煤矿瓦斯抽采课程实际

1、.：.；课 程 设 计题 目 新安煤矿煤层瓦斯抽采设计院(系)别 平安工程学院 专业班级 地质工程13-1班 姓 名 张恩龙 指点教师 张强 2021 年 12 月 26 日目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc452329416 1 矿井概略 PAGEREF _Toc452329416 h 1 HYPERLINK l _Toc452329417 1.1 井田概略 PAGEREF _Toc452329417 h 1 HYPERLINK l _Toc452329418 1.1.1 交通位置 PAGEREF _Toc452329418 h 1 HYPERLINK

2、l _Toc452329419 1.1.2 主要河流湖泊水库沟塘的分布及地震史 PAGEREF _Toc452329419 h 1 HYPERLINK l _Toc452329420 1.1.3 气候1 HYPERLINK l _Toc452329421 1.1.4 附近工矿农业概略及原料供应情况 PAGEREF _Toc452329421 h 2 HYPERLINK l _Toc452329422 1.1.5 煤田开发历史及近况 PAGEREF _Toc452329422 h 2 HYPERLINK l _Toc452329423 1.1.6 水电的供应情况2 HYPERLINK l _To

3、c452329424 1.2 井田地质特征 PAGEREF _Toc452329424 h 3 HYPERLINK l _Toc452329425 1.2.1 矿区内的地层情况3 HYPERLINK l _Toc452329426 1.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造3 HYPERLINK l _Toc452329427 1.2.3 岩石性质及厚度特征4 HYPERLINK l _Toc452329428 1.3 井田水文地质情况4 HYPERLINK l _Toc452329429 1.3.1水文地质条件4 HYPERLINK l _Toc452329430 1.3.2 充水性要素和矿

4、井涌水量5 HYPERLINK l _Toc452329431 1.3.3 煤尘及煤的自燃性5 HYPERLINK l _Toc452329432 1.4 矿井开辟及开采概略6 HYPERLINK l _Toc452329433 1.4.1 井田境界6 HYPERLINK l _Toc452329434 1.4.2 巷道布置6 HYPERLINK l _Toc452329435 1.4.3 井田储量6 HYPERLINK l _Toc452329436 1.4.4 开采顺序7 HYPERLINK l _Toc452329437 1.4.5 开采概略7 HYPERLINK l _Toc45232

5、9438 1.4.6 矿井消费才干7 HYPERLINK l _Toc452329439 1.4.7 矿井设计效力年限8 HYPERLINK l _Toc452329440 1.5 矿井通风系统概略8 HYPERLINK l _Toc452329441 1.5.1 矿井瓦斯等级8 HYPERLINK l _Toc452329442 1.5.2 原有通风系统简述8 HYPERLINK l _Toc452329444 1.5.3 主扇情况8 HYPERLINK l _Toc452329445 1.5.4 矿井通风阻力测定情况9 HYPERLINK l _Toc452329446 1.5.5 矿井风

6、量情况10 HYPERLINK l _Toc452329447 1.5.6 矿井风量调理的方法与措施10 HYPERLINK l _Toc452329448 2 矿井瓦斯赋存情况10 HYPERLINK l _Toc452329449 2.1 煤层瓦斯根本参数 PAGEREF _Toc452329449 h 10 HYPERLINK l _Toc452329450 2.1.1 煤层瓦斯压力 PAGEREF _Toc452329450 h 10 HYPERLINK l _Toc452329451 2.1.2 煤层瓦斯含量 PAGEREF _Toc452329451 h 10 HYPERLINK

7、l _Toc452329452 2.1.3 煤层透气性系数 PAGEREF _Toc452329452 h 11 HYPERLINK l _Toc452329453 2.1.4 百米钻孔初始瓦斯流量及其衰减系数 PAGEREF _Toc452329453 h 11 HYPERLINK l _Toc452329454 2.1.5 采区位置范围 PAGEREF _Toc452329454 h 11 HYPERLINK l _Toc452329455 2.2 矿井瓦斯储量计算 PAGEREF _Toc452329455 h 12 HYPERLINK l _Toc452329456 2.3 矿井瓦斯可

8、抽采量及抽采期 PAGEREF _Toc452329456 h 13 HYPERLINK l _Toc452329457 2.3.1 瓦斯抽采率 PAGEREF _Toc452329457 h 13 HYPERLINK l _Toc452329458 2.3.2 矿井瓦斯可抽量 PAGEREF _Toc452329458 h 15 HYPERLINK l _Toc452329458 2.3.3 矿井瓦斯可抽期 PAGEREF _Toc452329458 h 16 HYPERLINK l _Toc452329459 3瓦斯抽采的必要性和可行性论证 PAGEREF _Toc452329459 h

9、17 HYPERLINK l _Toc452329460 3.1 瓦斯抽采的必要性 PAGEREF _Toc452329460 h 17 HYPERLINK l _Toc452329461 3.1.1 瓦斯涌出量预测方法 PAGEREF _Toc452329461 h 18 HYPERLINK l _Toc452329462 3.1.2 瓦斯涌出量计算 PAGEREF _Toc452329462 h 18 HYPERLINK l _Toc452329463 3.1.3 瓦斯抽采必要性判别19 HYPERLINK l _Toc452329464 3.2瓦斯抽采的可行性20 HYPERLINK l

10、 _Toc452329465 4矿井抽采瓦斯方法21 HYPERLINK l _Toc452329466 4.1 选择抽采瓦斯方法的原那么21 HYPERLINK l _Toc452329467 4.1.1 煤层瓦斯抽采工艺21 HYPERLINK l _Toc452329468 4.1.2 抽采方法选择原那么23 HYPERLINK l _Toc452329469 4.2 矿井瓦斯来源分析23 HYPERLINK l _Toc452329470 4.2.1矿井瓦斯来源23 HYPERLINK l _Toc452329471 4.2.2 矿井瓦斯涌出构成23 HYPERLINK l _Toc4

11、52329472 4.3 抽采方法选择23 HYPERLINK l _Toc452329473 4.3.1 抽采方法分类23 HYPERLINK l _Toc452329474 4.3.2 抽采方法选择原那么24 HYPERLINK l _Toc452329475 4.3.3 抽采方法选择24 HYPERLINK l _Toc452329476 4.4 开采层回采任务面抽采设计25 HYPERLINK l _Toc452329477 4.4.1 方案一钻孔及钻场布置25 HYPERLINK l _Toc452329480 4.5 掘进任务面钻孔钻场布置28 HYPERLINK l _Toc45

12、2329481 4.5.1 掘进任务面的抽采方法25 HYPERLINK l _Toc452329482 4.5.2 掘进任务面钻孔及钻场布置25 HYPERLINK l _Toc452329483 4.6 采空区钻孔钻场布置26 HYPERLINK l _Toc452329484 4.7 临近层钻孔钻场布置28 HYPERLINK l _Toc452329485 4.7.1 临近层的抽采方法28 HYPERLINK l _Toc452329486 4.7.2 临近层的钻孔钻场布置29 HYPERLINK l _Toc452329487 4.8 封孔31 HYPERLINK l _Toc452

13、329488 4.8.1 封孔方法32 HYPERLINK l _Toc452329489 4.8.2 封孔长度及资料33 HYPERLINK l _Toc452329490 4.8.3 封孔工艺35 1 矿井概略及平安条件1.1 矿井概略1.1.1 交通位置新安矿位于黑龙江省友谊县境内，西距双鸭山市65公里，南距七星矿15公里，北有富前铁路的红兴隆车站，铁路经由双鸭山和福利至佳木斯，可通全国各地，公路可通往宝清、福利和双鸭山，区内交通方便。坐标为：东北纬467469。交通位置图见图1-1。图1-1新安矿交通位置图1.1.2 主要河流湖泊水库沟塘的分布及地震史 七台河

14、支流挠力河位于本区南部山区，为倭肯河支流，河宽10m左右，水深0.70m左右，平常期流量为0.51.5m/s，水期流量为10200m/s，属季节性河流，该河位于本区西部，泾流方向由南向北，垂直煤系地层走向，根本切割本矿区全部煤系地层，对矿区的开发有一定的影响。在其北部具有湿地，中部各地域有大小不一的小型未知名湖泊11个。 2021年3月10日18时54分，双鸭山市友谊县凤岗镇发生里氏4.6级有感地震。本区地震强度为级。1.1.3 气候本区属于大陆性气候，湿差变化较大，历年最低温度到达零下39，历年最高温度到达零上38。雨季为七、八、九三个月份，年平均降雨量为452737 mm，最大降雨量为73

15、7 mm。年十一月份结冻到次年四月解冻。最大结冻深度为2.0 m左右，平均积雪为100 mm。该区内的全年最大频率的风向定西北风，最大风速为25 m/s。1.1.4 附近工矿农业概略及原料供应情况友谊县自然资源丰富，土地肥沃，雨量充沛，耕地集中连片，是较好的产粮区。全县现有耕地9.2万公顷、林地1.8万公顷、水面0.6万公顷、苇塘0.5万公顷。盛产大豆、小麦、水稻、玉米、甜菜、西瓜等，尤其是大豆、小麦蜚声中外。林地主要生长松、黄玻萝、白桦、水曲柳以及杨、柞、椴等杂木树种。山林产品主要有蚕、黑木耳、猴头、杂蘑、蕨菜、黄花菜以及山葡萄等。药材有人参、黄芩、甘草、防风等。矿产资源主要有原煤、石油、石

16、灰石、建筑用砂石、汉白玉等10多种。原煤储量达1亿吨，石灰石、汉白玉档次高，储量丰富，具有开采价值。野生动物有国家一、二类维护动物梅花鹿、卧龙；黑熊、马鹿、雪兔、天鹅、鸳鸯、狍子以及山鸡、田鸡、沙半鸡、狼、林蛙、黄鼬等十几种。附近有七星煤矿、东山煤矿、双阳煤矿、桃山煤矿等。该地域水资源和农业资源供应较为充足。1.1.5 煤天开发历史及近况2007年省批复核定才干210万t/a，在2021年同时又重新申报核定才干为240万t/a。截至2006年末矿井剩余工业储量19819.3万t，可采储量11116万t，尚余效力年限为37.8年按年消费才干210万t/a、储量备用系数取1.4计算。截止2021年

17、底矿井剩余可采储量9864.5万t，剩余效力年限28年。经过地质补勘探调查，煤层厚度稳定，质量好，具有较好的开发前景。1.1.6 水电的供应情况七星河乌苏里江左岸二级支流。位于黑龙江省东部。发源于岚棒山南侧，流经宝清、双鸭山、友谊、富锦4市县交界，在大王家附近注入挠力河。全长189公里，河宽1050米，水深1.22.0米。每年11月中旬至次年4月上旬为结冰期。两岸地势平坦低洼，多沼泽，河道排泄才干较低，遇多雨年易构成洪涝灾祸。流域总面积3985平方公里。中下游为三江平原腹地，多沼泽湿地。属季节性河流，该河位于本区西部，泾流方向由南向北，本区内第四系地层广泛分布，地下含水量极其丰富，水源充足。供

18、水水源于倭肯河附近的五个水源井和桃山水库净化水，水量满足消费需求。友谊县电业局：拥有66kV变电所5座，主变容量90000KVA。66KV输变电线路5条，亘长86.798km；10kV线路32条，亘长1302.989；6KV线路3条，亘长85.434km。10kV配电变压器2887台，总容量190.186MVA；6kV配电变压器112台，总容量11.932MVA。担负着友谊地域11个乡镇的工农业消费生活用电，共拥有客户42717户，电力满足消费需求。1.2 井田地质特征1.2.1 矿区内地层情况 本区地层发育不全，有远古界麻山群，中生界上侏罗统鸡西群及新生界第三系和第四系，其中以中生界地层最为

19、发育，该区地质构造比较复杂，区域内部有两个正断层，同一大断层往往浅部落差大，深部落差小以致于尖灭，煤系地层为下白垩统系，均为第四系或第三系所覆盖 ，地层有：麻山群、下白垩统系中城子河组、穆棱组，第三系、第四系。该区地层走向近东西，东部转为南北，倾向南，倾角510，该区煤层以构造简单之中厚煤层为主。主要煤层以城子河组中段发育最正确，城子河组含煤59层，其中发育煤层为5、6、8上、8、9、10上、10、10下、11、12、13上、13、15、16、17上、21、22合计17层，总厚度为21.59 m，含煤系数：0.0431。本区均属薄煤层，除8、9、10号煤层为复合煤层外，其他为构造简单之煤层，煤

20、层以中东部较西部，南部较北部发育为佳，多数煤层沿走向厚度变化不均，沿倾向由北向南有增厚之势。本井田已查明可采煤层及部分可采煤层17层，各煤层顶板多数为粉细砂岩，少数为中砂岩。多数煤层没有伪顶、伪底，个别有伪顶的，其伪顶分岩性为粉砂岩，厚度在1.0 m左右，各煤层顶底板平整，只需部分凸凹不平，顶板较完好，裂隙不发育，煤层赋存较稳定，较稳定的煤层储量占总储量的60%，煤层倾角普通在1025度之间，故将其地质条件定为II类。1.2.2 井田范围内和附近的主要地质构造双鸭山煤田走向为东西，新安煤矿位于双鸭山煤田东部，兴隆凸起东部边缘上与南部弧形压性断裂有关的煤盆地，盆地由基底和盖层两个截然不同的构造层

21、组成，以褶曲为主，断裂次之，伴随大量中基性岩浆岩侵入的构造特点2。由陡发向斜、保安背斜及向阳向斜组成不对称煤盆地，而新安向斜那么为双鸭山煤田北部隆凸起，南侧由于断裂而保管下来的单斜构造，东侧由于断裂而保管下来的煤盆地，地层走向受基盘控制，多为NE及NNE向，倾向S，普通倾角为1012。断层呈群组出现，破碎带宽，涉及面较广，H25M的有12条，同一断层浅部落差大，而深部落差减小或尖灭，岩浆岩主要由西向东侵入。1.2.3 煤层与煤质1.2.3 岩石性质和厚度特征本井田已查明可采煤层及部分可采煤层17层，各煤层顶板多数为粉细砂岩，少数为中砂岩。多数煤层没有伪顶、伪底，个别有伪顶的，其伪顶分岩性为粉砂

22、岩，厚度在1.0 m左右，各煤层顶底板平整，只需部分凸凹不平，顶板较完好，裂隙不发育，煤层赋存较稳定，较稳定的煤层储量占总储量的60%，煤层倾角普通在1025度之间，故将其地质条件定为II类。新安矿井田含煤地层，由煤层、煤质页岩、黑色泥岩、油页岩及粉砂岩组成，煤层编号自上而下为20#煤层和21#煤层。20#煤层厚度1.3m，21#煤厚1.85 m。煤层全区发育，构造简单。1.3 井田水文地质情况1.3.1 水文地质条件井田地表为第四系含水砂层，砂层下面有基岩裂隙含水层和构造隙含水层，矿井的主要补给源有：西侧河流补给、西侧和南侧下水径流补给以及大气降水补给和人工排水沟补给。第四系冲积砂砾潜水层：

23、该含水层为本区主要含水层，直接覆盖于煤系地层之上，层间无隔水层。该含水层南北长5.6 km，总面积为14 k砂层厚度由东北向西南2560 m逐渐加厚，平均厚度为45 m，原始潜水位埋深0.362.05 m，原始地下水静储量为1.29亿m，砂层透气性系数为3441 m，给水度为0.18。基岩裂隙含水层：分为煤系列化层风化带含水层和煤层层间裂隙含水层1。煤层裂隙在第四系层下约20 m以上为强风化带，第四系下约60 m以上为弱风化带，风化裂隙带导水性强，得到砂层水的直接补给，属风化裂隙潜水，层间裂隙在第四纪层下40100 m煤层底板比较发育在100200 m深度部分发育层间裂隙承压水。侏罗系含水带，

24、在垂深160 m以下为主要含水带，为孔隙、裂隙含水带，二者之间无明显隔水层存在，而有缓慢的水力联络。第四系：第四系含水层与地表有直接水力联络，七星河与第四系孔隙水随季节变化的不同相互补给，侏罗系与第四系有微弱的水力联络。本区有2.118.45 m粘土覆盖，东部煤层露头外侏罗系上复粘土灭尘。第三系与第四系和第三系与失罗系有明显的水力联络。因此河水、第四系水将经过第三系补给予侏罗系成为井田充水主要要素之一。矿井最大涌水量为1022 m/h，正常涌水量700 m/h。采区内直接充水含水层主要由侏罗系粗砂岩及砂砾岩微弱的裂隙孔隙承压含水层所组成，虽然粗砂岩疏软多裂隙，但单位涌水量均小于0.0043L/

25、sm，而且煤层顶部有较厚的油页岩、泥岩，含水层间发育着具有良好隔水性能的泥岩、粉砂岩层，所以与地表水以及各主要含水层间无水力联络，故将该井田水文地质条件划分为简单的二类一型。1.3.2 水充水性因数和矿井涌水量井田地表为第四系含水砂层，砂层下面有基岩裂隙含水层和构造隙含水层，矿井的主要补给源有：西侧河流补给、西侧和南侧下水径流补给以及大气降水补给和人工排水沟补给。 矿井最大涌水量为1022 m/h，正常涌水量700 m/h。1.3.3 煤尘及煤的自然性新安矿井田内的两个可采煤层最小厚度1.10m，厚度最大2.08m，煤层平均倾角12，煤层节理不发育，挥发分含量为35%，有助于煤层气的产生和储存

26、。经实验测定，20#煤层和21#煤层密度分别为1.3510t/m3和1.3910t/m3，煤炭自然发火期最短20天，煤尘爆炸指数为46.37%。详细参数见表1-1。表1-1煤层构造与特征表Tab.1-1 Coal layer structure and features table 工程单位目的备注煤层厚度最大-最小/m 5.76-0.15煤层倾角最大-最小/ 513 煤层硬度t3.0煤层层理发育程度发育煤层节理发育程度不发育煤质灰分Ag %13.27挥发分 Vr %35.67容重 t/m31.351.39103含硫量 %2.22胶质层厚度Y值0-7自然发火期月1-3最短20天绝对瓦斯涌出量m

27、3/min4.8煤尘爆炸指数%46.371.4 矿井开辟和开采概略1.4.1 井田境界 本井田东以元古麻山群为界，西以中生界上侏罗统鸡西群为界，北以下白垩统系中城子河组为界，南以穆棱组为界。井田东西长约2.7km，南北长约1.2km，井田面积3.2454km，消费规模为0.21Mt/a。1.4.2 巷道布置矿井主采煤层为21#煤层，临近层为20#煤层。程度西掘进面开口点在+400程度西运输巷，距+400程度主石门与+400东运输巷交叉全站仪B1点55米。施工时先掘石门段，方位角3150，坡度为3，直到见21煤层，倾向长度约为81米。方位角为煤层走向，坡度为3，长度为530米，施工时要严厉按设计

28、施工。1.4.3 井田储量表1-2 可采煤层一览表煤层煤层厚度M煤层间距M煤层倾角煤层构造稳定程度可采性顶板岩性底板岩性最大最小平均最大最小平均50.800.65/简单不稳定部分粉砂岩中砂岩61.9501.1034.620.1278-45简单不稳定部分中砂岩粉砂岩8上2.600.201.45462133.88-45简单不稳定部分中砂岩粉砂岩85.350.202.00340228-49复较稳定大部分中粗砂岩细砂岩93.500.154.50252208-48复较稳定大部分中细砂岩、粉砂岩凝灰质粉砂岩10上3.2501.5020.73178-46简单较稳定大部分中砂岩中砂岩105.760.454.0

29、36.250.74.57-44复较稳定大部分中粗砂岩细砂岩10下1.2000.859.80.75.56-15简单较稳定部分粉砂岩、炭粉砂岩中砂岩10下12.0501.508347-43简单不稳定部分含炭泥岩及粉砂岩中砂岩122.2001.154617308-45简单较稳定部分细砂岩,粉砂岩细砂岩13上1.2500.6550.628348-40简单较稳定部分粉砂岩粉砂岩132.2001.14015598-40简单较稳定部分细砂岩砂质互层150.8000.6528.416.3522/简单较稳定部分细砂岩细砂岩162.4000.9514.69.3128-44复较稳定部分粉砂岩粉砂岩17上1.1000

30、.7015.67.1511/简单较稳定部分细砂岩为主细砂岩202.081.621.3067415427-33简单较稳定部分粉砂岩细砂岩211.501.101.8556.413.3408-12简单较稳定部分粉砂岩粉砂岩储量计算公式Q=SMd t/m m新安煤矿井田工业储量为19.8193Mt，可采储量为11.1116Mt1.4.4 开采顺序逐层开采，新安煤矿的采取上行式开采顺序先采20#煤层再采21#煤层。1.4.5 开采概略新安一矿设计消费能0.21Mt/a，设计效力年限为90年。新安矿工业广场布置在井田的储量中心，且地势比较平坦处。煤层埋藏最深为-550m，所以井田采用立井开辟，井筒数目为主

31、井、副井、风井三个井筒，井筒标高+80米。新安煤矿采用单一走向长壁后退式采煤方法，矿井的通风方式采用中央并列式通风，风井设在井田范围内，由副井入风，主井辅助入风。经井底车场里至各同回风地点后，乏风有风井排出地面。采区采用抽出式，回风由采区主要扇风机排出地面，经计算任务面供风量为1500 m/min。井底车场采用立式车场，井田划分为3个阶段，1个开采程度，5个采区，采区分别为E1、E2、E3、W1和W2，首先进展W1采区的煤炭开采，因此本设计针对W1采区的任务面进展瓦斯抽采设计。由于煤层倾角较小，所以采用帯区开采。运输大巷和回风大巷均布置在岩层中，维护方便，带区任务面长度800m，日消费量为15

32、00t，日推进量5.04m，运输方式采用皮带运输。1.4.6 矿井消费才干2007年省批复核定才干210万t/a，在2021年同时又重新申报核定才干为240万t/a。1.4.7 矿井设计和效力年限 截至2006年末矿井剩余工业储量19819.3万t，可采储量11116万t，尚余效力年限为37.8年按年消费才干210万t/a、储量备用系数取1.4计算。截止2021年底矿井剩余可采储量9864.5万t，剩余效力年限28年。经过地质补勘探调查，煤层厚度稳定，质量好，具有较好的开发前景。1.5 矿井通风系统概略1.5.1 矿井瓦斯等级新安煤矿在2006年前属于低瓦斯矿井，在2006年正式被定为高管矿井

33、。在2007年矿井瓦斯鉴定结果为：矿井绝对瓦斯涌出量：16.33 m/min；矿井相对瓦斯涌出量：15 m/t。1.5.2 原有通风系统简述采区为中央并列抽出式，由副井入风，主井辅助入风。经井底车场里至各同回风地点后，乏风有风井排出地面。采区采用抽出式，回风由采区主要扇风机排出地面，经计算任务面供风量为1500 m/min。根据：1应有利于加快矿井建立速度，技术经济合理，消费平安。2必需符合和有关规定。3通风系统简单、风流稳定、易于管理。4通风费用少，后期通风合理。1.5.3 主扇情况任务主扇与备扇有关参数如表1-3所示：表1-3 任务主扇与备扇参数表型号风量m3/min全压Pa静压Pa转速r

34、/min电机功率(kw)主扇BDK-8-No2882653042707145018.5备扇BDK-8-No2882652946707145018.51.5.4 矿井通风阻力和测定情况矿井通风阻力的大小是选择通风设备的主要根据，所以，在选择矿井主要通风机之前，必需首先计算通风总阻力。按照经过巷道时产生阻力的方式不同，可分摩擦阻力和部分阻力。摩擦阻力普通占通风阻力的90%左右，它是矿井通风设计选择主要通风机的主要参数。1计算公式：h阻=h摩+h局1 通风阻力公式：R部分风阻，Ns/m8；Q风量m/s。2 风速公式：Q风量，m/s；S井巷断面积，m。风速阻力公式：摩擦阻力系数 巷道长度，m；巷道断面

35、面积，m。4 巷道断面周长公式： U井巷断面周长，m； C断面外形系数：梯形4.16；半圆拱3.90；S井巷断面积，m。 2矿井通风阻力容易时期最大风路的阻力计算H阻小 = 653.95PaH阻大 = 1113.47 Pa1.5.5 矿井风量情况采区采用抽出式，回风由采区主要扇风机排出地面，经计算任务面供风量为1500 m/min。1.5.6 矿井风量调理的方法和措施当矿井总风量确定后，首先按照采区布置图给各回采任务面、掘进面、硐室分配用风量；从总风量中减去各回采任务面、掘进面、硐室用的风量，余下的风量按采区产量、采掘面数目、硐室数目等分配到各采区。再按一定比例将这部分风量分配到其他用风点。用

36、于维护巷道和保证行人平安。2 矿井瓦斯赋存情况2.1 煤层瓦斯根本参数煤层瓦斯根本参数包括：瓦斯风化带深度、煤层瓦斯压力、煤层瓦斯含量、煤的残存瓦斯含量、煤的孔隙率、瓦斯含量分布梯度、煤层透气性系数、抽采钻孔影响半径、百米钻孔瓦斯流量及其衰减系数等6。对于以上参数确实定，根据第5.2.2条规定：新建矿井瓦斯抽采工程设计应以同意的精查地质报告为根据，并参照临近或条件类似消费矿井的瓦斯资料；改(扩)建及消费矿井应以本矿地质、瓦斯资料为根据。2.1.1 煤层瓦斯压力 20#煤层的瓦斯压力为0.27MPa，21#煤层的瓦斯压力为0.29MPa、20#煤层瓦斯含量9.65 m/t，21#煤层瓦斯含量10

37、.17 m/t。2.1.2 煤层瓦斯含量 20#煤层瓦斯含量9.65 m/t，21#煤层瓦斯含量10.17 m/t。2.1.3煤层浸透气性系数新安煤矿20#煤层透气性系数为4.79 m/MPad，21#煤层透气性系数为5.42 m/MPad。2.1.4 百米钻孔自然瓦斯涌出量及衰减系数 钻孔瓦斯流量衰减系数为20=0.049d-1。21=0.062d-12.1.5采区位置范围煤层的直接顶板主要由黑褐色油页岩组成。构造致密、细腻、无裂隙，厚度普通在1030米之间，平均20米左右。煤层直接底板主要由灰黑色泥岩和灰白色粉、细砂岩所组成。构造较细致，质软。其厚度变化西南薄56米，东北厚约10米以上，普

38、通510米左右。围岩瓦斯储量系数取定为0.08。2.2矿井瓦斯储量计算根据第3.0.1条规定，矿井瓦斯储量应为矿井可采煤层的瓦斯储量、受采动影响后可以向开采空间排放的不可采煤层及围岩瓦斯储量之和。可按下式计算： (2-1)式中，W矿井瓦斯储量，Mm3； W1可采煤层的瓦斯储量，Mm3； W2受采动影响后可以向开采空间排放的各不可采煤层的瓦斯储量，Mm3； W3受采动影响后可以向开采空间排放的围岩瓦斯储量，Mm3。1可采煤层的瓦斯储量W1 (2-2)式中，A1i矿井可采煤层i的地质储量，Mt 公式： 本设计采区面积为1.18km，采区内包含二层煤，其中20#煤层煤厚1.3m，21#煤层煤厚1.8

39、5 m，平均煤厚1.5m，容重取1.38，煤层平均倾角12。 20#煤层储量=采区面积煤厚容重/cos12=2.0709/0.978=2.11Mt 21#煤层储量=采区面积煤厚容重/cos12=3.03/0.978=3.10Mt 采区工业储量= 2.11+3.10=5.21 Mt X1i矿井可采煤层i的瓦斯含量，m3/t， 20#煤层X20=9.65 m/t，21#煤层X21=10.17m/t Mm2受采动影响后可以向开采空间排放的各不可采煤层的瓦斯储量W2 (2-3)式中，A2i受采动影响后可以向开采空间排放的不可采煤层的地质储量，Mt； X2i受采动影响后可以向开采空间排放的不可采煤层的瓦

40、斯含量，m3/t； 受采动影响后可以向开采空间排放的不可采煤层的地质储量主要是维护煤柱，回采率为5%，根据资料显示，该采区不可采资源量为：W2=W20=2.11Mt9.65m/t5%2=2.03615Mm3 3受采动影响后可以向开采空间排放的围岩瓦斯储量W3 (2-4)式中，K围岩瓦斯储量系数，取0.08。综上Mm按上式计算得出煤层的瓦斯储量及可抽量，数据记录见表2-1所示。表2-1 20#、21#,煤层瓦斯储量及可抽量计算结果汇总煤层工业储量/Mt设计资源储量/Mt可采储量/Mt瓦斯储量 /Mm20#2.111.8992.1120.361521#3.102.793.1031.5272.3 瓦

41、斯可抽采量和抽采期2.3.1矿井瓦斯抽采率根据第4.0.3条规定：设计瓦斯抽采率，可根据煤层瓦斯抽采难易程度、瓦斯涌出情况、采用的瓦斯抽采方法等要素综合确定，也可按临近消费矿井或条件类似矿井数值选取；并应符合国家现行规范AQ 1027的有关规定，同时应满足采、掘任务面的通风要求。根据第8.6.3条规定：瓦斯抽出率：预抽煤层瓦斯的矿井：矿井抽出率应不小于20%，回采任务面抽出率应不小于25%；临近层卸压瓦斯抽放的矿井：矿井抽出率应不小于35%，回采任务面抽出率应不小于45%；采用综合抽放方法的矿井：矿井抽出率应不小于30%；煤与瓦斯突出矿井：预抽煤层瓦斯后，突出煤层的瓦斯含量应小于该煤层始突深度

42、的原始煤层瓦斯含量或将煤层瓦斯压力降到0.74 MPa以下。对于设计来说，瓦斯抽放率确实定应符合以上规范的要求，也可以参照第4.2条进展选取。任务面回采期间，在任务面瓦斯抽采干管上安装瓦斯计量安装，每周测定任务面瓦斯抽采量含挪动抽采。每月底按式2-8计算任务面月平均瓦斯抽采率。 1任务面可以供应的风量 (2-5)式中，任务面可以供应的风量，m3/min； 最小控顶距，m；取3m采高，1.5m； 有效断面系数；取0.6 允许最高风速，4。2通风方法可以处理的瓦斯含量 (2-6)式中，任务面可以供应的风量m3/min； 允许最高瓦斯浓度，1%； 任务面日产量，t/日；(倾斜长煤厚日推进量容重) 瓦

43、斯涌出不均匀系数，取1.6； 剩余瓦斯量，m3/t； 3任务面所需风量的计算=100 (2-7)式中，绝对瓦斯涌出量，m3/min； 任务面瓦斯涌出不平衡系数，=1.6。 (2-8)式中：任务面月平均瓦斯抽采率，%；回采期间，任务面月平均瓦斯抽采量，m3/min；m/min任务面月平均风排瓦斯量，m3/min经实践地质丈量数据得到m/min m/min=1000.768m3/min/0.768m3/min+1.31m3/min=36.9%2.3.2矿井瓦斯可抽量根据第4.0.2条规定可按以下公式计算：WcWK 2-9KK1K 2K 3 2-10K1K4My-Mc/ My 2-11式中 Wc可抽

44、瓦斯量Mm3 ； K可抽系数； K1瓦斯涌出程度系数； K2负压抽采时的抽采作用系数，可取1.2； K3矿井瓦斯抽采率%。按目前我国的抽采技术程度，预抽煤层瓦斯时，可取25%35%；抽采上下临近层瓦斯时，可取35%45%； K4煤层瓦斯排放率，可根据AQ1018-2006中的规定选取；当采高小于4.5m时，Ki按式4-5计算或按图4.1选取。 2-12式中：hi第i临近层与开采层垂直间隔 ，m； hp受采动影响顶底板岩层构成贯穿裂隙，临近层向任务面释放卸压瓦斯的岩层破坏范围，m。 经实践地质丈量数据得知 ： K1 = 1.3= 1/0.95=1.05 K3=0.47KK1K 2K 3 =1.3

45、1.050.47=0.64155所以，可抽瓦斯量：20#煤层：Wc=9.650.64155=6.19Mm3 21#煤层：Wc=10.170.64155=6.52Mm32.3.3矿井瓦斯可抽期根据第4.0.4条及第5.3.5都规定：矿井或程度的抽放年限应与其抽放瓦斯区域的开采年限相顺应。矿井设计瓦斯年抽采量可按下式计算：QN=6415.5365Q/1000000 2-13式中：QN矿井设计瓦斯年抽采量Mm3；Q矿井设计瓦斯抽采规模m3/min。 QN=6415.53651.08/1000000 = 2.52899Mm3那么可抽期:20#煤层: T=6.19/2.52899=2.45年 21#煤层

46、: T=6.52/2.52899=2.58年3 瓦斯抽采的必要性和可行性论证3.1 瓦斯可抽采的必要性根据第一百四十五条规定，凡有以下情况之一的矿井，必需建立地面永久瓦斯抽采系统或井下暂时抽采系统：1一个采煤任务面绝对瓦斯涌出量大于5m/min，或一个掘进任务面绝对瓦斯涌出量大于3m/min，采用通风方法处理不合理的。2矿井绝对瓦斯涌出量到达以下条件的： 大于或等于40m/min； 年产量1.01.5Mt的矿井，大于30m/min； 年产量0.61.0Mt的矿井，大于25m/min； 年产量0.40.6Mt的矿井，大于20m/min； 年产量小于或等于0.4Mt的矿井，大于15m/min。开采

47、有煤与瓦斯突出危险煤层的。 下面从三个方面来分析板石煤矿瓦斯抽采的必要性。3.1.1瓦斯涌出量预测方法 根据平安消费行业规范AQ1018-2006，采用分源预测法对岚县正利煤业矿井瓦斯涌出量进展预测。分源预测法的技术原理是：根据煤层瓦斯含量和矿井瓦斯涌出的源汇关系，利用瓦斯涌出源的瓦斯涌出规律并结合煤层的赋存条件和开采技术条件，经过对回采任务面和掘进任务面瓦斯涌出量的计算，到达预测采区和矿井瓦斯涌出量的目的。从目前的研讨现状来看，矿井瓦斯涌出量预测方法可分为三大类：其一是建立在数理统计规律根底上的统计预测法，该方法是根据矿井瓦斯涌出量与开采深度等参数之间的统计规律，外推到预测区域中的瓦斯涌出量

48、；其二是根据煤层瓦斯含量进展预测的分源预测法，经过计算井下各瓦斯涌出源的涌出量，得到矿井或某一区域的相对瓦斯涌出量；其三是在地质量化的根底上运用指数预测的方法来预测瓦斯涌出量，即地质量化指数预测法。 1统计预测法： 统计预测法是国内外有关矿井长期以来普遍采用的矿井瓦斯涌出量预测方法，该方法的根本原理是：根据矿井已采区域历年测定的相对瓦斯涌出量及相应的开采深度，采用数理统计方法建立二者之间的线性或非线性回归方程，Q=fH，并经过统计检验，确认回归方程有意义后，用于对深部未采区域的瓦斯涌出量作出预测，而通常采用的瓦斯涌出量梯度a，实践上是瓦斯涌出量Q对开采深度H的回归方程的回归系数。 2分源预测法

49、： 分源预测法是以煤层瓦斯含量为预测的主要根据，经过对井下各涌出源的瓦斯涌出量计算，进展矿井瓦斯涌出量的预测，实际和实际证明，进展井下煤层开采时，由于遭到采掘任务的影响，煤层和围岩中的瓦斯平衡赋存条件遭到破坏，处于破坏区内的开采层、围岩、临近层、采空区中的瓦斯将涌进巷道，构成矿井瓦斯组成的各部分；根据这种情况，分源预测法主要是对井下开采层、围岩、临近层、采空区中瓦斯涌出量的计算，此外，还包括掘进巷道的瓦斯涌出量，因此，这种预测方法可以概括为：矿井相对瓦斯涌出量等于平均每采一吨煤各瓦斯源涌出分量的总和，即首先应对每一种瓦斯涌出源计算其涌出量，然后求和，由于这种预测法是以煤的瓦斯含量作为计算根底，

50、故又简称其为瓦斯含量法。 3地质量化指数预测法： 地质量化指数预测法是瓦斯预测的根底和前提，传统的量化方法主要是做各种地质目的的等值线，再人工统计各个预测单元的地质目的，采用指数预测的方法对矿井瓦斯涌出量进展预测，从而实现了地质目的的量化，较好的处理了地质目的量化和瓦斯涌出量的预测问题。目前，国内很多煤矿在计算瓦斯涌出量时，主要是采用分源预测法和统计预测法，本设计中采取分源预测法。3.1.2 瓦斯涌出量计算1任务面绝对瓦斯涌出量计算 (3-1)式中，开采煤层涌入任务面的瓦斯量 m3/min； 开采煤层原始煤层瓦斯含量 m3/t； 煤的剩余瓦斯含量 m3/t； 煤的容重 =1.35 t/m3 煤

51、层厚度 1.5m； 任务面平均推进速度 4m/d； 任务面长度 2m； 进、回风巷排放瓦斯带的总宽度m；当煤的挥发分r大于27%时，取=26m。任务面相对瓦斯涌出量的计算经实践地质丈量数据得出 20# =13m/t 21#=15m/t =2m/t 20=1.3m 21=1.85m =4m/d =2m =26m 表3-1 各煤层瓦斯绝对涌出量和相对涌出量煤层绝对瓦斯涌出量/m3/min相对瓦斯涌出量/m3/t20#35.6632.3721#61.7555.43 3.1.3 瓦斯抽采的必要性判别1 从任务面瓦斯涌出量预测结果来看，20#煤层回采任务面绝对瓦斯涌出量32.37m/min，21#煤层回

52、采任务面绝对瓦斯涌出量35.66m/min，均已超越规定回采任务面5m/min的界限。因此对新安矿来说，为彻底有效地处理瓦斯问题，保证矿井的高效、平安消费，进展瓦斯抽采是非常必要的。采掘任务面能否有必要进展瓦斯抽采的判别规范是：采掘任务面最大供风量小于稀释瓦斯所需求的风量。 2按前面计算结果，任务面所需风量为3134m3/min，而任务面可以供应的风量只需2160m3/min，通风才干不能满足任务面所需风量的要求，难以保证任务面瓦斯不超限。且由于任务面采用综采，如添加风量，会呵斥风速过高，任务面煤尘太大，将对任务面作业人员的身体安康构成要挟。因此，从通风才干看矿井已具备建立抽采瓦斯系统的必要条

53、件。3.2 瓦斯抽采的可行性开采层瓦斯抽采的可行性是指在原始透气性条件下进展预抽的能够性，普通来说，其衡量目的有两个：一为煤层的透气性系数；二为钻孔瓦斯流量衰减系数，按和断定开采层瓦斯抽采可行性的规范，如表3-2所示。新安煤矿20#、21#煤层瓦斯抽采难易程度评价结果见表3-3。表3-2 煤层瓦斯抽采难易程度分类表 目的难易程度钻孔瓦斯流量衰减系数d-1煤层透气性系数m2/MPa2d百米钻孔瓦斯极限抽采量Qj/m3容易抽采可以抽采较难抽采0.0510100.10.1144001440028802880表3-3新安煤矿20#、21#煤层瓦斯抽采难易程度评价结果表煤层钻孔瓦斯流量衰减系数(d-1)

54、煤层透气性系数(m2/MPa2d)煤层抽采难易程度20#0.0214.98可以抽采21#0.0625.42可以抽采从表3-3可以看出， 20#和21#煤层属于可以抽采煤层，具备瓦斯抽采的可行性。4抽采瓦斯方法4.1选择抽采瓦斯方法的原那么4.1.1煤矿瓦斯抽采工艺 钻孔施工钻孔封孔瓦斯抽采管路衔接瓦斯抽采参数测定钻孔孔口牌板吊挂接入瓦斯抽采分管路抽采主管路瓦斯抽采泵站排入地面大气或公用回风巷中。4.1.2抽采方法的选择原那么1煤层瓦斯抽采普通是指利用瓦斯泵或其他抽采设备，抽取煤层中高浓度的瓦斯，并经过与巷道隔离的管网，把抽出的高浓度瓦斯，排至地面或矿井回风巷中。目前以为，煤矿瓦斯抽采不仅是降低

55、矿井瓦斯涌出量，防止瓦斯爆炸和煤与瓦斯突出灾祸的重要措施，而且抽出的瓦斯还可以变害为利，作为煤炭的伴生资源加以开发利用。因此，从本世纪50年代起，世界上各主要产煤国对煤矿的瓦斯抽采甚为注重，使瓦斯抽采任务得到了较快的开展。近年来，随着煤矿开采深度增大和开采强度的提高，矿井瓦斯涌出量增大，抽采瓦斯已越来越成为高瓦斯煤层开采的一个必不可少的重要环节，并为煤矿瓦斯利用提供了重要条件。瓦斯抽采普通具有如下几个方面的作用： 1)经过抽采，可降低矿井瓦斯涌出量和回采空间中的瓦斯浓度，从而到达矿井平安消费的目的。 2)经过抽采，可降低煤层中的瓦斯压力和瓦斯含量，防治煤与瓦斯突出，从而减少矿井伤亡事故及艰苦恶

56、性事故的发生。3)矿井瓦斯是一种优质燃料，具有商业利用价值。 4)经过抽采和瓦斯利用，可减少瓦斯对大气的污染；因此，瓦斯抽采对环境的维护还有至关重要的作用。2抽采瓦斯是一项集技术、配备和效益于一体的任务。因此，要做好瓦斯抽采任务，应留意如下原那么：1)抽采瓦斯应具有明确的目的性，即主要是降低风流中的瓦斯浓度，改善矿井消费的情况，并使通风处于合理和良好的情况；因此应尽能够在瓦斯进入矿井风流之前将它抽采出来。在实践运用中，瓦斯抽采还可以作为一项防治煤与瓦斯突出的措施单独运用。此外抽出的瓦斯又是一种优质能源，只需坚持一定的抽采瓦斯量和浓度，那么可加以利用，从而构成“以抽促用，以用促抽的良性循环。2)

57、抽采瓦斯要有针对性，即针对矿井瓦斯来源，采取相应措施进展抽采。目前以为，矿井瓦斯来源主要包括：本煤层瓦斯抽采；临近层瓦斯涌出；围岩瓦斯涌出和采空区瓦斯涌出。这些瓦斯来源是构成矿井或采区瓦斯涌出量的组成部分，在瓦斯抽采中应根据这些瓦斯来源，并思索抽采地点时间和空间条件，采取不同的抽采原理和方法，以便进展有效的瓦斯抽采。3)要仔细作好抽采设计、施工和管理任务等，以便获得好的瓦斯抽采效果。因此，在设计时，首先应了解清楚矿井地质、煤层赋存及开采等条件，矿井瓦斯方面的有关参数，预测矿井瓦斯涌出量及其组成来源。在此根底上，选择适宜抽采方法，确定可靠的抽采规模，设计一套合理的抽采系统。其次，在抽采瓦斯的开场

58、阶段，还应进展必要的有关参数调查测定，以确定合理的抽采工艺和参数；在正常抽采时，要全面加强管理，积累资料，不断总结阅历，从而使抽采瓦斯任务得到不断改良和提高。 3抽采瓦斯方法、方式的选择，应根据瓦斯及煤层赋存情况、瓦斯来源、巷道布置方式、矿井开采技术条件、瓦斯根底参数等综合分析比较后确定。1为提高瓦斯抽采率应采用开采层、采空区相结合的综合抽采方法。2当井下采掘任务面所遇到的瓦斯主要开采层本身，只需抽采开采层本身的瓦斯才干处理问题时，应采用开采层瓦斯抽采。3任务面后方采空区瓦斯涌出量大，危害任务面平安消费或老采空区瓦斯积存量大，向临近的回采任务面涌出量瓦斯量多，应采取采空区瓦斯抽采。4对于瓦斯含

59、量大的煤层，在煤巷掘进时，难以用加大风量稀释瓦斯，可在掘进任务开场前对煤层进展大面积预抽或采取边掘边抽的方法。5对于煤层透气性较低，采用预抽方法不易直接抽出瓦斯，掘进时瓦斯涌出量不很大而回采有大量瓦斯涌出的煤层，可采用边采边抽或增大孔径和加密钻孔等方法。6假设围岩瓦斯涌出量大，以及溶洞、裂痕带储存有高压瓦斯时，应采取围岩瓦斯抽采措施。总之，确定瓦斯抽采的方法应先摸清瓦斯来源，采空区瓦斯及顶板瓦斯含量情况，结合情况选用适宜本矿井的抽采瓦斯方法。4.2煤矿瓦斯的来源分析4.2.1矿井瓦斯来源矿井瓦斯来源主要为开采煤层在采掘过程中的直接涌出和受采动影响的岩石向矿井涌出的瓦斯，根据新安煤矿矿井数据计算

60、得，矿井瓦斯来源回采区占75.6%，掘进区占7.7%，采空区占16.7%，因此新安矿井瓦斯来源主要是本煤层开采过程中的涌出、掘进区涌出的瓦斯和采空区涌出的瓦斯。 4.2.2矿井瓦斯涌出构成 回采任务面瓦斯来源主要为回采过程中煤层涌出的瓦斯、采空区涌出的瓦斯、区段平巷涌出的瓦斯及顶底板向任务面涌出的瓦斯。4.3抽采方法的选择4.3.1抽采方法分类 1按抽采瓦斯的来源分为： 1本煤层瓦斯抽采开采层 2临近层瓦斯抽采上下临近层 3采空区瓦斯抽采全封锁、半封锁和钻孔 4)围岩瓦斯抽采 2按抽采的机理分为： 1)未卸压瓦斯抽采本煤层、围岩 2)卸压瓦斯抽采采空区 3按灰机瓦斯的方法分为： 1)钻孔抽采各