矿井瓦斯抽放设计要点.doc

第九章 矿井瓦斯抽放设计 抽放瓦斯系统的建设必须有抽放瓦斯工程初步设计和施工设计，前者供上级主管部门审批立项之用，后者是工程施工的根据 编制矿井抽放瓦斯设计要以上级批准的设计任务书和经审批的《矿井抽放瓦斯可行性论证报告》提供的瓦斯基本参数为根据设计任务书的重要内容涉及：抽放目的、抽放规模、抽放量估计、工程量和投资估算以及经济效益等设计任务书一般由生产单位(局、矿)与承当设计单位共同编制，按从属关系报上级批准后下达第一节 设计必须的基本资料一、矿井概况 1．矿井地质 涉及地质构造、煤层赋存条件、煤炭储量等 2．开拓开采 涉及矿井生产能力、矿井开拓方式与巷道布量、采煤措施等 3．通风、瓦斯 涉及通风设备与能力，矿井、采区和工作面(采煤与掘进)的瓦斯涌出量，瓦斯来源与平衡分析，瓦斯特殊涌出状况，瓦斯对安全生产的威胁限度，煤尘爆炸指数，煤的自燃倾向性等 瓦斯基本参数重要涉及：煤层瓦斯压力与瓦斯含量、矿井瓦斯储量、可抽瓦斯显、瓦斯抽放率、煤层透气性系数、钻孔瓦斯流量及其衰减系数等 煤层瓦斯压力、瓦斯含量和煤层透气性系数的测定与计算可参见第三章和第四章的有关内容。

1．矿井瓦斯储量 矿井瓦斯储量是指矿田开采过程中可以向矿井内排放瓦斯的煤层(涉及可采、不可采煤层)与岩层储存的瓦斯总量其计算公式为： (9-1)式中：Wk——矿井瓦斯储量，万m3；W1——可采煤层(涉及局部可采煤层的可采部分)瓦斯储量总和，万m3;A1i——矿井每一种可采煤层的煤炭储量，万t；X1i——每一种可采煤层的瓦斯含量，m3/tn——矿井可采煤层数，W2——可采煤层采动影响范畴内不可采邻近煤层的瓦斯储量总和，万m3；A2i——可采煤层采动影响范畴内每一种不可采煤层的煤炭储量，万t；X2i——可采煤层采动影响范畴内每一种不可采煤层的瓦斯含量，m3/t；m——矿井可采煤层采动影响范畴内的不可采煤层数；W3——围岩瓦斯储量，万m3《矿井瓦斯抽放管理规范》的附录中对开采层采动影响范畴的拟定做了阐明：“上邻近层取50—60m下邻近层取20~30m根据矿井地质与开采煤层厚度的具体条件可将此计算范畴合适扩大对于围岩瓦斯储量，当围岩瓦斯很小时可以忽视不计；若瓦斯含量多时，可据经验选用或实测而定，当无实测数据时，可按煤层瓦斯储量的10％~15％概算。

2．矿井可抽瓦斯量可抽瓦斯量系指矿井瓦斯储量中在目前的开采条件和技术水平下能被抽出来的瓦斯量常用下式概算： (9-2)式中 Wc——矿井可抽瓦斯量，万m3； Wk——矿井瓦斯储量，万m3； η——矿井瓦斯抽放率，％ 3．抽放率 抽放率是衡量瓦斯抽放效果的重要指标之一，其计算措施有如下2种： 1)按瓦斯涌出量计算 （9-3）式中 ηy——抽放率，％； qc——矿井、采区或工作面的抽放瓦斯量，m3/min； qy——在枕放条件下的矿井、采区或工作面的风排瓦斯量，m3/min 2)按煤层瓦斯含量计算 (9-4)式中ηx——抽放率，％； Xc——开采层(或邻近层)1吨煤抽出的瓦斯量，m3/t； Xo——开采层(或邻近层)的煤层原始瓦斯含量，m3/t 国内多用9—3式计算矿井、采区和工作面的抽放率，同步尚可运用该式分别计算工作面的邻近层抽放率和开采层抽放率 《矿井瓦斯抽放管理规范》对瓦斯抽放率应达到的指标作了具体规定：“预抽煤层瓦斯时，矿井抽放率不不不小于20％，回采工作面抽放率不不不小于25％；邻近层卸压抽放时，矿井抽放率不不不小于35％，回采工作抽放率不不不小于45％；采用混合抽放措施时，矿井抽放率不不不小于25％。

抽放瓦斯工程设计时，工作面的瓦斯抽放率亦可参照表9—1选用 4．煤层钻孔瓦斯流量衰减系数钻孔瓦斯流量衰减系数是评价预抽煤层瓦斯难易的一种重要指标，该系数表达钻孔瓦斯流量随时间的推移呈衰减变化的特性其测定与计算措施是：选择具有代表性的煤层区段，订煤层钻孔，完钻后密封钻孔，经t1时间测其瓦斯流量q1；，经t2o时间(数日)后再测其瓦斯流量q2，并以9-5式计算 （9-5）式中 α——钻孔瓦斯流量衰减系数，d-1； Q1——t时间的钻孔瓦斯流量，m3/min; q2——t2o时间的钻孔瓦斯流量，m3/min; t1和t2——测定钻孔瓦斯流量q1、q2的时间，d第二节 抽放瓦斯的可行性论证 矿井新建抽放瓦斯系统时，必须进行瓦斯抽放可行性论证，且论证报告应由煤炭工业主管部门授权的专业科研机构编写 抽放瓦斯可行性论证报告应具体论述抽放瓦斯的必要性与可行性其重要内容涉及：矿井地质与煤层赋存条件，开拓方式与采煤措施，通风与瓦斯涌出状况，瓦斯储量与可抽瓦斯量计算，抽放方案与抽放量估计，抽放规模与抽放服务年限，投资估算与经济效益评价以及瓦斯运用等 1．抽放瓦斯的必要性 从安全生产的角度考虑，当一种矿井、采区或工作面的绝对瓦斯涌出量不小于通风所能容许的瓦斯涌出量时，就要抽放瓦斯，即： (9-6)式中：q——矿井（采区或工作面）的瓦斯涌出量，m3/min；qf一通风所能承当的最大瓦斯涌出量，m3/min； v——通风巷道(或工作面)容许的最大风速，m/s； S——倔风巷道(或工作面)断面积，m2； C———《煤矿安全规程》容许的风流中的瓦斯浓度，％； K———瓦斯涌出不均衡系数，取值为1.2~1.7。

《矿井瓦斯抽放管理规范》从安全和经济上的诸多因素综合考虑规定，凡符合下列状况之一者必须建立瓦斯抽放系统，开展抽放瓦斯工作： (1)一种采煤工作面绝对瓦斯涌出量不小于5 m3/min，或一种掘进工作面绝对瓦斯涌出量不小于3 m3/min，采用通风措施解决不合理的 (2)年产煤量等于或不不小于40、60、100和150万t而矿井绝对瓦斯涌出量分别不小于15、20、25和30 m3/min的；矿井绝对瓦斯涌出量不小于40 m3/min的 (3)开采具有煤与瓦斯突出危险煤层的 (4)建立永久瓦斯抽放系统的矿井，还应同步具有瓦斯抽放系统的抽放量可稳定在2 m3/min以上和瓦斯资源可靠、储量丰富、估计瓦斯抽放服务年限在以上2个条件 2．抽放瓦斯的可行性 对于开采煤层预抽瓦斯的难易来讲，抽放瓦斯的可行性一般分为即容易抽放、可以抽放和较难抽放3类，相应的钻孔瓦斯流量衰减系数(a)和煤层的透气性系数(λ)分别为不不小于0.003d-1、0.003~0.05 d-1、不小于0.05d-1和不小于10m2/(MPa2·d)、10~0.1 m2/(MPa2·d)、不不小于0.1 m2/(MPa2·d)；从邻近层卸压瓦斯抽放来说，由于受煤层采动的影响，邻近煤层的透气性大大提高，故其煤层瓦斯均易抽放。

显邻近层的瓦斯可以涌入开采层工作面，隐邻近层的瓦斯则不能涌入开采层工作面；从安全生产的角度考虑，前者必须抽放瓦斯，后者可以不抽放瓦斯，但由于隐邻近层瓦斯也是较易抽放的，为了回收瓦斯资源亦可进行抽放 在进行抽放瓦斯可行性论证时，除据上述标难评价煤层瓦斯可抽性之外，还必须从经济和社会的观点论述抽放瓦斯的合理性，涉及抽放瓦斯工程投资、抽放瓦斯增进煤炭生产效益、减少通风费用、瓦斯运用收益、投资款回收时间以及社会效益等第三节 设计措施一、抽放瓦斯设计的一般原则(1)抽放规模与钠放能力应能适应矿井生产能力和服务年限的需要，并能满足矿井生产期间最大拙放瓦斯量的规定2)设计抽放瓦斯系统与抽放措施时，要有助于多抽瓦斯、保障矿井安全生产；应根据矿井地质与开采条件、瓦斯来源以及瓦斯基本参数选择合适的抽放措施；要有合适的打抽放瓦斯钻孔的地点及充足的袖放瓦斯时间；要配备足够的抽放瓦斯专业人员和抽放瓦斯装备3)抽放瓦斯钻孔的施工和瓦斯管道的敷设应尽量运用生产巷道，特殊需要时也可掘进专用抽放瓦斯巷道4)瓦斯泵站的选址除应满足安全抽放瓦斯之外，尚需考虑瓦斯运用的以便一般应设在居民集中区的附近，并利于敷设地面瓦斯管道和建造储瓦斯罐等。

二、抽放瓦斯工程设计的编制抽放瓦斯工程设计涉及设计阐明书、机电设备与器材清册、投资概算和施工图纸4个部分1．设计阐明书(1)矿井概况涉及矿井地质与煤层赋存、煤炭储量、生产能力与服务年限、巷道布置与开拓系统、采煤与顶板管理措施、通风与瓦斯状况、煤尘爆炸指数、煤的自然发火地等2)瓦斯基本资料涉及瓦斯鉴定数据、矿井瓦斯涌出量、煤层瓦斯压力及含量、矿井瓦斯储量及可抽量、煤层透气性系数、钻孔瓦斯流量及其衰减系数3)抽放瓦斯涉及抽放措施选择、钻孔(巷道)布置、施工措施、抽放参数、抽放402规模与抽放量估计4)抽放系统与设备涉及瓦斯管路的选择与阻力计算，管道路线与安装措施、瓦斯泵选型、监测装置等5)瓦斯泵站涉及瓦斯泵房建筑，设备安装、监测与安全装置，给排水系统，厂房采暖、通风、照明、通讯、避雷、消防火等6)供电系统与设备涉及井下和地面供电设备选型、供电方式及其系统7)劳动组织与经济技术指标涉及抽放瓦斯人员编制、年抽放量、工作制度、建筑规模、用电最大负荷、劳动生产率、占地面积和投资额等2．机电设备与器材清册详列所有瓦斯抽放工程所需要设备和重要器材的名称、型号、规格、数量等3．投资概算书详列请项目名称与金额，涉及土建工程、重要材料、设备和安装施工费，价差预备费，建设期贷款利息，国家或上级规定的其她费用，以及总投资额。

4．施工图纸重要有泵房建筑、设备安装、供水、供屯、采暖、照明、抽放瓦斯钻孔布置、钻孔施工与密封、瓦斯管路系统与安装、抽放瓦斯监控与安全设施安装等施工图纸。