淮北礦業(yè)集團(tuán)祁南煤礦34下采區(qū)瓦斯綜合治理方案開(kāi)題報(bào)告

1、河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文）開(kāi)題報(bào)告題目名稱淮北礦業(yè)集團(tuán)祁南煤礦34下采區(qū)瓦斯綜合治理方案學(xué)生姓名專業(yè)班級(jí)學(xué)號(hào)一、 選題的目的和意義：一個(gè)國(guó)家的發(fā)展離不開(kāi)能源，尤其是煤炭，作為能源中工業(yè)的糧食，其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)直接決定了一個(gè)國(guó)家的未來(lái)走向。在我國(guó)煤炭占一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的70左右，預(yù)計(jì)到2050年還將占50以上，因此，煤炭在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)仍將是我國(guó)的主要能源。然而，煤炭的發(fā)展又有很多的制約因素，水、火、瓦斯、煤塵以及頂板垮落等礦井災(zāi)害嚴(yán)重影響煤炭行業(yè)的發(fā)展。瓦斯作為五害之首更一直是煤礦安全生產(chǎn)的重大問(wèn)題，嚴(yán)重威脅煤礦財(cái)產(chǎn)和工人生命安全。瓦斯對(duì)煤礦生產(chǎn)造成的危害主要有：（1） ：當(dāng)?shù)V

2、井瓦斯?jié)舛冗_(dá)到瓦斯爆炸界限，即5%16%時(shí)遇到火源和一定氧氣濃度會(huì)發(fā)生瓦斯爆炸事故。（2）：瓦斯爆炸事故可能間接導(dǎo)致煤塵爆炸事故等一系列事故的發(fā)生。因此，對(duì)煤礦瓦斯進(jìn)行治理尤為重要。（3）：瓦斯?jié)舛群芨邥r(shí)氧氣含量會(huì)相對(duì)降低，因而對(duì)礦井內(nèi)部工作人員造成身體損害，嚴(yán)重時(shí)可能窒息。因此，瓦斯的治理工作在煤炭行業(yè)別顯得尤為重要，目前應(yīng)用最廣泛的瓦斯治理技術(shù)是瓦斯抽放技術(shù)及利用機(jī)械設(shè)備和專用管道造成的負(fù)壓，將煤層中賦存或釋放的瓦斯抽放出來(lái)，送到地面或其他安全地點(diǎn)。煤礦安全規(guī)程規(guī)定，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)或者井下臨時(shí)瓦斯抽放系統(tǒng)： 1個(gè)采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/min或著

3、一個(gè)掘進(jìn)工作面瓦斯量大于3m3/min。 礦井絕對(duì)瓦斯涌出量達(dá)到以下條件的：大于或等于40m3/min；年產(chǎn)量1.01.5m t的礦井，大于30m3/min；年產(chǎn)量0.61.0mt的礦井，大于25m3/min；年產(chǎn)量0.40.6mt的礦井，大于20m3/min；年產(chǎn)量小于或等于0.4mt的礦井，大于15m3/min。在中國(guó)含煤地層主要以石炭二疊紀(jì)為主，與其他國(guó)家煤地質(zhì)構(gòu)造相比，中國(guó)煤炭?jī)?chǔ)層經(jīng)歷過(guò)多次大型構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，許多礦區(qū)發(fā)生隆起，凹陷，褶皺和斷裂等活動(dòng)，在構(gòu)造擠壓和剪切應(yīng)力的作用下，煤層結(jié)構(gòu)破壞而形成構(gòu)造煤發(fā)育，表現(xiàn)為煤質(zhì)松軟，煤層滲透性差，導(dǎo)致這些礦井瓦斯含量高并且原始煤體瓦斯抽采困難。祁南

4、煤礦位于宿南向斜轉(zhuǎn)折端，含煤地層屬二疊系下統(tǒng)山西組、下石盒子組和上統(tǒng)上石盒子組，可采或局部可采煤層10層，分為上、中、下三個(gè)煤組，自上而下依次為上煤組23、32煤層，中煤組61、62、63、71、72、8和9煤層，下煤組10煤層，可采煤層平均總厚度為16.84m，其中32、72、10煤層為礦井主要可采煤層，10煤層為高瓦斯煤層， 72為突出煤層，32煤層具有突出危險(xiǎn)性，23、8、9煤層賦存不穩(wěn)定，平均厚度0.7m，為不可采煤層。高瓦斯、突出煤層占礦井可采儲(chǔ)量的85.8%。各煤層均有爆炸性危險(xiǎn)。 32、72煤層屬極易自燃不自燃發(fā)火煤層；61、62、8、10煤層屬易自燃不自燃發(fā)火煤層；23、63、

5、71、9煤層屬不易自燃不自燃發(fā)火煤層。各煤層瓦斯基本參數(shù)如表1-1。表1-1礦井主要煤層瓦斯基本參數(shù)表煤層瓦斯含量m3/t瓦斯壓力mpa透氣性系數(shù)m2/mpa2d百米鉆孔流量m3/minhm鉆孔流量衰減系數(shù)3211.24.50.05180.10060.2715617.51.72718.77212.43.50.04860.04460.0512107.0 隨著開(kāi)采的深度逐漸加深，瓦斯含量和瓦斯壓力將會(huì)逐漸增大，祁南煤礦很多采區(qū)都發(fā)生過(guò)煤與瓦斯突出的事故。本設(shè)計(jì)是在對(duì)祁南煤礦34下采區(qū)的開(kāi)拓、回采、通風(fēng)以及瓦斯賦存情況和瓦斯防治現(xiàn)狀了解的基礎(chǔ)上，根據(jù)所學(xué)的知識(shí)原理而提出的設(shè)計(jì)方案，包含采區(qū)瓦斯治理和

6、工作面瓦斯治理兩個(gè)方面，并且對(duì)瓦斯防治工作的可行性做出了簡(jiǎn)單的分析。此設(shè)計(jì)旨在為34下采區(qū)瓦斯防治工作提出參考性建議，并在實(shí)際工作中指導(dǎo)工作人員采用正確的方法進(jìn)行瓦斯防治工作，減少煤礦生產(chǎn)過(guò)程中煤與瓦斯突出事故的發(fā)生，保障煤礦財(cái)產(chǎn)安全與煤礦工人的生命安全。二、 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀：1、國(guó)內(nèi)瓦斯防治技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展，礦井?dāng)?shù)量及煤炭產(chǎn)量迅速增加，礦井向深部延伸過(guò)程中， 一些低瓦斯礦井變?yōu)楦咄咚沟V井和突出礦井，因此需要抽放瓦斯的礦井越來(lái)越多，由此我國(guó)煤礦瓦斯抽放技術(shù)的迅速發(fā)展，目前瓦斯抽放技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中得到了普遍的推廣應(yīng)用。隨著煤炭工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，瓦斯抽放技術(shù)也得到了不斷地提高和發(fā)展，根

7、據(jù)我國(guó)煤層地質(zhì)條件和瓦斯賦存特點(diǎn)，煤礦應(yīng)用最為普遍的瓦斯抽放方法有如下6種。（1）本煤層采前預(yù)抽，絕大多數(shù)開(kāi)采單一煤層的高瓦斯或突出礦區(qū)均采用采前預(yù)抽抽放本煤層瓦斯，如焦作、鶴壁、晉城、潞安等礦區(qū)。部分開(kāi)采遠(yuǎn)距離煤層群的礦區(qū)，往往也采用這種方式抽放本煤層瓦斯，淮南礦區(qū)c13-1煤層群開(kāi)采就屬此情形。（2） 本煤層邊采邊抽。許多高瓦斯或突出礦井為了解決本煤層預(yù)抽時(shí)間短、瓦斯抽放率低等問(wèn)題，或者是為了增加瓦斯抽放量，在回采過(guò)程中往往采取邊采邊抽瓦斯措施。（3） 本煤層邊掘邊抽。煤巷掘進(jìn)時(shí)，我國(guó)大部分高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井采取邊掘邊抽措施防治煤與瓦斯突出和瓦斯超限。（4） 鄰近層鉆孔抽放。開(kāi)采煤層

8、群的礦區(qū)，當(dāng)回采工作面瓦斯涌出以鄰近層為主，且通風(fēng)方法不能保證瓦斯不超限時(shí)，幾乎全部實(shí)施了鄰近層瓦斯抽放，其中約有70%以上的工作面采用穿層鉆孔抽放鄰近層瓦斯。穿層鉆孔抽放鄰近層瓦斯在陽(yáng)泉、天府、松藻、中梁山等礦區(qū)應(yīng)用非常普遍，工作面瓦斯抽放率普遍超過(guò)50%。（5） 鄰近層巷道抽放。祁南礦區(qū)是鄰近層巷道抽放瓦斯方式的先驅(qū)，瓦斯抽放效果也最為顯著，工作面瓦斯抽放率普遍高于70%，最高時(shí)達(dá)到90%以上；目前，該方法已在祁南礦區(qū)32煤層工作面廣泛推廣。（6） 采空區(qū)瓦斯抽放。我國(guó)部分礦區(qū)采空區(qū)瓦斯涌出較大的工作面，采用抽放采空區(qū)瓦斯的方法，以減少工作面風(fēng)排瓦斯量和防治上隅角瓦斯超限。2、國(guó)外瓦斯抽采

9、技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r： 隨著瓦斯抽采技術(shù)的不斷進(jìn)步，世界各國(guó)的可抽采瓦斯礦井和瓦斯的抽采量也有了明顯的提高。早在二十世紀(jì)50年代末，歐洲的英國(guó)，比利時(shí)等國(guó)家就先后進(jìn)行了大規(guī)模的工業(yè)瓦斯抽采，年抽采量達(dá)到了5700m3.從二十世紀(jì)60年代到90年代，全世界的礦井瓦斯總抽采迅速攀升，1951年世界瓦斯抽采量為1.246億m3，到了1987年，其總量增加到了54.31億m3.單個(gè)礦井的抽采量也由原來(lái)的198萬(wàn)m3增加至577萬(wàn)m3.而可抽采瓦斯礦井的數(shù)目增加了近十倍，由最初的68個(gè)增加到后來(lái)619個(gè)。最新數(shù)據(jù)表明，從全世界范圍來(lái)看，應(yīng)用瓦斯抽采技術(shù)的國(guó)家已達(dá)到17個(gè)之多，俄國(guó)的抽采量最大，一年就高達(dá)24億m

10、3。而且更多的國(guó)家開(kāi)始致力于該項(xiàng)技術(shù)的研究和應(yīng)用。瓦斯抽采工作已經(jīng)被這些國(guó)家作為預(yù)防礦井災(zāi)害，保證安全生產(chǎn)的基本技術(shù)手段和必不可少的煤炭生產(chǎn)技術(shù)環(huán)節(jié)。 同歐美發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)瓦斯治理工作相對(duì)較為落后，瓦斯平均抽采率僅有23%，而俄羅斯，美國(guó)，澳大利亞等主要采煤大國(guó)的瓦斯抽采率均在50%以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于我國(guó)。所以，我國(guó)必須加快抽放瓦斯系統(tǒng)建設(shè)工作，改善礦井生產(chǎn)條件，提高我國(guó)煤炭工業(yè)生產(chǎn)水平。三、 畢業(yè)設(shè)計(jì)所采用研究的思路： 1:先期資料收集工作： 收集關(guān)于祁南煤礦礦井概況資料，包括井田地理位置、礦井地質(zhì)構(gòu)造、礦井通風(fēng)與瓦斯賦存情況以及礦井開(kāi)拓和儲(chǔ)量。 收集34下采區(qū)概況資料，包括瓦斯賦存情況、原

11、有瓦斯治理方案、礦井通風(fēng)與瓦斯治理現(xiàn)狀以及采區(qū)瓦斯治理相關(guān)的圖文資料。 收集34下5回采工作面煤體瓦斯涌出量數(shù)據(jù)以及臨近工作面原有的瓦斯治理方案。 2:畢業(yè)設(shè)計(jì)流程圖：圖1-1 設(shè)計(jì)的基本流程 3：畢業(yè)設(shè)計(jì)研究?jī)?nèi)容： 煤層掘進(jìn)前瓦斯治理；采用下行傾向順層長(zhǎng)鉆孔預(yù)抽瓦斯遞進(jìn)掩護(hù)巷道掘進(jìn)，鉆孔間距5m，控制巷道輪廓線外10m范圍。從上區(qū)段機(jī)巷施工下向順層鉆孔保護(hù)下一區(qū)段腰巷，腰巷施工下向順層鉆孔再保護(hù)區(qū)段內(nèi)的機(jī)巷，機(jī)巷反過(guò)來(lái)再保護(hù)下一區(qū)段的腰巷，依此類推，一步步向煤層深部推進(jìn)，通過(guò)預(yù)抽，在巷道掘進(jìn)和工作面回采前將高瓦斯煤層轉(zhuǎn)變?yōu)榈屯咚姑簩?，降低掘進(jìn)和回采時(shí)的瓦斯涌出量，保證礦井的安全高效生產(chǎn)。 煤

12、層掘進(jìn)期間瓦斯治理；采區(qū)下山及回采工作面掘進(jìn)巷道均嚴(yán)格按照“四位一體”防突措施施工，掘進(jìn)巷道在煤層瓦斯預(yù)抽解突后采取連續(xù)效果檢驗(yàn)方法34下。四條下山中運(yùn)輸巷道與軌道巷道布置在底板巖層中，回風(fēng)下山與行人下山布置在煤層中，回風(fēng)下山巷道通過(guò)從運(yùn)輸下山內(nèi)施工底板穿層鉆孔掩護(hù)掘進(jìn)，確保回風(fēng)下山安全，再?gòu)幕仫L(fēng)下山中施工走向順層長(zhǎng)鉆孔，抽采行人下山巷道掘進(jìn)區(qū)域煤層瓦斯，消除區(qū)域內(nèi)危險(xiǎn)性，保證行人下山的施工安全。為消除行人下山的煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性，在34下回風(fēng)下山綜掘施工的同時(shí)，從回風(fēng)下山向34下行人下山施工走向順層長(zhǎng)鉆孔，鉆孔直徑94mm，鉆孔間距為5m，鉆孔控制至34下行人下山巷道輪廓線以外不得小于10m

13、，回風(fēng)下山和行人下山水平距離為75m，則順層鉆孔的長(zhǎng)度不得小于88m。 工作面瓦斯治理；在650m深采區(qū)煤層地應(yīng)力高，煤層瓦斯壓力、含量大，煤層的突出危險(xiǎn)性強(qiáng)，并且下向順層長(zhǎng)鉆孔由于鉆孔積水在一定程度上會(huì)影響該方法的抽采效果，同時(shí)32煤層下部還賦存一33煤層，間距較近，下向順層鉆孔抽采方法無(wú)法解決33煤層的瓦斯問(wèn)題，綜合考慮可以采用底板巖巷穿層鉆孔結(jié)合順層鉆孔瓦斯抽采方案。為了防止較大壓應(yīng)力作用下煤巷易垮塌不易維護(hù)可以采用掩護(hù)煤層巷道掘進(jìn)的穿層孔設(shè)計(jì)。四、資料獲得與主要參考文獻(xiàn)情況：（1）資料獲得情況 祁南煤礦瓦斯綜合治理13年“一面一策”.淮北礦業(yè)集團(tuán)祁南煤礦.2012年8月10日 祁南煤礦34下采區(qū)基本情況.淮北礦業(yè)集團(tuán)祁南煤礦.2010年11月1日. （2）主要參考文獻(xiàn) 1 李增學(xué)主編. 煤礦地質(zhì)學(xué). 煤炭工業(yè)出版社，2009年3月1日 2 張子敏主編. 瓦斯地質(zhì)學(xué). 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2009年5月1日. 3 國(guó)家煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)督局. 防治煤與瓦斯突出規(guī)定. 煤炭工業(yè)出版社，2009年8月1日. 4 張紅梅主編. 煤礦安全技術(shù). 山西人民出版社，2010年12月1日. 5 何廷山主編. 礦井通風(fēng)與安全. 高等教育出版社，200911月1日. 6 張浩然.煤礦瓦斯抽采技術(shù)研究及應(yīng)用d.太原理工大學(xué)，2011年.五、畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度安排： 1、2014.2.283.30：淮北