平煤八矿己四采区瓦斯抽采设计本科生毕业设计.doc

河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 平煤八矿己四采区瓦斯抽采设计平煤八矿己四采区瓦斯抽采设计 摘要 摘要 对突出矿井而言 煤矿生产过程中的最大安全隐患是瓦斯事故 由于瓦 斯事故的危害极大 消除瓦斯事故隐患需要花费较多的时间和费用 而瓦斯灾 害事故的威胁也极大限制了煤矿生产规模 生产效率和经济效率的提高 瓦斯 灾害的有效控制是保证我国煤炭工业可持续发展的一个关键性问题 平煤八矿己四采区煤层瓦斯抽放设计采用上下顺槽打顺层平行钻孔预抽 高位钻孔抽放和采空区埋管抽放 上隅角抽放相结合的瓦斯抽放方法 它能确 保采掘工作在低瓦斯含量条件下采掘 给采掘工作创造安全环境 根据平煤八矿己四采区的各项资料研究瓦斯抽放设计的合理组合方式 工 艺参数 抽放效果评价技术等是非常有必要的 能够为矿井瓦斯抽放的科学管 理 生产计划的科学编制以及计划的严格实施提供必要的科学依据 也是确保 安全生产 提高工作效率和生产效益的有效手段 关键词 关键词 瓦斯抽放 平行钻孔 高位钻孔 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 Gas drainage design of ji four mining area in Pingdingshan coal eight mine Abstract Of the gas mine the coal production process is the biggest security risk of gas accidents Great harm because gas accidents and eliminate hidden perils of gas takes more time and cost and the threat of gas disasters have also greatly limits the scale of coal production productivity and economic efficiency Effective control of gas disaster is to ensure sustainable development of China s coal industry is a key issue Pingmei Minmetals had eight mining area in gas tank design uses a play up and down along the bedding parallel to nonpallel boring and high level borehole in gob drainage pipe drainage in the upper corner of a combination of gas drainage method he can ensure that the excavation work under the conditions of low gas content of the work to create a safe working environment for mining pumping gas costs are relatively low According to Minmetals had eight mining areas Pingmei all the information of the rational design of combination of gas drainage process parameters such as drainage effect evaluation technology is necessary be able to mine gas drainage and scientific management production planning the scientific establishment and strict implementation of plans to provide the necessary scientific basis but also ensure safety in production improve efficiency and effective means of production efficiency Keywords gas drainage nonpallel boring high level borehole 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 目录目录 1 绪论 1 1 1 概述 1 1 2 设计的指导思想 2 1 3 抽采效果预计 2 1 3 1 瓦斯抽采率 2 1 3 2 矿井瓦斯抽采量 2 2 矿井概况及井田地质特征 3 2 1 矿井概况 3 2 1 1 交通位置 3 2 1 2 地形 地势 4 2 1 3 气象及地震 4 2 2 矿井地质特征 5 2 2 1 地质构造 5 2 2 2 水文地质 7 2 3 矿井煤炭生产及概况 8 2 3 1 矿井煤炭生产概况 8 2 3 2 自然和生态环境概况 8 2 3 3 现有水源 电源及通信 9 2 3 4 矿井开拓方式 开采方法和水平及采区划分 10 2 3 5 通风系统 10 2 3 6 八矿突出煤层突出概况 11 2 3 7 八矿煤层瓦斯压力 含量测定情况 12 2 4 己组煤层概况 12 2 4 1 采区边界 12 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 2 4 2 采区地质构造 13 2 4 3 煤层及顶底板特性 13 2 4 4 煤质 14 2 4 5 采区水文地质 15 2 4 6 采区资源 储量 15 2 4 7 采区设计生产能力及服务年限 15 2 4 8 采区巷道布置及主要生产系统 16 2 4 9 采煤方法 17 3 矿井瓦斯赋存 18 3 1 煤层瓦斯基本参数 18 3 2 采区瓦斯储量 19 3 2 1 采区瓦斯储量 19 3 2 2 可抽瓦斯量 20 3 2 3 瓦斯抽放率 20 3 2 4 可抽期 22 4 瓦斯抽放的必要性和可行性论证 23 4 1 瓦斯抽放的必要性 23 4 1 1 规定 23 4 1 2 通风处理瓦斯量核定 24 4 1 3 矿井己四采区瓦斯涌出量分析与预测 24 4 2 瓦斯抽放的可行性 33 4 2 1 开采层抽放瓦斯的可行性 33 4 2 2 邻近层抽放瓦斯的可行性 33 4 2 3 抽放难易程度 33 5 抽放方法 35 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 5 1 规定 35 5 2 采区瓦斯来源分析 35 5 3 抽放方法选择 36 5 4 钻孔及钻场布置及封孔方法 38 5 4 1 回采工作面抽放 38 5 4 2 掘进工作面边掘边抽 39 5 4 3 采空区瓦斯抽放钻孔布置 42 5 4 4 上隅角抽放 45 5 4 5 封孔联网 46 6 抽放管路选型及阻力计算 49 6 1 1 规定 49 6 1 2 计算方法 50 6 2 瓦斯抽采设备选型 58 6 2 1 规定 58 6 2 2 选型原则 58 6 3 瓦斯抽放系统的安装 63 6 3 1 瓦斯抽放系统安装的基本要求 63 6 3 2 瓦斯抽放泵的安装 64 6 3 3 瓦斯抽放泵站主要附属设施安装 64 6 4 瓦斯抽放泵房 65 6 4 1 抽放泵站位置选择 65 6 4 2 泵站结构 65 6 4 3 瓦斯泵房设备布置 66 7 经济概算 67 7 1 编制依据 67 7 2 费用概算范围 67 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 8 安全技术措施 70 8 1 抽放系统及井下移动抽放瓦斯泵站安全措施 70 8 2 地面抽放瓦斯站安全措施 70 9 致 谢 72 参考文献 73 附录 74 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 1 1 1 绪论绪论 1 1 概述概述 平煤股份公司八矿位于平顶山矿区东部 距市区十二公里 地理坐标为东 径 113 22 9 113 30 14 北纬 33 45 13 33 47 26 平顶山卫东区辖区内 井田东西走向 12 5Km 倾斜 3 36Km 面积 41 42Km2 井田西部和十矿 十 二矿 吕庄矿 兴东矿 卫东一矿接壤 井田内有兴东二矿 市建设煤矿二个 小煤矿 八矿东距京广铁路孟庙站 58Km 孟宝支线斜穿井田 距平顶山东站三公 里 许南公路横贯井田中部 公路 铁路均可直达井田 交通十分方便 矿井于 1966 年 12 月动工 1981 年 2 月投产 设计生产能力 300 万吨 年 服务年限 65 年 矿井目前正处于一水平向二水平过渡时期 截至 2010 年 矿 井剩余可采储量 23532 9 万吨 剩余服务年限 46 7 年 根据河南省工业和信息化厅 关于中国平煤神马集团四矿等 8 对高突矿井 生产能力复核结果的批复 豫工信煤 2011 288 号 文件审核批复 八矿 2011 年核定矿井综合生产能力为 360 万吨 年 矿井地下水的补给来源为大气降水和地面水体 补给区在矿区南翼 矿井 地下水位随季节影响变化幅度很小 矿区内主要含水层寒武纪张夏组鱼子状灰 岩 富含水段为 30 50m 其次为崮山组白云质灰岩 主要含水段距己组煤 底板 80 300m 另一组含水层为上石炭纪太原群灰岩 总厚度为 80m 第三 组含水层为煤系顶板砂岩 为裂隙水 含水量较小 第四组为第三系淡水灰岩 不整合地覆盖于老地层之上 使下伏各灰岩含水层发生水力联系 第五组为第 四系浅层近代河流冲积砂 砾石层 饱含地下水 一水平原设计正常涌水量为 600m3 h 最大涌水量为 1080 m3 h 二水平 原设计正常涌水量为 750 m3 h 最大涌水量为 1275 m3 h 根据地质报告采用 的正常涌水量为 784m3 h 最大涌水量取正常涌水量的 2 倍 为 1568m3 h 其 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 2 水的来源主要为对寒灰的人为疏放水及正常的采掘时煤层顶板滴淋水 据水文地质类型划分 八矿水文地质条件为中等岩溶裂隙水充水矿井 瓦斯 2010 年矿井瓦斯相对涌出量 15 74m3 t 绝对涌出量 87 64m3 min 二氧化碳相对涌出量 6 34m3 t 绝对涌出量 35 31m3 min 随着矿井生产重心 向深部转移 瓦斯含量 涌出量逐渐加大 矿井开采的三组四层煤中 戊9 10 己15 己16 17煤层经鉴定为突出煤层 煤尘 八矿三组煤层均具有煤尘爆炸危险性 丁5 6煤层煤尘爆炸指数 32 63 36 19 戊9 10煤层煤尘爆炸指数 31 65 34 14 己组煤层煤尘爆炸 指数 24 19 29 92 自燃 主采的丁 戊 己组均为自燃煤层 自燃发火期为 4 6 个月 地温 矿区恒温带深度为 25m 温度为 17 2 八矿地区的地温梯度为 3 5 3 8 100m 局部达到 5 100m 随着开采深度的加大 温度逐渐升高 目前多数工作面温度在 27 30 之间 少数工作面最高气温达至 32 已进 入高温区 1 2 设计的指导思想设计的指导思想 结合平煤八矿的开采技术条件 依靠科技进步 树立 瓦斯事故可以预防 和避免 瓦斯是自愿和洁净能源 的意识 贯彻 安全第一 预防为主 和瓦斯 治理 先抽后采 监测监控 以风定产 的方针 加强瓦斯治理与利用的工作 努力建设本质安全矿井 1 3 抽采效果预计抽采效果预计 1 3 1 瓦斯抽采率瓦斯抽采率 根据上述瓦斯参数 结合矿区实际抽采效果和我国瓦斯抽采技术的发展以 及国家发改委文件 发改能源 2005 1137 号文 的要求 确定本矿的瓦斯抽采 率为 45 1 3 2 矿井瓦斯抽采量矿井瓦斯抽采量 矿井瓦斯抽采量包括综采工作面 掘进工作面 采空区 老空区等地点瓦 斯抽采量 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 3 2 2 矿井概况及井田地质特征矿井概况及井田地质特征 2 1 矿井概况矿井概况 2 1 1 交通位置交通位置 平煤股份公司八矿位于平顶山矿区东部 距市区十二公里 地理坐标为东 径 113 22 9 113 30 14 北纬 33 45 13 33 47 26 平顶山卫东区辖 区内 井田东西走向 12 5Km 倾斜 3 36Km 面积 41 42Km2 井田西部和十矿 十二矿 吕庄矿 兴东矿 卫东一矿接壤 井田内有兴东二矿 市建设煤矿二 个小煤矿 八矿矿区西距平顶山市 12km 东距京广铁路孟庙站 58km 孟宝支线斜穿 井田 距平顶山东站 3km 许南高速公路横贯井田中部 公路 铁路均直达矿 区 图 2 1 井田位置交通图 Figure 2 l location sketch map 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 4 2 1 2 地形 地势地形 地势 井田东 南部为一开阔的冲积 洪积平原 地面标高一般在 75 80m 井田北部为紫红色石千峰砂岩和平顶山砂岩所组成的马棚山 焦赞砦等山 呈 北西南东向延展的山地 标高为 360 460m 相对高差约 290 390m 山脊 平缓 山坡较陡 整个地势呈西北高 东南低 图 2 2 平煤股份八矿地形 地势图 Figure 2 2 terrain and topography map of eight mining area 2 1 3 气象及地震气象及地震 根据平顶山市历年的气象资料 年平均降雨量为 794mm 最大降雨量 1323 6mm 雨季为 7 9 月 年均蒸发量 2269 2mm 年最大蒸发量为 2825mm 蒸发量大于降雨量 年平均气温为 15 最高气温为 42 3 最低气温为 15 常年风向多为北西和北东 以北西的风速最大 风速达 24m s 最大积 雪厚度为 16cm 冻土最深为 22cm 历年最早初冻日期为 10 月 14 日 1962 年 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 5 最晚解冻日期为次年 4 月 18 日 1962 年 最长冰冻期为 17d 根据一九六九年 三西 地震烈度区划队和一九七一国家地震局武汉地质 大队鉴定 本区地震基本烈度为 度 2 2 矿井地质特征矿井地质特征 图 2 3 平顶山矿区构造纲要图 Figure 2 3 structure outline map of Pingdingshan mining area 2 2 1 地质构造地质构造 八矿井田处于李口向斜的东南翼 总体构造形态呈单斜构造 次级褶曲有 郭庄背斜及井田南侧的小型向斜 地层倾角 0 42 度 平均 15 度 井田内主 要有任庄断层 辛店断层 张湾断层及白石沟断层等 1 褶曲 李口向斜 八矿井田的主体构造 轴向北西 为向东北方向倾伏的宽缓 褶曲 其褶曲轴在 12 线以西为八矿深部边界 已基本查明 郭庄背斜 位于井田西南边缘西起 25 线 东至 9 线附近 为北陡南缓 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 6 的不对称背斜 背斜幅度约 60 米 现已查明 南部盆状向斜 位于 14 11 线间的南端 西与郭庄背斜毗邻 轴向近 东西向 向斜幅度约 60 米 已基本查明 2 断层 八矿井田范围内落差 14 米以上的大断层 5 条 其中任庄正断层 霍堰正 断层 白石沟逆断层位于井田边界 辛店断层 张湾断层位于井田范围内 现 分述如下 任庄断层 位于井田 15 11 线之间的南部边缘 为井田南部的边界断 层 断层走向北西南东向 走向 3000 米 倾向北西 倾角 75 度 落差 160 米 左右 断层控制基本可靠 白石沟逆断层 位于井田东北深部 走向北西 倾向北东 走向长近万 米 在 12 线以东影响井田长度 3000 米 断层倾角 50 60 落差 120 米左右 该断层为深部井田边界 但因控制很差 其摆动范围很大 影响程度尚难确定 霍堰正断层 位于井田东北部边缘 断层西起李口向斜东部收敛处 向 东延伸至襄城以南 断层倾向北东 落差 300 米 由于断层在区内控制极差 因此断层产状及对井田的影响程度尚不清楚 辛店断层 位于井田中部 14 12 线间 13 线以西走向北东 走向长 2900 米 倾向北西 倾角 30 度左右 落差 40 50 米 断层自 12 线向东 150 米左右将消失 在断层两侧 100 200 米范围内有次级断层出现 断层控制程 度较高 张湾正断层 己三扩大采区上部 走向北西 走向长 3800 米 倾向南 西 倾角 37 38 度 落差 14 20 米 该断层经巷道证实在 12 线西侧错开分 为东西两段 断层影响宽度 50 米 断层经巷道揭露已查明 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 7 表 2 1 八矿井田范围内主要褶区构造表 Table2 1 major fold zone structure table of eight mine field scope 3 岩浆岩 根据开采和勘探资料尚未发现岩浆侵入体 表 2 2 八矿井田范围内主要断层构造 Table2 2 major fault tectonics table of eight mine field scope 名称位置走向走向长 米 落差 米 任庄断层15 11 线间SE 60 度300160 霍堰正断层井田东北边界SE 46 度3000300 白石沟逆断层井田东北边界SE 46 度3000 走向120 辛店断层井田中部NE 78 度290040 50 张湾正断层己三 己三扩大采区中 上部 SE 70 度380014 20 名称位置特征 李口向斜八矿井田主体构造轴向北西 为向东北方向倾伏的宽缓褶曲 郭庄背斜 西起 25 线 东至 9 线附 近 15 线以西轴向与李口向斜轴向大致平行 15 线以东近东西向 为北陡南缓的不对称背斜 南部盆状向 斜 位于 14 11 线间的南端 西与郭庄背斜毗邻 轴向近东西向 为两端略有翘起的短轴向斜 两翼近于对称 倾角 0 20 度左 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 8 2 2 2 水文地质水文地质 矿区内河流属淮河支流沙河水系 湛河自西向东流经矿区东南部 河宽约 50m 左右 流量 0 08m3 s 7 80m3 s 沙河流经矿区南部及东部 为矿区东部 边界 河宽约 50 250m 流量为 0 80m3 s 5210m3 s 沙河上游建有昭平台 和白龟山两座大型水库 可调节河水流量 区内主要河流流经区域有 300 450m 第四系粘土层与煤系地层相隔 因此地表水对矿井开采不会造成 威胁 目前 河水流量甚小 枯季水量更小 仅在洪泛期水量稍大 白灌渠由 南向北横穿矿区中部 渠宽 20 30m 流量一般为 0 02m3 s 15m3 s 此外 由于矿区内地势大部平坦 泄水条件差 在低洼处雨季容易积水 形成小面积 暂时性内涝洼地 2 3 矿井煤炭生产及概况矿井煤炭生产及概况 2 3 1 矿井煤炭生产概况矿井煤炭生产概况 本区煤层分别赋存于石炭系太原组 二叠系山西组及上下石盒子组 含煤 地层总厚度约 788m 含煤 88 层 煤层总厚度约 15 8m 含煤系数 2 01 共 分甲 乙 丙 丁 戊 己 庚七个煤组 其中井田内主要可采煤层有己 16 17 己15 戊9 10 丁5 6四层 四层主采煤层总厚度为 11 62m 可采系数 1 47 截止 2009 年末 八矿累计探明储量 45986 5 万 t 累计采出储量 4908 5 万 t 累计损失储量 2447 3 万 t 保有资源储量 38638 6 万 t 累计 动用资源储量 7345 3 万 t 表2 3 2009年底各煤层储量计算结果表 单位 万t Table2 3 The coal seam reserves calculation result table at the end of 2009 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 9 2 3 2 自然和生态环境概况自然和生态环境概况 自然和生态环境受地形地貌所控制 丘陵地区荒坡和植被面积大 耕地面 积小 表土为残坡积物 厚度小 土质差 种植玉米 大豆 红薯等 植被以 槐树为主 其次有粟树 果树等 山涧河谷平原全部为耕地 表土厚 土质好 粮食作物以小麦为主 其次有玉米 大豆 红薯 经济作物以烟叶为主 2 3 3 现有水源 电源及通信现有水源 电源及通信 2 3 3 1 水源 二水平生产 生活用水水源由八矿现有水源供应 水量 水质满足使用要 求 二水平井下生产用水水源 在新副井井口新建一座 600m3清水池 由地 面给水系统供水到清水池 再由清水池通过管路经新副井输送到井下各采区的 使用地点 地面给水系统已形成 新建地面需用水建 构 筑物的给水系统与现有地 面给水系统直接相连接即可 2 3 3 2 电源 八矿井田范围内有焦庄 八矿 程庄三座 35KV 降压站 焦庄及八矿降压 站两回 35KV 线路均来自供电局贾庄变电站 其中贾庄 焦庄回路 LGJ 185mm2导线 供电距离 5 97km 焦庄 八站回路 LGJ 185mm2导线 供电距离 3 9km 程庄降压站 35KV 线路来自供电局申楼变电站 焦庄 八站 保有储量 煤层名称 计 其中 暂不 能利用量 累计探明量累计采出量 累计损 失量 丁5 6 3568 5 1015 36014 71570 9875 3 戊9 10 11588 6 2936 113326 01048 4689 0 己15 14271 0 4565 516904 51891 0742 5 己16 17 9210 5 3008 09738 7398 2130 0 合计 38638 6 11524 945986 94908 52436 8 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 10 程庄回路 LGJ 300mm2导线 供电距离 4 5km 焦庄降压站 2 台主变压器为 SFL 10000KVA 35KV 八矿降压站两台主 变压器为 SFL 16000KVA 35KV 程庄降压站两台主变压器为 SFRNZ M 25000KVA 35KV 2 3 3 3 通信 八矿在地面生产调度机房安装有 JSY2000 06D 型数字程控调度机 担负 井上下生产调度通讯 现可用 304 门 可扩容 256 门 共计能达到 560 门 地 面在用电话 115 门 井下在用电话 85 门 地面实际需要 115 门 井下现一水 平实际需要 105 门 未来二水平需要 30 门 现副井井筒入井通讯电缆 2 根 每根 50 门 共容量 100 门 井下大巷运输采用全方位泄漏通讯系统 通讯机为 KT2020 型防爆泄漏通 讯机 电机车司机全部配有泄漏手机 可与地面运输调度机房随时通话 2 3 4 矿井开拓方式 开采方法和水平及采区划分矿井开拓方式 开采方法和水平及采区划分 2 3 4 1 开拓方式 矿井采用立井多水平开拓 通过石门 大巷分两个水平开拓全井田 2 3 4 2 开采方法 采用走向长壁后退式采煤法 全陷落法管理顶板 一次采全高综合机械化 采煤 2 3 4 3 水平及采区划分 矿井划分为两个水平 一水平标高 430m 二水平标高 693m 矿井主要开采煤层丁 戊 己三组四层 丁5 6 戊9 10 己15 己16 17 一水平现有生产采区六个 丁一采区 己三扩大 己二 戊二 己四 戊四采 区 二水平生产采区两个 戊一 己二 上 采区 准备采区四个 己一 己 二下山 戊二 丁二采区 2 3 5 通风系统通风系统 2 3 5 1 通风系统及方式 矿井通风系统为中央并列与对角混合式通风 矿井通风方式为抽出式 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 11 2 3 5 2 进 回风井筒数量 矿井现有四进四回共八个井筒 四个进风井分别为主井 副井 新副井 西二风井 四个回风井分别为东风井 西一风井 丁一风井 北风井 表 2 4 井筒特征表 Table2 4 wellbore characteristics table 名称直径 m 井深 m 备注 主井 7 5634 8 副井 7 5614 89 新副井 7 5816 5 西二风井 4 7166 8 东风井 5 0364 3 服务于己三和己三扩大采区 西一风井 5 5205 9 服务戊二 己二两个采区 丁一风井 5 7551 01 服务于丁一采区 戊一采区 北风井 6 5720 13 服务戊四 己四和二水平戊二 己二采 区 东风井 西一风井各安装 K4 73 10NO32F 型风机 2 台 北风井安装 ANN 3120 1600N 型全自动轴流风机 2 台 丁一风井安装 2 台 BDK 12 No36 型对旋风机 2 3 6 八矿突出煤层突出概况八矿突出煤层突出概况 八矿一九八九年被重庆煤科院鉴定为煤与瓦斯突出矿井 一九九七年经重 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 12 庆煤科院鉴定为煤与瓦斯严重突出矿井 八矿的突出煤层为己15煤层和戊9 10 煤层 八矿到目前为止 累计突出 40 次 突出大都发生在地质构造地带 八 矿突出最大一次发生在戊9 10煤层的戊二皮带下山掘进工作面 突出煤量 551t 瓦斯量 65000m3 表 2 5 八矿突出煤层概况表 Table2 5 outburst coal seam general situation table 始突深度 不同煤层 标高垂深 始突深度瓦斯压力 MPa 始突深度瓦斯含量 m3 t 己15 348m424m0 7412 戊9 10 363m463m0 7410 通过对八矿瓦斯突出的分析 发现有一些一般的特征 具体表现在如下几 点 1 突出受地质构造带 尤其是断层的影响十分明显 在矿井已经发生的 突出中 多数分布在断层附近 2 突出以压出为主 目前所发生的 40 次突出中 煤与瓦斯突出 8 次 煤 与瓦斯压出 25 次 煤与瓦斯倾出 7 次 3 突出与作业工序有关 在目前已经发生的 40 次突出中 放炮引起的突 出 30 次 割煤引起的突出 9 次 掘进机掘进引起的突出 1 次 试验引起一次 4 突出发生的巷道类型以煤巷为主 在目前已经发生的 40 次突出中 采 面突出 8 次 煤层巷道突出 32 次 2 3 7 八矿煤层瓦斯压力 含量测定情况八矿煤层瓦斯压力 含量测定情况 八矿突出煤层为低透气性煤层 煤层透气性系数仅为 0 0019Md 八矿自 建矿以来 共实际测试煤层瓦斯压力和含量 44 次 其中戊9 10煤层测试 11 次 戊9 10煤最大瓦斯压力为 1 8MPa 最大瓦斯含量为 20 7m3 t 对己15煤层测试 25 次 己15煤最大瓦斯压力为 1 89MPa 最大瓦斯含量为 16 69m3 t 己16 17 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 13 煤层测定 2 次 最大瓦斯压力为 0 88MPa 丁5 6煤层测定 6 次 最大瓦斯压 力为 0 39MPa 采用矿井瓦斯梯度法进行矿井深部瓦斯压力和瓦斯含量推测 八矿己15煤层目前开采标高推测最大瓦斯压力约 2 2MPa 最大瓦斯含量约 20m3 t 八矿戊9 10煤层目前开采标高推测最大瓦斯压力约 2 0MPa 最大瓦斯 含量约 20m3 t 2 4 己组煤层概况己组煤层概况 2 4 1 采区边界采区边界 东部边界 己四采区下山 己一采区边界 西部边界 八矿 十二矿己组边界 南部边界 693m 水平 北部边界 八矿深部井田边界 走向长 2561m 倾向长 2104m 面积 5 39km2 2 4 2 采区地质构造采区地质构造 采区位于李口向斜南翼 基本上呈一走向北西 倾向北东的单斜构造 根 据邻近采区开采情况及本采区地质说明 该区地质条件较简单 地层倾角 0 6 变化规律为由浅到深 倾角由陡变缓 靠近向斜轴部近水平 2 4 3 煤层及顶底板特性煤层及顶底板特性 2 4 3 1 煤层特征 己组可采煤层为己15和己16 17 其邻近可采煤层为丁5 6 戊9 10 位于山 西组下部 均为矿区内主要可采煤层 两煤层间距 0 23 27m 平均 7 05m 局部有合并现象 合并后厚度多在 6m 以上 含夹矸 1 2 层 己16 17煤层厚 0 34 6 19m 平均 1 71m 可采系数 96 结构较简单 该煤层为大部可采的较稳定煤层 己15煤层厚 0 65 11 30m 平均厚 3 49m 可采系数 99 结构简单 一 般不含夹矸 为大部可采的较稳定煤层 己15和己16 17煤层赋存基本稳定 其中己15煤层厚 2 85 5 03m 己16 17 煤层厚 2 2 2 74m 煤层倾角 3 17 从煤层底板等高线看 在走向上东陡 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 14 西缓 在倾向上上陡下缓 己15和己16 17煤层间距一般 2 6m 局部合层 可采煤层特征见特征表 2 6 表 2 6 可采煤层特征表 Table2 6 workable seam of coal coal characteristic table 煤层名称 煤厚 m 倾角 结构 层间距 m KMr稳定性 平均 3 673 己15 最小 最大3 35 4 280 6 简 单 0 6 1 稳定 平均 2 273 己 16 17 最小 最大1 92 2 860 6 简 单 1 稳定 2 4 3 2 顶 底板特性 己15煤层 直接底为一薄层泥岩 其下为己16 17煤 层间距一般 2 6m 局部合层 己16 17煤层底板以下 5 6m 左右为 L1泥灰岩 详见表 2 表 2 7 己15 己16 17煤层顶底板条件表 Table2 7 coal seam roof and floor situation 煤层类别岩石名称厚度主要岩性特征 伪顶泥岩0 8灰色 块状 直接顶砂质泥岩6 0深灰色 含植物化石碎片 顶板 基本顶砂岩12 5上部细砂岩 下部砂质泥岩 直接底泥岩0 30深灰色 遇水易膨胀 己15 底板 老底砂质泥岩2 78深灰色 夹薄层细砂岩 直接顶砂质泥岩2 78深灰色 夹薄层细砂岩 顶板 基本顶泥岩0 30深灰色 遇水易膨胀 直接底砂质泥岩2 66灰色 含植物根部化石 己16 17 底板 老底砂岩2 98浅灰色 条带状 细中粒结构 2 4 4 煤质煤质 己15煤层上部有 0 7 1 2m 硬煤 下部为粉煤 灰分 6 81 15 45 一般 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 15 13 左右 属中低灰低硫低磷可选优质焦煤 己16 17煤层上部有 0 5 0 7m 硬煤 下部为粉煤 灰分 12 65 25 68 一般 17 左右 属中灰低硫低磷可选焦煤 可采煤层煤质特征见表 2 8 表 2 8 可采煤层煤质特征表 Table2 8 workable seam of coal quality characteristic table 煤层颜色光泽硬度容重煤岩类型 己15黑色玻璃3 51 31半光亮型焦煤 物 理特征 己16 17黑色玻璃3 51 35半光亮型焦煤 煤层MAVFCSP QY工业牌号 己152 511 626 573 50 456500JM 工 业指标 己16 172 724 624 157 30 676500JM 2 4 5 采区水文地质采区水文地质 根据平煤天安 2008 76 号文 关于天安八矿己四下山采区地质说明书的批 复 采区正常涌水量 160m3 h 最大涌水量 320m3 h 2 4 6 采区资源采区资源 储量储量 详见储量计算结果汇表 2 9 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 16 表 2 9 储量汇总表 Table2 9 Summary table of reserves 工 业 储 量 万吨 可采储量 万吨 煤层ABCA BA B C 己15953 8783 3953 81737 11273 9 己16 17655 3377 1655 31032 4805 7 己15 171031 3112 61031 31143 9814 4 合计2640 41273 02640 43913 42894 0 2 4 7 采区设计生产能力及服务年限采区设计生产能力及服务年限 根据初步设计 本采区的生产能力为 1 2Mt a 服务年限 18 5a 2 4 8 采区巷道布置及主要生产系统采区巷道布置及主要生产系统 2 4 8 1 采区巷道布置 1 下山条数 采区布置三条下山 己四采区回风下山 轨道下山 皮带下山 2 下山平面位置 为解决煤层间压茬关系 便于生产管理 减少煤柱压煤量 己四下山采区 下山与二水平戊二采区 丁二采区下山重合布置 3 下山层位 皮带下山基本沿己15煤层布置 轨道下山采用穿层布置 东翼回风下山 布置在己15煤层顶板砂岩中 2 4 8 2 采区主要生产系统 1 运煤系统 工作面 顺槽皮带 己四皮带下山 采区煤仓 己四皮带大巷 上仓皮带 斜巷 一水平主井南己组煤仓 一水平主井箕斗 地面 2 辅助运输系统 矸石运输 出矸点 己四轨道下山 采区石门 己四轨道西大巷 新副井 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 17 井底车场 新副井罐笼 地面 材料及设备运输 地面 新副井罐笼 井底车场 己四轨道西大巷 采区 石门 采区上车场 轨道下山 采掘面 人员上下 地面 新副井罐笼 二水平井底车场 己四轨道西大巷人车 己二采区石门 轨道下山猴车 石门人车 采掘面 3 通风系统 新副井 二水平车场 己四轨道大巷 皮带大巷 己四采区石门 进风 巷 轨道 皮带下山 采掘工作面 回风下山 回风上山 总回风巷 北 回风井 4 排水系统 采区泵房 管子道 皮带下山 皮带进风平巷 己四西大巷 二水平井底 水仓 泵房 新副井 地面 5 供电系统 地面 二水平中央变电所 己组轨道大巷 己四采区皮带下山 上部变电所 中部变电所 下部变电所 各用电点 6 压风系统 地面 北风井 己四上山采区皮带上山 己四下山采区皮带下山 各用风 地点 2 4 9 采煤方法采煤方法 采用走向长壁后退式采煤法 全陷落法管理顶板 一次采全高综合机械化 采煤 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 18 3 3 矿井瓦斯赋存矿井瓦斯赋存 3 1 煤层瓦斯基本参数煤层瓦斯基本参数 八矿己四采区瓦斯抽采的基础参数主要包括煤层瓦斯压力 瓦斯含量 瓦斯涌出量 瓦斯放散初速度 以及与瓦斯突出有关的煤层透气性 百米钻孔 瓦斯流量衰减系数等 一 煤层瓦斯压力 八矿历年实测己四采区己15煤层瓦斯数据 己15煤层瓦斯压力 1 89MPa 二 煤层透气性系数 己15煤层的透气性系数为 0 0019m2 atm2 d 属于较难抽采煤层 三 百米钻孔瓦斯流量 从抽放实际情况计算 己组煤层百米钻孔瓦斯流量为 10L min hm 四 煤层瓦斯含量 己四采区己15煤层瓦斯含量 22m3 t 五 瓦斯抽采率 根据 煤矿瓦斯抽采工程设计规范 GB50471 2008 设计瓦斯抽采 率 可根据煤层瓦斯抽采难易程度 瓦斯涌出情况 采用的瓦斯抽采方法等因 素综合确定 也可按邻近生产矿井工条件类似矿井数值选取 并应符合国家现 行标准 煤矿瓦斯抽采基本指标 AQ1026 2006 的有关规定 如表 3 1 所 示 同时就满足采 掘工作面的通风要求 结合八矿 2010 年矿井绝对瓦斯 涌出量 确定己四采区的瓦斯抽采率为 45 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 19 表 3 1 矿井瓦斯抽采率指标表 Table3 1 mine gas extraction rate table 矿井绝对瓦斯涌出量 Qm3 min矿井抽采率 备 注 Q 20 25 20 Q 40 35 40 Q 80 40 80 Q 160 45 160 Q 300 50 300 Q10m3 t 和低变质煤的 Wc 值可按表 4 1 纯煤的残存瓦斯含量取值选取 表 4 1 纯煤的残存瓦斯含量取值 Table4 1 pure coal residual gas content values 挥发分 6 88 1212 1818 2626 3535 4242 56 Wc9 66 44 33 2222 注 煤的残存瓦斯量亦可近似地按煤在 0 1Mpa 压力条件下的瓦斯吸附量取值 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 29 表 4 1 纯煤的残存瓦斯含量取值 Table4 1 pure coal residual gas content values 挥发分 6 88 1212 1818 2626 3535 4242 56 Wc9 66 44 33 2222 注 煤的残存瓦斯量亦可近似地按煤在 0 1Mpa 压力条件下的瓦斯吸附量取值 掘进工作面瓦斯涌出量 根据 矿井瓦斯涌出量预测方法 AQ1018 2006 采用式 4 1 5 计算 q掘 q1 q2 4 1 5 式中 q掘 掘进工作面绝对瓦斯涌出量 m3 min q1 掘进工作面巷道煤壁绝对瓦斯涌出量 m3 min q2 掘进工作面落煤绝对瓦斯涌出量 m3 min 计算结果见表 4 3 2 采煤工作面瓦斯涌出量预测 开采层瓦斯涌出量预测 开采层瓦斯涌出量预测按式 4 1 6 计算 4 1 6 c03213 WW M m kkk q 式中 q3 开采煤层相对瓦斯涌出量 m3 t m 开采层厚度 m M 开采层采高 m K1 围岩瓦斯涌出系数 根据 矿井瓦斯涌出量预测方法 AQ1018 2006 规定 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 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 30 K2 工作面丢煤系数 取回采率的倒数 K3 工作面巷道瓦斯预排影响系数 根据 矿井瓦斯涌出量预测方法 AQ1018 2006 规定 采用长壁后退回采时 K3按式 4 1 7 计算 4 1 7 LhLK 2 3 式中 L 工作面长度 180m h 掘进巷道预排等值宽度 m 根据 矿井瓦斯涌出量预测方法 AQ1018 2006 附录 D 低变质煤 h 按表 4 2 取值 h 19 7m W0 煤层原始瓦斯含量 Wc 采落煤炭运至地表时残存瓦斯含量 根据表 4 1 取 2m3 t 计算结果见表 4 4 表 4 2 巷道预排瓦斯带宽度值 Table4 2 walkthrough of roadway gas width values 不同煤种巷道预排瓦斯带宽度h m 巷道煤壁 暴露时间d 无烟煤瘦煤或焦煤 肥煤 气煤及 长焰煤 256 59 011 5 507 410 013 0 1009 012 416 0 15010 514 218 0 20011 015 419 7 25012 016 921 5 30013 018 023 0 h值亦可采用下式计算 低变质煤 h 0 808T0 56 高变质煤 h 13 85 0 0183T 1 0 0183T 邻近层瓦斯涌出量预测 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 31 受己15煤层采动影响 己16 17煤层瓦斯将涌入己15采面和采空区 根据 矿井瓦斯涌出量预测方法 AQ1018 2006 规定 己四采区邻近 层瓦斯涌出量预测按式 4 1 8 计算 4 1 8 i i n i cii M m WWq 1 04 式中 q4 邻近层相对瓦斯涌出量 m3 t mi 第 个邻近层煤层厚度 m i n 上 下邻近层层数 取 1 M 工作面采高 m i 第 个邻近层瓦斯排放率 i i 1 hi hp 4 1 9 hp 0 303L0 8 4 1 10 式中 hi 第 i 邻近层与开采层垂直距离 m hp 受采动影响顶底板形成贯穿裂隙 邻近层向工作面释放卸压瓦斯的岩 层破坏范围 m L 工作面长度 180m 第 个邻近层煤层原始瓦斯含量 m3 t oi W i 第 个邻近层煤层残存瓦斯含量 根据 矿井瓦斯涌出量预测方法 ci W i AQ1018 2006 附录 C 表 4 1 取值 2m3 t 计算结果见表 4 4 回采工作面瓦斯涌出量预测 回采工作面瓦斯涌出量包括开采层瓦斯涌出量和邻近层瓦斯涌出量 用相 对瓦斯涌出量表示 根据 矿井瓦斯涌出量预测方法 AQ1018 2006 采用 式 4 1 11 计算 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 32 q采 q3 q4 4 1 11 式中 q采 回采工作面相对瓦斯涌出量 m3 t q3 开采层相对瓦斯涌出量 m3 t q4 邻近煤层相对瓦斯涌出量 m3 t 计算结果见表 4 4 3 己四采区瓦斯涌出量预测 己四采区瓦斯涌出量是由己四采区内各掘进工作面瓦斯涌出量 回采工作 面瓦斯涌出量以及回采工作面采空区瓦斯涌出量组成 根据 矿井瓦斯涌出量 预测方法 AQ1018 2006 采用式 4 1 12 计算 4 1 12 0 11 iii A 1440A K n i n i qq q 掘采 区 式中 q区 生产采区相对瓦斯涌出量 m3 t K 生产采区回采工作面采空区瓦斯涌出系数 根据 矿井瓦斯涌出量 预测方法 AQ1018 2006 附录 D 中表 4 5 q采 i 第 个回采工作面相对瓦斯涌出量 m3 t i Ai 第 个回采工作面的日产量 t d i 第 个掘进工作面绝对瓦斯涌出量 m3 min i q掘 i A0 生产采区平均日产量 t 计算结果见表 4 6 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 33 表 4 3 掘进工作面瓦斯涌出量计算表 Table4 3 tunneling working face gas emission calculation table 采区 煤 层 Vr m0 DLSW0Wcq0q1q2q掘 己150 2651 313 670 00237 341400 142220 092 2 4170 849 3 266 己四 己16 170 2401 352 270 00234 54140014202 50 083 1 359 0 766 2 125 表 4 4 回采工作面瓦斯涌出量计算表 Table4 4 working face gas emission calculation table 采区 煤 层 k1k2k3LhmMW0Wc i W0 i Wciq3q4 q采 己15 1 11 075 0 781 18019 73 673 672220 6322218 478 6 819 25 297 己四 己16 17 1 11 053 0 754 16019 72 272 27202 50 63202 54 277 0 000 4 277 河南理工大学本科毕业设计河南理工大学本科毕业设计 34 表 4 5 采空区瓦斯涌出系数 K K 值 Table4 5 goaf gas emission coefficient K K value 采空区瓦斯涌出系数煤层属性取值范围 取值原因 单一煤层1 20 1 35 生产采区K 近距离煤层群1 25 1 45 单一煤层1 15 1 25 已采采区K 近距离煤层