抽放设计规范
瓦斯抽采设计规范
一、必须遵守《煤矿安全规程》和集团公司有关“一通三防”方面的管理规定。
二、瓦斯绝对涌出量≥5m 3 /min、风排瓦斯困难、有突出危险、开采保护层的采煤工作面必须编制瓦斯抽采设计,先认真编审瓦斯抽采设计后,再上报集团公司批准。
三、高瓦斯采煤工作面准备或回采期间,若瓦斯实际涌出量与设计中的预计值出入较大,原定瓦斯治理方案难以有效解决瓦斯与生产之间的矛盾,必须及时编审瓦斯抽采变更设计,并上报集团公司批准。
抽采设计编制样本(试行)
第一章 采煤工作面概况
第一节 回采范围:风、机巷标高,始采、收作位置。
第二节 邻近采掘:周边、上下邻近煤层采掘现状。
第三节 采面参数:采面走向长度、工作面长度、采厚、煤层倾角,采煤日产量。
第四节 岩性描述:顶底板岩石类型及其厚度,煤岩类型及煤层厚度变化情况,
夹矸层数及其厚度,层理裂隙发育情况。
第五节 构造特征:
一、煤岩层走向和倾角变化情况。
二、褶曲和煤层揉皱发育情况。
三、断层个数,断层面产状及断层落差,次生断层发育情况,断层影响范围及其对煤岩层的破坏程度。
第二章 瓦斯涌出量预计
第一节 瓦斯参数
一、地质勘探和本块段或相邻块段实测的瓦斯参数,包括测定点标高,煤层原始瓦斯含量,瓦斯压力等。
二、本煤层邻近已采块段的瓦斯涌出量。
第二节 瓦斯涌出量预测
一、瓦斯来源分析
分源预测法:
根据工作面具体条件和已采采区实测资料,分别计算各种瓦斯涌出源涌出量;与采煤同时抽采的抽采量也计入工作面瓦斯涌出量。
参考公式一:q = q本 + q 邻
q 本 = k1 k2 k3 k4 k5(M / m)(X 0 - X c )
q 邻 = k6
式中: ∑ηi =1n i (M i / m)(X 0i - X ci - k 7i X0i )
q — 回采工作面相对瓦斯涌出量(m 3 / t);
q 本— 本煤层相对瓦斯涌出量(m 3 / t);
q 邻— 邻近煤层相对瓦斯涌出量(m 3 / t);
k 1 — 围岩瓦斯涌出系数,全部垮落法取值=1.2;
k 2 — 工作面残煤瓦斯涌出系数,取值=1 / 工作面回采率;
k 3 — 掘进工作面预排瓦斯影响系数,取值=(L -xb )/ L,式中L 为工作面长度,b 为巷道宽度,x 为预排系数,x = 3~4;
k 4 — 不同通风方式的瓦斯涌出系数,U 型通风取值=1.0,Y 型通风取值=1.3~1.5;
k 5 — 本煤层预抽采瓦斯影响系数,取值=1.1~1.5,具体:顺层孔抽采取值=1.05~1.1;老塘埋管取值=1.2~1.3;顶板或穿层钻孔取值=1.2~1.3;巷道抽采取值=1.2~1.4;综合抽采取值=1.3~1.5;
k 6 — 邻近煤层抽采瓦斯综合影响系数,取值=1.2~1.4;
M 、m — 本煤层的煤层厚度与回采高度(m );
X 0、X c - 本煤层的原始、残存瓦斯含量(m 3 / t),一般X c =0.15X 0
,ηi 的取实测ηi - 第i 上邻近煤层或第i 下邻近煤层的瓦斯排放率(%)
值;若无实测值,可根据层间距、岩性、采厚、工作面面长、回采推进度、瓦斯含量、瓦斯压力等因素综合确定ηi ,一般ηi <85%;
M i - 第i 邻近煤层的煤层厚度(m );
X 0i 、X ci - 第i 邻近煤层的原始、残存瓦斯含量(m 3 / t),一般X ci =(1-ηi )(1-k 7i )X 0i ,k 7i 为ηi 为第i 上邻近煤层或第i 下邻近煤层的瓦斯排放率,第i 上或下邻近煤层的瓦斯预抽率;
参考公式二:公式:q 开=k1k2k3×(x0-x1)×(m0/ m1);
式中k1 :围岩瓦斯涌出系数。全部垮落法管理顶板,取k1 =1.2;
k2 :工作面丢煤瓦斯涌出系数,其值为工作面回采率的倒数,回采率按照95%计算,k2=1.05。
k3:准备巷道预排瓦斯对煤体瓦斯涌出影响系数,k3=(L-2h)/L;L=m(工作面长度)
m0:煤层厚度m ;
m1:煤层开采厚度m ;
x0:煤层原始瓦斯含量 m 3/t;
x1:煤层残存瓦斯含量m 3/t。
q 邻=X0iηimi/M
式中: q 邻————临近层瓦斯涌出量,m 3/t;
mi ————第i 个临近层煤层厚度,m ;
M ——采高,m ;
ηi ——第i 个临近层瓦斯排放率,%;其计算公式是:
bs 、bx =1-N cos γ
L cos α⎡⎤11+⎢sin(γ+α) sin(γ-α) ⎥⎣⎦
式中:N ——邻近层至开采层的法线距离,米;
L——开采工作面长度,米;
α——煤层倾角,度;
γ——卸压角,度。
γ值按下表选取
层间相对厚度与卸压角关系
X0i ——第i 个临近层煤层瓦斯原始含量,m 3/t。
二、预计结果:瓦斯绝对涌出量
第三章 瓦斯治理设计
一、通风设计
通风方式,风量选择范围,进回风路线,重要通风设施位置。
二、抽采设计
抽放方法确定:
1、巷道抽采设计:抽采巷道层位的选择,抽采巷道相对采煤工作面的水平、垂向位置,抽采巷道的断面、支护、总工程量、抽采段巷道长度、辅助段巷道长度、造价、工期。
2、钻孔抽采设计:钻孔施工范围,钻孔类型,钻场类型、间距,钻孔布置参数即钻孔的方位、倾角、孔径、孔深、孔底距煤层顶板垂距、孔底与采煤工作面最近的巷道之间的平距,钻孔施工超前采煤工作面距离。
3、埋管抽采设计:埋管位置、管径、数量,埋管进气端形式,埋管进气端伸入采空区的最大和最小长度,不同埋管彼此间进气端间距。
4、其它抽采设计
三、抽采系统设计:
1、各种抽采措施抽采管管径的选择。
参照公式:抽采管管径D =0.1457(Q / V)1/2
式中:Q — 管道内抽采混合气体流量(m 3)
V — 管道内气体流速(m /s)
2、各种抽采措施瓦斯抽采泵的选择
参照公式:Q 泵 = Q max ×K /(C ×η)
式中:Q 泵 — 抽采泵的额定流量(m 3 / min)
Q max — 最大抽采瓦斯纯量(m 3 / min)
K — 瓦斯综合抽采系数
C — 抽采泵入口处瓦斯浓度(%)
η— 抽采泵的机械效率
参照公式:H 泵=(H 总 + H孔 + H正)×K
式中:H 泵 — 抽采泵的压力(Pa )
H 总 — 抽采管路总阻力损失(Pa )(包括直管阻力损失H 直和局部阻力损失,局
部阻力损失依据管路安装条件取经验值)
H 孔 — 抽采孔口所需负压(取值不低于0.015MPa )
H 正 — 抽采泵出口正压
K — 抽采备用系数
参照公式:H 直 = 9.8×(L ×Q 2×△)/ (K 0×D 5)
式中:H 直 — 直管阻力损失
L — 抽采直管长度(m )
Q — 抽采直管内瓦斯流量(m 3 / h)
△ — 含瓦斯混合气体对空气的相对密度
K 0 — 综合系数
D — 抽采管道内径(cm )
3、井下移动泵抽采瓦斯排放口位置的选择。
4、地面永久泵与井下移动泵相互切换的条件。
四、抽采计量设计:自动计量仪安设数量及其安设位置,孔板流量计安设数量及
其安设位置、对应孔板系数。
第四章 监控设计:各类传感器安设数量及其安设位置,各自的报警点和断电点、
断电范围。
附图:
一、岩性综合柱状图。
二、采掘工程平面图(含开切眼、收作线、周边、上下块段采掘现状)。
三、采煤工作面剖面图(开切眼、收作线、工作面中部、大断层处)。
四、采煤工作面瓦斯治理工程平面布置图(附抽采巷道、钻场、钻孔、抽采管、
抽采泵参数)。
五、通风系统图