遵义县山盆镇遵沿煤矿瓦斯抽放设计.doc

遵义县山盆镇遵沿煤矿遵义县山盆镇遵沿煤矿 瓦斯抽放系统设计瓦斯抽放系统设计 说明书说明书 中矿国际工程设计研究院有限公司中矿国际工程设计研究院有限公司 二二 O O 一二年一月一二年一月 遵义县山盆镇遵沿煤矿遵义县山盆镇遵沿煤矿 瓦斯抽放系统设计瓦斯抽放系统设计 说明书说明书 设设 计 计 审审 核 核 负责人 负责人 中矿国际工程设计研究院有限公司 中矿国际工程设计研究院有限公司贵州正合 中矿国际工程设计研究院有限公司中矿国际工程设计研究院有限公司 中矿国际工程设计研究院有限公司中矿国际工程设计研究院有限公司二二O O一二年一月一二年一月 1 70 目目 录录 设 计 说 明 1 第一章 设计依据 3 第二章 矿井概况 4 第三章 抽放瓦斯系统 及瓦斯抽放基本参数 9 第四章 抽放方法及工艺 22 第五章 抽放钻孔施工工艺 28 第六章 抽放管路系统的选择及计算 31 第七章 瓦斯抽放泵站设备选型及管路布置 36 第八章 安全与监测 49 第九章 瓦斯利用方案 51 第十章 技术经济 52 附件 53 1 图纸和技术资料 54 2 管理制度 54 3 抽放钻场管理 54 4 采空区密闭抽放时的管理 56 5 报表管理 56 6 主要安全技术措施 60 7 有关操作规程 60 附件 1 抽放瓦斯管理制度 操作规程及主要安全技术措施 2 煤尘爆炸性鉴定报告 3 煤炭自燃倾向性等级鉴定报告 附图 1 瓦斯泵房安装示意图 2 供电系统示意图 3 管网布置及泵房位置示意图 4 瓦斯泵供水水池平 立面图 5 避雷针安装示意图 6 瓦斯泵房配电照明平面布置图 7 瓦斯泵房平 立面图 1 70 设设 计计 说说 明明 遵义县山盆镇遵沿煤矿 以下简称 遵沿煤矿 为技改扩能煤矿 设计生产能力 为 15 万吨 年 遵沿煤矿位于遵义县城北西 330 方向 直距 39km 川黔铁路及遵 崇 高 速公路 210 国道从矿区东侧约 18 公里处经过 距最近的川黔铁路董公寺火车站 运 距 34km 直距 31km 矿区有县级公路相通 距遵义县山盆镇 20km 运距 距遵 义市 36km 运距 距鸭溪电厂 71km 运距 交通方便 经济类型为私营企业 根据贵州省国土资源厅 2008 年 5 月颁发的遵义县山盆镇遵沿煤矿 采矿许可证 副本 证号 C5200000820359 矿区范围由 5 个拐点坐标圈定 矿区形状呈不规则 多边形 东西长 3 04km 南北宽 1 25 km 面积 3 6927km2 准采标高 1360m 1000m 拐点坐标见表 1 表 1 矿区范围拐点坐标 直角坐标 北京坐标 经纬坐标 编 号 XY经度纬度 13085651 0036372989 00106 42 37 27 52 41 23085480 0036372540 00106 42 21 27 52 35 33085510 0036370000 00106 40 48 27 52 35 43086730 0036370000 00106 40 47 27 53 15 53086730 0036373050 00106 42 39 27 53 16 该矿井可采煤层两层 煤层编号为 M5 M12 矿井采用斜井开拓方式 根据 遵义 县山盆镇遵沿煤矿 技改 开采方案设计 及相关图件 江苏第一工业设计院有限公 司 2011 5 该矿井首采回采工作面编号为 11121 遵沿煤矿大地构造位置处于扬子准地台的黔北台隆 地质构造上为位于高桥 山盆 向斜南东翼南段 总体为一单斜构造 地层产状为倾向 310 左右 倾角 20 26 平均 23 左右 根据江苏第一工业设计院有限公司 2011 年 12 提交的 遵义县山盆镇遵沿煤矿安全 设施设计 变更 中采用分源预测法预测的矿井瓦斯涌出量为 相对瓦斯涌出量为 24 01m3 t 绝对瓦斯涌出量为 8 36m3 min 根据 2007 年 10 月 17 日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 对煤与瓦斯突出矿区和突出危险矿区的煤矿建设项目 凡未进 行煤与瓦斯突出危险性鉴定的 一律按煤与瓦斯突出矿井设计 该矿井位于被划定为 有突出矿区危险的黔北矿区 因此矿井为煤与瓦斯突出矿井 根据中国矿业大学矿山开采与安全教育部重点实验室 2010 年 7 月提交的 贵州省 遵义县山盆镇遵沿煤矿 M12 煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告 及贵州省能源局文件 2 70 关于对遵义市工业和能源委员会的批复 黔能源发 2010 389 号 该矿 M12 煤层在 1000m 以上无 突出危险 该矿未对 M5 煤层进行鉴定 故该矿井按煤与瓦斯突出危险性设计 M12 煤 层按突出矿井无煤与瓦斯突出危险性区域进行设计管理 贵州省煤田地质局实验室 2007 年 4 月提交的 遵义县山盆镇遵沿煤矿各煤层煤尘 爆炸鉴定性报告 各煤层煤尘均无爆炸性 本次设计按煤尘无爆炸性进行设计和管理 贵州省煤田地质局实验室提交的 2007 年 4 月提交的 遵义县山盆镇遵沿煤矿各煤 层自燃倾向性鉴定性报告 各煤层均为 类不易自燃煤层 本次设计按 类不易自燃 设计和管理 为确保矿井安全生产 矿井在生产建设过程中采取预测预报 防治措施 效果检验 和安全防护的 四位一体 的综合防突措施 同时应委托有相应资质的单位对矿井煤 与瓦斯突出危险性进行鉴定 以确保矿井安全生产 根据国家安全生产监督管理局和国家煤矿安全监察局第 5 号令第十条 低瓦斯 煤 与瓦斯突出矿井应有抽放措施 并装备安全监测监控系统 根据 煤矿安全规程 2011 版 145 条规定和国家安全生产监督管理局安监总煤矿字 2005 133 号文 煤矿重大安全隐患认定办法 试行 及省煤炭局黔煤行管字 2004 225 号 关于加 强中小煤矿瓦斯抽放工作的通知 中的规定 要求凡属省内的低瓦斯矿井和煤与瓦斯 突出矿井都必须安装抽放系统并确保运行 所以该矿井必须安装抽放系统并确保运行 为贯彻执行党和国家 安全第一 预防为主 的安全生产方针 进一步落实国家煤矿 安全监察局提出的 先抽后采 监测监控 以风定产 十二字方针和 可保尽保 应 抽尽抽 先抽后采 煤气共采 的瓦斯治理原则 执行 防治煤与瓦斯突出规定 国 家总局第 19 号令 安监总煤装 2010 154 号 关于进一步加强煤与瓦斯突出防治 工作的通知 黔煤行管字 2010 158 号 关于贵州省低瓦斯 煤与瓦斯突出矿井瓦斯 治理方案的通知 黔煤行管字 2010 162 号 关于做好矿井瓦斯等级鉴定工作有关问 题的通知 及黔安监管办字 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 精神 遵沿煤矿决定建设瓦斯抽放系统 受煤矿业主委托 我公司对 遵沿煤矿进行瓦斯抽放系统设计 公司设计人员在对遵沿煤矿的煤层赋层 开拓开采 矿井通风 瓦斯涌出情况等进行了调研和分析后 认为遵沿煤矿具备抽放瓦斯条件 应尽快建立矿井瓦斯抽放系统 以便有效地进行瓦斯治理 遏制瓦斯事故 为矿井安 全生产创造条件 3 70 第一章第一章 设计依据设计依据 1 遵义县山盆镇遵沿煤矿安全设施设计 变更 及相关图件 江苏第一工 业设计院有限责任公司 2011 12 2 矿井抽放瓦斯工程设计规范 MT95018 96 3 矿井瓦斯抽采基本指标 AQ1026 2010 4 矿井瓦斯抽放规范 AQ1027 2010 5 煤炭工业小型矿井设计规范 GB50399 2006 6 煤矿安全规程 2011 版 7 防治煤与瓦斯突出规定 国家安监总局第 19 号令 8 关于进一步加强煤与瓦斯突出防治工作的通知 安监总煤装 2010 154 号 9 关于我省小型煤矿瓦斯抽放有关事宜的通知 黔煤办字 2005 161 号 10 设计人员赴现场收集的相关资料 11 设计委托书 4 70 第二章第二章 矿井概况矿井概况 2 1 概况 遵义县山盆镇遵沿煤矿 以下简称 遵沿煤矿 为技改扩能煤矿 设计生产能力 为 15 万吨 年 遵沿煤矿位于遵义县城北西 330 方向 直距 39km 川黔铁路及遵 崇 高 速公路 210 国道从矿区东侧约 18 公里处经过 距最近的川黔铁路董公寺火车站 运 距 34km 直距 31km 矿区有县级公路相通 距遵义县山盆镇 20km 运距 距遵 义市 36km 运距 距鸭溪电厂 71km 运距 交通方便 详见交通位置示意图 经 济类型为私营企业 根据贵州省国土资源厅 2008 年 5 月颁发的遵义县山盆镇遵沿煤矿 采矿许可证 副本 证号 C5200000820359 矿区范围由 5 个拐点坐标圈定 矿区形状呈不规则 多边形 东西长 3 04km 南北宽 1 25 km 面积 3 6927km2 准采标高 1360m 1000m 拐点坐标见表 2 1 表 2 1 矿区范围拐点坐标 编 号XY 13085651 0036372989 00 23085480 0036372540 00 33085510 0036370000 00 43086730 0036370000 00 53086730 0036373050 00 矿区位于云贵高原北部的大娄山山脉中段 地形起伏较大 山峦迭嶂 沟谷纵横 平地少见 地形总体上受区域性地质构造和岩性控制 属构造剥蚀山地地貌为主的中 山地区 山脉走向与总体构造线方向和地层走向基本一致 其总体地势主要呈近东西 向展布的脊状山脉和沟谷 其次为近南北向的羽状冲沟和溶蚀沟槽 南部较高 中部 及北部相对较低 呈向北倾斜的斜坡地貌 矿区最高点位于矿区中部的南山 标高 1494 0m 最低点为矿区北西部的河坝 标高 1109 00m 相对高差约 385m 矿区属中亚热带季风性湿润气候区 气候特征为夏无酷署 冬无严寒 气候温和宜 人 降雨充沛 生长季长 据遵义县气象局多年气象资料统计 年平均气温 14 7 极端最高气温 37 5 1952 年 7 月 3 日 极端最低气温 6 9 1977 年 1 月 30 日 年平均无霜期 265 天 年日照时数 1114 3 小时 地势较高地区有雨淞 凝冻和倒春寒 等灾害性天气 年平均降水量为 1057 1 丰水期多集中在 5 9 月 占全年降水量 的 70 50 平水期为 4 月 11 月 降水量占全年的 12 32 枯水期为 12 月至次年 3 月 占全年降水量的 17 16 年平均蒸发量为 409 2 年平均相对湿度为 79 各 月平均相对温度变化不大 区内属长江流域赤水河水系 其北东 南外围发育有混子河及观音寺河 两河流常 5 70 年有水 流量大 由南东向北西径流 汇入赤水河一级支流桐梓河 观音寺河距矿区 约 4 7km 在 32 号泉一带河床最低标高为 675m 也为当地最低侵蚀基准面 矿区内煤 层最低标高 350m 左右 矿井允许开采最低标高为 1000m 煤炭储量高于当地最低侵蚀 基准面标高 降雨是地下水的主要补给来源 根据 中国地震动参数区划图 GB18306 2001 矿区地震烈度为 度 地震动 峰值加速度为 0 05g 遵沿煤矿交通位置图 太白镇 青岗塘镇 黄杨镇 宽阔镇 温泉镇 坪乐 旺草镇 大路槽 小关 郑场镇 蒲场镇 风华镇 枧坝镇 茅垭镇 姚家坪 大垭口 火丘坝 汪五垭 马路垭 干溪子 野茶 沿江 分水岭 银坪 小河口 狮山 箐口 萝柏 水溪 余家湾 兴隆场 底坝 辅乐 冬瓜坪 清源 金承 王家寨 大屋基 下寺 岩坪 联坝 店子河坝 林岩 堡上 蒋家桃 黄鱼江 屋基堡 绥阳县 黄鱼桥 新站镇 大河镇 楚米镇 燎原镇 娄山关镇 高桥镇 茅石镇 官仓镇 花秋镇 九坝镇 马鬃 黄连 仙源镇 官店镇 合理 楠木 四合头 长岗 沙坝 王家坪 梅子水 蒲家 烂泥垭 夜郎镇 桐梓县 板桥镇 泗渡镇 沙湾镇 高坪镇 团泽镇 毛石镇 芝麻镇 山盆镇 松林镇 金鼎山镇 海龙镇 董公寺镇 高桥镇 巷口镇 乐山镇 龙坑镇 深溪镇 三岔镇 石板镇 鸭溪镇 龙坪镇 苟江镇 三合镇 源村镇 茅粟镇 团溪镇 喇叭镇 虾子镇 三渡镇 新舟镇 永乐镇 黄家坝镇 新蒲镇 绿塘 工农 铁厂 九龙 仁江 大屋基 金塘 杨绿 忠庄镇 遵义县 遵义市 市政府驻地 县政府驻地 乡 镇政府驻地 村政府驻地 铁路 高速公路 县道 矿区位置 国道 省道 乡村公路 图 例 四面山 遵沿煤矿 比例尺 1 570000 6 70 2 2 矿井地质及煤层特征 矿区内出露的地层较简单 自下而上出露的地层有 二叠系中统茅口组 P2m 上 统龙潭组 P3l 和长兴组 P3c 三叠系下统夜郎组 T1y 和茅草铺组 T1m 以及 第四系 Q 其中龙潭组是本区的含煤地层 遵沿煤矿有可采煤层两层 煤层编号为 M5 M12 分布于龙潭组中上部和底部 M5 煤层赋存于龙潭组中上部 煤层厚度 0 82m 1 01m 平均厚度 1 06m 该煤层在矿 区范围内均可采 一般不含夹矸 煤层结构简单 属薄煤层 M12 煤层赋存于龙潭组近底部 上距 M5 煤层 16 78 27 87m 平均 20m 煤层厚度 0 88m 平均厚度 1 0m 不含夹矸 结构简单 该煤层在矿区范围内均可采 属薄煤 层 可采煤层特征表见表 2 2 表 2 2 可采煤层特征表 煤层厚度 m 顶底板岩性序 号 煤层 名称 最小最大平均 煤层 间距 m 稳定 性 煤层倾 角 度 煤种 顶板底板 1M50 901 201 06 较稳 定 20 26无烟煤泥岩粉砂岩 2M120 81 21 0 20 较稳 定 20 26无烟煤泥灰岩粘土岩 根据煤炭分类国家标准 GB5751 86 确定矿区内可采煤层属低 中灰 中高硫 高发热值无烟煤 见表 2 3 表 2 3 煤质特征表 煤层 编号 灰分 Ad 挥发分 Vdaf 水分 Mad 硫分 St d 发热量 Qnet ar MJ k g 煤类 M521 158 150 971 929 731无烟煤 M1213 07 271 271 8129 125无烟煤 2 3 矿井生产能力及服务年限 1 矿井储量及设计生产能力 遵沿煤矿保有资源量为 499 1 万吨 可采储量为 289 7 万吨 设计生产能力 15 万 吨 年 年工作日 330 天计算 则日生产能力为 455t d 2 矿井服务年限 服务年限约为 13 7 年 2 4 矿井开拓与开采 2 4 1 开拓方式及采煤方法 7 70 根据江苏第一工业设计院有限公司江苏第一工业设计院有限公司 2011 年 12 提交的 遵义县山盆镇遵沿煤矿安全设施设计 变更 及相关图件 矿井采用斜井开拓方式 矿井利用现有的工业广场 布置在矿区南部煤层露头线附近且基本已形成 在场区内 布置有主斜井 副斜井 回风斜井 根据矿井现已施工形成的巷道情况 矿井采用斜 井开拓 全矿划分为一个水平二个采区开采 主斜井 副斜井 回风斜井均已形成 主斜井 副斜井和回风斜井井口均位于 M12 煤层顶板开口布置 穿层布置 主斜井井 口标高为 1272m 按 165 方位 19 坡度向下掘 落平于 1050m 落平后布置皮带 石门 副斜井井口标高为 1284m 按 165 方位 21 坡度向下掘 落平于 1050m 落平后布置轨道石门 回风斜井井口标高为 1291m 按 168 方位 21 坡度向下掘 落平于 1050m 落平后布置回风石门 通过联络巷联通 形成了矿井首采区开拓 通 风系统 在副斜井 1100m 标高开口布置轨道石门 揭 M12 煤层后 沿 M12 煤层走向 向东布置首采面运输巷 现已掘约 280m 在副斜井 1150m 标高布置轨道石门 揭 M12 煤层后 沿 M12 煤层走向向东布置首采面回风巷 现已掘至工作面开切眼位置 一采区开拓 采区巷道基本形成 本次设计均全部利用 二采区开采时 将主斜井 副斜井和回风斜井延伸至 1000m 标高后 布置井底车 场 皮带石门和回风石门 通过联络巷联通后形成二采区的开拓系统 设计首采工作面布置在一采区东翼 M12 煤层中 编号为 11121 工作面运输巷位于 1100m 标高 通过 1100 轨道石门与副斜井连接 工作面运输巷直接与主斜井连通 首采工作面回风巷上界标高为 1150m 通过 1150 轨道石门与副斜井连接 通过回风 石门与回风斜井连通 在首采面区域矿区东部边界保护煤柱线附近布置开切眼联通首 采面的运输 回风巷形成回采系统 表 2 4 矿井井筒特征 井口坐标断面 m2 井筒名称 XYZ 方位角 倾角 支 护掘进断面净断面 主斜井 308558636371938 1272m16519 锚 喷 11 9611 08 副斜井 308557936371975 1284m16521 锚 喷 8 88 0 回风斜井 308558536372040 1291m16821 锚 喷 9 778 95 回采工作面采用普通机械化采煤工艺 煤电钻 GMZ 12 型 打眼开缺口 MG110 265 BWD 型双滚筒采煤机落煤 装煤 工作面配备 SGB630 220 刮板运输机运输 运输巷采用 SGZ630 40 刮板运输机转载 DSJ65 20 2 75 型固定式可伸缩带式输送机 运输 工作面走向长度为 850 1040m 倾斜长度为一般为 110m 首采工作面布置在井 筒东翼 M12 煤层内 编号为 11121 矿井以一个回采工作面 两个掘进工作面满足 15 万吨 年生产能力 8 70 2 4 2 矿井通风方式 通风方式为中央并列式 通风方法为机械抽出式 新鲜风流由主斜井 副斜井进入 乏风通过矿井的回风斜井排出 回采工作面和各掘进工作面均采用独立通风 回采工 作面采用 U 型通风 掘进工作面通风采用压入式 2 4 3 通风系统 主要通风线路为 主 副斜井 采面运输巷 工作面 采面回风巷 回风斜井 地面 2 4 4 矿井通风设备及配风 根据 遵义县山盆镇遵沿煤矿安全设施设计 变更 提供的资料 矿井主扇选用 FBCDZ 6 18B 型轴流式通风机二台 一台工作 一台备用 风量 26 86m3 S 静压 172 2403Pa 660v 防爆电动机 功率 110Kw 2 选用 FBD 6 3 2 15kw 矿用防爆压入式对旋轴流局部通风机为掘进工作面通风 风量 458 295m3 min 全压为 525 6125Pa 功率 15kw 2 矿井配风量为 容易时期 44m3 s 困难时期 55m3 s 回采工作面配风 Q采 13m3 s 困难时期瓦斯抽放巷配风 Q采 11 2m3 s 掘进工作配风 Q掘 10 2 m3 s 硐室配风 Q硐 3m3 s 其它配风 Q其它 8m3 s 2 5 矿井瓦斯等级 根据江苏第一工业设计院有限公司 2010 年 12 提交的 遵义县山盆镇遵沿煤矿安全 设施设计 变更 中采用分源预测法预测的矿井瓦斯涌出量为 相对瓦斯涌出量为 24 01m3 t 绝对瓦斯涌出量为 8 36m3 min 根据 2007 年 10 月 17 日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 对煤与瓦斯突出矿区和突出危险矿区的煤矿建设项目 凡未进 行煤与瓦斯突出危险性鉴定的 一律按煤与瓦斯突出矿井设计 该矿井位于被划定为 有突出矿区危险的黔北矿区 因此矿井为煤与瓦斯突出矿井 2 6 矿井供电电源 矿井现已建成双回路 两回路均取自山盆变电站的不同母线段 线路规格为 LGJ 3 70 供电距离约 8km 两趟线路构成可靠的矿井供电电源 9 70 第三章第三章 瓦斯抽放基本参数瓦斯抽放基本参数 3 1 矿井瓦斯 3 1 1 矿井瓦斯涌出情况 根据江苏第一工业设计院有限公司 2010 年 12 提交的 遵义县山盆镇遵沿煤矿安全 设施设计 变更 中采用分源预测法预测的矿井瓦斯涌出量为 相对瓦斯涌出量为 24 01m3 t 绝对瓦斯涌出量为 8 36m3 min 根据 2007 年 10 月 17 日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 对煤与瓦斯突出矿区和突出危险矿区的煤矿建设项目 凡未进 行煤与瓦斯突出危险性鉴定的 一律按煤与瓦斯突出矿井设计 该矿井位于被划定为 有突出矿区危险的黔北矿区 因此矿井为煤与瓦斯突出矿井 3 1 2 瓦斯涌出量预测及变化规律分析 贵州省能源局文件 黔能源发字 2009 306 号 关于遵义市煤炭局 关于呈报 2009 年度煤矿瓦斯等级鉴定结果的报告 批复 遵沿煤矿矿井瓦斯绝对涌出量 1 09m3 min 二氧化碳绝对涌出量 0 67m3 min 瓦斯相对涌出量为 6 78m3 t 二氧化 碳相对涌出量 4 18m3 t 经鉴定该矿井为低瓦斯矿井 贵州省能源局文件 黔能源发字 2010 701 号 关于遵义市工业和能源委员会 关 于呈报 2010 年度煤矿瓦斯等级鉴定结果的报告 批复 遵沿煤矿为在建矿井无采区 投产 无产量鉴定无具体数量 经鉴定该矿井为低瓦斯矿井 由于近二年矿井处于基建时期 瓦斯鉴定时期没有采煤工作面 矿井瓦斯涌出量相 差较大 不能作为设计依据 也不能作为推测各水平煤层瓦斯涌出量的依据 因此 本设计采用 遵义县山盆镇遵沿煤矿安全设施设计 变更 中矿井各煤层的煤质相关 数据和计算结果 1 瓦斯参数 矿井没有作过系统的地质工作 未能提供瓦斯放散初速度 瓦斯梯度 煤层透气性 系数 等瓦斯参数及其它有害气体情况 中化地质矿山总局贵州地质勘查院 2007 年 9 月提交的 贵州省遵义县山盆镇遵沿煤矿储量核实报告 中没有提供瓦斯资料 1 瓦斯风化带 矿山未采风氧化带煤层样 根据矿山原生产井及老窑开采情况 煤层风氧化带为煤 层露头往下约 30m 因此本次工作风氧化带下界定为煤层露头线沿煤层往下 30m 10 70 2 瓦斯压力 根据中国矿业大学矿山开采与安全教育部重点实验室 2010 年 7 月提交的 贵州省 遵义县山盆镇遵沿煤矿 M12 煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告 及批复文件 得知遵 沿煤矿在 1000m 标高 M12 煤层实测瓦斯压力为 0 15MPa M5 煤层未作煤与瓦斯突出鉴 定 无瓦斯压力值 按经验公式计算 P 2 03 10 13 H 1000 H 煤层开采水平 距地表垂深 m 本矿取 P 8H 1000 在 1000m 矿井瓦斯压力见表 3 1 表 3 1 各煤层实际最大开采垂深及煤层瓦斯压力计算表 煤层编号 M5M12 标高 m 10001000 垂深 m 293270 深部 煤层瓦斯压力 Mpa 2 340 15 3 各煤层瓦斯含量 设计根据经验公式计算矿井开采各煤层的瓦斯含量 根据中化地质矿山总局贵州地 质勘查院 2007 年 9 月提交的 贵州省遵义县山盆镇遵沿煤矿资源 储量核实报告 矿 井各煤层的煤质特征表为 3 1 2 可采煤层煤层特征见表 3 2 表 表 3 2 煤质特征表 煤层 编号 灰分 Ad 挥发分 Vdaf 水分 Mad 硫分 St d 发热量 Qnet ar MJ k g 煤类 M521 158 150 971 929 731无烟煤 M1213 07 271 271 8129 125无烟煤 表 3 3 可采煤层特征表 煤层厚度 m 顶底板岩性序 号 煤层 名称 最小最大平均 煤层 间距 m 稳定性 煤层倾 角 度 煤种 顶板底板 1M50 901 201 06较稳定20 26无烟煤泥岩粉砂岩 2M120 81 21 0 20 较稳定20 26无烟煤泥灰岩粘土岩 根据 采矿工程设计手册 煤层瓦斯含量经验公式 当 Vr 15 可用下式计算 y n fnf ff yx K pf wevb p a wA www 8 9 100 31 01 098 0 100 5 65 146 0 式中 Wx 在 P t 条件下的吸附瓦斯含量 m3 t WY 在 P t 条件下的游离瓦斯含量 m3 t 11 70 Af 煤中灰分 各层煤的灰分见上表 3 2 Wf 煤中水分 各层煤的水分见上表 3 2 煤的视密度 t m3 en 温度系数 P t n 007 0 993 0 02 0 fn 煤的孔隙率 查 采矿工程设计手册 下册表 8 7 10 得 a 2 4 0 21Vf或查 采矿工程设计手册 下册表 8 7 13 b 1 0 004Vf或查 采矿工程设计手册 下册表 8 7 13 P 煤层瓦斯压力 Mpa P 2 03 10 13 H 1000 H 煤层开采水平距 地表垂深 m 本矿取 P 8H 1000 M12 煤层做了突出鉴定 在 1000m 处瓦斯压力为 0 15pa 经计算经计算各煤层瓦斯压力见表 3 1 KY 相当于煤层瓦斯压力下的瓦斯压缩系数 t C 查手册表 8 7 14 得 Kr 1 0 t 温度 取 t 20 计算矿井各煤层瓦斯含量见下表 3 4 表 3 4 矿井各煤层瓦斯含量 最低标高 1000m 煤层 Af Wf Vr Fn H m KY T C t m3 ab P MPa en 瓦斯含量 m3 t M521 150 978 1582931 02201 44 11 0 97 2 340 1 490 18 3 M12131 277 2782701 02201 43 93 0 97 0 150 1 495 8 矿井投产后 应及时进行矿井瓦斯参数进行测定 按实际测定数据对矿井风量进行 调整 4 煤层残存瓦斯含量 根据各煤层的煤质指标查 AQ1018 2006 标准并采用以下公式计算 各煤层残存 瓦斯含量 WC Wc1 100 100 1 0 31Wf ff WA 式中 Wc 原煤残存瓦斯含量 m3 t Wc1 纯煤瓦斯含量根据 AQ1018 2006 矿井瓦斯涌出量预测方法 查表选取为 4m3 t Af 煤中的灰分 Wf 煤中的水分 根据以上公式代入相关参数得各煤层残存瓦斯量含量表 3 5 3 5 矿井各煤层残存瓦斯含量表 12 70 煤层 M5M12 Wc m3 t 2 192 17 3 煤层透气性系数 由于本矿储量核实报告未提供煤层透气性系数等相关瓦斯资料 本次设计无法计算 煤层透气性系数 建议矿方对煤层透气性进行测定 4 瓦斯梯度 矿井露头位于 1290m 标高左右 瓦斯风氧化带煤层位于露头下 30m 瓦斯含量值按 2 m3 t 划定 矿井最低可开采标高煤层为 1000m 预测此标高 M5 M12 的瓦斯含量分 别为 18 3 m3 t 5 8 m3 t 以此推算煤层埋深为 1290 30 1000 260m 瓦斯增量分别 为 18 3 2 16 3 m3 t 5 8 2 3 8 则煤层瓦斯梯度分别为 16 3 260 0 0627 m3 t 1 m 5 8 260 0 0146 m3 t 1 m 5 煤 岩 与瓦斯 二氧化碳 突出危险性 根据 2007 年 10 月 17 日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 对煤与瓦斯突出矿区和突出危险矿区的煤矿建设项目 凡未进 行煤与瓦斯突出危险性鉴定的 一律按煤与瓦斯突出矿井设计 遵义县所在黔北矿区 被划定为突出矿区 煤矿于 2010 年 1 月委托中国矿业大学矿山开采与安全教育部重点实验室对 M12 煤 层进行煤与瓦斯突出鉴定 鉴定结论 本矿 1000m 标高以上的 M12 煤层无突出危险性 并经省能源局批复 根据贵州省能源局文件 关于对遵义市工业和能源委员会的批复 黔能源发 2010 389 号 该矿 M12 煤层在 1000m 以上无突出危险 该矿未对 M5 煤层进行鉴 定 M5 M12 之间存在 M8 煤层 0 4 0 8m M9 煤层 0 4 0 8m 预计有突出危险 故该矿井按煤与瓦斯突出危险性设计 M12 煤层按非突煤层设计和管理 建议该矿对 M5 煤层进行鉴定 按鉴定结果进行管理 相邻的丁村煤矿对 C4 煤层做了突出鉴定 在 800m 以上没有突出危险 C2 煤层未 作突出鉴 周围矿井未发生过煤层突出事故 3 1 3 矿井瓦斯涌出量计算 一 瓦斯涌出量预测及变化规律分析 本矿准采面积为 3 6927km2 准采深度为 1360m 1000m 根据煤层的赋存情况 采用斜井开拓方式 沿煤层倾斜方向划分划分一个水平 水平标高为 1050m 划分为 二个采区 设计根据 矿井瓦斯涌出量预测方法 AQ1018 2006 标准 采用分源预测法对矿 井相对瓦斯涌出量进行预测 13 70 二 未抽采前矿井瓦斯涌出量 根据 矿井瓦斯涌出量预测方法 AQ1018 2006 标准 采用分源预测法对矿 井的瓦斯涌出量进行预测 1 回采工作面相对瓦斯涌出量预测 0q采 Kn q1 q2 式中 q采 回采工作面相对瓦斯涌出量 m3 t Kn 瓦斯涌出不均衡系数 取 1 2 1 各煤层开采时本煤层瓦斯涌出量 薄及薄煤层不分层开采时 开采层瓦斯涌出量可由式 A 1 计算 式中 q1 开采层相对瓦斯涌出量 m3 t K1 围岩瓦斯涌出系数 取 1 3 K2 工作面丢煤 瓦斯涌出系数 用回采率的倒数计算 K3 采区内准备巷道预排瓦斯对开采层瓦斯涌出影响系数 查相关标准 采用长壁后退式回采时按下式计算 K3 L 2h L 150 2 13 150 0 85 m 开采层厚度 m M 工作面采高 m W0 煤层原始瓦斯含量 m3 t Wc 煤层残存瓦斯含量 m3 t 见表 3 5 2 邻近层瓦斯涌出量 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 M 工作面采高 m i 第 i 个邻近层瓦斯排放率 查 AQ1018 2006 图 D 1 取 W0i 第 i 个邻近层煤层原始瓦斯含量 m3 t Wci 第 i 个邻近层煤层残存瓦斯含量 m3 t 根椐以上公式按照 AQ1018 2006 标准附录及附图选取参数 将以上各参数代入 公式计算 并考虑上层开采时 邻近层释放瓦斯的影响 得各煤层在不同水平最低开 采标高开采时 采煤工作面本煤层及邻近层瓦斯涌出量如表 3 6 14 70 表 3 6 在 1000m 标高开采 M12 煤层未抽采前时采面瓦斯涌出量计算表 煤层 编号 K1K2 K3 与开采层 间距 m 煤层 厚度 m 采高 m 原始瓦斯 含量 w0 m3 t 开采层 消突后 含量 m3 t 残存瓦斯 wc 含量 m3 t 开采层消突后 瓦斯涌出量 m3 t 开采层 M121 31 050 85 1 01 05 8 2 174 2 邻近层 M5 20601 061 0618 3 2 199 67 合计 13 88 开采层 M51 31 050 85 1 01 08 63 2 177 47 合计 7 47 根据以上计算可知道 未经抽采前 1000m 水平标高以上开采 M12 煤层时回采工作面 相对瓦斯涌出量最大 影响矿井整体瓦斯涌出量也是最大 因此 以下计算将以开采 M12 煤层时的相对瓦斯涌出量 13 88m3 t 作为一水平以上的设计依据 2 掘进工作面瓦斯涌出量预测 q 掘 Kn q3 q4 1 2 q 03 VLDVq 04c WWVSq 式中 q掘 掘进工作面绝对瓦斯涌出量 m3 min q3 掘进巷道煤壁瓦斯涌出量 m3 min Kn 瓦斯涌出不均衡系数 取 1 2 q4 掘进落煤瓦斯涌出量 m3 min D 巷道断面内暴露煤壁面的周边周长 薄及中厚层为 2m m 开采层煤厚 厚煤层为 2h b h b 分别为巷道高度与宽度 巷道平均掘进速 m min 取 0 0028 L 巷道长度 m 煤壁瓦斯涌现初速度 m3 m2 q0 0 026 0 0004 Vr 2 0 16 W0 0 q S 掘进巷道断面 m2 煤的密度 t m3 Vr 煤的挥发分 W0 煤层瓦斯含量 m3 t Wc 煤层残存瓦斯涌出量 m3 t 根椐表 3 1 8 选取 则 Q掘 Kn q3 q4 Kn D V q0 2 1 s V W0 WC V L 将以上各参数代入上式计算 并考虑上层开采时 邻近层释放瓦斯的影响 得各煤 层掘进工作面的绝对瓦斯涌出量见表 3 7 15 70 表 3 7 各煤层掘进面瓦斯涌出量计算表 煤层 Vr t m3 s m2 煤厚 D m V m min L m q0 m3 m2 W0 m3 t Wc m3 t Q掘 m3 min M512 631 597 30 911 820 00266000 14424 822 190 59 M1211 661 567 31 282 560 00266000 05710 172 170 30 按以上结果取 1000m 水平标高以上开采时 掘进工作面最大瓦斯涌出量为 Q掘 0 59m3 mim 3 生产采区瓦斯涌出量 nn iii i 11 0 KqA1440q A i q 掘 采 区 式中 q区 生产采区相对瓦斯涌出量 m3 t K 生产采区内采空区瓦斯涌出系数 查表取 q采 i 第 i 个回采工作面相对瓦斯涌出量 m3 t Ai 第 i 个回采工作面的日产量 按矿井生产能力的 90 计算 t q掘 第 i 个掘进工作面绝对瓦斯涌出量 取同标高预测最大值 m3 min A0 生产采区平均日产量 t 生产采区瓦斯涌出量计算见表 3 8 表 3 8 生产采区瓦斯涌出量计算表 煤层 采面瓦斯涌 出量 m3 t 掘进瓦斯涌 出量 m3 min 工作面产量 t 采区产量 t 采空区涌出 系数 K 采区瓦斯 涌出量 m3 t M1213 880 64514721 319 62 M57 471 184514721 310 74 矿井瓦斯涌出量 式中 q井 矿井相对瓦斯涌出量 m3 t q区 第 i 个生产采区相对瓦斯涌出量 m3 t A0i 第 i 个生产采区平均日产量 t K 已采采空区瓦斯涌出系数 查表取 16 70 矿井瓦斯涌出量计算见表 3 9 表 3 9 矿井瓦斯涌出量计算表 煤层 矿井产量 t d 采区产量 t d 采区瓦斯涌 出量 m3 t 采空区涌出 系数 K 矿井相对瓦斯涌 出量 m3 t 矿井绝对瓦斯涌出 量 m3 min M1247247219 621 324 018 36 M547247210 741 313 964 58 设计根据 矿井瓦斯涌出量预测方法 AQ1018 2006 标准 采用分源预测法对 矿井瓦斯涌出量进行预测 经计算矿井在开采范围内 在 1000m 水平未抽放前开采 M12 煤层开采时瓦斯涌出量最大 其中采煤工作面相对瓦斯涌出量为 13 88m3 t 绝对 瓦斯涌出量为 4 35m3 min 2 个煤巷掘进工作面绝对瓦斯涌出量为 2 0 3 0 6m3 min 矿井相对瓦斯涌出量为 24 01m3 t 矿井绝对瓦斯涌出量为 8 36m3 min 3 矿井瓦斯等级 设计采用预测的瓦斯涌出量作为设计的依据 即即未经抽采前 矿井 1000m 标高以 上开采时 相对瓦斯涌出量为 24 01m3 t 绝对瓦斯涌出量为 8 36m3 min 根据 2007 年 10 月 17 日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 矿井在划定的按突突出区域 经鉴定在 1000m 标高以上的 M12 煤层无突出危险性 该矿未对 M5 煤层进行鉴定 故该矿井按煤与瓦斯突出危险性设计 M12 煤层按非突煤层设计和管理 建议该矿对 M5 煤层进行鉴定 按鉴定结果进行管理 3 2 矿井抽放瓦斯的必要性 根据 煤矿瓦斯抽采基本指标 AQl026 2006 的规定 有下列情况之一的矿井 必须建立地面永久抽放瓦斯系统或井下临时瓦斯抽放系统 1 1 个采煤工作面的瓦斯涌出量大于 5m3 min 或 1 个掘进工作面瓦斯涌出量大于 3m3 min 用通风方法解决瓦斯问题不合理的 2 矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的 大于或等于 40m3 min 年产量 1 0 1 5Mt 的矿井 大于 30m3 min 年产量 0 6 1 0Mt 的矿井 大于 25m3 min 年产量 0 4 0 6Mt 的矿井 大于 20m3 min 年产量小于或等于 0 4Mt 的矿井 大于 15m3 min 3 开采有煤与瓦斯突出危险煤层的 17 70 下面从四个方面来分析本矿井瓦斯抽放的必要性 a 从瓦斯涌出量的计算结果来看 根据预测结果 回采工作面绝对瓦斯涌出量为13 88m3 t 大于8m3 t 因此 从瓦斯 涌出的现状分析 已符合建立瓦斯抽放系统的必要条件 所以 必须采取瓦斯抽放措 施 保证矿井安全生产 b 从矿井通风能力来看 采掘工作面实行瓦斯抽放的必要性判断标准是 采掘工作面稀释瓦斯所需的风量大 于设计配风量 即下式成立时 抽放瓦斯才是必要的 60 qk Q c 绝 式中 Q 采掘工作面设计配风量 m3 s q绝 工作面瓦斯相对涌出量 m3 min c 采掘工作面允许的瓦斯浓度上限 k 瓦斯涌出不均衡系数 取 1 4 2 0 据计算 采煤工作面稀释瓦斯所需的风量为10 53m3 s 而设计根据煤层通风断面积 风速等因素综合确定的配风量为13m3 s 能够满足实际需要 c 从消突措施看 遵沿煤矿属煤与瓦斯突出矿井 在揭煤时要及时对各煤层进行煤与瓦斯突出危险性 进行鉴定 并根据揭穿各煤层的实际情况重新验证各煤层的突出危险性 在未做出鉴 定之前 按各煤层均有突出危险性进行设计和管理 严格执行 防治煤与瓦斯突出规 定 要求的区域综合防突措施和局部综合防突措施 防止瓦斯突出事故 1 针对矿井各煤层采取的区域综合防突措施 开采解放层 将上部煤层作为解放层开采 消除下部煤层的突出危险性 顺层钻孔预抽煤层瓦斯消突 顶板穿层钻孔预抽上部煤层瓦斯消突 煤层开采时 在预抽工作面进风巷 回风巷 布置顶板穿层钻孔 预抽煤层瓦斯和消突 在开采煤层预抽采面进风巷进行本煤 层顺层钻孔预抽 2 针对矿井各煤层的区域综合防突措施 开采解放层消突 由于矿井未对各煤层进行煤与瓦斯突出危险性鉴定 因此无法 掌握各煤层的突出危险参数 根据可采煤层的层间距较大的特点 上部煤层开采 时对其下部煤层能起到一定的保护作用 布置底板瓦斯抽采巷提前大面积的预抽消突 顺层钻孔预煤层瓦斯消突 3 全矿各煤层开采时采取的局部综合防突措施 18 70 石门揭煤超前钻孔预抽消突 煤巷掘进先抽后掘的本煤层超前钻孔预抽消突 采煤工作面本煤层顺层钻孔预抽消突 因此 从防治煤与瓦斯突出的角度 必须采取瓦斯抽放措施进行消突 d 从资源利用和环保的角度看 瓦斯是一种优质洁净的能源 将抽出的瓦斯加以利用 可以变害为宝 改善能源结 构 保护大气环境 取得显著的经济效益和社会效益 从资源利用和环保的角度看 也有必要建立永久瓦斯抽放系统 进行瓦斯抽放 变被动开发为主动开发 3 3 抽放瓦斯的可行性 本矿井目前尚无煤层透气性系数 钻孔瓦斯流量衰减系数等实测资料 煤层透气性系数是煤层瓦斯流动难易程度的标志 见表 3 11 表 3 11 开采层预抽瓦斯难易程度分类表 煤层瓦斯抽放难易程度钻孔流量衰减系数 d 1 煤层透气性系数 m2 Mpa2 d 容易抽放 0 003 10 可以抽放0 003 0 0510 0 1 较难抽放 0 05 0 1 煤层透气性系数预测 计算公式 O 1 c 22 1y CQ ln m P P 式中 透气性系数 m2 MPa2 d 1 测压孔 M1距排放孔 Mc 的距离 c 排放孔半径 取 0 055m QO 当大气压力等于 0 101325MPa 时的钻孔流量 3 d m 煤层厚度 Py 排放孔瓦斯压力 P1 测压孔绝对瓦斯压力 MPa C 系数 C 1 634 10 3 由于矿井在地勘阶段并未做相应的工作 因此建议在今后开采过程中进行这项工作 以对煤层瓦斯抽放提供可靠的基础资料 便于瓦斯抽放的管理 3 2 抽放瓦斯系统选择 抽放系统 般有两种选择 一种是将抽放泵站布置在井下靠近抽放地点的进风流中 这样可以减少抽放管路的长度 并随时根据抽放地点的需要改变抽放泵的位置 节省 19 70 管路投资 其必要条件是抽放管路排出的瓦斯排到采区回风巷或总回风巷后 经较短 时间内稀释后瓦斯浓度不超限 或者通过管道将抽出的瓦斯排放到地面 另一种情况是矿井抽放系统服务时间长 抽放泵安设在地面 不需在井下打专门的 硐室 供电 供水及日常维护管理都比井下方便 根据本矿井具体情况 瓦斯抽放方式宜采用矿井地面集中抽放 故遵沿煤矿设计选 择为地面固定抽放系统 瓦斯抽放泵站选择在工业场地东南部距风井口及主要建筑物 50m 以外的位置 3 3 矿井年抽放量 3 3 1 矿井瓦斯储量 矿井瓦斯储量是指在煤田开发过程中能够向矿井排放瓦斯的煤层及围岩所赋存的瓦 斯总量 瓦斯储量可按下式计算 Wk W1 W2 W3 式中 Wk 矿井瓦斯储量 万 m3 W1 可采煤层瓦斯储量总和 万 m3 n i ii XAW 1 111 矿井每一可采煤层煤炭储量 万 m3 i A1 n 矿井可采煤层数 每一可采煤层的瓦斯含量 m3 t i X1 W2 可采煤层采动影响范围内的不可采邻近煤层的瓦斯储量总和 万 m3 n j ii XAW 1 222 可采煤层受采动影响范围内每一个不可采煤层的煤炭储量 万 t 受采 i A2 动影响范围 上邻近层取 50m 60m 下邻近层取取 20m 30m 可采煤层采动影响范围内的每一不可采煤层的瓦斯含量 m3 t i X2 n 矿井可采煤层采动影响范围内的不可采煤层数 W3 围岩瓦斯储量 万 m3 当围岩瓦斯很小时 W3 0 若瓦斯含量较大时 可实测或按下式计算 213 WWKW K 围岩瓦斯储量系数 一般取 K 0 05 0 20 计算瓦斯储量结果见表 3 12 表 3 12 可采煤层瓦斯储量 煤层储量 煤层瓦斯含 量 瓦斯储量 万 m3 水平标 高 煤层编 号 万 t m3 t 煤层瓦斯储量围岩瓦斯储量 合计 万 m3 M5252 218 34615 26461 53 5076 79 1000m 以上 M12234 95 81362 42136 24 1498 66 20 70 合计 413 97 3881 70 5977 686575 45 从计算结果看 矿井瓦斯储量为 6575 万 m3 这为矿井瓦斯开发利用提供了充足的 资源条件 3 5 2 矿井瓦斯来源分析 1 回采工作面瓦斯涌出构成一是来自开采煤层瓦斯涌出 二是来自开采层影响范 围之内邻近层煤层瓦斯涌出 包括上邻近层和下邻近层 影响范围一般在上邻近层约 80 米 下邻近层约 40 米 2 掘进工作面瓦斯涌出构成一是指掘进巷道煤壁瓦斯涌出 二是来自掘进落煤的 瓦斯涌出 3 矿井瓦斯涌出量为全矿井内全部生产采区和已生产采区 包括其它辅助巷道 瓦斯涌出量之和 经过对以上数据分析 煤矿瓦斯主要来源于掘进工作面 回采工作面和采空区 因 此 矿井开始生产时 要对掘进工作面 回采工作面和采空区进行瓦斯抽放 以降低 其瓦斯涌出量并消除突出危险性 达到该矿井瓦斯抽工作的目的 3 4 瓦斯抽放基本参数的确定 3