阳煤集团瓦斯抽放技术标准

《阳煤集团瓦斯抽放技术标准》

第十一章：附 录（规范性附录） 第一节：瓦斯抽放基础参数测算

一、 瓦斯压力的测定：

煤层瓦斯压力测定地点应选择在岩石坚硬致密、无断层、无裂隙的地点。钻孔测压时，打钻地点至煤层的垂直距离不得小于5m 。测压孔的孔径以75 mm 为宜，钻孔要穿透煤层并打到顶板0.2～0.5m （厚煤层应钻入煤层3 m 以上），完钻后应及时封孔，封孔要严密，测压管接头不得漏气。根据阳泉矿区突出矿井3#煤层底板巷道具体情况，在采区大巷内沿倾斜方向，向3#煤层打钻测压。煤层瓦斯压力测定地点选择在采区大巷3#煤层底板岩巷内布置钻孔。测定煤层瓦斯压力、钻孔自然瓦斯涌出量，同时钻孔取样测定煤层瓦斯含量、煤层突出危险性指标。 二、瓦斯含量测定与计算：

采用间接法测定煤层原始瓦斯含量，其计算方法如下：

根据现场实测得到的煤层瓦斯压力，采用郎阁缪方程计算煤层瓦斯含量：

式中 ：

W ——煤层瓦斯含量，m 3/t ；

a ——吸附常数，试验温度下的极限吸附量，m 3/t ；

b ——吸附常数，1-Mpa ； p ——煤层瓦斯压力，Mpa ； ad M ——煤的水分，%； ad A ——煤的灰分，%； s V ——煤的孔隙体积，m 3/m 3； K ——瓦斯压缩系数。 三、矿井瓦斯储量计算：

瓦斯储量系指煤田开发过程中，能够向开采空间排放瓦斯的煤层赋存的瓦斯总量。其计算公式为：

100

10031.0111ad ad s

ad M A K p V M

p b p b a W --????

? ???+?+??+??=

W K = W1 + W2 + W3 式中：

W K --- 矿井瓦斯储量，Mm3；

W1 --- 可采煤层的瓦斯储量总和，Mm3；

n

W1 = ∑ A1i× X1i

i=1

A1i --- 矿井每一个可采煤层的煤炭储量，Mt；

n --- 矿井可采层数；

X1i --- 每一个可采煤层的瓦斯含量，m3/t；

W2 --- 可采煤层采动影响范围内的不可采邻近层的瓦斯储量

总和，Mm3；

n

W2 = ∑ A2i× X2i

i=1

A2i --- 可采煤层采动影响范围内每一个不可采煤层的煤炭储

量，Mt；采动影响范围：上邻近层取煤层厚度的15—

—20倍，下邻近层取煤层厚度的5——10倍；

X2i --- 可采煤层采动影响范围内每一个不可采煤层的瓦斯含

量，m3/t；

n --- 矿井可采煤层采动影响范围内的不可采煤层数；

W3 --- 围岩瓦斯储量，Mm3；当围岩瓦斯很小时，W3 = 0；若含

量瓦斯多时，可实测或按下式计算，

W3 = K（W1 + W2）

K --- 围岩瓦斯储量系数，一般取K = 0.05-0.20 。

四、矿井设计年瓦斯抽放量或矿井设计年瓦斯抽放规模计算：

矿井年设计抽放量

Q a =Q d ×N

式中：Q a———矿井年设计抽放量m3 /a。

Q d———矿井日设计抽放量m3 /d。

N———矿井年设计工作天数，取360天。

五、可抽瓦斯量概算：

在目前开采条件和技术水平能被抽出来的瓦斯量。

W2=W1×n

式中：W2——可抽瓦斯量

W1——瓦斯储量

n——矿井瓦斯抽放率。

六、抽放率计算：

矿井（或采区）抽放率：

100Q kc

ηk = —————

Q kc + Q kf

式中：

ηk --- 矿井月平均瓦斯抽放率，%；

Q kc --- 矿井月平均瓦斯抽放量，m3/min；

Q kf --- 矿井月平均风排瓦斯量，m3/min。

工作面（开采层）瓦斯抽放率：

100Q mc

ηm = —————

Q mc + Q mf

式中：

ηm --- 工作面月平均瓦斯抽放率，%；

Q mc --- 回采期间，工作面月平均瓦斯抽放量，m3/min；

Q mf --- 工作面月平均风排瓦斯量，m3/min。

七、抽放量（标量）换算：

P1T标

Q标 = Q测--------

p标T1

式中：

Q标 --- 标准状态下的瓦斯抽放量，m3/min；

Q测 --- 测得的抽放瓦斯量，m3/min；

P1 --- 测定时管道内气体绝对压力，MPa；

T 1 --- 测定时管道内气体绝对温度，K ，

T 1 = t + 273

t --- 测定时管道内气体摄氏温度，℃； p 标 --- 标准绝对压力，101.325 kPa ； T 标 --- 标准绝对温度，（20+273）K 。 八、钻孔瓦斯流量衰减系数：

钻孔瓦斯流量衰减系数的测定与计算方法，其计算公式如下：

式中t q ——百米钻孔经t 日排放时的瓦斯流量，m 3/(min?100m)；

0q ——百米钻孔成孔初始时的瓦斯流量，m 3

/(min?100m)；

t ——钻孔涌出瓦斯经历时间，d ； β——钻孔瓦斯流量衰减系数，d -1

。

九、瓦斯来源分析：

矿井瓦斯来源是确定抽放方法的主要依据，因此，应尽量详细地做好下述测定工作：

----必须测定出掘进、采煤与采空区的瓦斯涌出量分别占全矿井瓦斯涌出量比例；

----必须准确地判断出采区工作面的瓦斯主要是来自本煤层还是

邻近层。一般把回采工作面基本顶初次冒落前的平均瓦斯涌出量认

t

q q t

ln ln 0-=βt t e q q β-=0

为是本煤层的瓦斯涌出量。而将基本顶初次冒落后的平均瓦斯涌出增加量认为是邻近层的瓦斯涌出量。

第二节：瓦斯抽放方法类别及抽放率

1、抽放方法的分类：

按照抽放瓦斯来源分类，我公司可分为：开采层（本煤层）瓦斯抽放和邻近层瓦斯抽放两类。开采层（本煤层）瓦斯抽放又可分为开采层未卸压抽放和开采层卸压抽放两种方法。

2、抽放方法的应用原则：

（1）当井下采掘工作面的瓦斯来源主要来自开采层（本煤层），应选用开采层（本煤层）瓦斯抽放。

（2）煤层群条件下首采煤层开采时，来自邻近层的瓦斯占很大比例威胁生产，应采用邻近层瓦斯抽放。

（3）对于瓦斯含量大的煤层，在掘进时难以用加大风量稀释瓦斯，可对煤层进行大面积预抽或边掘边抽的方法加以解决。

（4）对没有解放层而具有突出危险性的煤层进行采掘时，进行本煤层预抽，以释放瓦斯压力。

（5）为提高瓦斯抽放率，宜选用多种抽放方法相结合的综合抽放方式。

4、各类抽放方法的布置形式、适用条件、及抽放率如下表：

第三节：瓦斯抽放参数监控系统

一、用途：

连续监测抽放管路中的浓度、压差、温度、负压、正压等参数，连续监测瓦斯泵房内泄漏瓦斯浓度、抽放泵和电机的轴温等参数。可编制瓦斯抽放报表，由微机完成测量显示、打印等功能。当任一参数

超限时，可发出声光报警信号，并按给定的程序停止或启动。

二、技术参数：

第四节：瓦斯抽放工程设计

一、瓦斯抽放管径选择：

1、瓦斯管内抽出的最大混合量

将抽出瓦斯总量，按百分比的瓦斯混合浓度计算,瓦斯混合量为抽出瓦斯总量÷百分比的瓦斯混合浓度。考虑到千米漏气量3m3/min，总漏气量则为：管路总长度÷1000×3。

总的瓦斯最大混合量

Q k=瓦斯混合量+总漏气量

2、瓦斯管直径计算

D = 0.1457(Q/V)1/2

式中D——瓦斯管内径，m；

Qk——瓦斯管中的瓦斯混合量；

V——瓦斯管中的瓦斯平均流速,取15m/s。

根据计算结果, 可选择瓦斯管直径。

3、管路摩擦阻力计算：

瓦斯管路的阻力计算公式

H m=9.81Q2RL/KD5

式中H m——管路的摩檫阻力，Pa;

L——管路长度,m;

Q——瓦斯混合流量,m3/h;

R——混合瓦斯气体的相对密度;

K——系数;

D——瓦斯管内径,cm。

不同管径的系数K0值

局部阻力可用估算法计算，一般取摩擦阻力的10%-20% 。管路系统长，网络复杂或主管管径较小者，可按上限取值，反之则按下限取值。

在0℃及105 Pa气压时的γ值

二、瓦斯抽放泵容量的计算：

1、瓦斯泵流量计算：

100Q Z·K

Q = ———————

X·η

式中：

Q --- 瓦斯泵的额定流量，m3/min；

Q Z --- 矿井瓦斯最大抽放总量（纯量），m3/min；

X --- 瓦斯泵入口处的瓦斯浓度，%；

η --- 瓦斯泵的机械效率，一般取η=0.8；

K --- 瓦斯抽放的综合系数（备用系统），取K=1.2。

2、瓦斯泵压力计算：

H = （H入 + H出）·K

= [（h入摩 + h入局+ h钻负） + （h出摩 + h出局 + h出正）] ·K

= （h摩 + h局 + h钻负 + h出正）·K

式中：

H --- 瓦斯泵的压力，Pa；

H入 --- 井下负压段管路全部阻力损失，Pa；

H出 --- 井上正压段管路全部阻力损失，Pa；

K --- 备用系数，取K=1.2；

h入摩 --- 井下负压段管路摩擦阻力损失，Pa；

h入局 --- 井下负压段管路局部阻力损失，Pa；

h钻负 --- 井下抽放钻场或钻孔孔口必须造成的负压，Pa；根据经验，对于非卸压煤层可取h钻负≥13 kPa；对于卸压煤层可取h钻负≥6.7 kPa；对于采空区瓦斯抽放，孔口负压不可太高，以免引起采空区煤的自燃；

h出摩 --- 井上正压段管路摩擦阻力损失，Pa；

h出局 --- 井上正压段管路局部阻力损失，Pa；

h出正 --- 用户在瓦斯出口所需的正压，Pa；

h摩 --- 井上、下管路最大总摩擦阻力损失，Pa；

h局 --- 井上、下管路最大总局部阻力损失，Pa。

根据计算出来的流量和压力值，选择所需要的瓦斯泵。

第五节：主要单位换算

1毫米汞柱（mmHg）=133.322Pa;

1毫米水柱（mmH2O）=9.80665Pa;

1千克力每平方厘米（kgf/cm2）=9.80665×104Pa;

1标准大气压（atm）=1.03125×105Pa

透气性系数:1m2/Mpa*d=0.025Md（毫达西）

常用术语和定义

1、瓦斯抽放：采用专用设备和管路把煤层、岩层和采空区中的瓦斯抽或排出的措施。

2、未卸压抽放瓦斯：抽放未受采动影响和未经人为松动卸压煤（岩）层的瓦斯，亦称为预抽。

3、卸压抽放瓦斯：抽放受采动影响和经人为松动卸压煤（岩）层的瓦斯。

4、本煤层抽放瓦斯：抽放开采煤层的瓦斯。

5、邻近层抽放瓦斯：抽放受开采层采动影响的上、下煤邻近层（可采煤层、不可采煤层、煤线、岩层）的瓦斯。

6、采空区抽放瓦斯：抽放现采工作面采空区和老采空区的瓦斯。

7、围岩瓦斯抽放：抽放开采层围岩内的瓦斯。

8、地面瓦斯抽放：在地面向井下煤（岩）层打钻孔抽放瓦斯。

9 、综合抽放瓦斯：在一个矿井或工作面同时采用2种或2种以上方法进行抽放瓦斯。

10、预抽：在煤层未受采动以前进行的瓦斯抽放。

11、瓦斯储量：煤田开采过程中，能够向开采空间排放瓦斯的煤层和岩层中赋存瓦斯的总量。

12、矿井瓦斯抽放量（纯瓦斯抽放）：矿井抽出瓦斯气体中的甲烷含量。

13、矿井可抽瓦斯量：瓦斯储量中在当前技术水平下能被抽出来的最大瓦斯量。

14、煤层透气性系数：表征煤层对瓦斯流动的阻力，反映瓦斯沿煤层流动难以程度的系数。

15 、钻孔瓦斯流量衰减系数：表示钻孔瓦斯流量随时间延长呈衰减变化的系数。

16、瓦斯抽放率：矿井、采区或工作面等的抽放瓦斯量占其抽排瓦斯总量的百分比。

17、高抽巷：在开采层顶部处于采动影响形成的裂隙带内挖掘的专用抽放巷道。

18、水力压裂：在钻孔内以水作为动力，在无自由面的情况下使煤体裂隙畅通的一种措施。

参考依据：

《煤矿安全规程》

《通风瓦斯管理实施细则》

《煤矿瓦斯抽采基本指标》

《煤矿瓦斯抽放规范》

《矿井抽放瓦斯工程设计规范》

《采矿工程设计手册》