矿井瓦斯抽采设计手册(新) - 图文(3)

2019-03-15 22:09

(MPa) 0.1 1 2 3 4 5 6 7

[例] 某矿井煤层W=3.1% 、A=1.9%、V=14.1%、P=1.47 MPa 、t=20℃、γ=1.4 t/m,求瓦斯含量?

f

f

r

3

0 1.0 0.97 0.95 0.92 0.90 0.87 0.85 0.83 10 1.04 1.02 1.00 0.97 0.95 0.93 0.90 0.88 20 1.08 1.06 1.04 1.02 1.00 0.98 0.95 0.93 30 1.12 1.10 1.08 1.06 1.04 1.02 1.00 0.98 40 1.16 1.14 1.12 1.10 1.08 1.06 1.05 1.04 50 1.20 1.18 1.16 1.14 1.12 1.11 1.10 1.09 解: W65.5(100?Af?Wf)X????0.098??

r0.?p?b???(V)146en(1?0.31Wf)100式中,查表1-12,1/en

=0.96

查表1-13,65.5

(Vr)0.146?44.5

α=2.4+0.21×14.1=5.36 b=1-0.004×14.1=0.94

W(100?1.9?3.1)X?65.5??0.525?11.5m3/t ?1.47?0.94???en14.100.146(1?0.31?3.1)?100根据Vr

查表1-10,?n=6,根据压力P查表1-14,Ky=1.05。

Wy?fnP?6?1.47?0.6m39.8K1.05?1.4/t

Y?9.8? 最终求得煤层瓦斯含量

Wh= Wx+Wy= 11.5+0.6=12.1 m3

/t

2.经验公式之二

当挥发分Vr

小于15%时可用下式:

W?10.2?[0.0016t2?0.19t?87.54(Vr)?0.55]P[1?0.01(Ar?Wf)]fnB0X10.2P?1 (1-22)

0.34?0.004t当挥发分Vr

在15%~40%时可用下式:

W?10.2?(0.0016t2?0.19t?23?0.2Vr)P[1?0.01(Ar?Wf)]fnB0X10.2P?1 (1-23)

0.34?0.004t

Wy= ?n×10.2P/Ky 式中 Wx————在P、t条件下的吸附瓦斯量,m3

/t;

Wy————在P、t条件下的游离瓦斯量,m3

/t;

Af

————煤中灰分,%;

Wf

————煤中水分,%; ?n ————孔隙率,%;

B0————水分对吸附能力影响系数, B0=P/(0.098×0.9792),一般取1。

3. 经验公式之三

(1-24)

该公式一般用来计算残余瓦斯量。

r

当挥发分V小于21%时用下式:

10.2(0.0003835t2?At?B)PWh??10.2?fyP (1-25)

1?10.2(C?0.002172)P当挥发分V大于21%时用下式:

r

Wh?10.2?15.53(C1?0.00218t)P?10.2?fyP (1-26)

1?10.2(C1?0.00218t)P3

式中 Wh——在P、t条件下的煤的瓦斯含量,m/t;

3

?y ——煤单位重量的孔隙容积,m/t,见表1-15;

A、B、C、C1——系数,见表1-16。

表1-15 煤的孔隙容积 rV (%) <5 5~9 9~17 18~30 >30 ?y 0.10 0.09 0.07 0.06 0.09

表1-16 A、B、C系数 r 挥发分V系数 % A B C 3.0 0.1683 15.770 0.3689 3.5 0.1603 14.634 0.3664 4.0 0.1537 13.703 0.3639 4.5 0.1482 12.922 0.3614 5.0 0.1435 12.250 0.3588 5.5 0.1393 11.665 0.3563 6.0 0.1356 11.166 0.3538 6.5 0.1323 10.684 0.3513 7.0 0.1293 10.267 0.3488 7.5 0.1265 9.888 0.3463 8.0 0.1240 9.542 0.3437 8.5 0.1216 9.224 0.3412 9.0 0.1195 8.928 0.3387 9.5 0.1174 8.652 0.3362 10.0 0.1155 8.395 0.3337 11.0 0.1120 7.929 0.3286 12.0 0.1083 7.514 0.3236 13.0 0.1059 7.143 0.3186 14.0 0.1032 6.803 0.3136 15.0 0.1008 6.494 0.3085 16.0 0.0985 6.212 0.3035 17.0 0.0963 5.949 0.2985 18.0 0.0942 5.700 0.2934 19.0 0.0923 5.470 0.2884 20.0 0.0904 5.255 0.2834 21.0 0.0886 5.052 0.2783 22.0 0.2733 23.0 0.2683 24.0 0.2632 25.0 0.2582

26.0 27.0 28.0 29.0 30.0 31.0 32.0 33.0 34.0 35.0 36.0 37.0 38.0 39.0 40.0 41.0 42.0 43.0 44.0 45.0 0.2532 0.2481 0.2431 0.2381 0.2330 0.2280 0.2230 0.2179 0.2129 0.2079 0.2029 0.1978 0.1928 0.1878 0.1827 0.1777 0.1727 0.1676 0.1626 0.1576 四.瓦斯储量计算

矿井瓦斯储量,是指井田开发过程中,受采动影响能够排放瓦斯的煤层(包括不可采煤层)所储存的瓦斯量。

W=W1+W2+W3 (1-27)

3

式中 W ——矿井瓦斯储量, Mm;

3

W1——矿井可采煤层瓦斯储量,Mm;

W1??A1iW1i (1-28)

i?1n A1i——矿井i可采煤层的地质储量,Mt;

3

W1i——矿井i可采煤层的瓦斯含量,m/t;

3

W2——受采动影响后能够向开采空间排放的各不可采煤层的瓦斯储量,Mm;

W2??A2iW2i (1-29)

i?1nA2i——受采动影响后能够向开采空间排放的i不可采煤层的地质储量,Mt;

3

W2i——受采动影响后能够向开采空间排放的i不可采煤层的瓦斯含量,m/t;

3

W3——受采动影响后能够向开采空间排放的围岩瓦斯储量,Mm,实测或按下式计算:

W3= K(W1+W2) (1-30)

式中 K——围岩瓦斯储量系数,一般取K=0.05~0.20。

如果要计算某区域(水平、采区、工作面等)的瓦斯储量,方法同上,但要将A1i 、A2i 、W1i 、W2i变为所计算区域的煤层储量和煤层瓦斯含量。

五.瓦斯涌出量计算

瓦斯涌出量是指在生产过程中,矿井或采区涌出的瓦斯数量,主要由回采、掘进、采空区三部分瓦斯组成。

(一) 回采、掘进及采空区瓦斯涌出量

1. 回采瓦斯涌出量

1) 开采单一煤层时的回采瓦斯涌出量计算(不考虑邻近层的瓦斯涌出量)

qf??KpWh (1-31) 式中 qf——— 开采本煤层瓦斯涌出量,m/t;

?——— 机械化程度系数,联合采煤机和风镐采煤时等于1.0,截煤机掏槽落煤等于1.2。

3

Kp——— 瓦斯释放系数,即计算的瓦斯涌出量对煤层瓦斯含量的比例,由图1-9查。 Wh——— 煤层瓦斯含量,m3/t;

Vr图1-9 瓦斯放出计算系数值曲线2) 多煤层条件下回采瓦斯涌出量 (1) 有邻近层的回采瓦斯涌出量计算之一:0

q?= Kw·qc +qh+qs+ qx (1-32)

式中 q3

? ——采煤时瓦斯涌出量, m/t; Kw ——围岩瓦斯系数,一般取1.2;

q3

c ——采出煤中的瓦斯含量,m/t,其计算公式见式(1-33);

q——开采层由于回采率不高而产生的附加瓦斯涌出量,m3

h /t,

其计算公式见(1-34)

qq3

s、x ——分别为顶、底板邻近层及不可采夹层泄出的瓦斯量,m/t,其计算公式见式(1-35)及(1-36)。

qc=Wh-Wc (1-33)

式中 W3

h ——邻近层的瓦斯含量,m/t;

Wm3

c ——邻近层的残存瓦斯含量,/t,可按表7-1选取。

Qh?bC100?CWh (1-34)

式中 b——考虑丢失在井下煤中瓦斯涌出程度系数,取0.6~0.8; C——丢煤百分率,%。

qL0s?Lhbmssm(Wh?Wc) (1-35)

0??qL0x?Lbmxx(Wh?Wc) (1-36)

0??hm式中:L0 ——阶段倾斜长度,米;

?h——阶段煤柱总长度,米;

ms ——上邻近层的厚度,米; mx ——下邻近层的厚度,米; m ——开采层的可采厚度,米;

bs 、bx ——邻近层向开采层涌出瓦斯程度系数,其计算公式是:

bs、bx?1?Ncos???11?Lcos??sin(???)?sin(???)??

式中:N——邻近层至开采层的法线距离,米;

L——开采工作面长度,米; α——煤层倾角,度;

(1-37)

γ——卸压角,度。 γ值也可按下表选取

层间相对厚度与卸压角关系 N/m层间相对厚度 3~10 10~30 30~80 γ值(度) 70 75 80

bs、bx值也可按下表(经验数据)选取

邻近层向开采层瓦斯涌出程度 邻近层别 间距(米) bs bx 上邻近层 20 1.0 40 0.70 70 0.35 >120 0 下邻近层 5~10 1.0 20 0.45 40 0.10 >60 0 [例]逢春矿井为急倾斜煤层开采,共计有五层无烟煤,从上往下为6、7、8、9、11号层,6号层为开采层(保护层),8号层为主要突出层,地质资料提供煤层瓦斯含量值如下表: 煤层厚度 煤层间距 平均瓦斯含量 煤层 备注 3(m) (m) (m/t) 6号 1.02 14.83 6.10 7号 0.77 18.13 7.69 8号 3.23 20.46 3.21 9号 0.63 18.21 取11号层资料 19.07 11号 0.63 18.21 求6号层回采时的瓦斯涌出量是多少? 根据公式 q?= Kw·qc +qh+qs+ qx 取Kw=1.2

3

查表1-1,WC=8 m/t(无烟煤)

3

qc=Wh-Wc=14.83-8=6.83 m/t

3

Kw·qc=1.2×6.83=8.2 m/t b=0.7,c=15%

qs?bc15Wh?0.7?14.83?1.83m3/t

100?c100?15各邻近层涌向开采层的瓦斯量qx:

7号层向6号层的涌出量

取阶段倾斜长度90m,阶段煤柱总长度15m

q7?6?900.77??1?(18.13-8)?9.2m3/t

90?151.02903.23??0.5?(20.46-8)?23.7m3/t

90?151.028号层向6号层的涌出量

q8?6?9号层向6号层的涌出量

q9?6?900.63??0.45?(18.21-8)?3.4m3/t

90?151.0211号层向6号层的涌出量

q11?6?900.63??0.2?(18.21-8)?1.5m3/t

90?151.02总计6号层回采的瓦斯涌出量为:


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