【正文】 焦煤集團(tuán)九里山礦 抽采達(dá)標(biāo)工藝方案設(shè)計(jì) 總工程師： 礦 長： 九里山礦通防科二〇一七年一月 53 / 56前 言一、概況九里山礦位于焦作礦區(qū)東部，太行山南麓，西距市區(qū)18公里。井田西起11勘探線與演馬莊礦相鄰，東以北碑村斷層為界與古漢山井田相連,北起煤層隱伏露頭，南抵西倉上斷層，傾斜寬3～。于1970年7月開始建井，1983年4月30日簡易投產(chǎn)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力90萬噸/年，核定礦井生產(chǎn)能力100萬噸/年?？刹擅簩訛槎瞪轿鹘M二1煤，煤層賦存較穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，～，傾角9～18176。目前剩余可采儲(chǔ)量5900余萬噸，剩余服務(wù)年限40年。隨著礦井開采深度的不斷增加，礦井瓦斯涌出量也呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢，瓦斯問題已對(duì)安全生產(chǎn)構(gòu)成威脅，僅靠通風(fēng)無法解決回采工作面的瓦斯問題。針對(duì)九里山礦瓦斯問題，為確保礦井安全、高效生產(chǎn)，特編制此抽采達(dá)標(biāo)工藝方案設(shè)計(jì)。二、任務(wù)來源根據(jù)《煤礦瓦斯抽采達(dá)標(biāo)暫行規(guī)定》第四章 第十八條，通過對(duì)礦井通風(fēng)瓦斯資料的收集、現(xiàn)場調(diào)研、實(shí)地考察及對(duì)礦井生產(chǎn)實(shí)際情況進(jìn)行分析和方案比較，編制抽采達(dá)標(biāo)工藝方案設(shè)計(jì)。三、設(shè)計(jì)的主要依據(jù)1．九里山礦初步設(shè)計(jì)說明書；2．九里山礦勘探報(bào)告；3．中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《礦井抽放瓦斯工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（MT 501896）；4．中華人民共和國安全生產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《煤礦瓦斯抽采基本指標(biāo)》（AQ 10262006）；5．中華人民共和國安全生產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《煤礦瓦斯抽放規(guī)范》（AQ 10272006）；6．中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《煤炭工業(yè)給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（MT/T 501496）；7．中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 502152005）；8．《煤礦安全規(guī)程》；9．《煤礦瓦斯抽采達(dá)標(biāo)暫行規(guī)定》10．九里山礦其它地質(zhì)資料和實(shí)測資料。四、設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想1. 在符合有關(guān)規(guī)程、規(guī)范及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)且滿足使用的前提下，盡可能降低成本，節(jié)省工程投資；2. 盡量利用原有的巷道、已有的土地，不占用良田，不增加開拓費(fèi)用；3. 設(shè)備、管材選型留有余地，能滿足礦井達(dá)到設(shè)計(jì)能力時(shí)的抽放瓦斯量的需求；4. 采用的工藝技術(shù)具有先進(jìn)性，且符合礦井實(shí)際。五、設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容為：1．九里山礦瓦斯賦存情況、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；2．瓦斯抽放管網(wǎng)、抽放瓦斯鉆場與鉆孔參數(shù)設(shè)計(jì)；3．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)；4．礦井抽放瓦斯管理及安全措施；5．主要設(shè)備、材料；6．工程投資概算；目 錄前 言 11 礦井概況 5 礦井交通位置 5 自然地理 5 井田境界及煤炭儲(chǔ)量 6 礦井地質(zhì)與煤層賦存 7 礦井生產(chǎn)情況 10 2 礦井通風(fēng)及煤層瓦斯 12 礦井通風(fēng)方式 12 12 12 3 瓦斯抽放的必要性和可行性 15 瓦斯抽放的必要性 15 瓦斯抽放的可行性 18 4 礦井抽放瓦斯方案與工藝 19 抽采達(dá)標(biāo)工程布局 19 抽采達(dá)標(biāo)工程量 20 礦井接替關(guān)系 20 施工設(shè)備及主要器材 21 進(jìn)度計(jì)劃 22 資金計(jì)劃 23 抽放瓦斯方法選擇的原則 26 26 26 31 5瓦斯抽放管網(wǎng)系統(tǒng) 34 34 抽放瓦斯管路選擇 34 抽采管路的選擇 35 6 瓦斯抽放泵站 39 39 瓦斯抽放站場地平面布置及環(huán)境保護(hù) 41 瓦斯泵房設(shè)備布置 41 泵房的供電系統(tǒng)及通訊 42 給排水 43 44 7 組織管理 45 45 圖紙和技術(shù)資料 45 管理與規(guī)章制度 46 8 安全技術(shù)措施 46 抽放系統(tǒng)及抽放泵站安全措施 46 檢測、監(jiān)控系統(tǒng) 48 9 技術(shù)經(jīng)濟(jì) 50 編制依據(jù) 50 50 費(fèi)用概算 50 10 礦井瓦斯利用 52 瓦斯利用的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)及環(huán)境效益 52 九里山礦井二1煤層氣資源量計(jì)算結(jié)果及評(píng)價(jià) 52 瓦斯利用的可行性 53 瓦斯的民用及工業(yè)利用 53 1 礦井概況 礦井交通位置焦作礦區(qū)位于河南省焦作市，是我國著名的優(yōu)質(zhì)無煙煤產(chǎn)地。焦作煤業(yè)有限責(zé)任公司九里山煤礦位于焦作礦區(qū)中部，行政區(qū)屬焦作市管轄，距焦作市18km。本井田北部有焦（作）～輝（縣）公路，南部有焦（作）～新（鄉(xiāng)）公路和正在建設(shè)的濟(jì)（源）～東（明）高速公路，礦井鋪設(shè)專用鐵路線經(jīng)新（鄉(xiāng)）～焦（作）待王站編組后輸送全國各地。公路四通八達(dá)，并可直達(dá)鄭州、洛陽、新鄉(xiāng)、山西晉城等地，鄉(xiāng)間簡易公路縱橫成網(wǎng)，交通十分方便。圖11 交通位置圖 自然地理 地形與地貌特征焦作礦區(qū)屬太行山山前平原和沖積、洪積扇的邊緣地帶?？傮w地形平坦，海拔85~117m，一般在95m左右。全區(qū)地勢北西高，南東低，地面坡度3~8‰。 氣象據(jù)焦作市氣象資料，本區(qū)屬暖溫帶大陸性半干燥季風(fēng)氣候。春季干燥多風(fēng)，夏季炎熱多雨，秋季陰雨涼爽，冬季寒冷干燥，四季分明。，（1963年8月8日）；（1975年）， mm（1983年），降雨多集中在8月份，約占全年降雨量的45%。，%。~3級(jí)，以西北風(fēng)和東北風(fēng)為主，最大風(fēng)力為9級(jí)，最大風(fēng)速24m/s。最大凍土深度19cm，凍土期多集中在12月份和元月份。 水系本區(qū)屬海河流域衛(wèi)河水系。區(qū)內(nèi)屬山前沖、洪積緩傾斜平原，由北向南逐漸下降，地面坡度相對(duì)較大，逕流條件較好，無常年性地表水體。區(qū)內(nèi)中部山門河，發(fā)源于北部太行山區(qū)，以南北方向縱貫全區(qū)，河道寬70～200m，河深5～7m，河床坡度為2％，該河平時(shí)干涸無水，惟雨時(shí)有短暫洪流，但未曾出現(xiàn)過洪水溢出河岸現(xiàn)象，據(jù)1956年8月31日在白莊附近觀測。 地震據(jù)焦作市地震局資料，本區(qū)歷史上未發(fā)生大的破壞性地震。該區(qū)地震裂度為7度，歷史上發(fā)生過影響本區(qū)較大的地震有7次（見表11）。表11 地震情況一覽表時(shí)間地點(diǎn)震級(jí)震中裂度地震破壞情況武陟~沁陽一帶7度崩山裂屋修武6級(jí)7度搖塌城垛、鼓樓、碑亭、房舍無數(shù)沁陽一帶5級(jí)6度新鄉(xiāng)6度損壞房屋，帳恤有差輝縣南村4級(jí)6~7度聲如沉雷，30%房屋被震裂，并有少數(shù)倒塌。輝縣高村4級(jí)5度新鄉(xiāng)6度震中有輕微破壞根據(jù)國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布的“中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB183062001）”，對(duì)應(yīng)的基本烈度為Ⅶ度（見表12），其地震設(shè)防應(yīng)為Ⅷ度。 表12 地震動(dòng)峰值加速度分區(qū)與地震基本烈度對(duì)照表地震動(dòng)峰值加速度分區(qū)g＜≥地震基本烈度值＜ⅥⅥⅦⅦⅧⅧ≥Ⅸ 井田境界及煤炭儲(chǔ)量 井田境界其地理坐標(biāo)為東經(jīng)113176。23162。~113176。26162。，北緯39176。17162。~39176。21162。井田西與演馬莊礦相鄰，東以北碑村斷層為界與古漢山井田相連；北起煤層隱伏露頭，南抵西倉上斷層，。 煤炭儲(chǔ)量九里山礦可采煤層為二迭系山西組二1煤，為中灰低硫優(yōu)質(zhì)無煙煤，煤層賦存較穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，～，%。，剩余可采儲(chǔ)量5900余萬t，剩余服務(wù)年限40年。 礦井地質(zhì)與煤層賦存 地質(zhì)構(gòu)造受區(qū)域構(gòu)造的控制，井田內(nèi)主要發(fā)育有NE、NNE向、NW向和近EW向高角度正斷層，大、中型斷層主要是NE、NNE向和NW向。整體為一走向N40186。E，傾向SE的單斜構(gòu)造，地層傾角平緩，10186?！?5186。井田構(gòu)造以斷裂為主，褶曲不發(fā)育，局部受斷裂影響，形成寬緩的褶曲（圖12,13）。圖12 九里山構(gòu)造綱要圖圖13 18勘探線剖面圖根據(jù)鉆孔及巷道揭露，井田內(nèi)共發(fā)育大小斷層67條，均為正斷層。落差大于等于100m的斷層3條，即馬坊泉斷層、西倉上斷層和北碑村斷層；落差50—100m的斷層1條，即馮營斷層；落差20—50m的斷層1條，即亮馬村斷層；落差5—20m的斷層3條，即方莊斷層；另外據(jù)井下巷道揭露，落差小于5m的斷層較多，多成組出現(xiàn)，階梯狀或疊瓦狀展布，每組中斷層與斷層間距近乎相等，有些斷層只切穿煤層頂板，而不至煤層底板。褶皺構(gòu)造在井田內(nèi)雖然表現(xiàn)比較微弱，但發(fā)育普遍，按其軸向分為二組，一組是沿煤層走向方向上的波狀起伏，其軸向300176。~330176。，即北西向褶皺構(gòu)造。較明顯的，西部以一二采區(qū)為背斜，東部一一采區(qū)為向斜，次一級(jí)的微型背向斜間替出現(xiàn)，特別是一二采區(qū)東翼背斜構(gòu)造明顯，幅度(K=H/L）較大(k＞）。另一組是在大斷層兩盤因牽引作用形成的背向斜，表現(xiàn)比較明顯的是馬坊泉斷層上盤的向斜構(gòu)造和方莊斷層下盤的背斜構(gòu)造。 煤層及煤質(zhì)一、煤層九里山煤礦含煤地層為石炭系上統(tǒng)太原組、二疊系下統(tǒng)山西組和下石盒子組、二疊系上統(tǒng)上石盒子組。主要含煤地層為石炭系上統(tǒng)太原組和二疊系下統(tǒng)山西組，其它含煤地層偶見煤線，無可采點(diǎn)。，共計(jì)含煤8層，%。其中石炭系太原組有一2煤、一3煤、一4煤、一5煤、一6煤、一7煤六層煤，二迭系山西組有二1煤（大煤）和二3煤兩層煤。山西組二1煤普遍發(fā)育，層位穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，為主要可采煤層。石炭系太原組一2煤普遍發(fā)育，層位較穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，為大部分可采煤層；一5煤較發(fā)育，層位較穩(wěn)定，但煤層普遍較薄，不可采。其它煤層煤厚薄，層位不穩(wěn)定或極不穩(wěn)定，多以薄煤層、煤線或炭質(zhì)泥巖出現(xiàn)，毫無經(jīng)濟(jì)價(jià)值。二1煤層位于山西組下部，二1煤段之頂部，距太原組上部灰?guī)r段頂之硅質(zhì)泥巖或L8 ~，層位穩(wěn)定。煤層直接頂板以砂質(zhì)泥巖、泥巖為主，間接頂板為細(xì)—粗粒砂巖（大占砂巖）；底板多為砂質(zhì)泥巖和粉砂巖，局部為灰、灰黑色細(xì)砂巖，含少量白云母碎片和植物根部化石，偶見炭質(zhì)泥巖。二1煤層普遍發(fā)育，煤層厚度大、結(jié)構(gòu)簡單、層位穩(wěn)定，是井田內(nèi)主要開采煤層。煤厚0～，以半亮型煤為主。二、煤質(zhì)（1）物理性質(zhì)二1煤頂部及底部為粉沫狀、鱗片狀，中部為塊狀呈灰黑色，黑色，似金屬光澤、條痕灰黑色，貝殼狀，鋸齒狀斷口，條帶狀結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，真密度（TRD），視密度（ARD）。原煤含塊率為21%。二1煤呈塊狀以亮煤為主，次為暗煤和鏡煤，中部夾薄層纖維狀結(jié)構(gòu)，疏松多孔，光澤較弱絲炭，屬光亮—半亮型煤。一2煤為灰黑色，以塊狀為主，內(nèi)生裂隙發(fā)育，貝殼狀斷口，似金屬光澤，下部含較多的黃鐵礦，視密度（ARD）。一2煤煤巖特征和二1煤層相似，屬半亮—光亮型煤。（2）化學(xué)性質(zhì)水分（Mad）二1原煤、%、%，%，結(jié)果見表13。表13 煤水分、灰分測試結(jié)果表煤層樣別原 煤 （%）浮 煤（%）水分（Mad）灰分（Ad）揮發(fā)分（Vdaf）水分（Mad）灰分（Ad）揮發(fā)分（Vdaf）二1煤芯樣~(40)~(39)~(30)煤層樣~(12)~(12)~(12)~(11)~(11)~(11)合計(jì)~(52)~(51)~(42)~(11)~(11)~(11)一2煤芯樣~(10)~(9)~(9)注：表格中數(shù)據(jù)為 最小值~最大值 平均值(點(diǎn)數(shù)) ，以下各表類同?；曳郑ˋd）二%、%，依據(jù)煤炭質(zhì)量分級(jí)《灰分》標(biāo)準(zhǔn)：二1煤屬低灰煤；一2煤屬中灰煤，結(jié)果見表12。揮發(fā)分（Vdaf）二一2煤的原煤揮發(fā)分產(chǎn)率結(jié)果見表12。硫分（St,d）二%、%，按基準(zhǔn)發(fā)熱量折算后，二%、%，依據(jù)煤炭質(zhì)量分級(jí)（硫分）標(biāo)準(zhǔn)：二1煤屬特低硫煤，一2煤屬中高硫煤。結(jié)果見表14。表14 煤全硫分析結(jié)果表煤層全硫St,d（%）按 標(biāo) 準(zhǔn) 折 算后 的 全 硫 St,d(%)質(zhì)量分級(jí)原煤浮煤二1~(36)~(11)0. 27~(25)特低硫煤一2~(8)~(6)中高硫煤有害元素二%、%、%、%、氟分別為49*106 ，44*106，砷分別為2*104*106。二一2煤為低磷煤，氯、氟、砷含量較低。 礦井生產(chǎn)情況 礦井生產(chǎn)現(xiàn)狀九里山礦目前有115和16三個(gè)生產(chǎn)采區(qū)。（），生產(chǎn)能力將逐年遞減；16采區(qū)為14采區(qū)的接替采區(qū)，煤層賦存較穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，～，傾角9～18176。，可布工作面儲(chǔ)量1450萬噸；15采區(qū)可采儲(chǔ)量1002萬噸，預(yù)計(jì)2021年回采結(jié)束；15采區(qū)接替采區(qū)為21采區(qū)，21采區(qū)正在開拓， 21采區(qū)煤層賦存較穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，～，傾角9～18176。，可布工作面儲(chǔ)量1055萬噸，預(yù)計(jì)2017年投產(chǎn)。 井田開拓方式、采區(qū)劃分及采煤方法一、開拓方式礦井開拓方式為立井雙水平上下山開拓，一水平大巷標(biāo)高225m，一水平大巷有三條巷道，其中一條為軌道運(yùn)輸大巷、一條為皮帶運(yùn)輸大巷、一條為流水大巷，三條大巷全部布置在煤層頂板中，與煤層法線間距1015m，三條大巷為一水平所有采區(qū)提供通風(fēng)、運(yùn)輸、行人等服務(wù)。采區(qū)上（下）山為三條相互平行的頂板巖巷，與煤層法線間距815m，其中軌道上（下）山和運(yùn)輸上（下）山為進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)上（下）山專用于回風(fēng)；在礦井上部煤層露頭附近布置