某煤矿二井瓦斯抽采工程设计.doc

XXXXXXXX能源有限公司XX煤电一体化项目XX煤矿二井瓦斯抽采工程设计说 明 书XX国际工程集团XX设计研究院二一年七月目 录前 言1第一章 矿井概况4第一节 井田概况4第二节 煤层赋存及地质构造5第三节 矿井开拓与开采9第四节 矿井通风10第二章 瓦斯资源及抽采条件14第一节 煤层瓦斯基本参数14第二节 矿井瓦斯储量19第三节 矿井瓦斯可抽量21第四节 矿井瓦斯涌出量22第五节 瓦斯抽采必要性和可行性26第三章 瓦斯抽采方法29第一节 瓦斯来源分析29第二节 抽采瓦斯方法选择30第四节 钻孔、钻场及抽采巷布置43第四节 抽采参数的确定49第六节 抽采面接替、配置及抽采量预计51第七节 钻机选型及工程量预计54第四章 瓦斯抽采系统及设备选型56第一节 抽采系统的选择56第二节 抽采设备选型计算64第五章 瓦斯利用69第一节 瓦斯利用途径69第二节 瓦斯利用方案70第六章 地面工程71第一节 抽采站工业场地总平面布置71第二节 抽采站建筑73第三节 设备安装及管网布置77第四节 给水、排水79第五节 采暖、供热与通风84第七章 供电及通讯87第一节 抽采站供、配电及照明87第二节 通讯90第八章 瓦斯抽采监测及控制92第一节 概 述92第二节 抽采监测系统设计总体方案93第三节 抽采监测系统设计94第九章 环境保护97第一节 抽采瓦斯工程对环境的影响97第二节 污染防治措施97第三节 抽采站绿化98第十章 抽采瓦斯组织管理及安全措施99第一节 组织管理99第二节 安全措施101第十一章 技术经济103第一节 劳动定员103第二节 投资概算104附件：1、设计委托书附录：1、概算书2、主要机电设备及器材目录3、矿井瓦斯涌出量预测附 图 目 录序号图纸名称图号备注1井田开拓方式及瓦斯含量等值线C1858b1731采用2采区巷道布置及瓦斯含量等值线C1858b1732采用3瓦斯抽采站场地总平面布置图C1858b4821新制4投产初期瓦斯抽采管路系统及瓦斯抽采监测系统图C1858b1734新制5井下抽采管路敷设平面图C1858b1735新制6瓦斯抽采方法示意图C1858b1736新制7瓦斯泵房设备布置平面图C1858b1737新制8瓦斯抽采泵房平面布置图C1858b690-01新制9瓦斯泵房正立面图及11剖面图C1858b690-01新制10瓦斯抽采10kV配电系统图C1858b25901新制11瓦斯抽采10kV配电室C1858b25902新制前 言XX井田位于XXXX向斜的西段南翼，地处XX县城西，直线距离20km，行政区划属XX县XX、XX乡和XX乡。以8勘探线附近的XX河谷为界划分为东西两区，采用一矿两井的建设模式，一井开发XX井田西区，二井开发XX井田东区。二井走向长约2.85.7km，倾向宽3.44.7km，面积18.018km2。井田内共有地质资源量58.96Mt，设计可采储量44.23Mt。矿井设计生产能力为0.6Mt/a，矿井服务年限52.7a，其中+1100m水平服务年限28.1a。根据云南省煤炭地质勘查院2006年6月提交的云南省XX县XX煤矿区XX井田勘探报告和煤炭科学研究总院XX研究院2007年1月提交的XX煤矿建井前煤与瓦斯突出危险性评价报告，C5煤层瓦斯含量较高，并有煤与瓦斯突出危险，经预测开采+1100m水平时最大绝对瓦斯涌出量为24.16m3/min，最大相对瓦斯涌出量为17.93m3/t，瓦斯已成为制约矿井安全生产的主要因素。因此，为了保证井下安全生产和降低采掘工作面的瓦斯涌出量，必须进行瓦斯抽采。受XXXXXXXX能源有限公司的委托，我院承担了XX煤矿二井瓦斯抽采工程设计。一、编制设计的依据及执行的规程规范（一）编制设计的依据1、云南省煤炭地质勘查院2006年6月提交的云南省XX县XX煤矿区XX井田勘探报告。2、煤炭科学研究总院XX研究院2007年1月提交的云南XXXXXXXX能源有限公司XX煤矿建井前煤与瓦斯突出危险性评价报告。3、我院编制的XXXXXXXX能源有限公司XX煤电一体化项目XX煤矿二井初步设计说明书。（二）执行的规程规范1、XX国际工程集团XX设计研究院主编的煤矿瓦斯抽采工程设计规范（GB50471-2008）2、国家安全生产监督管理总局2009年5月14日发布的防治煤与瓦斯突出规定。3、国家安全生产监督管理总局2006年12月1日发布的煤矿瓦斯抽采基本要求（AQ1026-2006）。4、国家安全生产监督管理总局2006年12月1日发布的煤矿瓦斯抽采规范（AQ1027-2006）。5、国家安全生产监督管理总局2006年5月1日发布的矿井瓦斯涌出量预测方法（AQ1018-2006）。6、煤矿安全规程（2010年）。二、抽采系统主要内容和技术指标1、建高、低负压抽采系统，高、低负压抽采系统分别选择2BEP 5202型、2BEP 6002型水环式真空泵2台，1用1备，各配1台YB245034型防爆电机（280kW、电压10kV）；2、建两趟瓦斯抽采管路，主管管径分别为D450mm、D500mm，管材均为煤矿井下用钢丝骨架聚乙烯管；3、设计瓦斯抽采量：高负压：52.67m3/min（混合量），15.8m3/min（纯量）；低负压：76.92m3/min（混合量），5.0m3/min（纯量）；4、瓦斯抽采站占地面积：0.64ha，建筑面积：645m2；5、抽采工程投资总额：3441.56万元，吨煤投资57.36元；矿建工程：244.52万元；建筑工程：373.78万元；设备购置：646.46万元；安装工程：1286.76万元；工程建设其他费用577.01万元；预备费312.87万元。6、抽采系统服务范围：+1100m水平，服务年限：28.1年。第一章 矿井概况第一节 井田概况一、位置与交通XX井田西区位于XXXX向斜的西段南翼，地处云南省XX县城西，直线距离20km，行政区划属XX县XX、XX乡。井田南缘的XX至省级公路11km，有乡村公路相接，至县城29km，至镇雄县城直线距离45km；至昭通市直线距离118km；南至最近的内昆铁路盐津车站直线距离62km；北至四川最近的宜宾长江码头直线距离96km。上述各地皆有省、县级公路相通，此外，正在建设的巧家至XX的二级公路自井田南侧外围通过。区内交通以公路为主，交通较为方便。二、井田范围和煤炭储量1、井田范围根据矿区总体开发规划，XX井田以8勘探线附近的XX河谷为界划分为东西两区，二井开发XX井田东区。井田范围西以XX河谷为界，东以蔡家坝断层为界，北（深部）止于煤层±0m标高，南（浅部）止于煤层露头或地方、乡镇煤矿开采区边界线。井田走向长约2.85.7km，倾向宽约3.44.7km，面积约18.018km2。2、煤炭储量XX二井煤炭地质储量为58.96Mt，其中C5煤层地质储量43.46Mt，C1煤层地质储量15.50Mt。可采储量为44.23Mt，其中C5煤层可采储量41.99Mt，C1煤层可采储量2.18Mt。详见表1-1-1。表1-1-1 矿井煤炭储量汇总表煤层号地质储量（Mt）可采储量（Mt）备注C115.5011.21C543.4633.02合计58.9644.23三、矿井设计生产能力和服务年限XX二井设计生产能力为0.60Mt/a，矿井设计服务年限为52.7a。其中第一水平（+1100m水平）服务年限为28.1a。第二节 煤层赋存及地质构造一、煤层赋存情况1、含煤地层本井田含煤地层为上二叠统长兴组（P2c）与龙潭组（P2l）。长兴组地层平均厚39m，含煤线及薄煤18层，单层厚0.132.30m，煤层总厚1.195.14m，含煤系数313%。含可采煤层1层（C1煤层），煤层厚01.80m；可采含煤系数05%。龙潭组地层平均厚105m，含煤18层，单层厚0.111.51m，普遍集中分布于上段（P2l2）顶部，煤层总厚1.8512.17m，含煤系数212%。含可采煤层1层（C5a），煤层厚111.50m，可采含煤系数0.9511%。综上所述，井田上二叠统整个含煤性为中等，煤层集中分布于煤系地层剖面的上部，以薄煤层为主，大部煤层未达工业厚度，可采煤层层数较少。2、可采煤层井田可采煤层为C1、C5两层，其层间距3148m，平均38m，其中C5为主要可采煤层，C1为次要可采煤层。现将这2层可采煤层的情况分述如下：（1）C1煤层位于长兴组（P2c）顶部，据控制点揭露，独立煤层全厚02.30m，平均1.16m，资源储量采用厚度01.80m，平均0.99m。一般含夹矸12层，单层一般厚0.020.50m，其岩性一般为高岭石泥岩，局部为灰色泥岩，煤层结构简单。该煤层井田大部可采，在4线以西煤厚普遍在1.10m以上，相对较厚，在4线以东煤厚普遍在1.00 m以下，且在4、67线之间出现不可采区，煤层厚度有向深部总体变薄的趋势。煤层直接顶板一般为泥质灰岩，局部为泥质粉砂岩，厚度0.301.14m，一般0.600.80m。直接底板以灰色泥岩、泥质粉砂岩为主，局部为高岭石泥岩或炭质泥岩，厚度0.155.23 m。（2）C5煤层位于龙潭组顶部，煤层有分叉合并现象，一般分叉为上、下两层，局部达三层；普遍以上分层（C5a）厚度较大、层位最稳定，下分层（C5b）变化大，层位极不稳定，常尖灭或变薄不可采。据控制点揭露，C5a独立煤层全厚1.0011.51m，平均2.96m。资源量采用厚1.009.93m，平均2.83m，煤层全区可采。含夹矸04层，一般13层，单层厚0.030.65m，岩性为高岭石泥岩或灰色泥岩，高岭石夹矸常存在于煤层中上部，一般有上、下两层，上层为棕色隐晶质高岭石泥岩，下层为棕色细晶质高岭石泥岩，其厚度较薄，一般仅数cm。煤层在68线浅部为C5a与C5b合并区，煤层一般特厚，普遍在611m之间，为厚煤中心带，向东、西两端及深部分叉变薄的规律性明显，此外在井田西部亦有个别钻孔合并增厚现象。煤层直接顶板一般为深灰色泥岩，局部为泥质灰岩，厚度0.094.60m，一般0.501.50m；直接底板为浅灰色泥岩、砂质泥岩，厚0.502.87m，一般12m。可采煤层特征见表1-2-1。煤层倾角在2842°之间变化；沿走向由西向东，沿倾向由浅至深有逐渐变缓的趋势。二、地质构造井田位于XXXX向斜的西段南翼，为一单斜构造。地层走向近东西，倾向340350o，倾角2842o，有由西向东、由南向北，逐渐变缓的明显趋势。井田内无其它次级褶曲，与区域构造规律一致，断裂构造不发育。井田东区勘探共发现断层8条，其中地表及生产巷道发现3条，钻探发现隐伏断层5条。以井田东区边界蔡家坝断层规模最大，落差达180m，其余均属小断层，主要分布在一水平及边界断层旁侧。综上所述，井田为单斜构造，地层倾斜度中等，变化规律性明显。断裂构造不发育，较大断裂构造位于井田东端，属边界断层，井田内部仅以隐伏小断层为主，且属零星分布。故全区地质构造复杂程度属简单类型。表1-2-1 可采煤层特征表煤层号全层真厚采用真厚层间距结构复杂程度主要变化特征可采程度对比可靠程度原煤灰分标准差原煤硫分标准差煤类煤层稳定程度类型两极值夹矸层数平均值(m)复杂程度C102.3001.803148124线以西，煤厚普遍在1.10m以上，相对较厚。467线之间深部出现不可采区。大部可采可靠9.931.99贫煤较稳定型1.160.99简单C5a1.011.511.09.933804在6-8线浅部C5b合并增厚，向东方向及深部分叉变薄。全区可采可靠6.100.55贫煤较稳定稳定型2.962.83较简单第三节 矿井开拓与开采一、开拓方式XX煤矿一井与二井共用一个主工业场地、一套生产系统。二井采用平硐开拓，主平硐井口位于井田东区西南侧的王家寨，沿煤系地层底板布置至玄武岩地层，再向东沿走向布置运输大巷，主平硐井口标高+1096m，长度180m。采区上山布置在91010勘探线间，回风井布置在910勘探线东侧的煤层露头底板，通过回风石门与采区上山联系，形成矿井进、回风系统。回风井井口标高+1308m，长306m。为减轻其通风负担，增加矿井安全出口，提高矿井抗灾能力，设计将采区轨道上山通达地面，布置为采区进风井，地面不布置工业设施。全井田划分为+1100m、+500m二个水平，深部二水平采用暗斜井开拓。开拓方式详见插图1-3-1和附图1858b-173-1。二、采区划分及开采顺序井田呈单斜构造，煤层倾角20°27°，井田东西走向长2.85.7 km，+1100m水平共划分3个采区，其中上山1个采区，下山2个采区，+500m水平共划分4个采区，其中上、下山各2个采区。全井田共划7个采区，每个采区均为双翼采区，采区走向长度在28003000m之间。本井田有可采煤层2层，C5煤层上距C1煤层约3148m，平均为38m，+1100m水平C1煤层薄化不可采，因此投产时设计仅考虑开采C5煤层。+500m水平煤与瓦斯突出危险性大，设计推荐选择C1煤层作保护层先行开采，即先采C1煤层、后采C5煤层；采区开采顺序为由东近至西；采区内工作面采用后退式开采；沿倾斜方向采用先采上区段，后采下区段的下行式顺序。三、采区巷道布置设计推荐在煤系地层底部的岩层中布置一组采区轨道、回风、运输上山。上山布置在距C5煤层底板法线距离14m左右的细砂岩层中，从上山利用各分段的轨道、运输、回风石门揭穿煤层，布置顺槽，形成回采工作面开采。采区巷道布置详见插图1-3-2和附图1858b-173-2。四、采煤方法与顶板管理矿井投产时开采+1100m水平上山东零采区，布置1个C5煤层综采工作面，选择MG300/700-WD型采煤机和ZZ5600/17/35型支撑掩护式支架，煤方法为走向长壁采煤法，全部陷落法管理顶板，年推进度按1200m设计，回采工作面生产能力为0.587Mt/a。第四节 矿井通风一、矿井瓦斯等级根据XX煤矿建井前煤与瓦斯突出危险性评价报告提供的资料，C5煤层的瓦斯放散初速度P在3540间，平均为38；坚固性系数在0.180.19之间，平均为0.19，均小于0.5；煤的结构破坏类型一般为类，煤层较松软；煤层瓦斯压力较高，平均为1.591MPa。根据防治煤与瓦斯突出规定第13条的规定，C5煤层具有突出煤层危险性，同时根据国家煤矿安全监察总局（煤安监监察200654号）文的要求，本矿井按煤与瓦斯突出矿井进行设计。C5煤层的突出区域主要在深部水平，一水平（+1100m水平）仅下山区域最下一个区段存在煤与瓦斯突出的危险性，C5煤层煤与瓦斯突出的区域详见插图1-3-1和1858b-173-1。二、通风方式XX二井煤层出露地表，根据矿井开拓开采布置及井口工业场地位置，矿井通风方式为分区式。矿井达产时，共有4个井筒，即主平硐、出煤口、中寨进风井及中寨回风井。三、矿井风量、通风阻力及等积孔矿井设计供风量为86 m3/s，回采工作面设计供风量为20 m3/s，普掘工作面设计供风量为10m3/s，综掘工作面设计供风量为12m3/s。中寨风井第一台风机的服务范围是为东零采区和东一二采区，通风容易期通风阻力为907.2Pa，通风困难期巷通风阻力为1729.3Pa。通风容易期等积孔3.40m2，通风困难期等积孔2.46m2。通风容易期和通风困难期矿井风量、通风阻力及等积孔见下表。表1-3-1 矿井回风井风量、通风阻力及等积孔通风时期风井名称风量（m3/s）摩擦阻力（Pa）等积孔（m2）容易时期中寨回风井86907.23.40困难时期中寨回风井861729.32.46四、矿井主扇型号设计选用2台FBCDZ-10-27B型轴流通风机（n580r/min），平时1台工作，1台备用检修，每台通风机各配2台YBFe450S2-10型（220kW、10kV）防爆电动机。第二章 瓦斯资源及抽采条件第一节 煤层瓦斯基本参数一、煤层瓦斯含量1、C5煤层瓦斯含量（1）地勘报告C5煤层瓦斯含量地勘期间，在XX全井田范围内先后从27个钻孔和浅部7个生产矿井中共采C5a煤层瓦斯样35件，C5b煤层瓦斯样1件，C5a煤层顶、底板瓦斯样各1件。测得C5a煤层瓦斯含量0.0540.55 m3/t·r，平均6.23 m3/t·r。其中位于XX二井井田范围内的钻孔瓦斯样11件，浅部生产矿井中瓦斯样2件，测得C5煤层平均瓦斯含量仅4.79 m3/t·r，详见表2-1-1。（2）C5煤层瓦斯含量修正在地质勘探过程中，由于受到瓦斯样采样方法和瓦斯含量测定技术的限制，所测定的瓦斯含量普遍偏低，与瓦斯赋存实际情况有一定出入。煤炭科学研究总院XX研究院在编制XX煤矿建井前煤与瓦斯突出危险性评价报告时，首先在实验室对来自本矿井浅部的蔡家湾煤矿、座房坡煤矿等小窑的煤样进行了测定，获取C5煤层有关的瓦斯参数，其次对XX煤矿地质勘探报告中已提供的瓦斯含量资料进行分析、整理、研究，并对部分瓦斯含量资料进行修正，修正的主要内容包括：首先对同一钻孔采取多件瓦斯样的测定结果取平均值，然后将可燃基瓦斯含量换算成原煤瓦斯含量；根据国内部分煤矿井下实测瓦斯含量与地勘钻孔瓦斯含量的对比分析，并结合XX煤矿的瓦斯赋存状况，考虑一个瓦斯含量修正系数，其值取1.02.5，瓦斯含量较低者取大值，瓦斯含量较大者取小值。对瓦斯含量小于1m3/t的修正系数均取2.5，对瓦斯含量大于15m3/t的修正系数均取1.0；对靠近煤层露头钻孔瓦斯含量小于2m3/t的一律按2m3/t考虑（处于瓦斯风化带的瓦斯含量一般为2m3/t）。对钻孔瓦斯含量明显偏低（与周围钻孔比较），参照邻近钻孔的瓦斯含量修正。修正后瓦斯含量为2.012.10m3/t，平均为7.52m3/t，详见表2-1-1。（3）C5煤层瓦斯含量赋存规律根据修正后的煤层瓦斯含量绘制了XX二井C5煤层瓦斯含量等值线图，详见插图1-3-1、1-3-2和附图1858b-173-1、1858b-173-2。从瓦斯含量等值线图分析，可以看出煤层瓦斯含量分布有以下规律：从煤层倾斜走向看，原煤瓦斯含量总体趋势是随埋藏深度的增加而增大，随煤层标高的降低而增大。根据修正后的原煤瓦斯含量与埋藏深度和煤层标高进行线性回归分析，得出XX二井C5煤层瓦斯含量与埋藏深度和煤层标高的线性关系，详见图2-1-1，原煤瓦斯含量与埋藏深度的线性关系为：W=0.0111H+2.97，其相关系数R=0.931，瓦斯含量随埋藏深度的变化梯度为：埋藏深度每增加90.1m，瓦斯含量增加1m3/t；原煤瓦斯含量与煤层标高的线性关系为：W= -0.008H + 14.14，其相关系数R=0.664，瓦斯含量随煤层标高的变化梯度为：煤层标高每降低125m，瓦斯含量增加1m3/t。表2-1-1 XX二井C5煤层原煤瓦斯含量表煤层钻孔编号采样标高(m)采样深度(m)可燃基瓦斯含量(m3/t)煤质分析(%)修正后瓦斯含量(m3/t)MadAdVdafC58011032.1268.522.190.4530.2612.503.95802-1786.38321.767.830.3419.9412.956.30803-1386.47727.357.640.7021.1213.1510.59903586.90715.409.240.7021.1213.1512.1091011065.25292.100.870.7021.1213.155.979102813.60339.152.660.7021.1213.156.5010011113.14242.934.360.7021.1213.157.031002866.81342.008.300.7021.1213.156.531003430.57758.345.440.7021.1213.1511.2310111128.77342.800.370.7021.1213.156.541103866.16353.303.840.7021.1213.156.01蔡家湾0.7021.1213.152.00座房坡0.7021.1213.154.39平均4.797.52C19101252.004.631.0036.9115.18未修正903670.552.910.2633.8620.18未修正图2-1-1 C5煤层原煤瓦斯含量与埋深和标高的变化趋势图从煤层走向看，XX井田东翼（二井）煤层的瓦斯含量相对较小，XX井田中部和西翼（一井）的煤层瓦斯含量相对较高。2、C1煤层瓦斯含量地勘期间，在XX全井田范围内从5个钻孔采取C1煤层瓦斯样5件，其中位于XX二井井田范围内瓦斯样2件，测得C1煤层瓦斯含量分别为2.91 m3/t·r、4.63 m3/t·r，平均3.77m3/t·r，由于C1煤层瓦斯样数量太少，不能找出C1煤层瓦斯含量与埋深和标高的变化规律。另外煤炭科学研究总院XX研究院在修正瓦斯含量时并未涉及C1煤层，经对同一钻孔C1、C5煤层瓦斯样测定结果对比分析发现，C5煤层比C1煤层瓦斯含量大，为确保安全，本次设计C1煤层瓦斯含量取对应位置的C5煤层瓦斯含量。二、煤的工业分析及瓦斯吸附常数分别在浅部XX煤矿、木丈沟煤矿采取了2件煤样，送XX煤科研究院进行测试，对C5煤进行了工业分析、测定了瓦斯吸附常数、孔隙率、瓦斯放散初速度和煤的坚固性系数等参数。测得XX煤矿、木丈沟煤矿煤层瓦斯吸附常数a值分别为26.2093 m3/t、28.6597 m3/t，b值分别为0.9538、1.0672，其余各参数见表2-1-2、表2-1-3。表2-1-2 煤的工业分析及瓦斯吸附实验测定表矿井煤层工业分析（%）真密度（t/m3）视密度（t/m3）孔隙率(%)瓦斯吸附常数MadAdVdafabXXC50.7929.3514.651.641.4511.5926.20930.9538木丈沟C50.6112.8811.641.481.396.0828.65971.0672表2-1-3 煤的瓦斯解吸特性及坚固性系数测定表矿井煤层采样地点瓦斯放散初速度P坚固性系数f备注XXC5新3#掘进头350.19浅部生产小窑XXC52#眼掘进头400.19浅部生产小窑木丈沟C5东翼掘进头400.19浅部生产小窑木丈沟C5西翼掘进头360.18浅部生产小窑三、煤层瓦斯压力煤科总院XX研究院受业主委托已在XX煤矿和木丈沟煤矿井下采集C5煤层煤样，根据实验室测定的瓦斯吸附常数a、b值等参数和修正后的瓦斯含量，代入郎格缪尔方程即可计算出煤层瓦斯压力。经计算，XX全井田C5煤层的瓦斯压力为0.0217.87MPa，瓦斯压力的平均为1.001MPa，而XX二井C5煤层的瓦斯压力为0.171.567 MPa，瓦斯压力的平均值仅为0.65MPa。四、煤层透气性系数由于XX二井还未开始建设，目前还不具备在井下直接测定煤层透气性系数、百米钻孔自然瓦斯涌出量及其衰减系数等参数的条件。根据煤炭科学研究总院西安研究院提交的XX井田煤层气7801井试井测试成果报告，XX井田7801井C5煤层渗透率为0.51md，而测试地点C5煤层无大的地质构造，处于正常应力场范围内，测试方法科学合理，测试成果真实可信。从测试成果可知，本井田C5煤层渗透性较好，该井田煤层煤层的可抽性位于云南省所有煤田的前列。依据煤矿瓦斯抽采工程设计规范（GB50471-2008），C5煤层属容易抽采煤层，具有较好的抽采条件。根据XX煤矿地质勘探报告，C5a煤层具强玻璃光泽，中条带状结构；C1煤层为暗淡光泽，细条带状结构。内生裂隙发育，局部被方解石薄膜和黄铁矿晶粒充填。另外煤炭科学研究总院XX研究院在编制XX煤矿XX煤矿建井前煤与瓦斯突出危险性评价报告时，分别在XX煤矿、木丈沟煤矿采取了2个煤样，经实验室测定，测得C5a煤层孔隙率分别为11.59%和6.08%，测得C5a煤层水份分别为0.79%和0.61%，C5a煤层孔隙率较高，C5a煤层水份较低。煤层的结构、孔隙率及水份等因素均表明本井田煤层具有较好的抽采条件。在矿井建成投产后，尽快委托有资质的单位对本井田煤层瓦斯基本参数进行考查，现场测定煤层透气性系数、百米钻孔瓦斯流量及其衰减系数、并验证煤层瓦斯压力、煤层瓦斯含量及赋存规律，以便指导矿井安全生产和瓦斯抽采。第二节 矿井瓦斯储量根据煤矿瓦斯抽采工程设计规范（GB50471-2008），矿井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岩层赋存的瓦斯总量，包括可采煤层、不可采煤层以及围岩中所赋存的瓦斯，其计算公式如下：WkW1 + W2 + W3式中：Wk矿井瓦斯储量，Mm3；W1可采煤层瓦斯储量总和，Mm3；W1åA1i·X1iA1i每一可采煤层的煤炭储量，Mt；X1i每一可采煤层的瓦斯含量，m3/t；W2采动影响范围内不可采邻近层的瓦斯储量总和，Mm3；W2åA2i·X2iA2i可采煤层采动影响范围内每一不可采煤层的煤炭储量，Mt；X2i可采煤层采动影响范围内每一不可采煤层瓦斯含量，m3/t；W3围岩瓦斯储量，Mm3；W3K（W1 + W2）K围岩瓦斯储量系数，一般取K=0.050.20；根据地勘报告，本矿井可采煤层仅有C1、C5共2层，XX二井煤炭地质储量为58.96Mt，其中C5煤层地质储量43.46Mt，C1煤层地质储量15.50Mt。C5煤层平均瓦斯含量为7.52m3/t，C1煤层平均瓦斯含量同样按7.52m3/t考虑，可采煤层瓦斯储量总和为：W143.46×7.52 + 15.50×7.52 = 443.38Mm3根据地勘报告，长兴组地层和龙潭组地层均含煤线及薄煤18层，一般可以对比的编号煤层有C1、C2、C3、C4、C5a、C5b、C6等几层，单层厚0.132.30m，煤层总厚1.195.14m，龙潭组地层含煤系数为313%，单层厚0.1011.51m，普遍集中分布于上段（P2l2）顶部，煤层总厚1.8512.17m，含煤系数为212%。除C1为局部可采、C5为全区可采煤层外，其它均为不可采煤层。地勘报告未提供各不可采煤层煤炭储量，更未提供不可采煤层瓦斯含量，设计按不可采煤层总厚度估算，本井田内不可采煤层总厚度占可采煤层总厚度的1520%左右，不可采煤层瓦斯储量按可采煤层的20%考虑：W2443.38×20%=88.68 Mm3根据地勘报告，C1煤层顶板为灰白色灰岩、粉晶结构，具缝合线构造，坚硬致密，底板为灰岩、粉砂质泥岩；C5a煤层顶板为炭质泥岩，老顶为灰色粉砂质泥岩，底板为灰白色泥岩，岩芯较破碎。因此围岩瓦斯储量系数K取0.2。W30.2×（443.38 + 88.68）=106.41 Mm3故XX二井瓦斯储量总和为：W3443.38 + 88.68 + 106.41 =636.47 Mm3第三节 矿井瓦斯可抽量可抽瓦斯量系指矿井瓦斯储量中在目前的开采条件和技术水平下能被抽出来的瓦斯量。采用下式计算：WcWk·K式中：Wc矿井可抽瓦斯量，Mm3；Wk矿井瓦斯储量，Mm3；K矿井瓦斯抽采率，%；因本井田瓦斯涌出主要来自于C5煤层，属于容易抽采煤层，抽采方式+1100m水平以本煤层预抽为主，+500m水平以卸压抽为主，所以取矿井瓦斯抽采率K=45%，则XX二井瓦斯可抽量为：Wc636.47×45% = 286.41 Mm3第四节 矿井瓦斯涌出量一、矿井瓦斯涌出量预测方法本次设计采用矿井瓦斯涌出量预测方法（AQ1018-2006）预测矿井瓦斯涌出量，该预测方法又分为分源预测法和矿山统计法，XX二井为新建矿井，故采用分源预测法预测本矿井瓦斯涌出量，预测方法如下：1、回采工作面瓦斯涌出量回采工作面瓦斯涌出量由开采层（包括围岩）和邻近层两部份组成，计算公式如下：q采= q1 + q2式中：q采回采工作面相对瓦斯涌出量，m3/t；q 1开采层相对瓦斯涌出量，m3/t；q2邻近层相对瓦斯涌出量，m3/t；（1）开采层瓦斯涌出量当开采层不分层开采时瓦斯涌出量计算式如下：式中：1围岩瓦斯涌出系数；2回采工作面丢煤涌出系数，其值为回采率的倒数；3顺槽掘进预排系数，后退式回采，3=(B-2b)/B，B 回采工作面长度，m；b 顺槽瓦斯预排宽度，m；m开采层厚度，m；M工作面采高，m；W0煤层原始瓦斯含量，m3/t；Wc煤层残存瓦斯含量，m3/t。当开采层分层开采时瓦斯涌出量计算式如下：式中：f分层瓦斯涌出系数；其余符号意义同前（2）邻近层瓦斯涌出量式中：q2 邻近层相对瓦斯涌出量，m3/t；邻近层瓦斯排放率，%；W0i各邻近层原始瓦斯含量，m3/t；Wci各邻近层残存瓦斯含量，m3/t；mi各邻近层煤厚，m；其余符号意义同前。2、掘进面瓦斯涌出量计算掘进工作面瓦斯涌出来源包括两部份，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：q掘= q3 + q4q3=D×V×q0×(2)q4=S×V××(W0Wc)式中：q掘掘进面绝对瓦斯涌出量，m3/min；q3掘进巷道煤壁绝对瓦斯涌出量，m3/min；q4掘进巷道落煤绝对瓦斯涌出量，m3/min；D巷道断面内暴露煤壁面周边长度，m；V巷道平均掘进速度，m/min；L掘进煤巷长度，m；q0掘进面煤壁瓦斯涌出初速度，m3/(m2·min)；q0=0.026 0.0004×(Vr)2+0.16 ×W0式中：Vr掘进煤层原煤挥发份，%S掘进煤巷断面积，m2；原煤容重，t/m3；其余符号意义同前。3、采区瓦斯涌出量计算式中：q区生产采区相对瓦斯涌出量，m3/t；K生产采区内采空区瓦斯涌出系数；q采i第i个回采工作面相对瓦斯涌出量，m3/t；Ai第i个回采工作面的日产量，t；q掘i第i个掘进工作面绝对瓦斯涌出量，m3/min；Ao生产采区平均日产量，t。4、矿井瓦斯涌出量式中：q井矿井相对瓦斯涌出量，m3/t；q区i第i个生产采区相对瓦斯涌出量，m3/t；Aoi第i个生产采区平均日产量，t；K"已采采空区瓦斯涌出系数。二、瓦斯涌出量预测结果1、投产初期瓦斯涌出量预测根据XX二井初步设计，首采区为+1100m水平上山区域的东零采区，布置一个综采工作面，走向长壁后退式开采。达产初期工作面位于煤层露头附近，煤层瓦斯含量较轻，达产初期瓦斯涌出量预测结果见表2-4-1（预测过程详见附件3）。表2-4-1 投产初期瓦斯涌出量预测结果水平标高采掘工作面工作面涌出量本层、下邻近层相对瓦斯涌出量及所占百分比绝对量（m3/min）相对量（m3/t）本煤层（m3/t）百分比（%）上邻层（m3/t）百分比（%）下邻层（m3/t）百分比（%）+1100m水平 综采5.664.413.5881.2%0.8318.8%掘进1.65掘进小 计采区绝对瓦斯涌出量9.87m3/min，相对瓦斯涌出量7.32m3/t。合 计矿井绝对瓦斯涌出量9.87 m3/min，相对瓦斯涌出量7.32m3/t。2、+1100m水平下山区域矿井瓦斯涌出量预测根据矿井采区接替计划安排，+1100m水平采用上下山开采，上山东零采区结束后，开采下山东一、东二采区，最低标高为+800m，开采下山时矿井最大瓦斯涌出量预测结果见表2-4-2（预测过程详见附件3）。表2-4-2 矿井瓦斯涌出量预测表（+1100m水平下山）水平标高采掘工作面工作面涌出量本层、下邻近层相对瓦斯涌出量及所占百分比绝对量（m3/min）相对量（m3/t）本煤层（m3/t）百分比（%）上邻层（m3/t）百分比（%）下邻层（m3/t）百分比（%）+1100m水平 综采11.448.917.2381.1%1.6818.9%掘进2.88掘进小 计采区绝对瓦斯涌出量19.33m3/min，相对瓦斯涌出量14.34m3/t。合 计矿井