【正文】 焦煤集團九里山礦 抽采達標工藝方案設計 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，設計生產能力90萬噸/年，核定礦井生產能力100萬噸/年?？刹擅簩訛槎瞪轿鹘M二1煤，煤層賦存較穩(wěn)定，結構簡單，～，傾角9～18176。目前剩余可采儲量5900余萬噸，剩余服務年限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逐漸增大的趨勢，瓦斯問題已對安全生產構成威脅，僅靠通風無法解決回采工作面的瓦斯問題。針對九里山礦瓦斯問題，為確保礦井安全、高效生產，特編制此抽采達標工藝方案設計。二、任務來源根據《煤礦瓦斯抽采達標暫行規(guī)定》第四章 第十八條，通過對礦井通風瓦斯資料的收集、現場調研、實地考察及對礦井生產實際情況進行分析和方案比較，編制抽采達標工藝方案設計。三、設計的主要依據1．九里山礦初步設計說明書；2．九里山礦勘探報告；3．中華人民共和國行業(yè)標準《礦井抽放瓦斯工程設計規(guī)范》（MT 501896）；4．中華人民共和國安全生產行業(yè)標準《煤礦瓦斯抽采基本指標》（AQ 10262006）；5．中華人民共和國安全生產行業(yè)標準《煤礦瓦斯抽放規(guī)范》（AQ 10272006）；6．中華人民共和國行業(yè)標準《煤炭工業(yè)給水排水設計規(guī)范》（MT/T 501496）；7．中華人民共和國國家標準《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》（GB 502152005）；8．《煤礦安全規(guī)程》；9．《煤礦瓦斯抽采達標暫行規(guī)定》10．九里山礦其它地質資料和實測資料。四、設計的指導思想1. 在符合有關規(guī)程、規(guī)范及設計標準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，不增加開拓費用；3. 設備、管材選型留有余地，能滿足礦井達到設計能力時的抽放瓦斯量的需求；4. 采用的工藝技術具有先進性，且符合礦井實際。五、設計的主要內容設計的具體內容為：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、抽放瓦斯量預計等；2．瓦斯抽放管網、抽放瓦斯鉆場與鉆孔參數設計；3．抽放瓦斯系統的設備、儀器、儀表及附屬裝置選型及安裝設計；4．礦井抽放瓦斯管理及安全措施；5．主要設備、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 井田境界及煤炭儲量 6 礦井地質與煤層賦存 7 礦井生產情況 10 2 礦井通風及煤層瓦斯 12 礦井通風方式 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 抽采達標工程布局 19 抽采達標工程量 20 礦井接替關系 20 施工設備及主要器材 21 進度計劃 22 資金計劃 23 抽放瓦斯方法選擇的原則 26 26 26 31 5瓦斯抽放管網系統 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 41 瓦斯泵房設備布置 41 泵房的供電系統及通訊 42 給排水 43 44 7 組織管理 45 45 圖紙和技術資料 45 管理與規(guī)章制度 46 8 安全技術措施 46 抽放系統及抽放泵站安全措施 46 檢測、監(jiān)控系統 48 9 技術經濟 50 編制依據 50 50 費用概算 50 10 礦井瓦斯利用 52 瓦斯利用的經濟、社會及環(huán)境效益 52 九里山礦井二1煤層氣資源量計算結果及評價 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)質無煙煤產地。焦作煤業(yè)有限責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)）公路和正在建設的濟（源）～東（明）高速公路，礦井鋪設專用鐵路線經新（鄉(xiāng)）～焦（作）待王站編組后輸送全國各地。公路四通八達，并可直達鄭州、洛陽、新鄉(xiāng)、山西晉城等地，鄉(xiāng)間簡易公路縱橫成網，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‰。 氣象據焦作市氣象資料，本區(qū)屬暖溫帶大陸性半干燥季風氣候。春季干燥多風，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，以西北風和東北風為主，最大風力為9級，最大風速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，地面坡度相對較大，逕流條件較好，無常年性地表水體。區(qū)內中部山門河，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％，該河平時干涸無水，惟雨時有短暫洪流，但未曾出現過洪水溢出河岸現象，據1956年8月31日在白莊附近觀測。 地震據焦作市地震局資料，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 地震情況一覽表時間地點震級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7度搖塌城垛、鼓樓、碑亭、房舍無數沁陽一帶5級6度新鄉(xiāng)6度損壞房屋，帳恤有差輝縣南村4級6~7度聲如沉雷，30%房屋被震裂，并有少數倒塌。輝縣高村4級5度新鄉(xiāng)6度震中有輕微破壞根據國家質量技術監(jiān)督局發(fā)布的“中華人民共和國國家標準《中國地震動參數區(qū)劃圖》（GB183062001）”，對應的基本烈度為Ⅶ度（見表12），其地震設防應為Ⅷ度。 表12 地震動峰值加速度分區(qū)與地震基本烈度對照表地震動峰值加速度分區(qū)g＜≥地震基本烈度值＜ⅥⅥⅦⅦⅧⅧ≥Ⅸ 井田境界及煤炭儲量 井田境界其地理坐標為東經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)質無煙煤，煤層賦存較穩(wěn)定，結構簡單，～，%。，剩余可采儲量5900余萬t，剩余服務年限40年。 礦井地質與煤層賦存 地質構造受區(qū)域構造的控制，井田內主要發(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的單斜構造，地層傾角平緩，10186。～15186。井田構造以斷裂為主，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 九里山構造綱要圖圖13 18勘探線剖面圖根據鉆孔及巷道揭露，井田內共發(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；另外據井下巷道揭露，落差小于5m的斷層較多，多成組出現，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。褶皺構造在井田內雖然表現比較微弱，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，次一級的微型背向斜間替出現，特別是一二采區(qū)東翼背斜構造明顯，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，表現比較明顯的是馬坊泉斷層上盤的向斜構造和方莊斷層下盤的背斜構造。 煤層及煤質一、煤層九里山煤礦含煤地層為石炭系上統太原組、二疊系下統山西組和下石盒子組、二疊系上統上石盒子組。主要含煤地層為石炭系上統太原組和二疊系下統山西組，其它含煤地層偶見煤線，無可采點。，共計含煤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，結構簡單，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，結構簡單，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、煤線或炭質泥巖出現，毫無經濟價值。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段頂之硅質泥巖或L8 ~，層位穩(wěn)定。煤層直接頂板以砂質泥巖、泥巖為主，間接頂板為細—粗粒砂巖（大占砂巖）；底板多為砂質泥巖和粉砂巖，局部為灰、灰黑色細砂巖，含少量白云母碎片和植物根部化石，偶見炭質泥巖。二1煤層普遍發(fā)育，煤層厚度大、結構簡單、層位穩(wěn)定，是井田內主要開采煤層。煤厚0～，以半亮型煤為主。二、煤質（1）物理性質二1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，條帶狀結構，層狀構造，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構，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）化學性質水分（Mad）二1原煤、%、%，%，結果見表13。表13 煤水分、灰分測試結果表煤層樣別原 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~(52)~(51)~(42)~(11)~(11)~(11)一2煤芯樣~(10)~(9)~(9)注：表格中數據為 最小值~最大值 平均值(點數) ，以下各表類同?；曳郑ˋd）二%、%，依據煤炭質量分級《灰分》標準：二1煤屬低灰煤；一2煤屬中灰煤，結果見表12。揮發(fā)分（Vdaf）二一2煤的原煤揮發(fā)分產率結果見表12。硫分（St,d）二%、%，按基準發(fā)熱量折算后，二%、%，依據煤炭質量分級（硫分）標準：二1煤屬特低硫煤，一2煤屬中高硫煤。結果見表14。表14 煤全硫分析結果表煤層全硫St,d（%）按 標 準 折 算后 的 全 硫 St,d(%)質量分級原煤浮煤二1~(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。 礦井生產情況 礦井生產現狀九里山礦目前有115和16三個生產采區(qū)。（），生產能力將逐年遞減；16采區(qū)為14采區(qū)的接替采區(qū)，煤層賦存較穩(wěn)定，結構簡單，～，傾角9～18176。，可布工作面儲量1450萬噸；15采區(qū)可采儲量1002萬噸，預計2021年回采結束；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，結構簡單，～，傾角9～18176。，可布工作面儲量1055萬噸，預計2017年投產。 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，一水平大巷標高225m，一水平大巷有三條巷道，其中一條為軌道運輸大巷、一條為皮帶運輸大巷、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、運輸、行人等服務。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）山和運輸上（下）山為進風，回風上（下）山專用于回風；在礦井上部煤層露頭附近布置