瓦斯抽放课程设计Word文档格式.docx

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第一章综采工作面概况3

第一节　采区位置范围、地质条件和煤层综合柱状图3

第二节　煤层瓦斯参数和抽放瓦斯参数4

第三节　采区和工作面巷道布置、采煤方法4

附：

综采工作面巷道布置范围5

第二章瓦斯储量计算、抽放瓦斯必要性论证5

第一节　煤层瓦斯储量计算7

第二节　工作面可抽放量计算和抽放必要性可行性论证7

第三章煤层瓦斯抽放方法设计8

第一节抽放方法的比较和选择8

第二节抽放钻孔参数确定9

第三节绘制抽放钻孔布置平面图和剖面图9

第四章综采工作面瓦斯抽放系统10

第一节工作面瓦斯抽放设施的配置和布置10

第二节抽放管路的计算和选择11

第五章瓦斯泵选型12

第一节抽放系统管道阻力计算12

第二节瓦斯泵流量和压力计算13

第三节瓦斯泵选型确定14

第六章工作面瓦斯抽放安全技术措施14

第一章综采工作面概况

第一节采区位置范围、地质条件和煤层综合柱状图

地质条件

本采区开采戊9-10煤层，煤层厚度为4.8－平均厚度为5m；

顶板为砂质泥岩，岩层不很致密。

顶部为戊8煤层，距戊9-10煤层8～10m，该煤层在本区域内厚度0～0.4m，为不可采煤层。

第二节　煤层瓦斯参数和抽放瓦斯参数

主要瓦斯参数

本工作面位于标高－650水平，为矿井开采第三水平，煤层瓦斯含量为11m33，预测有突出危险，经预测工作面绝对瓦斯涌出量QCH4为19m3/min。

已知抽放瓦斯参数：

经实测煤层透气性系数λ＝0.0276（m2/MPa2.d），如用未卸压长钻孔预抽煤层瓦斯，百米钻孔瓦斯抽出量为3/min·

hm；

如用卸压浅孔抽放瓦斯，百米钻孔瓦斯抽放量为3/min·

hm，同时λ值提高到27.6（m2/MPa2.d）；

如用卸压长钻孔预抽煤层瓦斯，百米钻孔瓦斯抽放量为0.05~3/min·

可根据以上测定的抽放参数选择抽放方法。

（1）卸压浅孔抽放时，抽放影响半径为，钻孔所需要的抽放孔口负压为12KPa，边采煤边抽放瓦斯。

（2）未卸压长钻孔抽放：

钻孔抽放半径为，钻孔孔口需负压为20KPa，掘进期间边掘进边抽放瓦斯。

（3）卸压长钻孔抽放，钻孔抽放影响半径为，钻孔孔口需要负压为20KPa，边采煤边抽放。

第三节采区和工作面巷道布置、采煤方法

采用走向长壁全部跨落顶板管理法，工作面后退式倾斜分层开采，上分层采用综合机械化采煤，采高为采用两班采煤，一班抽放瓦斯，工作面日推进度为3m；

下分层采高为。

巷道布置如图1所示。

综采工作面巷道布置范围

第二章瓦斯储量计算、抽放瓦斯必要性论证

第一节　煤层瓦斯储量计算

1.按煤层全厚计算（即戊9-10煤层全厚）

式中：

W1—戊9-10煤层瓦斯储量,万m3；

k1—围岩瓦斯储量系数可取1.1~1.3；

k2—不可采邻近煤层瓦斯储量系数,可取1.2~1.4；

Ai—第i可采煤层煤炭地质储量,万吨；

Xi—第i可采煤层平均瓦斯含量,m3/t。

由于储量的计算关系到生产和瓦斯抽放的准确性，因此，在选择K1、K2的修正值时选取中间数值，即：

K1=1.2，K2=1.3;

采煤层煤炭地质储量，（万吨）

A=1500×

200×

5×

瓦斯总储量

W1=1.2*1.3*（1500*200*5*1.45*11）=3732.3000万m3

2.按采高计算：

式中:

W2－按采高计算煤层瓦斯储量，万m3；

；

Ai－采面长度（m）×

采面走向长（m）×

采高（m）×

煤的密度（t/m3）

上分层采高2.8m，煤层瓦斯储量：

W2×

×

1500×

11×

10-43

下分层采高2.2m，煤层瓦斯储量：

10-43

3.工作面瓦斯抽放率

d－工作面瓦斯抽放率（％）

q纯－工作面瓦斯可抽放量

Q·

CH4－工作面绝对瓦斯涌出量

%

4．工作面瓦斯可抽放量W3

式中W3－工作面瓦斯可抽放量m3/min

W2－按采高计算煤层瓦斯储量m3/min

上分层瓦斯可抽放量W3：

W3＝W2×

％＝万m3

下分层瓦斯可抽放量W3：

第二节　工作面可抽放量计算和抽放必要性可行性论证

1.抽放瓦斯的必要性

根据供风量为1500m39m3/min。

而工作面绝对瓦斯涌出量为19m3/min，如不可抽放瓦斯，则工作面的瓦斯浓度将超限，尚需抽放瓦斯量＝QCH4-Qp=19-9=10m3/min工作面瓦斯浓度才能维持0.6％

2.抽放的可行性

本煤层瓦斯抽放的可行性是指在自然透气条件下进行预抽的可能性，衡量本煤层瓦斯预抽可行性指标有三个：

煤层透气性系数（λ），钻孔瓦斯流量衰减系数（α）和百米钻孔瓦斯极限抽放量衰减系数（Qj）。

按λ、α和Qj判断本煤层瓦斯抽放可行性标准如表2-2示。

表2-2本煤层预抽瓦斯难易程度分类表

根据已知条件，煤层透气性系数λ=0.0276（㎡/MPa2·

d）,2号煤属于较难抽采煤层，如不采取其他技术措施，基本不具备预抽本煤层瓦斯的可能性，因此，我们要选取合适的抽采方法来治理工作面的瓦斯超限。

根据我局四矿、八矿、十矿综采面采用卸压浅孔抽放瓦斯技术，实现了安全。

高产。

高效，取得了良好的经济效益的情况，应当认为浅孔抽放瓦斯方案是完全可行的，如八矿戊9-10—12170综采面应用浅孔抽放技术,钻孔直径为89mm，钻孔间距为1.0m,钻孔深度为10m，平均瓦斯抽放量为3/min，最高日产量达到8.4万t，又如十矿戊9-10—21170综采面钻孔直径为89mm，钻孔间距为，钻孔深度为6m,平均瓦斯抽放量为2.1~3/min，最高日产量达到4.9万吨。

第三章煤层瓦斯抽放方法设计

第一节抽放方法的比较和选择

1.本工作面采用本煤层瓦斯抽放有三种方式可供选择

（1）本煤层未卸压长钻孔预抽煤层瓦斯，边掘边抽；

（2）本煤层卸压浅孔预抽瓦斯，边采煤，边抽放。

（两班采煤，一班抽放）；

（3）本煤层未卸压长钻孔抽放，边采边抽。

2．经济技术比较

（1）煤层透气性系数比较：

未卸压顺层长孔抽放时,煤层透气性系数λ值为原始值，即0.0276。

卸压钻孔抽放λ值可提高（100—1000）倍，达到27.6（m2/MPa2·

d）

（2）百米钻孔抽放量比较：

未卸压顺层长孔抽放时为3/min·

km，卸压浅孔抽放时可达到1~3m3/min·

km，卸压长钻孔抽放为0.05~/min·

km。

（3）抽放工艺比较：

未卸压长孔抽放和卸压长孔抽放，需要MK系列大钻机（30KW）操作移动不便。

封孔方法用水泥、沙浆或聚胺脂操作比较复杂。

而卸压浅孔抽放用QFZ-22轻便防突钻机，用CF-Z型等胶囊封孔器，操作极为简便。

（4）采用卸压浅孔抽放瓦斯。

第二节抽放钻孔参数确定

1）主要参数的确定

（1）钻孔直径为89mm；

钻孔深度为9m；

钻孔距为2m；

钻孔抽放影响半径=2×

0.8=。

（2）钻孔数N

N=工作面长度-10（m）/孔距+1

N＝﹙200－10﹚／2﹢1＝96个

因为采高5米，所以布置四层钻孔

钻孔总数96×

4=384

（3）钻孔总长度为M：

M=钻孔深度×

N（m）

M＝9×

384＝3456m

（4）工作面每分钟可抽放量q纯

q纯=M×

百米钻孔可抽放量（m3/min）

q纯＝3456×

3/1000＝m3／min

第三节绘制抽放钻孔布置平面图和剖面图

绘制钻孔布置图

根据选择的卸压抽放瓦斯方法，绘制钻孔布置施工图。

抽放钻孔布置平面图

抽放钻孔布置剖面图

第四章综采工作面瓦斯抽放系统

第一节工作面瓦斯抽放设施的配置和布置

根据巷道长度和巷道布置，绘制抽放瓦斯管道系统图。

（1）系统图必须绘制阀门，流量计和放水器位置注明各巷道管道的管径和长度，包括吸入段和排出段管道布置；

管道长度应根据巷道长度来确定；

根据巷道布置可知，风巷长度为1500m,采区轨道上山长度为500m（至泵站位置），采区轨上山瓦斯泵站距离为20m;

采区回风上山长度为550m,采区总回风巷长度瓦斯管道终端为50m,瓦斯泵站至采区回风上山斜巷长度为30m。

（2）抽放管道吸入段长度=风巷长度+采压轨道上山至泵站长度+采区轨道上山（至泵站位置）长度。

（3）抽放管道排出段长度=泵站至回风上山距离+采区回风上山长度+采区回风巷长度（瓦斯管道终端）。

第二节抽放管路的计算和选择

1、管道内径计算

D内—瓦斯管道内径m

Q—管道混合瓦斯流量m3/min

V—管道中混合瓦斯的经济流速，m/s，一般取6~10m/s，考虑到管道内瓦斯浓度为20%。

Q混=q纯/C

Q混—管道混合瓦斯流量m3/min

q纯—工作面纯瓦斯可抽放量，m3/min；

C—管道内纯瓦斯浓度为20%

根据以上公式可以计算：

管道内管道混合瓦斯流量的大小：

Q混＝q纯／C＝／20％＝m3／min

管道内径的大小；

D内﹙Q／V﹚1／2×

﹙／8﹚1／2＝0.371m=371mm

根据条件

根据以上公式可以计算管道内径的大小；

根据流速流量，选择合适内径的管材。

内径选择375mm

2、管道材料及壁厚

考虑运输安装方便，目前广泛采用玻璃钢管时Φ300~500壁厚为16mm

则：

根据以上计算可初步选定管道内为375管材为玻璃钢.

第五章瓦斯泵选型

第一节抽放系统管道阻力计算

1．抽放阻力计算

（1）直管阻力损失计算：

H真﹙L△Q2混／K0D5内﹚

H直—瓦斯管道直管阻力损失，Pa；

L—瓦斯管道直管长度，m；

△—混合瓦斯对空气的相对密度，管道内纯瓦斯浓