矿井抽放瓦斯工程设计规范（二）

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

条文说明

目 次

2一般规定……………………………………………………………21

3年抽放量及抽放年限…………………………………………23

4抽放方法……………………………………………………25

4.1一般规定…………………………………………………………25

4.2抽放方法与布孔方式……………………………………………26

5抽放管路系统及抽放设备…………………………………28

6抽放站…………………………………………31

2一般规定

2.0.2抽放瓦斯工程涉及内容较多，工程投资较大，少则数百万元，多则数千万元，为使设计可靠性高，符合实际情况，充分发挥其投资效益，达到预定的安全效果，作为设计依据的瓦斯基础资料必须是可靠的，应和矿井开采设计依据同样要求。

2.0.4保持矿井掘、抽、采的平衡关系是提高抽放效果的有效措施之一，不少矿井极其重视这一措施，并取得了明显的技术经济效果。有的矿井已把这一条列为技术规定，如四川松藻局规定：

“采用邻近层抽放时，抽放巷道(包括钻场)工程应在保护层工作面开采之前四个月完成；抽放管路系统工程及附属装置应在保护层采面回采前二个月全部竣工；抽放钻孔必须经常保持超前保护层采面卸压线以外不少于3个钻场的位置”。还规定“本煤层油放时，抽放时间应超前工作面回采十个月以上。”该局因重视掘、抽、采平衡关系，抽放效果一直居国内矿井前列，保证了矿井的正常生产和安全。

在不少新矿井设计中，由于瓦斯基础资料满足不了抽放设计的要求，使抽放瓦斯工程设计不能与矿井设计同步进行，抽放瓦斯设计难以与矿井开采设计紧密结合。随着勘探手段的提高，地质部门完全可能提供设计所需的瓦斯基础资料，故抽放瓦斯工程设计与矿井开采设计紧密结合是完全可能的。

2.0.8瓦斯资源是一种优质能源和化工原料，如加以利用，将为矿井带来明显的经济效益。但我国目前有较多的矿井，抽放瓦斯的目的只是作为使井下采掘面、回风巷内瓦斯浓度不超限，保证矿井安全的一种措施，而没有把瓦斯当作一种宝贵的资源来开发，因此，造成这种资源的极大浪费，经济上也受到很大损失。目前我国矿井年抽出瓦斯总量已在600Mm3以上，利用率若按70％计，则每年有180Mm3瓦斯排入大气中，以民用气价0.8元／m3计，则每年损失1亿元以上。因此，本条文强调设计应进行矿井瓦斯资源的利用评价。

3年抽放量及抽放年限

3.0.1对于不可采煤层，地质报告一般未提供地质储量和瓦斯含量资料，设计可根据煤层厚度并参照邻近可采煤层瓦斯含量估算其瓦斯储量。

受采动影响后能够向开采空间排放瓦斯的范围与煤层采高、顶底板岩性及地质构造等因素有关，一般可按经验选取，即：上邻近层取；0m一60m，下邻近层取20m一30nl，采高大、顶底板坚硬、节理裂隙发育、地质构造复杂者取大值，反之取小值。

围岩瓦斯储量目前尚无科学的计算方法，一般采用围岩瓦斯系数法计算，即以计算出的煤层瓦斯储量乘以一个围岩瓦斯储量系数K而得。该系数因围岩岩性、地质构造的不同而变化较大，根据国内矿井的经验可取K＝0.05一0.20。

3.0.3瓦斯抽放率可按下式计算：

(1)矿井(或采区)抽放率

dk=100qKC(％) ’ (1)

qKc十qKf

式中dK-矿井(或采区)抽放率，％；

qKc—矿井(或采区)抽放瓦斯量，m3／min；

qKf-矿井(或采区)风排瓦斯量，m3／min。

(2)工作面(开采层)抽放率

dgK=100Qg/Wg(％) (2)

式中dgK-工作面(开采层)抽放率，％；

Qg- 在一定时间内工作面(开采层)抽出的瓦斯量，m3；

Wg- 工作面(开采层)的瓦斯储量，m2。

(3)工作面(邻近层)抽放率

dgl=100qLC/(qLc+qLg) (％) (3)

式中dgL-工作面(邻近层)抽放率，％;

qLC-邻近层抽放的瓦斯量，m3／min，

qLg—邻近层涌向工作面的瓦斯量，m3/min

4抽放方法

4.1一般规定

4.1.1应用综合抽放方法、合理设计抽放参数、扩大抽放范围、提高煤层透气性、改革巷道布置适应抽放要求等，是提高矿并瓦斯抽放率的主要措施，其中改革巷道布置适应抽放要求，在近年设计、生产实践中证明是一项有效的科技成果，也是一项提高抽放率的主动措施。如在倾斜、急倾斜煤层中，采用走向条带连续式开采布置，在适应综合抽放方法、扩大抽放范围、保持掘、抽、采平衡关系、保证钻孔有必需的抽放时间等抽放要求方面有良好

的效果。各矿井在抽放设计中应根据矿并的煤层条件、抽放要求积极推行这一科技成果。

4.1.2抽放巷道的位置与层位，直接影响到抽放效果及抽放系统 的工程量。例如，松藻局打通一矿，有可采及局部可采煤层四层，选6“煤层作上保护层，8#为突出严重的主采层。矿井原油放设计中将抽放巷道布置在8#层底部11#煤层内，因距8#层较近，抽放巷受水平煤层采动压力影响大，垮塌严重，钻孔垮孔严重，封孔严密性差，负压损失大，抽出的瓦斯浓度低。后将抽放巷布置在煤系底板茅口灰岩中，不仅克服了以上缺点，还具有扩大抽放范

围，减少巷道维修量的优点。矿并的瓦斯抽放率逐年有所提高，多年来保持在32％左有。实例说明合理设计抽放巷道的位置与层位是很重要的。

抽放巷道的风速应不低于0.5m／s，为的是防止瓦斯在巷道顶部积聚形成瓦斯层。

4.2抽放方法与布孔方式

4.2.1开采层未卸压抽放的钻孔抽放量主要取决于煤层瓦斯压力和透气性两个因素。在透气性较低的情况下，提高未卸压煤层抽放率的途径是增加揭露煤的暴露面(加大钻孔密度、增大孔径)、延长抽放时向和提高抽放负压。关键在于加密钻孔。

开采层采动卸压抽放对于厚及特厚煤层有较好效果，而对薄及中厚煤层，由于采掘工作面对开采层本身卸压范围小，同时起作用的抽放瓦斯钻孔数少，钻孔服务期限短，效果不佳，故这种抽放方法一般仅作为一种辅助措施。

4.2.2邻近层瓦斯抽放是国内外应用最广泛的抽放类型，其抽放效果主要取决于首采层开采后邻近层透气性的提高程度。煤层的自然赋存条件、开采技术条件和抽放钻孔布置方式，与煤层天然透气性大、小关系不很大，故选用该类抽放方法应予以重视并妥善解决以上问题。

在倾斜和缓倾斜煤层条件下，选择对上、下邻近煤层的瓦斯抽放方法，要有利于钻孔布置在邻近层卸压范围内；由于地层重力作用对卸压的影响，上邻近层抽放瓦斯的效果一般好于下邻近层抽放。

近距离煤层群瓦斯抽放效果一般较差，其原因在于邻近层有大量裂隙与开采层采空区连通，大量卸压瓦斯极易涌入采空区。目前常用的方法，一是密集钻孔抽；二是利用巷道抽；三是顶抽和进行采空区油放。

4.2.4据对国内160对矿井实际调查‘半数以上矿井采空区瓦斯涌出量占矿井瓦斯涌出总量的25％~35％，少数矿井高达40％~50％。国外采空区抽放瓦斯量占抽放总量的比例；原联邦德国为32.8％，比利时为51，2％，法国为48.2％，而我国仅4.8%。由此可见，我国瓦斯抽放率低，与对抽放采空区瓦斯重视不够有较大关系。近年来，为解决采煤工作面上隅角瓦斯超限的甲盾，以及提高矿井瓦斯抽放率，采空区瓦斯抽放技术已日渐受到重视，并取得—定成果，设计中应予考虑采用。

4.2.5我国矿井瓦斯抽放率较低的一个重要原因就是抽放方法单一，难以适应有多种瓦斯源矿井的瓦斯涌出规律。

综合抽放方法是当今世界抽放瓦斯技术的发展方向，我国抚顺、阳泉、松藻、天府、中梁山等矿区，自采用综合抽放方法以来，矿井的抽放率均有较大提高，其平均年抽放率均在30％以上，抚顺则达到50％以上，凡有条件的矿井都应推行综合抽放方法。

抽放管路系统及抽放设备

5.0.1抽放管路系统由主管、支管、分管组成，其管径大小应按瓦斯流量计算确定。主管多设在开拓巷道内，确定其管径时应考虑矿井发展规划的需要。

5.0.2选择瓦斯管径，可按下式计算：

D＝0.1457(Q/V)1/2 (4)

式中D——瓦斯管内径，m;

Q—管内瓦斯流量，m3／min；

V—瓦斯在管路中的经济流速，m／s。

一般取V＝10—15m／s。

5.0.4计算直管摩擦阻力，可按下式计算：

Hz9.8LQ2D/K0D5 (5)

式中H——阻力损失，Pa；

L—直管长度，m；

Q—瓦斯流量，m3/h；

D——管道内径，cm；·

k0——系数，见表1；

D——混合瓦斯对空气的相对密度，见表2。

表1 不同管径的系数K₀值