矿井瓦斯防治课程设计汇总

1、河南理工大学安全学院安全工程 2011 级 矿井瓦斯防治课程设计河南理工大学姓 名：学 号：指导教师：1河南理工大学安全学院安全工程 2011 级 矿井瓦斯防治课程设计目录一 矿井基本情况 3二 瓦斯涌出量预测 4三 数据汇总 10四 矿井瓦斯等级鉴定 10采空区10106 回风顺槽采区变电所12瓦斯含量预测等值线106 进风顺槽采区专用回风上山采区轨道运顺上山14材库中央水泵房 中央变电所 -780m 轨道大巷主水仓101 工作面10 2 工作面10 3工作面104 工作面10 5 工作面河南理工大学安全学院安全工程 2011 级 矿井瓦斯防治课程设计矿井瓦斯涌出量预测一 矿井基本情况已知某

2、矿煤系地层从上到下有 2 号煤层、 3 号煤层，煤层倾角均为 12。煤质为瘦煤， 挥发分分别为 17.19%和 16.45%。2 号煤层厚 2.6m，平均瓦斯含量为 12m3/t 。3号煤层厚 2.8m， 预测的瓦斯含量等值线如图 1 所示。两个煤层之间距离为 45m。该矿首先采用上山开采 3 号煤层，共布置一个采区。目前采区内布置有 1 个回采工作面（ 101 工作面）、一个准备工 作面（ 102工作面）和 2个掘进工作面（ 106回风顺槽和进风顺槽） 。101-105 工作面设计长 度均为 150m，走向长度为 1200m。掘进巷道的长度均为 1200m，巷道断面积为 12m2。掘 进工作

3、面月进尺 250m。回采工作面的日产量按 3000t 算， h巷道瓦斯预排等值宽度， m，按巷道平均暴露 200 天考虑工作面采用走向长壁后退式采煤法，顶板管理采用全部垮落法。试预测该矿井最大瓦斯涌出量，并判断该矿井的瓦斯等级。河南理工大学安全学院安全工程 2011 级 矿井瓦斯防治课程设计二 瓦斯涌出量预测由于要求计算最大瓦斯涌出量， 所以采煤工作面选择 105 工作面，掘进工作 面选取 106，煤层原始瓦斯含量为 14m3/t 计算预测瓦斯涌出量的计算公式如下：1、开采煤层（包括围岩）瓦斯涌出量计算公式：q1 K 1K 2K 3Mm (W 0Wc)(3.1)式中：q1 开采层相对瓦斯涌出量

4、， m3t；K1围岩瓦斯涌出系数； K1 值选取范围为 1.11.3；由于该矿采用全部陷 落法管理顶板， K1 取值可为 1.2；K2 工作面丢煤瓦斯涌出系数，用回采率的倒数来计算，该矿为1.05；K3 采区内准备巷道预排瓦斯对开采层瓦斯涌出影响系数， 采用长壁后退 式回采时，系数 k3 按下式确定：L- 2hk3 = L式中：L 回采工作面长度，为 150m；h 巷道瓦斯预排等值宽度， m ，按巷道平均暴露 200 天考虑，煤质为瘦煤，根据查表 4-2 可知取 h=15.4m；计算得：L 2hL150 2 15.41500.795；m 开采层厚度， 2.8m；M 工作面采高， 2.8m；W0

5、 煤层原始瓦斯含量， 12m3/t；WC 煤的残存瓦斯含量，对于瓦斯含量 10m3/t.r 的高变质煤的 Wc 按式河南理工大学安全学院安全工程 2011 级 矿井瓦斯防治课程设计3.2）计算Wc 10. 3e857 . 2 0 7W03.2)式中：Wc 煤层残存瓦斯含量， m3/t.r ；W0 煤层原始瓦斯含量， m3/t.r。计算可得：10.385e 7.207W010.385e 7.207120.64 10 3综上计算得：q1 K1 K2 K 32.8Wc) 1.2 1.05 0.795 (12 0.00055) 12.02m3 / t2.82、邻近层瓦斯涌出量nmiq2（W0i WCi

6、 ）i（ 3.3）2 i 1M式中：q2邻近层相对瓦斯涌出量， m3/t；m i 第 i个邻近层煤层厚度， 2.6m；M 回采工作面采高，为 2.6m；i第 i 邻近层瓦斯排放率， %；W0i第 i 邻近层煤层原始瓦斯含量， 12m3/t；Wci 第 i 邻近层煤层残存瓦斯含量，参照开采层选取 0.000627m3/t。开采 101号煤层时的邻近层的煤层厚度、 与 101号煤层间的距离及其瓦斯排 放率见表 3.2；邻近煤层瓦斯排放率与层间距的关系曲线见图 3.1。河南理工大学安全学院安全工程 2011 级 矿井瓦斯防治课程设计表 3.2 开采 4-1 号煤层时邻近煤层厚度、距离及瓦斯排放率表邻

7、近层上邻近层邻近层2 号煤平均厚度（ m）2.6煤层距离（ m）45排放率（）501上邻近层 2缓倾斜煤层下邻近层 3倾斜、急倾斜煤层下邻近层 图 3.1 邻近煤层瓦斯排放率与层间距的关系曲线 计算可得邻近层瓦斯涌出量：q2 =（W0Wc） 2.6 0.5=6.00m3/t2.63.4)3、回采工作面瓦斯涌出量：q采 =q1+q2式中：q采 回采工作面相对瓦斯涌出量， m3/t河南理工大学安全学院安全工程 2011 级 矿井瓦斯防治课程设计3q采 q1 q2 =12.02+6=18.02m3/t由以上计算可得：矿井达产时回采工作面吨煤瓦斯涌出量为18.02m3/t 。4、掘进巷道煤壁瓦斯涌出量

8、q3 D v q0 （2 L 1）v（3.5）式中：q3掘进巷道煤壁瓦斯涌出量， 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， D=2m 0，m0 为开采层厚度 2.6mv巷道平均掘进速度，取值 250/（30*24*60 ）=0.00579m/min；L巷道长度，取 1200mq0 煤壁瓦斯涌出强度，按下式计算得 0.06 m3/（m2min）；r2q0 =0.0260.0004（V r ）2+0.16 W0；（3.6）其中：Vr 煤中挥发份含量， %，取V r 16.45%；W0煤层原始瓦斯含量， 12m3/t。计算可得掘进巷道煤壁瓦斯涌出量：q35.2 0

9、.00579 0.06 （2 1200 -1）1.369m3/min0.00579即：掘进巷道煤壁瓦斯涌出量为 1.369 m3/min 。5、掘进落煤的瓦斯涌出量q4 =Sv （W 0-W C）（3.7）式中：q4 掘进巷道落煤瓦斯涌出量， m3/min；S掘进巷道断面积，取 S12m2；v巷道平均掘进速度， v 0.00579m/min ；河南理工大学安全学院安全工程 2011 级 矿井瓦斯防治课程设计煤的密度， 1.44t/m3；W0煤层瓦斯含量， 12 m3/t； WC煤的残存瓦斯含量， 0.000627m3/t。 计算可得掘进落煤的瓦斯涌出量：q4120.0005791.44(12-

10、0.000627)0.12m3/min。 即：掘进工作面落煤瓦斯涌出量为 0.12m3/min 。3.8)6、掘进工作面瓦斯涌出量 掘进工作面瓦斯涌出量包括煤壁瓦斯涌出和落煤瓦斯涌出两部分， 由下式计q掘 =q3+q4式中：q掘 掘进工作面瓦斯涌出量， m3/min。3q 掘 =1.369+0.12=1.489m3/min因为包含两个掘进巷道即：1.489 2=2.98 掘进巷道每分钟瓦斯涌出量为32.98m3/min。7、生产采区瓦斯涌出量 生产采区瓦斯涌出量是采区内所有回采工作面、 掘进工作面及采空区瓦斯涌 出量之和。其计算公式：nnK( q采iAi +1440 q掘i )q区=i=1i=

11、1A03.9)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 AQ1018-2006 附录表 D.4，取值 范围在 1.251.45之间，本次取 k 1.35；q采i 第 i 回采工作面相对瓦斯涌出量，为 18.02 m3/t；Ai第i 回采工作面的日产量，为 3000t；河南理工大学安全学院安全工程 2011 级 矿井瓦斯防治课程设计q掘 i 第 i 掘进工作面绝对瓦斯涌出量，为 2.98m3/min；A0 生产采区平均日产量，为 3000t。计算可得，生产采区瓦斯涌出量：nnK(i=1 q采iAi+1440i=1 q掘i) 1.35(18.02 300

12、0+1440 2.98)q区 =26.25区A03000由以上计算可得，生产采区的瓦斯涌出量为 26.25m3/t。故此时的矿井全部涌出量为生产采区涌出量，即：3q 井 =26.25m /t ；9、计算矿井与采掘工作面绝对瓦斯涌出量 矿井相对瓦斯涌出量预测值为 26.25m3/t，回采工作面相对瓦斯涌出量预测 值为 18.02m3/t，根据下式换算矿井和回采工作面的绝对瓦斯涌出量：q绝 q相 A年 330 1440式中：q绝 绝对瓦斯涌出量， m3/min；q相 相对瓦斯涌出量， m3/t；A年 年产量， t。矿井绝对瓦斯涌出量：3 q井26.25 109 50 00 33 0 =160.49

13、m3/min回采工作面绝对瓦斯涌出量：3q回 18.02 1095000 330 1440 =41.52m3/min；掘进工作面绝对瓦斯涌出量：3q掘1.489 2 2.98m3/min；采空区绝对瓦斯涌出量为：3q空 q井 q回 q掘=15.99 m /min。河南理工大学安全学院安全工程 2011 级 矿井瓦斯防治课程设计三 数据汇总开采层相对瓦斯涌出量： 12.02m3/t邻近层相对瓦斯涌出量： 6m3/t 回采工作面吨煤瓦斯涌出量为 18.02 m3/t 生产采区的瓦斯涌出量为 26.25m3/t 。 矿井绝对瓦斯涌出量： 60.49m3/min3回采工作面绝对瓦斯涌出量： 41.52

14、m3/min 掘进工作面绝对瓦斯涌出量： 2.98m3/min 采空区绝对瓦斯涌出量为： 15.99 m3/min四 矿井瓦斯等级鉴定根据 煤矿瓦斯等级鉴定暂行办法 第七条 矿井瓦斯等级划分为： 煤（岩）与瓦斯 （二氧化碳）突出矿井 （以下简称突出矿井） ，高瓦斯矿井，瓦斯矿井。 第八条 具备下列情形之一的矿井为突出矿井：（一）发生过煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出的；（二）经鉴定具有煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出煤（岩）层的；（三）依照有关规定有按照突出管理的煤层，但在规定期限内未完成突出危险性鉴定 的。第九条 具备下列情形之一的矿井为高瓦斯矿井：（一）矿井相对瓦斯涌出量大于 10m3 /t；（二）矿井绝对瓦斯涌出量大于 40m3/min ；（三）矿井任一掘进工作面绝对瓦斯涌出量大于3m3 /min ；（四）矿井任一采煤工作面绝对瓦斯涌出量大于5m3/min 。第十条 同时满足下列条件的矿井为瓦斯矿井：（一）矿井相对瓦斯涌出量小