大溝煤礦抽采達(dá)標(biāo)工藝項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案

- 1 - 大溝煤礦抽采達(dá)標(biāo)工藝項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案 1 井田概況 通位置 大溝煤礦位于富源縣城東南部平距 20縣城公路里程 50屬富源縣大河鎮(zhèn)恩樂村民委員會管轄。富源縣城每天有班車往返于大河、恩樂，恩樂有簡易公路直達(dá)礦區(qū)，另礦區(qū)有簡易公路 15貴州火鋪 富源（ 320國道），距曲靖 85西有貴昆鐵路支線，交通尚屬方便。詳見交通位置圖。 云南省富源縣大溝煤礦交通位置圖 - 2 - 然地理 形與地貌特征 大溝煤礦屬低至高中山地貌，最高海拔位于礦區(qū)北東部，高程 低海拔位于礦區(qū)西部溝谷，高程 1960m，相對高差 勢南北走向，礦區(qū)北東部地勢高，西南部地勢低。區(qū)內(nèi)植被稀疏，灌木叢零星分布。礦區(qū)氣候?qū)俦眮啛釒Ц咴撅L(fēng)氣候的過渡類型，每年 12月至次年 3月為霜凍期， 6 10月為雨季，年降雨量 890 1100高氣溫 最低氣溫 年平均氣溫 2 3月為風(fēng)季，最大風(fēng)速 15m/s，一般 3 6m/s，多為東南風(fēng)。 區(qū)內(nèi)居民以漢族為主，少量彝族、苗族，主要農(nóng)作物有水稻、小麥、蕎麥、玉米、洋芋等。經(jīng)濟(jì)作物以烤煙為主，工業(yè)主要以煤為主 ，富余勞動力充足。 礦區(qū)位于烏蒙山東南緣，處于滇黔兩省交界處，屬構(gòu)造侵蝕低至高中山地貌。最高海拔位于礦區(qū)北東部山頂，高程 低海拔位于礦區(qū)南部溝谷，高程 對高差 勢總體北高南低，礦區(qū)北東部地勢高，西南部地勢低。區(qū)內(nèi)植被覆蓋率較差，在坡耕地大面積分布地段稀疏，且大部分為叢生灌木，在村莊、沖溝等地形低洼地段植被覆蓋相對較好。地表水體不發(fā)育，僅有山溝小溪、自然排泄良好。 文 礦區(qū)最高海拔標(biāo)高在礦區(qū)北東部，海拔 低標(biāo)高在礦區(qū)南部沖溝，約 對高差 般標(biāo)高在 1970體地形北東部高、南西部低。區(qū)內(nèi)地形高差較大 , 切割較深，起伏不平，溝谷發(fā)育，有利于地表逕流排泄 ;地下水接受大氣降水，補(bǔ)給條件差。 - 3 - 礦區(qū)內(nèi)無大的地表水體，僅在礦區(qū)中南部焦煤場及井口往南有一季節(jié)性小溪，對礦山煤層開采影響不大。 礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度屬中等類型，斷層的透水性略大于圍巖。地層的富水性較弱，大氣降水是本礦井的主要充水來源，淺部因小窯開采后采空區(qū)積水多年未排放，可成為目前礦井的常年補(bǔ)給源。經(jīng)礦山多年開采情況分析，礦井正常涌水 量 30m3/h，雨季涌水量為50m3/h，（該涌水量由礦山提供）。 綜上所述，礦區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度中等，斷層的導(dǎo)水性及地層的富水性都較弱，地表水不發(fā)育，地形相對較陡，自然排泄條件較好，地下水主要靠大氣降水補(bǔ)給，因此該礦區(qū)水文地質(zhì)條件屬中等類型。 象與地震 根據(jù)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（ 錄 內(nèi)抗震設(shè)防基本烈度為 7 度，設(shè)計(jì)基本加速度值為 計(jì)地震分組為第三組，未來建筑物應(yīng)按 7 烈度設(shè)防。礦區(qū)大地構(gòu)造位置處于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺 (滇東臺褶帶 (曲靖臺褶束 (東南部。在區(qū)域上夾持于富源 彌勒大斷裂，營上 阿崗大斷裂之間。據(jù)富源縣 1965年 1月開始對地震統(tǒng)計(jì)，共發(fā)生 2次， 3次， 次，從小震活動分析認(rèn)為：富源縣自 1965 年的 40年中未發(fā)生過 5級地震。表明礦區(qū)及周邊區(qū)域?qū)佥^穩(wěn)定區(qū)。 源情況 采用雙回路供電，一回路電源來自大河 35/10電站 826 開關(guān)。二回路來自大河 - 4 - 35/1011開關(guān)。礦井同時配有 2臺柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源。 源情 況 大溝供水由礦區(qū)防塵水池引入管線。 田境界及煤炭儲量 田境界 大溝煤礦井該礦采礦許可證核定礦區(qū)范圍由 9 個拐點(diǎn)坐標(biāo)圈定，礦區(qū)面積 采深度 2065m 1780m， 礦區(qū)地理坐標(biāo)為：東經(jīng) 104 23 55 104 24 38，北緯 25 32 15 25 32 42。 炭儲量 經(jīng)核實(shí) ,采礦許可證范圍內(nèi) 2065 1780m 占用資源儲量 噸，有資源儲量 (122b+333 )其中 122噸， 333資源量 。 采礦許可證平面范圍內(nèi) 178033 類資源儲量 井地質(zhì)與煤層賦存 井地層 在礦區(qū)區(qū)范圍內(nèi)，出露地層自上而下有：第四系、三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組第一段、三疊系下統(tǒng)卡以頭組、二疊系上統(tǒng)長興組及二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M。礦區(qū)內(nèi)地層為總體走向北東向，傾向北西，傾角 11 35 度的單斜構(gòu)造。 （一）第四系（ Q） 由坡積物、殘積物、沖積物和耕植土所組成，多為巖塊、砂、礫和粘土堆積，零星分 - 5 - 布于溝谷、凹地及大溝煤礦煉焦 場地，厚度 0 10m。 （二）飛仙關(guān)組第一段（ 巖性以灰紫色、紫紅色薄層狀泥巖為主，并與泥質(zhì)粉砂巖、 粉砂巖呈互層狀產(chǎn)出。泥巖中富含蠕蟲狀方解石為特征，該段地層礦區(qū)內(nèi)出露不全，出露地層厚度大于 90米。與下伏地層卡以頭組（ 整合接觸。 （三）三疊系下統(tǒng)卡以頭組（ 地層厚度 70般 90m，下部為灰色、灰綠色薄 中厚層狀粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，含多量葉肢介動物化石，上部為灰色、黃灰色薄 中厚層狀粉砂巖，夾少量中厚層狀灰色細(xì)砂巖，基本不含化石，與下伏地層長興組呈整合接觸。 （四 ）二疊系上統(tǒng)長興組（ 上至 下至 層厚度 均 性為灰色，黃灰色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、細(xì)砂巖、泥巖及少量似層狀、透鏡狀菱鐵巖及煤層組成。含煤 7，局部可采煤層一層，即 層。與下伏地層龍?zhí)督M（ 整合接觸。 （五）二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M（ 主要為陸相沼澤 湖泊相含煤沉積、巖性為粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、細(xì)砂巖、泥巖、菱鐵巖及煤層組成，地層厚度 均 大羽羊齒狀化石，含煤 28 50層，煤層總厚度 煤系數(shù)為 煤層編號的有 據(jù)含煤特征，巖石類型及標(biāo)志層、將龍?zhí)督M自下上而分為二段。 1、龍?zhí)督M第二段（ 上至 層頂板，下至 層頂板，地層厚度約 - 6 - 均 性為灰色薄層狀粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖及煤層組成，含薄層狀、似層狀菱鐵巖。含煤 7，礦區(qū)內(nèi)含可采煤層四層，即 2、龍?zhí)督M第一段（ :上至 層頂板，下至玄武巖頂界，均 性主要為淺灰、灰黑色粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥巖、細(xì)砂巖及煤層組成。含較多星點(diǎn)狀，結(jié)核狀黃鐵礦，含煤 9 12層 ,其中可采煤層二層 ,根據(jù)主斜井所揭露的 層以下的地質(zhì)特征與鄰近礦區(qū)對比 ,將兩層可采煤層對比為 下伏峨眉山玄武巖組（ 假整合接觸。（本礦區(qū)內(nèi) 質(zhì)構(gòu)造 礦區(qū)位于楊梅山 小達(dá)村南北向斷層與北西向次級斷層夾持的三角斷塊中，礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，在礦區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)斷層 5條 ,即 中 區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度屬中等類型。 （一）斷層 于礦區(qū)中部，區(qū)內(nèi)走向長度大于 840m，斷層走向北北東，傾向北西，傾角 70，斷距 110m，在地表斷層下盤 下部地層呈斷層接觸。 于礦區(qū)中部，區(qū)內(nèi)走向長度大于 640m，南北向貫穿整個礦區(qū)，斷層走向近似南北向，傾向西，傾角 76，落差 40 于礦區(qū)中東部分，斷層走向北北東，傾向北西，傾角 65，斷層落差 15m，區(qū)內(nèi)走向長度大于 600m，南端被 ，并有一定位移。 于礦區(qū)東南部，斷層走向近似東西向，傾向北，傾角 48，斷層落差 20m， - 7 - 在地表 0m，將 對 于礦區(qū)東部，斷層走向近似南北向，傾向西，傾角 46，斷層落差 8m，斷層影響深度 13 煤層，往下逐漸變小。 綜上所述，核實(shí)區(qū)構(gòu)造復(fù)雜程度屬中等類型 層及煤質(zhì) 1、煤層 含煤地層為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M（ 長興組（ （ 1）二疊系上統(tǒng)長興組（ 上至 至 層平均厚度 煤 7，煤層總厚度 煤系數(shù)為 含局部可采煤層一層， （ 2）二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M第二段（ 上至 至 段地層厚度平均 煤 9層，煤層總厚度 煤系數(shù) 含可采煤層 4層，即 層 ;局部可采煤層 2層，即 余均為不可采煤層。 (3) 二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M第一段（ 上至 下至峨嵋山玄武巖組（ ）地層平均厚度約為 煤 9煤層總厚度 煤系數(shù) 三含可采煤層 2 層 ,即 層 ,局部可采煤層 3層 ,即 2、煤層對比 該礦區(qū)煤層多，但可采煤層僅有 6 層。煤層對比主要運(yùn)用煤層結(jié)構(gòu)、煤層夾矸、煤層 - 8 - 頂?shù)装鍘r性特征、煤層間距等標(biāo)志進(jìn)行綜合對比。經(jīng)礦山多年開采證實(shí)煤層對比可靠。對比可靠的有 層，對比較可靠的有 3、主要可采煤層 于龍?zhí)督M第二段（ 部，煤層厚度 表性結(jié)構(gòu)為 黑色塊狀、粉狀半暗半亮型煤，屬全區(qū)穩(wěn)定可采煤層。夾矸為棕灰色細(xì)晶質(zhì)高嶺石泥巖。頂板為泥質(zhì)粉砂巖夾似層狀菱鐵巖，底板為灰色泥質(zhì)粉砂巖，偽底為 層：上距 層 層厚度 黑色粉狀、鱗片狀、碎塊狀半亮型煤，夾矸為褐色高嶺石泥巖，全區(qū)穩(wěn)定可采煤層。頂板為厚 底 灰色泥巖。 層：上距 層 層結(jié)構(gòu) 黑色粉狀、鱗片狀半暗 半光亮型煤，夾矸為灰色泥巖，全區(qū)可采穩(wěn)定煤層。頂板為灰色中厚層狀粉砂巖，底板為灰色泥巖夾似層狀菱鐵礦。 層 :上距 層 層厚度 黑色粉末 ,鱗片狀半亮型煤 ,裂隙發(fā)育 ,易碎裂。煤層頂板為泥質(zhì)粉砂巖 ,夾薄層狀菱鐵巖 ,底板為深灰色泥巖 ,遇水易碎裂。 層 :上距 層 層厚度 黑色粉狀、塊狀半暗 半亮型煤 ,夾矸為泥巖 ,煤層頂板為灰褐色泥巖 , - 9 - 底板為層狀砂巖。 層 :上至 層 層厚度 塊狀半暗半亮型煤 ,裂隙發(fā)育，易碎裂 ,煤層頂板為灰色中厚層狀細(xì)砂巖 ,底板為中厚層狀泥巖。 1、煤的宏觀特性 大溝煤礦區(qū)內(nèi)煤層均為黑色、塊狀、鱗片狀、粉狀內(nèi)生裂隙發(fā)育，斷口呈不規(guī)則狀、貝殼狀，較堅(jiān)硬。煤巖類型為半暗 半光亮型煤。鏡下鑒定結(jié)果，煤巖成份以半亮煤為主，暗煤次之， 夾有鏡煤及絲炭條帶，礦物雜質(zhì)以石英、粘土為主、黃鐵礦、方解石次之。 2、煤的變質(zhì)階段 煤層油浸鏡煤最大反射率（ 平均 煤的變質(zhì)階段為。部分煤層雖未作鏡煤最大反射率測定，但結(jié)合煤的化學(xué)分析資料，精煤 以推斷，其變質(zhì)程度為 -，均屬中變質(zhì)程度的 1/3 3、煤質(zhì)特征 各煤層煤質(zhì)特征詳見表 3 (1)元素含量 各煤層中碳、氫、氧、氮等元素的含量變化不明顯。碳（ 含量： 氫（ 量： 氧（ 量： 氮（ - 10 - (2)灰分（ 屬中灰分煤層，洗煤灰分均在 (3)全硫（ 平均 ,洗煤 屬特低 ,平均在 ,屬低硫煤； ,平均在 ,屬中硫煤。主要由無機(jī)硫、硫化物為主，均屬低硫煤層。 (4)發(fā)熱量 J/在 MJ/ 屬高發(fā)熱量煤。 (5)煤類 （ 1/3 田開拓方式、采區(qū)劃分及采煤方法 開拓方式 礦井開拓方斜井開采，現(xiàn)有一個主井、 一個副井、一個風(fēng)井。即主斜井（ +副斜井（ +風(fēng)井（ +主斜井主要擔(dān)負(fù)礦井的總進(jìn)風(fēng)和煤炭運(yùn)輸，副斜井主要擔(dān)負(fù)礦井行人和安設(shè)管道、纜線等，風(fēng)井主要擔(dān)負(fù)礦井總回風(fēng)。 采區(qū)劃分、采區(qū)儲量及開采順序 全井田分為東西走向， - 11 - 全井共劃分 2個采區(qū)，采區(qū)寬度一般 400m，長度為 500m。 采煤方法 采用單一長壁炮采煤法，全部垮落法管理頂板。掘進(jìn)采用炮掘，工字鋼支護(hù)。 井通風(fēng)方 式及瓦斯情況 本礦通風(fēng)方式為中央并列式通風(fēng)，副井、主井入風(fēng)，風(fēng)井排風(fēng)。 在地質(zhì)勘探階段沒有進(jìn)行過煤層瓦斯含量測定，鑒定為高瓦斯礦井。 1972 投產(chǎn)以來，礦井絕對瓦斯涌出量呈增大的趨勢， 2012 年礦井瓦斯絕對涌出量為 斯絕對涌出量為 t。 - 7 - 2 礦井煤層瓦斯 煤層瓦斯賦存基礎(chǔ)參數(shù)是礦井瓦斯防治和瓦斯抽放設(shè)計(jì)的依據(jù)，煤層瓦斯賦存基礎(chǔ)參數(shù)主要包括：煤層原始瓦斯壓力、煤層原始瓦斯含量、百米鉆孔自然瓦斯涌出量及衰減系數(shù)、煤層透氣性系數(shù)等。煤科總院沈陽研究院承擔(dān) 的“大溝煤礦抽放瓦斯可行性研究報(bào)告”項(xiàng)目開展期間，對本礦的瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)進(jìn)行了測定，測定結(jié)果如下。 層瓦斯壓力 9#煤層的瓦斯壓力在 13#煤層的瓦斯壓力在 層瓦斯含量 9#煤層的瓦斯含量在 6. 86m3/ 13#煤層的瓦斯含量在 t。 米鉆孔自然瓦斯涌出量及衰減系數(shù) 9#煤層的百米鉆孔初始自然瓦斯涌出量在 1010間，鉆孔自然瓦斯流量衰減系數(shù)在 層的百米鉆孔初始自然瓦斯涌出量 10間，鉆孔自然瓦斯流量衰減系數(shù)在 層透氣性系數(shù) 9#煤層的透氣性系數(shù)在 間； 13# 井瓦斯儲量及可抽量 礦井瓦斯儲量應(yīng)為礦井可采煤層的瓦斯儲量、受采動影響后能夠向開采空間排放的不可采煤層及圍巖瓦斯儲量之和。瓦斯儲量的大小標(biāo)志著瓦斯資源多少，同時亦是衡量有無開發(fā)利用價(jià)值的重要指標(biāo)，可按下式計(jì)算： 2十 式中： 礦井瓦斯儲量， 可采煤層的瓦斯儲量， - 8 - 1 = 礦井可采煤層 礦井可采煤層 t； 受采動影響后能夠向開采空間排放瓦斯的各不可采煤層的總瓦斯儲量， 2 = （ 受采動影響后能夠向開采空間排放的不可采煤層的地質(zhì)儲量， 受采動影響后能夠向開采空間排放的 不可采煤層的瓦斯含量， t； 受采動影響后能夠向開采空間排放的圍巖瓦斯儲量， 下式計(jì)算： K(2) K 圍巖瓦斯儲量系數(shù)，取 K 礦井可開發(fā)瓦斯量（或稱可抽放量）是指在既定的開采技術(shù)條件下，按照目前的抽放技術(shù)水平所能抽出的最大瓦斯量。它反映著礦井瓦斯資源的開發(fā)程度，與其抽放工藝技術(shù)和抽放能力密切相關(guān)，一般采用下式計(jì)算： k 式中： 礦井可抽瓦斯量， k 礦井瓦斯抽放率，按照我國目前的技術(shù)水平； 礦井瓦斯儲量 按上式計(jì)算得出煤層的瓦斯儲量及可抽量。 大溝煤礦的瓦斯資源相當(dāng)豐富，這就為礦井的瓦斯開發(fā)利用提供了充足的資源條件，同時也對礦井的安全生產(chǎn)構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。 本礦的瓦斯資源相當(dāng)豐富，其瓦斯儲量和可抽量分別為 就為礦井的瓦斯開發(fā)利用提供了充足的資源條件，同時也對礦井的安全生產(chǎn)構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。 斯抽放的必要性 根據(jù)煤礦安全規(guī)程第一百四十五條規(guī)定，凡有下列情況之一的礦井，必須建立地面永久瓦斯抽放系統(tǒng)或井下臨時抽放系統(tǒng)： - 9 - （ 1）一個采煤工作面絕對瓦斯涌出量大于 5m3/一個掘進(jìn)工作面絕對瓦斯涌出量大于 3m3/用通風(fēng)方法解決不合理的。 （ 2）礦井絕對瓦斯涌出量達(dá)到以下條件的： 大于或等于 40m3/ 年產(chǎn)量 于 30m3/ 年產(chǎn)量 于 25m3/ 年產(chǎn)量 于 20m3/ 年產(chǎn)量小于或等于 于 15m3/ （ 3）開采有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)煤層的。 資源和環(huán)保的角度來看瓦斯抽放的必要性 瓦斯是一種優(yōu)質(zhì)的 能源，將抽出的瓦斯加以利用，可以變害為寶，不僅改善能源結(jié)構(gòu)，而且減少了對環(huán)境的污染，可以取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。根據(jù)前面計(jì)算我礦煤層瓦斯儲量和可抽量分別為 說明礦井的瓦斯資源比較豐富，為瓦斯開發(fā)利用提供了較為充足的條件。 總之，無論是從礦井目前的瓦斯涌出現(xiàn)狀、礦井通風(fēng)能力，還是從資源和環(huán)保的角度來看都有必要進(jìn)行瓦斯抽放，特別是進(jìn)入深部煤炭開采，瓦斯問題將是制約煤礦安全高效生產(chǎn)的重要因素，提前進(jìn)行瓦斯抽放工作，對我礦安全生產(chǎn)很有必要。 斯抽放的可行性 煤層瓦斯抽放的可行性 本煤層瓦斯抽放的可行性是指煤層在天然透氣性條件下進(jìn)行預(yù)抽的可行性。一般來說，其衡量指標(biāo)有兩個：一為煤層的透氣性系數(shù)（）；二為鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)（ ）。 據(jù)上述指標(biāo)將煤層預(yù)抽瓦斯的難易程度進(jìn)行分類，見表 3 大溝煤礦本煤層瓦斯抽放難易程度評價(jià)結(jié)果見表 3 表 3煤層預(yù)抽瓦斯難易程度分類表 指標(biāo) 難易程度 鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù) (煤層透氣性系數(shù) (d) 容易抽放 可以抽放 較難抽放 10 10- 10 - 表 3大溝煤礦本煤層瓦斯抽放難易程度評價(jià)結(jié)果表 煤層 鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù) (煤層透氣性系數(shù) (d) 煤層抽放難 易程度 9 以抽放 13 以抽放 從表 3以看出，我礦 9 和 13 煤層屬于可 以抽放煤層，具備本煤層瓦斯抽放的可行性。 4 礦井抽放瓦斯方案與工藝 放瓦斯方法選擇的原則 抽放瓦斯方法主要有：開采層瓦斯抽放、鄰近層瓦斯抽放、采空區(qū)瓦斯抽放。選擇具體抽放瓦斯方法時應(yīng)遵循如下原則： 抽放瓦斯方法應(yīng)適合煤層賦存狀況、開采巷道布置、地質(zhì)和開采條件； 應(yīng)根據(jù)瓦斯來源及構(gòu)成進(jìn)行，盡量采取綜合抽放瓦斯方法，以提高抽放瓦斯效果； 有利于減少井巷工程量，實(shí)現(xiàn)抽放巷道與開采巷道相結(jié)合； 選擇的抽放瓦斯方法應(yīng)有利于抽放巷道布置與維修、提高瓦斯抽放效果和降低抽放成本； 所選擇的抽 放方法應(yīng)有利于抽放工程施工、抽放管路敷設(shè)以及抽放時間增加。 我礦屬煤層群開采，根據(jù)大溝煤礦煤層瓦斯參數(shù)測定報(bào)告對工作面瓦斯涌出量結(jié)果分析，工作面涌出的瓦斯主要來源于采空區(qū)（含鄰近層和圍巖）涌出的瓦斯。其中開采層涌出的瓦斯由開采層的煤壁和落煤解吸瓦斯構(gòu)成；采空區(qū)涌出的瓦斯由鄰近層、采空區(qū)丟煤和圍巖涌出的瓦斯構(gòu)成。 工作面瓦斯抽放方法選擇 根據(jù)我礦工作面瓦斯涌出量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和工作面的瓦斯涌出量預(yù)測以及工作面瓦斯來源分析結(jié)果，其回采工作面涌出的瓦斯有 2834%來源于開采層， 有 6672%來源于采空區(qū)（含鄰近層瓦斯）?？紤]開采層較薄、煤層透氣性系數(shù)低、煤層鉆孔自然瓦斯涌出衰減較快，綜合認(rèn)為：回采工作面應(yīng)采取以采空區(qū)、鄰近層瓦斯抽放為主，針對工作面瓦斯涌出特征，提出如下抽放方法。 - 11 - 方案一：內(nèi)錯高位瓦斯巷抽放采空區(qū)瓦斯 由于我礦是煤層群開采，由表 4此治理大溝煤礦開采層煤瓦斯的關(guān)鍵在于治理起鄰近層和采空區(qū)瓦斯，根據(jù)以往在國內(nèi)其它礦井治理鄰近層和采空區(qū)瓦斯的成功經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合開采煤層的賦存條件和工作面巷道布置情況，分析研究擬采用內(nèi)錯高位瓦 斯巷治理鄰近層和采空區(qū)瓦斯。該方法是在綜采工作面回風(fēng)巷內(nèi)側(cè) 15m 處，沿 18#煤層開掘一條瓦斯巷，密閉進(jìn)行抽放，通過開采層的采動影響所形成裂隙在抽放負(fù)壓作用下截流上鄰近層涌出的瓦斯，同時將工作面采空區(qū)內(nèi)高頂區(qū)瓦斯抽走，降低采空區(qū)和鄰近層向工作面瓦斯涌出，有效地解決上隅角瓦斯積聚和回風(fēng)瓦斯超限問題。其抽放方法見圖 4 運(yùn) 巷風(fēng)巷卸壓帶瓦斯巷采區(qū)皮帶巷采區(qū)材料巷專用回風(fēng)巷圖 4方案二：高位鉆孔抽放采空區(qū)瓦斯 高位鉆孔是提高開控點(diǎn)標(biāo)高，增加鉆孔在裂隙帶的有效長 度，利用順層鉆孔抽放采空區(qū)高處的高濃度瓦斯，提高抽放效率，現(xiàn)將高位順層鉆孔施工方法敘述如下： 抽放方法：沿煤層頂板向采空區(qū)方向呈扇形打 10個孔深為 150 200m 鉆孔，鉆孔 - 12 - 終孔點(diǎn)距回風(fēng)巷的最遠(yuǎn)距離在 80孔后抽放采空區(qū)及鄰近層瓦斯。 鉆場施工：在工作面回風(fēng)巷，沿回風(fēng)巷走向每隔 120山寬 3m，高 度為 30，掘 6沿煤層頂板掘 2 3山總長度 78m，鉆場采用工字鋼支護(hù)。 鉆孔布置：每個鉆場內(nèi)布置 10 個鉆孔，呈扇形布置，詳見 圖 4層走向沒有變化的情況下，各鉆孔參數(shù)見表 4 12345B - B 剖 面鉆孔工作面 A 剖 面工作面運(yùn)輸巷道12345抽放管采空區(qū)埋管圖 4位順層鉆孔采空區(qū)埋管抽放采空區(qū)瓦斯 表 4位順層鉆孔技術(shù)參數(shù)表 孔號 孔徑 （ 方位 （） 傾角 （） 開孔 位置 鉆孔間距 （ m） 孔深 （ m） 1 75 75 5 4 5 20 150 2 15 4 5 20 150 - 13 - 3 75 25 4 5 20 150 4 75 35 4 5 20 150 5 75 45 4 5 20 150 封孔工藝：鉆孔采用聚氨脂封孔，封孔深度 5m，封孔段長度 2m，封孔管為 60抗靜電塑料管），再用鋼絲骨架膠管連接到 放管上，再連接到主管路上。 抽放管路管理：隨著工作面的推進(jìn)，靠近切眼的抽放鉆孔不斷報(bào)廢，當(dāng)鉆孔距工作面切眼一定距離時，該鉆孔進(jìn)入卸壓區(qū)，進(jìn)行卸壓抽放。隨著抽放管路不斷變短，靠近切眼的管路要逐段卸下來，端頭用法蘭片密封。為了不影響工作面的正?；夭桑杼崆安鸪嗲醒?20給瓦 斯管路的管理造成一定困難，所以可以考慮在靠近工作面切眼 30放管未端特制一段 2 3m 長的短管，短管上做幾個變徑三通，與靠近工作面的鉆孔用軟管相連，鉆孔報(bào)廢后再向前移動短管，保持短管始終在抽放管路的未端，見圖 4樣一來，工作面的預(yù)抽鉆孔可以抽取大量的卸壓瓦斯，來彌補(bǔ)難以抽放這一缺陷。 抽放支管軟管圖 4方案三：仰角鉆孔抽放瓦斯 仰角鉆孔和高位鉆孔相差不多，仰角鉆孔省去高位鉆孔掘進(jìn)小上山的費(fèi)用 ，加快鉆孔施工，但是鉆孔在裂隙帶的有效長度減少，鉆孔密封效果和鉆孔有效壽命降低。 - 14 - 仰角鉆孔施工方法敘述如下： 抽放方法：在 回風(fēng)巷布置的鉆場內(nèi)向采空區(qū)方向呈扇形打 10 個孔深為 120 150孔，鉆孔終孔點(diǎn)距回風(fēng)巷的最遠(yuǎn)距離在 80m 以上，封孔后抽放 采空區(qū)及鄰近層瓦斯。 鉆場施工：在工作面回風(fēng)巷，沿回風(fēng)巷走向每隔 100度 4m，寬 3m，高 場采用工字鋼支護(hù)。 鉆孔布置：每個鉆場內(nèi)布置 10個鉆孔，呈扇形布置，詳見圖 4煤層傾角為 27，煤層走向沒有變化 的情況下，各鉆孔參數(shù)見表 4 B - B 剖 面鉆孔工作面 A 剖 面工作面運(yùn)輸巷道12345678910抽放管圖 4角鉆孔采空區(qū)埋管抽放采空區(qū)瓦斯 表 4角鉆孔技術(shù)參數(shù)表 孔號 孔徑 （ 方位 （） 傾角 （） 開孔 位置 鉆孔間距 （ m） 孔深 （ m） 1 75 0 7 9 開孔點(diǎn)距鉆場頂板 20 150 3 75 10 7 9 20 150 5 75 20 7 9 20 150 7 75 30 7 9 20 150 9 75 40 7 9 20 150 - 15 - 2 75 5 7 9 開孔點(diǎn)距鉆場頂板 20 150 4 75 15 7 9 20 150 6 75 25 7 9 20 150 8 75 35 7 9 20 150 10 75 45 7 9 20 150 封孔工藝： 同方案二。 抽放管路管理：同方案二。 礦井抽放瓦斯量預(yù)計(jì) 開采煤層抽放量預(yù)計(jì) 根據(jù) 9#和 13#煤層的賦存條件、開采布置方式和現(xiàn)行開采方法，工作面的瓦斯主要來源于鄰近層和圍巖。根據(jù)前面對工作面瓦斯涌出特點(diǎn)的分析 ，回采工作面日產(chǎn)為 400t/回采開采煤層瓦斯涌出量為 m3/是由于 9#和 13#煤層 百米鉆孔極限瓦斯涌出量不穩(wěn)定 ，較難進(jìn)行本煤層抽放，若采用強(qiáng)化抽放，預(yù)計(jì)抽放本煤層卸壓瓦斯量為開采層總瓦斯涌出量的 25%左右，故開采煤層預(yù)抽瓦斯量為 采空區(qū)（含鄰近層及圍巖）抽放量預(yù)計(jì) 近年來，我國采空區(qū)瓦斯抽放發(fā)展較快，采空區(qū)抽放瓦斯量所占抽放瓦斯量的比重愈來愈大，單工作面抽放瓦斯量最高達(dá) 100m3/空區(qū)抽放瓦斯量的多少，主要取決于采空區(qū)內(nèi)瓦斯資源的多寡和礦井的抽放瓦 斯能力。對我礦采煤方法和工作面瓦斯涌出情況統(tǒng)計(jì)，在回采工作面達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 500t/a 時，回采工作面采空區(qū)（含鄰近層）瓦斯涌出量為 慮到工作面瓦斯涌出不均衡性，作面最大瓦斯涌出量為 據(jù)國內(nèi)相同條件礦井的抽放經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我礦開采煤層工作面抽放結(jié)果分析認(rèn)為，采用內(nèi)錯高位尾巷、高位鉆孔或仰角鉆孔抽放采空區(qū)涌出的瓦斯方法，按采空區(qū)抽放瓦斯涌出量的 65%計(jì)算，故預(yù)計(jì)工作面抽放采空區(qū)瓦斯量為 掘進(jìn)工作面抽放瓦斯量 預(yù)計(jì) 通過對開采煤層掘進(jìn)工作面瓦斯涌出統(tǒng)計(jì)和掘進(jìn)工作面瓦斯涌出預(yù)測結(jié)果分析，掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量不大，目前靠通風(fēng)完全可以瓦斯問題，正常情況下不需進(jìn)行抽放。但考慮到大溝煤礦地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，開采煤層裂隙較發(fā)育，局部地區(qū)存在高瓦斯富集區(qū)，需進(jìn)行局部抽放，可采用井下移動抽放瓦斯系統(tǒng)對掘進(jìn)工作面前方煤體瓦斯進(jìn)行抽放，地面系 - 16 - 統(tǒng)不預(yù)留掘進(jìn)工作面抽放瓦斯量。 抽放服務(wù)年限 由于礦井采用采空區(qū)抽放法抽放瓦斯，其抽放服務(wù)根年限與礦井生產(chǎn)服務(wù)年限相當(dāng)，礦井核定生產(chǎn)能力為 a，其服務(wù)年限大于 20年。 建立地面永久瓦斯抽放系統(tǒng)的必要性及可行性 大溝煤礦依據(jù)礦井瓦斯抽放管理規(guī)范第 9 條的規(guī)定，目前不論從采掘工作面的瓦斯涌出量還是礦井瓦斯涌出量都已經(jīng)滿足建立抽放系統(tǒng)的必要條件，前面已經(jīng)論述過，這里就不再重復(fù)。因此，從礦井長遠(yuǎn)的發(fā)展，有必要建立地面瓦斯永久抽放系統(tǒng)。 根據(jù)礦井瓦斯抽放管理規(guī)范第 10條規(guī)定：“建立永久瓦斯抽放系統(tǒng)的礦井，應(yīng)同時具備下列 2 個條件：（ 1）瓦斯抽放系統(tǒng)的抽放量可穩(wěn)定在 2m3/上；（ 2）瓦斯資源可靠、儲量豐富，預(yù)計(jì)瓦斯抽放服務(wù)年限在 10年以上。”從對大溝煤礦的瓦斯抽放量預(yù)計(jì)及瓦斯儲量計(jì)算結(jié)果可以看出，抽放量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 2m3/時瓦斯資源可靠、儲量豐富，瓦斯抽放服務(wù)年限與礦井的服務(wù)年限相當(dāng)，大于 20 年，所以建立地面永久瓦斯抽放系統(tǒng)是完全可行的。 5 瓦斯抽放管網(wǎng)系統(tǒng) 放瓦斯泵房位置及管網(wǎng)敷設(shè)路線 放瓦斯泵房位置選擇 抽放瓦斯場地的布置原則應(yīng)嚴(yán)格按照國家所頒布的相關(guān)法律、法規(guī)執(zhí)行，不占用良田，有效利用現(xiàn)有的場地，平面布置整齊、合理，便于安裝與維修。 瓦斯泵房屬有爆炸危險(xiǎn)的廠房，要求周圍 50m 范圍內(nèi)無居民，遠(yuǎn)離井口， 20m 范圍內(nèi)無明火，同時，應(yīng)選擇交通便 利，地勢平坦的開闊地，有利于建筑物施工、抽放管路和電纜敷設(shè)。從利用角度考慮，距離工業(yè)區(qū)不能太遠(yuǎn)，以減少利用成本。 通過對現(xiàn)場實(shí)地勘察和征求礦方的意見，并考慮井下與地面瓦斯抽放管路距離的遠(yuǎn)近，地面抽放瓦斯泵房選擇在回風(fēng)井工業(yè)廣場附近，瓦斯抽放泵站占地面積 240中長 60 m、寬 40m。 放瓦斯管網(wǎng)敷設(shè)路線選擇 根據(jù)井下巷道的布置和地面工業(yè)廣場內(nèi)各種設(shè)施的分布情況，地面瓦斯泵房選擇在回 - 17 - 風(fēng)井工業(yè)廣場附近，抽放管路通過回風(fēng)井進(jìn)入井下。 放瓦斯管路選擇 斯抽放管路系統(tǒng)的選擇 原則 抽放管路應(yīng)敷設(shè)在巷道曲線段少和距離最短的線路； 盡量避開運(yùn)輸繁忙巷道，首選回風(fēng)巷內(nèi)鋪設(shè)； 考慮安裝、檢修方便； 如管路發(fā)生故障，管道內(nèi)的瓦斯不至于流入采掘工作面、機(jī)房或機(jī)電硐室等； 抽放管路系統(tǒng)中必須安裝調(diào)節(jié)、控制、檢測、防爆、防回火裝置。 斯管路敷設(shè)路線 抽放瓦斯泵站選擇在回風(fēng)井廣場附近，抽放管路通過風(fēng)井進(jìn)入井下。管網(wǎng)敷設(shè)路線為： 負(fù)壓管網(wǎng)路徑：地面抽放瓦斯泵房風(fēng)井 1925 水平總回風(fēng)一、二采區(qū)回風(fēng)石門一、二采區(qū)回采工作面回風(fēng)巷鉆孔（高位抽放巷）。 正壓管網(wǎng) 路徑：地面抽放瓦斯泵房風(fēng)井 1925 水平總回風(fēng)一、二采區(qū)回風(fēng)石門一、二采區(qū)掘進(jìn)工作面鉆孔（高位抽放巷）。 斯抽放管管徑計(jì)算及管材選擇 瓦斯抽放管路管徑選擇得合理與否，對抽放瓦斯系統(tǒng)的工程投資及抽放系統(tǒng)抽放瓦斯效果有很大影響。直徑太大，投資費(fèi)用增加；管徑過細(xì)，管路阻力損失大。按照預(yù)測的工作面瓦斯涌出量和工作面的通風(fēng)能力情況，預(yù)計(jì)工作面抽放瓦斯量為 西采區(qū)抽放瓦斯管路按通過 斯選擇主管徑，其中采區(qū)抽放瓦斯系統(tǒng)管道均按通過 選擇管徑，管徑選擇一般采用下式計(jì)算： = 式中： D 瓦斯抽放管內(nèi)徑， m； Q 抽放管內(nèi)混合瓦斯流量， m3/ V 抽放管內(nèi)瓦斯平均流速， m/s，取 V=10m/s。 為說明方便對抽放瓦斯管道名稱作如下約定：回風(fēng)、采區(qū)上山、石門、回風(fēng)斜井及地面瓦斯抽放管為主管；采掘工作面抽放管為支管。 根據(jù)預(yù)計(jì)的瓦斯流量，按上式計(jì)算選擇的抽放管直徑如表 5 - 18 - 表 5 抽放系統(tǒng)瓦斯抽放管管徑計(jì)算結(jié)果及選擇結(jié)果 抽放管類別 抽放純量 （ m3/ 瓦斯?jié)舛?（ %） 混合瓦斯量 （ m3/ 流速 （ m/s） 計(jì)算內(nèi)徑 （ 選擇管徑 （ 主管 46 25 184 12 570 管 23 25 92 13 387 放瓦斯泵站內(nèi)管道選用螺焊管 610 10 60005037用法蘭盤連接，中間夾石棉橡膠墊 ；立風(fēng)井內(nèi)管道選用螺焊管 610 10 60005037用管袖焊接；井下抽放瓦斯管道均選用 ，其中回風(fēng)大巷內(nèi)的主管道 630 6000 工作面支管 道選擇 400 6000 稱壓力 用法蘭盤連接，中間夾石棉橡膠墊。 中央采區(qū)井下移動瓦斯抽放泵站按通過 斯選擇管徑，管徑選擇一般采用下式計(jì)算： = 式中： D 瓦斯抽放管內(nèi)徑， m； Q 抽放管內(nèi)混合瓦斯流量， m3/ V 抽放管內(nèi)瓦斯平均流速， m/s，取 V=17m/s。 為說明方便對抽放瓦斯管道管理，中央采區(qū)不區(qū)分主、支管道。 根據(jù)預(yù)計(jì)的瓦斯流量，按上式計(jì)算選擇的抽放管直徑如表 5 表 5 抽放系統(tǒng)瓦斯抽放管管徑計(jì)算結(jié)果及選擇結(jié)果 抽放純量 （ m3/ 瓦斯?jié)舛?（ %） 混合瓦斯量 （ m3/ 流速 （ m/s） 計(jì)算內(nèi)徑 （ 選擇管徑 （ 0 72 17 300 央采區(qū)抽放瓦斯管道選擇 00（ ，公稱壓力 用法蘭盤連接，中間夾石棉橡膠墊。 - 19 - 路敷設(shè)及附屬裝置 路敷設(shè)要求 井下管路 煤礦井下的環(huán)境條件較惡劣，且巷道高低不平，坡度大小不一，巷道受壓變形，空氣濕潤易銹蝕等，為此對煤礦井下抽放瓦斯管路的敷設(shè)有如下要求： 瓦斯管路應(yīng)采取防腐、防銹蝕措施； 管路底部應(yīng)墊木墊，墊起高度不低于 30防止底鼓損壞管路； 傾斜巷道的瓦斯管路，應(yīng)用卡子將管道固定在巷道支護(hù)上，以免下滑； 管路敷設(shè)要求平直，盡量避免急彎； 主要運(yùn)輸巷道中的瓦斯管路架設(shè)高度不小于 管路敷設(shè)時，要考慮流水坡度，要求坡度盡量一致，避免高低起伏，低洼處需安裝放水器； 新敷設(shè)的管路要進(jìn)行氣密性檢驗(yàn)。 地面管路 地面管路敷設(shè)除要符合井下管路的有關(guān)要求外，尚需符合下列要求： 冬季寒冷地區(qū)應(yīng)采取防凍措施； 瓦斯管路不宜沿車輛來往繁忙的主要交通干線敷設(shè)； 瓦斯管路不允許與自來水管、暖氣管、下水道管、動力電纜、照明電纜和電話電纜等敷設(shè)于一個地溝內(nèi)； 在空曠地帶敷設(shè)瓦斯管路時，應(yīng)考慮到未來的發(fā)展規(guī)劃和建筑物的布置情況； 瓦斯主管距建筑物的距離大于 5m，距動力電纜大于 1m，距水管和排水溝大于 鐵路大于 4m，距木電線桿大于 2m； 瓦斯管路與其它建筑物相交時，其垂直距離大于 動力、照明電纜及電話線大于 m 范圍內(nèi)，管路不準(zhǔn)有接頭和布置管件； 瓦斯管不準(zhǔn)在地下穿過房屋和其它建筑物，以及同其它建筑物位于同一平面位置，即上下重疊； 瓦斯管不準(zhǔn)穿過其它管路，確需穿過，應(yīng)加套管。 路安裝 地面管路安裝 地面抽放瓦斯泵房位于回風(fēng)井廣場附近，地面管路安裝采用沿地表架空敷設(shè)方式，每 - 20 - 6道安裝流水 坡度取 3。 地面管網(wǎng)系統(tǒng)詳見附圖 抽放瓦斯泵房內(nèi)管路安裝詳見附圖 井下管路安裝 回風(fēng)井內(nèi)的瓦斯抽放主管，采用防墜梁支撐和梯子間托梁定位敷設(shè)方式，路鏈接全部采用管袖焊接。從井底開始每隔 130m 設(shè)一道防墜梁，托架采用 40工字鋼，共計(jì)設(shè)置3道，防止抽放瓦斯管道下沉；從井底開始每隔 5m 將管道固定在梯子間橫梁上，防止管道擺動。 回風(fēng)巷道和石門內(nèi)的瓦斯抽放主管，采用沿巷道 側(cè)幫敷設(shè)。管路用半圓卡將管路固定。對于坡度較大的巷道，應(yīng)每隔 12防止管路滑動。 工作面抽放瓦斯管路安裝采用沿巷道側(cè)幫敷設(shè)。采用沿巷道側(cè)幫敷設(shè)。管路用半圓卡將管路固定。 管路防腐、防銹 地面管路 泵房內(nèi)管道內(nèi)外壁進(jìn)行噴砂除銹，達(dá)到我國涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級標(biāo)準(zhǔn) 道內(nèi)外壁噴涂無溶劑環(huán)氧導(dǎo)靜電涂料兩遍，漆膜厚度 200 m。 管道支架 表面進(jìn)行噴砂除銹，達(dá)到我國涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級標(biāo)準(zhǔn) ，噴涂無溶劑環(huán)氧導(dǎo)靜電涂料兩遍，漆膜厚度 200 m。 管路防凍 地面管道距離較短，安裝時預(yù)留一定的排水坡度，水均流入井下或泵房內(nèi)，管道內(nèi)不存在積水，為此，地面抽放瓦斯管路不需采取防凍措施。 屬裝置 閥門：在瓦斯抽放管路（主、干和支管）上和鉆孔的連接處，均需安設(shè)閥門，主要用于調(diào)節(jié)與控制各個獨(dú)立抽放瓦斯地點(diǎn)的抽放負(fù)壓、瓦斯?jié)舛?、抽放量等，同時修理和更換瓦斯管時可關(guān)閉閥門切斷回路。設(shè)計(jì)選用的閥門為截止閥。 在主、支管以及鉆孔連接裝置上均應(yīng)設(shè)置測壓嘴，以便經(jīng)常觀測抽放管內(nèi)的壓 力和濃度。測壓嘴高度設(shè)計(jì)為 80用內(nèi)徑 6安裝管路之前預(yù)先焊上，平時用密封罩罩住或用細(xì)膠管套緊捆死，以防漏氣。 - 21 - 測壓嘴還可作為取氣樣孔，取出的氣體可用于進(jìn)行氣體成份分析。 計(jì)量裝置 瓦斯流量是瓦斯抽放工作中的一個重要參數(shù)，只有準(zhǔn)確的測定它才能真實(shí)地反映瓦斯抽放效果。目前瓦斯流量計(jì)量方法的種類很多，應(yīng)用條件也各不相同。本設(shè)計(jì)選用孔板流量計(jì)作為計(jì)量裝備，計(jì)量裝置安裝詳見圖 51003裝與使用要求如下： 安裝孔板時，孔板的孔口必須與管道同心，其端面與管道軸線 垂直，偏心度小于12%； 孔板前（按氣流方向，下同） 1D（管徑）和孔板后 徑 6料為紫銅管； 安裝孔板的管道內(nèi)壁，在孔板前邊 1應(yīng)有凸凹不平、焊縫和墊片等； 在孔板流量計(jì)前端的管道直線段長度不小于 10D，后端的直線段長度不小于 5D； 要經(jīng)常清洗孔板前后的積水和污物，孔板銹蝕要及時更換； 抽放瓦斯量有較大變化時，應(yīng)根據(jù)流量大小更換相應(yīng)的孔板。 孔板使用 1年后，要對孔板進(jìn)行校正，以減小計(jì)量誤差。 圖 5孔板流量計(jì)安裝圖 鉆孔連接方式 回采工作面預(yù)抽鉆孔與抽放管路的連接是采用膠管連接，膠管的一端連接到鉆孔封孔管上，另一端與抽放瓦斯管路連接，構(gòu)成抽放系統(tǒng)。 放水裝置 根據(jù)抽放瓦斯實(shí)際情況，主要是抽放采空區(qū)瓦斯，抽放管路內(nèi)涌水量多的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)的放水裝置除地面瓦斯抽放泵房沒選用自動放水器外井下均采用自制防水裝置。 斯抽放泵 根據(jù)大溝煤礦瓦斯抽放系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)，我礦西部區(qū)地面瓦斯抽放泵站選用瓦斯抽放泵站 2臺，一臺工作，一臺備用。 水環(huán)式真空泵性能規(guī)格見表 5 - 22 - 表 5水環(huán)式真空泵性能規(guī)格表 型 號 抽氣量 (m3/最大軸功率 （ 轉(zhuǎn) 速 (r/260 630 210 井下移動瓦斯抽放泵站選用瓦斯抽放泵 3臺，兩