煤矿瓦斯抽采设计.doc

富源县大河镇大沟煤矿
瓦斯抽采工程初步设计说明书
曲靖市煤炭设计研究院
二〇一二年三月
富源县大河镇大沟煤矿
瓦斯抽采工程初步设计说明书
工程编号:SC201210
矿井设计生产能力:6万t/a
抽采工程规模:2.04m3/min
项目负责:
总工程师:
院长:
曲靖市煤炭设计研究院
二〇一二年三月
参加设计人员

目录
前言
第一章矿井概况 (1
第一节井田概况 (1
第二节煤层赋存情况 (2
第三节地质构造情况 (9
第四节矿井开拓及开采 (9
第五节矿井开采技术条件 (11
第二章瓦斯抽采设计参数 (19
第一节煤层瓦斯基本参数 (19
第二节矿井瓦斯储量 (19
第三节瓦斯可抽量 (20
第四节矿井瓦斯涌出量预测 (22
第五节瓦斯抽采必要性分析 (36
第三章瓦斯抽采方法 (41
第一节瓦斯来源分析 (41
第二节瓦斯抽采参数确定 (41
第三节瓦斯抽采方法选择 (42
第四节矿井瓦斯抽采布置 (44
第五节钻孔施工设备选型及检测仪器仪表配置 (52
第六节封孔方式、材料及封孔工艺 (53
第七节瓦斯抽采效果预计 (54
第八节矿井瓦斯抽采设计规模及服务年限 (58
第四章瓦斯抽采系统选择、计算及设备选型 (59
第一节抽采管路系统选择、计算 (59
1
第二节抽采管路附属装置及设施 (64
第三节抽采设备选型 (66
第四节瓦斯抽采泵房附属装置及设施 (74
第五章瓦斯利用 (76
第一节瓦斯利用途径 (76
第二节瓦斯利用方案 (77
第六章地面工程 (78
第一节瓦斯抽采泵站总平面布置 (78
第二节瓦斯抽采泵站建筑 (79
第三节设备安装及管网布置 (81
第四节给、排水及消防 (82
第五节通风 (88
第七章供电及通讯 (89
第一节抽采站配电及照明 (89
第二节抽采站通信 (91
第八章瓦斯抽采监测及控制 (92
第一节抽采监测设计内容 (92
第二节抽采监测系统设计总体方案 (92
第三节抽采监测系统设计 (93
第九章环境保护 (96
第一节瓦斯抽采工程对环境影响 (96
第二节污染防治措施 (96
第三节瓦斯抽采泵站绿化 (97
第十章瓦斯抽采组织管理及安全措施 (98
第一节组织管理 (98
第二节安全措施 (98
2
第三节预防性煤(岩及瓦斯(二氧化碳防突措施 (100
第十一章技术经济 (104
第一节劳动定员 (104
第二节投资概算 (104
第三节主要技术经济指标 (107
附件:
1、《机电设备材料清册》;
2、《概算书》。
附录:
1、设计委托书;
2、采矿许可证(C53120035300>;
3、安全生产许可证((滇MK安许证字〔2005〕0036号文;
4、煤炭生产许可证(编号:2;
5、煤矿矿长资格证书;
6、煤矿矿长安全工作资格证书;
7、企业法人营业执照;
8、煤矿生产能力核定证书;
9、矿井瓦斯等级鉴定证书;
10、煤尘爆炸性鉴定报告;
11、煤自燃倾向性鉴定报告;
12、“瓦斯参数测定报告”瓦斯资料;
13、曲靖市国土资源局《关于<云南省富源县大河镇大沟煤矿资源储量核实报告>矿产资源储量评审备案证明》(曲国土资储备字[2009]287号。
3
附图目录

富源县大河镇大沟煤矿瓦斯抽采工程初步设计
前言
富源县大河镇大沟煤矿位于富源县城南东135°方向,平距约30km处,隶属富源县大河镇管辖。矿区外围交通较为方便。矿区范围以9个拐点坐标圈定,南北长约0.623km,东西宽约1.195km,面积0.744km2,开采深度+2065~+1780m。矿井及相邻煤矿矿界清楚。
根据《云南省工业和信息化委员会关于切实抓好煤矿瓦斯防治工作紧急通知》(云工信煤行〔2011〕867号,云南省所有高瓦斯矿井、按照煤及瓦斯突出管理矿井、煤及瓦斯突出矿井立即停产整顿,凡瓦斯抽采设计、防突专项设计未取得省安监部门批复,应建未建瓦斯抽采系统,监测监控系统不能正常工作,瓦斯抽采不达标,一律不得恢复施工或生产;按照煤及瓦斯突出管理矿井、煤及瓦斯突出矿井“两个四位一体”综合防突措施不落实,一律不得恢复施工或生产。
大沟属高瓦斯矿井,自2011年11月起停产至今。煤矿为恢复生产,煤矿特委托我院编制矿井瓦斯抽采工程初步设计。
一、编制设计依据
1、设计委托书;
2、采矿许可证(C53120035300>;
3、安全生产许可证((滇MK安许证字〔2005〕0036号文;
4、煤炭生产许可证(编号:2;
5、煤矿矿长资格证书;
6、煤矿矿长安全工作资格证书;
7、企业法人营业执照;
8、煤矿生产能力核定证书;
9、矿井瓦斯等级鉴定证书;
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2 10、煤尘爆炸性鉴定报告;
11、煤自燃倾向性鉴定报告;
12、“瓦斯参数测定报告”瓦斯资料;
13、曲靖市国土资源局《关于<云南省富源县大河镇大沟煤矿资源储量核实报告>矿产资源储量评审备案证明》(曲国土储备字[2009]287号。
14、矿井井上、下实测资料。
15、《煤炭工业小型矿井设计规范》(GB50399-2006、《煤矿安全规程》(2011年版及规范文件。
16、国家安全生产监督管理总局《矿井瓦斯涌出量预测方法》(AQ1018-2006;
17、国家安全生产监督管理总局《煤矿瓦斯抽采基本指标》(AQ1026-2006;
18、国家安全生产监督管理总局《采空区瓦斯抽采监控技术规范》(MT1035-2007;
19、中华人民共和国国家标准《煤矿瓦斯抽采工程设计规范》(GB50471—2008;
20、国家安全生产监督管理总局第19号令《防治煤及瓦斯突出规定》;
21、国家安全生产监督管理总局《关于印发<煤矿瓦斯抽采达标暂行规定>通知》(安监总煤装〔2011〕163号。
二、设计主要内容
1、矿井瓦斯涌出量:
投产时矿井最大相对瓦斯涌出量49.15m 3/t ,最大绝对瓦斯涌出量
6.21m 3/min 。
2、矿井瓦斯储量、可抽量
矿井瓦斯储量5012.96万m 3,矿井瓦斯可抽量1012.56万m 3。
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3、煤层瓦斯抽采难易程度:可以抽采。
4瓦斯抽采方法、抽采率、抽采浓度、抽采量预计
经进行瓦斯抽采必要性分析,设计考虑对掘进工作面抽采、邻近层抽采及采空区抽采相结合抽采方法。预计矿井瓦斯抽采率33%,低负压抽采浓度15%,高负压抽采浓度30%,矿井瓦斯抽采量2.04m3/min。
5、瓦斯抽采设备
设计考虑高、低负压各2台抽采设备,共4台抽采设备。
(1高负压抽采设备:
①抽采泵:设计选用2BEA-353-0型水环真空泵,电机功率90KW,数量2台,1台运行,1台备用。
②主管:选用Ф280×12.7mm聚乙烯管,沿风井敷设1趟。
③支管:选用Ф200×9.1mm聚乙烯管及Ф160×7.3mm聚乙烯管。。
(2低负压抽采设备:
①抽采泵:设计利用煤矿原有2BE1—253型水环真空泵,电机功率55KW,数量2台,1台运行,1台备用。
②主管:选用Ф220×9.1mm聚乙烯管,沿风井敷设1趟。
③支管:选用Ф110×5.0mm聚乙烯管。
6、瓦斯抽采规模
矿井抽采规模2.04m3/min,年抽采量107万m3。
7、瓦斯抽采泵站总平面布置
设计在矿区南部距风井约86m处建设瓦斯抽采泵站,场地标高+2003m,瓦斯抽采泵站距主斜井146m,距副斜井131m,距最近建筑物140m。瓦斯抽放泵站由瓦斯泵房、配电室、值班室、工具房组成,面积165m3,泵房顶部设置天窗以利于通风,瓦斯抽采泵站建筑采用砖混材料,在泵房周围20m 设置围墙或栅栏。
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4 设计泵房低位水池建在泵房东侧,池底标高为+1998m ,水池容量60m 3。高位水池建在泵房西侧,池底标高+2010m ,水池容量70m 3。
8、瓦斯抽采泵站供电
瓦斯抽采站供电采用双回路供电,供电电压为380V ,双电源由地面低压配电室380V 不同母线段引入瓦斯抽采站配电室。
瓦斯抽采站设备容量298.2kW ,工作容量为149.1kW 。
9、瓦斯抽采监测系统
设计选用KJ90NA 型矿井安全监测监控系统。
三、设计主要技术经济指标
1、瓦斯抽采泵站占地面积:0.5亩
2、抽采工程静态投资:1029.92万元
(1矿建工程(钻孔工程:239.51万元
(2土建工程费:37.68万元
(3设备及工器具购置:284.34万元
(4安装工程:269.42万元
(5工程建设其它费用:131.59万元
(6工程预备费:67.38万元
四、存在问题及建议
1、区内断层发育,构造对煤层瓦斯影响尚未查明,矿井开采过程中必须加强监测工作,准确掌握瓦斯变化规律,合理指导瓦斯抽采。
2、因矿井开采煤层瓦斯参数部分指标超过临界值,本设计采取了预防性防突措施。建议业主委托有资质单位对矿井进行煤及瓦斯突出危险性鉴定。如果有煤及瓦斯突出危险,必须委托有资质单位进行防突专项设计。
3、煤矿井下安全避险“六大系统”必须按照《煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定》(安监总煤装〔2011〕15号、《煤矿井下安全避险
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“六大系统”建设完善基本规范(试行》(安监总煤装〔2011〕33号、国家安全监管总局国家煤矿安监局“关于煤矿井下紧急避险系统建设管理有关事项通知”(安监总煤装〔2012〕15号认真组织实施,全面提升煤矿安全保障能力。
4、设计依据瓦斯参数为现生产水平(+1840m瓦斯参数,根据《防治煤及瓦斯突出规定》第18条规定,在延深达到或超过50m或开拓新采区时,必须测定煤层瓦斯压力、瓦斯含量及其他及突出危险性相关参数,以利于矿井安全生产。
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图1—1—1 交通位置图
大沟煤矿
富源县大河镇大沟煤矿瓦斯抽采工程初步设计
第一章矿井概况
第一节井田概况
一、交通位置
富源县大沟煤矿位于富源县城南东135°方向,平距约30km处,隶属富源县大河镇管辖。地理坐标:东经104°23′40″—104°24′38″,北纬25°32′27″—25°33′14″。
矿区有简易公路约30km通至320国道相连,矿区至富源城50km,距曲靖85km,交通较为方便。
详见:交通位置图(图1—1—1
二、井田范围和煤炭储量
1、井田范围
矿区范围以9个拐点坐标圈定,南北长约0.623km,东西宽约1.195km,面积0.744km2,开采深度+2065~+1780m。矿井及相邻煤矿矿界清楚。
详见:矿区拐点坐标表(表1—1—1。
表1—1—1 矿区范围拐点坐标表

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2 2、煤炭储量
(1参及计算煤层
根据曲靖市国土资源厅评审备案(曲国土资储备字〔2009〕287号大沟煤矿资源/储量核实报告,结合目前生产矿井实际情况。对矿区范围内M 7、M 9、M 13、M 15、M 16、M 19(St,d ≤3%等6个煤层进行了估算。
(2矿井保有资源/储量:407.58万t (St,d ≤3%。
(3矿井工业资源/储量:328.89万t 。
(4矿井设计可采储量:244.19万t 。
三、矿井设计生产能力和服务年限
矿井设计可采储量244.19万t ,按矿井核定生产能力6万t/a 计算,矿井服务年限为27a ,符合《煤炭工业小型矿井设计规范》(GB50215-2006规定。
第二节 煤层赋存情况
一、煤层赋存
1、煤层
含煤地层为二叠系上统龙潭组(P 2l 及长兴组(P 2c 。
(1二叠系上统长兴组(P 2c
上至M 1煤层顶界,下至M 7煤层顶板,地层平均厚度89.88m ,含煤7~
10层煤层总厚度4.89m ,含煤系数为5.44%。含局部可采煤层1层,M 3煤层。
(2二叠系上统龙潭组第二段(P 2l 2
上至M 7煤层顶板,下至M 16煤层顶板,该段地层厚度平均71.30m ,含煤
9层,煤层总厚度9.60m ,含煤系数13.46%。含可采煤层4层,即M 7、M 9、M 13、M 15煤层;局部可采煤层2层,即M 8、M 11煤层。其余均为不可采煤层。
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(3二叠系上统龙潭组第一段(P2l1
上至M16煤层顶板,下至峨嵋山玄武岩组(P2β地层平均厚度约为72.10m,含煤9~12层,煤层总厚度7.17m,含煤系数9.94含可采煤层2层,即M16、M19煤层,局部可采煤层3层,即M21、M22、M24煤层。
2、煤层对比
该矿区煤层多,但可采煤层仅有6层。煤层对比主要运用煤层结构、煤层夹矸、煤层顶底板岩性特征、煤层间距等标志进行综合对比。经矿山多年开采证实煤层对比可靠。对比可靠有M5、M7、M9、M13、M15、M16、M19煤层,对比较可靠有M3、M8、M11、M24煤层。
3、主要可采煤层
M7煤层:位于龙潭组第二段(P2l2顶部,煤层厚度1.40~2.30m,代表性结构为 1.22(0.031.05m,为黑色块状、粉状半暗~半亮型煤,属全区稳定可采煤层。夹矸为棕灰色细晶质高岭石泥岩。顶板为泥质粉砂岩夹似层状菱铁岩,底板为灰色泥质粉砂岩,伪底为0.18m泥岩。
M9煤层:上距M7煤层26.76m,煤层厚度1.60~2.73m,代表性煤层结构为0.70(0.031.02m,为黑色粉状、鳞片状、碎块状半亮型煤,夹矸为褐色高岭石泥岩,全区稳定可采煤层。顶板为厚3.46m灰色细砂岩夹多量似层状菱铁岩,伪底1.06m为灰色泥岩。
M13煤层:上距M9煤层27.84m,煤层结构0.50(0.030.60m,为黑色粉状、鳞片状半暗—半光亮型煤,夹矸为灰色泥岩,全区可采稳定煤层。顶板为灰色中厚层状粉砂岩,底板为灰色泥岩夹似层状菱铁矿。
M15煤层:上距M13煤层9.28m,煤层厚度2.47~283m,煤层结构一般为1.24(0.031.55m,为黑色粉末,鳞片状半亮型煤,裂隙发育,易碎裂。煤层顶板为泥质粉砂岩,夹薄层状菱铁岩,底板为深灰色泥岩,遇水易碎裂。
M16煤层:上距M15煤层6.83m,煤层厚度1.64~1.37m,代表性煤层结构曲靖市煤炭设计研究院 3
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为0.67(0.030.79m ,为黑色粉状、块状半暗—半亮型煤,夹矸为泥岩,煤层顶板为灰褐色泥岩,底板为层状砂岩。
M 19煤层:上至M 16煤层12.67m ,煤层厚度0.96~1.28m ,代表性煤层结构0.47(0.040.63m 为块状半暗~半亮型煤,裂隙发育,易碎裂,煤层顶板为灰色中厚层状细砂岩,底板为中厚层状泥岩。
详见:矿区主要可采煤层特征表(表1—2—1。
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表1—2—1 矿区主要可采煤层特征表

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二、煤质 1、煤宏观特性
大沟煤矿区内煤层均为黑色、块状、鳞片状、粉状内生裂隙发育,断口呈不规则状、贝壳状,较坚硬。煤岩类型为半暗—半光亮型煤。镜下鉴定结果,煤岩成份以半亮煤为主,暗煤次之,夹有镜煤及丝炭条带,矿物杂质以石英、粘土为主、黄铁矿、方解石次之。
2、煤变质阶段
煤层油浸镜煤最大反射率(Rmax 为0.69~1.30%,平均1.10%,煤变质阶段为Ⅲ。部分煤层虽未作镜煤最大反射率测定,但结合煤化学分析资料,精煤Vdaf25.39~39.10%,GR.J79~94,y 值17~26.5mm ,可以推断,其变质程度为Ⅲ-Ⅵ,均属中变质程度1/3JM ·JM 类。
3、煤质特征 (1元素含量
各煤层中碳、氢、氧、氮等元素含量变化不明显。碳(Cdaf 含量:88.20~87.23%,氢(Hdaf 含量:5.19~5.46%,氧(Odaf 含量:5.46~6.53%,氮(Ndaf :1.54~1.59%。
(2灰分(Ad
M 7、M 9、M 13、M 15、M 16、M 19煤层原煤灰分均在6.05~25.35%,属中灰分煤层,洗煤灰分均在3.95~20.34%。
(3全硫(St.d
M 7、M 9、M 13、M 15煤层原煤全硫含量0.18~1.54%,平均0.33%,洗煤0.18—0.81%,属特低-低硫煤;M 16煤层原煤全硫含量0.18~3.33%,平均在1.27%,属低硫煤;M 19煤层原煤含硫量0.87~3.72%,平均在2.34%,属中硫煤。主要由无机硫、硫化物为主,均属低硫煤层。
(4发热量
富源县大河镇大沟煤矿瓦斯抽采工程初步设计M7、M9、M13、M15、M16、M19煤层原煤Qb.ad(MJ/kg均在20.58~29.70之间;Qb.daf(MJ/kg在35.12~35.86之间,属高发热量煤。
(5煤类M7、M9煤层均属1/3焦煤(1/3JM。M13、M16、M19煤层为焦煤JM25。
详见:矿区主要可采煤层煤质特征表(表1—2—2。
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表1—2—2 矿区主要可采煤层煤质特征表
第三节地质构造情况
矿区位于杨梅山—小达村南北向断层及北西向次级断层夹持三角断块中,矿区内断裂构造较发育,在矿区内发现断层5条,即F1、F2、F3、F4、F5,其中F1、F2、F3为正断层,F4、F5为逆断层。
F1正断层:位于矿区中部,区内走向长度大于840m,断层走向北北东,倾向北西,倾角70°,断距110m,在地表断层下盘M7煤层及断层上盘(T1k中下部地层呈断层接触。
F2正断层:位于矿区中部,区内走向长度大于640m,南北向贯穿整个矿区,断层走向近似南北向,倾向西,倾角76°,落差40m左右。
F3正断层:位于矿区中东部分,断层走向北北东,倾向北西,倾角65°,断层落差15m,区内走向长度大于600m,南端被F4走向逆断层所切断,并有一定位移。
F4逆断层:位于矿区东南部,断层走向近似东西向,倾向北,倾角48°,断层落差20m,在地表M7下部地层重复约20m,将F3、F5断层切割并发生位移,对M13煤层影响较大。
F5逆断层:位于矿区东部,断层走向近似南北向,倾向西,倾角46°,断层落差8m,断层影响深度P2c至M13煤层,往下逐渐变小。
综上所述,矿区区构造复杂程度属中等类型。
第四节矿井开拓及开采
一、矿井开发史
大沟煤矿始建于1972年,已办矿40年,属证件和开采手续齐全生产矿井。
二、生产矿井现状
1、开拓开采及井筒情况
矿井为斜井开拓,井筒数目3条,即主斜井、副斜井、风井,3条井筒均位于矿区西北部。
主斜井井口标高+1968m,净断面4.4m2,矿工钢梯形断面支护;副斜井井口标高+1963m,净断面 4.4m2,矿工钢梯形断面支护;风井井口标高+1998m,净断面4.4m2,矿工钢梯形断面支护。
主斜井装备了一台绞车担负矿井原煤提升任务,兼做进风井;
副斜井装备了一台绞车担负矿井辅助提升任务,兼做进风井;
风井担负矿井回风任务。
矿井通风方式为中央并列式,通风系统为主、副斜井进风,风井回风。
主斜井以倾角25°入井方位4°掘至+1840m水平标高,在+1840m水平落平后开掘+1850m水平运输石门、+1840m水平运输大巷至矿区东部一、二采区,然后布置+1840m水平采区运输石门至各煤层。
副斜井以倾角20°入井方位25°掘至+1840m水平标高,在+1840m水平落平后开掘+1840m水平运输石门及主斜井联通,然后开掘+1840m水平运输大巷至矿区东部一、二采区,然后布置+1840m水平采区运输石门至各煤层。
风井以倾角18°入井方位90°掘至+1925m水平标高,布置+1925m水平回风石门掘至各煤层,+1925m水平回风石门、+1840m水平运输石门之间通过煤层上山联通。
采区内采用走向长壁式采煤方法布置工作面回采,采煤工艺为打眼放炮落煤,单体液压支柱配备铰接顶梁支护顶板,全部陷落法管理顶板。
2、区内煤层开采情况
煤矿自建井以来主要集中开拓开采+1840m水平C13以上各煤层,目前矿区东部+1840m水平一采区C13以上煤层已采完,矿区东部+1840m水平C9
以上煤层已采完,矿区西部各煤层还未开采。
3、现有主要通风及瓦斯抽采设备情况
(1矿井主通风机设备
主通风机:FBCDZ-6-N011型防爆轴流式通风机2台,配用电机功率:45×2KW。
(2矿井监测监控设备:KJ90NA型安全监测监控系统1套。
(3矿井瓦斯抽采设备:2BEA-303型瓦斯抽采泵2台,配用电机功率: 55KW。Ф200×5mm无缝钢管200m,Ф150×4.5mm无缝钢管600m。
第五节矿井开采技术条件
一、矿井水文地质条件
矿区最高点在矿区北东部,海拔标高+2141.1m。最低点在矿区南部冲沟,海拔标高+1951.3m,相对高差189.3m,一般海拔标高在+1970m~+2000m,总体地形北东部高、南西部低。区内地形高差较大, 切割较深,起伏不平,沟谷发育,有利于地表迳流排泄;地下水接受大气降水,补给条件差。
1、地表水体
矿区内无大地表水体,仅在矿区中南部焦煤场及井口往南有一季节性小溪,对矿山煤层开采影响不大。
2、地层含隔水层划分
(1第四系(Q孔隙强含水层
由坡积物、残积物、冲积物和耕植土所组成,多为岩块、砂、砾和粘土堆积,零星分布于沟谷、凹地及大沟煤矿炼焦场地,厚度0~10m。透水性好,旱季干枯,有季节性泉点出露,泉流量较小,对深部矿井充水无直接影响。
(2飞仙关组第一段(T1f1隔水层
岩性主要由泥岩、粉砂质泥岩及少量薄层状粉砂岩组成,该段地层矿区西部大面积分布,出露地层厚度>90m,岩石裂隙不发育,节理不发育,属隔水性良好地层。对矿井充水无直接影响。
(3三叠系下统卡以头组(T1k裂隙弱含水层
主要出露在矿区中部及北部部分地区,地层厚度70~120m,一般90m,岩性为灰黄色、黄绿色泥质粉砂岩、粉砂岩,顶部为细粒砂岩,浅部风化裂隙较发育,地表泉点流量0.008~0.047l/s,随深度增加风化裂隙减少,含水性相对较弱,对矿井充水有间接影响。
(4二叠系上统长兴组、龙潭组(P2c+ P2l裂隙弱含水层
主要出露在矿区南部,岩性由粉砂岩,泥质粉砂岩,泥岩,少量细砂岩,似层状菱铁岩及煤层组成。出露地层厚度161.18m,浅部风化裂隙较发育,露头区接受大气降水补给,以风化壳中下降泉就近排泄,泉点流量0.014~0.45l/s,该层为矿坑充水直接含水层。
3、断层导水性和富水性
矿区内断裂构造相对复杂,在矿区中部以东共发现5条断层,其中近似南北向有F1、F2、F3,均为正断层;近似东西向有F5逆断层,F4为走向逆断层。断层破碎带较宽,岩石破碎,断层富水性和导水性略大于断层两盘岩层,因此,断层对矿山煤层开采有较大影响。
4、老窑积水
在矿区南部浅部煤层,开采历史悠久,老窑、废窑较多,采煤深度从几米至几十米,内存有大量老窑积水,对矿井威胁较大,因此矿井在开采中应特别注意防范老窑积水。
5、生产矿井水文地质情况
综上所述,矿区水文地质条件属以裂隙含水层直接充水为主中等类型。
预计矿井正常涌水量30m3/h,最大涌水量50m3/h。
二、矿井工程地质条件
区内含煤地层赋存于松散岩组、软弱岩组和软弱—半坚硬岩组中。岩石力学强度不均,软硬相间,风化作用较强,节理发育,煤层直接顶板以泥岩、粉砂岩、粉砂质泥岩为主,岩石稳定性差,开采过程中易冒顶、垮塌、片帮及变形等工程地质问题。断层破碎带岩石力学强度低,底板多为泥岩,吸水易膨胀,岩层松软。
矿区工程地质条件属以层状岩类为主中等类型。
三、矿井瓦斯等级、煤尘爆炸性和煤自燃倾向性;矿井煤(岩及瓦斯(二氧化碳突出危险性
(一瓦斯(或二氧化碳
1、矿井瓦斯资料来源
(1矿井瓦斯等级鉴定报告
根据云南省煤炭工业局近几年对大沟煤矿所做瓦斯等级鉴定结果,该矿井属高瓦斯矿井。详见:
矿井近几年瓦斯等级鉴定结果表(表1—5—1。
表1—5—1 矿井近几年瓦斯等级鉴定结果表

(2瓦斯参数测定报告
根据中国矿业大学提交《富源县大河镇大沟煤矿煤层瓦斯参数测定报告》,测定结果详见:
矿井主要可采煤层瓦斯参数测定结果汇总表(表1—5—2
表1—5—2 矿井主要可采煤层瓦斯参数测定结果汇总表

2、矿井瓦斯含量分析及选取
设计分析认为,“瓦斯参数测定报告”为现场实测资料,布置测点、操作程序均符合相关规定、规范及标准,能真实反映矿井瓦斯赋存状况。因此,设计取“瓦斯参数测定报告”作为设计依据。
详见:矿区主要可采煤层原煤瓦斯含量表(表1—5—3
表1—5—3 矿区主要可采煤层原煤瓦斯含量表

注:①设计分析认为,在钻孔封孔以及煤样收集过程中,由于人工操作而存在一定误差,可能造成钻孔封孔效果不佳或漏气。因此,设计考
虑采用1.4修正系数。
3、矿井瓦斯等级预测
根据第二章第二节矿井瓦斯涌出量预测结果,本矿井属高瓦斯矿井。
(二煤自燃倾向性
根据江西煤矿矿用安全产品检验中心于2005年9月对该矿C7煤层自燃倾向性鉴定资料,该煤样属容易自燃。设计按该区煤层属容易自燃煤层进行设计。建议煤矿业主尽快取其它煤层样进行煤自燃倾向性鉴定工作,以指导矿井安全生产。
(三煤尘爆炸性
根据江西煤矿矿用安全产品检验中心于2005年9月对该矿C7煤层煤尘爆炸性鉴定资料,该煤样煤尘有爆炸性。设计按该区煤层有爆炸性进行设计。建议煤矿业主尽快取其它煤层样进行煤尘爆炸性鉴定工作,以指导矿井安全生产。
(四矿井煤(岩及瓦斯(二氧化碳突出危险性
1、矿井煤(岩及瓦斯(二氧化碳突出危险性判定依据
(1根据矿井实际发生瓦斯动力现象判定
(2根据抛出煤炭吨煤瓦斯涌出量判定
抛出煤吨煤瓦斯涌出量大于(或等于30m3/t或为本区域煤层瓦斯含量2倍以上瓦斯动力现象。
(3根据煤层突出危险性指标判定
对按照上述规则还不能判定性质瓦斯动力现象,应根据测定煤层突出危险性指标或典型突出预兆,进行综合分析,作出最后鉴定结论。
2、矿井煤(岩及瓦斯(二氧化碳突出危险性分析
(1矿井未发生过煤(岩及瓦斯(二氧化碳突出动力现象。
(2根据《煤及瓦斯突出矿井鉴定规范》(AQ1024—2006关于煤及瓦斯突出矿井(或煤层判断规则,只有全部指标达到或超过临界值时,方可将该煤层定为突出煤层,矿井定为突出矿井。
根据中国矿业大学提交《富源县大河镇大沟煤矿煤层瓦斯参数测定报告》,本次测定M7、M9、M13、M15煤层瓦斯压力及M7、M9、M13煤层瓦斯放散初速度未达到突出指标要求。
根据《国家安全监管总局、国家煤矿安监局关于进一步加强煤及瓦斯突出防治工作通知》(安监总煤装〔2010〕154号文要求,M7、M9、M13、M15煤层煤体坚固性系数、煤破坏类型均在突出指标范围内,建议业主委托有资质单位对矿井进行煤及瓦斯突出危险性鉴定。如果有煤及瓦斯突出危险,必须委托有资质单位进行防突专项设计。
3、本设计采取了预防性防突措施。
四、环境地质条件
1、滑坡及地震
区域内历史上未出现大破坏性地震,该区地震基本烈度为七度。
区内未发生过滑坡、泥石流、塌陷等地质灾害,但是随着采矿活动进行及扩大,矿井排放污水、矸石堆放受雨水淋漓后将会加速地表水土流失,矿区在开采利用煤炭资源同时,应注意加强环保意识,综合治理,最大限度地减少开采活动对地质环境影响。
2、地温:该区为地温正常区。
3、采矿工程对地质环境影响
主要表现为废水、废渣以及地表塌陷对环境影响。
总体上区内无破坏性地震灾害、无大滑坡、泥石流危害,以往私挖乱采已得治理,地表已大部分复耕,无大污染源,无热害,地表水质及地下水水质较好,无其它环境地质隐患,因此该区环境地质条件为中等类型。
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第二章 瓦斯抽采设计参数
第一节 煤层瓦斯基本参数
根据中国矿业大学提交《富源县大河镇大沟煤矿煤层瓦斯参数测定报告》,测定结果详见:
矿井主要可采煤层瓦斯参数测定结果汇总表(表1—5—3
第二节 矿井瓦斯储量
矿井瓦斯储量包括可采煤层、不可采煤层以及围岩中所赋存瓦斯,其计算公式如下:
321W W W ++=W
∑==n
i i i X A W 1111
∑==n
i i i X A W 1
222
(213W W K +=W 式中:W ——矿井瓦斯储量,万m 3;
W 1——矿井可采煤层瓦斯储量,万m 3;
W 2——受采动影响后能够向开采空间排放各不可采煤层瓦斯储量,万m 3;根据矿区煤层综合柱状图分析,不可采煤层瓦斯储量占可采煤层瓦斯储量28%。
W 3——受采动影响后能够向开采空间排放围岩瓦斯储量,万m 3; A 1i ——矿井可采煤层i 资源量,万t ;
X 1i ——矿井可采煤层i 瓦斯含量,m 3/t ; A 1i ——矿井可采煤层i 资源量,万t ;
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20 X 1i ——矿井可采煤层i 瓦斯含量,m 3/t ;
A 2i ——受采动影响后能够向开采空间排放不可采煤层i 资源量,万t ; X 2i ——受采动影响后能够向开采空间排放不可采煤层i 瓦斯含量,m 3/t ;
K ——围岩瓦斯储量系数,可取0.05~0.20,设计取0.1。 详见:矿井瓦斯储量计算表(表2-2-1 从表中可以看出矿井瓦斯储量5012.96万m 3。
第三节 瓦斯可抽量
瓦斯可抽量是指在瓦斯储量中能被抽出最大瓦斯量,其计算公式如下:
K W W c ⨯= 321K K ⨯⨯=K K 0
041
(W W W K K C -=
式中:W c ——可抽瓦斯量,万m 3; W ——矿井瓦斯储量,万m 3; K ——可抽系数;
K 1——瓦斯涌出程度系数;
K 2——负压抽采时抽采作用系数,取1.2;
K 3——矿井瓦斯抽采率,%,矿井属于可以抽采类型,根据国内其他
类似矿井经验并采取措施,取30。
K 4——煤层瓦斯排放率。取0.8。 W o ——煤层原始瓦斯含量,m 3/t ;
W c ——运到地面煤残余瓦斯含量,m 3/t ;
从计算结果看矿井瓦斯可抽量1012.56万m 3。详见: 矿井瓦斯可抽量预测结果(表2—3—1
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表2—2—1 矿井瓦斯储量计算表

表2-3-1 矿井瓦斯可抽量预测结果表

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第四节 矿井瓦斯涌出量预测
一、矿井瓦斯涌出来源
矿井瓦斯涌出量主要由采煤、掘进和采空区3部分构成。

二、矿井瓦斯涌出量预测
设计根据我国安全生产行业标准《矿井瓦斯涌出量预测方法》(AQ1018-2006规定,按分源法计算矿井瓦斯涌出量。
(一矿山统计法
1、按矿井瓦斯等级鉴定资料
如前所述,因矿井近几年来都在改扩建建设过程中,未能设计生产能力状态下矿井瓦斯涌出情况,因此,设计仅作为参考。
(二分源法 1、计算依据
(1结合“瓦斯参数测定报告”作为设计依据,按分源法计算矿井瓦斯涌出量。
(2设计考虑一个采煤工作面两个掘进工作面满足6万t/a 设计生产能力。矿井年产量6万t ,日产量182t ,采煤工作面日产量164t ,掘进工
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作面日产量18t 。
(3矿井主要可采煤层相关参数
参照中华人民共和国煤炭行业标准《煤层气测定方法(解吸法》(MT/T 77-94,煤层瓦斯样品可燃基瓦斯含量按下式换算为原煤瓦斯含量:
100
100ad
ad daf 0A M W W --⨯
=
式中:
W 0——煤层原煤瓦斯含量,m 3/t ; W daf ——煤层可燃基瓦斯含量,m 3/t.r ; Mad ——煤样空气干燥基水分,%; Aad ——煤样空气干燥基灰分,%;
详见:矿井主要可采煤层相关参数表(表2—4—1
表2—4—1 矿井主要可采煤层相关参数表
2、矿井瓦斯涌出量计算 (1采煤工作面瓦斯涌出量 ① 采煤工作面相对瓦斯涌出量
21q q q +=采
式中:
q 采——采煤工作面相对瓦斯涌出量,m 3/t ;
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24 q 1——开采层相对瓦斯涌出量,m 3/t ; q 2——邻近层相对瓦斯涌出量,m 3/t 。 a 、开采层相对瓦斯涌出量q 1按下式计算:
(03211C W W M
m
K K K q -⨯⨯
⨯⨯= K 1——围岩瓦斯涌出系数,K 1取1.3;
K 2——工作面丢煤瓦斯涌出系数,用回采率倒数来计算;
C
K -=
100100
2 C —丢煤率,%,薄煤层取3,中厚煤层取5;
K 3—采区内准备巷道预排瓦斯对开采层瓦斯涌出影响系数;
K 3=(L-2h/L
L ——工作面长度,m ;
h ——掘进预排宽度,m ,焦煤类取14.2; m ——开采层厚度,m ; M ——工作面采高,m ;
W 0——煤层原始瓦斯含量,m 3/t ;
W c ——运出矿井后煤残存瓦斯含量,m 3/t ;
W c 参照我国安全生产行业标准《矿井瓦斯涌出量预测方法(AQ1018-2006附录C 选取。
开采层相对瓦斯涌出量q 1计算结果详见表2—4—2。 b 、邻近层相对瓦斯涌出量q 2按下式计算:
i M m n
1i c i o i 2ηW (W q i ⨯⨯-=∑=
m i ——第i 个邻近层煤层厚度,m ; M ——工作面采高,m ;
ηi ——第i 个邻近层瓦斯排放率,%;
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p
i
i h h 1η-
= h i ——第i 邻近层及开采层垂直距离,m 。
h p ——受采动影响顶底板岩层形成贯穿裂隙,邻近层向工作面释
放卸压瓦斯岩层破坏范围,m 。
参照我国安全生产行业标准《矿井瓦斯涌出量预测方法》(AQ1018-2006附录D 规定,矿井开采煤层为缓倾斜煤层,上邻近层取100m ,下邻近层取50m 。设计自上而下开采,邻近层主要表现为下邻近层。
W 0i ——第i 个邻近层煤层原始瓦斯含量,m 3/t ; W ci ——第i 个邻近层煤层残存瓦斯含量,m 3/t ; 邻近层相对瓦斯涌出量q 2计算结果详见表2—4—3。 ② 采煤工作面绝对瓦斯涌出量
60
24⨯⨯=
采采绝A q q
式中:
q 绝—采煤工作面绝对瓦斯涌出量,m 3/min ; q 采——采煤工作面相对瓦斯涌出量,m 3/t ; A 采—采煤工作面平均日产量,取182t ; 经计算,开采层采煤工作面瓦斯涌出量详见:
开采层采煤工作面瓦斯涌出量计算结果表(表 2—4—4
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表2—4—2 开采层相对瓦斯涌出量计算结果表
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表2—4—3 邻近层相对瓦斯涌出量计算结果表

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