地面抽放设计[1] - 图文

七一煤矿矿井瓦斯抽放工程初步设计

巷道的高度及宽度；

v－巷道平均掘进速度，m/min；

L－巷道长度，m；（综采取1600m）

q0－暴露煤壁初始瓦斯涌出强度，m3/m2·min；

q0?0.026[0.0004(vf)2?0.16]X0

式中：v－煤中挥发份含量，%；

fX0－煤层原始瓦斯含量，m3/t。

qB??2?2.65?(3.2?4.4)/2??0.0260.0004?13.572?0.16?12.466v(2??LL?1)?0.69v(2?1)vv(2)掘进工作面落煤瓦斯涌出量

qL?S?v????X0?X1?

式中：qL－掘进巷道落煤瓦斯涌出量，m3/min；

v－巷道平均掘进速度，m/min；

S－掘进巷道断面积，m2；

?－煤的密度， t/m3；

X0－煤层原始瓦斯含量，m3/t； X1－煤层残存瓦斯含量，m3/t。 qL?10?1.45??12.466?3.66?v?127.7v 3#煤层掘进工作面瓦斯涌出量

q掘?qB?qL?0.69v(2L?1)?127.7v v从以上各式可看出，掘进工作面瓦斯涌出量在煤层瓦斯含量不变的情况下，与巷道掘进速度有关，掘进速度越快，其瓦斯涌出量越大；在煤巷掘进速度相同的情况下，所掘进煤层的瓦斯含量越大，巷道绝对瓦斯涌出量越大。按七一煤矿各煤层巷道的瓦斯含量及掘进速度情况，预计各煤层瓦斯涌出量计算结果见表2-8。

表2-8 煤巷掘进工作面瓦斯涌出量

煤层 3 月掘进量(m) 综掘 450 巷道断面(m2) 10 瓦斯含量(m3/t) 12.466 瓦斯涌出量(m3/min) 7.03 17

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2.3.3 采区瓦斯涌出量预测

生产采区瓦斯涌出量系采区内所有回采工作面、掘进工作面（巷道）和生产采空区瓦斯涌出量之和，按下式计算：

n?n?K'??q回iAi?1440?q掘i?i?1???i?1q采区A0i

式中：q采区—生产采区瓦斯涌出量，m3/t； K' —生产采区采空区瓦斯涌出系数；

q回i—第i个回采工作面的瓦斯涌出量，m3/t； Ai —第i个回采工作面的平均日产量，t/d；

q掘i—第i个掘进工作面（巷道）的瓦斯涌出量，m3/min； A0i—生产采区回采煤量和掘进煤量的总和，t/d。

q二采区?1.30?14.91?27272727?19.38m3/t

q三采区?1.30??14.91?2510?1440?7.03?2.3.4 矿井瓦斯涌出量预测

?2510?217??22.67m3/t

七一煤矿目前布置一个采掘工作面、一个准备工作面和一个掘进工作面，目前回采2003工作面，2005工作面作为准备工作面，掘进3001工作面运输顺槽。矿井瓦斯涌出量预测以三采区的回采、掘进计算。

矿井瓦斯涌出量是矿井内全部生产采区和已采采空区瓦斯涌出量之和，按下式计算：

K\?q采区i?A0ii?1nq矿井??Ai?1n

0i式中：q矿井—矿井瓦斯涌出量，m3/t；

K\ —已采采空区瓦斯涌出系数，根据本矿实际取1.30；

q采区i—第i个生产 采区的瓦斯涌出量，m3/t； A0i —第i个生产采区的产煤量，t/d。

q矿井?1.30?22.67??2510?217?

?2510?217?18

?29.47m3/t

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则矿井的绝对瓦斯涌出量为55.81 m3/min。

3 矿井瓦斯抽放必要性及可行性

3.1矿井瓦斯来源分析

根据前面的3 号煤层回采工作面瓦斯涌出预测结果，矿井、工作面的瓦斯涌出量构成结果见表3-1、3-2。

表3-1 矿井瓦斯涌出量构成预测结果

矿井总涌出量(m3/min) 55.81 掘进面涌出量(m3/min) 7.03 采空区涌出量(m3/min) 20.54 回采面涌出量(m3/min) 28.24 掘进面所占比例（%） 12.6 采空区所占比例（%） 36.8 回采面所占比例（%） 50.6 表3-2 工作面瓦斯涌出量构成预测结果

工作面 采面总涌出量(m3/min) 2003工作面 28.24 本层涌出量(m3/min) 18.17 采空区及邻近层涌出量(m3/min) 10.07 本层占比例（%） 64.3 采空区及邻近层占比例（%） 35.7 注：采空区瓦斯包括围岩与邻近层瓦斯。

煤矿抽放瓦斯是减少矿井和采区瓦斯涌出量的有效途径，抽放瓦斯不仅为井下安全生产和更好地发挥采掘机械效能提供了条件，同时对抽出的瓦斯加以利用，也会取得较好的经济效益和社会效益。根据表3-1、3-2，工作面瓦斯一部分来源于开采层的煤壁和落煤解吸的瓦斯，另一部分来源于采空区和上邻近层，采空区瓦斯涌出包括丢煤解吸的瓦斯、围岩涌出的瓦斯，为此工作面瓦斯主要来源于开采落煤、上邻近层和采空区（含围岩）涌出的瓦斯。三采区掘进工作面瓦斯涌出量也较大，掘进工作面瓦斯主要来源于掘进工作面的煤壁及落煤。 3.2 瓦斯抽放必要性

根据国家煤矿安全监察局2007年颁布的《煤矿安全规程》第145条规定：有下列情况之一的矿井，必须建立地面永久抽放瓦斯系统或井下临时抽放瓦斯系统：

(一) 1个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/min或1个掘进工作面的瓦斯涌出量大于3m3/min，用通风方法解决瓦斯问题不合理的。

(二)矿井绝对瓦斯涌出量达到下列条件的： ⑴ 大于或等于40m3/min；

⑵ 年产量1.0Mt～1.5Mt的矿井，大于30m3/min；

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⑶ 产量0.60Mt～1.0Mt的矿井，大于25m3/min； ⑷ 年产量0.4Mt～0.6Mt的矿井，大于20m3/min； ⑸ 年产量小于或等于0.4Mt的矿井，大于15m3/min； （三）开采具有煤与瓦斯突出危险煤层的。 3.2.1 从瓦斯涌出现状及预测情况看抽放瓦斯的必要性

从生产现状看，如前所述2008年度矿井绝对瓦斯涌出量为23.41m3/min，相对瓦斯涌出量为13.49 m3/t左右。从预测瓦斯涌出状况看，七一煤矿3#煤层三采区工作面相对瓦斯涌出量为29.47m3/t，日产2727t/d时工作面绝对瓦斯涌出量为55.81m3/min。三采区作为准备采区，在掘进工作和以后的回采工作中靠通风方法稀释工作面瓦斯比较困难且不合理，按照“先抽后采”的方针，应采用抽放。故从矿井瓦斯涌出情况看，建立抽放瓦斯系统是非常必要。

3.2.2 从通风能力看抽放瓦斯的必要性

采掘工作面实行瓦斯抽放的必要性判断标准是：采掘工作面设计风量小于稀释瓦斯所需要的风量，即下式成立时，抽放瓦斯才是必要的。

Q0＜

100·Q·K (3-1) C

式中 Q0——采掘工作面供风量，m3/min；

Q——采掘工作面瓦斯涌出量，m3/min； K——瓦斯涌出不均衡系数，取1.5； C——采掘工作面允许的瓦斯浓度，％。

掘进工作面通风量在820m3/min左右，根据上式计算通风所能解决的瓦斯量在5.47m3/min左右，而根据涌出量预测3001运输顺槽掘进工作面最大瓦斯涌出量在7.03m3/min左右，单独依靠通风不能解决瓦斯问题。所以需要建立瓦斯抽放系统来抽放通风无法解决剩余瓦斯。

3.2.3 从资源利用和环保角度看抽放瓦斯的必要性

瓦斯是一种优质洁净能源，将抽出的瓦斯加以利用，可变害为利，改善能源结构，保护环境，取得显著的经济和社会效益。根据前面的计算，七一煤矿瓦斯总储量761186.43km3，可开发瓦斯量190296.61km3。表明七一煤矿瓦斯资源较丰富，同时可开发瓦斯量亦比较可观，为瓦斯利用提供充足的气源。因此，从资源利用和环保角度看建立瓦斯抽放系统是必要的。

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