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六枝特区中柱煤矿 瓦斯抽采工程设计 0 中柱煤矿瓦斯抽采工程说明书中柱煤矿瓦斯抽采工程说明书 目目 录录 前前 言言 4 4 1 1 矿井概况矿井概况 7 7 1 11 1 交通位置交通位置 7 1 21 2 矿井地质特征矿井地质特征 7 1 31 3 煤层与煤质煤层与煤质 7 1 41 4 矿井资源储量及生产能力矿井资源储量及生产能力 9 1 51 5 矿井开拓与开采矿井开拓与开采 11 1 61 6 矿井瓦斯及通风矿井瓦斯及通风 12 2 2 煤层瓦斯基本参数及瓦斯储量煤层瓦斯基本参数及瓦斯储量 1717 2 12 1 煤层瓦斯基本参数煤层瓦斯基本参数 17 2 22 2 瓦斯储量及可抽量计算瓦斯储量及可抽量计算 17 2 32 3 瓦斯涌出量预测瓦斯涌出量预测 19 2 42 4 抽采瓦斯的必要性 可行性抽采瓦斯的必要性 可行性 25 3 3 瓦斯抽采方法瓦斯抽采方法 2626 3 13 1 抽放瓦斯方法选择抽放瓦斯方法选择 26 3 23 2 抽放瓦斯方法抽放瓦斯方法 27 3 33 3 瓦斯抽放施工设备瓦斯抽放施工设备 33 3 43 4 抽采施工要求抽采施工要求 34 3 53 5 封孔方式 材料及工艺封孔方式 材料及工艺 35 4 4 瓦斯抽放管路系统瓦斯抽放管路系统 3636 4 14 1 瓦斯管管径和管材的选择瓦斯管管径和管材的选择 36 4 34 3 抽放管路的附属装置抽放管路的附属装置 39 4 44 4 管路敷设管路敷设 40 5 5 抽放泵设备的选择抽放泵设备的选择 4343 6 6 抽放泵站抽放泵站 4848 6 16 1 瓦斯抽放系统选择瓦斯抽放系统选择 48 6 26 2 瓦斯抽放站选址瓦斯抽放站选址 48 6 36 3 瓦斯抽放泵房瓦斯抽放泵房 48 6 46 4 泵房供电及通讯泵房供电及通讯 49 六枝特区中柱煤矿 瓦斯抽采工程设计 1 6 56 5 泵站给水 排水泵站给水 排水 50 6 66 6 消防设施消防设施 51 6 76 7 瓦斯泵房布置及附属设备瓦斯泵房布置及附属设备 51 6 86 8 瓦斯抽放参数监测瓦斯抽放参数监测 51 7 7 矿井瓦斯抽放管理矿井瓦斯抽放管理 5454 7 17 1 制定必要的安全措施制定必要的安全措施 54 7 27 2 建立专业的管理队伍建立专业的管理队伍 57 7 37 3 建立合理的管理制度建立合理的管理制度 58 7 47 4 建立必要的奖惩制度建立必要的奖惩制度 61 8 8 环境保护 职业卫生环境保护 职业卫生 6262 8 18 1 抽放瓦斯工程对环境的影响抽放瓦斯工程对环境的影响 62 8 28 2 瓦斯抽放污染防治措施瓦斯抽放污染防治措施 62 8 38 3 抽放站绿化抽放站绿化 62 8 48 4 职业卫生职业卫生 62 9 9 抽放瓦斯的综合利用及评价抽放瓦斯的综合利用及评价 6363 9 19 1 瓦斯利用的必要性瓦斯利用的必要性 63 9 29 2 瓦斯利用的方向瓦斯利用的方向 64 9 39 3 瓦斯发电技术方案瓦斯发电技术方案 64 9 49 4 发电站运行方式发电站运行方式 66 1010 技术经济技术经济 6767 10 110 1 劳动定员劳动定员 67 10 210 2 工作制度工作制度 67 10 310 3 投资估算投资估算 67 10 410 4 技术经济指标技术经济指标 67 六枝特区中柱煤矿 瓦斯抽采工程设计 2 附录 附录 1 设计委托书 2 贵州省国土资源厅 2008 年 7 月颁发的六枝特区中柱煤矿采矿许可证 副本 证号为 5200000830684 3 贵州省安全生产监督管理局 贵州煤矿安全监察局 贵州省煤炭管理局文件 黔安监管办字 2007 345 号 关于加强煤矿建设项目煤与瓦斯突出防治工作 的意见 4 贵州省煤炭管理局文件 黔煤行管字 2007 67 号 对六盘水市煤矿 2006 年度矿井瓦斯等级鉴定报告的批复 5 贵州省国土资源厅文件 黔国土资储备字 2007 501 号 关于 贵州 省六枝特区中柱煤矿资源 储量核实报告 矿产资源储量评审备案证明及附件 贵州 省六枝特区中柱煤矿资源 储量核实报告 矿产资源储量评审意见书 黔国土规划院 储审字 2007 646 号 6 贵州省能源局文件 2009 341 号 关于对六枝特区中柱煤矿开采方案设 计变更的备案 7 贵州省煤矿安全监察局水城监察分局文局 黔煤安监水字 2010 57 号 对 六枝特区中柱煤矿安全设施设计的批复 六枝特区中柱煤矿 瓦斯抽采工程设计 3 前前 言言 中柱煤矿隶属六枝特区郎岱镇管辖 矿区位于六枝特区城区南西 240 距离 23 2 公里 矿区经郎岱至水 城 黄 果树 高等级公路 12 公里 交通较方便 六枝特区中柱煤矿为整合矿井 由原来的大煤洞煤矿 30kt a 与洒米陇煤矿 30kt a 整合而成 整合后的中柱煤矿生产能力为 150kt a 该矿井 2007 年 8 月 委托贵州省煤矿设计研究院编制了 六枝特区中柱 整合 开采方案 和 六枝特区 中柱 整合 安全专篇 于 2008 年通过审查并取得开采方案和安全专篇批复文件 矿井整合设计生产能力 150kt a 斜井开拓 矿井开工以后 业主发现原设计时提 供的原洒米陇煤矿开采现状与实际不符 导致设计对矿井的首采区划分不合理 投产 时间较长 影响矿井的建设周期及投资效益 因此 六枝特区中柱煤矿于 2009 年 5 月委托贵州硕翊矿山科技有限责任公司编制了 六枝特区中柱煤矿开采方案 变更 于 2009 年 6 月评审通过 并取得批复 2009 年 9 月编制了 六枝特区中柱煤矿安全 专篇 变更 于 2010 年 5 月评审通过 并取得批复 根据贵州省煤炭管理局文件 黔煤行管字 2007 67 号 对六盘水市煤矿 2006 年度矿井瓦斯等级鉴定报告的批复 原大煤洞煤矿全矿井绝对瓦斯涌出量为 3 07m3 min 相对瓦斯涌出量为 41 70m3 t 由于本矿未作过煤与瓦斯突出危险性鉴 定 设计按有煤与瓦斯突出危险性矿井考虑 根据贵州省安全生产监督管理局 贵州省煤矿安全监察局 贵州省煤炭管理局文 件 黔安监管办字 2007 345 号 关于加强煤矿建设项目煤与瓦斯突出防治工作的意 见 该矿井未进行煤与瓦斯突出鉴定 故本设计按煤与瓦斯突出矿井进行设计和管 理 为了贯彻落实国家煤矿安全监察局提出的 应抽尽抽 多措并举 抽掘采平衡 的原则 先抽后采 监测监控 以风定产 治理瓦斯方针和建立健全 通风可靠 抽采达标 监控有效 管理到位 的瓦斯综合治理工作体系 按照 煤矿安全规程 防治煤与瓦斯突出规定 及国家安全生产监督管理总局发布的 煤矿建设项目安全 设施设计审查和竣工验收规范 AQ1055 2008 第 3 4 4 1 条规定 矿井必须进行瓦 斯抽采 瓦斯抽采必须进行专项设计 我院受业主委托 编制六枝特区中柱煤矿瓦斯 抽采工程设计 六枝特区中柱煤矿 瓦斯抽采工程设计 4 一 设计依据一 设计依据 1 2007 年 9 月贵州省煤矿设计研究院提交的 贵州省六枝特区中柱煤矿资源 储量核实报告 2 贵州省国土资源勘测规划院以黔国土规划院储审字 2007 646 号文批复的 贵州省六枝特区中柱煤矿资源储量核实报告 矿产资源储量评审意见书 3 矿井采掘工程平面图 4 防治煤与瓦斯突出规定 国家安全生产监督管理总局 19 号令 5 煤矿瓦斯抽放规范 AQ1027 2006 6 煤矿瓦斯抽采基本指标 AQ1026 2006 7 矿井瓦斯涌出量预测方法 AQ 1018 2006 8 煤矿建设项目安全设施设计审查和竣工验收规范 AQ1055 2008 9 煤矿瓦斯抽采工程设计规范 GB50471 2008 10 煤矿安全规程 2011 11 煤矿建设安全规范 AQ1083 2011 12 贵州硕翊矿山科技有限责任公司编制的 水六枝特区中柱煤矿开采方案 变 更 水六枝特区中柱煤矿安全专篇 变更 及其批复文件 13 贵州省人民政府办公厅文件 黔府办发 2008 83 号 省人民政府办公厅 关于加强煤矿瓦斯治理和综合利用工作的实施意见 14 国家安全生产监督管理总局 国家发展和改革委员会 国家能源局 国家煤 矿安全监察局以安监总煤装 2011 163 号印发的 煤矿瓦斯抽采达标暂行规定 15 贵州省煤矿安全监察局文件 黔煤安监监察 2011 71 号 关于加强煤与瓦 斯突出矿井和高瓦斯矿井安全设施设计进行重新审查的通知 16 业主提供的其他相关资料 二 设计的主要指导思想和技术原则二 设计的主要指导思想和技术原则 1 贯彻落实国家煤矿安全监察局提出的 先抽后采 监测监控 以风定产 治 理瓦斯方针和建立健全 通风可靠 抽采达标 监控有效 管理到位 的瓦斯综合治 理工作体系 结合矿井具体情况 采用与之相适应的技术 工艺和装备 使矿井达到 正规 安全 稳定的运行 2 本着经济合理 技术可行 安全可靠 方便实用的指导思想 编制瓦斯抽放 六枝特区中柱煤矿 瓦斯抽采工程设计 5 工程设计 3 降低矿井生产成本 提高经济效益 特别重视安全生产 按照煤矿安全生产 要求 结合矿井实际尽可能提高矿井的抗灾能力 4 高度重视矿山生态环境保护 采取必要措施减少对环境的污染 三 设计的主要技术指标三 设计的主要技术指标 开采 1500m 水平时 q区 34 67m3 t q井 45 07m3 t q井绝 14 23m3 min 开采 1400m 水平时 q区 85 36m3 t q井 110 97m3 t q井绝 35 03m3 min 开采 1300m 水平时 q区 67 28m3 t q井 87 46m3 t q井绝 27 61m3 min 四 存在的主要问题及建议四 存在的主要问题及建议 矿井勘探程度较低 该矿储量核实报告没有提供瓦斯赋存 瓦斯涌出量 瓦斯梯 度等相关资料 根据 采矿工程设计手册 煤层瓦斯含量进行预测计算 建议有条件 时尽快委托中介机构进行煤层瓦斯赋存基本参数的测定工作 以作为矿井瓦斯瓦斯涌 出量预测 瓦斯抽采设计等的可靠依据 六枝特区中柱煤矿 瓦斯抽采工程设计 6 1 矿井概况矿井概况 1 11 1 交通位置交通位置 中柱煤矿隶属六枝特区郎岱镇管辖 矿区位于六枝特区城区南西 240 距离 23 2 公里 矿区经郎岱至水 城 黄 果树 高等级公路 12 公里 交通较方便 1 21 2 矿井地质特征矿井地质特征 一 地层及含煤地层 矿区内出露地层有 第四系 Q 三叠系下统永宁镇组 T1yn 夜郎组 T1y 二叠系上统龙潭组 P3l 二叠系上统峨嵋山玄武岩组 P3 和二叠系中统茅口组 P2m 龙潭组 P3l 为区内唯一的含煤地层 属滨海至浅海型海陆交互相沉积 矿区龙潭组厚约 412 70 米左右 主要以灰至深灰色中细粒砂岩 粉砂岩为主 夹砂质泥岩 泥岩 炭质泥岩 粘土泥岩 薄层石灰岩及泥灰岩 含煤 32 层 矿区 内可采及局部可采煤层 8 层 其余均不可采 二 构造 矿区位于普郎煤田归宗井田中部 地层走向北西 南东 倾向北东 倾角 56 61 属倾斜 急倾斜构造 矿区内断层较发育 在矿界北部见 10 斜交逆断 层 矿界中南部见 F9 斜交逆断层 矿界中部还有一断隐伏断层 F9 斜交逆断层 走向北东 55 倾向东 倾角 80 相对错动方向为北东盘向 南西推移 切割地层为玄武岩组至夜郎组一段 地表最大水平位移 60 米 距 16 17 1 号煤层 16 米 F10 斜交逆断层 走向北东 20 倾向南西 倾角 80 相对错动方向北盘向 北推移 切割地层为龙潭组至夜郎组一段 地表最大位移 45 米 F 隐伏正断层 仅 03 号钻孔 7 号煤层断缺 矿区构造复杂程度属简单类型 1 31 3 煤层与煤质煤层与煤质 一 煤层 矿区龙潭组厚约 412 70 米左右 主要以灰至深灰色中细粒砂岩 粉砂岩为主 夹砂质泥岩 泥岩 炭质泥岩 粘土泥岩 薄层石灰岩及泥灰岩 含煤 32 层 矿区 六枝特区中柱煤矿 瓦斯抽采工程设计 7 内可采及局部可采煤层 8 层 其余均不可采 可采煤层特征详见表 1 1 表 1 1 可采煤层主要特征表 煤层号煤层厚度 煤层间 距 煤层平均 倾角 度 煤层结构 煤层稳定 性 顶板底板 2 1 75 2 70 2 22 59 单一较稳定 泥岩 泥灰岩 粘土质泥 灰岩 3 0 68 9 93 5 30 2559 单一不稳定粉砂岩炭质泥岩 7 0 2 62 1 31 3559 单一较稳定泥灰岩 粘土质泥 灰岩 16 0 59 1 14 0 86 12059 单一不稳定粉砂岩粉砂岩 17 1 0 77 1 14 0 96 1059 单一不稳定粉砂岩泥岩 18 1 86 2 60 2 23 1659 单一较稳定 灰岩 泥岩 粘土质泥 岩 19 1 06 7 74 4 40 1559 单一较稳定粉砂岩 粘土质泥 岩 20 0 64 0 96 0 80 759 单一不稳定粉砂岩粉砂岩 二 煤质 1 物理性质和煤岩特征 矿区内各主要煤层以条带状半暗型为主 主要由暗煤与镜煤组成 仅少数煤层个 别煤分层呈暗淡型 光亮型煤分层极少 煤的粒度以粉煤和粒煤为主 其次为块状和 鳞片状 2 化学性质 根据二 七年九月贵州省煤矿设计研究院提交的 贵州省六枝特区中柱煤矿资 源 储量核实报告 结合 普郎煤田归宗井田煤矿地质勘探最终报告 进行分析 本 矿煤质特征详见表 1 2 表 1 2 可采煤层煤质特征表 煤层灰份 Ag 挥发份 V 硫份 St d 牌号 232 1025 932 49JM 3 14 10 19 58 16 84 22 44 25 02 23 73 0 70 0 89 0 80 JM 7 14 04 23 37 18 70 18 62 21 86 20 24 1 03 2 08 1 56 JM 16 22 24 29 56 25 90 19 23 23 78 21 50 1 22 2 91 2 06 JM 17 1 3 50 27 45 15 48 20 80 24 73 22 76 1 41 2 75 2 33 JM 18 7 56 28 37 17 96 19 40 24 83 22 12 1 18 2 24 1 71 JM 六枝特区中柱煤矿 瓦斯抽采工程设计 8 19 18 82 31 74 25 28 20 97 23 48 22 22 1 15 2 88 2 02 JM 20 15 43 19 59 17 51 23 35 25 16 24 26 0 37 2 35 1 36 JM 3 煤炭产品用途 本矿原煤为低至高灰 低至中高硫煤 主要工业用途作炼焦用煤 火力发电等 1 41 4 矿井资源储量及生产能力矿井资源储量及生产能力 一 井田境界一 井田境界 中柱煤矿为原来的洒米陇煤矿和大煤洞煤矿整合而成 整合后矿区范围拐点坐标 见表 3 1 3 根据贵州省国土资源厅颁发的采矿许可证 证号 5200000830648 划定的 矿界 有效期为 10 年 自 2008 年 7 月 2018 年 7 月 其地理坐标 东经 105 15 57 105 16 48 北纬 26 06 18 26 07 03 矿区范围由 4 个拐 点圈定 矿界东西长约 1424m 南北宽约 1361m 矿区面积 0 7602km2 开采标高为 1607m 1300m 矿区拐点坐标详见表 1 3 表 1 3 整合后六枝特区中柱煤矿拐点坐标表 拐点编号 XY 1288857235527551 1 2288890735528030 2 3288993335526822 2 4288948135526605 7 矿区面积 0 7602 平方公里 开采深度 1607m 1300m 标高 二 资源二 资源 储量储量 1 矿井地质资源量 根据贵州省国土资源厅文件 黔国土资储备字 2007 501 号 关于 贵州 省六枝特区中柱煤矿资源 储量核实报告 矿产资源储量评审备案证明及附件 贵州 省六枝特区中柱煤矿资源 储量核实报告 矿产资源储量评审意见书 黔国土规划院 储审字 2007 646 号 中柱煤矿 整合 后保有煤炭资源储总量 704 34 万吨 均为 控制的经济基础储量 122b 资源 储量汇总见表 1 4 2 矿井资源 储量评价和分类 贵州省煤矿设计研究院提交的 贵州省六枝特区中柱煤矿资源储量核实报告 待批 所核实的资源储量类型均为控制的经济基础储量 122b 由此可见 资源 储量的可靠程度较高 六枝特区中柱煤矿 瓦斯抽采工程设计 9 表 1 4 储量 资源量汇总表 单位 万 t 煤层编号 资源量 万 t 122b 采空量 万 t 资源量小计 万 t 275 0875 08 385 9385 93 796 2996 29 1672 6072 60 17 161 9561 95 18121 7831 19152 97 19147 3245 49192 81 2043 3943 39 合计 704 3476 68781 02 3 矿井工业资源 储量 中柱煤矿 整合 后保有煤炭资源总量 704 34 万吨 均为控制的经济基础储量 122b 矿井工业资源 储量 122b 704 34 万 t 4 矿井设计资源 储量 矿井设计资源 储量 矿井工业资源 储量 永久煤柱损失 704 34 52 61 651 73 万 t 5 矿井设计可采储量 矿井设计可采储量 矿井设计资源 储量 工业场地及主要井巷煤柱 采区回 采率 计算永久煤柱损失共 52 61 万 t 设计可采储量 503 76 万 t 设计可采储量计算详见表 1 5 表 1 5 设计可采储量计算表 煤层编 号 保有资源 储量 122b 矿井工 业资源 储量 万 t 永久煤 柱损失 万 t 设计资源 储量 万 t 工业场地及 主要井巷煤 柱 万 t 采区回采 率 设计可采 储量 万 t 275 0875 085 8669 222 228053 60 385 9385 9313 6072 334 237551 08 796 2996 293 8292 471 948072 42 1672 6072 602 8069 81 848557 77 17 161 9561 952 9259 031 528548 88 18121 78121 786 45115 333 568089 42 19147 32147 3214 47132 853 457597 05 2043 3943 392 7040 691 238533 54 合计 704 34704 3452 61651 7319 99503 76 六枝特区中柱煤矿 瓦斯抽采工程设计 10 三 设计生产能力三 设计生产能力 设计生产能力按 150kt a 四 矿井服务年限四 矿井服务年限 中柱煤矿原属于整合矿井 根据 贵州省六枝特区煤矿整合 生产结构调整及合 理矿权设置方案 及贵州省国土资源厅颁发的采矿许可证 证号 5200000830648 本 矿生产能力为 15 万 t a 设计以一个工作面 两个掘进工作面达设计生产能力 矿井服务年限按下式计算 T Z可 1 4 A 式中 T 服务年限 a Z可 可采储量 万 t A 设计年生产能力 万 t a 15 万 t a 1 4 储量备用系数 取 1 4 T 503 76 1 4 15 24 0 a 矿井服务年限满足规范要求 1 51 5 矿井开拓与开采矿井开拓与开采 本矿井可采及局部可采煤层共 8 层 由于 7 号煤层下距 16 号煤层平均间距 120m 设计拟采用分组联合开采较为合理 将 2 3 7 号煤层划分为上煤组 16 17 1 18 19 20 号煤层划分为下煤组 洒米陇煤矿工业场地作整合后的工业场地 主斜井井口选择在原洒米陇煤矿主平 硐西北侧 30m 处 原大煤洞煤矿主斜井可改造作为设计的西翼进风斜井 后期作回风 斜井 原洒米陇煤矿主平硐通过改造 扩大断面 可作为设计后期进风平硐 初期 作安全出口 原洒米陇煤矿回风平硐可改造作为设计回风井 井口及工业场地位于矿区南部洒米陇附近 该场地地形较为平坦 采用斜井开拓 设计布置四条井筒 初期 主斜井井口布置在原洒米陇煤矿主平硐西北侧 30m 处 井筒沿 29 号煤层底板岩层伪斜布置 井口标高 1593 054m 井筒方位 140 坡度 20 采用双钩串车混合提升 设计利用原洒米陇煤矿主平硐作为后期进风平硐 初 期作安全出口 安全出口井口标高 1584 499m 井筒方位 188 坡度 3 设计将 原大煤洞煤矿主斜井改造作为设计的西翼进风斜井 后期作回风斜井 井口标高 六枝特区中柱煤矿 瓦斯抽采工程设计 11 1554 887m 井筒方位 222 坡度 24 原洒米陇煤矿回风平硐可改造作为设计回 风井 井口标高 1624 842m 井筒方位 211 坡度 3 矿井共划分为三个水平三个采区 一水平标高 1500m 井底车场及泵房变电所布 置在 1500m 标高 同时布置井底水仓 二水平标高 1400m 三水平标高 1300m 开拓二水平时 延伸主斜井作运输下山 将回风下山改作进风下山 再延伸至 1400m 西翼进风斜井延伸至 1400m 水平与主斜井贯通作回风斜井 开拓三水平时 再从 1400m 水平布置三条穿层下山至 1300m 水平 水仓及井底车场布置在 16 号煤层 顶板岩层中 1 61 6 矿井瓦斯及通风矿井瓦斯及通风 一 矿井瓦斯一 矿井瓦斯 1 瓦斯成份 矿井瓦斯成分比较复杂 主要是甲烷 CH4 占 80 90 此外还有其他烷类如乙 烷 C2H6 丙烷 C3H8 二氧化碳 CO2 和其他气体 有些煤层瓦斯中还含有氢气 H2 一氧化碳 CO 硫化氢 H2S 等气体 根据勘探区资料 本矿其瓦斯含量 以 CH4最多 其次为 CO2 重烃 2 瓦斯风氧化带 矿区内含煤地层浅表大部分被残坡积物覆盖 覆盖厚度最大达 50 余米 煤层露 头线大多为推测 据调查了解 矿区可采煤层的风氧化深度为沿煤层露头线斜深 30 50m 风氧化带内 煤的光泽暗淡 机械强度降低 节理 裂隙发育 且多为方 解石及褐铁矿等充填 发热量明显低于原生煤 3 瓦斯压力 含量 该矿是整合矿井 没有做瓦斯等级鉴定 矿井勘探程度较低 该矿储量核实报告 没有提供瓦斯赋存 瓦斯涌出量 瓦斯梯度等相关资料 根据 采矿工程设计手册 煤层瓦斯含量进行预测计算 建议有条件时尽快委托中介机构进行煤层瓦斯赋存基本 参数的测定工作 以作为矿井瓦斯瓦斯涌出量预测 瓦斯抽采设计等的可靠依据 全矿划分了 3 个水平进行开采 所以本次瓦斯涌出量预测 以最深部即矿井准采 标高的最低处来预测的 矿井通风设备 瓦斯抽放设备也以本次预测至最深部时的瓦 斯涌出量来作为选型计算依据 该矿根据经验公式计算矿井开采各煤层的瓦斯含量 根据矿井的储量核实报告 该矿井各煤层的煤质特征表为 1 6 六枝特区中柱煤矿 瓦斯抽采工程设计 12 表 1 6 煤质特征表 煤层水份 Wad 灰份 Ag 挥发份 V 硫份 St d 牌号 22 1732 1025 932 49JM 32 9416 8423 730 80JM 71 5418 7020 241 56JM 161 4025 9021 502 06JM 17 11 4815 4822 762 33JM 181 3717 9622 121 71JM 191 6325 2822 222 02JM 201 4517 5124 261 36JM 根据煤层瓦斯含量经验公式 100 31 01 098 0 100 5 65 146 0 fnr ff x WeVb P a WA W Y n Y K Pf W 8 9 Yxh WWW 式中 Wx 煤的瓦斯吸附量 m3 t Wf Af Vr 煤的水分 灰分 挥发分 根据煤质特征表选取 P 煤层瓦斯压力 MPa P 2 03 10 13 H H 为垂深 m kPa 根据六枝 特区瓦斯情况 该矿取 P 8 6H 矿井准采标高 1607m 1300m 划分 3 个水平 即 1500m 水平 1400m 水平 1300m 水平 1500m 水平垂深为 106m 则 P 0 91MPa 1400m 水平垂深 210m 则 P 1 81MPa 1300m 水平垂深 340m 则 P 2 92MPa en 温度系数 其中 P t n 007 0 993 0 02 0 t 为温度取 20 a 系数 a 2 4 0 21Vr b 系数 b 1 0 004 Vr WY 游离瓦斯量 m3 t fn 煤的孔隙率 查表 煤的容重 t m3 KY 在瓦斯压力 P 下的瓦斯压缩系数 根据 采矿工程设计手册 中表 8 7 14 选取 Wh 瓦斯储量 m3 t 六枝特区中柱煤矿 瓦斯抽采工程设计 13 经过以上公式计算 该矿井各煤层瓦斯含量见表 1 7 表 1 7 各煤层瓦斯含量 1500m 水平煤层瓦斯含量 煤层编号237 1617 118 1920 Wx 吸附瓦斯 13 39 14 8320 2218 5520 3720 4917 5419 50 Wy 游离瓦斯 0 76 0 760 590 570 560 540 620 55 Wh 瓦斯含量 14 15 15 5920 8119 1220 9321 0318 1620 05 1400m 水平煤层瓦斯含量 Wx 吸附瓦斯 17 62 19 3025 8123 8526 3726 4322 6425 44 Wy 游离瓦斯 1 51 1 501 161 121 121 071 221 09 Wh 瓦斯含量 19 13 20 8026 9724 9727 4927 5023 8626 53 1300m 水平煤层瓦斯含量 Wx 吸附瓦斯 20 09 21 8728 9326 8429 7829 8025 5328 87 Wy 游离瓦斯 2 44 2 431 881 821 811 731 981 77 Wh 瓦斯含量 22 53 24 3030 8128 6631 5931 5327 5130 64 4 瓦斯梯度 未获得瓦斯梯度资料 通常煤层瓦斯含量的大小与赋存条件 埋藏深度等因素密 切相关 本井田为单斜构造 理论上应瓦斯含量随着埋藏深度的增加相应增加 5 矿井瓦斯涌出的形式 1 普通涌出 瓦斯沿着煤 岩体内的微细孔隙缓缓地 连续地 长时间地涌 向采掘空间的现象 称为矿井瓦斯的普通涌出 2 特殊涌出 如果煤岩层中含有过大瓦斯 采掘工作进入这些地段时 这些 瓦斯就会在极短时间内 突然大量地涌出 可能还伴有碎煤或岩块 这种现象叫特殊 涌山 它包括瓦斯喷出及煤与瓦斯突出 6 影响瓦斯涌出量的因素 1 煤层瓦斯含量 它是影响瓦斯涌出员的决定因素 瓦斯含量越高 其涌出 量就越大 2 开采深度 开采深度越深 瓦斯涌出过越大 3 开采规模 开采范围越大 瓦斯涌出虽越大 六枝特区中柱煤矿 瓦斯抽采工程设计 14 4 地面大气压力的变化 地面大气压力增大 矿井瓦斯涌出量减少 相反 则瓦斯涌山量增大 5 矿井通风压力 抽出式通风的矿井 瓦斯涌出大 压入式通风的矿井 瓦 斯涌出过减少 6 生产工艺 打眼 放炮 落煤时 瓦斯涌山世增加 其余时间瓦斯涌出员 减小 7 开采顺序 采煤方法 顶板管理 采空区管理以及开采层的地质构造对瓦 斯涌出量的影响较大 因此 可根据矿井的具体条件 找出主要影响因素 采取有效 的防治措施 7 煤与瓦斯突出 根据贵州省安全生产监督管理局 贵州省煤矿安全监察局 贵州省煤炭管理局文 件 黔安监管办字 2007 345 号 关于加强煤矿建设项目煤与瓦斯突出防治工作的意 见 该矿井未进行煤与瓦斯突出鉴定 故本设计按煤与瓦斯突出矿井进行设计和管 理 矿井在建井期及生产内按煤与瓦斯突出危险矿井进行管理 矿方应请有资质的单 位对矿井各煤层的瓦斯突出危险性进行鉴定 以进一步完善瓦斯防治措施 确保矿井 安全生产 8 瓦斯基础资料来源及可靠性评价 瓦斯基础资料来源主要为资源储量核实报告及邻近矿井瓦斯鉴定资料 所获资料对瓦斯赋存规律 赋存状态比例 瓦斯含量 瓦斯梯度等资料不齐 随着煤层埋藏深度增加 瓦斯含量会相应增高 因此必须严格执行 煤矿安全规 程 矿井生产期间必须加强瓦斯含量 瓦斯涌出量的测定 定期进行瓦斯等级鉴定 工作 矿井建设期间 根据揭穿煤层的实际情况重新验证煤层的突出危险性 进行瓦斯 等级鉴定 按有关程序报批 同时向设计单位和煤矿安全监察机构提供开采煤层的瓦 斯压力 瓦斯含量 坚固系数以及相邻矿井的突出调查等内容 二 矿井通风二 矿井通风 矿井采用中央并列抽出式通风 新鲜风流由主斜井 西翼进风斜井进入 乏风 通过回风平硐排出 回采工作面和各掘进工作面均采用独立通风 掘进工作面为压入 式 该矿回风平硐服务范围为一水平 其服务年限为 8a 六枝特区中柱煤矿 瓦斯抽采工程设计 15 主斜井 安全出口 后期进风平硐 西翼进风斜井 服务范围为整个井田 其 服务年限为 24a 1 设计依据 容易时期 风量 Q 33m3 s 负压 H 624Pa 困难时期 风量 Q 35m3 s 负压 H 984Pa 回风平硐井口标高 1629 4m 2 选型计算 通风机需要的风量 容易时期 风量 Q易 33 1 05 34 65m3 s 负压 H易 624 200 1 2 0 99 998 79Pa 困难时期 风量 Q困 35 1 05 36 75m3 s 负压 H困 984 200 1 2 0 99 1435 15Pa 3 通风机选型结果 选用 FBCDZ54 6 No15 型 980rpm 高效节能防爆对旋轴流通风机二台 其中 一 台工作 一台备用 风机工况点参数 容易时期 风量 Q易 34 8m3 s 负压 H易 1010a 效率 易 0 73 叶片安装角 60 困难时期 风量 Q困 37 5m3 s 负压 H困 1570Pa 效率 困 0 85 叶片安装角 00 叶片极限安装角 60 6 4 计算风机所需功率 P 1 15 37 5 1570 1000 0 85 0 98 81 28kW 选用 YBFe250M 6 45 2k W 380 660V 型矿用防爆电动机两台 5 选用成套开关柜 GCD11 60 23 二台 GCD11 60 82 四台 GCD11 60 72 二台 GCD11 60 18 改 一台 对风机进行控制 六枝特区中柱煤矿 瓦斯抽采工程设计 16 2 煤层瓦斯基本参数煤层瓦斯基本参数及瓦斯储量及瓦斯储量 2 12 1 煤层瓦斯基本参数煤层瓦斯基本参数 煤层瓦斯赋存基本参数是矿井瓦斯防治和瓦斯抽放设计的依据 准确地测定瓦斯 基本参数 包括 煤层原始瓦斯含量 煤对瓦斯吸附常数 孔隙率 煤层的透气性系 数 钻孔自然瓦斯涌出量及衰减系数 对于瓦斯抽采可行性论证 确定合理的技术措 施 评价措施的技术效果以及研究确定合理的抽采技术参数都是十分重要的一项工作 是科学治理瓦斯的前提 具体参数详见 1 6 2 22 2 瓦斯储量及可抽量计算瓦斯储量及可抽量计算 一 瓦斯储量一 瓦斯储量 1 瓦斯储量计算范围 该矿井设计共划分为三个采区开拓开采全矿 本设计瓦斯抽采范围为全矿井 2 瓦斯储量 瓦斯储量是指煤田开发过程中 能够向开采空间排放瓦斯的煤岩层赋存的瓦斯 总量 根据 煤矿瓦斯抽采工程设计规范 GB 50471 2008 其计算公式为 W W1 W2 W3 式中 W1 可采煤层瓦斯储量的总和 万 m3 W2 可采煤层采动影响范围内不可采邻近煤层的瓦斯储量的总和 万 m3 W3 围岩瓦斯储量 万 m3 W1 A1iX1i W2 A2iX2i W3 K W1 W2 A1i 矿井每一个可采煤层的煤炭储量 万 t X1i 每一个可采煤层相应的瓦斯含量 m3 t A2i 可采煤层采动影响范围内每一个不可采邻近煤层的煤炭储量 万 t X2i 可采煤层采动影响范围内每一个不可采邻近煤层相应的瓦斯含 六枝特区中柱煤矿 瓦斯抽采工程设计 17 量 m3 t K 围岩瓦斯储量系数 取 K 0 15 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 计算公 式为 Wc W k 式中 Wc 可抽瓦斯量 万 m3 W 瓦斯储量 万 m3 k 可抽瓦斯量 按照 煤矿瓦斯抽采基本指标 要求 并结合我国目前抽放瓦斯的实际水平 及对该矿井煤层瓦斯抽放所采取的方法 综合抽放 经计算 中柱煤矿瓦斯储 量 19217 34 万 m3 矿井瓦斯储量及可抽量见表 2 1 表 2 1 矿井瓦斯储量及可抽量表 标高煤层 地质储量 万 t 瓦斯平均含量 m3 t 瓦斯储量 万 m3 抽放率 瓦斯可抽量 万 m3 224 8014 15350 9265228 10 328 4115 59442 9165287 90 731 8720 81663 2165431 09 1623 9719 12458 3165297 90 17 120 4220 93427 3965277 80 1840 3621 03848 7765551 70 1948 8818 16887 6665576 98 2014 2320 05285 3165185 45 小计 232 944364 482836 92 围岩 654 6765425 54 1500m 合计 232 945019 153262 46 230 2619 13578 8775434 16 333 8720 80704 5075528 37 737 3326 971006 7975755 09 1629 4324 97734 8775551 15 17 125 8827 49711 4475533 58 1845 8227 501260 0575945 04 1954 3423 861296 5575972 41 2019 6926 53522 3875391 78 小计 276 626815 455111 58 围岩 1022 3275766 74 1400m 合计 276 627837 775878 32 220 0322 53451 2875338 46 323 6424 30574 4575430 84 727 1030 81834 9575626 21 1619 2028 66550 2775412 70 17 115 6531 59494 3875370 79 1835 5931 531122 1575841 61 1300m 1944 1127 511213 4775910 10 六枝特区中柱煤矿 瓦斯抽采工程设计 18 209 4630 64289 8575217 39 小计 194 785530 804148 10 围岩 829 6275622 22 合计 194 786360 424770 32 总计 704 3419217 3413911 10 二 瓦斯可抽量二 瓦斯可抽量 瓦斯抽放量是指矿井开采前必须达到消突 将矿井煤层瓦斯含量降到 8m3 t 以下 瓦斯压力降到 0 74Mpa 以下的必须抽放量以及矿井在正常回采过程中的瓦斯抽放量的 总和 经计算 矿井瓦斯储量 19217 34 万 m3 将矿井煤层瓦斯含量降到 8m3 t 以下 则矿井必须抽放瓦斯量必须大于 19217 34 704 34 8 1 0 15 12737 41 万 m3 即可满足要求 而矿井实际抽放量为 13911 10 万 m3 满足要求 三 矿井瓦斯抽采纯量计算三 矿井瓦斯抽采纯量计算 1 1500m 水平矿井瓦斯抽采纯量 经前面预测计算 开采 1500m 水平 19 号煤层 准备 20 号煤层时矿井相对瓦斯 涌出量为 45 07m3 t 采面相对瓦斯涌出量为 14 06m3 t 掘进工作面绝对瓦斯涌出 量为 1 90m3 min 矿井绝对瓦斯涌出量 min 42 14 3301440 15200007 45 1440 3 m N Aq q 井相 井绝 采面绝对瓦斯涌出量 min 35 4 3301440 14700006 14 1440 3 m N Aq q 采相 采绝 掘进工作面绝对瓦斯涌出量 掘进工作面绝对瓦斯涌出量为 1 90m3 min 采空区绝对瓦斯涌出量 采空区绝对瓦斯涌出量 14 42 4 35 2 1 90 6 27m3 min 矿井高负压抽采纯量 矿井采掘工作面的瓦斯采用高负压抽采 矿井抽采率为 65 矿井高负压抽采纯量 4 35 2 1 90 65 5 30m3 min 矿井低负压抽采纯量 六枝特区中柱煤矿 瓦斯抽采工程设计 19 矿井采空区瓦斯采用低负压抽采 矿井抽采率为 65 采空区绝对瓦斯涌出量为 6 27m3 min 矿井低负压抽采纯量 6 27 65 4 08m3 min 瓦斯抽采浓度 高负压为 40 低负压为 15 孔口负压 高负压为 15kPa 低负压为 5kPa 2 1400m 水平矿井瓦斯抽采纯量 经前面预测计算 开采 1400m 水平 19 号煤层 准备 20 号煤层时矿井相对瓦斯 涌出量为 110 97m3 t 采面相对瓦斯涌出量为 18 52m3 t 掘进工作面绝对瓦斯涌出 量为 2 26m3 min 矿井绝对瓦斯涌出量 min 50 35 3301440 15200097 110 1440 3 m N Aq q 井相 井绝 采面绝对瓦斯涌出量 min 73 5 3301440 14700052 18 1440 3 m N Aq q 采相 采绝 掘进工作面绝对瓦斯涌出量 掘进工作面绝对瓦斯涌出量为 2 26m3 min 采空区绝对瓦斯涌出量 采空区绝对瓦斯涌出量 35 50 5 73 2 2 26 25 27m3 min 矿井高负压抽采纯量 矿井采掘工作面的瓦斯采用高负压抽采 矿井抽采率为 75 矿井高负压抽采纯量 5 73 2 2 26 75 7 69m3 min 矿井低负压抽采纯量 矿井采空区瓦斯采用低负压抽采 矿井抽采率为 75 采空区绝对瓦斯涌出量为 25 27m3 min 矿井低负压抽采纯量 25 27 75 18 95m3 min 瓦斯抽采浓度 高负压为 40 低负压为 15 孔口负压 高负压为 15kPa 低负压为 5kPa 3 1300m 标高矿井瓦斯抽采纯量 经前面预测计算 开采 1300m 标高 19 号煤层 准备 20 号煤层时矿井相对瓦斯 六枝特区中柱煤矿 瓦斯抽采工程设计 20 涌出量为 87 46m3 t 采面相对瓦斯涌出量为 21 37m3 t 掘进工作面绝对瓦斯涌出 量为 2 90m3 min 矿井绝对瓦斯涌出量 min 98 27 3301440 15200046 87 1440 3 m N Aq q 井相 井绝 采面绝对瓦斯涌出量 min 61 6 3301440 14700037 21 1440 3 m N Aq q 采相 采绝 掘进工作面绝对瓦斯涌出量 掘进工作面绝对瓦斯涌出量为 2 90m3 min 采空区绝对瓦斯涌出量 采空区绝对瓦斯涌出量 27 98 6 61 2 2 90 15 57m3 min 矿井高负压抽采纯量 矿井采掘工作面的瓦斯采用高负压抽采 矿井抽采率为 75 矿井高负压抽采纯量 6 61 2 2 90 75 9 31m3 min 矿井低负压抽采纯量 矿井采空区瓦斯采用低负压抽采 矿井抽采率为 75 采空区绝对瓦斯涌出量为 15 57m3 min 矿井低负压抽采纯量 15 57 75 11 68m3 min 瓦斯抽采浓度 高负压为 40 低负压为 15 孔口负压 高负压为 15kPa 低负压为 5kPa 2 32 3 瓦斯涌出量预测瓦斯涌出量预测 一 矿井瓦斯涌出量预测依据一 矿井瓦斯涌出量预测依据 1 矿井瓦斯涌出量预测方法 AQ1018 2006 2 煤矿瓦斯抽采规范 AQ1027 2006 3 贵州省六枝特区中柱煤矿资源储量核实报告 二 矿井瓦斯涌出量预测方法二 矿井瓦斯涌出量预测方法 采用最新的国家行业标准 矿井瓦斯涌出量预测方法 AQ1018 2006 该标准 由国家安全生产监督管理总局 2006 年 2 月 27 日发布 2006 年 5 月 1 日实施 具体预 测方法如下 六枝特区中柱煤矿 瓦斯抽采工程设计 21 1 矿井相对瓦斯涌出量预测 按照 AQ1018 2006 标准 可采用矿山统计法和分源预测法进行 本设计采用分源 预测方法进行预测 采用如下的预测步骤 按照 AQ1018 2006 标准 可采用矿山统计法和分源预测法进行 本设计采用分源 预测方法进行预测 采用如下的预测步骤 1 回采工作面瓦斯涌出量 式中 q 采 回采工作面相对瓦斯涌出量 m3 t q1 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 2 其中开采层瓦斯涌出量 q1按下式进行计算 该矿为中厚煤层不分层开采 回采工作面瓦斯涌出量预测用相对瓦斯涌出量表达 以 24 h 为一个预测圆班 采用下式计算 式中 q1 开采层相对瓦斯涌出量 m t K1 围岩瓦斯涌出系数 K1值选取范围为 1 1 1 3 全部陷落法管理顶板 碳 质组分较多的围岩 K1取 1 3 局部充填法管理顶板 K1取 1 2 全部充填法管理顶板 K1取 1 1 砂质泥岩等致密性围岩 K1取值可偏小 该矿取值 1 2 K2 工作面丢煤瓦斯涌出系数 用回采率的倒数来计算 K3 采区内准备巷道预排瓦斯对开采层瓦斯涌出影响系数 参照 AQ1018 2006 标准附录 D 选取 3 邻近层瓦斯涌出量采用下式计算 式中 q2 邻近层相对瓦斯涌出量 m3 t mi 第 i 个邻近层煤层厚度 m 六枝特区中柱煤矿 瓦斯抽采工程设计 22 M 工作面采高 m i 第 i 个邻近层瓦斯排放率 参照 AQ1018 2006 标准附录 D 选取 4 掘进工作面瓦斯涌出量 掘进工作面瓦斯涌出量预测用绝对瓦斯涌出量表达 采用式 2 计算 式中 q掘 掘进工作面绝对瓦斯涌出量 m3 min q3 掘进工作面巷道煤壁绝对瓦斯涌出量 m3 min q4 掘进工作面落煤绝对瓦斯涌出量 m3 min 5 掘进工作面巷道煤壁绝对瓦斯涌出量按下式计算 式中 q3 掘进巷道煤壁瓦斯涌出量 m3 min D 巷道断面内暴露煤壁面的周边长度 m 对于薄及中厚煤层 D 2mo mo为 开采层厚度 对于厚煤层 D 2h b h 及 b 分别为巷道的高度及宽度 巷道平均掘进速度 m min L 巷道长度 m q0 煤壁瓦斯涌出强度 m3 m2 min 参考下式计算 式中 q0 巷道煤壁瓦斯涌出量初速度 m3 m2 min Vr 煤中挥发分含量 W0 煤层原始瓦斯含量 6 掘进巷道落煤的瓦斯涌出量采用下式计算 式中 q4 掘进巷道落煤的瓦斯涌出量 m3 min S 掘进巷道断面积 m2 六枝特区中柱煤矿 瓦斯抽采工程设计 23 巷道平均掘进速度 m min 煤的密度 t m3 W0 煤层原始瓦斯含量 m3 t Wc 运出矿井后煤的残存瓦斯含量 m3 t 根据上述公式计算 各水平各煤层采掘工作面瓦斯涌出量见下表 表 6 1 3 1500m 水平各煤层瓦斯涌出量预测表 煤层编号 2371617 1181920 q 采 m3 t 10 9413 0415 0714 7515 6414 9114 069 54 q 掘 m3min 2 896 872 791 902 244 3