红岭煤矿矿井瓦斯抽放系统设计初步方案
2 煤层瓦斯基础数据
2.1 煤层瓦斯压力
根据《矿井瓦斯抽放管理规范》的要求，瓦斯压力采用直接测定方法，一般在岩石巷道中向煤层打钻孔、封孔及安装压力表直接测定煤层瓦斯压力。
测定工作应注意：
（1）测定地点要选在无断层、裂隙等地质构造处，瓦斯赋存状况要具有代表性；
（2）测压巷道距煤层的岩柱距离不应小于10m；
（3）压孔的孔径以75mm为宜，要贯穿整个煤层(厚煤层应钻入煤层3m以上)，完钻后应及时封孔，封孔要严密，测压管接头不得漏气。
红岭煤矿尚未对二1煤层瓦斯压力进行过测定，根据同一矿区安阳矿务局龙山煤矿的瓦斯资料推测，预计红岭煤矿二1煤层瓦斯压力0.67～1.89MPa。 2.2 煤层瓦斯含量
煤层瓦斯含量是指每吨煤或每立方米煤体中含有的瓦斯量，单位是m3／t或m3／m3。根据《矿井瓦斯抽放管理规范》的要求，常用的煤层瓦斯含量测算法是：取煤样送实验室做煤的吸附性能实验，求出吸附常量a、b值，并在井下相应地点测定煤层的瓦斯压力，以下列公式计算瓦斯含量： x?abp?100?Aad?Mad?110kp ????1?bp?1001?0.31M??ad式中 x——煤层瓦斯含量，m3/t；
a——吸附常数，试验温度下的极限吸附量，m3／t；
b——吸附常数，MPa-1； p——煤层瓦斯压力，MPa；
Aad——煤的灰分，％； Mad——煤的水份，％；
k——煤的孔隙体积，m3／m3；
?——煤的密度，t／m3。
红岭煤矿在鉴定二1煤层的自燃倾向性和煤尘自燃倾向性时，曾对二1煤层
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煤质进行可工业分析，但二1煤层的吸附常数和煤的孔隙体积没有进行测定，所以不能根据朗格缪尔公式计算二1煤层的瓦斯含量。
根据红岭煤矿地质报告，二1煤煤层采深321.54～646.53m，瓦斯含量2.68～9.16m3/t。随着开采深度的增加，瓦斯含量急剧增大，特别是-350m以下，增大更为明显。
2.3 矿井瓦斯储量及可抽量 2.3.1 矿井瓦斯储量
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。其计算公式为：
Wk?W1?W2?W3
式中 Wk——矿井瓦斯销量，万m；
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W1——可采煤层的瓦斯储量总和，万m；
W2——可采煤层采动影响范围内的不可采邻近煤层的瓦斯储量总和，
万m3；
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W3——围岩瓦斯储量，万m。当围岩瓦斯很小时，W3?0；若含瓦斯
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量多时，可据经验取之或实测而定。
红岭煤矿主采煤层为二迭系下统山西组二1煤，采动影响范围内无邻近煤层即W2?0万m3，围岩瓦斯含量很小即W3?0万m3，则红岭煤矿矿井瓦斯储量为主采煤层的瓦斯储量总和，即Wk?W1
截止2003年年底，红岭煤矿二1煤层工业储量为5083.1万t，二1煤层瓦斯含量x?9.16m3t，则矿井瓦斯储量为Wk?W1?46561.2万m3。 2.3.2 可抽瓦斯量
可抽瓦斯量是指瓦斯储量中在当前技术水平能被抽出来的最大瓦斯量。其概算法是：
可抽瓦斯量＝瓦斯储量×抽放率
根据《矿井瓦斯抽放管理规范》第28条和《矿井瓦斯抽放技术规范》4.3条规定，以本煤层预抽为主的矿井，工作面抽出率不小于25%，则红岭煤矿的可
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抽瓦斯量为Wc?Wk?11640.3万m3。 2.4 煤层透气性系数
根据煤层气试井渗透试验，红岭煤矿二
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煤层的渗透率为0.0392 ～
0.28×10 -3μm2。根据安阳矿区龙山煤矿、安林煤矿的现场测定结果，二1煤层透气性系数为2.92～8.36 m2/MPa2.d。根据《矿井瓦斯抽放管理规范》第19条和《矿井瓦斯抽放技术规范》4.1.1条规定，红岭煤矿二1煤层属可以抽放煤层。 2.5 钻孔瓦斯流量衰减系数
钻孔瓦斯流量衰减系数是表示钻孔瓦斯流量随着时间延续呈衰减变化关系的系数，可作为评估开采层预抽瓦斯难易程度的一个指标。
根据《矿井瓦斯抽放管理规范》，钻孔瓦斯流量衰减系数的测算方法是：选择具有代表性的地区打钻孔，先测其初始瓦斯流量q0，测试时间一般不低于10d，经过时间t后，再测其瓦斯流量qt，然后以下式计算之：
qt?q0?e??t
式中 ?——钻孔瓦斯流量衰减系数，d-1；
q0——钻孔初始瓦斯流量，m/min； qt——经t时间后的钻孔瓦斯流量，m/min； t——瓦斯排放时间，d。
红岭煤矿尚未对二1煤层的钻孔瓦斯流量衰减系数进行过测定。根据安阳矿区龙山煤矿、安林煤矿的现场测定结果，二1煤层钻孔瓦斯流量衰减系数0.0108～0.0803 d-1 2.6 钻孔瓦斯流量
红岭煤矿现有YD-Ⅳ型移动式抽放泵一台，额定最大抽放流量20m/min。在四采区下山-300m标高处施工抽放钻场3个，穿层钻孔81，钻孔总长度1593.5m。系统混合抽放量15m3/min，瓦斯浓度27%，系统纯瓦斯流量达4.05m3/min。据此计算，百米穿层钻孔抽放量为0.254m3/min.hm，如表2-1所示。
另据对部分穿层钻孔抽放瓦斯流量和浓度的测定，红岭煤矿穿层钻孔单孔纯瓦斯抽放量为0.005～0.39 m3/min，平均单孔纯瓦斯抽放量为0.104 m3/min，单
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孔瓦斯浓度15%～100%，平均单孔瓦斯浓度83%，如表2-2所示。
表2-1 红岭煤矿四采区穿层钻孔个数和抽放量
钻场 钻孔个数 钻孔长度 系统混合流 瓦斯浓度 系统纯流百米钻孔抽放量 333编号 （个） （m） 量（m/min） （%） 量（m/min） （m/min.hm） 1 2 3 合计 19 25 37 81
表2-2 红岭煤矿四采区部分穿层钻孔流量和钻孔长度
钻孔 钻孔 编号 编号 1 2 3 6 17 18 9 12 14 17 20 27 28 29 32 33 37 钻孔混合流量 瓦斯浓度 钻孔纯瓦斯量 钻孔长度 33（m/min） （%） （m/min） （m） 0.23 0.39 0.28 0.113 0.084 0.077 0.027 0.122 0.050 0.0075 0.121 0.075 0.084 0.082 100 100 90 68 60 55 15 80 40 60 77 85 85 70 0.23 0.39 0.252 0.077 0.050 0.042 0.004 0.098 0.02 0.005 0.093 0.064 0.071 0.057 6.2 5.1 14.4 11.8 10.5 8.0 6.5 6.4 12 32.6 8 9.7 25 30.5 392.9 554.1 646.5 1593.5 15 27 4.05 0.254
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