东晋煤矿井下移动泵站设计.docx
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东晋煤矿井下移动泵站设计
1前言
1.1任务来源
白山市振东煤业有限责任公司八道江东晋煤矿位于吉林省白山市八道江区，矿井开采3#煤层，煤层一般厚度为3.36m，最大厚度为29.4m，最小厚度为0.38m。
由于该矿受地质条件限制，八采区和九采区装备的壁式采煤工作面很难推进，该矿对其它采煤方法进行了充分的调研工作，并对通化矿业（集团）有限责任公司佳懋煤矿六道江井进行了实地考察，最后确定采用水力采煤方法，上报煤矿安全监督管理部门后，白山市煤矿安全监督管理局下发文件白山煤监管发【2009】53号文《关于八道江区东晋煤矿水力采煤改造的批复》，同意东晋煤矿采用水力采煤方法。
目前矿井开拓工程已经完成，预计2011年6月份投产。
二水平分为三个采区，八采区和九采区和十采区，其中九采区为首采区，水采初步设计生产能力为25万t/a，尚可开采16.9a。
采用单面漏斗式采煤法，全部陷落法管理顶板。
水枪落煤强度大，在落煤期间，落煤瓦斯涌出量较大，容易造成水枪附近瓦斯超限。
由于采用水力采煤方法，工作面部分进风流经采空区后再进入工作面回风顺槽，会将采空区内的瓦斯带至工作面上隅角附近，在老顶初次来压和周期来压期间，邻近层的瓦斯也会进入工作面的采空区，因此在工作面回采期间容易出现上隅角瓦斯超限问题。
另外，据矿方技术人员介绍，采空冒落拱顶部出现过瓦斯积聚的问题。
为了有效地治理瓦斯，经振东煤业有限公司及东晋煤矿的有关领导和技术人员研究决定，委托煤炭科学研究总院沈阳研究院承担“振东煤业有限责任公司东晋煤矿九采区井下移动泵站瓦斯抽放系统设计”项目，针对即将开采的3#煤层的开采技术条件及瓦斯涌出实际情况，设计出合理有效的井下移动泵站瓦斯抽放系统，为3#煤层的瓦斯综合治理提供技术支撑。
在振东煤业有限责任公司及东晋煤矿有关领导和技术人员的协助与配合下，沈阳研究院完成了该项目的全部设计工作，现提交井下移动泵站瓦斯抽放系统设计说明书、工程投资概算书和相关技术图纸。
1.2设计的主要依据
⑴原中华人民共和国煤炭工业部制定的《矿井瓦斯抽放管理规范》；
⑵中华人民共和国国家标准《煤矿瓦斯抽采工程设计规范》（GB50471-2008）；
⑶中华人民共和国安全生产行业标准《煤矿瓦斯抽采基本指标》（AQ1026-2006）；
⑷中华人民共和国安全生产行业标准《煤矿瓦斯抽放规范》（AQ1027-2006）；
⑸中华人民共和国安全生产行业标准《煤矿低浓度瓦斯管道输送安全保障系统设计规范》（AQ1076-2009）；
⑹《煤矿安全规程》，煤炭工业出版社，2010年版；
⑺《国家安全监管总局国家煤矿安监局关于加强煤矿瓦斯先抽后采工作的指导意见》（安监总煤调[2008]27号），2008年2月5日发布；
⑻《国家安全监管总局国家煤矿安监局关于加强煤矿建设项目瓦斯抽采工作的通知》（安监总煤调[2008]167号），2008年9月17日发布；
⑼《国务院安委会办公室关于进一步加强煤矿瓦斯治理工作的指导意见》安委办〔2008〕17号；
⑽天地科技股份有限公司提交的《白山市振东煤业有限责任公司八道江东晋煤矿二水平水力采煤方法改革初步设计》；
⑾煤炭科学研究总院沈阳研究院提交的《东晋煤矿-15m~-150m水平3#煤层瓦斯基础参数测定及突出危险性预测说明书》
⑿振东煤业有限责任公司东晋煤矿提供的其它技术资料等。
1.3设计的指导思想
⑴设计的瓦斯抽放规模应保证矿井安全生产，并应使抽放量保持相对稳定；
⑵在符合有关规程、规范及设计标准且满足使用的前提下，尽可能降低成本，节省工程投资；
⑶尽量利用原有的巷道，不增加开拓费用；
⑷设备、管材选型留有余地，能满足矿井达到设计能力时抽放瓦斯量的需求。
1.4设计的主要内容
本次设计主要包括《井下移动泵站瓦斯抽放系统设计说明书》、《井下移动泵站瓦斯抽放工程概算书》和移动抽放系统相关的图纸。
设计的具体内容为：
⑴振东煤业有限责任公司东晋煤矿3#煤层的瓦斯赋存情况、矿井抽放瓦斯的可行性及必要性、抽放瓦斯量预计、瓦斯抽放方法的确定等；
⑵瓦斯抽放管网、瓦斯抽放钻场与钻孔参数设计；
⑶瓦斯抽放系统的设备、仪器、仪表及附属装置选型及安装设计；
⑷井下瓦斯抽放泵站总平面布置、供电、给排水、通讯及安全监测辅助设施设计；
⑸抽放瓦斯管理及安全措施；
⑹瓦斯抽放工程投资概算及技术经济分析；
⑺安装及施工图纸绘制。
2矿井概况
2.1位置与交通
白山市振东煤业有限责任公司八道江东晋煤矿位于吉林省白山市八道江区，企业性质为民营企业。
矿区东北5km有国铁鸭大线浑江西站，矿区西北有四平到白山的一级公路（北线公路）通过，交通发达，运输方便，矿井生产煤炭由公司车队外运。
矿区中心地理坐标为东经126°23′59″，北纬41°52′55″，详见交通位置图2-1。
图2-1矿区交通位置图
2.2地形地貌、水系、气象及地震
井田位于老岭山脉浑江南岸的中低山区，地形多属山间坡地，其中壶砬子山峰为井田内最高峰，海拔+806.4m，井田内最低标高+472m，一般平均+600m。
井田内有三条季节性河流，即东北侧的大通沟河、西南侧的大桥沟河和中部的小通沟河，它们皆由东南向西北流入浑江。
浑江为本区内最大的河流，属鸭绿江水系。
本区水文地质条件复杂，历史最高洪水位达+445m。
本区属中温带湿润气候。
夏季多雨，平均气温22℃，最高气温35.5℃；冬季寒冷多雪，极值低温为-36.3℃，全年平均气温为13.7℃。
雨量多集中在6～9月份，占全年降水量的35%左右。
年降水量为350～1100mm，年平均蒸发量为1138mm。
冬季最大积雪厚度为24cm，结冻期从11月份到翌年的4月份，结冻日为177天，冻结深度达113cm以上。
根据中华人民共和国国家标准GB50011-2001《建筑抗震设计规范》，本区地震裂度为6度。
2.3井田范围及煤炭储量
2.3.1井田范围
白山市振东煤业有限责任公司八道江东晋煤矿原为通化矿务局八道江三井，矿区面积6.369km2。
该矿与八道江二井相邻，现已关闭。
根据吉林省国土资源厅批准的采矿许可证（采矿证号2200000521854），井田境界由以下27个拐点坐标圈定，见表2-1。
表2-1井田拐点坐标
点号
X（m）
Y（m）
点号
X（m）
Y（m）
1
4639264.00
42532180.00
15
4636600.00
42532205.00
2
4639440.00
42533540.00
16
4636734.00
42532200.00
3
4639530.00
42534140.00
17
4636955.00
42532575.00
4
4639550.00
42534845.00
18
4637432.00
42532780.00
5
4639445.00
42535115.00
19
4637428.00
42532552.00
6
4639295.00
42535310.00
20
4638225.00
42532500.00
7
4638226.00
42535135.00
24
4638828.00
42532120.00
8
4638215.00
42534440.00
25
4639390.00
42531600.00
9
4637695.00
42533660.00
26
4639906.00
42532604.00
10
4637390.00
42533644.00
27
4640526.00
42532434.00
11
4637162.00
42533196.00
28
4640420.00
42532800.00
12
4637044.00
42533175.00
29
4640160.00
42532942.00
13
4636824.00
42533245.00
30
4639500.00
42532550.00
14
4636632.00
42532754.00
2.3.2煤炭储量
根据《白山市振东煤业有限责任公司八道江东晋煤矿储量核实地质报告》，二水平地质储量为850.8万t，扣除工业广场、巷道保护、防水隔水、防火等永久煤柱6.5万t，设计资源储量为844.3万t，采区回采率按70%计算，设计可采储量为591.0万t。
2.4矿井地质与煤层赋存
2.4.1地质构造
⑴地层
井田内地层主要有：
震旦系、寒武系、奥陶系、石炭系、石炭二叠系、二叠系及第四系组成。
现由老至新分述如下：
①震旦系（Z）
由于受R3号逆断层的影响，覆盖于二叠系地层之上，覆盖面积占井田面积的二分之一左右。
②寒武系（E）
受R3及R5逆掩断层影响，覆盖于二叠系及煤系地层之上，井田南部大桥沟亦有部分出露。
③奥陶系（O）
由于受构造影响，井田内只有少部分出露地表，主要分布在井田南部大桥沟及西部R1号断层的下盘部位，出露地表的主要为马家沟组，灰至深灰色厚层状灰岩，其上段岩溶裂隙发育，井下揭露奥陶系灰岩3处。
④石炭系（C）
中石炭本溪统，以砾岩、砂岩、砂页岩组成，夹有3～4层薄层透镜状海相石灰岩，总厚度1～48m。
本统与上覆石炭二叠系大岗统呈假整合接触。
⑤石炭二叠系（CP）
为本区古生代含煤系，称为大岗统。
由泥岩、页岩、粉砂岩、砂岩及煤层组成。
该统底部以一层暗灰色粗粒砂岩与本溪统平行不整合接触，顶部以一层赤灰色致密块状铝土页岩与二叠系铁厂统呈平行不整合接触。
该统地层厚度在走向、倾向上均变化较大，由0～74.8m，含煤五层：
即一、二、三、四、五层，其中三层煤为井田主要可采煤层，其余各层为局部发育。
⑥二叠系（P）
本区为铁厂统，下部以灰绿色砂岩为主，夹有赤紫色及黑灰色泥质岩，紫色、灰色铝土页岩，紫色、暗灰色粉砂岩、砂岩，底部夹有石英砂砾岩层。
中部以赤紫色砂岩为主，夹有赤紫色泥岩粉砂岩暗灰、灰白色砂岩。
上部以赤紫色砂岩、绿色砂岩。
本统地层厚度0～618m，与上覆第四系呈不整合关系接触。
⑦第四系（Q）
以坡积层、残积层及河谷冲积层为主，厚0～20m，以不整合关系覆盖于古生界地层之上。
⑵构造
①井田地质构造
井田位于中朝古陆东西沉降带（燕辽沉降带）的东西部，称之为浑江复向斜。
三井井田位于其中部，基本为北东向不完整向斜构造。
由于受燕山运动的影响，远古震旦系地层覆盖于古生界二叠系地层之上，使井田内以东的煤层倾角变化较大，产生不对称背斜和断裂。
②矿井地质构造
矿井基本为轴向N50°E左右的不完整向斜构造，向NE向倾伏，倾角10°左右。
向斜轴以西煤层倾角较陡，局部近于直立；向斜轴以东较缓，一般在7～25°左右。
此向斜给开采带来较大的影响，并以此向斜轴进行采区划分。
③背斜
井田背斜轴为N45°E左右，向东北倾伏，倾伏角为7°左右，轴标高由+500m～-250m，背斜轴以东倾角较陡，以西较缓。
背斜的存在对开采带来一定的困难。
④断裂
井田内断裂构造比较发育，除井田边界之R1、R5、RH号断层作为井田自然边界外，井田内对开采影响较大的F14号断层，波及到三采区、九采区，受其影响在九采区+90m、+50m、-15m阶段水平产生的派生断层比较发育，落差不大于10m，但给巷道布置和开采带来很大的影响。
断层详细情况见表2-2，断层一览表。
表2-2 断层一览表
断层号
性质
走向
倾向
倾角（°）
断距（m）
确定依据
控制程度
R1
正
N20°E
SE
75
20-300
四条勘探线
的部分钻孔
浅部可靠
深部可靠
RH
正
N10°E
NW
50-70
不详
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