平山矿井抽采达标工艺方案汇总.docx
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平山矿井抽采达标工艺方案汇总
山西保利平山煤业股份有限公司
矿井瓦斯抽采达标工艺方案
防突科
二〇一四年六月
第一章矿井概况
平山煤矿位于沁水县东约45km，东南距晋城市28km，行政上隶属沁水县郑村镇管辖。
平山公司设计生产能力为90万吨/年，井田面积4.4平方公里，地质储量5085万吨，开采3号、9号、15号煤层,其中主采煤层3号，平均厚度5.22米，瓦斯含量10.54～15.75ml/g，瓦斯压力1.15MPa，透气性系数为1.269m2/Mpa2·d，钻孔衰减系数为α=0.0195d-1,煤层坚固性系数f=1.21～1.43，瓦斯放散初速度△P＝22～26，属煤与瓦斯突出矿井，煤层无爆炸性，煤层自燃倾向性为不易自燃，水文地质类型划分为中等。
矿井设计采用立井开拓方式，共设四个井筒，即：
主井、副井、新副井和风井。
首采区三条主要大巷和一条辅助巷道已形成。
轨道大巷、胶带大巷和回风大巷向北在煤层底板下10m稳定岩石中，作为11采区开采的主要运输和进回风大巷，为减少揭煤次数，在胶带大巷东侧增加一条煤层回风大巷，沿3号煤层顶板布置。
第二章矿井各生产系统
1、矿井通风系统
（1）矿井采用中央并列式通风系统。
副立井、主立井、新副立井进风，回风井回风，通风方法为抽出式。
（2）现运转主要通风机为FBCDZ-8-NO27B型轴流对旋风机2台，，每台配YBF560S1-8型专用防爆电机，功率2×315kW，电压10kV，风机转数740r/min，额定风量8800m3/min。
矿井总进风量7071m3/min，总回风量7179m3/min，矿井负压1010Pa。
（3）通风系统为“三进一回”，即：
轨道大巷、胶带大巷、煤层回风巷进风，回风大巷回风；井下各掘进工作面、硐室系统合理，全部实现分区独立通风，无串联风、角联通风、微风及风速超限现象。
（4）井下现有掘进工作面4个，均采用压入式通风，选用2×30KW和2×45KW局部通风机，风机最大额定风量分别为625m3/min和839m3/min，风筒直径0.8m。
井下所有掘进工作面，局部通风机均实行了“三专两闭锁”、实现了“双风机、双电源”，主备局部通风机自动切换。
2、瓦斯抽采系统
目前，矿井用于煤层瓦斯预抽的高负压抽放系统，安装了两台2BE3-62型水环式真空泵，一台运转，一台备用。
抽放主干管路由地面Φ530mm无缝钢管与风井两路Φ377m无缝钢管相连送到井下，井下主管暂为一路Φ377m无缝钢管，在矿井联合试运转前，更换为Φ530mm无缝钢管。
用于采空区瓦斯抽放的低负压抽放系统，采用两台2BE3-62型水环式真空泵，一台运转，一台备用。
抽放主干管路由地面Φ530mm无缝钢管经管道井送到井下总回风大巷，井下主管仍为一路Φ530mm钢管，目前抽放泵已安装到位，瓦斯管道井正在施工。
抽放泵额定抽放量350m3/min，抽放负压最大80KPa。
抽放泵转速320r/min。
电机功率400Kw，供电电压10Kv。
3、矿井安全监测监控系统
（1）矿井监测监控系统为KJ70N。
与县局已联网。
（2）井下共设置了15台监测分站，34台甲烷传感器，风门开闭传感器10台，2台风速传感器，7台CO传感器，8台风筒传感器，2台温度传感器。
实现了对井上、下相关地点瓦斯和其它参数实时监测，当瓦斯超限时能实现自动切断相应范围的电气设备的电源。
主要通风机、地面瓦斯抽放泵站安全监控数据已实现在线监控，各传感器安设符合《煤矿安全规程》及中华人民共和国行业标准AQ1029-2007《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》。
（3）矿井主要通风机装备了不停风自动倒机系统和在线监测装置，实现了主要通风机不停风自动切换，主要通风机运行各类参数及风量、负压时时监测。
4、排水系统
新副井安装二趟Φ159×7mm主排水管路。
由新副井底+389m水平主排水泵房，将矿井涌水直接排到地面。
3台MD85-67×8型耐磨多级离心泵，1台工作，1台备用，1台检修，配防爆电动机YB24502-2型，功率250kW，电压10kV，转数2985r/min。
5、压风系统
矿井三台空气压缩机安装在地面工业场地空压机房内，其中二台GA110-7.5型螺杆压缩机，排气量20m3/min，排气压力0.75MPa，配套电机功率110kW；另一台KPS-250型活塞式压缩机，排气量40m3/min，排气压力0.8MPa，配套电机功率250kW。
压风管路通过新副井送至井下，新副井主干管选用Φ159×4.5mm型无缝钢管，大巷内干管选用Φ108×4mm型无缝钢管，掘进和回采工作面支管选取φ89×4的无缝钢管。
6、运输系统
（1）运煤系统
煤巷掘进工作面和采煤工作面的煤炭通过刮板运输机、带式输送机运至运输大巷带式输送机上，经转载上仓斜巷带式输送机送入主井井底煤仓，由一对6t多绳箕斗将煤提到地面筛选车间。
（2）排矸系统
岩巷掘进工作面的矸石装入1.0t固定箱式矿车，经由调度绞车进入轨道大巷，轨道大巷采用无极绳绞车牵引矿车方式到井底车场，经新副井提到地面，由环形车场到排矸场。
第三章矿井瓦斯、煤尘、自燃及地温情况
1、煤层瓦斯
（1）矿井瓦斯测量
根据煤炭科学研究总院2005年11月井下测定数据及编制完成的《汇海实业有限公司野马煤矿瓦斯基础参数测定报告》（现野马煤矿已更名为山西保利平山煤矿），3号煤层瓦斯含量10.54～15.75ml/g，瓦斯压力1.15MPa，透气性系数为1.269m2/Mpa2·d，回风大巷煤层顺层瓦斯钻孔衰减系数为α=0.0195d-1,百米钻孔极限瓦斯流量为Qj=19569.230m3,煤层坚固性系数f=1.21～1.43，瓦斯放散初速度△P＝22～26，吸附性常数a＝39.84m3/t、b＝0.966MPa-1。
因平山煤矿曾于2006年7月28日在3201进风巷掘进中，发生了一次压出类型的煤与瓦斯突出，突出煤量22t，涌出瓦斯1755m3，根据《煤矿安全规程》第176条及国家煤监局煤安监办字【2005】11号文的规定，经煤炭科学总院重庆分院鉴定，认定该矿井瓦斯异常涌出和矿井瓦斯动力现象属于煤与瓦斯突出。
煤矿于2007年在矿井内进行了瓦斯测定工作，3号煤层最大绝对涌出量4.72m3/min；平山矿目前处于开拓期间，矿井总回风量4620m3/min，CH4浓度0.1%,瓦斯涌出量为4.624.72m3/min。
（2）煤芯样瓦斯鉴定
2006年2月～5月补充勘探期间，在钻孔中采集煤层瓦斯样，委托山西省煤炭工业局综合测试中心进行了化验测试。
3号煤层：
CH4含量8.72～12.8ml/g，占49.18～95.53%，平均93.7%；CO2含量0.29～0.75ml/g，占2.43～4.35%，平均3.74%；可燃质平均占88.23%。
9号煤层：
CH4含量10.50ml/g，占82.87%；CO2含量0.45ml/g，占3.45%；可燃质占84.8%。
15煤层：
CH4含量15.39～16.61ml/g，占93.27～97.77%，平均95.42%；CO2含量0.23～0.32ml/g，占1.66～2.37%，平均2.00%；可燃质含量占88.74%。
井田3号和15号煤层全部为甲烷带。
根据钻孔瓦斯样品测试结果、井田构造和煤层赋存特征，推测3号煤层在全井田范围内均存在突出可能。
井田3号、15号煤层瓦斯含量一般表现为纵向上向深部变高，平面上表现为井田西部高于东部。
由于井田内3号煤层埋深大于450m，根据煤层赋存条件推断，不存在瓦斯逸散带，故依据平3、平4两个钻孔及其沼气含量，大致估算井田瓦斯变化梯度为79.56m/（ml/g）。
2、煤尘
补充勘查期间，选择部分钻孔煤芯煤样委托山西省煤炭工业局综合测试中心进行了煤尘爆炸性测试，根据测试结论，各煤层均无爆炸性。
3、煤的自燃
根据山西省煤炭工业局综合测试中心测试结论，3号、9号煤层自燃倾向性为不易自燃，15号煤层为容易自燃。
4、地温
根据地质报告，在622m深度范围内，地温梯度加权平均值为1.68℃/100m，地温梯度正常，总体变化规律是由浅到深温度逐渐增高。
第四章抽采范围和钻孔布孔均匀程度目标
1、矿井抽采范围目标：
整个矿井区域3#煤层。
2、矿井钻场钻孔均匀程度目标：
3#煤层11011回采工作面预抽钻孔终孔间距为：
2.5m米，双排布置，单排孔间距为5米，钻孔长度为：
85米。
11013、11015回采工作面预抽钻孔终孔间距为：
2.5m米，双排布置，单排孔间距为5米，钻孔长度为：
135米。
掘进工作面迎头及两帮钻场抽放钻孔，每循环消突范围为巷道前方120米，巷道左侧15米，右侧15米，效检合格后可掘进100米，同侧钻场间距：
100米；相邻钻场间距：
5米；每个钻场钻孔数量：
14个，迎头设计钻孔4个，联巷设计钻孔21个。
双排布置，钻场布孔上排孔距顶板0.7米，下排孔距顶板1.1米，终孔间距3米，开孔间距为0.6米，三花布置。
迎头钻孔布置位于巷道掘进方向中线两边各1米。
联巷布置钻孔21个，采取双排布孔，单排孔间距为2米。
3、瓦斯含量及瓦斯压力目标
根据《瓦斯抽采达标暂行规定》要求，所以各项数据应达到以下目标，见表1
表1瓦斯含量及压力目标
参数
可解析瓦斯含量（m3/t）
煤层瓦斯压力（MPa）
煤层瓦斯含量（m3/t）
临界值
≤6
0.74
8
第五章矿井抽采达标工艺方案
根据矿井地质、瓦斯和抽放目标等情况特制订下述方案。
一、抽采达标工程
1）井巷工程
根据矿井3#煤层回采工作面通风系统布置情况，设计回风顺槽内敷设瓦斯抽放管路，将3#煤层回采工作面后部横贯封闭，插入瓦斯抽放管路，进行插管抽放。
2）钻孔工程
1、回采工作面本煤层瓦斯抽采钻孔参数
钻孔位置：
布置在回风巷煤层中
钻孔角度：
垂直巷道中线、平行于工作面、水平倾角-1°~1°；
（根据煤层赋存实际情况调整）
开孔直径：
Φ113mm
钻孔长度：
85~135mm
钻孔间距：
单排间距5m，双排布置，投影间距2.5m
封孔方式：
聚胺脂封孔
封孔长度：
下6根4米pe双抗管，从距孔口8米处开始注入聚胺脂，共注8m。
2、回采工作面采空区抽放参数
高位钻孔：
上覆岩层垮落并处于稳定时抽放聚集在冒落带以及上方破坏裂隙带中瓦斯，并同时在采空区埋管抽放。
钻孔长度：
110米-135米。
3、掘进工作面瓦斯抽采钻孔布置参数及工程量
（1）掘进头瓦斯预抽钻孔布置参数
钻孔数量：
4个
钻孔间夹角：
与巷道中线夹角0°
开孔直径：
Φ113mm
钻孔倾角：
平行于煤层
钻孔位置：
布置在煤层上部，距顶板0.7米和1.1米
钻孔长度：
120m
封孔长度：
下6根4米pe双抗管，从距孔口8米处开始注入聚胺脂，共注8m
封孔方式：
聚胺脂封孔
（2）掘进工作面两帮钻场钻孔布置参数
同侧钻场间距：
100m
每个钻场钻孔数量：
14个
钻孔与巷道中线夹角：
0-35°
开孔直径：
Φ113mm
钻孔长度：
40~120m
封孔长度：
下6根4米pe双抗管，从距孔口8米处开始注入聚胺脂，共注8m
封孔方式：
聚胺脂封孔
4、钻孔工程量
掘进工作面每120米为一个循环，每循环约钻孔进尺5400米。
根据工作面钻孔布置要求，11011工作面长度为500米，宽度为100米，需布置抽放钻孔500/2.5*85=17000米；11013工作面长度为530米，宽度为150米，需布置抽放钻孔530/2.5*135=28620米；11015工作面长度为570米，宽度为150米，需布置抽放钻孔570/2.5*135=30780米。
二、管网工程
按照管路选择原则，平山煤矿抽采瓦斯泵站选择在原泵房处，高负压抽采管路由回风立井进入井下；低负压管路由地面钻孔敷设管路然后进入回风巷。
为了方便说明，将本煤层预抽及边掘边抽称为高负压瓦斯抽采，采空区瓦斯抽采称为低负压瓦斯抽采。
平山煤矿高负压瓦斯抽采管网敷设路线为：
掘进工作面
回采工作面回风顺槽→采区回风下山→+397m水平回风大巷→井底回风巷→回风立井→地面抽采瓦斯管路→抽采泵站。
平山煤矿低负压瓦斯抽采瓦斯管网敷设路线为：
老采空区
现采空区→回采工作面回风顺槽→采区回风下山→+397m水平回风大巷→地面钻孔管路→地面抽采瓦斯管路→抽采泵站。
三、监测计量及放水出渣工程
在瓦斯抽放主管、支管和钻孔连接装置上设置测压嘴，在瓦斯主管、支管、工作面抽放支管，瓦斯抽放钻场、瓦斯抽放钻孔、采空区抽放管以及其他必要的地点，安装瓦斯抽放计量装置（孔板流量计），每个钻场及主管路主要地点安装除渣放水器。
四、施工设备及器材
主要施工设备和器材见表2
表2主要施工设备和器材
序号
名称
型号
单位
数量
1
钻机
ZL-100
台
1
ZDL-3200S
台
7
ZDL-6000
台
1
2
孔板流量计
219mm
个
12
377mm
个
2
3
管路
530mm
米
700
377mm
米
3000
4
U型水银计
个
4
5
光干涉式甲烷测定器（100%）
个
4
6
除渣放水器
个
15
五、进度计划及服务时间
表3工程施工计划及服务时间
工程名称
开始时间
竣工时间
服务时间
11011工作面
2013年2月
2014年8月
至2015年6月
11013工作面
2012年4月
2015年1月
至2016年7月
六、资金计划
抽采工程名称
规格型号
工程量
工作量（万元）
抽采钻孔
Φ113mm
117940m
1376
主要瓦斯管路
Φ530、Φ480
4200m
450
轻型防突钻
4台
6
钻机配件及封孔材料
130
合计
1962
七、接续计划
11011工作面于2014年8月份正式形成，11013工作面于2015年1月份正式形成，根据储存煤量及回采进度预计11011工作面2015年6月底结束生产，11013工作面于2016年7月底结束生产。
八、组织管理、安全技术措施
1、安全技术措施
（1）所有进入工作面工作的单位，必须对职工进行知识培训，使职工熟悉本区域的避灾路线。
（2）进入工作面的所有人员必须随身佩带自救器，并能正确熟练使用。
（3）工作面割煤时，必须设有专人进行观测，发现异常立即停止工作、断电、撤人。
（4）跟班领导负责监督，严格按设计施工，在钻孔施工完毕后，钻孔验收，内容必须如实进行填写，包括孔深度、倾角、偏角、煤岩情况打钻时的异常情况等。
（5）井下瓦斯发生超限现象，必须按规定程序逐级汇报，保证能及时得到处理；有关部门及责任人无及时汇报或无及时采取措施处理，追究部门有关人员责任。
（6）严格落实瓦斯超限分析制度，瓦斯超限就是事故，就要按“四不放过”原则进行分析，查明原因，拿出防范措施，根据责任划分结果追究有关人员责任。
（7）严格落实领导现场跟班制度，综采队每班都要安排领导现场带班，带班人员必须熟悉安全技术措施及本区域的避灾线路。
（8）地质科加强工作面地质的预测预报工作，地质条件发生变化时及时通知相关部门。
其它未尽事宜，按照《煤矿安全规程》、《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》等规定执行。
2、防护措施
①采区避难硐室设置
采区必须设置采区避难硐室，避难硐是的位置设置在2#中部车场风门内侧。
②工作面压风自救装置
压风自救装置应当达到下列要求：
a压风自救装置安装在工作面巷道压缩空气管道上；
b每组压风自救装置应供6个人使用，平均每人压缩空气供给量不少于0.1m3/min。
c每班设专人对压风自救及管路进行管理和维护，杜绝管路漏风和堵塞。
无论何种原因造成压风自救袋损坏的，应及时进行更换。
d压风自救实行挂牌管理，内容包括：
组别、个数、维护人、最近一次维护时间。
③机电
按照规定周期对工作面机电设施进行检查，发现问题及时处理，杜绝失爆。
④注意事项
A、及时打预抽钻孔，保证封孔质量、联孔时间，保障煤层预抽率至少达到40%以上。
B、打钻或掘进钻场时，必须配备专职瓦斯检查员，严格执行《煤矿安全规程》的有关规定，杜绝瓦斯超限作业等违章作业。
C、每施工完一个钻孔，必须及时封孔并及时连管抽采。
D、强化现场跟班制度，每班由管理人员、瓦斯检查员跟班，连续对工作面风流、回风流、上隅角等处的瓦斯进行监测，并做详细记录，发现瓦斯浓度超限时，必须分析原因，进行处理。
E、抽采采空区瓦斯过程中，要及时检查抽采负压、流量、压差与浓度，一旦发现异常，应立即采取措施。
九、预期抽采瓦斯量和效果
根据《瓦斯抽采达标暂行规定》确定的抽采目标及技术方案措施的评价，2014年预计抽放瓦斯量618万m3，11011回采工作面全部达标，11013工作面顺槽全部达标，11013回采工作面50%抽采达标，能够达到抽放效果。
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