《(冶金行业)采煤工作面瓦斯抽放技术设计精品》由会员分享，可在线阅读，更多相关《(冶金行业)采煤工作面瓦斯抽放技术设计精品（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、采煤工作面瓦斯抽放技术设计专 业：通风与安全系班 级：09通风（2）班姓 名： 张学伟指导老师： 姚向荣淮南职业技术学院通风与安全系2011年6月1地质概况：本工作面走向长度1500m、倾向长度120m，停采线至回风上山距离150m，采区回风上山长度1800m。局部弯头长度100m，工作面日产量3000t。本煤采区开采某煤层（2号），煤层厚度为5m；赋存稳定，倾角为15顶板为砂质泥岩，岩层不能致密，上覆1号煤层50m，煤厚2m。本区域本区有小断层，对开采影响不大。2煤层瓦斯参数和抽放瓦斯参数：2.1煤层瓦斯参数：1号煤层瓦斯含量为12m3/t.r，煤的密度为1.45t/m3，水分0.2%、灰分
2、21%、挥发份15%；2号煤层瓦斯含量为11.5m3/t.r，煤的密度为1.32t/m3，水分1.2%、灰分18%、挥发份17%。2.2抽放瓦斯参数：2号煤层透气性系数0.0276（m2/MPa2.d)，如用未卸压长钻孔预测抽煤层瓦斯，百米钻孔瓦斯抽和量为0.01m3/minhm。3瓦斯储量计算：3.1煤层瓦斯储量计算：根据已知条件：2号煤层瓦斯含量为11.5m3/t.r，煤的密度为1.32t/m3，水分1.2%、灰分18%、挥发份17%；1号煤层瓦斯含量为12m3/t.r，煤的密度为1.45t/m3，水分0.2%、灰分21%、挥发份15%。可以得到原始瓦斯含量，公式如下：式中：Q原矿井原始瓦
3、斯含量，m/t; Q可燃基可燃基瓦斯含量，m/t.r; Mad水分； Ad灰分。可得： 可采层瓦斯储量： 式中：Q原22号煤原始瓦斯含量，m/t； L2号煤工作面走向长度，m； H煤层厚度，m； D2号煤倾向长度，m； 2号煤的密度，t/m。可得： =9.292150051201.32 =1104（万t）3.2工作面可抽量计算：相对瓦斯涌出量q可由以下公式求得：式中：WC可燃基残存量，m/t可燃基残存量可根据表2-1查取表2-1q=9.292-3.2 (100-1.2-18)/100=6.7064可采抽瓦斯总含量W可： W可=qLHD =6.7064150051201.32 =7967203.
4、2（m）预抽纯量Q纯: Q纯=W可/(2460330)= 16.766(m/min)抽放量Q: Q= Q纯/0.4= 41.915(m/min)4瓦斯抽放的必要性可行性论证：4.1瓦斯抽放的必要性：根据供风量为1500m/min,工作面瓦斯浓度按0.6计算风排瓦斯量Qp=QC=15000.6/100=9m3/min。而工作面绝对瓦斯涌出量为16.766m3/min，如不可抽放瓦斯，则工作面的瓦斯浓度将超限，尚需抽放瓦斯量QCH4-Qp=16.766-9=7.766m3/min工作面瓦斯浓度才能维持0.64.2、瓦斯抽放的可行性：本煤层瓦斯抽放的可行性是指在自然透气条件下进行预抽的可能性，衡量本
5、煤层瓦斯预抽可行性指标有三个：煤层透气性系数（），钻孔瓦斯流量衰减系数（）和百米钻孔瓦斯极限抽放量衰减系数（Qj）。按、和Qj判断本煤层瓦斯抽放可行性标准如表2-2示。表2-2 本煤层预抽瓦斯难易程度分类表根据已知条件，2号煤层透气性系数=0.0276（/MPa2d）,2号煤属于较难抽采煤层，如不采取其他技术措施，基本不具备预抽本煤层瓦斯的可能性，因此，我们要选取合适的抽采方法来治理工作面的瓦斯超限。5瓦斯抽放方法设计：5.1、 瓦斯抽放方法分类与选择规定：a.按抽出瓦斯来源分：本煤层抽采、邻近层抽采、采空区抽采。b.按被抽采煤层的卸压状况分：原始煤体未卸压预抽瓦斯；煤层卸压后抽瓦斯。c.按抽
6、采瓦斯源的汇集工程方法分：抽采瓦斯钻孔法、抽采瓦斯巷道法和抽采瓦斯钻孔巷道综合法。根据MT5018-96矿井瓦斯抽放工程设计规范第4.1.1条规定：选择抽放瓦斯方法，应根据煤层赋存条件、瓦斯来源、巷道布置、瓦斯基础参数、瓦斯利用要求等因素经技术经济比较确定。并应符合下列要求：a)尽可能利用开采巷道抽放瓦斯，必要时可设专用抽放瓦斯巷道；b)适应煤层的赋存条件及开采技术条件；c)有利于提高瓦斯抽放率；d)抽放效果好，抽放的瓦斯量和浓度尽可能满足利用要求；e)尽量采用综合抽放；f)抽放瓦斯工程系统简单，有利于维护和安全生产，建设投资省，抽放成本低。根据AQ1027-2006煤矿瓦斯抽放规范第7.1.
7、2条规定：按矿井瓦斯来源实施开采煤层瓦斯抽放、邻近层瓦斯抽放、采空区瓦斯抽放和围岩瓦斯抽放；第7.1.3条规定：多瓦斯来源的矿井，应采用综合瓦斯抽放方法。瓦斯抽放系统选择还应注意以下问题：（a）分期建设、分期投产的矿井，抽放瓦斯工程可一次设计，分期建设、分期投抽。（b）抽放瓦斯站的建设方式，应经技术经济比较确定。一般情况下，宜采用集中建站方式。当有下列情况之一时，可采用分散建站方式：分区开拓或分期建设的大型矿井，集中建站技术经济不合理。矿井抽放瓦斯量较大且瓦斯利用点分散。一套抽放瓦斯系统难以满足要求。根据本煤层的特点，我们选取抽采瓦斯钻孔法，而钻孔抽采瓦斯的方法又有穿层钻孔抽采瓦斯、顺层钻孔抽
8、采和边采边抽。5.2、瓦斯抽放方法的比较和选择根据钻孔抽采瓦斯的优缺点及适用条件，我们最终选择顺层钻孔抽采，因为顺层钻孔抽采的适用条件是：单一煤层；煤层透气性较小但应有抽放可能；煤层赋存条件稳定，地质变化小；钻孔要提前打好，有较长的预抽时间；突出危险煤层（密集钻孔），而我们要设计的煤层就是煤层透气性较小但应有抽放可能，煤层赋存条件稳定，地质变化小。图回采工作面本煤层瓦斯抽放钻孔布置示意图5.3、抽放钻孔的参数：5.3.1钻孔直径：钻孔直径大，暴露煤壁面积就大，瓦斯涌出量相应也大，但二者增长并非线性关系，在煤层条件不同的情况下，瓦斯涌出量并不随孔径的增大而成比例增大。据测定结果，孔径由73mm提
9、高到300mm，钻孔的暴露面积增至4倍，而钻孔抽放量仅增至2.7倍，而日本赤平煤矿孔径由65mm增至120mm，抽放瓦斯量增加到3.5倍。孔径应根据钻机性能，施工速度与技术水平、抽放瓦斯量、抽放半径等因素确定，目前一般采用抽放瓦斯钻孔直径为60110mm。根据本煤层的特性，选取钻孔直径为90mm。5.3.2钻孔的长度：据实测结果，单一钻孔的瓦斯抽放量与其孔长基本上成正比关系，因此在钻机性能与施工技术水平允许的条件下，尽可能采用长钻孔以增加抽放量和效益。本煤层的倾向长度为120m，为了达到好的抽放效果，我们把钻孔从进风巷和回风巷顺煤层打入，进风巷打入的钻孔的长度为60m，回风巷打入的钻孔的长度为
10、70m。5.3.3钻孔的间距与抽放时间：2号煤层透气性系数0.0276（m2/MPa2.d)，根据表3-1，我们选取钻孔间距为3m。表3-1 钻孔间距选用参考值表煤层透气性系数(m2/(MPa2d)钻孔间距(m)备 注10-3-先采取卸压增透措施后，才能抽放10-310-22510-210-15810-1108121010根据课程设计给的条件，我们可知抽放时间为一年。5.3.4抽放负压与钻孔长度：钻孔抽放负压一般选用13.326.6kPa(即100200mmHg)，但最低不宜小于6.7kPa（50mmHg）。一些矿井提高抽放负压，抽放瓦斯量增大，但是也有的矿井抽放负压增加，抽放量变化不大。封孔
11、长度既应保证不吸入空气又应使封孔长度尽量缩短，一般情况下岩孔应不小于25m，煤孔应不小于410m。6工作面瓦斯抽放系统：6.1、抽采管路系统选择的原则：6.1.1 抽采管路系统应根据矿井开拓部署、井下巷道布置、抽采地点分布、瓦斯利用要求，以及矿井的发展规划等因素确定，并宜避免或减少主干管路系统的改动。6.1.2 管路的敷设宜减少曲线，并宜使管路的长度较短。6.1.3 管路宜敷设在矿车不经常通过的巷道中。若必须敷设在运输巷道内时，应采取必要的安全措施。6.1.4 当抽采设备或管路发生故障时，应使管道内溢出的瓦斯不流入采、掘工作面及机电硐室内。6.1.5 抽采管路系统宜符合管道运输、安装和维护方便
12、的要求。6.2抽采管路管径、壁厚计算及管材选择：6.2.1抽采管径选择：选择瓦斯管径，可按下式计算： 式中 D瓦斯管内径，m；Q管内瓦斯流量，m3/min；V瓦斯在管路中的经济流速，m/s，一般取V1015m/s，在此取10m/s。可得：6.2.2抽采管路壁厚选择：选择管路壁厚可按下式计算： （6.2.2）式中:管路壁厚（mm）；P管路最大工作压力（MPa）；d管路内径（mm）；容许压力（MPa），可取屈服极限强度的60；缺少比值时，铸铁管可取20MPa，焊接钢管可取60MPa，无缝钢管可取80MPa。管路最大工作取5Mpa,容许压力取80Mpa, =P*d/2=5*300/2*80=10mm
13、6.2.3 抽采管路管材应符合抗静电、耐腐蚀、阻燃、抗冲击、安装维护方便等要求。6.3抽采设备选型：6.3.1 抽采设备选型应符合下列规定。1 瓦斯抽采泵应选用湿式。2 抽采设备应配备防爆电气设备及防爆电动机。3 备用的抽采泵及附属设备应与抽采设备具有同等能力。6.3.2 标准状态下抽采系统压力可按下列公式计算：H=（Ht+Hc）K (6.6.2-1)Hr= hrm+hrj+ hk (6.6.2-2)Hc= hcm+hcj+ hz (6.6.2-3)式中 H 抽采系统压力（Pa）;Hr抽采设备出口侧（负压段）1015年内管路最大阻力损失（Pa）;Hc抽采设备出口侧（正压段）管路阻力损失（Pa）;K抽采系统压力富余系数，可取1.21.8；hrm入口侧（负压段）管路最大摩擦阻力（Pa）;hrj入口侧（负压段）管路局部阻力（Pa）;hk井下抽采钻孔的设计孔口负压（Pa）;hcm出口侧（正压段）管路最大摩擦阻力（Pa）;hrj出口侧（正压段）管路局部阻力（Pa）hz出口侧（正压段）的出口正压（Pa）；出口进入瓦斯储气罐，可取35005000 Pa。6.3.3 抽采泵工况压力可按下式计算：Pg=PdH （6.6.3）Pg抽采泵工况压力（Pa）；Pd抽采泵站的大气压力（Pa）；6.3.4 标准状态下抽采泵流量可按下式计算： (6.6.4)式中Qb
