【正文】 鄭煤集團(tuán)馬池煤礦有限責(zé)任公司 地面瓦斯抽放系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 鄭煤集團(tuán)瓦斯防治研究所 二 00 七年十月 1 鄭煤集團(tuán)馬池煤礦有限責(zé)任公司 地面瓦斯抽放系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 承擔(dān)單位： 鄭煤集團(tuán)瓦斯防治研究所 協(xié)助單位：鄭煤集團(tuán)馬池煤礦有限公司 鄭煤集團(tuán)登封分公司 報(bào)告編寫： 馬漢滋 報(bào)告審核： 李豐良 負(fù) 責(zé) 人 ： 殷秋朝 完成時間： 2020 年 10 月 26 日 1 目 錄 前言 …………………………………………………………………………… .. 3 1． 礦井概 況 …………………………………………………………………… 4 交通位置 ……………………………………………………………… .. 4 井田地形與氣候 ……………………………………………………… .. 4 井田地質(zhì)構(gòu)造情況 …………………………………………………… .. 4 煤層賦存及煤質(zhì)情況 ………………………………………………… .. 4 礦井開拓方式 ………………………………………………………… .. 5 礦井通風(fēng)方式及礦井瓦斯等級鑒定結(jié)果 ..……………… ........……… 6 2．礦井瓦斯抽放的必要性與可行性 ………………………………………… 8 回采工作面瓦斯涌出量預(yù)測結(jié)果 …………………………………… .. 8 礦井瓦斯涌出來源與構(gòu)成 ……………………………………... ........... 9 瓦斯抽放的必要性 …………………………………………………… .. 9 瓦斯抽放的可行性 …………………………………………………… . 11 礦井瓦斯儲量與可抽量 ……………………………………………… . 11 3．礦井瓦斯抽放 方案初步設(shè)計(jì) ……………………………………………… 13 抽放方法選擇的原則 ………………………………………………… .. 13 抽放瓦斯方法選擇 …………………………………………………….. 13 抽放量預(yù)計(jì)及抽放服務(wù)年限 ………………………………………… .. 16 瓦斯抽放鉆孔施工及設(shè)備 …………………………………………… .. 17 4. 瓦斯管網(wǎng)系統(tǒng)選擇、管網(wǎng)阻力計(jì)算及設(shè)備選型 ………………………… . 19 礦井瓦斯抽放設(shè)計(jì)參數(shù) ……………………………………………… .. 19 瓦斯管網(wǎng)系統(tǒng)選擇與管網(wǎng)阻力計(jì)算 ………………………………… .. 19 瓦斯抽放泵選型計(jì)算 ………………………………………………… .. 26 5. 瓦斯抽放泵站設(shè)計(jì) ………………………………………………………… . 28 瓦斯抽放泵 …………………………………………………………… . 28 瓦斯抽放泵站供電 …………………………………………………… . 29 瓦斯抽放泵給排水 …………………………………………………… . 31 防 雷設(shè)施 ……………………………………………………………… 31 2 瓦斯抽放泵站照明 …………………………………………………… 31 瓦斯抽放泵站通訊 …………………………………………………… 31 抽放系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)測 …………………………………………………… 31 泵房采暖、通風(fēng) …………………………………………… ..……… 31 6．瓦斯抽放系統(tǒng)的安裝 …………………………………………………… .. 32 瓦斯抽放系統(tǒng)安裝的基本要求 ………… …………………………… 32 瓦斯抽放泵的安裝 …………………………………………………… 32 瓦斯抽放、排放管路及附屬設(shè)施安裝 ……………………… ...…… . 32 7．環(huán)境保護(hù) ………………………………………………………………… .. 33 抽放瓦斯工程對環(huán)境的影響 ………………………………………… 33 污染防治措施 ………………………………………………………… 33 抽放站綠化 …………………………………………………………… 33 8．瓦斯抽放組織管理及主要安全技術(shù)措施 ……………………………… .. 34 組織管理 ……………………………………………………………… 34 瓦斯抽放組織機(jī)構(gòu) …………… ......………………………………… 34 瓦斯抽放鉆場管理 …………………………………………………… 34 采空區(qū)抽放管道的拆裝 ……………………………………………… 36 瓦斯抽放管路管理 ……………………………………………………… 36 瓦斯抽 放安全技術(shù)措施 ……………………………………………… 37 鉆機(jī)操作規(guī)程 ……………………… .......…………………………… 37 瓦斯抽放泵司機(jī)操作規(guī)程 ………… ...........…………………………… 38 瓦斯抽放報(bào)表管理 …………………………………………………… 40 9．瓦斯抽放工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) …………………………………………… .. 42 勞動定員 ……………………………………………………………… 42 投資概算 …… ………………………………………………………… 42 方案一與方案二對比 ……………………………………………………… . 42 礦井瓦斯利用 ………………………………………………………… 42 10．結(jié)論及建議 ……………………………………………………………… 46 參考文獻(xiàn) ……………………………………………… ... .......………… .. 47 3 前 言 鄭煤集團(tuán)馬池煤礦有限責(zé)任公司是一 對 資源整合礦井，位于登封市白坪鄉(xiāng)馬池村 。 是 由 登封市馬池煤礦、三元曹村煤礦、白坪 申發(fā)煤礦和鄭煤集團(tuán) 2020 年 6 月共同組建而成， 開采二 1煤層， 開采標(biāo)高為 100～ +150m， 位于 白坪井田西翼淺部， 目前正在進(jìn)行 30 萬噸的技術(shù)改造。 技術(shù)改造后設(shè)計(jì)生產(chǎn) 能力 。 根據(jù)該礦提供的礦井設(shè)計(jì)和 2020 年 礦井瓦斯鑒定報(bào)告 , 礦井絕對瓦斯涌出量為 , 相對瓦斯涌出量為 m3/min， 屬于低瓦斯礦井 。 由于 12 采 區(qū)瓦斯 含量 較大 ，實(shí)際 按高瓦斯礦井管理 。 根據(jù) 礦井 技改方案安全專篇防治 瓦斯 的要求，+100m以深為煤與瓦斯突出危險(xiǎn)區(qū)， 必需 按突出 危險(xiǎn) 區(qū)域 進(jìn)行管理。 根據(jù)河南省煤炭工業(yè)局 2020 豫煤安 1 號 文 《河南省煤炭工業(yè)局關(guān)于鞏固成果再接再厲，全面開創(chuàng)我省煤礦安全生產(chǎn)新局面的決定》的 要求， “ 突出礦井或絕對瓦斯涌出量大于 40m3/min 的礦井，必須建立地面瓦斯抽放站 ”， 受馬池煤礦的委托，鄭煤集團(tuán)瓦斯防治研究所 在登封分公司、馬池煤礦的配合下，通過收集大量瓦斯資料和計(jì)算， 按照 《煤礦瓦斯抽放管理規(guī)范》、《煤礦瓦斯抽放技術(shù)規(guī)范》、 《煤礦瓦斯抽放工程設(shè)計(jì)規(guī)范》等規(guī)定為馬池煤礦 地面瓦斯抽放系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)， 編 制 了 《鄭煤集團(tuán)馬池煤礦有限責(zé)任公司地面瓦斯抽放系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 》。 4 1 礦井概況 交通位置 鄭煤集團(tuán)馬池煤礦 位于登封市南部白坪鄉(xiāng)，北距登封市 20km，東臨白坪火車站。白坪～新上公路從礦區(qū)北部通過，礦區(qū)西距 207 國道僅 5km，交通便 利 。 井田地形與氣候 地形地貌特征 該區(qū)為低山丘陵區(qū)。地勢北高南低，海拔標(biāo)高 +649～ +425m，相對高差 224m。 本區(qū)地處淮河流域潁河水系，礦區(qū)內(nèi)水系不甚發(fā)育，以季節(jié)性溪流為主，沖溝發(fā)育，多呈南北向。礦區(qū)東側(cè)為白江河，屬季節(jié)性河流，受大氣降水支配，夏、秋雨季汛期水量較大，冬、春干旱季僅為一細(xì)小溪流，對礦井開采無直接影響。 氣候 及降水 本區(qū)屬典型的大陸性半干旱氣候，夏、秋兩季炎熱多雨，冬、春兩季低溫干旱少雨。年降水量為 ～ ，一般為 ～ ，降雨多集中在 79三個月，約占年降水量的 60～ 70%。年平均氣溫 ℃，最低氣溫 ℃，氣溫最高可達(dá) ℃；年平均蒸發(fā)量 1669mm；最大凍土深 ，最大積雪厚 ，年無霜期 246 天。春、夏、秋三季以東北風(fēng)、東風(fēng)為主，冬季以西北風(fēng)為主，最大風(fēng)速 28～ 30m/s。 根據(jù)河南省地震局資料，本區(qū)近期未發(fā)生過大的破壞性地震。 1974～ 1975 年有過兩次地震，烈度為 5～ 6度。 井田地質(zhì)構(gòu)造情況 本礦區(qū)位于華北地臺區(qū)、嵩箕斷隆南緣，東金店～盧店向斜西段南翼。全區(qū)為單斜構(gòu)造，地層走向 80176?！?90176。 ,傾向 350176?！?360176。，傾角 18176?！?25176。，區(qū)內(nèi)無大的斷層通過。屬構(gòu)造簡單類型。 煤層賦存 及煤質(zhì) 情況 煤層 本區(qū)含煤地層為石炭～二迭系，含煤地層總厚 大于 385m，含九個煤組計(jì)煤，煤層總厚 15m，含煤系數(shù) %。可采煤層主要為二 1煤層，而一 1煤、五 3煤層大面積可采，四 3煤層局部可采。 5 二 1煤層位于二迭系下統(tǒng)山西組下部，為本 礦開采對象，煤厚 0～ ，平均煤厚 ，傾角 18～ 26176。，局部地段出現(xiàn)特厚點(diǎn)，煤層穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，不含夾矸。頂板一般為大占砂巖，局部有炭質(zhì)泥巖偽頂，底板為砂質(zhì)泥巖或炭質(zhì)泥巖。礦山范圍內(nèi)，二 1煤層埋深 20m，展布標(biāo)高 +300～－ 80m。本礦區(qū)位于華北地臺區(qū)、嵩箕斷隆南緣，東金店～盧店向斜西段南翼。全區(qū)為單斜構(gòu)造，地層走向 80176?！?90176。 ,傾向 350176?！?360176。，傾角 18176。～ 25176。，區(qū)內(nèi)無大的斷層通過。屬構(gòu)造簡單類型。 煤質(zhì) 二 1煤呈黑色、多粉末狀，結(jié)構(gòu)簡單，組織疏松，強(qiáng)度低易污手。其 視密度為。 經(jīng)測定分析：二 1煤層原煤灰分（ Ad） %、硫分（ Std） %、水分（ Mad）%、磷分（ Pd） %～ %、揮發(fā)分（ Vdaf） %、恒容高位發(fā)熱量（ ）；煤灰軟化溫度（ ST） 1375℃。為中低灰、低硫、特低磷、高熔點(diǎn)、貧煤，是良好的民用與工業(yè)用煤。 礦井開拓方式 馬池煤礦有限責(zé)任公司是由登封市馬池煤礦、三元曹村煤礦、白坪申發(fā)煤礦和鄭煤集團(tuán) 2020 年 6 月共同組建而成，開采標(biāo)高為 100m 以上 +150m 以下煤炭資源，開采二 1煤層，年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 30萬噸。 技術(shù)改造方案： 礦井開拓方式為單水平開下山拓全井田。 利用馬池煤礦的主立井作為技術(shù)改造后的主提升井，馬池煤礦的副斜井作技改后礦井的副斜井，擔(dān)任礦井的輔助提升任務(wù)，利用曹村煤礦的主、副斜井?dāng)U修后并聯(lián)作礦井的專用回風(fēng)井，擔(dān)任礦井的回風(fēng)任務(wù) 。 該礦沿井田走向劃分為 2 個采區(qū)。即 11 雙翼采區(qū)和 12 單翼采區(qū)。其開采順序先采 11 采區(qū)，后采 12 采區(qū)。采區(qū)工作面開采順序?yàn)橛缮隙?、跳采開采。主要巷道有專用回風(fēng)下山、皮帶下山，總回風(fēng)大巷、 12采區(qū)機(jī)軌合一大巷、礦井 泵房變電所、采區(qū)車場及水倉布置在底板巖石中，軌道下山、主井底大巷、采區(qū)巷道布置在煤層中。 根據(jù)礦井煤田地質(zhì)條件及鄭煤集團(tuán)公司對《鄭州煤炭工業(yè)集團(tuán)馬池煤礦有限責(zé)任公司礦井技術(shù)改造方案》的批復(fù)第六條，在 +100m 水平以深采用三條下山開拓， 6 采用二巖一煤的布置方式。 礦井開采煤層賦存標(biāo)高為 +150～－ 100m，根據(jù)煤層瓦斯賦存的特征，以一個水平為宜（即機(jī)軌合一大巷 +85m 水平）， +100m 以淺為低瓦斯區(qū)， +100m 以深為煤與瓦斯突出危險(xiǎn)區(qū)。 為確保主要巷道穩(wěn)定 性，減少煤巷維修費(fèi)用，確保安全生產(chǎn)，專用回風(fēng)下山、皮帶下山， 軌道下山、 總回風(fēng)大巷、礦井泵房變電所、采區(qū)車場及水倉布置在底板巖石中；采區(qū)巷道布置在煤層中。 礦井通風(fēng) 瓦斯 方式及礦井瓦斯 等級鑒定 結(jié)果 鄭煤集團(tuán)馬池煤礦礦井通風(fēng)方式為中央邊界式，通風(fēng)方法為機(jī)械抽出式。主立井、副斜井進(jìn)風(fēng)，專用風(fēng)井兩斜井并聯(lián)回風(fēng)，礦井總進(jìn)風(fēng)量為 2391m3/min。 11采區(qū)、12采區(qū)設(shè)置專用回風(fēng)下山、采工作面采用 “U” 型全負(fù)壓通風(fēng)。 該礦以往生產(chǎn)過程中，礦井瓦斯涌出量小，正常通風(fēng)情況下，礦井瓦斯?jié)舛炔怀蓿?2020 年經(jīng)登封市煤 礦救護(hù)隊(duì)測試鑒定，瓦斯相對涌出量為 ，屬低瓦斯礦井。 煤層瓦斯由于受賦存深度、構(gòu)造、煤厚變化等影響，其賦存具有不均衡性：位于二 1煤層露頭附近，煤層埋藏相對較淺，上覆基巖有效厚度小，故煤層瓦斯逸散條件相對較好，有利于煤層瓦斯向外界逸散。根據(jù)鄭煤集團(tuán)設(shè)字 [2020]23 號文第八條精神，本礦井開采深部 +100～ 100m 標(biāo)高為 煤與 瓦斯突出危險(xiǎn) 區(qū)域 ，要求按煤與瓦斯突出礦井進(jìn)行設(shè)計(jì)和管理。隨著開采深度的增加，特別是在煤層突然增厚或變薄地段等，應(yīng)加強(qiáng)礦井瓦斯監(jiān)測工作，以免造成不應(yīng)有的損失。 表 1－ 2 馬池礦瓦斯等級鑒定結(jié)果