B煤矿瓦斯防治讲座(2)

Q矿进＝ 1.05～1.10 Q需
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瓦斯综合治理—工作体系通风可靠
矿井通风系统能力的验算: 矿井通风系统的供风量的通过能力与矿井通风网络各井巷通风阻力大小有直接关系。这就要进行矿井井巷风阻的计算和测定，并进行矿井通风网络的解算，验证矿井的总进风量和各个用风地点的风量分配是否满足实际需要，风量分配与各用地点的需风量不符时，应进行风量调节，之后，再进行通风网络解算，使之风量分配符合各用风地点的风量需求。若解算结果风量分配仍不能满足需风量的要求，此时应减少采掘工作面的产量或个数，降低矿井的生产能力(以风定产）；否则进行通风系统改造（一般采用扩修井巷），使之满足矿井供风量的要求。
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瓦斯综合治理—工作体系通风可靠
矿井通风能力核定实例
根据铁法晓明矿困难时期的通风系统进行通风能力核定。晓明矿计划产量170万t/a，对中央风井系统的通风改造：（1）新掘一条长525 m断面12 m2的并联风道，从南一排4号层分岔口到中央风井底；（2）扩修风道由原断面6-7 m2扩修为12 m2，从南三东翼回风巷至南一排4号层岔口，全长2160 m；（3）中央风井更换主要通风机，选用BD-Ⅱ-8-24（HP）对旋通风机，其额定风量为110 m3/s，额定风压3230 Pa，额定功率420 KW 。改造后的矿

井通风系统经通风网络解算结果为：中央风井系统通风 5765m3/min，边界风井系统通风量达4608 m3/min，全矿总供风量为 10373 m3/min，矿井困难时期的风量计算总需风量应达9792 m3/min。矿井供风比Q供/Q需=10313/9792=1.06，达到要求。通风网络解结果表明各用地点供风量均能满足需风量的要求。
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（2）通过矿井供风量的解算结果来进行矿井通风能力的核定。 S2715工作面能力核定：
Q1 ? 1440 P ? 1 q1 ? 100? K

10.666? Q1 P ? 2285 .7t/d 1 ? q1

式中：P1——S3715采面的日产能力，t/d； Q1——S3715采面的供风量，m3/min， Q1=1500 m3/min； q1——S3715采面的瓦斯相对涌出量，m3/t ， q1=7.0 m3/t K——采煤瓦斯涌出不均匀通风系数，机采面K=1.2-1.5，本次核定K=1.35。
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N2411工作面能力核定：
Q2 ? 1440 P2 ? ? 2519.8t/d q2 ? 100? K

式中：P2——N2411采面的日产能力，t/d； Q2——N2411采面的供风量，m3/min，Q2＝1500 m3/min； q2——N2411采面的瓦斯相对涌出量，m3/t，q2＝6.35 m3/t； K——采煤瓦斯涌出不均匀通风系数，取K＝1.35

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全矿采煤工作面的通风能力： ∑P采＝（P1＋P2）×350＝168.17万t/a 式中： ∑P采——矿井采煤面的能力，万t/a； P1——S3715采面日产能力，t/d； P2——N2411采面日产能力，t/d； 350——矿井年工作日数，按350天计算。煤巷掘进面通风能力核定：晓明矿S3采面有2条综掘煤巷和N2采面有2条综掘煤巷，每条综掘煤巷月进尺100 m，掘进断面为10 m2。
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每条综掘煤巷的年出煤能力： P掘＝12×L×S×ｒ=17400 t/a 式中： P掘——综掘煤巷的年出煤能力，t/a L——综掘煤巷的月进尺，m，按L＝100 m计算； S——煤巷掘进断面（全断面），m2，按S＝10 m2计算； r——煤炭的容重，t/m3，r＝1.45 t/m3。全矿掘进煤巷的年出煤得能力 ∑P掘＝4 P掘1＝69400 t/a 式中：∑P掘——全矿掘进出煤能力，t/a； 4——共4条煤巷；
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瓦斯综合治理—工作体系通风可靠
矿井通风能力核算 P矿＝∑P采＋∑P掘＝168.17+6.94＝175.11万t/a 按照晓明矿2个综采工作面的和4个综掘煤巷面的通风能力核实，其年通风能力达175.11万t，比计划产量170万t增加5.11万t的能力，说明矿井经通风系统改造后，矿井的通风能力能满足矿的计划产量，而且有5万t的富裕能力，说明矿井制定的计划产量是合理的。

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瓦斯综合治理—工作体系通风可靠
2）减少矿井外部、内部漏风：
外部漏风规程121条：外部漏风：主扇井口无提升设备＜5%，有提升设备＜15%。有效控制地表塌陷裂隙漏风。内部漏风

：通风设施完善、可靠。

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瓦斯综合治理—工作体系通风可靠
3）进风段、用风段、回风段风阻适宜
如有自然发火危险工作面通风能力核定：矿井防灭火技术规范规定有自然发火危险的采煤工作面，工作面的通风阻力损失（即工作面进、回口的压力差ΔP）应不大于200Pa，依据此规定核定工作面的通风能力。由此可列出工作面的采高h和工作面的允许风速的关系。

L ? 4 S ?? 2 ? ? ?P ? R ? Q ? 0 . 7 S ? V S3
2

?P ?

L ? 4 h ? B ?? 2 ? ? 0 . 7 h ? B ? V ?h ? B?3
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瓦斯综合治理—工作体系通风可靠
式中： Δ P——工作面通风阻力，Pa, Δ P≤200 Pa； R——工作面风阻，N·S2/m8； Q——工作面通风量，m3/s； L——工作面长度，m，取L＝200 m； S——工作面断面，m2，S＝h·B；式中h：采高m，B：工作面控顶距，m，取B＝3.0 m； V——工作面风速，m/s α ——工作面通风摩擦阻力系数，N·S2/m4，综采面四柱支撑式液压支架，取α ＝400×10-4 N·S2/m4。将这些参数代入式内得：

V ? 4.7h

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瓦斯综合治理—工作体系通风可靠
即只有当采高≥ 1.015 m时，工作面阻力Δ P＝200 Pa时，风速不超过5.0 m/s，按允许风速5.0 m/s（规程101条）计算h≥1.015 m的采高条件下的通风阻力Δ P均小于200Pa，而且随采高增大工作面阻力下降，也说明了Δ P≤200 Pa 的条件对于高产工作面皆能满足。

通风可靠是矿井生命保障，井下有人活动的空间，必须有效通风，严禁无风、微风。

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瓦斯综合治理—工作体系抽采达标
抽采达标的基本要求是：多措并举、应抽尽抽、抽采平衡、效果达标
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一、掌握瓦斯三要素：煤层瓦斯含量、瓦斯压力、采掘瓦斯涌出量。 1、煤层瓦斯含量瓦斯以游离和吸附状态赋存于煤的孔隙中,m3/t。煤层瓦斯含量的测定：直接和间接测定方法，直接法即按标准采取煤样测定瓦斯解吸量并计算解吸损失量和在实验室测定煤样残存瓦斯量来确定煤层瓦斯含量；间接法即测定瓦斯压力和有关参数计算煤层瓦斯含量。
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瓦斯综合治理—工作体系抽采达标
2、矿井瓦斯涌出规律煤层瓦斯由吸附和游离状态赋存，其数量均决定于瓦斯压力即游离瓦斯作用于孔隙壁的气体压力，当矿井采煤时，由于煤岩碎裂、巷道和采空区的存在则形成煤层瓦斯解吸和流动的条件，而导致矿井（采区、工作面）风流中含有瓦斯，其含有量称之为矿井（采区、工作面）瓦斯涌出量。绝对瓦斯涌出量为m3/min，相对瓦斯涌出量为m3/t。
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瓦斯综合治理—工作体系抽采达标
矿井瓦斯来源对一个生产矿井，必须清楚矿井瓦斯来源，了解各瓦斯源涌出瓦斯量。

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瓦斯综合治

理—工作体系抽采达标
2）矿井瓦斯涌出影响因素 ⑴煤层和岩层瓦斯含量：含量大涌出量大 ⑵开采深度：由于深度增加瓦斯含量增加 ⑶开采规模：开采规模越大绝对瓦斯涌出量越大 ⑷开采顺序与开采方法：煤层群首采层，特厚煤层第一分层瓦斯涌出量大，冒落比充填大 (5)地质构造、煤层厚度变化 (6)大气压力的变化是采空区瓦斯涌出量发生变化：气压变低采空区瓦斯涌出量加大；反之变小。 3）瓦斯涌出量预测可用矿山统计法和分源预测法。
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瓦斯综合治理—工作体系抽采达标
3、煤层瓦斯压力
煤层瓦斯压力是指原始煤体孔隙中所含游离瓦斯的气体压力，即气体作用于孔隙壁的压力。（MPa）井下布置钻孔直接测定煤层瓦斯压力。间接法推算煤层瓦斯压力：利用新鲜煤样，直接测定煤层瓦斯含量，然后利用它与煤层瓦斯压力之间的关系反推煤层瓦斯压力。
abP 100 ? Ad ? M ad 1 10?P X ? ? ? 1 ? bP 100 1 ? 0.31M ad ?
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瓦斯综合治理—工作体系抽采达标
二、抽采瓦斯的必要性与抽采方法 1、必要性之一是符合矿井通风的要求即：当 qj＞qt=0.6vSC/K
式中： qj、qt工作面绝对瓦斯涌出量和通风可允许的瓦斯量， m3/min； v巷道或工作面允许的最大风速，m/s； S风流通过的最小断面，m2； C规程允许的风流瓦斯浓度，%； K瓦斯涌出不均衡系数，1.2-1.7。
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瓦斯综合治理—工作体系抽采达标
应抽瓦斯量qc， m3/min ：（必须满足工作面配风量要求） qc≥ qj-qt qj—工作面实际涌出量或预测涌出量，m3/min； qt—工作面风量允许的瓦斯涌出量， m3/min。 2、必要性之二是符合防突规定的要求，消除煤层突出危险性：对于具有突出危险的煤层，采面抽排瓦斯指标：小于始突深度瓦斯压力或含量，参考指标即瓦斯压力＜0.74MPa，或含量＜8m3/t。石门和煤掘面范围符合规定49条。
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瓦斯综合治理—工作体系抽采达标
3、煤层预抽瓦斯可能性煤层预抽瓦斯难易程度分类：

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瓦斯综合治理—工作体系抽采达标
λ ：是1m长的煤体上当压力平方差为1MPa2时，通过 1m2煤层断面每日流过的瓦斯m3。 1m2/MPa2.d=0.025md。
α ：是钻孔瓦斯流量随时间呈衰减变化的系数， qt=q0e-α t α =（lnq1-lnq2)/(t2-t1)。

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瓦斯综合治理—工作体系抽采达标
Q t=1440q0(1-e-α t)/α 。t时间钻孔瓦斯抽采量
Qj：Qj=1440q0/α 。钻孔极限抽采量m3。 Qt/ Qj=K=1-e-α t。有效抽采时间ty：当K=0.8时， ty=1.609/α 。 K=0.9时， ty=2.303/α 。因此，煤层预抽瓦斯是有限度的。
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瓦斯综合治理—工作体系抽采达标
4、瓦斯抽采方法按抽采瓦斯源：本煤层瓦斯抽采；邻近层瓦斯抽采；采空区瓦斯抽采。按抽采瓦斯方法