【文章內(nèi)容簡介】 19 / 8120 / 81第二章 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測算第 一 節(jié) 瓦 斯 含 量 預(yù) 測根據(jù)前面敘述，井下瓦斯來源主要是開采層回采巷道及工作面煤層釋壓、落煤解釋瓦斯、采空區(qū)浮煤釋放瓦斯和臨近層滲入瓦斯。根據(jù)開采實踐分析：開采層巷道及工作面煤層釋壓、落煤釋放瓦斯一般占工作面瓦斯涌出量的 40～46%，采空區(qū)浮煤釋放瓦斯和臨近層滲入瓦斯一般占工作面瓦斯涌出量的 54～60%。根據(jù)對國內(nèi)一些煤礦瓦斯壓力實測分析，瓦斯壓力 P 和深度 H 的關(guān)系可以表示為下列直線關(guān)系：P=(～)H根據(jù)資料，何家沖煤礦在本次鑒定范圍內(nèi)，C 205煤層在+1910m 標(biāo)高的煤層瓦斯壓力為 , C204煤層在+1900m 標(biāo)高的煤層瓦斯壓力為, C202煤層在+1900m 標(biāo)高的煤層瓦斯壓力為 , C201煤層在+1900m 標(biāo)高的煤層瓦斯壓力為 。二、瓦斯含量的計算在 無 測 定 參 數(shù) 條 件 情 況 下 ， 選 用 如 下 經(jīng) 驗 公 式 計 算 煤 的 瓦 斯 含 量 。?Yn 10)()(0.(.????式中 ： WX——煤 的 瓦 斯 吸 附 量 ， m3/t；Wf、 Af、 Vr——煤 的 水 分 、 灰 分 、 揮 發(fā) 分 ， %；P——實 測 瓦 斯 壓 力 ， MPa； 取 1MPa；en——溫 度 系 數(shù) ， 查 表 8712《 采 礦 工 程 設(shè) 計 手 冊 》 ； 得 1/ en＝ a——+ 8713《采礦工程設(shè)計手冊》 ；b—— 8713(采礦工程設(shè)計手冊)；WY——游 離 瓦 斯 量 ， m3/t；21 / 81fn——煤 的 孔 隙 率 ， %， 查 表 8710《 采 礦 工 程 設(shè) 計 手 冊 》 ；γ ——煤 的 容 重 ， t/m3；Ky——相 當(dāng) 于 煤 層 瓦 斯 壓 力 下 的 瓦 斯 壓 縮 系 數(shù) ， 查 表 8714(采 礦 工 程 設(shè) 計 手 冊 )；t——煤 層 溫 度 ,取 20℃ 。Wh= WX+WY根據(jù)該礦提供的《安全專篇》 ，各煤層的瓦斯含量和壓力見表 211表 211 +1900m 水平各煤層瓦斯壓力、瓦斯含量 煤 層 編 號 C205 C204 C202 C201瓦 斯 壓 力 （ MPa） 瓦 斯 含 量 （ m3/t） +1700m 水平各煤層瓦斯壓力、瓦斯含量煤 層 編 號 C205 C204 C202 C201瓦 斯 壓 力 （ MPa） 瓦 斯 含 量 （ m3/t） 三、礦 井 瓦 斯 儲 量 計 算瓦 斯 儲 量 系 指 礦 井 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 ， 根 據(jù) AQ10272022 中 附 錄 A， 瓦 斯 儲 量 計 算 公 式 如 下 ：WK＝ W1+W2+W3 …………………………………………… （ 2）式 中 ：WK——礦 井 瓦 斯 儲 量 ， 萬 m3；W1——可 采 煤 層 的 瓦 斯 儲 量 總 和 ， 萬 m3 W1＝ ……………………………………… (3)liniliXA???Ali——礦 井 每 一 個 可 采 煤 層 的 煤 炭 儲 量 ， 萬 t；22 / 81n——礦 井 可 采 煤 層 數(shù) ；Xli——每 一 個 可 采 煤 層 的 瓦 斯 含 量 ， m3/t，W2——可 采 煤 層 采 動 范 圍 內(nèi) 的 不 可 采 煤 層 瓦 斯 儲 量 總 和 ， 本 煤 礦 不可 采 煤 層 受 采 動 影 響 忽 略 不 計 ， 取 W2＝ 0；W3——圍 巖 瓦 斯 儲 量 ， 該 礦 取 W3＝ 0。各 煤 層 瓦 斯 儲 量 計 算 如 下 ：序號煤 層 編號 資 源 儲 量 (萬 t) 瓦 斯 含 量 (m3/t) 瓦 斯 儲 量 萬 m31 C201 2 C202 4 C204 5 C205 合 計 注 :瓦 斯 含 量 取 1700 和 1900 水 平 瓦 斯 含 量 的 平 均 值經(jīng) 以 上 計 算 得 礦 井 總 的 瓦 斯 儲 量 為 萬 m3。第 二 節(jié) 瓦 斯 涌 出 量 的 預(yù) 測瓦斯涌出量是指在生產(chǎn)過程中，礦井或采區(qū)涌出量，主要由回采、掘進、采空區(qū)及鄰近層幾部分瓦斯組成。根據(jù)國家安全監(jiān)督管理總局 2022年 2 月 27 日發(fā)布的 AQ10182022 礦井瓦斯涌出量預(yù)測方法，對全礦井瓦斯涌出預(yù)測如下。一、回采工作面瓦斯涌出量計算公式： q 采 = q1+q2+ ………………………………………… (1)式 中 ： q 采 ——回 采 工 作 面 相 對 瓦 斯 涌 出 量 ， m3/t； q1——開 采 層 相 對 瓦 斯 涌 出 量 ， m3/t； 計 算 公 式 為 ：q1=K1K2K3Mm（W 0Wc） ……………………… ()23 / 81上式中 K1—— 圍巖瓦斯涌出系數(shù)，選取范圍 ～；全部陷落法管理頂板，碳質(zhì)組分較多的圍巖，K 1取 ；局部充填法管理頂板 K1取 ；全部填充法管理頂板K1取 ；砂質(zhì)泥巖等致密圍巖 K1取值可偏??； K2—— 工作面丟煤瓦斯涌出系數(shù)，用回采率的倒數(shù)來計算，取 ； K3—— 采區(qū)內(nèi)準(zhǔn)備巷道預(yù)排瓦斯對開采層瓦斯涌出影響系數(shù)，參 照 AQ10182022 中附 錄 D： K3＝ bLh2? …………………………… () 上 式 中 L——工 作 面 長 度 ， 取 70 米 ； h——掘 進 巷 道 預(yù) 排 等 值 寬 度 ， m， 根 據(jù) AQ10182022 中附 表 ， 取 9m； b——巷 道 寬 度 ， 為 2 米 。K3＝ ＝?? m——開 采 層 厚 度 ， 為 米 ； M——工 作 面 采 高 ， 為 米 ； WO——煤 層 原 始 瓦 斯 含 量 ， m3/t， 根 據(jù) MT/M7794， 計 算得 ；Wc——運 出 礦 井 后 煤 的 殘 存 瓦 斯 含 量 ， m3/t， 根 據(jù)AQ10182022 中附 錄 C， 為 3 m3/t。將 各 參 數(shù) 代 入 上 式 中 得 ：q1=（）（）＝ 3/tq2——鄰 近 層 相 對 瓦 斯 涌 出 量 ， m3/t， q2用 下 式 確 定 ：q2＝ iniciiMmW?????10)( ……………………………… （ ）式 中 ： mi——第 i 個 鄰 近 層 煤 層 厚 度 ， m； M——工 作 面 采 高 ， m； i?——第 i 個 鄰 近 層 瓦 斯 排 放 率 ， ％ ， 根 據(jù) AQ10182022 中附錄 D， 取 I201＝ 20％ 、 I202＝ 30％ 、 I204＝ 40％ ； WOi——第 i 個 鄰 近 層 煤 層 原 始 瓦 斯 含 量 ， m3/t；24 / 81 Wci——第 i 個 鄰 近 層 煤 層 殘 存 瓦 斯 含 量 ， m3/t； 將以上各參數(shù)代入上式得： q2201＝ （ ）5/＝ 3/t q2202＝ （ ）3/＝ 3/t q2204＝ （ ）＝ 3/t q2＝ ++＝ 3/t q 采 =+＝ 3/t。二、掘進工作面瓦斯涌出量掘 進 工 作 面 瓦 斯 涌 出 量 預(yù) 測 用 絕 對 瓦 斯 涌 出 量 表 達(dá) ， 采 用 下 式 計 算 ：Q 掘 ＝ q3＋ q4 ……………………………………… （ 2）式 中 ： q3——掘 進 工 作 面 巷 道 絕 對 瓦 斯 涌 出 量 ， m3/min；q3＝ )12(D0??vL ………………………… ()式 中 D——巷 道 斷 面 內(nèi) 暴 露 煤 壁 面 的 周 邊 長 度 ， m,對 于 薄及 中 厚 煤 層 ， D＝ 2 米 ， 對 于 厚 煤 層 ，D＝ 2h+b， h 及 b 分 別 為 巷 道 的 高 度 和 寬 度 ； u——巷 道 平 均 掘 進 速 度 ， 為 m/min； L——巷 道 長 度 ， m， 取 300 米 ； q0——煤 壁 瓦 斯 涌 出 初 速 度 ， m3/(m2min) q0＝ W0［ （ Vr） 2+］ ……… （ ）式 中 ：Vr——煤 中 揮 發(fā) 分 含 量 ， ％ ； 為 ；W0——煤 層 原 始 瓦 斯 含 量 ， m3/ t， 取 ；計 算 得 q0＝ (m2min)q3＝ m3/...2????q4——掘 進 工 作 面 落 煤 絕 對 瓦 斯 涌 出 量 ， m3/min；q4=suγ(W 0－W c) ……………………………… () 25 / 81式中: s——掘進巷道斷面積，取 ，u——巷道平均掘進速度，0 .004 m/minγ——煤的容重，為 ； W0——煤 層 原 始 瓦 斯 含 量 ， m3/ t， 取 ；Wc——運 出 礦 井 后 煤 的 殘 存 瓦 斯 含 量 ， 為 3 m3/t。計算得： q4=5(－3)＝ m3/minq 掘 ＝ +＝ m3/min三、生產(chǎn)采區(qū)瓦斯涌出量生產(chǎn)采區(qū)瓦斯涌出量采用（3）式計算q 區(qū) = 0114AqiKni ni???????????掘采 ……………………………… (3)式中：q 區(qū) ——生產(chǎn)采區(qū)相對瓦斯涌出量，m 3/t；K′——生產(chǎn)采區(qū)內(nèi)采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)，取 ；q 采 i——第 i 個回采工作面相對瓦斯涌出量，m 3/t；Ai——第 i 個回采工作面的日產(chǎn)量，為 640t；Q 掘 i——第 i 個掘進工作面絕對瓦斯涌出量，m 3/min；A0——生產(chǎn)采區(qū)平均日產(chǎn)量，為 909t。將各參數(shù)代入上式得：q 區(qū) = ＝（m 3/t））（ ???四、礦井瓦斯涌出量礦井瓦斯涌出量采用（4）計算q 井 = ?????????niiiiAqK10區(qū) ……………………………………… (4)26 / 81式中：q 井———— 礦井相對瓦斯涌出量，m 3/t；q 區(qū) 1—— 第 i 個生產(chǎn)采區(qū)相對瓦斯涌出量，m 3/t；Aoi—— 第 i 個生產(chǎn)采區(qū)平均日產(chǎn)量，K″—— 已采采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)，取 將各參數(shù)代入上式得：q 井 = = m3/?從計算可知，整個礦井瓦斯涌出量為 。礦井生產(chǎn)能力為 30 萬 t/a，每年按 330 天計算，則平均日產(chǎn)量為 909 噸。采煤工作面絕對瓦斯涌出量為：Qm=（q fAKW）247。2460式中 Q m ——采煤工作面總的瓦斯涌出量 （m 3/min） ； A——平均日產(chǎn)量，為 909（t/d） ； KW——不均衡系數(shù) 取 。 得 Qm=（909）/1440＝ 3/min計算得全礦井絕對瓦斯涌出量為 。如果隨著開采深度的加深，預(yù)計今后瓦斯涌出量還會有上升趨勢。27 / 81第三章 瓦斯抽放第 一 節(jié) 瓦 斯 抽 放 的 目 的 及 必 要 性一、抽放目的為了確保礦井安全生產(chǎn)，防止或減少瓦斯?jié)舛瘸?，通過抽放可降低礦井瓦斯涌出量和回采空間的瓦斯?jié)舛?，可降低煤層中的瓦斯壓力和瓦斯含量，防治煤與瓦斯突出，從而減小礦井傷亡事故。根據(jù)前面計算,本礦井瓦斯儲量及瓦斯涌出量都較大,但本次瓦斯抽放主要從安全考慮,沒有考慮瓦斯利用。二、瓦斯抽放必要性論證為了進一步落實國務(wù)院 446 號令“高瓦斯、突出礦井必須建立抽放系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)”的規(guī)定和“先抽后采、監(jiān)測監(jiān)控、以風(fēng)定產(chǎn)”的十二字方針，所以必須進行瓦斯抽放。第 二 節(jié) 、 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。而抽放方式則應(yīng)根據(jù)煤層的賦存和開采條件來選擇。一、抽放效果預(yù)測抽放瓦斯量計算、1501 回采工作面打順層鉆孔抽放1501 回采工作面施工順層鉆孔進行瓦斯抽放，巷道長度按 250 米，孔間距按 4 米，共布置鉆孔 62 個鉆孔，孔深按 50 米，封孔長度 8 米，取百米鉆孔抽放量為 ，取成孔（孔長）率 80%，計算如下：Q9= = m3/min；???、1501 掘進工作面打鉆孔抽放掘進工作面設(shè)施工鉆場，打孔進行瓦斯抽放。巷道長度取 300 米，每20 米巷道兩邊各施工一個鉆場，計 30 個鉆場，每個鉆場布置 4 個孔，呈扇型布置，平均孔深 60 米。封孔長度 8 米，取百米鉆孔抽放量為28 / 81，取成孔（孔長）率 80%，計算如下：Q= = m3/???如果按一個采面和兩個掘進工作面計,則抽放量為 。、采空區(qū)抽放根據(jù)前面計算，何家沖煤礦全礦井瓦斯涌出量為 ，其中工作面瓦斯涌出量為 ，掘進工作面瓦斯涌出為 。如果按工作面每天 640 噸產(chǎn)量，則工作面瓦斯涌出量為 。于是采空區(qū)瓦斯涌出量為 =，根據(jù)瓦斯抽采指標(biāo)，如果按 30%的抽采率，則采空區(qū)抽放純量為 ，根據(jù)以上計算,高低負(fù)壓總的抽放量為 抽放率計算系統(tǒng)最大抽放量的抽放率為d= %10?總Qc式中 d—礦井抽放率，100%；Qc—礦井