某煤矿二井瓦斯抽采工程设计.doc

xxxxxxxx 能源有限公司能源有限公司 xx 煤电一体化项目煤电一体化项目 xx 煤矿二井煤矿二井 瓦斯抽采工程设计瓦斯抽采工程设计 说说 明明 书书 xx 国际工程集团国际工程集团 xx 设计研究院设计研究院 二二一一年七月年七月 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：附件： 1、设计委托书 附录：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 附附 图图 目目 录录 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 第 1 页 共 109 页 前前 言言 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、编制设计的依据一、编制设计的依据及执行的规程规范及执行的规程规范 （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。 第 2 页 共 109 页 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、二、抽采系统抽采系统主要主要内容和内容和技术指标技术指标 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 yb2 45034 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； 第 3 页 共 109 页 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 4 页 共 109 页 第第一一章章 矿矿井井概概况况 第第一一节节 井井田田概概况况 一一、位位置置与与交交通通 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。 二二、井井田田范范围围和和煤煤炭炭储储量量 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。 第 5 页 共 109 页 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 c115.5011.21 c543.4633.02 合计58.9644.23 三三、矿矿井井设设计计生生产产能能力力和和服服务务年年限限 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。 第第二二节节 煤煤层层赋赋存存及及地地质质构构造造 一一、煤煤层层赋赋存存情情况况 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 第 6 页 共 109 页 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 第 7 页 共 109 页 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。 二二、地地质质构构造造 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。 观音山煤矿二井 瓦斯抽采工程设计 第 8 页 共 109 页 表 1-2-1 可采煤层特征表 采用真厚结构复杂程度 两极值 夹矸层数 煤 层 号 全层真厚 平均值 (m) 层 间距 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 02.3001.8012 c1 1.160.99 3148 简单 4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 1.011.511.09.9304 c5a 2.962.83 38 较简单 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 观音山煤矿二井 瓦斯抽采工程设计 第 9 页 共 109 页 第第三三节节 矿矿井井开开拓拓与与开开采采 一一、开开拓拓方方式式 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。 二二、采采区区划划分分及及开开采采顺顺序序 井田呈单斜构造，煤层倾角 2027，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 观音山煤矿二井 瓦斯抽采工程设计 第 10 页 共 109 页 采下区段的下行式顺序。 三三、采采区区巷巷道道布布置置 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。 四四、采采煤煤方方法法与与顶顶板板管管理理 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。 第第四四节节 矿矿井井通通风风 一一、矿矿井井瓦瓦斯斯等等级级 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 观音山煤矿二井 瓦斯抽采工程设计 第 11 页 共 109 页 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。 二二、通通风风方方式式 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。 三三、矿矿井井风风量量、通通风风阻阻力力及及等等积积孔孔 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 四四、矿矿井井主主扇扇型型号号 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。 观音山煤矿二井 瓦斯抽采工程设计 第 12 页 共 109 页 观音山煤矿二井 瓦斯抽采工程设计 第 13 页 共 109 页 观音山煤矿二井 瓦斯抽采工程设计 第 14 页 共 109 页 第第二二章章 瓦瓦斯斯资资源源及及抽抽采采条条件件 第第一一节节 煤煤层层瓦瓦斯斯基基本本参参数数 一一、煤煤层层瓦瓦斯斯含含量量 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/tr，平均 6.23 m3/tr。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/tr，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； 观音山煤矿二井 瓦斯抽采工程设计 第 15 页 共 109 页 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。 观音山煤矿二井 瓦斯抽采工程设计 第 16 页 共 109 页 表 2-1-1 xx 二井 c5煤层原煤瓦斯含量表 煤质分析(%) 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) madadvdaf 修正后瓦 斯含量 (m3/t) 8011032.1268.522.190.4530.2612.503.95 802-1786.38321.767.830.3419.9412.956.30 803-1386.47727.357.640.7021.1213.1510.59 903586.90715.409.240.7021.1213.1512.10 91011065.25292.100.870.7021.1213.155.97 9102813.60339.152.660.7021.1213.156.50 10011113.14242.934.360.7021.1213.157.03 1002866.81342.008.300.7021.1213.156.53 1003430.57758.345.440.7021.1213.1511.23 10111128.77342.800.370.7021.1213.156.54 1103866.16353.303.840.7021.1213.156.01 蔡家湾0.7021.1213.152.00 座房坡0.7021.1213.154.39 c5 平均4.797.52 9101252.004.631.0036.9115.18未修正 c1 903670.552.910.2633.8620.18未修正 w(m3/t) 0 4 8 12 16 20 03006009001200 h(m) 瓦斯含量与标高的变化趋势瓦斯含量与埋深的变化趋势 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 观音山煤矿二井 瓦斯抽采工程设计 第 17 页 共 109 页 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/tr、4.63 m3/tr，平均 3.77m3/tr，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。 二二、煤煤的的工工业业分分析析及及瓦瓦斯斯 吸吸附附常常数数 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 工业分析（%）瓦斯吸附常数 矿井煤层 madadvdaf 真密度 （t/m3） 视密度 （t/m3） 孔隙率 (%) ab xxc50.7929.3514.651.641.4511.5926.20930.9538 木丈沟c50.6112.8811.641.481.396.0828.65971.0672 观音山煤矿二井 瓦斯抽采工程设计 第 18 页 共 109 页 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 三三、煤煤层层瓦瓦斯斯压压力力 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。 四四、煤煤层层透透气气性性系系数数 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。 观音山煤矿二井 瓦斯抽采工程设计 第 19 页 共 109 页 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。 第第二二节节 矿矿井井瓦瓦斯斯储储量量 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； w1a1ix1i 观音山煤矿二井 瓦斯抽采工程设计 第 20 页 共 109 页 a1i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； w2a2ix2i a2i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： w143.467.52 + 15.507.52 = 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 观音山煤矿二井 瓦斯抽采工程设计 第 21 页 共 109 页 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： w2443.3820%=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 第第三三节节 矿矿井井瓦瓦斯斯可可抽抽量量 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： wcwkk 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： wc636.4745% = 286.41 mm3 观音山煤矿二井 瓦斯抽采工程设计 第 22 页 共 109 页 第第四四节节 矿矿井井瓦瓦斯斯涌涌出出量量 一一、矿矿井井瓦瓦斯斯涌涌出出量量预预测测方方法法 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