【導(dǎo)讀】新疆興和煤礦有限公司瓦斯抽采初步設(shè)計。新疆煤炭設(shè)計研究院有限責(zé)任公司12011年9月

　　

【正文】 20xx 年 9 月 表 21 8 煤層鄰近層瓦斯涌出量計算表 煤 層 名 稱 煤 厚 （ m） 原始瓦斯 含 量 （ m3/t） 殘存瓦 斯含量 （ m3/t） 距 8 號煤 層平均距離 （ m） 瓦斯 排放率 （ %） 相對瓦斯 涌出量 （ m3/t） 備 注 8 2 — — — 開采層 9 2 25 下鄰近層 按（ 23）式計算，采動影響范圍內(nèi)鄰近煤層瓦斯涌出量為 。 則回采工作面相對瓦斯涌出總量為： q 采 ＝ q1+q2=+=。 8 號煤層回采工作面設(shè)計日產(chǎn)量為 4641t，則回采工作面最大絕對瓦斯涌出量為： q A 1 4 4 0kq? ? ? ?采 j 采 q 采 j—回采工作面絕對瓦斯涌出量， m3/min； k—瓦斯涌出不均衡系數(shù)， ~，興和煤礦煤層賦存穩(wěn)定，取小值 ； q 采 —回采工作面相對瓦斯涌出量， m3/t； A—回采工作面日產(chǎn)量， t。 3q 1 . 1 1 3 .9 4 4 6 4 1 1 4 4 0 = 4 9 . 4 2 ( m / m i n )? ? ? ?采 j 。 二、掘進工作面瓦斯涌出量預(yù)測 掘進工作面瓦斯涌出量包括掘進時煤壁瓦斯涌出和落煤瓦斯涌出： q 掘 =q3+q4 （ 24） 式中 q 掘 —掘進工作面瓦斯涌出 量， m3/min； q3—掘進巷道煤壁瓦斯涌出量， m3/min； q4—掘進巷道落煤的瓦斯涌出量， m3/min。 （一） 掘進工作面煤壁瓦斯涌出量 在巷道掘進過程中，巷道周圍煤層中的瓦斯壓力平衡狀態(tài)遭到破壞，煤體內(nèi)部到煤壁間存在著壓力梯度，瓦斯就會沿煤體裂隙及孔隙向巷道泄出。單位時間內(nèi)單位面積暴露煤壁泄出的瓦斯量（煤壁瓦斯涌出速度）隨著煤壁暴露時間的延長而降新疆興和煤礦有限公司 瓦斯抽采初步設(shè)計 新疆煤炭設(shè)計研究院有限責(zé)任公司 23 20xx 年 9 月 低。其計算公式為： L30 vq v q ( 2 1 )D? ? ? ? ? （ 25） 式中 q3—掘進巷道煤壁瓦斯涌 出量， m3/min； D—巷道斷面內(nèi)暴露煤壁面的周邊長度。對于厚煤層， D=2h+b。 h為巷道高度， 3m， b 為巷道寬度， 4m。即 D=10m； v—巷道平均掘進速度， m/min，綜掘 v取 (500m/mon)； L—掘進巷道長度， 1000m； q0—煤壁瓦斯涌出強度， m3/m2min按下式計算： 20 d a 0q 0 . 0 2 6 [ 0 . 0 0 0 4 ( V ) 0 . 1 6 ] Wf?? （ 26） 式中： q0—巷道煤壁瓦斯涌出量初速度， m3/m2min； Vdaf—煤中揮發(fā)份含量， %，取 8 號煤層揮發(fā)份的平均值 ； W0—煤層原始瓦斯含量， m3/t，取 。 根據(jù)（ 26）式計算得： q0=[()2+]=min； 根據(jù)（ 25）式計算得： 綜掘工作面煤壁瓦斯涌出量為： q3=10[2(1000/)1/21]=。 （二） 掘進工作面落煤瓦斯涌出量 4 0 cq S v (W W )?? ? ? ? ? （ 27） 式中 q4—掘進巷道落煤瓦斯涌出量， m3/min； S—掘進巷道斷面積， m2，即 S=12m2； v—巷道平均掘進速度， m/min，綜掘 v取 ； γ—煤的密度 ， γ=； X0—煤層原始瓦斯含量， m3/t， X0 取 ； X1—煤層殘存瓦斯含量， m3/t， X1 取 2m3/t。 根據(jù)（ 27）式計算得： 新疆興和煤礦有限公司 瓦斯抽采初步設(shè)計 新疆煤炭設(shè)計研究院有限責(zé)任公司 24 20xx 年 9 月 綜掘工作面落煤瓦斯涌出量： q4=12()=。 再根據(jù)（ 24）式計算得： 綜掘 工作面瓦斯涌出量為： q 掘 =＋ =。 三、礦井瓦斯涌出量預(yù)測 n i0 ii= 1 1q K K ( q A 1 4 4 0 q ) / Anii ?? ??? ? ? ? ? ???井 掘采 （ 28） 式中： q 井 —礦井相對瓦斯涌出量， m3/t； K? —生產(chǎn)采區(qū)內(nèi)采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)，煤層群取 ～ ，一水平取 ； K? —已采采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)， 煤層群取 ～ ，一水平取 ； q 采 i—第 i個回采工作面相對瓦斯涌出量， m3/t； qji—第 i個掘進工作面絕對瓦斯涌出量， m3/min； Ai—第 i個回采工作面的日產(chǎn)量， t， A8=4641t； A0—礦井平均日產(chǎn)量， t， A=； 根據(jù)礦井設(shè)計，該礦采掘比為 1： 2，故按 (28)式計算得 : q 井 =[4641+14402]/=。 按礦井日產(chǎn)量 計算，礦井絕對瓦斯涌出量為： q 井 j=。 四、各區(qū)域瓦斯涌出情況分析 根據(jù)前面計算，興和煤礦各區(qū)域瓦斯涌出量占礦井總瓦斯涌出比例見表 22。 表 22 各區(qū)域瓦斯涌出情況統(tǒng)計表 回采工作面 掘進工作面 老空區(qū) 礦井 絕對量（ m3/min） 2 所占比例（ %） 48 82 36 100 對表 22 進行分析，興和煤礦一水平開采期間，礦井瓦斯涌出量達到最大值時，新疆興和煤礦有限公司 瓦斯抽采初步設(shè)計 新疆煤炭設(shè)計研究院有限責(zé)任公司 25 20xx 年 9 月 礦井瓦斯主要來源于采煤工作面及老空區(qū)。根據(jù)煤層賦存特點，進一步分析采煤工作 面瓦斯又以本煤層涌出瓦斯為主，開采煤層涌出瓦斯又以放頂煤涌出瓦斯為主。 因此，興和煤礦瓦斯治理重點為 8 號煤層的放頂區(qū)域及老空區(qū)，同時需加強掘進工作面瓦斯治理工作。 第二節(jié) 二水平瓦斯涌出量預(yù)測 二水平 11 號煤層瓦斯含量為 ， 根據(jù) ― ‖方法，二水平采、掘工作面及礦井瓦斯涌出量計算過程及結(jié)果如下。 一、回采工作面瓦斯涌出量預(yù)測 11 號煤層相對瓦斯涌出量為： 1 2 3 0 cq ( W W )mK K K M? ? ? ? ? ?1 5 . 4 31 . 2 1 . 1 8 0 . 7 3 ( 7 . 3 1 3 2 )2 . 8? ? ? ? ? ? 3=(m /t) 11 號煤層回采期間絕對瓦斯涌出量為： 2957/1440=。 二、掘進工作面瓦斯涌出量預(yù)測 q0=[()2+]=min； 綜掘工作面煤壁瓦斯涌出量為： q3=10[2(1000/)1/21]=； 綜掘工作面落煤瓦斯涌 出量： q4=12()=。 綜掘工作面瓦斯涌出量為： q 掘 =＋ =。 三、礦井瓦斯涌出量預(yù)測 礦井相對瓦斯涌出量為： q 井 =[2957+14402]/3380=。 新疆興和煤礦有限公司 瓦斯抽采初步設(shè)計 新疆煤炭設(shè)計研究院有限責(zé)任公司 26 20xx 年 9 月 按礦井日產(chǎn)量 3380t 計算，礦井絕對瓦斯涌出量為： q 井 j=3380/1440=。 四、各區(qū)域瓦斯涌出情況分析 根據(jù)前面計算，興和煤 礦各區(qū)域瓦斯涌出量占礦井總瓦斯涌出比例見表 23。 表 23 各區(qū)域瓦斯涌出情況統(tǒng)計表 回采工作面 掘進工作面 老空區(qū) 礦井 絕對量（ m3/min） 2 所占比例（ %） 30 132 44 100 對表 23 進行分析，興和煤礦二水平開采期間，礦井瓦斯涌出量達到最大值時，采煤工作面、掘進工作面、老空區(qū)及礦井瓦斯涌出量均較高。 相對第一水平，由于 11 號煤層厚度只有 8 號煤層厚度一半左右，放頂煤瓦斯涌出量相對較小，另外， 11 號煤層回采工作面產(chǎn)量相對 8 號 煤層工作面產(chǎn)量較小，工作面瓦斯涌出量有所減小。 新疆興和煤礦有限公司 瓦斯抽采初步設(shè)計 新疆煤炭設(shè)計研究院有限責(zé)任公司 27 20xx 年 9 月 第三章 瓦斯抽采的必要性 第一節(jié) 瓦斯抽采的必要性 根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部與國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局 20xx 年聯(lián)合頒布的《煤礦瓦斯抽采工程設(shè)計規(guī)范》第 條規(guī)定，凡符合下列情況之一者必須建立瓦斯抽采系統(tǒng)，開展瓦斯抽采工作： 高瓦斯礦井。 一個采煤工作面的瓦斯涌出量大于 5m3/min 或一個掘進工作面瓦斯涌出量大于 3m3/min，且用通風(fēng)方法解決瓦斯問題不合理的礦井。 礦井絕對瓦斯涌出量達到下列條件時： 1）大于或等于 40 m3/min； 2）年產(chǎn)量（ ～ ） Mt 的礦井，大于 30 m3/min； 3）年產(chǎn)量（ ～ ） Mt 的礦井，大于 25m3/min； 4）年產(chǎn)量（ ～ ） Mt 的礦井，大于 20m3/min； 5）年產(chǎn)量小于或等于 的礦井，大于 15m3/min。 開采有煤與瓦斯突出危險煤層的礦井。 下面從三個方面分析興和煤礦瓦斯抽采的必要性。 一、從瓦斯涌出預(yù)測結(jié)果看抽采瓦斯的必要性 根據(jù)預(yù)測，興和煤礦一、二水平預(yù)測達產(chǎn)時，礦井絕對瓦斯涌出量將分別達到、 。礦井 為高瓦斯礦井，且礦井絕對瓦斯涌出量大于30m3/min（設(shè)計產(chǎn)能 120 萬 t/a），礦井必須建立瓦斯抽采系統(tǒng)。 二、從礦井通風(fēng)能力看抽采瓦斯的必要性 礦井實行瓦斯抽采的必要性判斷標(biāo)準(zhǔn)是：礦井設(shè)計風(fēng)量小于稀釋瓦斯所需要的風(fēng)量，即下式成立時，抽采瓦斯才是必要的。 0 100 Q KQ C? （ 31） 式中 ： Q0—礦井供風(fēng)量， m3/min； 新疆興和煤礦有限公司 瓦斯抽采初步設(shè)計 新疆煤炭設(shè)計研究院有限責(zé)任公司 28 20xx 年 9 月 Q—礦井瓦斯涌出量， m3/min； K—瓦斯涌出不均衡系數(shù)，取 K=； C—礦井回風(fēng)允許的瓦斯?jié)舛?，％。 興和煤礦采、掘工作面及礦井瓦斯抽采必要性見表 31 所示。 表 31 興和煤礦采、掘工作面及礦井瓦斯抽采必要性 瓦斯涌出量 （ m3/min） 允許瓦斯?jié)舛? （ %） 需要風(fēng)量 （ m3/min） 實際風(fēng)量 （ m3/min） 是否需 要抽采 采煤 工作面 1 7413 1500 需要 掘進 工作面 1 1245 540 需要 礦井 20796 4980 需要 根據(jù)表 31，興和煤礦設(shè)計采、掘工作面及礦井通風(fēng)能力均不能滿足礦井稀釋瓦斯所需風(fēng)量的要求 ，必須采取瓦斯抽采措施。 三、從資源利用和環(huán)保的角度看抽采瓦斯的必要性 瓦斯是一種優(yōu)質(zhì)潔凈的能源，將抽出的瓦斯加以利用，可以變害為寶，改善能源結(jié)構(gòu)，保護礦區(qū)環(huán)境，取得顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。興和煤礦瓦斯資源較豐富，為瓦斯開發(fā)利用提供了較為充足的條件。 因此，從資源利用和環(huán)保的角度看也有必要建立瓦斯抽采系統(tǒng)，進行大規(guī)模的瓦斯抽采，變被動抽采為主動開發(fā)。 第二節(jié) 礦井瓦斯資源評價 礦井可抽瓦斯量（或稱可抽采量）是指在既定的開采技術(shù)條件下，按照目前的抽采技術(shù)水平所能抽出的最大瓦斯量。它反映著礦井瓦斯資 源的開發(fā)程度，與其抽采工藝技術(shù)和抽采能力密切相關(guān)。一般采用下式計算： Wkc=ηkW k (36) 式中： Wkc—礦井可抽瓦斯量， Mm3； ηk—礦井瓦斯抽采率，通常取 ηk=30%； 新疆興和煤礦有限公司 瓦斯抽采初步設(shè)計 新疆煤炭設(shè)計研究院有限責(zé)任公司 29 20xx 年 9 月 Wk—礦井瓦斯儲量 Mm3。 礦井瓦斯儲量和可抽瓦斯量的計算結(jié)果詳見表 32。 表 32 礦井瓦斯儲量計算結(jié)果表 煤層編號 瓦斯含量 （ m3/t） 煤炭儲量 （ Mt） 瓦斯儲量 （ Mm3） 可抽瓦斯量 （ Mm3） 1 2 3 4 5 6 7 8 9