瓦斯涌出量的计算.docx
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瓦斯涌出量的计算
1、回采工作面瓦斯涌出量
回采工作面瓦斯涌出量由开采层(包括围岩)和邻近层两部份组成,计算公式如下:
q采=q1+q2
式中:
q采——回采工作面相对瓦斯涌出量,m3/t;
q1——开采层相对瓦斯涌出量,m3/t;
q2——邻近层相对瓦斯涌出量,m3/t;
1、开采层瓦斯涌出量
式中:
K1——围岩瓦斯涌出系数;
K2——回采工作面丢煤涌出系数,其值为回采率的倒数;
K3——顺槽掘进预排系数,后退式回采,K3=(B-2b)/B;
B——回采工作面长度,m;
b——顺槽瓦斯预排宽度,m;
m——开采层厚度,m;
M——工作面采高,m;
W0——煤层原始瓦斯含量,m3/t;
Wc——煤层残存瓦斯含量,m3/t。
2、邻近层瓦斯涌出量
式中:
q2——邻近层相对瓦斯涌出量,m3/t;
——邻近层瓦斯排放率,%;
W0i——各邻近层原始瓦斯含量,m3/t;
Wci——各邻近层残存瓦斯含量,m3/t;
mi——各邻近层煤厚,m;
其余符号意义同前。
2、掘进面瓦斯涌出量计算
掘进工作面瓦斯涌出来源包括两部份,一是暴露煤壁涌出瓦斯,二是破落煤块涌出瓦斯,其涌出量计算公式如下:
q掘=q3+q4
q3=D×V×q0×
(2)
q4=S×V×γ×(W0-Wc)
式中:
q掘——掘进面绝对瓦斯涌出量,m3/min;
q3——掘进巷道煤壁绝对瓦斯涌出量,m3/min;
q4——掘进巷道落煤绝对瓦斯涌出量,m3/min;
D——巷道断面内暴露煤壁面周边长度,m;
V——巷道平均掘进速度,m/min;
L——掘进煤巷长度,m;
q0——掘进面煤壁瓦斯涌出初速度,m3/(m2·min);
q0=0.026[0.0004×(Vr)2+0.16]×W0
式中:
Vr——掘进煤层原煤挥发份,%
S——掘进煤巷断面积,m2;
γ——原煤容重,t/m3;
其余符号意义同前。
3、采区瓦斯涌出量计算
式中:
q区——生产采区相对瓦斯涌出量,m3/t;
K′——生产采区内采空区瓦斯涌出系数;
q采i——第i个回采工作面相对瓦斯涌出量,m3/t;
Ai——第i个回采工作面的日产量,t;
q掘i——第i个掘进工作面绝对瓦斯涌出量,m3/min;
Ao——生产采区平均日产量,t;
4、矿井瓦斯涌出量
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;
Aoi——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。
风排瓦斯浓度计算
风排瓦斯浓度按下式计算:
n=100×q/(60×Q)
式中:
Q——矿井总风量,m3/s;
q——矿井风排瓦斯量,m3/min;
n——风排瓦斯浓度,%;
停风区中瓦斯浓度超过0.8%或二氧化碳浓度超过1.5%,最高瓦斯浓度和二氧化碳浓度不超过3.0%时,必须采取安全措施,控制风流排放瓦斯。
(1)矿井+1190m总回风石门中瓦斯浓度超过0.70%,必须立即查明原因,进行处理。
(2)采掘工作面回风巷风流中的瓦斯浓度超过0.8%时或二氧化碳浓度超过1.5%时,必须停止工作,撤出人员,采取措施,进行处理。
(3)采掘工作面及其它作业地点风流中瓦斯浓度达到0.8%时,必须停止作业;爆破地点附近20m以内风流中瓦斯浓度达到1.0%时,严禁爆破;采掘工作面及其它作业地点风流中、电动机或开关安设地点20m以内风流中的瓦斯浓度达到1.5%时,必须停止工作,切断电源,撤出人员,进行处理。
(4)采掘工作面及其它巷道内,体积大于0.5m3的空间内积聚的瓦斯浓度达到2.0%时,附近20m内必须停止工作,撤出人员,切断电源,进行处理。
(5)局部通风机因故停止运转,在恢复通风前,必须首先检查瓦斯浓度,只有停风区中瓦斯浓度不超过0.8%和二氧化碳浓度不超过1.5%,且在局部通风机及开关附近10m以内风流中的瓦斯浓度不超过0.5%时,方可人工开启局部通风机,恢复正常通风。
3)检测仪器仪表的配备
①瓦斯流量测定仪
管道流量测量仪器有:
孔板流量计、流量计等;
测量钻孔瓦斯涌出量的仪器有:
U型玻璃管流量计、容积式气体流量计等。
②抽采管路压力测定仪器
U型管压差计、单管汞柱压差计、气压计等。
③瓦斯浓度检测仪器
光学瓦斯检定器、热导式检测定器、国产瓦斯检定器及校正仪、高负压瓦斯采取器等。
突水系数计算公式
T=P/M
式中:
T——突水系数,MPa/m;
p——底板隔水层承受的水头压力,MPa;
M——底板隔水层厚度,m;
本公式主要适用于回采和掘进工作面,如果底板隔水层实际厚度小于计算值时,就不安全。
就全国实际资料来看,底板受构造破坏的块段突水系数一般不大于0.06MPa,正常块段不大于0.1MPa
经计算得出15号煤层的最低开采标高为+735m;14号层最低开采标高为+568m;13号层最低开采标高为476m,9号层最低开采标高为+109m,5号层最低开采标高为+66m,而2号层最低开采标高可到-41m。
可采煤层特征一览表
煤层号
层间距(m)
两极值
均值
煤层厚度(m)
两极值
均值
顶、底板岩性
煤层结构
煤层稳定性
2
15~21
18
0.76~1.25
0.89
顶板:
粉砂质泥岩
少数泥岩
底板:
粘土岩
简单
全区可采,稳定可采率
100%
5
0.28~1.20
0.84
顶板:
泥岩及粉砂
质泥岩
底板:
粘土岩
简单
大部可采,稳定性较差,可采率86%
5.5~14.0
7.95
9
1.19~1.58
1.39
顶板:
黑色泥岩
底板:
粘土岩
简单
全区可采,稳定、可采率100%
47~80
50~70
13
0.79~1.68
1.24
直接顶板:
泥岩
间接顶板:
灰岩
底板:
粘土岩
结构较复杂,多数含一层
粘土岩夹矸
全区可采,稳定可采率
100%
13~19
15~16
14
0.81~1.67
1.24
顶板:
灰岩、泥岩
粉砂岩
底板:
泥质粉砂岩
一般不含夹
矸,少数点
含1至2层
粘土岩夹矸
全区可采,稳定,可采率100%
24~32
28
15
1.42~4.96
1.69
顶板:
页岩
底板:
铝土质粘土
岩
结构较复杂,少数点含1~2层粘土岩夹矸
全区可采,稳定,可采率100%
7.3瓦斯综合治理分析
7.3.124202工作面瓦斯涌出量预测
表7-3-1各煤层瓦斯参数表
煤层编号
瓦斯压力
(MPa)
瓦斯含量
(m3/t·f)
残存瓦斯量
(m3/t·f)
煤层透气性系数λ
(m2/MPa2·d)
2
0.92
10.65
3.41
2.12~2.17
3
1.08
12.55
3.50
1.78~1.89
4
1.50
10.89
3.54
3.524~3.785
5
1.40
12.08
3.64
1.99~2.23
6
1.70
10.15
3.70
2.87~2.99
8
2.01
13.52
3.72
2.65~2.75
9
2.22
17.01
3.75
2.33~2.55
10
2.38
12.63
3.77
2.39~2.59
7.3.1.1瓦斯参数
沙曲煤矿各煤层瓦斯参数见表7-3-1。
7.3.1.2瓦斯涌出量预计
1)瓦斯来源分析
根据工作面邻近钻孔资料分析,该块段的4#煤层为突出煤层,上覆2#和3#煤层为可采薄煤层,下伏5#煤层为突出煤层。
工作面4#煤层平均厚度2.56m,原始瓦斯含量X4=10.89m3/t·f;上覆2#煤平均厚度1.0m,原始瓦斯含量X2=10.65m3/t·f,距4#煤层平均层间距为16m;上覆3#煤平均厚度1.2m,原始瓦斯含量X3=12.55m3/t·f,距4#煤层平均层间距为1.3m;下伏5#煤平均厚度2.42m,原始瓦斯含量X5=12.08m3/t·f,距4#煤层平均层间距为5.56m;下伏6#煤平均厚度1.0m,原始瓦斯含量X5=10.15m3/t·f,距5#煤层平均层间距为14m。
因此,工作面瓦斯主要来源为本煤层瓦斯和3#煤层卸压瓦斯及下部5#煤层瓦斯。
(1)本煤层相对瓦斯涌出量预计
式中q本——本煤层相对瓦斯涌出量,m3/t;
k1——围岩瓦斯涌出系数,取1.2;
k2——工作面残煤瓦斯涌出系数,为回采率的倒数,取1.05;
k3——掘进工作面预排瓦斯影响系数,取值0.89;
k3=(L-xb)/L=(210-2*12)/210=0.89
k4——不同通风方式的瓦斯涌出系数,U形通风方式取值1.0;Y型通风取值1.3~1.5;本处取1.5。
k5——本煤层抽采瓦斯影响系数,取值1.3;
M——本煤层厚度,为2.56m;
m——本煤层回采厚度,为2.5m;
X0——本煤层原始瓦斯含量,取值10.89m3/t;
Xc——本煤层残存瓦斯含量,取值3.54(m3/t)。
计算得本煤层相对瓦斯涌出量:
q本=1.2×1.05×0.89×1.5×1.3×2.56×(10.89-3.54)÷2.5
=16.46(m3/t)
(2)邻近煤层相对瓦斯涌出量预计
式中q邻——邻近煤层相对瓦斯涌出量,m3/t;
k6——邻近煤层抽采瓦斯综合影响系数,取1.3;
ηi——第i个邻近煤层瓦斯排放率;
Mi——第i个邻近煤层的煤层厚度;
X0i——第i个邻近煤层原始瓦斯含量,m3/t;
Xci——第i个邻近煤层残存瓦斯含量;
,m3/t;
k7i——第i个邻近煤层的瓦斯预抽率。
上邻近层2#煤层瓦斯排放率η1=0.80,煤层厚度M1=1.0m,原始瓦斯含量X01=10.65m3/t,预抽率k71=0,残存瓦斯含量Xc1=3.41m3/t;
上邻近层3#煤层瓦斯排放率η2=1.0,煤层厚度M2=1.2m,原始瓦斯含量X02=12.55m3/t,预抽率k72=0,残存瓦斯含量Xc2=3.50m3/t;
下邻近层5#煤层瓦斯排放率η3=0.95,煤层厚度M3=2.42m,原始瓦斯含量X03=12.08m3/t,预抽率k73=0,残存瓦斯含量Xc3=3.64m3/t;
下邻近层6#煤层瓦斯排放率η4=0.80,煤层厚度M4=1.0m,原始瓦斯含量X04=10.15m3/t,预抽率k74=0,残存瓦斯含量Xc4=3.70m3/t。
上邻近层2#煤层相对瓦斯涌出量:
=3.01(m3/t)
上邻近层3#煤层相对瓦斯涌出量:
=5.65(m3/t)
下邻近层5#煤层相对瓦斯涌出量:
=10.09(m3/t)
下邻近层6#煤层相对瓦斯涌出量:
=2.68(m3/t)
邻近层煤层相对瓦斯涌出量:
q邻=q邻1+q邻2+q邻3+q邻4=3.01+5.65+10.09+2.68=21.43(m3/t)
(3)24202采面相对瓦斯涌出量
q采=q本+q邻=16.46+21.43=37.89(m3/t)
其中,本煤层瓦斯涌出占43%,邻近层瓦斯涌出占57%。
(4)24202采面绝对瓦斯涌出量
24202工作面绝对瓦斯涌出量为:
其中Qq——预计工作面绝对瓦斯涌出量,m3/min;
q采——回采工作面相对瓦斯涌出量,m3/t;
A——工作面设计日产。
表7-3-2显示了不同日产量时,24202工作面绝对瓦斯涌出量的变化情况。
表7-3-224202工作面瓦斯涌出量分源法预测结果
日产量
相对瓦斯涌出量m3/t
瓦斯绝对涌出量
m3/m
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