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1、煤矿瓦斯抽采基本指标 与瓦斯抽放规范,河南理工大学 熊祖强 博士，副教授,一、煤矿瓦斯抽采基本指标 二、我国煤层条件下瓦斯抽放模式 三、促进瓦斯抽采的根本保证 四、煤矿瓦斯抽放规范,主 要 内 容,煤炭在中国国民经济中的地位,中国是世界上少数几个一次能源以煤炭为主的国家。中国的煤炭工业为国民经济发展作出了重要贡献。首先，煤炭是中国工业动力的基础。在中国生产和消费的一次商品能源中煤炭约占74%，煤炭提供了78%的发电能源；其次，煤炭是中国的主要化工原料之一，提供了70%的化工原料；再次，煤炭是农业生产和城镇人民生活的重要物质，60%的民用商品能源是由煤炭提供。在探明的化石能源中，煤炭占94.3%
2、。在未来的5060年内，随着新能源和可再生能源、水电和核电的发展，煤炭在一次能源中的消费比重会有所下降，但煤炭仍将是我国的主要能源。,煤炭是我国的主要能源,我国煤矿开采的特点,我国煤炭资源丰富2000m深度5.57万亿吨；1000m深度2.8万亿吨 煤炭占能源比重大当前约70%以上；本世纪50% 开采条件复杂井工开采比重95%；开采深度 400m 安全情况不好百万吨死亡率大于5，居世界之首；每年死亡总数6000人，超过世界的总和。,1976年以来全国煤炭产量与死亡人数,全国煤矿百万吨死亡率,煤矿安全状况严峻,2000-2002年我国煤矿灾害事故死亡人数,各主要产煤国家的百万吨死亡率,煤矿安全状
3、况严峻,煤矿安全状况严峻,我国百万吨死亡人数是美国等先进采煤国家的50100倍,我国煤矿死亡事故构成,我国煤矿死亡事故构成,2001年,我国煤矿死亡事故构成,分析（结论） 采掘工作面推进引发的瓦斯、顶板及运输事故占绝对的比重。 尽管出现兖州、神东等世界第一流现代化矿区。1995年至今生产第一线引发的事故比重以及瓦斯、顶板死亡事故严重的状况没有根本转变。,2001年瓦斯事故死亡人数比例,瓦斯灾害事故居高不下,一、煤矿瓦斯抽采基本指标,标准号:AQ1026-2006 2006年11月2日发布 2006年12月1日实施 国家安全生产监督管理总局发布,本标准规定了煤矿瓦斯抽采应达到的指标及测算方法；
4、适用于井工煤矿。,一、煤矿瓦斯抽采基本指标,瓦斯抽采的含义?瓦斯抽采与煤炭开采一体化部署，将瓦斯抽采计划纳入矿井的生产工序，按抽、掘、采配套进行生产计划及衔接安排，根据钻机能够钻进深度、钻孔布置参数、预抽时间、预抽效果、采煤工作面布置以及采掘进度等，确定不同瓦斯含量区域的抽掘采接替。,一、煤矿瓦斯抽采基本指标,1、瓦斯抽采的必要性 （1）瓦斯抽采 防治瓦斯的根本措施。 （2）国外经验 通过立法强化瓦斯抽采，可以有效控制瓦斯灾害发生。 （3）瓦斯 宝贵的清洁资源、很强的大气温室效应气体、煤矿灾害的主要危险源。,一、煤矿瓦斯抽采基本指标,CH4是造成温室效应的主要气体之一，据测算，大气中CH4浓度
5、每增加110-6，地球表面温度增加1。 每摩尔CH4引起气候变化的作用是每摩尔CO2的26倍，因此，减少CH4排放要比减少等量的CO2排放对减少温室效应的贡献要大2060倍。,一、煤矿瓦斯抽采基本指标,瓦斯事故危害大，消除瓦斯事故隐患花费高，严重制约矿井高产、高效和生产规模发展。瓦斯又是一种优质资源，对煤矿瓦斯进行抽放并加以利用，可以给煤矿带来较好的经济效益。我国埋藏2000m以内瓦斯资源量相当于40Gt标准煤，按我国现有能耗标准，相当于我国约使用27 年的能源。,一、煤矿瓦斯抽采基本指标,（4）国家把瓦斯抽采工程视为生命工程和资源工程。先后颁发多个文件，要求强化煤矿瓦斯抽采。如国务院关于预防
6、煤矿生产安全事故的特别规定（国务院令第446号）、关于促进煤炭工业健康发展的若干意见（国发200518号）、关于进一步加强安全生产工作的决定（国发20042号）。 （5）国务院办公厅“关于加快煤层气（煤矿瓦斯）抽采利用的若干意见”（国办发200647号）“五、煤层中吨煤瓦斯含量必须降低到规定标准以下，方可实施煤炭开采。煤矿安监局要会同有关部门组织制订具体标准，并加强监督检查”。,一、煤矿瓦斯抽采基本指标,2、标准制定的原则 总体原则：促进煤矿安全生产、技术经济合理、便于监管。循序渐进原则：2030% 的矿井能达到标准规定的指标；5060% 的矿井可以通过调整采掘部署、补足瓦斯抽采工程、保证抽采
7、时间等措施达到标准规定的指标；1020% 的矿井还得降低生产能力来达到标准规定的指标；少数无法达到标准的矿井将予于关闭。 时机成熟修改标准，提出更高要求。,一、煤矿瓦斯抽采基本指标,3、必须进行瓦斯抽采的矿井 - 规程145条规定a） 一个采煤工作面的瓦斯涌出量大于 5 m3/min或一个掘进工作面瓦斯涌出量大于 3 m3/min，用通风方法解决瓦斯问题不合理时。 b） 矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的：大于或等于 40 m3min；年产量 1.01.5 Mt 的矿井，大于 30 m3min；年产量 0.61.0 Mt 的矿井，大于 25 m3min ；年产量 0.40.6 Mt 的矿井，大于
8、 20 m3min ；年产量等于或小于 0.4 Mt，大于 15 m3min 。,一、煤矿瓦斯抽采基本指标,c) 开采有煤与瓦斯突出危险煤层。 说明： “用通风方法解决瓦斯问题不合理时” 采掘工作面风速不得超过 4 m/s，回风流中瓦斯浓度不得超过1 %。 产量小于0.4 Mt，绝对瓦斯涌出量接近 15 m3min 的高瓦斯矿井，用a）款约束。,一、煤矿瓦斯抽采基本指标,4、必须达到的指标 1）总体原则 基本消除突出危险性； 确保正常通风能力就可以将风流中瓦斯浓度稀释到规定的安全指标以内。限制不合理地增加矿井风量，鼓励提高瓦斯抽采量。,一、煤矿瓦斯抽采基本指标,2）突出危险煤层必须达到的指标煤
9、层的瓦斯含量降到煤层始突深度的瓦斯含量（ 或8m3/t ）以下，或将瓦斯压力降到煤层始突深度的瓦斯压力（ 0.74MPa）以下。,一、煤矿瓦斯抽采基本指标,3）突出危险煤层达到指标的范围a）石门（井筒）揭煤工作面控制范围应根据煤层的实际突出危险程度确定，但必须控制到巷道轮廓线外 8m 以上（煤层倾角8时，底部或下帮 5m ）。钻孔必须穿透煤层的顶（底）板0.5m 以上。若不能穿透煤层全厚，必须控制到工作面前方 15m 以上。,一、煤矿瓦斯抽采基本指标,一、煤矿瓦斯抽采基本指标,b） 煤巷掘进工作面控制范围为：巷道轮廓线外8m以上（煤层倾角8时，底部或下帮5m）及工作面前方10m以上。c） 采煤
10、工作面控制范围：工作面前方20m以上 。,一、煤矿瓦斯抽采基本指标,4）关于掘进工作面前方10m控制范围 前方控制范围可以理解为最小超前距。也就是说要想进行采掘推进，前方必须有更大范围满足抽采指标要求；允许推进的距离是满足指标要求的范围与最小控制范围之差。国外是要求整个工作面都符合条件的前提下才能采掘，而我国目前技术水平还难以达到这种要求，因此没有照搬国外的经验。,推进距离,最小超前距,L,一、煤矿瓦斯抽采基本指标,为了有效遏制突出伤亡事故的发生，应尽可能的采取区域性防突技术措施。本标准的目的就是希望把习惯于局部措施扭转到习惯于区域措施的途径上来。只有在因地质构造等影响、区域性防突技术措施没有
11、有效消除突出危险的地带，执行补充措施时，才使用局部防突技术措施，减少与突出短兵相接的机会，减少突出伤亡事故。,一、煤矿瓦斯抽采基本指标,5）采煤工作面瓦斯抽采指标 瓦斯涌出量主要来自于邻近层或围岩的采煤工作面瓦斯抽采率应满足表1规定， 瓦斯涌出量主要来自于开采层的采煤工作面前方20m以上范围内煤的可解吸瓦斯量应满足表2规定。,一、煤矿瓦斯抽采基本指标,表1 采煤工作面瓦斯抽采率应达到的指标,一、煤矿瓦斯抽采基本指标,表2 采煤工作面回采前煤的可解吸瓦斯量应达到的指标,一、煤矿瓦斯抽采基本指标,6）矿井瓦斯抽采率应达到的指标,一、煤矿瓦斯抽采基本指标,7）采掘工作面风速不得超过4m/s，回风流中
12、瓦斯浓度不得超过1%。表1、表2、表3指标制订考虑到现有技术的可行性。即使达到了规定指标，有些高瓦斯矿井的风排瓦斯量仍然非常大，所以还需强调强化通风。这一条实际上暗含了取消煤矿安全规程放限管理的规定，目的就是促使企业强化瓦斯抽采。,一、煤矿瓦斯抽采基本指标,五、指标的测定与计量方法 1）瓦斯压力和瓦斯含量 按MT/T 638规定测定瓦斯压力。 按MT/T 77 规定测定瓦斯含量。 瓦斯压力与瓦斯含量的关系。,一、煤矿瓦斯抽采基本指标,2）煤的残存瓦斯含量煤的残存瓦斯含量按下式测算。,一、煤矿瓦斯抽采基本指标,3）可解吸瓦斯量的确定式中：Wj-煤的可解吸瓦斯量，m3/t；W-抽放后煤层瓦斯含量，
13、 m3/t；Wc-煤在标准大气压下的残存瓦斯含量。,说明:因为，所以，保证产量情况下，使工作面瓦斯瓦斯浓度不超限，必须控制煤层瓦斯解 吸瓦斯量。,一、煤矿瓦斯抽采基本指标,3）抽采率 按AQ 1025-2006测定和计算绝对瓦斯涌出量。 工作面和矿井瓦斯抽采率计算时，计算时间内工作面或矿井范围内地面钻井、永久系统和移动系统抽出的瓦斯都可算作抽出量。矿井月平均瓦斯抽采率：,一、煤矿瓦斯抽采基本指标,6、其它 矿井必须综合抽采瓦斯，并且提前35年制定抽采瓦斯规划，每年年底前编制下年度的抽采瓦斯计划，以确保抽采瓦斯工作面的正常衔接，做到“抽、掘、采”平衡。 低瓦斯矿井新水平、新采区应测定煤层原始瓦斯
14、含量和压力，高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井每个采区垂深每增加50m应测定煤层原始瓦斯含量和压力。 本标准具有强制性，是与煤矿相关的各级安全监察部门执法监察的主要法律依据之一。,一、煤矿瓦斯抽采基本指标,2006年11月2日发布，2006年12月1日实施。安监总煤矿2006245号“关于遏制国有重点煤矿重特大瓦斯事故的通知”之 “二、 未严格执行煤矿瓦斯抽采基本指标（2006年12月1日起生效），至2007年10月1日仍未达到瓦斯抽采基本指标要求的高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井，一律停产整顿。 ”,一、煤矿瓦斯抽采基本指标,重点依靠企业自身监管，企业自身监管必须强化领导人的意识，正确处理瓦斯抽采与煤炭生产的
15、关系； 政府监督监察部门重点监察规划、设计、工程、系统、抽采计量和数据、瓦斯超限、通风等情况，并采取不定期抽查实际情况与相关资料的符合程度。,一、煤矿瓦斯抽采基本指标,本标准主要界定在瓦斯抽采指标，没有涉及瓦斯利用与排放的相关内容。国务院办公厅“关于加快煤层气（煤矿瓦斯）抽采利用的若干意见”（国办发200647号） “七、限制企业直接向大气中排放煤层气，环保总局要研究制订煤层气大气污染物排放的具体标准，并对超标准排放煤层气的企业依法实施处罚”。,二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式,抽放瓦斯的方法：按瓦斯的来源分为：开采煤层的抽放、邻近层抽放和采空区抽放；按抽放的机理分为：未卸压抽放和卸抽放两类；按
16、汇集瓦斯的方法分为：钻孔抽放、巷道抽放和巷道与钻孔综合法三类。,二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式,提高抽放效果的保障 1、合理抽掘采部署,下邻近层瓦斯抽采意图,二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式,2、优化抽放参数 抽放钻孔的布置； 合理钻孔预抽时间钻孔预抽有一个合理的时间，预抽时间过短，钻孔抽采工程得不到有效利用。而一味地延长抽采时间也不科学，钻孔瓦斯流量随抽采时间的延长而衰减基本符合负指数方程，当超过一定的预抽时间，钻孔瓦斯流量衰减到很小，再继续预抽已没多大意义，况且影响采掘接替。,二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式,瓦斯抽采量随时间变化关系示意图,二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式,有效抽采半径钻孔的有效抽采半径是指在规定的抽采时间内钻孔抽采瓦斯的有效影响范围。显然，钻孔的有效抽采半径与抽采时间、瓦斯及煤层透气性有关。测定方法：一是通过观测抽采钻孔四周不同距离测压钻孔瓦斯压力随抽采时间的变化来确定，二是通过测定钻孔累计抽出瓦斯量随抽采时间的变化来确定。,
