1、铜山县青松岭煤矿瓦斯抽放系统设计青松岭煤矿属资源整合矿井，由刘合煤矿和徐庄煤矿整合，由于贵州省铜山县青松岭煤矿资源/储量核实报告 未提供各煤层瓦斯含量，邻近也无其它矿井可以参考，因此，本次设计采用的瓦斯参数根据 AQ1018-2006 标准规定，利用经验公式进行预测，得出矿井绝对瓦斯涌出量和相对瓦斯涌出量。根据 2003 年 7 月国家安全生产监督管理局（国家煤矿安全监察局）发布的第五号令第十条，高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井应建立瓦斯抽放系统，本次设计采用地面固定瓦斯抽放系统，抽放泵站建在+1650m 回风平硐附近。一、矿井年抽放量及抽放年限（一）矿井瓦斯储量及可抽量1、瓦斯储量计算范围青松岭煤矿
2、可采煤层为 M0、M12、M13、M14 煤层，由于 M0煤层与 M12 煤层的层间距为 60m，对 M12 煤层的瓦斯涌出量不会造成影响，但 M13、M14 煤层的瓦斯涌出量会影响 M12 煤层，当开采M12 煤层时，M13 、M14 煤层均处于充分卸压区，瓦斯会涌入 M12煤层的采煤工作面。因此，本次计算瓦斯储量将邻近的 M13、M14 煤层的瓦斯储量一并计算。2、瓦斯储量及可抽量（1）煤层瓦斯含量该 矿 由 于 无 瓦 斯 压 力 、 煤 层 瓦 斯 含 量 、 瓦 斯 含 量 梯 度 等 实 测 数 据 ， 也无 邻 近 矿 实 测 资 料 ， 本 次 设 计 按 以 下 经 验 公
3、式 进 行 计 算 。1） 矿 井 瓦 斯 压 力 计 算按 以 下 经 验 公 式 计 算 ：P=（ 2.03 10.13） H， 根 据 当 地 的 经 验 取 值 ， 取 P=3.0H；式 中 ：P距 地 表 垂 深 H处 煤 层 瓦 斯 压 力 ， kPa；H煤 层 所 埋 藏 深 度 ， m。（ 首 采 +1510m标 高 煤 层 埋 深 为 140m， 可 采 范 围 最 低 标 高 +1400m标 高 煤层 埋 深 为 180m） ；则 +1510m标 高 ： P=3.0140=420kPa=0.42MPa；+1400m标 高 ： P=3.0180=540kPa=0.54MPa；
4、2） 矿 井 煤 层 瓦 斯 含 量 计 算由 于 该 矿 井 没 有 瓦 斯 储 量 图 及 测 定 的 相 关 资 料 ， 故 采 用 以 下 经 验 公 式计 算 煤 层 瓦 斯 含 量 。Wh=WX+WY式 中 ：Wh煤 层 瓦 斯 含 量 ， m3/t；WX吸 附 瓦 斯 含 量 ， m3/t；WY游 离 瓦 斯 含 量 ， m3/t；WX= 10).()(098.(105.646. fnrffWeVbPaA式 中 ：Wf 、 Af 、 Vr煤 的 水 分 、 灰 分 、 挥 发 分 ， ；P实 测 瓦 斯 压 力 ， MPa（ 由 于 没 有 实 测 值 ， 采 用 以 上 计 算
5、 值 ） ；en温 度 系 数 ， 按 瓦 斯 压 力 查 表 得 1/en；a2.4+0.21 Vr；b1-0.004Vr；WY= nKpf8.9式 中 ： fn： 煤 的 孔 隙 率 ， ， 查 表 ； KY： 相 当 于 煤 层 瓦 斯 压 力 下 的 瓦斯 压 缩 系 数 ， 查 表 ； ： 煤 的 容 重 ， 1.5t/m3； p： 实 测 瓦 斯 压 力 ， MPa（ 由 于 没有 实 测 值 ， 采 用 以 上 计 算 值 ） ；按 以 上 经 验 公 式 计 算 ， 各 煤 层 在 +1510m水 平 和 +1400m水 平 的 瓦 斯 含 量见 表 4-5-1、 4-5-2、
6、 4-5-3：表4-5-1 各煤层各水平吸附瓦斯含量计算表煤层标高(m)水分Wf灰分Af挥发分Vr 1/en a b 吸附含量Wx（m 3/t）+1510 1.98 16.23 7.31 0.672 3.94 0.971 8.81M0+1400 1.98 16.23 7.31 0.680 3.94 0.971 9.99+1510 2.02 18.51 7.29 0.672 3.93 0.971 8.50M12+1400 2.02 18.51 7.29 0.680 3.93 0.971 9.65+1510 5 12.00 6.30 0.672 3.72 0.975 5.93M13+1400 5
7、12.00 6.30 0.680 3.72 0.975 6.71+1510 5 12.57 6.73 0.672 3.81 0.973 5.79M14+1410 5 12.57 6.73 0.680 3.81 0.973 6.56表4-5-2 各煤层各水平游离瓦斯含量计算表标高 容重 孔隙率 压缩系数 游离含量煤层(m) t/m3 % m3/t+1510 1.45 6 1.07 0.166M0+1400 1.45 6 1.07 0.213+1510 1.50 6 1.07 0.160M12+1400 1.50 6 1.07 0.206+1510 1.50 6 1.07 0.160M13+140
8、0 1.50 6 1.07 0.206+1510 1.50 6 1.07 0.160M14+1400 1.50 6 1.07 0.206表4-5-3 各煤层各水平瓦斯含量及梯度计算表煤层 标高（m） WX（m 3/t） WY（m 3/t） Wh（m 3/t） 含量梯度m3/t100m+1510 8.81 0.166 8.976M0+1400 9.99 0.213 10.203 1.12+1510 8.50 0.160 8.660M12+1400 9.65 0.206 9.856 1.09+1510 5.93 0.160 6.090M13+1400 6.71 0.206 6.916 0.75+1
9、510 5.79 0.160 5.950M14+1400 6.56 0.206 6.766 0.74（2）瓦斯储量计算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，按下式进行计算：W=W1+W2+W3式中：W 矿井瓦斯储量， Mm3；W1可采煤层的瓦斯储量，Mm 3；niiXA1式中：A 1i矿井可采煤层i的资源量，Mt；X1i矿井可采煤层i 的瓦斯含量，m 3/t；W2受采动影响后能够向开采空间排放的各不可采煤层的瓦斯储量，Mm 3；niiXA122式中：A 2i受采动影响后能够向开采空间排放的不可采煤层i 的资源量，Mt；X2i受采动
10、影响后能够向开采空间排放的不可采煤层i 的瓦斯含量，m 3/t；W3受采动影响后能够向开采空间排放的围岩瓦斯储量，Mm3，实测或按下式计算：W3=K（W 1+W2）式中：K围岩瓦斯储量系数，一般取K=0.050.20；当围岩瓦斯很小时，可取W 3=0；若含瓦斯量较多时，可按经验取之或实测确定。矿井瓦斯储量经上述公式计算，其结果详见表 4-5-4。表 4-5-4 矿井瓦斯储量计算结果表煤层 瓦斯含量（m 3/t） 地质资源储量（Mt） 瓦斯储量（ Mm3）W1 M12 9.856 1.525 15.0304M13 6.916 1.345 9.30202W2 M14 6.766 1.244 8.4
11、16904W3 K（ W1+W2） 0合计 32.749324（3）瓦斯可抽量计算瓦斯可抽量是指在瓦斯储量中在当前技术条件下能被抽出的最大瓦斯量，其计算公式如下：W抽 WK 可式中：W抽 可抽瓦斯量，Mm 3；K可 可抽系数；K可 K 1K2KgK1煤层瓦斯排放系数；K1K 3(X Xk)XK3瓦斯涌出程度系数，按经验取之或实测确定；X煤层原始瓦斯含量，m 3/t；Xk运到地面煤的残余瓦斯含量，m 3/t；K2负压抽采时抽采作用系数，K 21.11.2；Kg矿井瓦斯抽采率，%。瓦斯可抽量计算结果见表4-5-5。表 4-5-5 瓦斯可抽量计算结果表煤层 原始瓦斯含量 残余瓦斯含量 瓦斯涌出程度系
12、数 瓦斯排放系数 抽采作用系数 矿井瓦斯 抽采率 瓦斯储量 Mm3 可抽瓦斯量 Mm3m3/t Xk K3 K1 K2 KgM12 9.856 3 0.8 0.56 1.2 15.03 4.55M13 6.916 2 0.8 0.57 1.2 9.30 2.86M14 6.766 2 0.8 0.56 1.235%8.42 2.55合计 32.75 9.96（二）瓦斯涌出量计算本矿井可采煤层为 M0、M12、M13、M14 煤层，由于 M0 煤层与 M12 煤层的层间距为 60m，对 M12 煤层的瓦斯涌出量不会造成影响，因此，只考虑 M13、M14 煤层的瓦斯涌出量会影响 M12 煤层。工作
13、面瓦斯涌出量由本煤层、临近层和围岩三部份组成，采用瓦斯涌出量预测法计算瓦斯涌出量。1、有邻近层时回采瓦斯涌出量计算qf=qb+qn式中：qf开采层瓦斯涌出量，m 3/t；qb开采层本层瓦斯涌出量，m 3/t；qn邻近层瓦斯涌出量，m 3/t。（1）开采层本层瓦斯涌出量 hszdwWmK0b式中：Kw围岩瓦斯涌出系数，全部陷落法管理顶板取 1.3；Kd丢煤损失系数，K d=100/（100C） ，C 为损失率，%，计算得 Kd =1.03；Kz掘进回采巷道瓦斯预排系数，K z=（L 2h）/L，L 为工作面长度 102m，h 为掘进预排宽度，本矿井为无烟煤，取 10m，计算得 Kz=0.8；Ks
14、瓦斯涌出程度系数，取 0.8；m开采层厚度，m；m0开采分层厚度，m；Wh本煤层瓦斯含量，根据上述瓦斯含量预测值，M12 煤层+1400m 的瓦斯含量为 9.856m3/t；根据以上数据，代入公式可得开采 M12 煤层+1400m 标高时，本层瓦斯涌出量为： tmWmKhszdw /46.85.931/.80.31.q 30b （2）邻近层瓦斯涌出量 isib0nq式中：mi邻近煤层厚度，m；bi邻近煤层瓦斯涌出程度系数，其计算公式：b i=LWiic)(Wi第 i 邻近层瓦斯含量，m 3/t；Wcii 邻近层残余瓦斯量，m 3/t；Lii 邻近层的瓦斯排放带宽度，m，其计算公式：L i=；t
15、gH2Hi第 i 煤层与开采层的间距，m；卸压角， （） ；L回采工作面长度，102m；根据以上数据，代入公式可得邻近层 M13、M14 煤层的瓦斯涌出量为： 14140131300nq WKbmKbmWKbmssisi 代入以上数据可得 qn=2.144m3/t。则回采面瓦斯涌出量为：q f=qb+qn=8.446+2.144=10.59m3/t。2、掘进面瓦斯涌出量计算掘进工作面瓦斯涌出 qj 来源包括两部份：一是暴露煤壁涌出瓦斯，二是破落煤块涌出瓦斯。其涌出量计算公式如下：qj= qm + qL式中：qj掘进工作面瓦斯涌出量，m 3/t；qm掘进煤壁瓦斯涌出量，m 3/t，其计算公式如下
16、：qm=nmVqv（ ） ，代入数据得 qm=0.131m3/t；1/L20VqL落煤瓦斯涌出量，m 3/min，其计算公式如下：qL=sV（W hW C)，代入数据得 qL=0.056m3/t；n暴露煤面个数，单巷掘进时 n=2；m煤层厚度，m；V巷道平均掘进速度，0.003m/min；qv煤壁瓦斯涌出初速度，m 3/（m 2min） ，参照如下公式：qv=0.026 0.0004（V r） 2+0.16W hVr煤的挥发份，% ；Wh煤层瓦斯含量，m 3/t；L0巷道瓦斯涌出量达到最大稳定值时的巷道长度，根据经验取 100m；s掘进端头见煤面积，3.25m 2；原煤容重，1.5t/m 3；
17、WC煤层残存瓦斯含量，M12 煤层挥发分 7.29%，查表取6m3/t；根 据 以 上 经 验 数 据 代 入 公 式 可 得 ： qj=qm+qL=0.131+0.056=0.187m3/t。3、采空区瓦斯涌出量计算qk=K（q c+qj）式中：qk采空区瓦斯涌出量，m 3/t；K采空区瓦斯涌出系数，一般为 0.150.25；qc采出煤的瓦斯涌出量，m 3/t；qj掘进煤的瓦斯涌出量，m 3/t。代入数据可得 qk=0.809m3/t。4、矿井瓦斯涌出量计算q 矿 =qf+qj+qk=10.59+0.187+0.809=11.586m3/t则矿井绝对瓦斯涌出量按日产量 455t/d 计算q
18、掘 =q 相 T/1440=11.586455/1440=3.66m3/min式中：q 掘 绝对瓦斯涌出量，m 3/min；q 相 矿井相对瓦斯涌出量，m 3/t；T矿井最大日产量，t/d ；经上述计算得 q 绝 =3.66m3/min。根据上述计算结果，矿井相对瓦斯涌出量预测值（含回采面瓦斯涌出量、掘进面瓦斯涌出量、采空区瓦斯涌出量）为 11.586m3/t，绝对瓦斯涌出量为 3.66m3/min。其中本煤层瓦斯涌出量占 80%，邻近层瓦斯涌出量占 20%。（三）抽放瓦斯的必要性和可能性1、抽放瓦斯的必要性（1）相关规定要求根据煤矿安全规程第一百四十五条规定：有下列情况的矿井，必须建立地面永
19、久瓦斯抽放系统或井下临时瓦斯抽放系统：1） 一 个 采 煤 工 作 面 的 瓦 斯 涌 出 量 大 于 5m3/min 或 一 个 掘 进 工 作 面瓦 斯 涌 出 量 大 于 3m3/min， 用 通 风 方 法 解 决 瓦 斯 有 问 题 不 合 理 的 。2）矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的：大于或等于 40m3/min；年产量 1.01.5Mt 的矿井，大于 30m3/min；年产量 0.61.0Mt 的矿井，大于 25m3/min；年产量 0.40.6Mt 的矿井，大于 20m3/min；年产量小于或等于 0.4Mt 的矿井，大于 15m3/min。3）开采有煤与瓦斯突出危险煤层的。
20、根据贵州省安全生产监督管理局、贵州煤矿安全监督局、贵州省煤炭管理局文件（黔安监管办字【2007】345 号）关于加强煤矿建设项目煤与瓦斯突出防治工作的意见，青松岭煤矿按照煤与瓦斯突出矿井设计，必须建立地面永久瓦斯抽放系统。（2）瓦斯涌出治理需要绝对瓦斯涌出量与矿井生产产量有关系，青松岭煤矿设计生产能力 150kt/a，全矿布置一个回采工作面、两个煤巷掘进工作面，矿井绝对瓦斯涌出量可达到 3.66m3/min。根据矿井通风能力计算，工作面风流能够稀释一部分瓦斯涌出量，剩余的瓦斯涌出量必须由瓦斯抽放系统进行抽放排除。（3）综合利用需要瓦斯是一种优质、洁净的能源，将抽出的瓦斯加以利用，可以变废为宝，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，矿井的瓦斯储量为 32.75Mm3，可抽瓦斯量约为 9.96Mm3，矿井瓦斯资源比较丰富。因此，从煤层气资源开发利用和环保的角度看，建立瓦斯抽放系统进行瓦斯抽放，还具有一定的
