鸡西平岗矿瓦斯核定解析.docx
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鸡西平岗矿瓦斯核定解析
第八节煤矿瓦斯抽采达标生产能力核定
一、系统描述
根据黑龙江省煤炭生产管理局《关于2012年度鸡西分公司矿井瓦斯等级和二氧发化碳涌出量核准结果的通知》平岗煤矿为突出矿井。
近三年矿井瓦斯等级情况见表4-36。
表4-36平岗煤矿近三年瓦斯等级情况
年度
绝对瓦斯量（m3/min）
相对瓦斯量（m3/t）
绝对CO2量（m3/min）
相对CO2量（m3/t）
矿井瓦斯等级情况
2012
72.7
81.1
8
8.9
突出
2013
47.8
35.57
10
7.44
未批复
2014
128.68
74.6
8.7
5
未批复
2015
47.7
25.0
7
3.67
未批复
注：
1、2013年矿井绝对瓦斯涌出量47.8m3/min，其中：
风排量33.4m3/min，抽采量14.4m3/min；2、2014年矿井绝对瓦斯涌出量128.68m3/min，其中：
风排量43.6m3/min，抽采量85m3/min。
3、2015年矿井绝对瓦斯涌出量47.7m3/min，其中：
风排量23.8m3/min，抽采量23.9m3/min。
（一）瓦斯抽采
平岗煤矿采用二套地面永久瓦斯抽采系统和井下3处移动抽采泵站共16台泵对煤层瓦斯进行抽采。
平岗煤矿于2004年12月建立南部地面集中抽采系统，地面泵站安设三台瓦斯抽放泵，两台型号2BEC-67,电机功率560kw，额定流量400m3/min；一台型号为CBF—630水环真空泵,电机功率560kw，额定流量400m3/min。
使用一台，备用两台。
南部地面集中抽采系统总负压48KPa，现抽放东一采区14层右五工作面。
系统管路由地面立眼经东一风道至右五工作面，管路总长4450m。
其中主管路Φ400长1760m，Φ300mm长1550m；支管路Φ300mm长1240m。
2013年12月建成东部地面泵站，四台CBF—730水环真空泵,电机功率800kw，额定流量600m3/min，现使用两台，备用两台。
东部地面集中抽采系统总负压50KPa，现抽放东二采区14层右一工作面。
系统管路由东部风井经东部风道至右一工作面，管路总长4400m。
其中主管路Φ529长2550m，Φ400长1500m；支管路Φ300长350m。
井下三个采区三处安设9台移动抽放泵。
1．东一采区安设ZWY—160/200型，额定流量160m3/min抽放泵三台，一台使用，二台备用。
现对东一采区14层右6面进行抽采，负压50KPa，流量56m3/min，平均浓度3.5%，管路总长度1700m，其中Φ300长1100m，Φ200长600m。
2．中部层采区安设ZYW-110/160型，额定流量110m3/min2台，ZYW-85/160型，额定流量85m3/min1台，一台使用，二台备用。
现对东二采区14层右1面进行抽采，负压46KPa，流量45m3/min，平均浓度4%，管路总长度1950m，其中Φ400长1600m，Φ200长350m。
3．下延采区安设ZWY—160/200型，额定流量160m3/min3台，一台使用，二台备用。
现对下延采区14层右3面进行抽采，负压56KPa，流量63m3/min，平均浓度6%，管路总长度1350m，其中Φ300长800m，Φ200长550m。
经现场核查，地面和井下瓦斯抽采系统运行正常，各项指标符合《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》的相关要求。
（二）防突与瓦斯治理
平岗煤矿坚持区域防突措施先行，局部防突措施补充的原则，采掘工作执行两个“四位一体”相关规定，建立健全了瓦斯防治各项管理制度。
矿井以实施区域综合防突措施为重点，坚持推行穿层钻孔区域预抽掩护突出煤层掘进，采用穿层钻孔预抽卸压方式消突，对未按要求采取区域综合防突措施的，严禁进行采掘活动。
采煤工作面实施顺层钻孔、高位抽放巷、高位走向抽采钻孔、瓦斯尾巷风排瓦斯等综合防治方法。
矿井采取顶板岩巷先行的区域防突措施，在煤巷掘进工作面所对应的顶板施工瓦斯抽放巷，并分组施工穿层钻孔预抽煤巷掘进条带的瓦斯；钻孔控制煤巷下帮15m、上帮20m，钻孔终孔间距6m，封孔深度5m，抽采负压约13kPa。
工作面上巷及下巷在掘进期间，每隔5.0米垂直煤帮施工平行顺层钻孔以抽采工作面煤层瓦斯。
顺层孔施工直径Φ94，长度90～110，抽放负压12～15KPa,抽放平均浓度7%～10%。
回采工作面利用顶板岩巷即高抽巷、高位钻孔、仰角钻孔抽放瓦斯方法。
仰角钻孔每隔30～40m施工1个钻场，在钻场中向工作面上隅角上方共施工孔径Φ113，孔长50～110m共计12个钻孔，抽放负压12～15KPa,抽放平均浓度20%～30%。
（三）煤层瓦斯参数测试结果
2015年由矿方实验室测得的14煤层瓦斯压力及含量，见表4-37。
表4-37煤层瓦斯压力、含量参数表
测压地点
标高（m）
瓦斯压力（MPa）
瓦斯含量（m3/t）
东一采区下部右六巷风道延深
-253
1.362
9.0536
东二采区右部机轨合一巷
-291
1.237
9.6636
下延采区左四下巷
-621
1.169
9.3973
东一采区右六上巷切眼
-245
1.207
9.1971
东一采区右六上巷切眼
-245
1.762
10.9306
下延采区左四面下巷
-623
1.537
10.3053
二、必备条件
（一）矿井坚持区域防突措施先行，局部防突措施补充的原则，采掘工作执行两个“四位一体”相关规定，建立健全了瓦斯防治各项管理制度。
（二）矿井有矿方出具的瓦斯参数测试报告，14煤层瓦斯参数已进行测定，瓦斯参数基本清楚。
（三）瓦斯抽采能力核定时必要的瓦斯抽采率、瓦斯抽采量依据较为可靠。
2015年平岗煤矿矿井绝对瓦斯涌出量47.7m³/min，瓦斯抽采总量3120.6万m³（按2014年统计），矿井瓦斯抽采率62%，采煤工作面瓦斯抽采率55%-68%，符合《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》中矿井绝对瓦斯涌出量40≤Q＜80m³/min时，矿井瓦斯抽采率应达到40%以上的要求。
（四）瓦斯抽采达标管理基本符合《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》相关要求。
平岗煤矿建立了《平岗煤矿瓦斯抽采达标评判细则》、《平岗煤矿瓦斯抽采达标评价工作体系》、瓦斯抽采管理及考核奖惩制度、抽采工程检查验收制度、先抽后采例会制度、技术档案管理制度等，并严格按照各项规定制度进行落实，瓦斯抽采达标管理较符合《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》相关要求。
综上，矿井具备瓦斯抽采达标能力的核定条件。
三、能力核定
（一）计算公式
1.根据矿井瓦斯抽采系统能力核定
矿井瓦斯抽采系统能力核定按矿井瓦斯抽采泵站能力和抽采主管道系统能力分别核定，取小值。
（1）按矿井瓦斯抽采泵站装机能力核定
按式下式计算核定年产量：
式中:
A1—按矿井瓦斯抽采系统能力核定的年产量，万t/a；
Qbe—单台矿井瓦斯抽采泵装机抽采混合量的能力，m3/min；
q—矿井相对瓦斯涌出量，m3/t;
C1—矿井总回风巷瓦斯浓度；
C2—单台矿井瓦斯抽采泵年平均抽采瓦斯浓度；
—当地大气压力，kPa；
—标准大气压力，kPa；
—单台运行泵的年均运行负压，kPa；
Qf—矿井最大总回风风量。
有多个回风系统的，取所有回风巷风量的总和，m3/min；
2.0—抽采泵富裕系数；
k—抽采系统工况系数。
按实际考察取值，一般取≤0.8。
（2）按矿井瓦斯抽采主管道系统能力核定
按下式计算核定年产量：
式中：
D—每套抽采主管道系统瓦斯管实际内径，m；
v—每套管道中混合瓦斯的经济流速，m/s，一般取v=5～12m/s。
k—富余系数，一般取1.2～1.8。
按照实际考察管道内气体的流速取值，管道内流速大时取大值，流速小时取小值。
2.按矿井实际抽采瓦斯量核定
矿井上年度实际抽采瓦斯量核定年产量按下式计算：
式中：
A2—按矿井实际抽采瓦斯量核定年产量，万t/a；
Qs—矿井上年度实际抽采瓦斯量，m3；
k—矿井超前抽采系数，取1.2~1.5；
q0—预开采区域瓦斯含量最大煤层应抽瓦斯吨煤含量，m3/t。
3.按矿井满足防突要求预抽瓦斯量核定
必须保证突出煤层预抽后煤层瓦斯含量或瓦斯压力满足防突要求，核定年产量按下式计算：
式中：
A3—按满足矿井防突要求核定的年产量，万t/a；
wi—核定区域内煤层的最大瓦斯含量，m3/t；
wc—抽采后满足防突要求的残余瓦斯含量，一般取≤8m3/t，如大于8m3/t时，按实际考察取值（需有相应鉴定证明），m3/t；
K—矿井回采率，%。
Qy—矿井年实际预抽瓦斯量，m3；
y—邻近层和围岩瓦斯储量系数，取1.2；
m—核定区域内无需抽采煤层或非突煤层中的采煤工作面个数。
按照《煤矿安全规程》、《防治煤与瓦斯突出规定》等规定确定核定区域允许生产采煤的最多工作面个数；
j—矿井掘进出煤系数，取1.1~1.2；
lbi—第i个采煤工作面平均长度，m；
hbi—第i个采煤工作面煤层平均采高，m。
放顶煤开采时为采放总厚度；
ρbi—第i个采煤工作面的原煤视密度，t/m3;
vbi—第i个采煤工作面平均日推进度，m/d;
ηbi—第i个采煤工作面回采率，%。
按矿井实际回采率取值。
4.按矿井瓦斯抽采率核定
按式下式计算核定年产量：
式中：
A4—按矿井瓦斯抽采率核定年产量，万t/a；
Q—瓦斯抽采达标允许最大矿井绝对瓦斯涌出量，m3/min；
瓦斯抽采达标允许的最大矿井绝对瓦斯涌出Q，按表4-38取值，具体数值可采用线性插值法计算得到。
表4-38达标允许最大矿井绝对瓦斯涌出量
矿井瓦斯抽采率η/%
达标允许最大矿井绝对瓦斯涌出量Q/m3/min
η＜35
Q＜20
35≤η＜40
20≤Q＜40
40≤η＜45
40≤Q＜80
45≤η＜50
80≤Q＜160
50≤η＜55
160≤Q＜300
55≤η＜60
300≤Q＜500
η≥60
Q≥500
（二）参数选择
1.按瓦斯抽采泵站装机能力核定
Qbe—单台矿井瓦斯抽采泵装机抽采混合量的能力，地面永久系统南部地面泵站取400m3/min，东部地面泵站取600m3/min、600m3/min；井下移动系统东一采区取160m3/min，中部层采区取110m3/min，下延采区取160m3/min；
q—矿井相对瓦斯涌出量，25.0m3/t；
C1—矿井总回风巷瓦斯浓度，东部风井取0.2%，南部风井取0.2%；
C2—单台矿井瓦斯抽采泵年平均抽采瓦斯浓度，地面永久系统南部地面泵站取30%，东部地面泵站取32.5%、20%；井下移动系统东一采区取3.5%，中部层采区取4%，下延采区取6%；
—当地大气压力，地面取97.8kPa，井下取101kPa、99kPa、104kPa；
—标准大气压力，取101kPa；
—单台运行泵的年均运行负压，地面永久系统南部地面泵站取48kPa，东部地面泵站取50kPa、55kPa；井下移动系统东一采区取50kPa，中部层采区取46kPa，下延采区取56kPa；
Qf—矿井最大总回风风量，有多个回风系统的，取所有回风巷风量的总和，东部风井取7090m3/min，南部风井取5530m3/min；
2.0—抽采泵富裕系数；
k—抽采系统工况系数，取0.8。
2.按矿井瓦斯抽采主管道系统能力核定
D—每套抽采主管道系统瓦斯管实际内径，地面永久系统南部地面泵站取0.40m，东部地面泵站取0.52m、0.52m；井下移动系统东一采区取0.30m，中部层采区取0.40m，下延采区取0.30m；
v—每套管道中混合瓦斯的经济流速，m/s，取v=12m/s。
k—富余系数，一般取1.2～1.8。
按照实际考察管道内气体的流速取值，管道内流速大时取大值，流速小时取小值，取1.3。
3.按矿井实际抽采瓦斯量核定
Qs—矿井上年度实际抽采瓦斯量，取31206000m3，根据2014年矿井瓦斯抽放统计报表；
k—矿井超前抽采系数，取1.2；
qo—预开采区域瓦斯含量最大煤层应抽瓦斯吨煤含量，根据《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》表1要求及鸡西矿业集团公司采煤工作面瓦斯抽采率应达50%规定计算，取10.9306×50%=5.47m3/t。
4.按矿井满足防突要求预抽瓦斯量核定
Wi—核定区域内煤层的最大瓦斯含量，取10.9306m3/t（矿方提供证明材料，见附件）；
Wc—抽采后满足防突要求的残余瓦斯含量，根据鸡西矿业集团公司防突要求规定，满足防突要求的残余瓦斯含量应小于5m3/t，取5m3/t；
K—矿井采出率，取预抽区域煤层回采率，取87.6%。
Qy—矿井年实际预抽瓦斯量，取1050000m3（按2014年统计）。
y—邻近层和围岩瓦斯储量系数，取1.2；
m—核定区域内无需抽采煤层或非突煤层中的采煤工作面个数。
按照《煤矿安全规程》、《防治煤与瓦斯突出规定》等规定确定核定区域允许生产采煤的最多工作面个数。
该矿各煤层均需抽采，取0。
5.按矿井瓦斯抽采率核定
Q—瓦斯抽采达标允许最大矿井绝对瓦斯涌出量，根据矿井瓦斯抽采率62%，由表4-38取500m3/min；
q—矿井相对涌出量，取25.0m3/t。
（三）计算结果
1.按瓦斯抽采泵站装机能力核定
≤{（0.2%×7090+0.2%×5530）+【（400×30%×0.8）/2×（（97.8-48）/101）】+【（600×32.5%×0.8）/2×（（97.8-50）/101）】+【（600×20%×0.8）/2×（（97.8-55）/101）】}×（330×1440/25.0）×10-4
={（14.18+11.06）+【23.64】+【36.9】+【20.34】}×（1.90）
=（25.24+23.64+36.9+20.34）×（1.90）
=106.12×1.90
≤201.6万t/a
2.按矿井瓦斯抽采主管道系统能力核定
{（0.2%×7090+0.2%×5530）+【（0.4/0.1457）2×12×30%/1.2×（97.8-48）/101）】+【（0.52/0.1457）2×12×32.5%/1.2×（97.8-50）/101）】+【（0.52/0.1457）2×12×20%/1.2×（97.8-55）/101）】}×330×1440/25.0×10-4
{（14.18+11.06）+【11.16】+【19.62】+【10.8】}×（1.9）=66.82×（1.90）=126.96t/a
3.按矿井实际抽采瓦斯量核定
{（0.2%×7090+0.2%×5530）+3120.6×104/（365×1440×1.2）}×330×1440/5.47×10-4
{（14.18+11.06）+49.48}×8.69
=649.3万t/a
4.按矿井满足防突要求预抽瓦斯量核定
A3≤1050.0×104×0.876×10-4／[（10.9306-5）×1.2]
=129.3万t/a
5.按矿井瓦斯抽采率核定
≤330×1440×500/25.0×10-4=950.4万t/a
综上，核定该矿瓦斯抽采达标最低生产能力为126.9万t/a。
（四）能力验证
1.验证公式
按矿井允许生产工作面个数、采煤工作面瓦斯抽采达标生产能力进行验证，按下式进行计算：
式中：
B—煤矿瓦斯抽采达标生产验证能力，万t/a，计算结果取整；
B1—矿井采煤工作面的瓦斯抽采达标生产能力，t/d；
j—矿井掘进出煤系数，取1.1~1.2。
矿井采煤工作面的瓦斯抽采达标生产能力是所有达标采煤工作面产量之和，单个采煤工作面的瓦斯抽采达标生产能力按Bbi、Bci和Bdi选取小值。
2.验证取值的规定
矿井采煤工作面瓦斯抽采达标生产能力B1按下式计算：
式中：
Bbi—第i个采煤工作面日产量，t/d；
Bci—第i个采煤工作面抽采达标时允许工作面最大日产量，t/d；
Bdi—第i个采煤工作面回风瓦斯浓度达标的工作面最大日产量，t/d；
n—核定的采煤工作面个数。
（1）按采煤工作面日产量计算
式中：
lbi—第i个采煤工作面平均长度，m；
hbi—第i个采煤工作面煤层平均采高，m，放顶煤开采时为采放总厚度；
ρbi—第i个采煤工作面的原煤视密度，t/m3；
vbi—第i个采煤工作面平均日推进度，m/d；
ηbi—第i个采煤工作面回采率，%，按矿井实际回采率取值。
按照《煤矿安全规程》及相关规定确定矿井允许生产的最多工作面个数，一个采区内同一煤层的一翼最多只能布置1个回采工作面和两个掘进工作面同时作业。
一个采区内同一煤层双翼开采或多煤层开采的，该采区最多只能布置2个回采工作面和4个掘进工作面同时作业。
目前该矿开采下延采区14#层综采面、东二采区14#层综采面且每一采区内布置1个回采工作面，符合规定。
采煤工作面特征见表4-39。
表4-39-1下延14#右三综采面特征表
工作面平均长
（m）
平均采高
（m）
原煤视密度（t/m3）
采出率（%）
工作面有效断面（m2）
190
1.9
1.4
95
8.66
工作面个数
日推进度（m/d）
采煤方法
年工作日数
（d）
工作面风排绝对瓦斯涌出量（m3/t）
1
4
综采
330
9.2
表4-39-2东二采区14#右二综采面特征表
工作面平均长（m）
平均采高（m）
原煤视密度（t/m3）
回采率（%）
工作面有效断面（m2）
163
2.0
1.4
95
12.60
工作面个数
日推进度（m/d）
采煤方法
年工作日数（d）
工作面风排绝对瓦斯涌出量（m3/t）
1
4.8
综采
330
5.3
经计算：
Bb1=190×1.9×1.4×4×95%=1920.5t/d
Bb2=163×2×1.4×4.8×95%=2081.2t/d
（2）按采煤工作面瓦斯抽采达标生产能力计算
对瓦斯涌出量主要来自于开采层的采煤工作面，核定的工作面产量应以表4-40煤层可解吸瓦斯量对应的工作面日产量为核定采煤工作面瓦斯抽采达标能力Bci。
Bci为第i个采煤工作面抽采达标时允许最大工作面日产量，根据表4-40取值，按差值法进行计算，单位为t/d。
根据鸡西矿业集团公司防突要求规定，采煤工作面满足防突要求的残余瓦斯含量应小于5m3/t，另经矿方实验室实测的下延采区14#层综采面、东二采区14#层综采面不可解析瓦斯量为1.16～1.87m3/t，经计算采煤工作面回采前煤的可解吸瓦斯量均小于4.0m3/t。
查表4-40得抽采达标时允许工作面日产量为10000t/d。
表4-40采煤工作面回采前煤的可解吸瓦斯量对应的工作面日产量
可解吸瓦斯量Wj/m3/t
抽采达标时允许工作面日产量Bc/t/d
7.0＜Wj≤8.0
≤1000
6.0＜Wj≤7.0
2500～1001
5.5＜Wj≤6.0
4000～2501
5.0＜Wj≤5.5
6000～4001
4.5＜Wj≤5.0
8000～6001
4.0＜Wj≤4.5
10000～8001
Wj≤4.0
>10000
（3）采煤工作面回风瓦斯浓度达标生产能力计算
按照采煤工作面风速不得超过4m/s，回风流中瓦斯浓度不得超过1%验证采煤工作面瓦斯抽采达标生产能力Bdi，Bdi按下式计算。
式中：
Qfci—第i个采煤工作面满足工作面风速要求的最大供风量，m3/min；
Qci—第i个采煤工作面相对瓦斯涌出量（不包含已抽采瓦斯量），m3/t。
经计算：
Bd1=1440×1%×8.66×4×60/（9.2/（1920.5/1440））=4338.7t/d
Bd2=1440×1%×12.60×4×60/（5.3/（780.4/1440））=4452.7t/d
（三）验证结果
综上可知：
=1920.5+10000+4338.7
=16259.2t/d
则煤矿瓦斯抽采达标生产验证能力：
=16259.2×1.1×330×10-4
=590.2万t/a＞126.9万t/a
经现场核查，地面瓦斯抽采系统运行正常，抽采指标符合《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》的要求。
四、计算结果
经现场考查、计算、验证，核定瓦斯抽采达标生产能力为126.9万t/a。
平岗煤矿瓦斯抽采达标
生产能力核定
2016年
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