完美升级版富祥煤矿瓦斯抽采系统技术改造的可行性研究报告.docx
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完美升级版富祥煤矿瓦斯抽采系统技术改造的可行性研究报告
贵州肥矿能源有限公司关于
富祥煤矿瓦斯抽采系统技术改造可研报告
一、矿井概况
1.地理位置及交通
富祥煤矿位于织金县城西约8公里处，方位262度，直距5.5公里，行政属织金县城关镇管辖，织金至白岩村公路经过矿区南部边缘，交通较方便。
2.矿界
矿界呈不规则的多边形，走向长2.3km，倾向宽1.4km，面积为2.9758km2。
3.可采煤层
工业储量1392.5万吨，设计可采储量845.88万吨，可采煤层五层，分别为6号、16号、23号、27号、30号煤层,可采煤层特征见表1。
表1可采煤层特征表
煤层编号
煤层厚度（m）
煤层倾角（º）
煤层间距（m）
煤层结构
煤层稳定性
顶底板岩性
备注
顶板
底板
6
0-7.76
9
110
简单
稳定
砂质泥岩或泥岩
泥岩
可采
2.00
16
0.99-2.00
9
简单
稳定
粉砂岩
泥岩
可采
1.6
30
23
0.8-0.9
9
简单
稳定
粉砂岩
泥岩
局部
0.85
25
27
0.32-2.23
9
简单
稳定
泥岩
倪泥岩
可采
1.33
25
30
0.92-1.80
9
较
简单
稳定
砂质泥岩或泥岩
泥岩
可采
1.41
4.煤质
主要可采煤层多为黑色或钢灰色，层状构造，常为条带状结构，以亮煤为主夹暗、镜煤及少量丝炭，参差状断口，半亮至半暗型。
微观煤岩特征，有机组分分为镜质组、丝质组两类；无机组分包括粘土矿物、石英、方解石等。
可采煤层煤质特征见表2。
表2可采煤层煤质煤质特征表
煤号
Mad
Ad
Vad
St,d
Qb,daf
评价
%
最小值—最大值
平均值
6
3.05
29.72-36.42
33.07
9.08
3.18-4.23
3.71
34.29
属中高灰高硫分无烟煤
16
2.53-5.31
3.74
10.96-22.05
15.26
5.44-8.96
6.75
1.46-3.34
2.29
35.21-35.47
35.34
属低中灰中高硫高热值无烟煤
23
350-4.20
3.85
16.32-37.80
25.55
6.50-7.77
7.14
2.89-5.78
4.65
34.66
属中灰分高硫分无烟煤
27
3.15-4.80
3.94
13.35-38.90
23.10
4.85-6.67
5.79
0.94-2.51
1.64
34.54-35.41
35.08
属中灰中硫分高热值无烟煤
30
2.66-3.94
3.17
12.29-19.04
15.67
4.81-6.68
5.63
0.97-2.69
2.09
35.33-35.54
35.42
属低中灰中高硫高热值无烟煤
5.地质构造
矿区属阿弓向斜中段,阿弓向斜为一不对称向斜，轴向北东—南西，煤矿位于南东翼北段，为一简单单斜。
地层走向北东—南西，倾向北西，倾角一般5-20度，地层产状正常，煤矿区内断层有AF7、F85、F14、F86、F15A及F83～88等，以落差小于10米的小断层为较发育，对煤矿开采有较大影响的大、中断层不发育。
6．储量
截止2007年5月，保有资源量（331）＋（332）＋（333）1694万吨，其中：
探明的内蕴经济资源量（331）395万吨,控制的内蕴经济资源量（332）294万吨；推断的资源量（333）1005万吨，储量结果计算见表3。
表3富祥煤矿煤炭资料储量
地质储量（万吨）
工业储量（万吨）
设计储量（万吨）
设计可采储量（万吨）
1694
1392.5
1060.8
845.88
7.开拓方式及采煤方法
采用斜井开拓，27号煤层露头线下方距27号煤法线距离12m位置建主斜井、副斜井和回风斜井，多煤层联合开采，采煤方法为走向长壁后退式采煤法，分区式通风。
8.生产能力及服务年限
设计产能30万吨年，高档普采采煤，全部跨落法管理顶板；2012年计划产量45万吨，综合机械化采煤，按45万吨年计算，服务年限13.4年。
9.瓦斯情况:
为高瓦斯矿井，可采煤层平均瓦斯含量14.56m3t，实测M27煤层瓦斯含量15.3m3t,无实测瓦斯压力。
二、矿井瓦斯抽采系统现状
（一）抽采工作面概况
富祥煤矿正在回采2703工作面，2703采煤工作面倾斜长度平均115m，走向长度平均830m（目前剩余约350m）；煤层厚度平均1.45m，煤层倾角平均10°，工作面构造复杂，有多条断层。
由于该面采用沿空留巷，Y型通风，一进两回，上隅角瓦斯控制在规程允许范围之内，不需要低负压抽采。
预抽煤层瓦斯地点有：
2705回风巷、2706回风巷、2705运输巷、2706运输巷、2705采面、2706采面。
（二）煤层瓦斯参数
斯含量为27.4m3t；根据公司瓦斯实验室取样测得27号煤煤的残存瓦斯含量的取值规定，参照表4、表5选取27号煤层残存瓦斯含量为9m3t。
表4煤的残存瓦斯含量
挥发分
6-8
8-12
12-18
18-26
26-35
35-42
42-56
WC（m3t.r）
9-6
6-4
4-3
3-2
2
2
2
注：
煤的残存瓦斯含量亦可按煤在0.1Mpa压力条件下的瓦斯吸附量取得。
表5煤质主要特征表（原煤）
煤号
Mad
Ad
Vad
St,d
Qb,daf
评价
%
最小值—最大值
平均值
27
3.15-4.80
3.94
13.35-38.9
23.10
4.85-6.67
5.79
0.94-2.51
1.64
34.54-35.41
35.08
属中灰中硫分高热值无烟煤
计算可得27号煤层原始瓦斯含量为16.29m3t，取值16.3m3t。
各采掘工作面瓦斯储量、可解吸瓦斯量、消突瓦斯量及采煤工作面采空区瓦斯量见表6。
表6各采掘工作面瓦斯量
工作面名称
瓦斯储量
（m3）
可解吸瓦斯量
（m3）
消突瓦斯量
（m3）
采空区瓦斯量
（m3）
2703采面
2705回风巷
453461.4
546638.4
0
2706回风巷
343534.7
153853.0
185466.6
0
2705运输巷
84377.0
37788.5
45553.2
0
2706采面
543010.5
654588.0
0
2705采面
0
注：
可解吸瓦斯量是工作面煤体区域总量与煤层可解吸瓦斯含量的乘积；
消突瓦斯量是以煤层消突临界值含量值7.5m3t作为煤层残余瓦斯含量进行计算。
（三）抽采系统参数
1.装机参数
富祥煤矿现有地面瓦斯抽采泵站，安装高、低负压瓦斯抽放系统，各系统装机参数见表7、表8
表7高负压水环式真空泵性能参数
真空泵型号
2BEA-303
极限绝压
33hPa
泵转速
590rmin
最大流量
52m3min
电机型号
YBZ-280s-4
电压
380660V
cosψ
0.87
转速
1480rmin
频率
50HZ
入泵管径
250mm
功率
75KW
实测泵流量
23.86-33.80m3min
表8低负压水环式真空泵性能参数
真空泵型号
2BEA-400
极限绝压
160hPa
泵转速
393rmin
最大流量
92m3min
电机型号
YBZ-315s-4
电压
380660V
cosψ
0.89
转速
1484rmin
频率
50HZ
入泵管径
300mm
功率
110KW
实测泵流量
26.2-50.03m3min
2.运行工况
矿井现瓦斯抽采泵站安装2BEA-303-0型高负压真空泵两台（铭牌流量52m3min，山东博山真空泵厂有限公司），安装2BEC-400-1型低负压真空泵两台（铭牌流量92m3min，山东博山真空泵厂有限公司），为原矿主2009年采购，2010年7月投入运行。
2011年9月实测高负压泵抽采流量18m3min，遂采取两台高负压泵并联运行，实测流量30m3min，仍不能满足煤层瓦斯预抽需要，将两台低负压泵并联运行，同时用于预抽煤层瓦斯，实测流量52m3min。
各采掘工作面瓦斯抽采参数利用管道瓦斯参数测定仪-WGC测定，高低负压浓度及流量变化如下：
高负压浓度波动范围20.15%-20.69%，浓度值较稳，变化范围不大，流量波动范围23.86m3min-33.80m3min，变化范围较大。
低负压浓度波动范围8.03%-8.26%，浓度值较稳，变化范围不大，流量波动范围26.2m3min-50.03m3min，变化范围较大。
3.消突需抽时间
根据目前瓦斯抽采系统运行工况，工作面预抽瓦斯达标时间，详见表9。
表9消突瓦斯量设计抽放时间
工作面名称
消突瓦斯量（m3）
采空区瓦斯量（m3）
高负压系统计划抽放时间（d）
高负压系统累积抽放天数（d）
高、低负压系统计划抽放时间（d）
高、低负压系统累积抽放天数（d）
2703采面
上隅角瓦斯不超限
2705回风巷
546638.4
0
79-53
37.6-21.9
2706回风巷
185466.6
0
26.8-18.4
12.8-7.4
2705运输巷
45553.2
0
6.6-4.5
3.1-1.8
2706采面
654588.0
0
94.5-65
45.1-26.2
2705采面
0
301.9-207.6
143.9-83.7
注：
1、上表累积抽放天数仅仅统计了抽放时间累加量，未考虑小区域循环区域验证或工作面预测及放炮推进所需要的时间；2、仅高负压系统计划抽放时间计算是以实测高负压泵站流量、浓度范围预抽区域煤层计划时间；3、高、低负压系统计划抽放时间计算是以两台高负压同时运转泵站流量、浓度范围累加单台低负压泵站流量、浓度范围计算区域预抽煤层计划时间。
（四）抽采系统现状
1．富祥煤矿高负压瓦斯系统抽采泵两台，型号为2BEA-303，极限绝压33hPa，最大流量52m3min，一用一备不能满足现场高负压抽采瓦斯设计要求。
采取两台泵并联运行，无备用泵。
2．富祥煤矿低负压瓦斯抽采系统抽采泵两台，型号为2BEA-400，极限绝压33hPa，最大流量92m3min，不能满足综合机械化采面上隅角开放式抽采要求。
3．2703工作面采用Y型通风，不再进行上隅角抽采后，为满足煤层瓦斯预抽需要，做到瓦斯抽采达标，采取两台高负压泵并联、两台低负压泵并联运行方式，同时用于预抽煤层瓦斯。
4.工况核查，高负压瓦斯抽采浓度实测波动值20.15%-20.69%，瓦斯抽采泵站流量23.86m3min-33.80m3min，并联运行的抽采泵并非单台泵能力的累加。
5．高负压系统安装DN250PVC管路，低负压系统安装DN300PVC管路。
6.生产过程中不能停止高低负压抽采泵运转，否则现场瓦斯超限，泵站无法检修，长时间运行，缺乏维护，真空泵功效降低。
三、矿井增加抽采系统能力的理由
（一）抽采能力不足
根据国务院安全委员会办公室安委办（2
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