界溝瓦斯抽放設計畢業設計-資料下載頁

【導讀】它安全地點的方法。根據預測結果，界溝礦全礦井絕對瓦斯涌出量為，是。本設計針對界溝72煤層開采存在的瓦斯涌出量大等問題，結合該礦72煤層。以抽放且礦開采時必須建立瓦斯抽放系統。根據前面所得參數確定界溝礦采用本煤層預。瓦斯抽放泵選擇的型號為2BEY-42型，2BE1-303水環式真空泵，同時確定了泵站的附屬設施。在設計的最后提出了一些具體的安全操作要求和說明。

　　

【正文】 層交互組成。砂巖裂隙不發育，富水性弱，開采中一般不會出現較大涌水，可疏干。根據煤系的組合特征，可將其自上而下大致分為 72 煤層以上隔水層 (段 )， 8 煤層頂底板砂巖裂隙含水層 (段 )、鋁質泥巖 10 煤層頂板隔水層 (段 )、 10 煤層頂底板砂巖裂隙含水層 (段 )和 10 煤層～石炭系太灰頂界隔水層 (段 )。煤系砂巖裂隙含水層是礦井開采的直接充水水源。 ④ 、石炭系太原組灰巖與其間的砂巖、泥巖、粉砂巖和薄煤層組成。共含灰巖 13層，累厚 63m左右， 8 灰厚度較大。灰巖中巖溶裂隙淺部比較發育，富水性強。根據中央采區鉆探注漿資料，太灰富水性強，水文地質條件復雜，有 0~21m 的原始導高，在底板薄弱地段及構造發育段，極易發生突水的可能。太灰巖溶裂隙含水層威脅著礦井開采的安全。 煤層及煤質 1) 煤層： 本井田的含煤地層為華北型石炭、二疊系，其中二疊系的山西組與上、下石盒子組為主要含煤層段。 井田內二疊系的山西組與上、下石盒子組共含 10 和 11 計 4 個煤組 ，煤層平均可采總厚 ；其中 7 82 和 10 煤層為主要可采煤層 ，全區可采， 其余煤層 煤層為次要可采煤層 。 表 21 主要煤層一覽表 Table 21 The main coal seam List 注： 7 72 煤層間距為 ,7 82 煤層間距為 ， 8 10 煤層間距為 。 2）煤質 依據《中國煤炭分類國家標準》（ GB575186）， 72 煤層為低灰～中灰、特低硫～低煤層 平均厚度（ m） 頂板巖性 底板巖性 結構 可采性 穩定性 71 以泥巖為主，少量砂巖 以泥巖為主 簡單 局部可采 較穩定 72 多為泥巖，局部為砂巖和粉砂巖 以泥巖為主 較簡單 全區開采 較穩定 — 穩定 82 主要為砂巖，少量為粉砂巖和泥巖 以泥巖為主 較簡單 全 區開采 較穩定 — 穩定 10 多為砂巖，泥巖和粉砂巖次之 多為粉砂巖和泥巖 較復雜 全區開采 較穩定 — 穩定 河南理工大學本科畢業設計 12 硫、特低磷、高發熱量和具很強粘結性的肥煤，有少量焦煤和氣煤。原煤 水份平均 ％，灰分平均值 %,揮發分平均值為 %,為中高揮發分煤，原煤硫含量稍低，屬于低硫煤 ,磷含量平均 值 %,屬特低磷煤。 煤層瓦斯 、自然及爆炸傾向性 根據《界溝煤礦補充勘探地質報告》瓦斯資料， 72 煤層瓦斯含量為 m3/t。 界溝 礦井開采的 界溝 煤層未發生過自燃現象，根據鉆孔采樣試驗， 72 煤層還原樣與氧化樣燃點之差為 6～ 33 C176。,屬不自燃 不易自燃煤層。 72 煤層煤塵均有爆炸性，要做好防塵抑爆工作。 礦井開拓、開采概況 礦井采用立井、主要大巷及石門開拓方式；設計采用一個水平上、下山開采，礦井共有三個井筒，即為主井、副井、回風井，井口標高均為 +， 井底車場標高為 425m。72 煤層平 均傾角為 10176。， 回采工作面采用單一走向長 壁布置、綜合機械化采煤方法，后退式回采，全部垮落法管理頂板。 本設計主要針對界溝礦井東一采 72 煤層。采區設有一個回采工作面和兩個掘進工作面。 井田南北長約 ，東西寬約 ，面積約為 。 界溝 礦井地質儲量為；可采儲量為 。 界溝 礦井設計生產能力為 ， 服務年限為 年。 礦井通風 本礦井采用中央并列式通風方式，由主井、副井進風，中央風井回風，機械抽出式負壓通風。 目前中央風井安裝 2 臺 BDK8№28 型對旋式風機。 工作面采用 “U”型通風，掘進工作面均采用壓入式獨立通風。 河南理工大學本科畢業設計 13 3 礦井瓦斯賦存情況 煤層瓦斯基本參數 煤層瓦斯賦存基本參數是礦井瓦斯防治和瓦斯抽放設計的依據。對于瓦斯抽放來說，煤層瓦斯基本參數包括：煤層瓦斯壓力、煤層瓦斯含量 、煤的殘存瓦斯含量 、煤層透氣性系數、煤的孔隙率、煤對瓦斯吸附常數、百米鉆孔瓦斯流量及其衰減系數等。 72煤層瓦斯基本參數值詳見表 31。 表 31 煤層瓦斯基本參數值表 Tab31 seam gas basic parameter values table 參數名稱 參數值 煤層原始瓦斯壓力 煤層平均瓦斯含量 平均殘存瓦斯含量 2m3/t 煤的孔隙體積 煤對瓦斯吸附常數 a=， b= 煤層透氣性系數 λ= m2/MPa2?d 鉆孔瓦斯流量衰減系數 d1 百米鉆孔初始瓦斯流量 m3/min?100m 煤層瓦斯含量 煤層瓦斯含量是單位質量煤中所含的瓦斯體積 (換算為標準狀態 )，單位是 m3/t 或mL/g。煤層瓦斯含量也可用單位質量純煤 (去掉煤中水分和灰分 )的瓦斯 體積表示，單位是 m3/tr。本次設計中得到的所設計 72 煤層地堪瓦斯含量平均為 。 煤層瓦斯壓力 煤層瓦斯壓力是指煤孔隙中所含游離瓦斯的氣體壓力，即氣體作用于孔隙壁的壓河南理工大學本科畢業設計 14 力。煤層瓦斯壓力是決定煤層瓦斯含量的一個主要因素，當煤的吸附能力相同時，煤層瓦斯壓力越高，煤中所含瓦斯量也越大。本次設計中得到的所設計煤層的原始瓦斯壓力為 。 煤層透氣性系數 煤層透氣性系數是煤層瓦斯流動難易程度的標志，是煤層對于瓦斯流動的阻力，通常用透氣性系數表示。透氣性系數越大，瓦斯在煤層中流動越容易，透氣性系數 λ在我國 普遍用地單位 m2/MPa2d 。其物理意義是 1m長的煤體，當壓力平方差是 1MPa2時，通過 1m2的煤層斷面，每日流過的瓦斯立方米數。 1m2/MPa2d 相當于 。 根據收集資料，界溝煤礦 瓦斯透氣性系數為 m2/MPa2d 。 鉆孔瓦斯流量和流量衰減系數 鉆孔自然初始瓦斯涌出強度 q0 和鉆孔自然瓦斯流量衰減系數 α 是表征鉆孔自然瓦斯涌出特征的參數。 q0 和 α值要通過測定不同時間的鉆孔自然瓦斯涌出量并按下式回歸分析求得的，具體測定方法為：選擇新鮮暴露煤壁，沿煤層打一個孔徑 50～ 89mm，長30～ 40m的鉆孔，封孔后定期測量鉆孔自然瓦斯流量 qt，根據不同自排時間下的鉆孔自然瓦斯流量測定數組（ ti,qi ） ,按公式回歸 tt eqq ??? 0 分析求出 q0 和 α。 最后得出鉆孔流量衰減系數 。 礦井瓦斯儲量 計算范圍 計算范圍為礦井所有采區（一個回采工作面、兩個掘進工作面）。參與礦井儲量計算的煤層除了設計開采的 72 煤層，還包括圍巖中的瓦斯。 計算方法 根據《 MT501896礦井瓦斯抽放工程設計規范》第 ，礦井瓦 斯儲量應為礦井可采煤層的瓦斯儲量、受采動影響后能夠向開采空間排放的不可采煤層及圍巖瓦斯儲量之和。可按下式計算： 321 WWWW ??? (31) 式中 W—礦井瓦斯儲量， Mm3； W1—可采煤層的瓦斯儲量， Mm3； lini li XAW ??? 11 (32) Ali —礦井可采煤層 i的地質儲量， Mt X1i —礦井可采煤層 i的瓦斯含量， m3/t； W2 —受采動影響后能夠向開采空間排放的各不可采煤層的瓦斯儲量， Mm3； 河南理工大學本科畢業設計 15 ini i XAW 21 22 ??? (33) A2i—受采動影響后能夠 向開采空間排放的不可采煤層的地質儲量， Mt； X2i—受采動影響后能夠向開采空間排放的不可采煤層的瓦斯含量， m3/t； W3—受采動影響后能夠向開采空間排放的圍巖瓦斯儲量， Mm3，實測或按下式計算： )( 213 WWKW ?? (34) K—圍巖瓦斯儲量系數，一般取 K＝ ~。 本次設計中礦井瓦斯儲量計算結果， 礦井總地質 儲量為 ，界溝煤礦 71 煤層平均厚度為 ，地質儲量為 ，煤層平均瓦斯含量為 ； 72 煤層平均厚度為 ，地質儲量為 ，煤層平均瓦斯含量為 ； 82 煤層平均厚度為 ，地質儲量為 ，煤層平均瓦斯含量為 ， 82 煤層平均厚度為，地質儲量為 ，煤層平均瓦斯含量為 ，則： W11=?= W12=?= W13=?= W14=?= W1=W11+W12+W13+W14= W2=0 W3=(+0)= W= 礦井可抽瓦斯量及可抽期 瓦斯抽放率 根據《 MT501896礦井瓦斯抽放工程設計規范》第 ：設計瓦斯抽放率，可根據煤層瓦斯抽放難易程度、瓦斯涌出情況、采用的抽放瓦斯方法等因素綜合確定；也可參照鄰近生產礦井或條件類似礦井的數值選取。抽放率指標應符合現行的《礦井瓦斯抽放管理規范》的有關規定。 根據《 AQ102720xx煤礦瓦斯抽放規范》第 ： 瓦斯抽出率： ——預抽煤層瓦斯的礦井：礦井抽出率應不小于 20%，回采工作面抽出率應不小于25%； ——鄰近層卸壓瓦斯抽放的礦井：礦井 抽出率應不小于 35%，回采工作面抽出率應不小于 45%； 河南理工大學本科畢業設計 16 ——采用綜合抽放方法的礦井：礦井抽出率應不小于 30%； ——煤與瓦斯突出礦井：預抽煤層瓦斯后，突出煤層的瓦斯含量應小于該煤 層始突深度的原始煤層瓦斯含量或將煤層瓦斯壓力降到 以下。 礦井瓦斯抽采率應滿足表 32規定。 表 32 礦井瓦斯抽采率應達到的指標 Tab32 Mine gas drainage rate should reach indicators 礦井絕對瓦斯涌出量 Q（ m3/min） 礦井瓦斯抽采率（ %） Q＜ 20 ≥25 20≤Q＜ 40 ≥35 40≤Q＜ 80 ≥40 80≤Q＜ 160 ≥45 160≤Q＜ 300 ≥50 300≤Q＜ 500 ≥55 500≤Q ≥60 由于界溝煤礦 72 煤層的絕對瓦斯涌出量為 ，所以對應以上規定綜合考慮界溝 72 礦煤層的瓦斯抽放率應取 65%。 礦井可抽瓦斯量 礦井可抽瓦斯量是指礦井瓦斯儲量中在當前技術水平下能被抽出來的最大瓦斯量。其概算法是： 可抽瓦斯量 =瓦斯儲量 抽放率 =65%=。 可抽期 根據《 MT501896 礦 井瓦斯抽放工程設計規范》第 條及《 AQ102720xx 煤礦瓦斯抽放規范》第 都規定：礦井或水平的抽放年限應與其抽放瓦斯區域的開采年限相適應。 本次設計的礦井服務年限為 年。所以礦井可抽期也取 年。 河南理工大學本科畢業設計 17 4 瓦斯抽放的必要性和可行性論證 瓦斯抽放的必要性 規定 瓦斯抽放旨在保障礦井安全 生產，同時也是解決瓦斯問題的基本手段。眾所周知，加強通風是處理瓦斯的最有效方法，而當瓦斯涌出量大于通風所能解決的瓦斯涌出量時就應當采取抽放瓦斯措施，對于局部區域的瓦斯超限（如上隅角等），采用通風方法可能無 法解決瓦斯問題或采用通風方法不合理時，也必須采取瓦斯抽放措施。 根據《煤礦安全規程》第 145 條及《 AQ102720xx 煤礦瓦斯抽放規范》第 ~條規定： 有下列情況之一的礦井，必須建立地面永久抽放瓦斯系統或井下臨時抽放瓦斯系統： （ 1） 1 個采煤工作面的瓦斯涌出量大于 5m3/min 或 1 個掘進工作面瓦斯涌出量大于3m3/min，用通風方法解決瓦斯問題不合理的。 （ 2）礦井絕對瓦斯涌出量達到以下條件的： ① 大于或等于 40m3/min； ② 年產量 ～ 的礦井，大于 30m3/min； ③ 年產量 ～ 的礦井，大于 25m3/min； ④ 年產量 ～ 的礦井，大于 20m3/min； ⑤ 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。 界溝煤礦 72 煤層的 7222 工作面的瓦斯涌出量大于 5m3/min， 并且依靠通風瓦斯無法解決。所以建立 瓦斯抽放系統是必要的。 礦井瓦斯涌出量預測 1. 預測方法選擇 瓦斯涌出量預測是指根據某些已知的相關數據，按照一定的方法和規律，預估出整個礦井或者局部區域瓦斯涌出量的工作。對于新建礦井，需要礦井瓦斯涌出量預測資料 ，作為通風