4.1.煤矿瓦斯抽采工程设计标准 GB 50471-2018.docx

煤矿瓦斯抽采工程设计标准 GB 50471-2018 Standard for design of the gas drainage engineering of coal mine 发布部门中华人民共和国住房和城乡建设部 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 发布日期2018年01月16日 实施日期2018年09月01日 中华人民共和国住房和城乡建设部公告 第1815号 住房城乡建设部关于发布国家标准煤矿瓦斯抽采工程设计标准的公告 现批准煤矿瓦斯抽采工程设计标准为国家标准，编号为GB 50471-2018，自2018年9月1日起实施。其中，第5．1．1、6．2．1条为强制性条文，必须严格执行。原国家标准煤矿瓦斯抽采工程设计规范GB 50471-2008同时废止。 本标准在住房城乡建设部门户网站www．mohurd．gov．cn公开，并由住房城乡建设部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。 中华人民共和国住房和城乡建设部 2018年1月16日 前 言 本标准是根据住房城乡建设部关于印发的通知（建标[2014]189号）的要求，由中煤科工集团重庆研究院有限公司会同有关单位，在对原国家标准煤矿瓦斯抽采工程设计规范GB 50471-2008进行修订的基础上完成。 本标准在编制过程中，编制组进行了深入的调查研究，广泛征求意见，参考国内外有关资料，反复修改，最后经审查定稿。 本标准共分8章和1个附录，主要内容包括总则、术语和符号、矿井瓦斯资源量及抽采量、瓦斯抽采方法、瓦斯抽采系统、瓦斯抽采泵站、安全与监控、节能及环保等。 本次修订的主要内容是 1．增加了第8章节能及环保、第2．2节符号和第3．2节矿井瓦斯涌出量及抽采量等内容，删除原规范第4章瓦斯抽采设计参数和第7．2节井下固定瓦斯抽采泵站等内容。 2．对其他章节内容做了相应调整，主要体现在瓦斯资源量及可抽量计算方法、备用抽采泵及附属设备配备要求、泵站内的电气设备布置及防爆要求等内容。 本标准中以黑体字标志的条文为强制性条文，必须严格执行。 本标准由住房城乡建设部负责管理和对强制性条文的解释，中国煤炭建设协会负责日常管理工作，中煤科工集团重庆设计研究院有限公司负责具体技术内容的解释。本标准在执行过程中，请各单位结合工程实践，认真总结经验，注重积累资料，如发现需要修改或补充之处，请将意见及有关资料提交中煤科工集团重庆设计研究院有限公司煤矿瓦斯抽采工程设计标准编制组（地址重庆市渝中区长江二路179号；邮政编码400016；传真023-68898213，以供今后修订时参考。 本标准主编单位、参编单位、主要起草人和主要审查人 主编单位中煤科工集团重庆设计研究院有限公司 参编单位中煤科工集团重庆研究院有限公司、煤科集团沈阳研究院有限公司、煤炭工业合肥设计研究院、煤矿瓦斯治理国家工程研究中心、中煤科工集团武汉设计研究院有限公司、中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司、中煤科工集团北京华宇工程有限公司、中煤科工集团南京设计研究院有限公司、煤炭工业济南设计研究院有限公司、中煤西安设计工程有限责任公司、中煤邯郸设计工程有限责任公司、大地工程开发（集团）有限公司、山西约翰芬雷华能设计工程有限公司、煤炭工业太原设计研究院、北京圆之翰工程技术有限公司、昆明煤炭设计研究院 主要起草人卢溢洪、万祥富、肖代兵、张刚、蒲毅、邱林彬、赵春慧、夏吉均、成刚、严天良、杜子健、周厚权、黄玉玺、吴志坚、王勇、吴如喜、张世良、包勇、李君利、李瑞锋、张吉禄、郭宝德、魏洋、陈云、窦玉康、罗承伟、王连生、田新华、杨纯东。 主要审查人冯冠学、宫守才、白锦胜、严志刚、龙伍见、李定明、赵旭生、姜筱瀛。 条文说明编制说明 煤矿瓦斯抽采工程设计标准GB 50471-2018，经住房城乡建设部2018年1月16日以第1815号公告批准发布。 本标准是在煤矿瓦斯抽采工程设计规范GB 50471-2008的基础上修订而成，上一版的主编单位是原中煤国际工程集团重庆设计研究院，参编单位是煤矿瓦斯治理国家工程研究中心、原煤炭科学研究总院重庆分院、原煤炭科学研究总院抚顺分院，主要起草人是卢溢洪、卿恩东、袁亮、张刚、王学太、李旭霞、龙吾见、李平、万祥富、胡仕俸、肖代兵、何大忠、刘林、杜子健、罗海珠、王魁军。 为便于各单位和有关人员在使用本标准时能正确理解和执行条文规定，煤矿瓦斯抽采工程设计标准编制组按章、节、条顺序编写了本标准的条文说明，对条文规定的目的、依据以及执行中需要注意的有关事项进行了说明，并着重对强制性条文的强制性理由做了解释。但是，本条文说明不具备与标准正文同等的法律效力，仅供使用者作为理解和把握标准规定的参考。 1 总则 1.0.1 为规范煤矿瓦斯抽采工程设计，提高瓦斯抽采设计质量，保障煤矿安全生产，制定本标准。 1.0.2 本标准适用于新建、改建、扩建煤矿及生产煤矿的瓦斯抽采工程设计。 1.0.3 新建矿井瓦斯抽采设计应以批准的地质勘探报告为设计依据，并可参考邻近生产矿井实际的瓦斯地质资料；当新建矿井为突出矿井时，则应以审核的先抽后建达标后的瓦斯地质资料为设计依据；改建、扩建和生产矿井应以实测的瓦斯参数为设计依据。 【条文说明】1．0．3 本条依据煤矿安全规程和煤矿瓦斯抽采达标暂行规定制定。为使瓦斯抽采系统可靠性高、符合实际情况，达到预期的抽采效果，作为设计依据的基础资料应是可靠的。 1.0.4 瓦斯抽采系统设计规模应满足矿井安全生产要求并留有一定富余量，同时还应兼顾矿井瓦斯利用。 1.0.5 瓦斯抽采工程设计应遵循“应抽尽抽、多措并举、先抽后采、煤气共采”的原则；抽采系统设计应遵循“抽采泵用备结合，高低负压系统独立”的原则，并应因地制宜采用新技术、新工艺、新设备、新材料。 1.0.6 瓦斯抽采工程建设应与矿井建设同时设计、同时施工、同时投入生产，并应满足矿井安全生产所需要的预抽时间。 【条文说明】1．0．6 按照瓦斯治理“先抽后采”的方针，瓦斯抽采工程的施工应与矿井建设和生产准备工程同时施工和建成投产，并预留足够的预抽时间，以保证矿井安全。 1.0.7 在进行煤矿瓦斯抽采设计时，应提出瓦斯利用方案建议。 【条文说明】1．0．7 瓦斯利用方案主要包括利用方式，如民用或工业利用、利用量、利用规模；主要设备包括输送瓦斯管网、民用燃气具、储配站、调压站等设备，以及工业利用瓦斯时的相关设备，均衡安全供气的主要措施和资金估算等。 1.0.8 根据矿井建设情况，瓦斯抽采工程应一次设计分期建设分期投入使用。 1.0.9 煤矿瓦斯抽采工程设计除应执行本标准外，尚应符合国家现行有关法规和标准的规定。 【条文说明】1．0．9 目前我国煤炭安全生产形势严峻，近期内国务院及各部委出台了多个法规、政策，对瓦斯治理提出了一系列规定和要求，并可能日趋严格，因此要求符合国家现行的有关标准、规范、政策及法规的要求。 2 术语和符号 2.1 术语 2.1.1 矿井瓦斯资源量 mine gas resource 矿井可采煤层的瓦斯资源量、受采动影响后能够向开采空间排放的不可采煤层及围岩瓦斯资源量之和。 2.1.2 矿井可抽瓦斯量 drainable gas quantity,gas volume to be drained 瓦斯资源量中在当前技术水平下能被抽出来的最大瓦斯量。 2.1.3 预抽煤层瓦斯 gas drainage from virgin coal seam 在煤层未受到采动以前进行的瓦斯抽采。 2.1.4 抽采卸压瓦斯 gas drainage with pressure relief 抽采受采动影响和经人为松动卸压煤（岩）层的瓦斯。 2.1.5 开采层瓦斯抽采 gas drainage from extracting seam 抽采开采煤层的瓦斯。 2.1.6 邻近层瓦斯抽采 gas drainage from near coal seam 抽采邻近煤（岩）层瓦斯。 2.1.7 采空区瓦斯抽采 gas drainage from gob 抽采工作面采空区或老采空区的瓦斯。 2.1.8 地面钻井抽采 gas drainage on ground 在地面向井下煤（岩）层施工钻井抽采瓦斯。 2.1.9 综合抽采方法 combined gas drainage 在一个矿井或工作面同时采用两种及以上方法抽采瓦斯。 2.1.10 穿层钻孔 crossing hole 在岩石巷道或煤层巷道内向相邻煤层施工的钻孔。 2.1.11 顺层钻孔 hole drilled along seam 在煤层巷道内，沿煤层布置的钻孔。 2.1.12 高位钻孔 highly-located hole 在风巷向开采煤层顶板裂隙带施工的抽采钻孔。 2.1.13 高抽巷 highly-located drainage tunnel 布置在回采工作面上部采动影响裂隙带内并采用密闭方式抽采上邻近层卸压瓦斯或工作面采空区瓦斯的专用巷道。 2.1.14 瓦斯抽采巷 the gas extraction tunnel 布置有钻场、钻孔，并敷设抽采管路的巷道。 2.1.15 瓦斯抽采量 gas drainage volume,gas drainage rate 矿井抽出瓦斯气体中的纯瓦斯量20℃、1.01105Pa。 2.1.16 煤层透气性系数 gas permeability coefficient of coal seam 表征煤层对瓦斯流动的阻力、反映瓦斯沿煤层流动难易程度的系数。 2.1.17 钻孔瓦斯流量衰减系数 damping factor of gas flowrate per hole 表示钻孔瓦斯流量随时间延长呈衰减变化的系数。 2.1.18 水力割缝 hydraulic cutting seam 在钻孔内运用高压水射流对钻孔周边的煤体进行切割，形成一定深度的扁平缝槽的措施。 2.1.19 水力压裂 hydraulic cracking 在无自由面的情况下，钻孔内以高压水作为动力使煤体裂隙连通的一种措施。 2.1.20 深孔预裂爆破 deep-hole pre-splitting blasting 在工作面采掘前施工一定深度的钻孔，并在钻孔内装填炸药等，利用爆破作为动力，使煤体裂隙增大，提高煤层透气性的一种措施。 2.1.21 钻孔有效抽采半径 effective radius of degassing borehole 在一定时间内从钻孔内能抽出瓦斯的有效距离。 2.1.22 高负压抽采系统 high negative-pressure drainage system 抽采钻孔孔口或高抽巷巷道口抽采负压大于或等于10kPa的抽采系统。 2.1.23 低负压抽采系统 low negative-pressure drainage system 抽采钻孔孔口或高抽巷巷道口抽采负压小于10kPa的抽采系统。 2.1.24 采动影响区 mining influence region 因受到井下煤层开采影响，岩层产生剧烈运动，岩层内裂隙发育、连通性得到明显提高的区域，简称采动区，具体可分为采动活跃区和采动稳定区。 2.1.25 采动活跃区 mining active region 经历煤炭开采过程、岩层剧烈运动和应力调整的区域，岩层连续两个月沉降位移大于或等于5mm/月的区域。 2.1.26 采动稳定区 stable region after mining 因煤层开采造成的采场围岩内应力重新分布过程已经停止，岩层连续两个月沉降位移小于5mm/月的区域，包括老采空区和废弃矿井。 2.1.27 老采空区 the old goaf 已经开采完毕的采区所留下的封闭空间。 2.1.28 现有采空区 the new goaf 生产采区内已开采区域所留下的封闭空间和正在开采的工作面后方尚未封闭的空间。 2.2 符号 2.2.1 矿井瓦斯资源量及可抽量 A煤层的煤炭资源量； K围岩瓦斯储量系数； Ki可采煤层瓦斯资源可抽系数； Kj不可采煤层瓦斯资源可抽系数； Kw围岩瓦斯资源可抽系数； R矿井瓦斯资源总量； R1可采煤层瓦斯资源量； R2受采动影响不可采煤层瓦斯资源量； R3受采动影响围岩瓦斯资源量； Rc矿井可抽瓦斯量； R1c可采煤层可抽瓦斯量； R2c不可采煤层可抽瓦斯量； R3c围岩可抽瓦斯量； Wo煤层的原始瓦斯含量； Wc煤层残存瓦斯含量； k1负压抽采作用系数； k2煤层瓦斯预计抽采率； k3煤层瓦斯在井下排放率。 2.2.2 瓦斯抽采系统规模的确定 C矿井或采区总回风巷允许瓦斯浓度； F设计供风量； K1瓦斯抽采不均衡系数； Kc工作面回采期间本煤层预抽量与预抽期间抽采量之比； Kf矿井供风备用系数； Ky邻近层卸压瓦斯抽采率； L1预抽煤层区段或工作面回采区域宽度； L2预抽煤层区段或回采工作面长度； L3回采工作面宽度； L4回采工作面年推进度长度； Lk穿层钻孔煤孔段总长度或顺层钻孔总长度； M预抽煤层平均厚度； Q绝对瓦斯涌出量； Q1预计可达到的瓦斯抽采量； Q2瓦斯抽采达标要求的瓦斯抽采量； Q3通风要求的瓦斯抽采量； Qbc工作面回采期间本煤层预抽量； Qc采掘期间瓦斯抽采量； Qb预抽煤层区段或工作面回采区域瓦斯量； Qj预抽煤巷条带瓦斯量； Qk采空区抽采瓦斯量； Qlk老采空区瓦斯抽采量； Qp通风所能允许的绝对瓦斯涌出量； Qs预抽石门揭煤区域瓦斯量； Qy采掘前预抽瓦斯量； Qyc工作面回采期间邻近层和围岩卸压瓦斯抽采量； Qxk现有采空区瓦斯抽采量； S钻孔有效控制面积； Wl预抽达标瓦斯含量； mj邻近层煤厚； qh一一穿层钻孔煤孔段或顺层钻孔百米钻孔平均抽采量； t预抽时间； γ煤的视密度； ηl邻近层瓦斯排放率； ηk矿井瓦斯抽采率。 2.2.3 抽采管路及摩擦阻力 H阻力损失； L管路长度； P管道内气体的绝对压力； P0标准大气压力； Pd管路最大工作压力； Q0标准状态下的混合瓦斯流量； QL管路内混合瓦斯流量； T管路中的气体温度为t时的绝对温度； T0标准状态下的绝对温度； V经济流速； d管路内径； δ管路壁厚； [σ]容许压力； ν0标准状态下的混合瓦斯运动黏度； ρ管道内混合瓦斯密度； △管路内壁的当量绝对粗糙度。 2.2.4 抽采设备 Cr一一抽采泵入口处预计的瓦斯浓度； KL抽采设备流量富余系数； Hc抽采设备出口侧正压段管路阻力损失； Hr抽采系统服务年限内入口侧负压段最大阻力损失； Hz抽采系统压力； Kx抽采系统压力富余系数； Pd抽采泵站的大气压力； Pg抽采泵工况压力； Pr抽采泵入口绝对压力； Qb标准状态下抽采泵的计算流量； Qg工况状态下单台抽采泵流量； Qs抽采系统设计抽采量； Tl抽采泵入口气体温度为tl时的绝对温度； hcj出口侧正压段管路局部阻力； hcm出口侧正压段管路最大摩擦阻力； hcz出口侧正压段的出口正压； hkf井下抽采钻孔的设计孔口负压； hrj入口侧负压段管路局部阻力； hrm入口侧负压段管路最大摩擦阻力； n工作泵台数； tl抽采泵入口的气体温度； ηb泵的机械效率。 3 矿井瓦斯资源量及抽采量 3.1 矿井瓦斯资源量及可抽量 3.1.1 矿井瓦斯资源量应按下列公式计算 式中R矿井瓦斯资源总量Mm3； R1可采煤层瓦斯资源量Mm3； R2受采动影响不可采煤层瓦斯资源量Mm3； R3受采动影响围岩瓦斯资源量Mm3； A煤层的煤炭资源量Mt； W0煤层的原始瓦斯含量m3/t； K围岩瓦斯储量系数，可取0.05～0.20，当围岩溶洞、裂隙中瓦斯量较小或未编号煤线数量少且厚度很薄时，可取小值，否则应取大值。 【条文说明】3．1．1 本条是关于矿井瓦斯资源量计算的有关内容。与原规范和现行行业标准煤矿瓦斯抽放规范AQ 1027思路一致，矿井瓦斯资源量主要由可采煤层瓦斯资源量、受采动影响的不可采煤层瓦斯资源量和受采动影响的围岩瓦斯资源量组成。需要说明以下几点 1不可采煤层往往既无煤炭资源量，也无瓦斯含量，此时可按不可采煤层总厚度占可采煤层总厚度之比估算不可采煤层瓦斯资源量。 2围岩瓦斯是指煤层顶底板岩石裂隙中瓦斯，地勘报告中无编号煤层或煤线中瓦斯均视为围岩瓦斯，需要特别说明的是，各矿井的围岩瓦斯资源量差异性很大，当围岩含瓦斯量很小时，K值可取0．05，当围岩含瓦斯量较大时，K值可取0．20，特殊情况下，如溶洞、裂隙带储存有大量瓦斯时，K值可取0．2～0．5。生产矿井也可按经验取值或实测确定，如重庆中梁山煤电气公司，在底板岩层中掘进时即有瓦斯涌出，其围岩瓦斯可占瓦斯总资源量的20％～30％。 3计算可采煤层和不可采煤层瓦斯资源量时采用煤层平均原始瓦斯含量，若开采煤层瓦斯含量在全井田范围内变化幅度较大时，可参照煤炭资源量计算方法来计算各水平、各块段或首采区瓦斯资源量。 以观音山煤矿一井为例，举例说明矿井瓦斯资源量计算过程 1 可采煤层瓦斯资源量。 根据地勘报告，本矿井可采煤层仅有C1、C5共2层，C1煤层保有地质资源量48．73Mt，C5煤层保有地质资源量155．97Mt。全矿井共划分为4个水平，依据中煤科工集团重庆研究院有限公司威信云投粤电煤炭有限公司观音山煤矿一井C1、C5煤层瓦斯基本参数测定报告，同时参考原勘探报告和补充勘探报告钻孔瓦斯资料，确定＋800m、＋500m、＋250m、0m水平平均瓦斯含量，详见表1。经计算，C1瓦斯资源量为545．50Mm3，C5瓦斯资源量为2678．42Mm3。 2 不可采煤层瓦斯资源量。 根据地勘报告，该矿井长兴组地层和龙潭组地层均含煤线及薄煤1层～8层，一般可以对比的编号煤层有C1、C2、C3、C4、C5a、C5b、C6等几层，长兴组单层厚0．13m～2．30m，煤层总厚1．19m～5．14m，龙潭组地层含煤系数为3％～13％，单层厚0．10m～11．51m，普遍集中分布于上段P2I2顶部，煤层总厚1．85m～12．17m，含煤系数为2％～12％。除C1为局部可采、C5为全区可采煤层外，其他均为不可采煤层。地勘报告未提供各不可采煤层煤炭资源量，按不可采煤层总厚度估算，本井田内不可采煤层总厚度占可采煤层总厚度的30％左右，不可采煤层瓦斯含量比可采煤层低，因此不可采煤层资源量按可采煤层的25％考虑。经计算，不可采煤层瓦斯资源量为805．98Mm3，详见表1。 3 围岩瓦斯资源量。 根据地勘报告，C1煤层顶板为灰白色灰岩、粉晶结构，具缝合线构造，坚硬致密，底板为灰岩、粉砂质泥岩；C5煤层顶板为炭质泥岩，老顶为灰色粉砂质泥岩，底板为灰白色泥岩，岩芯较破碎。因此围岩瓦斯储量系数K取0．2。经计算，围岩瓦斯资源量为805．98Mm3，详见表1。 3.1.2 矿井可抽瓦斯量可按下列公式计算 式中Rc矿井可抽瓦斯量Mm3； R1c可采煤层可抽瓦斯量Mm3； R2c不可采煤层可抽瓦斯量Mm3； R3c围岩可抽瓦斯量Mm3； Kl可采煤层瓦斯资源可抽系数； Kj不可采煤层瓦斯资源可抽系数； Kw围岩瓦斯资源可抽系数，可取0.3～0.4； k1负压抽采作用系数，可取1.2； k2煤层瓦斯预计可达到的抽采率％； k3煤层瓦斯在井下排放率％； Wc煤层残存瓦斯含量m3/t。 【条文说明】3．1．2 本条是关于矿井可抽瓦斯量计算的有关内容。矿井可抽瓦斯量是指矿井瓦斯资源量中在当前技术水平下能被抽采出来的最大瓦斯量。目前矿井可抽瓦斯量没有统一的计算方法。本标准计算方法是以原规范为基础修订而成，计算方法和思路与原规范保持一致，分别计算可采煤层、不可采煤层和围岩可抽瓦斯量。可采煤层和不可采煤层瓦斯资源可抽系数依据该煤层瓦斯最大排放率，再考虑负压抽采作用系数k1，煤层瓦斯预计可达到的抽采率k2和煤层瓦斯在井下排放率k3等系数。其中煤层瓦斯预计可达到的抽采率k2系数除应考虑煤层赋存、瓦斯含量和煤层透气性系数等因素外，还应符合防治煤与瓦斯突出的规定煤矿瓦斯抽采达标暂行规定和现行行业标准煤矿瓦斯抽采基本要求AQ 1026等规程规范的要求，尤其是突出煤层必须满足防突达标的要求。若不可采煤层缺瓦斯含量等资料，可按围岩可抽瓦斯量方法计算。 需要说明的是可抽瓦斯量计算看似简单，实际影响因素多，难以准确计算。此外可抽瓦斯量结果对瓦斯抽采工程实际意义并不大，既不会决定抽采系统的建立与否，也不会影响抽采系统规模大小和抽采系统服务年限的长短。 仍以观音山煤矿一井为例，为简化计算过程，不再分水平计算，C1、C5煤层平均瓦斯含量分别为12．62m3/t、18．50m3/t，C1、C5煤层残存瓦斯含量均为2．16m3/t。C1、C5煤层最大瓦斯排放率分别为0．829、0．883；负压抽采作用系数k1取1．2；按防突要求，C1、C5煤层瓦斯预抽率分别为36．6％、56．7％，因此C1、C5煤层瓦斯预计抽采率分别取40％、60％。C1、C5煤层瓦斯在井下排放率k3均按90％考虑。围岩可抽瓦斯量按35％计，不可采煤层缺瓦斯含量资料，与围岩一样，可抽瓦斯量按其瓦斯资源量的35％计。可抽瓦斯量计算结果详见表2。 3.1.3 采用地面钻井抽采采动稳定区瓦斯时，采动稳定区瓦斯资源量及可抽采量应根据采动稳定区遗留煤炭总量、采动稳定区内空隙体积及瓦斯浓度等进行估算。 【条文说明】3．1．3 采用地面钻井抽采采动稳定区瓦斯对井下通风和安全生产关系不密切，主要目的是瓦斯资源的完全开采。但由于地面钻井抽采投资较大，而煤炭开采及井下瓦斯抽采、通风等对井下煤层中瓦斯资源造成较大的破坏，因此应估算采动稳定区瓦斯资源量及可抽瓦斯量，并根据估算瓦斯资源量及可抽瓦斯量的大小，评价地面钻井抽采采动稳定区瓦斯的必要性和可行性，并考虑成本投入和经济效益的平衡。评估过程中，首先是分析采动卸压区域范围，划定采动稳定区评估范围；其次是收集现场有关资料，确定采动稳定区瓦斯来源种类，并选择合理的瓦斯资源量评估模型；再次是确定采动稳定区遗留煤炭总量、遗留煤炭残余瓦斯含量、采动稳定区内空隙体积及瓦斯体积浓度、邻近卸压煤层残余瓦斯资源量、采动稳定区生产时风排瓦斯量、卸压围岩孔隙率等。 3.2 矿井瓦斯涌出量及抽采量 3.2.1 矿井瓦斯涌出量应按现行行业标准矿井瓦斯涌出量预测方法AQ 1018进行预测。 【条文说明】3．2．1 本条是关于矿井瓦斯涌出量预测方法的有关内容。 3.2.2 应根据采区接替、煤层开采顺序、采掘工作面接替计划分别预测投产或达产时瓦斯涌出量以及抽采系统服务时间和范围内最大瓦斯涌出量。 【条文说明】3．2．2 本条是关于矿井瓦斯涌出量预测内容和具体要求的有关规定。首先投产初期开采区域往往位于煤层露头附近，瓦斯含量较小，瓦斯涌出量较小，随着开采深度的增大，瓦斯含量增加，瓦斯涌出量增大，因此本标准不仅要求预测投产初期瓦斯涌出量，为确保设计的瓦斯抽采系统规模满足后期抽采的要求，还应根据煤层瓦斯赋存和开采接替计划安排分析何时瓦斯涌出量将达到最大，并预测此时采掘工作面瓦斯涌出量、采区或矿井瓦斯涌出量。 此外为分析采掘工作面、采区或矿井瓦斯抽采效果；预计采区或矿井瓦斯抽采量和计算采掘工作面、采区或矿井的需风量，还应预测抽采后采掘工作面、采区或矿井瓦斯涌出量。 3.2.3 预计可达到的瓦斯抽采量应按下列公式计算 式中Ql预计可达到的瓦斯抽采量m3/min； Qy采掘前预抽瓦斯量m3/min； Qc采掘期间瓦斯抽采量，包括回采工作面开采期间继续预抽本煤层瓦斯量、上下邻近层和围岩卸压瓦斯抽采量、煤巷掘进时边掘边抽瓦斯量等m3/min； Qk采空区抽采瓦斯量，包括现有采空区和老采空区瓦斯量m3/min； Qh预抽煤层区段或工作面回采区域瓦斯量m3/min； Qj预抽煤巷条带瓦斯量m3/min，对于已掌握瓦斯抽采基本参数的生产矿井或改扩建矿井，按式3.2.3-4计算；对于新建矿井或未取得瓦斯抽采基本参数的生产矿井或改扩建矿井，按式3.2.3-5计算； Qs预抽石门揭煤区域瓦斯量m3/min，应按式3.2.3-5计算； K1瓦斯抽采不均衡系数。预抽煤层区段或工作面回采区域时，取1.05～1.20；预抽煤巷条带或石门揭煤区域时，取1.50～2.00；抽采邻近层和围岩卸压瓦斯时，取1.20～1.50； L1预抽煤层区段或工作面回采区域宽度m； L2预抽煤层区段或回采工作面长度m； M预抽煤层平均厚度m； γ煤的视密度t/m3； W1预抽达标瓦斯含量m3/t，对于突出煤层，预抽达标瓦斯含量按煤层始突深度处的瓦斯含量取值，没有考察出煤层始突深度处的煤层瓦斯含量时，按8m3/t取值；对瓦斯涌出量主要来自本煤层的采煤工作面，预抽达标时可解吸瓦斯含量按表3.2.3取值；对于瓦斯涌出量主要来自突出煤层的采煤工作面，预抽达标瓦斯含量应同时满足上述两项要求； t预抽时间a； qh穿层钻孔煤孔段或顺层钻孔百米钻孔平均抽采量[m3/minhm]； Lk穿层钻孔煤孔段总长度或顺层钻孔总长度hm； S钻孔有效控制面积m2； Qbc一一工作面回采期间本煤层预抽量m3/min； Qyc工作面回采期间邻近层和围岩卸压瓦斯抽采量m3/min； Kc工作面回采期间本煤层预抽量与预抽期间抽采量之比，可取0.3～0.5； L3回采工作面宽度m； L4回采工作面年推进度长度m； m1邻近层煤厚m； η1邻近层瓦斯排放率％； Ky邻近层卸压瓦斯抽采率％，当采用穿层钻孔抽采时，根据布置穿层钻孔数量、钻孔终孔间距和钻孔控制卸压区域范围，取邻近层瓦斯涌出量的20％～80％，采用高抽巷抽采、高位钻孔抽采时，取邻近层瓦斯涌出量的20％～60％； Qxk现有采空区瓦斯抽采量m3/min，生产矿井通过现场实际考察实测取值，新建矿井可参考类似矿井取值，也可取预抽、卸压抽后工作面剩余瓦斯涌出量的20％～60％，以邻近层瓦斯涌出为主时取大值，以本煤层瓦斯涌出为主时取小值，并用风量验算回采工作面瓦斯浓度是否超限； Qlk老采空区瓦斯抽采量，通过考察实测或参考类似矿井取值，如无考察实测资料，可取回采工作面采空区瓦斯抽采量的30％～50％。 【条文说明】3．2．3 本条是关于预计矿井或采区可达到的瓦斯抽采量的有关内容，可达到的瓦斯抽采量是指设计的抽采方式方法在当前抽采技术条件下所能达到的最大抽采量，需要说明的是该值实质是一个抽采强度值，即单位时间内的抽采量，与抽采总量本质不同。可达到的瓦斯抽采量与抽采方法、钻场及钻孔间距等、煤层透气性系数等密切相关，目前尚无明确统一的计算方法，有关规程规范、教材、手册等也未涉及如何确定瓦斯抽采量的问题，但该问题又是确定瓦斯抽采系统能力所必需的，因此，本次修订特补充该项内容。 瓦斯抽采的方式方法很多，按瓦斯汇集来源分为本煤层抽采、邻近层抽采和采空区抽采；按抽采机理分为抽采未卸压瓦斯和抽采卸压瓦斯；按汇集瓦斯的方法分为钻孔抽采、巷道抽采和混合式抽采；按开采情况分为采前预抽、回采期间的抽采和开采后的采空区抽采等。本条第一层次按瓦斯抽采与采掘的先后关系来进行预测统计，分为采掘前预抽、采掘期间抽采和采后采空区抽采，这里采掘前预抽指对尚未形成工作面的区段煤层或已形成工作面的回采区域预抽和煤巷条带预抽；采掘期间抽采包括回采工作面生产期间继续预抽本煤层、上下邻近层和围岩卸压瓦斯抽采、煤巷掘进时边掘边抽等；采后采空区抽采包括现有采空区抽采及老采空区抽采。第二层次再按抽采地点统计。在预计可达到的瓦斯抽采量过程中应注意以下几点 1投产初期采掘工作面往往位于煤层露头附近，瓦斯含量较小，瓦斯抽采量较小，随着开采深度的增大，瓦斯含量增加，瓦斯抽采量增大，因此预计瓦斯抽采量时不能仅考虑投产初期瓦斯抽采量，应根据采、掘、抽接替计划安排，并结合煤层瓦斯赋存情况和煤层开采顺序分析确定在瓦斯抽采系统服务年限内何时瓦斯抽采量将达到最大，并预计此时瓦斯抽采量。 2预计采掘前预抽瓦斯量、采掘期间瓦斯抽采量和采后采空区抽采量时，应根据设计的抽采方式方法和具体抽采点数量确定。如临近层卸压瓦斯量很小，设计也并未考虑抽采临近层卸压瓦斯，即不必预计邻近层卸压瓦斯抽采量。另外采掘期间瓦斯抽采量计算式3．2．3-6虽未考虑煤巷掘进时边掘边抽瓦斯量，设计中可根据按钻孔控制范围和抽采时间按计算式3．2．3-5预测或依据类似矿井经验评估煤巷掘进时边掘边抽瓦斯量，并将其考虑采掘期间瓦斯抽采量中即可。 3本标准也未考虑到厚煤层分层开采的情况，若开采上分层需抽采下分层卸压瓦斯时，可参考预计邻近层卸压瓦斯抽采量的方法预计下分层卸压瓦斯抽采量，并将其考虑采掘期间瓦斯抽采量中即可。 4在预计煤层区段或工作面回采区域预抽瓦斯量、煤巷条带或石门揭煤区域预抽瓦斯量、回采期间邻近层和围岩卸压瓦斯抽采量时均有一个瓦斯抽采不均衡系数，三者含义完全一致，但取值略有不同。在预计煤层区段或工作面回采区域预抽瓦斯量时，由于抽采的负压作用可能将围岩或抽采区域范围之外的一部分瓦斯抽出，但相对于预抽区域而言该部分瓦斯所占比例较小，因此瓦斯抽采不均衡系数取1．05～1．20；在预计煤巷条带或石门揭煤区域预抽瓦斯量时，由于煤巷条带为狭窄的长条状、石门揭煤区域范围较小，在抽采的负压作用下煤巷条带两侧或石门揭煤区域四周的瓦斯可能运移到煤巷条带或石门揭煤区域中而被抽采出来，但相对于回采工作面而言，该部分瓦斯所占比例较大，因此瓦斯抽采不均衡系数取1．50～2．00；在预计回采期间邻近层和围岩卸压瓦斯抽采量时，同样由于抽采的负压作用可能将不可采煤层和围岩中瓦斯抽出，该值与不可采邻近煤层层数、瓦斯含量大小和围岩含瓦斯的多少等有关，此时瓦斯抽采不均衡系数可取1．20～1．50，也可参考对应地层范围内不可采煤层和围岩瓦斯资源量与可采煤层瓦斯资源量比例的确定。 5邻近层瓦斯排放率η1指不考虑瓦斯抽采效果情况下邻近层瓦斯自然排放率，该值大小与层间距大小和层间岩石性质有关，应按现行行业标准矿井瓦斯涌出量预测方法AQ 1018的要求取值。邻近层卸压瓦斯抽采率Ky的大小应根据针对邻近层的卸压瓦斯的抽采方式方法种类、钻孔对邻近层卸压区域控制范围的大小和钻孔间距等因素确定。 6回采工作面和煤巷条带预抽时间t长短主要受煤层透气性系数大小、设计要求达到的煤层瓦斯预抽率高低和钻孔间距大小等影响。目前生产矿井可通过在不同区域布置不同钻孔间距的抽采钻孔来考察它们抽采效果，并确定抽采达标的时间。新建矿井尚无成熟的计算方法可采用，设计时大多凭经验确定或采用条件类似矿井经验数据。 以观音山煤矿一井为例，本矿井为煤与瓦斯突出矿井，设计推荐采用底板穿层钻孔预抽区段煤层瓦斯（包括工作面回采区域和煤巷条带区域），煤巷条带区域钻孔间距6m；工作面回采区域因预抽时间充分，沿走向方向钻孔间距8m，沿倾斜方向间距10m。 C5煤层透气性系数为0．607m2/MPa2d～2．67m2/MPa2d，钻孔瓦斯流量衰减系数为0．59d-1～1．0d-1，从透气性系数评价C5煤层属于可以抽采放煤层，从钻孔瓦斯流量衰减系评价C5煤层属于较难抽采煤层，总体来讲C5煤层介于较难抽采煤层至可以抽采煤层之间。 ＋800m水平西一一采区C5煤层瓦斯含量为5．2m3/t～13．62m3/t，西一二采区C5煤层瓦斯含量为7．1m3/t～14．6m3/t，按防治煤与瓦斯突出规定的要求，在开采前原煤瓦斯含量应降到8．0m3/t以下，西一一、西一二采区C5煤层最下一个区段原煤瓦斯含量预抽率应分别不低于41．3％、45．2％，最下一个区段煤巷条带区域时间均按9个月至12个月设计，工作面回采区域预抽时间按12个月至15个月设计。 7采空区瓦斯抽采包括现有采空区抽采及老采空区抽采，该处现有采空区及老采空区即现行行业标准矿井瓦斯涌出量预测方法AQ 1018中生产采区采空区及已开采完毕采空区，现有采空区抽采主要指正在开采工作面采空区抽采。当采掘前预抽、回采期间预抽和卸压抽采后工作面瓦斯涌出量仍较大，通风排放仍有困难时，应考虑抽采回采工作面采空区瓦斯，主要是针对回采工作面后方顶底板来压后上、下邻近层涌入采空区的瓦斯，当开采单一煤层，采煤工作面瓦斯涌出量主要来自本煤层，采空区的瓦斯来源仅有残余浮煤和围岩，此时采空区瓦斯抽采量宜取小值，当开采煤层群时，采煤工作面瓦斯涌出量主要来自上、下邻近层，而上、下邻近层的卸压主要是通过顶板冒落、底板卸压底鼓后形成的通道进入工作面，此时采空区瓦斯抽采量宜取大值。 此外，当确定回采工作面采空区瓦斯抽采量后，应根据回采工作面过风断面和风速验算回采工作面瓦斯浓度是否超限，否则应考虑适当提高回采工作面采空区瓦斯抽采量或降低回采工作面推进度。 8如设计有高低负压瓦斯抽采系统，按各系统承担的抽采任务分配高低负压瓦斯抽采系统可达到的瓦斯抽采量。 9以观音山煤矿一井为例，举例说明预计可达到的瓦斯抽采量计算过程 观音山煤矿一井达产时共有西一一、西一二两个采区生产，两个采区各布置1个综采工作面。 1 采前预抽瓦斯量计算。当开采西一一采区、西一二采区最下一个区段时，预抽瓦斯量最大。根据采掘抽接替计划安排，西一一采区、西一二采区各考虑一个C5煤层区段预抽瓦斯面（同时预抽工作面回采区域瓦斯和煤巷条带区域瓦斯）。 西一一采区煤层平均厚5．49m，预抽工作面斜长215m（含煤巷条带），回采工作面长度为1200m，C5煤层最大瓦斯含量为13．62m3/t，抽采后C5煤层最大瓦斯含量降为8．0m3/t，预抽时间按15个月考虑，K1值取1．20，西一一采区区段煤层预抽瓦斯量为 西一二采区东翼煤层平均厚4．62m，预抽工作面斜长215m（含煤巷条带），回采工作面长度为1320m，C5煤层最大瓦斯含量为14．60m3/t，抽采后C5煤层最大瓦斯含量降为8．0m3/t，预抽时间按16个月考虑，K值取1．20，西一二采区区段煤层预抽瓦斯量为 2 回采期间瓦斯抽采量计算。 ① 回采期间本煤层预抽量。 西一一采区、西一二采区回采期间工作面继续预抽，其抽采量按预抽面的40％考虑，故西一一采区、西一二采区回采期间工作面预抽量分别为11．36m3/min、11．59m3/min。 ② 回采期间邻近层卸压瓦斯抽采量。 上邻近层部不可采邻近层有C1、C2、C3、C3-1、C3-2、C4等煤层，西一一采区回采期间邻近层卸压瓦斯抽采量计算详见表3。 经计算，西一一采区回采期间邻近层卸压瓦斯抽采量为4．62m3/min。同样西一二采区回采期间邻近层卸压瓦斯抽采量为4．78m3/min。 ③ 掘进工作面局部抽采量预计