矿井瓦斯防治课程设计.doc

姓 名：学 号：指导教师：11目 录一 矿井基本情况3二 瓦斯涌出量预测4三 数据汇总10四 矿井瓦斯等级鉴定10矿井瓦斯涌出量预测一 矿井基本情况已知某矿煤系地层从上到下有2号煤层、3号煤层，煤层倾角均为12。煤质为瘦煤，挥发分分别为17.19%和16.45%。2号煤层厚2.6m，平均瓦斯含量为12m3/t。3号煤层厚2.8m，预测的瓦斯含量等值线如图1所示。两个煤层之间距离为45m。该矿首先采用上山开采3号煤层，共布置一个采区。目前采区内布置有1个回采工作面（101工作面）、一个准备工作面（102工作面）和2个掘进工作面（106回风顺槽和进风顺槽）。101-105工作面设计长度均为150m，走向长度为1200m。掘进巷道的长度均为1200m，巷道断面积为12m2。掘进工作面月进尺250m。回采工作面的日产量按3000t算，h-巷道瓦斯预排等值宽度，m，按巷道平均暴露200天考虑工作面采用走向长壁后退式采煤法，顶板管理采用全部垮落法。试预测该矿井最大瓦斯涌出量，并判断该矿井的瓦斯等级。二 瓦斯涌出量预测由于要求计算最大瓦斯涌出量，所以采煤工作面选择105工作面，掘进工作面选取106，煤层原始瓦斯含量为14m3/t 计算预测瓦斯涌出量的计算公式如下：1、开采煤层（包括围岩）瓦斯涌出量计算公式： （3.1）式中：q1开采层相对瓦斯涌出量，m3t；K1围岩瓦斯涌出系数；K1值选取范围为1.11.3；由于该矿采用全部陷落法管理顶板，K1取值可为1.2；K2工作面丢煤瓦斯涌出系数，用回采率的倒数来计算，该矿为1.05；K3采区内准备巷道预排瓦斯对开采层瓦斯涌出影响系数，采用长壁后退式回采时，系数k3按下式确定： 式中：L 回采工作面长度，为150m；h 巷道瓦斯预排等值宽度，m，按巷道平均暴露200天考虑，煤质为瘦煤，根据查表4-2可知取h=15.4m；计算得：；m开采层厚度，2.8m；M工作面采高，2.8m；W0 煤层原始瓦斯含量，12m3/t；WC 煤的残存瓦斯含量，对于瓦斯含量10m3/t.r的高变质煤的Wc按式（3.2）计算。 （3.2）式中：Wc煤层残存瓦斯含量，m3/t.r；W0煤层原始瓦斯含量，m3/t.r。计算可得：综上计算得：2、邻近层瓦斯涌出量 （3.3）式中：q2邻近层相对瓦斯涌出量，m3/t；第i个邻近层煤层厚度， 2.6m；M 回采工作面采高，为2.6m；i第i邻近层瓦斯排放率，%；第i邻近层煤层原始瓦斯含量，12m3/t； 第i邻近层煤层残存瓦斯含量，参照开采层选取0.000627m3/t。开采101号煤层时的邻近层的煤层厚度、与101号煤层间的距离及其瓦斯排放率见表3.2；邻近煤层瓦斯排放率与层间距的关系曲线见图3.1。表3.2 开采4-1号煤层时邻近煤层厚度、距离及瓦斯排放率表 邻近层上邻近层邻近层 2号煤 平均厚度（m）2.6煤层距离（m）45排放率（）501上邻近层 2缓倾斜煤层下邻近层 3倾斜、急倾斜煤层下邻近层图3.1 邻近煤层瓦斯排放率与层间距的关系曲线计算可得邻近层瓦斯涌出量： =(W0Wc)0.5=6.00m3/t 3、回采工作面瓦斯涌出量： =+ （3.4）式中：回采工作面相对瓦斯涌出量，m3/t 。=12.02+6=18.02m3/t由以上计算可得：矿井达产时回采工作面吨煤瓦斯涌出量为18.02m3/t 。4、掘进巷道煤壁瓦斯涌出量 （3.5）式中：q3掘进巷道煤壁瓦斯涌出量，m3/min；D 巷道断面内暴露煤壁面的周边长度，m；对于薄及中厚煤层，D=2m0， m0 为开采层厚度2.6mv巷道平均掘进速度，取值250/（30*24*60）=0.00579m/min；L巷道长度，取1200mq0 煤壁瓦斯涌出强度，按下式计算得0.06 m3/（m2min）； =0.0260.0004（）2+0.16W0； （3.6）其中：煤中挥发份含量，%，取16.45%；W0煤层原始瓦斯含量，12m3/t。计算可得掘进巷道煤壁瓦斯涌出量：q35.20.005790.06(2-1)1.369m3/min即：掘进巷道煤壁瓦斯涌出量为1.369 m3/min。5、掘进落煤的瓦斯涌出量 =S（W0-WC） （3.7）式中：掘进巷道落煤瓦斯涌出量，m3/min；S掘进巷道断面积，取S12m2；v巷道平均掘进速度， 0.00579m/min ；煤的密度，1.44t/m3；W0煤层瓦斯含量，12 m3/t；WC煤的残存瓦斯含量，0.000627m3/t。计算可得掘进落煤的瓦斯涌出量：q4120.0005791.44（12-0.000627）0.12m3/min。即：掘进工作面落煤瓦斯涌出量为0.12m3/min。 6、掘进工作面瓦斯涌出量掘进工作面瓦斯涌出量包括煤壁瓦斯涌出和落煤瓦斯涌出两部分，由下式计算： =+ （3.8）式中：掘进工作面瓦斯涌出量，m3/min。q掘=1.369+0.12=1.489m3/min因为包含两个掘进巷道即：1.4892=2.98掘进巷道每分钟瓦斯涌出量为2.98m3/min。 7、生产采区瓦斯涌出量生产采区瓦斯涌出量是采区内所有回采工作面、掘进工作面及采空区瓦斯涌出量之和。其计算公式： （3.9）式中： 生产采区相对瓦斯涌出量，m3/t； 生产采区内采空区瓦斯涌出系数，查AQ1018-2006附录表D.4，取值范围在1.251.45之间，本次取k1.35；第i回采工作面相对瓦斯涌出量，为18.02 m3/t；第i回采工作面的日产量，为3000t；第i掘进工作面绝对瓦斯涌出量，为2.98m3/min；A0生产采区平均日产量，为3000t。计算可得，生产采区瓦斯涌出量：由以上计算可得，生产采区的瓦斯涌出量为26.25m3/t。故此时的矿井全部涌出量为生产采区涌出量，即：井=26.25m3/t；9、计算矿井与采掘工作面绝对瓦斯涌出量矿井相对瓦斯涌出量预测值为26.25m3/t，回采工作面相对瓦斯涌出量预测值为18.02m3/t，根据下式换算矿井和回采工作面的绝对瓦斯涌出量： 式中：绝对瓦斯涌出量，m3/min；相对瓦斯涌出量，m3/t；年产量，t。矿井绝对瓦斯涌出量： =60.49m3/min回采工作面绝对瓦斯涌出量：=41.52m3/min；掘进工作面绝对瓦斯涌出量：m3/min；采空区绝对瓦斯涌出量为：=15.99 m3/min。三 数据汇总开采层相对瓦斯涌出量：12.02m3/t邻近层相对瓦斯涌出量：6m3/t回采工作面吨煤瓦斯涌出量为18.02 m3/t 生产采区的瓦斯涌出量为26.25m3/t。矿井绝对瓦斯涌出量：60.49m3/min回采工作面绝对瓦斯涌出量：41.52m3/min掘进工作面绝对瓦斯涌出量：2.98m3/min采空区绝对瓦斯涌出量为：15.99 m3/min四 矿井瓦斯等级鉴定根据煤矿瓦斯等级鉴定暂行办法第七条 矿井瓦斯等级划分为： 煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井（以下简称突出矿井），高瓦斯矿井，瓦斯矿井。 第八条 具备下列情形之一的矿井为突出矿井： （1） 发生过煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出的； （2） 经鉴定具有煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出煤（岩）层的； （3） 依照有关规定有按照突出管理的煤层，但在规定期限内未完成突出危险性鉴定的。 第九条 具备下列情形之一的矿井为高瓦斯矿井： （1） 矿井相对瓦斯涌出量大于10m3 /t； （2） 矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3/min； （3） 矿井任一掘进工作面绝对瓦斯涌出量大于3m3 /min；（4） 矿井任一采煤工作面绝对瓦斯涌出量大于5m3/min。 第十条 同时满足下列条件的矿井为瓦斯矿井： （一）矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10m3 /t； （二）