屯留矿抽放说明书修改.docx
《屯留矿抽放说明书修改.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《屯留矿抽放说明书修改.docx（75页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
屯留矿抽放说明书修改
山西潞安矿业集团公司屯留矿井
瓦斯抽放工程修改初步设计
说明书
煤炭科学研究总院重庆分院
二00五年三月
山西潞安矿业集团公司屯留矿井
瓦斯抽放工程修改初步设计
说明书
工程编号：
C1004
工程规模：
200m3/min
院长邵军研究员
主管院长胡千庭研究员
所长文光才研究员
项目负责杜子健高工
报告编制龙伍见高工
煤炭科学研究总院重庆分院
二00五年三月
参加设计及检查人员名单
专业
设计人员
检查人员
工艺
龙伍见
高工
杜子健
霍春秀
龙伍见
高工
高工
高工
杜子健
高工
霍春秀
高工
张志刚
工程师
周厚权
助工
李新建
助工
总图
王次依
高工
屈仁贵
高工
给排水
张捷
助工
沈仁璋
工程师
暖通
沈仁章
工程师
余天利
高工
土建
王次依
高工
孙光军
高工
通讯、电气
赵春彗
高工
经济
王小飞
造价工程师
目录
前言………………………………………………………………………1
第一章矿井概况…………………………………………………………3
第一节井田概况…………………………………………………3
第二节煤层赋存情况………………………………………………4
第三节地质构造情况………………………………………………5
第四节矿井开拓与开采……………………………………………6
第五节矿井通风情况………………………………………………7
第六节矿井瓦斯涌出情况…………………………………………8
第二章抽放瓦斯设计参数………………………………………………9
第一节煤层瓦斯基本参数…………………………………………9
第二节矿井瓦斯储量………………………………………………14
第三节矿井瓦斯可抽量……………………………………………15
第四节矿井瓦斯涌出量……………………………………………17
第五节瓦斯抽放规模及服务年限…………………………………23
第三章抽放方法设计……………………………………………………24
第一节瓦斯来源分析………………………………………………24
第二节抽放瓦斯方法选择…………………………………………25
第三节抽放参数的确定……………………………………………29
第四节抽放钻孔布置及施工………………………………………35
第五节抽放面配置、抽放量及钻孔工程量预计…………………39
第六节抽放施工设备选型…………………………………………47
第四章瓦斯抽放系统计算及设备选型…………………………………47
第一节抽放管路系统的选择及计算………………………………47
第二节抽放设备选型计算…………………………………………51
第五章瓦斯利用系统设计………………………………………………54
第一节瓦斯利用途径及方案………………………………………54
第二节瓦斯利用输配系统布置……………………………………55
第三节储配站………………………………………………………56
第六章地面工程…………………………………………………………58
第一节抽放站工业场地总平面布置………………………………58
第二节抽放站建筑…………………………………………………59
第三节设备安装及管网布置………………………………………64
第四节给水（含水软化处理）排水…………………………………65
第五节采暖、供热及通风…………………………………………69
第七章供电及通讯………………………………………………………72
第一节抽放站供配电及照明………………………………………72
第二节通讯…………………………………………………………73
第八章瓦斯抽放监测及控制……………………………………………75
第一节抽放监测设计内容…………………………………………75
第二节抽放监测系统设计总体方案………………………………75
第三节抽放监测系统设计…………………………………………76
第九章工程建设分步实施及建设工期…………………………………80
第一节工程建设分步实施…………………………………………80
第二节建设工期……………………………………………………80
第十章 环境保护…………………………………………………………82
第一节抽放瓦斯工程对环境的影响 …………………………… 82
第二节污染防治措施………………………………………………82
第三节抽放站绿化…………………………………………………83
第十一章抽放瓦斯组织管理及安全措施………………………………84
第一节组织管理……………………………………………………84
第二节安全措施……………………………………………………85
第十二章技术经济………………………………………………………86
第一节劳动定员……………………………………………………86
第二节投资概算及资金筹措………………………………………87
第三节生产费用成本估算…………………………………………89
第四节销售收入、税金及利润估算………………………………90
第五节财务评价……………………………………………………91
附录：
1.潞安矿业集团屯留矿井3#煤层瓦斯抽放工程设计委托书
2．关于对《屯留矿井瓦斯抽放工程初步设计》的审查意见
附件：
1.潞安矿业集团公司屯留矿井瓦斯抽放工程修改初步设计概算书
2.潞安矿业集团公司屯留矿井瓦斯抽放工程修改初步设计主要机电设备及器材目录
附图目录
序号
图纸名称
图号
比例
1
瓦斯抽放管路敷设系统图
C1004－298－1
示意图
2
地面抽放管路敷设平面图
C1004－298－2
1:
500
3
井下瓦斯管路敷设平面图
C1004－298－3
1:
5000
4
瓦斯利用管路敷设平面图
C1004－298－4
1:
1000
5
抽放方法示意图
C1004－173－1
示意图
6
抽放模块布置平面图
C1004－173－2
1:
10000
7
瓦斯抽放站总平面布置图
C1004－972－1
1:
500
8
瓦斯泵房平面图
C1004－690－1
1:
100
9
瓦斯泵房立面图
C1004－690－2
1:
100
10
瓦斯泵房1-1剖面图
C1004－690－3
1:
100
11
变配电所平立剖面图
C1004－673－1
1:
100
12
锅炉房平剖面图
C1004－661－1
1:
100
13
瓦斯泵房设备布置平面图
C1004－299－1
1:
100
14
瓦斯抽放站10kV配电所配电系统图
C1004－213/972－1
示意图
15
瓦斯抽放站10/0.4kV变电所系统图
C1004－213/972－2
示意图
16
瓦斯抽放站10kV变、配电所设备布置图
C1004－213/972－3
1:
50
17
瓦斯抽放站室外动照线网图
C1004－213/972－4
1:
500
18
瓦斯抽放站给排水总平面图
C1004－813－1
1:
500
19
瓦斯抽放站消防布置平面图、系统图
C1004－813－2
1:
100
20
瓦斯抽放站供热总平面图
C1004－812/972－1
1:
500
21
瓦斯抽放监测系统图
C1004－275－1
示意图
前言
潞安矿业（集团）公司屯留矿井开采3#煤层，矿井设计生产能力6.0Mt/a,其中一期工程设计生产能力2.7Mt/a。
目前正在进行基建施工。
根据瓦斯基本参数测定，3号煤层瓦斯含量较高，经初步预测该矿井为高瓦斯矿井，矿井瓦斯涌出量将达到470m3/min以上，瓦斯将成为制约矿井安全生产的主要因素。
因此，必须对3#煤层进行瓦斯抽放，才能降低工作面的瓦斯涌出量，保证矿井安全生产。
为了保证矿井安全生产，并为矿井尽快达产创造有利条件，急需建立矿井瓦斯抽放系统。
为此，潞安矿业集团公司决定建立屯留矿井瓦斯抽放系统。
受潞安矿业集团公司的委托，煤炭科学研究总院重庆分院承担了潞安矿业集团公司屯留矿井瓦斯抽放工程设计。
我院于2004年12月中旬完成了屯留矿瓦斯抽放工程初步设计文件的编制工作。
2004年12月23日潞安矿业（集团）公司组织有关人员在屯留矿对初步设计文件进行了评审，并提出了审查意见。
根据“审查意见”我院又组织设计人员对初步设计进行了修改。
现已完成修改初步设计文件的编制工作。
一、编制设计的依据
1.潞安矿业集团公司2004年10月提供的《潞安矿业集团公司屯留矿井3#煤层瓦斯抽放工程设计委托书》（以下简称《设计委托书》）。
2.煤炭科学研究总院重庆分院2003年10月编制的《潞安矿业集团公司屯留煤矿3#煤层瓦斯基本参数测定报告》（以下简称《参数测定报告》）。
3.煤炭科学研究总院重庆分院2004年7月编制的《潞安矿业（集团）有限责任公司屯留煤矿瓦斯抽放可行性研究报告》（以下简称《抽放可研报告》）。
4.煤炭科学研究总院重庆分院2004年7月编制的《屯留煤矿瓦斯涌出综合治理技术方案研究研究报告》（以下简称《瓦斯治理研究报告》）。
5.潞安矿业（集团）有限责任公司屯留矿井2004年10月提供的其他设计资料和基础数据。
6．关于对《屯留矿井瓦斯抽放工程初步设计》的审查意见（以下简称《审查意见》）。
二、设计的主要技术经济指标
1.矿井相对瓦斯涌出量：
34.06m3/t.d
2.设计瓦斯抽放量：
200m3/min
3.瓦斯抽放站占地面积：
1.01ha
4.抽放工程静态投资：
13725.14万元（其中初期6614.51万元）
抽放工程：
6721.18万元
建筑工程：
347.83万元
设备购置费：
2067.06万元
安装工程：
3622.63万元
工程建设其他费用：
966.45万元
5.抽放系统服务年限：
81.5年
第一章矿井概况
第一节井田概况
一、位置与交通
屯留井田位于山西省屯留、襄垣县境内，潞安矿业（集团）公司西部。
矿区对外交通有太（原）焦（作）铁路、邯（郸）长（治）铁路和太（原）洛（阳）公路。
太焦铁路经矿区东部由北向南通过，太焦铁路的夏店站距潞矿集团约7km，距五阳站16km。
以夏店站为起点距太原市约230km，距焦作市约204km，距邯郸市约216km。
本矿选煤厂距邯长铁路长治站约29km。
屯留矿井在潞矿集团西南23km处的后庄村北，距长治市约35km，距常村矿约11km。
屯留县城在井田东南部6km处,有公路通往太原、临汾、长治等市，交通比较方便。
二、井田范围和煤炭储量
1.井田范围
屯留矿井田井界为：
北与文王山断层为界，南以西魏正断层西端点与坐标点（X=4015350,Y=38392000）连线为界；西以经线38392000为界，东以经线3840200为界。
井田走向长约16Km，倾斜宽10km，面积160.24km2。
2.煤炭储量
矿井煤炭地质储量为1528.28Mt，可采储量为679.93Mt。
其中3#煤层地质储量为1281.98Mt，可采储量为636.04Mt。
详见表1－1－1。
表1－1－1矿井煤炭储量汇总表
煤层号
煤炭地质储量（Mm3）
煤炭可采储量（Mm3）
备注
3
1281.98
636.04
9
48.17
2.75
12
21.57
15-2
38.46
11.36
15-3
138.10
29.78
合计
1528.28
679.93
三、矿井设计生产能力和服务年限
屯留矿井设计生产能力6.0Mt，其中一期矿井设计生产能力为2.7Mt/a。
矿井服务年限为80.9a，其中3号煤层服务年限为75.7a。
第二节 煤层赋存情况
井田范围内的煤层主要分布在下二叠统山西组和上石炭统太原组，共含煤19层，煤层总厚度14.62m，含煤系数9.21%。
其中可采煤层5层：
3#、9#、12#、15-2、15-3煤层，平均总厚度9.44m。
各煤层厚度如下：
3#煤层：
位于二叠系山西组下部，为上煤组，厚5.0～7.25m，一般5.99m。
煤层稳定，顶板一般为泥岩、砂质泥岩，底板为黑色泥岩、粉砂岩，老底为中细粒砂岩，夹矸0～3层，一般1层，厚0.27m，属结构简单至较简单煤层。
9#煤层：
位于石炭系太原组中部K3石灰岩之上，下距12#煤层7.62～35.68m，平均13.38m。
煤层厚度0.0～2.07m，平均0.52m。
顶底板皆为泥岩，为不稳定型局部可采煤层。
12#煤层：
位于石炭系太原组二段中部K3石灰岩之上，下距15-2煤层24.80～45.12m，平均29.9m。
煤层厚度0.0～1.95m，平均0.71m。
仅在井田中部可采。
顶板为泥灰岩，属不稳定型局部可采煤层。
15-2煤层：
位于太原组一段下部，下距15-3煤层0.8～5.5m，平均为2.62m，煤层仅在东北、东南部局部可采，顶、底板皆为泥岩层，属不稳定型局部可采煤层。
15-3煤层：
位于太原组一段下部，煤层厚度0～2.95m，平均1.18m，井田内分南、北两片可采。
顶、底板为泥岩、炭质泥岩。
该煤层属不稳定型局部可采煤层。
煤层倾角3～15º，平均倾角9º，属缓倾斜煤层，井田内各采区煤层产状变化较大。
煤层近南北走向，向西端倾覆。
第三节地质构造情况
潞安矿区位于沁水煤田东部中段，处于华北断块区吕梁—太行断块沁水块坳东部次级构造的沾尚～武乡～阳城北北东向褶皱带中段，晋获断裂带西侧。
矿区主体部分为新生代叠加的长治新裂陷，屯留井田位于新裂陷西北部。
矿区主体构造线近南北，以褶曲为主，向斜紧密，背斜开阔，断裂较少，地层走向近南北，倾向西且略有起伏，倾角3～15º。
一、褶曲
井田内褶曲以北北东～南北向为主，贯穿全井田的褶曲自西向东依次有坪村向斜、余吾背斜、余吾向斜、苏村背斜及屯留向斜。
其中以西部的坪村向斜和东部的苏村背斜构成井田内煤层起伏的基本形态。
此外，还有东邓向斜和墙则背斜。
二、断层
井田内揭露的断层共33条，其中正断层10条，逆断层3条。
落差大于30m的断层有9条（包括井田南北的边界断层），30～10m的断层有20条，落差小于10m的有4条。
三、陷落柱
井田内已发现的陷落柱有6个。
总之，井田地质构造简单。
第四节矿井开拓与开采
一、开拓方式
矿井采用立井开拓方式，矿井达产时布置主、副立井、北进风井及2个回风立井，其中，主立井、副立井和西回风立井设在矿井工业场地中，北进、回风立井设在矿井北风井工业场地。
全井田划分为1个主要水平和1个辅助水平，主要水平标高为+400m，辅助水平标高为+200m，主水平与辅助水平以+400m水平西南石门、暗斜井和西南集中胶带输送机巷联系，采区采用上、下山准备方式。
根据3号煤层的赋存特点、煤层顶底板的岩性及煤层硬度，结合井下主、辅运输方式，井下大巷除轨道大巷沿3#煤层底板岩石布置外，其余巷道沿3号煤层布置。
初期开采区域共布置5条大巷，其中1条为胶带机大巷，1条为轨道运输大巷，1条为进风大巷，2条为回风大巷，胶带输送机大巷及轨道运输大巷兼进风。
二、采区布置与开采顺序
全井田共划分12个采区，北翼4个采区，南翼8个采区；+400m水平10个采区，+200m辅助水平2个采区。
其中双翼采区6个，单翼采区6个。
采区一翼的走向长度在1000～3000m。
采区接替顺序：
尽量保持矿井南、北两翼采区开采的平衡。
根据与井筒的位置关系由近及远接替。
采区内开采顺序：
从大巷附近由近而远向井田东、西境界接替。
矿井达产时，共布置2个采区，以2个综采放顶煤工作面（能力分别为2.9Mt/a和2.6Mt/a）和5个煤巷综掘面（能力约0.66Mt/a）。
回采工作面走向长1000～3000m，倾斜长200m。
工作面设计年产量3.0Mt。
每个回采工作面布置5条巷道，靠工作面下侧的3条巷道为进风巷道，靠工作面上侧的2条巷道为回风巷。
三、采煤方法与顶板管理
矿井目前只开采3#煤层，采煤方法为走向长壁采煤法，生产方式为综采放顶煤，顶板管理方法为全面冒落法管理顶板。
第五节矿井通风情况
一、通风方式
矿井通风方式初期为中央并列抽出式，矿井达到设计生产能力时采用混合式（中央并列和中央分列）通风。
根据井田面积大，工作面产量高，生产集中及瓦斯涌出量大等特点，矿井后期采用分区式通风系统。
矿井达产时共有5个井筒，主立井、副立井和西回风立井位于工业场地内，北回风立井位于北风井场地内。
主、副立井进风，西、北回风立井回风。
二、矿井供风量
矿井设计供风量753m3/s。
回采工作面设计供风量为70m3/s，综掘工作面设计供风量为27.5m3/s。
第六节矿井瓦斯涌出情况
目前该矿还在进行巷道掘进施工，因掘进巷道还不是太多、开拓巷道均采用喷浆处理，所以，矿井瓦斯涌出量还比较小，矿井绝对瓦斯涌出量只有9m3/min左右。
当矿井投产时，由于产量高，矿井瓦斯涌出量将大幅度增加。
第二章
抽放瓦斯设计参数
第一节煤层瓦斯基本参数
煤层瓦斯基本参数包括煤层瓦斯压力、瓦斯含量、钻孔自然瓦斯涌出量、钻孔瓦斯涌出衰减系数、煤层透气性系数、煤的工业分析、瓦斯吸附常数、煤的孔隙率、煤的瓦斯放散初速度、坚固性系数及钻孔瓦斯组分等参数。
一、矿井3#煤层瓦斯基本参数测定情况
重庆分院《潞安矿区3#煤层瓦斯赋存及涌出预测研究研究报告》提供的在屯留矿井底车场附近南翼胶带机巷进行的煤层瓦斯基本参数测定结果为：
原煤瓦斯含量：
8.4～8.63m3/t，平均8.51m3/t
残存瓦斯含量：
2.37m3/t
煤层瓦斯原始压力：
0.42～0.45MPa
钻孔瓦斯流量衰减系数：
0.0811～0.2525d-1
煤层透气性系数：
0.524～1.7415m2/MPa2·d
百米钻孔瓦斯涌出量：
0.015～0.037m3/min·hm
瓦斯放散初速度△P：
20
煤的坚固性系数：
f=0.44～0.53
煤的空隙率：
4.93～6.71％
是否处于沼气带：
处于沼气带
抽放难易度：
较难抽放到可以抽放类型
煤层对瓦斯的吸附性：
吸附常数a=26.2098～31.4086m3/t，b=1.0969～1.6836Mpa-1，吸附表面积为70.0939m2/g，吸附能力很强。
2004年，中国矿业大学在南二胶带大巷及余吾断层附近测定3#煤层的瓦斯含量为7.18～7.80m3/t。
鉴于上述两个单位测定3#煤层瓦斯含量的结果较为接近，从保证矿井安全的角度出发，采用相对较大的重庆分院测定结果为基础。
地勘期间采用直接法测定了3#、12#、15-2、15-3煤层的瓦斯含量，其结果见表2-1-1。
表2－1－1地勘期间煤层瓦斯含量测定结果表
煤层编号
可燃基瓦斯含量
（m3/t·г）
原煤瓦斯含量
（m3/t）
备注
3
2.40～21.05
9.48
2.20～17.04
8.24
12
5.86～11.75
8.00
4.23～10.19
6.47
15-2
8.89～15.03
11.96
5.96～10.23
8.10
15-3
1.28～15.27
7.87
0.86～11.50
5.52
二、矿井3#煤层瓦斯赋存规律
屯留矿井田范围较大，分布着较多的褶曲构造和断层，造成煤层瓦斯赋存极不均衡。
根据地勘期间测定的瓦斯含量资料分析，在向斜轴部的瓦斯含量一般较高，在背斜轴部的瓦斯含量一般较低。
这次在井底车场附近的南翼胶带机巷，采用间接法测定3#煤层瓦斯含量，共打5个钻孔，测得3号煤层瓦斯压力为0.42～0.45MPa，计算煤层瓦斯含量值为8.4～8.63m3/t，平均为8.51m3/t。
测定结果比较接近，较真实地反映了测定区域的瓦斯含量分布情况，但并不能完全代表整个井田的瓦斯含量分布情况。
由于目前还处于基建施工阶段，掘出的巷道较少，不可能在较大范围内打更多的钻孔来测定煤层瓦斯压力。
为此，可以利用地质勘探期间所测瓦斯含量与建井期间实测瓦斯含量进行对比分析，寻找相关系数，然后以地勘中所测瓦斯含量为基础，预测各区域的瓦斯含量平均值。
从屯留井田3#煤层地质勘探钻孔上可以找到，在测定区域附近、埋深为494～530m的地质勘探钻孔（902、903、1103钻孔）所测定的瓦斯含量为5.53～9.76m3/t.г（可燃基），换算成原煤瓦斯含量为4.96～8.34m3/t,平均为6.13m3/t，则瓦斯含量修正系数为K=1.39（与重庆分院测定结果比较）。
全矿井3#煤层修正后的瓦斯含量值见表2－1－2。
表2－1－2地勘期间煤层瓦斯含量测定及与实测比较修正结果表
煤层编号
可燃基瓦斯含量
（m3/t·г）
原煤瓦斯含量
（m3/t）
修正后的原煤瓦斯含量（m3/t）
3
2.40～21.05
9.48
2.20～17.04
8.24
3.06～23.69
11.45
12
5.86～11.75
8.00
4.23～10.19
6.47
5.88～14.16
8.99
15-2
8.89～15.03
11.96
5.96～10.23
8.10
8.28～14.22
11.26
15-3
1.28～15.27
7.87
0.86～11.50
5.52
1.20～15.99
7.67
《瓦斯治理研究报告》对屯留矿井3#煤层各钻孔的埋藏深度与瓦斯含量的分析如图2-1所示，得出了如式2-1所示的瓦斯含量与煤层埋藏深度关系。
图2-1屯留矿3#煤层瓦斯含量与埋深关系
W=0.028H-3.8531（2-1）
式中H——煤层埋藏深度（450.08m≤H≤901.4m），m。
三、矿井其它煤层瓦斯含量
因矿井还未开拓除3#煤层外的其它煤层，其瓦斯含量无实测值。
根据《瓦斯治理研究报告》，将3#煤层瓦斯含量测值与地勘测定瓦斯含量的关系运用到矿井其它各煤层，利用各煤层地勘测定瓦斯含量经校正后确定各煤层的原始瓦斯含量，结果见表2-1-2所示。
四、设计所需的煤层瓦斯含量
1．矿井各煤层平均瓦斯含量的取值
根据相关规范，计算矿井煤层瓦斯含量时采用煤层地质储量与矿井煤层平均瓦斯含量来计算。
矿井各煤层平均瓦斯含量如表2-1-２所示。
2．预测矿井瓦斯涌出量所使用的3#煤层瓦斯含量的取值
在进行瓦斯涌出量预测时，如果按瓦斯含量平均值进行计算，其值偏小，不利于矿井安全生产；如果按瓦斯含量最大值计算，其值偏大，缺少代表性。
分析表明，在全矿井3#煤层的67个地勘钻孔揭露煤层的埋藏深度大于704m的只有4个钻孔,说明全矿井3#煤层的埋藏深度基本在704m以内，根据图2-1可得，此埋藏深度下煤层的瓦斯含量为15.87m3/t。
从图2-1也可得知，其中25个点有23个点的瓦斯含量在15.87m3/
升级会员 