瓦斯抽采达标工艺设计.doc

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大明矿（本部）瓦斯抽采达标工艺方案设计

编制时间:

2012年1月1日

大明矿（本部）瓦斯抽采达标工艺方案设计

根据大明矿生产接续安排，结合抽采达标相关规定要求,编制大明矿抽采达标工艺方案设计。

1.矿井概况

1.1矿井位置

大明煤矿是铁法煤业（集团）有限责任公司下属的分公司，井田位于铁法煤田北部，地处辽宁省调兵山市大明镇，井田面积24.2663km2。

其地理坐标为：

东经：

123°35′15″～123°40′06″北纬：

42°28′20″～42°31′45″

平面坐标为：

经距：

41548310～41554960纬距：

4704375～4710726

1.2矿井水文

井田位于铁法煤田西北部的冲积平原地带，地势较平坦，仅西部稍高，呈西高东低地势，全区海拔＋65～+74m。

根据井田地质、水文地质、抽水试验及简易水文观测资料等划分，井田有二个较大的含水岩组，由上至下分为：

第四系孔隙潜水含水层、白垩系砂岩、砂砾岩孔隙承压水含水岩组、第四系隔水层、白垩系泥岩、粉砂岩隔水层。

本井田中部有一条季节性河流——王河。

1.3矿井地质

大明煤矿（本部）井田位于铁法煤田北部，其地层层序和煤层生成年代与区域地层基本一致。

前震旦系花岗片麻岩系构成煤系之基底，其上发育了中生界白垩系和第四系地层。

前震旦系——该系地层主要由肉红色、黑云母花岗片麻岩和灰绿色、黄云母片岩、绿泥片岩、石英片岩、角闪片岩组成。

白垩系——白垩系地层其中：

底部砂砾岩段——该层厚度400～600ｍ，平均厚度500ｍ，主要为灰白色砾岩、砂质砾岩、灰白色粗、细砂岩和灰黑色泥岩。

第四系——该系地层全区发育，厚度8.6～24.9ｍ。

由粘土、亚粘土、粉砂等组成。

1.4地质构造

大明煤矿（本部）由于受第三纪构造运动的影响，在井田内形成北浅南深的单斜构造形态，地层走向从东到西在N70o～120oE之间变化，倾向SE或SW，倾角10o～15o,井田中心部位倾角最大，东西两侧倾角较小。

矿井北部发育有大明一矿背斜，属于短轴宽缓背斜。

矿井南部发育有朴起屯向斜。

井田内构造以断层为主，褶曲次之。

1.4.1岩浆岩

本井田岩浆岩将4-2煤层侵蚀外，其它钻孔揭露岩浆岩匀位于煤层之间，岩性为辉绿岩和玄武岩。

侵入时期为第三纪，属喜山运动的产物。

岩浆岩对煤层的破坏程度较小，仅在煤层局部发育有岩浆岩侵入体。

煤层受岩浆岩影响在不同程度上受到侵蚀破坏和接触变质，由于受热时间持续的较短，变质的天然焦均匀程度差，变质带规则性差，厚度不同，井下实见匀不超过1m宽。

1.5煤层与煤质

1.5.1含煤性

铁法煤田白垩系下统含煤地层中共发育20个煤层，大明煤矿（本部）井田仅有10个煤层发育，上含煤段3层，即4-1、4-2、7煤层；下含煤段7层，即12、15-1、15-2、16-1、17-1、17-2、17-3煤层。

其中，可采煤层4层，即：

4-2、7、15-1、16-1煤层。

下含煤段——该含煤段在本井田全区发育，厚度110～370ｍ，平均厚度250ｍ。

岩性主要以灰色、灰白色和灰黑色粉、细、粗砂岩为主，砾岩次之。

砂岩成分以石英为主，长石及火成岩屑次之。

本含煤段共含煤层7层，即12、15-1、15-2、16-1、17-1、17-2、17-3煤层，平均总厚度10.09m，含煤系数为4.04%；其中可采煤层2层，即15-1、16-1煤层，平均总厚度3.79m，可采含煤系数为1.52%。

上含煤段——该含煤段以灰白色、灰黑色砂岩、页岩、泥岩为主，砾岩次之。

厚度90～230ｍ，一般厚度150ｍ。

该含煤段含煤层3层：

4-1、4-2、7煤层，该段煤层平均总厚度2.19ｍ，含煤系数1.46%；可采煤层4-2、7煤层2层，平均总厚2.01m，可采含煤系数为1.34%。

1.5.2可采煤层：

4-2煤层：

煤层自然厚度0～8.00m，平均厚度1.80m；可采厚度0.80～6.22m，平均厚度1.61m，煤层含夹矸0～10层，一般4层，以细砂岩、粉砂岩、泥岩为主，厚度0～1.78m，平均厚度0.25m。

该层为主要可采煤层，发育于井田中南部，向井田东南和西部变薄、尖灭，井田内大部可采，可采面积13.581km2,占井田面积的56%，煤层结构复杂，赋存较稳定，煤质较好。

7煤层：

煤层自然厚度0～3.19m，平均厚度0.21m；可采厚度0.80～2.30m，平均厚度1.58m，煤层含夹矸0～3层，一般1层，岩性以泥岩、粉砂岩为主，厚度0～0.89m，平均厚度0.17m。

煤层仅在井田南侧与晓明矿、小青矿交界地带局部发育，向北尖灭，可采面积2.31km2，占井田面的9.6%，煤层结构简单，赋存不稳定。

与4-2煤层间距47m。

15-1煤层：

煤层自然厚度0～4.24m，平均厚度1.55m；可采厚度0.80～3.35m，平均厚度1.25m，煤层含夹矸0-4层，一般3层，厚度0～1.62m，平均厚度0.30m。

煤层可采面积3.74km2，局部可采，结构复杂，赋存不稳定，与7煤层间距115m。

15-2煤层：

在井田浅部与15-1煤层合层，为15-1煤层的下分叉煤层。

分叉区内煤层自然厚度0～1.65m，平均厚度0.10m；可采厚度0.80～1.65m，平均厚度1.05m，煤层含夹矸0～4层，一般3层，岩性以细砂岩、粉砂岩、泥岩为主，厚度0～0.4m，平均厚度0.23m。

该层结构复杂，赋存不稳定，主要分部于井田中部和北部，可采面积6.31km2，局部可采。

16-1煤层：

煤层自然厚度0～15.03m，平均厚度2.14m；可采厚度0.80～12.75m，平均厚度2.30m，煤层含有夹矸0～18层，一般4层，岩性以细砂岩、粉砂岩、泥岩为主，厚度0～4.04m，平均厚度0.61m。

该层在全井田内发育，煤层结构复杂，赋存较稳定，是井田主要可采层，可采面积10.08km2，大部可采。

与15-2煤层间距12ｍ。

15-1、15-2、16-1煤层在浅部合为一层，厚度达到12.75m，向深部分叉、尖灭。

1.5.2煤质

井田内各煤层均为腐植煤。

煤岩类型为半亮型和光亮型，暗淡型少见，煤岩成份以亮煤为主，镜煤、暗煤次之。

各煤层原煤水分平均值在7.04％～9.11％之间，浮煤水分平均值在6.62％～8.71％之间。

各煤层灰成份主要有SiO2、Al2O3、Fe3O4、CaO、MgO、SO2，各煤层灰分产率在18.77％～26.15％之间（不含混入灰分），为中灰分煤。

各煤层挥发分在34.47％～47.97％之间，平均40.32%。

挥发分在垂向及平面上无明显规律，浮煤挥发分为35.00％～46.19％之间，4-2煤层平均36.70，属中高挥发分煤；7煤层平均37.57、15-1煤层平均40.02、16-1煤层平均38.80，属高挥发分煤。

1.6顶板

井田可采煤层为4-1、4-2、7、12、15-1、15-2、16-1、17-1、17-2煤层，矿床为陆相沉积，岩相变化较大，各煤层顶板岩性组成主要是泥岩、粉砂岩、细砂岩、粗砂岩、砂砾岩，各种同类岩石物理学性质随深度的变化差别不大，岩石的坚固系数f多在6以下，一般为4-5之间，较易风化。

2抽采达标系统

2.1通风系统

2.1.1矿井瓦斯

矿井历年瓦斯鉴定结果为高瓦斯矿井。

2011年矿井瓦斯绝对涌出量为31.93m3/min，相对瓦斯涌出量为10.11m3/t。

2.1.2通风方式

矿井通风方式为中央分列式通风，通风方法为抽出式。

2.1.3矿井通风系统

矿井现有6条井筒，其中进风井4条（-35主、副井，-120主、副井）、回风井2条（南风井、西风井），矿井分为东翼、西翼两个通风系统，各系统均形成独立回风。

回采工作面采用“U”型通风方式。

东翼通风系统由南风井主要通风机供风，西翼通风系统由西风井主要通风机供风。

2.1.4主要通风机

南风井安装有2台GAF21.1-13.3-1型轴流式主要通风机，一台工作，一台备用。

主要通风机叶片安装角度为-8度，配套电机功率为500KW；西风井安装有2台GAF19.96-12.5-1型轴流式主要通风机，一台工作，一台备用。

主要通风机叶片安装角度为-7度，配套电机功率为630KW。

2.2监测系统

矿井现使用北京瑞赛长城测控技术有限公司的KJ2000N安全监控系统，和抚顺比尔公司的KJ136瓦斯抽采监测系统各一套。

2.3抽采系统

矿井设有两座地面瓦斯泵站，分别位于西回风井工业广场、南风井工业广场内，分别服务于矿井西翼采区、东翼采区。

2.3.1瓦斯泵站

2.3.1.1西风井瓦斯泵站主要设备

西风井瓦斯泵站

型号SK-60CBF310CBF410CBF610

额定流量6062121250

电机功率11075132280

台数1111

2.3.1.2南风井瓦斯泵站主要设备

南风井瓦斯泵站

型号2BEC-402BEC-502BEF-52CBF430

额定流量80160250160

电机功率90200315315

台数2111

2.3.2抽采管路

2.3.2.1矿井西翼采区管路

矿井西翼主干瓦斯抽放管路为DN300mm管路一趟2414米，分支为DN200mm的瓦斯抽放管路两趟共2085米。

2.3.2.2矿井东翼采区管路

矿井东翼主干瓦斯抽放管路分别为DN200mm管路、DN300mm管路、DN400mm管路各一趟；分支为-410EW采区和-410ES采区，-410EW采区为两趟Φ300mm抽放管路，-410ES采区为Φ400mm管路和Φ300mm管路各一趟。

其中，DN400mm管路2785米，DN300mm管路8020米,DN200mm管路2597米。

2.3.3瓦斯利用

西风井瓦斯泵站备有可储气低压湿式储气罐一座，实行瓦斯利用。

南风井瓦斯泵站设有瓦斯发电机组2台，实行低浓瓦斯发电。

3设计依据

3.1瓦斯泵系统

根据2011年瓦斯鉴定结果，结合我矿2012年生产接续及历年瓦斯涌出情况，预计我矿2012年最大瓦斯涌出量为31.93m3/min。

根据抽采达标规定及其它相关规定，矿井抽放率应≥35%，矿井最大瓦斯涌出时抽放瓦斯量不低于11.18m3/min。

采用南风井瓦斯泵站系统进行抽放。

2012年我矿最大瓦斯涌出时预计瓦斯抽放浓度在25%-35%之间，则抽放混量可达44.72-31.94m3/min之间。

瓦斯泵流量满足：

式中：

Q——瓦斯泵的额定流量，m3/min；Qz——矿井瓦斯最大抽放总纯量，m3/min；X——瓦斯泵入口处的瓦斯浓度，%；η——瓦斯泵的机械效率，一般η取0.8；K——瓦斯抽放的综合系数（备用系数），一般K取1.2.

带入数据计算：

根据瓦斯泵站设备能力，可满足2台同等能力瓦斯泵1台使用、1台备用。

故现有抽放瓦斯泵能力满足要求。

运行泵需要装机能力

带入数据计算可得：

式中：

标准大气压