本科毕业论文 - 大黄山煤矿2015年瓦斯抽采工程设计 - 图文

新疆大黄山豫新公司大黄山煤矿2015年瓦

斯抽采工程设计

二〇一五年二月二十日

目 录

第一章 总体思路 .......................................... 6 第二章 编制依据 .......................................... 6 第三章 矿井概况 .......................................... 6 3.1 位置与交通 ........................................ 6 3.2 地形、气候及地震 .................................. 7 3.3 地质构造与煤层赋存 ................................ 8 3.3.1 地质构造 ..................................... 8 3.3.2 煤层赋存 ..................................... 9 3.4 井田开拓与采煤方法 ............................... 11 3.4.1 煤炭储量与矿井生产能力 ...................... 11 3.4.2 井田开拓方式 ................................ 12 3.4.3 采煤方法 .................................... 13 3.4.4 采区划分与开采 .............................. 13 3.5 开采技术条件 ..................................... 14 3.5.1 通风 ........................................ 14 3.5.2 瓦斯 ........................................ 14 3.5.3 煤与瓦斯突出 ................................ 15 3.5.4 安全监测监控 ................................ 15 3.5.5 地温 ........................................ 15 第四章 煤层瓦斯基本参数 ................................. 15 第五章 瓦斯抽采工程方案 ................................. 16

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5.1 瓦斯来源分析 ..................................... 16 5.2 抽放瓦斯方案选择 ................................. 17 5.3 瓦斯抽采方法 ..................................... 17 5.3.1 开拓（掘进）区域瓦斯抽采工程 ................ 18 5.3.2 准备区煤层瓦斯抽采工程 ...................... 30 5.3.3 回采区采空区及架后瓦斯抽采工程 .............. 30 5.4 矿井瓦斯抽采工程率 ............................... 33 5.5 抽放施工设备、检测仪表及施工量 ................... 33 第六章 瓦斯抽采管路系统 ................................. 34 6.1 抽放瓦斯管路选择 ................................. 34 6.1.1 瓦斯抽采管路系统的选择 ...................... 34 6.1.2 瓦斯管路敷设路线 ............................ 34 6.1.3 抽放瓦斯管径选择 ............................ 35 6.1.4 瓦斯管的连接方式 ............................ 35 6.1.5 管网阻力计算 ................................ 35 6.2 管路敷设及附属装置 ............................... 36 6.2.1 管路敷设要求 ................................ 36 6.2.2 管路安装 .................................... 38 第七章 抽放瓦斯管理 ..................................... 40 7.1 队伍组织 ......................................... 40 7.2 图纸和技术资料 ................................... 41 7.2.1 图纸 ........................................ 41

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7.2.2 记录 ........................................ 41 7.2.3 报表 ........................................ 41 7.2.4 台帐 ........................................ 41 7.2.5 报告 ........................................ 42 7.3 管理与规章制度 ................................... 42 7.3.1 管理制度 .................................... 42 7.3.2 规章制度 .................................... 42 7.4 常用记录和报表格式 ............................... 43 第八章 安 全 ............................................ 45 8.1 钻孔安全技术措施 ................................. 45 8.2 瓦斯抽采工程安全技术措施 ......................... 47 8.2.1 严格瓦斯泵操作，做好检查汇报工作 ............ 47 8.2.2 做好管道放水器设置和巡检、放水工作 .......... 48 8.2.3 防止瓦斯管道进入泥浆措施 .................... 48 8.2.4 做好堵漏工作，防止钻孔泄露瓦斯。 ............ 49 8.2.5 加强矿井测风和调配风管理工作。 .............. 49 8.2.6 相关地点传感器的管理。 ...................... 50 8.2.7 管路防漏气、防砸坏、防带电、防底鼓措施 ...... 51 8.2.8 斜巷管路防滑措施 ............................ 51 8.2.9 管路防腐及地面管路防冻措施 .................. 52 8.2.10 抽放泵站安全措施 ........................... 52 2、抽放泵房防雷电、防火灾措施 ........................... 52

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8.3 抽放系统及抽放泵站安全措施 ....................... 53 8.3.1 抽放系统安全措施 ............................ 53 8.3.2 抽放泵站安全措施 ............................ 54 8.4 检测、监控系统 ................................... 55 8.4.1 检测、监控参数的确定 ........................ 55 8.4.2 检测仪器、仪表的配备 ........................ 56 第九章 技术经济 ......................................... 56 9.1 机构设置及人员配置 ............................... 56 9.1.1 机构设置 .................................... 56 9.1.2 人员配备 .................................... 56 9.2 投资 ............................................. 57 第十章 矿井瓦斯利用 ..................................... 58 10.1 瓦斯利用的经济、社会及环境效益 .................. 58 10．2 瓦斯的民用及工业利用 ........................... 58

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第一章 总体思路

1、由于矿井瓦斯赋存量大、透气性较差，因此矿井瓦斯抽采工程实施分源抽放，将准备采区、回采采区采、开拓采区采取高负压，小流量抽排系统，采空区采取低负压，大流量抽排系统，同时为了瓦斯综合利用，在地面将高负压系统管路连入低负压大流量系统管路中，以确保瓦斯量的充足可靠。

2、利用+733八尺85m3/min瓦斯抽采工程泵，抽放+708中大底板巷及+745中大底板巷、+730八尺巷本煤层瓦斯抽采工程钻孔瓦斯；利用+600八尺巷60m3/min瓦斯抽采工程泵，抽放+600八尺东石门至西石门段本煤层、+600中大东石门至西石门段本煤层及集中回风上山区域煤层及+600煤层待掘区域煤层瓦斯；利用地面500m3/min的瓦斯抽采工程泵形成抽放系统且稳定可靠后，重点抽放+733综采面上部采空区、上端头、架后瓦斯及东翼中大准备采面准备工作面待掘、待采煤体。

第二章 编制依据

依据大黄山矿2015年开拓布局、采面布置、回采方法、瓦斯赋存状况及其现有设备，按照抽、采、掘平衡、《瓦斯抽采达标暂行规定》要求和“抽采达标”瓦斯治理工作体系，采取多举并措，实现瓦斯综合抽采。

第三章 矿井概况

3.1 位置与交通

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大黄山煤矿一号井位于乌鲁木齐市以东120km，距阜康市60km，属昌吉回族自治州阜康市管辖。

地理坐标：东径88。37′15〝—88。 40 ′15〝 北纬44。01′30〝—44。 03′ 00〝

工区交通便利，乌奇公路和在建的吐乌大公路在工区以北6km处通过，自乌奇公路有简易柏油路面通往矿区。区内地形起伏不大，各生产井口均有简易路通行。

3.2 地形、气候及地震

1、地形、地貌

矿区位于天山山麓丘陵地带，地形平缓，但切割细碎，地势南高北低，海拔标高一般在1000～1140m之间，最高点1145.40m，最低点925m，相对高差一般50～100m，绝对高差220.40 m。

2、河流

黄山河是区内唯一长年性河流，发源于博格达雪峰，由南向北贯穿精查区中部，据资料记载，93年6～7月份洪水期月迳流量14、40～14、82万m3，12～1月份枯水期月迳流量仅2～2.2万m3,年迳流总量为80.10万m3。

3、气象与地震

精查区属典型的大陆性气候,夏热冬寒。七月份平均气温+25.8℃,最高达+36.5℃,一月份平均气温-16.7℃,最低-34℃。年平均降水量仅300mm,而年蒸发量则达1180.9mm,是降雨量的3.93倍。每年的春末初夏(四、五、六月)为雨季,多为暴雨。十月初雪。次年三月消融。

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3.3 地质构造与煤层赋存 3.3.1 地质构造

精查区位于乌鲁木齐山前坳陷（Ⅲ2）东部之次极构造单元～大龙口凹陷（Ⅳ5）的西北部，二工河～黄山倒转向斜的东端。受倒转向斜的控制，核部由早燕山亚构造层八道湾组构成，南北两翼由华力西～印支构造层之上二叠统及三叠系构成。

精查区构造简单，倒转向斜是区内唯一褶曲构造，轴向近东西，东端转向南东115°左右，轴面倾向南，倾角52°～69°，中部较缓，东西部较陡。总体形象向西撒开，向东收敛并翘起，至区外潘家台子附近转折封闭。向斜北翼为正常翼，倾向南，倾角25°～42°，西部陡，中部缓，Ⅷ线以东渐变为20°左右。南翼为倒转翼，倾向南，倾角50°～87°，中部较东、西部略缓。向斜轴部为八道湾组含不稳定煤层段（J1b3），向两翼依次为八道湾组含次要煤层段（J1b2）、含主要煤层段（J1b1）及上三叠统郝家沟组（T3h）地层。

区内断裂构造不发育，仅在西南部有三条较大的近于平行的平推断层，断层走向305°～315°，皆为北东盘移向西北，南西盘推向东南，断层面倾向南西，倾角85°～90°，水平断距150～250m，垂深断距200～300m，F1号断层为区内最长的断层，长约1600m，切割了向斜轴部及南翼之煤、断层；F2号断层长750m，、F3号断层西北段出图，全长1850m，F2、、F3两断层仅切割南翼煤层和岩层。另外，在向斜北翼黄山口东南、CKⅦ-1孔与一号井之间有一走向北东60°的平推断层，为一号井巷中发现，断层长约200m，断距110m

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左右，南盘移向东北，北盘移向东南，八尺槽及中大槽在五水平以上被断开。

3.3.2 煤层赋存

1、煤层

区内八道湾组含煤6～11层，其中可采〔大部分可采及局部可采〕煤层6层，不可采煤层5层。可采煤层厚度一般0.97～26.31m，平均可采总厚为37.08m。可采煤层自下而上为：三尺槽、八尺槽、中大槽、米尺槽、四尺槽和五尺槽。中大槽、八尺槽是本次精查的主要对象。其中中大槽厚度巨大，层位稳定，分布广泛，占全区煤层总储量的78%，为矿区主采煤层；八尺槽、五尺槽煤层厚度、层位稳定，亦为全区可采煤层；四尺槽、米尺槽为较稳定的大部分可采用煤层；三尺槽为不稳定的局部可采用煤层；不可采用煤层有尺八槽、13、14、15、17号五层煤，它们均以不稳定的断续状在矿区向斜核部出露。其中主采煤层特征如下：

（1）中大槽煤层

该煤层位于J1b1段的上部，米尺槽煤层之下，是该段主要的可采煤层，也是工区内最主要的煤层。该煤层厚度大，结构简单，不含或极少有夹矸，全区稳定。全区18个控煤点煤层厚为19.67～56.07m，平均25.12m。在Ⅶ线浅部煤层厚为20.33m，Ⅶ线中部（CKⅦ-3）煤层为23.40m，深部（CKⅦ-5）煤厚为25.25m，煤层往深部厚度有变大的趋势中大槽煤层见煤点的厚度及顶底板岩性见表

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4-2。煤层顶板为粉砂岩、粉砂质泥岩及沙砾岩。顶板岩性由西向东（Ⅳ线到Ⅷ线）由泥质粉砂岩变为沙砾岩，粒度变粗。底板为粉砂岩、炭质泥岩、细砂岩。该煤层基本无夹矸，仅个别地段夹有0.15m的炭质泥岩夹矸该煤层距上部米尺槽煤层30～65m，煤层在地表已基本火烧，据生产井资料在一号井五水平西端（820m标高），因煤层烧变而终止开采矿区东部2号孔控制的火烧深度已达到150m左右。

（2）八大槽

该煤层位于J1b1的中上部，中大槽煤层之下，全区13个控煤点所见煤层厚度、顶底板岩性见表4-3，由表可知：煤层厚度为2.35-7.69m，平均4.20米，该煤层结构简单，无或极少夹矸，为一稳定煤层，未发现不可采地段，该煤层厚度自西向东明显变厚，Ⅵ线、Ⅶ线所见的控煤点厚度为2.35～2.67m、Ⅷ线所见的控煤点厚度为4.17～5.99m，2号孔厚度为7.69m。八尺槽煤层的顶板多为细砂岩、中粗砂岩。主要成份为石英、长石碎屑、泥质胶结、富含植物碎屑。煤层底板为粉砂岩、细砂岩、粗砂岩，该煤层距上部中大槽煤层8～20m。

2、煤质

（1）煤的物理性质

各煤层物性基本相同，煤呈亮黑色，条痕为黑褐﹍褐黑色，多为半玻璃状光泽，少数为沥青状光泽，节理发育，性脆、条带状结构，层状构造，断口平整呈贝壳状，参差状。

（2）宏观煤岩组分及煤岩类型

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三尺槽、中大槽、八尺槽煤层煤岩组分以亮煤为主、镜煤则呈凸镜条带状、细条带状产于亮煤中，丝炭含量少，属于光亮型煤。五尺槽、四尺槽煤以亮煤为主，暗煤呈致密坚硬层状夹于亮煤中，丝炭含量少，属于半亮型煤。

3、工业分析

各煤层原煤水分含量较低，八尺槽一般含量为0.99～4.06％，平均为1.80％，中大槽一般含量为0.65～2.15％，平均为1.40％。区内煤层原煤灰分平均为15.63％，含量较低，八尺槽为6.48～26.81％，平均为14.73％，属于低灰煤，中大槽为5.34～19.84％，平均10.03％，属低灰煤。精查区内煤层精煤挥发分普遍较高，平均41.32％。其中八尺槽28.8～39.68％，平均34.36％；中大槽一般36.55～43.66％，平均40.33％。

3.4 井田开拓与采煤方法 3.4.1 煤炭储量与矿井生产能力

1、表内储量

全区A+B+C级表内储量总计8503万吨；

其中A级2040万吨；占总量的23.99％，A+B级4799万吨，占总量的56.44％；有C级储量96万吨，主采煤层中大槽总储量6598万吨，占全区的总储量77.79％。

2、表外储量

河床保安煤柱A+B+C总计3137万吨，其中A+B级2079万

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吨，D级16万吨。

综上以全区总储量8503万吨，年产100万吨和75％的回采率计算，可为改造后的矿井服务106年，以中大槽煤层储量6598万吨，100万吨／年井型和75％的回采率计算，可为矿山服务62年，远远超出不少于30年的服务年限。

3.4.2 井田开拓方式

矿井采用斜井开拓方式，井筒基本位于储量中心，现有5条井筒，分别为主斜井、带式输送机斜井、副斜井、东斜风井和西斜风井。

1、主斜井：井筒倾角33°46′，净宽3.54m，净高2.3m，斜长260m，净断面积8.75m2，三心拱料石砌碹，经计算矿井扩建后改用猴车提人，担负全矿井人员提升、运送，兼作矿井进风井，安装猴车。

2、带式输送机斜井：井筒倾角25°，净宽2.8m，净高2.6m，斜长239m，净断面积7.11m2，半圆拱锚喷支护，装备带宽为800mm的DX型大倾角胶带输送机，运量172t/h。担负全矿井提煤任务，兼作进风。内设置人行台阶和扶手。

3、副斜井：担负全矿井提矸石、下放材料、设备的辅助提升任务，井筒倾角25°，净宽3.2m，净高2.85m，斜长417.2m，净断面积8.5m2，三心拱料石砌碹，井筒内敷设电缆、行人台阶和扶手，采用单钩串车提升，铺轨轨型30kg/m，轨距600mm 。兼作矿井主要进风井及安全出口。

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4、西风井：担负矿井西翼回风任务，井筒倾角32°，巷道净宽4.5米、净高2.7米、斜长412米，净断面积12m2，铺轨轨型30kg/m，轨距600mm 。电缆沟及水沟。兼作矿井主要进风井及安全出口。

5、东风井：担负矿井东翼回风任务，井筒倾角30°，巷道净宽4米、净高2.5米、斜长328米，净断面积10m2，铺轨轨型30kg/m，轨距600mm 。兼作矿井主要进风井及安全出口。

3.4.3 采煤方法

大黄山煤矿7.5事故前，采煤方法采用走向长壁斜切分层综采放顶煤采煤法，采煤工艺应用综合机械化放顶煤开采工艺。7.5事故后，大黄山煤矿采煤方法委托淮南院牵头进行评审论证，初步确定中大槽煤层采煤方法，先扒皮沿顶开采解放层，用作瓦斯治理和消突，之后一次回采底分层采用放顶煤采煤法。详细报告正在内部评审，评审完毕后交公司会审反馈，最终确定具体采煤方法。

依据采煤方法结合矿井实际情况，及时编制矿井采掘开拓计划，抓紧实施瓦斯治理、消突和采掘开拓工作，缓解采掘失调问题，确保矿井回采、准备、开拓、抽采四量平衡。

3.4.4 采区划分与开采

2015年大黄山矿东翼布置1个回采面（+745中大东翼综放工作面、+733八尺综放工作面），1个准备采面（东翼中大采煤层工作面）；4个掘进工作面(+730八尺东翼抽放巷、+745中大东翼底板巷、+600中大水仓及抽放泵室、东翼中大槽准备面回风巷)。

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3.5 开采技术条件 3.5.1 通风

矿井为高瓦斯矿井，采用斜井多水平开拓方式，矿井通风方式为两翼对角式，主要通风机通风方法为全机械抽出式。主、副井、提人斜井进风，东翼和西翼采区风井回风。

矿井东风井目前安装FBCDZ54－8－№23型轴流式通风机两台，一台工作，一台备用，额定功率2×185kw，风量4980～7800m3/min，风压1190～3030Pa。西风井安装BDK54－8-20型轴流式通风机两台，一台工作，一台备用，额定功率2×110kw，风量2520～5580m3/min，风压625～2361Pa。东风井、西风井担负全矿井田回风任务。东风井口到主、皮带巷、副井口的垂直距离800米，西风井口到主、皮带巷、副井口的垂直距离300米矿调度室有电话与风井相连接，风井周围环境为荒漠山。

3.5.2 瓦斯

精查地质报告提供的1992年实测资料，矿井瓦斯相对涌出量63.22m3/t，瓦斯绝对涌出量14.13m3/min，属高瓦斯矿井。瓦斯成份以氮气为主，沼气次之，瓦斯属二氧化碳——氮气带。原抚顺矿务局为本矿井设计的瓦斯抽采工程系统，于1991年建成并开始投入使用，预测瓦斯梯度为每下降5m，瓦斯相对涌出量增加1m3/t。

大黄山煤矿2013年矿井瓦斯绝对涌出量为47.86m3/min，相对涌出量为26.43m3/t；二氧化碳绝对涌出量为3.93m3/min，相对

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涌出量为2.17m3/t。

根据矿井生产现状和瓦斯赋存情况，经分析矿井瓦斯涌出量大的主要原因，与本矿井仓储式采煤方法和现用综采采煤方法有关。

3.5.3 煤与瓦斯突出

根据煤炭科学研究总院沈阳研究院（以下简称沈阳研究院）2011年出版《新疆大黄山豫新煤业有限责任公司一号井中大槽、八尺槽煤与瓦斯突出鉴定报告说明书》。大黄山一号井中大槽、八尺槽煤层+720m水平及其以下区域具有煤与瓦斯突出危险性。矿井为煤与瓦斯突出矿井。

3.5.4 安全监测监控

安全监测监控系统采用KJ90N安全监测监控系统、井上下电视监控系统。

3.5.5 地温

本矿井自多年开采以来未发生过热害。精查勘探报告对JK-1孔进行了全孔井温测量，地温梯度1.8℃/100m，无异常点，属地温正常区。

第四章 煤层瓦斯基本参数

煤层瓦斯赋存基本参数是矿井瓦斯防治和瓦斯抽采工程设计的依据，本次设计采用大黄山煤矿一号以前测定的中大煤层的各基本参数，包括：煤层原始瓦斯含量、煤对瓦斯吸附常数、孔隙率、煤层的

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