某煤矿瓦斯抽采工艺方案设计.docx

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某煤矿瓦斯抽采工艺方案设计

瓦斯抽采达标工艺方案设计

为了贯彻落实《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》相关要求，编制了煤矿瓦斯抽采达标工艺方案设计。

一、编制依据

1、《煤矿安全规程》；

2、《防治煤与瓦斯突出规定》；

3、《煤矿瓦斯地质研究规律》；

4、《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》；

5、《煤矿瓦斯抽采基本指标》（AQ1026-2006）；

6、《煤矿瓦斯抽放规》（AQ1027-2006）；

7、《煤矿区域突出危险性预测及划分结果的批复》；

8、《煤矿突出敏感指标和临界值及瓦斯抽放排放半径的批复》；

9、其他相关规定及标准。

二、矿井概况

1、井上下条件

煤矿矿井1975年5月建井，1982年5月投产，设计生产能力90万t/a，经技术改造，矿井核定生产能力为125万t/a。

本区地表水系不发育，仅有海河流域子牙河水系滏阳河的支流沁河流经；属半干旱暖温带大陆性季风气候，夏热冬寒，四季分明；位于太平洋地震构造带，因而地震频繁且震级较高。

井下煤层DF44断层以北属瓦斯风化带；DF44断层以南，F12断层和F8断层连线以浅，位于煤层的浅部，已回采结束，在采掘期间，没有发生瓦斯动力现象；DF44断层以南，F12断层和F8断层连线以深，煤层瓦斯含量较高，具有瓦斯动力现象。

2、煤层赋存

井田围含煤地层为二叠系下统组、石炭系上统组、中统组，总厚度174～267m，平均厚度207m（不包括岩浆岩厚度），其中组平均厚度67m，组平均厚度120m，组平均厚度20m。

共含煤23层，其中可采煤层和局部可采煤层5层，分别为1、2、6、8、9煤层，平均可采厚度9.09m。

煤层平均总厚度18.95m.，含煤系数9.1%。

组含煤8层，分布在煤系地层最上部，煤层平均厚度7.80m，含煤系数11.6%。

其中可采煤层2层，为1煤层和2煤层，平均可采厚度4.78m，可采含煤系数7.1%。

组含煤14层，煤层平均厚度10.76m，含煤系数为9.0%。

其中可采和局部可采煤层3层，为6、8、9煤层，平均厚度4.31m，可采含煤系数3.6%，均匀分布在本组中、下部。

组含煤0～1层，为10煤层，不稳定，不可采，煤厚0.36～0.42m，平均厚度0.39m。

矿井煤系地层赋存可采和局部可采煤层共5层，其中可采和大部可采煤层为1、2、9煤层，6、8煤层为局部可采煤层，其余18层煤为不可采煤层。

现将主要煤层特征分述如下：

1煤层：

位于组地层中部，是含煤地层中最上一层可采煤层，距离下石盒子组底界平均25m，距离2煤层13～33m，平均20m。

煤层厚度0.30～3.32m，平均厚度1.25m，纯煤厚度0.30～2.12m，平均厚度1.17m，为薄煤层。

煤层结构简单，大部不含夹矸，在43个正常见煤点中有7点含一层夹矸，厚0.15～0.64m，夹矸为泥岩，分布在10线以北。

煤层较稳定，大部可采。

2煤层：

为矿井主要可采煤层，位于组下部，下距北岔沟砂岩10～20m，平均15m左右。

煤层厚度0.80～7.71m，平均厚度3.53m，为中厚~厚煤层，纯煤厚度0.80～7.56m。

煤层结构简单，普遍含一层夹矸，在49个正常见煤点中，有40点见一层夹矸，厚度0.09～0.62m，一般0.29m，夹矸多分布在煤层下部，岩性为粉砂岩、泥岩，偶见炭质泥岩，个别钻孔夹矸为岩浆岩。

各煤层均变质为无烟煤，均呈黑色、灰黑色，条痕为灰黑色及灰色，具玻璃光泽、沥青光泽及似金属光泽，贝壳状、眼球状及参差状断口，半松软～半坚硬，呈块状及粉状，外生裂隙发育，性脆，煤岩组分多由亮煤组成，镜煤及暗煤次之，属半亮型和半暗型煤，条带状结构。

由于受岩浆热变质的影响，局部煤层变质程度增高。

目前主采1#、2#煤层，两层煤平均间距20m，均为突出煤层。

3、地质构造

矿区地处断隆Ⅱ级构造单元，太行拱断束Ⅲ级构造单元，武安凹断束Ⅳ级构造单元的东部，矿位于矿区的东部，地处半个山至紫倾单斜构造的东部。

区构造以断裂为主，并伴有轴向近东西的呈“W”型的简单宽缓褶皱构造。

在24勘探线附近，有一明显的“马鞍型”构造，由店子背斜、史村向斜及史村东北部的向斜组合而成，虽被断裂构造破坏的支离破碎，但其马鞍型轮廓依然清晰。

地层倾角在轴部都很平缓为6°左右，在两翼较陡。

对本区起主导作用的断裂带，大致可划分两个断裂束，由南向北是：

由井田的南部至12勘探线间的F1、F32断层束，其间断层走向以北东及北北东向且断距大为其特征；12勘探线以北的断裂束，走向以北西及北北西向且断距较小为特征。

断层间形成地垒或地堑，这两束断裂构造破坏了井田褶皱构造线的连续性和本井田的完整性。

根据地质填图、地震勘探和钻孔揭露，目前已发现大小断层共29条，其中落差大于100m的断层有4条，落差50～100m有7条，落差30～50m有4条，落差小于30m有14条，其中影响到煤系地层的断层有17条。

断层的性质均为高角度正断层，断层倾角一般60°～70°；断层走向多为北东及北北东向，少数北西及北北西向。

多数较小断层在非煤系地层延伸一段距离即尖灭。

本井田总体构造形态为向东及南东倾斜的单斜构造，依本井田的构造发育程度和条件分析，其构造类型中等。

井田围大的褶皱共有4条。

分别为北牛叫～葛岩嵛向斜、南牛叫背斜、店子背斜、史村向斜。

其中北牛叫～葛岩嵛向斜由井田延伸到扩大区中北部，轴向近东西，两翼产状大致对称，倾角15°～25°，在本区轴长1900m，并被F1、F20断层切割。

南牛叫背斜由井田延伸到扩大区，轴部位于13与15勘探线之间，轴向近东西，1302孔处于轴部附近，与北牛叫～葛岩嵛向斜对应，两翼产状大致对称，倾角15°～25°，在本区轴线长2800m，并被F1、F20、F25断层切割，为一宽缓的简单背斜构造。

店子背斜由半个山井田向东延伸入本区，西店子村以西轴向为北东向，进入店子村以东，轴向转为北西向，向南至24勘探线轴向转变为近南北向，轴部位于22勘探线以南，并分别被F1、F20、F37断层切割，在本区轴线长2700m。

史村向斜位于24勘探线与史村之间，轴向近南北，在本区轴线长1900m。

4、开拓开采部署

矿井采用立井开拓、平巷布置，其中主井、副井、东副井作为进风井，承担运煤、运料、运人；中央风井、北风井作为专用回风井；分两个生产水平－258m和－711m，主采－85m以下的1号、2号煤层。

主要生产采区为四下采区、北二采区和-711m水平首采区。

采煤方法为走向长壁后退式全部垮落法综合机械化采煤，掘进工作面采用爆破掘进工艺及综合机械化掘进工艺，煤巷采用锚网梁联合锚索支护，岩巷支护采用锚网喷联合锚索支护。

5、瓦斯来源与涌出特征

xx煤矿投产时设计为高瓦斯矿井，1983年经中国煤炭科学研究总院分院鉴定为低沼气、低二氧化碳矿井，1994年鉴定为高瓦斯矿井，2007年经中国矿业大学（北京）鉴定为煤与瓦斯突出矿井。

1997--2011年瓦斯涌出情况见表1，瓦斯涌出主要来源为采掘工作面，同水平北部瓦斯涌出量低于南部区域。

表1xx矿各年度瓦斯等级鉴定结果

年度

绝对涌出量

相对涌出量

矿井等级

m3/min

m3/t

CH4

CO2

CH4

CO2

CH4

CO2

1997年

10.6

3.26

12.1

1.87

高

低

1998年

11.98

5.72

10.17

4.85

高

低

1999年

16.17

5.83

10.24

3.69

高

低

2000年

21.81

5.99

13.81

3.79

高

低

2001年

14.98

5.39

10.44

3.76

高

低

2002年

14.61

5.22

11.82

3.91

高

低

2003年

19.23

8.66

10.34

4.66

高

低

2004年

18.64

8.73

10.39

4.87

高

低

2005年

26.2

9.28

11.14

3.95

高

低

2006年

22.2

7.19

10.43

3.38

高

低

2007年

煤与瓦斯突出矿井

2008年

19.88

7.58

10.56

4.03

煤与瓦斯突出矿井

2009年

20.31

4.06

12.95

2.59

煤与瓦斯突出矿井

2010年

26.20

9.28

9.68

3.06

煤与瓦斯突出矿井

2011年

28.89

10.79

12.9

4.82

煤与瓦斯突出矿井

2012年

31.05

10.83

13.25

4.55

煤与瓦斯突出矿井

三、煤层瓦斯基层参数测定

经中国矿业大学（北京）、理工大学鉴定，矿井2号、1号煤层被鉴定为突出煤层。

经煤科院实际测定：

矿井开拓深度2号煤层最大瓦斯含量13.102、最大瓦斯压力1.51Mpa，钻孔瓦斯流量衰减系数0.0591，瓦斯放散初速度在19.07～26.94mmHg，坚固性系数1.47～2.22，瓦斯吸附常数a值为41.433、b值为1.591，煤层破坏类型为Ⅰ、Ⅱ类，属三类不易自燃煤层，煤尘无爆炸性。

矿井开拓深度1号煤层最大瓦斯含量10.195，最大瓦斯压力1.86Mpa，钻孔瓦斯流量衰减系数0.0925，瓦斯放散初速度在22.37～22.94mmHg，煤层坚固性系数2，瓦斯吸附常数a值48.14、b值为1.02，煤层破坏类型为Ⅰ、Ⅱ类，属三类不易自燃煤层，煤尘无爆炸性。

经中国矿业大学考察，矿井2#煤层瓦斯抽放半径为10m，76mm钻孔排放半径为0.3m，确定工作面突出危险性预测采用钻屑瓦斯解吸指标法，2#煤层瓦斯解析指标、钻屑量S临界值为182pa、4.5kg，1#煤层工作面突出危险性预测指标临界值194pa、4.5kg。

矿井建立有煤层瓦斯参数测定实验室，具备对煤层瓦斯压力、煤层瓦斯含量、瓦斯放散初速度、煤层坚固性系数、煤层密度、煤层瓦斯极限吸附常数测定能力。

四、瓦斯抽采方法选择

1、顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯

采用顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯消除工作面突出危险性，钻孔布置参数：

在工作面上巷、下巷沿煤层倾斜方向每隔3m布置1个直径不小于94mm的顺层钻孔，钻孔深度视工作面切眼长度决定，但上下巷钻孔覆盖整个回采区域，钻孔交叉不小于10m。

按照“打一个、封一个，抽一个”原则，施工完毕后，采用水泥砂浆封孔，顺层钻孔封孔深度不小于8m，并接入瓦斯抽采系统。

2215工作面、2217工作面、12430工作面、2216工作面采用该方式预抽煤巷条带瓦斯。

见图1

图12215工作面顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯钻孔设计图

2、顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯

采用顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯消除工作面突出危险性。

控制煤巷条带长度70m，控制巷道两侧轮廓线外18m，孔底间距5m，钻孔直径不小于75mm。

按照“打一个、封一个，抽一个”原则，施工完毕后，采用水泥砂浆封孔，顺层钻孔封孔深度不小于8m，并接入瓦斯抽采系统。

12430上巷、12430下巷、2216下巷（）采用该方式预抽煤巷条带瓦斯。

见图2

图2、12430上巷顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯钻孔设计图

3、穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯

采用穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯消除工作面突出危险性。

在底板岩巷每隔5m施工一组共7个钻孔，孔底间距5m，控制巷道两侧轮廓线外15m，钻孔直径不小于75mm。

按照“打一个、封一个，抽一个”原则，施工完毕后，采用水泥砂浆封孔，顺层钻孔封孔深度不小于8m，并接入瓦斯抽采系统。

2217上巷、2217下巷采用该方式预抽煤巷条带瓦斯。

见图3

4、顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯

采用顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯消除工作面突出危险性，钻孔布置参数：

在工作面上巷、下巷沿煤层倾斜方向每隔3m布置1个直径不小于113