瓦斯抽放计算.pdf

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1、煤矿瓦斯抽放煤炭科学研究总院抚顺分院胡光龙（煤矿瓦斯治理研讨会交流材料）1、煤矿瓦斯与控制方法煤矿瓦斯——主要是指煤中伴生的CH4，从褐煤到无烟煤，吨煤生成3CH4量为68～419m。CH4——吸附和游离两种状态赋存于煤孔隙表面和空隙中，一般吸附量占85%以上。影响吸附瓦斯量和游离瓦斯量决定性因素：P：瓦斯压力；a：煤的性质即纯煤极限吸附量；b：与P有关的吸附常数，所以吸附量：abpXo=（1-1）0℃时纯煤吸附CH4量。1+bp-ntXt=Xoe（1-2）t℃时纯煤吸附CH4量。0.02n=（1-3）与压力有关的常数。0.993+0.07pXtXW=

2、（1-4）水份为Mad时吸附CH4量。1+0.31Mad100−Mad−AadX′t=XW（1-5）原煤吸附CH4量。10010KPXp=（1-6）煤中游离的CH4量。krWo=X′t+Xp（1-7）煤温t℃，瓦斯压力为P等时的原煤CH4量。CH4主要物化性：1CH4：无色、无味、无臭、可燃、可爆气体（5～15%），分子直径0.41nm，3密度（标况）0.716kg/m，是空气的0.5547倍（0℃），扩散速度是空气的1.34倍。空气中CH4达43%时O2则小于12%，人窒息。煤矿瓦斯控制方法：（1）矿井通风目的：稀释CH4至1%，0.75%以下。（2

3、）抽放瓦斯目的：减少采煤过程中井巷中的CH4量，以适应矿井通风能力。2、煤层瓦斯三个基本规律（1）瓦斯赋存规律——Wo大小规律a.在瓦斯带Wo正比于H；b.Wo在开放性断层附近小，封闭性断层附近则大；c.围岩致密完整Wo大；d.煤质：Wo随煤阶升高而增加；e.地下水活跃区Wo小（溶和增加透气性）。Wo的测定方法：直接法（解吸法）和间接法。直接法：Wo=W1+W2+W3W1：解吸CH4量；W2损失量；W3残存量。间接法：abp1n(ts-t)10Kp100−Mad−AadWo=（·e+）（2-1）1+bp1+0.31Madkr100（2）瓦斯涌出规律——

4、按采掘归纳：2汇：矿井瓦斯涌出生产采区瓦斯涌出源：已采采空区瓦斯涌出回采工作面瓦斯涌出源：生产采空区瓦斯涌出掘进工作面瓦斯涌出源：开采层(及围岩)源：邻近层源：煤壁源：落煤瓦斯涌出瓦斯涌出瓦斯涌出瓦斯涌出采掘过程中瓦斯涌出计算：开采层CH4涌出：q1=K（Wo-Wc）（2-2）邻近层CH4涌出：q2=ΣkiWoimi/m（2-3）0.5煤掘进CH4涌出：q3=nmvqo[2(L/v)-1]+svr（Wo-Wc）（2-4）采区CH4涌出：q4=(q1+q2=q3)C1（2-5）C1：采区已采工作面采空区CH4涌出比例系数。矿井CH4涌出q5=q4·C2（

5、2-6）C2：已采采空区CH4涌出比例系数。（3）瓦斯衰减规律-αtQt=Qoe（2-7）α：衰减系数；t：时间为d或min。Qo：采掘过程中受影响的瓦斯涌出源初始释放CH4量。33Qt：CH4源t时释放CH4量，m/min(m/d)。3-αt如钻孔：qt=qoe（2-8）3、煤矿瓦斯抽放（1）抽放量的确定采、掘面风排可控的CH4量：Q风采CH4，Q风掘CH4。采、掘面瓦斯涌出量：（q1+q2），q3采、掘面抽放瓦斯量：Q抽采:A1(q1+q2)/1440-Q风采CH4（3-1）Q抽掘=A2q3/1440-Q风掘CH4（3-2）Q风采CH4=CQ风采/

6、K（3-3）Q风掘CH4=CQ风掘/K（3-4）（2）抽放方法的确定a.开采层：钻孔预抽，边采边抽等。b.邻近层：顶板钻孔，顶板巷道，底板钻孔等。c.采空区：尾巷，埋管，插管等。d.确定原则：·适应采面配风能力·保证实现应抽瓦斯量·实现控制瓦斯保障安全生产例一：交叉钻孔抽放开采层CH4例二：顶板钻孔抽放邻近层CH4例三：特厚煤层采空区抽放CH4例一、焦作九里山矿13051采面，S=677m，L=56-90m，m=5.6m，α=16°～18°，132个交叉孔，总长8296m。-0.0104tqt交=0.1012e（百米钻孔）（3-5）-0.0104txK

7、=（1-e）（3-6）如：K=0.8，tx=155(d)40.1012*1440-0.0104×155Q交=（1-e）（3-7）0.01043=11209.6m/hm若钻孔实际有效长度l则Ql：1.2Q抽Ql=Q交l/100（3-8）n=（3-9）Ql3Q抽：工作面需抽量m；3Ql：一个孔在tx时间内抽量m；单孔控制范围内煤层瓦斯储量Qc；Qc=mrLghWo（3-10）Lg：工作面原始CH4含量带。h：孔间距。140(1−e−0.0104t)lη=（3-11）mrLghWo例2铁法晓明矿N2405采面、采4#层，采用在工作面回顺里帮打迎面顶板钻孔边采

8、边抽采空区裂隙带瓦斯和上隅角瓦斯，采面参数：CH4相对33量8.5m/t，日产：3500t/d