毕业论文 矿井瓦斯抽采设计.doc

毕业论文 矿井瓦斯抽采设计 毕业论文(设计) 题目:矿井瓦斯抽采系统设计 学院: ××大同大学继续教育学院 班级: 姓名: 指导教师:职称: 完成日期: 2021 年8 月日 矿井瓦斯抽采设计内容摘要 在矿井采掘生产中经常会发生因排放瓦斯方法不当而发生的重大瓦斯事故对矿井瓦斯的防治,要坚持“平安第一,预防为主,综合管理,总体推进〞的方针;同时,必须贯彻“管理、装备与培训三并重〞的原那么,加强矿井瓦斯管理,有效地控制瓦斯事故,促进煤矿平安生产的持续稳定好转通过对××煤矿的在矿井瓦斯抽采工作上的不懈探索、研究,设计瓦斯抽采系统关键词 瓦斯;抽采;系统设计目 录序 言 (4)2、 概 述 (5)3、 矿井瓦斯储量及可抽量预测 (5)3.1矿井瓦斯储量 (5)3.2矿井瓦斯可抽量预计 (6)4、瓦斯涌出量预测计算 (6)4.1煤层瓦斯根底参数数值 (6)4.2矿井瓦斯涌出量预测 (6)5、矿井抽放瓦斯的必要性和可行性分析 (8)5.1 矿井瓦斯来源分析 (8)5.2瓦斯抽放的可行性 (9)6、 矿井抽放瓦斯方法的选择 (10)6.1矿井抽放瓦斯方法的选择的原那么 (10)6.2瓦斯抽放方法选择 (11)7、瓦斯抽放管路和设备布置及选型 (11)7.1抽放管路布置及选型计算 (11)7.2抽放设备选型 (13)7.3管路敷设 (15)1、序 言1.1、概 况 ××煤矿系统建于1997年,2002年该矿对瓦斯抽放系统进行了改造。

目前该矿瓦斯抽放系统能够满足该矿采掘布置及瓦斯涌出情况对矿井抽放系统进行了系统的验算和优化,形成了该矿矿井瓦斯抽放系统改选设计1.2、设计瓦斯抽采系统的意义和目的 煤矿矿井中瓦斯涌出量很大,靠通风难以稀释排除时,可用抽放的方法,排除瓦斯,减少通风负担40年代末,中国在抚顺煤田进行抽放瓦斯试验,50年代应用于生产,抽出数量逐年增加其后阳泉、天府、中梁山、包头、南桐、北票等矿区也陆续开展抽放瓦斯工作1981年全国一百多个矿井安设了抽放瓦斯设备,每年抽放瓦斯达3亿米3,供应工业、民用燃料和作化工原料,变害为利最几年国家煤炭资源部又提出了地面打钻提前抽放的想法,并很快经过论证组织实施,真正起到开采前将瓦斯抽至平安浓度以下1.3、设计的主要依据 ?煤矿平安规程?; ?煤矿瓦斯抽采工程设计标准?(GB 50471-2021); ?煤矿瓦抽采根本指标?(AQ1027-2006); ?煤矿瓦斯抽放标准?; ?矿井瓦斯涌出量预测?(AQ1018-2006); ××煤矿初步设计方案;××煤矿矿井地质报告;××煤矿提供的其它地质资料和实测资料;1.4、设计的主要内容 矿井瓦斯抽放工程设计说明书; 2、概 述 2.1矿井概况 ××煤矿井田位于××省××市××县××镇境内××村附近.批准开采3、9、15号煤层,3号煤层井田面积3.8587km2,井田东西宽约2.1 km,南北长约2.8km。

2.2煤层及煤质 2.2.1 煤层 位于××组的下部,上距下石盒子组底K8砂岩33.48m左右,煤层厚度6.23~6.66m,平均6.43m,厚度大且稳定含泥岩或炭质泥岩夹矸1~4层,一般1~2层,夹矸单层厚度0.05~0.3m,结构简单?复杂2.2.2煤质 煤岩类型以半亮型煤为主,光亮型煤较少,多具线理状结构,少量带状结构,层状至块状构造镜煤条带在2mm左右,呈强金属光泽条痕为灰黑色,丝炭呈薄层状或透镜状,矿物夹层甚少,常见贝壳状与眼球状断口比重中等、致密坚硬,裂隙少3、 矿井瓦斯储量及可抽量预测3.1、矿井瓦斯储量 矿井瓦斯储量应为矿井可采煤层的瓦斯储量、受采动影响后能够向开采空间排放的不可采煤层及围岩瓦斯储量之和瓦斯储量的大小标志着瓦斯资源多少,同时亦是衡量有无开发利用价值的重要指标,可按下式计算: WkWl十W2十W3 3.2、矿井瓦斯可抽量预计 矿井可开发瓦斯量(或称可抽放量)是指在既定的开采技术条件下,按照目前的抽放技术水平所能抽出的最大瓦斯量它反映着矿井瓦斯资源的开发程度,与其抽放工艺技术和抽放能力密切相关一般采用下式计算: Wkcηk?Wk矿井瓦斯储量计算表煤层 煤层性质 煤炭储量Mt 瓦斯含量m3/t 瓦斯储量Mm3 可开发量Mm33号 可采煤层 16.25 21.24 345.15 103.55围岩 按可采煤层瓦斯储量的10%计算 34.52 10.36合计379.67 113.9115号 可采煤层 11.41 21.24 242.35 72.71围岩 按可采煤层瓦斯储量的10%计算 24.24 7.27合计266.59 79.98 可知××煤矿3号煤层瓦斯总储量为379.67Mm3,可开发瓦斯量113.91Mm3,15号煤层瓦斯总储量为266.59Mm3,可开发瓦斯量79.98Mm3,这为矿井瓦斯开发利用提供了充足的资源条件;但是在工作面正常开采时,开采层的瓦斯将大量涌向工作面或采空区,所以只有做好瓦斯抽放工作,才能确保正常生产。

4、 瓦斯涌出量预测计算4.1煤层瓦斯根底参数数值瓦斯根本参数实测及参考值参数名称 对象煤层 单位 参数值煤层瓦斯压力 3号 MPa 0.854煤层瓦斯含量 3号 m3/t 21.24残存瓦斯含量 3号 m3/t 5.0(查表计算)瓦斯含量梯度 3号 m3/t/m 0.077煤容重 3号 t/m3 1.45煤层透气性系数 3号 m2/MPa2?d 1.2642钻孔瓦斯流量衰减系数 3号 d-1 0.0018百米钻孔初始瓦斯流量 3号 m3/min 100m 0.095百米钻孔极限瓦斯流量 3号 Mm3 0.076 4.2矿井瓦斯涌出量预测 矿井斯涌出量是矿井通风设计、瓦斯抽放和瓦斯管理必不可少的根底参数,本次采用分源预测法对矿井瓦斯涌出量预测,该方法是根据煤层瓦斯含量,按矿井瓦斯主要涌出源?回采(包括开采层、围岩和邻近层)、掘进及采空区瓦斯涌出量进行计算,从而到达预测各采区、全矿井瓦斯涌出量之目的 4.2.1、 回采工作面瓦斯涌出量预测 ××煤矿开采的3号煤层与其邻近的煤层相距较远,所以开采3号煤层期间矿井的瓦斯涌出量主要来自于本煤层即回采工作面的瓦斯涌出量只包括开采层瓦斯涌出量(包括围岩),具体按下式计算: 那么上分层开采时工作面瓦斯涌出量为: 1.2×1.25×0.78×1.504×14.3-5.0010.86 m3/t下分层开采时工作面瓦斯涌出量为: 1.2×1.25×0.78×0.496×14.3-5.005.38 m3/t 3号煤层上分层回采工作面瓦斯涌出量预测结果为:相对瓦斯涌出量为10.86m3/t,当回采工作面开采强度取1636t/d时,绝对瓦斯涌出量为12.34m3/min。

3号煤层下分层回采工作面瓦斯涌出量预测结果为:相对瓦斯涌出量为5.38m3/t,当回采工作面开采强度取1636t/d时,绝对瓦斯涌出量为6.11m3/min 4.2.2、 掘进工作面瓦斯涌出量预测 回采上分层时掘进工作面瓦斯涌出量包括掘进时煤壁瓦斯涌出和落煤瓦斯涌出: qjqB+qL 在巷道掘进过程中,巷道周围煤层中的瓦斯压力平衡状态遭到破坏,煤体内部到煤壁间存在着压力梯度,瓦斯就会沿煤体裂隙及孔隙向巷道泄出单位时间内单位面积暴露煤壁泄出的瓦斯量(煤壁瓦斯涌出速度)随着煤壁暴露时间的延长而降低通常暴露6个月后煤壁瓦斯涌出根本稳定其计算公式为: 根据上式计算得: qB7.3×0.00347×0.098×[2×900/0.003471/2-1]1.75m3/min 掘进工作面落煤瓦斯涌出量 根据上式计算得:qL5.6×0.0046×1.45×14.3-5.000.34m3/min再根据(3-4)式计算得:qjqB+qL1.75+0.342.09m3/min 矿井瓦斯涌出量预测 矿井瓦斯涌出量计算公式如下: …………………… …………3-10 式中??矿井相对瓦斯涌出量,m3/t; ??已采区域采空区瓦斯涌出量系数,取1.25; ??第i生产采区瓦斯涌出量,m3/t; ??第i生产采区日平均产量,t。

经计算生矿井回采上分层时,相对瓦斯涌出量为21.61m3/t,绝对瓦斯涌出量为27.29 m3/min;回采下分层时,相对瓦斯涌出量为10.57m3/t,绝对瓦斯涌出量为16.85m3/min 5 、 矿井抽放瓦斯的必要性和可行性分析 5.1 矿井瓦斯来源分析 ××煤矿生产开采期间的瓦斯来源由以下三局部组成:回采工作面包括围岩的瓦斯涌出、掘进工作面的瓦斯涌出和采空区包括围岩的瓦斯涌出量,矿井瓦斯涌出、工作面瓦斯涌出关系见表4-1表4-1 矿井瓦斯涌出量构成预测结果矿井平均总涌出量m3/min 掘进面瓦斯涌出量m3/min 采空区瓦斯涌出量m3/min 回采面瓦斯涌出量m3/min 掘进面所占比例(%) 采空区所占比例(%) 回采面所占比例(%)上分层 27.9 4.18 8.16 12.34 15 35 45下分层 16.85 1.58 4.53 6.11 9 26 36 5.2瓦斯抽放的可行性 5.2.1开采层瓦斯抽放的可行性 开采层抽放瓦斯的可行性,是指煤层在天然透气性条件下进行预抽的可行性衡量其可抽性的指标,一个为煤层的透气性系数λ、一个为钻孔瓦斯流量衰减系数α、另一个为百米钻孔瓦斯极限抽放量Qj,据此指标将煤层预抽瓦斯的难易程度进行分类,如表5-1所示。

表5-1开采层预抽瓦斯难易程度分类表抽放难易程度指标 钻孔瓦斯流量衰减系数αd-1 煤层透气性系数λm2/MPa2?d容易抽放 <0.003 >10可以抽放 0.003~0.05 10~0.1较难抽放 >0.05 <0.1 根据参数测定(详见表4-1)结果可知,本矿井实测的瓦斯抽放指标参数为: 钻孔瓦斯流量衰减系数 α0.0018 d-1 煤层透气性系数 1.2642m2/Mpa2?d 将此煤层抽放指标对照表5-1可知,××煤矿3号煤层从钻孔瓦斯流量衰减系数和煤层透气性系数来判定,可以认为××煤矿3号煤层为介于容易抽放和可以抽放之间的煤层,且××煤矿在以前的本煤层瓦斯预抽过程中取得了很好的效果,因此对3号煤层进行本煤层瓦斯预抽是完全可行的 5.2.2采空区瓦斯抽放的可行性 ××煤矿3号煤层采用分层开采,全部垮落法管理顶板,采空区瓦斯涌出必然较大,采空区存在的大量瓦斯在风压的作用下涌向回采工作面,将造成工作面回风隅角和回风巷道的瓦斯超限主要原因××煤矿进行采空区瓦斯抽放技术上是可行的,其它矿井抽放实践证明采空区瓦斯抽放可以取得良好的抽放效果,同时瓦斯抽放能保证产量,所以经济上也是合理的,因此,抽放空区瓦斯是可行的。

综上所述,××煤矿进行瓦斯抽放是可行的 6、 矿井抽放瓦斯方法的选择 6.1瓦斯抽放方法选择 按照××煤矿回采工作面的设计产量、瓦斯涌出量、通风能力以及目前的瓦斯抽放水平,经全面。