瓦斯抽放设计手册

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1、1设计手册第一节 矿井抽放瓦斯设计依据及内容一设计依据煤层赋存条件（煤层和岩层的性质、厚度、倾角、层间距等）矿井瓦斯等级；矿井瓦斯地质图（或瓦斯等值线图） ；有关煤层瓦斯基础参数，如煤层瓦斯压力及梯度、煤层瓦斯含量、煤层透气性系数、钻孔瓦斯流量衰减系数等；矿井瓦斯储量及其分布、矿井及工作面瓦斯来源构成情况；矿井开拓部署、采区布置、采煤方法、通风系统及方式等。二设计内容矿井概况：煤层赋存条件、矿井煤炭储量、生产能力、巷道布置、采煤方法及瓦斯、通风状况；瓦斯鉴定参数：瓦斯压力、瓦斯含量及分布、煤层透气性系数及钻孔流量衰减系数；瓦斯基础参数计算或预测：如瓦斯含量、瓦斯涌出量、瓦斯储量、瓦斯可抽量及抽

2、放年限；抽放方法：钻场钻孔布置及工艺参数；抽放设备：抽放泵、管路系统、监测及安全装置；抽放泵站：泵房、供水、供电、采暖、避雷及其它；瓦斯利用：可利用量、利用方案、资金概算（属瓦斯利用专篇内容） ；技术经济：投资概算、完成工期、技术经济分析；设计文件：包括设计说明书、设备清册、资金概算、图纸；主要图纸：综合地质柱状图；煤层瓦斯地质图（或瓦斯等值线图） ；抽放瓦斯方法平、剖面图；抽放管路系统图；抽放瓦斯泵房设备平面布置图；抽放站场地平面布置图；供电系统图。第二节 建立瓦斯抽放系统的条件和指标从煤矿安全生产角度而言，建立矿井瓦斯抽放系统主要取决于抽放瓦斯的必要性指标，如瓦斯含量、瓦斯涌出量等，即在保

3、持回采面适宜风速（或允许风速）前提下合理的通风能力所能稀排的瓦斯量；同时取决于抽放瓦斯的可能性指标，如煤层透气性、瓦斯压力、钻孔瓦斯流量衰减系数等。矿井瓦斯抽放管理规范及反风规定指出：凡申请建立瓦斯抽放系统的矿井，应同时具备下列 4 个条件： 1 个采煤工作面的瓦斯涌出量5 m3/min 最小或 1 个掘进面的瓦斯涌出量 3 m3/min 最小；矿井瓦斯涌出量15 m 3/min 最小；每 1 个瓦斯抽放系统的抽放量预定可保持在不小于 2 m 3/min 最小；瓦斯抽放系统服务在 10 年以上。上述，项条件指标值是基于在保持回采面适宜风速（=2.0m/s）前提下合理的通风能力所能稀排的瓦斯量，

4、并假定回采面过风断面 S=5.0m2,瓦斯涌出不均衡系数取千瓦=1.3 。符合这一条件的矿井可遵循上述指标值。然而，在任意条件下，上述指标值不宜套用。在任意取定回采面风速（在规程规定范围内） 、回采面断面不确定的情况下，建立瓦斯抽放系统可参照下列指标： 一 回采工作面瓦斯涌出量参考指标1.绝对瓦斯涌出量指标（ 0 ） 回采面绝对瓦斯涌出量指标根据回采面过风断面的大小及回采面风速的取值来确定，即：（1-2）min46.0minV0 SVKwCSq绝式中 q 绝 回采面绝对瓦斯涌出量指标，m 3/min ；q0 通风所能稀释的瓦斯涌出量，m 3/min ；C 回风流最大瓦斯浓度，取 1%；KW 瓦

5、斯涌出不均衡系数，取 1.3；Smin回采面最小过风断面，m 2 ；Vi回采面风速，m/s。若取工作面适宜风速 V=2.0m/s，式（1-1）则为：2（1-2）min092.Sq绝若取工作面最大风速 V=4.0m/s，式（1-2）则为：（1-3）i841绝为便于设计及管理人员参考和套用指标，可根据回采面的最小过风断面 Smin 值，直接在图 1-1 中查出回采面考虑抽放的绝对瓦斯涌出量指标值。在回采面过风断面 S=5.0 m2，取回采面风速 V=2.0 m/s 的情况下，绝对瓦斯涌出量指标值约为 5.0 m3/min。2.相对瓦斯涌出量指标（ 0 相 ） 回采面相对瓦斯涌出量指标表达式为：（1

6、-4）ASVq min65KwASinC6140 相相式中 q 相 回采面相对瓦斯涌出量指标，m 3/ t；q0 相 通风所能稀释的瓦斯涌出量，m 3/min ；A 工作面产量，t/d；V 工作面风速，m/s；其余符号同式（1-1） 。当取适宜风速 V=2.0m/s，式（1-4）变为：（1-5）ASqmin013相相若取工作面最大风速 V=4.0m/s，式（1-4）则为：q 相 q0 相 2660 Smin/A （1-6）q0 相 随 V 的取值而成正比关系。按式（1-4）作曲线如图 1-2。例 某1204681820图 - 工 作 面 相 对 瓦 斯 涌 出 量 指 标 图(V=.m/s时

7、） q2=160/A39457/q8=106A图 1- 工 作 面 绝 对 瓦 斯 涌 出 量 指 标 图6=4.0m/sV532./1s3245786810923456q绝 iSn6084662048矿一个回采面的产量为 1000t/d，采场最小过风断面为 Smin =5.0m2。当根据回采面适宜风速 V=2.0 m/s 配风时，在图 1-2 中查得 q 绝 =6.65 m3/ t，即当 q 绝 6.65 m3/ t 时就应考虑抽放；若按风速 V=3.5 m/s配风，则： t/64.15.20相说明加大风量后，相对瓦斯涌出量指标值可达到 11.64 m3/ t。这样，加大工作面风速后，采面的

8、相对量达 11.64 m3/ t 以上时可考虑抽放。在回采过风断面 Smin =5.0m2、取风速 V=2.0 m/s，工作面产量为 500 t/d 的情况下，相对瓦斯涌出量指标值为 q0 相 = 13.3m3/ t（接近 15m3/ t） 。 二 。邻近层瓦斯涌出量参考指标： 1. 邻近层绝对瓦斯涌出量参考指标（q 0 邻 ）： 是否有必要实行邻近层瓦斯抽放，主要取决于邻近层与开采层的瓦斯涌出量之和是否超过了通风所能稀排的最大瓦斯量。即：（1-8）本本邻邻 qSminV46.06minq0 qKwCSV式中 q 邻 邻近层向开采层瓦斯涌出量指标，m 3/min ；q0 邻 回采面通风所能稀释

9、的瓦斯涌出量，m 3/min ；C 回风流最大瓦斯浓度，取 1%；KW 瓦斯涌出不均衡系数，取 1.3；Smin开采层采面最小过风断面，m 2 ；Vi回采面风速，m/s。 q 本 开采层本层瓦斯涌出量（或经本煤层抽放后的瓦斯） ；将式 1-8 绘成曲线如图 1-3。根据 Smin 值、 q 本 值即可在图中查出相应的指标值 q0 邻 。例某开采层采面本层瓦斯涌出量为 1.5 m3/min，采场过风断面 Smin =3.0m2，风速 V=2.0 m/s，从图 1-3中可查得邻近层向开采层允许涌入的瓦斯量为 1.26 m3/min。因此，当邻近层向开采层瓦斯涌出量超过 1.26 m3/min，即可

10、考虑对邻近层抽放瓦斯。若取任意风速 V，则在图 1-3 中查的 q0 邻 值基础上再乘以 V /2 ， 即得 q0 邻 。在回采面过风断面 S=5.0 m2，工作面产量为 500 t/d，取风速 V=2.0 m/s 的情况下，在邻近层向开采层瓦斯涌出量1.5 m 3/min，即应考虑对邻近层抽放瓦斯。2.邻近层向开采层涌出量占工作面回风总瓦斯量的百分比指标（p）（1-9）%10)in46.01(0 SVqp本邻上式的图示见图 1-4，符号意义见式（1-1）及（1-8） 。图 1-3 邻 近 层 向 开 采 层瓦 斯 涌 出 量 指 标 图 q邻 0邻 =.92Smin 本（ 取 V/s）7.0

11、0in2.54q本 （ m/）60相 （m3/） （ ）813425678 q本po=(1 -)0 .92Smin图 -邻 近 层 瓦 斯 涌 出 量 百 分 比 指 标 图 (V=m/s时 ）.0q本 （ in）0（%）根据有关以知条件即可在图中查出相应的邻近层向开采层涌出量占工作面回风总瓦斯量的百分比指标po。在矿井条件符合上述“1”的情况下，该指标值为 po=30%。是否实行邻近层抽放，还应考虑是否有一定的邻近层抽放量。若邻近层的瓦斯抽放量10可以抽放 0.0030.05 100.1较难抽放 0.05 30y 0.10 0.09 0.07 0.06 0.09表 1-16 A、B、C 系数

12、系数挥发分 Vr% A B C3.0 0.1683 15.770 0.36893.5 0.1603 14.634 0.36644.0 0.1537 13.703 0.36394.5 0.1482 12.922 0.36145.0 0.1435 12.250 0.35885.5 0.1393 11.665 0.35636.0 0.1356 11.166 0.35386.5 0.1323 10.684 0.35137.0 0.1293 10.267 0.34887.5 0.1265 9.888 0.34638.0 0.1240 9.542 0.34378.5 0.1216 9.224 0.3412

13、9.0 0.1195 8.928 0.33879.5 0.1174 8.652 0.336210.0 0.1155 8.395 0.333711.0 0.1120 7.929 0.328612.0 0.1083 7.514 0.323613.0 0.1059 7.143 0.318614.0 0.1032 6.803 0.313615.0 0.1008 6.494 0.308516.0 0.0985 6.212 0.303517.0 0.0963 5.949 0.298518.0 0.0942 5.700 0.293419.0 0.0923 5.470 0.288420.0 0.0904 5.

14、255 0.283421.0 0.0886 5.052 0.278322.0 0.273323.0 0.268324.0 0.263225.0 0.258226.0 0.253227.0 0.248128.0 0.243129.0 0.238130.0 0.233031.0 0.228032.0 0.223033.0 0.217934.0 0.212935.0 0.207936.0 0.202937.0 0.197838.0 0.192839.0 0.187840.0 0.182741.0 0.177742.0 0.172743.0 0.167644.0 0.162645.0 0.1576四瓦

15、斯储量计算矿井瓦斯储量，是指井田开发过程中，受采动影响能够排放瓦斯的煤层（包括不可采煤层）所储存的瓦斯量。W=W1W 2W 3 （1-27） 式中 W 矿井瓦斯储量， Mm 3；W1矿井可采煤层瓦斯储量，Mm 3；(1-28)niiWA1A1i矿井 i 可采煤层的地质储量，Mt；W1i矿井 i 可采煤层的瓦斯含量，m 3/t；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，Mm 3； (1-29)nii122A2i受采动影响后能够向开采空间排放的 i 不可采煤层的地质储量，Mt；W2i受采动影响后能够向开采空间排放的 i 不可采煤层的瓦斯含量，m 3/t；W3受采动影响后能够向开采空间排放的围岩瓦斯储量，Mm 3，实测或按下式计算： W3= K（W 1W 2） （1-30）式中 K围岩瓦斯储量系数，一般取 K=0.050.20。如果要计算某区域（水平、采区、工作面等）的瓦斯储量，方法同上，但要将 A1i 、A 2i 、W 1i 、W 2i变为所计算区域的煤层储量和煤层瓦斯含量。五瓦斯涌出量计算瓦斯涌出量是指在生产过程中，矿井或采区涌出的瓦斯数量，主要由回采、掘进、采空区三部分瓦斯组成。(一） 回采、掘进及采空区瓦斯涌出量1. 回