【正文】 保礦井安全生產(chǎn)。主要開采二 1煤層， 隨著礦井向深部資源的開采，煤層瓦斯壓力及瓦斯含量較大 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。鄭煤集團白坪煤業(yè)公司 抽采達標工藝方案 1 前 言 概況 白坪煤業(yè)公司隸屬于鄭州煤電股份有限公司，屬國有企業(yè)。礦 井設(shè)計生產(chǎn)能力 180 萬噸 /年，核定生產(chǎn)能力 180 萬噸 /年 。 針對白坪煤業(yè)公司瓦斯地質(zhì)條件復(fù)雜的特點，為實現(xiàn)抽采達標，確保礦井安全、高效生產(chǎn)，特編制白坪煤業(yè)公司抽采達標工藝方案設(shè)計。 任務(wù)來源 根據(jù)《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(fēng)瓦斯資料的收集、現(xiàn)場調(diào)研、實地考察及對礦井生產(chǎn)實際情況進行分析和方案比較，編制抽采達標工藝方案設(shè)計。 設(shè)計指導(dǎo)思想 (1)在符合有關(guān)規(guī)程、規(guī)范及設(shè)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，減少工程施工和開拓費用； (3)設(shè)備、管材選型留有余地，能滿足礦井達到設(shè)計能力時抽采瓦斯量的需求； (4)采用的工藝技術(shù)具有先進性，且符合礦井實際。鄭煤集團白坪煤業(yè)公司 抽采達標工藝方案 4 第一章 礦井概況 位置與交通 白坪煤業(yè)公司隸屬于鄭州煤電股份有限公司，屬國有企業(yè)。 位于 河南省登封煤田西部，東與新登井田相鄰，西與新新井田接壤 ，與千年名剎少林寺相鄰，與五岳之尊嵩山相依，與九朝古都洛陽相望。鄭少高速公路、許登高速公路穿插其中，交通十分便利。 00′ 00″～ 113176。 18′ 05″～ 34176。井田東西長 10 km，南北寬 2～ 5 km，礦區(qū)面積為 km2。礦井采用走向長壁放頂煤一次采全高后退式采煤方法，全部陷落法管理頂板。11采區(qū)布置三條上山，兩進一回，設(shè)有專用回風(fēng)巷，布置一個回收工作面： 11201 工作面； 21 采區(qū)布置三條上山，兩進一回，設(shè)有專用回風(fēng)巷，布置有 1個綜采工作面： 21001工作面； 2 個煤巷掘進工作面： 21021 下順槽、 21031 下順槽及21011 上順槽； 1 個巖巷掘進工作面： 21031 上底抽巷； 13采區(qū)布置三條上山，兩進一回，設(shè)有專用回風(fēng)巷，布置 1 個綜采工作面： 13051工作面、 1個備用工作面 13101 工作面； 4 個煤巷掘進 工作面： 13101上、下順槽、 13071下順槽、 13091上順槽； 2個巖巷掘進工作面： 13采區(qū)第一、第二中部車場。其中石炭系和二疊系為主要含煤地層，總厚 665m，共計含煤 33層 。由深灰色厚層狀灰?guī)r、泥巖、細、中粒砂巖及煤組成，含灰?guī)r 9層，煤 9 層。 山西組： 為 主要含煤地層。依其巖性組合特征自下而上劃分為四個段：（ 1）二 1 煤段，平均厚11m，煤層底板以細粒砂巖、粉砂巖夾泥質(zhì)條帶為主，局部偽底為泥巖、炭質(zhì)泥巖；（ 2）大占砂巖段，平均厚 27m，主要為灰～淺灰色中粒砂巖、泥巖、砂質(zhì)泥巖，含煤 2 層；（ 3）香炭砂巖段，平均厚 18m；（ 4）小紫泥巖段，平均厚 20m。厚 ～ ，平均 308m。四煤段，厚 ～ ，平均 75m，由灰色中、細粒砂巖，灰綠、深 灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖組成；五煤段，厚 ～ ，平均 79m，由淺灰色中粒砂巖、深灰色砂質(zhì)泥巖、泥巖組成；六煤段，厚 ～，平均 83m，由灰白～淺灰色中、粗粒砂巖，深灰、灰綠色泥巖、砂質(zhì)泥巖組成。劃分為七、八、九煤段，含煤 6層。 （ 2）煤層與煤質(zhì) 井田含煤地層主要為太原組、山西組、下石盒子組及上石盒子組，可劃分為 9 個煤段，常見 21層，各含煤段含煤簡況見表 31。其中，山西組所含 二 1煤 層，為本井田主要可采煤層。 煤厚大、煤厚變化大。煤厚局部呈突變關(guān)系，煤層整體上呈似層狀、藕含煤地層 煤組 編號 煤層 編號 可采 煤層 煤厚（ m） 極值 /一般 可采點（個） 見煤點 （個） 穿過點 （個） 可采 情況 煤層 間距 上石盒子組 九 無 五 3 0.～ ～ 31 96 126 局部可采 248 52 八 八 12 七 七 15 下石盒子組 六 六 12 五 五 15 四 四 16 三 無 山 西 組 二 二 15 二 1 0～ 3～ 8 173 189 196 二 1 煤 大部可采 太 原 組 一 一 19 一 3 ～ ～ 26 74 78 一 3 煤 局部可采 鄭煤集團白坪煤業(yè)公司 抽采達標工藝方案 9 節(jié)狀或透鏡狀。根據(jù)現(xiàn)場實際觀測，構(gòu)造煤的宏觀煤體結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特點主要是： 煤體 以粉片狀為主，光澤暗淡，無層理、強度低，手試松軟，可捻成星片狀或粉末狀、磨擦鏡面發(fā)育，鏡面上可見大量的擦痕，具有揉皺現(xiàn)象。 平均容重，比重為 ，孔隙度為 %，鏡煤最大反射率%。 鄭煤集團白坪煤業(yè)公司 抽采達標工藝方案 10 電子顯微鏡下觀察，構(gòu)造煤微觀結(jié)構(gòu)的主要特點是：破碎的煤粒呈透鏡狀或片狀（圖 2 23），透鏡狀煤粒粒徑一般500μ m(短軸 )，定向性明顯，在微透鏡體表面具有大量的擦痕，而且只顯示一個方向的擦痕，擦痕順透鏡體的長軸方向發(fā)育，透鏡體內(nèi)煤體結(jié)構(gòu)均一，一般不具有進一步構(gòu)造破壞的特點，有時一個大的透鏡體內(nèi)又有多個小的透鏡體組成等。總體上看，煤體的剪切脆性變形特征明顯，未見及韌性變形特點，構(gòu)造煤粒呈定向排列。根據(jù)分析，構(gòu)造煤的演化過程是：原生結(jié)構(gòu)煤 — 透鏡狀構(gòu)造煤 片狀構(gòu)造煤 鱗片狀構(gòu)造煤 粉片狀構(gòu)造煤。從全井田的構(gòu)造分布來看，可以將整個井田分為兩個瓦斯地質(zhì)單元，即地質(zhì)條件簡單、構(gòu)造不發(fā)育的西區(qū)和地質(zhì)條件復(fù)雜、斷層發(fā)育的東區(qū) （圖 23）。本區(qū)地層傾角較大，一般在 25～ 30176。勘探期間僅在本區(qū)中部查明 1條規(guī)模較大的北西向正斷層 F41，產(chǎn)狀 250176。落差 20～30m，走向延伸長 ，未出露地表，僅錯斷下部地層。正斷層較多，并發(fā)育寬緩褶皺，地質(zhì)條件復(fù)雜。左右，被北東向斷層錯開。由寒武系、奧陶系、石炭系及二疊系地層組成，在二 1煤層底板等高線圖上其鞍部位于 110～ 113 勘探 線之間。；北翼保存較好，地層產(chǎn)狀 340176。；南翼被箕 F箕 F箕 F59等斷層切割，地層產(chǎn)狀變化較大，傾角 15176。鏊面山向斜位于井田北東部，向北東仰起，井田內(nèi)延伸長 ，并被箕 F3箕 F21斷層錯開。左右，傾角15～ 20176。傾角 15176。 斷裂構(gòu)造：按其展布方向可分為近東西和北東向兩組。多呈西段近東西，東段向北偏轉(zhuǎn)，斷層面舒緩波狀，傾角 50～70176。斷層帶鉛垂厚度變化大，影響帶比內(nèi)帶厚，上盤影響帶一般較鄭煤集團白坪煤業(yè)公司 抽采達標工藝方案 13 厚；斷層內(nèi)帶以膠結(jié)疏松 狀角礫巖為主，局部見碎裂巖、糜棱巖，多數(shù)斷層內(nèi)帶不明顯；影響帶中砂巖和灰?guī)r地層一般裂隙發(fā)育，巖心破碎，常見方解石脈和黃鐵礦晶體充填；泥巖類地層有擦痕、滑面，局部見揉皺現(xiàn)象。地下水徑流和排泄主要受地質(zhì)構(gòu)造控制，巖溶裂隙發(fā)育地段一般與構(gòu)造帶相一致。以上特征說明，井田內(nèi)切層斷層具有張剪性力學(xué)性質(zhì)，斷層上盤變形大于下盤，斷層富水性好，但導(dǎo)水性差，斷層兩盤構(gòu)成相對獨立的水文地質(zhì)單元。 滑動構(gòu)造：橫跨井田東西兩個分區(qū)（井田中部 98～ 110勘探線之間），發(fā)育有白坪滑動構(gòu)造，由主滑面箕 F27和次滑面箕 F2新 F新 F1新 F1新 F13 等 6條性質(zhì)相同、規(guī)模不等的低緩角度滑動斷層所組成。 礦井瓦斯 （ 1）瓦斯含量 煤層瓦斯含量是煤層重要的瓦斯參數(shù)之一，是礦井瓦斯涌出量預(yù)測、煤與瓦斯突出預(yù)測及礦井瓦斯防治的重要依據(jù)。二 1煤采樣點總共 72個，其中合格點 60個（含新豐礦、磴槽礦、馬池礦和新磴礦各 1 個，但位置不祥），合格率占 83%，采樣質(zhì)量可靠；參考點 6 個，廢點 6 個。 瓦斯含量觀測值 0～ 總的特點是：走向上西部高，東部低；傾向上由淺至深西部含量明顯增加，東部則與埋深無關(guān)，最大瓦斯含量點位于付 10302孔、 11409孔和 11713孔，瓦斯含量分別為、 ，而且呈孤立分布。r ） 極值 /均值（點數(shù)） 傾向瓦斯含量（ mL/g測試結(jié)果表明， 除 11309鉆孔瓦斯含量較大，達到 mL/g，甲烷成分%，其他所有鉆孔瓦斯含量均小于 5mL/g，而且處在瓦斯風(fēng)化帶。直接法測定煤層瓦斯含量即利用煤層鉆孔采集原始煤粉樣，用解吸法直接測定煤層瓦斯解吸量。 間接法即根據(jù)朗格繆爾公式計算 煤層瓦斯含量，是我國煤炭行業(yè)規(guī)定的生產(chǎn)礦井瓦斯含量測定方法。 鄭煤集團白坪煤業(yè)公司 抽采達標工藝方案 17 表 24 二 1 煤層瓦斯含量直接法測定的結(jié)果 取樣地點 標高 /m 煤厚 /m 實測瓦斯含量（ m3/t） 自然組分（ %） 工業(yè)分析（ %） 實測瓦斯壓力（ MPa） 計算瓦斯含量（ m3/t） CH4 N2 CO2 水分 灰份 揮 發(fā)分 東風(fēng)井回風(fēng)大巷 7 2 / / / / / / / 13 回風(fēng)上山上平臺變坡點下 120m 10 6 / 13 皮帶上山變坡點下 360m 77 / / / / / / 13 回風(fēng)上山二平臺抽放硐室向下 10m 110 0 / / / 東軌大巷 20測點 155 5 / 東軌大巷 34測點 155 5 / 21 采區(qū) 21021 下順槽距開口以里 586m 260 3 / 21 軌道下山距平臺向下 300m 220 3 / 21 軌道下山距下坡點 30m 190 3 / 鄭煤集團白坪煤業(yè)公司 抽采達標工藝方案 18 從測試 結(jié)果來看： （ 1）絕大部分瓦斯含量較小，其中≥ 5m3/t的數(shù)據(jù) 18個，5～ 6 m3/t 的數(shù)據(jù) 12 個， 6～ 7 m3/t 的數(shù)據(jù) 4 個，全部分布在 11211 工作面上下付巷開口以里約 500m 和 700m 處，≥ 7 m3/t的數(shù)據(jù) 2個，也是分布在 11211工作面上下付巷開口以里約 500m和 700m處。根據(jù)統(tǒng)計， 18個瓦斯含量≥ 5m3/t的點，有 9個甲烷成分≥ 80%，占 50%； 77 個瓦斯含量＜ 5m3/t 的點，只有 8 個甲烷成分≥80%，占 10%。埋藏深度大，瓦斯壓力大，一般情況下，在瓦斯帶內(nèi)瓦斯壓力梯度為 1Mpa/100m。生產(chǎn)中測壓采用的是穿層鉆孔聚氨酯 — 水泥封孔和膠囊 密封黏液封孔主動測壓法，共布置 6 個測壓點（ 13 采區(qū)）。在鉆孔穿煤過程中，沒有出現(xiàn)頂鉆、噴孔等現(xiàn)象，鉆孔施工 過程中，詳細記錄了鉆孔開鄭煤集團白坪煤業(yè)公司 抽采達標工藝方案 19 孔標高、傾角、鉆孔終孔長度、終孔時間等參數(shù)，各測壓鉆孔現(xiàn)場施工參數(shù)及測定結(jié)果見表 25。） 孔深 （ m） 東風(fēng)井回風(fēng)大巷 1 7 56 10 膠囊 密封粘液 主 動 測 壓 2 56 10 13 回風(fēng)上山上平臺變坡點下 120m 1 10 38 15 13 13 聚胺脂膨脹水泥混合封孔 2 25 20 13 16 13 皮帶上山變坡點下360m 1 77 30 33 8 28 2 30 34 8 29 13 回風(fēng)上山二平臺抽放硐室向下 10m 1 110 2 東軌大巷 20測點 1 155 48 35 7 21 2 48 20 7 16 東軌大巷 34測點 1 155 45 36 9 25 2 30 26 9 14 （ 注： 13 回風(fēng)上山二平臺抽放硐室向下 10m 打 3 個孔測壓，均因裂隙發(fā)育，有水，未測出壓力。） （ 3）煤的堅固性系數(shù)及瓦斯放散初速度的測定 煤的堅固性系數(shù)用落錘法來測定，所測結(jié)果采用一種假定 指標稱為 f值，是表示煤體抵抗外力破壞能力的一個綜合鄭煤集團白坪煤業(yè)公司 抽采達標工藝方案 20 指標，它主要由煤的物理力學(xué)性質(zhì)決定，反映了單位質(zhì)量的煤破壞所消耗能