矿井瓦斯防治课程设计汇总.docx

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矿井瓦斯防治课程设计汇总

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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，m3／t；

　　K1——围岩瓦斯涌出系数；K1值选取范围为1.1～1.3；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；

ηi—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（％）

50

1－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：

=（W0－Wc）×

×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2.6m

v—巷道平均掘进速度，取值250/（30*24*60）=0.00579m/min；

L—巷道长度，取1200m

q0—煤壁瓦斯涌出强度，按下式计算得0.06m3/（m2·min）；

=0.026[0.0004（

）2+0.16]×W0；（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：

q3＝5.2×0.00579×0.06×（2

-1）＝1.369m3/min

即：

掘进巷道煤壁瓦斯涌出量为1.369m3/min。

5、掘进落煤的瓦斯涌出量

=S·

·γ·（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S＝12m2；

v—巷道平均掘进速度，

＝0.00579m/min；

γ—煤的密度，γ＝1.44t/m3；

W0—煤层瓦斯含量，12m3/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：

q4＝12×0.000579×1.44×（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：

1.489×2=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：