板石煤矿瓦斯抽采达标煤量核定
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板石煤矿瓦斯抽采达标煤量核定
一、矿井煤层、瓦斯概况
本井田位于珲春盆地西南部边缘地带珲春断陷地的西南端,地层走向大体是北东向展布,倾向北西,为一单斜构造,井田面积为22.5km2。
地层倾角10°-15°,深部趋于平缓,地质构造属中等复杂型,井田内断裂较发育,查明有26条断层,均为正断层。
井田南部边界为石炭二迭系及海西期花岗岩组成的低山,西与西北被图们江和珲春河围绕,区内大面积为冲积平原,地面标高为+30m~+50m。
本区制高点为南部小盘岭,海拔标高为+51.4m,最低点为西崴子一带,海拔标高为+20m。
本井田煤层赋存状态,为缓倾斜近距离薄及中厚煤层群,倾角为5°-15°,平均为8°左右。
可采煤层11层,煤层总厚度14.34m,平均厚度6.97m,单层厚度0.8-3.98m,平均厚度1.34m,煤层间距一般在7-25m。
煤层顶底板为泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩及砂岩,厚度0.5-3.0m。
该矿井为三条斜井开拓,-480m单一固定水平上下山开采的开拓方式。
该矿井属高瓦斯矿井,煤质为长焰煤,发热量3500-5800kcal/kg,煤尘有爆炸危险性,煤尘爆炸指数在60%以上,19、20号煤层不易自燃,其它煤层属于易自燃。
该矿的开拓方式为斜井上下山开拓,采煤方法为走向长壁式,采煤方式为综采。
矿井通风方式为中央并列式,方法为抽出式,副井、主井和新副井入风,立风井排风矿井总入风量为10515m3/min,需风量为9649m3/min,总排风量为10895 m3/min,富裕系数为1.14。
无不合理串联通风,矿井通风系统合理、稳定。
矿井瓦斯等级为高瓦斯矿井,煤层瓦斯含量:19#煤层为3.1474m3/t,20煤层为4.8337m3/t;煤层透气性系数:19煤层0.16 m2/MPa2•d,20煤层0.27-1.52 m2/MPa2•d;钻孔自然瓦斯涌出量衰减系数:19煤层在0.03-0.04d-1之间,20煤层0.04-0.05 d-1;19煤层回采工作面瓦斯涌出量预测结果为7.37m3/t,20煤层回采工作面瓦斯涌出量预测结果为6.599m3/t。
且该矿的瓦斯资源相当丰富,19层瓦斯储量为35602.69Mm3,19b煤层为24316.08 Mm3,20煤层为47463.21 Mm3,19、19b和20煤层均属于可以抽放煤层,进行了地面永久性抽放。
板石煤矿瓦斯储量及可抽量计算结果汇总表
可采煤层特征表
3
4
二、瓦斯涌出量计算
(一)回采工作面瓦斯涌出量
根据AQ1018-2006《矿井瓦斯涌出量预测方法》中的计算方法,将回采工作面瓦斯涌出量预测包括开采层瓦斯涌出量预测和邻近层
瓦斯涌出量预测两部分,用相对瓦斯涌出量表达。
回采工作面瓦斯涌出量采用下式计算:
q
采
=q1+q2
式中:q
采
—回采工作面相对瓦斯涌出量,m3/t;
q1—开采层相对瓦斯涌出量,m3/t;
q2—邻近层相对瓦斯涌出量,m3/t。
开采层瓦斯涌出量采用下式计算:
q1=k1∙k2∙k3∙m
M
∙(W0−W c)
式中:q1—开采层相对瓦斯涌出量,m3/t;
k1—围岩瓦斯涌出系数,其值取决于回采工作面顶板管理方法,全部垮落法管理顶板时取1.2;
k2—工作面丢煤瓦斯涌出系数,用回采率的倒数计算,取值为1.03;
k3—采区内准备巷道预排瓦斯对开采层瓦斯涌出影响系数;
m—开采层厚度,m;
M—工作面采高,m;
W0—煤层原始瓦斯含量,m3/t;
W c—运出矿井后煤的残存瓦斯含量,m3/t。
邻近层瓦斯涌出量采用下式计算:
q2=∑(W0i−W ci)∙m i
M ∙ηi
n i=1
式中:q2-邻近层瓦斯涌出量,m3/t;
m i-第i个邻近层煤层厚度,m;
M-工作面采高厚度,m;
W0i-第i邻近层煤层原始瓦斯含量,m3/t;
W ci-第i 邻近层煤层残存瓦斯含量,m3/t;
ηi-第i邻近层瓦斯排放系数,根据层间距关系得出。
2014年,本矿井19b#、20#、22#煤层回采22010工作面、22016工作面、12008工作面、119b08工作面、119b10工作面、219b01工作面、22201工作面。
按照本矿井可采煤层特征表:19 b#煤层上部有19#煤层,下部50m范围内有20#、20a#、21#煤层;20#煤层上部有19#、19b#煤层,下部50m范围内有、20a#、21#、22#煤层;22#煤层上部有19#煤层、19b#煤层、20#煤层、20a#煤层、21#煤层,下部50m范围内有22a#、23#、23a#煤层。
根据“珲春矿业(集团)有限责任公司板石煤矿各煤层瓦斯基础参数测定报告”:19#煤层原始瓦斯含量为 3.1474 m³/t,残存量为0.9076 m³/t;19 b#煤层原始瓦斯含量为2.67 m³/t,灿存量为1.04 m³/t;20#煤层原始瓦斯含量为4.8337 m³/t,残存量为0.5266 m³/t;22#煤层原始瓦斯含量为 4.0596 m³/t,残存量为0.6628 m³/t;22a #煤层原始瓦斯含量为 4.3948 m³/t,残存量为0.5399m³/t。
结合以上分析,计算19b#、20#、22#回采工作面瓦斯涌出量,分别为:
1、19 b#煤层回采工作面瓦斯涌出量
=q1+q2
q
采
=q19b+q19+q20+q20a+q21
=1.2×1.03×0.85×1.09÷1.5×(2.67-1.04)
+(3.1474-0.9076)×1.37÷1.5×1
+(4.8337-0.5266)×1.51÷1.5×0.6
+(4.0596-0.6628)×1.02÷1.5×0.35
+(4.0596-0.6628)×1.15÷1.5×0.1
=1.24+2.05+2.60+0.81+0.26
=6.96m³/t
2、20#煤层回采工作面瓦斯涌出量
=q1+q2
q
采
=q20+q19+q19b+q20a+q21+q22
=1.2×1.03×0.85×1.51÷1.5×(4.8337-0.5266)
+(3.1474-0.9076)×1.37÷1.5×1
+(2.67-1.04)×1.09÷1.5×0.5
+(4.0596-0.6628)×1.02÷1.5×0.3
+(4.0596-0.6628)×1.15÷1.5×0.2
+(4.0596-0.6628)×1.34÷1.5×0.1
=4.54+2.05+0.59+0.69+0.52+0.30
=8.69m³/t
3、22#煤层回采工作面瓦斯涌出量
=q1+q2
q
采
=q22+q19+q19b+q20+q20a+q21+q22a+q23+q23a =1.2×1.03×0.85×1.34÷1.5×(4.0596-0.6628)
+(3.1474-0.9076)×1.37÷1.5×0.1
+(2.67-1.04)×1.09÷1.5×0.15
+(4.0596-0.6628)×1.51÷1.5×0.2
+(4.0596-0.6628)×1.02÷1.5×0.4
+(4.0596-0.6628)×1.15÷1.5×1
+(4.3948-0.5399)×1.25÷1.5×0.3
+(4.3948-0.5399)×1.51÷1.5×0.2
+(4.3948-0.5399)×1.45÷1.5×0.1
=3.18+0.2+0.18+0.68+0.92+206+0.96+0.78+0.37
=9.88m³/t
19#、20#、22#煤层回采工作面绝对瓦斯涌出量预测结果表
(二)掘进巷道瓦斯涌出量预测
根据AQ1018-2006《矿井瓦斯涌出量预测方法》中的计算方法,将回采工作面瓦斯涌出量包括掘进巷道瓦斯涌出量和掘进落煤的瓦斯涌出量两部分,用绝对瓦斯涌出量表达。
掘进巷道瓦斯涌出量
=q3+q4
q
掘
式中:
q
—掘进巷道绝对瓦斯涌出量,m³/min;
掘
q3—掘进巷道巷道煤壁绝对瓦斯涌出量,m³/min;
q4—掘进巷道落煤绝对瓦斯涌出量,m³/min。
掘进巷道煤壁瓦斯涌出量
−1)
q3=D·v·q0·(2√L
v
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;对于厚煤层,D=2ℎ+b,h及b 分别为巷道的高度和宽度;
v—巷道平均掘进速度,m/min;
L—巷道长度,m;
q0—煤壁瓦斯涌出强度,m³/(㎡·min),如无实测值可参考q0=0.026[0.0004(V t)2+0.16]/W0计算,式中:V t—煤中挥发分含量,%;W0—煤层原始瓦斯含量,m³/t
掘进落煤的瓦斯涌出量
q4=S·v·γ·(W0−W c)
式中:q4—掘进巷道落煤的瓦斯涌出量,m3/min;
S—掘进巷道断面积,㎡;
v—巷道平均掘进速度,m/min;
γ—煤的密度,t/m³;
W0—煤层原始瓦斯含量,t/m³;
W c—运出矿井后煤的残存瓦斯含量,t/m³。
2014年,本矿井计划在19b#、20#、22#煤层布置22201下顺、22201开切、三采区回风巷、319b01下顺、22201上顺、三采区轨道巷、319b01上顺、119b08上顺、119b08开切、19b回风巷、119b16上顺、119b10上顺、119b10开切、119b08下顺、119b12下顺、119b08上顺、119b08下顺、19b运输巷、119b16下顺、119b10下顺、119b08回风巷、119b12上顺、22016上顺、22016开切、12016运输巷、12016下顺、12016开切、22012上顺、20煤层回风巷、12016上顺、22012下顺31个掘进巷道,根据以上分析,计算19b#、20#、22#回采工作面瓦斯涌出量,分别为:
1、19 b#煤层掘进巷道瓦斯涌出量
=q3+q4
q
掘
−1) =2.18×v×0.026×(0.0004×0.50692+0.16)/2.67×(2×√600
√v
+9.4×v×1.31×(2.67-1.04)
=0.1665√v+20.07v
2、20#煤层掘进巷道瓦斯涌出量
=q3+q4
q
掘
−=3.02×v×0.026×(0.0004×0.50692+0.16)/4.8337×(2√600
√v 1)
+9.4×v×1.31×(4.8337-0.5266)
=0.1274√v+53.04v
3、22#煤层掘进巷道瓦斯涌出量
=q3+q4
q
掘
−=2.68×v×0.026×(0.0004×0.49562+0.16)/4.0596×(2√600
√v 1)
+9.4×v×1.31×(4.0596-0.6628)
=0.1346√v+41.83v
从以上各式可看出,掘进巷道瓦斯涌出量与其掘进速度有关,掘进速度越快,其瓦斯涌出量越大。
按本矿目前掘进巷道的推进度为300m/月计算,2014年本矿井各煤层掘进巷道瓦斯涌出量预测结果如下表。
掘进巷道瓦斯涌出量预测
三、瓦斯抽采的必要性
根据国家煤矿安全监察局2011年颁布的《煤矿安全规程》第一百四十五条规定,凡有下列情况之一的矿井,必须建立地面永久瓦斯抽放系统或井下临时抽放系统:
1、一个采煤工作面绝对瓦斯涌出量大于5m3/min,或一个掘进巷道绝对瓦斯涌出量大于3m3/min,采用通风方法解决不合理的。
2、矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的:
(1)大于或等于40m3/min;
(2)年产量1.0-1.5Mt的矿井,大于30m3/min;
(3)年产量0.6-1.0Mt的矿井,大于25m3/min;
(4)年产量0.4-0.6Mt的矿井,大于20m3/min;
(5)年产量小于或等于0.4Mt的矿井,大于15m3/min。
3、开采有煤与瓦斯突出危险煤层的。
下面从两个方面来分析板石煤矿瓦斯抽放的必要性。
(1)采掘工作面瓦斯涌出量
根据“珲春矿业(集团)有限责任公司板石煤矿各煤层瓦斯基础参数测定报告”以及煤层瓦斯涌出量预测结果:19b#煤层原始瓦斯含量为2.67m³/t,采煤工作面相对瓦斯涌出量为6.96 m³/t,绝对瓦斯涌出量为12.88 m3/min,掘进工作面瓦斯涌出量为 2.14 m³/min;20#煤层原始瓦斯含量为 4.8337 m³/t,采煤工作面相对瓦斯涌出量为8.69 m³/t,绝对瓦斯涌出量为16.10m³/min,掘进工作面瓦斯涌出量为1.90 m³/min;22#煤层原始瓦斯含量为4.0596 m³/t,采煤工作面相对瓦斯涌出量为9.88m³/t,绝对瓦斯涌出量为13.73 m³/min,掘进工作面瓦斯涌出量为1.91 m³/min。
因此,从采掘工作面瓦斯涌出量预测结果和矿井瓦斯涌出现状来
分析,本矿井采煤工作面符合建立瓦斯抽采系统的必要条件。
(2)从矿井通风能力来看瓦斯抽放的必要性
矿井计划年产量为2.4Mt/a ,绝对瓦斯涌出量为53.49m 3/min ,相对瓦斯涌出量为10.49m 3/t (2013年度矿井瓦斯鉴定结果),根据规定需进行瓦斯抽采。
(3)采煤工作面通风能力
采掘工作面是否有必要进行瓦斯抽放的判断标准是:采掘工作面最大供风量小于稀释瓦斯所需要的风量,即当瓦斯涌量j q 大于通风所能解决的瓦斯涌出量y q 时就应当抽放瓦斯,其抽放瓦斯的必要性指标通常以下式表示:
k c vS q q y j 6.0=>
式中:
v -工作面允许的最大风速,4m/s ;
S -工作面最小通风断面,8.6m 2;
c -允许风流中的瓦斯浓度1%,这里从安全的角度考虑取0.8; k -瓦斯涌出不均衡系数,取1.5。
()01.115.18.06.846.03m q y =⨯⨯⨯=
按前面计算结果综采工作面产量达到设计要求时,其绝对瓦斯涌出量大于通风所能稀释瓦斯量,通风能力不能满足工作面所需风量的要求,难以保证工作面瓦斯不超限。
且由于工作面采用综采,如增加风量,会造成风速过高,工作面煤尘太大,将对工作面作业人员的身体健康构成威胁。
因此,从通风能力看矿井已具备建立抽放瓦斯系统的必要条件。
四、瓦斯抽放的可行性
1、本煤层瓦斯抽放的可行性
开采层瓦斯抽放的可行性是指在自然透气性条件下进行预抽的可能性。
一般来说,其衡量指标有二个:一为煤层透气性系数(λ),二为钻孔瓦斯流量衰减系数(α)。
按《矿井抽放瓦斯管理规范》规定的开采层瓦斯抽放可行性的标准和实测的煤层钻孔瓦斯抽放基础参数进行评价。
本矿的19b#、20#、22#煤层属可以抽放煤层。
2、邻近层、采空区瓦斯抽放的可行性
根据19b#、20#、22#煤层的赋存与开采条件分析, 19 b#煤层下部有20#、20a#、21#煤层;20#煤层下部有、20a#、21#、22#煤层;22#煤层下部有22a#、23#、23a#煤层,在煤层开采期间,邻近层有相当数量的瓦斯涌入开采层的采空区和工作面。
若能在19煤层掘一条内错高位尾巷密闭抽放采空区瓦斯,既可以直接抽放邻近层涌出的卸压瓦斯,也可以通过裂隙抽放工作面采空区内高冒拱内的瓦斯。
综上所述,本矿井19b#、20#、22#煤层属于可以抽放煤层,为减少工作面瓦斯涌出量,减轻矿井通风负担,保证工作面正常开采,进行邻近层及采空区瓦斯抽放是必要的。
因此,本矿井建立抽放瓦斯系统进行瓦斯抽放是必要的也是可行的。
五、应抽瓦斯量
根据计算结果,19b#煤层原始瓦斯含量为2.67m³/t,采煤工作面相对瓦斯涌出量为6.96 m³/t,绝对瓦斯涌出量为12.88 m3/min,掘进工作面瓦斯涌出量为2.14 m³/min;20#煤层原始瓦斯含量为4.8337 m³/t,采煤工作面相对瓦斯涌出量为8.69 m³/t,绝对瓦斯涌出量为16.10m³/min,掘进工作面瓦斯涌出量为1.90 m³/min;22#煤层原始瓦斯含量为 4.0596 m³/t,采煤工作面相对瓦斯涌出量为9.88m³/t,
绝对瓦斯涌出量为13.73 m³/min,掘进工作面瓦斯涌出量为1.91 m³/min。
在开采现生产水平时,由于预测各煤层采煤工作面开采时的瓦斯涌出量都较大,因此需要靠抽放解决瓦斯问题。
根据以上结论和实际开采情况,本矿井现开采区和开采煤量按《煤矿瓦斯抽采基本指标》(AQ1026-2006)、《瓦斯抽采达标暂行规定》要求需要提前进行预抽,抽采达标后方可回采。
现矿井、采区和采煤工作面生产能力与计划开采煤层的瓦斯抽采能力、达标煤量等相匹配,2013年计划抽放瓦斯量1000万m3,截至到目前抽放瓦斯量1652.65万m3,矿井抽放率达到65%,确保做到“抽、掘、采”平衡。
六、矿井编制了年度和三年瓦斯抽采规划
矿井为确保做到“抽、掘、采”平衡,严格执行先抽后采方针,编制了年度抽采计划和三年抽采规划。
矿井制定了2014年瓦斯抽采指标为1800万m3,为确保完成抽采指标,制定了系列保障措施,建立了专门的瓦斯抽采队伍150人,负责钻孔施工、抽采系统维护、日常瓦斯抽放参数测定等工作,配备专业技术人员负责瓦斯抽放日常管理,总结分析抽放瓦斯效果,研究和改进抽放技术方案,组织新技术推广等,同时加强对抽采年度实施计划、实施情况的考核,保证矿井瓦斯抽采能力与生产布局协调平衡。
对未抽采的煤层和预期抽采不达标的煤层不得安排生产。
七、抽采系统
本矿井为高瓦斯矿井,地面建有瓦斯抽放泵站,配备了2台2BEC80型瓦斯抽放泵,抽放流量:560m3/min,一用一备;井下1#移动瓦斯抽放泵站安装抽放流量150m3/min泵2台、流量160m3/min泵2台;井下2#移动瓦斯抽放泵安装抽放流量260m3/min泵2台、流量160m3/min泵3台、流量150m3/min泵1台、流量89m3/min泵1台。
全井共计安装13台瓦斯抽放泵,瓦斯抽采装机能力为2969m3/min,各泵均能正常运行,符合抽放要求。
瓦斯抽放主管选用DN600无缝钢管瓦斯抽放管,干管选用DN500PE瓦斯抽放管,支管选用直径DN300和DN250PE瓦斯抽放管。
该抽放系统能有效降低回采工作面的瓦斯浓度,保障了安全生产。
泵的装机能力核算如下:
2×
100×抽采量×标准大气压力抽采瓦斯浓度×泵运行绝对负压
=2×(100×31.4×101.325)/(10×73.4)
=866.9m³/min
式中:抽采量——根据2013年度瓦斯抽采总量1652.65万m³的平均
值计算,约为31.4 m³/min;
抽采瓦斯浓度——取正常抽放浓度的平均值,约为15%。
经过核算现有抽放泵的额定流量能满足抽放瓦斯的要求。
八、抽采方法及工艺
1、矿井新水平、新采区、采掘工作面等开拓开采设计时,根据煤层赋存、瓦斯地质、开拓开采方式、瓦斯涌出形式及涌出量等均编制专项瓦斯抽采设计方案。
根据本矿瓦斯来源实际情况,瓦斯抽放方法为本煤层预抽、高位钻孔抽放、采空区预埋管瓦斯抽放、向下覆煤层施工钻孔抽放、送下层瓦斯抽放巷道打钻进行预抽,采煤工作面根据煤层赋存条件、瓦斯地质、开拓开采方式、瓦斯涌出形式及涌出量设计针对性强的瓦斯抽放设计,瓦斯抽放设计与各工作面《作业规程》同时设计,同时施工,瓦斯抽放设计内容包括抽采方式及抽采方式的抽采量、抽采浓度、管道和工程量等,当瓦斯抽放设计完成时,与回
采《作业规程》同时报局审批,待批复后方可施工。
瓦斯抽采钻孔设计参数根据煤炭科学研究总院抚顺分院对本矿实地考察,所设计抽放方法进行施工,有足够科学依据。
为确保达到抽采指标,在进行瓦斯抽放的同时,实施煤层注水措施,煤层注水可对煤体进行超前卸压,可增强煤的透气性,有利于瓦斯抽采工作,并能降低煤层瓦斯含量,从而保证本矿井安全生产。
2、矿井工作面根据瓦斯来源选择的综合瓦斯抽放方法。
根据煤炭科学研究总院沈阳分院《瓦斯抽放基础参数测定与抽放瓦斯可行性研究报告》鉴定中瓦斯来源结论,我矿采用采空区埋管尾巷抽放方法、本层抽放、边掘边抽等抽放方法对采空区及掘进巷道进行不间断的瓦斯抽放,2013年全年共抽放瓦斯1652.65万m3,有效地降低了采掘工作面瓦斯浓度,保障了矿井安全生产。
九、瓦斯抽采达标煤量验证
1、根据板石煤矿各煤层瓦斯基础参数测定报告:19b#煤层最大瓦斯压力0.65MPa、瓦斯含量2.67m3/t、残存量1.04m3/t、煤的可解析量1.63m3/t,回采工作面涌出的瓦斯主要来自本煤层,根据采煤工作面回采前煤的可解析瓦斯量应达到的指标,19b#煤层采煤工作面日产量可>10000t,则工作面设计日产煤量为2667t,<10000t,所有煤量均属于达标煤量。
20煤层瓦斯压力0.62MPa 、瓦斯含量4.8337m3/t、残存量0.5266m3/t、煤的可解析量4.3071m3/t,回采工作面涌出的瓦斯主要来自本煤层,根据采煤工作面回采前煤的可解析瓦斯量应达到的指标,20#煤层采煤工作面日产量在8001~10000t范围,则工作面设计日产煤量为2667t,小于该范围,所有煤量均属于达标煤量。
22煤层瓦斯压力0.52MPa ;瓦斯含量 4.0596m3/t、0.6628m3/t、煤的可解析量3.3968m3/t,回采工作面涌出的瓦斯主要
来自本煤层,根据采煤工作面回采前煤的可解析瓦斯量应达到的指标,22#煤层采煤工作面日产量产量可>10000t,则工作面设计日产煤量为2000t,<10000t,所有煤量均属于达标煤量。
2、采用WP-1型瓦斯含量快速测定装置测定瓦斯含量,经瓦斯抽采后19b#煤层瓦斯压力0.1~0.4MPa、残存瓦斯含量1.2-1.4m3/t;20#煤层瓦斯压力0.1~0.3MPa、残存瓦斯含量2.0~2.3m3/t。
煤层瓦斯压力和含量指标均符合《煤矿瓦斯抽采基本指标》(AQ1026-2006)规定,矿井开采煤量均为达标煤量。
3、矿井和采面瓦斯抽放率计算
①矿井瓦斯抽采率
ηk=
Q kc
Q kc+Q kf
=30.7
30.7+33.75
=47.6%
式中:ηk——矿井瓦斯抽采率,%;
Q kc——当月矿井平均瓦斯抽采量, m3/min;其测定、计算方法为:在井田范围内地面钻井抽采、井下抽采(含移动抽采)各瓦斯抽采站的抽采主管上安装瓦斯抽采检测、监测装置,每天测定不少于12次,按月取各测定值的平均值之和为当月矿井平均瓦斯抽采量。
Q kf——当月矿井风排瓦斯量, m3/min。
其测定、计算方法为:按天取各回风井回风瓦斯平均值之和为当天矿井风排瓦斯量,取一月中最大一天的风排瓦斯量为当月矿井风排瓦斯量。
②采煤工作面瓦斯抽采率
ηm=
Q mc
Q mc+Q mf
=16.7
16.7+5.6
=74.9%
式中:ηm——工作面瓦斯抽采率,%;
Q mc——回采期间,当月工作面月平均瓦斯抽采量,m3/min;其测定和计算方法为:在工作面范围内包括地面钻井、井下抽采(含移动抽采)各瓦斯抽采干管上安装瓦斯抽采检测、监测装置,每周至少测定3次,按月取各测定值的平均值之和为当月工作面平均瓦斯抽采量。
Q mf——当月工作面风排瓦斯量, m3/min。
其测定和计算方法为:工作面所有回风流排出瓦斯量减去所有进风流带入的瓦斯量,按天取平均值为当天回采工作面风排瓦斯量,取一月中最大一天的风排瓦斯量为当月回采工作面风排瓦斯量。
4、瓦斯抽放效果评价
本矿井19b#、20#、22#煤层已经达到了中华人民共和国安全生产行业标准《煤矿瓦斯抽采基本指标》(AQ1026-2006)中规定的煤层瓦斯压力、含量、解吸量、抽放率的要求,已经达标。
十、抽采达标能力核定
1、允许生产工作面个数核定
按照《煤矿安全规程》(2011)等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巷道同时作业。
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个掘进巷道同时作业。
现矿井一、二采区开采。
布置3个回采工作面,10个掘进巷道,符合上述要求。
2、采煤工作面瓦斯抽采达标能力核定
⑴单个采煤工作面日产量计算:
A ci=l ci×h ci×ρci×v ci×ηci
=160×1.5×1.3×9×0.95
=2667t/d
式中:A ci——第i个采煤工作面日产量, t/d;
l ci——第i个采煤工作面平均长度,m;
h ci——第i个采煤工作面煤层平均采高,放顶煤开采时为采放总厚度,m;
ρci——第i个采煤工作面的原煤视密度,t/m3;
v ci——第i个采煤工作面平均日推进度,m/d;
ηci——第i个采煤工作面回采率,%,按矿井设计规范和实际回采率选取小值。
⑵瓦斯抽采达标核定单个采煤工作面瓦斯抽采达标能力
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中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A bi。
A bi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1取值,按差值法进行计算,单位为t/d。
根据AQ1018-2006《矿井瓦斯涌出量预测方法》及矿井实测,19b#号煤层煤的可解吸量为1.63m3/t,允许工作面日产>10000t;20#煤层煤的可解吸量为4.3071m3/t,允许工作面日产量8001-10000t;22#煤层煤的可解吸量为3.39 m3/t,查表允许工作面日产>10000t,大于实际采煤工作面日产2667t,符合规定。
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
⑶单个采煤工作面瓦斯浓度、风速核定瓦斯抽采达标能力 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%核定采煤工作面瓦斯抽采达标能力A 1i ,A 1i 按式(3)计算。
li 14401%fci
dci Q A q =⨯ (3)
式中: A li —第i 个采煤工作面满足回风瓦斯浓度、工作面风速要求
的工作面日产量,t/d ;
Q fci —第i 个采煤工作面满足工作面风速要求的最大供风量, m 3/min ;
q dci —第i 个采煤工作面瓦斯抽采后的工作面相对瓦斯涌出量(平均值), m 3/t 。
采煤工作面抽采达标能力
li 14401%fci
dci Q A q =⨯
=1440×0.01×1920/3
=9216t/d
根据所得出的产量大于采煤工作面日产量,说明抽采达标能力满足要求。
⑷矿井采煤工作面瓦斯抽采达标能力核定
单个采煤工作面的瓦斯抽采达标能力核定按A ci 、A bi 和A 1i 选取小值,矿井采煤工作面瓦斯抽采达标能力计算。
()∑∑==i i ci n i A A A
A l b 1,,m in 1= 2667×3=8001
式中:1A ——采煤工作面的瓦斯抽采达标能力,t/d ;
n ——核定的采煤工作面个数。
3、掘进巷道瓦斯抽采达标能力核定
掘进巷道瓦斯抽采达标能力估算。
21A A a =⨯
式中:A 2—掘进巷道瓦斯抽采达标能力,t/d ;
a ——系数,取10-15%。
A 2=9216×15%=1382.4 t/d
4、煤矿瓦斯抽采达标能力核定
煤矿瓦斯抽采达标能力计算:
A =(A1+A2)×330×10-4
=(9216+1382.4)×330×10-4
= 349.74万t/a
式中:A ——煤矿瓦斯抽采达标能力,万t/a ;
330——矿井年工作日。
十一、煤矿瓦斯抽采达标能力验证1、验证煤矿瓦斯抽采达标能力估算:
A pc4
330144010Q q
-
=⨯⨯
=330×1440×10-4×121.6/10.49
=550.85万 t/a
式中:A pc——估算的矿井瓦斯抽采达标能力,t/a;
Q——瓦斯抽采达标允许最大矿井绝对瓦斯涌出量,m3/min;(以月抽放率对应比例取值)
q——矿井相对瓦斯涌出量, m3/t;
330——矿井年工作日。
矿井瓦斯抽采率对应的达标允许最大矿井绝对瓦斯涌出量指标
煤矿瓦斯抽采达标能力349.74万t/a,所以应以核定瓦斯抽采达标的产量为矿井抽采达标能力的产量,最终的板石煤矿瓦斯抽采达标能力为349.74万t/a。