含量值作为其邻近煤层的瓦斯含量,经计算,得出XX煤矿的瓦斯储量为4365.28Mm3,说明XX煤矿的瓦斯储量较为丰富。
表2-2-1 XX煤矿瓦斯储量计算结果表
煤层 6 8 9 11 15 15下 合计 瓦斯含量 (m3/t) 13.40 13.40 13.40 13.40 10.00 10.00 煤炭地质储量(Mt) 12.44 5.97 91.64 11.26 106.02 36.69 264.02 K1=1.1 K2=1.3 围岩及不可采煤层含量系数 瓦储储量 (Mm3) 238.37 114.40 1756.00 215.76 1516.08 524.67 4365.28 备 注 第三节 可抽瓦斯量概算
可抽瓦斯量是指瓦斯储量中在当前技术水平下能被抽出的最大瓦斯量,其计算下:
W抽=Wk2η
式中 W抽—可抽瓦斯量,Mm3;
ηk—矿井瓦斯抽采率;
根据实测和开采情况来看,XX煤矿的煤层透气性较低,但增加抽采时间及其他增加抽采效果的措施后,会提高抽采率。所以综合分析,按矿井抽采率ηk=0.55进行瓦斯可抽量概算。计算结果见表2-3-1。
从计算结果看,矿井可抽瓦斯量约为2400.92Mm3,这为矿井瓦斯开发利用提供了较为充足的资源条件。
表2-3-1 XX煤矿可抽瓦斯量计算结果表
煤 层 6 煤层瓦斯储量 (Mm3) 238.37 k
(2-2)
ηk 0.55 0.55 可抽瓦斯量 3(Mm) 131.11 62.92 备 注 21 114.40 8 2008年8月
9 11 15 15下 合计 1756.00 215.76 1516.08 524.67 4365.28 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 965.80 118.67 833.85 288.57 2400.92 第四节 瓦斯抽采规模及服务年限
一、 抽采量预计
回采工作面的瓦斯抽采量按下式计算:
K2L12L22M2γ2X2η q= (2-3) 36531440t式中 q—预抽期间平均瓦斯抽采量,m3/min;
K—邻近层和围岩瓦斯储量系数,K=1.2; L1—工作面长度,m; L2—工作面平均走向长度,m; M—煤层平均厚度,m; γ—煤的视密度,t/m3; X—煤层瓦斯含量,m3/t; η—瓦斯预抽率,%; t—预抽时间,年。
9#煤层按工作面平均走向长度2500m,工作面长度160m,工作面年推进度1267m,预抽时间1.5年,因此设计预抽率为35%。15#煤层按工作面平均走向长度2500m,工作面长度140m,工作面年推进度673m,预抽时间2年,预抽率为40%计算。
9#煤层一个回采工作面的瓦斯抽采量为: q=
1.2?160?2500?4.89?1.43?13.4?35%3
=20m/min 36531440?1.515#煤层一个回采工作面的瓦斯抽采量为:
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q=
1.2?140?2500?4.35?1.41?10.0?40%3
=9.8m/min 36531440?2取15#煤层一个回采工作面的瓦斯抽采量为10m3/min。 二、 边采边抽工作面抽采量预计
由于边采边抽工作面已经预抽较长时间(1~2年以上),且随着回采的不断推进,钻孔数量在不断减少,抽采量下降较快。所以,其抽采量9#煤层为5m3/min,15#煤层为2m3/min。
三、采空区瓦斯抽采量预计
XX煤矿9#煤层采用走向长壁一次采全高综采采煤法,15#煤层采用走向长壁轻型综采放顶煤采煤法,采空区残留煤炭较多,工作面走向长度较长,加上邻近层及围岩瓦斯的大量涌出,采空区瓦斯涌出量较大,所以采空区瓦斯抽采量按30m3/min计算。
四、掘进面瓦斯抽采量预计
XX煤矿正常生产时配置4个综掘工作面,其中9号煤层布置两个掘进面,15号煤层布置两个掘进面,根据瓦斯涌出量预测,其掘进时瓦斯涌出量较大,9号煤层每个掘进面的预抽量为3m3/min,15号煤层掘进工作面预抽量为1m3/min。
五、矿井瓦斯抽采量预计
按矿井生产安排,9#煤层1个回采工作面,2个掘进工作面,15#煤层1个回采工作面2个掘进工作面生产,年产量为1.8Mt,预抽时间9#煤层按1.5年考虑,15#煤层按2年考虑,则全矿需同时保证有2个预抽工作面抽采。另外,有2个边采边抽工作面抽采, 2个采空区瓦斯抽采。则矿井总抽采量为:
Q=20+10+5+2+3+3+1+1+30=75m3/min
六、按通风能力计算矿井瓦斯抽采量
矿井年抽采量需根据采掘工程计划安排来确定,按照每个采区应当抽采的瓦斯量或实际所能达到的抽采量来计算矿井年抽采瓦斯量。
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从安全的角度考虑,应该抽采的瓦斯量为: ΔI≥I-IP
式中 ΔI—为保证通风安全所需抽采的瓦斯量,m3/min;
I — 矿井瓦斯涌出量,m3/min;
Ip — 通风所能允许的瓦斯涌出量,m3/min。
根据该矿《扩建可行性研究报告》,矿井总供风量为122m3/s,设计2个采区,2个综采工作面,产量为1.8Mt/a。目前,矿井实际供风量为8900 m3/min。根据预测,矿井相对瓦斯涌出量为34.60m3/t,按年产1.8Mt计算,绝对瓦斯涌出量达到137.93m3/min,而通风能力所允许的瓦斯涌出量为66.75m3/min,则需抽出瓦斯量为:
ΔI≥137.93-66.75 =71.18m3/min
按此计算,矿井达到年产1.8Mt设计能力时,为保证矿井安全生产,矿井瓦斯抽采率必须达到52%以上,为保证矿井安全生产,在加强瓦斯抽采工艺技术研究和瓦斯抽采管理技术水平的同时,该矿应加强通风组织管理,使矿井通风系统更加合理。
为了既保证矿井安全生产,又能使抽采量保持长期稳定,瓦斯抽采规模按75m3/min设计,其中采空区抽采瓦斯量按30m3/min设计,则年抽采量为:
W年抽=36531440375 =39.42 Mm3
上述抽采规模是按煤层平均瓦斯含量进行计算的,煤层平均瓦斯含量以开采煤层深部地质钻孔瓦斯含量为依据,因此,矿井在开采浅部煤层时,由于煤层瓦斯含量较低,工作面可抽采瓦斯量较少,因此,初期抽采瓦斯时,在较长一段时间内难以达到设计规模。所以,为了充分发挥投资效益,减少不必要的浪费,瓦斯抽采系统一次设计,分期实施。
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七、瓦斯抽采系统规模
根据矿井瓦斯抽采量预计,矿井瓦斯抽采设计规模为75m3/min纯瓦斯(其中采空区抽采量为30m3/min纯瓦斯),瓦斯抽采工程分两期建设,初期设计规模为45m3/min纯瓦斯(其中采空区抽采量为15m3/min纯瓦斯),主要是开采浅部煤层时,对工作面瓦斯进行预抽和采空区瓦斯进行抽采,二期设计规模为30m3/min纯瓦斯,主要用于抽采开采深部煤层时增加的瓦斯量。
抽采系统服务年限按下式计算: N=
WKWNC (2-4)
式中 N——抽采系统服务年限,年;
WK——可抽瓦斯量,Mm3; WNC——预计年最大抽采量,Mm3。
XX煤矿主采9#、15#煤,因此,本次瓦斯抽采工程设计只包括9#、15#煤。根据前面计算,矿井9#、15#煤可抽瓦斯量为2400.92Mm3。按瓦斯抽采设计规模75m3/min计算,年抽采瓦斯量为39.42Mm3。则矿井抽采系统服务年限为:
N=WK÷WNC
=2400.92÷39.42 =60
根据上述计算结果,抽采系统服务年限为60年。
为保证煤层预抽效果及瓦斯安全利用,设计采用两套抽采系统,即预抽抽采系统和采空区瓦斯抽采系统,两套系统相对独立。
本瓦斯抽采系统一次设计,分期实施。初期设计规模为45m3/min纯瓦斯量,其中预抽系统抽采规模为30m3/min纯瓦斯,主要用于回采工作面预抽;采空区抽采系统利用现有瓦斯抽采系统进行抽采,抽采规模为15m3/min纯瓦斯,主要用于工作面边采边抽和采空区抽采。
矿井开采初期,由于开采浅部煤层,煤层瓦斯含量低,可抽采瓦斯量
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