矿井瓦斯抽采设计
一、矿井概况
1、矿井位置及资源储量
河南地方永安煤业有限公司位于禹州市文殊镇陈南村，由原文殊
镇顺利煤矿和兴发煤矿两个煤矿整合而成。系股份制企业，隶属于河
南省煤层气开发利用有限公司。为“四证”齐全矿井。
矿井开采二1煤层，资源储量526.61万吨，累计动用资源储量
74.22万吨，保有资源储量452.39万吨，可采储量206.46万吨。
设计生产能力21万吨/年。
2、矿井瓦斯等级
根据河南省工业和信息化厅《关于省煤层气公司所属煤矿2010
年度矿井瓦斯等级及二氧化碳涌出量鉴定结果的批复》（豫工信煤
〔2010〕200号），永安煤业相对瓦斯涌出量为12.66m3/t，绝对瓦
斯涌出量8.12m3/min，矿井为高瓦斯矿井。
3、煤尘爆炸性和煤层自燃倾向性
根据《国家安全生产洛阳矿山机械检测检验中心》于2009年
10月26日所做的煤尘爆炸性和煤层自燃倾向性鉴定：永安煤业有煤
尘爆炸性。二1煤层为Ⅲ类，即不易自燃煤层。
4、矿井开拓
矿井采用“三立井单水平上下山”开拓方式。其中主立井承担提
升煤炭，辅助进风任务;副井承担提升人员、升降物料及主进风等任
务;回风立井作为矿井专用回风井。
矿井开拓水平为-134m，全矿划分为11采区和12采区，其中
11采区为上山采区，12采区为下山采区（因瓦斯高，治理难度大，
予以密闭）。11采区为矿井首采区，老副井煤柱工作面目前为隐患整
改工作面。
5、瓦斯参数测定情况
为合理开采11采区，河南地方永安煤业有限公司首先于2015
年8月委托中国矿业大学对11采区-100m标高已浅二1煤层瓦斯含
量及瓦斯压力进行测定，编制了《河南地方永安煤业有限公司11采
区-100m标高已浅二1煤层瓦斯含量及瓦斯压力测定报告》，结果如
下：二1煤层瓦斯含量为3.67～4.35m3/t，平均值为4.02 m3/t；瓦
斯压力为0.075～0.090MPa，平均值为0.083 MPa。两个指标均小
于“双六”，符合《强化煤矿瓦斯防治十条规定》。
其次，于2017年9月河南地方永安煤业有限公司委托中国矿业
大学对11采区二1煤层顺层钻孔抽采半径进行测定，编制了《河南
地方永安煤业有限公司11采区二1煤层顺层钻孔抽采半径测定报告》，
结果如下：
1、当抽采40天,顺层钻孔抽采半径为1.0m,钻孔间距2m;
2、当抽采60天,顺层钻孔抽采半径为1.5m,钻孔间距3m;
3、当抽采90天,顺层钻孔抽采半径为2.0m,钻孔间距4m。
二、矿井瓦斯来源分析
根据对瓦斯涌出量的预测，本矿井在生产时瓦斯来源由
以下三部分组成：回采工作面的瓦斯涌出、掘进工作面的瓦
斯涌出和采空区的瓦斯涌出。各瓦斯来源涌出的瓦斯占矿井
瓦斯的涌出比例与矿井的开采深度和矿井的生产接续布局、
采掘强度等有关。
根据矿井二1煤层赋存情况、矿井开拓开采技术条件以
及预测的瓦斯涌出情况，永安煤业采取本煤层抽放的瓦斯抽
放方法。
三、抽放瓦斯方法选择
（一）、抽放瓦斯方法的选择原则
选择矿井瓦斯抽采方法应根据矿井煤层赋予条件、瓦斯
基本参数、瓦斯来源、巷道布置、抽采瓦斯的目的及瓦斯利
用等因素来确定，并应遵守以下原则：
1、抽放瓦斯方法应适合煤层赋存状况、开采巷道布置、
地质和开采条件；
2、应根据瓦斯来源及涌出构成进行，尽量采取综合抽
放瓦斯方法，以提高抽放瓦斯效果；
3、有利于减少井巷工程量，实现抽放巷道与开采巷道
相结合；
4、选择的抽放瓦斯方法应有利于抽放巷道布置与维修、
提高瓦斯抽放效果和降低抽放成本；
5、所选择的抽放方法应有利于抽放工程施工、抽放管路
敷设以及抽放时间增加。
（二）、瓦斯抽放方案的确定
表1-1 瓦斯抽放方案选择
抽放方
法
抽放方式 理 由 备 注
本煤层
抽放
采煤工作面预抽 及边采边抽 煤层瓦斯含量大，提前预抽和边采边抽，降低瓦斯含量，从而降低工作面的瓦斯涌出量，消除突出危险 在二1煤层回采面上下顺槽内布
置钻孔进行预抽，以解决开采时
瓦斯超限的问题。
边掘边抽 掘进头内侧向前方打钻孔抽放
邻近层抽放 卸压穿层 钻孔抽放 穿层钻孔可提前预抽二1煤层瓦斯，同时当保护层一3煤层开采时，会造成二1煤层卸压，此时会有大量的卸压瓦斯被抽出，从而达到降低二1煤层瓦斯含量及压力的目的，降低在二1煤层中掘进煤巷难度，解决煤巷掘进瓦斯超限及瓦斯突出问题，尤其适用于二1煤层具有突出危险性且煤层较软，在本煤层不好施工钻孔，配合下保护层开采将会取得很好的效果 在二1煤层底板岩石巷向二1煤层打穿层孔进行抽放。岩石巷已经掘出，可以进行多台钻机进行施工，不受采掘速度的限制，打完钻孔后可水力冲孔，增
加卸压范围。
另外，穿层钻孔抽放一定要
超前于保护层开采，以防止大量
的卸压瓦斯涌入保护层开采工
作面，而造成瓦斯事故。
永安煤业现采煤层二1煤层平均厚度7m，且现开采的
上部采区为复采区，现
根据抽放方法的选择原则，结合永安煤业实际情况，
制定了新丰煤矿瓦斯抽放方案。
1、回采工作面预抽
对于矿井主采煤层二1煤层进行本煤层抽放。可供选择的
本煤层瓦斯抽放方式包括钻场平面扇形钻孔、底板岩巷穿层
钻孔、正向平行钻孔和迎面平行钻孔四种方式。结合工作面
的巷道布置特点，并充分考虑预抽钻孔的边采边抽效率，选
择迎面平行钻孔方式进行本煤层瓦斯抽放。迎面平行钻孔方
式的优点在于：既可保证瓦斯预抽的均衡性，还可充分利用
工作面超前采动卸压效应，实行边采边抽，提高本煤层瓦斯
抽放率。
具体布孔方法：利用工作面上、下副巷，向回采工作面
切眼方向打迎面平行钻孔，如图1-2所示。
下副巷
底板岩巷
预抽瓦斯钻孔
石
门
上副巷
底板岩巷
采
空
区
石
门
图1-2 回采工作面瓦斯预抽方式示意图
设计的本煤层预抽钻孔布置参数如下：
钻孔长度 工作面倾斜长度的一半；
钻孔直径 ∮75mm；
钻孔与工作面夹角 3°～4°；
钻孔间距 2.4m；
封孔深度 6～7m；
封孔长度 2m；
封孔方式 聚氨酯封孔。
（1）施工方法
由于受煤层赋存条件影响，施工长钻孔存在困难，迎面
平行钻孔；由于钻孔的有效抽放半径为2ｍ，钻孔开孔水平
间距根据经验值取２.４m，为了能使钻孔布置更加合理，我
矿在预抽工作开始以后进行实际测量；工作面开采前进行瓦
斯预抽，开采时进行边采边抽。
（2）封孔及连接工艺
钻孔采用聚氨脂封孔，封孔管为直径25mm的铁管，再
用高压管或与之配套的埋线波纹管管连接到抽放支管上，再
连接到干管上，最后到达地面泵房。
（3）预抽时间确定
考虑到本设计本煤层使用平行钻孔对煤层进行瓦斯进
行预抽，因保护层开采引起煤体变形使煤层透气性有所增加，
抽放时间可以适当延长，结合工作面巷道掘进速度综合考虑，
本矿井二1煤层预抽时间应为１８０天以上，实际的有效抽放
时间我矿应在实际抽放过程中进行考察确定。
（4）抽放管路管理
工作面开采后，随着工作面的推进，靠近切眼的抽放钻
孔不断报废，当钻孔距工作面切眼60m时，预计抽放钻孔进
入卸压区，进行卸压抽放，随着抽放管路不断变短，靠近切
眼的管路要逐段卸下来，端头用法兰片密封。由于工作面在
回采时，回风巷需进行超前支护大约20m，为了不影响生产，
需提前拆除管路，给瓦斯管路的管理造成一定困难，在靠近
工作面切眼30m内的钻孔用软胶管与抽放管未端相连，抽放
管未端特制一段2～3m长的短管，短管上做几个变径三通，
与靠近工作面的钻孔用软管相连，钻孔报废后再向前移动短
管，保持短管始终在抽放管路的未端，见图1-3。这样一来，
工作面的预抽钻孔可以抽取大量的卸压瓦斯，使开采层预抽
取得较好的抽放效果。
图1-3 开采层抽放钻孔与抽放管连接示意图