矿井瓦斯防治课程设计-金沙县4号煤矿.doc

矿井瓦斯防治课程设计 金沙县4号煤矿课程设计课程名称： 矿井瓦斯抽采设计 学 院： 矿业学院 专 业： 安全工程 姓 名： 学 号： 年 级： 2011级 任课教师： 2015年 1月 12日5目 录 第一章 概述11.1矿井概况11.1.1地理概况11.1.2地形地貌11.1.3气象11.1.4河流11.1.5地震11.1.6地温11.1.7冲击地压11.1.8水文地质条件11.1.9环境状况11.1.10井下通信11.1.11供水水源21.1.12矿井电源21.1.13煤层自燃倾向性21.2矿井基础资料21.2.1井田范围及地质储量21.3.含煤地层及煤层31.3.1含煤性31.3.2可采煤层31.3.3煤层顶、底板情况31.3.4煤尘爆炸指数及煤尘爆炸危险性31.3.5煤层瓦斯压力41.3.6矿井瓦斯等级41.3.7矿井煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出危险性41.4矿井开拓、开采概况41.4.1井田开拓方式41.5采煤工艺及主要设备41.5.1采煤方法41.5.2采场支护及顶板管理41.6开采顺序5第二章 矿井瓦斯储量及可抽量预测62.1矿井瓦斯储量计算62.1.1煤层瓦斯含量62.2可采煤层的瓦斯储量总和82.2.1矿井每一个可采煤层的煤炭储量82.2.2矿井每一个可采煤层的瓦斯含量82.2.3各可采煤层的瓦斯储量及其总和82.3可抽瓦斯量预测92.3.1可抽瓦斯量92.3.2抽放率指标102.3.3抽放率判定10第三章 瓦斯涌出量预测计算113.1煤层瓦斯主要参数113.1.1煤的孔隙率113.1.2瓦斯含量分布梯度113.1.3煤层透气性系数113.1.4瓦斯放散初速度113.2矿井瓦斯涌出量预测计算（采用分源预测法计算）113.2.1回采工作面瓦斯涌出量预测计算113.2.2开采层相对瓦斯涌出量113.2.3邻近层相对瓦斯涌出量:123.2.4掘进工作面瓦斯涌出量预测计算133.2.4.3掘进工作面绝对瓦斯涌出量143.2.5生产采区瓦斯涌出量预测计算143.3矿井瓦斯涌出量预测计算15第四章 矿井抽放瓦斯的必要性和可行性分析164.1矿井瓦斯来源分析164.1.1矿井瓦斯来源及涌出构成164.1.2回采工作面瓦斯来源及涌出构成164.2抽放瓦斯的必要性164.2.1回采工作面抽放瓦斯必要性分析164.2.2掘进工作面抽放瓦斯必要性分析164.3抽放瓦斯的可行性分析164.4抽放瓦斯效果预计174.4.1回采工作面瓦斯抽放量174.4.2掘进工作面瓦斯抽放量174.4.3采空区瓦斯抽放量174.5矿井瓦斯抽放量17第五章 矿井抽放瓦斯方法的选择185.1矿井瓦斯抽放方法的选择185.1.1回采工作面瓦斯来源及构成185.1.2 本煤层瓦斯抽放方法185.1.3邻近层瓦斯抽放方法185.1.4采空区瓦斯抽放方法185.1.5其它情况185.2矿井瓦斯抽放系统选择195.3瓦斯抽放参数的确定195.3.1钻场布置195.3.2本层瓦斯抽放钻孔参数205.3.3邻近层瓦斯抽放钻孔参数205.3.4采空区瓦斯抽放布置原则和参数205.4钻场钻孔布置的要求205.5封孔方式、材料及工艺205.5.1 邻近层封孔工艺205.5.2 本煤层封孔工艺205.5.3 预抽煤层瓦斯的钻孔量20第六章 瓦斯抽放系统管路和设备布置及选型216.1抽放管路布置及选型计算216.1.1井下敷设抽放管路的要求216.1.2抽放管路的附属装置216.1.3抽放管路的布置及选型如图示。216.1.4抽放管路的布置216.2瓦斯抽放管路计算216.3抽放设备布置及选型236.3.1抽放设备布置及选型要求236.4瓦斯抽放泵选型计算236.4.1瓦斯抽放泵的选型原则246.4.2瓦斯抽放泵流量计算246.4.3瓦斯抽放泵压力计算246.5瓦斯泵选型246.6抽放管路、设备的安装要求24第七章 瓦斯抽放安全技术措施267.1抽放系统安全措施267.1.1抽放钻场、钻孔施工防治瓦斯措施267.1.2管路防腐蚀、防漏气、防砸坏、电气防爆、防静电、防带电、防底鼓措施267.1.3立井(立眼)、斜井(斜巷)管路防滑措施267.1.4地面管路防冻措施267.2抽放瓦斯站安全措施的要求26第八章 瓦斯的综合利用及瓦斯抽放的配套设施278.1抽放瓦斯的综合利用及评价278.1.1瓦斯的综合利用278.1.2瓦斯利用的评价278.2给排水、采暖及供热（地面抽放瓦斯时）278.2.1给排水278.2.2采暖及供热288.3供电及通信288.4监测监控系统288.4.1监测监控参数的确定及设置地点288.4.2监测监控系统的自动化程度及设备选型288.4.3检测仪器仪表的配备28参考文献30摘要：通过理论分析，进行了瓦斯综合抽放技术研究。分析了瓦斯赋存及流动规律、抽放方法、引起事故危险因素等进行了分析，为合理确定工作面瓦斯抽放方法提供了理论依据。论文针对矿井瓦斯地质影响因素，探讨了其对煤层瓦斯含量的影响，并从瓦斯安全管理、火源安全管理等方面给出了瓦斯事故防治措施。关键词：煤矿安全 瓦斯赋存状态 瓦斯抽放方法 瓦斯地质影响因素ABSTRACT: Through theoretical analysis, has carried on the comprehensive gas drainage technology research. Analyzed, drainage method and flow law of gas occurrence and cause accident risk factors are analyzed, and reasonable to determine the gas drainage method provides a theoretical basis. Paper in view of the mine gas geological influence factors, discusses its influence on coal seam gas content, and from the gas safety management, fire safety management of gas accident prevention measures are given. KEYWORDS: Coal mine safety Gas occurrence state Gas drainage method Gas geology factor第1章 概述1.1矿井概况1.1.1地理概况金沙县4号煤矿位于金沙县东南部，矿区地理坐标为：东经1062238-1062348，北纬271619-271728。矿区距金沙县城直线距离约40km，交通较为便利。1.1.2地形地貌金沙县4号煤矿地形总体上受区域性地质构造和岩性控制，矿区地貌属中低山地貌。矿区最高点位于矿区南部边界外，其海拔标高+1612.00m，最低点位于矿区东北部一落水洞附近，其海拔标高+1155.00m，相对高差为457.00m。矿区内地势总趋势为南部高、北部低。1.1.3气象区内多年平均气温14.5，年降水量9001100mm，平均降雨量1048mm，属亚热带湿润季风气候，冬无严寒，夏无酷暑，雨量充沛，无霜期260280天。年均总日照时数为1112小时，年平均温度15。主要灾害性气候有干旱、秋风、倒春寒、秋绵雨、冰雹、暴雨等。总的气候特点是：春迟夏短，秋早冬长，水热同季，干湿异期，四季分明。1.1.4河流矿区范围内无大的河流经过，区内地表水主要为沟谷季节性小溪流。溪沟水随季节变化而变化，无较大的地表水体。1.1.5地震根据国家地震局、建设部1992年颁发的中国地震烈度区划图(1990)及贵州省建设厅“黔城设通发1992230号”文件，场地地震基本烈度为度。据建设抗震设计规范(GB500112001)抗震设防烈度为6度。1.1.6地温根据提交的贵州省大方县某矿资源储量核实报告。井田内地温最大值23.76C，地温变化梯度1.551.61C/100 m，未见地温异常。属地温正常矿井。1.1.7冲击地压地质资料及矿方提供的资料中均没有提及关于冲击地压的资料，本矿区内也无冲击地压的历史记录，矿井暂按无冲击地压矿井考虑。1.1.8水文地质条件本矿最低开采标高为+1000m，最底侵蚀基准面标高+1140m。直接充水水源为含煤岩系的龙潭组基岩裂隙水、小煤窑采空区积水，属于以裂隙充水为主的矿床，区域承压水对井田采矿范围无较大影响。矿井水文地质条件属中等类型。1.1.9环境状况本矿井地处山区，环境容量较大，设计对生产过程中产生的废水、废气、噪声、矸石等污染物（源）采取控制处理后排放或临时堆弃，并对环保工程列有专款。1.1.10井下通信矿井行政电话和调度电话共用一台程控调度机，设备选用DHK-1型矿用调度总机，电话站设在矿办公楼内。井下用户话机为按键话机，型号为HAK-1本安型。电话站至井下选用MHYV 147/0.37型矿用电话电缆，用户话机线选用MHYV 147/0.28软电缆，以完成矿井的内部通讯。井下电话设置地点是绞车房、绞车下部摘钩处、采掘工作面、局部通风机等。1.1.11供水水源生活用水水源：取自矿井附近的山泉水，水源地距地面工业场地约0.5km。涌水量10-15m3/h。水质较好，通过工业场地水池蓄水后，用管道引至矿区生活及生产水池，可满足矿井生活用水需要。生产用水：矿井生产用水主要来源于经污水处理系统处理后的矿井水，不足时由山泉水补充。该矿井生产、生活消防最高日用水量约1439m3/d，其中生活用水量约297m3/d，生产用水量约640.2m3/d，井下防尘洒水用水量约501.8m3/d。1.1.12矿井电源矿井设计为双电源供电，在工业场地新建1座10kV变电站，双回路供电电源均引自110kV大方县新铺变电站不同母线段，电压等级为10kV，电源线路为LGJ-185/30型架空线路，线路长度为5km；矿井用电有保障。该矿一回路电源已引到矿上，过渡期暂时采用单电源供电，矿井建成投产前必须将双回路电源建成并完善。矿井电源高压为10kv，地面电源低压为380v、220v；井下高压为10kv，低压为660v、127v。1.1.13煤层自燃倾向性根据贵州省煤田地质局实验室提供的金沙县金沙县4号煤矿C5、C6、C7、C8、C9、C15煤层煤炭自燃倾向等级鉴定报告，本矿井C5、C6、C7、C8、C9、C15煤层自燃倾向分类均为级，即不易自燃煤层。在开采过程中必须采取必要的防灭火措施，合理确定工作面推进速度，并注意外因火灾的防治。1.2矿井基础资料1.2.1井田范围及地质储量金沙县4号煤矿于2011年2月取得贵州省国土资源厅换发的采矿许可证（证号：C5200002009101120041143），矿井生产规模30万t/a。其矿区范围由8个拐点圈定，矿区面积为3.3029 km2，开采深度由+1450m+1050m标高。矿区范围拐点坐标（西安80坐标）如下：表1-4-1 矿界拐点坐标表拐点号XY13018536.4535636313.123019286.4435636313.3833019646.2635636773.543020634.2435636773.8653020633.7835638018.8463019885.835638018.5673019885.7335638213.5683018535.7535638213.06准采标高：+1450m+1050m矿区面积：3.3029km2地质资源量：根据贵州省林东矿业集团有限责任公司2008年12月提交的贵州省金沙县4号煤矿扩界勘查及资源储量核实报告和贵州省国土资源厅文件关于矿产资源储量评审备案的证明（黔国土资储备字200945号），评审备案的煤矿（建议开采标高+1450+1050）保有资源量（332+333+334？）1957万t。其中：（332）为220万t、（333）695万t、（334？）1042万t。根据矿方实际揭露，矿区内可采煤层倾角为9。二盘区C5块段平面积为1250594m2，C6块段平面积为1276598m2，C7块段平面积为1318777m2，C8块段平面积为1335544m2，C9块段平面积为1533344m2，C5煤层厚度为0.93m，C6煤层厚度为0.85m，C7煤层厚度为1.47m，C8煤层厚度为0.83m，C9煤层厚度为1.08m，各煤层容重均为1.45 t/m3：故采用平面投影地质块段法估算资源量。估算公式:QSMD/cos式中：Q煤炭资源量（t）；S块段平面积（m2）；平均倾角（ ）；M平均厚度（m）；D平均体重（t/m3）。则C5：QSMD/cos=12505940.931.45/cos91707939t=170.79万tC6：QSMD/cos=12765980.851.45/cos91593019t=159.31万tC7：QSMD/cos=13187771.471.45/cos92846012t=284.61万tC8：QSMD/cos=13355440.831.45/cos91627363t=162.74万tC9：QSMD/cos=15333441.081.45/cos92431149t=243.12万t所以二盘区保有资源储量=170.79+159.31+284.61+162.74+243.12=1020.57万t，二盘区设计以此数据做为依据。由于二盘区首采面已形成，所以首采面的资源/储量级别为332；三条井筒、区段轨道斜巷和区段回风斜巷均为穿层布置，揭露煤层后发现煤层赋存稳定，煤层厚度、倾角与地质报告中基本一致，所以二盘区内除首采面以外的资源/储量级别为333。二盘区保有资源储量为：1020.57万t，其中332为7.8万t，333为1012.77万t（详见表1-4-2）。二盘区设计以此数据做为依据。表142 金沙县4号煤矿二盘区资源量估算汇总表类别煤层编号总资源量保有资源/储量（万t）332（万t）333（万t）C57.8162.99170.79C6159.31159.31C7284.61284.61C8162.74162.74C9243.12243.12合计7.81012.771020.571.3.含煤地层及煤层1.3.1含煤性含煤岩系为二叠系上统龙潭组(P3l)，龙潭组系海陆交互相含煤建造，主要由陆源碎屑岩及煤组成,厚度148.19m,。含煤1026层，煤层总厚9.88m，含煤系数6.72；其中可采煤层6层，平均总厚6.46m，含煤系数4.40；其中C7、C9、C15号煤层厚度、层位均较稳定，全矿区可采，C5、C6、C8号煤层层位均较稳定，矿区内局部可采。1.3.2可采煤层矿区内含煤地层含可采及局部可采煤层6层，编号为C5、C6、C7、C8、C9、C15。其分布特征见表2-1-2。表2-1-2 可采煤层特征表煤层标志层煤 层夹 石全层厚度(m)最小最大平均结构稳定性可采性煤层平均倾角（）间 距(m)最小最大平均层数主要岩石实际揭露数据地质报告数据P3cC50.55-1.300.93简单较稳定全区可采92.80-4.5642.80-4.563.68C60.75-0.950.85简单较稳定全区可采916-20189.1-11.310.2C71.30-1.631.47简单较稳定全区可采912-14135.81-6.996.47C80.40-1.250.83简单较稳定局部可采920-25235.86-9.537.7C90.96-1.201.08简单较稳定全区可采956-625976.6-8580.9C150.82-3.121.97简单较稳定全区可采901炭质泥岩2.62-4.353.49P2m说明：本次设计层间距、可采性均采用实际揭露。C5煤层:位于龙潭组（P3l）上部，上距长兴组（P3c）底界29.80m，距L3灰岩8.9815.03m；下距C6煤层2.804.56m，平均4m。厚度0.551.30m，平均厚度0.93m。煤层结构简单。顶板岩性以粉砂质泥岩、泥岩为主。直接顶板为泥岩。底板以粘土岩、炭质泥岩为主，并富产植物化石。该煤层在+1340m以上已大部揭露或开采，煤层稳定全区可采煤层。C6煤层:位于龙潭组（P3l）上部，上距5号煤层2.804.56m，平均4m；下距C7煤层16-20m，平均18m。厚度0.750.95m，平均厚度0.85m。煤层结构简单。顶板岩性以粉砂质泥岩、泥岩为主。直接顶板为泥岩。底板以粘土岩、炭质泥岩为主，并富产植物化石。该煤层有2个工程点控制，为较稳定全区可采煤层。C7煤层:位于龙潭组（P3l）上部，上距C6煤层16-20m，平均18m；下距C8煤层12-14m，平均13m。厚度1.301.63m，平均厚度1.47m。煤层结构简单。顶板岩性以粉砂质泥岩、泥岩为主。直接顶板为泥岩。底板以粘土岩、炭质泥岩为主，并富产植物化石。该煤层有2个工程点控制，为较稳定全区可采煤层。C8煤层:位于龙潭组（P3l）上部，上距C7煤层12-14m，平均13m；下距C9煤层20-25m，平均23m。厚度0.40125m，平均厚度0.83m。煤层结构简单。顶板岩性以粉砂质泥岩、泥岩为主。直接顶板为泥岩。底板以粘土岩、炭质泥岩为主，并富产植物化石。该煤层有3个工程点控制，为较稳定局部可采煤层。C9煤层:位于龙潭组（P3l）中上部，上距C8煤层20-25m，平均23m；下距L4灰岩10.4411.94m，平均11.19m。厚度0.961.20m，平均厚度1.08m。煤层结构简单。顶板岩性以粉砂质泥岩、泥岩为主。直接顶板为泥岩。底板以粘土岩、炭质泥岩为主，并富产植物化石。该煤层在+1315m以上已部分揭露，为稳定全区可采煤层。C15煤层:位于龙潭组（P3l）底部，上距C9煤层56-62m，平均59m；下距茅口组灰岩2.624.35m，平均3.49m。厚度0.823.12m，平均厚度1.97m。煤层结构简单。顶板岩性以粉砂质泥岩、泥灰岩为主。直接顶板为泥岩。底板以粘土岩、铝土质泥岩为主。该煤层在+1255m以上已大部开采，为较稳定全区可采煤层。1.3.3煤层顶、底板情况C5煤层：顶板为灰色含泥质粉砂岩、细砂岩夹页岩。底板为粉砂岩、泥质页岩，含黄铁矿结核。C6煤层：顶板为灰色粉砂岩、泥岩。底板为粉砂岩、泥岩。C7煤层:顶板为灰色含泥质粉砂岩、粉砂质泥岩。底板为炭质泥岩、泥岩C8煤层:顶板为灰色含泥质粉砂岩、炭质泥岩。底板为粉砂岩、泥岩。C9煤层：顶板为黑色炭质页岩。底板为粉砂岩、炭质页岩。C15煤层:顶板为深灰色页岩、粉砂岩。底板为灰白色铝土质泥岩、炭质页岩，含黄铁矿结核。各煤层的顶板多为不稳定至中等稳定岩层，底板多为软弱至半坚硬岩层。综上所述，C5、C6、C7、C8、C9、C15煤层顶、底板局部可能出现跨塌、片帮、底鼓、支架下陷等工程地质问题。本矿区工程地质条件为中等。在开采过程中应加强巷道顶、底、帮的支护管理工作，预防不良事故发生。1.3.4煤尘爆炸指数及煤尘爆炸危险性根据贵州省煤炭管理局文件关于的批复（黔煤生产字2008556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。根据贵州省能源局文件关于对的批复（黔能源发200979号）结论：金沙县4号煤矿C15煤层+1180m标高以上区域不具有突出危险性。本设计主采煤层为C5、C6、C7、C8、C9煤层，设计开采最低标高为+1305m，由于C5、C6、C7、C8没有做煤与瓦斯突出鉴定，根据（黔安监管办字2007345号）文件金沙县4号煤矿所在区域为贵州省划定突出区域，故本设计按煤与瓦斯突出矿井设计。建议矿方尽快请有资质的单位对矿区所有可采煤层做煤与瓦斯突出危险性鉴定。1.3.5煤层瓦斯压力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2008556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。无瓦斯压力测试参数的煤层瓦斯压力（P）通常按照以下经验公式预测计算，或者由专业人员用标准瓦斯压力测量仪器在井下以实际测量为准。P（2.0310.13）H/1000（MPa），H为垂深。二盘区第一区段埋深较小（146m），即为二盘区容易时期，开采二盘区最后一个区段时埋深大（194m），即为二盘区困难时期。基于安全考虑，容易时期P10.13146/1000=1.48（MPa），困难时期P10.13194/1000=1.97（MPa）1.3.6矿井瓦斯等级金沙县高坪乡金桥煤矿和金沙县4号煤矿矿区相邻，矿区边界紧紧相邻，主采C5、C6、C7、C8、C9、C15煤层，与金沙县4号煤矿属同一煤系。瓦斯：金桥煤矿2010年矿井相对瓦斯涌出量为55.14m3/t，绝对瓦斯涌出量为18.38m3/t，为高瓦斯矿井。按煤与瓦斯突出矿井设计。1.3.7矿井煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出危险性根据贵州省煤炭管理局文件关于的批复（黔煤生产字2008556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。根据贵州省能源局文件关于对的批复（黔能源发200979号）结论：金沙县4号煤矿C15煤层+1180m标高以上区域不具有突出危险性。本设计主采煤层为C5、C6、C7、C8、C9煤层，设计开采最低标高为+1305m，由于C5、C6、C7、C8没有做煤与瓦斯突出鉴定，根据（黔安监管办字2007345号）文件金沙县4号煤矿所在区域为贵州省划定突出区域，故本设计按煤与瓦斯突出矿井设计。建议矿方尽快请有资质的单位对矿区所有可采煤层做煤与瓦斯突出危险性鉴定。1.4矿井开拓、开采概况1.4.1井田开拓方式采用斜井开拓，利用已建成的主斜井、副斜井和回风斜井作为本次设计的主斜井、副斜井和回风斜井。主斜井从C5煤层顶板+1446m标高处按172的方位角、-22的坡度掘进穿层到C15煤层底板+1206m标高；副斜井从C5煤层顶板+1445m标高处按178的方位角、-25的坡度掘进到C15煤层+1253m标高处后再沿C15煤层倾斜方向掘到+1234m标高；回风斜井从C5煤层顶板+1444m标高处按173的方位角、-26的坡度掘进到C15煤层底板+1250m标高处后再沿C15煤层倾斜方向掘到+1225m标高。利用原在+1234m标高处沿C15煤层走向+3的坡度布置的C15运输大巷的一部分作为本次设计的运输平巷；利用原在+1241m标高处沿C15煤层走向+3的坡度布置的C15轨道大巷的一部分作为本次设计的轨道平巷；利用原在+1225m标高处沿C15煤层走向+3的坡度布置的C15回风大巷的一部分作为本次设计的回风平巷。区段轨道斜巷从轨道平巷处按148的方位角、15的坡度掘进到C5煤层+1305m标高；区段运输斜巷从运输平巷处按137的方位角、15的坡度掘进到C5煤层+1305m标高；利用已形成布置在C5煤层中按148方位角、9的坡度布置的运输上山作为本设计的运输上山；利用已形成布置在C5煤层中按148方位角、9的坡度布置的轨道上山作为本设计的轨道上山；利用已形成布置在C5煤层中按148方位角、9的坡度布置的回风上山作为本设计的回风上山；运输上山、轨道上山和回风上山在1280m标高处经联络巷连通，构成开拓、准备系统，形成负压通风。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DW2525/100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：C5C6C7C8C9。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，再开采南西翼第2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：式中煤层瓦斯含量，m/t；吸附常数，试验温度下的极限吸附量，m/t，一般为1555m/t，本矿取35m/t；吸附常数，MPa-1，一般为0.55MPa-1，本矿取3MPa-1；煤层绝对瓦斯压力，MPa；煤的灰分，%；煤的水分，%；煤的孔隙体积，m/t，本矿各煤层均为无烟煤，煤的孔隙体积大约为0.088m/t；煤的视密度，t/m，本矿煤质均为无烟煤，无烟煤的视密度为1.40 1.70 t/m，所以本矿煤的视密度均取1.55t/m；又由煤炭自燃倾向等级鉴定表知： 表21 煤炭自燃倾向等级鉴定汇总表煤号工业分析 （%）真相对密度全硫煤吸氧量自燃倾向分类水分灰分挥发分焦渣特征MadAdVdafTRDdSt,d cm3/g干煤C52.1810.084.9821.641.75 1.13级C62.2917.126.6921.670.39 1.08级C72.9315.566.2721.550.350.95级C82.7122.888.6621.631.591.22级C90.8927.817.3221.650.781.32级又,瓦斯梯度，本矿取0.00393MPa/m；通常，取煤层埋深的最大值，；由矿井的煤层地质地形图知：H(C5)=1750-1200=550m、H(C6)=550+24=574m、(C7)=574+20=594m、(C8)=594+101=695m、H(C9)=750+24=774m；则：P(C5)=0.00393*550=2.162MPa、P(C6)=0.00393*574=2.256MPa、(C7)=0.00393*594=2.334MPa、(C8)=0.00393*695=2.731MPa、(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煤层X（m3/t）a（m3/t）b（Mpa-1）Aad（%）Mad（%）k（m3/t）（t/m3）P（Mpa）C514.92340322.452.900.1251.62.162C612.641403 24.054.190.1251.62.256C715.19940310.563.690.1251.62.334C814.47340317.224.96 0.1251.62.731 C915.17940316.324.780.1251.62.385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： 式中：矿井瓦斯储量，m3；可采煤层的瓦斯储量总和，m3； 式中：矿井每一个可采煤层的煤炭储量，t； 矿井可采煤煤层数； 每一个可采煤层的瓦斯含量，m/t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； 式中：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； 矿井可采煤层采动影响范围内的不可采煤层数； 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，m/t；采动影响范围内的围岩瓦斯储量，m3；当围岩瓦斯很小时；若含瓦斯量多时，可实测或按下式计算： ，围岩瓦斯储量系数，一般取=0.050.20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50m60m，下邻近层取20m30m；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:。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煤层编号工业资源储量（万t）工业场地煤柱（万t）主要井巷煤柱（万t）井田边界煤柱公路保护煤柱煤柱合计(万t)采区回采率设计可采储量（万t）C5138.1925.17.6428.580%77.182C6127.4484.76.9826.580%74.938C7227.6884.612.0825.580%136.868C8130.1924.713.73.86.8241.580%78.912C9194.4963.58.872680%127.776合计818.0164.713.721.742.39148495.6762.2.2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2008556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式中矿井每一个可采煤层的煤炭储量，t；矿井可采煤煤层数；每一个可采煤层的瓦斯含量，m/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煤炭储量(万吨)瓦斯含量(m/t)瓦斯储量(万m)C5号煤层170.7914.9238825.462C6号煤层159.3112.6416234.541C7号煤层284.6115.1997914.119C8号煤层162.7414.4738905.237C9号煤层243.1213.4566932.721合计1020.5773.84139879.359由上表可知本矿可采煤层的总瓦斯储量为：39879.359万m。又 =39879.359万m2.3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： 式中： 矿井可抽瓦斯量，m3 ； 矿井瓦斯储量，m3 ； 可抽系数，； 瓦斯涌出程度系数； 负压抽采时的抽采作用系数，可取1.2； 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%； 煤层瓦斯排放率，%；本矿取72%； 煤层原始瓦斯含量，m/t；由上表知=14.309m/t（取4层煤的瓦斯含量的平均值） 运输到地面煤的残余瓦斯含量，m/t； 煤中残存瓦斯量可用下式求得：式中煤中残存瓦斯含量，m/t；吸附常数，试验温度下的极限吸附量，m/t，一般为1555m/t，本矿取40m/t；吸附常数，MPa-1，一般为0.55MPa-1，本矿取3MPa-1；煤层绝对瓦斯压力，MPa；煤的灰分，%；煤的水分，%；煤的孔隙体积，m/t，本矿各煤层均为无烟煤，煤的孔隙体积大约为0.125m/t；煤的视密度，t/m，本矿煤质均为无烟煤，无烟煤的视密度为1.40 1.70 t/m，所以本矿煤的视密度均取1.6t/m；计算结果如表2-5所示： 表2-5煤中残存瓦斯量表煤层a（m3/t）b（Mpa-1）Aad（%）Mad（%）（m3/t）（t/m3）Wc（m3/t）C540322.452.900.1251.63.707C640324.054.190.1251.62.961C740310.563.690.1251.63.606C840317.224.96 0.1251.63.112C940318.323.780.1251.63.321平均3.347； ； ；2.3.2抽放率指标设计瓦斯抽放率，可根据煤层瓦斯抽放方法、瓦斯涌出来源等因素综合确定；也可参照邻近生产矿井或条件类似矿井的数值选取。抽放率指标应符合煤矿瓦斯抽放规范（AQ10272006）第.6.3条的有关规定：预抽煤层瓦斯的矿井：瓦斯抽出率应不小于20%，回采工作面抽出率应不小于25%；领近层和卸压瓦斯抽放的矿井：瓦斯抽出率应不小于36%，回采工作面抽出率应不小于45%；采用综合抽放方法的矿井：矿井抽放率应不小于30%；煤与瓦斯突出的矿井，预抽煤层瓦斯后，突出煤层的瓦斯含量应小于该煤层始突深度的原始煤层瓦斯含量或将煤层瓦斯压力降到0.74MPa以下。2.3.3抽放率判定由于本矿采用预抽煤层瓦斯，属于预抽煤层瓦斯的矿井，瓦斯抽出率应不小于20%，回采工作面抽出率应不小于25%，故本矿瓦斯抽放率为20%26.48%；故本矿的抽放系数即为瓦斯抽放率26.48%；第三章 瓦斯涌出量预测计算3.1煤层瓦斯主要参数3.1.1煤的孔隙率本矿5层煤层，据分析计算，在自然条件下，煤层中吸附状态存在的瓦斯约占90%，而自由状态存在的瓦斯仅占10%，这说明了绝大多数瓦斯是以吸附状态存在的煤体的。煤的孔隙率=（0.045m/t）/（0.69 m/t）*100%=6.52%3.1.2瓦斯含量分布梯度矿方提供的贵州省金沙县某矿资源储量核实报告、金沙县某矿C5、C6煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告中未提供瓦斯压力梯度相关参数，瓦斯压力梯度根据鉴定报告中表4.2 测压钻孔参数表及结果计算得0.0039286MPa/m即为瓦斯含量分布梯度。3.1.3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。本矿为改扩建矿井，业主提供的储量核实报告中没有煤层瓦斯压力、瓦斯煤层透气性系数、瓦斯涌出量等相关资料式中煤层透气系数，m2(MPa2d)煤层参透率，m2，这里取0.3m达西，即3.010-16 m2；流体的绝对黏度，Pas，对于甲烷=1.1034 Pas；标准状况下大气压力，0.101325 MPa 。故煤层透气性系数为3.1.4瓦斯放散初速度因没有鉴定，而且本矿按照煤与瓦斯突出矿井设计，故需设计中瓦斯放散初速度应该10。3.2矿井瓦斯涌出量预测计算（采用分源预测法计算）3.2.1回采工作面瓦斯涌出量预测计算回采工作面瓦斯涌出量预测用相对瓦斯涌出量表达，以24小时为一个圆班，采用式3-2-1计算：回采工作面相对瓦斯涌出量，m/t；开采层相对瓦斯涌出量，m/t；邻近层相对瓦斯涌出量，m/t；3.2.2开采层相对瓦斯涌出量本矿井18、29、51、73号煤层均为中厚煤层，所以开采层相对瓦斯涌出量按照薄及中厚煤层不分层开采设计。开采层瓦斯涌出量公式见式3-2-2。开采层相对瓦斯涌出量，m/t；围岩瓦斯涌出系数；K1值选取范围为1.11.3；因本矿采用全部垮落法管理顶板， 故K1取值为1.3。 工作面丢煤瓦斯涌出系数，用回采率的倒数计算。本矿的可采煤层的工作面回采率