某某瓦斯抽放设计手册中部.doc
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六.煤层透气性系数
煤层透气性系数是煤层瓦斯流动难易程度的标志,煤层透气性系数的测算方法有径向稳定流动测算法和径向不稳定流动测算法等。
1.径向稳定流动测算法
1)测定方法:
在石门见煤前,先打两个钻孔、测定瓦斯压力,待压力平衡后,在中间打一个排瓦斯钻孔。
因钻孔涌出瓦斯使钻孔与测压钻孔、之间造成瓦斯压力变化,并测得钻孔瓦斯流量,将测得的数据代入下式计算透气性系数。
此法简便,用于煤层透气性较大,打完排放孔后即可明显看出、变化,不适于透气性较小的煤层。
2)计算公式:
(1-63)
式中——透气性系数,;
——测压孔距排放孔的距离,;
——排放孔半径,;
——当大气压等于0.101325时的钻孔流量,;
——煤层厚度,;
——排放钻孔瓦斯压力,;
——测压孔绝对瓦斯压力,;
——系数,。
3)实例。
抚顺龙凤矿-460m水平№10钻场测定煤层透气性系数,=9.5m,
0.101325Mpa。
将上述数值代入式1-63,得:
同理算出取均值。
2.径向不稳定流动测算法;
1)测定方法:
(1)从岩石巷道向煤层打钻孔,记录钻孔方位角、仰角和钻孔在煤层中的长度、钻孔进入煤层和打完煤层的时间,取平均值作为打钻时钻孔开始排放瓦斯时间(年、月、日、时、分)。
(2)封孔测定瓦斯压力,上表前要测定钻孔瓦斯流量,记录流量和测定流量时的时间(年、月、日、时、分)。
(3)上升到煤层真实压力或压力稳定后,卸下压力表排放瓦斯,测定钻孔瓦斯流量,记录
每次瓦斯流量和测定时间。
煤层透气性系数测定方法如图1-12所示:
2)计算公式:
(1-64)
式中——流量准数,无因次,其计算公式(1-65)
——时间准数,无因次,其计算公式(1-67)
、——系数,无因次,见表1-20
(1-65)
式中——在排放时间为时钻孔壁单位面积的瓦斯流量(即比流量),,其计算公式(1-66)
——钻孔半径,
——透气性系数,;
——煤层原始绝对瓦斯压力(表压力值),
——钻孔内瓦斯压力,
(1-66)
式中——在时间时的钻孔瓦斯流量,
——钻孔长度,一般等于煤厚,
(1-67)
式中——开始排放瓦斯到测量瓦斯比流量的时间间隔,
——煤层瓦斯含量系数,其中为瓦斯含量,单位,为瓦斯压力,单位
由于流量准数随时间准数变化,难以用一个简单公式表达,所以采用分段表达方法,有关透气性系数的计算及参数见表1-20。
表1-20透气性系数的计算及参数
公式
计算公式
参数
10-2~1
1~10
10~102
102~103
103~105
105~107
1
1
0.93
0.588
0.512
0.344
-0.38
-0.28
-0.20
-0.12
-0.10
-0.065
3)计算步骤:
(1)根据测定所得参数,计算出A、B值。
(2)一般选择[]计算公式进行试算(时间时,可先用=1~10公式;时间在1以上时,可先用=102~103公式作第一次试算)。
(3)把求出的值代入中,校验值是否在选用公式的范围内。
如不在所选公式范围,则根据计算出的值,另选公式计算,直到符合所选公式的范围为止。
4)实例。
已知
。
求
解:
由于时间较长,选择=103~105。
检验
在103~105范围内,公式应用正确。
故。
七.百米钻孔瓦斯流量衰减系数
百米钻孔流量衰减系数,是衡量煤层预抽瓦斯难易程度的一种指标,它反映不受采动影响条件下,煤层内钻孔瓦斯流量随时间呈衰减变化的特性。
1.测量方法:
选择有代表性、未受采动影响的煤层区域,向煤层打直径75mm的钻孔,测出其初始瓦斯流量经过时间以上)后,测其流量即可。
2.计算公式
根据钻孔瓦斯流量衰减变化的关系
(1-68)
式中——百米钻孔瓦斯流量衰减系数;
——百米钻孔初始瓦斯流量,;
——经过时间的百米钻孔瓦斯流量,;
、——为、的自然对数;
——时间,
八.瓦斯抽放率和可抽量计算
(一)瓦斯抽放率
瓦斯抽放率是指矿井、采区或工作面的瓦斯抽放量占相应瓦斯涌出量或瓦斯储量的百分比,前者在生产实践中应用广泛更具有实际意义,它是衡量矿井、采区或工作面瓦斯抽放效果效果的主要标志。
瓦斯抽放率的计算见表1-21
表1-21瓦斯抽放率计算公式
计算公式
符号注释
矿井(采区)瓦斯抽放率
——矿井(采区)瓦斯抽放率,%;
——矿井(采区)瓦斯抽放量,;
——矿井(采区)总回风绝对瓦斯涌出量,
单一煤层工作面瓦斯抽放率
——单一煤层工作面(本煤层)瓦斯抽放率,%;
——工作面瓦斯抽放量,
——工作面回风顺槽回风流中瓦斯量,
工作面(有邻近层)瓦斯抽放率
——工作面(有邻近层)瓦斯抽放率,%;
——邻近层瓦斯抽放量,
——工作面回风顺槽回风流中瓦斯量,
(二)可抽量计算
1.单一煤层
(1-69)
式中——每吨煤瓦斯可抽量,
——丢煤百分率,%;
——解吸瓦斯系数,一般取1;
——煤层瓦斯含量,
——煤层残存瓦斯含量,。
2.多煤层
1)对陷落的顶板邻近层
(1-70)
2)对不陷落的顶板邻近层
(1-71)
3)对下邻近层
(1-72)
式中——陷落邻近层的瓦斯放出系数,对距开采层15倍开采层厚度的邻近层取0.8,距开采层15~30倍开采层厚度的邻近层取0.9;
——邻近层的厚度,
——开采层的厚度,
——不陷落的邻近层的瓦斯放出系数,在实际计算时值取0.9。
应当指出,如果矿山地质条件和矿山技术条件发生变化,确定邻近层瓦斯可抽量用这种方法在实际计算中可能产生较大误差,因此,必须附加一修正值,见表1-22。
表1-22瓦斯可抽量修正值
开采层至邻近
层距离与开采
层厚度之比
上邻近层
下邻近层
煤层倾角(º)
20以下
20~40
40以上
20以下
20~40
40以上
10
——
——
——
0.6~0.7
0.3~0.4
0.1~0.2
20
——
——
0.2~0.3
0.5~0.6
0.4~0.5
0.3~0.5
30
0.3~0.5
0.3
0.4
0.2~0.4
0.6~0.7
0.5~0.8
40
0.4~0.6
0.4
0.5~0.6
——
0.4~0.5
0.6~0.7
50
0.5~0,7
0.5~0.6
0.6
——
——
0.3~0.6
60
0.6~0.8
0.6
0.7~0.8
——
——
——
70
0.7~0.8
0.6~0.7
0.8
——
——
——
80
0.7~0.8
0.7
0.8
——
——
——
90
0.7~0.8
0.7
——
——
——
——
100
0.8
0.7~0.8
——
——
——
——
110
0.8
——
——
——
——
——
第四节抽放瓦斯系统
一.选择抽放瓦斯系统的一般原则
(一)系统分类
目前,我国抽放瓦斯系统一般分为地面钻孔抽放系统、矿井集中抽放系统和井下临时抽放系统三类。
(二)选择原则
选择抽放瓦斯系统,主要根据煤层赋存、地形条件、总体规划状况,矿井瓦斯涌出特点和采煤方法等因素综合分析确定。
抽放瓦斯系统的选择基本原则为:
(1)若煤层赋存较浅(<800m),煤层较厚,或煤层层数较多,层间距较近,且首采层以为中、下部煤层,地面又较平坦,可采用地面钻孔抽放系统。
(2)若煤层透气性较低,地面地形条件复杂,不适宜采用地面钻孔抽放,则应设立矿井集中抽放系统。
(3)不具备建立全矿井抽放瓦斯系统的矿井,个别区域瓦斯涌出量达到场3~5m3/min,或采用加大风量稀释瓦斯不经济时(如采掘工作面、岩石裂隙带、溶洞等),可采用局部抽放措施。
在选择管路系统时,应根据抽放层位或钻场的分布、地面地形或井下巷道布置、利用瓦斯的要求,以及发展规划等状况,全盘考虑,避免和减少以后在主干系统上频繁改动。
瓦斯管路系统的选择是地面或矿井瓦斯抽放工作中的一项重要环节,选择是否合理,不仅直接影响着抽放费用和日常的检查、修理和维护等工作,而且影响着整个矿井的安全生产。
二.井下临时抽放系统
井下临时抽放系统主要针对个别地点瓦斯涌出较大而采取的局部抽放措施,其设备一般选用YD和YWB系列煤矿井移动式瓦斯抽放泵,其适用条件和特点为:
(一)适用条件
(1)局部瓦斯涌出量大或局部煤与瓦斯突出矿井;
(2)需抽放瓦斯的地方中小煤矿;
(3)采空区抽放、预抽、边采边抽及新区试抽放、瓦斯卸压抽放等。
(二)系统特点
(1)投资少,可有效地解决井下个别地点瓦斯涌出量较大的矛盾;
(2)抽入设备少,系统简单、抽放泵体积小、移动方便、用途较广泛;
YD系列煤矿井下移动式瓦斯抽放泵具有瓦斯浓度检测,超限报警断电,抽放量数码显示等功能(该设备有关技术参数见表(1—23)。
表1—23YD系列移动式瓦斯抽放泵
型号
YD-Ⅰ
YD-Ⅱ
YD-Ⅲ
YD-Ⅳ
水封压力(Mpa)
0.15
耗水量(L/min)
30
35
80
80
最大抽气量(m3/min)
4.5
7.5
15.6
20.2
极限真空度(kPa)
81
81
81
81
电机功率(kW)
11
15
30
37
电压(V)
380/660
外形尺寸(m)
2×1.05×1.3
2×1.05×1.3
2.7×1.32×1.46
2.7×1.32×1.46
生产厂家
煤炭科学研究总院瓦斯安全研究所
备注
该系列产品被列为煤炭部100项技术推广项目
表1—24YWB系列智能式瓦斯抽放移动泵
型号
YWB-5
YWB-7
YWB-15
YWB-20
YWB-25
YWB-30
YWB-40
YWB-60
水封压力(Mpa)
0.2~0.4
耗水量(L/min)
30
60
70
80
80
90
100
150
最大抽气量(m3/min)
5
7.6
15.6
20.2
25
33.2
42
60
绝对压力(kPa)
6.67
6.69
9.33
9.33
14.67
6.67
14.67
14.67
电机功率(kW)
11
15
30
37
37
55
75
90
电压(V)
380/660
外形尺寸(m)
1.7×1.2×1.2
2.9×1.33×1.55
3.9×1.37×1.65
4.2×1.37×1.65
生产厂家
煤炭科学研究总院重庆分院
备注
YWB系列智能瓦斯抽放移动泵主要包括:
SK水环式真空泵、参数(抽放量、抽放负压、抽放浓度、环
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