煤矿瓦斯抽放设计方案.docx
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煤矿瓦斯抽放设计方案
煤矿瓦斯抽放设计方案
一、设计来源
六盘水市汪家寨镇一煤矿位于六盘水市钟山区汪家寨镇孙家哑口西侧，隶属
汪家寨镇新塘村。
地处大河边向斜中部汪家寨井田南部，是地层走向由东向西转
为北北西向的转折部位，同时也是地层倾角由东往西逐渐变缓的转折部位。
北与
汪家寨煤矿以以乃河河流煤柱相隔，西邻尹家地煤矿，东接平安煤矿，南为新塘
村煤矿及煤层露头，走向平均长350余米，倾斜最宽540米，面积约0.16平方公里。
矿井设计生产能力6万吨/年，矿井可采储量145.5万吨，矿井服务年限16年。
可采及局部可采煤层11层，即C605、C603、C601、C504、C409、C407、C406d、C406c2、C406c1、C401、C101，矿井主采煤层为C605、C601、C504、C409、C407共五层煤。
所有煤层煤质牌号均属气煤大类。
2003年度六盘水市钟山区煤炭管理局对该矿进行瓦斯等级鉴定的结果为高瓦斯矿井，其绝对
瓦斯涌出量为1.93m3/min，相对瓦斯涌出量为27.79m3/t。
随着矿井生产水平的延深，汪家寨镇一煤矿今后回采工作面和掘进工作面瓦斯涌出量都会不断增加，另据相邻的汪家寨煤矿曾经发生瓦斯突出11次，属煤
与瓦斯突出矿井，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。
受汪家寨镇一煤矿的委托，贵州省煤炭管理局设研究所担该矿矿井瓦斯抽放系统方案设计。
贵州省煤炭管理局设计研究所
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。
汪家寨镇一煤矿近期开采深度较浅，瓦斯涌出量小，仅表现为局部地点的瓦斯超限，基于这样的实际情况，设计考虑初期使用移动式瓦斯抽放来解决瓦斯问题，后期开采深度增加，瓦斯涌出量增大，移动式瓦斯抽放不能满足治理瓦斯的需要时，建立固定式瓦斯抽放系统配合初期建立的移动式瓦斯抽放系统的方法来
治理瓦斯问题。
对此，本设计包括初期的移动式瓦斯抽放系统和后期的固定式瓦斯抽放系统一并做出，当开采深度增加，瓦斯涌出量增大时，必须采用固定式瓦斯抽放系统配合初期建立的移动式瓦斯抽放系统的方法来治理瓦斯。
二、设计的主要依据
1.《矿井瓦斯抽放工程设计规范》（MT95018-96）（1997）中华人民共和国煤炭工业部；
2.《矿井瓦斯抽放管理规范》（1997）中华人民共和国煤炭工业部；
3.《煤矿安全规程》（2001）国家煤矿安全监察局；
4.《防治煤与瓦斯突出细则》（1995）中华人民共和国煤炭工业部；
5.《六盘水市钟山区汪家寨镇一煤矿技改设计说明书》六盘水市地方煤
矿设计所；
6.汪家寨镇一煤矿提供和贵州省煤炭管理局设计研究所相关人员现场
收集的通风、生产、瓦斯地质等相关资料。
三、设计的主要技术指标
设计矿井瓦斯抽放量：
初期1.2m3/min，后期5m3/min。
四、设计的指导思想
1.在符合规范要求、满足使用的前提下，尽可能降低成本，节省工程投资;
2.设备、管材选型留有余地，能充分满足矿井安全生产的需要；
3.采用的工艺技术具有先进性，且符全合实际。
五、存在的主要问题及建议
1.汪家寨镇一煤矿在煤层瓦斯基本参数方面（煤层瓦斯压力、瓦斯含量、煤层透气性系数、瓦斯涌出衰减系数、各煤层储量等）缺乏必要的基础数据，建议今后加强此方面的工作，不断完善，为今后的瓦斯抽放提供必要的依据。
2.汪家寨镇一煤矿地质简测报告内容过于简单，建议请有资质的地测部门作出生产地质报告，以利于今后选用适合于矿井实际的抽放方法。
3.要妥善保存相关瓦斯数据。
六、设计的主要内容
1.矿井瓦斯赋存情况、抽放瓦斯的可行性及必要性、抽放量预计;
2.瓦斯抽放方法及抽放工艺设计，抽放瓦斯钻场与钻孔参数设计;
3.地面抽放泵房布置、供电、供水、通讯等设计；
4.工程中所需设备、仪器、仪表及附属装置等选型及安装设计；
5.抽放泵站及井下管路的布置；
6.抽放瓦斯管理措施及安全措施；
7.抽放所需主要设备及材料及工程投资概算；
8.安装及施工图纸的绘制。
第一章矿井概况
第一节井田概况
一、位置与交通
汪家寨镇一煤矿位于六盘水市钟山区汪家寨镇孙家哑口西侧。
隶属汪家寨镇新塘村，汪水公路从矿井穿过，以乃河从矿井的北部流过，矿井距六盘水火车站15公里，距水大铁路野马寨火车站约4公里，交通十分方便。
二、地形、地貌及河流
矿区范围内地形中低山地形，山向与构造一致，东高西低，横向沟谷亦较发育，煤系为一开阔的纵向缓坡地，井田内最高海拔1735.5米，最低为大河1665.23米。
矿井北部有以乃河流过，但本矿井口离以乃河较远，河水对矿井没有直接威协。
三、水源及电源情况
矿井生产生活用水均取于山泉水，水质洁净未受污染，用水有保障。
汪家寨镇一煤矿用电由大河供电站供给，由供电站架线2500米到该矿变压
器降压后使用，该线路能满足矿井建设和生产生活用电的需要。
第二节矿井地质构造及煤层特征
一、地层、地质构造
区内出露的地层为二迭系至三迭系，第四系覆盖在低凹河谷及残积在山坡地上,总厚约1300—1700米。
地区内出露的地层由老到新依次有下二迭统茅口组、上二迭统峨眉山玄武岩组、上二迭统宣威组、下三迭统飞仙关组、下三迭统永宁镇组及第四系。
本矿井位于大河边向斜中部汪家寨井田南部，是地层走向由东向西转为北北西向的转折
部位，同时也是地层倾角由东往西逐渐变缓的转折部位。
本矿地层走向北西西向，倾角
20—34度，一般24度。
目前已经发现F2断层，位于本矿西部边界附近，为正断层，倾向NW，倾角49度，落差约13米，为生产中发现。
二、煤层及煤质
上二迭统宣威组，是以陆相和海陆交互相为主的含煤构造，沉积的物质主要由碎屑岩及煤组成，平均厚度240米，含煤28—29层，煤层平均总厚度为24.46米,含煤系数为9.8%，其中可采及局部可采煤层11层，即C605、C603、C601、C504、C409、C407、C406d、C406c2、C406c1、C401、C101，可采煤层平均总厚18.14米，含煤系数为7.3%。
矿井主要的可采煤层为C605、C601、C504、C409、C407共五层煤，赋
存情况见下表：
煤层号
煤层厚
（m）平均
层间距
（m）
顶底板岩性
煤层稳定性
C605
1.2
顶板为兰灰色生物碎屑灰岩，性
较稳定
33
坚硬致密，产辨鳃类动物化石。
C601
顶板为灰色细砂岩或中粒砂岩，
较稳定
1.75
9
产植物化石。
C504
直接顶板为黑灰色粉砂岩，富产
不稳定
1.12
20-30
以腕足类为主的动物化石。
C409
顶板为黑灰色泥岩，产丰富以腕
较稳定
6.67
不详
足类为主的动物化石。
C407
1.06
不稳定
所有煤层煤质牌号均属气煤，上段各煤层灰分较高，各煤层均属低磷煤,各主采煤层煤质特征见下表：
煤质特征表:
煤层号
灰分（%）
挥发份（%）
硫份（%）
发热量
（Ka/Kg）
C605
29.32
37.24
C601
20.17
37.92
2.23
6700
C409
12.77
39.3
1.06
7516
C407
16.71
36.33
0.18
7532
三、瓦斯、煤尘、煤的自燃
矿井未进行过各煤层瓦斯含量测定工作，根据开采期间的经验，矿井不同煤
层瓦斯含量各异，以C409煤层瓦斯含量最大。
依据矿井2003年瓦斯等级鉴定结果，矿井绝对瓦斯涌出量为1.93m3/min，相对瓦斯涌出量为27.79m3/t，为
高瓦斯矿井，矿井未发生过煤与瓦斯突出。
据相邻汪家寨煤矿矿井瓦斯等级鉴定资料，相对瓦斯涌出量最高为43.39m3/t，发生过瓦斯突出11次，为煤与瓦斯突出矿井，因此本矿井也应该加强瓦斯突出预防工作。
煤尘有爆炸性，煤层爆炸指数为37.26%。
煤层有自然发火倾向性，发火期为4-6个月。
根据上述的矿井的瓦斯及煤尘等情况，必须提高安全意识，严格矿井瓦斯管理，搞好监测监控及瓦斯抽放工作。
第三节井田范围及煤炭储量
矿井位于汪家寨井田南部，北与汪家寨煤矿以以乃河河流煤柱相隔，西邻尹家地煤矿，东接平安煤矿，南为新塘村煤矿及煤层露头，走向平均长350余m，倾斜最宽540m，面积约为0.16m2。
矿界拐点NOPQRS坐标见下表：
拐点
X
Y
N
2951355
35481637
O
2951748
35481904
P
2951534
35482125
Q
2951040
35481973
R
2951068
35481842
S
2951366
35481874
井田范围内主要可采煤层为C605、C601、C504、C409、C407共五层煤主要可采煤层平均厚度13.2米，煤层倾角22度左右，根据地矿管理部门限定的矿区范围计算，地质储量194万吨，可采储量145.5万吨。
第四节矿井开拓与开采
一、开拓方式
矿井采用片盘斜井阶段石门开拓方式。
主井筒穿岩层到C504煤层（+1570
水平），回风巷布置在C601煤层中已掘到+1573水平。
、矿井巷道布置情况
主斜井全长340米，坡度25°;材料斜井全长480米，坡度18°;通风斜井全长500米，坡度18。
。
主斜井掘单道甩车并布置井底车场，井底车场标高+1521m，通过联络巷和回风上山分别与材料斜井和通风斜井联通，形成较完整的运输及通风系统。
现正回采的2113工作面风巷标高为1512m，运巷标高为1469m，通过暗斜井绞车提升将煤运至井底车场后，通过主斜井绞车提升至地面。
三、采煤方法与顶板管理
因区内煤层倾角20°-34°之间，属中厚煤层，煤层赋存条件稳定，故开采方案设计选择的为走向长壁后退式采煤法。
采煤工作面采用放炮落煤方式，选用摩擦式金属支柱支护，全部垮落法管理顶板。
第五节矿井通风情况
矿井通风方式为中央并列式，机械负压通风，采用供风主扇型号为YHF-1-22KW，电机功率22kw。
现矿井总风量650m3/min左右，回风流瓦斯浓度0.4%左右。
由于矿井平时积累的资料少，到矿现场只收集到2003年度瓦斯等级鉴定资
料和在采在掘工作面的瓦斯涌出资料。
通过对2003年度瓦斯等级鉴定资料和在
采在掘工作面瓦斯涌出情况分析，其在采掘过程中时有瓦斯超限现象。
另外随着采空区的增加，封闭工艺的影响，也相应会出现采空区瓦斯在主扇负压的作用下涌出开采空间，汇入矿井总回风流，增加回风流中的瓦斯浓度。
现矿井总风量648m3/min，回风流瓦斯浓度0.42%，初期采用移动式瓦斯抽放可解决瓦斯治理问题，后期如果不采取固定式瓦斯抽放的措施，回风流瓦斯浓度将无法控制在0.75%以下。
第二章瓦斯抽放的目的和意义
第一节抽放的必要性
瓦斯抽放旨在保障矿井安全生产，同时也是解决瓦斯问题的基本手段。
众所周知，加强通风是处理瓦斯的最有效方法，而当瓦斯涌出量大于通风所能解决的瓦斯涌出量时或采用通风方法不合理时，就应当采取抽放瓦斯措施，对于局部区
域的瓦斯超限（如采面上隅角等处），采用通风方法可能无法解决瓦斯问题或采用通风方法不合理时，也必须采取瓦斯抽放措施。
依据矿井2003年瓦斯等级鉴定结果，矿井绝对瓦斯涌出量为1.93m3/min，相对瓦斯涌出量为27.79m3/t，为高瓦斯矿井。
矿井未发生过煤与瓦斯突出，但邻近的汪家寨煤矿发生过瓦斯突出11次，为煤与瓦斯突出矿井，因此本矿井也应该加强瓦斯突出预防工作。
矿井瓦斯涌出量总的规律应该是随着开采深度的增加而增加。
故此必须进行瓦斯抽放，才能从根本上保证安全生产。
第二节抽放的可行性
钻孔抽放煤层瓦斯是防治煤与瓦斯突出的主要方法之一，钻孔抽放煤层瓦斯
减弱直至消除煤层突出危险性的实质在于：
向煤层内打一定数量的钻孔，造成煤
层局部卸压，并抽排煤层中的瓦斯，使煤层中的潜能得到释放，同时降低了煤体中的瓦斯压力和瓦斯含量，并由此引起煤层的收缩变形，使煤层的地应力下降，透气性增大，地应力和瓦斯压力梯度减小，煤体的强度增大，这样就从减弱煤层突出的主动力和增强抵抗突出的阻力两个方面起到消除或消弱煤层突出危险性的效果。
开采层（未卸压）瓦斯抽放的可行性是指在原始透气性条件进行预抽的可能性。
最常用的衡量瓦斯抽放难易程度的指标是煤层透气性系数和钻孔瓦斯流量衰减系数。
采空区瓦斯抽放是属于卸压瓦斯抽放，抽放量一般较大，与煤层预抽相比抽放浓度较低。
抽放实践已证明，在采空区瓦斯涌出量较大的工作面进行抽放，效果一般都比较好。
汪家寨镇一煤矿虽未发生过煤与瓦斯突出，但邻近的汪家寨煤矿发生过瓦斯突出11
次，为煤与瓦斯突出矿井，为有效、可靠地防治煤与瓦斯突出灾害，本矿也应进行
适当形式的钻孔瓦斯抽放。
许多煤矿在生产过程中采空区瓦斯一直是制约安全生产的主要因素，在进行采空区瓦斯抽放后取得了较好的效果，因此汪家寨一煤矿
采取采空区瓦斯抽放技术也是必要的和可行的。
第三章抽放方法与工艺
第一节瓦斯来源分析
通过对2003年度瓦斯等级鉴定资料和在采在掘工作面瓦斯涌出情况分析，在开采过程中，下临近层瓦斯涌出将占9.72%，上临近层瓦斯涌出将占30.4%，
开采层涌出将占59.88%。
针对全矿井而言，采空区及其他瓦斯涌出将占总量的62.56%。
通过以上分析，进行采空区瓦斯抽放和实施本煤层瓦斯抽放，是本矿井瓦斯
抽放的主要方向。
第二节抽放方法选择
一、选择抽放方法的原则
选择矿井瓦斯抽放方法应根据矿井煤层赋存条件、瓦斯基础参数、瓦斯来源、巷道布置、抽放瓦斯目的及利用要求等因素确定，并遵循以下原则：
1.选择的抽放瓦斯方法应适合煤层赋存状况、巷道布置、地质条件和开采技术条件。
2.应根据矿井瓦斯涌出来源及涌出量构成分析，有针对性地选择抽放瓦斯方法，以提高瓦斯抽放效果。
3.巷道布置在满足瓦斯抽放的前提下，应尽可能利用生产巷道，以减少抽放工程量。
4.选择的抽放方法应有利于抽放巷道的布置和维护。
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