瓦斯抽放設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、瓦斯抽放設(shè)計(jì)畢業(yè)論文 摘要隨著礦井生產(chǎn)技術(shù)水平的快速發(fā)展礦井生產(chǎn)能力大大提高但隨之而來(lái)的礦井瓦斯涌出大大增加礦井瓦斯已成為制約煤礦安全生產(chǎn)的頭號(hào)大敵文家坡煤礦設(shè)計(jì)產(chǎn)煤40mt該礦礦井瓦斯涌出量大僅靠通風(fēng)方法難以解決瓦斯超限問(wèn)題從而嚴(yán)重制約了該礦的正常生產(chǎn)能力本文介紹了該井田的基本情況預(yù)測(cè)了礦井瓦斯的涌出量對(duì)抽放瓦斯的必要性與可行性進(jìn)行了論證通過(guò)對(duì)抽放方法的比較和抽放管路的計(jì)算和選擇設(shè)計(jì)了瓦斯抽放的方法和礦井瓦斯抽放系統(tǒng)并計(jì)算了抽放系統(tǒng)的管道阻力和瓦斯泵的流量與壓力選擇了合適的瓦斯泵型號(hào)建立了地面永久抽放泵站最后利用所抽瓦斯進(jìn)行發(fā)電以達(dá)到合理利用瓦斯使其變廢為寶減少環(huán)境污染的目的關(guān)鍵詞瓦斯預(yù)測(cè)瓦

2、斯抽放瓦斯抽放系統(tǒng)瓦斯利用abstractwith the rapid development of production technology of mine mine production capacity greatly increased but to greatly increase of mine gas emission restricted coal mine safety production of coal mine methane has become enemy number one design coal 40mt coal mine the mine gas emi

3、ssion rate ventilation method of gas concentration exceeding limits a hard problem alone and seriously restricted the normal capacity of the mine this article describes the situation of mine prediction of mine gas emission justifying the necessity and feasibility of gas drainage by drainage method o

4、f comparison and calculation of drainage pipe and selection design of gas drainage method and mine gas drainage system resistance of pipeline and to computation of drainage systems and flow rate and pressure of a gas pump select the right gas pump model established a permanent ground drainage pumpin

5、g stations last use of gas for power generation in order to achieve rational utilization of gas and its treasure the purpose of reducing environmental pollutionkeywordsgas forecast gas drainage gas drainage system gas use目錄1 緒論111 選題背景及研究意義112 瓦斯抽放的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1121國(guó)外研究現(xiàn)狀1122 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀213 礦井概況3131 地理位置及交通313

6、2 地理環(huán)境4133 含煤地層4134 煤炭?jī)?chǔ)量及服務(wù)年限5135 開(kāi)拓方式及采煤方法5136 礦井通風(fēng)及瓦斯情況514 研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線(xiàn)圖5141 研究?jī)?nèi)容5142 技術(shù)路線(xiàn)圖62 礦井瓦斯涌出量的預(yù)測(cè)821 預(yù)測(cè)方法的選擇822 預(yù)測(cè)過(guò)程9221 分源預(yù)測(cè)法的原理9222 準(zhǔn)備資料9223 預(yù)測(cè)計(jì)算1323 預(yù)測(cè)結(jié)果183 礦井瓦斯抽放的必要性與可行性1931 礦井瓦斯來(lái)源分析1932 瓦斯抽采的必要性1933 瓦斯抽放可行性204 抽放瓦斯方法與工藝2241 瓦斯抽放設(shè)計(jì)參數(shù)22411 礦井瓦斯總儲(chǔ)量22412 可抽瓦斯量qk2342 抽放瓦斯方法2443 抽放瓦斯方法的確定25431

7、 本煤層瓦斯抽放25432 鄰近層瓦斯抽放26433 采空區(qū)瓦斯抽放2744 抽放瓦斯工藝設(shè)計(jì)29441 鉆場(chǎng)29442 各抽放方法鉆孔主要參數(shù)29443 封孔3145 抽放施工設(shè)備及施工量32451 鉆機(jī)選型32452 主要檢測(cè)儀器儀表配置3246 瓦斯抽放量的確定33461 瓦斯抽放率33462 抽放瓦斯量預(yù)計(jì)335 瓦斯抽放管路系統(tǒng)3551 抽放管路系統(tǒng)選擇原則3552 抽放管路敷設(shè)路線(xiàn)3553 抽放瓦斯管徑選擇3654 管網(wǎng)阻力計(jì)算3655 管路敷設(shè)及管路附屬設(shè)施376 抽放泵選型及抽放泵站布置4061 選型原則4062 抽放泵流量計(jì)算4063 抽放瓦斯泵壓力計(jì)算4064 瓦斯泵的真空

8、度計(jì)算4165 抽放泵選型4166 抽放泵站的位置4267 泵站的供電系統(tǒng)及通訊4368 泵站給排水系統(tǒng)4369 泵站及管路系統(tǒng)綜合布置447 抽放瓦斯管理4671 隊(duì)伍管理4672 圖紙和技術(shù)資料4673 管理與規(guī)章制度4674 常用記錄和報(bào)表樣式478 瓦斯綜合利用5181概況5182 瓦斯民用方案5182 瓦斯發(fā)電方案5284 瓦斯利用方案優(yōu)選549 主要結(jié)論及展望5591 主要結(jié)論5592 展望55致謝56參考文獻(xiàn)571 緒論11 選題背景及研究意義安全第一預(yù)防為主是我國(guó)各行各業(yè)都要遵循的安全生產(chǎn)方針采煤作業(yè)作為高危險(xiǎn)行業(yè)在安全生產(chǎn)方面尤為重視但是隨著煤礦開(kāi)采技術(shù)的快速發(fā)展一方面煤礦機(jī)

9、械化水平不斷提高煤礦生產(chǎn)越來(lái)越高效化集約化另一方面隨著煤礦開(kāi)采深度的不斷加深采煤作業(yè)的不斷提速使得礦井瓦斯涌出量一直處于上升狀態(tài)對(duì)煤礦的安全生產(chǎn)造成重大威脅如何處理好煤礦高產(chǎn)高效跟安全生產(chǎn)的關(guān)系是我國(guó)煤礦開(kāi)采在21世紀(jì)的重大任務(wù)我國(guó)現(xiàn)有國(guó)家重點(diǎn)煤礦657處在其中有567處礦井有煤塵爆炸危險(xiǎn)高達(dá)863煤與瓦斯突出礦井有130處高瓦斯礦井有180處自然發(fā)火礦井有361處據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)我國(guó)煤礦一次死亡10人以上的特大事故中有70以上是由于瓦斯煤塵爆炸事故2002 年2006 年工礦類(lèi)相關(guān)行業(yè)死亡10 人次以上特重大事故中煤礦死亡人數(shù)就占728893而在煤礦企業(yè)所發(fā)生的一次死亡10 人以上事故中瓦斯事

10、故占死亡人數(shù)的77這些血淋淋的事實(shí)無(wú)不說(shuō)明了瓦斯事故是制約煤礦安全生產(chǎn)的頭號(hào)大敵雖然礦井瓦斯是煤礦安全生產(chǎn)的重大危險(xiǎn)源但從能源角度來(lái)講瓦斯本身是一種優(yōu)質(zhì)潔凈的能源我國(guó)瓦斯儲(chǔ)量非常豐富據(jù)初步估算在全國(guó)范圍內(nèi)煤層氣資源量大約有30萬(wàn)億到36萬(wàn)億立方米在我國(guó)2000米內(nèi)淺層煤層氣資源相當(dāng)于450億噸標(biāo)準(zhǔn)煤這意味著這些淺層煤層氣如果完全開(kāi)發(fā)可供我國(guó)使用20多年瓦斯氣作為煤碳的伴生能源如果開(kāi)采得當(dāng)在能源緊張的現(xiàn)如今完全可以為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展做出重大貢獻(xiàn)從現(xiàn)有技術(shù)水平來(lái)看礦井瓦斯抽采可以做到既在保障煤礦高產(chǎn)高效安全生產(chǎn)的同時(shí)又能兼顧開(kāi)發(fā)煤層瓦斯使煤礦開(kāi)采更加集約化文家坡煤礦設(shè)計(jì)開(kāi)采40mta經(jīng)初步礦井瓦

11、斯鑒定屬于高瓦斯礦井并且通過(guò)通風(fēng)無(wú)法消除瓦斯隱患近年來(lái)隨著煤礦企業(yè)對(duì)安全生產(chǎn)的愈加重視使煤炭企業(yè)的任務(wù)更加艱巨責(zé)任也更加重大通過(guò)礦井瓦斯抽采對(duì)根治礦井瓦斯涌出量大消除瓦斯這一煤礦殺手實(shí)現(xiàn)礦井本質(zhì)安全具有十分重大的意義12 瓦斯抽放的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀121國(guó)外研究現(xiàn)狀1934年日本北海道新愰內(nèi)礦抽放密閉區(qū)瓦斯這是人類(lèi)歷史上首次在工業(yè)規(guī)模上利用機(jī)械開(kāi)采瓦斯隨后幾十年內(nèi)煤礦瓦斯抽放在西歐美國(guó)前蘇聯(lián)東亞開(kāi)始迅猛發(fā)展世界瓦斯年抽放量從1951年的134mm3增至1987年的5431mm3大約增加了39倍年瓦斯抽放量得到井噴式發(fā)展主要有兩個(gè)原因一是這期間抽放瓦斯礦井?dāng)?shù)目大大增加二是單個(gè)礦井的年瓦斯抽放量的增

12、長(zhǎng)這期間為提高瓦斯抽放率各國(guó)都對(duì)瓦斯抽采技術(shù)進(jìn)行了研究前蘇聯(lián)針對(duì)低透氣性煤層難抽問(wèn)題在頓巴斯卡拉干達(dá)和庫(kù)基巴斯礦區(qū)最先提出并試驗(yàn)應(yīng)用了交叉鉆孔強(qiáng)化預(yù)抽煤層瓦斯的方法顯著提高了低透氣性煤層的瓦斯抽放率而日本針對(duì)開(kāi)采深度大的煤層時(shí)采用大直徑鉆孔來(lái)提高抽采效果德國(guó)和捷克通過(guò)向煤層打放射狀鉆孔以延長(zhǎng)抽采時(shí)間成功達(dá)到了提高瓦斯抽采量的目的在封孔工藝上德國(guó)和日本在首先推廣應(yīng)用聚氨酯封孔技術(shù)使抽放負(fù)壓達(dá)到50kpa以上近年來(lái)由于石油天然氣能源的急缺煤層氣作為煤炭的伴生能源更是受到熱捧美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家掀起了對(duì)瓦斯抽采開(kāi)發(fā)試驗(yàn)的新浪潮針對(duì)美國(guó)煤層埋藏穩(wěn)定構(gòu)造簡(jiǎn)單透氣性好傾角低的優(yōu)點(diǎn)美國(guó)則是采用石油鉆井的成熟工藝在

13、井下水平長(zhǎng)鉆孔預(yù)抽瓦斯獲得了很大的成功122 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀早在1637年我國(guó)明代科學(xué)家宋應(yīng)星在其所著的天工開(kāi)物一書(shū)中就記載了利用竹管排放井下毒氣這是我國(guó)關(guān)于瓦斯抽放的最早記載到1938年撫順龍鳳礦開(kāi)始機(jī)械瓦斯抽采我國(guó)瓦斯抽采技術(shù)正式走上了機(jī)械化開(kāi)采的道路到如今我國(guó)瓦斯抽采技術(shù)發(fā)展了七十余年大致經(jīng)歷了以下幾個(gè)發(fā)展階段 高透氣性煤層預(yù)抽瓦斯階段 鄰近層卸壓瓦斯抽采階段 低透氣性煤層強(qiáng)化抽采階段 高產(chǎn)高效礦井工作面綜合抽采瓦斯階段現(xiàn)如今我國(guó)的抽采技術(shù)從一開(kāi)始的單一鉆孔抽采發(fā)展到現(xiàn)在的巷道抽放鉆孔抽放地面抽放和混合抽放而且煤氣一體化開(kāi)采已經(jīng)成為我國(guó)煤礦開(kāi)采的新模式對(duì)于絕大多數(shù)抽采方法來(lái)說(shuō)國(guó)內(nèi)外或多或少

14、均有使用并不存在好與不好的界定僅僅是適用性不同而已對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)煤層的主要特點(diǎn)有煤層透氣性低瓦斯含量高煤層突出危險(xiǎn)嚴(yán)重煤層群開(kāi)采地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜多樣因此決定了我國(guó)的瓦斯抽采主要以卸壓抽放為主以下介紹幾種適合我國(guó)現(xiàn)狀的抽采方法1順層密集長(zhǎng)鉆孔抽放本層瓦斯順層密集長(zhǎng)鉆孔主要用于區(qū)域性抽放用在綜放面或綜采面來(lái)降低煤層瓦斯含量或者解決工作面突出問(wèn)題一般鉆孔深度在80m以上間距3-5m預(yù)抽時(shí)間在半年以上為提高抽放效果布孔時(shí)經(jīng)常采用斜向孔及交叉鉆孔斜向布孔適用于邊采邊抽交叉式布孔可以在不增加工程量的條件下提高本煤層瓦斯抽放的效果2網(wǎng)格式穿層鉆孔抽放本層瓦斯網(wǎng)格式穿層鉆孔的優(yōu)勢(shì)在于可以有效的解決突出煤層打順層孔時(shí)鉆

15、噴孔塌孔問(wèn)題大面積網(wǎng)格式穿層鉆孔預(yù)抽試驗(yàn)表明雖然低透氣性煤層瓦斯預(yù)抽極為困難但在合理布置鉆孔保證預(yù)抽時(shí)間的技術(shù)條件下完全可以達(dá)到預(yù)期的抽放目的瓦斯抽采率可以達(dá)到百分之三十以上目前網(wǎng)格式穿層鉆孔已成為我國(guó)單一松軟低透氣性嚴(yán)重突出煤層防突的主要辦法已在白皖等突出嚴(yán)重的礦區(qū)推廣使用3頂板走向長(zhǎng)鉆孔抽放鄰近層瓦斯針對(duì)高瓦斯無(wú)煤柱綜采或者綜放工作面的特點(diǎn)為了解決瓦斯超限問(wèn)題采用沿開(kāi)采層頂板巖層走向布置仰面定向水平長(zhǎng)鉆孔代替頂板瓦斯巷抽放上鄰近層瓦斯該方法與頂板巖巷抽放法頂板穿層短鉆孔抽放法相對(duì)比在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上都有顯著地優(yōu)越性對(duì)于采掘接續(xù)緊張的礦井優(yōu)越性更為顯著該抽放方法為我國(guó)高瓦斯煤層群抽放提供了新的道

16、路給煤炭生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)安全高效提供了技術(shù)保障4厚煤層開(kāi)采采空區(qū)抽放在厚煤層分層開(kāi)采時(shí)或綜放開(kāi)采時(shí)由于采空區(qū)內(nèi)丟煤較多再加上鄰近層圍巖瓦斯涌出使得采空區(qū)瓦阿斯涌出量較大所以進(jìn)行采空區(qū)瓦斯抽放很有必要厚煤層半封閉采空區(qū)瓦斯抽放方法在撫順礦區(qū)首先取得試驗(yàn)成功通過(guò)在采空區(qū)后部埋管抽放或者設(shè)引巷密閉插管抽放使得工作面瓦斯抽放率達(dá)到805綜合瓦斯抽放綜合瓦斯抽放法主要用于高產(chǎn)高效礦井在開(kāi)采高瓦斯且有突出危險(xiǎn)煤層時(shí)即在單個(gè)工作面或者整個(gè)采區(qū)采用多種抽放方法進(jìn)行抽放這種方法可以靈活利用多種抽放方法針對(duì)工作面存在的問(wèn)題使瓦斯抽采量及抽采率達(dá)到最高經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展我國(guó)的瓦斯抽采技術(shù)雖然取得了長(zhǎng)足的發(fā)展但由于我國(guó)井工開(kāi)

17、采采煤量大到2000年止抽放礦井的產(chǎn)煤量?jī)H占總產(chǎn)量的148抽放瓦斯量?jī)H占瓦斯涌出量的99故瓦斯抽采的工作還應(yīng)該繼續(xù)發(fā)展13 礦井概況131 地理位置及交通文家坡井田位于彬長(zhǎng)礦區(qū)部東以西相鄰南相鄰北至七里鋪西坡背斜南部煤層線(xiàn)東西km南北km面積km2地理坐標(biāo)東經(jīng)101080845北緯350630351340井田公路交通便利312國(guó)道東南距西安10km至咸陽(yáng)與隴海鐵路線(xiàn)相接西北距長(zhǎng)武縣40km井田內(nèi)有縣級(jí)公路與縣鄉(xiāng)相通中的西安鐵路井田側(cè)通過(guò)圖11文家坡礦井地理位置分布圖大夏秋流量小洪水期為每年789月份本區(qū)地處中緯帶高原區(qū)屬暖溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候區(qū)冬季干旱夏季炎熱四季比較分明雨熱同季氣溫日差較

18、大干濕季節(jié)分明年降雨量變化大常出現(xiàn)干旱每年3-5月份為西北季風(fēng)期最大風(fēng)速127ms年平均降雨量為5614mm年平均蒸發(fā)量為1547 mm根據(jù)中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖gb18306-2001及建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范gb50011-2001附錄a本區(qū)抗震設(shè)防烈度為6度設(shè)計(jì)基本地震加速度值為005g133 含煤地層 1井田地質(zhì)構(gòu)造本井田地層傾角 為主要聚煤區(qū)平均可采厚度m1234下1號(hào)煤層為薄及中厚煤層平均厚度m087m132m154m為緩傾斜煤層傾角為16o開(kāi)采條件優(yōu)越無(wú)煤與瓦斯突出危險(xiǎn)井田煤層的水分含量低中高揮發(fā)分中高熱值中中高硫中灰低低特磷含油富油較低軟化溫度灰熱穩(wěn)定性和抗碎強(qiáng)度均優(yōu)是良好的動(dòng)力燃料工業(yè)

19、氣化和低溫干餾用煤134 煤炭?jī)?chǔ)量及服務(wù)年限 礦井可開(kāi)采儲(chǔ)量42408mt礦井規(guī)模為40mta后期根據(jù)煤化工項(xiàng)目需煤量可擴(kuò)建至60mta按照40mta的礦井規(guī)模再考慮140儲(chǔ)量備用系數(shù)計(jì)算礦井服務(wù)年限為757a135 開(kāi)拓方式及采煤方法 由于主采煤層4煤埋藏深度均在700m左右礦井不具備斜井開(kāi)拓條件因此確定采用立井開(kāi)拓因?yàn)?煤平均煤厚804m所以采用綜采放頂煤開(kāi)采而1234t-1煤層均為局部可采煤層在可采范圍內(nèi)煤層平均厚度在087154m之間設(shè)計(jì)采用采用薄及中厚煤層單一走向和傾斜長(zhǎng)壁綜合機(jī)械化采煤法全部垮落法管理工作面頂板136 礦井通風(fēng)及瓦斯情況礦井設(shè)計(jì)采用中央分列式通風(fēng)方式抽出式通風(fēng)方法現(xiàn)

20、設(shè)計(jì)主副井筒進(jìn)風(fēng)路村立井回風(fēng)4年后穩(wěn)定投產(chǎn)后增設(shè)兩對(duì)進(jìn)回風(fēng)井筒據(jù)鉆孔瓦斯測(cè)定成果本井田各煤層甲烷含量在001091mlgrad之間自燃瓦斯成分中甲烷在042011之間瓦斯分帶為二氧化碳氮?dú)鈳Ъ暗獨(dú)庹託鈳У刭|(zhì)報(bào)告鑒定本煤層為易自燃很易自燃煤層各煤層揮發(fā)分一般在30以上最高可達(dá)3742煤的干燥無(wú)灰基揮發(fā)分產(chǎn)率與固定碳之比爆炸性指數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于10的分界線(xiàn)表明各煤層煤塵有爆炸性危險(xiǎn)14 研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線(xiàn)圖141 研究?jī)?nèi)容1結(jié)合文家坡礦井煤層賦存狀況及41盤(pán)區(qū)綜采工作面情況分析工作面瓦斯來(lái)源構(gòu)成及各自所占比例對(duì)其工作面瓦斯涌出進(jìn)行預(yù)測(cè)2對(duì)于文家坡高瓦斯綜采工作面瓦斯涌出特點(diǎn)制定相應(yīng)的工作面瓦斯治理方案建

21、立瓦斯抽放與合理通風(fēng)相結(jié)合的綜合防治系統(tǒng)以達(dá)到較好的治理效果使得工作面的安全高效回采3對(duì)瓦斯管路的敷設(shè)路線(xiàn)抽放管路布置以及管徑選擇管路敷設(shè)以及管路附屬設(shè)施進(jìn)行分析對(duì)抽放鉆孔參數(shù)以及抽放鉆孔施工進(jìn)行說(shuō)明為系統(tǒng)完成提供保證4分析文家坡綜放工作面瓦斯抽放系統(tǒng)的抽放效果確定工作面瓦斯抽放量及礦井抽放率檢驗(yàn)工作面瓦斯綜合治理系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性142 技術(shù)路線(xiàn)圖 技術(shù)路線(xiàn)圖見(jiàn)圖12圖12 技術(shù)路線(xiàn)圖2 礦井瓦斯涌出量的預(yù)測(cè)21 預(yù)測(cè)方法的選擇 瓦斯涌出量預(yù)測(cè)是指根據(jù)某些已知的相關(guān)數(shù)據(jù)按照一定的方法和規(guī)律預(yù)估出整個(gè)礦井或者局部區(qū)域瓦斯涌出量的工作對(duì)于新建礦井需要礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)資料作為通風(fēng)設(shè)計(jì)以及制定瓦

22、斯措施的依據(jù)瓦斯涌出量的預(yù)測(cè)的正確與否直接影響著煤礦安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益若預(yù)測(cè)偏低礦井投產(chǎn)不久就需要進(jìn)行技術(shù)改造甚至被迫減少產(chǎn)量而預(yù)測(cè)偏高則必須要增加投資和通風(fēng)設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用所以研究礦井瓦斯涌出量的預(yù)測(cè)方法提高預(yù)測(cè)精度一直是世界各主要采煤國(guó)的重要課題之一 綜合國(guó)內(nèi)外傳統(tǒng)的瓦斯涌出量預(yù)測(cè)的方法有統(tǒng)計(jì)分析法瓦斯含量預(yù)測(cè)法分源預(yù)測(cè)法類(lèi)比法近年來(lái)由于科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展尤其是數(shù)學(xué)方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展出現(xiàn)了一些新的或是進(jìn)一步優(yōu)化的預(yù)測(cè)方法比如瓦斯地質(zhì)數(shù)學(xué)模型法速度預(yù)測(cè)法灰色系統(tǒng)預(yù)測(cè)法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)法基于遺傳規(guī)劃的預(yù)測(cè)法等等下面詳細(xì)的介紹對(duì)比我國(guó)主要使用的瓦斯涌出量預(yù)測(cè)法優(yōu)劣及其適用范圍表21表21 瓦斯涌出

23、量預(yù)測(cè)法對(duì)比方法簡(jiǎn)介優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用性礦山統(tǒng)計(jì)法據(jù)已開(kāi)采工作面的實(shí)測(cè)瓦斯資料經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)分析得出某一煤層瓦斯涌出量隨開(kāi)采深度的變化規(guī)律并將其應(yīng)用于計(jì)算新采煤工作面瓦斯涌出量可以很簡(jiǎn)單地通過(guò)已知工作面的瓦斯涌出量來(lái)計(jì)算新采煤工作面的瓦斯涌出量需要前期積累的資料多可推測(cè)的深度低推測(cè)結(jié)果受煤層傾角和瓦斯涌出量的梯度影響誤差較大適用于生產(chǎn)礦井的延伸水平開(kāi)采水平的新區(qū)鄰近的新礦井分源預(yù)測(cè)法根據(jù)采煤工作面同時(shí)涌出的瓦斯源及瓦斯源涌出量的大小預(yù)測(cè)采煤工作面的瓦斯涌出源的涌出量技術(shù)成熟預(yù)測(cè)精度可達(dá)85以上適用性廣對(duì)瓦斯含量測(cè)定值的可靠性和含量點(diǎn)的分布有較高的要求計(jì)算使用經(jīng)驗(yàn)公式其結(jié)果的精度有一定的局限性適用于新建礦井

24、生產(chǎn)礦井水平延深新設(shè)計(jì)采區(qū)以及采掘工作面的瓦斯涌出量預(yù)測(cè)類(lèi)比法根據(jù)生產(chǎn)礦井已采地區(qū)瓦斯涌出量的實(shí)測(cè)資料計(jì)算出采煤工作面的相對(duì)瓦斯涌出量與煤層瓦斯含量的比值還可計(jì)算出掘進(jìn)巷道絕對(duì)瓦斯涌出量與煤層瓦斯含量的比值在地質(zhì)條件類(lèi)似的臨近新建礦井利用這兩個(gè)之間的比值結(jié)合設(shè)計(jì)方案進(jìn)行新礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)適用于與鄰近生產(chǎn)礦井具有相同或相似的地質(zhì)開(kāi)采條件的新建礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)通過(guò)表11可看出分源預(yù)測(cè)法在預(yù)測(cè)新建礦井方面有明顯的優(yōu)勢(shì)由于文家坡系新建礦井統(tǒng)計(jì)分析法類(lèi)比法所要求的數(shù)據(jù)積累遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到如果使用可能會(huì)造成很大的誤差因此選用分源預(yù)測(cè)法對(duì)文家坡礦井瓦斯涌出量進(jìn)行預(yù)測(cè)22 預(yù)測(cè)過(guò)程221 分源預(yù)測(cè)法的原理含瓦斯

25、煤層在開(kāi)采時(shí)因受到采動(dòng)作業(yè)的影響使煤層及圍巖中的瓦斯賦存平衡狀態(tài)遭到破壞破壞區(qū)內(nèi)的煤層圍巖所含瓦斯將涌入井下巷道瓦斯涌出源即是井下瓦斯涌出的地點(diǎn)瓦斯涌出源的多寡涌出瓦斯量的大小是決定礦井瓦斯涌出量大小的重要因素根據(jù)撫順?lè)衷旱难芯康V井瓦斯涌出的源匯關(guān)系如圖21所示圖21 礦井瓦斯涌出的源匯關(guān)系222 準(zhǔn)備資料1各煤層瓦斯含量測(cè)定資料據(jù)鉆孔瓦斯測(cè)定成果本井田各煤層甲烷含量在001091mlgrad之間自燃瓦斯成分中甲烷在042011之間瓦斯分帶為二氧化碳氮?dú)鈳Ъ暗獨(dú)庹託鈳咚箿y(cè)定成果 項(xiàng) 目煤層號(hào)ch4mlgdaf最小-最大平均點(diǎn)自然瓦斯成分ch4最小-最大平均點(diǎn)co2最小-最大平均點(diǎn)n2最小-最

26、大平均點(diǎn)1001-03501311105-861407110-181114118927-98309479112013-0470263350-97958231229508928333001-0290098045-8852838050-36514189205-9875961484001-078020310-4030668310-3142493312867-9941879634下1020-0910562574-201112932131-24018627749-9295852222各煤層地質(zhì)特征資料本延安組含煤1層具有意義的5層其中可采煤層層4號(hào)煤部可采煤層層12煤層局部可采

27、煤層2層3煤層和4下1煤可采煤層層4上44上4下煤平均可采厚度m1234下1號(hào)煤層為薄及中厚煤層平均厚度m087m132m154m為緩傾斜煤層傾角為16o開(kāi)采條件優(yōu)越首采盤(pán)區(qū)4煤41盤(pán)區(qū)南北長(zhǎng)30km東西寬40km該煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單大部不含夾矸少數(shù)含夾矸12層見(jiàn)煤點(diǎn)個(gè)可采點(diǎn)個(gè)見(jiàn)煤點(diǎn)可采率4煤層偽頂為小于050m的炭質(zhì)泥巖分布零星直接頂板以泥巖砂質(zhì)泥巖為主次為粉砂巖和細(xì)砂巖偽底為薄層炭質(zhì)泥巖勘探區(qū)內(nèi)極少分布直接底板為灰褐色含鮞粒鋁質(zhì)泥巖和含鋁質(zhì)粉砂巖偶含菱鐵質(zhì)鮞粒3煤的工業(yè)分析指標(biāo)本煤層的水分含量低揮發(fā)分熱值硫灰低磷熱穩(wěn)定性和抗碎強(qiáng)度均優(yōu)是良好的動(dòng)力燃料工業(yè)氣化和低溫干餾用煤表井田可采煤層特征一覽表

28、結(jié) 構(gòu)層間距可 采類(lèi) 型穩(wěn) 定類(lèi) 型平均值最小最大平均值000結(jié)構(gòu)層夾矸部可采穩(wěn)定087結(jié)構(gòu)單含1層夾矸部可采穩(wěn)定36110653000132結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單含層夾矸可采穩(wěn)定部結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單-6層夾矸穩(wěn)定部0379結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單含-2層夾矸全區(qū)804大部結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單-6層夾矸1602281994下1000結(jié)構(gòu)單穩(wěn)表24 煤 層 工 業(yè) 分 析 統(tǒng) 計(jì) 表煤層號(hào)原 煤 工 業(yè) 分 析浮 煤 工 業(yè) 分 析mad ad vdaf std qgrd mjkg qnetd mjkg mad ad vdaf gri1257-917516 57 848-37692320 53 2519-38523277 53 057-7

29、11251 56 1856-30602426 43 1752-29812404 57 165-802387 56 333-2141573 55 2906-36923190 56 0 26 3 1 2267-899501 38 1146-34322100 35 2205-40433352044-517242 38 1786-29912484 30 1711-29262490 38 142-731376 38 343-1201539 38 2695-36303260 38 0 14 3188-801497 60 945-37042063 57 2861-48373423 60 044-256149

30、 57 1883-30912538 59 1826-30232508 59 106-745342 58 316-779534 58 2655-37423264 58 0 14 2 2 5 1 9 1 4153-893468 93 1014-31051646 93 2793-40533209047-238101 91 2213-307727412159-29972681 92 122-608292 92 369-810588 92 2714-35153052 92 1 2 0 32 4下1329-6984951277-33611835 23 2541-37223184 25 035-228132

31、 25 1882-29462622 25 1824-28762553 25 106-634311 25 452-825598 25 2792-33963095 25 0 8 223 預(yù)測(cè)計(jì)算1開(kāi)采煤層瓦斯涌出量 首采盤(pán)區(qū)41盤(pán)區(qū)位于4號(hào)煤層西南部煤厚1171m設(shè)計(jì)采用放頂煤綜采開(kāi)采采用走向長(zhǎng)壁開(kāi)采采高35m放頂19m開(kāi)采區(qū)瓦斯涌出量應(yīng)按厚煤層分層按式21計(jì)算 2-1式中 q1開(kāi)采煤層包括圍巖相對(duì)瓦斯涌出量m3tk1圍巖瓦斯涌出系數(shù)采用全部陷落法管理頂板所以取值13k2工作面丟煤瓦斯涌出相對(duì)系數(shù)其值為工作面回采率倒數(shù)回采率為85所以取值1085 118k3準(zhǔn)備巷道預(yù)排瓦斯對(duì)工作面煤體瓦斯涌出影響

32、系數(shù)kfi取決于煤層分層數(shù)量和順序的分層開(kāi)采瓦斯涌出系數(shù)x0煤層瓦斯含量m3tx1煤的殘存瓦斯含量m3t工作面采用長(zhǎng)壁后退式回采系數(shù)k3取值按式22確定 2-2式中 l采煤工作面長(zhǎng)度m取值200m h巷道瓦斯預(yù)排等值寬度m取值13m則k3 200-213200 087kfi可按表25選取表25 厚煤層分層開(kāi)采瓦斯涌出系數(shù)兩分層開(kāi)采三分層開(kāi)采kf1kf2kf1kf2kf315040496182006920488 設(shè)計(jì)分雙層開(kāi)采則kfi 1504煤層瓦斯含量x0可由式23求得 2-3式中 x純煤瓦斯含量mlgdaf取值2106mlgdaf aad原煤中的灰分含量取值1646 mad原煤中的水分含量

33、取值468則x0 100-1646-4681002106 1661m3t煤的殘存瓦斯含量x1可查表26得到表26 煤的殘存瓦斯量取值煤的揮發(fā)分含量vdaf6881212181826263535424256煤殘存瓦斯含量x1m3t96644332222備注煤的殘存瓦斯量亦可近似地按煤在01mpa壓力條件下的瓦斯吸附量取值由于煤的揮發(fā)分vdaf 3209查表得x1 2m3t設(shè)計(jì)從安全角度考慮取x1 0即原煤瓦斯全部釋放則由以上取值可得q1 1311808715041661-0 3333m3t即開(kāi)采面瓦斯涌出量為3333m3t 2 鄰近層瓦斯涌出量1234下1號(hào)煤層是4號(hào)煤層鄰近層為薄及中厚煤層平均

34、厚度m087m132m154m為緩傾斜煤層傾角為16o鄰近層瓦斯涌出量用式24計(jì)算 2-4式中 q2鄰近層相對(duì)瓦斯涌出量m3t mi第i個(gè)鄰近層厚度mm1開(kāi)采層的開(kāi)采厚度m35mki第i鄰近層瓦斯排放率x0i第i鄰近層原始瓦斯含量m3tx1i第i鄰近層殘存瓦斯含量m3t取0由于開(kāi)采層開(kāi)采厚度為35m根據(jù)礦井瓦斯抽放規(guī)范可知ki取值由式圖22確定 圖22 與鄰近層距采煤面垂直距離關(guān)系圖由以上可得ki取值及鄰近層瓦斯含量見(jiàn)表27表17 各鄰近層瓦斯含量鄰近層編號(hào)x0im3tmimhimkiqim3t1號(hào)06814383001700472號(hào)09408770652700633號(hào)058132600036

35、00794下1號(hào)146154199980730由表26可得q2 0819m3t 3 掘進(jìn)巷道煤壁瓦斯涌出量41盤(pán)區(qū)布置有一個(gè)厚煤層綜放工作面配備三個(gè)綜掘工作面及一個(gè)炮掘工作面掘進(jìn)面的瓦斯涌出量由式25求得 2-5式中 q3掘進(jìn)巷煤壁瓦斯涌出量m3t d巷道斷面內(nèi)暴露煤壁面的周邊長(zhǎng)度m v平均掘進(jìn)速度m3min0011m3min q0瓦斯涌出初速度m3 m2min l掘進(jìn)巷巷道長(zhǎng)度m3000md由式26求得 2-6式中 h巷道高度m取35m b巷道寬度m取6m則d 2356 13m q0取值由式27確定 2-7式中 q0瓦斯涌出初速度m3min vdaf煤中揮發(fā)分含量3209 x0煤層原始瓦斯含

36、量m3t取1661m3t求得 q0 00069 m3 m2min 以上各值代入可得掘進(jìn)巷煤壁瓦斯涌出量q3 1031m3min 4 掘進(jìn)丟煤的瓦斯涌出量掘進(jìn)丟煤的瓦斯涌出量由式28求得 2-8式中 q4掘進(jìn)巷道丟煤的瓦斯涌出量m3mins掘進(jìn)巷道斷面積175v平均掘進(jìn)速度mmin0011mmin煤的密度tm3138tm3x0煤層原始瓦斯含量m3t1661m3tx1殘存瓦斯含量m3t設(shè)計(jì)從安全角度考慮取x1 0求得q4 0442 m3min 5 開(kāi)采工作面瓦斯涌出量開(kāi)采工作面瓦斯涌出量為開(kāi)采煤層瓦斯涌出量及鄰近層瓦斯涌出量之和由式29求得 2-9式中 q5開(kāi)采工作面瓦斯涌出量m3t q1開(kāi)采煤層

37、瓦斯涌出量m3t 3333 m3t q2鄰近層瓦斯涌出量m3t 0819m3t解得 q5 4152m3t 6 掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量 掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量為掘進(jìn)巷道煤壁的瓦斯涌出量及掘進(jìn)巷道丟煤的瓦斯涌出量四個(gè)掘進(jìn)巷道參數(shù)相近因此掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量可由式210求得 2-10式中 q6掘進(jìn)巷工作面瓦斯涌出量m3minq3掘進(jìn)巷道煤壁瓦斯涌出量m3minq4掘進(jìn)巷道丟煤瓦斯涌出量m3min則q6 5892m3min 7 生產(chǎn)采區(qū)瓦斯涌出量 生產(chǎn)采區(qū)瓦斯涌出量系采區(qū)內(nèi)所有采煤工作面掘進(jìn)工作面及采空區(qū)瓦斯涌出量之和由式211求得 2-11式中 q7生產(chǎn)采區(qū)瓦斯涌出量m3tk生產(chǎn)采區(qū)內(nèi)采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)

38、q5i第i個(gè)采煤工作面瓦斯涌出量m3tai第i個(gè)采煤工作面平均日產(chǎn)量td設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為40mtt則平均日產(chǎn)量為12121tdq6i第i個(gè)掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量m3ta0生產(chǎn)采區(qū)平均日產(chǎn)量td12121900 13021td采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)k按表28取得表28 采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)取值采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)煤層屬性取值范圍取值原則生產(chǎn)采區(qū)k單一煤層1201351對(duì)通風(fēng)管理水平較高開(kāi)采煤層厚度式中丟煤較少煤層層數(shù)較少的礦井或采區(qū)應(yīng)取下限值2對(duì)通風(fēng)管理水平較差開(kāi)采中厚以上煤層且煤層數(shù)較多的礦井或采區(qū)應(yīng)取上限值近距離煤層群120145已采采區(qū)k單一煤層115125近距離煤層群125145 由表27可得k 13

39、0以上各值代入式211可得q7 5872m3t 8 礦井瓦斯涌出量礦井瓦斯涌出量包括礦井內(nèi)全部生產(chǎn)采區(qū)和已采采區(qū)包括其他輔助通道瓦斯涌出量?jī)刹糠制溆?jì)算公式為 2-12式中 q8礦井相對(duì)瓦斯涌出量m3t k已采采區(qū)采空區(qū)瓦斯涌出量由表27取125q7i第i個(gè)生產(chǎn)采區(qū)瓦斯涌出量m3ta0i第i個(gè)生產(chǎn)采區(qū)平均日產(chǎn)量dt解得礦井相對(duì)瓦斯涌出量q8 7339m3t礦井絕對(duì)瓦斯涌出量q 6178m3min23 預(yù)測(cè)結(jié)果根據(jù)礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)結(jié)果本礦井相對(duì)瓦斯涌出量為7339m3t絕對(duì)瓦斯涌出量為6178m3min按照煤礦安全規(guī)程第一百三十三條規(guī)定本礦井為高瓦斯礦井本次按高瓦斯礦井進(jìn)行設(shè)計(jì)3 礦井瓦斯抽放的

40、必要性與可行性31 礦井瓦斯來(lái)源分析文家坡礦井在生產(chǎn)時(shí)期礦井瓦斯來(lái)源主要來(lái)自回采工作面的包括圍巖以及鄰近層瓦斯涌出掘進(jìn)面工作面的瓦斯涌出以及采空區(qū)的瓦斯涌出根據(jù)礦井瓦斯涌出量的預(yù)測(cè)計(jì)算確定文家坡煤礦礦井回采工作面瓦斯來(lái)源及所占比例見(jiàn)表31表32表31 礦井瓦斯來(lái)源分析涌出來(lái)源回采工作面掘進(jìn)工作面采空區(qū)涌出量m3min36475891942所占比例59039533143表32 回采工作面瓦斯來(lái)源分析回采面涌出量m3min本煤層涌出量m3min采空區(qū)及鄰近層涌出量m3min本煤層涌出量所占比例采空區(qū)及鄰近層涌出量所占比例3647280584276922308煤層抽放瓦斯是減少礦井和采區(qū)瓦斯涌出量的

41、有效途徑不僅可以為井下安全生產(chǎn)和充分發(fā)揮采掘機(jī)械效能提供了條件同時(shí)又能對(duì)抽出的瓦斯加以利用使之產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益從表3132中可以看出工作面瓦斯一部分來(lái)源于開(kāi)采層的煤壁和落煤解吸的瓦斯另一部分來(lái)源于采空區(qū)和鄰近層的涌出其中回采工作面以及采空區(qū)的涌出占整個(gè)礦井瓦斯涌出的90以上因此礦井在生產(chǎn)時(shí)回采工作面采空區(qū)的瓦斯治理是礦井瓦斯治理的重中之重32 瓦斯抽采的必要性根據(jù)國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局于2009年頒布的煤礦安全規(guī)程第145條規(guī)定有下列情況之一的礦井必須建立地面永久抽放瓦斯系統(tǒng)或井下臨時(shí)抽放瓦斯系統(tǒng)一1個(gè)采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3min或者1個(gè)掘進(jìn)工作面的瓦斯涌出量大于3m3min用通風(fēng)方法

42、解決瓦斯問(wèn)題不合理的二礦井絕對(duì)瓦斯涌出量達(dá)到下列條件的1大于或等于40 m3min2年產(chǎn)量10mt15mt的礦井大于30 m3min3年產(chǎn)量06mt10mt的礦井大于25 m3min4年產(chǎn)量04mt06mt的礦井大于20 m3min5年產(chǎn)量小于或等于04 mt的礦井大于15 m3min三開(kāi)采具有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)煤層的1從預(yù)測(cè)情況看抽放瓦斯的必要性從預(yù)測(cè)瓦斯涌出狀況看文家坡煤礦4號(hào)煤層4101工作面相對(duì)瓦斯涌出量為4152m3t日產(chǎn)12121td時(shí)工作面絕對(duì)瓦斯涌出量為3647 m3min41盤(pán)區(qū)作為首采區(qū)在掘進(jìn)工作和以后的回采工作中靠通風(fēng)方法稀釋工作面瓦斯比較困難而且不合理按照先抽后采的方針應(yīng)

43、采用抽放所以從礦井瓦斯涌出情況來(lái)看建立抽放瓦斯系統(tǒng)是非常必要的2從通風(fēng)能力看抽放瓦斯的必要性采掘工作面進(jìn)行瓦斯抽放的必要性判斷標(biāo)準(zhǔn)是采掘工作面涉及風(fēng)量小于稀釋瓦斯所需要的風(fēng)量即當(dāng)式31成立時(shí)抽放瓦斯才是必要的 3-1 式中 q0采掘工作面供風(fēng)量m3min q采掘工作面瓦斯涌出量m3min k瓦斯涌出不均勻系數(shù)15 c采掘工作面允許的瓦斯?jié)舛雀鶕?jù)文家坡礦井設(shè)計(jì)單個(gè)掘進(jìn)工作面的通風(fēng)量在660 m3min左右根據(jù)上式計(jì)算通風(fēng)能解決的瓦斯量在44 m3min左右根據(jù)瓦斯涌出量預(yù)測(cè)41盤(pán)區(qū)單個(gè)掘進(jìn)工作面最大瓦斯涌出量為147 m3min靠通風(fēng)完全可以解決瓦斯超限問(wèn)題但同時(shí)4101回采工作面的通風(fēng)量在24

44、00 m3min左右根據(jù)上式計(jì)算通風(fēng)所能解決的瓦斯量在16 m3min左右而根據(jù)預(yù)測(cè)4101回采工作面的瓦斯涌出量為3647 m3min單靠通風(fēng)無(wú)法解決回采工作面的瓦斯涌出問(wèn)題所以需要建立瓦斯抽放系統(tǒng)來(lái)抽放通風(fēng)無(wú)法解決的剩余瓦斯3從資源利用和環(huán)保角度看抽放瓦斯的必要性 瓦斯是一種優(yōu)質(zhì)潔凈的能源若將抽出的瓦斯加以利用即可減小瓦斯空排對(duì)溫室效應(yīng)的影響又可節(jié)約能源改善日益緊張的能源形勢(shì)取得顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益因此從資源利用和環(huán)保角度看建立瓦斯抽放系統(tǒng)是必要的33 瓦斯抽放可行性抽放瓦斯的可行性系指原始煤層預(yù)抽瓦斯的難易程度主要取決于煤層的自然透氣性其評(píng)價(jià)指標(biāo)有兩個(gè)煤層的透氣性系數(shù) 和鉆孔瓦斯流量衰減

45、系數(shù) 原煤炭工業(yè)部于1997年頒布的礦井瓦斯抽放管理規(guī)范規(guī)定的開(kāi)采層預(yù)抽瓦斯可行性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表抽放難易程度鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù) d-1 煤層透氣性系數(shù) m2mpa2d 容易抽放 10可以抽放00030051001較難抽放 005 01煤層賦礎(chǔ)參數(shù)礦設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)參礦質(zhì)報(bào)溝礦4煤層礎(chǔ)參數(shù)4煤層 113571m3t 取40m3t煤的孔隙度 1096煤層數(shù) 025m2mpa2d百米鉆減數(shù) 003d-1鉆 0029m3min100m文家坡煤礦煤層透氣性系數(shù)為025m2mpad鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)為003d-1屬可以抽放類(lèi)型因此的瓦斯抽放是可行的4 抽放瓦斯方法與工藝41 瓦斯抽放設(shè)計(jì)參數(shù) 瓦斯抽放設(shè)計(jì)參數(shù)主

46、要包括煤層瓦斯含量礦井瓦斯儲(chǔ)量可抽瓦斯儲(chǔ)量抽放率煤層透氣性系數(shù)百米鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)等411 礦井瓦斯總儲(chǔ)量 瓦斯儲(chǔ)量是指煤礦開(kāi)發(fā)中能夠向礦井排放瓦斯的煤層包括不可采煤層以及圍巖所能賦存的瓦斯總量其計(jì)算公式為 4-1 式中 w1可采煤層瓦斯儲(chǔ)量的總和mm3 4-2 a1i第i個(gè)可采煤層的煤炭?jī)?chǔ)量mtx1i第i個(gè)可采煤層的瓦斯含量m3tw2可采煤層采動(dòng)影響范圍內(nèi)的不可采煤層的瓦斯儲(chǔ)量總和mm3 4-3 式中 a2i可采煤層采動(dòng)影響范圍內(nèi)的每一個(gè)鄰近不可采煤層的煤炭?jī)?chǔ)量mtx2i可采煤層采動(dòng)影響范圍內(nèi)的每一個(gè)鄰近不可采煤層的瓦斯含量m3tw3圍巖瓦斯儲(chǔ)量mm3根據(jù)實(shí)際測(cè)定資料取或按煤層瓦斯儲(chǔ)量的

47、520估算此處取煤層的15估算本礦礦井瓦斯儲(chǔ)量計(jì)算見(jiàn)表41表41 瓦斯儲(chǔ)量計(jì)算結(jié)果表煤 層瓦斯含量 m3t 煤炭地質(zhì)儲(chǔ)量 mt 圍巖及不可采煤層含量系數(shù)瓦儲(chǔ)儲(chǔ)量 mm3 106776554k1 11551032093960546537305833900261541661563971077274下1188533407240合 計(jì)76245129222從表中看出礦井瓦斯儲(chǔ)量129222mm3其中主采煤層4號(hào)煤層的瓦斯儲(chǔ)量占到8337412 可抽瓦斯量qk可抽瓦斯量即礦井瓦斯儲(chǔ)量在當(dāng)前技術(shù)水平能被抽出的最大瓦斯量一般用式44計(jì)算 4-4 式中 qk礦井可抽采瓦斯量mm3 w礦井瓦斯儲(chǔ)量mt d礦井瓦

48、斯可抽放系數(shù)由式45計(jì)算 4-5 式中 d1煤層瓦斯排放系數(shù)由式46求得 d2負(fù)壓抽采時(shí)抽采作用系數(shù)取12 dg礦井瓦斯抽采率由于本井田煤層透氣性較好可抽性較好但在礦井瓦斯含量相對(duì)較低有些地點(diǎn)可能不具備抽采條件所以綜合分析取礦井抽采率dg 030 4-6 式中 d5瓦斯涌出程度系數(shù)由于本井田瓦斯涌出量主要來(lái)自開(kāi)采煤層所以以后瓦斯抽放以開(kāi)采煤層為主取d5 095 x煤層原始瓦斯含量m3t1661m3t x1煤層殘余瓦斯含量m3t設(shè)計(jì)從原煤完全釋放原則考慮取0 經(jīng)計(jì)算可得qk 44194mm3其中4煤層可抽采儲(chǔ)量為36843mm342 抽放瓦斯方法瓦斯抽放方法根據(jù)瓦斯來(lái)源可劃分為開(kāi)采煤層的預(yù)抽鄰近

49、層抽放和采空區(qū)抽放三種根據(jù)抽放的原理可劃分為未卸壓抽放和卸壓抽放兩類(lèi)根據(jù)瓦斯抽采工藝可劃分為鉆孔抽放巷道抽放和巷道與鉆孔綜合法三類(lèi)表42對(duì)各類(lèi)瓦斯抽放的使用條件及可抽放率進(jìn)行匯總表42 各類(lèi)瓦斯抽放的適用條件及抽放率抽放分類(lèi)抽放方法適用條件可抽放率開(kāi)采煤層瓦斯抽放未卸壓抽放巖巷揭煤及煤巷掘進(jìn)抽放由巖巷向煤層打穿層鉆孔突出危險(xiǎn)煤層3060煤巷工作面打超前鉆孔高瓦斯煤層2060采區(qū)大面積預(yù)抽放由開(kāi)采層機(jī)巷風(fēng)巷或煤門(mén)等上向下向順層鉆孔有預(yù)抽時(shí)間的高瓦斯煤層突出危險(xiǎn)煤層2060由石門(mén)巖巷鄰近層煤巷等打穿層鉆孔屬勉強(qiáng)抽放煤層20個(gè)別超過(guò)50地面鉆孔高瓦斯容易抽放煤層埋藏較淺2030密封開(kāi)采巷道高瓦斯容易

50、抽放煤層2030卸壓抽放邊掘進(jìn)邊抽放由煤巷兩側(cè)或巖巷向煤層周?chē)蚍雷o(hù)鉆孔高瓦斯煤層2030邊采進(jìn)邊抽放由開(kāi)采曾機(jī)巷風(fēng)巷等向工作面前方卸壓區(qū)打鉆孔高瓦斯煤層2030水力割縫松動(dòng)爆破水力壓裂預(yù)抽由開(kāi)采層機(jī)巷風(fēng)巷等打順層鉆孔由巖巷或地面打孔高瓦斯難以抽放煤層203030鄰近層抽放瓦斯卸壓抽放開(kāi)采層工作面推過(guò)后抽放上下鄰近層瓦斯由開(kāi)采層機(jī)巷風(fēng)巷中巷或巖巷向鄰近層打鉆鄰近層瓦斯涌出量大影響開(kāi)采煤層安全時(shí)4080由開(kāi)采層機(jī)巷風(fēng)巷中巷等向采空區(qū)方向打斜交鉆孔4080由煤門(mén)打沿鄰近層鉆孔4080在鄰近層掘匯集瓦斯巷道鄰近層瓦斯涌出量大鉆孔的通過(guò)能力滿(mǎn)足不了抽放要求時(shí)4080從地面打孔地面打鉆優(yōu)于井下時(shí)3070

51、采空區(qū)抽放密封采空區(qū)插管抽放無(wú)自燃危險(xiǎn)或采取防火墻措施時(shí)5060現(xiàn)采采空區(qū)設(shè)密閉墻插管或向采空區(qū)打鉆孔抽放預(yù)埋管抽放2060圍巖瓦斯抽放由巖巷兩側(cè)或正前方溶洞或裂隙帶打鉆密閉巖巷進(jìn)行抽放封堵巖巷噴瓦斯區(qū)并插管抽放圍巖有瓦斯噴出危險(xiǎn)瓦斯涌出量大或者有溶洞裂隙帶儲(chǔ)存高瓦斯時(shí)43 抽放瓦斯方法的確定抽放瓦斯的方法選擇時(shí)應(yīng)該遵循以下的原則1選擇的抽放瓦斯方法要適合煤層賦存狀況采掘布置地質(zhì)條件以及開(kāi)采技術(shù)條件2抽放方法的選取應(yīng)根據(jù)瓦斯來(lái)源進(jìn)行經(jīng)可能采取綜合瓦斯抽放方法以提高抽放瓦斯效果3選擇的抽放瓦斯方法要有利于減少井巷工程量實(shí)現(xiàn)抽放巷道與開(kāi)采巷道的結(jié)合4選擇的抽放瓦斯方法要有利于抽放巷道的布置與維護(hù)5

52、選擇的瓦斯抽放方法要在提高瓦斯抽放效果的前提下盡可能降低抽放成本6選擇的瓦斯抽放方法要有利于抽放系統(tǒng)的施工管網(wǎng)的敷設(shè)有利于增加鉆孔的瓦斯抽放時(shí)間根據(jù)前面章節(jié)對(duì)礦井采掘工作面瓦斯涌出量的預(yù)測(cè)礦井及回采工作面瓦斯來(lái)源的分析結(jié)合文家坡煤礦開(kāi)采技術(shù)條件可以選用的抽放瓦斯方法有本煤層抽放鄰近層抽放采空區(qū)抽放431 本煤層瓦斯抽放開(kāi)采煤層的瓦斯抽放是在煤層開(kāi)采之前或者采掘的同時(shí)利用鉆孔或者巷道對(duì)該煤層進(jìn)行抽放工作煤層回采前的抽放屬于未卸壓抽放在受到采掘工作面影響范圍內(nèi)的抽放屬于卸壓抽放決定未卸壓煤層抽放效果的關(guān)鍵性因素是煤層的透氣系數(shù)煤層透氣系數(shù)越大越容易抽放根據(jù)文家坡煤礦實(shí)測(cè)瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)情況以及鄰近相似

53、礦井的抽放情況4號(hào)煤層屬于可以抽放煤層設(shè)計(jì)采用本煤層未卸壓抽放采前預(yù)抽和邊采邊抽方法在工作面回風(fēng)順槽和運(yùn)輸順槽向煤層打順層平行斜向交叉鉆孔預(yù)抽瓦斯這些鉆孔還可隨著回采工作面的推進(jìn)對(duì)前方煤體產(chǎn)生卸壓作用實(shí)施邊采邊抽煤層瓦斯從而提高瓦斯抽放量減少工作面瓦斯的涌出鉆孔布置見(jiàn)圖41由于4個(gè)掘進(jìn)工作面絕對(duì)瓦斯涌出量均小于30m3min可以通過(guò)通風(fēng)解決瓦斯涌出超限問(wèn)題所以不設(shè)計(jì)掘進(jìn)工作面瓦斯抽采系統(tǒng)圖41 本煤層瓦斯抽放方案432 鄰近層瓦斯抽放鄰近層的瓦斯抽放是指在瓦斯富存的鄰近層內(nèi)預(yù)先開(kāi)鑿?fù)咚钩榉畔锏阑蛘哳A(yù)先從開(kāi)采煤層或圍巖大巷內(nèi)向鄰近層打鉆孔將鄰近層內(nèi)涌出的瓦斯匯集抽出在煤層群條件下受開(kāi)采層的采動(dòng)影響上下鄰近層煤層得到卸壓產(chǎn)生膨脹變形煤層透氣性