强烈推荐新集二矿保护层开采方案优化与二水平瓦斯抽放技术可研报告.docx
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强烈推荐新集二矿保护层开采方案优化与二水平瓦斯抽放技术可研报告
国投新集能源股份有限公司
新集二矿保护层开采方案优化
与二水平瓦斯抽放技术
研究报告
国投能源股份有限公司新集二矿
1矿井概况1
1.1井田构造1
1.2煤层与煤质2
1.3开拓开采状况及储量4
1.4矿井通风、瓦斯情况5
1.5突出危险性鉴定及突出情况6
1.6煤层自燃、煤尘爆炸性及涌水情况7
2矿井突出煤层瓦斯参数9
2.113-1煤层瓦斯基本参数9
2.28煤层瓦斯基本参数11
2.36-1煤层瓦斯基本参数14
3矿井一水平保护层开采方案17
3.1开采8煤层保护6-1煤层17
3.2开采11-2煤层保护13-1煤层26
4保护层开采效果考察32
4.1效果考察指标32
4.2考察方法34
4.32611被保护层工作面保护效果考察35
4.4W1607被保护层工作面保护效果考察40
4.51306被保护层工作面保护效果考察42
5工作面煤层瓦斯治理及效果分析45
5.16-1煤、8煤、13-1煤瓦斯治理措施45
5.26-1煤、8煤、13-1煤瓦斯治理效果考察46
5.36-1煤、8煤、13-1煤瓦斯治理措施的优化50
5.46-1煤、13-1煤钻孔有效抽放半径67
6二水平瓦斯治理规划70
6.1瓦斯治理方法选择70
6.2保护层开采及卸压瓦斯强化抽采设计75
6.3预抽煤层瓦斯设计89
6.4工作面回采期间的瓦斯治利93
7结论与建议94
7.1结论94
7.2建议98
1矿井概况
国投新集公司新集二矿位于安徽省淮南市凤台县城西约12km处,其东与新集三矿井田接壤,西与新集一矿毗邻。
矿区地势平坦,属平原地貌,地表标高为+18~+24m。
地表水系主要由西淝河、花家湖及其支流构成。
矿区交通便利,可通过铁路、公路和水路外运。
矿井于1996年10月建成投产,设计生产能力为150万ta,改扩建后生产能力为300万ta。
2005矿井实际产量309万t。
1.1井田构造
新集二矿位于淮南复向斜谢桥向斜南翼,颍凤区阜凤推覆构造中段,构造线方向近东西。
本井田构造情况如图1-1所示。
图1-1花家湖井田构造示意图
由于受自南向北的应力作用,形成了以阜凤逆冲断层为主体的自南向北的上叠式推覆构造,推覆体主要由下元古界、寒武系、奥陶系及部分石炭二叠系地层组成,地层走向近东西,总体倾向北,倾角变化大,局部倒转。
推覆体内分支断层发育,有F02、F03断层,二者走向近东西,大致平行,这些断层在剖面上显示浅部倾角陡,向深部倾角变缓,呈叠瓦状合并到一个主推覆面上。
阜凤逆冲断层是一个宽缓圆滑的曲面,总体趋势向南倾斜,沿倾向产状变化大,前锋带倾角较大,60°~80°,中间带倾角逐渐变缓,一般在5°左右,局部地段近水平或倾向北,局部被寿县老人仓断层切割。
区域性大断层阜凤逆冲断层位于本区南部,对全区的构造具有明显的控制作用,受其影响,煤系地层倾角变化较大,岩石多受挤压变形,裂隙发育,岩层破碎,滑面丰富且发育,并伴有一系列小型逆冲断层及褶皱,地层中无论在走向上还是倾向上缓波状起伏较大。
根据陆地和水面地震勘探资料反映,由于受南北主构造应力的影响和控制,次一级褶皱构造、中小断层及小褶曲较为发育。
井田内岩浆活动轻微,基本上没有或很少有岩浆侵入。
构造类型比较复杂,原地系统以高角度正断层为主(7条),逆断层很少(2条)。
总体为一单斜构造,浅部地层产状平缓,一般5~10°;中部10~20°,往深部倾角逐渐增大,一般为25~30°。
1.2煤层与煤质
主要煤层赋存于二叠系山西组及上、下石盒子组7个含煤段中,从上至下分别为:
13-1、11-2、11-1、9上、9、8、7-2、7-1、6-1上、6-1、5-2、4-2、1上、1煤层,煤层总厚度31.31m,煤系地层综合柱状见图1-2;其中全井发育稳定主要可采煤层共5层,从上往下依次为13-1煤、11-2煤、8煤、6-1煤、1煤,总厚度21.42m。
各可采煤层特征见表1-1。
除11-2、6-1煤层灰份大于25%,属中~富灰煤外,其余各可采煤层灰分均小于25%,属于低~中灰煤;煤尘爆炸指数为36.94~38.16%,煤层自然发火期为3~6个月;煤质以特低硫、特低磷、富焦油及中高发热的13焦煤为主,其次为气煤。
13-1为气煤、11-2、8、6-1煤层为13焦~气煤。
发热量均大于25MJkg,呈由浅到深随变质程度增高而增大趋势。
表1-1新集二矿可采煤层特征表
煤层名称
煤厚(m)
极值平均值
层间距(m)
极值平均值
稳定性
夹矸层数
煤层结构
顶底板岩性
顶板
底板
1
1.13~5.803.39
94~138108
15~6133
51~13883
66~9276
稳定
1
简单
泥岩
泥岩、砂质泥岩
6-1
1.02~8.193.36
较稳定
1
简单
泥岩、炭质泥岩
砂岩
8
1.59~4.733.41
稳定
0
单一
泥岩、砂质泥岩
泥岩、砂质泥岩
11-2
2.29~4.843.64
稳定
1~3
简单
细砂岩、中砂岩
泥岩、砂质泥岩
13-1
1.5~12.796.06
较稳定
1~2
简单
泥岩、砂质泥岩
泥岩、砂质泥岩
1.3开拓开采状况及储量
矿井开拓方式为立井、主要石门、集中运输大巷、分区石门开拓,采用主、副、风三立井开拓,一水平标高为-550m,二水平标高为-750m,辅助水平为-450m,现延深至-650m水平。
目前生产集中在-320m~-600m阶段。
矿井两翼开采,共分三个采区,即中央采区(东、西两翼)、东翼采区、西翼采区,其中东采区暂无采掘工作面,采掘工作面分布在中央采区及西翼采区。
煤层开采顺序为先采8、11-2、6-1煤,最后采13-1煤。
煤层采用走向长壁综合机械化开采,一次采全高,全部垮落法管理顶板,边角煤采用走向长壁炮采工艺回采。
全井田东西走向长约为6km,南北宽为5km,面积为30km2。
截止2005年底,全矿井-1000m水平以上地质储量48486.6万t、工业储量25658.7万t、高级储量10554.1万t,可采储量15673.2万t。
其中-550m以上,地质储量11129.0万t、工业储量9877.0万t、高级储量4121.5万t、可采储量5638.5万t。
-800m水平以上地质储量22337.4万t、工业储量13020.8万t、高级储量6402.0万t、可采储量8367.0万t。
全矿井主采煤层地质储量中,13-1煤层8647.8万t;11-2煤层5294.2万t;8煤层5252.1万t;6-1煤层4819.1万t;1煤层7000.2万t。
1.4矿井通风、瓦斯情况
1.4.1矿井通风
矿井通风方式为中央并列通风方式,副井、主井进风,中央风井回风。
通风方法为抽出式,矿中央风井装有2台同等能力的轴流式风
矿井具备完整独立的通风系统,实行分区通风,各区域均设置专用回风上山,回风直接进入矿井总回风巷。
目前,矿井总进风量为17804m3min,矿井总回风量达18575m3min,矿井总等积孔为6.54m2,负压3385Pa。
1.4.2瓦斯基本情况
主采煤层6-1煤层、8煤层、11煤层和13-1煤层,瓦斯压力和含量都比较大,其中6-1煤层、8煤层和13-1煤层具体突出危险性,6-1煤层测定的最大瓦斯压力为1.92MPa(标高-490m),煤层瓦斯含量为7.42m3t,8煤层测定的最大瓦斯压力为2.7MPa(标高-611.9m),煤层瓦斯含量为9.78m3t,11煤层测定的最大瓦斯压力为2.11MPa(标高-631m),13-1煤层测定的最大瓦斯压力为1.92MPa(标高-487.8m),煤层瓦斯含量为7.33m3t。
根据2005年度瓦斯等级鉴定结果,见表1-2,绝对瓦斯涌出量为41.55m3min,相对瓦斯涌出量为6.48m3t,为煤与瓦斯突出矿井。
表1-2矿井瓦斯涌出及等级鉴定
年度
CH4绝对量
CH4相对量
生产区
准备区
采空区
审定结果
m3min
m3t
%
%
%
1997
25.26
5.40
69.95
18.84
11.21
低
1998
55.173
7.85
77.7
12.3
10
低
1999
34.66
11.3
52.74
12.06
35.19
高
2000
35.86
5.92
56.05
30.06
13.89
高
2001
32.91
6.11
66.21
25.92
7.87
高
2002
45.06
6.52
47
23
30
高
2003
34.18
5.26
56
27
17
突出矿井
2004
39.83
6.30
62
30
8
突出矿井
2005
41.55
6.48
63
27
10
突出矿井
1.5突出危险性鉴定及突出情况
1.5.1突出危险区域划分
2002年,抚顺煤科分院对矿井中央采区二水平区域(-550m~-750m)突出危险性进行了划分,划分结果见表1-3。
表1-3二水平突出危险区域划分
煤层
无突出危险区
突出威胁区
突出危险区
13-1煤层
-550m以浅
-550m~-600m
-600m~-750m
8煤层
-550m以浅
-550m~-750m
6-1煤层
-550m以浅
-550m~-600m
-600m~-750m
13-1煤:
-550m以浅(地质剖面01~013勘探线之间)为无突出危险区,-550m~-600m为突出威胁区,中央采区-600m~-750m为突出危险区。
8煤:
-550m以浅(南以8煤层-450m等高线为界,北以8煤层-550m等高线为界,西至1勘探线,东以09勘探线为界)为无突出危险区,中央采区-550~750m为突出危险区。
6-1煤:
-550m以浅(南以6-1煤层-450m等高线为界,北以6-1煤层-550m等高线为界,西至1勘探线,东以09勘探线为界)为无突出危险区,-550m~-600m以浅为突出威胁区,中央采区-600m~-750m以浅为突出危险区。
2004年河南理工大学对矿井瓦斯地质情况进行了研究,认定二水平可采煤层13-1、8、6-1煤层具有突出危险性。
1.5.2矿井突出情况
在矿井采掘过程中共发生过6次瓦斯动力现象,全部发生的8煤层,突出煤量和瓦斯量情况见表1-3。
1)98年10月21日,1812工作面距主石门480m,压出煤85t,瓦斯1370m3。
2)98年10月31日,1812工作面距主石门460m,压出煤90t,瓦斯1140m3。
3)98年11月1日,1812工作面距主石门455m,压出煤50t,瓦斯1820m3。
4)2003年1月8日,-650中央轨道石门揭8煤压出煤53t,瓦斯1296m3。
5)1812下山掘进压出煤6.3t,瓦斯43m3。
6)东1810机巷(-583.0)掘进至970米时压出煤13t,瓦斯60m3。
表1-3动力现象统计表
序号
时间
地点
煤量t
瓦斯量m3
1
98.10.21
1812工作面距主石门480m
85
1370
2
98.10.31
1812工作面距主石门460m
90
1140
3
98.11.1
1812工作面距主石门455m
50
1820
4
20
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