永兴煤矿瓦斯抽放设计(编辑修改稿)

永兴煤矿瓦斯抽放设计(编辑修改稿)内容摘要：

要参数。 因本织金县永兴煤 矿瓦斯抽采系统方案设计 13 矿未进行瓦斯参数测定，无实测资 料，瓦斯压力按《采矿工程设计手册》（ 8714）公式计算。 瓦斯压力 P 和深度 H 的关系可以表示为下列直线关系： P=(~)H 式中 P―― 距地表垂深 H 处煤层瓦斯压力， MPa； H―― 垂深。 52m。 瓦斯压力为： —。 取最大值 . 二、煤层瓦斯含量 矿井瓦斯绝对涌出量计算公式（ AQ10272020）如下： γπ 11 0 01 0 01  adadd MMAbPa b PX 式中 X ──煤层瓦斯含量， m3/t； ba, ──吸附常数； a 一般为 15～ 55 m3/t，取 a=35 m3/t。 b 一般为 ～5MPa1,取值 3 MPa1； P ──煤层绝对瓦斯压力； 取 dA ──煤的灰分； adM ──煤的水分；  ──煤的孔隙率， m3/ m3，查表取值 ；  ──煤的容重 (假比重 )，。 通过计算，可采煤层瓦斯含量见表 21 煤层 煤层瓦斯含量平均值 （ m3/t） M16 煤层 M23 煤层 M27 煤层 M30 煤层 三、矿井瓦斯储量计算 矿井瓦斯储量（按 AQ10272020 公式）： WK＝ W1+W2+W3 织金县永兴煤 矿瓦斯抽采系统方案设计 14 W1_____可采煤层瓦斯储量的总和，万 m3。 W2_____可采煤层采动影响范围内不可采邻近煤层的瓦斯储量的总和，万 m3。 W3_____围岩瓦斯储量（按煤层瓦斯储量的 10%15%估算），万 m3。 W1=ni Ali1 Xli W2=nj iA1 2 X2i A1i_____矿井每一个可采煤层的煤炭储量，万 t； X1i_____每一个可采煤层相应的瓦斯含量， m3/t； A2i_____可采煤层采动影响范围内每一个不可采邻近煤层的煤炭储量，万 t； X2i_____可采煤层采动影响范围内每一个不可采邻近煤层相应的瓦斯含量， m3/t； 可采煤层瓦斯储量 W1 ，万 m3； 不可采煤层瓦斯储量暂按可采煤层的 20%进行计 算， W2， 万 m3； 围岩瓦斯储量 W3=(W1+W2) 15%,万 m3 矿井瓦斯储量： WK＝ W1+W2+W3，万 m3。 序号 煤层 瓦斯含量 （ m3/t） 煤炭地质 储量 （ 万 t） 瓦斯储量 （ 万 m3） 1 M16 煤层 122 2222 2 M23 煤层 102 1643 M27 煤层 83 1636 M30 煤层 93 1728 合 计 400 7229 四、矿井绝对瓦斯涌出量计算 采煤工作面瓦斯涌出计算 Q 采 ＝ Q1+Q2 式中： 织金县永兴煤 矿瓦斯抽采系统方案设计 15 Q 采 — 回采工作面相对瓦斯涌出量， m3/t； Q1— 开采层相对瓦斯涌出量， m3/t； Q2— 邻近层相对瓦斯涌出量， m3/t； ① 开采层相对瓦斯涌出量计算 矿井开采的煤层为薄 中厚煤层，一次采全高，按照 AQ10182020 标准附录 A 按下式计算： Q1＝ K1K 2K 3 （ Wo— Wc） m /M 式中： Q1— 开采煤层（包括围岩）瓦斯涌出量， m3/t； K1— 围岩瓦斯涌出系数，取 ； K2— 工作面丢煤瓦斯涌出系数， K2=1/η ， η 为工作面回采率； K3— 分区内准备巷道预排瓦斯对开采层煤体瓦斯涌出的影响系数。 采用长壁后退式回采时， K3按下式确定： K3＝（ L2h） /L； L— 工作面长度， m； h— 巷道瓦斯排放带宽度， m； Wo— 煤的原始瓦斯含量， m3/t； Wc— 煤的残存瓦斯含量， m3/t。 邻近层相对瓦斯涌出量计算 式中： q2—— 邻近层相对瓦斯涌出量， m3/t。 mi—— 第 i 个邻近层煤层厚度， m。 M—— 工作面采高， m。 η i—— 第 i 个邻近层瓦斯排放率， %,参照 AQ10182020 标准附录 D选取。 织金县永兴煤 矿瓦斯抽采系统方案设计 16 矿井开采各煤层，回采工作面瓦斯涌出量见表 315。 ② 掘进工作面瓦斯涌出量预测 q 掘 ＝ Dvq o(2 1)+Svγ(Wo Wc) 式中： q 掘 — 掘进工作面绝对瓦斯涌出量， m3/min； D— 巷道断面内暴露煤壁面的周边长度， m；对于薄及中厚煤层取 2m； V— 巷道平均掘进速度， ； L— 巷道长度， m； qo— 煤壁瓦斯涌出强度，（ m2/min）； qo＝ [(Vr)2+]W o Vr— 煤中挥发分含量，％； S— 掘进巷道煤断面积， m2； W0— 煤层瓦斯原始含量， m3/t； WC— 煤层残存瓦 斯含量， m3/t； γ — 煤的密度， t/ m3； 单个掘进工作面瓦斯涌出量计算见表 316。 生产采区瓦斯涌出量： 根据矿井开拓部署，该矿为一个采区一个生产工作面组织生产。 式中： q 区 — 生产采区相对瓦斯涌出量， m3/t； K‘ — 生产采区内采空区瓦斯涌出系数，查表取。 q 采 i— 第 i 个回采工作面相对瓦斯涌出量 , m3/t。 Ai— 第 i 个回采工作面的日产量， t。 q 掘 — 第 i 个掘进工作面绝对瓦斯涌出量， m3/min。 织金县永兴煤 矿瓦斯抽采系统方案设计 17 A0— 生产采区平均日产量， t。 矿井开采时，生产采区瓦斯涌出量计算见表 317。 矿井瓦斯涌出量 矿井瓦斯涌出量按下式计算 ： 式中： q 井 — 矿井相对瓦斯涌出量， m3/t； q 区 — 第 i 个生产采区相对瓦斯涌出量， m3/t； A0i— 第 i 个生产采区平均日产量， t； K‘ — 已采采空区瓦斯涌出系数，查表取。 矿井瓦斯涌出量计算见表 318。 瓦斯涌出不均衡系数 回采工作面 或掘进工作面瓦斯涌出不均衡系数取 Kn= 或实际计算值，取 ；矿井或采区瓦斯涌出不均衡系数取 Kn= 或实际计算值，取。 回采工作面瓦斯涌出量 煤层 K1 K2 K3 与开采层间距(m) η% 煤层 厚度 (m) 采高 (m) 原始瓦 斯含量 w0(m3/t) 残存瓦 斯含量 wc(m3/t) 瓦斯相对涌出量 (m3/t) 开采层 M16 邻近层 M23 48 2 M27 77 0 M30 83 0 合计 开采层 M23 邻近层 M27 29 20 M30 35 15 合计 开采层 M27 Mm织金县永兴煤 矿瓦斯抽采系统方案设计 18 邻近层 M30 6 70 合计 开采层 M30 合计 单个掘进工作面瓦斯涌出量 煤层 Vr (%) γ(t/m3) s (m2) 煤厚 D(m) V (m/min) L(m) q0 (m3/m2) W0 (m3/t) Wc (m3/t) Q 掘(m3/min) M16 300 M23 300 M27 300 M30 300 生 产采区瓦斯涌出量 煤层 采面瓦斯 涌出量 掘进瓦斯涌出量 工作面产量 采区 产量 采空区涌 出系数 采区瓦斯 涌出量 (m3/t) (m3/min) (t) (t) K′ (m3/t) M16 420 455 M23 420 455 M27 420 455 M30 420 455 矿井瓦斯涌出量 煤层 矿井 产量 采区 产量 采区瓦斯 涌出量 采空区 涌出系数 矿井相对 瓦斯涌出量 矿井绝对 瓦斯涌出量 (t/d) (t/d) (m3/t) K〞 (m3/t) (m3/min) M16 455 455 M23 455 455 M27 455 455 M30 455 455 设计 根据《矿井瓦斯涌出量预测方法（ AQ1018－ 2020）》标准，采用分源预测法对矿井瓦斯涌出量进行预测，经计算矿井在开采 M27 煤层时瓦斯涌出量最大 ，以此作为矿井设计的依据。 其中：采煤工作面瓦斯涌出量为 21m3/t、绝对瓦斯涌出量为 ； 2 个煤巷掘进工作面绝对瓦斯涌出量为 2 5=；矿井相对瓦斯涌出量为 ，矿井绝对瓦斯涌出量为。 Mm织金县永兴煤 矿瓦斯抽采系统方案设计 19 第三节 瓦斯可抽量计算 根据矿井突出危险性鉴定，矿井 M23 号煤层 +1391m 以上、 M16 号煤层+1422m 以上按无突出危险区设计和管理，其它未鉴定区域按突出危险区设计和管理。 设计建立地面永久性瓦斯抽采站，建立高低负压两套抽采系统。 ① 采面瓦斯抽采量分析 M27 煤层瓦斯含量为 ，根椐防治煤与瓦斯突出规定，采掘作业前需将煤层瓦斯含量降至 8 m3/t 以下或将煤层瓦斯压力降至 以下。 本次设计在采掘作业前将煤层瓦斯含量降至 m3/t 以下作为防突指标，开采 M27 煤层时主要采用抽采消突。 则采面防突抽采量为：，采面生产能力按矿井生产能力的 90%计算，防突抽采量为（ ） 150000。 采面消突后瓦斯涌出量为 ，采面生产能力按矿井生产能力的90%计算，则 采面瓦斯涌出量为 ，本煤层 瓦斯涌出量为，邻近层瓦斯涌出量为。 ② 掘进工作面瓦斯抽采量分析 矿井单个掘进面 瓦斯涌出 量为 m3/min， 掘进工作面 生产能力按矿井生产能力的 10%计算， 则 矿井掘进防突抽采量为 2（ ）150000 ，这部分 主要靠高负压抽采解决。 ③ 矿井瓦斯抽采量 采面防突抽采量为 ，掘进防突抽采量 ， 则 高负压抽采量为 ，综合选取 5m3/min 进行抽采设备的选型。 考虑邻近层及不可采煤层对抽采的影响 ， 低负压抽采量 按 3m3/min 进行抽采设备的选型。 ④ 本次抽采量、通风计算参数确定 织金县永兴煤 矿瓦斯抽采系统方案设计 20 综合上述计算结果，矿井瓦斯抽采总量为： 8m3/min，其中高负压抽采量为 5 m3/min，低负压抽采量为 3m3/min。 采面 风排瓦斯 量为 m3/min，掘进面 风排瓦斯 量为 ，以此作为采 、 掘工作面风量计算依据。 第三章 瓦斯抽采系统 第一节 瓦斯抽采系统的选择原则 对于煤与瓦斯突出矿井或高瓦斯矿井，瓦斯抽采系统是为消除采掘工作面煤与瓦斯突出危险及解决高瓦斯矿瓦斯超限问题所建立的瓦斯抽采方法、抽采设备及抽采管道组成的系统总和。 达到以下条件的矿井必须建立地面永久瓦斯抽采系统或井下移动瓦斯抽采系统： （ 1）一个采煤工作面绝对瓦斯涌出量大于 5m3/min或一个掘进工作面绝对瓦斯涌出量大于 3m3/min。 （ 2）矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件： ① 大于或等于 40m3/min；② 年产量（ ～ ） Mt的矿井，大于 30m3/min； ③ 年产量（ ～ ）Mt的矿井，大于 25m3/min； ④ 年产量（ ～ ） Mt的矿井，大于 20m3/min；⑤ 年产量等于或小于 ，大于 15m3/min。 （ 3）开采具有煤与瓦斯突出危险煤层应建立地面永久瓦斯抽采系统的矿井： ① 瓦斯抽采系统的抽采量可稳定在 2m3/min以上 ； ② 瓦斯资源可靠、储量丰富，预计瓦斯抽采服务年限在 5年以上。 新建瓦斯抽采系统的矿井，必须经具有相关资质的专业机构进行可行性论证，由企业技术负责人组织瓦斯抽采工程设计。 织金县永兴煤 矿瓦斯抽采系统方案设计 21 第二节 瓦斯抽采管径计算及管材选择 一、抽采管路管径计算 根据小煤矿安全管理水平、抽采设备价格、开拓开采设计及抽采的瓦斯放空不利用等，确定采用地面永久瓦斯抽采系统。 本矿井分别设置高负压瓦斯抽采管路系统和低负压瓦斯抽采管路系统各 1 套。 高、低负压瓦斯抽采管路经回风斜井引出地面，在风井场地设置高、低负压联合瓦斯抽采 站。 地面及回风斜井。