某煤礦煤層瓦斯基礎參數測定及抽放可行性研究報告-資料下載頁

【導讀】年建井，1980年8月建成投產。XX煤礦設計生產能力為30萬t/a，計劃未來改擴建后。礦井批準開采1號、2號、3號、6號、9+10號和11號煤層，目前開。采2號煤層，井田內煤層賦存穩定，儲量可靠。的瓦斯抽放提供基礎數據。XX煤礦委托煤炭科學研究總院XX研究院（以下簡稱XX研究。定及瓦斯抽放可行性研究”工作。該項目主要內容為測定2號煤層煤與瓦斯基礎參數，程技術人員大力協助下完成的，在此深表感謝！15″～112°09′30″。XX煤礦向西約1公里可至靈空山鎮，沿縣級公路。向西南經古縣北平鎮、古縣可達南同蒲線洪洞火車站，北部溝谷中，標高為+，相對高差。屬侵蝕強烈的中山區。冬春兩季雨雪較少，夏末秋初雨量較大。一月份氣溫最低，平均為零下℃，七月份氣溫最高，為37°-38℃，年平均氣溫℃。礦區地表水屬黃河水系。溝谷內一般無水流，每逢雨季雨水順溝谷匯入柏。基本地震加速度值為。現依據礦區內南-1、南-2、南-3、本組為含煤地層的沉積基底。

　　

【正文】 出呈不均衡的，其不均衡系數也在 ～ 之間，取 。 XX 煤礦 2號煤層掘進工作面最大瓦斯涌出量將 分別 達到 。 （ 3） 采區瓦斯涌出量預測 生產采區瓦斯涌出量系采區內所有回采工作面、掘進工作面及采空區瓦斯涌出量之和，其計算公式為： 011 /1440()1q AqAqkni ijini ic ）（采區 ?? ?? ?????? （ 36） 式中 q 采區 — 生產采區瓦斯涌出量， m3/t； k— 生產采區內采空區瓦斯涌出系數，取 k= qci— 第 i 個回采工作面瓦斯涌出量， m3/t； Ai— 第 I個回采工作面平均日產量； t； qji— 第 i 個掘進工作面瓦斯涌出量， m3/min； A0— 生產采區平均日產量， 910t； 按 （ 36） 式計算出一采區瓦斯相對涌出量為 ，采區日產 910t 時絕對涌出量為 。采區瓦斯涌出也是不均衡的，其不均衡系數在 ～，取 ，這樣采區最大瓦斯涌出量將達到 。 （ 4） 礦井瓦斯涌出量預測 ?? ?? ???? ni iini i AAqk 1 001 /()39。39。1q ）（ 區礦井 （ 37） 式中 q 礦井 — 礦井瓦斯涌出量， m3/t； k\\— 已采采空區瓦斯涌出系數，取 k\\= q 區 i— 第 i 個采區瓦斯涌出量， m3/t； A0i— 第 i 個 生產采區平均日產量， t； 根據 （ 37） 式計算礦井相對瓦斯涌出量為 。 當礦井日產量為 910t時，絕對涌出量為 。礦井瓦斯涌出也是不均衡的，其不均衡系數在 南山煤礦 2 號煤層瓦斯基礎參數測定及瓦斯抽放可行性論證 28 ～ 之間，取 ，這樣礦井最大瓦斯涌出量將達到 。 年產 90 萬 t 時礦井瓦斯涌出量預測 （ 1） 工作面瓦斯涌出量預測 XX 煤礦開采的 2 號 煤層與其鄰近的煤層 相距較近， 所以開采 2 號煤層期間礦井的瓦斯涌出量主要來自于本煤層和鄰近煤層。即回采工作面的瓦斯涌出量包括開采層瓦斯涌出量（包括圍巖）和鄰近煤層瓦斯涌出。 開采層瓦斯涌出量（包括圍巖）按下式計算： )X(Xkkkq 1i0321hi ?????? iMm 式中 qhi— 開采層瓦斯涌出量， m3/t； k1— 圍巖瓦斯涌出系數。其值取決于工作面頂板管理方法，取 k1=； k2— 工作面丟煤瓦斯涌出系數，其值為工作面回采率 95%的倒數， ； k3— 準備巷道預排瓦斯對工作面煤體瓦斯涌出影響系數， k3=（ L2h） /L； L— 工作面長度，取 L=150m； h— 巷道瓦斯預排等值寬度，焦煤取 h=15m； m— 煤層的實際厚度，取 m=； M— 煤層的開采厚度， 取 m=； X0i— 煤層原始瓦斯含量，取 ； X1i— 煤的殘存瓦斯含量， 取 。 按上式計算，開采 2 號煤層時，回采工作面本煤層瓦斯涌出量預測結果為。 回采工作面鄰 近層瓦斯涌出量按 下式計算： i i ic1 0q (X X )n icii m Km?? ? ? ? q22— 回采工作面鄰近層瓦斯涌出量， m3/t； mi— 第 i個鄰近層的煤厚； m0— 開采煤層的開采厚度， m0=； Xi— 第 i個鄰近層的瓦斯含量 ，參照 2號煤層； Xic— 鄰近層的殘存瓦斯含量，參照 2 號煤層取值； Ki— 第 i個鄰近層受采動影響的瓦斯排放率。 Ki值與鄰近層的位置、煤層 南山煤礦 2 號煤層瓦斯基礎參數測定及瓦斯抽放可行性論證 29 傾角、層間距離等多種因素有關。 鄰近層的瓦斯排放率與層間距的關系見圖 31。 開采 2 號煤層時可向該煤層涌出瓦斯的鄰近層有 6號等 4 個距離較近的鄰近煤層。各鄰近煤層瓦斯涌出量計算詳見表 33。 表 33 2 號煤層各鄰近層瓦斯涌出量計算表 煤 層 名 稱 煤 厚 采 厚 原始瓦斯 含 量 殘存瓦斯 含 量 距 2號 煤層 距離 瓦斯排放率 相對瓦斯 涌出量 備 注 m m m3/t m3/t m % m3/t 1 90 上鄰近層 2 開采層 3 70 下鄰近層 5 15 6 5 合計 注：未測定過含量的煤層按 2號煤層的瓦斯含量實測最大值取值。 除上述主要煤層外，還有其他一些較薄或距離很遠的煤層，其涌出量可以忽略不計。 工作面的相對瓦斯涌出量為： q 回 ＝ q 開 ＋ q 鄰 =+=礦井正式開采時，工作面平均相對瓦斯涌出量預測為 。 礦井 回采工作面設計開采強度約為 2240t/d，工作面絕對瓦斯涌出量為。回采工作面瓦斯涌出呈不均衡的，其不均衡系數在 ～ 之間，取 。這樣回采工作面最大瓦斯涌出量將達到 。 （ 2） 掘進工作面瓦斯涌出量預測 XX 煤礦設計布置 兩個炮掘工 作面同時掘進。 掘進工作面瓦斯涌出量包括掘進時煤壁瓦斯涌出和落煤瓦斯涌出： qj=qB+qL （ 38） 式中 qj— 掘進工作面瓦斯涌出量， m3/min； qB— 煤壁瓦斯涌出量， m3/min； 南山煤礦 2 號煤層瓦斯基礎參數測定及瓦斯抽放可行性論證 30 qL— 落煤瓦斯涌出量， m3/min。 掘進工作面煤壁瓦斯涌出量 在巷道掘進過程中，巷道周圍煤層 中的瓦斯壓力平衡狀態遭到破壞，煤體內部到煤壁間存在著壓力梯度，瓦斯就會沿煤體裂隙及孔隙向巷道泄出。單位時間內單位面積暴露煤壁泄出的瓦斯量（煤壁瓦斯涌出速度）隨著煤壁暴露時間的延長而降低。通常暴露 6 個月后煤壁瓦斯涌出基本穩定。其計算公式為： 1)(2qvDq vL0B ????? i （ 39） 式中 qB— 掘進巷道煤壁瓦斯涌出量， m3/min； D— 巷道斷面內暴露煤面周長， ； v— 巷道平均掘進速度， (按 300m/mon 計算 )； L— 掘進巷道長度， 綜 掘取 800m； q0i— 煤壁瓦斯涌出初速度， m3/m2 min 按下式計算： 0i2f0i 0 . 1 6 ]X)0 4 (V0 . 0 2 6 [0 . 0 0q ?? （ 310） 式中 Vf— 煤中揮發份含量， %， （取實驗室測定最大值） ； X0i— 煤層原始瓦斯含量， m3/t，取 。 q0i= [ ()2+] = min 根據（ 39）式計算得 : qB = (2 (800/)1/21)= 掘進工作面落煤瓦斯涌出量 )X(XvSq 1i0L ????? ii ? （ 311） 式中 qLi— 掘進巷道落煤瓦斯涌出量， m3/min； v— 巷道平均掘進速度， ； S— 掘進巷道斷面積， ； γ — 煤的密度，γ 1=（取實測數據平均值）； X0i— 煤層原始瓦斯含量， m3/t， X0取 ； X1i— 煤層殘存瓦斯含量， m3/t， X1取 。 根據 （ 311） 式計算得： qLi 綜 = ()=。 南山煤礦 2 號煤層瓦斯基礎參數測定及瓦斯抽放可行性論證 31 qj=qB+qLi =＋ =。 根據以上計算， XX 煤礦共布置兩個煤巷掘進工作面，掘進工作面瓦斯涌出量預測為 。 掘進工作面瓦斯涌出呈不均衡的，其不均衡系數也在～ 之間，取 。 XX 煤礦 2 號煤層 兩個 掘進工作面最大瓦斯涌出量將達到 。 （ 3） 采區瓦斯涌出量預測 生產采區瓦斯涌出量系采區內所有回采工作面、掘進工作面及采空區瓦斯涌出量之和，其計算公式為： 011 /1440()1q AqAqkni ijini ic ）（采區 ?? ?? ?????? （ 312） 式中 q 采區 — 生產采區瓦斯涌出量， m3/t； k— 生產采區內采空區瓦斯涌出系數，取 k= qci— 第 i 個回采工作面瓦斯涌出量， m3/t； Ai— 第 I個回采工作面平均日產量； t； qji— 第 i 個掘進工作面瓦斯涌出量， m3/min； A0— 生產采區平均日產量， 2730t； 按 （ 312） 式計算出一采區瓦斯相對涌出量為 ，采區日產 2730t時絕對涌出量為 。采區瓦斯涌出也是不均衡的，其不均衡系數在～ 之間，取 ，這樣采區最大瓦斯涌出量將達到 。 （ 4） 礦井瓦斯涌出量預測 ?? ?? ???? ni iini i AAqk 1 001 /()39。39。1q ）（ 區礦井 （ 313） 式中 q 礦井 — 礦井瓦斯涌出量， m3/t； k\\— 已采采空區瓦斯涌出系數，取 k\\= q 區 i— 第 i 個采區瓦斯涌出量， m3/t； A0i— 第 i 個 生產采區平均日產量， t； 根據 （ 313） 式計算礦井相對瓦斯涌出量為 。 當礦井日產量為 2730t時，絕對涌出量為 。礦井瓦斯涌出也是不均衡的，其不均衡系數在 南山煤礦 2 號煤層瓦斯基礎參數測定及瓦斯抽放可行性論證 32 ～ 之間，取 ， 這樣礦井最大瓦斯涌出量將達到 。 瓦斯抽放的必要性 根據國家煤礦安全監察局 2021 年頒布的《煤礦安全規程》第一百四十五條規定，凡有下 列情況之一的礦井，必須建立地面永久瓦斯抽放系統或井下臨時抽放系統： (1） 一個采煤工作面絕對瓦斯涌出量大于 5m3/min，或一個掘進工作面絕對瓦斯涌出量大于 3m3/min，采用通風方法解決不合理的。 （ 2） 礦井絕對瓦斯涌出量達到以下條件的： 大于或等于 40m3/min； 年產量 ～ 的礦井，大于 30m3/min； 年產量 ～ 的礦井，大于 25m3/min； 年產量 ～ 的礦井，大于 20m3/min； 年產量小于或等于 的礦井，大于 15m3/min。 （ 3） 開采有煤與瓦斯突出危險煤層的。 下面從三個方面來分析 XX 煤礦瓦斯抽放的必要性。 從礦井瓦斯涌出量預測來看瓦斯抽放的必要性 根據礦井瓦斯涌出量預測，礦井開采 2 號煤層，年產量 30 萬 t 和 90萬 t時，工作面絕對瓦斯涌出量均大于 5m3/min， 達到了《規程》規定抽放的條件。 從礦井通風能力來看瓦斯抽放的必要性 采掘 工作面實行瓦斯抽放的必要性判斷標準是：采掘工作面設計風量小于稀釋瓦斯所需要的風量，即 (314)式成立時，抽放瓦斯才是必要的。 C KQ ??? 0 （ 314） 式中： Q0— 采掘工作面設計風量， m3/s； Q— 采掘工作面的瓦斯涌出量， m3/min； K— 瓦斯涌出不均衡系數，取 k=； C— 《煤礦安全規程》允許的采掘工作面瓦斯濃度，％ （ C≤），取 %。 根據回采和掘進工作面瓦斯涌出量預測，年產 30 萬 t 時，回采和掘進工作 南山煤礦 2 號煤層瓦斯基礎參數測定及瓦斯抽放可行性論證 33 面瓦斯涌出量分別 在 ，根據上式計算需要風量約分別為 1508m3/s 和 476m3/s。 回采和掘進工作面配 風分別為 840m3/s 和 600m3/s。所以從通風能力來看回采工作面必須進行瓦斯抽放，礦井必須建立瓦斯抽放系統。 年產 90 萬 t 時，回采和掘進工作面瓦斯涌出量分 別在 ，根據上式計算需要風量約 分別為 4118m3/s 和 516m3/s。 回采和掘進工作面配風分別 為 840m3/s和 600m3/s。所以從通風能力來看回采工作面必須進行瓦斯抽放，礦井必須建立瓦斯抽放系統。 從開采深度增加和局部地區瓦斯可能增大來看瓦斯抽放的必要性 隨著礦井開采深度的增加，瓦斯含量會逐漸 增大，礦井的瓦斯涌出量將進一步增大。根據