中国矿业论坛煤矿瓦斯抽放设计.docx
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中国矿业论坛煤矿瓦斯抽放设计
贵州盘南煤炭开发有限公司
响水矿井维六采区(自然井)
瓦斯抽采方案设计
说明书
贵州兴源煤矿科技有限责任公司
二0一0年六月
贵州盘南煤炭开发有限公司
响水矿井维六采区(自然井)
瓦斯抽采方案设计
说明书
矿井规模:
21万吨/年
设计
项目负责
审核
贵州兴源煤矿科技有限责任公司
二0一0年六月
矿井瓦斯抽采方案设计委托书
贵州盘南煤炭开发有限公司响水矿井维六采区(自然井)委托贵州兴源煤矿科技有限责任公司进行《贵州盘南煤炭开发有限公司响水矿井维六采区(自然井)瓦斯抽采方案设计》编制工作。
项目名称
贵州盘南煤炭开发有限公司响水矿井维六采区(自然井)
瓦斯抽采方案设计
建设性质
工程规模
21万吨/年
任务来源
受贵州盘南煤炭开发有限公司
响水矿井维六采区(自然井)委托
投资
建设地点
盘县大山镇
工程设计内容及要求
按照《煤矿安全规程》、《煤矿瓦斯抽采工程设计规范》(GB50471-2008)及有关煤矿瓦斯抽采设计规范要求,满足瓦斯抽采方案设计内容及要求。
由编制单位提交4份报告,并负责审查后的修改工作。
委托单位
贵州盘南煤炭开发有限公司响水矿井维六采区(自然井)
联系人
联系电话
承接单位
贵州兴源煤矿科技有限责任公司
联系人
联系电话
前言
贵州盘南煤炭开发有限公司响水矿井维六采区(自然井)[以下简称“维六采区(自然井)”]属私营独资企业,行政区划隶属于贵州省盘县大山镇。
维六采区(自然井)是根据“省人民政府关于六盘水市六枝特区等四县(区)煤矿整合和调整布局方案的批复(黔府函[2006]205号)文件规定:
隶属盘县松河、响水井田范围内的整合煤矿,应采取联合复采改造的方式纳入整个井田统一规划开发”和省煤炭管理局等省直属部门“关于松河煤业公司与青龙山等33对民营煤矿协调发展问题”会议纪要以及六盘水市人民政府、盘县人民政府有关会议精神,而设置的矿井。
设计生产能力为21万吨/年,企业性质为私营独资。
2008年11月由贵州兴源煤矿科技有限责任公司编制了《贵州盘南煤炭开发有限公司响水矿井维六采区(自然井)开采方案设计说明书》,设计生产能力21万吨/年,并报省煤管局组织专家审批通过,见(《贵州省煤炭管理局黔煤规字[2008]1116号《关于贵州盘南煤炭开发有限公司响水矿井维六采区(自然井)开采方案设计的批复》)。
由于原设计利用的副斜井年久失修,维修困难且不安全,需新建副斜井,因此,该矿于2009年4月委托贵州兴源煤矿科技有限责任公司设计完成《贵州盘南煤炭开发有限公司响水矿井维六采区(自然井)开采方案设计(变更)》,并获得《贵州省煤矿项目开采方案(设计)变更(修改)备案登记表》。
该矿未作瓦斯等级鉴定,参照临近的盘县响水镇大地煤矿的瓦斯等级鉴定报告的批复,根据贵州省煤炭管理局文件:
黔煤行管字[2007]67号《对六盘水煤矿2006年度矿井瓦斯等级鉴定报告的批复》结果,响水镇大地煤矿矿井绝对瓦斯涌出量1.59m3/min,相对瓦斯涌出量19.08m3/t,绝对二氧化碳涌出量0.11m3/min,相对二氧化碳涌出量1.36m3/t,鉴定结果为高瓦斯矿井,以此内推维六采区(自然井)为高瓦斯矿井。
由于该矿未作煤与瓦斯突出鉴定,根据黔安监管办字〔2007〕345号文,维六采区(自然井)在国家划定的突出矿区之内,本矿按有突出危险可能性进行设计。
开拓巷道及主要井巷均布置于岩层中,同时要求煤矿业主在掘进期间石门(井筒)揭穿煤层前采取预防突出措施,防止发生突出。
同时要求矿井请有资质单位进行煤与瓦斯突出鉴定,以保证矿井安全生产。
根据矿井建设的生产发展,按国家安全生产行业标准AQ1018-2006《矿井瓦斯涌出量预测方法》,对矿井深部开采,准采标高范围内煤层进行瓦斯涌出量预测,矿井瓦斯绝对涌出量为13.32m3/min,矿井瓦斯相对涌出量为30.1m3/t。
随着矿井生产水平的延深,盘县维六采区(自然井)今后回采工作面和掘进工作面瓦斯涌出量都会不断增加,为解决今后的瓦斯超限及预防煤与瓦斯突出,从根本上减轻生产过程中通风和安全方面的压力。
受盘县维六采区(自然井)的委托,贵州兴源煤矿科技有限责任公司承担该矿矿井瓦斯抽采方案设计。
相关人员在对该矿煤层赋存、开拓开采、通风瓦斯等基本资料进行现场收集、认真研究分析后,进行了本瓦斯抽放设计。
盘县维六采区(自然井)按煤与瓦斯突出矿井设计,属多煤层开采矿井,煤层间距较短,随着开采深度增加,瓦斯涌出量增大,本设计综合各方面的因素考虑,决定建立地面固定式瓦斯抽放系统来治理瓦斯。
一、编制本设计的依据
1、《煤矿瓦斯抽采工程设计规范》(GB50471-2008)
2、《矿井瓦斯抽放技术规范》AQ1027-2006国家安全生产监督管理总局
3、《矿井瓦斯抽放管理规范》(1997)中华人民共和国煤炭工业部
4、《煤矿安全规程》(2010)国家煤矿安全监察局
5、《防治煤与瓦斯突出规定》(2009)国家安全生产监督管理总局令
6、贵州兴源煤矿科技有限责任公司设计的《贵州盘南煤炭开发有限公司响水矿井维六采区(自然井)开采方案设计(变更)》
7、盘县维六采区(自然井)提供的和贵州兴源煤矿科技有限责任公司相关人员现场收集的通风、生产、瓦斯、地质等相关资料
二、设计的主要技术经济指标
1、矿井预测相对瓦斯涌出量:
30.1m3/t
2、设计矿井绝对瓦斯涌出量:
13.32m3/min
(1)抽放纯量:
5.33m3/min(其中:
高负压3.2m3/min,低负压2.13m3/min);
(2)孔口负压:
高负压15kPa、低负压8kPa;
(3)抽放管路的最远距离(后期):
1100m。
第一章矿井概况
第一节井田概况
一、交通位置
维六采区(自然井)行政区划隶属于贵州省盘县大山镇播土村境内,位于贵州省盘县南部,南昆铁路威(舍)~红(果)段从单元西部沿响水河东岸穿过,并在小雨谷设有车站。
响水镇至威箐、水塘、盘县有公路相通,全长60km,六采区至至218省道有300m,六采区至响水镇有218省道相通,全程2km。
见交通位置图1-1-1(见矿区交通位置图),业务管理隶属盘县煤炭工业管理局。
图1-1-1交通位置图
二、井田范围和煤炭储量
1.矿区范围:
根椐《贵州盘南维达煤业复采有限公司复采单元保有煤炭储量确认协议》和贵州省国土资源厅黔国土资函[2007]1813号文件——关于对《关于确认贵州盘南维达煤业复采有限公司矿界范围的请示》的批复。
维六采区(自然井)划定的面积0.72km²,走向长度约1.2km,倾向宽度约0.47km。
拟定复采能力21万吨/年。
采区范围由6个拐点坐标圈定。
拐点坐标见表1-1-1,
维六采区(自然井)与响水矿井开采范围位置关系见附图一。
表1-1-1贵州盘南煤炭开发有限公司响水矿井维六采区(自然井)范围拐点坐标表
拐点编号
X
Y
1
2822750
35464840
2
2822420
35465210
3
2823010
35465750
4
2822900
35465890
5
2823520
35466410
6
2823740
35466060
许可开采煤层:
5#-3、12#-1、17#-1、19#
2.储量
根据贵州盘南维达煤业复采有限公司复采单元保有煤炭储量确认协议。
维六采区(自然井)保有资源量339.3万吨。
表1-1-2资源量概算结果统计表单位:
万吨
煤层号
块段平面积(m2)
倾角(°)
块段斜面积(m2)
煤厚(m)
容重(t/m3)
保有储量(万吨)
储量级别
煤类
5-3#
144935
10
147171
1.31
1.47
28.3
C
SM
12-1#
107753
10
109415
1.93
1.49
31.5
C
SM
17-1#
140146
9
141893
2.7
1.42
54.4
C
SM
19#
360685
9
365181
4.11
1.5
225.1
C
SM
合计
339.3
根据国家五部委1999年颁发的《矿产资源储量评审认定办法》(国土资发〔1999〕205号),资源量来源于《贵州省盘县雨谷井田煤矿勘探地质报告》,地质资料勘探程度高。
将储量级别按新标准进行套改,A=111、B=111b、C=122b、D=333
工业资源储量ZG
ZG=C(111b)=339.3(万吨)
⑶设计资源/储量ZS
ZS=ZG-断层煤柱-防水煤柱-边界煤柱-地面建(构)筑物煤柱
矿井边界煤柱及老窑防水煤柱均按20m留设;地表水体和地面建(构)筑物保护煤柱沿煤层走向方向岩石移动角及上山移动角按65°、下山移动角按73°计算。
经计算,村庄保护煤、老窑防水煤柱、维六采区(自然井)境界煤柱、井筒煤柱及汇总详见表1-1-3、1-1-4、1-1-5、1-1-6、。
表1-1-3村庄保安煤柱量表
煤层编号
厚度(m)
长度(m)
宽度(m)
斜面积(m2)
容重(t/m3)
资源/储量(万吨)
111
122b
333
合计
5-3#
1.31
0
0
0
1.4
0
0
12-1#
1.93
0
0
0
1.49
0
0
17-1#
2.7
461
111
51171
1.42
19.62
19.62
19#
4.11
485
131
63535
1.5
39.17
39.17
总计
58.79
58.79
表1-1-4维六采区(自然井)境界煤柱量表
煤层编号
厚度(m)
长度(m)
宽度(m)
斜面积(m2)
容重(t/m3)
资源/储量(万吨)
111
122b
333
合计
5-3#
1.31
1228.5
20
24570
1.4
4.5
4.5
12-1#
1.93
1443
20
2886
1.49
5.59
5.59
17-1#
2.7
1986
20
39720
1.42
15.23
15.23
19#
4.11
1986
20
39720
1.5
24.49
24.49
总计
49.81
49.81
表1-1-5老窑防水煤柱量表
煤层编号
厚度(m)
长度(m)
宽度(m)
斜面积(m2)
容重(t/m3)
资源/储量(万吨)
111
122b
333
合计
5-3#
1.31
791.2
20
15824
1.4
2.9
2.9
12-1#
1.93
1574.4
20
31488
1.49
9.1
9.1
17-1#
2.7
1271.6
20
25432
1.42
9.8
9.8
19#
4.11
561
20
11220
1.5
6.9
6.9
总计
28.7
28.7
表1-1-6维六采区(自然井)边界、老窑、地表水体及村庄保护煤柱量汇总表
资源
名称
村庄保护煤柱
采区(自然井)境界煤柱
老窑防水煤柱
合计
5-3#
0
4.5
2.9
7.4
12-1#
0
5.59
9.1
14.69
17-1#
19.62
15.23
9.8
44.65
19#
39.17
24.49
6.9
70.56
总计
58.79
49.81
28.7
137.3
全矿井:
Zs=339.3-137.3=202(万吨)
矿井设计可采资源/储量
设计可采储量
矿井设计可采储量按下式计算:
Zk=(Zs-A5-A6)×C
式中:
A5——工业场地煤柱量,万吨;
A6——主要井巷煤柱量,万吨;
C——采区回采率,%。
开采煤层按平均厚度计算为中厚煤层,取C=80%。
工业场地位于主、副斜井筒附近,在公路煤柱之内,故不留设工业场地煤柱,矿井留设井筒保护煤柱按井筒一侧20m。
详见表1-1-7。
表1-1-7井筒煤柱量表
煤层编号
厚度(m)
长度(m)
宽度(m)
斜面积(m2)
容重(t/m3)
资源/储量(万吨)
111
111b
333
合计
5-3#
1.31
140
98
13720
1.4
2.52
2.52
12-1#
1.93
235
98
23030
1.49
6.62
6.62
17-1#
2.7
248
98
24304
1.42
9.32
9.32
19#
4.11
140
98
12348
1.5
7.61
7.61
总计
26.07
26.07
则设计可采储量:
Zk=(202-26.07)×0.8=140.74(万吨)
三、矿井设计生产能力和服务年限
该矿设计生产能力为21万吨/年,日平均生产能力为636吨,年工作日330天,井下工人按“四六”制,地面工人及其它人员按“三·八”制作业;井下每天四班作业,每班工作时间为六小时;地面每天三班作业,每班工作时间为八小时。
矿井服务年限按下式计算
服务年限=可采储量/(井型×储量备用系数)
T=140.74/(21×1.4)
=4.7(a)
第二节矿井地质及煤层赋存情况
一、地层、地质构造
(一)地层
采区(自然井)出露地层由老到新有:
二叠系下统茅口组(P1m),二叠系上统峨眉山玄武岩组(P2β)、龙潭组(P2l),三叠系下统飞仙关组(T1f)、永宁镇组(T1yn)和第四系(Q)等地层,含煤地层为龙潭组。
地层特征见表1-2-1
1、二叠系
①下统(P1)茅口组(P1m),岩层厚度400~500m,出露于井田北部外围,主要为浅灰色、灰色厚层灰岩,含白云质团块或白云岩。
上统(P2)
②峨眉山玄武岩组(P2β):
第一段岩层厚度42~62m,主要为灰绿色拉斑玄武岩及玄武岩,致密块状,坚硬。
第二段岩层厚度28~38m,主要为浅灰色、灰绿色泥质粉砂岩、粉砂岩、泥岩。
第三段岩层厚度106~185m,主要为深灰色、紫色、暗绿色火山角砾岩,偶夹玄武岩。
③龙潭组(P2l)
下段岩性主要为粉砂岩、细砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩及煤层主要为。
中段岩层厚度102~150m,主要为西南及东南部厚度较大,岩性主要为粉砂岩、细砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩及煤层。
上段岩层厚度73~119m,由北西向南东逐渐增厚,岩性主要为泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩、泥岩及煤层
2、三叠系(T)下统(T1)
①飞仙关组(T1f):
下段岩层厚度93~140m,上部为灰绿色夹紫色细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩及粉砂质泥岩。
下部为灰绿色泥质粉砂岩、粉砂质泥岩及粉砂岩。
上段岩层厚度289~406m,俗称紫色层,自下而上分为三个亚段,第一亚段为紫红色泥岩、粉砂岩,厚度97~190m,一般150m;第二亚段以暗紫及紫色粉砂岩、泥岩为主,夹细砂岩,厚度152~280m,一般210m;第三亚段厚度35~80m,一般50m。
下部20m左右为紫红色泥岩、粉砂质泥岩,上部以灰紫色泥质粉砂岩、粉砂岩为主
②永宁镇组(T1yn)
第一段岩层厚度281m,上部第二亚段为灰色微晶至隐晶白云质灰岩,平均厚221m。
下部第一亚段为灰紫色、灰色泥质灰岩,薄至中厚层状,厚40~85m,一般60m
第二段岩层厚度160m,为黄色、暗黄绿色泥岩,粉砂质泥岩夹暗紫色砂岩,灰色白云质灰岩。
3、第四系(Q)岩层厚度0~15m,为残积、坡积、洪积及冲积物,岩性为砂土、粘土及砾石组成,分布零星
(二)构造
响水矿井维六采区(自然井)位于盘南背斜南东翼西段,为单斜构造。
地层总体走向呈NE,倾向SE,倾角6~22°,一般9°,区内未见断层和褶曲,构造复杂程度简单。
二、煤层及煤质
1、煤层
含煤性
本井田龙潭组地层含煤层20~40层,一般28层,总厚度23.14~44.85m,平均33.64m,含煤系数13.3%,其中可采或局部可采煤层13层,可采煤层总厚度13.79~36.32m,平均22.30m,可采含煤系数为8.8%。
可采煤层
许可复采煤层为:
5#-3、12#-1、17#-1、19#。
采用总厚度9.74m,均稳定可采。
许可复采煤层特征详见表1-2-2。
表1-2-1井田地层特征表
地层系统
厚度(m)
主要岩性及特征
系
统
组
段
最小~最大
平均
第四系(Q)
0~15
为残积、坡积、洪积及冲积物,岩性为砂土、粘土及砾石组成,分布零星
三
叠
系
(T)
下
统
(T1)
永宁镇组(T1yn)
第二段
160
为黄色、暗黄绿色泥岩,粉砂质泥岩夹暗紫色砂岩,灰色白云质灰岩
第一段
281
上部第二亚段为灰色微晶至隐晶白云质灰岩,平均厚221m。
下部第一亚段为灰紫色、灰色泥质灰岩,薄至中厚层状,厚40~85m,一般60m
飞仙关组(T1f)
上段
289~406
410
俗称紫色层,自下而上分为三个亚段,第一亚段为紫红色泥岩、粉砂岩,厚度97~190m,一般150m;第二亚段以暗紫及紫色粉砂岩、泥岩为主,夹细砂岩,厚度152~280m,一般210m;第三亚段厚度35~80m,一般50m。
下部20m左右为紫红色泥岩、粉砂质泥岩,上部以灰紫色泥质粉砂岩、粉砂岩为主
下段
93~140
115
上部为灰绿色夹紫色细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩及粉砂质泥岩。
下部为灰绿色泥质粉砂岩、粉砂质泥岩及粉砂岩。
二
叠
系
(P)
上
统
(P2)
龙潭组(P2l)
上段
73~119
96
由北西向南东逐渐增厚,岩性主要为泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩、泥岩及煤层
中段
102~150
120
西南及东南部厚度较大,岩性主要为粉砂岩、细砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩及煤层
下段
岩性主要为粉砂岩、细砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩及煤层
峨眉山玄武岩组(P2β)
第三段
106~185
150
深灰色、紫色、暗绿色火山角砾岩,偶夹玄武岩
第二段
28~38
35
浅灰色、灰绿色泥质粉砂岩、粉砂岩、泥岩
第一段
42~62
45
灰绿色拉斑玄武岩及玄武岩,致密块状,坚硬
下统(P1)
茅口组(P1m)
400~500
出露于井田北部外围,主要为浅灰色、灰色厚层灰岩,含白云质团块或白云岩。
表1-2-2可采煤层特征表
煤
层
编
号
煤层厚度
平均
(m)
煤层间距
最小—最大
平均
(m)
煤层
结构
煤层
稳定性
顶底板岩性
视密度
(t/m3)
顶板
底板
5-3
1.31
含夹矸0~1层
稳定
泥质粉砂岩
泥岩
1.53
12-1
1.93
含夹矸0~2层
稳定
泥岩
泥岩
1.49
17-1
2.7
含夹矸0~5层
稳定
泥质粉砂岩
粉砂质泥岩
1.42
19
4.11
含夹矸0~2层
稳定
泥质粉砂岩
泥岩
1.5
2、煤种
根椐贵州省煤田地质局地质勘察研究院2003年10月提交的《贵州省盘县雨谷井田煤矿勘探地质报告》,谷雨井田内浮煤挥发分含量两级值11.05-22.44%,平均15.79%,粘结指数0-97,平均39,胶质层厚度0-19.5mm,全井田内煤种分布有瘦煤、瘦煤、贫煤。
采区(自然井)内煤种主要分类见见表1-2-3。
表1-2-3采区(自然井)内许可开采各煤层煤种表
煤层
5#-3
12#-1
17#-1
19#
煤类
瘦煤
瘦煤
瘦煤
瘦煤
3、煤质
(1)煤的物理性质
区内煤的颜色呈黑色、灰黑色,玻璃光泽,金钢光泽,条带状及线理状结构。
参差状断口为主,棱角状及阶梯状次之。
17#-1、19#煤层多粉有状,其余煤层多为块状。
(2)煤的化学性质
各煤层煤质特征见表1-2-4
表1-2-4可采煤层煤质特征表
项目
煤层
水分(Ma.d%)
灰分
(Ad%)
挥发分(Vdaf%)
全硫(7St.d%)
发热量(Qb.d)
MJ/kg
5-3#
0.51-3.43
1.05
14.63-33.43
21.46
15.02-25.42
18.62
0.17-1.94
0.5
26.10-27.50
26.81
12-1#
0.51-1.79
0.93
8.94-39.82
24.76
15.39-22.57
18.84
0.26-2.45
1.34
25.10-26.13
25.67
17-1#
0.51-3.45
1.17
9.98-39.59
18.88
14.40-23.59
17.62
0.20-1.24
0.39
27.47-29.18
28.49
19#
0.35-2.34
1.03
10.33-33.44
19.53
12.68-25.16
16.75
0.21-1.38
0.62
24.71-28.73
27.93
5-3#煤质为:
中灰,低硫,高热值的瘦煤。
12-1#煤质为:
中灰,中硫,高热值瘦煤。
17-1#煤质为:
中灰,低硫,高热值瘦煤。
19#煤质为:
中灰,低硫,高热值瘦煤。
三、瓦斯、煤尘、煤的自燃
1、瓦斯:
该矿未作瓦斯等级鉴定,参照临近的盘县响水镇大地煤矿的瓦斯等级鉴定报告的批复,根据贵州省煤炭管理局文件:
黔煤行管字[2007]67号《对六盘水煤矿2006年度矿井瓦斯等级鉴定报告的批复》结果,响水镇大地煤矿矿井绝对瓦斯涌出量1.59m3/min,相对瓦斯涌出量19.08m3/t,绝对二氧化碳涌出量0.11m3/min,相对二氧化碳涌出量1.36m3/t,鉴定结果为高瓦斯矿井,以此内推维六采区(自然井)为高瓦斯矿井。
由于该矿未作煤与瓦斯突出鉴定,根据黔安监管办字〔2007〕345号文,维六采区(自然井)在国家划定的突出矿区之内,本矿按有突出危险可能性进行设计。
开拓巷道及主要井巷均布置于岩层中,同时要求煤矿业主在掘进期间石门(井筒)揭穿煤层前采取预防突出措施,防止发生突出。
同时要求矿井请有资质单位进行煤与瓦斯突出鉴定,以保证矿井安全生产。
2、煤尘爆炸性
根据贵州省煤田地质局实验室2003年5月31日对贵州盘南煤炭开发有限公司响水矿井维六采区(自然井)5-3#、17#煤层作出的“煤尘爆炸性鉴定报告”结果:
矿井开采的5-3#、17#煤层煤尘有爆炸性。
该矿未对12#、19#煤层作煤尘爆炸性鉴定,建议业主该矿尽快对12
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