及宽度;
v—巷道平均掘进速度,m/min; L—巷道长度,m;
qo—煤壁瓦斯涌出强度,m3/(m22min),按下式计算:
q0=0.026[0.0004(Vr)2+0.16]W0 (3-8) 式中 qo—巷道煤壁瓦斯涌出量初强度,m3/(m22min)
Vr——煤的挥发份,%。
W0——煤层原始瓦斯含量,m3/t;
9#、15#煤掘进工作面基本情况见表3-1-6,瓦斯涌出量预测见表3-1-7。 9#煤综掘工作面瓦斯涌出量: q3=15.75×300×1.43×(13.4-3.1)=1.61m3/min;
30?24?6025003003
?1)=7.70m/min; ×0.084×(2
300/30/24/6030?24?60q4=(2×3.5+4)×q掘=1.61+7.70=9.31m3/min。 15#煤综掘工作面瓦斯涌出量: q3=12×300×1.41×(10.0-3.4)=0.78m3/min;
30?24?6025003003
?1)=5.08m/min; ×0.061×(2
300/30/24/6030?24?60q4=(2×3+4)×q掘=0.78+5.08=5.86m3/min。
表3-1-6 掘进工作面基本情况一览表
煤层 9# 15# 煤层厚度 (m) 4.89 4.35 密度 挥发分 巷道断面 巷道长度 掘进速度 瓦斯含量 (m) (m/min) (m3/t) (m2) 15.75 2500 0.007 13.40 12 2500 0.007 10.00 (t/m3) (%) 1.43 14.25 1.41 13.72 注:矿井的综掘速度为300m/月。 2008年8月
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表3-1-7 掘进工作面瓦斯涌出量预测一览表
煤层 9# 15# 绝对瓦斯 备注 333涌出量(m/min) 涌出量(m/min) 涌出量(m/min) 7.70 1.61 9.31 综掘 5.08 0.78 5.86 综掘 煤壁瓦斯 落煤瓦斯 第二节 采区瓦斯涌出量
根据该矿采掘规划,在矿井产量1.8Mt/a时,设两个采区,每个采区配一个回采工作面,两个掘进头。采区内瓦斯涌出量除了回采和掘进涌出外,还包括采区内已采区段老空区瓦斯涌出。由于该矿为改扩建矿井,目前采空区比较多,按有关标准,取1.2。其计算公式为:
q区?k?(?q采i?Ai?1440?q掘i)i?1i?1nnA0 (3-9)
式中:q区——生产采区相对瓦斯涌出量,m3/t; Ao—生产采区平均日产量,t/d;
q采i—第i个回采工作面相对瓦斯涌出量,m3/t; Ai—第i个回采工作面平均日产量,t/d; k′—生产采区内采空区瓦斯涌出系数;
q掘i—第i个掘进面工作面绝对瓦斯涌出量,m3/min。 9#煤层采区相对瓦斯涌出量
q区?1.2?(21.14?3600?1440?2?9.31)?30.88m3/min
4000绝对瓦斯涌出量=30.88×4000/1440=85.78m3/min。 15#煤层采区相对瓦斯涌出量
q区?1.2?(11.66?1400?1440?2?5.86)?23.21m3/min
174032
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绝对瓦斯涌出量=23.21×1740/1440=28.05m3/min
表3-2-1 采区瓦斯涌出量预测一览表
工作面瓦煤采 区 斯涌出量层 m3/t 9# XX采区 15 XX采区 #21.14 11.99 掘进瓦斯涌出量m3/min 9.31 9.31 5.86 5.86 瓦斯涌出量 采 区 日产量绝对量相对量m3/t (t) m3/min 4000 1740 30.88 23.21 85.78 备注 1.8Mt/a 28.05 注:日产量5740t(1.8Mt/a),2个综采工作面,4个综掘工作面。
第三节 矿井瓦斯涌出量
k(?q区i?A0i)?i?1nn q井??Ai?1 (3-10)
0i式中:q井—矿井相对瓦斯涌出量,m3/t;
q区i—第i个生产采区相对瓦斯涌出量,m3/t; A0 i—第i个生产采区平均日产量,t;
K″—已采采空区瓦斯涌出系数,根据开采状况,查表选取,K″= 1.2。
q井?1.2?(30.88?4000?23.21?1740)?34.27m3/t;
4000?1740矿井绝对瓦斯涌出量=34.27×(4000+1740)/1440=136.59m3/min。
表3-3-1 矿井瓦斯涌出量预测结果
煤层 9# 15 #采区瓦斯涌出量m3/t 32.85 23.74 矿井瓦斯涌出量 日产量(t) 相对量 m3/t 绝对量m3/min 136.59 备注 4000 34.27 1740 1.8Mt/a 注:日产量5740t(1.8Mt/a),2个综采工作面,4个综掘工作面。
从表3-3-1中可以看出,矿井达到1.8Mt/a的核定生产能力时,矿井相对
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瓦斯涌出量将达到34.27m3/t,绝对瓦斯涌出量为136.59m3/min,其中9#煤绝对瓦斯涌出量为102.94m3/min,15#煤绝对瓦斯涌出量为33.66m3/min。
第四节 抽采后瓦斯涌出量
根据矿井瓦斯涌出量预测与设计瓦斯抽采量,则XX煤矿瓦斯抽采率 K=75/136.59×100%=54.9%。
设计9#煤层的瓦斯预抽率为35%,15#煤层的瓦斯预抽率为40%,在煤层瓦斯预抽率达到设计值后,其煤层瓦斯含量为:
9#煤层瓦斯含量=13.4×(1-35%)=8.71m3/t; 抽采后9#煤层瓦斯可解析瓦斯量=8.71-3.1=5.61m3/t。 15#煤层瓦斯含量=10.0×(1-40%)=6.00m3/t; 抽采后15#煤层瓦斯可解析瓦斯量=6.00-3.4=2.60m3/t。
经计算9#、15#煤层经预抽后煤层瓦斯可解析量满足《煤矿瓦斯抽采指标》(AQ1026-2006)关于“工作面日产量为1001~2500t,煤的可解析瓦斯量≤7m3/t;工作面日产量为2501~4000t,煤的可解析瓦斯量≤6m3/t”的规定。
把预抽后的煤层瓦斯含量代入前面章节瓦斯涌出预测公式中,再减去掘进时的瓦斯抽采量、回采时边采边抽和采空区瓦斯抽采量,则计算结果见表3-4-1,各回采工作面、掘进工作面、采区和矿井瓦斯涌出量前后瓦斯涌出量对比见表3-4-1。
表3-4-1 瓦斯抽采前后涌出量预测对比
名称 回采工作面 掘进工作面 抽采前瓦斯涌出量(m3/min) 抽采后瓦斯涌出量(m3/min) 9#煤层 52.85 9.31 15#煤层 11.66 5.86 9#煤层 19.85 6.31 15#煤层 2.97 4.86 34
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生产采区 全矿井 102.93 136.59 33.66 44.80 62.39 17.59
由于本次计算中煤层瓦斯含量是按平均瓦斯含量来计算,在矿井浅部开采时,瓦斯含量会小于平均瓦斯含量,开采深部时瓦斯含量将大于平均瓦斯含量。因此今后矿井开采时应加强煤层瓦斯基本参数的测定工作,以便修正瓦斯抽采设计,同时使之能更科学合理的指导矿井瓦斯的抽采工作。
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