某煤礦煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測(cè)定及抽放可行性研究報(bào)告-wenkub.com

　 　

【正文】 所以從通風(fēng)能力來(lái)看回采工作面必須進(jìn)行瓦斯抽放，礦井必須建立瓦斯抽放系統(tǒng)。 回采和掘進(jìn)工作面配 風(fēng)分別為 840m3/s 和 600m3/s。 從礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)來(lái)看瓦斯抽放的必要性 根據(jù)礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)，礦井開(kāi)采 2 號(hào)煤層，年產(chǎn)量 30 萬(wàn) t 和 90萬(wàn) t時(shí)，工作面絕對(duì)瓦斯涌出量均大于 5m3/min， 達(dá)到了《規(guī)程》規(guī)定抽放的條件。 瓦斯抽放的必要性 根據(jù)國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局 2021 年頒布的《煤礦安全規(guī)程》第一百四十五條規(guī)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(tǒng)或井下臨時(shí)抽放系統(tǒng)： (1） 一個(gè)采煤工作面絕對(duì)瓦斯涌出量大于 5m3/min，或一個(gè)掘進(jìn)工作面絕對(duì)瓦斯涌出量大于 3m3/min，采用通風(fēng)方法解決不合理的。39。 XX 煤礦 2 號(hào)煤層 兩個(gè) 掘進(jìn)工作面最大瓦斯涌出量將達(dá)到 。 根據(jù) （ 311） 式計(jì)算得： qLi 綜 = ()=。其計(jì)算公式為： 1)(2qvDq vL0B ????? i （ 39） 式中 qB— 掘進(jìn)巷道煤壁瓦斯涌出量， m3/min； D— 巷道斷面內(nèi)暴露煤面周長(zhǎng)， ； v— 巷道平均掘進(jìn)速度， (按 300m/mon 計(jì)算 )； L— 掘進(jìn)巷道長(zhǎng)度， 綜 掘取 800m； q0i— 煤壁瓦斯涌出初速度， m3/m2 掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量包括掘進(jìn)時(shí)煤壁瓦斯涌出和落煤瓦斯涌出： qj=qB+qL （ 38） 式中 qj— 掘進(jìn)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(hào)煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測(cè)定及瓦斯抽放可行性論證 30 qL— 落煤瓦斯涌出量， m3/min。 礦井 回采工作面設(shè)計(jì)開(kāi)采強(qiáng)度約為 2240t/d，工作面絕對(duì)瓦斯涌出量為。各鄰近煤層瓦斯涌出量計(jì)算詳見(jiàn)表 33。 回采工作面鄰 近層瓦斯涌出量按 下式計(jì)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(gè)鄰近層的煤厚； m0— 開(kāi)采煤層的開(kāi)采厚度， m0=； Xi— 第 i個(gè)鄰近層的瓦斯含量 ，參照 2號(hào)煤層； Xic— 鄰近層的殘存瓦斯含量，參照 2 號(hào)煤層取值； Ki— 第 i個(gè)鄰近層受采動(dòng)影響的瓦斯排放率。即回采工作面的瓦斯涌出量包括開(kāi)采層瓦斯涌出量（包括圍巖）和鄰近煤層瓦斯涌出。1q ）（ 區(qū)礦井 （ 37） 式中 q 礦井 — 礦井瓦斯涌出量， m3/t； k\\— 已采采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)，取 k\\= q 區(qū) i— 第 i 個(gè)采區(qū)瓦斯涌出量， m3/t； A0i— 第 i 個(gè) 生產(chǎn)采區(qū)平均日產(chǎn)量， t； 根據(jù) （ 37） 式計(jì)算礦井相對(duì)瓦斯涌出量為 。 （ 3） 采區(qū)瓦斯涌出量預(yù)測(cè) 生產(chǎn)采區(qū)瓦斯涌出量系采區(qū)內(nèi)所有回采工作面、掘進(jìn)工作面及采空區(qū)瓦斯涌出量之和，其計(jì)算公式為： 011 /1440()1q AqAqkni ijini ic ）（采區(qū) ?? ?? ?????? （ 36） 式中 q 采區(qū) — 生產(chǎn)采區(qū)瓦斯涌出量， m3/t； k— 生產(chǎn)采區(qū)內(nèi)采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)，取 k= qci— 第 i 個(gè)回采工作面瓦斯涌出量， m3/t； Ai— 第 I個(gè)回采工作面平均日產(chǎn)量； t； qji— 第 i 個(gè)掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量， m3/min； A0— 生產(chǎn)采區(qū)平均日產(chǎn)量， 910t； 按 （ 36） 式計(jì)算出一采區(qū)瓦斯相對(duì)涌出量為 ，采區(qū)日產(chǎn) 910t 時(shí)絕對(duì)涌出量為 。 再根據(jù)（ 32）式計(jì)算得： qL 回 =qB+qLi =＋ =； 南山煤礦 2 號(hào)煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測(cè)定及瓦斯抽放可行性論證 27 qL 運(yùn) =qB+qLi =＋ =。 min 按下式計(jì)算： 0i2f0i 0 . 1 6 ]X)0 4 (V0 . 0 2 6 [0 . 0 0q ?? （ 34） 式中 Vf— 煤中揮發(fā)份含量， %， 取 （取實(shí)驗(yàn)室測(cè)定最大值） ； X0i— 煤層原始瓦斯含量， 。 掘進(jìn)工作面煤壁瓦斯涌出量 在巷道掘進(jìn)過(guò)程中，巷 道周圍煤層中的瓦斯壓力平衡狀態(tài)遭到破壞，煤體內(nèi)部到煤壁間存在著壓力梯度，瓦斯就會(huì)沿煤體裂隙及孔隙向巷道泄出。回采工作面瓦斯涌出呈不均衡的，其不均衡系數(shù)在 ～ 之間，取 。 南山煤礦 2 號(hào)煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測(cè)定及瓦斯抽放可行性論證 25 表 32 2 號(hào)煤層各鄰近層瓦斯涌出量計(jì)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(hào) 煤層 距離 瓦斯排放率 相對(duì)瓦斯 涌出量 備 注 m m m3/t m3/t m % m3/t 1 90 上鄰近層 2 開(kāi)采層 3 70 下鄰近層 5 15 6 5 合計(jì) 注：未測(cè)定過(guò)含量的煤層按 2號(hào)煤層的瓦斯含量實(shí)測(cè)最大值取值。 Ki值與鄰近層的位置、煤層傾角、層間距離等多種因素有關(guān)。 開(kāi)采層瓦斯涌出量按下式計(jì)算： )X(Xkkkq 1i0321hi ?????? iMm （ 31） 式 中 qhi— 開(kāi)采層瓦斯涌出量， m3/t； k1— 圍巖瓦斯涌出系數(shù)。本次采用分源預(yù)測(cè)法，該方法的實(shí)質(zhì)是根據(jù)煤層瓦斯含量，按礦井瓦斯主要涌出源 回采（包括開(kāi)采層、圍巖和鄰近層）、掘進(jìn)及采空區(qū)瓦斯涌出規(guī)律對(duì)礦井各回采工作面、掘進(jìn)工作面的瓦斯涌出量進(jìn)行計(jì)算，從而達(dá)到預(yù)測(cè)各采區(qū)乃至全礦井瓦斯涌出量之目的。 表 31 礦井 2 號(hào) 煤層瓦斯儲(chǔ)量計(jì)算表 煤層 煤層性質(zhì) 煤炭?jī)?chǔ)量 (kt) 可采儲(chǔ)量 (kt) 瓦斯含量 (m3/t) 瓦斯儲(chǔ)量 (Mm3) 可開(kāi)發(fā)量 (Mm3) 1號(hào) 上鄰近 層 4326 2504 2號(hào) 開(kāi)采層 10815 6259 3號(hào) 下鄰近層 3056 1753 6號(hào) 下鄰近層 5031 2854 圍巖 按可采煤層瓦斯儲(chǔ)量的 10%計(jì)算 合計(jì) 由表 31可知 XX煤礦瓦斯總儲(chǔ)量為 ，可開(kāi)發(fā)瓦斯量為 。一般采用下式計(jì)算： Wkc=η k 表 27 煤層透氣性系數(shù)計(jì)算結(jié)果 3 2 號(hào) 煤層瓦斯抽放可行性論證 礦井瓦斯資源評(píng)價(jià) 礦井瓦斯儲(chǔ)量應(yīng)為礦井可采煤層的瓦斯儲(chǔ)量、受采動(dòng)影響后能夠向開(kāi)采空間排放的不可采煤層及圍巖瓦斯儲(chǔ)量之和。 )。 表 25 煤層瓦斯含量系數(shù)計(jì)算 (3)煤層透氣性系數(shù)計(jì)算 徑向流量法計(jì)算煤層透氣性系數(shù)的公式如下 表 26 徑向流量法計(jì)算煤層透氣性系數(shù)公式表 表中： F0— 時(shí)間準(zhǔn)數(shù)，無(wú)因次； P0— 煤 層原始的絕對(duì)瓦斯壓力（表壓力加 ）， MPa； P1— 鉆孔中的瓦斯壓力，一般為 ； r1— 鉆孔半徑， m； λ — 煤層透氣性系數(shù)， m2/(MPa2 (2)瓦斯含量系數(shù)測(cè)定 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的煤層瓦斯含量和間接法反算出的煤層瓦斯壓力，用下式確定瓦斯含量系數(shù)： α =X間接法計(jì)算煤層原始瓦斯壓力的方法和公式如 下： 式中 X— 煤層原始瓦斯含量， m3/t； a、 b— 煤的瓦斯吸附常數(shù)， m3/t； p— 煤層瓦斯壓力， MPa； Aad— 煤的 灰份 ， %； Mad— 煤的 水份 ， %； k— 煤的孔隙體積， m3/m3； γ — 煤的視密度， t/m3。目前，國(guó)內(nèi)通常采用徑向流量法來(lái)確定煤層透氣性系數(shù)。 對(duì)（ 21）式積分，可以得到任意時(shí)間 t 內(nèi)鉆孔自然瓦斯涌出總量 Qt； 即： Qt=QJ(1eα t) 式中： Qt— 時(shí)間 t 內(nèi)鉆孔自然瓦斯涌出總量， m3； QJ— 鉆孔極限瓦斯涌出量， QJ= 1440 q0/α， m3 其余符號(hào)意義同前。作為孔隙發(fā)育程度的衡量指標(biāo)，孔隙率測(cè)定是在實(shí) 驗(yàn)室進(jìn)行的，它通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集的煤樣測(cè)定煤的真假密度來(lái)計(jì)算，計(jì)算公式如下： Φ =（ d 真 d 假 ） / d 真 式中 ： Φ — 煤孔隙率， m3/m3； d 真 — 煤真密度， t/m3； d 假 — 煤假密度（又稱視密度）， t/m3。目前，煤的瓦斯吸附常數(shù)測(cè)定只能在實(shí)驗(yàn)室完成。 r) 原煤瓦斯含量 (m3/t) (m3/t (4)將解吸測(cè)定后的煤樣連同煤樣罐送實(shí)驗(yàn)室測(cè)定其殘存瓦斯量、 水份 、 灰份 等； (5)根據(jù)煤樣損失瓦斯量、解吸瓦斯量及殘存瓦斯量和煤中可燃質(zhì)重量，即可求出煤樣的瓦斯含量： X=(V0+V1+V2)/G0 式中： Vo— 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煤樣瓦斯解吸量， ml； V1— 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煤樣損失瓦斯量， ml； V2— 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煤樣殘存瓦斯量， ml； G0— 煤樣可燃質(zhì)重量， ； X— 煤樣可燃基瓦斯含量， ml/。該方法測(cè)定煤層瓦斯含量的原理是：根據(jù)煤樣瓦斯解吸量、解吸規(guī)律推算煤樣從采集開(kāi)始至裝罐解吸測(cè)定前的損失瓦斯量，再利用解吸測(cè)定后煤樣中殘存瓦斯量計(jì)算煤層瓦斯含量。礦井總進(jìn)風(fēng)量 61m3/s，回采工作面風(fēng) 量 20m3/s，普掘工作面 2 9m3/s，硐室 9m3/s，接替工作面 10m3/s，其它 4m3/s。 礦井通風(fēng) 根據(jù)井田開(kāi)拓部署，井田 采 用斜井 開(kāi)拓。s東翼皮帶巷東翼運(yùn)料巷東翼回風(fēng)巷205運(yùn)輸開(kāi)拓205回風(fēng)開(kāi)拓205上山回風(fēng)205上山運(yùn)輸011回采工作面采空區(qū)采空區(qū)主斜井副斜井行人斜井瓦斯含量及流量測(cè)定地點(diǎn)瓦斯含量及流量測(cè)定地點(diǎn)圖 12 XX 煤礦巷道目前布置示意圖 礦井目前 年產(chǎn)煤炭 30 萬(wàn) t， 采用炮采采煤法， 礦井 改 擴(kuò) 建為年產(chǎn) 90 萬(wàn) t礦井 后，采用一次采全高綜采采煤法 。副斜井擔(dān)負(fù)礦井人員升降、矸石提升、 材料設(shè)備下放等所有輔助提升任務(wù)，是礦井的主要進(jìn)風(fēng)井筒，兼做安全出口。煤層 絕 大部分在沼氣帶中，少量在氮?dú)?沼氣帶。 9+10 號(hào)、 11號(hào)煤層粘結(jié)指數(shù)平均值分別為 22,屬弱粘結(jié)性煤。 9+10 號(hào)煤層原煤干基高位發(fā)熱量 平均為 。 （ 3）氟、砷、氯 南山煤礦 2 號(hào)煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測(cè)定及瓦斯抽放可行性論證 10 各煤層氟含量一般在 70PPM，砷含量一般在 12PPM，氯含量在 %左右。浮煤 硫份 為%,平均 %，屬高硫煤。 3 號(hào)煤層原煤干基全硫含量為 %,平均 %,浮煤 硫份 為%，平均 %,屬中低硫煤。 均屬 低揮發(fā) 份 煤。 3 號(hào)煤層浮煤干燥無(wú)灰基 揮發(fā)份 為均值 %。 9+10 號(hào)煤層原煤干基 灰份 為 %,平均 %,浮煤干基 灰份 為%,平均 %，屬特低灰煤。 （ 2） 灰份 1 號(hào)煤層原煤干基 灰份 為 %,平均 %,浮煤干基 灰份 為%,平均 %,屬低灰煤。 （二）顯微煤巖特征 鏡質(zhì)組含量一般在 %左右，半鏡質(zhì)組含量一般在 %左右，絲質(zhì)組含量一般在 － %之間，礦物含量一般在 1015%左右。構(gòu)造為層狀、塊狀。 11號(hào)煤層 位于太原組下段的下部，厚度 ，平均 。 6號(hào)煤層 南山煤礦 2 號(hào)煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測(cè)定及瓦斯抽放可行性論證 7 位于太原組上段中部，厚度 ，與 3 號(hào)煤層間距 ，厚度變化大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，含 01層夾矸，頂、底板巖性多為泥巖或粉砂巖。 2號(hào)煤層 位于山西組中下部，間距 1 號(hào)煤層大約 34m，厚度 ，平均 ，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不含夾石，頂板巖性為粉砂巖，底板為泥巖。 太原組平均厚度 ，含煤 8層，總厚度為 ，含煤系數(shù) %。 綜上所述該區(qū)構(gòu)造屬簡(jiǎn)單類。