矿井瓦斯抽放设计说明.docx

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，后者是工程施工的依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》提供的瓦斯基础参数为依据设计任务书的主要内容包括： 抽放目的、抽放规模、抽放量预计、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） 与承担设计单位共同编制， 按隶属关系报上级批准 后下达第一节 设计必须的基础资料一、矿井概况1 ．矿井地质包括地质构造、煤层赋存条件、煤炭储量等2 ．开拓开采包括矿井生产能力、矿井开拓方式与巷道布量、采煤方法等3 ．通风、瓦斯包括通风设备与能力， 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， 瓦斯特殊涌出情况， 瓦斯对安全生产的威胁程度， 煤尘爆炸 指数，煤的自燃倾向性等瓦斯基础参数主要包括： 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能够向矿井内排放瓦斯的煤层 （ 包括可采、不可采煤层 ） 与岩层储存的瓦斯总量。

其计算公式为：W K W1 W 2 W 3nW 1 A1i X 1i （9-1）i1nW2 A2i X 2ii1式中：wk——矿井瓦斯储量，万m；w——可采煤层（包括局部可采煤层的可采部分）瓦斯储量总和，万m；Aii――矿井每一个可采煤层的煤炭储量，万t ；X1i— —每一个可采煤层的瓦斯含量， m/tn——矿井可采煤层数，W— 可米煤层米动影响范围内不可米邻近煤层的瓦斯储量总和，万 m；Ai 可米煤层米动影响范围内每一个不可米煤层的煤炭储量，万 t ;X2i 可采煤层采动影响范围内每一个不可采煤层的瓦斯含量， m^t ;m— 矿井可米煤层米动影响范围内的不可米煤层数；w 围岩瓦斯储量，万m《矿井瓦斯抽放管理规范》的附录中对开采层采动影响范围的确定做了说明：“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 件可将此计算范围适当扩大对于围岩瓦斯储量，当围岩瓦斯很小时可以忽略不 计；若瓦斯含量多时，可据经验选取或实测而定，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：WC WK? 100 （9-2）式中We――矿井可抽瓦斯量，万m；w k――矿井瓦斯储量，万m； n――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，其计算方法有以下 2种:1） 按瓦斯涌出量计算y 100 qc （9-3）y qy qc式中 n y——抽放率，％;q c 矿井、采区或工作面的抽放瓦斯量， mVmin ；q y 在枕放条件下的矿井、采区或工作面的风排瓦斯量， mVmin2） 按煤层瓦斯含量计算9-4)100XcXo式中n x——抽放率，％;X c 开采层（或邻近层）1吨煤抽出的瓦斯量，mVt ；X o 开采层（或邻近层）的煤层原始瓦斯含量，m/t我国多用9—3式计算矿井、采区和工作面的抽放率，同时尚可利用该式分 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，矿井抽放率不小于 20%，回采工作面抽放率不小于 25%；邻近层卸压抽放时，矿井抽放率不小于 35%，回采工作抽放率不小于45% ;采用混合抽放方法时，矿井抽放率不小于 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选取表9- 1工作面页斯抽放車参考值■4^ "T -- *■■ Fr^=-三» LT■ r—-- ]分英 方搓简蛊 i£用棗件暂芒拇餐乌魁卷精I.由岩隹向聲G打穿层错孔袖故 进帕裁 化曲惡道工作甄杠趨飾粘乱柚故釆区大面WKWM的高瓦斯玄层1一曲井果电工托直远轴瀬*修風莓31门打上下向顺JE钻礼抽玻威打恋孔钻孔搞放去曲岩善、石门，邻进泾打事窿需孔捕It吏川煌层瓦护预抽町螺用I两嗚布孔4.^开采理电道梢瑕丄作壷程撐幸f炀）WI ■ — i« Bl10-3010-W仏3010-2DJO由堆道衽關或沿堆道向掘班痞道 剧帼打钻孔抽敬20-M边采边抽朋毘进X鮭小，預牯时阿I.触約甩凤茁工蚀耐 不克份的驱即区区打钻?1抽曹2.由岩巷、煤门向开采层上部取下 部未来的好Q打穿层孔或険恳孔»'2U10^20多庇用于镰透弋性朋朮力蜩松她疏水力氏瑙曲工作丙龙输菩打頂超詁孔闻水 力割缝色工非面迄输巷或幽规毬仃钻孔 进行眾临rti聆噩我氏面打钻孔址行廉力压區抽放扎斯米肆于那近匿静工柞 勒20^ W<»<»1. 由工悴临盗卷卷J目尺菲亚裁巷 向邹旌层打皆孔抽故2. 由工杠衙运输榕,网风港和科交； 迎面钻孔拍歳3肉樣门打飓購孔粧敢 电崔®近慝囲进輕配护巷週抽跋 5.地丙帖孔抽秋J0-W30-tt31)-6030-45密閔采空区插管磅蔵瓦弄fli出”鮭采空直a.zss半討闭式】•由现采箜区脣力设密用增擋皆£由采空思附近巷ifi廁呆娈区土 方仃站孔抽故采空区瓦馬胃出握火的內 果工仲面3C30瓦新M抽戴他涪製陳有朗岩瓦斯潘出戒配梟曝 出鱷駆>504 •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个重要指标， 该系数表 示钻孔瓦斯流量随时间的推移呈衰减变化的特征。

其测定与计算方法是：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 ti时间测其瓦斯流量 qi；，经t2o时间（数日）后再测其瓦斯流量q2，并以9-5式计算9-5 )In q1 lnq2t2 t1式中 a ――钻孔瓦斯流量衰减系数，d-1 ；Q i 1时间的钻孔瓦斯流量，mVmin;q 2 12o时间的钻孔瓦斯流量，mi/mi n;t i和t2――测定钻孔瓦斯流量qi、q2的时间，do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详细阐述抽放瓦斯的必要性与可行性 其主要内容包括：矿井地质与煤层赋存条件，开拓方式与采煤方法，通风与瓦斯涌出 情况，瓦斯储量与可抽瓦斯量计算，抽放方案与抽放量预计，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利用等1 .抽放瓦斯的必要性从安全生产的角度考虑，当一个矿井、采区或工作面的绝对瓦斯涌出量 大于通风所能允许的瓦斯涌出量时，就要抽放瓦斯，即：0.6 SCq qf (9-6)K式中：q 矿井(采区或工作面)的瓦斯涌出量， mVmin ;qf一通风所能承担的最大瓦斯涌出量，mVmin ；v 通风巷道(或工作面)允许的最大风速，m/s；s ――倔风巷道(或工作面)断面积，m；C 《煤矿安全规程》允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 o《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， 凡符合下列情况之一者必须建立瓦斯抽放系统，开展抽放瓦斯工作：(1) 一个采煤工作面绝对瓦斯涌出量大于 5 m3/min，或一个掘进工作面绝对瓦斯涌出量大于3 m3/min，采用通风方法解决不合理的。

2) 年产煤量等于或小于40、60、100和150万t而矿井绝对瓦斯涌出量分 别大于15、20、25和30 m3/min的；矿井绝对瓦斯涌出量大于 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，还应同时具备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、预计瓦斯抽放服务年限在 10年以上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，对应的钻孔瓦斯流量衰减系数 (a) 和煤层的透气性系 数(入)分别为小于 0.003d-1、0.003~0.05 d-1、大于 0.05d-1 和大于 10nV(MPa2 ・d)、 10~0.1 m2/(MPa2 - d)、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 邻近层的瓦斯能够涌入开采层工作面，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，但因为 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阐述抽放瓦斯的合理性， 包括抽放瓦斯工程投资、 抽放 瓦斯促进煤炭生产效益、 减少通风费用、 瓦斯利用收益、 投资款回收时间以及社 会效益等第三节 设计方法一、 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要求2) 设计抽放瓦斯系统与抽放方法时，要有利于多抽瓦斯、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础参数选择适宜的抽放方 法;要有适宜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利用生产巷道，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， 尚需考虑瓦斯利用的方便 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 抽放瓦斯工程设计包括设计说明书、机电设备与器材清册、投资概算和施工图纸 4 个部分1 ．设计说明书(1) 矿井概况。

包括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、采煤与顶板管理方法、通风与瓦斯状况、煤尘爆炸指数、 煤的自然发火地等2) 瓦斯基础资料包括瓦斯鉴定数据、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) 抽放瓦斯包括抽放方法选择、钻孔 (巷道)布置、施工方法、抽放参数、 抽放 402 规模与抽放量预计4) 抽放系统与设备包括瓦斯管路的选择与阻力计算，管道路线与安装方 法、瓦斯泵选型、监测装置等5) 瓦斯泵站包括瓦斯泵房建筑，设备安装、监测与安全装置，给排水系 统，厂房采暖、通风、照。