【正文】 茨門溝煤礦瓦斯抽放設(shè)計(jì) 1 前 言 一、任務(wù)來(lái)源 貴州省盤縣紅果鎮(zhèn) XX 煤礦經(jīng)改擴(kuò)建后生產(chǎn)能力為 15 萬(wàn) t/a，目前礦井實(shí)際生產(chǎn)能力已達(dá)到 20 萬(wàn) t/a，隨著礦井生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)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(xué)研究總院撫順分院進(jìn)行瓦斯抽放設(shè)計(jì)，撫順分院的設(shè)計(jì)人員認(rèn)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(rèn)為， XX 煤礦具備建立抽放系統(tǒng)的條件，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了瓦斯抽放設(shè)計(jì)。 二、設(shè)計(jì)的主要依據(jù) 《礦井抽放瓦斯工程設(shè)計(jì)規(guī)范》 （ MT501896） 中華人民共和國(guó)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(guó)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(kuò)建方案》 貴州省煤礦設(shè)計(jì)研究院 20xx 年5月 XX 煤礦提供的通風(fēng)、生產(chǎn)和地質(zhì)方面的資料。 三、設(shè)計(jì)的指導(dǎo)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(jìn)性，且符合實(shí)際。 四、設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 設(shè)計(jì)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(yù)計(jì)； 瓦斯抽放方法及抽放工藝設(shè)計(jì)，抽放瓦斯鉆場(chǎng)與鉆孔參數(shù)設(shè)計(jì)； 地面抽放泵站的泵房布置、供電、供水、通訊等設(shè)計(jì)； 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(jì)； 茨門溝煤礦瓦斯抽放設(shè)計(jì) 2 抽放泵站及井下管路的檢測(cè)、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(jì) 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(jiǎn)易公路與 320 國(guó)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(yùn)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(duì)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(shì)北部高，南部低，井田內(nèi)最高點(diǎn)位于井田東北部邊界附近，標(biāo)高 1985m左右，最低點(diǎn)位于井田南部邊界附近，標(biāo)高 1695m左右，相對(duì)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(rùn)，屬亞熱帶高原 性季風(fēng)氣候，冬無(wú)嚴(yán)寒，夏無(wú)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(jì) 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(xì)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?jī)A角小，一般 32186。左右，北部?jī)A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(duì)開拓、開采帶來(lái)不利影響。本井田構(gòu)造復(fù)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(hào)），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(dòng)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(jí)鑒定結(jié)果， XX 礦瓦斯相對(duì)涌出量 ，絕對(duì)瓦 茨門溝煤礦瓦斯抽放設(shè)計(jì) 5 表 11 煤層賦存情況表 : 煤層 號(hào) 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(jiǎn)單 穩(wěn)定可靠 8 1～ 無(wú) 頂板以粉砂巖、細(xì)砂巖為主，底板巖性為泥巖或粉砂巖。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(shí)沒有采煤面，涌出量較小。本設(shè)計(jì)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(duì)瓦斯涌出量近10m3/min，相對(duì)瓦斯涌出量近 20m3/t，瓦斯涌出量大大超過(guò) 20xx 年，根據(jù)礦井等級(jí)鑒定結(jié)果，礦井的煤塵有爆炸危險(xiǎn)性，煤層按有自燃發(fā)火考慮。因此必須提高安全意識(shí)，嚴(yán)格礦井瓦斯管理，搞好監(jiān)測(cè)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(jìn)時(shí)有過(guò)動(dòng)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(jì) 6 掘進(jìn)和開采 17＃煤層時(shí)須考慮進(jìn)行預(yù)抽，防止煤與瓦斯突出。 礦井概況 礦井的煤層儲(chǔ)量、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 依地質(zhì)報(bào)告，礦井內(nèi)保有儲(chǔ)量 1258 萬(wàn) t，井田邊界煤柱及村莊永久煤柱損失 364 萬(wàn)t，采出及開采損失儲(chǔ)量 238 萬(wàn) t，井田內(nèi)保有儲(chǔ)量 1020 萬(wàn) t，剩余可采儲(chǔ)量 656 萬(wàn) t。礦井改擴(kuò)建后設(shè)計(jì)能力 15 萬(wàn) t/a，礦井服務(wù)年限計(jì)算如下： 服務(wù)年限 =可采儲(chǔ)量 80％ /(年產(chǎn)量?jī)?chǔ)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(gè)區(qū)開采，斜井主要用于運(yùn)煤、運(yùn)材料、進(jìn)風(fēng)排水，敷設(shè)管線，回風(fēng)井回風(fēng)，采用絞車提升，運(yùn)煤采用 礦車。 采煤方法采用走向長(zhǎng)壁偽俯斜分段走向密集采煤法，在工作面回采的同時(shí)，布置另一個(gè)回采工作面順槽掘進(jìn)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(hù)，全部垮落法管理頂板。采用鉆眼爆破法落煤。 礦井通風(fēng) 礦井通風(fēng)方式采用分區(qū)抽出式，主斜井進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)斜井回風(fēng)，風(fēng)機(jī)采用 ZT524No13型防爆軸流通風(fēng)機(jī)兩臺(tái)，一臺(tái)工作、一臺(tái)備用，電機(jī)功率 15KW。礦井南區(qū)目前總風(fēng)量1500m3/min 左右。礦井南采區(qū)巷道布置及通風(fēng)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(hào)煤層，平均采高 2m左右，工作面采長(zhǎng)84m，走向長(zhǎng)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(hù)，全部垮落法管理頂板，工作面采用 U 型通風(fēng)，配風(fēng)量 740m3/min，回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛绕骄プ笥?，回風(fēng)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(fēng)影響，上隅角瓦斯經(jīng)常超限，瓦斯?jié)舛纫话?46％左右，嚴(yán)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(jì) 7 17＃運(yùn)巷7＃運(yùn)輸主斜井副平硐車場(chǎng)＃運(yùn)輸大巷副斜井回風(fēng)井7＃煤巷2 201運(yùn)輸巷1 7＃煤巷1 2＃煤巷17＃2 201回風(fēng)巷2 201工作面切眼3＃煤巷圖 11 XX 礦巷道布置及通風(fēng)系統(tǒng)示意圖 茨門溝煤礦瓦斯抽放設(shè)計(jì) 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(shí)也是解決瓦斯的基本手段。眾所周知，加強(qiáng)通風(fēng) 是處理瓦斯的最有效方法，而當(dāng)瓦斯涌出量大于通風(fēng)所能解決的瓦斯涌出量時(shí)就應(yīng)當(dāng)采取抽放瓦斯措施，對(duì)于局部區(qū)域的瓦斯超限（如上隅角等），采用通風(fēng)方法可能無(wú)法解決瓦斯問題或采用通風(fēng)方法不合理時(shí)，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(dá)到 4％以上，如果增加工作面配風(fēng)量，采空區(qū)漏風(fēng)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(fēng)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(fēng)巷時(shí)有超限，必須采取瓦斯抽放，才能解決工作面回風(fēng)巷及上 隅角瓦斯超限問題。 此外，今后為預(yù)防 17?？赡馨l(fā)生煤與瓦斯突出，須考慮進(jìn)行煤層預(yù)抽。 瓦斯抽放的可行性 瓦斯抽放的可行性應(yīng)以是否能抽出瓦斯或能否獲得較好地抽放效果來(lái)評(píng)價(jià)。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(jìn)行預(yù)抽的可能性。最常用的用來(lái)衡量煤層瓦斯抽放難易程度的指標(biāo)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(jìn)行過(guò)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(yù)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(yù)抽及鄰近層抽放相比抽放濃度較低。抽放實(shí)踐已證明，在煤層群開采時(shí)，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(jìn)行鄰近層或采空區(qū)瓦斯抽放技術(shù)上是可行的，同時(shí)瓦斯抽放能保證正常生產(chǎn)，所以經(jīng)濟(jì)上也是合理的。 3 瓦斯抽放方法與工藝 工作面瓦斯來(lái)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(lái)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(duì)于