【正文】 茨門溝煤礦瓦斯抽放設(shè)計 1 前 言 一、任務來源 貴州省盤縣紅果鎮(zhèn) XX 煤礦經(jīng)改擴建后生產(chǎn)能力為 15 萬 t/a，目前礦井實際生產(chǎn)能力已達到 20 萬 t/a，隨著礦井生產(chǎn)規(guī)模的擴大及開采深度的增加，礦井瓦斯涌出量增大，采煤工作面上隅角經(jīng)常出現(xiàn)瓦斯超限現(xiàn)象，為解決局部瓦斯超限問題， 確保安全生產(chǎn)，XX 煤礦決定開展瓦斯抽放工作，委托煤炭科學研究總院撫順分院進行瓦斯抽放設(shè)計，撫順分院的設(shè)計人員認真研究和分析了 XX 煤礦的煤層賦存、瓦斯涌出及開拓開采情況后認為， XX 煤礦具備建立抽放系統(tǒng)的條件，并在此基礎(chǔ)上進行了瓦斯抽放設(shè)計。 二、設(shè)計的主要依據(jù) 《礦井抽放瓦斯工程設(shè)計規(guī)范》 （ MT501896） 中華人民共和國煤炭工業(yè)部 1997 年 1 月； 《礦井瓦斯抽放管理規(guī)范》 中華人民共和國煤炭工業(yè)部 1997 年 4 月； 《煤礦安全規(guī)程》 煤礦安全監(jiān)察局 20xx 年 9月 28 日； 《貴州省盤縣紅果鎮(zhèn) XX 煤礦改擴建方案》 貴州省煤礦設(shè)計研究院 20xx 年5月 XX 煤礦提供的通風、生產(chǎn)和地質(zhì)方面的資料。 三、設(shè)計的指導思想 在符合規(guī)范要求，滿足使用的前提下，盡可能降低成本，節(jié)省工程投資； 設(shè)備、管材選型留 有余地，能充分滿足礦井安全生產(chǎn)的需要； 采用的工藝技術(shù)具有先進性，且符合實際。 四、設(shè)計的主要內(nèi)容 設(shè)計的主要內(nèi)容為： XX 礦瓦斯賦存情況、抽放瓦斯的可行性及必要性、抽放量預計； 瓦斯抽放方法及抽放工藝設(shè)計，抽放瓦斯鉆場與鉆孔參數(shù)設(shè)計； 地面抽放泵站的泵房布置、供電、供水、通訊等設(shè)計； 工程中所需設(shè)備、儀器、儀表及附屬裝置等選型及安裝設(shè)計； 茨門溝煤礦瓦斯抽放設(shè)計 2 抽放泵站及井下管路的檢測、監(jiān)控布置； 抽放瓦斯管理措施及安全措施； 抽放所需主要設(shè)備及材料清單及工程投資概算； 安裝及施工圖 紙的繪制。 茨門溝煤礦瓦斯抽放設(shè)計 3 1 礦井概況 井田概況 交通位置 XX 煤礦位于貴州省盤縣南紅果鎮(zhèn)松山村境內(nèi)，隸屬盤縣煤炭工業(yè)管理局管轄。礦井現(xiàn)有簡易公路與 320 國道相連，以井口為中心，距盤西支線紅果車站 10km，盤縣新城 10km，距云南富源縣 36km，交通運輸十分便利。 地形、地貌及河流 XX 煤礦位于盤關(guān)向斜西翼南段。屬構(gòu)造 — 剝蝕山地地貌，發(fā)育單面山，單面山脊之間組成單斜谷地，西北部由峨嵋山玄武組地層構(gòu)成構(gòu)造坡，東南部由三疊系地層構(gòu)成剝蝕坡，在構(gòu)造坡與剝蝕坡之間由龍?zhí)督M地層組成不對稱的單斜谷地。單面山與單 斜谷地走向與地層走向一致，呈近北延伸。井田內(nèi)屬中切割的中山地形，地面多被第四系坡積物覆蓋。井田內(nèi)總體地勢北部高，南部低，井田內(nèi)最高點位于井田東北部邊界附近，標高 1985m左右，最低點位于井田南部邊界附近，標高 1695m左右，相對高差 290m。 井田中部有崗寨河，楊梅河、南部有沙陀河，崗寨河河流流向自西南向東北，楊梅河老河河流流向自北向南，沙陀河流向自西向東。三條河流均為山區(qū)雨源性河流，流量變化幅度大。雨季暴漲，枯季流量較小，主要受大氣降水的控制。 氣象及地震情況 本區(qū)內(nèi)氣候溫和濕潤，屬亞熱帶高原 性季風氣候，冬無嚴寒，夏無酷暑，雨量充沛，季節(jié)性分區(qū)不明顯，據(jù)盤縣氣象局資料，最高氣溫為 30℃，最低氣溫－ 5℃，年平均降雨量為 ，年平均濕度為 81％。 盤縣特區(qū)地震烈度為 6 度。 水源及電源情況 礦井生活用水取自附近泉井水，生產(chǎn)用水可取自松山河或井田泉井水。 礦井采用雙回路供電系統(tǒng)，一回從火鋪供電工區(qū) 6KV 引入，一回從 10KV 農(nóng)網(wǎng) T接引入，電源有保障。 地質(zhì) 構(gòu)造及煤層 特征 茨門溝煤礦瓦斯抽放設(shè)計 4 地層 井田內(nèi)出露的地層由老到新有上二迭統(tǒng)峨嵋山玄武組、宣威組、下三迭統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組及第四系。 井 田內(nèi)的含煤地層為上二迭統(tǒng)宣威組，系陸相沉積，巖性由灰色細砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖及煤層組成，厚度 170m～ 230m，一般 185m。 地質(zhì)構(gòu)造 XX 煤礦井田位于盤關(guān)向斜的西翼南段，地層總體走向 NNE，傾向 NEE，傾角 22～70186。，南部傾角小，一般 32186。左右，北部傾角大，一般 55186。左右，井田內(nèi)斷層較發(fā)育，此部見 F10 F104 正斷層，南部見 F101正斷層，僅在井田中部有一條 F1120 斷層，在界中部有一斷層帶影響各煤層，對開拓、開采帶來不利影響。本井田構(gòu)造復雜程度屬中等。 F101正斷層：位于井田南部，為井田南部邊界。井田內(nèi)走向 800m，斷層走向近北東，傾向南東，傾角 75186。，在中沙陀寨子附近斷層是上下盤均為煤系地層，落差大于 60m，斷層破壞全煤系的完整性。 F103 正斷層：位于井田北部，井田內(nèi)走向 300m，斷層走向北東，傾向南東，傾角60186。左右。 F104 正斷層：位于井田北部井田內(nèi)走向 240m,斷層走向北東、傾向南東，傾角 65186。左右。 煤層 及煤質(zhì) 宣威組含煤層 28～ 49 層，一般 38 層，含煤總厚 24～ 43m，平均 34m，平均含煤系數(shù) 15％，其中含可采煤層 20 層 （ 3－ 1 1 15－ 15－ 16－ 16－ 1 18－ 20－ 20－ 2 2 2 25 號），平均可采總厚度 25m，主要的可采煤層 6 層（ 1 15－ 15－ 20－ 1），主要可采煤層賦存情況 見表 11： 礦井開采煤層為低中～中灰，低～特硫煤，煤種為肥氣煤，主要適用于煉焦、動力、氣化和民用。 瓦斯、煤塵、煤的自燃 依據(jù)礦井 20xx 年瓦斯等級鑒定結(jié)果， XX 礦瓦斯相對涌出量 ，絕對瓦 茨門溝煤礦瓦斯抽放設(shè)計 5 表 11 煤層賦存情況表 : 煤層 號 煤層厚 (m) 最小 最大 平均 夾矸層數(shù) 頂?shù)装鍘r性 煤層穩(wěn)定性 3 ～ 0－ 1 頂板以粉砂巖為主，局部粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，底板巖性為泥巖或沙質(zhì)泥巖。 結(jié)構(gòu)簡單 穩(wěn)定可靠 8 1～ 無 頂板以粉砂巖、細砂巖為主，底板巖性為泥巖或粉砂巖。 結(jié)構(gòu)簡單 穩(wěn)定可靠 12 0. 37～ 1. 35 0－ 1 頂板以砂質(zhì)泥巖為主，泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖次之，底板巖性為泥巖或粉砂質(zhì)泥巖。 結(jié)構(gòu)簡單 穩(wěn)定可靠 151 0. 8～ 0－ 1 頂板以泥質(zhì)粉砂巖或粉砂 質(zhì)泥巖為主，底板巖性為泥巖或粉砂巖。 結(jié)構(gòu)簡單 穩(wěn)定可靠 153 0. 78～ 0－ 2 頂板以泥巖、粉砂質(zhì)泥巖，底板巖性為泥巖或粉砂質(zhì)泥巖。 結(jié)構(gòu)簡單 穩(wěn)定可靠 20－ 1 ～ 0－ 2 頂板以泥質(zhì)粉砂巖或粉砂質(zhì)泥巖，底板巖性為粉砂質(zhì)泥巖。 結(jié)構(gòu)簡單 穩(wěn)定可靠 斯涌出量 m3/min，屬高瓦斯礦井。由于 20xx 年瓦斯鑒定時沒有采煤面，涌出量較小。本設(shè)計主要依據(jù) 20xx 年 5 月收集礦井的瓦斯資料。南采區(qū)的絕對瓦斯涌出量近10m3/min，相對瓦斯涌出量近 20m3/t，瓦斯涌出量大大超過 20xx 年，根據(jù)礦井等級鑒定結(jié)果，礦井的煤塵有爆炸危險性，煤層按有自燃發(fā)火考慮。因此必須提高安全意識，嚴格礦井瓦斯管理，搞好監(jiān)測監(jiān)控及瓦斯抽放工作。 此外根據(jù)紅果縣煤炭局反映， 17＃煤在掘進時有過動力現(xiàn)象發(fā)生（未經(jīng)權(quán)威部門鑒定），該煤層有發(fā)生煤與瓦斯突出的可能性，今后紅果礦如有煤與瓦斯突出現(xiàn)象發(fā)生， 茨門溝煤礦瓦斯抽放設(shè)計 6 掘進和開采 17＃煤層時須考慮進行預抽，防止煤與瓦斯突出。 礦井概況 礦井的煤層儲量、設(shè)計生產(chǎn)能力及服務年限 依地質(zhì)報告，礦井內(nèi)保有儲量 1258 萬 t，井田邊界煤柱及村莊永久煤柱損失 364 萬t，采出及開采損失儲量 238 萬 t，井田內(nèi)保有儲量 1020 萬 t，剩余可采儲量 656 萬 t。礦井改擴建后設(shè)計能力 15 萬 t/a，礦井服務年限計算如下： 服務年限 =可采儲量 80％ /(年產(chǎn)量儲量備用系數(shù) )=656 80％ /(15 )=25a。 礦井開拓開采 礦井采用斜井開拓方式，分南北兩個區(qū)開采，斜井主要用于運煤、運材料、進風排水，敷設(shè)管線，回風井回風，采用絞車提升，運煤采用 礦車。 采煤方法采用走向長壁偽俯斜分段走向密集采煤法，在工作面回采的同時，布置另一個回采工作面順槽掘進頭，形成 完整的生產(chǎn)系統(tǒng)。采用金屬支柱和金屬鉸接頂梁支護，全部垮落法管理頂板。采用鉆眼爆破法落煤。 礦井通風 礦井通風方式采用分區(qū)抽出式，主斜井進風，回風斜井回風，風機采用 ZT524No13型防爆軸流通風機兩臺，一臺工作、一臺備用，電機功率 15KW。礦井南區(qū)目前總風量1500m3/min 左右。礦井南采區(qū)巷道布置及通風系統(tǒng)見圖 11。 抽放工作面概況 2201 采煤工作面位于南采區(qū)，開采 201號煤層，平均采高 2m左右，工作面采長84m，走向長度 800m，采用爆破落煤，工作面采用單體液壓支拄和金屬 鉸接頂梁支護，全部垮落法管理頂板，工作面采用 U 型通風，配風量 740m3/min，回風巷瓦斯?jié)舛绕骄プ笥?，回風巷瓦斯?jié)舛扔谐蕃F(xiàn)象。采空區(qū)瓦斯涌出量較大，受漏風影響，上隅角瓦斯經(jīng)常超限，瓦斯?jié)舛纫话?46％左右，嚴重威脅著礦井的安全生產(chǎn)。必需須采取瓦斯抽放措施。 茨門溝煤礦瓦斯抽放設(shè)計 7 17＃運巷7＃運輸主斜井副平硐車場＃運輸大巷副斜井回風井7＃煤巷2 201運輸巷1 7＃煤巷1 2＃煤巷17＃2 201回風巷2 201工作面切眼3＃煤巷圖 11 XX 礦巷道布置及通風系統(tǒng)示意圖 茨門溝煤礦瓦斯抽放設(shè)計 8 2 礦井瓦斯抽放的必要性與可行性 瓦斯抽放必要性 瓦斯抽放旨在保障礦井安全生產(chǎn)，同時也是解決瓦斯的基本手段。眾所周知，加強通風 是處理瓦斯的最有效方法，而當瓦斯涌出量大于通風所能解決的瓦斯涌出量時就應當采取抽放瓦斯措施，對于局部區(qū)域的瓦斯超限（如上隅角等），采用通風方法可能無法解決瓦斯問題或采用通風方法不合理時，也必須采取瓦斯抽放措施。 XX 礦 2201 工作面采空區(qū)瓦斯涌出量大，上隅角濃度經(jīng)常達到 4％以上，如果增加工作面配風量，采空區(qū)漏風也增加，采空區(qū)瓦斯涌出量增大，造成上隅角瓦斯?jié)舛雀y控制，因此單純依靠增加風量并不能解決上隅角瓦斯超限問題，此外由于采空區(qū)瓦斯涌出量大，工作面回風巷時有超限，必須采取瓦斯抽放，才能解決工作面回風巷及上 隅角瓦斯超限問題。 此外，今后為預防 17?？赡馨l(fā)生煤與瓦斯突出，須考慮進行煤層預抽。 瓦斯抽放的可行性 瓦斯抽放的可行性應以是否能抽出瓦斯或能否獲得較好地抽放效果來評價。開采層瓦斯抽放（未卸壓）的可行性是指在原始透氣性條件進行預抽的可能性。最常用的用來衡量煤層瓦斯抽放難易程度的指標是煤層透氣性系數(shù)和鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)。 XX礦沒有進行過抽放可行性研究工作，但根據(jù)鄰近的盤江局的抽放情況，煤層透氣性尚可，本煤層預抽完全可行。 鄰近層和采空區(qū)（上隅角）瓦斯抽放是屬于卸壓瓦斯抽放，抽放效果一般較好，鄰近層抽 放一般濃度較高，而采空區(qū)抽放量一般較大，采空區(qū)抽放與煤層預抽及鄰近層抽放相比抽放濃度較低。抽放實踐已證明，在煤層群開采時，鄰近層瓦斯抽放和采空區(qū)瓦斯抽放效果一般都比較好，故 XX 礦進行鄰近層或采空區(qū)瓦斯抽放技術(shù)上是可行的，同時瓦斯抽放能保證正常生產(chǎn)，所以經(jīng)濟上也是合理的。 3 瓦斯抽放方法與工藝 工作面瓦斯來源分析 采煤工作面瓦斯涌出包括三部分，即落煤、煤壁及采空區(qū)瓦斯涌出。采落煤及煤壁瓦斯涌出來自開采煤體，采空區(qū)瓦斯涌出則可包括以下幾部分，即圍巖瓦斯涌出、未采分層瓦斯涌出、丟煤瓦斯涌出和鄰近層瓦斯涌出 等。 對于