吉源煤矿防突专项设计4.docx
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吉源煤矿防突专项设计4
盘县大山吉源煤矿
防治煤与瓦斯突出专项设计
说明书
二○一四年四月
附图:
1、盘县大山吉源煤矿防治煤与瓦斯突出专项设计超前钻孔预抽煤层瓦斯及采区巷道布置图。
2、盘县大山吉源煤矿防治煤与瓦斯突出专项设计井下压风系统图。
3、盘县大山吉源煤矿防治煤与瓦斯突出专项设计避灾路线图。
4、盘县大山吉源煤矿防治煤与瓦斯突出专项设计17号煤层采掘工程平面图。
前言
盘县大山吉源煤矿属生产矿井,位于盘县南部大山镇境内,直距盘县26公里,南昆线威红段小雨谷站14公里,其地理位置为东经104°41′59″-104°42′53″,北纬25°32′42″-25°33′04″。
盘(县)~兴(义)公路由井田西部外围经过,井田内有简易公路与其相通,运程8公里。
盘(县)~兴(义)公路(大山镇丫)至小雨谷火车站14公里。
盘县大山镇吉源煤矿隶属盘县煤炭局管辖,是合法的建设矿井。
大山镇吉源煤矿设计生产能力为30万t/a,矿井采用斜井开拓,矿区内含可采及局部可采煤层9层(3、5-2、9、12-1、17-1、17-2、19、26、29号煤层),大部煤层赋存较稳定,构造属简单至复杂类型。
据调查了解,吉源煤矿建井以来未发生过煤与瓦斯突出事故,但根据黔安监管办字〔2007〕345号文《关于加强煤矿建设项目煤与瓦斯突出防治工作的意见》,盘县地区划定为煤与瓦斯突出区域,矿区内各煤层未进行鉴定前,均有煤与瓦斯突出的可能性。
因此,矿井内各煤层在未鉴定为无突出危险煤层之前,必须按突出煤层进行设计和管理。
根据贵州省能源局文件(黔能源煤炭[2012]392号《关于盘县煤炭局<关于2012年度盘县地方煤矿瓦斯等级鉴定报告送审的报告>的批复》),吉源煤矿2012年度绝对瓦斯涌出量为4.41m3/min,吉源煤矿为高瓦斯矿井。
为了贯彻“安全第一,预防为主”的指导思想,提高矿井的防治灾害能力,防止煤与瓦斯突出事故的发生,进一步提高瓦斯管理等级(即高瓦斯矿井按照突出矿井管理),使煤矿具备良好的安全生产条件,根据《防治煤与瓦斯突出规定》,需编制防治煤层突出专门设计。
一、设计依据
1、《防治煤与瓦斯突出规定》,2009年;
2、《煤矿安全规程》,国家煤矿安全监察局2011年;
3、《采矿工程设计手册》,煤炭工业出版社,2003年;
4、《煤与瓦斯突出鉴定规范》(AQ1024-2006);
5、《煤矿瓦斯抽采基本指标》(AQ1026—2006),国家安全生产监督管理总局,2006年;
6、《矿井瓦斯涌出量预测方法》(AQ1018—2006),2006年;
7、《煤矿瓦斯抽放规范》(AQ1027-2006);
8、贵州省人民政府办公厅发电,黔府办发电[2013]4号,省人民政府办公厅转发省安全监管局贵州煤监局“关于进一步加强煤矿瓦斯治理工作意见的通知”;
9、《贵州省盘县大山镇吉源煤矿资源/储量核实报告》;
10、《盘县大山镇吉源煤矿(变更)开采方案设计》;
11、《盘县大山镇吉源煤安全专篇(变更)》;
12、井田内可采煤层中,3号煤层离地表很近,位于风氧化带内,无储量;矿区范围内的5-2、9、12-1号煤层已基本上被小窑采空和破坏;17号煤层上半部的煤炭资源已采空,在井田开拓上山西翼17号煤层已开采到+1806m标高,东翼17号煤层已开采到+1803.3m标高。
矿井现布置的11901采面、11902运输巷、11902回风巷已得到保护。
矿井采掘情况及开采时间详见17号煤层采掘工程平面图(大图)。
二、设计原则
1、坚持“安全第一,预防为主、依靠科学、综合治理的方针和管理、装备、培训并重”的原则;
2、实行“四位一体”综合防治煤与瓦斯突出的措施,即实行突出危险性预测、防治突出措施、防治突出措施的效果检验、安全防护措施的综合防治煤与瓦斯突出措施;
3、依靠科技进步,结合本矿井的实际情况,采用比较成熟的技术、设备、仪器、仪表提高矿井的综合防突能力。
三、编制目的
为了保障煤矿安全生产和职工人身安全,防止煤与瓦斯突出事故的发生,加强瓦斯抽采,提高抽采效果,加强区域预抽并达到抽采指标,提高煤矿瓦斯管理等级(高瓦斯矿井按照突出矿井管理),使煤矿具备良好的安全生产条件,以及矿井安全生产装备符合国家有关法律、法规、设计规范、《防治煤与瓦斯突出规定》的规定。
四、主要技术经济指标
1、矿井配备专职防突机构人员18人;
2、防突总投资:
55.82万元,其中,防突仪器、仪表和设备投资55.82万元,机构设置及人员培训5万元,其它费用5万元。
五、结论与建议
1、矿井井田内共有可采及局部可采煤层共9层,设计采用预抽煤层瓦斯和开采保护层的综合区域性防突措施,消除突出煤层的突出危险性,确保矿井安全。
2、矿井防突设计主要采用钻屑指标法预测工作面的突出危险性和检验防突措施的效果。
由于矿井无实测的突出敏感指标和临界值相关资料,因此,在今后的防突工作中,应不断摸索和研究其它指标的敏感性情况和临界值,切实搞好矿井的防突工作,防止矿井突出事故的发生。
3、矿井要配备专门的防突机构和专职的防突人员,矿井必须加强防突人员的技术培训。
4、根据调查了解,吉源煤矿建井以来未发生过煤与瓦斯突出事故,但根据黔安监管办字〔2007〕345号文《关于加强煤矿建设项目煤与瓦斯突出防治工作的意见》,盘县地区划定为煤与瓦斯突出区域,矿区内各煤层未进行鉴定前,均有煤与瓦斯突出的可能性。
因此,矿井在未鉴定为无突出危险的各煤层中进行采掘作业时,必须按突出煤层进行设计和管理。
且矿井今后的开拓准备巷道,根据《煤矿安全规程》的规定,必须避开突出煤层布置(该矿17号煤层在+1782m标高以上、19号煤层在+1760m标高以上鉴定为无突出危险,按高瓦斯进行设计和管理)。
5、由于矿井内含可采及局部可采煤层9层,其突出危险性目前只是停留在调查了解阶段。
为确切地掌握矿井内可采及局部可采煤层的突出危险性,建议矿井尽快组织对矿井井田范围内未作突出危险性鉴定的煤层进行突出危险性鉴定,以便更好地指导矿井的安全生产,防止矿井突出事故的发生。
6、严格坚持区域防突措施先行,局部防突措施补充的原则,确保矿井施工作业中不发生突出事故。
第一章矿井概况
一、概况
1、交通位置及井田境界
盘县大山镇吉源煤矿属盘县改扩建矿井之一,位于盘县南部大山镇境内,直距盘县26公里,南昆线威红段小雨谷站14公里,其地理位置为东经104°41′59″-104°42′53″,北纬25°32′42″-25°33′04″。
盘(县)~兴(义)公路由井田西部外围经过,井田内有简易公路与其相通,运程8公里。
盘(县)~兴(义)公路(大山镇丫)至小雨谷火车站14公里。
交通较方便。
矿井交通位置见图1-1-1。
根据贵州省国土资源厅颁发的C520000************5146号采矿许可证,矿区范围由1、2、3、4、5、6、7、8共8个拐点坐标圈定,井田范围东西长约1.5km,南北宽约0.7km,面积1.1270km2,开采深度由+1925~+1650m。
矿区范围拐点坐标见表1-1-1。
表1-1-1吉源煤矿矿区范围拐点坐标表
拐点
X坐标
Y坐标
拐点
X坐标
Y坐标
1
2826500
35469940
5
2826500
35470700
2
2826500
35470500
6
2826500
35471450
3
2626150
35470500
7
2827200
35471450
4
2626150
35470700
8
2827200
35469940
矿区面积1.1270km2
开采深度:
+1925~+1650m
图1-1-1大山镇吉源煤矿交通位置图
2、地形地貌
本井田为单面山地貌,山势与地层走向基本一致。
剥蚀坡地形坡度15°~30°左右,构造坡地形坡度10°左右,由于流水作用,冲沟发育。
井田总体地形为中部高,南北低,最高点位于井田东部山头,标高2023.50米;最低点位于井田西北部冲沟中,标高1810米,相对高差213.5米。
属低中山地形。
3、气象
井田内气候温和湿润,冬无严寒,夏无酷暑,雨量充沛,属亚热带高原性季风气候区。
据盘县气象站资料:
年平均降水量1382.9mm,月平均气温15.2℃,日极端最高气温36.7℃,日极端最低气温-7.9℃,年平均相对湿度为78%。
4、水文
井田内无河流,但沟溪水发育,雨季流量大,枯季流量小或干枯,主要受大气降水的控制。
5、地震
根据贵州省城乡建设环境保护厅“黔城设通发[1992]230号文《关于公布贵州省地震烈度新区规划的通知》”,盘县地震烈度为Ⅵ度区。
6、地温
矿井生产过程中未发现地温异常,属正常的地温区。
二、矿井地质及煤层特征
(一)矿井地层
井田内及其邻近出露地层从老到新有二叠系上统峨眉山玄武岩组至三叠系下统飞仙关组及第四系,现分述如下:
1.二叠系上统(P3)
峨眉山玄武岩组(P3β)
出露于煤矿西部外围。
主要岩性为灰绿色拉斑玄武岩及玄武岩、暗灰色火山角砾岩及凝灰岩。
煤矿内无出露,区域厚度250米左右。
与上覆地层假整合接触。
龙潭组(P3l)
为区域内含煤地层,以细碎屑岩为主的海陆交互相沉积。
岩性主要由灰色细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩及煤层组成,厚度234~299米,平均265米。
含煤20~35层,一般25层左右,可采及大部可采10层。
产大羽羊齿、栉羊齿、细羊齿等植物化石和腕足类、腹足类、瓣鳃类动物化石。
根据岩性及其组合、沉积特征等可大致分为上、中、下三段。
下段(P3l1)龙潭组底界(铝土岩底界)~24号煤层顶界。
一般厚度40米。
中段(P3l2)24号煤层顶界~12号煤层顶界。
一般厚度120米。
上段(P3l3)12号煤层顶界~龙潭组顶界。
一般厚度105米。
本煤矿内出露龙潭组上段地层,中下段主要出露在井田西部边界外。
与上覆地层整合接触。
2、三叠系下统(T1)
飞仙关组(T1f)
出露于井田大部及南部边界外围。
分上、下两段。
下段(T1f1)厚度121~150米,一般135米。
从下至上岩性中细、粗、细的变化规律。
下部50米左右为灰绿色粉砂质泥岩及绿色泥质粉砂岩,夹泥质灰岩薄层、条带及透镜体,含少量植物碎屑。
中部40米左右以绿色粉砂岩及细砂岩为主,局部夹泥质粉砂岩、含黄铜矿细晶及球状钙质结核。
上部45米左右以绿紫及紫绿色泥质粉砂岩为主,夹粉砂岩及粉砂质泥岩。
中、下部分界处见不稳定的鲕粒状灰岩或生物屑灰岩,厚度1.0米左右。
全段含腕足类舌形贝及瓣鳃类动物化石。
上段(T1f2)厚度460~500米,一般485米。
按岩性划分为三个亚段。
第一亚段(T1f2-1)厚度110~170米,一般140米。
以紫红色粉砂质泥岩、紫色粉砂岩及泥质粉砂岩为主,局部夹细砂岩。
富含蠕虫状方解石,顶、底部含瓣鳃类动物化石。
第二亚段(T1f2-2)厚度:
210~290米,一般230米。
下部75米左右为紫色与绿色条带相间的泥质粉砂岩,夹生物灰岩条带。
中部30米以灰色泥质灰岩、紫色泥质粉砂岩为主,夹粉砂岩,其中最下层泥质灰岩厚度较大且全区稳定,是本亚段岩层对比的主要标志。
上部125米以紫色泥质粉砂岩、粉砂岩及粉砂质泥岩为主,夹泥质灰岩薄层。
全层含瓣鳃类动物化石,产王氏克氏蛤。
第三亚段(T1f2-3)厚度:
105~125米,一般115米。
下部20米左右以紫红色粉砂质泥岩为主,夹紫色粉砂岩薄层,富含蠕虫状方解石。
中部30米左右以灰色泥质粉砂岩为主,夹生物屑灰岩薄层及条带,含瓣鳃类动物化石。
上部65米左右以灰色薄层状泥质灰岩为主,夹绿色钙质泥岩及生物屑灰岩薄层,含生物遗迹及瓣鳃类动物化石。
与上覆地层不整合接触。
3、第四系(Q)厚度0~15米。
为残积、坡积物,由砂土、粘土及碎石土组成,分布于缓坡、平台及地形低洼处。
(二)地质构造
吉源煤矿位于盘南背斜南东翼中段,区域上属于上扬子板块黔南坳陷六盘水断坳,黔西南涡轮构造盘县褶断带的主干褶皱。
组成背斜的地层有三叠系中统关岭组至泥盆系中统火烘组。
吉源煤矿位于盘南背斜南东翼中段,为单斜构造。
地层总体走向北75°东,倾向南南东,倾角5~8°左右。
矿权内及周边发现断层8条。
见表1-2-1。
(三)煤层
龙潭组含煤层20~35层,一般25层左右,煤层总厚度21.21~41.37米,平均31.19米,含煤系数为11.80%。
其中马依西勘探区可采及大部可采煤层9层,编号为3、5-2、9、12-1、17-1、17-2、19、26,29总厚度21.56米,可采含煤系数6.9%。
本煤矿矿权内(井田范围内)可采及大部可采煤层9层,编号为3、5-2、9、12-1、17-1、17-2、19、26、29。
9层煤层的全层厚度为20.96米,可采厚度17.54米,可采含煤系数6%。
煤层稳定程度:
不稳定3层(5-2、26、29),较稳定煤层4层(9、12-1、17-2、19),稳定2层(3、17-1)。
煤层可采程度:
全层可采6层(3、9、12-1、17-1、19、26),大部可采3层(5-2、17-2、29)。
本煤矿较稳定煤层和稳定煤层的可采厚度占可采总厚度的88%。
煤层稳定类型确定为较稳定型。
可采及局部可采煤层特征详见表1-2-2。
3、煤层倾角
煤层倾角对矿山压力显现的影响也很大,实践表明,近水平煤层的矿山压力显现比倾斜和急倾斜煤层剧烈,该矿煤层倾角5°~8°,平均7°,属于近水平煤层。
表1-2-1断层情况一览
断层
长度
断层产状
落差(米)
描述
名称
(米)
走向
倾向
倾角
F7倾向正断层
井田内可见长度730
北10°东
南东
70°
200
位于井田西部边缘,断裂线明显。
上盘为煤系地层,下盘为峨眉山玄武岩组。
井田南部外侧有2501号钻孔控制,呈南向北延伸出井田。
F31斜向正断层
井田内可见长度650
北25°东
北西
65°
60
位于F7断层以西,断裂线明显。
上、下盘均为峨眉山玄武岩组。
对本井田煤层无影响
F7-3倾向正断层
井田内可见长度200
南北
东
70°
120
在煤矿范围内位于西侧J25线~26线之间,走向、倾向与F7基本一致,地层断距115米。
是F7的透镜状分枝断层。
上、下盘均为煤系地层。
井田南部外侧有2501钻孔控制。
F1倾向正断层
井田内可见长度400
北15°西
北东
64°
10
位于井田中部。
断层北端止于F7断层,断裂线清楚。
F7-1斜向正断层
井田内可见长度750
北40°西
北东
51°
12
位于井田东部,地面断裂线清楚。
南端止于F4断层。
地面3号煤层水平断开约180米,无钻孔控制。
F4斜向正断层
井田内可见长度400
北30东
南东
72°
70
位于井田东部边缘,地面断裂线清楚。
3~9号煤层明显错开,深部有2701、2602钻孔控制。
F7-2
井田内可见360米
北6°西
北东东
64
2-10
位于煤矿中部,地面断裂线清楚,深部钻孔2601实见,煤矿在采掘过程中亦见,落差2米。
F4-2
井田内可见长度740米
北西西
北北东
51
12
位于煤矿东北部,地面控制点1个,深部钻孔2701控制。
煤矿构造复杂程度属中等构造。
表1-2-2吉源煤矿可采及局部可采煤层特征表
煤层
编号
全层厚度(米)
可采厚度(米)
煤层间距(米)
倾角(°)
煤层结构
煤层稳定程度
煤层顶板岩性
煤层底板岩性
最小–最大
最小–最大
平均
平均
3
1.22
0.97
5~8
简单
稳定
粉砂质泥岩、泥质粉砂岩
泥岩、泥质粉砂岩
25
5-2
0.91-2.30
0.43-1.64
5~8
简单
不稳定
细砂岩、泥质粉砂岩
泥岩、泥质粉砂岩
1.53
0.99
23
9
0.73-0.86
0.73-0.86
5~8
简单
较稳定
粉砂岩、泥岩
粉砂质泥岩、粉砂岩
0.8
0.8
8.6
12-1
0.12-1.28
0.12-1.25
5~8
简单
较稳定
粉砂岩、粉砂质泥岩
泥岩、泥质粉砂岩
0.7
0.69
14.5
17-1
3.54-6.21
3.23-5.71
5~8
复杂
稳定
泥质粉砂岩
泥质粉砂岩
4.73
4.04
12.5
17-2
1.53
1.12
5~8
简单
较稳定
泥质粉砂岩
粉砂岩
19
4.45-9.76
4.45-8.19
6.5
5~8
复杂
较稳定
粉砂岩、泥质粉砂岩
泥岩、粉砂岩
6.42
5.8
24
26
0.29-5.54
0.23-4.55
5~8
复杂
不稳定
泥质粉砂岩、粉砂岩
粉砂岩、泥质粉砂岩
2.05
2.05
6
29
0-1.62
0-1.48
5~8
复杂
不稳定
粉砂质泥岩
炭质泥岩
1.01
0.89
粉砂岩
铝质泥岩
(四)煤质
1.煤的物理性质和煤岩特征
本区煤层均为黑色和灰黑色,玻璃光泽,强玻璃光泽及金刚光泽,以参差装断口为主,部分为棱角状及阶梯状断口。
裂隙中可见方解石,粘土矿物及黄铁矿等充填。
宏观煤岩特征:
宏观煤岩类型为半亮型和半暗型。
其煤岩成分主要为亮煤和暗煤,其次为镜煤和透镜状丝炭。
结构以线理状、细条状为主,局部过度为中条带状,5-2、17-1及19号煤层多呈粉状,其余煤层为块状。
微观煤岩特征:
由有机和无机显微组分组成。
有机组分含量为69.52~90.95%,以镜质组为主,丝质组次之,半镜质组较少;无机组分含为9.05~30.48%,以粘土类为主,硫化物、碳酸盐、氧化物次之。
2.化学性质和工艺性能
(1)化学性质
①水分(Mad)
全水分分析见表1-2-3,测值可靠。
表1-2-3全水份分析表
煤层编号
3
5-2
17-1
26
全水分(Mt)%
3.20
2.50
4.65
4.78
②挥发分(Vdaf)
原煤最高挥发份为21.35%,各可采原煤煤层平均值从14.45~18.97%,精煤挥发分平均值从10.99~15.70%。
梯度为每降深100米挥发份降低1.6%。
③元素成分
各可采煤层碳含量平均值为87.68~92.71%;氢含量平均值为3.45~4.75%;氮含量平均值为0.54~2.66%;氧+硫含量平均值为0.84~5.75%。
④有害组分
灰分:
9、12-1、17-1、17-2、19号煤层为中灰,3号和26号为中-富灰。
见表1-3-4。
硫含量:
17-1号煤底层为特低硫,17-2号煤层为低硫,3、12-1号煤层为中高硫,19号煤层为中硫—中高硫,5-2、9、26、29号煤为高硫。
见表1-3-4。
硫的形态以硫铁矿硫为主(84.72~92.00%)。
精煤硫与原煤硫相比,脱全硫率为58~67%,脱硫铁矿硫率为73~81%。
磷含量:
煤层中磷的含量较低,一般低于0.01%,可以认为对生态和环境影响不大。
砷含量:
煤层中砷的含量为0~30×10-6,8煤层中有6层的最大砷含量超过食品工业用煤的含量标准(8×10-6)。
在加工利用煤炭时,所产生的氧化砷将随烟尘排放到大气中对环境有一定的影响。
矿区内各煤层主要煤质指标详见表1-2-4。
(2)工艺性能
①煤类
以贫煤为主,次为贫瘦煤及瘦煤,3号煤层浅部有少量焦煤,26及29号煤层深部有少量无烟煤,同一煤层中通常有两个煤类。
②煤的粘结性
胶质层(Y)
各可采煤层平均值的两极值为19.2~31.0mm。
其变化规律为自上而下逐渐增加。
粘结指数(G)
各层煤的粘结指数详见表5。
③发热量
各煤层发热量见表2,从应用基低位发热量(Qnet,ar)来看,各煤层均为高热值。
煤层
编号
原煤分析
Mad%
Ad%
Vdaf%
St,d%
煤灰熔融性
Qb,daf,MJ/kg
3
0.41-1.33
0.77(39)
19.8-30.68
24.81(37)
14.81-21.35
18.97(36)
0.99-5.39
3.15(37)
1110->1450
1192(17)
23.40-27.49
25.20(29)
5-2
0.50-1.53
0.91(3)
13.70-29.49
20.62(3)
12.80-19.57
16.60(3)
3.16-5.57
4.28(3)
1190-1410
1278(3)
23.54-29.46
27.27(3)
9
0.46-1.75
0.94(34)
14.12-26.16
20.98(32)
12.94-20.05
16.39(34)
1.92-4.99
3.18(31)
1060-1175
1100(18)
25.61-28.79
27.12(21)
12-1
0.51-1.27
0.85(26)
16.04-32.22
23.10(27)
13.56-20.47
16.80(25)
1.21-3.95
2.70(25)
1110->1290
1175(11)
23.03-29.24
26.40(15)
17-1
0.44-1.88
0.96(47)
13.60-25.83
19.54(48)
12.08-19.33
15.93(46)
0.24-2.25
0.61(44)
1090->1450
1349(21)
26.01-29.99
27.90(31)
17-2
0.44-1.62
0.91(24)
14.20-28.43
19.93(24)
11.97-18.29
15.73(27)
0.24-3.10
1.17(22)
1120->1450
1283(18)
24.48-29.27
27.42(18)
19
0.55-1.15
0.94(50)
13.80-30.00
21.13(52)
12.32-19.57
15.70(50)
1.10-4.18
2.50(51)
1170->1450
1191(28)
23.36-29.70
26.91(39)
26
0.38-1.40
0.86(48)
15.57-33.04
24.14(45)
10.47-18.05
14.67(44)
1.30-6.36
3.80(45)
1135->1450
1226(48)
21.97-28.89
25.59(40)
29
0.57-0.96
0.765
(2)
22.44-30.65
26.545
(2)
16.10-17.44
16.77
(2)
5.70-5.91
5.805
(2)
34.74-35.54
35.14
(2)
表1-2-4吉源煤矿可采及局部可采煤层煤质特征表
表1-2-4吉源煤矿可采及局部可采煤层煤质特征表(续)
煤层
编号
精煤分析
Mad%
Ad%
Vdaf%
St,d%
G
煤类
3
0.44-1.13
0.69(38)
3.90-13.61
18.19(38)
12.45-17.00
15.70(34)
0.90-1.78
1.34(35)
0~91
JM、SM、PS、PM
5-
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- 关 键 词:
- 煤矿 专项 设计