某煤礦煤層瓦斯基礎參數測定及抽放可行性研究報告(已改無錯字)

　　

【正文】 P0— 煤 層原始的絕對瓦斯壓力（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， m2/(MPa2 d)； q— 在排放瓦斯時間為 t 時，鉆孔煤壁單位面積瓦斯流量， m3/(m2 d)，可由下式確定： q=Q/2π r1L； Q— 在時間 t 時的鉆孔總流量， m3/d； L— 鉆孔見煤長度，一般等于煤層厚度， m； 試驗地點 煤層瓦斯含量 （ m3/t） 容重 （ t/m3） 瓦斯壓力 (MPa) 瓦斯含量系數 m3/(m3 ) 東翼主皮帶 205運輸巷 2051運輸巷 時間準數 F0=Bλ 煤層透氣性系數 λ 常 數 A 常 數 B 102～ 1 1～ 10 10～ 102 102～ 103 103～ 105 105～ 107 λ = λ = λ = λ = λ = λ = qr1 A= P02P12 B= α r12 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 21 α — 煤層瓦斯含量系數， m3/(m3 )。 因為 XX 煤礦沒有巖巷掘進，不具備徑向條件。 按照 上述方法在 XX 煤礦利用東翼主皮帶巷 、 205 運輸巷 煤層瓦斯流量衰減系數測定 鉆孔近似考察 2 號煤層透氣性。對表 26 中所列煤層的煤層透氣性系數進行計算，其所需參數及計算結果列于表 27。 表 27 煤層透氣性系數計算結果 3 2 號 煤層瓦斯抽放可行性論證 礦井瓦斯資源評價 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。瓦斯儲量的大小標志著瓦斯資源多少，同時亦是衡量有無開發利用價值的重要指標，可按下式計算： Wk=Wl十 W2十 W3 式中 Wk— 礦井瓦斯儲量， Mm3； Wl— 可采煤層的瓦斯儲量， Mm3； 1in1i 1i1 XAW ???? 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瓦斯的各不可采煤層的總瓦斯儲量， Mm3； 2in1i 2i2 XAW ???? 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； 地點 測定地點標高 （ m） 煤層瓦斯壓力 （ MPa） 瓦斯含量系數 (平均 ) m3/ () 煤層透氣性系數 m2/ () 時間準數 F0 東翼主皮帶 +750 150 205運輸巷 +920 165 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 22 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： W3＝ K(W1十 W2) K— 圍 巖瓦斯儲量系數，取 K＝ 。 礦井可開發瓦斯量（或稱可抽放量）是指在既定的開采技術條件下，按照目前的抽放技術水平所能抽出的最大瓦斯量。它反映著礦井瓦斯資源的開發程度，與其抽放工藝技術和抽放能力密切相關。一般采用下式計算： Wkc=η kW k 式中 Wkc— 礦井可抽瓦斯量， Mm3； η k— 礦井瓦斯抽放率，按照我國目前的技術水平，采用本煤層預抽和采空區抽放瓦斯時η k=30～ 35%，取η k=30%； Wk— 礦井瓦斯儲量 Mm3； 礦井開采 2 號煤層時，礦井瓦斯儲量包括 2 號煤層及 受采動影響 后 能向 2號煤層涌出瓦斯的 鄰近層煤層 ， 為 1號、 3號 、 6 號 。 所以在計算礦井瓦斯儲量時計算 2號 煤層 、 1號、 3 號、 6號煤層 及圍巖的瓦斯儲量。礦井瓦斯儲量和可開發瓦斯量的計算結果詳見表 31。 表 31 礦井 2 號 煤層瓦斯儲量計算表 煤層 煤層性質 煤炭儲量 (kt) 可采儲量 (kt) 瓦斯含量 (m3/t) 瓦斯儲量 (Mm3) 可開發量 (Mm3) 1號 上鄰近 層 4326 2504 2號 開采層 10815 6259 3號 下鄰近層 3056 1753 6號 下鄰近層 5031 2854 圍巖 按可采煤層瓦斯儲量的 10%計算 合計 由表 31可知 XX煤礦瓦斯總儲量為 ，可開發瓦斯量為 。礦井瓦斯總儲量較大。 礦井瓦斯涌出量預測 礦井瓦斯涌出量是礦井通風設計、瓦斯抽放和瓦斯管理必不可少的基礎參數，本次采用分源預測法對礦井瓦斯涌出量預測，該方法是根據煤層瓦斯含量， 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 23 按礦井瓦斯主 要涌出源 — 回采（包括開采層、圍巖和鄰近層）、掘進及采空區瓦斯涌出量進行計算，從而達到預測各采區、全礦井瓦斯涌出量之目的。 礦井瓦斯涌出量預測方法可概括為兩類：礦山統計預測法和分源預測法。本次采用分源預測法，該方法的實質是根據煤層瓦斯含量，按礦井瓦斯主要涌出源 回采（包括開采層、圍巖和鄰近層）、掘進及采空區瓦斯涌出規律對礦井各回采工作面、掘進工作面的瓦斯涌出量進行計算，從而達到預測各采區乃至全礦井瓦斯涌出量之目的。 XX 煤礦目前設計產量為 30 萬 t/a，改擴建后 產量將達到 90 萬 t/a，本次礦井瓦斯涌出來預測對兩 種產量的瓦斯涌出情況分別進行預測，預測時煤層瓦斯含量依據實測煤層瓦斯原始含量最大值取值。 年產 30 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。 開采層瓦斯涌出量按下式計算： )X(Xkkkq 1i0321hi ?????? iMm （ 31） 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， 取 ； 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 （ 31） 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 。 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 24 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。 圖 31 鄰近層的瓦斯排放率與層間距的關系曲線 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 32。 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 25 表 32 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 820t/d，工作面絕對瓦斯涌出量為?；夭晒ぷ髅嫱咚褂砍龀什痪獾?，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 （ 32） 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； 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 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 26 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 （ 33） 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 225m/mon 計算 )； L— 掘進巷道長度， 炮掘取 400m； 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 ?? （ 34） 式中 Vf— 煤中揮發份含量， %， 取 （取實驗室測定最大值） ； X0i— 煤層原始瓦斯含量， 。 根據式（ 34）計算： q01= [ +] = min 代入 （ 33）式計算得 : qB = (2 (400/)1/21)= 掘進工作面落煤瓦斯涌出量 )X(XvSq 1i0L ????? ii ? （ 35） 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 （煤層內面積） ， 回風順槽 ，運輸順槽 ； 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（ 35）式計算得： qL回 = ()=； qL運 = ()=。 再根據（ 32）式計算得： qL 回 =qB+qLi =＋ =； 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 27 qL 運 =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計 分別為 和 。 掘進工作面瓦斯涌