矿井瓦斯防治课程设计 金沙县4号煤矿
在各区段间运输上山、轨道上山和回风上山分别采用平巷和反向石门与各煤层联系，在C5煤层北东翼布置20501工作面作为首采工作面（已形成），在C5煤层南西翼布置20502回风巷和20502运输巷两个掘进工作面。
通风方式：并列式。 通风方法：机械抽出式。
1.5采煤工艺及主要设备 1.5.1采煤方法
根据煤层的倾角和现在巷道情况，设计采用走向长壁后退式采煤法。工作面通风方式为全负压“U”型通风。
1.5.2采场支护及顶板管理
该矿采用走向长壁后退式采煤法，工作面选用DW25－25/100型单体液压支柱和HDJA-1200型金属铰接顶梁支护，错梁齐柱式布置方式，支柱排距0.6m，柱距0.7m，“三、四”排控顶，最大控顶距3.8m（机道宽度1.7m，四排柱子宽度1.8m，切顶柱与切顶线之间宽度0.3m），最小控顶距3.2m（机道宽度1.7m，三排柱子宽度1.2m，切顶柱与切顶线之间宽度0.3m），放顶步距为0.6m，全部垮落法管理顶板。工作面切顶线每隔0.7m打一棵戗柱支护，煤壁落煤后及时挂梁支护，若顶板压力较大，可增设木垛。支护时可在支柱底部加垫板，防止支柱插入底板。放顶时为防止矸石窜入作业空间，在靠采空区一侧设置挡矸帘。
采面上下出口采用工字钢(3.6米长)四对八根交替迈步前移支护，上、下安全出口巷道超前支护为20米，采用DW25-25/100型外注式单体液压支柱打成托梁支护。回采后采用全部垮落法管理顶板。
1.6开采顺序
1.6.1煤层间开采顺序
本次设计可采煤层5层，即C5、C6、C7、C8、C9煤层，煤层间开采顺序为：C5→C6→C7→C8→C9。 1.6.2盘区内的开采顺序
盘区内开采顺序为：一盘区（已开采完毕）→二盘区→三盘区→四盘区。 1.6.3盘区内区段间开采顺序 区段遵循自上而下的开采顺序。 1.6.4区段内的开采顺序
区段内开采顺序为：先开采北东翼，再开采南西翼
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第二章 矿井瓦斯储量及可抽量预测
2.1矿井瓦斯储量计算 2.1.1煤层瓦斯含量
常用的煤层瓦斯含量测算法是：取煤样送实验室做煤的吸附性能实验，求出吸附常数a、b值，并在井下相应地点测定煤层的瓦斯压力，以公式3-1-1计算瓦斯含量：
X?abP100?Aad?Mad110KP ???1?bp1001?0.31Mad?式中X——煤层瓦斯含量，m3/t；
a——吸附常数，试验温度下的极限吸附量，m3/t，一般为15—55m3/t，本矿取35m3/t； b——吸附常数，MPa-1，一般为0.5—5MPa-1，本矿取3MPa-1； P——煤层绝对瓦斯压力，MPa；
Aad——煤的灰分，%；
Mad——煤的水分，%；
K——煤的孔隙体积，m3/t，本矿各煤层均为无烟煤，煤的孔隙体积大约为0.088m3/t；
?——煤的视密度，t/m3，本矿煤质均为无烟煤，无烟煤的视密度为1.40 ~1.70 t/m3，所以本矿煤
的视密度均取1.55t/m3；
又由煤炭自燃倾向等级鉴定表知：
表2—1 煤炭自燃倾向等级鉴定汇总表
工业分析 （%） 煤号 水分 Mad C5 C6 C7 C8 C9
又P??H,?—瓦斯梯度，本矿取0.00393MPa/m；通常，H取煤层埋深的最大值，
2.18 2.29 2.93 2.71 0.89 灰分 Ad 10.08 17.12 15.56 22.88 27.81 挥发分 Vdaf 4.98 6.69 6.27 8.66 7.32 焦渣特征 真相对密度 TRDd 1.64 1.67 1.55 1.63 1.65 全硫 煤吸氧量 cm3/g干煤 1.13 1.08 0.95 1.22 1.32 自燃倾向 分类 St,d 1.75 0.39 0.35 1.59 0.78 2 2 2 2 2 Ⅲ级 Ⅲ级 Ⅲ级 Ⅲ级 Ⅲ级 H?煤层底板等高线?水平标高，m；
由矿井的煤层地质地形图知：
H(C5)=1750-1200=550m、H(C6)=550+24=574m、H(C7)=574+20=594m、H(C8)=594+101=695m、H(C9)=750+24=774m；则：
P(C5)=0.00393*550=2.162MPa、P(C6)=0.00393*574=2.256MPa、P(C7)=0.00393*594=2.334MPa、
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P(C8)=0.00393*695=2.731MPa、P(C8)=0.00393*774=3.042MPa
将数据带入上式计算结果经整理后得：
表2-2
?Aad煤层 X（m3/t） a（m3/t） b（Mpa-1） Mad（%） k（m3/t） P（Mpa） （%） （t/m3） C5 C6 C7 C8 C9 14.923 12.641 15.199 14.473 15.179 40 40 40 40 40 3 3 3 3 22.45 10.56 17.22 16.32 2.90 4.19 3.69 4.96 4.78 0.125 0.125 0.125 0.125 0.125 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 2.162 2.256 2.334 2.731 2.385 3 24.05 瓦斯储量计算范围：除井田范围内各可采煤层参与瓦斯储量计算范围以外，还应包括受开采层采动影响的向矿井涌出瓦斯的不可采煤层和围岩。
瓦斯储量是指煤田开发过程中，能够向开采空间排放瓦斯煤岩层赋存的瓦斯总量，其计算公式：
WK?W1?W2?W3
式中：WK─矿井瓦斯储量，m3；
W1─可采煤层的瓦斯储量总和，m3；
W1??Ai?1n1i?X1i
式中：A1i─矿井每一个可采煤层的煤炭储量，t； n─矿井可采煤煤层数；
X1i─每一个可采煤层的瓦斯含量，m3/t
W2─可采煤层采动影响范围内的不可采邻近煤层瓦斯储量总和，m3；
W2??Ai?1n2i?X2i
式中：A2i─可采煤层采动影响范围内每一个不可采煤层的煤炭储量，t； n─矿井可采煤层采动影响范围内的不可采煤层数； m3/t；
X2i─每一个可采煤层的瓦斯含量，
可采煤层采动影响范围内每一个不可采煤层的瓦斯储量， W3─采动影响范围内的围岩瓦斯储量，m3；当围岩瓦斯很小时W?0；若含瓦斯量多时，
3可实测或按下式计算：
W3?K(W1?W2)，K─围岩瓦斯储量系数，一般取K=0.05～0.20
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本矿可采煤层5层分别为：C5、C6、C7、C8、C9，开采层为：C5,又由于采动影响范围为：上邻近层取50m～60m，下邻近层取20m～30m；故受C5的采动影响的上部煤层有C6，受采动影响的下部煤层有C7、C8，以及受C5采动影响的围岩的瓦斯涌出。
因C5上部煤层有C6、受采动影响的下部煤层有C7、C8，以及受C5采动影响的围岩的瓦斯涌出都不大，所以可以认为其值为0，即:W2?0、W3?0;。
2.2可采煤层的瓦斯储量总和
根据开拓布局煤由一、二采区进行开采。因为C5、C6、C7、C8、C9全部可采，所以煤层的瓦斯储量为五层煤的瓦斯储量之和。
2.2.1矿井每一个可采煤层的煤炭储量
计算瓦斯储量时，煤层采用工业资源储量，即根据某矿的基础资料中的表2-1-4某矿矿区范围资源量汇总表，可知：
表2-3 工业资工业场主要井公路采区煤层井田边煤柱合源储量地煤柱巷煤柱保护回采编号 界煤柱 计(万t) （万t） （万t） （万t） 煤柱 率 C5 C6 C7 C8 C9 合计 138.192 127.448 227.688 130.192 194.496 818.016 4.7 4.7 13.7 13.7 5.1 4.7 4.6 3.8 3.5 21.7 7.64 6.98 12.08 6.82 8.87 42.39 28.5 26.5 25.5 41.5 26 148 80% 80% 80% 80% 80% 设计可采储量（万t） 77.182 74.938 136.868 78.912 127.776 495.676 2.2.2矿井每一个可采煤层的瓦斯含量 井田地质勘探阶段没有对压力进行测试。根据中国矿业大学矿山开采与安全教育部重点实验室提交的《金沙县金沙县4号煤矿C9、C13煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告》（批文号：黔煤生产字[2008]556号）结论 :金沙县4号煤矿C9煤层在开采+1280m水平以上时不具有突出危险性，属非突出煤层，C9煤层最大瓦斯压力为0.28MPa。
2.2.3各可采煤层的瓦斯储量及其总和
W1??A1i?X1i
i?1n
式中A1i—矿井每一个可采煤层的煤炭储量，t；
n—矿井可采煤煤层数；
X1i—每一个可采煤层的瓦斯含量，m3/t；
各可采煤层的瓦斯储量及其总和见表2-4。
煤层的瓦斯储量及其总和 可采煤层 C5号煤层 C6号煤层 C7号煤层 C8号煤层
煤炭储量(万吨) 170.79 159.31 284.61 162.74 瓦斯含量(m3/t) 14.923 12.641 15.199 14.473 瓦斯储量(万m3) 8825.462 6234.541 7914.119 8905.237 第9页
矿井瓦斯防治课程设计 金沙县4号煤矿 C9号煤层 合计 243.12 1020.57 13.456 73.841 6932.721 39879.359
由上表可知本矿可采煤层的总瓦斯储量为：39879.359万m3。 又∵W2?0、W3?0; ∴WK=39879.359万m3
2.3可抽瓦斯量预测 2.3.1可抽瓦斯量
可抽瓦斯量是指瓦斯储量中可能被抽放出来的瓦斯量，可按以下公式概算：
WC?WK*K K?K1*K2*K3
K1?K4(My?Mc)/My
式中：
WC——矿井可抽瓦斯量，m3 ；
WK——矿井瓦斯储量，m3 ； K——可抽系数，％； K1——瓦斯涌出程度系数；
K2——负压抽采时的抽采作用系数，可取1.2；
K3——矿井瓦斯抽放率，%。预抽煤层瓦斯时，可取25%~35%；抽采上下邻近层瓦斯时，可取
35%~45%；本矿取40%；
K4——煤层瓦斯排放率，%；本矿取72%；
My——煤层原始瓦斯含量，m3/t；由上表知
My=14.309m3/t（取4层煤的瓦斯含量的平均值）
Mc——运输到地面煤的残余瓦斯含量，m3/t；
煤中残存瓦斯量可用下式求得：
Wc? 0.1ab100?Aad?Mad1????
1?0.1b1001?0.31Mad?式中Wc—煤中残存瓦斯含量，m3/t；
a—吸附常数，试验温度下的极限吸附量，m3/t，一般为15—55m3/t，本矿取40m3/t；
b—吸附常数，MPa-1，一般为0.5—5MPa-1，本矿取3MPa-1；
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