【文章內(nèi)容簡介】 中 ， 參照 8號煤層底 板等高線及資源儲量估算圖 ， 待 9 號煤層開拓開采到 8 號煤層可采區(qū)域附近時 ， 9 號煤層主要開拓大巷通過暗斜井在 8 號煤層布置相應(yīng)的主要開拓巷道。 根據(jù)井田開拓部署和煤層的賦存情況，分兩個水平開拓開采全井田主要可采煤層。 一水平開采 8 號和 9 號煤層。 8 號煤層厚度為 0～ ， 9 號煤層平均厚度 ，確定各煤層采用綜合機械化采煤方法，布置一個綜合機械化采煤工作面以保證井田900kt/a 的設(shè)計規(guī)模。工作面長度 180m。二水平開采 12 號煤層和 15 號煤層。 12 號煤層平均厚度 ，適合于機械化開采， 12 號煤層采用綜合機 械化一次采全高采煤方法，布置一個綜合機械化采煤工作面以保證礦井 900kt/a 的設(shè)計規(guī)模。 15 號煤層平均厚度 ，采用綜合機械化放頂煤一次采全高采煤法，布置一個綜采放頂煤工作面以保證礦井 900kt/a 的設(shè)計規(guī)模。綜合機械化回采工作面頂板采用全部垮落法管理。 礦井通風 及瓦斯涌出 礦井采用中央分列式通風系統(tǒng)，主斜井、副斜井進風，回風立井回風。 見圖 12。主斜井、副斜井、回風立井服務(wù)井田內(nèi) 1 15 號煤層開拓開采 ，總服務(wù)年限為 。其中第一水平（ 9 號煤） 服務(wù)年限為 。井下共配備了 一個綜采面、一個順槽綜掘進工作面和一個大巷普掘工作面，采掘工作面均采用獨立通風方式，回采山西盂縣常順煤礦抽放瓦斯工程初步設(shè)計說明書 9 工作面采用 U 型全負壓通風，掘進工作面 采用 局部通風機壓入式 通風 。 一水平采完后，開采二水平，配備一個綜放面和兩個掘綜面，保證礦井產(chǎn)量。 礦井總需風量為 94m3/s，其中主斜井井筒進風量為 40m3/s，副斜井井筒進風 量為54m3/s。 該礦近 3 年中 2020 年瓦斯涌出量較大， 根據(jù)陽泉市安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局、陽泉市煤炭工業(yè)局（陽安監(jiān)政發(fā) [2020]10 號）文件：“關(guān)于全市地方煤炭 2020 年度礦井瓦斯等級鑒定的批復(fù)”，盂縣常順煤礦 2020 年度 9 號煤層瓦斯相對涌出量為 ，年產(chǎn)量為 21 萬噸， 絕對涌出量為 。 根據(jù)二 00 六 年煤 的 自燃傾向性 及煤塵爆炸性 鑒定結(jié)論： 常順煤礦 9煤 層 為 三 類不易 自燃煤層 ， 煤塵有爆炸危險性。 山西盂縣常順煤礦抽放瓦斯工程初步設(shè)計說明書 10 圖 12 礦井通風系統(tǒng)及巷道布置示意圖 山西盂縣常順煤礦抽放瓦斯工程初步設(shè)計說明書 11 2 礦井瓦斯涌出量預(yù)測 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)及瓦斯儲量 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù) 礦井瓦斯涌出量是礦井通風設(shè)計、瓦斯抽放和瓦斯管理必不可少的基礎(chǔ)參數(shù)，目前，我國礦井瓦斯涌出量預(yù)測方法主要有 二種：分源預(yù)測法和礦山統(tǒng)計法。 本次采用分源預(yù)測法對回采工作面瓦斯涌出量預(yù)測，該方法是根據(jù)煤層瓦斯含量，按回采工作面瓦斯主要涌出源 — 開采層（ 包括圍巖和鄰近層）對回采工作面瓦斯涌出量進行計算，從而達到預(yù)測回采工作面面瓦斯涌出量之目的。 由于常順煤礦沒有進行煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定工作，本次瓦斯抽放設(shè)計參考鄰近的陽煤集團一礦的煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù) 。 選取的各煤層瓦斯含量，見表 21。 表 21 煤層瓦斯含量表 礦井瓦斯儲量 礦井瓦斯儲量系指煤層開采過程中，能夠向開采空間排放瓦斯的煤、巖層賦存的瓦斯總量。瓦斯儲量的大小標志著瓦斯資源的多寡，同時亦是衡量有無開發(fā)利用價值的重要標志。瓦斯儲量計算公式為： Wk=Wl十 W2十 W3 (21) 式中 Wk— 礦井瓦斯儲量， Mm3； Wl— 可采煤層的瓦斯儲量， Mm3； 煤層名稱 工業(yè)分析（ %） 密度 （ t / m3） 孔隙率 （ %） 瓦斯含量 （ m3/t） Mad Aad Vdaf 1 2 3 6 8 9 12 13 14 15 山西盂縣常順煤礦抽放瓦斯工程初步設(shè)計說明書 12 W1 ???ni iixA1 11 Ali— 礦井可采煤層 i 的地質(zhì)儲量， Mt； X1i— 礦 井可采煤層 i 的瓦斯含量， m3／ t； W2— 受采動影響后能夠向開采空間排放瓦斯的各不可采煤層的總瓦斯儲量， Mm3； 2in1i 2i2 XAW ???? A2i— 受采動影響后能夠向開采空間排放瓦斯的不可采煤層的地質(zhì)儲量， Mt； X2i— 受采動影響后能夠向開采空間排放瓦斯的不可采煤層的瓦斯含量， m3／ t； W3— 受采動影響后能夠向開采空間排放瓦斯的圍巖瓦斯儲量， Mm3，實測或按下式計算： W3＝ K(W1十 W2) K— 圍巖瓦斯儲量系數(shù)，取 K＝ 。 礦井可開發(fā)瓦斯量（或稱可抽放量）是指在既定的開采技術(shù)條件下，按照目前的抽放技術(shù)水平所能抽出的瓦斯量。它反映著礦井瓦斯資源的開發(fā)程度，與其抽放工藝技術(shù)和抽放能力密切相關(guān)。一般采用下式計算： Wkc=η kW k (22) 式中 Wkc— 礦井可抽瓦斯量， Mm3； η k— 礦井瓦斯抽放率，按照我國目前的技術(shù)水平，采用本煤層預(yù)抽和采空區(qū)抽放瓦斯時η k=30～ 35%，取η k=30%； Wk— 礦井瓦斯儲量 Mm3； 受 9 號煤層采動 影響的鄰近煤層為 8號煤層。礦井 開采 9 號煤層時， 瓦斯儲量和可開發(fā)瓦斯量的計算結(jié)果詳見表 22。 表 22 礦井瓦斯儲量計算表 煤 層 煤層性質(zhì) 地質(zhì)儲量 (Mt) 瓦斯含量(m3/t) 瓦斯地質(zhì)儲量 (Mm3) 可開發(fā) 瓦斯量 (Mm3) 8 鄰近層 9 開采層 巖層 按可采煤層瓦斯儲量的 10%計算 合計 常順煤 礦 瓦斯總儲量 ，可 抽 瓦斯量 。計算結(jié)果表明， 常順煤 礦 瓦斯資源較豐富，同時可 抽 瓦斯量亦比較可觀。 山西盂縣常順煤礦抽放瓦斯工程初步設(shè)計說明書 13 礦井瓦斯涌出量預(yù)測 一、 回采工作面瓦斯涌出量預(yù)測 回采工作面瓦斯來源包括開采層瓦斯涌出和鄰近層瓦斯涌出兩部分。 q 回 ＝ q 開 +q 鄰 式中 q 回 －回采工作面瓦斯涌出量， m3/t ； q 開 －開采層瓦斯涌出量， m3/t； q 鄰 －鄰近層瓦斯涌出量， m3/t。 (1)回采工作面瓦斯涌出量 )X(Xkkkq 10321 ?????開 式中 q 開 －開采煤層（包括圍巖）相對瓦斯涌出量， m3/t； k1－圍巖瓦斯涌出系數(shù)。其值取決于回采工作面頂板管理方法，取 k1=； k2－工作面丟煤瓦斯涌出系數(shù)，其值為工作面回采率的倒數(shù)，回采率按 95%計算，取 k2=； k3－準備巷道預(yù)排瓦斯對工作面煤體瓦斯涌出影響系數(shù)， k3=(L2h)/L， L－工作面長度， 180m， h－巷道瓦斯預(yù)排等值寬度，取 15m， k3=； x0－煤層瓦斯含量，取 x0=； x1－煤的殘存瓦斯含量，取 x1=。 工作面開采層 瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果為： /)( 1 4 . 6 3??????開 （ 2）工作面回采時鄰近層瓦斯涌出量 鄰近層的瓦斯涌出量按下式計算 011 1 ()n ii i ii mq k x xm????鄰 式中 q 鄰 －鄰近層瓦斯涌出量， m3/t； mi－第 i 個鄰近層厚度， m； m1－開采層的開采厚度， m； x0i－第 i 層的原始瓦斯含量 ,m3/t； 山西盂縣常順煤礦抽放瓦斯工程初步設(shè)計說明書 14 x1i－第 i 鄰近層殘存瓦斯含量 ,m3/t； ki－第 i 鄰近層瓦斯排放系數(shù)。 近層的瓦鄰斯排放率與層間距的關(guān)系 ， 見圖 1 21。 圖 21 鄰近層的瓦斯排放率與層間距的關(guān)系曲線 9煤層開采時，可向該煤層涌出瓦斯的鄰近層 8煤層。鄰近煤層瓦斯涌出量計算詳見表 23。 表 23 9煤層各鄰近層瓦斯涌出量計算表 煤層名稱 煤厚 （ m） 采厚 （ m） 原始瓦斯 含量 （ m3/t） 殘存瓦斯含量 （ m3/t） 距開采煤層距離 （ m） 瓦斯排放率 （ %） 相對瓦斯 涌出量 （ m3/t） 備注 8 18 89 9 開采層 合計 （ 3）工作面的相對瓦斯涌出量為： q 回 ＝ q 開 ＋ q 鄰 =+=礦井正式開采時，工作面相對瓦斯涌出量預(yù)測為 。 二、 掘進工作面瓦斯涌出量預(yù)測 根據(jù)本礦及鄰近礦井生產(chǎn)實測數(shù)據(jù)， 綜掘工作面的瓦斯涌出量約為 m3/min，普掘工作面的瓦斯涌出量約 m3/min。 礦井投產(chǎn)時兩個掘進面的瓦斯涌出量預(yù)計為 。 山西盂縣常順煤礦抽放瓦斯工程初步設(shè)計說明書 15 三、 礦井瓦斯涌出量 0jiihikj ) / Aq1 4 4 0Aq()K(1)K(1q ?? ??????????? 式中 qkj— 礦井瓦斯涌出量， m3/t； K?— 生產(chǎn)采區(qū)內(nèi)采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)，取 ； K? — 已采采區(qū)采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)， 9煤層只布置一個采區(qū) ， K? 取 0； qhi— 第 i 回采工作面的瓦斯涌出量， m3/t； qji— 第 i 掘進工作面瓦斯涌出量， m3/min； A0— 礦井平均日產(chǎn)量， t，為 2727t； Ai— 第 i回采工作面平均日產(chǎn)量， t， 為 2590t。 根據(jù)上式計算得： 礦井相對瓦斯涌出量為： 。 開采 9煤層 礦井 絕對瓦斯涌出量為 ： 。 3 礦井瓦斯抽放的必要性與可行性 瓦斯抽放的必要性 瓦斯抽放旨在保障礦井安全生產(chǎn)，同時也是解決瓦斯問題的基本手段。眾所周知，加強通風是處理瓦斯的有效方法，而當瓦斯涌出量大于通風所能解決的瓦斯涌出量時，應(yīng)當采取抽放瓦斯措施，對于局部區(qū)域的瓦斯超限，采用通風方法可能無法解決瓦斯問題或采用通風方法不合理時，也必須采取瓦斯抽放措施 ，才能解決工作面局部瓦斯超限問題。 一、從礦井 (工作面 )瓦斯涌出情況來看瓦斯抽放的必要性 “礦井瓦斯抽放規(guī)范”等標準均規(guī)定：一個采煤工作面絕對瓦斯涌出量大于 5m3／ min，用通風方法解決瓦斯問題不合理的時，必須進行瓦斯瓦斯抽放。根據(jù)瓦斯涌出量預(yù)測，常順煤礦回采工作面絕對瓦斯涌出量 m3/min， 如用通風方法解決瓦斯問題有困難時就應(yīng) 建立瓦斯抽放系統(tǒng)。 二、從 工作面 通風能力來看瓦斯抽放的必要性 采掘工作面實行瓦斯抽放的必要性判斷標準是：采掘工作面設(shè)計風量小于稀釋瓦斯所需要的風量，即下式成立時，抽放瓦斯 才是必要的。 山西盂縣常順煤礦抽放瓦斯工程初步設(shè)計說明書 16 CQ KQ1000 ? 式中 Q0—— 采掘工作面供風量， m3/min，按設(shè)計取 2200 m3/min； Q —— 采掘工作面瓦斯涌出量， m3/min； K—— 瓦斯涌出不均衡系數(shù)，取 K=1. 2； C—— 采掘工作面允許的瓦斯?jié)舛?，％? 根據(jù)回采工作面的瓦斯預(yù)測結(jié)果， 工作面絕對瓦斯涌出量為 ， 需要供 風量為 2965m3/min， 工作面 設(shè)計風量為 2200m3/min， 無法稀釋工作面涌出的瓦斯，所以必 需進行 瓦斯 抽放 ，且抽放量不小于 m3/min。 三 、從防止煤與瓦斯突出看瓦斯抽放的必要性 隨著礦井開采深度增加，礦井瓦斯涌出量將相應(yīng)增大。同時，由于地應(yīng)力和瓦斯壓力的增大，在采掘過程中，也可能產(chǎn)生煤與瓦斯突出危險性。陽泉礦區(qū) 的煤與瓦斯突出危險 有加重的趨勢， 進行煤體瓦斯預(yù)抽是防止煤與瓦斯突出的有效措施，可以消除或削弱瓦斯動力現(xiàn)象，從而達到防突的效果。因此為防止瓦斯突出， 常順煤礦也有進行瓦斯抽放 的必要性 。 四 、從資源和環(huán)保的角度來 看 瓦斯抽放的必要性 瓦斯是一種優(yōu)質(zhì)的能源，與人工制氣相比，利用瓦斯具有成本 低，質(zhì)量高 、 清潔安全，使用方便等顯著的優(yōu)點。如果將抽出的瓦斯加以利用，可以變害為寶，不僅改善能源結(jié)構(gòu)，而且減少了對環(huán)境的污染，保護人類生存環(huán)境?？梢匀〉蔑@著的經(jīng)濟效益和社會效益。目前，我國許多瓦斯抽放礦井都進行了利用，利用瓦斯進行發(fā)電及民用， 可為 礦井 創(chuàng)造一定的 經(jīng)濟 效益 。 瓦斯抽放的可行性 瓦斯抽放的可行性應(yīng)以是否能抽出瓦斯或能否獲得較好地抽放效果來評價。開采層瓦斯抽放（未卸壓