盘城岭煤矿瓦斯抽采方法的研究_刘萍.docx
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1、 本人郑重声明:所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作 及取得研究成東。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论 文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果,也不包含为获得内蒙古科 技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同 志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 签名 : . 日期 : 少气立 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解内蒙古科技大学有关保留、使用学位论文(纸质版和电 子版)的规定, SP:本人唯一指定研究生院有权保留送交学位论文在学校 相关部门存档,允许论文在校内被查阅和借阅,可以采用影印、缩印或其 他复制手段保存
2、论文。在论文作者同意的情况下,研究生院可以转探权第 三 方使用查阅该论文。 签名 : 导师签名 : 日期 : WJS 内蒙古科技大学硕士学位论文 摘 要 盘城岭煤业公司位于山西省左权县城关镇,批准开采煤层为 4、 15号,矿井批 准产量为 .90Mt/a。 通过分源预测法对该产量时瓦斯涌出量进行预测,预测开采 15 号煤层时开采层为 22.06 m3/min、 邻近层为 23. 27m3/min;煤矿瓦斯抽采是基于瓦斯 抽放技术而形成的新的处理矿井瓦斯的方法,能有效的降低矿井瓦斯,从而确保煤 矿安全生产。 根据该煤矿的地质概况和瓦斯涌出量等研究设计一整套科学高效的瓦斯抽采系 统。通过瓦斯抽采,
3、降低煤层瓦斯含量,减少瓦斯涌出,既满足了建设高效本质安 全型矿井的需要,又满足了优质资源开发利用和大气环境保护的需要,同时也满足 了口益严峻的煤炭市场形势对企业生存的需要。本论文 主要的研究内容是该矿井瓦 斯涌出量预测、瓦斯抽采方法的选择、抽采效果的预计和评价以及整套抽采系统的 相关内容。结合 15号煤层的瓦斯含量测定结果、钻孔自然瓦斯涌出特征和煤层瓦斯 抽采难易程度等,开采层回采工作面采取顺层平行工作面钻孔抽采,掘进工作面采 取先抽后掘、边掘边抽;上临近层通过高抽巷抽采;老采空区进行全封闭抽采,现 采空区进行埋管抽采。 具体抽采方案设计完善后,根据抽采方案并结合理论实际进行瓦斯抽采量预 计,
4、然后根据抽采预计量对设计方案进行瓦斯抽采效果评价。主要评价指标有采煤 工作面回采前可吸解瓦斯量 、瓦斯抽采率(矿井瓦斯抽采率和回采工作面瓦斯抽采 率)、预抽煤层瓦斯时吨煤钻孔量、回采和掘进工作面风排瓦斯量。结合抽采方案 计算抽采泵流量和压力,并选择合适的抽采设备。设计出最优的适合该煤矿的瓦斯 抽采管路系统。瓦斯抽采的另一个重要环节就是瓦斯利用。通过现有煤矿瓦斯利用 途径电的分析对比,选择合适的利用途径瓦斯发电,设计出符合该煤矿的瓦斯发电 具体方案。通过对盘城岭矿瓦斯抽采系统的设计和研究,优化瓦斯抽采方法,解决 瓦斯抽采实际问题。 关键词 :瓦斯涌出量;分源预测法;瓦斯抽采方法;抽采效果;瓦斯利
5、用 I 内蒙古科技大学硕士学位论文 Abstract Pan Cheng Ling coal company is located in Shanxi Province, Zuoquan County Chengguan Town, the approval of mining coal for No. 4andl 5, the yield is 0.90Mt/a approved. Through the sub-source prediction of gas emission during production forecasts, forecast the mining of No.
6、15 coal seam, the maximum absolute gas mining layer was 22.06 m3/min, the adjacent layer is 23.27m3/min;.Coal mine gas drainage method and the formation of gas drainage technology based on the new process of mine gas, it can effectively reduce the mine gas to ensure safety in coal mines. According t
7、o the research of the mine geology and gas emission, design a set of scientific research and efficient gas drainage systems.By gas drainage, reduce the gas content in coal seam and the gas emission reduction, both to meet the needs of intrinsically safe and efficient mine construction, but also meet
8、s the high quality resources exploitation and the protection of the atmospheric environment needs and to meet the increasingly severe coal market situation for business survival needs.The main contents of this paper is to study the mine gas emission forecasts, gas drainage selection method, the effe
9、ct of extraction and evaluation, and expected the entire drainage system .The determination results of No. 15 coal seam gas content, combined with the natural gas drilling emission characteristics and coal seam gas drainage difficulty of working face, mining layer by the drill layer parallel working
10、 surface drainage, the tunneling working surface gas drainage before mining, take joint excavation and gas drainage; near the layer through the high drainage roadway drainage; old goaf closed drainage, the mined out area of buried pipe drainage. After the concrete drainage design improvement program
11、.according to the drainage system and combined with the theory of actual gas drainage quantity is expected,and then drained expected amount of gas drainage design program effectiveness evaluation. The main evaluation indicators before mining coal face can absorb the amount of solution gas, gas pumpi
12、ng rate (mine gas drainage rate and working face mine gas pumping rate), the II 内蒙古科技大学硕士学位论文 amount of the pre-drilling tons of coal seam gas extraction, mining and tunneling face amount of ventilation air methane.Combined with drainage scheme of calculating drainage pump flow and pressure, and sel
13、ect the appropriate extraction equipment.Design of mining gas drainage pipeline system optimal for the coal mine. Gas drainage is another important element is the gas utilization. Through the comparative analysis of the existing mine gas utilization ways of electricity, gas power generation by using
14、 the appropriate way, designed to meet the specific scheme of coal mine gas power generation. Then the pan city mine gas drainage design and optimization of production system, gas extraction method, to solve the practical problem of gas drainage. Key Words: Gas emission quantity (Dividing source pre
15、diction method; Gas drainage methods; The effect of extraction; gas utilization m 内蒙古科技大学硕士学位论文 目 录 W . I Abstract . II 1職 .1 l.i研究背景 .1 1.2研究的目的和意义 .2 1.2.1研究目的 .2 1.2.2研究意义 .2 1.3国内外研究现状 .3 1.3.1国内研究现状 .3 1.3.2国外研究现状 .3 1.4技术路线 .4 2矿井瓦斯涌出量预测 .5 2.1煤层瓦斯基础参数 .5 2.2矿井瓦斯储量 .7 2.3矿井瓦斯涌出量预测 .9 3矿井瓦斯抽采必要
16、性及可行性论证 .19 3.1瓦斯抽采必要性论证 .19 3.2瓦斯抽采可行性论证 .20 4瓦斯抽采方法的选择 .22 4.1瓦斯抽采方法的选择 .22 4.1.1开采层瓦斯抽采方法 .22 4.1.2上临近层瓦斯抽采方法 .27 4.1.3采空区瓦斯抽采方法 .28 4.1.4开采 15号煤层瓦斯抽采方法确定 .30 4.2瓦斯抽采效果预计 .31 4.2.1开采 15号煤层时瓦斯抽采量的确定 .31 4.2.2矿井瓦斯抽采量 .31 4.2.3矿井设计年瓦斯抽采量 .31 4.3瓦斯抽采效果评价 .32 4.3.1抽采指标规定 .32 4.3.2抽采效果评价 .33 4.3.3矿井瓦斯抽
17、采设计服务年限 .36 4.3.4抽采系统的类型 .36 4.3.5抽采系统施工量 .36 内蒙古科技大学硕士学位论文 4.3.6打钻设备的选择 . 36 5抽采管路系统布置及选型 . 38 5.1抽采管路布置及选型 . 38 5.1.1瓦斯管路敷设路线 . 38 5.1.2瓦斯抽采管径选择 . 39 6抽采栗的选型 . 42 6.1抽采泵的流量计算 . 42 6.2抽采泵的压力计算 . 43 6.3抽采泵的选型 . 49 6.4抽采栗装机能力核定 . 53 7实测数据的分析 . 54 8抽采瓦斯的利用 . 56 8.1瓦斯利用现状 . 56 8.1.1国内煤矿瓦斯利用现状 . 56 8.1.
18、2国外煤矿瓦斯利用现状 . 56 8.2瓦斯利用主要途径 . 56 8.2.1瓦斯民用 . 56 8.2.2工业燃料利用 . 56 8.2.3汽车燃料利用 . 57 8.2.4瓦斯发电 . 57 . 60 参考文献 . 61 在学研究成果 . 65 致谢 . 66 内蒙古科技大学硕士学位论文 1绪论 1.1研究背景 我国地下埋藏的资源特别丰富,有一种资源,是一种高效的清洁能源,在我国 地下蕴藏丰富。同时,这种资源也是一种有害气体。该种资源便是瓦斯。矿井瓦斯 中的有害成分一般为甲烷和一氧化碳,其重要性最高的是甲烷 1。因为甲烷易燃, 在一定浓度下遇明火爆炸。当人体吸入过量的甲烷时会造成窒息死亡。
19、所以瓦斯也 具有同样的性质。矿井瓦斯能造成的矿井灾害多种多样,小到瓦斯积聚造成瓦斯超 限,大到瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出等。矿井瓦斯安全威胁严重制约了我国的煤矿开 采效率,同时在瓦斯治理方面投入了大量的人力、财力,对于煤炭市场日益萧条的 今天,无疑是对煤炭企业的雪上加霜。瓦斯爆炸的基本条件:浓度、温度和氧气。 瓦斯爆炸和瓦斯窒息的关键性条件是瓦斯局部积聚,煤(岩)与瓦斯突出的关键性 条件是煤岩层内有大量的高压瓦斯存在 ra。 当煤岩层中赋存有大量的高压瓦斯时, 当煤层在采掘过程中,煤体受到采掘时候的扰动,在采动影响下,煤在瓦斯作用下 瞬间大量倾出到工作面,造成煤与瓦斯突出 3。近年来,在国家的狠抓
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