锦富抽放设计说明书定稿.docx
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锦富抽放设计说明书定稿
第一章矿井概况
第一节井田概况
一、位置与交通
锦富煤矿矿区与清徐县城和交城县城有简易公路相通，清徐县城距太原市约40km，有两条公路通过清徐县城通往其它地区。
分别为307国道（经太原、清徐、交城与陕西相通），太原至清徐-古交公路，大运公路从清徐县城北1Km处通过，交通条件较为便利。
二、井田范围和煤炭储量
锦富煤矿井田走向长约5.23km，倾斜宽约3.72km，井田面积19.4779km2，批准开采2#、6#、8#、9#煤层，开采深度为240m，开采标高660-900m。
累计探明储量194420kt（B级储量31090kt，C级储量57500kt，D级储量105830kt）。
其中三下压煤河流保安10350kt，暂不能利用储量880kt。
矿井设计可采储量为51827kt。
三、矿井设计生产能力和服务年限
矿井设计生产能力为1.2Mt/a，服务年限30.8a，其中一水平2#煤层服务年限11a。
第二节地质及构造情况
一、井田地层
本井田属西山煤田，井田内赋存的地层为：
奥陶系中统峰峰组（O2f）；石炭系中统本溪组（C2b）；上统太原组（C3t）；二叠系下统山西组（P1s）、下石盒子组（P1x）、上统上石盒子组（P2s）、石千峰组（P2sh）、三叠系下统刘家沟组（T1L）；新生界第四系中上更新统不整合于各时代地层之上。
现将地层由老至新分述如下：
1、奥陶系中统（O2）
峰峰组（O2f）
本组岩性为巨厚层状石灰岩夹多层白云岩、泥灰岩及石膏岩，厚度为大于100m。
2、石炭系（C）
①中统本溪组（C2b）
与下伏峰峰组呈平行不整合接触，厚度为3.81—8.5m，平均5.00m。
底部为山西式铁矿，呈透镜状和鸡窝状。
地表多为褐铁矿，钻孔揭露以团块状黄铁矿为主。
中上部为铝质岩，岩性以灰白色铝上岩为主（G层铝土矿）及黄铁矿结核、泥岩、砂质泥岩组成。
上部以标志层K1砂岩与太原组分界。
②上统太原组（C3t）
为本井田主要含煤地层之一。
岩性为灰白色砂岩、灰黑色泥岩、炭质泥岩、灰色石灰岩及煤层，底界为本溪组铝土质岩之顶，上界为山西组北岔沟砂岩之底。
本组含6号、8上号、8号、9号煤层，其中8、9号煤层为全区稳定可采煤层，6号为基本全井田可采煤层，含三层灰岩，本组厚度平均为121.61m，与下伏本溪组地层呈整合接触。
3、二叠系（P）
①下统山西组（P1s）
厚度平均44.90m。
岩性为灰白色、深灰色砂岩、黑灰色泥岩及煤层，含有02号、03号、2号、4号、5上号、5号6层煤，其中2号煤层为全区稳定可采煤层，03号、4、5号为局部可采煤层。
砂岩以北岔沟砂岩，冀家沟砂岩为主，其底界为北岔沟砂岩之底。
上界为下石盒子组骆驼脖子砂岩之底。
②下统下石盒子组（P1x）：
厚度76.17—109.69m，平均90.61m。
底部以骆驼脖子砂岩连续沉积于山西组之上，与下伏地层呈整合接触。
本组岩性为灰白色、灰绿色石英砂岩、长石石英砂岩及灰色砂质泥岩、粉砂岩，偶夹薄层煤线。
③上统上石盒子组（P2s）
在本井田东部沟内有零星出露，本组厚370.49--475.09m，平均426.44m。
以K6砂岩为底界连续沉积于下石盒子组之上，主要由灰色、灰绿色、紫红色、紫色砂岩、砂质泥岩及泥岩组成。
底部为灰黄色砂岩夹泥岩，下部为杂色斑团状泥岩夹砂岩，中部为灰黄、灰白色砂岩夹黄绿、紫红色泥岩。
上部为暗紫、紫红色泥岩夹黄绿色泥岩和砂岩。
下界为K6砂岩之底，上界为K8砂岩之底，其下燧石层可作为辅助标志。
④上统石千峰组（P2sh）
为紫红色泥岩与黄绿色中粗砂岩夹泥岩，下界为K8砂岩之底，上界为K9砂岩之底，K8为紫色含砾粗砂岩，成分为长石石英杂砂岩。
本组地层厚度为124-141m，平均132m。
4、三叠系下统刘家沟组（T1L）
以紫红色中细砂岩为主，间夹少量砂质泥岩，砂岩具交错层理。
下界为K9砂岩之底，末见顶。
K9为暗紫色含砾粗砂岩，厚层状，磨圆度较好。
本组地层出露约200m。
5、新生界
第四系中上更新统（Q2+3）
厚0--20m，广泛分布于并田内的梁、垣、峁和山坡上。
由浅红、黄红色砂质粘土及亚粘土组成，较致密。
下部含古土壤2-3层及钙质结核；上部一般为浅红色黄土，夹古土壤条带及钙质结核。
垂直节理发育，地貌上易形成陡壁。
二、地质构造
本井田位于西山煤田南部。
整体受一背斜和宽缓的向斜控制，背斜轴位于井田南部，走向北东-南西向；向斜轴位于井田中部，走向近东西向，地层倾角平缓，一般为8°左右，井田中部发育一个1000m×800m的陷落柱，未见岩浆活动，本井田构造属简单类。
井田地表和钻孔中未发现大的断裂。
三、瓦斯等级鉴定涌出情况
该矿处于基建期，尚未进行瓦斯等级鉴定。
根据地质资料，2号煤层矿井沼气相对涌出量为3.60—37.44m3/t，6号煤层矿井沼气相对涌出量为12.25—77.4m3/t，属高瓦斯矿井。
四、煤尘及煤的自燃
该矿尚未进行煤层煤样鉴定，据《山西省太原市西山煤田清交矿区清徐勘探区详查地质报告》资料：
2、6、8、9号煤层煤样试验，煤尘具有爆炸性。
各煤层属于自然煤层，自燃等级为二级，邻近矿井在历史上未发生过自燃。
第三节煤层赋存情况
一、煤层
本井田含太原组6#、8上#、8#、9#和山西组02#、03#、2#、4#、5上#、5#共十层煤，其中主要可采煤层2#、6#、8#、9#4层，现将各可采煤层情况详述如下：
2号煤层
赋存于山西组中部，为本组稳定的可采煤层，煤层厚度0.91-3.53m，平均2.22m。
煤层厚度从北西向南东由薄渐变厚，煤层结构简单，含0-2层夹矸，顶、底板岩性为砂岩、砂质泥岩和泥岩、炭质泥岩。
6号煤层
赋存于太原组顶部，距2号煤37m，层位稳定，但厚度变化大，为基本全井田可采煤层，煤层厚度0.31-1.90m，平均1.33m。
煤层结构简单。
含0—1层夹矸，顶板岩性为砂质泥岩、泥岩和砂岩，底板岩性为砂质泥岩、砂岩和粉砂岩。
8号煤层
位于庙沟灰岩之下，距6号煤23m，为本组最稳定的主要可采煤层，层位厚度稳定，煤层厚度1.67-4.31m，平均2.86m。
煤层结构简单，含0-2层夹矸，顶板岩性以泥岩、炭质泥岩为主，也有砂质泥岩，底板岩性为砂质泥岩、砂岩、粉砂岩和泥岩。
9号煤层
上距8号煤层0.35~11.51m，平均7m，层位稳定，厚度变化不大，厚1.63~4.37m，平均厚2.90m，煤层结构简单，含0~2层夹矸。
顶板为泥岩、灰质泥岩，底板为砂质泥岩、泥岩。
井田内各煤层特征见表1-2-1。
表1-2-1 煤层特征表
地层
煤层号
平均厚度
（m）
平均层间距（m）
容重
（t/m3）
稳定性
山西组
02
2
1.33
不稳定
03
1.33
不稳定
4
2
1.30
稳定
32
4
1.30
不稳定
2
5上
1.37
不稳定
1
5
1.37
稳定
2
太原组
6
1.40
稳定
19
8上
1.33
不稳定
4
8
1.33
稳定
7
9
1.38
稳定
二、煤质
2号煤层
原煤的灰分为11.66-27.49％，平均为21.77％；水分0.5%，挥发份为15.74—19.36％，平均为17.04％；全硫为0.45-2.97％，平均为1.29％；发热量为20.29-35.62MJ/kg。
精煤的灰分为5.17-9.03％，平均为7.27％：
挥发份为11.70—17.07％，平均为13.06％；全硫为0.44-0.68％，平均为0.59％；磷为0.002-0.015％，平均为0.008%。
为特低磷-低磷、低-富灰、特低-富硫的瘦煤。
6号煤层
原煤的灰分为19.96-35.87％，平均为28.32％；水分0.6%，挥发份为14.64-22.72％，平均为18.45％；全硫为0.46-4.65％，平均为2.46％；发热量为32.12-35.00MJ/kg。
精煤的灰分为5.33—9.11％，平均为7.48％：
挥发份为12.89—17.09％，平均为15.02％；全硫为0.66—1.76％，平均为1.16％；磷为0.003—0.033％，平均为0.012%。
为低磷、中-富灰、特低-高硫的贫煤。
8号煤层
原煤的灰分为17.76-26.17％，平均为20.59％；水分0.7%，挥发份为11.42-14.89％，平均为12.83％；全硫为1.64-5.44％，平均为2.87％；发热量为34.55-35.72MJ/kg。
精煤的灰分为3.65—9.17％，平均为6.13％：
挥发份为10.68—12.22％，平均为11.57％；全硫为0.92—1.25％，平均为1.07％；磷为0.002—0.009％，平均为0.005%。
为低磷、中-富灰、中-高硫的贫煤。
9号煤层
原煤的灰分为18.45-30.38％，平均为25.83％；水分0.7%，挥发份为11.75-15.16％，平均为13.47％；全硫为0.66-1.98％，平均为1.16％；发热量为34.18-35.48MJ/kg。
精煤的灰分为4.50—8.25％，平均为6.95％：
挥发份为10.30—11.67％，平均为10.84％；全硫为0.48—0.62％，平均为0.53％；磷为0.001—0.051％，平均为0.007%。
为特低磷、中-富灰、特低-中硫的贫煤。
第四节矿井开拓与开采
一、开拓方式
矿井为斜井－立井混合开拓方式，在井田南部布置有主、副斜井和回风立井三个井筒，主斜井净宽4.5m，倾角25°，斜长663m，装备有1000mm带式输送机和检修轨道，担负矿井的运输工作，同时作为辅助进风井；副斜井净宽4.6m，倾角24°，斜长683.5m，铺设有轨型为30kg/m的双轨，装备2KJ-2.5/20型双滚筒绞车，担负矸石、材料设备及人员提升，同时作为主进风井筒；回风立井净直径5.0m，垂深290m，为矿井的专用回风井。
矿井初期开采2#、6#两个煤层，划分为两个水平，一水平标高为＋880m，二水平标高为＋843m。
设计在井田中部布置轨道大巷、胶带运输大巷和回风大巷三条大巷，均沿2#煤层布置，大巷间距为30m。
。
二、采区布置与开采顺序
全井田一个水平划分为一个采区，即2#煤为一个采区，6#煤为一个采区，采区以大巷为中心双翼布置，每个工作面从井田边界向大巷方向回采。
煤层开采顺序：
先采上组煤，后采下组煤。
开采顺序为：
倾斜方向为先采一水平，二水平作为一水平的接替水平。
走向方向由井筒向北部边界前进式开采。
达到设计产量时井下共布置二个回采工作面，三个掘进工作面。
回采工作面推进长1400～1500m左右，各工作面共布置三条顺槽，分别为运输顺槽、回风顺槽和尾巷，运输顺槽进风，回风顺槽和尾巷回风。
三、采煤方法与顶板管理
矿井初期开采2#煤层，采煤方法为高档普采，工作面沿走向布置，工作面长度200m，采高为2.22m。
工作面日循环数为5次，循环进度0.6m，年工作天数为300天，年推进度为900m，矿井日产量为4000t。
顶板管理方法为全部冒落法。
第五节矿井通风与瓦斯
一、通风方式及供风量
矿井通风方式为中央并列式，通风方法为机械抽出式，目前共有三个井筒，即主斜井、副斜井、回风立井。
矿井设计总进风量为95m3/s。
容易时期的通风负压为861.68pa，等积孔3.59m2，困难时期的通风负压为1892.19pa，等积孔2.60m2。
风井配备两台BDK54-8-NO24型防爆对旋轴流式通风机，一台工作，一台备用。
二、瓦斯等级鉴定及涌出情况
该矿处于基建期，尚未进行瓦斯等级鉴定。
根据地质资料，2号煤层矿井沼气相对涌出量为3.60—37.44m3/t，煤的自然瓦斯成分为CH4占77.73％，CO2占2.07%，N2占20.20%。
属高瓦斯矿井。
三、瓦斯抽放情况
该矿尚未建立瓦斯抽放系统。
第二章 抽放瓦斯设计参数
第一节 煤层瓦斯基本参数
一、煤层瓦斯压力
锦富煤矿未打测压钻孔，根据邻近矿井地质报告测压钻孔情况，测定2#煤层的瓦斯压力为：
0.26MPa；6#煤层的瓦斯压力为：
0.4MPa；8#、9#煤层的瓦斯压力为：
0.28MPa。
二、煤层瓦斯含量
煤层瓦斯含量采用间接法测定，并采用下列公式计算：
式中X——煤层瓦斯含量，m3/t；
a,b——吸附常数，2号煤层为a＝21.78m3/t，b=0.92MPa-1；6号煤层为a＝18.34m3/t，b=1.09MPa-1；8号煤层为a＝24.19m3/t，b=0.74MPa-1；9号煤层a＝24.35m3/t，b=0.72MPa-1；
P——煤层绝对瓦斯压力，MPa；2#煤层0.4MPa；6#煤层0.2MPa；8#、9#煤层0.28MPa。
Mad——煤的灰分，％；2号煤层平均为21.77％；6号煤层平均为28.32％；8号煤层平均为20.59％；9号煤层平均为25.83％；
Ad——煤的水分，％；2号煤层为0.5％；6号煤层为0.6％；8号煤层为0.7％；9号煤层为0.7％；
K——煤的孔隙体积，m3/m3；2号煤层为5.2％；6号煤层为7.1％；8号煤层为7.6％；9号煤层平均为9.1％；
γ——煤的视密度，t/m3。
2号煤层为1.36t/m3；6号煤层为1.40t/m3；8号煤层为1.33t/m3；9号煤层平均为1.38t/m3；
经计算，锦富矿瓦斯含量为：
2#煤层9.0m3/t；6#煤层2.42m3/t；8#煤层为7.08m3/t；9#煤层为6.15m3/t。
三、煤层透气性系数
根据该矿邻近矿井地质报告测压钻孔情况，2#煤层的透气性系数为4.58m2/MPa.d，属于可以抽放类型。
四、百米钻孔自然瓦斯涌出量及其衰减系数
根据该矿邻近宽矿井地质报告测压钻孔情况，2#煤层的百米钻孔自然瓦斯流量衰减系数为0.03197d-1，属于可以抽放类型。
第二节矿井瓦斯储量
矿井瓦斯储量包括可采煤层、不可采煤层以及围岩中所赋存的瓦斯，根据煤矿瓦斯抽放规范AQ1027－2006，其计算公式如下：
式中 Wk——矿井瓦斯储量，Mm3；
W1——可采煤层瓦斯储量总和，Mm3，
A1i——矿井每一个可采煤层的煤炭储量，2#煤层41.52Mt、6#煤层22.07Mt、8#煤层62.7Mt、9#煤层64.8Mt。
X1i——每一个可采煤层的瓦斯含量，m3/t；2#煤层9.0m3/t；6#煤层2.42m3/t；8#煤层为7.08m3/t；9#煤层为6.15m3/t。
W2——可采煤层采动影响范围内的不可采邻近煤层的瓦斯储量总和，Mm3；
A1i——可采煤层采动影响范围内每一个不可采煤层的煤炭储量，采动影响范围：
上邻近层取50m～60m，下邻近层取20m～30m。
本矿采动影响范围内不可采煤层包括太原组8上#和山西组02#、03#、4#、5上#、5#共六层煤。
X1i——可采煤层采动影响范围内每一个不可采煤层的瓦斯含量，m3/t。
由于该矿不可采煤层占煤层总厚度的19.0%，但是赋存不稳定，且上述资料缺乏，参照邻近矿计算方法，W2取可采煤层可采煤层瓦斯储量的10%。
W3——围岩瓦斯储量，Mm3
K——围岩瓦斯储量系数，根据锦富煤矿煤系地层中有泥岩、砂岩，在砂岩中可能赋存有一定瓦斯，取K=0.05。
第四节 矿井瓦斯涌出量
采用分源计算法预测矿井瓦斯涌出量。
由于2号煤层上临近煤层为02#、03#煤层，与本煤层之间仅有4m的砂岩、砂质泥岩相隔，受上邻近层瓦斯影响较大；与下邻近4#煤层间距32m，大于预计的30m采动影响范围，因此，2号煤层瓦斯涌出量基本为本煤层瓦斯涌出量和上邻近层瓦斯涌出量之和。
1、回采瓦斯涌出量
式中：
q回——回采工作面相对瓦斯涌出量，m3/t；
K1——围岩瓦斯涌出系数，其值取决于回采工作面顶板管理方法，采用全部垮落法管理顶板时取1.20；
K2——工作面丢煤瓦斯涌出系数，其值为工作面回采率的倒数，取1.05；
K3——准备巷道预排瓦斯对工作面媒体瓦斯涌出影响系数，取K3=（L-2h）/L；
L——工作面长度，取200m；
h——巷道瓦斯预排等值宽度，贫煤取12.2m；
m0——煤层厚度，2#煤取2.22m；
m1——煤层开采厚度，取2.22m；
x0——煤层原始瓦斯含量，2#煤取9.0m3/t；
xc——煤的残余瓦斯含量，取煤层原始瓦斯含量的20%，m3/t。
式中：
m——邻近层厚度，02#煤层为0.42m，03#煤层为0.43m；
hi——邻近层距开采层间垂距，02#煤层为6m，03#煤层为4m；
hj——邻近层涌出瓦斯的极限距离，02#煤层为20m，03#煤层为20m；
经计算，回采工作面相对瓦斯涌出量为：
。
2、掘进工作面瓦斯涌出量
掘进工作面的瓦斯来自煤壁和落煤过程，其计算公式为：
式中：
q掘——掘进工作面瓦斯涌出量,m3/t
q煤壁——煤壁瓦斯涌出量，m3/min；
q落煤——落煤瓦斯涌出量，m3/min。
式中：
n——煤壁暴露的面个数，双巷掘进时n＝2；
L——瓦斯涌出量达到最大值的巷道掘进长度，取100天巷道掘进长度，889m；
v——巷道平均掘进速度，根据设计计算为0.00926m/min；
q0——煤壁瓦斯涌出初速度，m3/m2min；
Vr——煤中的挥发份含量，2#煤取17.04%；
式中：
s——掘进巷道的断面，顺槽断面8.5m2；
——煤的密度，2#煤取1.3t/m3；
经计算，掘进工作面瓦斯涌出量为3.10m3/t。
3、采区瓦斯涌出量
式中：
K采——采空区瓦斯涌出系数，取1.20；
Ai——采区内第i个回采工作面设计日产量，二个回采面均为2000t；
q掘i——采区内第i个掘进工作面相对瓦斯涌出量，m3/t；
q采区——采区相对瓦斯涌出量，m3/t。
A0——矿井日产量，t。
矿井投产时，共布置2个回采工作面，3个掘进工作面。
经计算，采区瓦斯涌出量为16.2m3/t。
4、矿井相对和绝对瓦斯涌出量
由于本矿井设计为一个采区，因此，矿井瓦斯相对涌出量为16.2m3/t，绝对涌出量为45m3/min。
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