瓦斯抽採達標工藝方案設計

2021-11-07 07:20:41 字數 4524 閱讀 6171

白坪煤業公司隸屬於鄭州煤電股份****,屬國有企業。礦井設計生產能力180萬噸/年,核定生產能力180萬噸/年。主要開採二1煤層,隨著礦井向深部資源的開採,煤層瓦斯壓力及瓦斯含量較大不斷增加,礦井瓦斯湧出量也呈現逐漸增大的趨勢,瓦斯問題已對安全生產構成威脅,僅靠通風無法解決回採工作面的瓦斯問題。

針對白坪煤業公司瓦斯地質條件複雜的特點,為實現抽採達標,確保礦井安全、高效生產,特編制白坪煤業公司抽採達標工藝方案設計。通過對本煤層、鄰近層及採空區瓦斯進行綜合抽採,降低工作面回風流及上隅角瓦斯湧出量,確保礦井安全生產。

根據《煤礦瓦斯抽採達標暫行規定》第四章第十八條,通過對礦井通風瓦斯資料的收集、現場調研、實地考察及對礦井生產實際情況進行分析和方案比較,編制抽採達標工藝方案設計。

編制本設計方案的依據主要有:

(1)煤礦安全規程》

(2)《煤礦瓦斯抽採達標暫行規定》

(3)《礦井抽採瓦斯管理規範》

(4)《煤礦瓦斯抽採基本指標》

(5)《礦井抽採瓦斯工程設計規範》

(6)《防治煤與瓦斯突出規定》

(7)「三軟」突出煤層順層鑽孔預抽回採區域煤層瓦斯區域防突技術標準

(8)「三軟」突出煤層掘進工作面綜合防突措施執行細則

(9)白坪煤業公司生產、通風、瓦斯、地質等相關資料。

(1)在符合有關規程、規範及設計標準且滿足使用的前提下,盡可能降低成本,節省工程投資;

(2)盡量利用原有的巷道,減少工程施工和開拓費用;

(3)裝置、管材選型留有餘地,能滿足礦井達到設計能力時抽採瓦斯量的需求;

(4)採用的工藝技術具有先進性,且符合礦井實際。

(1)白坪煤業公司瓦斯賦存情況、抽採瓦斯的可行性及必要性、抽採瓦斯方法的確定、抽採瓦斯量預計等;

(2)瓦斯抽採管網、抽採瓦斯鑽場與鑽孔引數設計;

(3)礦井抽採瓦斯管理及安全措施。

白坪煤業公司隸屬於鄭州煤電股份****,屬國有企業。礦井設計生產能力180萬噸/年,核定生產能力180萬噸/年。位於河南省登封煤田西部,東與新登井田相鄰,西與新新井田接壤,與千年名剎少林寺相鄰,與五岳之尊嵩山相依,與九朝古都洛陽相望。

東與京廣線相連,西與焦枝線相通,北與隴海線相接。鄭少高速公路、許登高速公路穿插其中,交通十分便利。地理位置為:

東經113°00′00″~113°09′04″;北緯34°18′05″~34°23′04″。井田東西長10 km,南北寬2~5 km,礦區面積為18.4 km2。

白坪煤業公司交通位置示意圖

礦井採用立斜井混合開拓,井筒數目6個,即主斜井、副立井、**採區風井、東翼風井,其中主斜井、副立井進風,**採區風井、東翼風井、西翼風井(在建專案)三個立井回風。礦井採用走向長壁放頂煤一次採全高後退式採煤方法,全部陷落法管理頂板。目前開採水平為-175m,現有生產採區三個:

11採區、13採區、21採區;開拓採區乙個:23採區。11採區布置三條上山,兩進一回,設有專用回風巷,布置乙個**工作面:

11201工作面;21採區布置三條上山,兩進一回,設有專用回風巷,布置有1個綜採工作面:21001工作面; 2個煤巷掘進工作面:21021下順槽、21031下順槽及21011上順槽;1個巖巷掘進工作面:

21031上底抽巷;13採區布置三條上山,兩進一回,設有專用回風巷,布置1個綜採工作面:13051工作面、1個備用工作面13101工作面; 4個煤巷掘進工作面:13101上、下順槽、13071下順槽、13091上順槽;2個巖巷掘進工作面:

13採區第

一、第二中部車場。

(1)含煤地層

區域地層劃分屬華北區嵩箕小區,井田內出露地層由老到新有寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系、三疊系、第三系和第四系。其中石炭系和二疊系為主要含煤地層,總厚665m,共計含煤33層。

太原組:厚37.77~88.

14m,平均57m。由深灰色厚層狀灰岩、泥岩、細、中粒砂岩及煤組成,含灰岩9層,煤9層。按岩性組合特徵可劃分為三個段:

(1)下部灰岩段,厚10.89~27.98m,平均17m,區內西薄東厚,主要由深灰色厚層狀灰岩(l1~l4)和煤(一1~一4)組成,其中一3煤區域性可採;(2)中部砂泥岩段,厚14.

64~53.37m,平均24m;(3)上部灰岩段,厚7.37~24.

17m,平均16m,主要由深灰色灰岩(l6~l9)組成。

山西組:為主要含煤地層。厚59.

78~103.94m,平均76m,岩性由深灰、黑灰色泥岩、砂質岩及細、中粒砂岩和煤層組成,含煤5層,其中下部的二1煤層為主要可採煤層。依其岩性組合特徵自下而上劃分為四個段:

(1)二1煤段,平均厚11m,煤層底板以細粒砂岩、粉砂岩夾泥質條帶為主,區域性偽底為泥岩、炭質泥岩;(2)大佔砂岩段,平均厚27m,主要為灰~淺灰色中粒砂岩、泥岩、砂質泥岩,含煤2層;(3)香炭砂岩段,平均厚18m;(4)小紫泥岩段,平均厚20m。

下石盒子組:劃分為

三、四、

五、六煤段,含煤13層。厚293.00~356.

22m,平均308m。三煤段,厚47.81~83.

66m,平均71m,自下而上劃分為三個岩性段:下部砂鍋窯砂岩段、中部大紫泥岩段及上部含煤段。四煤段,厚60.

94~93.99m,平均75m,由灰色中、細粒砂岩,灰綠、深灰色泥岩、砂質泥岩組成;五煤段,厚60.36~101.

93m,平均79m,由淺灰色中粒砂岩、深灰色砂質泥岩、泥岩組成;六煤段,厚70.98~103.74m,平均83m,由灰白~淺灰色中、粗粒砂岩,深灰、灰綠色泥岩、砂質泥岩組成。

上石盒子組:厚212.30~242.78m,平均224m。劃分為

七、八、九煤段,含煤6層。七煤段,厚63.69~100.

01m,平均85m,由灰白~淺灰色中粒砂岩,深灰、灰綠色泥岩、砂質泥岩組成;八煤段,厚71.52m~96.69m,平均87m,由淺灰~灰白色中粒砂岩,深灰、灰綠色泥岩、砂質泥岩組成;九煤段,厚41.

00~76.80m,平均56m,由灰白~淺灰色中粒砂岩,深灰、綠灰色泥岩、砂質泥岩組成。

井田含煤地層主要為太原組、山西組、下石盒子組及上石盒子組,可劃分為9個煤段,常見21層,各含煤段含煤簡況見表3-1。煤層總厚度11.72m,含煤係數1.

76%。其中,山西組所含二1煤層,為本井田主要可採煤層。

表2-1 含煤地層含煤特徵一覽表

根據統計,二1煤層的主要特點是煤厚大、煤厚變化大、全層構造煤發育。

煤厚大、煤厚變化大。據井田內196個勘探鑽孔揭露的煤厚資料統計,煤厚變化在0~26.79m之間,平均煤厚5.

30m(表2-2)。煤厚區域性呈突變關係,煤層整體上呈似層狀、藕節狀或透鏡狀。

表2-2 白坪井田煤層厚度分級統計表

全層構造煤發育。根據現場實際觀測,構造煤的巨集觀煤體結構、構造特點主要是:煤體以粉片狀為主,光澤暗淡,無層理、強度低,手試鬆軟,可捻成星片狀或粉末狀、磨擦鏡面發育,鏡面上可見大量的擦痕,具有揉皺現象。

煤的原生結構和構造已遭到嚴重破壞,煤體中偶夾粉煤壓固而成的塊煤,強度很低,指壓易碎,屬全層構造煤。平均容重1.38t/m3,比重為1.

49,孔隙度為7.38%,鏡煤最大反射率2.38%。

實驗室測試煤的堅固性係數f值變化在0.09~0.41之間,平均0.

16;δp變化在10.45~31之間,平均22.2。

電子顯微鏡下觀察,構造煤微觀結構的主要特點是:破碎的煤粒呈透鏡狀或片狀(圖2-2、2-3),透鏡狀煤粒粒徑一般500μm(短軸),定向性明顯,在微透鏡體表面具有大量的擦痕,而且只顯示乙個方向的擦痕,擦痕順透鏡體的長軸方向發育,透鏡體內煤體結構均一,一般不具有進一步構造破壞的特點,有時乙個大的透鏡體內又有多個小的透鏡體組成等。片狀煤粒厚度有時不到10μm,層層疊置,煤粒表面鏡面發育,也常見有大量擦痕等。

總體上看,煤體的剪下脆性變形特徵明顯,未見及韌性變形特點,構造煤粒呈定向排列。

按照構造煤破碎程度分類,應屬於ⅳ-ⅴ類構造煤,是脆性剪裂變形的結果。根據分析,構造煤的演化過程是:原生結構煤—透鏡狀構造煤-片狀構造煤-鱗片狀構造煤-粉片狀構造煤。

本井田屬於登封煤田穎陽~蘆店向斜的南翼東段,井田整體為向北傾斜的單斜構造,構造形跡以正斷層為主。從全井田的構造分布來看,可以將整個井田分為兩個瓦斯地質單元,即地質條件簡單、構造不發育的西區和地質條件複雜、斷層發育的東區(圖2-3)。

圖2-3白坪井田構造綱要圖

礦井西區:大約以102線為界,或以箕f31和箕f19斷層為界,整體上為一單斜構造,地質條件簡單。本區地層傾角較大,一般在25~30°之間。

勘探期間僅在本區中部查明1條規模較大的北西向正斷層f41,產狀250°∠70°,落差20~30m,走向延伸長1.8km,未出露地表,僅錯斷下部地層。

礦井東區:自西向東,地層走向逐漸向北東偏轉,傾向北西,傾角10~15°,正斷層較多,並發育寬緩褶皺,地質條件複雜。

褶皺構造:褶皺跨度大、波幅小,軸向60°左右,被北東向斷層錯開。其中新峰背斜為一寬緩的短軸背斜,井田內延伸長6km,在郭家門被f94斷層錯開。

由寒武系、奧陶系、石炭系及二疊系地層組成,在二1煤層底板等高線圖上其鞍部位於110~113勘探線之間。軸部地層傾角平緩,一般<10°;北翼儲存較好,地層產狀340°∠10~20°;南翼被箕f7、箕f10、箕f59等斷層切割,地層產狀變化較大,傾角15°左右。鏊面山向斜位於井田北東部,向北東仰起,井田內延伸長2.

5km,並被箕f32、箕f21斷層錯開。軸部出露有二疊系和三疊系地層,北翼被蘆f1、郜f2等斷層切割,地層傾向230°左右,傾角15~20°;南翼傾向340°,傾角15°左右。

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