抽采达标工艺方案设计.docx

1、抽采达标工艺方案设计湘煤集团红卫矿业公司龙家山煤矿瓦斯抽采达标工艺方案2013年龙家山煤矿前 言一、概况龙家山煤矿位于湖南省耒阳市泗门洲镇，行政区划隶属耒阳市，生产能力为15万t/a。主要开采6#煤层，随着矿井深部采区开采，矿井开采强度的不断增加，矿井瓦斯涌出量也呈现逐渐增大的趋势，瓦斯突出问题已对安全生产构成威胁，仅靠通风无法解决回采工作面的瓦斯问题。针对龙家山煤矿瓦斯问题，为确保矿井安全、高效生产，特编制此抽采达标工艺方案设计。通过对本煤层的瓦斯进行综合抽放，消除瓦斯突出危险，降低工作面回风流及上隅角中的瓦斯涌出量，确保矿井安全开采。二、任务来源根据煤矿瓦斯抽采达标暂行规定第四章 第十八条

2、，通过对矿井通风瓦斯资料的收集、现场调研、实地考察及对矿井生产实际情况进行分析和方案比较，编制抽采达标工艺方案设计。三、设计的主要依据1龙家山煤矿初步设计说明书；2龙家山煤矿勘探报告；3中华人民共和国行业标准矿井抽放瓦斯工程设计规范（MT 5018-96）；4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（AQ 1026-2006）；5中华人民共和国安全生产行业标准煤矿瓦斯抽放规范（AQ 1027-2006）；6中华人民共和国行业标准煤炭工业给水排水设计规范（MT/T 5014-96）；7中华人民共和国国家标准煤炭工业矿井设计规范（GB 50215-2005）；8煤矿安全规程；9煤矿瓦斯抽

3、采达标暂行规定10龙家山煤矿提供的其它地质资料和实测资料。四、设计的指导思想1. 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；2. 尽量利用原有的巷道、已有的土地，不占用良田，不增加开拓费用；3. 设备、管材选型留有余地，能满足矿井达到设计能力时的抽放瓦斯量的需求；4. 采用的工艺技术具有先进性，且符合矿井实际。五、设计的主要内容设计的具体内容为：1龙家山煤矿瓦斯赋存情况、抽放瓦斯的可行性及必要性、抽放瓦斯方法的确定、抽放瓦斯量预计等；2瓦斯抽放管网、抽放瓦斯钻场与钻孔参数设计；3抽放瓦斯系统的设备、仪器、仪表及附属装置选型及安装设计；4矿井抽放瓦斯管理及安

4、全措施；5主要设备、材料；6工程投资概算。1 井田概况1.1 交通位置龙家山煤矿位于湖南省耒阳市东南10km处的泗门洲镇，行政区划隶泗门洲镇楼下村；地理坐标：东经11253301125402，北纬261846262210，面积4.0387km2；京广铁路在矿山西侧6km通过，在耒阳站设有白沙矿区专用运煤支线，并在该矿井设有工农车站；107国道、京珠高速公路均与京广铁路平行，矿山有公路与之相连，交通较方便；耒水穿越矿井东北段，现该河流上游约14km，下游约18km均建成低位水电站。交通位置见图1-1。图1-1 矿井交通位置图1.2 自然地理1.2.1 地形与地貌特征矿区属低山丘陵地形，为剥蚀构造

5、丘陵及堆积谷地地貌。矿井东北段为耒水一级堆积阶地地貌，56勘探线以南为低山丘陵地形，56勘探线以北为剥蚀残丘地形。最高点为矿井南端风岭形，海拔标高200.8m，最低点为耒水河漫滩，海拔标高为84.8m。最大相对高差为116m，一般相对高差为3050m。矿井丘岗地形呈南北向展布与地层走向基本一致，冲沟较发育其基本上呈东西向，丘岗坡度1040，一般约2025。残、坡积层较薄，厚度04m。森林较茂密，植被覆盖率较高。耒水一级阶地平坦，坡度05，为冲、洪积物堆积。1.2.2 水文矿区内水系发育一般，耒水由东南向西北方向在矿井的东北侧通过，历史上最大流量4887.68m3/s，最小流量约26.9m3/s

6、，河宽250400m，河床最低标高75.0m，最高洪水为86m。现上、下游均建有低水位水电站，故水位稳定，水流较平缓。刘家村小溪位于井田内中部，其发源地位于矿井西侧的差洞沟，由北向南在伍家冲转为东西，在刘家冲转为南北向，在桥边村处流入耒水，该河流为季节性小溪。满洲小溪其发源地位于坦家冲井田，在本矿井南侧的边缘的新波洞由西向东流入耒水，该河流为季节性小溪，雨季时流量也仅为6.06m3/s。矿井内水塘星罗棋布，大多数为小水塘。矿井西侧有西冲水库，其大坝的标高为107.4m，库容量约为810万m3。1.2.3 气象与地震矿区属于亚热带大陆性气候，四季分明，雨量充沛，气候温暖潮湿，霜期较短。据耒阳市气

7、象站1951 年至2010年观测资料，年最高气温在每年7、8月份，最低气温在每年12月至次年2月。最高气温41.4C (2003.8.3)，最低气温零下7.7C (1972.2.9)。年平均气温在17.1至19.4C之间。年最大降雨量1942.4mm (2002年)，年最小降雨量858.2mm (2003年)，年平均降雨量为1392.3mm，月最大降雨量769.5mm (1978.5)，月最小降雨量0mm (2003.7和2004.10)，日最大降水量341.7mm（2006.7.15），最大连续降雪13天（1969），最大积雪深度280mm（2008.1.30），年最大蒸发量1794.1mm

8、（1998），月最大蒸发量361.2mm（1998.8），日最大蒸发量14.5mm（1989.7.23）冬春季多为西北风，夏秋季多为东南风，最大风速18m/s。本区为少震区，仅于1640年冬发生过一次4级地震，震中位于永兴县至郴州市一带。近期发生有感地震二次，一次于1974年10月21日，震级1.6级，另一次是1975年9月27日，震级1.1级，属弱震区。据GB18306-2001中国地震参数区划图，本区地震动峰值加速度0.05g，地震动反映谱特征周期值为0.35s，对应地震基本烈度为VI度区。区内无滑坡、泥石流等地质灾害；煤系地层除砂岩含裂隙水外，其它均为相对隔水层，矿井水文地质条件属简单类

9、型，工程地质条件中等，环境地质条件属中等类型。地面村庄分布较广，矿区周边村庄较多，人口密集。1.2.4 电源情况矿井现有6KV变电所一座，该变电所主供电源来自珠矶滩35KV降压站，导线为LGJ-185；备有电源有两趟来自红卫35KV降压站，导线均为LGJ-120。龙家山矿井地面变电所内，设有GG-1A型高压开关柜27台，其中带电容器柜2台，母线分段柜1台，电压互感器柜2台。所外有SJ1-560/6/0.4型变压器2台。目前矿井最大负荷为1790KW。1.3 井田境界及煤炭储量1.3.1 井田境界龙家山煤矿位于湖南省耒阳市东南12km处，行政区划隶属于耒阳市泗门洲镇辖区内。耒新铁路从矿区及其附近

10、通过，与在井田西侧6km通过的京广铁路相接，耒新公路在矿区附近通过，北通耒阳，西到小水铺均与107国道相连，并经耒阳互通处与京珠高速公路相通。地理坐标：东经11253301125402，北纬261846262210。距耒阳市区12公里，距公司本部2公里。表1-1 龙家山煤矿拐点坐标表 1980（西安坐标系）拐点号XY拐点号XY12912149.59938389066.19092914864.61938388701.18222912240.59938389186.191102915076.62138388841.18332912574.602383892560191112916274.63038

11、389051.18242912794.60438389291.991122917354.63938389341.18252912794.60338389019.189132916529.63438389896.18862913644.61038389106.188142915809.62838389681.18872914064.61338389009.186152912869.60638389991.99682914701.61838388941.184162911879.59838389776.196标高：由+180m-400m，共由16个拐点圈定，矿区面积约4.0208 km21.3.2

12、 煤炭储量 矿井截止2010年底保有储量539.8万吨，其中可采储量328.2万吨，截止评估基准日（2011年8月31日），保有可采储量317.6万吨。1.4 矿井地质与煤层赋存1.4.1 矿井地层矿井出露的地层从新至老有第四系（Q）、白垩系下统红色岩组（K1）、三叠系下统大冶组（T1d）、二叠系上统大隆组（P2d）、二叠系上统龙潭组上段（P2l2）、二叠系上统龙潭组下段（P2l1）。1、第四系（Q）：分布于山坡，山沟和耒水、满州小溪两岸的低洼地带，由残积、坡积、冲积物组成，以亚粘土、粘土为主，次为风化碎块。厚016m，平均4m。与下伏地层呈不整合接触。2、白垩系（K）：本层俗称“红层”，分布

13、在56勘探线以北，岩层走向4080，倾向北西，倾角1030，与下伏地层成角度不整合接触。岩性为紫红色砂质泥岩、粉砂岩，中厚层状，近水平层理，有少许方解石脉穿插，夹较多的薄层石膏。中、上部夹有不规则的砂砾岩及砾岩，底部有一层不稳定的底砾岩，厚032m平均10.5m。6005钻孔的砾岩层出现涌水。底界有一层0.252.5m杂色粘土。层组厚393m。3、三叠系下统大冶组（T1d）为浅海相碳酸盐建造。分上、中、下三部。（1） 上部以黄色泥质灰岩为主，间夹薄层灰岩、钙质砂岩。厚250 m以上。（2） 中部以灰岩为主，夹泥灰岩、泥质灰岩，厚30.0050.00m。（3） 下部为泥灰岩、泥质灰岩，夹23层薄

14、层灰岩，底部夹泥岩。厚50.00100.00m。全组厚约400m，产头足类、瓣鳃类动物化石。与下伏地层呈整合接触。4、二叠系上统大隆组（P2d）为一套浅海相硅质岩建造。根据岩性可分为上、中、下三部分。（1） 上部为灰黑色灰褐色薄层硅质岩。致密坚硬，菱形节理发育，含较多星点状黄铁矿及方解石脉，夹硅质泥岩及硅质灰岩，厚057.00m，平均16.0m。（2） 中部为灰黑色薄层状硅质泥岩，含星点状黄铁矿，夹薄层硅质岩，厚068.10m，平均40.00m。（3） 下部为白云岩（俗称铁矿层），致密坚硬，有大量方解石脉穿插。镜下鉴定，主要由白云石组成，含量90以上，少量方解石、石英、动物化石碎片，微量铁质、

15、泥质。白云石结晶质，半自形、自形为主，大小0.020.15mm，呈粉晶等粒状结构，紧密镶嵌接触。全组厚44.0074.50m，平均57.3m。与下伏地层呈整合接触。5、二叠系上统龙潭组（P2l）为一套过渡相含煤建造，主要由中细粒砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤组成。根据岩性、含煤性、古生物等特征分为上段和下段。（1） 上段（P2l2） 本段地层为含煤地层，含煤6层，分别编号为1、2、3、5、6、7煤层。其中6煤层为主要可采煤层，5煤层为局部可采煤层，2、3煤层为不可采煤层，1煤层只有5孔见到，因沉积环境影响4煤层在本井田缺失，7煤层绝大部分缺失，仅局部地段为煤线或为炭质泥岩。上段全层厚约226

16、m。 1煤组（P2l2-4）由砂质泥岩及底部1煤层组成，自上而下为：砂质泥岩、泥岩，局部为粉砂岩：深灰色，薄层状，水平层理至缓波状层理，含瘤状黄铁矿结核和丰富的植物化石碎片。厚4.311.0m，平均7.0m。 1煤层：极不稳定，局部为炭质泥岩，厚00.49m，平均0.14m。1煤组厚4.311.49m，平均厚7.14m。 薄层砂岩（P2l2-k）细粒石英砂岩，夹薄层粉砂岩或砂质泥岩：灰色，薄层状，缓波状层理，局部为楔形交错层理。含星点状、瘤状黄铁矿结核、菱铁矿结核及植物化石碎片，层位稳定。本层厚18.039.6m，平均28.0m。 细粒石英砂岩显微特征：碎石成分石英大于90，次为硅质岩屑，少量

17、泥质岩屑，微量白云母、电气石、黄铁矿。粒径0.030.20mm，粉砂质细粒砂状结构，分选性中等，棱角状。石英它形，棱角分明，部分波状消光，少量具有次生加大现象。胶结物约20，为菱铁质、泥质、绿泥石、少量硅质、接触孔隙式胶结。 2煤组（P2l2-3）砂质泥岩，局部为石英粉砂岩，偶夹细砂岩：深灰色，薄层状、水平层理。粉砂岩中见楔形层理，含少量星点状黄铁矿，夹较多似层状、透镜状菱铁矿结核。结核内常有黄铁矿结晶，俗称“结核泥岩”。石英粉砂岩显微特征：碎屑成份，石英8085，硅质岩屑10，泥质岩屑25。微量锆石、电气石、磷灰石、黄铁矿。粒径0.010.25mm，粉砂状结构，分选中等好，棱角状次棱角状。石

18、英它形，粒状、波状消光，部份石英次生加大，原生轮廓隐约可见，个别石英含锆石、云母、电气石包裸体、胶结物为硅质、泥质、菱铁质、绿泥石，接触孔隙式胶结。产植物化石：联合栉羊齿、基缩羊齿、尖瓣单网羊齿。动物化石：肥状裂齿蛤、裂齿蛤未定种、肋膘蛤。层厚16.0058.5m，平均33.0m，底部见一层煤，称2煤层。2煤层：厚度极不稳定，不可采。2煤组厚16.3562.10m，平均33.80m。 36煤组（P2l2-2）（A）3煤组中细粒石英砂岩：灰灰白色，薄中厚层状，缓波状层理为主，局部见楔形交错层理、斜层理，层面多云母碎片、碳质点。顶部一般为粉砂岩或砂质泥岩，含植物化石碎片，中部夹薄层泥岩。中细粒石英

19、砂岩显微特征：碎屑成份，石英80以上，硅质岩屑510，少量泥质岩屑，微量电气石、黄铁矿、白云母、锆石。碎屑大小为0.10.7mm，中细粒砂状结构，分选中等，次棱角次圆状。石英洁净，它形，普遍具有次生加大现象，再生边较宽，可见原生轮廓，部份石英波状消光，石英间多镶嵌接触。胶结物主要是硅质，少量泥质、绿泥石，再生式及接触式胶结。粉砂岩、砂质泥岩或泥岩：深灰色，薄中厚层状，水平层理，局部夹细砂岩及薄层煤，含菱铁矿结核，产植物化石碎片，及栉羊齿未定种。厚14.026.5m，平均21.5m。3煤：极不稳定，不可采。3煤组厚14.0726.57m，平均22.07m。（B）5煤组粉砂岩或砂质泥岩：深灰色，薄

20、中厚层状，水平层理，夹细砂岩条带，夹似层状、透镜状菱铁矿结核，风化呈灰色片状，底部产植物化石：尖瓣单网羊齿、基缩羊齿、湖南轮叶、芦木。中部一层细粒石英砂岩：灰深灰色，薄层状、缓波状层理，常变为粉砂岩。厚013.00m，平均8.2m。显微特征：石英75左右，长石15，泥质岩屑1015，硅质岩屑5，少量白云母，喷出岩屑，微量电气石、锆石、磷灰石、金红石。碎屑颗粒0.020.70mm，分选性中等或较好，石英洁净它形，部份波状消光和次生加大，胶结物约20，以泥质为主，次为硅质。总厚14.026.5m，平均21.5m。底部为5煤层。5煤层：层位较稳定，厚01.99m，平均0.74m。5煤组厚14.228

21、.59m，平均22.24m。（C）6煤组由细、中粒长石石英砂岩、粉砂岩、砂质泥岩及煤组成粉砂岩或砂质泥岩：深灰色，薄层状，水平层理及缓波状层理，厚016.5m，平均3.5m。细、中粒长石石英砂岩：浅灰灰白色，薄层状，缓波状、楔形及斜层理，层面见丰富的云母碎片及碳质点。地表风化为黄色、灰黄色，质地疏松，俗称“疏松砂岩”，夹粉砂岩、砂质泥岩及泥岩。厚16.533.5m，平均22.5m。细中粒长石石英砂岩的显微特征为：石英7080，长石1015。岩屑10，含少量白云母，重矿物有锆石、磷灰石、电气石、金红石、白钛石。碎屑大小0.050.30mm，细粒砂状结构，分选性中等良好，次棱角状棱角状，石英它形洁

22、净，波状消光，石英次生加大，原生轮廓隐约可见，再生边窄。长石多见，有斜长石、正长石、条纹长石，斜长石的聚片双晶清晰，也见正长石的卡氏双晶。岩屑多见，以泥质岩屑为主，次为硅质岩屑，少量云母屑，微量喷出岩屑。胶结物1020，成份为菱铁质、钙质、硅质、泥质。接触孔隙式胶结。粉砂岩，局部为砂质泥岩：深灰色，薄中厚层状，水平层理，含植物化石碎片，夹碳质泥岩或薄层煤。厚510.50m，平均10.87m。6煤层：是区内主采煤层，厚021.50m，平均2.07m。6煤组厚27.8071.93m，平均40.07m。 7煤组（P2l2-1）含长石石英细砂岩局部为粉砂岩：灰深灰色，薄中厚层状，缓波状层理，层面有较多

23、云母片。厚0.513.0m，平均1.40m。显微特征：石英75，岩屑1520，长石25，云母少量2。重矿物有锆石、电气石、白钛石、金红石、磷灰石。颗粒粒度0.020.20mm，石英洁净它形，棱角分明，岩屑以泥质为主，少量硅质、火山岩岩屑。长石有斜长石、正长石。胶结物1030，以泥质、绿泥石、铁质为主。砂质泥岩（或粉砂岩）与细砂岩互层：灰深灰色，薄层状，水平缓波状层理，层面多碳质镜面，含植物化石碎片。产锐角磷木化石。层厚4.527.12m，平均15.0m。显微特征：碎屑成份，石英7075，长石515，岩屑1020，微量黑云母、电气石、锆石，分选中等良好，岩屑以泥质岩屑、硅质岩屑为主。胶结物有绿泥

24、石、泥质、菱铁质、钙质，接触孔隙式胶结。中细粒石英砂岩：浅灰色，略显淡绿色，薄中厚层状，缓波状层理，成份以石英为主，次为长石，少量云母，断口具油脂光泽。偶尔为粉砂岩，层厚21.040.7m。平均32.0m。泥岩、砂质泥岩，偶有炭质泥岩及薄煤层，厚6.023.5m。平均14.75m。7煤组厚32.0104.32m，平均55.45m。（2）下段（P2l1） 砂质泥岩：深灰灰黑色，薄层状，水平层理，产大量微体动物化石，底部见螺类动物化石及龟形结核。厚2.5211.54m，平均5.50m。此层是上下段分界的标志层。 灰白色中细粒砂岩：夹灰灰绿色泥岩和薄层碳质泥岩或薄煤层。底部为薄层泥岩和铁锰层。厚约2

25、71.5m。龙潭组下段厚约277m。全组平均厚503m，与下伏地层呈整合接触。1.4.2 地质构造本井田位于白沙向斜西翼，呈一单斜，地层走向近于南北至北北东，倾向东，倾角3033。小型褶曲在井田地表南北段均有发现，但幅度甚小。区内断层不甚发育，已发现的断层有五条，即枫树下倾向正断层（F1），新坡洞倾向逆断层（F2），柳家村走向逆断层（F3），耒河边斜交逆断层（F4）、F5正断层（见断层一览表）。1、 枫树下倾向正断层（F1）位于井田南端52线南100m，齐家村一带，走向N60W，走向长约700m，倾向NE，倾角70，地表6煤层水平错距100余米。据生产矿井0m供水工程巷道穿越F1断层，无明显断

26、层痕迹，但该段巷道有滴水；矿井-100m水平生产资料，临近F1断层，尚未发现断层痕迹，但煤层厚度变薄。2、新坡洞倾向逆断层（F2）地面位于5201孔附近，走向N75W，走向长约500m，倾向NE，倾角78，地表见薄层砂岩组与大隆组直接接触，矿井-200m水平B5202孔附近18-6采掘工作面，未见明显断层痕迹，F2未曾截断6煤层。3、柳家村走向逆断层（F3）位于井田西部，南起62勘探线，北至69勘探线，走向近SN，长约1800m，倾向W，倾角32，断距20m，只影响65线至67线6煤层露头附近的浅部煤层，对6煤层破坏很小。4、耒河边斜交逆断层（F4）地表受白垩系红层掩盖没有出露，由7103孔控

27、制，为井田北部边界断层，对6煤层影响较小。走向N35W，倾向NE，倾角55。5、F5正断层位于井田东部，地表受白垩系红层掩盖，没有出露，仅6006孔控制，该孔大隆组硅质泥岩直接与2煤顶板结核泥岩接触，缺失1煤组，薄层砂岩组及2煤组部分地层断距约40m。它断开6煤层约在-460m水平，推测F5断层走向335，倾向NE，倾角70。表1-2 龙家山矿井断层一览表序号名 称位 置走向倾向倾角长度（m）断距（m）对煤层影响1F1枫树下正断层井田南端边界310406080100为井田自然边界2F2新坡洞逆断层52勘探线附近10313786050150无3F3柳家冲逆断层6269勘探线的井田西侧187277

28、29150050无4F4耒河边逆断层68勘探线以北隐伏断层1475755不明不明不明6、6煤层被红层剥蚀情况白垩系（K）“红层”南起龙家山井田56勘探线，北至白山坪井田9勘探线，走向长约6km，东西宽约1.5km，面积约4.25km2。“红层”最大厚度在龙家山井田B6504孔、B6603孔和B6705孔附近。6煤层最大被剥蚀深度约450m（相当于-330m水平）。因“红层”与煤系地层呈不整合接触，且“红层”直接覆盖于6煤层之上，“红层”底面与煤层倾斜面近于平行，煤层稍向上窿起，就被剥蚀，反之下凹，则凹处煤层被保留，煤层的连续性很差，为极不稳定煤层。龙家山矿井北翼-100m水平的146采区、16

29、6采区和-250m水平226采区的生产中均证实此情况。6煤层直接顶板为红层时，煤层可采区范围很小，储量可靠率极低。预测延深水平（-400m）在64勘探线以北-330m水平以上6煤层依旧为极不稳定煤层，资源储量不可靠。龙家山煤矿构造复杂程度属简单至中等类型。1.4.2 水文地质1、岩层的含水性与隔水性（1）第四系（Q）分布于冲沟低洼地带，由残积、坡积、冲积物组成，以亚粘土、粘土为主，次为风化碎块。厚019m，平均4m。冲积层含孔隙潜水，单位涌水量0.064l/s.m。（2）白垩系下统红色岩组（K1）分布于井田中部、北部广大地区，由红色粉砂岩、砂砾岩、细砂岩及底砾岩组成，全层厚393m，细砂岩局部

30、含孔隙潜水，为弱含水层，粉砂岩、砂砾岩、底砾岩为隔水层。（3）三叠系下统大冶组（T1d）分布于井田东部，为一套浅海相碳酸盐沉积，分上、中、下三部，总厚400m。下部为泥质灰岩、泥灰岩，厚50100m；中部为中厚层状石灰岩夹泥质灰岩，厚3050m；上部为泥质灰岩夹薄层灰岩、钙质砂岩，含承压裂隙溶洞水，泉水最大流量0.34 l/h，为弱含水层。（4）二叠系上统大隆组（P2d）分布于井田南部，为一套浅海相硅质岩建造，由硅质泥岩、硅质岩、硅质灰岩组成，平均厚57m。本组地层浅部经风化后，含裂隙潜水，单位涌水量0.00034l/s.m，含水微弱，深部可视为隔水层。（5）二叠系上统龙潭组上段（P2l2）除砂岩微弱含水外，其余均为隔水层，砂岩涌水量0.03050.0445l/s.m。（6）二叠系上统龙潭组下段（P2l1）分布于井田西部，除螺底砂岩为微弱含水层外，其余均为隔水层。螺底砂岩距主采6煤层大于200m，其微弱含水对矿井无影响。2、 断层含水性和导水性矿山目前开采范围已查明的断层有F