平山矿井抽采达标工艺方案讲解

1、山西保利平山煤业股份有限公司矿井瓦斯抽采达标工艺方案防突科二一四年六月第一章 矿井概况平山煤矿位于沁水县东约 45 km，东南距晋城市 28 km，行政上 隶属沁水县郑村镇管辖。平山公司设计生产能力为 90万吨/年，井田面积 4.4 平方公里， 地质储量 5085万吨，开采 3号、9号、15 号煤层,其中主采煤层 3号， 平均厚度 5.22 米，瓦斯含量 10.54 15.75 ml/g ，瓦斯压力 1.15MPa， 透气性系数为 1.269m2/Mpa2d，钻孔衰减系数为 =0.0195d-1, 煤层 坚固性系数 f=1.21 1.43 ，瓦斯放散初速度 P2226，属煤与瓦 斯突出矿井，煤

2、层无爆炸性，煤层自燃倾向性为不易自燃，水文地质 类型划分为中等。矿井设计采用立井开拓方式，共设四个井筒，即：主井、副井、 新副井和风井。首采区三条主要大巷和一条辅助巷道已形成。 轨道大巷、 胶带大 巷和回风大巷向北在煤层底板下 10m 稳定岩石中，作为 11 采区开采 的主要运输和进回风大巷， 为减少揭煤次数， 在胶带大巷东侧增加一 条煤层回风大巷，沿 3 号煤层顶板布置。第二章 矿井各生产系统1、矿井通风系统（ 1）矿井采用中央并列式通风系统。副立井、主立井、新副立 井进风，回风井回风，通风方法为抽出式。（2）现运转主要通风机为 FBCDZ-8-NO27B型轴流对旋风机 2 台， 每台配 Y

3、BF560S1-8型专用防爆电机，功率 2315kW，电压 10kV，风 机转数 740r/min ，额定风量 8800 m3/min 。矿井总进风量 7071 m3/min ， 总回风量 7179 m3/min ，矿井负压 1010Pa。（ 3）通风系统为“三进一回” ，即：轨道大巷、胶带大巷、煤层 回风巷进风，回风大巷回风；井下各掘进工作面、硐室系统合理，全 部实现分区独立通风，无串联风、角联通风、微风及风速超限现象。（ 4）井下现有掘进工作面 4 个，均采用压入式通风，选用 2 30KW和 245KW局部通风机，风机最大额定风量分别为 625 m3/min 和 839 m3/min ，风

4、筒直径 0.8m。井下所有掘进工作面，局部通风机 均实行了“三专两闭锁” 、实现了“双风机、双电源” ，主备局部通风 机自动切换。2、瓦斯抽采系统 目前，矿井用于煤层瓦斯预抽的高负压抽放系统，安装了两台 2BE3-62型水环式真空泵，一台运转，一台备用。抽放主干管路由地 面530mm无缝钢管与风井两路 377m无缝钢管相连送到井下， 井下 主管暂为一路 377m无缝钢管，在矿井联合试运转前， 更换为530mm 无缝钢管。用于采空区瓦斯抽放的低负压抽放系统， 采用两台 2BE3-62 型水 环式真空泵，一台运转，一台备用。抽放主干管路由地面 530mm无 缝钢管经管道井送到井下总回风大巷，井下主

5、管仍为一路 530mm钢 管，目前抽放泵已安装到位，瓦斯管道井正在施工。抽放泵额定抽放量 350m/min ，抽放负压最大 80KPa。抽放泵转 速 320r/min 。电机功率 400Kw，供电电压 10Kv。3、矿井安全监测监控系统（ 1）矿井监测监控系统为 KJ70N。与县局已联网。（ 2）井下共设置了 15 台监测分站， 34 台甲烷传感器，风门开 闭传感器 10台，2台风速传感器， 7 台 CO传感器，8台风筒传感器， 2台温度传感器。实现了对井上、下相关地点瓦斯和其它参数实时监 测，当瓦斯超限时能实现自动切断相应范围的电气设备的电源。 主要 通风机、地面瓦斯抽放泵站安全监控数据已实

6、现在线监控， 各传感器 安设符合煤矿安全规程及中华人民共和国行业标准 AQ1029-2007 煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范 。（3）矿井主要通风机装备了不停风自动倒机系统和在线监测装 置，实现了主要通风机不停风自动切换， 主要通风机运行各类参数及 风量、负压时时监测。4、排水系统新副井安装二趟 1597mm主排水管路。由新副井底 +389m水 平主排水泵房，将矿井涌水直接排到地面。 3 台 MD85-678型耐磨 多级离心泵，1台工作，1台备用，1 台检修，配防爆电动机 YB2 4502-2 型，功率 250kW，电压 10kV，转数 2985r/min 。5、压风系统 矿井三台空气

7、压缩机安装在地面工业场地空压机房内， 其中二台 GA110-7.5 型螺杆压缩机，排气量 20m3/min ，排气压力 0.75MPa，配 套电机功率 110kW；另一台 KPS-250 型活塞式压缩机，排气量 40m3/min ，排气压力 0.8MPa，配套电机功率 250kW。压风管路通过新 副井送至井下，新副井主干管选用 1594.5mm型无缝钢管，大巷 内干管选用 1084mm型无缝钢管，掘进和回采工作面支管选取 894的无缝钢管。6、运输系统（ 1）运煤系统 煤巷掘进工作面和采煤工作面的煤炭通过刮板运输机、 带式输送 机运至运输大巷带式输送机上， 经转载上仓斜巷带式输送机送入主井 井

8、底煤仓，由一对 6t 多绳箕斗将煤提到地面筛选车间。（ 2）排矸系统岩巷掘进工作面的矸石装入 1.0t 固定箱式矿车，经由调度绞车 进入轨道大巷，轨道大巷采用无极绳绞车牵引矿车方式到井底车场， 经新副井提到地面，由环形车场到排矸场。第三章 矿井瓦斯、煤尘、自燃及地温情况1、煤层瓦斯（1）矿井瓦斯测量根据煤炭科学研究总院 2005年 11月井下测定数据及编制完成的 汇海实业有限公司野马煤矿瓦斯基础参数测定报告 （现野马煤矿 已更名为山西保利平山煤矿） ，3 号煤层瓦斯含量 10.54 15.75ml/g ， 瓦斯压力 1.15MPa，透气性系数为 1.269m2/Mpa2d，回风大巷煤层顺 层瓦

9、斯钻孔衰减系数为=0.0195d -1, 百米钻孔极限瓦斯流量为Qj=19569.230m3,煤层坚固性系数 f=1.21 1.43 ，瓦斯放散初速度P 2226，吸附性常数 a39.84m3/t 、b 0.966MPa-1。因平山煤矿曾于 2006年 7 月 28日在 3201进风巷掘进中，发生 了一次压出类型的煤与瓦斯突出，突出煤量 22t ，涌出瓦斯 1755 m3， 根据煤矿安全规程第 176 条及国家煤监局煤安监办字【 2005】11 号文的规定， 经煤炭科学总院重庆分院鉴定， 认定该矿井瓦斯异常涌 出和矿井瓦斯动力现象属于煤与瓦斯突出。煤矿于 2007 年在矿井内进行了瓦斯测定工作

10、， 3 号煤层最大绝 对涌出量 4.72m3/min ；平山矿目前处于开拓期间，矿井总回风量 4620m3/min ，CH4浓度 0.1%,瓦斯涌出量为 4.624.72m 3/min 。（2）煤芯样瓦斯鉴定2006年 2月 5月补充勘探期间， 在钻孔中采集煤层瓦斯样， 委 托山西省煤炭工业局综合测试中心进行了化验测试。3 号煤层： CH4含量 8.72 12.8 ml/g ，占 49.18 95.53%，平均 93.7%；CO2含量 0.29 0.75 ml/g ，占 2.43 4.35%，平均 3.74%；可 燃质平均占 88.23%。9号煤层： CH4含量 10.50 ml/g ，占 8

11、2.87%； CO2含量 0.45 ml/g， 占 3.45%；可燃质占 84.8%。15 煤层： CH4含量 15.3916.61ml/g ，占 93.27 97.77%，平均 95.42%；CO2含量 0.23 0.32ml/g ，占 1.66 2.37%，平均 2.00%；可 燃质含量占 88.74%。井田 3号和 15号煤层全部为甲烷带。根据钻孔瓦斯样品测试结果、井田构造和煤层赋存特征，推测 3 号煤层在全井田范围内均存在突出可能。井田 3 号、 15 号煤层瓦斯含量一般表现为纵向上向深部变高， 平面上表现为井田西部高于东部。由于井田内 3 号煤层埋深大于 450m，根据煤层赋存条件推

12、断， 不存在瓦斯逸散带，故依据平 3、平 4 两个钻孔及其沼气含量，大致 估算井田瓦斯变化梯度为 79.56 m/(ml/g) 。2、煤尘 补充勘查期间，选择部分钻孔煤芯煤样委托山西省煤炭工业局综 合测试中心进行了煤尘爆炸性测试， 根据测试结论， 各煤层均无爆炸 性。3、煤的自燃根据山西省煤炭工业局综合测试中心测试结论， 3 号、9 号煤层 自燃倾向性为不易自燃， 15 号煤层为容易自燃。4、地温根据地质报告，在 622m 深度范围内，地温梯度加权平均值为 1.68 /100m，地温梯度正常，总体变化规律是由浅到深温度逐渐增第四章1、2、抽采范围和钻孔布孔均匀程度目标矿井抽采范围目标：整个矿井

13、区域 3#煤层。 矿井钻场钻孔均匀程度目标： 3#煤层 11011 回采工作面预抽 钻孔终孔间距为： 2.5m米，双排布置，单排孔间距为 5 米，钻孔长 度为：85 米。 11013、11015回采工作面预抽钻孔终孔间距为： 2.5m 米，双排布置，单排孔间距为 5 米，钻孔长度为： 135 米。掘进工作面迎头及两帮钻场抽放钻孔， 每循环消突范围为巷道前 方 120 米，巷道左侧 15 米，右侧 15 米，效检合格后可掘进 100 米， 同侧钻场间距： 100 米；相邻钻场间距： 5 米；每个钻场钻孔数量： 14 个，迎头设计钻孔 4个，联巷设计钻孔 21个。双排布置，钻场布 孔上排孔距顶板

14、0.7 米，下排孔距顶板 1.1 米，终孔间距 3 米，开孔 间距为 0.6 米，三花布置。迎头钻孔布置位于巷道掘进方向中线两边 各 1 米。联巷布置钻孔 21 个，采取双排布孔，单排孔间距为 2 米。3、瓦斯含量及瓦斯压力目标根据瓦斯抽采达标暂行规定 要求， 所以各项数据应达到以下 目标，见表 1表 1 瓦斯含量及压力目标参数可解析瓦斯含量（m3/t）煤层瓦斯压力（MPa）煤层瓦斯含量（m3/t）临界值60.748第五章 矿井抽采达标工艺方案根据矿井地质、瓦斯和抽放目标等情况特制订下述方案。一、抽采达标工程1）井巷工程根据矿井 3#煤层回采工作面通风系统布置情况， 设计回风顺槽内 敷设瓦斯抽

15、放管路， 将 3#煤层回采工作面后部横贯封闭， 插入瓦斯抽 放管路，进行插管抽放。2）钻孔工程1、回采工作面本煤层瓦斯抽采钻孔参数钻孔位置：布置在回风巷煤层中 钻孔角度：垂直巷道中线、平行于工作面、水平倾角 -11；（根据煤层赋存实际情况调整）开孔直径： 113mm钻孔长度： 85135mm钻孔间距：单排间距 5m，双排布置，投影间距 2.5m 封孔方式：聚胺脂封孔封孔长度：下 6根4米 pe双抗管，从距孔口 8米处开始注入聚胺 脂，共注 8m。2、回采工作面采空区抽放参数 高位钻孔：上覆岩层垮落并处于稳定时抽放聚集在冒落带以及上方 破坏裂隙带中瓦斯，并同时在采空区埋管抽放。钻孔长度： 110

16、米-135 米。3、掘进工作面瓦斯抽采钻孔布置参数及工程量（1）掘进头瓦斯预抽钻孔布置参数钻孔数量： 4 个 钻孔间夹角：与巷道中线夹角 0开孔直径： 113mm 钻孔倾角：平行于煤层钻孔位置：布置在煤层上部，距顶板 0.7 米和 1.1米钻孔长度： 120m封孔长度：下 6 根 4 米 pe双抗管，从距孔口 8米处开始注入聚胺脂，共注 8m 封孔方式：聚胺脂封孔（2）掘进工作面两帮钻场钻孔布置参数 同侧钻场间距： 100m 每个钻场钻孔数量： 14 个 钻孔与巷道中线夹角： 0-35 开孔直径： 113mm 钻孔长度： 40120m封孔长度：下 6 根 4 米 pe双抗管，从距孔口 8米处开

17、始注入聚 胺脂，共注 8m封孔方式：聚胺脂封孔4、钻孔工程量掘进工作面每 120 米为一个循环，每循环约钻孔进尺 5400 米。 根据工作面钻孔布置要求， 11011工作面长度为 500 米，宽度为 100 米，需布置抽放钻孔 500/2.5*85=17000 米； 11013工作面长度为 530 米，宽度为 150 米，需布置抽放钻孔 530/2.5*135=28620 米； 11015 工作 面 长度 为 570 米，宽 度为 150 米 ， 需布 置抽 放 钻孔 570/2.5*135=30780 米。二、管网工程 按照管路选择原则，平山煤矿抽采瓦斯泵站选择在原泵房处，高 负压抽采管路由

18、回风立井进入井下； 低负压管路由地面钻孔敷设管路- 10 -然后进入回风巷。 为了方便说明， 将本煤层预抽及边掘边抽称为高负 压瓦斯抽采，采空区瓦斯抽采称为低负压瓦斯抽采。平山煤矿高负压瓦斯抽采管网敷设路线为：掘进工作面回采工作面回风顺槽采区回风下山 +397m 水平回风大巷 井底回风巷 回风立井地面抽采瓦斯管路抽采泵站。平山煤矿低负压瓦斯抽采瓦斯管网敷设路线为：老采空区现采空区回采工作面回风顺槽采区回风下山 +397m水平回 风大巷地面钻孔管路地面抽采瓦斯管路抽采泵站。三、监测计量及放水出渣工程 在瓦斯抽放主管、支管和钻孔连接装置上设置测压嘴，在瓦斯主 管、支管、工作面抽放支管，瓦斯抽放钻场

19、、瓦斯抽放钻孔、采空区 抽放管以及其他必要的地点， 安装瓦斯抽放计量装置 （孔板流量计）， 每个钻场及主管路主要地点安装除渣放水器。四、施工设备及器材主要施工设备和器材见表 2表 2 主要施工设备和器材序号名称型号单位数量1钻机ZL-100台1ZDL-32台7ZDL-60台12孔板流量计219mm个12377mm个2- 11 -3管路530mm米700377mm米30004U型水银计个45光干涉式甲烷测定器个46除渣放水器个15五、进度计划及服务时间表 3 工程施工计划及服务时间工程名称开始时间竣工时间服务时间11011工作面2013 年 2 月2014年8月至 2015 年 6 月11013

20、工作面2012 年 4 月2015年1月至 2016 年 7 月六、资金计划抽采工程名称规格型号工程量工作量（万元）抽采钻孔113mm117940m1376主要瓦斯管路530、4804200m450轻型防突钻4台6钻机配件及封孔材料130合计1962七、接续计划11011工作面于 2014年 8月份正式形成， 11013工作面于 2015年1 月份正式形成，根据储存煤量及回采进度预计 11011 工作面 2015 年 6月底结束生产， 11013工作面于 2016年 7月底结束生产。八、组织管理、安全技术措施- 12 -1、安全技术措施（1）所有进入工作面工作的单位，必须对职工进行知识培训，

21、使职工熟悉本区域的避灾路线。（2）进入工作面的所有人员必须随身佩带自救器，并能正确熟 练使用。（3）工作面割煤时，必须设有专人进行观测，发现异常立即停 止工作、断电、撤人。（4）跟班领导负责监督，严格按设计施工，在钻孔施工完毕后， 钻孔验收，内容必须如实进行填写，包括孔深度、倾角、偏角、煤岩 情况打钻时的异常情况等。（5）井下瓦斯发生超限现象，必须按规定程序逐级汇报，保证 能及时得到处理； 有关部门及责任人无及时汇报或无及时采取措施处 理，追究部门有关人员责任。（6）严格落实瓦斯超限分析制度，瓦斯超限就是事故，就要按 “四不放过”原则进行分析，查明原因，拿出防范措施，根据责任划 分结果追究有关人员责任。（7）严格落实领导现场跟班制度，综采队每班都要安排领导现 场带班，带班人员必须熟悉安全技术措施及本区域的避灾线路。（8）地质科加强工作面地质的预测预报工作，地质条件发生变 化时及时通知相关部门。其它未尽事宜，按照煤矿安全规程