煤矿1350瓦斯抽放巷瓦斯抽放设计(编辑修改稿)

煤矿1350瓦斯抽放巷瓦斯抽放设计(编辑修改稿)内容摘要：

种复杂的孔隙性介质，有着十分发达的、大小不同的孔隙和裂隙，具有巨大的自由空间和孔隙内表面积 (煤体孔隙的内表面积，每 克煤可达 150200m2。 因此，成煤过程中生成的瓦斯就能以不同状态存在于这些裂隙和孔隙内。 煤矿矿井瓦斯通常是以如下两种状态存在于煤体之中： 1）游离状态 (也称自由状态 ) 这种瓦斯以完全自由的气体状态存在于煤体或围岩的较大裂缝 .孔隙或空洞之中 .游离瓦斯可以自由运动或从煤 (岩 )层的裂隙中散出来，因此表现出一定压力，煤体内游离瓦斯的多少取决于储存空间的大小，瓦斯压力及围岩温度等因素。 2）吸附状态 (也称结合状态 ) 按其结合形式的不同，分为吸着和吸收两种状态。 吸着状态是瓦斯气体分子在其与煤粒固体分子间的引力作用 下，而被吸着在煤体孔隙的内表面上所呈现的状态，其形成一层很薄的吸附层，吸收状态是瓦斯分子进入煤体胶粒结构内部与煤分子结合而呈现的一种状态，以吸附状态存在的瓦斯量的多少，取决于煤的结构物质、炭化程度等。 游离状态与吸附状态的瓦斯并不是固定不变的，而是处于不断变换的动平衡状态，当条件发生变化，这一平衡就会遭到破坏。 在压力降低 .温度升高或煤体结构受到破坏时。 部分吸附状态的瓦斯就转化为游离状态，这种现象叫解吸；反之，当压力增大或温度降低时，部分游离的瓦斯也会转化为吸附状态，这种现象叫吸附。 瓦斯压力、煤层瓦斯含 量及梯度 由于本矿井勘探程度较低，资源储量核实报告没有提供瓦斯赋存、瓦斯涌出量、瓦斯梯度等相关资料。 根据贵州省煤炭科学研究所和盘江矿务局 1995 年进行的《盘江矿区瓦斯赋存规律及防治措施的研究》省级科研项目的结论，铅垂方向上，随着煤层瓦斯埋深的增加，瓦斯含量逐渐增大，瓦斯含量梯度为 179。 /t/m。 在相同标高的不同煤层，下覆煤层的瓦斯含量一般比 上 覆煤层瓦斯含量大，在 地质 构造带附件，煤层瓦斯含量变化较大，不成规律性分布。 另外， 1998 年贵州省煤炭科学研究院和盘江煤电（集团）有限责任公司 土城煤矿进行了 “ 土城矿煤层瓦斯赋存基本参数测试 ” ，主要对煤层原始瓦斯压力、煤层原始瓦斯含量、煤层透气性系数、钻孔瓦斯 流量衰减系数、煤层百米钻孔瓦斯涌出初速度进行测试，其测试结果见 表 1。 表 1 土城矿煤层瓦斯赋存基本参数汇总表 煤层 编号 测试点数 瓦斯压力（ MPa） 瓦斯含量（ m179。 /t） 透气性系数（ m2/） 百米钻孔瓦斯涌出初速度（ m2/（ ）） 钻孔瓦斯流量衰减系数 1 1 3 1 10 4 5 2 10104 6 1 9 1 12 4 15 1 10 4 18 1 由于土城矿瓦斯资料无法分析该矿井瓦斯梯度等内容，本次对盘县陆中德煤矿瓦斯预测采用 1995 年进行的《盘江矿区瓦斯赋存规律及防治措施的研究》中 的 瓦斯梯度。 参考邻近矿井瓦斯资料， 从 该矿瓦斯赋存以及安全角度出发，本次 设计 选取 179。 /t/m 作为陆中德煤矿瓦斯梯度 ，利用 瓦斯梯度 和垂深预计 陆中德煤矿 在采矿许可最低开采标高 +1300m 水平 各煤层瓦斯含量见表 2。 表 2 +1300m 水平 各煤层瓦斯含量表 煤层 垂深 （ m） 瓦斯梯度 （ m179。 /t/m） 瓦斯含量 （ m3/t） 煤层 垂深 （ m） 瓦斯梯度 （ m179。 /t/m） 瓦斯含量 （ m3/t） 2 232 15 320 5 254 17 321 8 274 19 332 10 286 24 349 12 304 矿井瓦斯等级 根据 贵州省能源局 2020 年 12 月 21 日（黔能源发 [2020]802 号）“关于六盘水市煤矿 2020 年度瓦斯等级 鉴定报告的批复”：鉴定结果为突出矿井。 矿井近三年瓦斯等级鉴定见表 3。 表 3 陆中德煤矿近三年瓦斯等级鉴定结果表 绝对量（ m3/m in）相对量（ m3/t ）绝对量（ m3/m in）相对量（ m3/t ）1黔煤生产字【 2020 】 1504号 2020 年4200 3 . 2 3 鉴定标高：+ 1 5 0 3 m鉴定煤层：2 号2黔能源发【 2020 】 252 号2020 年5675 4 . 8 7 鉴定标高：+ 1 4 7 5 m鉴定煤层：2 号3黔能源发【 2020 】 802 号2020 年5000 鉴定标高：+ 1 4 1 2 m鉴定煤层：2 号备 注序号月产量（t ）全矿井瓦斯 全矿二氧化碳批复文号鉴定年度 矿井瓦斯涌出量 根据贵州省能源局文件（黔能源发 [2020]802 号）“关六盘水市煤矿 2020 年度矿井瓦斯等级鉴定报告的批复”，盘县陆中德煤矿矿井绝对瓦斯涌出量 ，相对瓦斯涌出量 ；绝对二氧化碳涌出量 ，相对二氧化碳涌出量 ，鉴定结果为突出矿井。 结合《采矿工程设计手 册》 及《矿井瓦斯涌出量预测方法》（ AQ10182020） 预测矿井瓦斯涌出量。 本设计采用矿山统计法预测矿井瓦斯涌出量时，得：矿井相对瓦斯涌出量为 m3/t，为高瓦斯矿井；采用分源法预测矿井瓦斯涌出量时，得 ：矿井相对瓦斯涌出量为： ，绝对瓦斯涌出量为： m3/min， 为高瓦斯矿井。 本设计以采用分源法预测的矿井瓦斯 涌出量（相对 m179。 /t；绝对 m179。 /min）作为配风、抽采的依据。 矿井瓦斯含量预测，瓦斯涌出量计算详见第一章，第三 节。 二、煤层自燃倾向性 根 据 贵州省煤田地质局实验室对该矿的 1 116（现为 17） 、 18（现为 19） 、 20（现为 24） 煤层进行煤 层自然发火倾向等级鉴定，结果为 1 1 1 1 24 煤层 自然发火 倾向性为 Ⅲ 级， 即 不易自燃。 本专篇按不易自燃煤层的矿井设计管理。 但 矿井在以后生产管理中要注意观察自燃发火征兆，加强管理 ，同时要加强外因火灾的防治工作。 三、煤尘爆炸危险性 贵州省煤田地质局实验室 2020年 8月提供的盘县陆中德煤矿 1 1 16（现为 17）、 18（现为 19）、 20（现 为 24）煤层煤尘爆炸性鉴定报告，鉴定结果：鉴定煤层煤均为煤尘有爆炸性。 本专篇按煤层有爆炸性设计管理。 四、煤层顶、底板情况 2 号煤层 位于龙潭组顶部， 顶板为浅灰至灰绿色粉砂质泥岩， 力学强度中等，局部会发生顶板跨塌； 底板为灰色泥质粉砂岩，含植物化石及碎片， 力学强度中等，局部会发生支柱下陷。 5 号煤层 位于龙潭组上部， 顶板为灰色泥质粉砂岩，含较多的炭化植物碎片 力学强度中等，局部会发生顶板跨塌 ；底板为灰白色泥质粉砂岩， 力学强度中等，局部会发生支柱下陷。 8 号煤层 位于龙潭组上部，直接顶板为粉砂岩，力学 强度中等，局部会发生顶板跨塌，直接底板为泥岩，力学强度低，可能发生底鼓及支柱下陷。 10 号煤层 位于龙潭组中上部，直接顶板为细砂岩，力学强度中等，部分会发生顶板跨塌，直接底板为泥岩，力学强度低，可能会发生底鼓及支柱下陷。 12 号煤层 位于龙潭组中上部，直接顶板为泥质粉砂岩，力学强度中等，部分会发生顶板跨塌，直接底板为泥岩，力学强度低，可能会发生底鼓及支柱下陷。 15 号煤层 位于龙潭组中部，直接顶板为泥质粉砂岩、粉砂质泥岩，力学强度中等，部分会发生顶板跨塌，直接底板为泥岩，力学强度低，可能会发生底鼓及支柱下陷。 17 号煤层 位于龙潭组中部，直接顶板为细砂岩，力学强度中等，局部会发生顶板跨塌，直接底板为泥岩，力学强度低，可能发生底鼓及支柱下陷。 19 号煤层 位于龙潭组中下部，直接顶板为粉砂岩、细砂岩，力学强度中等，局部会发生顶板跨塌，直接底板为泥岩，力学强度低，可能发生底鼓及支柱下陷。 24 号煤层 位于龙潭组中上部，直接顶板为泥质粉砂岩、细砂岩、粉砂质泥岩，力学强度中 等，局部会发生顶板跨塌，直接底板为泥岩，力学强度低，可能发生底鼓及支柱下陷。 五、冲击地压危险性 地质资料中 未提供冲击地压的相关资料， 该 矿井 及周围矿井 尚未有冲击地压情况的发生 ，陆中德煤矿在一采区开采时按 没有冲击地压危险 考虑。 六、地温情况 矿内平均地温梯度 ～ ℃ /100m，均在 3℃ /100m 以下，属正常地温梯度。 当开采深度增大时地温相应会增大。 七、邻近矿井瓦斯、煤尘、煤的自燃、煤与瓦斯突出、地温等实际情况 本矿 近年的瓦斯等级鉴定结果均为 高 瓦斯矿井，煤尘鉴定结果为有爆炸危险性，煤层 自燃倾向 鉴定 结果为 III 类 不易 自燃煤层， 除 5煤层外，其他煤层 未作煤与瓦斯突出危险鉴定，但 该区属于国家划定的突出危险矿区。 矿井实际生产过程中未发生过瓦斯煤尘爆炸事故、未发生过煤层自燃现象、未发生过煤与瓦斯突出现象，地温正常。 第四节 矿井瓦斯抽采 矿井瓦斯抽采的可行性 衡量煤层可行性的指标主要有三项：煤层的透气性系数、钻孔瓦斯流量衰减系数、钻孔瓦斯极限抽放量。 由于本矿瓦斯资料欠缺，未能获得煤的孔隙率、煤层透气性系数、钻孔瓦斯流量衰减系 数等资料，无法定量分析瓦斯抽采难易程度，但据以前的抽采经验，盘县 煤矿 矿区瓦斯抽采效果较好，分析认为该矿进行瓦斯抽采是可行的。 矿井瓦斯抽采的必要性 根据《煤矿建设项目安全设施设计审查和竣工验收规范》（ AQ10552020） 第 条规定 ，矿井必须进行瓦斯抽采。 有下列情况之一的矿井必须进行瓦斯抽采： 1 个采煤工作面的瓦斯涌出量大于 5m3/min 或 1 个掘进工作面瓦斯涌出量大于 3m3/min，用通风方法解决瓦斯问题不合理的；高瓦斯或煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出的。 根据黔府办发［ 2020］ 83号文件，瓦斯含量达到或超过 立方米 /吨的煤层（区域）、瓦斯压力达到或超 过 煤层（区域）必须预抽煤层瓦斯，消除瓦斯隐患后，再安排采掘作业。 根据预测结果，可采煤层最小瓦斯含量： ， 最大瓦斯含量： ， 对矿井回采工作面、掘进工作面以及矿井瓦斯涌出量的预测结果看出，在不进行抽采的情况下，矿井回采工作面、掘进工作面以及矿井的瓦斯涌出量较大，如果不对煤层瓦斯进行预抽，单采用通风的手段难以解决瓦斯超限问题，难以保证矿井的安全生产；矿井按有煤与瓦斯突出危险进行设计，从防突的角度，必须进行瓦斯抽采。 第五 节 矿井瓦斯抽采设备 瓦斯抽放率 该矿按煤 与瓦斯突出矿井设计，设计建立地面永久性瓦斯抽放站。 根据 AQ10262020《煤矿瓦斯抽采基本指标》，矿井瓦斯抽采率应达到的指标为≥ 35%(矿井绝对瓦斯涌出量 Q，当 20＜ Q≤ 40 时，本矿)，采煤工作面瓦斯抽采率应达到的指标为≥ 30%(采煤工作面绝对瓦斯涌出量 Q，当 10≤ Q＜ 20 时，本矿 )。 因此本设计取回采工作面瓦斯抽采率 %、掘进工作面瓦斯抽放率按 %，采空区瓦斯抽放率按 %，则矿井瓦斯抽放率为%。 见表 4。 相 对 量（ m3/t ）绝 对 量(m3/ m i n)绝 对 量(m3/ m i n)百 分 比（ % ）绝 对 量(m3/ m i n)百 分 比（ % ）绝 对 量(m3/ m i n)百 分 比（ % ）合计 其 中 ：抽采 风排 抽放率 注：矿井采区掘前穿层预抽和采前顺层预抽，故采面瓦斯涌出、其结果如表所示。 表 4 矿井瓦斯来源情况预测表项目总 涌 出 量 回 采 掘 进 采空区及其他 抽放管材的选择和管径 矿井高负压 抽放主管 管 径为 300mm； 高负压 抽放支管 选择 管 径为200mm； 低负压 抽放 主 管 管 径为 300mm，低负压 抽放 支 管 管 径为 20。