骆驼山瓦斯抽放设计 精品.doc

神华乌海能源有限责任公司骆驼山煤矿瓦斯抽采工程初步设计说明书讨论稿 第一章 概述1.1 任务来源受神华乌海能源有限责任公司骆驼山煤矿的委托，煤炭科学研究总院沈阳研究院承担了神化乌海能源有限责任公司骆驼山煤矿瓦斯抽采工程设计任务。煤科总院沈阳研究院的设计人员在研究和分析了骆驼山煤矿各煤层的赋存、开拓开采、地勘期间瓦斯的测试成果、煤层基础参数测定研究报告后认为：骆驼山煤矿具备建立地面永久性瓦斯抽采系统的条件。1.2 瓦斯抽采工程设计编制依据1煤矿瓦斯抽采基本指标AQ102620XX2GB50471-20XX 煤矿瓦斯抽采工程设计规范3煤矿瓦斯抽采规范AQ102720XX4煤矿安全规程，国家煤矿安全监察局，20XX版5煤矿井工开采通风技术条件 AQ102820XX6骆驼山煤矿瓦斯基础参数测定及矿井瓦斯涌出量预测研究报告20XX年2 月7国务院安委会办公室关于进一步加强煤矿瓦斯治理工作的指导意见（安委办20XX17号）；8国务院办公厅关于加快煤层气（煤矿瓦斯）抽采利用的若干意见（国办发20XX47号），20XX年6月15日发布；9.国家安全监管总局国家煤矿安监局关于加强煤矿瓦斯先抽后采工作的指导意见（安监总煤调20XX27号），20XX年2月5日发布； 10.国家安全监管总局国家煤矿安监局关于加强煤矿建设项目瓦斯抽采工作的通知（安监总煤调20XX167号），20XX年9月17日发布； 11.骆驼山煤矿提供的其它文件资料。1.3瓦斯抽采工程设计的指导思想1、在符合规范要求，满足当前或者以后使用的前提下，尽可能降低成本，节省工程投资；2、尽量利用原有的巷道、已有的土地，不占用农田，不增加开拓费用；3、设备、管材选型留够富裕系数，能满足矿井生产后期瓦斯抽采工程的需求；4、针对实际情况采用新技术、新工艺、新设备、新材料，且符合现场实际。5、抽采设计与矿井开采设计同步进行，合理安排掘进、抽采、回采三者间的超前与接替关系，保证有足够的工程施工及抽采时间。1.4 瓦斯抽采工程初步设计简介通过对骆驼山煤矿生产及通风瓦斯资料的收集、现场调研、实地考察以及分析、论证和技术方案比较，提出了骆驼山煤矿抽采瓦斯工程初步设计。本次瓦斯抽采工程设计主要是初步设计说明书。1、骆驼山煤矿瓦斯赋存情况、瓦斯抽采的可行性及必要性、瓦斯抽采方法的确定、瓦斯抽采量预计等进行详细阐述；2、地面永久瓦斯抽采泵房土建工程设计；3、瓦斯抽采管网、瓦斯抽采钻场与钻孔参数设计；4、瓦斯抽采系统的设备、仪器、仪表及附属装置选型及安装设计；5、地面抽采站总平面布置及给供电、排水、通讯及安全监测辅助设施；6、瓦斯抽采管理及安全措施；7、技术经济分析；1.5 矿井概况1.5.1 地理概况 交通位置及相邻矿井骆驼山井田位于内蒙古西部桌子山煤田背斜西翼之中段，隶属神华乌海煤焦化有限责任公司。其地理坐标为：东经：10651571065604北纬：392756 393342该井田位于乌海市海南区,由乌海至公乌素矿区的海拉铁路支线呈南北向纵贯井田中部。丹拉（丹东拉萨）高速公路从本井田中部通过。井田中心距乌海市海勃湾区14km，向南约50 km至黄河边渡口，过河即为宁夏回族自治区的石嘴山市。此外，由海勃湾区至公乌素矿区的公路也由南至北从井田中部通过，均为沥青路面。海勃湾区是内蒙古自治区乌海市政府所在地，铁路、公路在此交汇，形成了铁路、公路相通的交通网络，也是我国西北地区重要交通枢纽。海勃湾区亦是乌海市政治、经济文化的中心，地区经济比较发达，交通四通八达，故井田内外交通条件非常便利。矿区交通位置详见图1-1。图 1-1 交通位置图井田四周小煤矿众多，以井田东界一侧沿煤层浅部开采者居多。井田北部毗邻的平沟煤矿，为海勃湾矿务局所属的大型矿井，1958年投产，原设计能力0.21Mt/a，后几经扩建到1991年扩至1.2Mt/a。开采煤层为9、10、16-1，采用走向长壁式回采。井田中、东部还有一国兴煤矿，该矿于1994年建成生产，以一竖一斜两条井筒开拓，因井下开采过程中遇到断层而停产。目前该矿已由海勃湾矿务局收购。 地貌、河流及气象情况本井田东西两侧分别为桌子山及岗德尔山，区内多系残丘、孤山、古砾山地形，局部地段有风积沙，地形起伏不大，海拔标高一般在+1260+1330m之间。南部为一分水岭，北界流水汇入察汉苏德沟，南界流水汇入阿不且亥沟。平时沟谷无水，唯雨季有山洪暴发，洪水通过沟谷，分别注入黄河，但历时短暂。黄河在矿区西部境界以外流过，是本区唯一地表水系，从石嘴山至海勃湾段黄河平均水位标高+1065m。据近30年海勃湾气象站统计资料，骆驼山煤矿所在区域属于大陆性半沙漠干旱气候，阳光辐射强烈，日照丰富，春季多风少雨，夏季炎热短暂，秋季多雨凉爽，冬季寒冷漫长，一年四季干燥多风，风沙大，最大风力可达10级，一般风力46级，且常降沙尘暴。昼夜温差大，最高气温达39.4，最低气温-32.6（1月份）。降雨多集中在7、8、9三个月，约占全年降雨量6080%，平均降雨量155.6mm，最大降雨量357.6mm，年蒸发量3316.73919.3mm，常以暴雨突发形成间歇之洪流为特征，河谷只在雨季有山洪爆发，不久即干。黄河距矿井12.0 km，经岗德尔山西缘由南向北流去，井田内无常年水系。每年11月初封冻，至次年5月初解冻，最大冻土深度1.50m。1976年9月23日于乌海市附近的巴音木仁（北纬39595，东经10627）发生过一次6.2级地震，乌海市有强烈震感。根据建设部颁布的建筑抗震设计规范（GB5001120XX），本区抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.20g。 水源、电源及通讯情况 1水源：矿井工业场地位于井田北部边界以外1.7km的平沟煤矿三盘区内,鉴于平沟煤矿已在井下煤层底板奥陶纪灰岩中找到丰富的水源,其水量丰富,水质优良,并形成向外供应优质矿泉水的供水系统。从而为本矿井就近取水提供了便利条件。本矿井生产、生活用水可直接取用平沟煤矿井下矿泉水，矿井井下消防洒水及选煤厂补充用水可利用井下排水处理后复用解决，因此矿井初期水源可靠。但从矿井长远生产需要考虑，今后还应抓紧新水源的勘探工作，并提供平沟水源的相关资料，以满足下阶段设计的需要。2电源：井田附近现有三座110kV变电站，在本井田南部，乌海市海南区已建有一座110/35/10kV变电站，距本矿井12km，海南区还建有哈图乌素110/35kV变电站一座，井田北部12km处有新建的伊和220/110/35kV变电站，该变电站已安装二台120MVA变压器，具有较大的供电能力。矿井北部毗邻的平沟煤矿由海南区110kV电站引接的一回35kV备用电源也从本井田内经过。此外，为满足开发骆驼山矿区的需要，乌海市电力部门正在骆驼山井田中部建设一座110kV变电站，因此，矿井电源可靠。3通信：骆驼山煤矿已实现了电话程控化，并全部进入国际、国内自动传输网。区内已开通的数字微波线路和GSM移动通信工程达到国内先进水平。矿井专用通信网可以直接接入乌海本地网，进入国际、国内自动传输网络，通信十分方便。1.5.2 矿井地质资料(1)地质构造井田位于内蒙古西部鄂尔多斯地台边缘，祁、吕、贺山字型构造脊柱的北端，成煤时代为石炭二迭纪，其构造形态为一走向近南北的背斜和压扭性大断裂。由东往西有千里山逆断层、苛乌素莫里逆断层、棋盘井逆断层、阿尔巴斯逆断层、岗德尔西来峰逆断层和桌子山背斜、岗德尔背斜等。在上述构造的背景下发育有走向近东西的诸多正断层。区内地层一般较平缓，倾角一般515，无岩浆活动。(2)含煤地层及煤层井田内大面积被第四系地层覆盖，根据钻孔揭露情况，井田地层由老至新有：奥陶系中统三道坎组（O2s）、桌子山组（O2z），石炭系中统本溪组（C2b），石炭系上统太原组（C3t），二叠系下统山西组（P1s）、下石盒子组（P1x），二叠系上统上石盒子组（P2s），第四系（Q），现将井田各地层发育特征叙述如下：1. 奥陶系中统（O2）(1) 三道坎组（O2s）主要为浅灰色石英砂岩、灰白色白云质灰岩、灰岩互层，中、下部夹数层生物碎屑灰岩，底部以白云质砂岩、局部含石英砾岩。该组岩性稳定，钻孔揭露厚度40.0100.0m。(2) 桌子山组（O2z）该组岩性以灰色厚层灰岩为主，夹粉砂岩薄层，灰岩夹泥灰岩、钙质泥岩条带。钻孔揭露厚度介于77.55130.91m之间，平均103.0m，该组地层为含煤地层基底，与下伏三道坎组呈整合接触。2. 石炭系（C）(1) 中统本溪组（C2b）岩性以深灰色、灰色砂质泥岩、泥岩及灰白色细粒砂岩互层为主，中夹薄层粘土岩，砂质泥岩，泥岩中含大量植物化石。其底部有零星分布的“山西式”铁矿。全组厚度在16.5037.23m之间，平均为26.84m，与下伏奥陶系呈平行不整合接触。(2) 石炭系上统太原组（C3t） 该组为井田内主要含煤地层之一，揭露厚度45.9980.20m，平均64.28m，总体呈由北向南增厚。岩性上部以灰白色中、细粒砂岩，灰黑色砂质泥岩及12号煤层组成；下部为深灰色砂质泥岩、钙质泥岩、夹灰白色细粒砂岩，含15、16、17号煤层。钙质泥岩中含大量腕足类动物化石。本组所含煤层中16号煤为区内主要可采煤层，15号煤为零星发育的不可采煤层。与下伏本溪组呈整合接触。3. 二叠系（P）(1) 下统山西组（P1s）该组为井田内主要含煤地层之一，钻孔揭露厚度33.00138.47m，平均100.27m，厚度变化不大，总体呈由西向东增厚趋势。岩性上部为深灰色砂质泥岩，灰白色粗、中粒砂岩为主；中部普遍发育一层中、细粒砂岩；下部为细、粉砂岩、砂质泥岩，局部夹粘土岩或砂质粘土岩，含丰富植物化石。本组含2、3、5、8、9、10号煤层，其中9号煤层基本全区发育，且基本全区可采；2号煤层全区发育，但全区不可采；8、10煤层基本全区发育，但只局部可采；3、5号煤层零散或局部发育，全区不可采。山西组依据岩性组合及沉积旋回特征，可划分为3个岩段（P1s1、P1s2、P1s3），与下伏太原组呈整合接触。(2) 下统下石盒子组（P1x）据钻孔揭露该组厚度60.55223.39m，平均168.82m，总体呈由西向东变薄趋势。岩性为灰白色、灰绿色粗、中、细粒砂岩夹杂色砂质泥岩，中部夹薄层粘土岩及砂质粘土岩，该组地层不含煤，与下伏山西组呈整合接触。(3) 上统上石盒子组（P2s）二叠系上统地层在桌子山煤田未划分到组，与下部的下石盒子组地层属连续沉积。该地层在井田东南部受冲刷变薄或尖灭，井田西部残存厚度加大，并由东向西变薄。井田内残存厚度2.91450.50m，平均149.29m。岩性上部为黄绿色、灰绿色、灰白色粗粒砂岩，局部含砾，夹薄层杂色砂质泥岩，中部一般为杂色，以紫色为主的砂质泥岩，夹薄层砂质泥岩粘土岩或砂岩，下部以灰绿色、灰白色中、粗粒砂岩为主，局部含砾，底部为杂色，以灰绿、紫红色为主的砂质泥岩。与下伏石盒子组呈整合接触。3. 第四系（Q）第四系地层在井田内广泛分布，主要以残坡积沙、砾石层，沙土及冲洪积沙、砾石为主，据钻孔揭露厚度0.5020.09m，平均8.34m。井田含煤地层为石炭系上统太原组（C3t）和二叠系下统山西组（P1s）。据钻孔统计，井田含煤地层厚度平均174.89m。含煤19层，煤层总厚度平均16.36m，含煤系数9.4%；含可采煤层4层，可采煤层总厚度平均9.36m，可采含煤系数5.4%。主要可采煤层为9-2、10、16-1、16-2四层，总厚度10.41m。现将本井田各可采煤层自上而下分述如下：（1） 9-2煤位于山西组第一岩段（P1s1）的中下部，在井田东部边界外骆驼山西缘出露地表。煤层自然厚度07.52m，平均3.61m。煤层储量利用厚度0.704.20m，平均1.96m。该煤层结构简单到较复杂，最多含夹矸6层，一般在24层之间，局部地段不含夹矸，在中部953号钻孔处及东北部边缘一带，含夹矸较多，西部、南部夹矸层数较少，夹矸岩性多为炭泥岩和薄层粘土岩，顶、底板岩性多为炭泥岩、泥岩及粘土岩。煤层厚度变化不大，在中部一带相对厚，在西北部及南部相对变薄，且煤层层位稳定，对比可靠，全区可采(只325号孔1个孤立点不可采,煤层厚度0.62m)，属全区可采的较稳定煤层。根据储量核实报告钻孔分析，以及施工现场煤层揭露情况，首采区9-2煤自然煤厚约58m，其中大部分为高灰煤，储量核实报告将灰分大于40%的原煤未计入资源储量。结合平沟的开采实际情况，该部分高灰位于9-2煤层上部，开采技术上方便可行，经济效益较好。（2） 10煤位于山西组一岩段（P1s1）下部，在井田东部边界处出露地表，煤层自然厚度0.451.49m，平均0.92m；煤层储量利用厚度0.701.57m，平均0.91m。煤层厚度变化较小。煤层结构简单，一般不含夹矸。顶板岩性多为泥岩、砂质泥岩，底板岩性多为粉砂岩、细粒砂岩。该煤层在区内的不可采区分布范围较大，不可采区主要分布于井田的南部和西北部地段，位于中部的和北部也分布有两块面积不大的不可采区。10号煤层距9号煤层间距1.005.15m，平均间距2.63m。该煤层层位稳定，对比基本可靠，属局部可采的不稳定煤层。（3） 16-1煤位于太原组一岩段（C3t1）中部，井田内未出露，煤层自然厚度07.39m，平均3.84m；储量利用厚度0.705.56m，平均3.19m。该煤层只在区内的北部有一小块不可采区外，其它范围均可采。煤层厚度在井田内变化不大。中部相对较厚，向南北两端略有变薄。煤层结构简单，一般不含夹矸或局部含夹矸12层，夹矸岩性多为炭质泥岩、粘土岩和泥岩。顶板岩性在F64断层以南以砂质泥岩及粉砂岩为主，在F64断层以北以粗粒砂岩及砂质泥岩为主。161号煤层距10号煤层间距42.3360.95m，平均间距49.76m。该煤层层位稳定，对比可靠，属基本全区可采的较稳定煤层。（4） 162号煤层位于太原组一岩段（C3t1）中部，井田内未出露，煤层自然厚度04.20m，平均2.39m；储量利用厚度0.702.86m，平均1.59m。煤层厚度变化有规律，具有北厚南薄的变化趋势。煤层结构简单较复杂，含夹矸14层，一般23层，在井田西部、南部含夹矸层数少，一般不含夹矸或含1层夹矸，在井田东部一般含夹矸23层。该煤层不可采区主要分布于井田的南部，井田中东部的948号钻孔处零星不可采，其余地段均可采。顶板为161煤层的底板，底板岩性为细粒砂岩。162号煤层距161号煤层间距0.304.78m，平均间距1.42m。该煤层层位稳定、对比可靠，属大部可采的较稳定煤层。可采煤层特征，详见表1-1。表1-1 主采煤层特征表煤层编号 煤层厚度煤层间距最小最大平均（点数）顶底板岩性煤层稳定性可采程度容重t/m3夹矸层数自然厚度储量厚度最小最大平均（点数）最小最大平均（点数）顶板底板9-207.523.61(94)0.704.201.96(94)1.005.152.63(89)42.3360.9549.76(87)0.304.781.42(89)炭泥岩、泥岩及粘土岩炭泥岩、泥岩及粘土岩较稳定全区可采1.45053100.451.490.92(90)0.701.570.91(90)泥岩、砂质泥岩粉砂岩、细粒砂岩不稳定局部可采1.4501016-107.393.84(89)0.705.563.19(89)砂质泥岩及粉砂岩162煤层的顶板较稳定基本全区可采1.4004116-204.202.39(87)0.702.861.59(87)161煤层的底板细粒砂岩较稳定大部可采1.40062（3）瓦斯地质影响煤层瓦斯含量的主要因素有煤层埋藏深度、煤层和围岩透气性、煤层倾角、煤层露头、地质构造。其中地质构造是影响瓦斯存储的重要条件之一，封闭型的地质构造有利于封存瓦斯，开放型地质构造有利于排放瓦斯；例如：在褶曲构造中背斜、向斜的轴部往往积聚高压瓦斯；另外断层对瓦斯的赋存也有很大的影响，断层对煤层瓦斯的影响主要看断层的封闭性；另一方面还要看与煤层接触的对盘岩层的透气性，封闭性断层一般是压性、压扭性、不导水，而且与煤层接触的对盘岩层透气性低时，可以阻止煤层瓦斯排放，在这种条件下煤层瓦斯含量较高，如果断层规模很大，断距很长时，一般与煤层接触的对盘属致密不透气的概率会减少，所以大断层往往会出现一定宽度的瓦斯排放带；骆驼山煤矿地质条件比较复杂，建议在煤层采掘期间，在遇到构造带及瓦斯涌出异常时应加强瓦斯探测工作。(5)煤层瓦斯20XX年矿井瓦斯等级鉴定结果：神华乌海能源有限责任公司骆驼山煤矿在投产初期，即当只有0901首采面投产时，矿井相对瓦斯涌出量和绝对瓦斯涌出量分别小于矿井瓦斯等级鉴定规范规定的值，因此矿井为低瓦斯矿井；当二个工作面同时回采时，矿井为高瓦斯矿井。20XX年11月煤科总院抚顺分院对9#、16#煤层瓦斯基础参数进行了测定，9#煤层原煤瓦斯含量为1.90 m3/t2.75 m3/t，煤层钻孔瓦斯流量衰减系数0.0474d-1，煤层透气性系数为0.461m2/MPa2d；16#煤层原煤瓦斯含量为6.60 m3/t7.38 m3/t，煤层钻孔瓦斯流量衰减系数0.0440d-1，煤层透气性系数为0.570m2/MPa2d。骆驼山煤层9#煤层和16#煤层都是可抽采煤层。(6)煤尘爆炸与自燃倾向1)煤尘爆炸经测试，9号煤层煤尘爆炸指数为44.4%，10号煤层为42%，16号煤层为43%。各煤层爆炸指数均大于40%，属有煤尘爆炸危险。2)煤的自燃倾向煤炭科学研究总院重庆研究院二0一一年七月所做的鉴定报告显示9煤层最短自然发火期为63天；16煤层最短自燃发火期为50天，两个煤层自燃倾向性等级为二级，属于易燃煤层。(7)井田水文地质区内东西两侧为蛇行沟谷的中高山地形，中间为山丘阶地，地形坡度较大，沟谷发育。区内气候干旱少雨，唯雨季山洪暴发，洪水通过沟谷向西注入黄河，但历时短暂，又呈干涸状态。区内煤系地层及上覆岩层含裂隙水，水量微弱。奥陶系石灰岩含不均匀的岩溶裂隙水。本区东部为补给区，区内为承压迳流区，西部为排泄区。水文地质条件比较简单。本区蒸发量大于降雨量，地形不利于集水。区内虽沟谷交织纵横，但无常年地表水流。第四系冲击层厚度小，大气降水时将给矿井正常生产带来一定影响。井田煤系地层及其上覆岩层含不均匀的裂隙水，受条件限制一般含水微弱。由上而下可分为七个含水带组，现分述如下： 第四系含水组由冲洪积层、风积砂、黄土状亚沙土和残坡积层组成，最大厚度25m，平均厚6m。冲洪积层分布于近代干河谷及不同高度的阶地，由砂砾石组成，含微量孔隙潜水，水位埋深1.1519.13m。风积砂、黄土状亚沙土和残坡积层因分布位置及厚度限制，一般透水不含水。本组地层直接受大气降水的补给并补给下覆岩层。岩层含水组第含水带：为石千峰组和上石盒子组，分布于矿区西半部，厚度大于487.03m。钻孔涌水量q=0.1090.115kl/sm，渗透系数k=0.119m/d。第含水带：属下石盒子组，厚度144m。钻孔涌水量q=0.00129kl/sm，渗透系数k=0.00118m/d，地下水位标高+1262.25m。本层裂隙局部发育，个别地段含水较大。第含水带：在3号煤与8号煤之间，厚15m。钻孔涌水量q=0.001620.0000267kl/sm，渗透系数k=0.006690.0000852m/d，地下水位标高+1295.931272.12m。第含水带：在10号煤与16号煤之间，厚11.5m。钻孔涌水量q=0.001020.00182kl/sm，渗透系数k=0.003600.000229m/d，地下水位标高+1210.671274.02m。第含水带：在16号煤与奥灰岩顶之间，厚15m。钻孔涌水量q=0.00137kl/sm，渗透系数k=0.0082m/d，地下水位标高+1276.50m。奥灰系灰岩岩溶水含水组煤系地层下伏奥陶系桌子山组厚层灰岩，分布于桌子山、岗德尔山，厚度大于200m。钻孔涌水量q=0.08kl/s，渗透系数k=0.153m/d。1.5.3 矿井开拓、开采概况（1）矿井生产能力井田可采储量110.51Mt，储量备用系数取1.4，按矿井1.5Mt/a的规模计算，矿井服务年限为52.6a，符合煤矿工业矿井设计规范大型矿井设计服务年限50a以上的要求。（2）矿井开拓方式根据煤科总院西安研究院提供的神华乌海能源有限责任公司骆驼山煤矿初步设计（修改）（20XX），本井田采用斜井单水平开拓，水平标高+920m，主斜井，一、二号副斜井均位于井田北部的矿井工业场地内。矿井采用分区式通风方式，设边界回风井，移交时期位于923钻孔附近原一号回风立井改为一号进风立井，在井田东南边界915钻孔附近场地设一号回风立井。后期沿井田东部边界各采区上山位置增设二、三、四号回风立井（兼做安全出口），沿井下大巷新增二、三号进风立井。在+920m水平布置一组集中大巷，开采上、下两个煤组。因此，矿井移交时共布置5条井筒，分别为主斜井、一号副斜井、二号副斜井、一号进风立井及一号回风立井。后期沿井田东部边界各采区上山位置布置二、三、四号回风立井，沿井下大巷布置二、三号进风立井，为矿井南部区域煤层回采服务，兼做安全出口。主斜井井口位于工业场地内，井口底板标高+1270.850m,井底标高+867.074m,坡度22，斜长1230.301m，井筒内铺设一部1.4m宽的带式输送机承担矿井主运输任务，同时井筒兼作进风及安全出口。一号副斜井（原副斜井）井口位于工业场地内，井口标高+1269.347m，井底标高+866.800m，井筒倾角22，斜长1078.919m，其内铺设900mm轨距轨道，单钩串车提升。井筒作为矿井辅助提升及进风井，并兼作安全出口。二号副斜井井口位于工业场地内，井口标高+1269.500m，井底标高+920.676m,井筒倾角6，局部设平段，总长4125.000m，承担矿井无轨运输，为进风井，并兼作安全出口。一号进风立井（原一号回风立井）井口位于风井工业场地内，井口标高+1291.161m，井底标高+893.500m，井筒深度397.661m，在井筒设梯子间，承担矿井进风任务，并兼作安全出口。一号回风立井位于915钻孔附近工业场地内，井口标高+1290.0m，井底标高+1105.00m，井筒深度185m，在井筒内设梯子间，井筒承担矿井回风任务，并兼做安全出口。井田内主要开采9-2、10、16-1、16-2四个煤层，共分两个煤组，9-2、10号煤为上组煤，16-1、16-2号煤为下组煤。由于本井田可采煤层开采受奥灰水威胁，故先开采全井田的上组煤，即9-2、10号煤，后期再开采下组煤，即16-1、16-2煤；同一煤组的采区之间，按照先上山采区、再下山采区、由近及远的顺序开采；同一煤组同一采区的不同煤层间，先采上层煤，再采下层煤。沿井田中部南北向布置一组大巷，采区式布置。根据大巷布置方式，铁路、公路保护煤柱留设及断层切割实际情况划分采区，上（9-2、10号煤层）、下（16-1、16-2号煤层）煤组均划分为9个采区，全井田共划分18个采区。根据煤层赋存情况和断层的分割情况，采用走向长壁式开采。（3）采煤方法根据本井田煤层赋存特征、生产规模，以及近年来国内外采掘设备的发展现状，本着尽量减少投资，创造最佳经济效益的原则，结合9-2、10煤层和16-1、16-2煤层必须配采的特殊情况，矿井首采区的各煤层厚度情况，各煤层适应的采煤方法为：9-2、16-2煤层为中厚煤层，设计确定采用综采采煤法，采用一次采全高、全部垮落法管理工作面顶板。10煤层为薄煤层，适应的采煤方法为刨煤机综采和薄煤层综采，考虑到刨煤机虽比薄煤层综采产量高、推进度快、但投资太大，对于需要搭配开采的本矿井而言，难以充分发挥其能力，而薄煤层综采即可满足本矿井特点，因此设计确定10煤层采用薄煤层综采采煤法，采用全部垮落法管理工作面顶板。（4）矿井通风依据井田开拓布署，本矿井采用分区式通风方式，抽出式通风方法。主、副斜井及一号进风立井（原设计一号回风立井）进风，一号回风立井回风。主扇型号：FBCDZ54-8-No28 ，风量为153m3/s；风压为1381-3571Pa；通风系统：101采区主、辅水平回采工作面工作面所需新鲜风流从各主、辅运巷经工作面主、辅运输巷进入工作面，乏风经回采工作面回风巷，一号集中回风大巷至一号回风立井排出地面。第二章 矿井瓦斯储量及可抽量预测矿井瓦斯储量应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。瓦斯储量的大小标志着瓦斯资源多少，同时亦是衡量有无开发利用价值的重要指标，可按下式计算： Wk=Wl十W2十W3 (2-1) 式中：Wk矿井瓦斯储量，Mm3； Wl可采煤层的瓦斯储量，Mm3； (2-2) Ali矿井可采煤层i的地质储量，Mt； X1i矿井可采煤层i的瓦斯含量，m3/t； W2受采动影响后能够向开采空间排放瓦斯的各不可采煤层的总瓦斯储量：（Mm3） (2-3) A2i受采动影响后能够向开采空间排放的不可采煤层的地质储量，Mt； X2i受采动影响后能够向开采空间排放的不可采煤层的瓦斯含量，m3/t； W3受采动影响后能够向开采空间排放的围岩瓦斯储量，Mm3，实测或按下式计算： W3K(W1十W2) (2-4) K围岩瓦斯储量系数，取K0.1。矿井可抽瓦斯量是指在既定的开采地质条件下按照目前的抽采技术水平所能抽出的最大瓦斯量，它反映矿井资源的开发程度，与抽采工艺技术和矿井抽采能力密切相关。矿井可抽瓦斯量为矿井瓦斯储量与可抽系数之积，其计算公式如下： (2-5)式中 可抽瓦斯量，Mm3；可抽系数，；式中：瓦斯涌出程度系数，；式中： 煤层瓦斯排放率，%； 煤层原始瓦斯含量，m3/t； 运到地面煤的残存瓦斯含量，取值参考瓦斯涌出量预测报告，取2m3/t；负压抽采时的抽采作用系数，可取1.2；矿井瓦斯抽采率，根据煤矿瓦斯抽采基本指标的要求来取值为35%。为使计算的可抽瓦斯量能较符合实际，上述的可抽系数考虑了由于层间距、岩性不同而导致邻近层卸压程度的差别等因素，并根据类似矿井的实际情况与经验取值。矿井瓦斯储量、可开发瓦斯量的计算基础与计算结果详见表2-1。表2-1 矿井瓦斯储量及可抽量计算结果类 别煤层煤炭地质储量（Mt）瓦斯含量（m3/t）可抽瓦斯量（Mm3）瓦斯储量（Mm3）开采煤层9101.235.50150.03556.7716235.267.46473.861755.04邻近煤层1033.965.5050.43186.78小 计674.322498.59围岩及不可采煤层含量系数1.1合 计741.75从表2-1 看出，骆驼山煤矿的9、10、16煤瓦斯储量达到2498.59Mm3，取围岩及不可采煤层含量系数1.1，按可抽系数0.27计算，矿井可抽量为741.75Mm3，这为矿井的瓦斯开发利用提供了充足的资源条件。第三章 瓦斯涌出量预测计算3.1 煤层瓦斯基础参数煤层瓦斯赋存基础参数是矿井瓦斯防治和瓦斯抽采设计的依据，煤层瓦斯赋存基础参数主要包括：煤层原始瓦斯含量、煤的瓦斯吸附常数、孔隙率、煤层透气性系数和钻孔流量衰减系数。本次设计所依据的煤层瓦斯基础参数取自神华乌海能源有限责任公司骆驼山煤矿瓦斯基础参数测定及矿井瓦斯涌出量预测（煤炭科学研究总院沈阳研究院20XX年2月）。1）9#煤层煤样的吸附常数及工业分析见表3-1；表3-1 9#、16#煤层煤样吸附瓦斯试验与工业分析结果煤层吸附常数灰分Aad(%)水分Mad( %)挥发分r(%)真密度(t/m3)视密度(t/m3)孔隙体积(m3/m3)a(ml/gr)b(MPa-1)921.3860.37225.30.6225.261.611.480.0811623.5970.48320.4280.4326.171.461.380.0862）9#煤层现有条件实测瓦斯含量为5.50m3/t；16#煤层原煤现有条件实测瓦斯含量为7.46m3/t.3）骆驼山煤矿9#煤层钻孔瓦斯流量衰减系数0.0474d-1，煤层透气性系数为0.461m2/MPa2d， 9#煤层属于可以抽采煤层；16-1#煤层钻孔瓦斯流量衰减系数0.0440d-1，煤层透气性系数为0.570m2/MPa2d，16-1#煤层属于可以抽采煤层。3.2矿井瓦斯涌出量预测矿井瓦斯涌出量预测的任务是确定新矿井、新水平、新采区投产时瓦斯涌出量的大小，为矿井和采区提供通风及瓦斯管理方面的基础数据，它是矿井通风设计、瓦斯抽采和瓦斯管理必不可少的基础参数。目前矿井瓦斯涌出量预测方法可概括为两大类：矿山统计预测法和分源预测法。本次采用分源预测法，其实质是根据煤层瓦斯含量，按矿井瓦斯主要涌出源回采（包括开采层、围岩和邻近层）、掘进及采空区瓦斯涌出规律对矿井各回采工作面、掘进工作面的瓦斯涌出量进行计算，达到预测各采区及全矿井瓦斯涌出量的目的。骆驼山煤矿矿井瓦涌出量预测采用分源预测法预测，回采工作面产量按照4545t/d来预测瓦斯涌出量；骆驼山煤矿为基建矿井，矿井初期设计生产能力为1.5Mt/a。3.2.1 回采工作面瓦斯涌出量预测预测工作面瓦斯涌出量可根据各煤层的瓦斯基础参数、各煤层的赋存条件、顶底板及邻近层情况、采煤方法等数据进行计算，并结合类似条件的回采工作面的统计数据来确定。根据9#实测含量及含量梯度计算，根据目前图纸范围，11采区深部开采边界处瓦斯含量为5.5 m3/t左右，因此预测瓦斯涌出量9#煤层瓦斯含量取5.5 m3/t，16-1#煤层瓦斯含量取实测值7.46 m3/t。9#、煤层为厚煤层，设计确定采用综采采煤法，采用一次采全高、全部垮落法管理工作面顶板。工作面设计长度200m，推进长度约1250m，采高为4.3m。16-1#煤层为厚煤层，设计采用综采采煤法，采用一次采全高，全部垮落法管理工作面顶板。工作面设计长度200m，推进长度约1250m，采高2.88m。为计算方便，将工作面的瓦斯来源按性质分为二大类，一类是主要取决于开采层瓦斯含量的瓦斯源，包括工作面落煤、工作面煤壁（切眼）、采落后丢到采空区内的煤，在计算中以系数的形式表现出来；另一类是不取决于开采层瓦斯含量的瓦斯源，包括邻近层（包括围岩）瓦斯涌出量及工作面顺槽煤壁瓦斯涌出量。由于在工作面开始回采时，工作面顺槽已经过了很长的排放时间，顺槽煤壁基本已不再有瓦斯涌出，所以这一部分在计算过程中将不再考虑。根据分源预测法，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两部分。即： (3-1)式中：回采工作面相对瓦斯涌出量，m3/t；开采层相对瓦斯涌出量，m3/t；邻近层相对瓦斯涌出量，m3/t；1）按下式计算开采层（包括围岩瓦斯涌出量）瓦斯涌出量： (3-2)式中：开采煤层（包括围岩）相对瓦斯涌出量，m3/t； 围岩瓦斯涌出系数，其值取决于回采工作面顶板管理方法，取k1=1.2；工作面丢煤瓦斯涌出系数，其值为工作面回采率的倒数，取k2=1/0.93=1.08；准备巷道预排瓦斯对工作面煤体瓦斯涌出影响系数；k3=（L-2h）/L； （3-3）L工作面长度，工作面长度按200m计算；h巷道瓦斯预排等值宽度18m；煤层厚度，9#煤层平均厚度=7.57m，16-1#煤层=2.88m；煤层开采厚度， 9#煤层=4.3m，16-1#煤层=2.88m；煤层瓦斯含量，9#煤层=5.5m3/t，16-1#煤层=7.46m3/t；煤的残存瓦斯含量，9#煤挥发份为25.26%，取=2，16-1#煤层挥发份为26.17%，取=2.。将以上数据带入公式3-2，得开采9#煤层工作面本煤层相对瓦斯涌出量为6.55m3/t；开采16-1#煤层工作面本煤层相对瓦斯涌出量为5.80m3/t见表3-2。表3-2 开采层瓦斯涌出量计算表开采煤层瓦斯含量（m3/t）残存量（m3/t）相对涌出量（m3/t）9#5.526.5516-17.4625.802）按下式计算邻近层瓦斯涌出量： (3-4)式中：邻近层瓦斯涌出量，m3/t； 第个邻近层厚度，m；开采层的开采厚度，m；第 邻近层的瓦斯含量，m3/t；第 邻近层的残存瓦斯含量，m3/t；第邻近层瓦斯排放系数，根据层间距关系得出，按图3-1选取。1上邻近层 2缓倾斜煤层下邻近层 3倾斜、急倾斜煤层下邻近层图3-1 邻近层瓦斯排放率与层间距的关系曲线开采9#煤层时，8#煤层可视为上邻近层，10#、12#煤层视为下邻近层，其它煤层距9#煤层层间距较大，对开采9#煤层影响很小，均不视为邻近层；9#煤层上部的8#煤层距9#煤层1.7m，煤层平均厚度1.08m；9#煤层与下部的10#煤层距离平均2.19m，煤层平均厚度0.96m；12#煤层与9#煤层距离平均12m，煤层平均厚度0.34m。10#、12#、8#煤层瓦斯含量无实测资料，取9#煤层瓦斯含量值。开采时16-1#煤层，12#、15#煤层可视为上邻近层，16-2#、17#煤层视为下邻近层，其它煤层距16-1#煤层间距较大，对开采影响很小，均不视为邻近层；16-1#煤层上部的15#煤层距离16-1#煤层平均距离5.4m，煤层平均厚度0.54m；16-2#煤层距离16-1#煤层平均0.82m，煤层平均厚度2.52m；17#煤层距离16-1#煤层平均距离5.73m，煤层平均厚度0.49m。12#、15#、16-2#、17#煤层瓦斯含量取16-1#煤层瓦斯含量。将相关参数带入公式3-4计算得出在9#、16-1#煤层工作面回采时，临近层瓦斯涌出量进行计算，详细结果见表3-3、3-4。表3-3 9#煤层邻近层瓦斯涌出量预测计算表开采煤层煤层号煤厚m瓦斯含量（m3/t）残存瓦斯含量（m3/t）距开采煤层的距离瓦斯排放率（%）邻近层相对瓦斯涌出量（m3/t）备注9#8#1.085.521.7850.75上邻近10#0.965.522.19870.68下邻近12#0.345.5212550.15下邻近总计1.58 表3-4 16-1#煤层邻近层瓦斯涌出量预测计算表开采煤层煤层号煤厚m瓦斯含量（m3/t）残存瓦斯含量（m3/t）距开采煤层的距离瓦斯排放率（%）邻近层相对瓦斯涌出量（m3/t）备注16-1#12#0.347.64238600.40上临近15#0.547.6425.4820.88上邻近16-2#2.527.6420.82904.44下邻近17#0.497.6425.73800.77下临近总计6.49将本煤层与邻近层瓦斯涌出量进行汇总，得出回采工作面的瓦斯涌出量预测结果，详见表3-5、3-6所示。表3-5 9#煤层工作面瓦斯涌出量预测结果工作面所在煤层日产量（t）瓦斯涌出量预测值开采层邻近层合计m3/tm3/minm3/tm3/minm3/tm3/min9#45456.5519.981.584.838.1324.81表3-6 16-1#煤层工作面瓦斯涌出量预测结果工作面所在煤层日产量（t）瓦斯涌出量预测值开采层邻近层合计m3/tm3/minm3/tm3/minm3/tm3/min16-1#45455.8017.716.4919.7912.9237.503.2.2 掘进工作面瓦斯涌出量预测掘进工作面的瓦斯主要来源于煤壁和落煤两部分，其计算公式为： （3-5）式中：煤壁瓦斯涌出量，m3/min；落煤瓦斯涌出量，m3/min。1）掘进工作面煤壁瓦斯涌量在巷道掘进过程中，巷道周围煤层中的瓦斯压力平衡状态遭到破坏，煤体内部到煤壁间存在着瓦斯压力梯度，瓦斯就会沿煤体裂隙及孔隙向巷道泄出。单位时间单位面积暴露煤壁泄出的瓦斯量（煤壁瓦斯涌出速度）随着煤壁暴露时间的延长而降低。通常暴露6个月后，煤壁瓦斯涌出已基本稳定。其计算式为： （3-6）式中：掘进巷道煤壁瓦斯涌出量，m3/min；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=2，为开采厚度；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；掘进巷道长度；煤壁瓦斯涌出初速度，m3/m2min； （3-7）式中：煤中挥发份含量，%； 煤层瓦斯含量，m3/t。巷道具体参数见表3-7，其他参数同前。当掘进巷道在9#、16-1#煤层煤体中时，每条巷道的煤壁瓦斯涌出量见表3-8。表3-7 巷道参数表开采煤层巷道类型掘进速度(m/min)巷道煤壁有效长度（m）巷道断面积(m)煤壁周长(m)9#综掘0.015125018.212.2综掘0.015125018.212.2炮掘0.006240018.212.216-1#综掘0.0151250155.76综掘0.0151250155.76表3-8 掘进工作面煤壁瓦斯涌出量计算表开采煤层巷道类型煤壁瓦斯涌出强度（m3/m2min）瓦斯含量（m3/t）绝对涌出量（m3/min）9#综掘0.05945.56.37综掘0.05945.56.37炮掘0.005945.52.2816-1#综掘0.08427.464.19综掘0.08427.464.19 2）掘进工作面落煤瓦斯涌出量 （3-8）式中：掘进巷道落煤瓦斯涌出量，m3/min；巷道平均掘进速度，m/min； 掘进巷道断面积，m2；煤的视密度，t/m3；煤层瓦斯含量， m3/t；煤层残存瓦斯含量， m3/t。根据以上计算公式，代入相应数据可求得巷道的掘进面落煤瓦斯涌出量，参数同前。计算结果见表3-9。表3-9 掘进工作面落煤瓦斯涌出量计算表掘进煤层巷道类型视密度（t/m3）瓦斯含量（m3/t）残存量（m3/t）绝对涌出量（m3/min）9#综掘1.485.521.47综掘1.485.521.47炮掘1.485.520.6116-1#综掘1.387.4621.70综掘1.387.4621.70骆驼山煤矿掘进工作面瓦斯涌