梅斯布拉克煤矿瓦斯抽放可行性研究报告Word文件下载.docx
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矿区属大陆性中温带干旱气候,冬、夏较长,春秋较短,冬季寒冷,夏季凉爽,昼夜温差大,历年平均气温+7.4℃,年极端最高气温+37.4℃,年极端最低气温-32℃,年平均降水量94.9mm,降雨多分布在北部山区,蒸发量1538.2mm,全年日照达1564小时,无霜期为167天,每年12月到翌年的3月份为冰冻期,最大冻土深度1m,春季多北风。
每年7月中旬到8月下旬为雨季,有暴雨,造成山洪暴发。
每年10月中、下旬开始降雪,11月份结冻,另外灾害性天气有风灾、冰雹、沙尘暴。
煤矿及其附近没有气象台站,气象与县城相比,气温偏低、降雨量偏多,其它气象条件与拜城县城相似。
井田地震动峰值加速度值为0.15g,地震烈度为Ⅶ烈度区。
1.2地质构造与煤层赋存
1.2.1地质构造
一、地层
井田位于库—拜煤田拜城矿区的东部,井田内分布的地层从新到老有第四系、侏罗系下统、三叠系上统,除第四系不整合于不同时代的地层之上外,其余各套地层之间为整合接触,地层总体走向呈近东西向,并按照由新到老的顺序依次从南向北排列,各时代地层的岩性特征如下:
(1)新生界(KZ)
①第四系全新统(Q4)
第四系全新统为冲洪积层(Q4al+pl):
分布于井田各大沟谷和梅斯布拉克河床及两侧,主要成分由砾石、漂砾、少量砂、亚砂土,砂质粘土组成,次棱状,分选性差,松散状,透水性强,地层厚度10~66m,平均厚度27.75m。
②第四系上更新统(Q3)
第四系上更新统为新疆群(Q3xn):
广泛分布,为河流相的洪积层(Q3pl),以疏松砂、砾石、漂砾为主,泥砂质胶结,胶结程度较差,次棱状,分选差,以透水性强为特点,地层厚度16.40~48.00m,平均厚度31.75m。
③第四系中更新统(Q2)
井田范围第四系中更新统为乌苏群(Q2ws),区内广泛分布,梅斯布拉克河上游东岸有出露,为冰水沉积层(Q2gl),由砾石、漂砾,泥砂组成,棱角状、次棱角状,分选性极差,砂质、钙质胶结,胶结较好,地层厚度92.00~168.00m,平均厚度132.00m。
(2)中生界(Mz)
①侏罗系下统阿合组(J1a)
本井田西南部有出露,分布于井田南部,呈北东向条带状展布,钻孔揭露了下部层段,主要为一套河流相或三角洲相粗碎屑沉积,斜层理发育,地层厚度一般为375.00~422.00m,与下伏塔里奇克组地层整合接触。
根据岩性组合特征分为上、下两个段。
上段(J1a2):
岩性主要为灰黄色、灰白色含砾粗砂岩、粗砂岩,地层厚度为258.00~278.00m。
下段(J1a1):
岩性为灰黄色、灰白色、灰绿色块厚层状粗砂岩、砾岩、砂砾岩、长石石英砂岩夹粉细砂岩,局部富含铁质,多呈褐色,地层厚度为117.00~144.00m。
②侏罗系下统塔里奇克组(J1t)
井田西部有零星出露,分布与井田中、北部,呈北东向条带状展布,根据钻孔揭露,为一套河湖相、沼泽相、泥炭沼泽相沉积,岩性由灰-灰白色砾岩、砂岩、灰色粉砂岩和黑色炭质泥岩及煤层组成。
地层厚度一般为126.50~288.00m,与下伏三叠系上统郝家沟组地层整合接触。
根据岩性组合特征和所含煤层的分布情况分为上、下两个段。
上段(J1t2):
由一套灰白色中粗砂岩、黄绿色粉砂岩、黑色炭质泥岩及煤层组成,含煤6层,煤层编号A7~A12,地层厚度64.86~205.11m,平均厚度105.71m。
下段(J1t1):
岩性主要为灰白色砂岩或中粗砂岩、砾岩,黄绿色粉砂岩、砂质泥岩夹黑色炭质泥岩及煤层,含煤3层,编号A3~A6,地层厚度70.79~117.27m,平均厚度85.79m。
③三叠系上统郝家沟组(T3h)
井田西部零星出露,分布于井田北部,岩性为灰绿色粉、细砂岩、黑灰色泥岩、灰白色、浅黄灰色厚层状粗砂岩、含砾砂岩、砾岩夹有薄层叠锥灰岩。
未见底。
另外,根据区域地质成果,中生界地层从下向上有着明显的从河流相到湖泊相再到河流相、湖泊相的旋回结构,在从湖泊相向河流相和河流相向湖泊相的转化过程中,出现了泥炭沼泽相、泥炭沼泽相形成了煤层。
早三叠世开始至早侏罗世初为第一旋回,是一套以河流相至湖泊相的沉积。
从早侏罗世早期到末期为第二旋回,是一套由河流相到湖泊相的沉积,期间形成了塔里奇克组和阳霞组两套含煤地层。
二、构造
井田位于库-拜煤田拜城矿区的东部,拜城矿区内的总体构造形态为一向南倾斜的单斜构造,具有西陡东缓的变化规律。
本井田构造形态与矿区总体构造形态基本一致,为一向南倾斜的单斜构造,倾向160°
左右,倾角61°
~72°
左右,具有西缓东陡的特征。
井田范围内无岩浆岩侵入,未发现有大的断裂构造。
构造的复杂程度属于中等。
1.2.2煤层
一、开采煤层
井田内含稳定煤层3层:
A3、A5、A7;
较稳定煤层2层A8、A11,不稳定煤层3层:
A6、A9、A12;
极不稳定煤层1层A10,主要开采煤层为:
A3、A5、A6、A7、A8、A9,煤层倾角为61°
。
现对各煤层(自下而上)分述如下。
A3号煤层:
位于侏罗系下统塔里奇克组下段(J1t1)的底部。
见煤点煤层厚度变异系数6%,可采性指数0.96,属于稳定煤层,有益厚度2.15~6.71m、平均厚度4.82m,煤层厚度由西向东变厚,煤层有分叉现象,有1~3个分层,下分层编号A3-1、中部分层编号A3-2、上分层A3-3,各分层均为简单结构,煤层顶板和底板岩性为深灰色泥岩、粉砂岩、细砂岩和炭质泥岩,与上部A5号煤层间距为4.00~17.50m,平均9.29m。
A5号煤层:
位于下侏罗统塔里奇克组下段(J1t1)的下部,A3煤层之上,可采性指数1,煤层厚度变异系数8%,属于稳定煤层,有益厚度3.58~12.50m、平均厚度7.60m,有1-3个分层,下分层编号A5-1、中分层编号A5-2、上分层编号A5-3,煤层厚总体表现为自西向东变厚的规律,各分层结构简单,煤层底板岩性为深灰色粉砂岩、
细砂岩,顶板岩性为粗砂岩或含砾粗砂岩、粉砂岩、细砂岩。
与上部A6号煤层间距为7.00~19.00m,平均11.89m。
A6号煤层:
位于下侏罗统塔里奇克组下段(J1t1)的上部,A5煤层之上,有益厚度0.50~1.96m,平均0.91m,煤层厚度变异系数11%,可采性指数0.67,煤层结构简单,属于不稳定煤层,在井田4线以西全部可采,4线以东被剥蚀,只有零星残留,9线出现可采点,煤层底板岩性为炭质泥岩和深灰色粉砂岩,顶板岩性为炭质泥岩、粉砂岩和细砂岩、中砂岩。
与上部A7号煤层间距为14.00~32.00m,平均21.09m。
A7号煤层:
位于侏罗系下统塔里奇克组上段(J1t1)的下部,煤层有益厚度为1.73~8.54m,平均3.90m。
可采性指数1,煤层厚度变异系数10%,结构简单,属于稳定煤层,煤层由西向东,由浅到深有逐渐变厚的趋势、含一至二层夹矸。
煤层顶板为炭质泥岩、粉砂岩和细砂岩、底板为炭质泥岩和细砂岩。
与上部A8号煤层间距为10.50~29.20m,平均17.88m。
A8号煤层:
位于塔里奇克组上段(J1t2),有益厚度在0.63~1.81m之间,平均厚度1.31m,可采性指数0.93,煤层厚度变异系数6%,属于较稳定煤层,顶底板均为泥岩或粉砂岩,结构简单,与上部A9号煤层间距为8.50~38.00m,平均19.08m。
A9号煤层:
位于下侏罗统塔里奇克组上段(J1t2)的中部,有益厚度在0.22~3.31m,平均1.45m,煤层厚度变异系数3%,可采性指数0.71,煤层结构简单,属于不稳定煤层,煤层厚度由西向东变薄直到尖灭。
煤层顶板为泥岩和粉砂岩,底板为炭质泥岩、泥岩、粉砂岩。
与上部A10号煤层间距为6.50~25.00m,平均18.2m。
A10号煤层:
位于下侏罗统塔里奇克组上段(J1t2)的中部,有益厚度在0.19~0.70m,平均0.49m,煤层厚度变异系数10%,可采性指数0.42,煤层结构简单,属于极不稳定煤层,煤层顶板为泥岩和粉砂岩,底板为炭质泥岩、泥岩、粉砂岩。
与上部A11号煤层间距为8.50~27.00m,平均15.66m。
A11号煤层:
位于下侏罗统塔里奇克组上段(J1t2)的上部,有益厚度在0.42~1.23m,平均0.69m,煤层厚度变异系数13%,可采性指数0.89,煤层结构简单,属较稳定煤层,煤层顶板为泥岩和粉砂岩,底板为炭质泥岩、泥岩、粉砂岩。
与上部A12号煤层间距为6.00~7.00m,平均6.44m。
A12号煤层:
位于下侏罗统塔里奇克组上段(J1t2)的上部,有益厚度在0.40~1.09m,平均0.71m,煤层厚度变异系数13%,可采性指数0.60,煤层结构简单,属不稳定煤层,煤层顶板为泥岩和粉砂岩,底板为炭质泥岩、泥岩、粉砂岩。
可采煤层有关参数详见表1-2。
表1-2可采煤层特征表
煤层
编号
煤层厚度
煤层间距
夹矸
层数
变异系数(%)
煤层结构类型
稳定性
最小-最大平均
(m)
A12
0.40~1.09
0.71
6.00~7.00
6.44
13
简单
不稳定
A11
0.42~1.23
0.69
较稳定
8.00~27.00
15.66
A10
0.19~0.70
0.49
10
极不稳定
6.50~25.00
18.20
A9
0.22~3.31
1.45
3
8.50~38.00
19.08
A8
0.63~1.81
1.31
6
10.50~29.00
17.88
A7
1.73~8.54
3.90
0~2
稳定
14.00~32.00
21.09
A6
0.50~1.96
0.91
11
7.00~19.00
11.89
A5
3.58~12.50
7.60
0~3
8
中等
4.00~17.50
9.29
A3
2.15~6.71
4.82
二、煤质
1、煤的物理性质及煤岩特征
井田内塔里奇克组所含煤层的宏观物理性质具一定的相同性,颜色为深黑色,煤芯多为粉末状至碎块状,煤岩组成以暗煤为主,光泽暗淡,宏观煤岩类型为暗淡煤类。
井田内各煤层的有机成分主要有镜质组份,半镜质组份和惰质组份。
镜质组份主要以无结构镜质体中的基质镜质体和碎屑镜质体为主。
基质镜质体油浸反射色为浅色,不显细胞结构,表面纯净且平整,不显突起,可见碎屑镜质体,粒径较小,呈不规则状分布,受应力作用,镜质组份较碎,半镜质组份主要为基质半镜质体,在油浸反射色光下呈白色,略显突起,大多不显示细胞结构。
惰质组分以丝质体,粗粒体为主。
丝质体呈“星”状和“网”状结构分布,油浸反射色为白色,突起较高。
粗粒体大多其结构保存不完整,无固定形状,未见壳质组分和焦块。
无机类矿物组成主要为粘土,呈浸染状分布,较聚集。
黄铁矿呈鲕粒状分布。
碳酸盐矿物呈脉状分布。
显微煤岩类型为亮暗煤至暗亮煤,变质阶段多以Ⅳ阶为主,部分煤层为Ⅲ阶。
2、煤的工业分析
井田内各煤层原煤工业分析详见表1-3。
表1-3原煤工业分析表
化验项目
煤层编号
Mad(%)
Ad(%)
Vdaf(%)
0.58
20.97
25.16
0.54
24.18
26.48
0.46
20.25
26.72
0.77
16.62
26.50
22.68
27.31
0.59
24.50
26.70
3、煤的硫含量
区内各煤层硫含量低,原煤全硫均小于1%,均属特低—低硫煤。
三、煤尘
新疆煤田地质局综合试验室对A3、A5、A7、A8、A9可采煤层采集的煤尘爆炸样本46个,测试结果表明井田内各可采煤层的煤尘均有爆炸性。
四、煤的自燃倾向
根据该矿地质报告(2007年),A3煤层属不易自燃、易自燃、或很易自燃煤层,A5煤层属易自燃或很易自燃煤层,A7煤层属不易自燃、易自燃、或很易自燃煤层。
A8煤层属不易自燃或易自燃煤层。
A9煤层属易自燃煤层。
1.3矿井开拓
1.3.1井田境界
根据地质勘探报告及矿井初步设计,井田走向长约5km,南北宽0.70km,面积3.54km2。
1.3.2储量
井田内6层可采煤层批准的资源/储量(331)+(332)+(333)共5972.0万t,其中探明的内蕴经济资源量(331)1626.0万t,控制的内蕴经济资源量(332)1700万t,推断的内蕴资源量(333)2646.0万t。
矿井设计资源/储量减去井筒、工业场地和主要井巷煤柱的煤量后乘以采区回采率为矿井设计可采储量。
经计算,矿井设计可采储量为4175.7万t。
详见表2-1。
表2-1矿井设计可采储量汇总表单位:
万t
开采
水平
工业
资源
储量
永久
煤柱
矿井
设计
保护煤柱
损失
矿井设计可采
井田
境界
一水平
(+1680m以上)
A3-1
115.1
1.1
99.1
11.52
26.89
87.11
A3-2
449.1
4.21
366.69
24.93
129.92
314.97
820.3
8.67
680.33
51.3
241.38
570.25
62.6
0.97
54.43
5.74
14.12
47.51
409.5
4.13
341.97
24.42
119.66
285.71
164.8
1.44
143.76
8.49
39.46
123.9
132.8
1.56
121.54
9.2
33.61
97.63
合计
2154.0
22.08
1807.82
135.6
604.84
1527.08
二水平
(+1680~+1530m)
91.5
92.13
6.08
18.75
71.78
395.9
3.22
398.53
23.23
115.59
277.09
958.9
7.65
907.45
47.8
273.66
677.59
48.9
0.86
48.74
5.35
11.75
36.29
425.9
3.64
413.91
22.75
122.63
299.63
126.1
1.27
124.93
7.91
31.29
93.54
53.6
1.37
51.73
8.58
17.31
34.92
2100.6
18.98
2137.42
121.7
590.78
1490.84
三水平
(+1530~+1400m)
60.3
0.84
68.26
5.27
13.4
46.06
258.2
294.73
20.14
78.85
176.13
793.6
6.63
855.67
41.43
227.81
559.16
39.8
0.74
45.16
4.63
9.79
29.27
351.0
3.16
382.49
19.72
101.75
246.09
100.3
111.4
6.86
25.33
73.87
42.6
1.19
46.51
7.44
14.23
27.18
1645.7
16.88
1804.22
105.49
471.06
1157.76
5900.3
57.94
5842.36
364.71
1666.68
4175.7
1.3.3矿井设计生产能力及服务年限
矿井规模确定为0.6Mt/a。
该矿井的设计生产能力满足设计规范要求的矿井可采储量与相应的服务年限规定。
设计矿井服务年限约49.7a。
其中,一水平(+1680m以上)煤层服务年限为18.2a,二水平(+1680m~+1530m)煤层服务年限为17.7a,三水平(+1530m~+1400m)煤层服务年限为13.8a。
1.3.4矿井开拓及采煤方法
矿井采用主、副斜井开拓方案(反斜井)开拓。
主、副斜井位于井田西部3勘探线以西70m,井田南部边界以南90m处的冲沟内。
投产时布置一个风井,即西风井,西风井位于主、副斜井之间,3号勘探线以西46m,南距主、副斜井井口300m。
矿井开采二采区时布置东风井,为立风井。
主、副斜井从煤层底板穿越煤层布置,井筒倾角均为25°
主斜井采用半圆拱锚喷支护,装备一条ST型钢丝绳芯(阻燃)带式输送机,担负矿井的主提升、进风任务,井筒内敷设电缆、人行台阶和扶手,作为矿井安全出口。
副斜井采用半圆拱锚喷支护,铺设30kg/m钢轨,单钩串车提升,担负全矿井提矸、上下人员、升降材料设备及主要进风任务,井筒内敷设管路,并设人行台阶和扶手,作为矿井安全出口。
矿井划分为三个水平,各水平标高为+1680m、+1530m、+1400m,二、三水平采用暗斜井开拓,每个水平划分为二个双翼采区上山开采。
一水平阶段垂高为230m,二水平阶段垂高为150m,三水平阶段垂高均为130m。
全井田共划分六个采区,以梅斯布拉克河为界分为东西两部分,即西部一、三、五采区,东部二、四、六采区,六个采区均双翼开采。
采区:
按一至六采区的顺序开采。
煤层:
按照自上而下的顺序开采。
区段:
先采上部区段,后采下部区段,每一区段内东西两翼交替或同时时开采。
工作面:
回采方向为后退式,即由井田边界向井筒、采区上山方向回采。
A9、A8、A6薄及中厚煤层采用伪倾斜单腿支撑式“]”型柔性掩护支架采煤法。
A3、A5、A7厚煤层采用伪倾斜“八”字型柔性掩护支架采煤法。
各采煤方法均采用全部跨落法管理顶板。
矿井投产时,矿井开拓系统图详见图2-1。
1.4矿井通风
矿井通风系统为分区式,主、副斜井进风,西风井回风(主要为一、三采区服务),东风井回风(为二、四采区服务),通风方法为机械抽出式。
矿井总风量为90m3/s,风量分配如下
A7煤层(1A711)回采工作面:
23.0m3/s;
A9煤层(1A912、1A922)回采工作面:
2×
12.0m3/s;
A6煤层(1A611)备用工作面:
6.0m3/s;
A3煤层运输大巷综合机械化掘进工作面:
10.0m3/s;
A5煤层顺槽掘进工作面(1个钻爆法掘进面,1个综掘面):
火药发放硐室:
4.0m3/s;
其它地点:
3.0m3/s。
第二章煤层瓦斯基础参数测定
煤层瓦斯参数是研究煤层瓦斯赋存规律的基础,是标志着煤层蕴含瓦斯的能力、抽采瓦斯难易程度的重要指标,是矿井瓦斯防治和瓦斯抽采设计的依据。
它包括煤层原始瓦斯含量、原始瓦斯压力、煤的工业分析、煤的孔隙率、煤对瓦斯的吸附常数、煤层透气性系数、钻孔瓦斯流量衰减系数等。
准确地掌握瓦斯基础参数及其在煤层中的变化规律,可以帮助确定煤层瓦斯赋存规律,预测矿井瓦斯涌出量,划定矿井瓦斯等级,了解和计算巷道、工作面及钻孔瓦斯涌出量,了解和预测瓦斯抽采和利用的可能性,为矿井后期的开采设计和煤层瓦斯综合治理提供基础依据。
梅斯布拉克煤矿需测定的瓦斯基本参数主要包括:
煤层原始瓦斯含量、原始瓦斯压力、煤的工业分析、煤的孔隙率、煤对瓦斯的吸附常数、煤层透气性系数、钻孔瓦斯流量衰减系数等,这些参数需分别在现场及实验室测定。
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