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1、某煤矿瓦斯抽放设计_毕业论文设计摘要某矿设计年产煤炭能力15万t，该矿不仅工作面满足瓦斯抽放条件，而且该矿井为煤与瓦斯突出矿井，仅采用通风方法难以解决瓦斯超限问题，从而严重制约正常的生产能力；因此，为了减少和消除瓦斯威胁，保证安全生产，建立了井下瓦斯抽放系统，年抽放量可达几百万立方米。本文介绍了该井田基本概况，计算了瓦斯的储量，对抽放瓦斯必要性进行了论证，同时陈述了其可行性。通过对抽放方法的比较及抽放管路的计算和选择，初步设计了瓦斯抽放的方法和初步确定了工作面瓦斯抽放系统，选择了顺层钻孔先抽后采的瓦斯抽放方法和矿井永久抽放系统，又根据抽放系统管道阻力和瓦斯泵流量和压力，选择了合适的瓦斯泵型号。
2、最后介绍了工作面瓦斯抽放安全技术措施。关键词：煤与瓦斯突出、瓦斯抽放、先抽后掘、安全技术措施I目录1井田概况11.1工作面概况11.2矿井通风系统与部分巷道配风量11.3矿井瓦斯等级及其划分和瓦斯抽放的条件11.4煤层瓦斯参数12瓦斯储量计算、抽放瓦斯必要性论证12.1煤层瓦斯储量12.2煤层瓦斯瓦抽放率和可抽放量12.3抽放必要性论证12.4抽放瓦斯的可行性13煤层瓦斯抽放方法设计13.1抽放方法的比较和选择13.1.1 回采工作面本煤层瓦斯抽放13.1.2 掘进工作面瓦斯抽放13.1.3 回采工作面高位抽放13.2抽放施工13.2.1抽放钻孔布置13.2.2 抽放钻孔参数确定13.3封孔方
3、法13.3.1设计规范规定13.3.2抽放钻孔封孔方法的确定14工作面瓦斯抽放系统14.1 矿井永久抽放系统14.2工作面瓦斯抽放设施的配置和布置14.3 抽放管路的计算和选择15瓦斯泵选型15.1抽放系统管道阻力计算15.2瓦斯泵流量和压力计算15.3瓦斯泵选型确定15.4附属装置16工作面瓦斯抽放安全技术措施16.1主要安全技术措施16.2具体安全技术措施1参考文献1致谢1- 1 -某煤矿瓦斯抽放设计1井田概况1.1工作面概况 该矿设计年产煤炭能力15万t，单一煤层开采，全矿有1个采煤工作面采用一次采全高方法生产，另有2个掘进工作面正常掘进。煤层赋存条件较好。矿井为煤与瓦斯突出矿井，掘进工
4、作面采用JBT52型局部通风机供风，最长通风距离500m，测得掘进工作面瓦斯浓度在0.4%0.6%之间；采煤工作面日产煤炭量400t，瓦斯浓度一般在0.4%0.6%之间。煤层自燃倾向性为不易自燃，煤尘爆炸指数为20%，水文条件简单，无突水危险。1.2矿井通风系统与部分巷道配风量 1.3矿井瓦斯等级及其划分和瓦斯抽放的条件（1）矿井瓦斯等级及其划分（依据和等级）1）矿井瓦斯等级划分及其意义 根据绝对瓦斯涌出量和相对瓦斯涌出量的大小，及有无瓦斯动力现象，将矿井瓦斯等级划分为低瓦斯矿井、高瓦斯矿井和煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井三个等级。低瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10m3/t且矿井
5、绝对瓦斯涌出量小于或等于40m3/min。高瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量大于10m3/t或矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3/min。煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井：一个矿井只要发生1次几经国家授权单位核实的煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出动力现象，该矿井即定为煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井。低瓦斯矿井中，相对瓦斯涌出量大于10m3/t或有瓦斯喷出的个别区域（采区或工作面）为高瓦斯区，该区应按高瓦斯矿井管理。（2）建立瓦斯抽放系统的基本条件：1）一个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/min或一个掘进工作面瓦斯涌出量大于3m3/min，用通风方法解决瓦斯问题很困难。2）矿井绝对瓦斯涌出量达到以
6、下条件的： A 大于或等于40m3/min； B 年产量1.01.5Mt的矿井， Qg大于30m3/min； C 年产量0.61.0Mt的矿井， Qg大于25m3/min； D 年产量0.40.6Mt的矿井， Qg大于20m3/min； E 年产量0.4Mt的矿井， Qg大于15m3/min；3）开采有煤与瓦斯突出危险煤层。1.4煤层瓦斯参数（1）掘进工作面第一掘进工作面绝对瓦斯涌出量：Qg=QC=8.424600.6%=3.03 m3/min第一掘进工作面相对瓦斯涌出量: qg= Qg/Ag=3.031440/400=10.9 m3/t第二掘进工作面绝对瓦斯涌出量：Qg=QC=4.31760
7、0.6%=1.56 m3/min第二掘进工作面相对瓦斯涌出量: qg= Qg/Ag=1.561440/400=5.62 m3/t（2）采煤工作面15107采煤工作面绝对瓦斯涌出量：Qg=QC=9.458600.6%=3.405m3/min15107采煤工作面相对瓦斯涌出量：qg= Qg/Ag=3.4051440/400=12.258 m3/t2瓦斯储量计算、抽放瓦斯必要性论证2.1 煤层瓦斯储量根据已知条件：煤层走向长1800m，煤层倾向长160m，煤层厚度为4m，煤层瓦斯含量为11.8m3/t，煤的密度为1.42t/m3，水分1.2%、灰分16%、挥发份18%，煤层透气性系数=0.0276（
8、/MPa2d）。可以得到原始瓦斯含量，公式如下：式中：Q原矿井原始瓦斯含量，m/t; Q可燃基可燃基瓦斯含量，m/t; Mad水分； Ad灰分。可得： Q原=11.8（100-1.2-18）/100=9.54可采层瓦斯储量：W= Q原LHD式中：Q原煤层原始瓦斯含量，m/t； L煤层工作面走向长度，m； H煤层厚度，m； D煤层倾向长度，m； 煤层的密度，t/m。可得： W= Q原LHD =9.54180041601.42 =1560.6万m32.2煤层瓦斯瓦抽放率和可抽放量1. 工作面开采层(本煤层)抽放率 或 式中 dgK工作面(开采层)抽放率，%； Qg 在一定时间内工作面(开采层)抽出
9、的总瓦斯量，Mm3； Wg工作面(开采层)的瓦斯储量，Mm3； QgC从工作面(开采层)抽出的瓦斯量，m3/min； qgy从工作面(开采层)涌出的瓦斯量，m3/min。矿井瓦斯抽放规范要求：回采工作面抽出率不小于25%。经计算得，回采工作面的抽出率为32%。2.工作面的瓦斯可抽放量 WK=WdK式中 WK煤层瓦斯可抽放量m3；W煤层瓦斯储量m3；dK煤层瓦斯抽放率（%）可得：Wk =1560.632% =499.4万m3预抽纯量Q纯: Q纯=Wk/(2460330)= 10.51(m/min)抽放量：Q= Q纯/0.4= 26.3(m/min)2.3抽放必要性论证1.矿井瓦斯抽放规定（1）有
10、下列情况的矿井，必须建立地面永久抽采瓦斯系统或井下临时抽采瓦斯系统：（2）一个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/min或一个掘进工作面瓦斯涌出量大于3m3/min，用通风方法解决瓦斯问题不合理的；（3）矿井绝对瓦斯涌出量40m3/min或矿井相对瓦斯涌出量10m3/t.d的；（4）开采有煤与瓦斯突出危险煤层的。2.工作面抽放瓦斯的必要性该矿采煤工作面煤层开采瓦斯涌出量QCH4=3.405m3/min、qCH4=12.258m3/t，第二掘进工作面瓦斯涌出量QCH4=3.03m3/min、qCH4=10.9m3/t，又该矿为煤与瓦斯突出矿井。综合分析：工作面瓦斯涌出量较大，如不抽放煤层瓦斯，仅采
11、用通风方法难以解决瓦斯超限问题，从而严重制约正常的生产能力；因此，只有进行工作面煤层瓦斯抽放，才是解决瓦斯超限问题本质的最有效方法。2.4抽放瓦斯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).目前，某煤矿基本没有测定钻孔瓦斯流量衰减系数和百米钻孔瓦斯极限抽放量，但煤层透气性系数=0.0276m2/MP2d；依据矿井瓦斯抽放设计规范划分的抽放瓦斯难易程度分类标准（表24），对比分析工作面归属抽放瓦斯煤层；并结合工作面开采煤层瓦斯抽放必要性的分析，采用煤层
12、瓦斯抽放开采，是可行性的安全保障措施。按、和Qj判定本煤层瓦斯抽放可行性标准如表24示.表2-4抽放瓦斯难易程度分类类别钻孔流量衰减系数(d-1)百米钻孔瓦斯极限抽放量(m3)煤层透气性系数(m2/Mpa2d)容易抽放0.0031440010可以抽放0.0030.0514400-2880100.1较难抽放0.0528800.13煤层瓦斯抽放方法设计3.1抽放方法的比较和选择（1）抽放方法的分类和选择瓦斯抽放方法的规定：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.按抽采瓦斯源的汇集工程方法分：抽采瓦斯钻孔法
13、、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7.1.2条规定：按矿井瓦斯来源实施开采煤层瓦斯抽放、邻近层瓦
14、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、顺层钻孔抽采和边采边抽。(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单一煤层但应有抽放可能，煤层赋存条件稳
