè)業(yè)前必須將控控制范圍內(nèi)煤煤層的瓦斯含含量降到煤層層始突深度的的瓦斯含量以以下或?qū)⑼咚顾箟毫档矫好簩邮纪簧疃榷鹊拿簩油咚顾箟毫σ韵隆?。若沒能考察察出煤層始突突深度的煤層層瓦斯含量或或壓力，則必須將煤層層瓦斯含量降降到8m3/t以下，或?qū)⒚好簩油咚箟毫α档?.74MPa（表壓）以下下。三、瓦斯抽采采基本指標(biāo)突出煤層的抽抽采指標(biāo)理由：1）因為全國各煤煤礦差異性很很大，用1-2個指標(biāo)很難代代表各地情況況，因此給予予一定選擇機(jī)機(jī)會，但目的的應(yīng)能有效消消消除突出危危險性?，F(xiàn)有有的大量統(tǒng)計計資料表明：：始突深度數(shù)數(shù)據(jù)以內(nèi)發(fā)生生瓦斯突出的的可能性較小小，即使發(fā)生生也不會是以以瓦斯為主導(dǎo)導(dǎo)的突出，因因此瓦斯抽采采所能控制的的程度以此為為宜。考慮到到許多礦井沒沒有這一歷史史數(shù)據(jù)，因此此增加具體含含量和壓力指指標(biāo)。三、瓦斯抽采采基本指標(biāo)突出煤層的抽抽采指標(biāo)理由：2)含量指標(biāo)主要要依據(jù)國內(nèi)統(tǒng)統(tǒng)計資料和國國外經(jīng)驗借鑒鑒（如澳大利利亞、俄羅斯斯、德國等））；但該指標(biāo)標(biāo)與煤質(zhì)參數(shù)數(shù)有關(guān)，少數(shù)數(shù)煤層其殘余余含量都與8m3/t接近，抽采技技術(shù)要達(dá)到殘殘余量指標(biāo)又又不可行；為為此增加壓力力指標(biāo)。國外外經(jīng)驗主要由由各州立法確確定，而我國國習(xí)慣是國家家統(tǒng)一確定，，這就增加了了難度。3)原蘇聯(lián)和我國國突出礦井統(tǒng)統(tǒng)計資料表明明，在煤層可可燃基瓦斯含含量小于10m3/t時，基本上沒沒有發(fā)生過突突出，可燃基基瓦斯含量指指標(biāo)換算成原原煤瓦斯含量量，近似為8m3/t。三、瓦斯抽采采基本指標(biāo)突出煤層的抽抽采指標(biāo)理由：4)原西德和澳大大利亞開采煤煤層煤質(zhì)較堅堅硬，統(tǒng)計資資料表明，煤煤層可解吸瓦瓦斯含量小于于9m3/t時，基本上沒沒有發(fā)生過突突出。但這些些國家實際執(zhí)執(zhí)行過程中普普遍都將可解解吸瓦斯含量量降低到6m3/t左右，換算成成原煤瓦斯含含量也與8m3/t接近。5)壓力指標(biāo)確定定為0.74MPa，主要依據(jù)原原有規(guī)定以及及統(tǒng)計資料和和理論分析的的結(jié)果。6)以上指標(biāo)都是是任選一，達(dá)達(dá)到以上指標(biāo)標(biāo)只能有效控控制突出事故故，還不能說說完全消除突突出危險性。。三、瓦斯抽采采基本指標(biāo)突出煤層的抽抽采指標(biāo)問題：由于我國幅員員遼闊、各礦礦區(qū)煤層地質(zhì)質(zhì)條件萬別較較大，統(tǒng)一指指標(biāo)很難反應(yīng)應(yīng)各礦區(qū)煤炭炭開采的實際際情況，《抽采指標(biāo)》和《防突規(guī)定》中規(guī)定的指標(biāo)標(biāo)均為建議值值，各礦區(qū)應(yīng)應(yīng)根據(jù)自己的的實際情況研研發(fā)適合本礦礦區(qū)煤層和瓦瓦斯賦存特點(diǎn)點(diǎn)的瓦斯抽采采指標(biāo)體系。。三、瓦斯抽采采基本指標(biāo)突出煤層的抽抽采指標(biāo)瓦斯涌出量主主要來自于鄰鄰近層或圍巖巖的采煤工作作面瓦斯抽采采率應(yīng)滿足表表1規(guī)定，瓦斯涌涌出量主要來來自于開采層層的采煤工作作面前方20m以上范圍內(nèi)煤煤的可解吸瓦瓦斯量應(yīng)滿足足表2規(guī)定。三、瓦斯抽采采基本指標(biāo)高瓦斯煤層的的抽采指標(biāo)解釋：選擇表1和表2如何量化界定定，實際上只只是導(dǎo)向性的的。表1和表2能滿足其中之之一就行，企企業(yè)可以根據(jù)據(jù)自己情況進(jìn)進(jìn)行選擇，沒沒有特殊要求求指定選某一一個表。但本本標(biāo)準(zhǔn)如果只只用一個表，，難以滿足不不同條件的煤煤礦，因此設(shè)設(shè)置了兩個表表，企業(yè)可任任選。為避免免盲目選擇，，給出一個導(dǎo)導(dǎo)向性意見。。三、瓦斯抽采采基本指標(biāo)高瓦斯煤層的的抽采指標(biāo)解釋：瓦斯涌出量主主要來自于鄰鄰近層或圍巖巖的采煤工作作面主要抽采采鄰近層和圍圍巖中的瓦斯斯，采用工作作面瓦斯抽采采率來描述瓦瓦斯抽采效果果比較合理直直觀；而瓦斯斯涌出量主要要來自于本煤煤層時，關(guān)鍵鍵是要控制本本煤層瓦斯含含量，如果采采用工作面瓦瓦斯抽采率則則不容易界定定計算范圍；；采取本煤層層剩余瓦斯含含量指標(biāo)比較較直觀。三、瓦斯抽采采基本指標(biāo)高瓦斯煤層的的抽采指標(biāo)三、瓦斯抽采采基本指標(biāo)高瓦斯煤層的的抽采指標(biāo)礦井瓦斯抽采采率反映一個個礦井對瓦斯斯抽采的重視視程度,表3指標(biāo)應(yīng)該說大大多數(shù)礦井通通過努力是能能夠達(dá)到的。。解釋：通過對58個礦井2004年的瓦斯抽采采率統(tǒng)計表明明：滿足表3規(guī)定的17個，占29.3%；不滿足的36個，占62.1%；絕對瓦斯涌涌出量<15m3/min的5個，占8.6%，這類礦井多多屬于突出礦礦井；也就是是說一些突出出礦井涌出量量不大，抽瓦瓦斯效果也不不好，但不能能有效控制突突出，對這類類礦井強(qiáng)化瓦瓦斯抽采是非非常必要的。。不滿足表3規(guī)定的36個礦井通過調(diào)調(diào)整采掘部署署、加大抽采采力度等措施施，可以達(dá)到到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的的指標(biāo)。三、瓦斯抽采采基本指標(biāo)高瓦斯煤層的的抽采指標(biāo)采掘工作面風(fēng)風(fēng)速不得超過過4m/s，風(fēng)流中瓦斯斯?jié)舛炔坏贸^1%。解釋：這一條實際上上暗含了取消消放限管理的的規(guī)定，目的的就是促使企企業(yè)強(qiáng)化瓦斯斯抽采。工作面瓦斯抽抽采應(yīng)確保工工作面風(fēng)速不不超、瓦斯?jié)鉂舛炔怀?、瓦斯抽抽采基本指指?biāo)高瓦斯煤層層的抽采指指標(biāo)按AQ/T1047-2007規(guī)定測定瓦瓦斯壓力按MT/T77規(guī)定測定瓦瓦斯含量絕對瓦斯涌涌出量的測測定和計算算方法按新新制定的AQ1025-2006（礦井瓦斯斯等級鑒定定規(guī)范）執(zhí)執(zhí)行。工作面和礦礦井瓦斯抽抽采率計算算時，計算算時間內(nèi)工工作面或礦礦井范圍內(nèi)內(nèi)地面鉆井、、固定系統(tǒng)統(tǒng)和移動系系統(tǒng)抽出的瓦斯斯都可算作作抽出量，，抽出量與與抽出量、、風(fēng)排量之之和的比值值即為抽出出率。三、瓦斯抽抽采基本指指標(biāo)指標(biāo)測定及及計算方法法礦井必須綜綜合抽采瓦瓦斯，并且且提前3—5年制定抽采采瓦斯規(guī)劃劃，每年年年底前編制制下年度的的抽采瓦斯斯計劃，以以確保抽采采瓦斯工作作面的正常常銜接，做做到“抽、掘、采采”平衡。低瓦斯礦井井新水平、、新采區(qū)應(yīng)應(yīng)測定煤層層原始瓦斯斯含量和壓壓力，高瓦瓦斯、煤與與瓦斯突出出礦井每個個采區(qū)垂深深每增加50m應(yīng)測定煤層層原始瓦斯斯含量和壓壓力。三、瓦斯抽抽采基本指指標(biāo)其他要求四、瓦斯抽抽采最大化化高瓦斯和煤煤與瓦斯突突出礦井要要加大瓦斯斯抽采力度度，實現(xiàn)由由風(fēng)排為主主向抽采為為主轉(zhuǎn)變，，做到應(yīng)抽抽盡抽，努努力實現(xiàn)抽抽采最大化化。應(yīng)抽盡盡抽就是對對應(yīng)當(dāng)進(jìn)行行瓦斯抽采采的煤層，，必須采用用采前抽采采瓦斯方法法，降低煤煤層瓦斯含含量，在達(dá)達(dá)到《抽采指標(biāo)》要求的同時時，對煤層層瓦斯盡最最