矿井瓦斯抽采设计与瓦斯利用方案整编.doc

xxxx有限责任公司矿井瓦斯抽采设计与利用方案说 明 书四川矿山安全技术培训中心二00八年七月xxxx有限责任公司矿井瓦斯抽采设计与利用方案说 明 书主 任： 技术负责人： 项目负责人： 四川矿山安全技术培训中心 二00八年七月参加设计人员名单专业姓名技术职称地质抽采工艺 采矿 通风工程师、注册安全工程师工程师、注册安全工程师工程师机电、经济工程师监测监控工程师建筑工程师图 纸序号名 称编 号备 注1瓦斯抽采与利用场地平面布置图2瓦斯抽采站平面布置示意图3瓦斯抽采泵房平面及立面示意图4瓦斯抽采泵房设备、管路布置示意图5瓦斯抽采系统管路布置平面图6瓦斯发电厂总平面布置图F500154611方案一 7瓦斯发电厂主接线图F500152631方案一8瓦斯发电机组循环供水系统图F500158051方案一 9瓦斯发电厂总平面布置图F500154012方案二10瓦斯发电厂主接线图F500152632方案二11瓦斯发电机组循环供水系统图F500158052方案二12四台发电机组供气系统图F50015815113瓦斯发电主厂房平面布置图F50015461114高低压开关柜及变压器平面布置图F50015253115玻璃钢冷却塔与循环水泵平面布置图F50015401116发电机组余热利用系统图F500158121目 录目 录4前 言6第一章 矿井概况8第一节 位置与交通8第二节 企业证照第三节 矿井范围及储量第四节 矿井生产能力与服务年限第五节 地层特征及煤层赋存11第六节 矿井开采技术条件14第七节 矿井开拓与开采现状18第八节 矿井通风与监测监控0第九节 矿井工业广场简述21第二章 矿井瓦斯抽采设计1第一节 建立抽采系统的必要性与可行性1第二节 抽采方案及方法27第三节 瓦斯抽采基本参数17第四节 钻机选择与钻孔施工47第五节 抽采管路58第六节 地面主要抽放设备选型45第七节 地面固定抽采站布置88第八节 抽采系统安全装置96第九节 环境保护63第十节 矿井瓦斯抽采管理63第十一节 矿井瓦斯抽采资金概算67第三章 矿井瓦斯利用方案69第一节 矿井瓦斯利用的必要性和可行性69第二节 矿井瓦斯利用方式的选择69第三节 瓦斯发电利用70第四节 主厂房与各辅助设备房的平面布置74第五节 安全装置与电气保护装置75第六节 劳动定员与经济分析75第四章 矿井瓦斯抽采与利用经济指标80第一节 概算总投资80第二节 设计技术经济指标80前 言xxxx有限责任公司（以下简称xxxx煤矿）位于xxx县公民镇xxxx，距资中县城11km处。矿井2007年核定生产能力400kt/年。矿井2007年10月瓦斯等级鉴定为高瓦斯矿井，其绝对瓦斯涌出量为17.76m3/min，相对瓦斯涌出量为18.05m3/t。矿井开采过程中，工作面隅角、回风巷的瓦斯经常超限。随着矿井开采深度及强度的增加，开采煤层瓦斯或邻近层卸压瓦斯将大量涌向开采工作面及采空区，瓦斯灾害将越来越重。为了减轻矿井通风及安全管理压力，防治瓦斯灾害，xxxx煤矿特委托四川矿山安全技术培训中心编制内江市南光有限责任公司xxxx煤矿矿井瓦斯抽采设计与利用方案。四川矿山安全技术培训中心接受技术咨询委托后，在组织设计人员现场调研、收集资料的基础上，进行了xxxx煤矿矿井瓦斯抽采设计与利用方案的编制等工作。一、设计依据一）、设计委托xxxx有限责任公司（甲方）委托 四川矿山安全技术培训中心（乙方）完成甲方矿井瓦斯抽采和利用技术咨询项目 即“矿井瓦斯抽采系统；提出瓦斯综合利用技术方案”。二）规程、规范、规定1、煤矿瓦斯抽采基本指标(AQ1026-2006)2、煤矿瓦斯抽放规范(AQ1027-2006) 国家安全生产监督管理总局；3、矿井抽采瓦斯工程设计规范（送审稿）（参考）4、煤矿安全规程(2006版) 国家安全生产监督总局5、煤炭工业小型矿井设计规范（GB50399-2006）中华人民共和国建设部、中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局6、关于加快煤层气（煤矿瓦斯）抽采利用的若干意见（国办发【2006】47号）国务院办公厅7、关于促进煤炭工业健康发展的若干意见（国发【2005】18号）8、采矿工程设计手册（下）（2006年版）9、关于加快煤矿瓦斯抽采利用提升矿井本质化安全水平的通知（川安办【2006】79号）四川省人民政府安全生产委员会办公室10、四川省煤矿瓦斯抽采技术暂行规定(川安监2006404号) 四川省安全生产监督管理局、四川煤矿安全监察局11、“关于做好煤矿瓦斯抽采利用工作有关事项的通知”（川安监【2007】87号）四川省安全生产监督管理局、四川煤矿安全监察局12、“关于煤矿瓦斯抽采工程设计相关问题的处理建议”(煤矿瓦斯抽采利用专项工作组，2007.07.25)三）煤矿提供的有关资料（一）文字部分：1、xxxx有限责任公司（xxxx煤矿）矿产资源储量核实报告（四川省地质矿产勘查开发局二OO二地质队，2006.11）；2、xxxx有限责任公司（xxxx煤矿）矿井生产能力核定报告（四川省煤炭设计研究院，2006.3）；3、xxxx有限责任公司瓦斯日报表（2008.6）；4、烟煤检验报告（四川省煤矿产品质量监督检验中心）；5、煤尘爆炸性鉴定报告（煤炭科学研究总院重庆分院，2004.2）；6、矿井生产情况现状描述；7、矿井通风旬报表（2008.5）。（二）图纸部分：、xxxx有限责任公司（xxxx煤矿）矿井通风系统网络图；、xxxx有限责任公司（xxxx煤矿）井下地面对照图；3、xxxx有限责任公司（xxxx煤矿）工业广场平面图；4、xxxx有限责任公司（xxxx煤矿）采掘工程平面图；5、xxxx有限责任公司（xxxx煤矿）交通位置图。二、设计的指导思想1、安全责任，重于泰山。本着对工人生命安全及身体健康高度负责的原则，严格执行国家有关安全生产的法律法规。2、瓦斯抽采与利用设计的编制主要针对矿井在抽采与利用瓦斯过程中存在的各种不安全因素，采用的各种安全措施、设施均依据国家有关安全生产法律、法规、设计规范、安全装备标准等进行编制，尽量采用新技术、新工艺。其目的是为了保障煤矿安全生产和职工的人身安全，防止瓦斯抽采与利用事故发生。3、尽量利用矿井现有工业广场（含风井）及其生产、生活的设备、设施，提高瓦斯抽采与利用效益。三、设计的主要特点1、设计推荐的管材、瓦斯抽采泵、瓦斯发电机组等使用技术成熟，在四川乐山、宜宾、古蔺等地已得到广泛应用，具有充分适应煤矿瓦斯的特点。2、本设计：瓦斯抽采属初步设计，瓦斯利用（发电）属方案设计。四、设计的主要技术经济指标 1、矿井绝对瓦斯涌出量 17.76m3/min。2、设计矿井瓦斯储量： 92.4 Mm33、设计矿井瓦斯抽采率： 31 4、设计矿井瓦斯抽采纯量 5.4m3/min 5、概算总投资： 641万元 其中：瓦斯抽采概算投资： 271万元 瓦斯利用(发电) 概算投资：370万元6、利用工程：年发电量：8.21M kW.h瓦斯利用(含发电、余热利用)年利润：318万元7、投资回收期：2年五、待解决的主要问题及建议 1、瓦斯抽采的主要问题及建议1）、严格采掘与抽采接替的连续进行，将年度抽采计划与采掘计划一并编制，同时执行，同时检查，同时考核，确保日常瓦斯抽采设计与矿井开采设计紧密结合 ，实现“掘、抽、采”平衡。2）、矿井应尽快开展煤层瓦斯压力、瓦斯含量、煤层透气性系数等瓦斯基本参数的实测和钻孔抽采半径、钻孔布置方式等抽采参数的考察等工作。3）、认真积累本矿瓦斯地质方面的基础资料，在搞好瓦斯参数测定的同时，尽量参考相邻矿井新的瓦斯地质成果，不断修改、完善抽采钻孔施工参数，力求经济、科学。2、瓦斯发电的主要问题及建议1)、为保证瓦斯发电机组稳定运行，应采取措施保证发电机组的正常供气。2)、为了保证发电电网的安全运行，需解决低周减载和大电网二次重合闸等安全问题。3)、建议煤矿在订购瓦斯发电机组的同时，要求瓦斯发电机组厂家或委托有燃气发电资质的设计单位作瓦斯发电的初步(施工)设计。第一章 矿井概况第一节 位置与交通一、地理位置xxxx有限责任公司（以下简称xxxx煤矿）位于内江市资中县城约190方向的公民镇xxxx境内，距资中县城11km处。矿井主井口直角坐标为：X=3285095Y=35482145Z=+451.2m二、交通资（中）泥（河）铁路从矿区北西边缘通过，位于南西侧的双河火车站距资中县城仅14km；资(中)威(远)公路呈北东、南西向穿越矿区中部，经矿区三块石、xxxx、双河场、宋家铺、泥河等地后至威远县城。井田中心xxxx距资中县城公路里程为13km，距双河火车站5km。铁路、公路均在资中县城与成渝铁路、成渝高速公路相连。交通较方便。详见交通位置图1-1。图1-1 xxxx煤矿交通位置图第二节 企业证照情况矿井“五证一照”齐全有效，见表1-1。表1-1 普五煤厂证照情况序号证照名称证照号有效期备注1采矿许可证51000007304652014年7月2安全生产许可证51102500422011年3月3煤炭生产许可证205110253001 2008年11月4矿长资格证和安全资格证000555432010年12月5营业执照51100028602742008年9月第三节 矿井范围及储量一、矿井范围根据四川省国土资源厅颁发的采矿许可证（证号：5100000730465），该矿开采法定范围由15个拐点坐标圈定，见表1-1。表1-1 xxxx煤矿矿区范围拐点直角坐标拐点坐 标拐点坐 标XXXY132879353548400593282955354806202328500035484380103283293354801153328326035483650113284295354806604328311835484040123284580354823905328040035481640133286000354824506328179835480085143286000354815607328225035480525153287222354814538328251535480250批准开采标高+150m+50m 面积 17.7482km2 批准开采煤层：高碳二、矿井储量四川省煤田地质局二O二地质队二00六年十一月提交的内江市南光有限责任公司（xxxx煤矿）矿产资源储量核实报告显示：截止2006年9月底，xxxx煤矿矿区允许开采范围内，煤层保有资源储量（122b+333+2s22类）共1192.6万吨。考虑到矿井在07年08年的资源动用情况，矿井尚有保有资源储量（122b+333+2s22类）共1050万吨。第四节 矿井生产能力与服务年限矿井生产能力：40万吨/年；矿井服务年限：13年。第五节 地层特征及煤层赋存一、地层特征区内地表出露有三叠系上统须家河组第6段侏罗系下统自流井组第5段地层，局部零星出露侏罗系中统沙溪庙组地层。矿区勘查钻孔揭露的最老地层为三叠系上统须家河组第3段。含煤地层为三叠系上统须家河组，属陆相沉积。据本区和相邻勘查区资料，该组地层厚500570m，平均542m，岩性主要由长石石英砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层组成。地层中含煤层及煤线10余层，可对比煤层47层，具有开采价值煤层24层。按其含煤性分为上、中、下三个煤组，下煤组在本矿区未予揭露从略。上煤组：即须家河组第六段（T3xj6），该段以砂质泥岩、泥岩为主，下部10m左右含煤线13层，从下至上分别为老顶炭、泡炭、硬炭，其中老顶炭和泡炭仅厚00.30m左右，不具工业开采价值。只有硬炭在本区厚0.080.59m，为局部可采煤层。中煤组：即须家河组第四段（T3xj4），为矿区主要含煤层位，该段以砂质泥岩、泥岩为主，其底部、中上部、顶部各含一层煤线，仅位于顶部的高炭煤层厚度较大，全区稳定性较高，具工业开采价值。xxxx煤矿煤ck14钻孔地层柱状图见图12。二、构 造本区大地构造位于扬子淮地台四川台坳中部荣资威穹窿东段倾没端，地层显示为近水平缓倾斜单斜构造，倾角35，为近水平岩层。因处于背斜轴部，地层倾向呈放射状圆弧形，从北向南地层倾向由北东东向渐变为正东、南东东向（73130）矿区范围内共有3条断层，均位于矿区东侧，断层走向近南北向，各断层特征分述如下：图1-2 xxxx煤矿煤ck14实际钻进剖面图1、xxxx逆断层（F1）：此断层起于矿区南侧黎子沟，断层总体走向为北东10。向北经暗洞坡、xxxx，至瓦窑坝后走向转为北东80左右，通过金竹湾至三块石与三块石断层（F2）交合后，沿正北方向延出区外。断层全长6400m，倾向南东，倾角17左右，断距245m。其中xxxx水竹坡之间断距最大（45m），上盘大安寨灰岩与下盘凉高山砂岩直接接触；水竹坡三块石一段，断距一般25m左右；水竹坡附近大安寨灰岩出现倒转现象。该断层具一定程度的导水性，矿井在IIV勘探线间采煤活动中，发现离断层越近，矿坑涌水量越大，证实该断层在该段导水作用较强。2、三块石逆掩断层（F2）：断层起于矿区南侧外围吊脚楼附近，走向北西5，向北经大竹山、乌龟山、桂花水库、巴巴店、水口庙至三块石与Fl断层交合。矿区内断层走向长5400m，倾向北东，倾角2530，断距1030m。在三块石断层交会处断距达62m，断层倾角36。3、天星桥逆掩断层（F3）：断层起源于矿区南侧双汇塘附近，走向为南东175，向南经熊家坳、大田湾、糖房、天星桥东侧，直至付家大院延伸出矿区之外，井田内长度约4500m。断层倾向北东，倾角35，断距535m，由北向南断距逐渐增大。区内断层均位于矿区东侧边缘附近，对矿山整体布局、开采无直接影响，区内主要由近水平的单斜地层组成。故本区地质构造属较简单中等复杂程度。三、煤层特征矿井开采煤层为中煤组的高炭煤层，高炭煤层位于中煤组项部，距T3xj5底界05m，在矿区范围内，煤层厚0.401.30m。区内高炭煤层均为复合煤层，一般由三层煤和两层矸石组成。按煤层本身结构特征，将三个煤分层从上至下命名为天炭、么炭、底炭，根据全区钻孔资料，高炭煤层的基本结构如下：天炭：为高炭顶部煤层，厚0.070.49m，变化较大，但多数为0.2m左右，局部含有薄夹矸。煤质差，灰份重，多为黑色及深黑色，半金属光泽，块状，断口平整，硬度、韧性、比重均较大。矸石：黑色、褐黑色炭质泥岩、泥岩，含铝土，性硬脆，具贝壳状断口，厚0.060.36m，一般厚0.2m左右，分布比较广泛。幺碳：高炭中部煤层，厚0.110.57m，一般厚0.4m左右，为黑色暗煤至半暗型煤，结构较致密，煤质较差，比天炭煤质稍好。矸石：灰色薄层状泥岩或灰黑色炭质泥岩。夹一至二层灰褐色或黑褐色铝土质砂岩，沿层理呈线理状分布，结构较致密，性硬，断口粗糙，厚0.010.03m。全区范围内均有分布，比较稳定，是对比高炭煤层的重要依据之一。底炭：为高炭底部煤层，厚0.010.03m，一般0.15m左右，比较稳定，全区均有分布，属半暗及半亮型煤，夹亮煤及镜煤条带，煤质较好，灰份含量低于天炭及么炭。 综上所述，本区高炭煤层具有以下特点：虽为复合煤层，但结构稳定，煤层和矸石厚度变化不大，厚度都在1.3m以内，均能一次性同时开采。煤质从上至下逐渐变优。么炭、底炭煤层夹矸均为铝土质砂岩，岩性特殊，薄而稳定，是高炭煤层对比的重要标志。高炭煤层位于T3xj4项部，为四段和五段分界的重要标志。根据矿区详查资料，本区高炭煤层为一个面积仅20多平方公里的透镜体，矿区北西、西面高炭煤层薄化变质，南西面存在一大片无煤或薄化区，矿区东面也存在逐渐变薄的趋势。矿山在历年的开采过程中和地质队的现场调查证实，矿区中部CK3、CK25、CKl0、威22号钻孔一线，存在一个从东西向北东偏转的无煤冲刷带，平面形态呈月牙形，对矿区的资源储量及生产布局产生了极大影响。第六节 矿井开采技术条件一、水文地质条件xxxx煤矿位于四川盆地中部，地面标高多在+445+510m之间，地形起伏不大，属浅丘地貌，相对高差一般3050m。地表无明显的分水岭。1、矿区范围内无大型河流，仅在矿区南侧有一条小河存在。该河发育于老鹰岩沟上游，由西向东经双河场、葫芦寺流出区外，河流两侧斜坡为大气降水汇水和径流区，其流速流量均受大气降水影响。区内堰塘、水库较多，比较大型的水库就有5座（回龙水库、友谊水库、桂花水库、泉水沟水库、二郎水库），库容量总计约380万m3。其中回龙水库位于矿区中心，库容量160万m3；桂花水库容量110万m3。其余水库容量均较小。泉水沟水库和回龙水库位于xxxx逆断层（F1）正上方，桂花水库离xxxx断层平距160m，其余水库都远离断层。根据CKl6、CK21号钻孔资料，该断层为导水断层。从井下生产实际揭露情况可知，该断层西部于号勘探线西侧400m处尖灭。2、含水层本矿区的主要含水层位于须家河组第五段（T3xj5）和自流井组第四段（T12Z4）：自流井组第四段（T12Z4）：又称为大安寨石灰岩段，上部为紫红色、灰绿色至灰色泥岩，局部含钙质及钙质角砾。下部为褐灰、灰至深灰色薄层状泥灰岩，灰岩中部含介壳化石，具缝合线构造。全段厚2428m。该段为矿山开采煤层上覆地层，地表分布于青山庙、仰天窝、白龙湾一带，岩层中溶洞、暗河较发育，但与煤层间距较大，对煤层开采影响不大。须家河组第五段（T3xj5）：上部为灰灰白色厚层状细粒石英砂岩，具大型板状交错层理；中部20m为深灰色泥岩、砂质泥岩、泥质粉砂岩互层，含植物化石及菱铁矿结核，顶部含一层煤线（俗称二夹炭）；下部为灰白色粗粒长石石英砂岩。本段岩层埋深较大，矿区内未出露地表。3、隔水层从详查资料和钻孔柱状图可知，矿山高炭煤层之上存在两层隔水层：第一层：位于须家河组第5段（T3xj5）中下部，主要由泥岩、砂质泥岩及泥质粉砂岩组成，厚2028m，与高炭煤层间距100m左右，具较强的隔水作用。第二层：位于须家河组第6段（T3xj6）中部，岩性以灰色、灰黑色砂质泥岩、泥岩为主，夹浅灰色砂岩薄层，厚1315m，与高炭煤层相隔约160m左右，隔水性中等。位于浅部的侏罗系珍珠冲段、马鞍山段及大安寨段主要由红色泥质岩组成，具有更强的隔水能力。4、矿井涌水量矿井正常涌水量为850m3/d，最大涌水量1050 m3/d，枯水期最小涌水量700 m3/d。矿山采用两级排水，即在+100m和+50m水平各设一套排水系统进行排水。+100m水泵房位于立井井底车场附近，水仓有效容量467 m3，设有200kw主水泵2台，115kw检修泵1台。直径108mm的排水管敷设至井口约150m处的地面水池。+50m水泵房位于暗斜井井底车场附近，水仓容量为413m3，设有75kW水泵2台，75kw检修泵1台。沿暗斜井和+50m水平人行道各敷设1趟108mm的排水管道（一趟备用），水泵出水口位于+100m水平水沟，汇入+100m水仓。二、煤层顶底板工程地质特征煤层老顶为灰灰白色后层状细粒石英砂岩，具大型板状交错层理；直接顶20米为深灰色泥岩、砂质泥岩、泥质粉砂岩五层，含植物化石及菱铁矿结核，伪顶为炭质页岩、炭质泥岩并含一层煤线；煤层底板为灰白色粗粒长石石英砂岩。三、瓦斯根据内江市安全生产监督管理局文件【内安监救援（2007）237号】关于全市矿山瓦斯等级鉴定结果的通知显示：xxxx煤矿相对瓦斯涌出量为18.05m3/t，绝对瓦斯涌出量为17.76m3/min，属高瓦斯矿井。四、煤层自燃及煤尘爆炸性煤炭科学研究总院重庆分院对xxxx煤矿煤炭自然倾向等级和煤尘爆炸性鉴定结果：煤层自燃倾向性为不易自燃；煤尘有爆炸危险性。五、气象与地温井田内所在区域气候温湿，具有春来早，秋雨绵，夏日长且炎热、有暴雨，冬季短暖、多雾、少有降雨特点。最高气温39.9，最低气温-3，年平均气温1618。区内无热害，地温正常。五、地震烈度根据国家地震局1977年3月成都地震大队川震烈字（777）第014号文，“四川省资中5049厂地区地震基本烈度鉴定意见”：矿区地震烈度度。六、矿井供电电源矿井供电双回路，其中一回路为资中县35kv变电所经架空线路（LGJ395/11km）输送至矿井附近的“三五”变电站，经容量为26000KVA变压器降压为6kv供给；另一回路6kv电源，由该矿火力发电厂（3台发电机容量共15000kw）供给。全矿电力负荷3630kw，其中地面2230kw，井下1400kw。第七节 矿井开拓与开采现状一、矿井开拓该矿为立井开拓：有两个出露地表的井筒即1个主井（主立井）和1个风井（回风斜井）。主立井是一个混合提升井，井口标高+457m，井底标高+100m，垂深357m，井简直径5.2m，装备一套双层单车双罐多绳摩擦提升系统。担负提升煤、矸、下放材料、设备、升降人员等，同时还担负全矿井进风、敷设管缆线等任务，并设有梯子间作为矿井安全出口。回风斜井井口标高+453.483m，井底标高+100m，倾角28，斜长753m。回风斜井落平后与+100m水平回风大巷相连，+100m回风大巷与+50m回风大巷以沿煤层倾斜布置的回风上山相连，并与采掘工作面回风系统连通，构成回风系统。回风斜井担负全矿井回风任务，并兼作安全出口。该矿现有2个水平，即+100m水平和+50m水平，+100m水平已开采完毕，现生产水平为+50m。+100m与+50m水平间采用暗斜井连接，暗斜井倾角20，斜长146m，用作+50m水平进风及提升、敷设管线和缆线等任务，并兼作安全出口。各水平运输大巷沿煤层走向布置在煤层中。二、矿井采掘部署矿井开采采区布置为倾斜长壁式，工作面开采方向为后退式。目前矿井在+50m水平布有3个对拉工作面，工作面编号分别为5008、5013、5015。布置有7掘进工作面，分别为+50m水平南运输大巷掘进工作面，+50m水平南回风大巷掘进工作面，+50m水平北运输大巷掘进工作面，+50m水平北回风大巷掘进工作面，5019南回风巷掘进工作面，5017运输巷掘进工作面，5010运输巷掘进工作面。其开拓、开采情况详见图13。79图1-3 xxxx煤矿采掘工程平面示意图矿井开采高炭煤层，该煤层系复合煤层，一般含夹矸两层，厚0.43m，煤层平均有效厚度0.80m左右，煤层倾角24。，采煤工作面长110m，对拉开采，工作面仰斜推进，截煤机掏槽，放松动炮辅助落煤，刮板输送机运输。 掘进施工：大巷、总回风巷采用风钻打眼放炮，耙斗装岩机装岩；其它地点为煤电钻打眼放炮，手工装岩。三、采煤方法及支护方式倾斜长壁采煤法，“采区前进，区内后退式”布置。爆破落煤工艺：工作面采用割煤机掏槽，放炮辅助落煤，金属摩擦支柱配方钢，齐梁齐柱支护顶板，矸石带局部填充采空区。高档普采（正在试采）：采用MG100/240BW型双滚筒割煤机割煤，一次采全高，不留顶底煤，不破顶底板，割下的煤直接上溜，人工只需清理浮煤。采煤工作面采用“见四回一”控顶方式，支柱柱距0.7米，排距1.2米，最后一排密集支柱柱距为0.35米，每30米留0.7米的安全出口。采用DW型单体液压支柱配DJB1200/420绞接顶梁（长1.2米）正悬臂齐梁齐柱支护。工作面最大控顶距为4.9米，最小控顶距为3.7米。第八节 矿井通风与监测监控一、 矿井通风方式xxxx煤矿采用中央并列抽出式通风，使用1台BD（）6PNo20型轴流式主要通风机，电机功率2250kw，1台备用BDK（）6PNo21型轴流式主要通风机，电机功率为2185kw。矿井总进风量4320m3/min，总回风量4456m3/nin。 二、采掘工作面通风1、采煤工作面通风回采工作面通风为“一进两回”通风方式即“W”型。2、掘进工作面通风掘出工作面采用局部通风机配风筒压入式通风。三、矿井监控系统该矿属高瓦斯矿井，安装一套KJ78型监控系统。安全监控系统中心站设置在矿安检处。主机、备用主机各一台。矿井共设置KJ2000瓦斯监控系统分站5台，其中地面主要通风机房1台，井下4台。共设置各类传感器34个，其中甲烷传感器20个、风速传感器3个、风门开关传感器2个，设备开停传感器8个及压力传感器1个。采煤工作面及回风巷中、掘进工作面及其回风巷中各设置一个甲烷传感器，测风站设置风速传感器、主要风门设置风门开关传感器、引风硐设置压力传感器，局部通风机、主要通风机设置设备开停传感器。甲烷传感器的报警、断电、复电浓度按照煤矿安全规程规定设置。采用PUYURP27/0.37传输信号电缆。矿井建立有安全仪表计算检验制度，设有专人维护管理。第九节 矿井工业广场简述矿井工业广场内布置有主井和风井，设有调度室、澡堂、机修房、电修房、材料房、卸煤走廊、储煤场、堆矸场和办公房等。详细情况见图14。图14 工业广场地面布置图第二章 矿井瓦斯抽采设计第一节 建立抽采系统的必要性与可行性一、建立抽采系统的必要性矿井现属高瓦斯矿井。根据四川省人民政府安全生产委员会办公室关于印发2008年煤矿安全改造和瓦斯治理工作要点的通知（川安办200812号）中关于“2008年内生产矿井中所有高瓦斯矿井必须建立瓦斯抽采系统”的要求，该矿被省列为2008年度瓦斯抽采系统建设矿井。省安委会办公室要求该矿在2008年12月30日前必须建成瓦斯抽采系统，并验收合格，否则，将停产专项建设瓦斯抽采系统。二、建立瓦斯抽采系统的可行性1、瓦斯抽采设备、机具、技术等成熟1）抽采设备: 山东、广东、福建、武汉、重庆等省市有关厂家生产的各种流量的抽采设备在技术上是成熟的，特别是引进了德国西门子技术后，抽采设备的性能更加可靠，在全国各大局矿、乡镇小矿得到了广泛推广与应用。2）施工机具:重庆煤科分院、湛江煤机厂和西安煤科分院生产有各种型号的全液压坑道钻机，能全方位满足矿井瓦斯抽采钻孔施工的需求。3）抽采技术：目前的瓦斯抽采技术日趋完善，无论是穿层抽、顺层抽、顶板裂隙抽、采空区埋管抽、还是邻近层抽等抽采技术均已成熟；现生产的钻机可施工任意倾角的钻孔，钻孔施工深度可达数百米；钻孔封孔机具、材料以及封孔技术业已成熟。4）技术力量: 芙蓉集团已经积累了相当丰富的抽采经验，只要将本矿的抽采人员送往芙蓉集团各矿井，经过一段时间的培训和实际操作；即通过走出去学习，请进来传授等多种方法,是完全可以掌握其抽采技术的。2、煤层瓦斯可抽性开采煤层瓦斯可抽性取决于煤层透气性，其评价指标有两个：煤层的透气性系数和钻孔瓦斯流量衰减系数。矿井煤层瓦斯基本参数测定工作尚未开始，无相关数据，参考乐山市犍为县己建瓦斯抽采系统矿井的瓦斯抽采情况，结合本矿煤层赋存条件，设计预计矿井的煤层透气性系数在0.11.5之间，属可以抽采煤层。具体分类数据如下表。表21煤层瓦斯抽放难易程度表类 别钻孔流量衰减系数(d-1)煤层透气性系数(m2/Mpa2.d)容易抽放0.00310可以抽放0.0030.05100.l较难抽放0.050.13、矿井瓦斯储量丰富矿井保有资源/储量1050万吨，其中（122b）411.4万吨，（333）类资源储量638.6万吨。设计根据相似矿井如乐山市犍为县胜利煤矿、陶家河煤矿等瓦斯参数的考察情况，设计预计xxxx煤矿的煤层平均瓦斯含量为8m3/t。煤矿瓦斯抽放规范（AQ1027-2006）规定：矿井瓦斯储量为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。矿井范围内瓦斯储量计算公式：Wk=Wl十W2十W3式中：Wk矿井瓦斯储量，Mm3；W1可采煤层的瓦斯储量总和，Mm3；W1= A1i矿井每一个可采煤层的煤炭储量，Mt；X1i矿井每一个可采煤层的瓦斯含量，m3/t；n矿井可采煤层数；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，Mm3；W2= 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50m60m，下邻近层取20m30m；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；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=0.050.20； 南木寺煤矿矿井范围内的瓦斯储量计算如下：1、可采煤层瓦斯储量WlW1=105088400万m384Mm3 式中：Ali矿井可采高碳煤层资源量为84万吨； X1i矿井煤层平均瓦斯含量，取8m3t；2、可采煤层采动影响范围内无不可采邻近煤层，则不可采邻近煤层的瓦斯储量W2为0。3、围岩瓦斯储量W3W3K(W1十W2) 0.184 8.4Mm3式中：K围岩瓦斯储量系数 取0.10。 4、南木树煤矿矿井瓦斯储量WkWk=Wl十W2十W38408.492.4Mm3通过以上分析，无论是装备、技术，以及矿井煤层状况、瓦斯赋存情况等，抽采瓦斯是完全可行的。第二节 抽采方案及方法一、瓦斯抽采系统的确定为确保矿井对瓦斯抽采泵的安全管理，保证抽采系统正常、稳定运行，从抽采、治灾，管理、瓦斯利用等方面考虑，设计选择的抽采系统为矿井地面永久瓦斯抽采系统。二、瓦斯来源分析根据内江市安全生产监督管理局文件关于全市矿山瓦斯等级鉴定结果的通知显示：2007年度xxxx煤矿相对瓦斯涌出量为18.05m3/t，绝对瓦斯涌出量为17.76 m3/min，属高瓦斯矿井。矿井瓦斯主要来源于开采煤层及煤层开采后的裂隙带。在开采过程中，吸附在煤层中的瓦斯将被释放出来，造成工作面隅角瓦斯浓度超限。煤层顶部大部分地段与砂岩直接接触，岩层基本稳定，但北翼大部分地段有伪顶，伪顶以炭质页岩为主。顶板大多含有煤屑，质软。且顶板0.4m1.0m处含有一薄煤层，厚度在0.2m左右。在开采后，顶板垮落等造成的裂隙也会使这些地方吸附的瓦斯释放出来，常造成工作面隅角、尾巷、回风巷的瓦斯浓度较高。三、 抽采设计方案1、瓦斯治理(抽采)总体方案老空区瓦斯，采用密闭墙插管实施限制抽采。采煤工作面回风隅角瓦斯实施埋管抽采，对应的裂隙带瓦斯实施高位顶板孔抽采。若采煤工作面开采过程中瓦斯超限或放炮时瓦斯超限，用通风方法解决瓦斯问题不合理时，可以在本煤层布置顺层钻孔预抽煤层瓦斯，实施“先抽后采”。煤巷掘进工作面掘进时“边抽边掘”或“先抽后掘”。设计建议矿井在石门揭煤时编制石门揭煤预抽煤层瓦斯的专项设计和施工技术安全措施。2、设计首抽区域及抽采方法确定根据瓦斯治理总体方案和矿井生产现状，设计首抽区域及抽采方法如下; 5015南回风巷、5013南回风巷、5011南回风巷、5008南回风巷、5008北回风巷布置高位顶板瓦斯抽采孔。 5015工作面、5013工作面、5011工作面、5008工作面隅角实施埋管抽采隅角瓦斯。 5019南回风巷掘进工作面、5017运输巷掘进工作面、5010运输巷掘进工作面预抽或边掘边抽瓦斯。+100m水平11上山采空区处、+50m水平1004北回风上山采空区处分别布置插管抽采老采空区瓦斯。三 、抽采方法1采空区高位顶板孔抽采1）“煤层采后裂隙带”预计高碳煤层平均厚度约0.8m，工作面采高0.8m，根据高碳煤层顶板岩性，预计采后冒落带高度小于12m；裂隙带处在冒落带以上，距煤层约12m40m，见图2-2。预计高碳煤层开采后，冒落角55，卸压角750。图 2-1 高碳煤层采后裂隙带预计2）抽采工艺抽采原则：当回采工作面回风隅角瓦斯超过2%或回风巷中出现瓦斯超限时，可以考虑对采空区实施顶板钻孔抽采。钻孔布置的关键是钻孔的角度，要求钻孔进入采空区裂隙带内，终孔位置不能太高，也不能太低，钻孔还不能被冒落岩石所切断。只有选择合理的钻孔参数，才能抽出较高浓度的采空区瓦斯，并能有效解决上隅角瓦斯超限等问题。钻孔布置：在工作面回风巷中，沿回风巷方向， 从开切眼开始退后30m位置布置第一个钻场，然后每间隔20m布置一个钻场。每个钻场向工作面采空区施工35个煤层顶板穿层钻孔(钻孔终孔于裂隙带内)，接管抽采采空区瓦斯。现对5008采煤工作面进行设计。在5008采煤工作面回风巷沿开切眼退后30m位置布置第一个钻场，向工作面采空区施工3个高位顶板孔。工作面沿回风方向每间隔20m施工一组高位顶板孔。各钻孔终孔点终孔于顶板裂隙带内，设计钻孔终孔点距煤层顶板（垂距）30m（抽采后根据实践调整）。抽放钻孔设计详见图2-2a和图2-2b，钻孔布置参数见表21a和2-1b。5011采煤工作面、5013采煤工作面和5015采煤工作面高位顶板孔的布置可参照5008采煤工作面进行设计。图2-2a 5008工作面开切眼回风巷高位顶板孔布置示意图图2-2b 5008工作面回风巷高位顶板孔布置示意图表2-1a 5008工作面开切眼顶板抽放钻孔参数表孔号与巷道中线偏角（）倾角（）孔深（m）备注13.22646.7钻孔方位以巷道中线为参考，偏角，左偏为“+”，右偏为“-”211.125.447.2325.423.149.7合计 143.6注意：1、施工过程中，必须采用压力水排渣，且有足够的压力和流量；无水或压力水流量不足时，不得施工钻孔。2、施工钻孔时根据施工时的具体情况，调整钻孔参数，确保钻孔施工到位3、顶板抽采钻孔必须下导管至封孔段前方35m，导管末端2m钻孔(导管直径10mm)3个。 4、钻孔参数倾角为考虑煤层倾角（35）以后钻孔与水平线夹角。5、本参数适用于工作面开切眼后第一个钻场。表2-1b 5008工作面顶板抽放钻孔参数表孔号与巷道中线偏角（）倾角（）孔深（m）备注14.535.639.4钻孔方位以巷道中线为参考，偏角，左偏为“+”，右偏为“-”215.434.640333.830.442.7合计 122.1注意：1、施工过程，必须采用压力水排渣，且有足够的压力和流量；无水或压力水流量不足时，不得施工钻孔。2、施工钻孔时根据施工时的具体情况，调整钻孔参数，确保钻孔施工到位。3、顶板抽采钻孔必须下导管至封孔段前方35m，导管末端2m，导管直径10mm，钻孔约150个。 4、钻孔参数倾角为考虑煤层倾角（35）以后钻孔与水平线夹角。5、钻场每隔20m施工一组，约50个钻场。2、工作面回风隅角瓦斯抽采在5008工作面回风巷抽采管的末端设一弯管，使抽采管口抬高至回风巷顶，并设木垛对其管口进行保护，以此形成埋管口。接替管安装长度大于10m，并在工作面的后部抽采管上每隔3050m（合理数据需在试验中考察）安装一组三通、控制阀门及埋管口组件，在工作面推进过程中，将埋管口保留在工作面的采空区，通过抽采系统对采空区瓦斯进行抽采。当工作面推进至下一个埋管口三通处，埋管口已经埋在采空区内35m时，将埋在采空区里的前一埋管段控制阀门关闭，打开下一循环的埋管口阀门，以此达到利用埋管不断抽采采空区瓦斯的目的。详见采空区埋管布置示意图23。图23 5008工作面采空区埋管布置示意图注意：开采有自然发火危险煤层时，在采空区瓦斯抽采过程中，应经常检测CO和温度等参数，当发现有自然发火征兆时，应控制抽采或暂停抽采。5011工作面、5013工作面、5015工作面回风隅角瓦斯埋管抽采布置可参照5008工作面埋管布置进行。3 掘进工作面抽采方法顺层超前钻孔预抽煤体瓦斯的布孔形式有：在掘进工作面退后钻场中施工顺层钻孔(边掘边抽)或在掘进工作面直接施工顺层钻孔。1）煤巷掘进工作面“条带预抽”钻孔布置如下： 在煤层掘进工作面直接施工钻孔； 钻孔长度一般不低于50米； 钻孔方位沿巷道掘进方向布置，控制巷道两帮轮廓线以外8米； 钻孔终孔间距36米； 当煤厚在2m以下时布置单排钻孔。xxxx煤矿掘进工作面顺层钻孔预抽煤层瓦斯见图2-4，钻孔参数见表2-2。图24掘进工作面预抽钻孔布置图表22巷掘进工作面顺层钻孔布置参数表钻孔编号方位（度）倾角（度）长度（m）备注1沿煤层倾角501、 掘进巷道施工中线方位为；右为“+”，左为“-”。2、 各掘进作业点煤层倾角发生变化时，矿技术负责人应进行计算调整钻孔施工倾角。3、 施工钻孔时应保证钻孔始终位于煤层内。 24.5 5139.052 412 395172863018 74.5 5189.052912 39101728113018后续接替掘进工作面巷道钻孔技术参数应根据实际施工情况及时调整，必须做到先设计后施工，做到一工程一设计。2）煤巷掘进工作面“边掘边抽”钻场布置：在煤巷掘进工作面巷道两帮布置钻场。第一组钻场在工作面开口后5m处上下侧错开布置。每组钻场在煤巷两侧错距为510m。钻场的规格应根据巷帮瓦斯抽放钻孔布置要求、选用钻机的外型尺寸及钻杆长度而定。根据该矿的具体情况，每组钻场在煤巷两侧相对错开布置，其规格为：长高深3m2.4m2.0m，采用木棚支护。相邻两组钻场间距50m。钻孔布置：在每一钻场内，沿走向布置6个边掘边抽钻孔，即左、右钻场各3个，孔深65m左右。钻孔编号为1#6#。左边钻场1#、2#、3#，钻孔终孔位置在工作面前方煤层中部，距巷道轮廓线距离分别为2m、5m、8m，开孔位置距巷道中线距离在2m以上。右边钻场4#、5#、6#，钻孔终孔位置、开孔位置的要求与左边钻场、钻孔一致。钻孔布置参数可以在对抽放量、抽放浓度等考察后再进行适当调整。煤巷掘进工作面边掘边抽钻孔布置见图2-5，钻孔参数见表2-3。图25 煤巷掘进工作面边掘边抽钻孔布置图表23 煤巷掘进工作面边掘边抽钻孔参数表钻孔编号方位（度）倾角（度）长度（m）备注12.0沿煤层倾角651、掘进巷道施工中线方位为；右为“+”，左为“”。2、各掘进作业点煤层倾角发生变化时，矿技术负责人应进行计算调整钻孔施工倾角。3、 施工钻孔时应保证钻孔始终位于煤层内。 24.4 6537.065 42.0 6554.46567.0653）煤巷掘进工作面实施“条带预抽”，还是“边掘边抽”，由矿井根据情况确定。4 老空区密闭墙插管抽采在已采过的采煤工作面老空区插管抽采老空区瓦斯，插管具体位置矿井施工时根据井下实际情况确定，老空区密闭墙插管抽采布置见图2-6。 具体操作：通过预留密闭的取样孔接50阻燃管,为保证采空区的抽采效果，该段阻燃管必须制作成间隔均匀的直径为10mm以下的小孔；管末端堵严实；密闭外的管口段施工一6mm的小孔并制作与之相适应的检测嘴, 封孔管末端用球阀与抽采干管路相接，在每抽采区域的干管路中安设与管路相适应的孔板流量计。图2-6 密闭墙插管抽采布置图 5、下面两种方法只做设计不作为首抽区1）采煤工作面本煤层顺层预抽当布置高位顶板孔和隅角埋管抽采都不能够很好地解决隅角瓦斯问题或开采过程中瓦斯超限