抽放巷穿层预抽C5煤层条带瓦斯抽放设计.doc
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1、 桐梓县茅石乡永兴煤矿抽放设计煤矿(专用抽放巷穿层预抽1501进回巷条带瓦斯)瓦 斯 抽 放 设 计矿 长: 总工程师: 安全矿长: 生产矿长: 防突矿长: 机电矿长: 编 制: 二0一二年十一月二十日目录第一章 工程概况3第一节 工程位置3第二节 地形地势3第三节 水源情况3第四节 供电情况3第五节 煤层特征4第六节 地层及地质构造4第七节 瓦斯情况6第八节 煤尘爆炸性6第九节 煤的自燃倾向性6第十节 地温6第十一节 冲击地压6第二章 矿井开拓与开采7第一节 开拓方式7第二节 通风情况7第三节 开采顺序8第三章 专用抽放巷穿层预抽1501进回风巷条带瓦斯抽放方案- 9 -第四章 专用抽放巷穿
2、层预抽1501进回风巷条带瓦斯抽放方法- 9 -第五章 抽放设备安装- 11 -第六章 抽放管路安装- 11 -第一节 瓦斯抽放管路敷设注意事项- 11 -第二节 瓦斯抽放管路的安全防护措施- 12 -第七章 抽放监测- 12 -第八章 抽放的组织管理- 12 -第一节 组织管理- 12 -第二节 组织机构- 12 -第一章 概 况桐梓县茅石乡永兴煤矿为技改矿井,位于桐梓县茅石乡,隶属桐梓县茅石乡。设计生产规模为15万t/a。于2009年开始技改。属高瓦斯矿井。矿井于2012年3月取得联合试运转批复,现正在对二级工程质量进行验收,且1101回采工作面储量仅2.29万吨,为了确保矿井验收后生产接
3、替的正常,矿井决定对1104m水平的C5煤层进行提前预抽。根据贵州省安全生产监督管理局、贵州煤矿安全监督局、贵州省煤炭管理局文件(黔安监管办字【2007】345号)关于加强煤矿建设项目煤与瓦斯突出防治工作的意见。认真贯彻执行 “先抽后采、监测监控、以风定产”的安全生产管理方针。严格执行防治煤与瓦斯突出管理规定,执行区域和局部两个“四位一体”防突措施,根据矿井瓦斯特点,编制1104抽放巷穿层抽采1501运输巷条带瓦斯设计。第一节 工程位置专用抽放巷位于矿井一采区中段,标高+1104m、+1155m,负责1501进、回巷条带瓦斯抽采,设计南翼走向400m,北翼350m。南翼进回风巷均掘进到250m
4、,由于诸种原因,便形成了通风系统,倾向65m,垂高51m。1501进回巷标高+1104m,+1155m,C5煤层厚度基本上正常,平均1.2m ,倾角52度左右,煤层顶底板局部地段有较小变化。第二节 地 形 地 势矿区属低中山区,海拨高程987.11490.5m,相对高差为503.4m,地势北低南高,中部为一近南北向槽谷,宽100-300m。矿区所在地总体地貌为裸露型岩溶垄岗槽谷地貌,微地貌有剥蚀堆积地貌及冲积地貌。第三节 水 源 情 况矿区北部一条常年流水的浑水河,由东向西流经矿区。浑水河床最低标高为1000m,为当地最低侵蚀基准面标高(1000m),煤层产出标高为1350550m,大部分在侵
5、蚀及准面以下,所以水文地质条件复杂。浑水河水流量随季节性变化明显,大气降水是影响该河水流变化的重要因素。暴雨季节最大涌水量500m3/小时,干旱季节最小涌水量50m3/小时, 年平均涌水量100m3/小时。第四节 供电情况该矿井电源一回路电源由东周变电站以10kv电压经东天支线引入矿区,电源距矿井约9.5km左右,使用LGJ-70钢芯铝绞线,另一回路电源由东周变电站以10kv电压经东黄支线引入矿区作为备用电源,供电电源距矿井约9.5km左右,使用LGJ-70钢芯铝绞线。矿井与供电单位已经签订供电协议。矿井建成投产前,请业主必须与供电部门协商、调整、落实双回路电源。保证矿井可靠用电。,选择2台S
6、9630/10-0.4型变压器供地面电器设备,一台使用,一台备用。变压器中性点接地。地面向井下供电采用10kv,地面变电所电缆经副斜井入井,选择2台KBSG100/10-0.69型变压器向井下局部通风机专用供电,选择2台容量为KBSG315/10-0.69型变压器向局部通风机以外的其它设备供电,变压器中性点不接地。第五节 煤层特征矿区内含煤岩系为二叠系上统龙潭组(P31),总厚7073米,平均厚度71米,根据矿山提供资料,共含煤层及煤线5层,含煤总厚4.02米,含煤率5.66,含可采煤层3层,平均总厚3.64米,可采煤层含煤率5.12。矿区内含煤地层从上到下有C6、C5、C1三层可采煤层。C6
7、煤层:上距长兴组灰岩3539米,一般37米,煤层厚0.81.25米,平均厚度1.0米,煤层全区稳定可采。为褐黑色、黑色半暗半亮型煤为主,油脂光泽,半坚硬,中细条带状结构,粉末状、碎块状构造。主要为碎块状亮煤、半亮煤,结构单一,内生裂隙发育。块度515cm,无夹矸,体重1.45gcm3。C5煤层:上距C6煤层1822米,一般20米,煤层厚0.70.9米,平均厚度0.8米,煤层全区稳定可采。为褐黑色、黑色半暗半亮型煤为主,油脂光泽,半坚硬,中细条带状结构,粉末状、碎块状构造。主要为碎块状亮煤、半亮煤,结构单一,内生裂隙发育。块度1020cm,无夹矸,视密度1.45gcm3。C1煤层:下距茅口组25
8、米,一般3米,煤层厚0.70.9米,平均厚度0.8米,煤层全区稳定可采。视密度1.47gcm3。各煤层特征详见表2-1-1。表2-1-1 煤层特征表煤层编号煤层厚度(m)煤层间距 (m)煤层稳定性容重(m3/t)煤层倾角()顶底板岩性顶板底板C61.0较稳定1.4554炭质页岩页岩20C50.8较稳定1.4554炭质页岩泥质粉砂岩45C10.8较稳定1.4754泥质粉砂岩粉砂质泥岩第六节 地层及地质构造一、地层区内出露的地层有三叠系下统夜郎组,二叠系上统长兴组、龙潭组,二叠系中统茅口组。现从新至老简述如下:下三叠统夜郎组(T1y):自上而下分为九级滩段、玉龙山段、沙堡湾段三个岩性段。九级滩段(
9、T1y3)为紫红色、黄绿色、灰绿色粘土岩、页岩、粉砂岩,夹泥灰岩、泥质灰岩、灰岩,厚300米,分布于矿区外东部。玉龙山段(T1y2)下部为灰浅灰色薄层灰岩,中上部为灰浅灰色厚层状灰岩夹少量泥质灰岩,厚145米,分布于矿区东部。沙堡湾段(T1y1)为黄褐、灰绿色页岩、粘土岩,上夹灰色薄层泥灰岩,厚6米,分布于矿区东部。与下伏二叠系上统长兴组呈整合接触。二叠系上统长兴组(P3c):下部为灰深灰色薄中厚层状含燧石灰岩,中上部为深灰色中厚层灰岩夹硅质岩,局部含燧石,厚54米。二叠系上统龙潭组(P31):由硅质岩、粉砂岩、粘土岩、泥灰岩、煤、黄铁矿粘土岩交互组成。厚度71米。与下伏地层呈假整合接触。二叠
10、系中统茅口组(P2m):主要为浅灰、灰色厚层状灰岩及生物灰岩,厚度大于100米。二、地质构造矿区位于茅石向斜东翼中段。地层单斜产出,倾向255270,倾角5257,平均倾角55。矿区范围内无大的构造,地质构造复杂程度为简单类型。第七节 瓦 斯 情 况一、煤层瓦斯赋存情况矿井内可采煤层3层(C6、C5、C1煤层),根据国家安全生产监督管理总局发布的中华人民共和国安全生产行业标准(AQ1018-2006)和采矿工程设计手册进行预算。矿井1501进回风巷标高为+1104m、1155m水平,抽采标高为+1094m水平以上,瓦斯含量相对较低。根据瓦斯变化规律:垂直向上,煤层瓦斯含量随深度的增加而增长;平
11、面上煤层露头处瓦斯含量较低;深部瓦斯含量较高,浅部瓦斯含量较低。二、预抽煤层瓦斯含量预测根据国家安全生产监督管理总局发布的中华人民共和国安全生产行业标准(AQ1018-2006)和采矿工程设计手册进行预测:1)1501运输巷条带瓦斯压力计算根据P=(2.03-10.13)H计算矿井瓦斯压力,永兴煤矿开采+1104m水平时各煤层垂深211m155m,经计算,取P=1.881.95Mpa。2)1501运输巷条带预抽瓦斯含量计算安全专篇根据矿井煤质指标,按经验公式计算矿井抽采煤层时的瓦斯含量、瓦斯压力结果(1)1501运输巷条带预抽瓦斯涌出量q1=K1K2K3(WO-WC)式中:q1矿井相对瓦斯涌出
12、量,m3/t;K1围岩瓦斯涌出系数;K1值选取范围为1.1-1.3;全部陷落法管理顶板,碳质组分较多的围岩,K1取1.2;K2工作面丢煤瓦斯涌出系数,用回采率的倒数来计算,K2=1/0.95=1.05;K3采区内准备巷道预排瓦斯对开采层瓦斯涌出影响系数;参照附录D选取。K3=(L-2h)/L=(250-210.0)/250=0.78L预抽长度,L=250mh掘进巷道预排等值宽度,参照附录D选取, h=10.0m。m开采层厚度m, M预抽斜长m,30m WO煤层原始瓦斯含量,m3/t;WC运出矿井后煤的残存瓦斯含量,m3/t, 计算得:17310.8m3(2)邻近层瓦斯涌出量q2=式中:q 2
13、回采工作面邻近层瓦斯涌出量,m3/t;mi 第i个邻近层的煤厚,m;M 开采煤层的开采厚度,m;Woi 第i个邻近层的瓦斯含量,m3/t,一般取与开采层相同值;Wei 邻近层的残存瓦斯含量,m3/t,一般取与开采层相同值;i 第i个邻近层受采动影响的瓦斯排放率。i值与邻近层的位置、煤层倾角、层间距离等多种因素有关。用下列公式计算各个邻近层的Ki值。i1hi / hp式中:hi 第i个邻近层与开采层之间的垂直距离,m;hp受开采层采动影响,邻近层能向工作面涌出卸压瓦斯的岩层破坏范围,m。hp按下式计算:对于上邻近层:hpKym0(1.2cosa) 式中:m0 开采层的开采厚度,m;a 煤层倾角,
14、度;Ky 取决于顶板管理方式的系数。邻近层瓦斯涌出量:邻近层瓦斯排放率与层间距的关系曲线计算得:3462.2m3+1104m水平抽采1501进回风巷条带瓦斯含量地点1501进回风巷条带临近层C6合计设计抽采率抽出量瓦斯量(m3)2077296231827004735%94516.5二、煤与瓦斯突出危险性根据贵州省能源局黔能源2010701号对遵义市煤矿2010年度矿井瓦斯等级鉴定报告的批复文件,桐梓县茅石乡永兴煤矿绝对瓦斯涌出量为2.27m3/min,相对瓦斯涌出量为27.48m3/t。属高瓦斯矿井。第八节 煤尘爆炸性根据贵州省煤田地质局实验室2006年6月提供的遵义市桐梓县永兴煤矿煤尘爆炸鉴
15、定报告,矿区内C6、C5、C1煤层煤尘无爆炸危险性,本专篇按煤尘无爆炸危险性矿井进行设计和管理。第九节 煤的自燃倾向性根据贵州省煤田地质局实验室2006年6月提供的遵义市桐梓县永兴煤矿煤炭自燃倾向性等级鉴定报告,矿区内C6、C5、C1煤层自燃倾向性等级属类,不易自燃煤层。本专篇按不易自燃煤层的矿井设计管理。第十节 地 温本井田属地温正常区,未发现地热害影响。第十一节 冲击地压永兴煤矿资源储量核实报告中未提供冲击地压的相关资料,该矿井及周围矿井尚未有冲击地压情况的发生,浅部可暂按无冲击地压危险考虑,但必须加强冲击地压的观测,特别是深部。第二章 矿井开拓与开采第一节 开拓方式一、井筒的设置及功能主
16、平硐、副斜井(进风井口)布置在矿区中部的茅口组灰岩中,两井筒相距400m左右,坡度较缓,空气新鲜,无有害气体、粉尘的地方。主、副井口范围内无其它工矿企业,矿区内地温正常。矿井采用平硐、斜井混合开拓方式,并列式通风,划分为两个水平、三个采区开拓全井田,采用双翼布置。主平硐、副斜井服务全矿井各煤层的开采,回风平硐服务一采区各煤层的开采,在二、三采区开采时,重新布置后期回风斜井。1)、主平硐主平硐布置开口处布置在茅口组中,长893m,掘进断面积7.58m2,净断面积6.71m2;井口和顶板较差地段采用砌碹支护,其余地段采用锚喷支护。敷设22kg/m型轨道,单轨运输,敷设水泥轨枕。每隔500m布置一个
17、错车场,车场内采用双轨运输。主要用于煤炭、矸石、材料、设备运输。进风、行人、排水、敷设管线等任务。2)、副斜井副斜井开口处布置在茅口组灰岩中。长135m,净断面6.03m2 ,掘进断面6.85m2。井口和顶板较差地段采用砌碹支护,其余地段采用锚喷支护。主要用于行人、进风,敷设管线等任务。3)、回风平硐回风平硐开口处布置在茅口组灰岩中。长338m,净断面6.71m2 ,掘进断面7.58m2。井口和顶板较差地段采用砌碹支护,其余地段采用锚喷支护。主要用于回风,不安设轨道。第二节 通风情况矿井通风方式为分列式通风式,机械抽出负压通风。该矿按煤与瓦斯突出矿井设计,选用高效节能型防爆轴流式通风机满足矿井
18、通风要求。反风时采用风机反转反风。安设有FBCDZ-18/290KW型防爆抽出式对旋轴流通风机两台,一台工作,一台备用。电机功率290KW(660V)。本矿井筒数目为三个,即主平硐 、进风斜井、回风斜井。主平硐、进风斜井担任进风、回风斜井专作回风用。专用抽放巷通风路线为:主平硐材料上山专用抽放巷回风石门回风斜井引风道地面。第三节 开采顺序2、采区划分1)、采区及煤层开采顺序针对原有煤矿的开采情况和煤层赋存条件、采煤工艺和小型煤矿特点等综合分析。提出全矿井划分为两个水平,三个采区开拓全井田,一水平标高1042m,二水平标高796m;1042m标高以上为一采区,796-1042m标高之间为二采区,
19、796m标高以下为三采区。采区分界线以水平标高为界;一水平标高以上划分为两个区段,二水平标高以上划分为四个区段,二水平标高以下划分为四个区段。开采顺序为先采一采区,后采二、三采区,区段下行式开采。每个区段垂直距离为47m,工作面斜长90m,(倾角平均31)采区保护煤柱斜长23m。采煤工作面为伪倾斜走向长壁后退式回采。2)、采区接替关系矿井在一采区即将开采完毕时,提前布置二采区的所有生产系统,为确保矿井采掘接替工作正常进行,保证矿井达到设计生产能力,避免矿井采掘失调,矿井按采掘比为1:2组织生产、掘进工作。 1第三章 专用抽放巷穿层预抽1501进回风巷条带瓦斯抽放方案专用抽放巷布置在C1-C5煤
20、层之间,南翼设计长度400m,北翼设计350m,距C5煤层法距15m,由于诸种原因,南翼抽放巷掘至250m处与1155抽放南翼巷贯通形成了系统。矿井在1104抽放巷南翼一石门20米处布置1钻场,每隔30米布置一个抽放钻场,共7个穿层钻场。每个钻场布置施工25个穿层钻孔对C5煤层相对应的运输巷进行条带瓦斯预抽,钻孔不能覆盖的盲点和1104北翼抽放巷,在巷内每8m实施一组穿层钻孔,每组六个,孔径为75mm的抽放钻孔的抽放钻孔,沿煤层层面上帮控制距离20米,下帮控制距离10米。1155抽放巷内每8m实施一组穿层钻孔,每组六个,孔径为75mm的抽放钻孔的抽放钻孔,沿煤层层面上帮控制距离20米,下帮控制
21、距离10米。采用高负压抽放方法,在抽放有效消突进行效果检验验证后才能对C5煤层相对应的进回风巷掘进作业。第四章 专用抽放巷穿层预抽C5煤层进回风巷条带瓦斯抽放方法1、1104南翼抽放巷每个抽放钻场施工25个孔深为16.3528.8米、孔径为75mm的抽放钻孔的抽放钻孔,沿煤层层面上帮控制距离20米,下帮控制距离10米(见1104南翼抽放巷穿层预抽钻孔布置示意图)。2、1104北翼抽放巷内每8m实施一组六个穿层抽放钻孔,孔深为16.3526.8米、孔径为75mm的抽放钻孔的抽放钻孔,沿煤层层面上帮控制距离20米,下帮控制距离10米(见1104北翼抽放巷穿层预抽钻孔布置示意图)。3、1155南北两
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