兴和煤矿瓦斯抽采初步设计说明书

兴和煤矿
瓦斯抽采初步设计说明书
前言 (1)
第一章矿井概况 (3)
第一节矿区概况 (3)
第二节井田地层、地质构造与煤层赋存 (4)
第三节井田境界及服务年限 (12)
第四节矿井开拓 (14)
第五节矿井瓦斯及通风 (16)
第二章矿井瓦斯涌出量预测 (19)
第一节一水平瓦斯涌出量预测 (20)
第二节二水平瓦斯涌出量预测 (25)
第三章瓦斯抽采的必要性 (27)
第一节瓦斯抽采的必要性 (27)
第二节矿井瓦斯资源评价 (28)
第四章瓦斯抽采方法与工艺 (30)
第一节矿井瓦斯来源分析及抽采方法选择原则 (30)
第二节瓦斯抽采方法选择 (31)
第三节封孔工艺 (39)
第四节抽采瓦斯量预计 (41)
第五节抽采系统选择 (42)
第六节抽采效果评价 (42)
第五章瓦斯抽采管路系统 (47)
第一节抽采泵站选择 (47)
第二节抽采管路布置原则 (47)
第三节抽采管路敷设路线 (47)
第四节抽采瓦斯管径选择 (48)
第五节管网阻力计算 (50)
第六节管路敷设及管路附属设施 (53)
第六章抽采泵选型 (56)
第一节选型原则 (56)
第二节抽采瓦斯泵流量计算 (56)
第三节抽采瓦斯泵压力计算 (56)
第四节抽采瓦斯泵工况状态下的流量 (57)
第五节抽采瓦斯泵选型 (57)
第六节抽采瓦斯泵房主要附属设施 (60)
第七章瓦斯抽采泵站选址 (62)
第一节抽采场地总平面布置 (62)
第二节瓦斯抽采场地防洪、排涝和竖向建设 (65)
第三节场运输 (66)
第四节场地管线综合布置 (67)
第五节建设用地 (67)
第八章瓦斯抽采泵站 (68)
第一节瓦斯抽采泵站建筑 (68)
第二节工业建筑物与构筑物 (69)
第九章瓦斯抽采泵房供电、供水及采暖 (72)
第一节瓦斯泵房设备布置 (72)
第二节泵房的供电系统及通讯 (72)
第三节给排水 (76)
第四节泵房采暖和通风 (77)
第十章瓦斯抽采监测 (78)
第一节抽采监测设计容 (78)
第二节抽采监测系统设计总体方案 (78)
第三节抽采监测系统设计 (79)
第十一章抽采瓦斯管理 (81)
第一节队伍组织 (81)
第二节图纸和技术资料 (81)
第三节管理与规章制度 (82)
第四节常用记录和报表格式 (83)
第十二章安全 (85)
第一节抽采系统及抽采泵站安全措施 (85)
第二节检测、监控系统 (87)
第十三章技术经济 (89)
第一节机构设置及人员配置 (89)
第二节投资围 (89)
第十四章矿井瓦斯利用 (92)
第一节瓦斯利用的必要性 (92)
第二节瓦斯发电机组构成及性能 (92)
第三节建议 (95)
附件兴和煤矿瓦斯抽采初步设计概算书
附图瓦斯抽采场地总平面布置图（WZ1877C-447-01）
前言
一、概述
兴和煤矿位于昌吉回族自治州庙尔沟乡，矿井设计产能120万t/a，目前处于初设阶段。

兴和煤矿设计开采中侏罗统八道湾组地层下部的1~11号煤层。

该组煤层大多厚度大，属缓倾斜煤层，地质构造相对简单，有利于大型矿井建设。

根据预测，兴和煤矿达产后，矿井最大瓦斯涌出量将达到103.98m3/min，为高瓦斯矿井。

根据分析，兴和煤矿采、掘工作面及矿井均无法单靠通风方式解决瓦斯治理问题。

该矿需要建立地面永久瓦斯抽采系统，采用高、低压两套抽采瓦斯系统，多措并举，综合抽采才能达到矿井瓦斯治理的效果。

二、编制依据
1、《煤矿安全规程》（2010年2月，第一版），国家安全生产监督管理总局。

2、《矿井瓦斯涌出量预测方法》（AQ1018-2006），国家安全生产监督管理总局。

3、《煤矿瓦斯抽采基本指标》（AQ1026-2006），国家安全生产监督管理总局。

4、《煤矿瓦斯抽放规》（AQ1027-2006），国家安全生产监督管理总局。

5、《煤矿瓦斯抽采工程设计规》（GB50471-2008），国家质量监督检验检疫总局与住房和城乡建设部。

6、《煤炭工业矿井设计规》（GB50215-2005）
7、《工业企业总平面设计规》（GB50187-93）
8、《煤矿矿井建筑结构设计规》（GB50592-2010）
9、《建筑设计防火规》（GB50016-2006）
10、《建筑抗震设计规》（GB50011-2010）
11、《厂矿道路设计规》（GBJ 22-87）
12《建筑设计防火规》（GB50016-2006）
13、《煤炭工业项目建设用地指标》（2009版）
14、《准南煤田昌吉市庙尔沟兴和井田勘探报告》，煤田地质局一六一煤田地质勘探队。

15、《昌吉市兴和煤矿矿井可行性研究报告》（2011年），煤炭。

16、煤矿提供的资料、现场调查了解收集的资料。

三、存在的问题及建议
兴和煤矿未曾进行矿井瓦斯基础参数及瓦斯梯度测定工作，为配合矿井设计，我们只能依据地勘资料结合矿井目前生产过程中瓦斯涌出情况对矿井达产后瓦斯涌出情况进行预测。

为了准确掌握矿井瓦斯赋存情况，建议矿井建成后及时测定各煤层瓦斯含量及压力、煤层透气性系数等基础参数，并依据瓦斯基础参数实测结果，对本矿井瓦斯抽采初步设计作进一步完善。

第一章矿井概况
第一节矿区概况
一、交通位置
兴和煤矿井田东距乌鲁木齐市75km，北距昌吉市65 km，距庙尔沟乡9km，距八一钢铁厂约63km，行政区划属昌吉市庙尔沟乡管辖。

井田中心地理坐标围：东经：86°55′30″，北纬：43°27′04″。

矿井交通位置详见图1-1。

兴和煤矿
图1-1 兴和煤矿矿区位置图
二、地形水系
井田位于头屯河西侧，海拔高度+1600m~+2100m，相对高差500m。

属侵蚀、剥蚀地貌，山体地形走向以北西向的沟谷为主。

山体发育不连续，在断续处沟谷多呈陡坡，坡度为：35°～50°，沟谷宽窄不一，一般宽30m～60m，高10m～30m。

头屯河从井田东界流过，头屯河为一条区域性地表常年水流，由南西流向北东。

河道宽20m～60m，河床宽80m～100m，河流流量随季节变化较大，年平均迳流量为
12.2m3/s～26.80m3/s，该河流可满足生活及工业用水。

三、气象及地震
井田属大陆性山地半干旱性气候，冬季寒冷，夏季炎热。

全年最低气温在1～2月份，为-33.6℃～18.6℃；最高气温在7～8月份，为21.50℃～28.30℃。

昼夜温差大。

降水量较小，雨季主要在6-8月，年降水量一般为170.4mm～201.1mm。

年蒸发量一般为1882.6mm。

年蒸发量大于年降水量，最大蒸发量在7月份可达356.5mm，每年11月至翌年3月为结冰期，也是降雪期。

风向冬季以西北风为主，夏季以西南风为主，最大风速 2.9m/s，一般为1.2m/s～2.22m/s。

根据GB18306-2001分类标准，矿区地震峰动值加速度为0.20g，地震基本裂度为Ⅷ级。

四、现有电源、水源情况
庙尔沟35kV变电所北距矿井约11km，可以作为矿井施工期间的电源。

井田东南界的头屯河，由南西向北东迳流，流量随季节、气候变化较大，河水丰水期为六月，最大流量75.3m3/s，枯水期为十一月，流量1.03m3/s，水质优良，但水源的环境卫生防护较为困难。

头屯河河床地下潜水比较丰富，水质较好，主要接受河水及大气降水补给，是拟建矿井的理想水源。

第二节井田地层、地质构造与煤层赋存
一、地层
（一）矿区地层
矿区位于天山北麓准噶尔盆地南缘，博格达南部，在庙尔沟头屯河一带，出露地层有古生界石炭系，中生界三叠系、侏罗系及新生界第三系和第四系。

分述如下：）
1、古生界（P
Z
石炭系中统前峡组（C2px）：主要以一套灰绿色、灰黑色火山凝灰岩、凝灰砾岩为主，夹石英斑岩及流纹斑岩和石灰岩透镜体，地层厚度2290m～6780m。

2、中生界（M
）
Z
由三叠系、侏罗系及白垩系组成。

中生界地层厚度4089m～5610m，与下伏二叠系整合接触。

（二）井田地层
井田围大面积被第四系覆盖，基岩出露较少。

基岩出露和钻孔揭露的地层有三叠系小泉沟群郝家沟组、侏罗系下统八道湾组地层和第四系全新统Q。

4
h）
1、三叠系小泉沟群郝家沟组（T
3
地层厚度大于440m，以一套灰绿、灰黑、灰色的砂岩及粉砂岩构成，夹薄煤层及灰黄色泥岩，含银杏类化石碎片，钻孔最大揭露厚度为23.79m。

b1）
2、侏罗统下统八道湾组（J
1
根据岩层组合的岩性旋回特征分为上下两段。

b1）
（1）下段（J
1
是八道湾组主要的含煤层段，为一套湖泊相、湖滨相、泥炭沼泽相、沼泽相沉积。

在矿区已知含煤12层，其编号从上至下依次为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12号煤层，1~11号煤层厚度均达到可采标准。

b2）
（2）上段（J
1
为一套河流相、湖滨相、沼泽相的沉积。

底部以一巨厚层状的含砾中粗砂岩，与下段分界。

）：
（3）第四系（Q
4
井田围大面积被第四系覆盖，发育于现代河床，现代冲沟及河谷阶地，以松散沙土和砾石为主，分选差，次棱角状，透水性好，与下伏地层不整合接触。

二、地质构造
井田位于头屯河西岸，阿什里向斜南翼，总体呈一单斜构造，地层走向呈北西~南东向，倾向40°~60°，倾角为12°~32°之间，矿井北部地层倾角大于矿区南部地层倾角，在矿区的西北部，地层走向向西偏转，倾向为20°左右。

井田未发现断距大于20m的断层。

井田东南部是单斜构造的仰起段，煤层埋深较浅，火烧严重，构造相对简单。

三、煤层及煤质
（一）含煤性
b1）共含煤12层，其煤层井田主要含煤段为中侏罗统八道湾组地层的下部（J
1
自上而下编号为1～12号。

其中全区可采煤层为8、9、10、11号煤层， 5、7号煤层为大部可采煤层，1、2、3、4、6号煤层为局部可采煤层，12号煤层为不可采煤层。

该段地层总厚549.63m，煤层总厚13.46m～55.79m，煤层平均总厚为40.62m，含煤系数为7%。

根据煤层发育形态分析认为，井田围煤层属湖泊相沉积盆地边缘，沉积相对比较稳定。

主要由两组煤层组成，1-5号煤层为一组，7-11号煤层为一组，煤层单一，结构简单。

井田含煤地层沉积特征与区域含煤地层沉积特征基本相近，为湖滨相、沼泽相、泥炭沼泽相沉积，其地层沉积特征表现为上段以粗砂岩为主，下段以粉砂岩为主。

岩性上段以灰色中砂岩、细砂岩、粗砂岩、砂砾岩为主，夹少量粉砂岩；下段以深灰色、灰黑色粉砂岩、泥岩为主，夹少量细砂岩，含煤12层，其中可采煤层11层。

煤层特征详见表1-1。

12号煤层见煤点9个，可采点6个，但空间展布不连续，沿勘探线呈窜珠状分布，不能形成可采面积。

（二）可采煤层
井田共含煤12层，自上而下编号为1～12号。

其中全区可采煤层4层，即： 8、9、10、11号煤层。

大部可采2层，即：5、7号煤层。

局部可采煤层5层，即：1、2、3、4、6号煤层，12煤层不可采。

现就本区煤层情况分述如下：
1号煤层：
b1）地层上部。

煤层可采厚度：1.05～3.83m，平均可采厚度位于八道湾组（J
1
2.13m。

夹矸0～1层，结构简单。

夹矸厚0.2m～0.57m，平均为0.41m，岩性炭质泥岩。

该煤层东南部大部被火烧。

煤层厚度倾向变化较大，走向变化不大，由南向北煤层由厚变薄。

2号煤层：
煤层可采厚度：1.24m～3.22m，平均可采厚度2.55m。

夹矸0～2层，结构简单。

夹矸厚0.25m～0.39m，平均为0.31m，岩性炭质泥岩、粉砂岩。

该煤层东南部大部被火烧。

煤层厚度倾向、走向变化均较大，由南向北煤层由厚变薄。

3号煤层：
煤层可采厚度：1.91m～2.75m, 平均可采厚度2.34m，夹矸0～1层，结构简单。

夹矸厚0.25m～0.42m，平均为0.31m，岩性炭质泥岩、粉砂岩、泥岩。

该煤层东南部大部被火烧。

煤层厚度倾向变化较大，走向变化不大，由南向北煤层由厚变薄。

4号煤层：
煤层可采厚度：1.38m～4.41m，平均可采厚度2.77m，夹矸0～2层，结构简单。

夹矸厚0.17m～0.50m，平均为0.37m。

岩性炭质泥岩、粉砂岩、泥岩。

该煤层东南部大部被火烧。

煤层厚度倾向变化较大，走向变化不大，由南向北煤层由厚变薄。

5号煤层：
煤层可采厚度：6.46m～9.41m, 平均可采厚度8.19m，夹矸0～1层，结构简单。

夹矸厚0.25m～0.58m，平均为0.42m。

岩性炭质泥岩、粉砂岩、泥岩。

个别钻孔煤层分岔有两个分层。

该煤层东南部大部被火烧。

煤层厚度倾向变化较大，走向变化不大，由南向北煤层由厚变薄。

6号煤层：
煤层可采厚度：0.85m～2.22m, 平均可采厚度1.58m，夹矸0～1层，结构简单。

夹矸厚0.48m～0.63m，平均为0.55m。

岩性炭质泥岩、粉砂岩。

该煤层东南部大部被火烧。

煤层厚度倾向变化较大，走向变化不大，由南向北煤层由厚变薄。

7号煤层：
煤层可采厚度：6.63m～9.47m, 平均可采厚度7.72m，夹矸0～1层，结构简单。

夹矸厚0.29m～0.57m，平均0.43m，岩性粉砂岩。

个别钻孔煤层分岔有两个分层。

该煤层东南部大部被火烧。

煤层厚度倾向变化较大，走向变化不大，由南向北煤层由厚变薄。

8号煤层：
. . . .
煤层可采厚度：7.53m～11.63m, 平均可采厚度9.02m，夹矸0～1层，结构简单。

夹矸厚0.18m～0.49m，平均0.38m，岩性粉砂岩。

个别钻孔煤层分岔有两个分层。

该煤层东南部大部被火烧。

煤层厚度倾向变化较大，走向变化不大，由南向北煤层由厚变薄。

9号煤：
煤层可采厚度：2.28m～3.15m, 平均可采厚度2.76m，夹矸0～1层，结构简单。

夹矸厚0.18m～0.49m，平均为0.38m，岩性粉砂岩。

个别钻孔煤层分岔有两个分层。

该煤层东南部大部被火烧。

煤层厚度倾向变化较大，走向变化不大，由南向北煤层由厚变薄。

10号煤：
煤层可采厚度：5.56m～6.26m, 平均可采厚度5.89m，夹矸0～1层，结构简单。

夹矸厚0.28m～0.40m，平均为0.32m，岩性粉砂岩。

个别钻孔煤层分岔有两个分层。

该煤层东南部大部被火烧。

煤层厚度倾向变化较大，走向变化不大，由南向北煤层由厚变薄。

11号煤：
煤层可采厚度：3.62m～10.80m, 平均可采厚度5.43m，夹矸0～1层，结构简单。

夹矸厚0.39m。

岩性粉砂岩。

个别钻孔煤层分岔有两个分层。

该煤层东南部大部被火烧。

煤层厚度倾向变化较大，走向变化不大，由南向北煤层由厚变薄。

煤层特征见表1-1。

表1-1 煤层特征表
.. .. ..
.. .. ..
（三）煤质
（1）煤的物理性质及宏观煤岩特征
b1）地层，所含煤层物理性质基本相似。

颜色均本区含煤地层为八道湾组（J
1
为黑色，条痕为黑褐色、碎块状及粉末状，节理裂隙发育。

可见黄铁矿薄膜和方解石脉沿裂隙充填现象，以弱沥青光泽、沥青光泽为主，多为参差状断口，阶梯状断口次之。

煤岩成分以半暗煤为主，亮煤次之，丝炭少量。

（2）工业分析
各煤层的工业分析主要是煤的水分、灰分、挥发分，结果见表1-2。

表1-2 各煤层工业分析结果表
（3）煤尘爆炸危险性及自燃倾向
根据地质报告，1~11号煤层煤尘均具有爆炸性。

1~8号煤层除6号煤层编号为“1-3-7”煤样及8号煤层编号为“1A-3-11”煤样化验结果为I类容易自燃煤层外，其它煤样化验结果均为II类可以自燃煤层。

第三节井田境界及服务年限
一、井田境界
根据维吾尔自治区国土资源厅颁发的采矿许可证，采矿权证号： 77，面积约2.0188km2，其拐点坐标见表1-3。

表1-3 勘探区拐点坐标一览表
二、矿井设计生产能力及服务年限
（一）设计产能
根据兴和煤矿“设计委托书”的要求，《煤炭工业第十一个五年发展规划》中该矿井为改扩建矿井，规划井田规模为1.20Mt/a，矿井设计生产能力为1.20Mt/a。

综合上述分析，矿井生产能力确定为1.20Mt/a。

（二）服务年限
矿井服务年限＝可采储量/（设计生产能力×储量备用系数）
矿井服务年限
A＝52.0819/（1.2×1.4）＝31.0a。

一水平（+1500m水平）服务年限：
＝17.3371/（1.2×1.4）=10.3a；
A
1
二水平（+1350m水平）服务年限：
＝34.7448/（1.2×1.4）=20.7a。

A
2
（三）可采储量
矿井设计资源/储量减去井筒、工业场地和主要井巷煤柱的煤量后乘以采区回采率，为矿井设计可采储量。

经计算，全矿井设计可采储量52.0819 Mt，矿井设计可采储量汇总见表1-4。

表1-4 矿井可采储量汇总表单位：Mt
第四节矿井开拓
一、矿井开拓方式及井筒布置
矿井采用立、斜井混合开拓方式。

主斜井：采用半圆拱形断面，净宽4.5m，净断面积14.2m2，井口标高+1616m，井底标高+1500m，倾角20°，方位角225°00′00″，斜长339m。

主斜井采用机轨合一巷道，布置带式输送机担负全矿井提升煤炭任务，布置单轨吊担负矿井大型设备（如液压支架、采煤机）的提升任务，兼作矿井进风井，并设行人台阶，作为矿井安全出口。

井筒敷设洒水管路以及通讯电缆。

副立井：该井筒是利用原有的混合提升立井。

井筒断面不变，直径5.00m，净断面积19.63m2，方位角41°00′00″，井口标高+1628m。

井筒距井底水平+1500m 垂高138m。

装备一对1t单层单车罐笼，担负全矿井提煤任务，兼作矿井进风井，并设梯子间，作为矿井安全出口。

井筒敷设排水、洒水、制氮及动力电缆。

一、四采区立风井：采用圆形断面，直径4.0m，净断面积12.56m2，井口标高+1609.0m，垂高约50m。

担负矿井开采7号～11号煤层主要回风任务，布置灌浆、洒水管路，并在井筒铺设梯子间，作为矿井安全出口。

二、三采区斜风井：采用半圆拱形断面，净宽3.90m，净断面积11.00m2，井口标高+1624m，沿5号煤层底板布置，井筒倾角设为16°，至回风水平+1600m水平斜长87m。

担负矿井开采1号～6号煤层主要回风任务，并设行人台阶，作为矿井安全出口。

矿井首采面通风系统如图1-2所示。

图1-2 矿井初期通风系统图
二、水平、采区划分及开采顺序
（一）水平划分
矿井开采分四个水平：一、四采区+1350m水平和+1150m水平，二、三采区+1500m 水平和+1350m水平。

（二）采区划分
全矿井分四个采区布置，一采区主要开采+1500m～+1350m水平的7号～11号煤层；二采区主要开采+1500m～+1600m水平的1号～6号煤层；三采区主要开采+1350m～+1500m水平的1号～6号煤层；四采区主要开采+1350m～+1150m水平的7号～11号煤层。

在+1500m水平沿5号煤层底板布置一条运输大巷和回风大巷，解决二、三采区1号～6号煤层的煤炭运输及回风问题。

（三）开采顺序
采区：矿井投产一采区，先回采一采区一区段（+1450m水平以上），完毕后再下行式开采二、三采区。

等二、三采区回采完毕后，然后开采一采区（+1350m～+1450m）和四采区。

三、采煤方法
5、7、8、10、11号煤层平均厚度都为5.43m～9.02m，设计采用走向长壁综合机械化放顶煤采煤法。

工作面开帮采高2.8m，工作面长150m。

1、2、3、4、6、9号煤层平均厚度都为1.43m～2.76m，采用走向长壁综合机械化一次采全高采煤法。

工作面采高1.43m～2.76m，工作面长度150m。

第五节矿井瓦斯及通风
一、煤层瓦斯含量
煤田地质局一六一煤田地质勘探队地勘期间对兴和煤矿各煤层瓦斯进行了测定，测定结果见表1-5。

表1-5 兴和煤矿煤层瓦斯含量测定结果表
经过对表1-5进行分析，兴和煤矿地勘期间测定瓦斯含量没有明显随埋深增加而增大的规律，大部分测点处于氮气—沼气带。

单从地勘瓦斯数据无法推断各煤层不同水平瓦斯含量情况。

根据兴和煤矿地勘资料，11号煤层中，煤样编号为1-3- WS6的煤样地勘测定瓦斯含量最高，为6.094m3/t（测点位于+1318m水平，底板埋深419.75m）。

兴和煤矿+1350m水平与“1-3-WS6”煤样测点接近，11号煤层瓦斯含量取6.094m3/t，其他煤层该水平瓦斯含量参照11号煤层瓦斯含量取值。

+1150m水平埋深大于500m，按照《地勘时期煤层瓦斯测定安全标准》，煤层瓦斯含量经验矫正系数一般在1.15~1.25之间，兴和煤矿取1.20。

即11号煤层+1150m 水平煤层瓦斯含量为7.313m3/t，其他煤层该水平瓦斯含量参照11号煤层瓦斯含量取值。

根据一般规律，对于挥发份大于26的煤种，残存瓦斯量一般为2m3/t左右，兴和煤矿煤层残存瓦斯含量取2m3/t。

二、矿井瓦斯涌出情况
兴和煤矿2010年矿井瓦斯等级鉴定结果为：绝对瓦斯涌出量1.05m3/min，相对瓦斯涌出量 6.53m3/t；绝对二氧化碳涌出量0.76m3/min，相对二氧化碳涌出量
4.73m3/t。

矿井为低瓦斯矿井。

三、矿井通风
根据矿井开拓方案，矿井采用分区式通风，采用机械抽出式通风方式。

矿井通风系统详见图1-2。

矿井设计总风量为83m3/s，其中回采工作面分配风量为25m3/s，综掘工作面分配风量为9m3/s。

第二章矿井瓦斯涌出量预测
矿井瓦斯涌出量预测方法可概括为两大类：矿山统计预测法和分源预测法。

兴和煤矿周边没有生产矿井，距离该矿15km以外有几个小型矿井，且开采煤层与兴和煤矿不是同一组煤，煤质也不一样。

本次兴和煤矿矿井瓦斯涌出量决定依据地勘瓦斯资料，采用分源预测法进行预测。

分源预测法实质是根据煤层瓦斯含量，按矿井瓦斯主要涌出源—回采（包括开采层、围岩和邻近层）、掘进及采空区瓦斯涌出规律对矿井各回采工作面、掘进工作面的瓦斯涌出量进行计算，达到预测各采区、全矿井瓦斯涌出量的目的。

矿井瓦斯涌出的源、汇关系如图2-1所示。

图2-1 矿井瓦斯涌出的源、汇关系图
根据矿井设计，兴和煤矿1~6号煤层作为一组开采， 7~11号煤层作为一组开采。

结合兴和煤矿煤层赋存特点，1~6号煤层埋藏深度均较浅，最大埋藏深度约为+1370m，且6、7号煤层平均层间距为55.33m，1~6号煤层回采后对下邻近的7号煤层影响可忽略不计。

7~11号煤层埋藏较深，采用自上而下的开采顺序开采。

其中7号煤层距离下邻近的8号煤层平均层间距达到49.69m，7号煤回采对下邻近的8号煤影响可忽略不计。

8-11号煤层平均层间距在24m左右，8号煤层厚度最高，且回采期间，深部煤层瓦斯会涌入上部的8号煤层回采空间。

根据以上分析，预测兴和煤矿一水平达产时，工作面布置在8号煤层时，矿井瓦斯涌出量最大。

对于二水平，只有深部煤层有资源可采，11、12号煤层埋藏深部最高。

11号煤层厚度较大。

因此预测，二水平回采期间，工作面布置在11号煤层时，矿井瓦斯涌出量最大。

第一节 一水平瓦斯涌出量预测
兴和煤矿8号煤层采用走向长壁综合机械化放顶煤采煤法，煤层厚度9.02m ，工作面采高2.8m ，倾斜长度150m 。

矿井达产时布置一个采煤工作面和两个煤巷综掘工作面。

一、回采工作面瓦斯涌出量预测
回采工作面瓦斯涌出量包括开采层瓦斯涌出量（包括采空区、围岩）和邻近层瓦斯涌出，即：
q 采＝q 1+q 2 （2-1） 式中：
q 采—回采工作面相对瓦斯涌出量，m 3/t ； q 1—开采层相对瓦斯涌出量，m 3/t ； q 2—邻近层相对瓦斯涌出量，m 3/t 。

（一）开采层瓦斯涌出量计算：
1230c q (W W )m
K K K M
=⨯⨯⨯⨯-1 （2-2）
式中：q 1—开采层相对瓦斯涌出量，m 3/t ；
K 1—围岩瓦斯涌出系数，1.1~1.3，致密性围岩取K 1=1.2；
K 2—工作面丢煤瓦斯涌出系数，其值为工作面回采率（85%）的倒数，
取k 2=1.18；
K 3—采区准备巷道预排瓦斯对开采层瓦斯涌出影响系数，k 3=（L-2h ）/L=
（150-2×20）/150=0.73；
L —工作面长度，取L=150m ；
h —巷道瓦斯预排等值宽度，气煤、长烟煤取h=20m ； m —开采层厚度，8号煤层9.03m ； M —工作面采高，2.8m ；
W 0—煤层原始瓦斯含量，取6.094m 3/t ；
W c —煤的残存瓦斯含量，挥发份含量大于26%，取2m 3/t 。

按（2-2）式，计算回采工作面相对瓦斯涌出量为：
39.02
q 1.2 1.180.73(6.0942)=13.63(m /t)2.8
=⨯⨯⨯
⨯-1。

（二）邻近层瓦斯涌出量计算： 01
()n
i
i ci i i m q W W M η==-⨯
⨯∑2 （2-3） 式中：q 2－邻近层相对瓦斯涌出量，m 3/t ； m i －第i 个邻近层煤层厚度，m ； M －工作面采高，m ；
ηi －第i 个邻近层瓦斯排放率，%；取值详见图2-2； W 0i －第i 邻近层煤层原始瓦斯含量，m 3/t ；
W ci －第i 邻近层煤层残存瓦斯含量，m 3/t ，取2m 3/t （AQ1018-2006）；
1-上邻近层；2-缓倾斜下邻近层；3-倾斜、急倾斜下邻近层
图2-2 邻近层瓦斯排放率与层间距的关系
兴和煤矿8号煤层回采期间，可向开采区间涌出瓦斯的邻近层为9号煤层，邻近煤层瓦斯涌出量计算详见表2-1。

20406080
10020406080100
h/m
表2-1 8煤层邻近层瓦斯涌出量计算表
按（2-3）式计算，采动影响围邻近煤层瓦斯涌出量为0.606m 3/t 。

则回采工作面相对瓦斯涌出总量为： q 采＝q 1+q 2=13.63+0.31=13.94m 3/t 。

8号煤层回采工作面设计日产量为4641t ，则回采工作面最大绝对瓦斯涌出量为：
q A 1440
k q =⨯⨯÷采j 采
q 采j —回采工作面绝对瓦斯涌出量，m 3/min ；
k —瓦斯涌出不均衡系数，1.1~1.3，兴和煤矿煤层赋存稳定，取小值1.1； q 采—回采工作面相对瓦斯涌出量，m 3/t ； A —回采工作面日产量，t 。

3q 1.113.9446411440=49.42(m /min)=⨯⨯÷采j 。

二、掘进工作面瓦斯涌出量预测
掘进工作面瓦斯涌出量包括掘进时煤壁瓦斯涌出和落煤瓦斯涌出：
q 掘=q 3+q 4 （2-4） 式中 q 掘—掘进工作面瓦斯涌出量，m 3/min ；
q 3—掘进巷道煤壁瓦斯涌出量，m 3/min ； q 4—掘进巷道落煤的瓦斯涌出量，m 3/min 。

（一）掘进工作面煤壁瓦斯涌出量
在巷道掘进过程中，巷道周围煤层中的瓦斯压力平衡状态遭到破坏，煤体部到煤壁间存在着压力梯度，瓦斯就会沿煤体裂隙及孔隙向巷道泄出。

单位时间单位面积暴露煤壁泄出的瓦斯量（煤壁瓦斯涌出速度）随着煤壁暴露时间的延长而降低。

其计算公式为：
30q v q 1)
D =⨯⨯⨯ （2-5）
式中 q 3—掘进巷道煤壁瓦斯涌出量，m 3/min ；
D —巷道断面暴露煤壁面的周边长度。

对于厚煤层，D=2h+b 。

h 为巷道
高度，3m ，b 为巷道宽度，4m 。

即D=10m ；
v —巷道平均掘进速度，m/min ，综掘v 取0.0116m/min(500m/mon)； L —掘进巷道长度，1000m ；
q 0—煤壁瓦斯涌出强度，m 3/m 2·min 按下式计算：
2
0da 0q 0.026[0.0004(V )0.16]W f =+ （2-6）
式中：
q 0—巷道煤壁瓦斯涌出量初速度，m 3/m 2·min；
V daf —煤中挥发份含量，%，取8号煤层挥发份的平均值36.83； W 0—煤层原始瓦斯含量，m 3/t ，取6.094m 3/t 。

根据（2-6）式计算得：
q 0=0.026×[0.0004×(36.83)2+0.16]×6.094=0.111m 3/m 2·min； 根据（2-5）式计算得： 综掘工作面煤壁瓦斯涌出量为：
q 3=10×0.0116×0.111×[2×(1000/0.0116)1/2-1]=7.548m 3/min 。

（二）掘进工作面落煤瓦斯涌出量
40c q S v (W W )γ=⋅⋅⋅- （2-7）
式中 q 4—掘进巷道落煤瓦斯涌出量，m 3/min ；
S —掘进巷道断面积，m 2，即S=12m 2；
v —巷道平均掘进速度，m/min ，综掘v 取0.0116m/min ； γ—煤的密度，γ=1.32t/m 3；
X 0—煤层原始瓦斯含量，m 3/t ，X 0取6.094m 3/t ； X 1—煤层残存瓦斯含量，m 3/t ，X 1取2m 3/t 。

根据（2-7）式计算得： 综掘工作面落煤瓦斯涌出量：
q 4=12×0.0116×1.32×(6.094-2)=0.752m 3/min 。