4通风及安全(XXXX41)

第四章通风与安全第66页第四章通风与安全4.1瓦斯资源分析和瓦斯涌出量计算4.1.1瓦斯资源分析4.1.1.1瓦斯赋存状况根据河南理工大学编制的《山西长平煤业有限责任公司矿井瓦斯涌出量预测报告（3号煤层）》（简称《矿井瓦斯涌出量预测报告》），本矿井3号煤瓦斯含量测试结果如下：河南理工大学对长平矿3号煤层的瓦斯含量进行了实测，测定地点及结果见表4.1-1。表4.1-13号煤层瓦斯含量测定结果测定地点埋藏深度（m）取样深度（m）样品中气体组分（%）瓦斯含量（m3/t）CH4CO2N2第一回风巷距43072巷495m4271590.14--9.868.41第一回风巷距43072巷450m4091495.96--4.046.56第二回风巷距43072巷1065m5141594.98--5.028.70第二回风巷距43072巷1050m5131393.46--6.548.29第一回风巷距43072巷1000m4611690.72--9.287.06辅助运输巷距43042巷1000m4411892.27--7.737.1543041巷距辅助运输巷415m4201590.15--9.856.4343041巷辅助运输巷1010m4861693.40--6.6010.3243041巷辅助运输巷1100m4531496.53--3.4712.0743041巷辅助运输巷1235m4651492.34--7.6610.0343042巷距辅助运输巷500m4421585.53--14.476.1043042巷距辅助运输巷875m5401490.25--9.7510.8043042巷距辅助运输巷980m5401595.93--4.0715.5843042巷距辅助运输巷1040m5451793.21--6.7912.2243042巷距辅助运输巷1090m5451594.58--5.4210.5343043巷距辅助运输巷945m5341692.36--7.6412.89南翼泄水巷距辅助运输巷600m4271587.31--12.696.44南翼泄水巷距辅助运输巷800m4741588.53--11.4711.684304切眼距43043巷30m5051590.13--9.8711.91第四章通风与安全第67页1、瓦斯赋存规律通过对表4.1-1中的瓦斯含量测值及其甲烷成分分析，得到长平矿3号煤层瓦斯具有如下赋存规律：（1）该区域3号煤层甲烷成分均高于80%，处于甲烷带；（2）3号煤层瓦斯含量主要受煤层埋深控制，两者间的散点关系如图4.1-1所示。经回归分析，3号煤层瓦斯含量（W）具有随埋藏深度（H）增大而加大的整体趋势，两者之间具有如下形式的线性统计规律（相关系数r=72.50%）：W=0.0413H—10.246式中：W——煤层瓦斯含量，m3/t；H——煤层埋藏深度，m。（3）3号煤层瓦斯含量增长梯度为4.13m3/t/100m。0369121518400440480520560600埋深(m)瓦斯含量(m3/t)图4.1-13号煤层瓦斯含量与埋藏深度关系散点图2、瓦斯含量分布预测根据煤层瓦斯含量与埋深关系，采用内插和外推的方法，编绘了长平矿3号煤层埋深等值线图和3号煤层瓦斯含量分布预测图，如图4.1-2、4.1-3所示。从图4.1-3可知，长平煤矿井田内的3号煤层瓦斯含量由东向西逐渐增高，井田内最大瓦斯含量高达23.62m3/t。第四章通风与安全第68页3、瓦斯其他参数3号煤：瓦斯成份中CH4占85.53～96.53%，N2占3.47～14.47%，全部处于甲烷带；3号煤瓦斯含量为3.92～23.62m³/t，平均13.77m3/t；残存瓦斯含量为2.89m³/t；煤层透气性系数为0.0116～0.0520m²/Mpa²·d；百米钻孔初始瓦斯流量为0.0021～0.0029m³/min·100m，百米钻孔瓦斯流量衰减系数为0.1101～0.1147d-1。4.1.1.2瓦斯含量梯度据《矿井瓦斯涌出量预测报告》，长平矿3号煤层瓦斯含量增长梯度为4.13m3/t/100m。4.1.1.3矿井瓦斯等级根据矿井瓦斯鉴定等级和瓦斯涌出量预测结果，本矿井开采3号煤层时为高瓦斯矿井。4.1.2瓦斯资源储量矿井瓦斯储量是指矿井可采煤层的瓦斯储量、受采动影响后能够向开采空间排放的不可采煤层及围岩瓦斯储量之和。根据中国煤炭科工集团重庆研究院编制了《山西长平煤业有限责任公司长平矿3号煤层瓦斯抽采系统初步设计（修改版）》，长平矿3号煤层瓦斯储量为3932.42Mm3，表明长平矿的瓦斯资源较为丰富。根据AQ1026—2006《煤矿瓦斯抽采基本指标》及长平矿实际情况，长平矿3号煤层瓦斯可抽量为1771.05Mm3，可以为长平矿井的瓦斯抽采提供了充足的资源条件。4.1.3瓦斯涌出量计算2012年2月河南理工大学编制的《山西长平煤业有限责任公司矿井第四章通风与安全第69页瓦斯涌出量预测报告（3号煤层）》，山西省煤炭工业厅以晋煤瓦字【2012】178号文对其进行了批复，这里将瓦斯涌出量预测进行简要描述。依据AQ1018-2006《矿井瓦斯涌出量预测方法》规定的分源预测法对长平矿3号煤层煤三、四、五、六盘区瓦斯涌出进行预测。瓦斯涌出来源构成见图4.1-4。图4.1-4矿井瓦斯涌出源汇关系示意图据《瓦斯涌出量预测报告》，长平矿3号煤层回采工作面、掘进工作面、采区以及整个下组煤瓦斯涌出量预测结果分别见表4.1-2、3、4、5。1、回采工作面瓦斯涌出量预测结果见表4.1-2表4.1-2回采工作面瓦斯涌出量预测结果生产盘区平均产量（t/d）最大瓦斯含量(m3/t)回采工作面瓦斯涌出量开采层(m3/t)邻近层(m3/t)合计相对量（m3/t）绝对量（m3/min）三盘区736723.6226.194.1330.32155.12四盘区736715.5816.042.5618.6095.16五盘区736723.6226.194.1330.32155.12六盘区736723.2525.734.0629.79152.402、掘进工作面瓦斯涌出量预测结果见表4.1-3。汇：矿井瓦斯涌出生产采区瓦斯涌出源：已采采区采空区瓦斯涌出回采工作面瓦斯涌出掘进工作面瓦斯涌出源：生产采区采空区瓦斯涌出源：开采层瓦斯涌出源：邻近层瓦斯涌出源：煤壁瓦斯涌出源：落煤瓦斯涌出第四章通风与安全第70页表4.1-3掘进工作面瓦斯涌出量预测结果生产盘区工作面名称瓦斯含量(m3/t)巷道长度(m)掘进速度(m/mon)瓦斯涌出量(m3/min)煤壁落煤合计三盘区顺槽23.62270018010.082.2112.29顺槽23.62270018010.082.2112.29大巷23.62330018011.612.4314.04四盘区顺槽15.5815001804.961.356.31顺槽15.5815001804.961.356.31大巷15.5833001807.661.499.15五盘区顺槽23.62270018010.082.2112.29顺槽23.62270018010.082.2112.29大巷23.62330018011.612.4314.04六盘区顺槽23.2512001806.622.178.79顺槽23.2512001806.622.178.79大巷23.25330018011.432.3813.813、采区瓦斯涌出量预测结果见表4.1-4。表4.1-4采区瓦斯涌出量预测结果生产盘区平均产量（t/d）盘区瓦斯涌出量回采(m3/min)掘进(m3/min)采空区(m3/min)合计(m3/min)(m3/t)三盘区9091155.1238.6248.44242.1838.36四盘区909195.1621.7729.23146.1623.15五盘区9091155.1238.6248.44242.1838.36六盘区9091152.4031.3955.14238.9337.854、矿井瓦斯涌出量预测结果见表4.1-5。表4.1-5矿井瓦斯涌出量预测生产盘区平均产量（t/d）瓦斯涌出量生产盘区(m3/min)采空区(m3/min)合计m3/minm3/t三盘区9091242.1836.33278.5144.12四盘区9091146.1621.92168.0826.62五盘区9091242.1836.33278.5144.12六盘区9091238.9347.79286.7245.42第四章通风与安全第71页5、结论批复结果为：长平矿三、五盘区生产时，矿井最大绝对瓦斯涌出量278.51m3/min，最大相对瓦斯涌出量44.12m3/t；四盘区生产时，矿井最大绝对瓦斯涌出量168.08m3/min，最大相对瓦斯涌出量26.62m3/t；六盘区生产时，矿井最大绝对瓦斯涌出量286.72m3/min，最大相对瓦斯涌出量45.42m3/t，属高瓦斯矿井。4.1.4瓦斯抽采的必要性和可行性2012年4月，中国煤炭科工集团重庆研究院编制了《山西长平煤业有限责任公司长平矿3号煤层瓦斯抽采系统初步设计（修改版）》，2012年5月，山西省煤炭厅以晋煤瓦发【2012】551号文对瓦斯抽采设计进行了批复。本设计对抽放系统及结论进行描述。4.1.4.1瓦斯抽采的必要性1、从瓦斯涌出预测情况来看抽采瓦斯的必要性从矿井瓦斯涌出量预测结果来看，矿井最大绝对瓦斯涌出量286.72m3/min，大于40m3/min。从采、掘工作面瓦斯涌出预测情况来看，回采面最大绝对瓦斯涌出量155.12m3/min，大于5m3/min。3号煤层掘进面最大绝对瓦斯涌出量为38.62m3/min，大于3m3/min。因此，从长平煤矿的瓦斯涌出预测情况分析，该矿已符合建立瓦斯抽采系统的必要条件，必须建立瓦斯抽采系统，采取瓦斯抽采措施，保证矿井安全生产。2、从通风能力看抽采瓦斯的必要性采掘工作面实行瓦斯抽采的必要性判断标准是：采掘工作面设计风量小于稀释瓦斯所需要的风量，即下式成立时，抽采瓦斯才是必要的。第四章通风与安全第72页Q0＜CKQ100··式中Q0——采掘工作面供风量，m3/min；Q——采掘工作面瓦斯涌出量，m3/min；K——瓦斯涌出不均衡系数，取K=1.5；C——采掘工作面允许的瓦斯浓度，％。3号煤层回采工作面最大绝对瓦斯涌出量将达到155.12m3/min，需要风量18614m3/min（按风流允许瓦斯浓度1%，考虑不均衡系数1.2），而后期设计最大供风量按80m3/s计算，只有4800m3/min，不能满足稀释瓦斯的要求。掘进工作面采用综掘，最大绝对瓦斯涌出量为38.62m3/min，需要风量4634m3/min；而单个综掘面后期设计最大供风量为21m3/s计算，只有1260m3/min；可以看出掘进工作面配风难以满足稀释瓦斯的要求。从上述分析来看，长平煤矿采煤工作面和掘进工作面的设计通风能力均不能满足稀释瓦斯所需风量的要求，根本无法保证采煤工作面瓦斯不超限，完全具备实施瓦斯抽采的必要条件。3、从资源利用和环保的角度看抽采瓦斯的必要性瓦斯是一种优质洁净的能源，将抽出的瓦斯加以利用，可以变害为宝，改善能源结构，保护矿区环境，取得显著的经济效益和社会效益。根据前面的计算，长平煤矿3号煤层的瓦斯储量为3932.42Mm3，可抽瓦斯量为1771.05Mm3，这说明长平煤矿的瓦斯资源非常丰富，为瓦斯开发利用提供了充足的资源条件。因此，从资源利用和环保的角度看也有必要建立瓦斯抽采系统，进行瓦斯抽采，变被动抽采为主动开发。4.1.4.2瓦斯抽采的可行性第四章通风与安全第73页根据河南理工大学编制的《山西长平煤业有限责任公司矿井瓦斯涌出量预测报告（3号煤层）》可知，矿井瓦斯涌出量为168.08～286.72m3/min，其中，回采工作面瓦斯涌出为95.16～155.12m3/min，约占全矿井瓦斯涌出的53～57%；掘进工作面瓦斯涌出为21.77～38.62m3/min，约占全矿井瓦斯涌出的11～14%，采空区瓦斯涌出为51.15～102.93m3/min，约占全矿井瓦斯