煤矿抽采瓦斯设计

1矿井瓦斯抽采技术手机：[phone]固话：0391-3987919办公室：210，318E-mail：[e-mail]，[e-mail]主讲：王兆丰(研究员)安丰华(博士)2第六章矿井抽采瓦斯设计及施工本节要求：通过设计范例，掌握瓦斯抽采设计步骤。3一、矿井概况§6.5矿井瓦斯抽采设计范例--麦地掌煤矿地面瓦斯抽采系统工程初步设计麦地掌煤矿位于山西省清徐县马峪乡陈家湾、麦地掌村，南距清徐县城约10km，属清徐详查勘探区和邢家社普查区的一部分。行政区划大部分属清徐县马峪乡管辖，北部局部属古交市邢家社乡管辖。矿井设计生产能力为120万t/a，开采深度+1000m至+650m标高，井田面积16.2391km2。4麦地掌煤矿交通位置图麦地掌煤矿5§6.5矿井瓦斯抽采设计范例--麦地掌煤矿地面瓦斯抽采系统工程初步设计麦地掌井田煤层特征表煤层编号煤层厚度距下层煤平均距离稳定性可采性020.00-2.001.072.08不稳定局部可采030.00-1.050.2011.46不稳定不可采10.00-0.900.454.59不稳定不可采21.55-3.252.423.42稳定全区可采30.00-0.750.1914.48不稳定不可采40.00-1.900.3624.81不稳定不可采60.91-2.751.8813.17稳定全区可采70.00-1.250.6212.92不稳定不可采8上0.00-0.700.432.24不稳定不可采81.42-2.652.2111.31稳定全区可采90.00-4.792.561.17稳定全区可采100.00-0.270.126.01不稳定不可采110.00-0.720.39不稳定不可采井田主要含煤地层为山西组及太原组，含煤13层，依次为02、03、1、2、3、4、6、7、8上、8、9、10、11号，其中2、6、8、9号煤层全井田或基本全井田稳定可采，02号煤层属局部可采的不稳定煤层，其余煤层均不可采。可采煤层特征表煤层厚度（m）煤层间距（m）含煤地层煤层号最小最大平均最小最大平均结构020.002.001.07简单11.5025.1018.75山西组21.553.252.42简单30.8952.5042.7260.912.751.88较简单26.1033.6429.2681.422.652.21简单7.3015.3211.31太原组90.004.792.56简单6§6.5矿井瓦斯抽采设计范例--麦地掌煤矿地面瓦斯抽采系统工程初步设计矿井采用斜井开拓，工业场地内布置主、副、回风三条斜井。矿井采用两个水平开拓全井田，水平之间采用轨道暗斜井及主、回风斜井延深的方式进行联系。矿井初期开采上煤组，一水平设在2号煤层底板中，水平标高+910m。02号及2号煤层盘区内采用联合布置。后期开采下煤组时，二水平设在8号煤层底板中，水平标高+850m。6号煤层盘区单独布置，8号和9号煤层盘区内联合布置。7§6.5矿井瓦斯抽采设计范例--麦地掌煤矿地面瓦斯抽采系统工程初步设计本井田主要可采煤层自上而下分别为02号、2号、6号、8号及9号煤层。全矿井划分为9个盘区，02及2号煤组3个盘区，6号煤组3个盘区，8号及9号煤组3个盘区。8§6.5矿井瓦斯抽采设计范例--麦地掌煤矿地面瓦斯抽采系统工程初步设计首采煤层为2号煤层，采用长壁采煤法，综合机械化回采工艺，全部垮落法管理顶板。一盘区为矿井首盘区，首盘区为两翼开采，投产时期布置一个2号煤层长壁综采工作面开采，工作面在盘区两翼间实行顺序开采，工作面长度为200m。采煤工作面与掘进工作面之比为1：2。矿井通风系统为中央并列式，通风方法为抽出式。工作面采用U型通风方式。9§6.5矿井瓦斯抽采设计范例--麦地掌煤矿地面瓦斯抽采系统工程初步设计可采煤层瓦斯成分与含量汇总表瓦斯自然成分（%）煤层号甲烷含量(mL/g.r)CH4CO2N2C2～C8020.91～4.142.53(2)33.70～50.0541.88(2)1.48～2.572.03(2)43.05～64.8153.93(2)0～4.3322.166(2)21.07～8.953.99(6)38.94～88.4262.51(6)0～24.377.60(6)11.58～47.4829.17(6)0～2.6200.763(6)61.32～3.642.48(2)36.77～49.5943.18(2)1.11～17.039.07(2)32.43～61.8447.14(2)0.28～0.9500.620(2)80.97～13.417.15(6)42.98～88.1462.22(6)0～4.192.24(6)9.35～52.8335.16(6)0～1.0800.760(6)911.39(1)59.17(1)3.17(1)37.61(1)0.052(1)10二、矿井瓦斯储量与矿井瓦斯涌出量预测§6.5矿井瓦斯抽采设计范例--麦地掌煤矿地面瓦斯抽采系统工程初步设计W—矿井瓦斯储量（Mm3）；W1—可采层的瓦斯储量（Mm3）；W2—受采动影响后能够向开采空间排放的各不可采煤层的瓦斯储量（Mm3）；W3—受采动影响后能够向开采空间排放的围岩瓦斯储量（Mm3）；A1i—矿井可采煤层i的资源量（Mt）；X1i—矿井可采煤层i的瓦斯含量（m3/t）；A2i—受采动影响后能够向开采空间排放的不可采煤层i的资源量（Mt）；A2i—受采动影响后能够向开采空间排放的不可采煤层i的瓦斯含量（m3/t）；K—围岩瓦斯储量系数，可取0.05~0.20；当围岩瓦斯很小时，可取W3=0；若含瓦斯量较多时，可按经验取值或实测确定。11§6.5矿井瓦斯抽采设计范例--麦地掌煤矿地面瓦斯抽采系统工程初步设计麦地掌煤矿各可采煤层瓦斯储量及可抽量汇总表类别煤层现保有储量（万t）平均瓦斯含量（m3/t）瓦斯储量（万m3）可抽量（万m3）021394.468366.42509.9226275.4850203.215060.9664190.6833524.810057.4482943.2823545.67063.68可采层95088.1840704.812211.44围岩15634.484690.344合计171979.351593.7812§6.5矿井瓦斯抽采设计范例--麦地掌煤矿地面瓦斯抽采系统工程初步设计回采工作面瓦斯涌出量计算表瓦斯涌出量合计煤层盘区瓦斯含量（m3/t）日产量（t）开采层（m3/t）邻近层（m3/t）相对涌出量（m3/t）绝对涌出量（m3/min）02号三盘区7.008645.158.8818.1710.90一盘区9.0034547.233.4710.7030.80二盘区10.0025908.413.6212.0325.962号三盘区9.0034547.233.4710.7030.80二、矿井瓦斯储量与矿井瓦斯涌出量预测13§6.5矿井瓦斯抽采设计范例--麦地掌煤矿地面瓦斯抽采系统工程初步设计掘进工作面瓦斯涌出量计算表瓦斯涌出量（m3/min）煤层盘区瓦斯含量（m3/t）巷长（m）掘进速度（m/mon）煤壁落煤合计02号三盘区7.0015003001.120.161.54一盘区9.0015003002.110.513.14二盘区10.0015003002.340.593.522号三盘区9.0015003002.110.513.1414§6.5矿井瓦斯抽采设计范例--麦地掌煤矿地面瓦斯抽采系统工程初步设计生产采区瓦斯涌出量预测结果表采区瓦斯涌出量合计盘区日产量（t/d）煤层回采（m3/t）产量（t）掘进（m3/min）相对涌出量（m3/t）绝对涌出量（m3/min）三盘区90902号18.178643.0732.0920.26一盘区363610.7034546.2918.3546.33二盘区272712.0325907.0321.9541.57三盘区36362号10.7034546.2918.3546.3315§6.5矿井瓦斯抽采设计范例--麦地掌煤矿地面瓦斯抽采系统工程初步设计矿井瓦斯涌出量预测结果表瓦斯涌出量合计阶段煤层日产量（t/d）生产采区（m3/t）已采采区系数相对涌出量（m3/t）绝对涌出量（m3/min）前期一盘区2号363618.351.4526.6167.19二盘区2号21.951.45中期三盘区02号363632.091.4535.5089.64后期三盘区2号363618.351.4526.6167.1916§6.5矿井瓦斯抽采设计范例--麦地掌煤矿地面瓦斯抽采系统工程初步设计工作面瓦斯涌出量构成预测结果表煤层盘区瓦斯涌出区域工作面涌出量开采层邻近层瓦斯涌出量（m3/min）10.903.097.8102三盘区所占比例(%)1002872瓦斯涌出量（m3/min）30.8017.3413.462一盘区所占比例(%)1005644瓦斯涌出量（m3/min）25.9615.1310.832二盘区所占比例(%)1005842瓦斯涌出量（m3/min）30.8017.3413.462三盘区所占比例(%)100564417§6.5矿井瓦斯抽采设计范例--麦地掌煤矿地面瓦斯抽采系统工程初步设计盘区瓦斯涌出量构成预测结果表煤层生产盘区瓦斯涌出区域盘区生产工作面掘进工作面采空区瓦斯涌出量（m3/min）20.2610.903.076.2902三盘区所占比例(%)100541531瓦斯涌出量（m3/min）46.3330.806.299.242一盘区所占比例(%)100661420瓦斯涌出量（m3/min）41.5725.966.299.322二盘区所占比例(%)100621523瓦斯涌出量（m3/min）46.3330.806.299.242三盘区所占比例(%)10066142018§6.5矿井瓦斯抽采设计范例--麦地掌煤矿地面瓦斯抽采系统工程初步设计矿井瓦斯涌出量构成预测结果表阶段生产盘区瓦斯涌出源矿井生产盘区已采采空区瓦斯涌出量(m3/min)67.1946.3320.86前期一盘区所占比例（%）1006931瓦斯涌出量(m3/min)89.6461.8227.82中期二盘区、三盘区所占比例（%）1006931瓦斯涌出量(m3/min)67.1946.3320.86后期三盘区所占比例（%）100693119§6.5矿井瓦斯抽采设计范例--麦地掌煤矿地面瓦斯抽采系统工程初步设计三、矿井瓦斯抽采必要性及可行性《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》第七条要求：有下列情况之一的矿井必须进行瓦斯抽采，并实现抽采达标：⑴开采有煤与瓦斯突出危险煤层的；⑵一个采煤工作面绝对瓦斯涌出量大于5m3/min或者一个掘进工作面绝对瓦斯涌出量大于3m3/min的；⑶矿井绝对瓦斯涌出量大于或等于40m3/min的；⑷矿井年产量为1.0～1.5Mt，其绝对瓦斯涌出量大于30m3/min的；⑸矿井年产量为0.6～1.0Mt，其绝对瓦斯涌出量大于25m3/min的；⑹矿井年产量为0.4～0.6Mt，其绝对瓦斯涌出量大于20m3/min的；⑺矿井年产量等于或小于0.4Mt，其绝对瓦斯涌出量大于15m3/min的。麦地掌煤矿，单独开采2号煤层时矿井绝对瓦斯涌出量为67.19m3/min，联合开采02号、2号煤层时矿井相对瓦斯涌出量为89.64m3/min，属于高瓦斯矿井。20§6.5矿井瓦斯抽采设计范例--麦地掌煤矿地面瓦斯抽采系统工程初步设计煤层瓦斯抽采难易程度分类表钻孔瓦斯流量衰减系数Α（d-1）煤层透气性系数λ（m2/MPa2·d）容易抽采＜0.003＞10可以抽采0.003～0.0510～0.1较难抽采＞0.05＜0.1钻孔自然瓦斯涌出特征参数名称煤层单位参考值百米钻孔初始瓦斯流量2m3/min·100m0.0529钻孔瓦斯流量衰减系数2d-10.017108煤层透气性系数2m2/(MPa2.d)0.61527煤层瓦斯压力2MPa0.22~0.36坚固性系数f值20.25瓦斯放散初速度△P221指标难易程度21§6.5矿井瓦斯