3、邊掘邊抽

掘進(jìn)工作面掘進(jìn)前，在工作面向前方施工6～8個(gè)直徑為75mm、長度為50～60m的抽采鉆孔對掘進(jìn)巷道前方煤體中的瓦斯進(jìn)行抽采。同時(shí)在掘進(jìn)工作面巷道兩幫布置鉆場向掘進(jìn)前方煤體施工鉆孔，鉆場間距為30m，在每個(gè)鉆場內(nèi)向工作面掘進(jìn)方向施工6～8個(gè)直徑為75mm、長度為60～70m的鉆孔對掘進(jìn)工作面前方煤體的瓦斯進(jìn)行抽采。抽采時(shí)間通常在1個(gè)月左右。 就是煤層巷道掘進(jìn)期間邊掘進(jìn)邊抽采，這種方法在很多煤礦有應(yīng)用。永煤集團(tuán)鑫龍煤業(yè)公司的龍山煤礦、大眾煤礦、紅嶺煤礦等都使用此法抽采瓦斯，作為掘進(jìn)期間防止突出的主要手段。鉆孔布置見圖6 —12。

4、開采前本煤層抽采

采煤工作面生產(chǎn)前，在工作面進(jìn)、回風(fēng)巷分別向本煤層施工順層抽采鉆孔，鉆孔布置方式有平行孔、扇形孔、交叉孔。對于長度較大的工作面，僅從上下順槽打鉆孔還不能完全控制整個(gè)工作面，在工作面存在抽放空白帶，為消滅空白帶，可以在通過上下順槽施工聯(lián)絡(luò)巷，從聯(lián)絡(luò)巷向工作面切眼方向打鉆孔。鉆孔間距根據(jù)煤層突出危險(xiǎn)性的大小和煤層瓦斯含量確定，對嚴(yán)重突出的煤層或瓦斯含量大的煤層,鉆孔間距1～1.5m，一般性的突出煤層鉆孔間距3～5m，鉆孔長度要求超過回采工作面長度的二分之一，達(dá)到為70～80m。在工作面回采前預(yù)先對本煤層瓦斯進(jìn)行抽采，預(yù)抽時(shí)間為3～6個(gè)月左右。并且在回采過程中繼續(xù)對未回采煤體瓦斯進(jìn)行抽采。鉆孔布置見圖6—13及6—14。

圖6—13 扇形鉆孔布置

各種鉆孔布置方式比較如下：

⑴扇形鉆孔

需要在巷道一幫開鉆場，由于一個(gè)鉆場同時(shí)施工若干鉆孔，對于較松軟的煤層造成鉆孔孔口垮塌，增大封孔難度。但是，固定一次鉆機(jī)可以打若干個(gè)鉆孔，鉆機(jī)移動(dòng)量少，相應(yīng)提高了打鉆效率。

⑵平行鉆孔

平行鉆孔布孔均勻，但每打完一個(gè)鉆孔再打另一個(gè)孔時(shí)，必須移動(dòng)鉆機(jī)，鉆機(jī)移動(dòng)量大。瓦斯鉆孔流通量變化的規(guī)律是，當(dāng)工作面接近鉆孔8～10m時(shí)，鉆孔瓦斯量顯著增加，當(dāng)工作面至孔口1.5m左右時(shí)，瓦斯流通量明顯下降，鉆孔接近報(bào)度，下一個(gè)鉆孔接著起作用。所以，平行布孔時(shí)，鉆孔有效服務(wù)時(shí)間短。

⑶交叉鉆孔

斜向鉆孔與平行孔呈15～20°夾角，經(jīng)河南焦作九里山礦試驗(yàn)，交叉布孔初始瓦斯自然涌出量是平行布孔的2.67倍，且隨時(shí)間的衰減速度也較平行布孔緩慢。交叉布孔的初始瓦斯抽出量為平行布孔的2.53倍。

以上三種布孔方式,既可在開采前預(yù)先抽采煤層瓦斯,又可在開采過程中邊采邊抽。根據(jù)礦壓理論，在回采工作面前方存在一個(gè)卸壓帶和集中應(yīng)力帶，這兩個(gè)帶隨著工作面的推進(jìn)向前移動(dòng)，卸壓帶的寬度與煤層厚度、煤層硬度、頂?shù)装鍘r石性質(zhì)、傾角有關(guān)。一般來說，卸壓帶的寬度小于10m。

5、開采過程中的瓦斯抽放

⑴高位鉆孔抽放瓦斯

為解決在采煤工作面開采過程中出現(xiàn)的上隅角瓦斯超限，可采用頂板高位鉆孔抽放采空區(qū)的裂隙瓦斯。采煤工作面生產(chǎn)前，在采煤工作面的回風(fēng)巷道內(nèi)每隔一定距離施工一個(gè)高位鉆場，通過鉆場向工作面上方施工一組8～10個(gè)鉆孔，鉆孔成扇形布置，鉆孔位于工作面上方20～30m范圍內(nèi)的裂隙帶內(nèi)，鉆孔長度為60～80m。也可不做鉆場，直接在回風(fēng)巷向采空區(qū)上方裂隙帶打數(shù)個(gè)鉆孔，抽采采空區(qū)瓦斯。圖6—15是回采工作面高位鉆孔布置示意圖。

圖6—14 平行鉆孔及交叉鉆孔布置

圖6—15 高位鉆孔抽放瓦斯

需要注意的是，采用圖6—15所示的高位鉆孔抽放瓦斯時(shí)，在采煤工作面過高位鉆孔之前，應(yīng)用充填材料充滿高位鉆場，以消除瓦斯聚集，防止事故發(fā)生。采用這種鉆孔布置還存在工程量大，管理復(fù)雜等問題，不如直接在煤層巷道內(nèi)打高位鉆孔方便。安陽大眾煤礦因?yàn)楣ぷ髅鎯擅簩酉锏罃嗝嫘。夭蛇^程中瓦斯時(shí)常處于臨界狀態(tài)，經(jīng)采用回風(fēng)順槽直接向煤層頂板打高位鉆孔(采空區(qū)上向鉆孔)抽放后，工作面上隅角瓦斯再也不超限。見圖6—16。

圖6—16 采空區(qū)上向鉆孔抽放法

這種方法要求鉆孔孔底處于裂隙帶中，以收集上鄰近層涌向采空區(qū)的瓦斯，沒有上鄰近層時(shí)則抽采空區(qū)涌向裂隙帶的高濃度瓦斯。采用這種抽放方式，抽出的瓦斯?jié)舛绕毡檩^高，可達(dá)80%以上(安順煤礦和發(fā)祥煤礦)，單孔瓦斯流量可達(dá)2~3m3/min。

需要注意的是，采用高位鉆場布置高位鉆孔時(shí)，由于高位鉆場內(nèi)空間較大，容易積聚瓦斯，給回采工作帶來困難(瓦斯和頂板管理)，應(yīng)采用充填方法對高位鉆場進(jìn)行充填，以消除回采過鉆場時(shí)瓦斯涌出異常的不安全因素。

(2)高位瓦斯專用巷道抽采瓦斯

在采煤工作面煤層頂板上方平行于回風(fēng)巷道施工一條高位瓦斯巷，通過高位瓦斯巷抽采鄰近煤層涌出的瓦斯(圖6—17)。高位瓦斯巷布置在工作面垮落后形成的裂隙區(qū)內(nèi)，高位巷一般處于煤層頂板上方15～20m，距工作面回風(fēng)巷內(nèi)側(cè)約10m處。此方法能將上鄰近煤層涌出瓦斯的60%以上抽出，抽采的瓦斯量較大。

圖6—17 高位瓦斯專用抽放巷抽放瓦斯

⑶高位抽采巷抽采

在采煤工作面回風(fēng)巷每隔一段距離(30～50m)作一個(gè)高位鉆場，通過高位鉆場作鉆機(jī)平臺，在平臺上向采空區(qū)方向打3～5個(gè)帶有仰角的抽放鉆孔，抽放采空區(qū)瓦斯。見圖6 —18。

圖6—18 高位巷抽放

這種抽放方法與高位鉆孔抽放相比，鉆孔有效利用時(shí)間長，可以相應(yīng)減少鉆孔工程量，但增加了巷道掘進(jìn)工程。如果直接把高位巷作到裂隙帶中，抽放鉆孔就可作成水平鉆孔，其有效抽放時(shí)間更長。但高位巷應(yīng)在煤層巷道掘進(jìn)的期間掘出，工作面回采期間就不便于施工這種巷道，因?yàn)槌鲰凡环奖悖也删蛳嗷ジ蓳希L(fēng)也不好解決。

⑷、采煤工作面煤壁淺孔抽放

在采煤工作面布置一趟直徑150mm的抽放管，每10m設(shè)一個(gè)多通接頭，每個(gè)接口用直徑25mm

軟膠管連接一個(gè)封孔器，對應(yīng)插入煤壁前方超前鉆孔內(nèi)，形成工作面抽放系統(tǒng)。在檢修班安排專人分段完成工作面抽放鉆孔打鉆任務(wù)。每打成一個(gè)鉆孔即封孔連管抽放。生產(chǎn)班停抽，拔出封孔器及抽放軟管，關(guān)閉閥門，放回指定地方。

采煤工作面煤壁鉆孔深8～10m，孔徑89mm，采高3m以下布置單排鉆孔，間距1.5m，大采高工作面布置雙排鉆孔。用防突輕便鉆機(jī)打鉆，鉆孔盡量布置在軟分層，最后聯(lián)網(wǎng)鉆孔抽放時(shí)間不少于2 小時(shí)。封孔采用專用封孔器，以適應(yīng)回采工作面淺孔抽放鉆孔數(shù)量多，封孔深度淺、抽放時(shí)間短、重復(fù)次數(shù)多的特點(diǎn)。

6、采空區(qū)瓦斯抽采

在高瓦斯礦井和突出礦井，鄰近層煤線和不可采煤層、圍巖、煤柱和工作面丟煤都會向采空區(qū)涌出瓦斯。采空區(qū)瓦斯不僅在開采過程中向工作面和采空區(qū)涌出，而且在工作面采完密閉后仍有瓦斯涌出。與本煤層預(yù)抽相比，采空區(qū)抽放的特點(diǎn)是抽放量大，但抽放濃度低，其抽放量的大小取決于采空區(qū)瓦斯涌出量的大小和所采用的采空區(qū)抽放方法。為了減少采空區(qū)瓦斯涌向采掘空間而影響生產(chǎn)，可采取埋管抽采法、插管抽采法、鉆孔抽采法、頂板巷抽采法。

(1)埋管抽采法。

埋管抽采法就是預(yù)先將帶孔眼(孔眼直徑為10mm,孔的總面積大于或等于瓦斯管的斷面積)的瓦斯管道敷設(shè)在工作面回風(fēng)巷內(nèi)，隨著工作面的推進(jìn)，瓦斯管的一端逐漸埋入采空區(qū)。瓦斯管道上每隔30～50m安設(shè)一個(gè)“T”形網(wǎng)管并安裝閥門，可以打開。T型管應(yīng)安裝在專設(shè)的的抽放硐室內(nèi)，緊貼巷道頂板。T型管安裝如圖所示。

圖6——T型管安裝

埋管的有效長度一般為20～50m。為防止抽放中發(fā)生管道堵塞，帶孔眼的管段和管口，應(yīng)用沙網(wǎng)包好。T型管的管口應(yīng)盡量靠近煤層頂板，處于瓦斯?jié)舛容^高的地點(diǎn)。T型管周圍還應(yīng)用木垛圍護(hù)，以防止冒落巖石砸壞。

為了防止瓦斯管在頂板冒落時(shí)被砸壞，在平埋的瓦斯管路還外套水泥管，并且應(yīng)抬高距底板有一定高度，以防止積水和煤泥堵塞。

為適應(yīng)開采方式和抽采效果的要求，埋管的方式有水平和垂直兩種，如圖6—19。

埋管抽放的優(yōu)點(diǎn)是處理回采工作面上隅角瓦斯效果明顯，埋管方式簡單易行，便于管理，不需要掘進(jìn)專用巷道或打鉆，省時(shí)省力;其明顯缺點(diǎn)是將瓦斯管路丟失在采空區(qū)內(nèi)不能回收，浪費(fèi)大量管材。

受埋管位置的影響，埋管抽出的瓦斯?jié)舛纫话悴桓?通常不到10%)，抽放效率較低，并且波動(dòng)較大，抽放濃度有時(shí)處于爆炸范圍，必須加強(qiáng)安全管理。一般設(shè)專用管路抽放，還要加強(qiáng)自燃發(fā)火檢測。

埋管抽放適用于生產(chǎn)強(qiáng)度不大，瓦斯涌出量較小的回采工作面，也可以聯(lián)合其它方法應(yīng)用于瓦斯涌出量較大和生產(chǎn)強(qiáng)度較高的綜放工作面。

被理在采空區(qū)的管路一般在距放頂排10m后才達(dá)到好的抽放效果，但在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，有的礦井為節(jié)省管材，采用大管套小管，并在套管外表扎色皮布防止漏風(fēng)的辦法來回收被埋管材。管路每埋進(jìn)一定長度就將被埋管抽出一段，這樣做的結(jié)果是抽放濃度低，抽放效果差，不宜提倡。

還可以利用瓦斯尾巷在生產(chǎn)時(shí)對采空區(qū)的瓦斯進(jìn)行抽采。對于已封閉的老空區(qū)，通過預(yù)先埋進(jìn)老空區(qū)的瓦斯管道對老空區(qū)內(nèi)的瓦斯進(jìn)行抽采。

(2)插管抽采法

埋管法抽放和插管法抽放基本是相同的類型，只是布置方式不同。插管法是在采煤工作面上隅角靠采空區(qū)一側(cè)用編織帶裝煤粉或黃土堆成的墻垛，從風(fēng)巷抽放管引出多條抽放軟管穿過墻垛插進(jìn)采空區(qū)，抽放采空區(qū)瓦斯。如圖6—20。這種抽放方法各礦普遍采用，但抽放濃度低。貴州安順煤礦為提高抽放效果，采用埋管和插管相結(jié)合的抽放方法,效果較好。

根據(jù)《礦井瓦斯抽放管理規(guī)范》第22條規(guī)定：“在有自然發(fā)火危險(xiǎn)煤層的采空區(qū)抽放瓦斯時(shí)，必須經(jīng)常檢測一氧化碳濃度和氣體溫度等有關(guān)參數(shù)的變化。發(fā)現(xiàn)有自燃發(fā)火征兆時(shí)，要采取措施”。因此，采空區(qū)抽放瓦斯時(shí)應(yīng)注意：

圖6—19 埋管抽采法

①采空區(qū)瓦斯管路上必須安設(shè)調(diào)壓閥，以便合理調(diào)整抽采負(fù)壓和抽采流量。

②在工作面中部至上隅角可砌筑密閉墻或擋風(fēng)墻，以減少采面向采空區(qū)的漏風(fēng)，墻體可用磚、料石或編織袋裝煤矸砌筑的方式，面上抹灰漿增加其密封性。

③必須定期對管內(nèi)氣體及回采面上隅角，回風(fēng)巷的氣體取樣分析，隨時(shí)掌握采空區(qū)內(nèi)氣體成份、溫度變化，以便合理地調(diào)整抽放瓦斯量和抽放負(fù)壓。

④建立必要的防、滅火措施。

需要強(qiáng)調(diào)的是，埋管或插管抽采時(shí)用于隔離采空區(qū)的墻垛必須用黃泥充填逢縫隙并抹面，以減小漏風(fēng)，隔離墻前面不能再設(shè)檔風(fēng)簾，以防止墻面與檔風(fēng)簾之間瓦斯積聚。

1—煤壁;2—回風(fēng)巷;3—抽放管;4—抽放軟管;

5—墻垛;6—支架;7—采空區(qū)矸石

圖6—20 插管抽放法

(3)鉆孔抽采法

鉆孔抽采法是通過采煤工作面之間的煤柱向采空區(qū)打鉆抽采瓦斯，防止瓦斯超限的一種方法。鉆孔布置方法見圖6—21。

利用鉆孔法抽放采空區(qū)瓦斯是在龍風(fēng)礦向斜北翼740-Iw綜放工作面進(jìn)行的。該工作面位于龍鳳礦井田向斜北翼。工作面長115m，采區(qū)走向長385m，煤層傾角0°～18°。工作面由西向東推進(jìn)，走向長壁式仰采，煤層厚度為45m，分層開采厚度平均13.42m，可采貯量0.99Mt，設(shè)計(jì)產(chǎn)量1960t/d。預(yù)測該面瓦斯涌出量為24m3/t。該面采前進(jìn)行過預(yù)抽，但由于抽放時(shí)間

不充分，預(yù)抽率僅為8.66%，預(yù)抽量為2.08m3/t。由于受通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜與阻力大等因素的影響，開采過程中實(shí)際供風(fēng)量僅達(dá)到400m3/min，為設(shè)計(jì)供風(fēng)量的40%。通風(fēng)排放(稀釋)瓦斯能力僅為1.40m3/t。剩余的22.6m3/t瓦斯必須在開采的同時(shí)采取邊采邊抽和采空區(qū)抽放的技術(shù)措施來處理，抽出率必須達(dá)到94.16%，否則，瓦斯超限和積聚的問題就不可避免，安全生產(chǎn)也沒有保證。

圖6—21 采空區(qū)抽采鉆孔布置圖

實(shí)踐證明，7402-Iw綜放工作面，從1996年2月至12月，實(shí)施鉆孔抽放采空區(qū)瓦斯以來的11個(gè)月中，共抽出瓦斯21.12Mm3，抽出率達(dá)到了88.07%，基本上達(dá)到了預(yù)期指標(biāo)。由于采空區(qū)抽放效果較好，工作面瓦斯超限和積聚的問題也基本得到控制，安全采出煤炭637kt。

采空區(qū)抽放瓦斯的效果主要取決于采空區(qū)抽放的布置方式及其工作面通風(fēng)參數(shù)和抽放瓦斯參數(shù)。在巷道布置方式確定以后，其抽放效果主要取決于工作面通風(fēng)和抽放參數(shù)及兩者之間的配合關(guān)系。

在抽放參數(shù)一定的情況下，工作面通風(fēng)壓差越大，風(fēng)量越大，往采空區(qū)漏風(fēng)也越大，漏風(fēng)的路線也越長，漏風(fēng)流過的采空區(qū)面積也越大，工作面瓦斯涌出量就越大，甚至出現(xiàn)回風(fēng)或上隅角瓦斯超限。因此，在采空區(qū)瓦斯涌出量較大時(shí)，采取增加工作面風(fēng)量的方法來解決瓦斯問題往往適得其反。工作面風(fēng)量只要能稀釋落煤瓦斯涌出及工作面后方較小范圍內(nèi)的瓦斯涌出即可。

類似的道理，在工作面通風(fēng)參數(shù)一定的情況下，抽放負(fù)壓、流量越大，其抽放作用于采空區(qū)的面積也越大(工作面漏風(fēng)流經(jīng)的面積越小)，抽出的瓦斯量也就越多。但是因?yàn)椴煽諈^(qū)抽放的瓦斯除采空區(qū)自然涌出的瓦斯外，還有一部分工作面漏風(fēng)(也起到攜帶瓦斯的作用)。因此，抽放負(fù)壓與流量也不能過大，否則抽采的瓦斯?jié)舛染秃艿停档土顺椴尚ЧＲ虼耍S著工作面的推進(jìn)，應(yīng)即時(shí)調(diào)整抽放負(fù)壓和流量，以適應(yīng)采空區(qū)面積的增大和瓦斯涌出量的增加。

⑷影響采空區(qū)抽采的主要因素

采空區(qū)瓦斯抽采的主要特點(diǎn)是高流量低負(fù)壓。影響采空區(qū)瓦斯抽采的主要因素有：隔離墻的密閉質(zhì)量、抽放負(fù)壓。

隔離墻既要有一定長度(不小于6m)，又要有一定厚度(不小于0.5m)，而且砌體之間的縫隙應(yīng)用黃泥漿充填密實(shí)，表面抹平，砌體要接觸煤層頂板。隔離墻迎風(fēng)面應(yīng)與采煤工作面放頂排支柱成鈍角布置，以便風(fēng)流帶走隔離墻表面附近的瓦斯，減少上隅角瓦斯超限概率。安順煤礦對上隅角埋管抽放隔離設(shè)置質(zhì)量作了試驗(yàn)研究：原設(shè)置的隔離墻用編織帶裝煤粉砌筑，編織帶之間沒有用黃泥漿充填其縫隙，也沒用泥漿抹面，抽放濃度最高為4.5%,當(dāng)采用黃泥漿充填縫隙，并在隔離墻表面用木板墻，然后再用泥漿抹面后，埋管抽放的瓦斯?jié)舛冗_(dá)到6.5%。這充分說明隔離墻質(zhì)量的重要性。

抽放負(fù)壓過高不但抽放量增加不多，而且容易吸入空氣，降低抽放濃度，還會引起采空區(qū)遺煤自燃，具體控制到多少，應(yīng)根據(jù)實(shí)際抽放試驗(yàn)確定。