常顺煤矿瓦斯抽放工程初步设计(编辑修改稿)

常顺煤矿瓦斯抽放工程初步设计(编辑修改稿)内容摘要：

中 ， 参照 8号煤层底 板等高线及资源储量估算图 ， 待 9 号煤层开拓开采到 8 号煤层可采区域附近时 ， 9 号煤层主要开拓大巷通过暗斜井在 8 号煤层布置相应的主要开拓巷道。 根据井田开拓部署和煤层的赋存情况，分两个水平开拓开采全井田主要可采煤层。 一水平开采 8 号和 9 号煤层。 8 号煤层厚度为 0～ ， 9 号煤层平均厚度 ，确定各煤层采用综合机械化采煤方法，布置一个综合机械化采煤工作面以保证井田900kt/a 的设计规模。 工作面长度 180m。 二水平开采 12 号煤层和 15 号煤层。 12 号煤层平均厚度 ，适合于机械化开采， 12 号煤层采用综合机 械化一次采全高采煤方法，布置一个综合机械化采煤工作面以保证矿井 900kt/a 的设计规模。 15 号煤层平均厚度 ，采用综合机械化放顶煤一次采全高采煤法，布置一个综采放顶煤工作面以保证矿井 900kt/a 的设计规模。 综合机械化回采工作面顶板采用全部垮落法管理。 矿井通风 及瓦斯涌出 矿井采用中央分列式通风系统，主斜井、副斜井进风，回风立井回风。 见图 12。 主斜井、副斜井、回风立井服务井田内 1 15 号煤层开拓开采 ，总服务年限为。 其中第一水平（ 9 号煤） 服务年限为。 井下共配备了 一个综采面、一个顺槽综掘进工作面和一个大巷普掘工作面，采掘工作面均采用独立通风方式，回采山西盂县常顺煤矿抽放瓦斯工程初步设计说明书 9 工作面采用 U 型全负压通风，掘进工作面 采用 局部通风机压入式 通风。 一水平采完后，开采二水平，配备一个综放面和两个掘综面，保证矿井产量。 矿井总需风量为 94m3/s，其中主斜井井筒进风量为 40m3/s，副斜井井筒进风 量为54m3/s。 该矿近 3 年中 2020 年瓦斯涌出量较大， 根据阳泉市安全生产监督管理局、阳泉市煤炭工业局（阳安监政发 [2020]10 号）文件：“关于全市地方煤炭 2020 年度矿井瓦斯等级鉴定的批复”，盂县常顺煤矿 2020 年度 9 号煤层瓦斯相对涌出量为 ，年产量为 21 万吨， 绝对涌出量为。 根据二 00 六 年煤 的 自燃倾向性 及煤尘爆炸性 鉴定结论： 常顺煤矿 9煤 层 为 三 类不易 自燃煤层 ， 煤尘有爆炸危险性。 山西盂县常顺煤矿抽放瓦斯工程初步设计说明书 10 图 12 矿井通风系统及巷道布置示意图 山西盂县常顺煤矿抽放瓦斯工程初步设计说明书 11 2 矿井瓦斯涌出量预测 煤层瓦斯基础参数及瓦斯储量 煤层瓦斯基础参数 矿井瓦斯涌出量是矿井通风设计、瓦斯抽放和瓦斯管理必不可少的基础参数，目前，我国矿井瓦斯涌出量预测方法主要有 二种：分源预测法和矿山统计法。 本次采用分源预测法对回采工作面瓦斯涌出量预测，该方法是根据煤层瓦斯含量，按回采工作面瓦斯主要涌出源 — 开采层（ 包括围岩和邻近层）对回采工作面瓦斯涌出量进行计算，从而达到预测回采工作面面瓦斯涌出量之目的。 由于常顺煤矿没有进行煤层瓦斯基础参数测定工作，本次瓦斯抽放设计参考邻近的阳煤集团一矿的煤层瓦斯基础参数。 选取的各煤层瓦斯含量，见表 21。 表 21 煤层瓦斯含量表 矿井瓦斯储量 矿井瓦斯储量系指煤层开采过程中，能够向开采空间排放瓦斯的煤、岩层赋存的瓦斯总量。 瓦斯储量的大小标志着瓦斯资源的多寡，同时亦是衡量有无开发利用价值的重要标志。 瓦斯储量计算公式为： Wk=Wl十 W2十 W3 (21) 式中 Wk— 矿井瓦斯储量， Mm3； Wl— 可采煤层的瓦斯储量， Mm3； 煤层名称 工业分析（ %） 密度 （ t / m3） 孔隙率 （ %） 瓦斯含量 （ m3/t） Mad Aad Vdaf 1 2 3 6 8 9 12 13 14 15 山西盂县常顺煤矿抽放瓦斯工程初步设计说明书 12 W1 ni iixA1 11 Ali— 矿井可采煤层 i 的地质储量， Mt； X1i— 矿 井可采煤层 i 的瓦斯含量， m3／ t； W2— 受采动影响后能够向开采空间排放瓦斯的各不可采煤层的总瓦斯储量， Mm3； 2in1i 2i2 XAW  A2i— 受采动影响后能够向开采空间排放瓦斯的不可采煤层的地质储量， Mt； X2i— 受采动影响后能够向开采空间排放瓦斯的不可采煤层的瓦斯含量， m3／ t； W3— 受采动影响后能够向开采空间排放瓦斯的围岩瓦斯储量， Mm3，实测或按下式计算： W3＝ K(W1十 W2) K— 围岩瓦斯储量系数，取 K＝。 矿井可开发瓦斯量（或称可抽放量）是指在既定的开采技术条件下，按照目前的抽放技术水平所能抽出的瓦斯量。 它反映着矿井瓦斯资源的开发程度，与其抽放工艺技术和抽放能力密切相关。 一般采用下式计算： Wkc=η kW k (22) 式中 Wkc— 矿井可抽瓦斯量， Mm3； η k— 矿井瓦斯抽放率，按照我国目前的技术水平，采用本煤层预抽和采空区抽放瓦斯时η k=30～ 35%，取η k=30%； Wk— 矿井瓦斯储量 Mm3； 受 9 号煤层采动 影响的邻近煤层为 8号煤层。 矿井 开采 9 号煤层时， 瓦斯储量和可开发瓦斯量的计算结果详见表 22。 表 22 矿井瓦斯储量计算表 煤 层 煤层性质 地质储量 (Mt) 瓦斯含量(m3/t) 瓦斯地质储量 (Mm3) 可开发 瓦斯量 (Mm3) 8 邻近层 9 开采层 岩层 按可采煤层瓦斯储量的 10%计算 合计 常顺煤 矿 瓦斯总储量 ，可 抽 瓦斯量。 计算结果表明， 常顺煤 矿 瓦斯资源较丰富，同时可 抽 瓦斯量亦比较可观。 山西盂县常顺煤矿抽放瓦斯工程初步设计说明书 13 矿井瓦斯涌出量预测 一、 回采工作面瓦斯涌出量预测 回采工作面瓦斯来源包括开采层瓦斯涌出和邻近层瓦斯涌出两部分。 q 回 ＝ q 开 +q 邻 式中 q 回 －回采工作面瓦斯涌出量， m3/t ； q 开 －开采层瓦斯涌出量， m3/t； q 邻 －邻近层瓦斯涌出量， m3/t。 (1)回采工作面瓦斯涌出量 )X(Xkkkq 10321 开 式中 q 开 －开采煤层（包括围岩）相对瓦斯涌出量， m3/t； k1－围岩瓦斯涌出系数。 其值取决于回采工作面顶板管理方法，取 k1=； k2－工作面丢煤瓦斯涌出系数，其值为工作面回采率的倒数，回采率按 95%计算，取 k2=； k3－准备巷道预排瓦斯对工作面煤体瓦斯涌出影响系数， k3=(L2h)/L， L－工作面长度， 180m， h－巷道瓦斯预排等值宽度，取 15m， k3=； x0－煤层瓦斯含量，取 x0=； x1－煤的残存瓦斯含量，取 x1=。 工作面开采层 瓦斯涌出量预测结果为： /)( 1 4 . 6 3开 （ 2）工作面回采时邻近层瓦斯涌出量 邻近层的瓦斯涌出量按下式计算 011 1 ()n ii i ii mq k x xm邻 式中 q 邻 －邻近层瓦斯涌出量， m3/t； mi－第 i 个邻近层厚度， m； m1－开采层的开采厚度， m； x0i－第 i 层的原始瓦斯含量 ,m3/t； 山西盂县常顺煤矿抽放瓦斯工程初步设计说明书 14 x1i－第 i 邻近层残存瓦斯含量 ,m3/t； ki－第 i 邻近层瓦斯排放系数。 近层的瓦邻斯排放率与层间距的关系 ， 见图 1 21。 图 21 邻近层的瓦斯排放率与层间距的关系曲线 9煤层开采时，可向该煤层涌出瓦斯的邻近层 8煤层。 邻近煤层瓦斯涌出量计算详见表 23。 表 23 9煤层各邻近层瓦斯涌出量计算表 煤层名称 煤厚 （ m） 采厚 （ m） 原始瓦斯 含量 （ m3/t） 残存瓦斯含量 （ m3/t） 距开采煤层距离 （ m） 瓦斯排放率 （ %） 相对瓦斯 涌出量 （ m3/t） 备注 8 18 89 9 开采层 合计 （ 3）工作面的相对瓦斯涌出量为： q 回 ＝ q 开 ＋ q 邻 =+=矿井正式开采时，工作面相对瓦斯涌出量预测为。 二、 掘进工作面瓦斯涌出量预测 根据本矿及邻近矿井生产实测数据， 综掘工作面的瓦斯涌出量约为 m3/min，普掘工作面的瓦斯涌出量约 m3/min。 矿井投产时两个掘进面的瓦斯涌出量预计为。 山西盂县常顺煤矿抽放瓦斯工程初步设计说明书 15 三、 矿井瓦斯涌出量 0jiihikj ) / Aq1 4 4 0Aq()K(1)K(1q   式中 qkj— 矿井瓦斯涌出量， m3/t； K— 生产采区内采空区瓦斯涌出系数，取 ； K — 已采采区采空区瓦斯涌出系数， 9煤层只布置一个采区 ， K 取 0； qhi— 第 i 回采工作面的瓦斯涌出量， m3/t； qji— 第 i 掘进工作面瓦斯涌出量， m3/min； A0— 矿井平均日产量， t，为 2727t； Ai— 第 i回采工作面平均日产量， t， 为 2590t。 根据上式计算得： 矿井相对瓦斯涌出量为：。 开采 9煤层 矿井 绝对瓦斯涌出量为 ：。 3 矿井瓦斯抽放的必要性与可行性 瓦斯抽放的必要性 瓦斯抽放旨在保障矿井安全生产，同时也是解决瓦斯问题的基本手段。 众所周知，加强通风是处理瓦斯的有效方法，而当瓦斯涌出量大于通风所能解决的瓦斯涌出量时，应当采取抽放瓦斯措施，对于局部区域的瓦斯超限，采用通风方法可能无法解决瓦斯问题或采用通风方法不合理时，也必须采取瓦斯抽放措施 ，才能解决工作面局部瓦斯超限问题。 一、从矿井 (工作面 )瓦斯涌出情况来看瓦斯抽放的必要性 “矿井瓦斯抽放规范”等标准均规定：一个采煤工作面绝对瓦斯涌出量大于 5m3／ min，用通风方法解决瓦斯问题不合理的时，必须进行瓦斯瓦斯抽放。 根据瓦斯涌出量预测，常顺煤矿回采工作面绝对瓦斯涌出量 m3/min， 如用通风方法解决瓦斯问题有困难时就应 建立瓦斯抽放系统。 二、从 工作面 通风能力来看瓦斯抽放的必要性 采掘工作面实行瓦斯抽放的必要性判断标准是：采掘工作面设计风量小于稀释瓦斯所需要的风量，即下式成立时，抽放瓦斯 才是必要的。 山西盂县常顺煤矿抽放瓦斯工程初步设计说明书 16 CQ KQ1000  式中 Q0—— 采掘工作面供风量， m3/min，按设计取 2200 m3/min； Q —— 采掘工作面瓦斯涌出量， m3/min； K—— 瓦斯涌出不均衡系数，取 K=1. 2； C—— 采掘工作面允许的瓦斯浓度，％。 根据回采工作面的瓦斯预测结果， 工作面绝对瓦斯涌出量为 ， 需要供 风量为 2965m3/min， 工作面 设计风量为 2200m3/min， 无法稀释工作面涌出的瓦斯，所以必 需进行 瓦斯 抽放 ，且抽放量不小于 m3/min。 三 、从防止煤与瓦斯突出看瓦斯抽放的必要性 随着矿井开采深度增加，矿井瓦斯涌出量将相应增大。 同时，由于地应力和瓦斯压力的增大，在采掘过程中，也可能产生煤与瓦斯突出危险性。 阳泉矿区 的煤与瓦斯突出危险 有加重的趋势， 进行煤体瓦斯预抽是防止煤与瓦斯突出的有效措施，可以消除或削弱瓦斯动力现象，从而达到防突的效果。 因此为防止瓦斯突出， 常顺煤矿也有进行瓦斯抽放 的必要性。 四 、从资源和环保的角度来 看 瓦斯抽放的必要性 瓦斯是一种优质的能源，与人工制气相比，利用瓦斯具有成本 低，质量高 、 清洁安全，使用方便等显著的优点。 如果将抽出的瓦斯加以利用，可以变害为宝，不仅改善能源结构，而且减少了对环境的污染，保护人类生存环境。 可以取得显著的经济效益和社会效益。 目前，我国许多瓦斯抽放矿井都进行了利用，利用瓦斯进行发电及民用， 可为 矿井 创造一定的 经济 效益。 瓦斯抽放的可行性 瓦斯抽放的可行性应以是否能抽出瓦斯或能否获得较好地抽放效果来评价。 开采层瓦斯抽放（未卸压。