17-1# 19# 141.32~782.35 122.09~802.85 3.0~12.99 3.08~18.65 1.2 2.29 风氧化带:瓦斯风氧化带距地表平均71m左右 瓦斯梯度:各煤层瓦斯梯度变化见表2-4-1。
根椐维六采区煤层实际埋深(预测至+1760m水平)和瓦斯梯度变化情况,得出本区内各煤层瓦斯含量。区内各煤层瓦斯预测结果见表2-4-2。
表2-4-2 区内各煤层瓦斯预测结果 瓦斯变化梯度 ml/g·r/100m 6.79 5.62 1.2 2.29 预测区内煤层最大埋深(m) 170 216 268 310 预测区内煤层瓦斯含量 (ml/g·r) 4.3 5.12 3.22 7.10 (m3/t) 4.3 5.12 3.22 7.10 煤层编号 5-3# 12-1# 17-1# 19# 瓦斯含量的变化规律为不同煤层随埋藏深度的增加瓦斯含量增加,主要在浅部至中深部规律较为明显。同一煤层瓦斯含量与埋藏深度的关系较为明显,瓦斯含量的等值线与底板等高线的走势基本一致,即由浅入深瓦斯含量增大。
二、煤层瓦斯涌出量预测
设计根据《矿井瓦斯涌出量预测方法(AQ1018-2006)》标准,采用分源预测法对矿井相对瓦斯涌出量进行预测。
1、采煤工作面瓦斯涌出。
※ 公式a:采煤工作面本层瓦斯涌出量
Q本层=K1·K2·K3·Kf·(W0-WC)
式中:q本层――开采本煤层瓦斯涌出量,m3/t;
K1――围岩瓦斯涌出系系,取1.1~1.3,全部陷落法取1.3;局部充填法取1.2;全部充填法取1.1;
K2――工作面丢煤瓦斯涌出系数,回采率的倒数计算;
K3――采区内准备巷道预排瓦斯对开采层瓦斯涌出影响系数,查相关标准;采用长壁后退式回采时按下式计算:K3=(L-2h)/L
L――工作面长度,m;
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h――掘进巷现预排等值宽度,m。查表取。
Kf――取决于煤层分层数量和顺序的分层瓦斯涌出系统,查表取1.504; W0――煤层原始瓦斯含量,m3/t
Wc――煤层残存瓦斯涌出量,m3/t,根椐《矿井瓦斯涌出量预测方法》AQ1018-2006选取。
※ 公式b :单个邻近层瓦斯涌出量计算
m由公式q邻=(W0-WC)Mη
式中:q邻――邻近层对开采层瓦斯涌出量,m3/t; W0――邻近层原始瓦斯含量, m3/t;
WC――邻近层残存瓦斯含量, m3/t,查表选取; m邻――邻近层煤层厚度,m; M――开采层工作面采高,m;
η――受采动影响煤层瓦斯排放率,查表取;
根椐以上公式a,己知K1=1.3,K2=1.07,L=106,查表取h=92求得K3=(106-2×92)/106=0.74,19#煤层分二层开采Kf=1.504,W0=7.1m3/t,
查表Wc=2.0m3/t
得Q采=1.3×1.07×0.74×1.504×(7.1-2)
=7.9(m3/t)。 邻近层瓦斯涌出:
邻近层向19煤层瓦斯涌出量:q邻= q17-1邻+q12-1邻+q5-3邻
己知,17-1煤层W0=3.22m3/t,,m=2.7m,M=2.11m, 查表得Wc=2m3/t,η=0.75; 得:17-1煤层:q17-1邻=1.17m/t。
12-1煤层W0=5.12m3/t,,m=1.93m,M=2.11m, 查表得Wc=2m3/t,η=0.72; 得:12-1煤层:q12-1邻=2.06m3/t。
5-3煤层W0=4.3m3/t,,m=1.31m,M=2.11m, 查表得Wc=2m3/t,η=0.67; 得:5-3煤层:q5-3邻=0.96m3/t。 则q邻=4.19m3/t
▲ 19煤层开采时采煤工作面瓦斯涌出:
q总=q本层+ q邻=12.1(m3/t)
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故19#号煤层开采时采面瓦斯涌出量为:Q采=12.1(m3/t),采煤工作面生产能力按19.1万吨计算,采煤工作面绝对瓦斯涌出量为4.9m3/mim。
2、掘进工作面瓦斯涌出计算
公式: q绝=n·m·V·qv(2L/V-1)+s·V·γ(W0-Wc) 式中:q绝――掘进工作面煤层瓦斯涌出量,m3/min;
n――暴露煤面个数,单巷掘进时取2; m――煤层厚度,m;
V――平均掘进速度,m/min;
qv――煤壁瓦斯涌现初速度,m3/m2,由式qv=0.026[0.0004(Vr)2+0.16]·W0; Vr――煤的挥发分;
W0――煤层瓦斯含量,19#煤层为7.1m3/t; s――掘进巷道断面积,m2; L――巷道长度,m; γ――煤的容重,t/m3;
Wc――煤层残存瓦斯涌出量,m3/t,根椐《矿井瓦斯涌出量预测方法》AQ1018-2006选取。
根椐以上公式,己知n=2,m=4.11m,V=0.004m/s,γ=1.50,Vr=16.75,W0=7.1m3/t,s=6.3,L=630,Wc=2
计算得Q掘=1.5m3/mim。 3、生产采区瓦斯涌出量 q区=k?(?q采iAi?1440?q掘i)A0
i?1i?1nnq区-生产采区相对瓦斯涌出量,m/t; k/-生产采区内采空区瓦斯涌出系数,取1.3; q采i-第i个回采工作面相对瓦斯涌出量,12.1 m3/t; Ai -第i个回采工作面的日产量,579t;
q掘i-第i个掘进工作面绝对瓦斯涌出量,1.5 m/min; A0-生产采区平均日产量,636t; 经过以上公式计算,q区=23.15m3/t。 4、矿井瓦斯涌出量
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3
nnq井=k??(?q区iA0i)i?1?Ai?10i
q井-矿井相对瓦斯涌出量,m3/t; k//-已采采空区瓦斯涌出系数,取1.3;
q采i-第i个生产采区相对瓦斯涌出量,23.15m3/t; A0i -第i个生产采区平均日产量,636t; 经过以上公式计算,q井=30.1m3/t。
经计算矿井深部开采时采面工作面相对瓦斯涌出量为12.1m3/t、绝对瓦斯涌出量为4.9m3/min;掘进工作面绝对瓦斯涌出量为1.5m3/min;矿井相对瓦斯涌出量为30.1m3/t,矿井绝对瓦斯涌出量为13.32m3/min。可作为通风设计依据,应加强矿井的通风和瓦斯抽放,满足矿井排放瓦斯的要求。
三、瓦斯抽放量及抽放年限 1、瓦斯抽出率
根据《煤矿瓦斯抽放规范》(AQ1027-2006),矿井瓦斯抽放率为40%; 本次设计,矿井相对瓦斯涌出量30.1m3/t,矿井设计产量按21万t/a考虑,绝对瓦斯涌出量为13.32m3/min。
矿井瓦斯抽放率取40%,维六采区(自然井)瓦斯抽放纯量取13.32×
40%=5.33m3/min。其中高负压为60%,为3.2m3/min,低负压为40%,为2.13m3/min;
2、矿井瓦斯年抽放量 q矿 =365×24×60×5.33
=2801448m3(纯瓦斯量)。
第五节 抽放规模及服务年限
瓦斯抽放设计规模:维六采区(自然井)瓦斯抽放率为40%,矿井绝对瓦斯涌出量为13.32m3/min,抽放设计规模为5.33m3/min,其中高负压抽放设计规模为3.2m3/min,低负压抽放设计规模为2.13m3/min。
抽放系统服务年限按下式计算:
N=
Wk WNC=2.71年
式中 N——抽放系统服务年限,年;
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Wk——瓦斯可抽量,以上计算为760.03万m3,; WNC——预计最大年抽放量,万m3。
按照设计规模5.33m3/min计算,矿井年抽放量为2801448m3,则抽放系统服务年限为2.71年。抽放系统服务年限小于矿井生产服务年限。
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