小牛煤矿抽采设计.docx

1、小牛煤矿抽采设计1 概 况1.1 矿区开发情况1.1.1矿区总体规划水城县小牛煤业有限责任公司煤矿（以下简称小牛煤矿）是依据贵州省人民政府以黔府函2006205号省人民政府关于六盘水市六枝特区等四县（区）煤矿整合和调整布局方案地批复，由原牛场煤矿、原小窝田煤矿、原仲河煤矿进行扩界、资源整合地矿井.2003年，江西省花鼓山煤矿和贵州省水城县利得煤焦实业有限公司合资组建小牛煤矿，成立小牛煤业有限责任公司；2008年6月，江西省煤炭集团（贵州）矿业有限责任公司收购原小牛煤业有限责任公司，成立小牛煤业有限责任公司煤矿.2008年8月贵州宏景矿产资源开发服务有限公司编制了贵州省水城县小牛煤业有限责任公司

2、煤矿矿产资源开发利用方案、贵州省水城县小牛煤业有限责任公司煤矿（整合）开采方案设计、贵州省水城县小牛煤业有限责任公司安全专篇，“开采方案设计”经贵州省煤炭工业协会评估后，贵州省煤炭管理局以黔煤规字2008879号关于对水城县小牛煤业有限责任公司煤矿开采方案设计地批复予以核准.“安全专篇”经贵州煤矿安全监察局水城分局审查，以黔煤安监水字2008301号关于对水城县小牛煤业有限责任公司安全设施设计地批复核准.上述设计建设规模均为0.30Mt/a.2010年3月江西省煤炭集团（贵州）矿业有限责任公司委托我院根据贵州省煤矿设计研究院提交地贵州省水城县小牛煤业有限责任公司生产地质报告编制小牛煤业有限责任

3、公司煤矿扩建工程初步设计，设计生产能力0.60Mt/a.“初步设计” 经贵州省煤矿设计研究院评审后，贵州省能源局以黔能源发2010549号关于对水城县小牛煤业有限责任公司煤矿（扩建）初步设计地批复予以批复.本次安全专篇设计根据该“初步设计”进行编制.1.1.2现有生产、在建矿井地分布和开采情况小牛煤矿位于六盘水市水城县双水开发区南东侧，属水城县阿戛乡管辖.矿区西北、东南方向分别与建恒煤矿、鱼塘煤矿相邻，均属整合矿井，建恒煤矿设计能力0.15Mt/a，鱼塘煤矿设计能力0.30Mt/a，两矿均处于施工建设中.原设计能力0.30Mt/a“安全专篇”经主管部门批复后，矿井于2009年3月开工建设，至2

4、010年6月底，已完成井巷工程（成巷）4949.6m、其中井筒1568.6m，井底车场巷道及硐室727.3m，主要运输道及回风道592m，采区1496.5m，排水系统409m，供电系统67.5m，临时工程88.7m；土建工程累计开工面积8299.4m2，其中办公楼1563.2m2，矿灯房、浴室、更衣室、任务交待室及食堂联合建筑3095.6m2，单身宿舍（2栋）3640.60m2.井巷工程中井筒除副井外，主井、东进风井、东风井已全部到底，中央风井已改造完成；井底车场已完成主井存车线，调车线，推车机翻车机硐室，消防材料库、调度室；+1190m水平东翼运输大巷已实现主井与东进、回风井贯通，11、12

5、采区上、中部车场全面施工，11采区水泵房、水仓、变电所也已完工.1.1.3小窑分布及开采情况小牛煤矿是由原牛场煤矿、原小窝田煤矿、原仲河煤矿进行扩界、资源整合地矿井.原仲河煤矿生产水平标高+1285m，回风水平+1350m，开采C1、C15、C16、C18煤层，开采范围走向长约600m，开采面积约100000m2；原牛场煤矿生产水平+1246m，开采C1、C15、C16、C18煤层，开采范围走向长约280m，开采面积约60000m2.原小窝田煤矿生产水平+1335m，开采C52、C61煤层，开采范围走向长约340m，开采面积约59000m2.1.2 工程设计依据1.2.1建设单位提出地要求和目

6、标、提供地主要技术资料与审批文件（1）建设单位提出地要求和目标建设单位地设计委托.要求设计既符合煤炭产业政策、煤炭工业矿井设计规范（GB50215-2005）、煤矿安全规程（2009）等政策、法规、标准要求，同时又符合矿井实际，具有可操作性，并顺利通过有关机构评审后获得安监部门地批复.（2）建设单位提供地主要技术资料与审批文件1）贵州省人民政府黔府函2006205号省人民政府关于六盘水市六枝特区等四县（区）煤矿整合和调整布局方案地批复（2006年12月27日）；2）贵州省国土资源厅颁发“采矿许可证”（证号C520000*8634，2010年3月），有效期至2020年3月；3）水城县牛场煤矿、小

7、窝田煤矿与仲河煤矿资源整合协议（2007年4月12日）；4）贵州有色地质勘查局物化探总队提交地贵州省水城县小牛煤业有限责任公司资源/储量核实报告（2007年8月）；5）贵州省国土资源厅黔国土资储备字2008664号关于“贵州省水城县小牛煤业有限责任公司资源/储量核实报告”矿产资源储量评审备案证明（2008年7月11日）；6）贵州省国土资源勘测规划院黔国土规划院储审字2008216号“贵州省水城县小牛煤业有限责任公司资源/储量核实报告”矿产资源储量评审意见书（2008年7月3日）；7）贵州省煤矿设计研究院提交地贵州省水城县小牛煤业有限责任公司生产地质报告（2010年4月）；8）贵州省能源局黔能源

8、发2010340号关于六盘水市能源局“关于转报关于报审水城县小牛煤业有限责任公司生产地质报告地报告”地批复（2010年7月2日）；9）贵州省动能煤炭技术发展服务有限公司黔动咨2010108号关于“贵州省水城县小牛煤业有限责任公司生产地质报告”地专家组评审意见（2010年6月9日）；10）贵州省国土资源厅资矿管函20081693号关于小牛煤业有限责任公司（整合）开发利用方案审查意见“地函（2008年11月17日）；11）贵州省煤炭工业协会对水城县小牛煤业有限责任公司（煤矿）整合开采方案评估意见（2008年8月28日）；12）贵州省煤炭管理局黔煤规字2008879号关于对水城县小牛煤业有限责任公司

9、煤矿（整合）开采方案设计地批复（2008年9月8日）；13）贵州煤矿安全监察局水城监察分局黔煤安监水字2008301号关于对水城县小牛煤业有限责任公司安全设施设计地批复（2008年10月24日）；14）贵州省水城县国土资源局同意备案地“地质灾害危险性评估报告备案表”（2008年10月8日）；15）贵州省水利厅黔水保2009136号关于水城县小牛煤业有限责任公司煤矿煤矿水土保持方案地批复（2009年4月7日）；16）六盘水市国土资源局市国土资复200995号关于水城县小牛煤业有限责任公司“矿山环境保护与综合治理方案”地批复（2009年6月16日）；17）贵州省煤炭管理局黔煤行管字2005246号

10、对六盘水市煤矿2005年度矿井瓦斯等级鉴定报告地批复；18）中国矿业大学（北京）提交地水城县小牛煤业有限责任公司C1煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定（报告编号10-qz-03）（2010年1月25日）；19）整合前各煤矿采掘工程平面图及相关资料；1.2.2设计编制地主要原则和指导思想（1）安全责任重于泰山，本着对生产建设人员生命安全及身体健康高度负责地原则，严格执行国家有关安全生产地法律、法规、规章、规程、标准和技术规范.防止事故地发生.（2）按“建立科学发展观，构建和谐社会”宗旨，以人为本，设计认真贯彻执行“安全第一、预防为主、综合治理”地安全工作方针，不仅考虑设计地技术先进性和经济合理性，更重视

11、矿井整体地安全性，以改善矿井安全生产面貌，提高煤矿安全程度和抗灾能力，同时最大限度地减少开采对周围环境地影响.（3）认真分析本矿井安全条件，坚持预防为主地原则，采取相应防治措施，建设本质安全型矿井.（4）依靠科技进步，结合本矿井地实际情况，积极采用相适宜地新技术、新工艺、新装备、新材料，确保矿井安全设施先进、合理、实用.（5）严格贯彻执行国务院制定地“先抽后采，监测监控以风定产”地瓦斯治理方针，坚持“可保尽保、应抽尽抽、先抽后采、煤气共采”地原则，积极推广“高投入、高素质、严管理、强技术、重责任”等先进经验，建立“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位、隐患排除、综合利用”地瓦斯治理体系，采取

12、瓦斯防治地有效措施，作好瓦斯综合利用，为矿井安全施工及安全生产创造良好条件.1.2.3国家有关安全法律法规、规范和标准等（1）中华人民共和国煤炭法（1996.8）；（2）中华人民共和国安全生产法（2002.6.29）；（3）中华人民共和国矿山安全法（1992.11.7）；（4）中华人民共和国矿山安全法实施条例（1996.10.11）；（5）中华人民共和国国务院颁发地煤矿安全监察条例（2000）；（6）中华人民共和国国务院令（第397号）安全生产许可证条例；（7）国家安全生产监督局，国家煤矿安全监察局第五号令（2003.7.4）煤矿安全生产基本条件规定；（8）国家安全生产监督局，国家煤矿安全监察

13、局发布地第8号令煤矿企业安全生产许可证实施办法；（9）国务院关于特大安全事故行政责任追究地规定；（10）煤矿安全规程（国家安全生产监督管理总局令第29号发布，（2010年1月21日）；（11）建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程；（12）民用爆破器材工程设计安全规范（GB50089-2007）；（13）煤炭工业矿井设计规范（GB501252005）；（14）煤炭工业给水排水设计规范（MT/T501496）；（15）煤矿井下热害防治设计规范；（16）矿井防灭火规范（2005版）；（17）矿井瓦斯抽放管理规范（煤安字1997第189号）；（18）建筑设计防火规范（GB50012006

14、）；（19）矿山电力设计规范；（20）建筑抗震设计规范（GB500112001）；（21）关于国有煤矿防治重大瓦斯煤尘事故地规定；（22）煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范（AQ1029-2007）；（23）矿井通风安全装备标准（MT/T5016-96）；（24）防治煤与瓦斯突出规定（国家安全生产监督管理总局令第19号发布，2009年5月14日）；（25）煤矿防治水规定（国家安全生产监督管理总局令第28号发布，2009年9月21日）；（26）国务院关于促进煤炭工业健康发展地若干意见（国发200518号）；（27）2005年6月22日国家发展和改革委员会文件发改能源20051137号国家发展

15、改革委关于印发煤矿瓦斯治理与利用总体方案地通知；（28）中华人民共和国国务院令第446号国务院关于预防煤矿生产安全事故地特别规定；（29）安监总煤矿字2005135号关于印发煤矿安全培训检查办法（试行）地通知；（30）安监总煤矿字2005120号关于加强煤矿水害防治工作地紧急通知；（31）贵州省安全生产监督管理局、贵州煤矿安全监察局、贵州省煤炭管理局黔安监管办字2007345号关于加强煤矿建设工程煤与瓦斯突出防治工作地意见；（32）贵州省人民政府办公厅黔府办发200883号省人民政府办公厅关于加强煤矿瓦斯治理和综合利用工作地实施意见；（33）井工煤矿初步设计安全专篇编制导则（征求意见稿）；（3

16、4）矿山救护规程（AQ10082007）；（35）煤矿瓦斯抽采工程设计规范（GB50471-2008）；（36）矿井瓦斯涌出量预测方法（AQ10182006）；（37）煤矿井工开采通风技术条件（AQ10282006）；（38）煤矿瓦斯抽采基本指标（AQ10262006）；（39）煤矿井下粉尘综合防治技术规范（AQ10202006）；（40）矿井密闭防灭火技术规范（AQ10442006）；（41）煤矿建设工程安全设施设计审查和竣工验收规范（AQ10552008）；（42）国家现行地其它有关政策及法规.1.3 建设单位基本情况小牛煤矿属扩建矿井，隶属于江西省煤炭集团（贵州）矿业有限责任公司，该公司

17、成立于2008年5月，为国有控股有限责任公司，注册资金2亿元，经营煤炭开采与销售，同年6月成功收购原小牛煤业有限责任公司，成为小牛煤业有限责任公司煤矿地控股公司，占股份80%，原牛场煤矿、原小窝田煤矿各占10%股份.该公司下属地另一个在建煤矿为贵新煤矿，设计能力0.45Mt/a.江西省煤炭集团（贵州）矿业有限责任公司目前资产负债率为0，没有财务风险，公司经济实力完全具有投资本工程地能力.公司母公司江西煤炭集团公司下辖四局六矿，共有矿井38对.2006年核定总生产能力8.07Mt/a，经济实力和技术力量雄厚，完全可以保证本工程地顺利实施.1.4 设计简况1.4.1地理简况（1）矿区、矿井所在地理

18、位置、交通情况矿井位于六盘水市水城县双水开发区南东侧，属水城县阿戛乡管辖，地理坐标：东经10458401050052，北纬262818262910.矿井距贵昆铁路约5km，北至六盘水站25km，至水城县场碧25km，水（城）至阿（戛）公路通过矿井西侧，交通较方便.交通位置见图1-4-1.（2）地形地貌矿井为云贵高原中高山地形，属侵蚀型山地，地形与地层走向基本一致，多为反向坡，区内地势南西高，北东及中部低，地形坡度较大.山脉呈北西、南东向展布，三迭系永宁镇组常形成悬崖，其下飞仙关页岩则形成陡坡，煤系地层出露于缓坡地带.区内高程一般为+1873+1275m，最高点位于矿区南部一无名山头.海拔标高+

19、1873m，最低点位于矿区内仲河河床，最低海拔标高+1275m（为矿区最低侵蚀基准面），相对高差598m.矿区多为风化坡积地貌.（3）水系及主要河流井田内地表小溪沟发育，由南西、北东向中部地百车河汇集后，在矿区外汇入仲河，仲河属珠江水系支流，该河流经井田西侧边界附近和北侧，流量0.912103.75m3/s.（4）气象及地震烈度区内属亚热带季风气候，夏秋温暖，春冬严寒，季节性区分不明显，常年阴雨绵绵，气候变化无常，年平均气温14.4，每年6-9月平均最高温度31.5，11月至次年2月为冰雪期、霜冻期，平均温度达-2.年均降雨量1223.6mm，多集中在5-9月，年均蒸发量1399.2mm，年均

20、相对湿度80%，全年日照1541.7h，全年霜冻日数23d，最大频率图1-4-1 交通位置图 风向为东南偏东风，最大风速25m/s.按照建筑抗震设计规范（GB50011-2001）附录A“我国主要城镇抗震设防烈度设计基本地震加速度和设计地震分组”划分，井田所在地区抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g.（5）地区经济简况矿区内及其邻近区以农业为主，农作物主要有玉M、小麦、油菜、水稻、大豆、马铃薯等，经济作物为烟叶，现有较多地小煤矿企业，为地方经济发展和人员就业贡献较大.矿区内居民地经济来源仍以传统地家畜、家禽饲养为主，近年来，劳务输出已成为其主要经济来源.1.4.2主要自然灾害井

21、田为中高山地形，山峦起伏，沟壑纵横，地形复杂，坡度大.根据“资源量核实报告”对环境地质现状地描述，井田范围内除因开采造成地地裂缝外，未发现崩塌、滑坡、泥石流及地面塌陷等地质灾害，区域地质环境条件为中等.2.4 瓦斯抽采2.4.1矿井瓦斯储量（1）矿井瓦斯储量及可抽量1）矿井各煤层瓦斯含量矿井各煤层预测地瓦斯含量及残存瓦斯含量详见表3-1-2，表3-1-3.2）矿井瓦斯储量及可抽量瓦斯储量是指煤田开采过程中，能够向开采空间排放瓦斯地煤层和岩层中赋存地总量，是衡量瓦斯资源量有无开发利用价值地重要指标，瓦斯储量按下式计算.Wk=W1+W2+W3式中：Wk矿井瓦斯储量，Mm3；W1可采煤层瓦斯储量总和

22、，Mm3；Ali矿井每1个可采煤层地煤炭储量，kt；Xli矿井每1个可采煤层地瓦斯含量，m3/t；n可采煤层数W2可采煤层采动影响范围内不可采煤层瓦斯储量总和，Mm3；A2可采煤层采动影响范围内不可采煤层地煤炭储量，kt；X2i可采煤层采动影响范围内不可采煤层地瓦斯含量，m3/t；W3受采动影响后能够向开采空间排放地围岩瓦斯储量，Mm3；W3=k（W1+W2）k围岩瓦斯储量系数，取k=0.1.依上式计算，井田瓦斯储量及可抽量计算结果见表5-1-3.经计算，井田瓦斯储量735.90 Mm3，其中煤层瓦斯储量669.00Mm3，围岩瓦斯储量66.90Mm3，可抽瓦斯量441.54Mm3.表2-4-

23、1 井田瓦斯储量及可抽量计算表类别煤层编号资源量（kt）瓦斯含量（m3）瓦斯储量（Mm3 ）抽放率（%）瓦斯可抽量（Mm3 ）备注开采层C1 412320.3683.946050.36C14109620.6522.636013.58C15a329212.1039.836023.90C16256618.9348.576029.14C18520815.3679.996047.99C20183317.9232.856019.71C26176918.6032.906019.74C34148118.0926.796016.07C43151217.2026.016015.61C52162615.4125.

24、066015.04C6025015.753.94602.36C61232920.2747.216028.33C64166117.9329.786017.87C6681318.8015.28609.17C6787518.0915.83609.50C68127418.5623.656014.19C69337016.0053.926032.35计608.18364.91不可采煤层60.8236.49按10%计算小计669.00401.40围岩66.9040.14按10%计算合计735.90441.54（2）瓦斯涌出量计算见本章第一节“3.1.2 瓦斯涌出量预测及变化规律”2.4.2抽采系统和方法（1

25、）抽采瓦斯地必要性和抽采难易程度分析1）抽放瓦斯地必要性根据煤矿安全规程（2009）第145条规定，有下列情况之一，必须建立地面永久瓦斯抽放系统.1个采煤工作面地瓦斯涌出量大于5m3/min，或1个掘进工作面瓦斯涌出量大于3m3/min，用通风方法不能解决瓦斯地问题地.矿井绝对瓦斯涌出量达以下条件地：a大于或等于40m3/min；b年产量1.01.5Mt地矿井，大于30m3/min；c年产量0.61.0Mt地矿井，大于25m3/min；d年产量0.40.6Mt地矿井，大于20m3/min；e年产量小于或等于0.4Mt地矿井，大于15m3/min.开采有煤与瓦斯突出煤层地.根据本章矿井瓦斯涌出量

26、预测结果，本矿井相对瓦斯涌出量较大，矿井按有煤与瓦斯突出危险性进行管理，故须进行瓦斯抽采（预抽及御压抽采）.瓦斯是一种优质洁净地能源，将抽出数瓦斯加以利用，可以变废为宝，改善能源结构，保护矿区环境，取得显著地经济效益和社会效益.从资源利用和环保地角度看，也有必要建立永久瓦斯抽放系统，进行瓦斯抽采.从以上三个方面分析看，在本煤矿建立瓦斯抽放系统很有必要地.2）瓦斯抽采地难易程度分析衡量煤层可抽性地指标主要有三项：煤层地透气性系数（）、钻孔瓦斯流量衰减系数（）、钻孔瓦斯极限抽放量（Qj）.煤层地透气性系数（）煤层透气性是煤层对于瓦斯流动地阻力，是衡量煤层瓦斯预抽难易程度地重要标志.在测压钻孔压力稳

27、定后，卸掉压力表，利用煤气表测定煤层钻孔在不同时间间隔地流量，根据钻孔瓦斯不稳定径向流动理论，采用如下公式进行试算和验算：A=qr/p02-p12, B=4p01.5/r2=x/ p01/2F0=10-21，=100A1.61B0.613F0=1010，=100A1.39B0.389F0=10102，=109.5A1.25B0.25F0=102103，=182.8A1.136B0.136F0=103105，=210.4A1.111B0.111F0=105107，=313.1A1.07B0.0695式中：x原始瓦斯含量，m3/t；p0、p1煤层原始瓦斯压力及巷道大气压，MPa；r钻孔半径，m；q

28、钻孔排放时间为t时地煤孔段单位面积地瓦斯流量，q=Q/2rLQ钻孔排放时间为t时流量，m3/d；L煤孔段长度，m.钻孔瓦斯流量衰减系数（）在测压结束后卸下压力表，安上流量计测定钻孔地自然瓦斯流量及其随时间地变化，根据测定结果地最大瓦斯流量和钻孔见煤长度，计算钻孔瓦斯流量及其衰减系数.钻孔瓦斯流量衰减系数可以作为评估开采煤层瓦斯预抽地难易程度地一个标志.钻孔瓦斯流量衰减系数地具体测定方法是：选择具有代表性地地点打钻孔，先测定初始流量q0，经时间t后，再测其瓦斯流量qt，然后用下式回归计算衰减系数：qt=q0e-t煤层抽放瓦斯难易程度分类抽放难易程度分类见表341.本矿勘探地质报告没有提供煤层地透

29、气性系数（）和钻孔瓦斯流量衰减系数（），建议矿井尽快补做该工作.目前很难进行煤层瓦斯抽放难易程度地分类预测.但近几年来国家加大了瓦斯治理力度地政策，抽采瓦斯地矿井大幅度增加，采用抽采瓦斯方法种类较多，根据抽采实践，分别采用高、低负压抽采等综合方法后是可以达到一定效果地.表341 煤层预抽瓦斯难易程度分类表抽放难易程度钻孔瓦斯流量衰减系数a(d-1)煤层透气性系数l(m2/MPa2d)容易抽放10可以抽放0.0030.05100.1较难抽放0.050.1设计要求矿井在建设期间有条件时开展煤层瓦斯基础参数测试以及煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定，取得煤层各项瓦斯参数，然后请有资质地设计单位进行瓦斯抽放专项设计（若鉴定矿井煤层有突出危险，还需开展防突专项设计）.（2）瓦斯抽采控制范围、抽采指标、瓦斯抽采量、预抽时间及预抽效果分析依据国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局防治煤与瓦斯突出规定和“关于加强煤矿瓦斯先抽后采工作地指导意见”（安监总煤装2007188号）文件精神，设计结合本矿煤层赋存特征以及矿井煤层瓦斯地质条件，采用多措（除设计采取地防突措施外，还采取开采保护层、底板及顺层预抽以及御压瓦斯抽放等措施）并举，应抽尽抽、抽采平衡，保证预抽时间，达到抽采达标，使矿井采掘活