【正文】 .......................... 51 瓦斯的民用及工業(yè)利用 ............................................................................................ 52 山西盂縣常順煤礦抽放瓦斯工程初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1 前 言 一、概況 盂縣常順煤礦為山西省陽(yáng)泉市盂縣南婁鎮(zhèn)管轄的地方煤礦。 該 礦始建于 1969 年，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 150kt/a，開(kāi)采 9 號(hào)煤層。截至 1994 年，該礦三個(gè)坑口年總產(chǎn)量 為150kt/a。常順一坑口、二坑口先后報(bào)廢和停采，三坑口于 1994 年投產(chǎn)，采用一對(duì)斜井開(kāi)采 9 號(hào)煤層， 1996 年通過(guò)礦井技改，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為 210kt/a。 根據(jù) 2020 年 9 月山西省煤炭工業(yè)局文件（晉煤行發(fā) [2020]638 號(hào)）“關(guān)于盂縣躍進(jìn)煤礦 5 號(hào)井等兩座礦井進(jìn)行綜合機(jī)械化采煤升級(jí)改造的批復(fù)”，同意盂縣常順煤礦進(jìn)行綜合 機(jī)械化采煤的升級(jí)改造，生產(chǎn)規(guī)模為 900kt/a，以一井一面滿足生產(chǎn)能力。礦井以一個(gè)生產(chǎn)采區(qū)、一個(gè)綜采工作面、一個(gè)順槽綜掘面和一個(gè)大巷普掘面來(lái)保證礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力和正常生產(chǎn)接替。 該礦 近 3 年中 2020 年瓦斯涌出量較大，礦井開(kāi)采 9 號(hào)煤層， 2020 年度礦井瓦斯等級(jí)鑒定結(jié)果為低瓦斯礦井，煤層相對(duì)瓦斯涌出量為 ，絕對(duì)瓦斯涌出量為。 該礦 9 號(hào)煤層達(dá)產(chǎn) 900kt/a 時(shí)，礦井瓦斯涌出量為 ，回采工作面的絕對(duì)瓦斯涌出量將達(dá)到 m3/min。 隨著礦井開(kāi)采 強(qiáng)度的 增加，礦井瓦斯涌出量相應(yīng)增大 ， 局部區(qū)域的瓦斯 無(wú)法用通風(fēng)解決， 同時(shí)，由于地 應(yīng) 力和瓦斯壓力 的增大，在采掘過(guò)程中，也可能產(chǎn)生煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性。為全面貫徹“以風(fēng)定產(chǎn)、先抽后采、監(jiān)測(cè)監(jiān)控”的十二字方針， 該礦決定建立瓦斯抽放系統(tǒng)， 委托 煤炭科學(xué)研究總院撫順?lè)衷?對(duì)盂縣常順煤礦進(jìn)行礦井瓦斯抽放 工程初步 設(shè)計(jì)。 二、 編制 瓦斯抽放 設(shè)計(jì)的依據(jù) 太原市明仕達(dá)煤炭設(shè)計(jì)有限公司 2020 年 8 月編制的《山西省盂縣常順煤礦綜合機(jī)械化采煤升級(jí)改造初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)》； 《礦井抽放瓦斯工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（ MT9501896）（ 1997）中華人民共和國(guó)煤炭工業(yè)部； 《 瓦斯抽采基本指標(biāo) 》 （ AQ10262020） 國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局； 《煤礦瓦斯抽放規(guī)范》 （ AQ10272020） 國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局； 《煤礦 安全規(guī) 程 》 國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局， 2020 年 1 月 1 日實(shí)施； 盂縣常順煤礦提供的其他有關(guān)資料。 山西盂縣常順煤礦抽放瓦斯工程初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2 三 、設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 本次設(shè)計(jì)主要包括《抽放瓦斯工程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)》、《抽放瓦斯工程機(jī)電設(shè)備和器材清冊(cè)》、《抽放瓦斯工程設(shè)計(jì)概算書(shū)》和抽放瓦斯工程施工圖紙等四部分。設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)只做原則性的簡(jiǎn)要說(shuō)明，施工圖紙則是本次設(shè)計(jì)工作的重點(diǎn)，作為抽放瓦斯工程施工的主要依據(jù)。設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容為： 常順 煤礦瓦斯賦存情況、抽放瓦斯的可行性及必要性、抽放瓦斯方法的確定、抽放瓦斯量預(yù)計(jì)等進(jìn)行詳細(xì)闡述； 地面永久抽放瓦斯泵房土建 工程設(shè)計(jì)； 瓦斯抽放管網(wǎng)、抽放瓦斯鉆場(chǎng)與鉆孔參數(shù)設(shè)計(jì)； 抽放瓦斯系統(tǒng)的設(shè)備、儀器、儀表及附屬裝置選型及安裝設(shè)計(jì)； 地面抽放站總平面布置及給供電、排水、通訊及安全監(jiān)測(cè)輔助設(shè)施； 抽放瓦斯管理及安全措施； 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析； 設(shè)備清冊(cè)與工程投資概算； 安裝及施工圖紙繪制。 四 、存在的主要問(wèn)題及建議 該礦缺乏必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，建議今后開(kāi)展煤層瓦斯基本參數(shù)（煤層瓦斯壓力、瓦斯含量、煤層透氣性系數(shù)、鉆孔瓦斯流量及其衰減系數(shù)等）的測(cè)定，為瓦斯抽放工作提供 可靠的 依據(jù)。 山西盂縣常順煤礦抽放瓦斯工程初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 3 1 礦井概況 井田 概 況 . 1 交通位置 盂縣常順煤礦位于陽(yáng)泉市盂縣縣城西南 10km的南婁鎮(zhèn)長(zhǎng)溝村附近，距盂縣縣城12km，距陽(yáng)泉市約 47km，距壽陽(yáng)鐵路貨運(yùn)站約 20km，距盂 —— 壽路不足 1km，交通十分便利。 礦區(qū)東鄰新勝煤業(yè)有限公司，萬(wàn)隆煤業(yè)有限公司，南鄰牛村安定煤業(yè)有限公司，西南鄰壽陽(yáng)縣方山煤礦，西鄰西南關(guān)村辦煤礦，北為煤層露頭區(qū)。 該礦 1969 年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為 150kt/a，開(kāi)采 9 號(hào)煤層。 1994 年技改后，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為 210kt/a。 2020 年進(jìn)行 綜合機(jī)械化采煤的升級(jí)改造，生產(chǎn)規(guī)模為 900kt/a，服務(wù)年限為 年。 地形、地貌 井田位于太行山脈西側(cè)，山西黃土高原東部，井田內(nèi)地形屬低山丘陵地帶，地形復(fù)雜，沖溝發(fā)育，南高北低，山梁上基巖大面積出露，溝谷兩側(cè)為黃土層覆蓋，區(qū)內(nèi)最高點(diǎn)為于井田中南部，海拔 ，最低點(diǎn)位于井田東北部，海拔 ，相對(duì)高差 ， 9 號(hào)煤層出露地表，最大埋藏深度 320m， 15 號(hào)煤層出露地表，最大埋藏深度 410m。 河流 該區(qū)屬海河流域滹沱河水系溫河支流。井田內(nèi)河流主要為秀水河，發(fā)源于井田西南的西南莊一帶，向東轉(zhuǎn)北經(jīng)南上社、許家溝、大賢村、南婁 村于盂縣城北匯入溫河，秀水河從西南向東北流經(jīng)井田西北部，為季節(jié)性河流，雨季水量稍大，旱季水量甚微甚至干涸。 氣象及地震情況 （ 1）氣象 ①氣溫： 本區(qū)屬大陸性氣候，年平均氣溫 ℃ ， 一月份最低，最低氣溫 176。C，平均最低氣溫 ℃，七月最高，平均 最高氣溫 ℃ 。 ② 降雨量：年平均降水量 ，且各月分布極不均勻，降水期多集中于 8 月 份， 年平均蒸發(fā)量 1873mm，蒸發(fā)量大于降水量。 山西盂縣常順煤礦抽放瓦斯工程初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 4 ③ 風(fēng)向及風(fēng)速：春冬季多為西北風(fēng)，夏秋季多為東南風(fēng)，最大風(fēng)速達(dá) 。 ④ 霜凍期：凍 結(jié)期為 9 月 下旬 至次年 4 月， 無(wú)霜期約 150 天， 最大土深度為 。 （ 2） 地震 情況 根據(jù)《中國(guó)地震烈度區(qū)劃圖（ 1990）》盂縣地震基本烈度為 ，該礦井所 處的盂縣地震基本烈度 為 7 度。 地層 井田 內(nèi)均為第四系黃土覆蓋 ，現(xiàn)根據(jù)井田范圍內(nèi) 鉆孔 揭露資料 及鄰區(qū)鉆孔資料 ，對(duì)井田內(nèi)地層由老至新分述如下： 奧陶系中統(tǒng) 峰峰 組（ O2f） 為含煤地層的基底巖系。本井田內(nèi)無(wú)出露。主要為灰 — 深灰色石灰?guī)r、白云巖及白云質(zhì)灰?guī)r夾薄層黃綠色泥巖組成。 石炭系中統(tǒng)本溪組（ C2b） 根據(jù) 本 區(qū) 勘探 資料，本溪組厚度 — ，平均 。主要由灰色、灰白色、灰黑色砂巖、砂質(zhì)泥巖及泥巖和鋁土質(zhì)泥巖組成。上部夾 1— 2 層薄層石灰?guī)r，底部常見(jiàn)山西式鐵礦，呈雞窩狀賦存。上部可見(jiàn) — 。本組與下伏 馬家溝 組呈平行不整合接觸。 石炭系上統(tǒng)太原組（ C3t） 以標(biāo)志層 K1砂巖為底界整合覆蓋于本溪組之上，頂界為 K7砂巖底，據(jù)鉆孔揭露厚 — ，平均 ，為本區(qū)主要含煤地層之一。巖性以灰白色、灰色砂巖、灰黑色粉砂巖、泥巖、石灰?guī)r（ K K K4）及煤層組成，含 15 號(hào)兩 層主要可采煤層， 12 號(hào)煤層為零星可采煤層， 其它煤層均為不可采。 二疊系下統(tǒng)山西組（ P1s） 該組厚度為 — ，平均 ，為本區(qū)主要含煤地層之一。主要由灰色、灰白色砂巖、灰黑色泥巖、砂質(zhì)泥巖組成，含 5 號(hào)煤層，其中 4號(hào)煤層為 零星 可采煤層，其它煤層均為不可采煤層。本組與下伏太原組整合接觸。 二疊系下統(tǒng)下石盒子組（ P1x） 在區(qū)內(nèi)僅有下部 地層 ， 主要為灰黃色、灰綠色砂巖、灰色、灰黃色粉砂巖及泥巖等 ， 夾有 1— 3 層煤線，底部常有一層穩(wěn)定之砂巖（ K8） 。 與下伏山西組整合接觸。本組最大 殘 留 厚度 約 100m左右 。 山西盂縣常順煤礦抽放瓦斯工程初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 5 第四系（ Q） 主要為淺紅色、土黃色亞粘土、亞砂土不整合覆蓋于各沉積地層之上，厚0— 70m， 平均 20m左右。 地質(zhì)構(gòu)造 井田 范圍內(nèi)構(gòu)造簡(jiǎn)單，主要為褶皺構(gòu)造，在井田北部發(fā)育 S1 向斜，走向北東東向，兩翼傾角不大， 傾角一般 8— 10176。 。在中部偏北發(fā)育 S2 背斜，在井田南部主要表現(xiàn)為 S2 背斜的南翼，為一單斜構(gòu)造， 傾角一般 3— 10176。 。 另在開(kāi)采過(guò)程中 發(fā)現(xiàn) 了 7 條正斷層及 4 個(gè)小型陷落柱。 F1 斷層：位于原井田的北部邊緣，走向北東東向，傾向北北西，傾角 70176。 ，落差 20m，貫穿于井田東西。為隱伏斷層 ，在開(kāi)采過(guò)程中發(fā)現(xiàn)。 F2 斷層：位于 F1 斷層的南部，走向北東東向，傾向北北西，傾角 70176。 ，落差 40m。為隱伏斷層，在開(kāi)采過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在井田內(nèi)延伸長(zhǎng)度為 1200m 左右。 F F F F F7 斷層落差 4— 25m，在井田內(nèi)延伸長(zhǎng)度不大，均在開(kāi)采過(guò)程中發(fā)現(xiàn)。對(duì)采煤有一定影響。 4 個(gè)小型陷落柱面積不大，無(wú)規(guī)律性。在井下開(kāi)采中發(fā)現(xiàn)。 另未見(jiàn) 巖漿巖侵入。 綜上所述，該井田構(gòu)造 屬 簡(jiǎn)單 類(lèi)型 。 煤層 井田內(nèi)含煤地層為石炭系上統(tǒng)太原組，二疊系下統(tǒng)山西組，其中山西組在區(qū)內(nèi)無(wú)可采煤層，編號(hào) 5 號(hào)，平均厚度 45m。主要 含煤地層為太原組，太原組地層厚100m左右，其含煤 6 層，按沉積先后順序分為： 15 號(hào)、 13 號(hào)、 12 號(hào)、 11 號(hào)、 9 號(hào)、8 號(hào)等，其中 15 號(hào)、 12 號(hào)、 9 號(hào)煤層穩(wěn)定可采煤層， 8 號(hào)煤層局部可采。各可采煤層按沉積先后論述如下： （ 1） 15 號(hào)煤層 當(dāng)?shù)厮追Q(chēng) “ 丈 八煤”，為井田內(nèi)主要可采煤層，占全礦區(qū)資源儲(chǔ)量 52%，位于太原組底部 K1 細(xì)砂巖和黑色頁(yè)巖之上。礦區(qū)范圍內(nèi)煤層厚度 ～ ,煤層由南東部向北西部逐漸變薄，煤層結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，夾矸一般為兩層，厚度 ～ ，變化較大，致使煤層出現(xiàn)局部分叉，上、下分層局部 達(dá)可采厚度。頂板巖性為 K2 灰?guī)r，底板為 K1砂巖。 （ 2） 12 號(hào)煤層 山西盂縣常順煤礦抽放瓦斯工程初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 6 當(dāng)?shù)厮追Q(chēng)“兩節(jié)煤”，下距 15 號(hào)煤層 40m，煤層厚度 ～ ，平均 ，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定含一層夾矸 ，屬穩(wěn)定可采煤層。頂板巖性為 砂質(zhì)泥巖，底板為泥巖。 （ 3） 9 號(hào)煤層 當(dāng)?shù)厮追Q(chēng)“丈二煤”，距 15 號(hào)煤層 90m，煤層厚度 ～ ，平均 ，煤層 結(jié)構(gòu) 較簡(jiǎn)單，為穩(wěn)定可采煤層。頂板巖性為砂質(zhì)泥巖，底板為泥巖。 （ 4） 8 號(hào)煤層 當(dāng)?shù)厮追Q(chēng)“四尺煤”，位于太原組頂部，距 9 號(hào)煤層 18～ 25m，煤層厚度為 0～， 為局部可采煤層，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。頂板巖性為泥巖，底板為砂質(zhì)泥巖。 各可采煤層特征見(jiàn)表 煤層綜合柱狀圖見(jiàn)圖 11。 表 1 可采 煤層特征表 煤層號(hào) 煤層厚度 （ m） 煤層間距 （ m） 煤層結(jié)構(gòu) 穩(wěn)定性及可采性 頂?shù)装鍘r性 最小～最大 平均 最小～最大 平均 夾矸 層數(shù) 夾矸厚度 (m) 頂板 底板 9 ～ 50 40 0 0 穩(wěn)定可采 砂質(zhì)泥巖 泥巖 12 ～ 1 穩(wěn)定可采 砂質(zhì)泥巖 砂質(zhì)泥巖 15 ～ 2 ～ 穩(wěn)定可采 石灰?guī)r 砂巖 山西盂縣常順煤礦抽放瓦斯工程初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 7 圖 11 常順煤礦綜合柱狀圖 9 號(hào)煤 層平均灰份為 %，水分為 %，揮發(fā)份為 %，全硫?yàn)?%，發(fā)熱量 為 ， 9 號(hào)煤層確定為中灰、特低硫貧煤。 15 號(hào)煤層平均灰份為 %，水分為 %，揮發(fā)份為 %，全硫?yàn)?%，發(fā)熱量為 ， 15 號(hào)煤層確定為中灰、中硫貧煤。 根據(jù)山西省煤炭工業(yè)局綜合測(cè)試中心對(duì)盂縣常順煤礦 9 號(hào)煤及 15 號(hào)煤的檢驗(yàn)報(bào)告， 9 號(hào)煤層有 煤塵爆炸性危險(xiǎn)性，煤層自燃傾向性為不易自燃； 15 號(hào)煤層有煤塵爆炸性危險(xiǎn)性，煤層自燃傾向性為容易自燃。 山西盂縣常順煤礦抽放瓦斯工程初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 8 礦井開(kāi)拓與開(kāi)采 開(kāi)拓方式 礦井 采用斜井開(kāi)拓方式， 將 現(xiàn)有回風(fēng)斜井 擴(kuò)大斷面后 作為礦井?dāng)U建后的主斜井，擔(dān)負(fù)礦井煤炭運(yùn)輸任務(wù)，進(jìn)風(fēng)井兼礦井一安全出口。改造利用現(xiàn)有的混合提升斜井作為礦井?dāng)U建后的副斜井，擔(dān)負(fù)礦井輔助提升任務(wù)，進(jìn)風(fēng)井兼礦井一安全出口；同時(shí)為了滿足通風(fēng)需要，利用井田中東部已掘的一個(gè)回風(fēng)立井做為礦井?dāng)U建后的專(zhuān)用回風(fēng)井，井筒內(nèi)裝備封閉式梯子間，擔(dān)負(fù)全礦井的回風(fēng)任務(wù)，兼做礦井一安全出口。井筒 布置和開(kāi)拓方式為該礦穩(wěn)定生產(chǎn)和發(fā)展，奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 礦井開(kāi)拓系統(tǒng)簡(jiǎn)單，全井田以兩個(gè)水平開(kāi)拓。分別開(kāi)拓 9 號(hào)煤層、 12 號(hào)煤層和15 號(hào)煤層。本次擴(kuò)建仍以原有的 +1037m一水平開(kāi)拓全井田開(kāi)采 9 號(hào)煤層；同時(shí)在 15號(hào)煤層布置 +960m二水平，采用聯(lián)合布置開(kāi)拓開(kāi)采 12 號(hào)煤層和 15 號(hào)煤層。 采煤方法 井田內(nèi)批準(zhǔn)開(kāi)采煤層為 8 號(hào)、 9 號(hào)、 12 號(hào)和 15 號(hào)煤層，其中 9 號(hào)、 12 號(hào)、 15號(hào)煤層為全井田穩(wěn)定可采煤層， 8 號(hào)煤層為局部可采煤層。 8 號(hào)煤層由于屬局部可采煤層 ， 主要位于井田西部 ,在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程