采煤工作面瓦斯抽放设计要点解析

采煤工作面瓦斯抽放设计要点 一 煤层赋存条件 简要说明该工作面地表方位 井下范围 在采区内回采顺序 煤层生成年代 与邻 近煤层层间关系 物理化学性质等 以形成备用面时地质资料为准 二 顶 底板岩性及层厚度情况 以形成备用面时地质资料为准 三 开采方法及生产现状 简要说明工作面开采方法 采空区管理方式 工作面设计生产能力等 四 工作面瓦斯涌出情况 根据实测煤层瓦斯参数 邻近采煤工作面及本掘进期间瓦斯涌出情况 预计工作面 正常回采时瓦斯涌出量 五 工作面回采时的瓦斯来源分析 认真分析工作面回采时的瓦斯来源 并严格按照AQ1026 2006 矿井瓦斯抽采基本指标 要求 计算工作面回采期间的瓦斯涌出量 并考虑因 回采不均衡性最大日产量时的瓦斯绝对涌出量 1 工作面相对瓦斯涌出量预测 根据公式1 公式2计算 1 计算煤的瓦斯含量 根据公式3计算 2 本煤层瓦斯涌出量计算 见公式2 3 邻近层瓦斯涌出量计算 根据公式4计算 4 计算得出 工作面相对瓦斯涌出量为 见公式1 2 计算煤的残余瓦斯含量 根据公式5计算 则 Wj煤的可解吸瓦斯量Wj W Wc m3 t 查看AQ1026 2006 矿井瓦斯抽采基本指标 关于采煤工作面回采前的可解吸瓦斯量应达到的指 标表 按最高日产量计算 验算是否符合AQ1026 2006 矿井瓦斯抽采基本指标 要求 依据公式6计算 根据AQ1026 2006 矿井瓦斯抽采基本指标 中回采工作面日产量与瓦斯涌出量对应关系表 按 最高日产计算 验证该工作面瓦斯最低抽采率及瓦斯抽采量 根据工作面抽采率和瓦斯抽采量 利用以下公式计算该工作面最低配风量 根据经验公式7 六 工作面通风系统 简要说明该工作面采用的通风方式 进 回风路线 七 抽放系统设计 1 重点说明该工作面所采用的抽放方法 1 高位钻孔抽放要说明钻场个数 钻场施工参数 钻场间距 钻场钻孔个数 钻孔 长度 压茬长度 孔径 钻孔倾角 终孔位置 封孔长度 封孔材质 以及与之连接 的抽放干管管径 采用的抽放系统等 2 上隅角埋管要说明站管形状 安设要求 保护措施 迈步距离以及所采用的抽 放管径 抽放系统等 3 顺层孔所施工的巷道 孔间距 终孔长度 孔径 封孔长度 所选用的材质以及 所采用的抽放系统等 如若采用其他抽放方法 应重点说明钻孔 钻场个数 孔径 终孔长度 孔间距 封孔材质 封孔长度 钻孔作用 采用的抽放系统等 2 抽放流量的确定 根据上述最大日产量所计算的瓦斯涌出量以及工作面抽放率 依据 AQ1026 2006年 煤矿瓦斯抽采基本指标 确定工作面瓦斯抽放量 并分别确定永久 移动 抽放系统抽取纯瓦斯量 1 瓦斯泵抽放流量的确定 根据抽放纯流量及预计抽放浓度分别计算永久 移动泵抽取的混合气体流量 2 管径 管材 壁厚的确定 管径的选择 根据公式计算抽放管路所需最低内径 所选管路直径必须满足抽放要 求 根据公式8计算 管材及壁厚 简要说明所选抽放管材材质 壁厚及用于哪个抽放系统 3 抽放管路系统阻力计算 根据不同管径 不同材质 不同流量分抽放系统分别计算管路系统摩擦阻力Hx 见 计算公式9 抽放系统管路总阻力 分别计算永久 移动抽放系统管路总阻力 抽放系统管路总阻力由沿程管路阻力和 局部阻路组成 局部阻力损失取1 2系数 计算公式10 4 瓦斯泵抽放负压Hp 确定永久 移动抽放泵抽放负压 计算公式11 瓦斯泵的额定流量 根据公式12 分别计算永久 移动泵系统所需瓦斯泵的额定流量 5 抽放泵的确定 说明所选抽放泵的型号 台数 额定流量 配备电机功率等主要参数 并通过上述 计算 验证所确定的抽放泵的能力是否满足抽放要求 3 瓦斯抽放监测 计量装置 说明抽放泵站及管路上安装的监测 计量装置型号 传感器类型 台数 并附表 八 资金投入概算 对本工作面抽放系统所需的抽放泵 钻机 钻具 注浆泵 管材 配件 安装费等费 用进行概算 其型号 数量 单价 金额等附表说明 九 安全技术措施 1 钻孔施工安全技术措施 2 管路安装及管理安全技术措施 3 泵站安设及管理安全技术措施 十 附图 工作面瓦斯抽放示意图 工作面岩层综合柱状图 附计算公式 公式1 q q本 q邻 公式2 q本 k1k2k3m M X0 Xc 式中 q 回采工作面相对瓦斯涌出量m3 t q本 本煤层相对瓦斯涌出量m3 t q邻 邻近层相对瓦斯涌出量m3 t m 开采层厚度 m M 开采层采高 m k1 围岩瓦斯涌出系数 一般取1 2 k2 工作面遗煤瓦斯涌出量 取回采率的倒数 即1 工作面回采率 k3 工作面预排瓦斯影响系数 k3 L Xb L 式中L 工作面 切眼 长度 m b 巷道宽度 X 预排系数 X 3 4 X0 Xc 本煤层的原始 残存瓦斯含量 一般Xc 0 15X0 1100 Ad MadabP公式3 X0 1 0 31Mad 1001 bP 式中 X0 煤层瓦斯含量 A b 吸附常数 P 煤层绝对瓦斯压力 MPa Ad 煤的灰分 Mad 煤的水分 煤的空隙率 m3 m3 煤的容重 t m3 公式4 qmi 邻 M ki X0i 式中 mi 上 下邻近层第i层煤的厚度 m M 开采层采高 m X0i 第i邻近层原始瓦斯含量 m3 t Ki 上 下邻近层第i煤层瓦斯排放率 根据文特儿曲线取值 公式5 WC 0 1ab Ad Mad 1 0 1b100 1001 1 0 31Mad 式中 WC 煤在标准状态大气压下的残存瓦斯含量 m3 t A b 吸附常数 P 标准大气压 0 1Mpa Ad 煤的灰分 Mad 煤的水分 煤的空隙率 m3 m3 煤的容重 t m3 公式6 Q w T 24 60 式中 Q 回采工作面瓦斯绝对涌出量 m3 min T 回采工作面日产量 t W 回采工作面回采前煤的可解吸瓦斯量 m3 t 100 q采 K采通 1 K抽放率 公式7 Q采 C 式中 Q采 工作面需风量 m3 min q采 采煤工作面瓦斯绝对涌出量 m3 min K抽放率 瓦斯抽放率 K采通 采煤工作面瓦斯涌出不均匀系数 取1 2 C 回风流中允许瓦斯浓度 公式8 D内 0 1457 Q混 V 0 5 式中 D1 瓦斯抽放管内径 mm Q混 瓦斯抽放管的混合流量 m3 min V 混合瓦斯的流速 取18 22m s 公式9 Hx 9 8LQ泵2 K0Dx5 式中 Hx 某一段抽放管路系统摩擦阻力 KPa L 抽放瓦斯管路长度 m Q泵 永久或移动抽放系统某一段管路混合流量 m3 h T0 P泵 T P0 0 445 实际状态 T及P泵 下混合瓦斯 浓度35 对 标准空气的相对密度 式中 标准状态 0 及105Pa 下混合瓦斯 浓度35 对空气 的相对密度 0 845 标准状态 0 时的绝对温度 T0 273 K 标准状态 105Pa 下气压 P0 101 3kPa K0 管径系数 取0 71 Dx 抽放瓦斯管路有效直径 cm 公式10 H总 H1 H2 Hx 1 2 KPa 公式11 Hp H总 Hk Kb 式中 Hp 抽放