精编完整版梅斯布拉克煤矿瓦斯抽放可研报告.docx
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精编完整版梅斯布拉克煤矿瓦斯抽放可研报告
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新疆拜城县梅斯布拉克煤矿
瓦斯抽采可行性研究报告
煤炭科学研究总院沈阳研究院
新疆天然物产贸易有限公司
二〇一〇年四月
报告名称：
新疆拜城县梅斯布拉克煤矿瓦斯抽采可行性研究报告
报告审核：
王魁军研究员院总工、抚顺分院院长
梁运涛高级工程师科技发展部主任
课题负责人：
袁野高级工程师驻疆办主任
报告编写：
王永敬工程师
课题工作人员：
煤炭科学研究总院沈阳研究院
袁野王永敬韩邦华雷传柱陈刚于鹏谭丕彧
目录1
前言3
第一章矿井概况5
1.1矿区概况5
1.1.1交通位置5
1.1.2地形地貌6
1.1.3地表水6
1.1.4气象及地震6
1.2地质构造与煤层赋存7
1.2.1地质构造7
1.2.2煤层10
1.3矿井开拓15
1.3.1井田境界15
1.3.2储量15
1.3.3矿井设计生产能力及服务年限16
1.3.4矿井开拓及采煤方法17
1.4矿井通风18
第二章煤层瓦斯基础参数测定20
2.1煤的瓦斯吸附常数测定与煤的工业分析20
2.1.1煤的瓦斯吸附常数测定21
2.1.2煤的工业分析25
2.2煤的孔隙率测定26
2.3煤层瓦斯压力测定27
2.4煤层瓦斯含量测定29
2.4.1直接法30
2.4.2间接法33
2.4.3煤层瓦斯含量梯度34
2.4.4一水平（+1680m）各煤层瓦斯含量36
2.5钻孔瓦斯涌出规律36
2.6煤层透气性系数测定38
第三章矿井瓦斯涌出量预测42
3.1矿井瓦斯涌出量预测方法42
3.2矿井瓦斯涌出量预测43
第四章矿井瓦斯抽放的必要性和可行性论证51
4.1矿井瓦斯储量及可抽量51
4.2瓦斯抽采的必要性52
4.2.1从瓦斯涌出预测看抽采瓦斯的必要性53
4.2.2从矿井通风能力看抽采瓦斯的必要性53
4.2.3从资源利用和环保的角度看抽采瓦斯的必要性54
4.3抽采瓦斯的可行性54
4.3.1开采层抽采瓦斯的可行性54
4.3.2邻近层抽采瓦斯的可行性55
4.3.3采空区瓦斯抽采的可能性55
第五章结论及建议57
5.1结论57
5.2建议58
前言
瓦斯灾害长期以来，一直是威胁煤矿安全生产和影响企业经济效益的重要问题。
瓦斯赋存、涌出和防治技术的研究一直是我国煤矿，特别是高瓦斯和突出矿井的重要课题。
近年来，随着开采深度的延深及开采强度的加大，低瓦斯矿井的瓦斯问题也日益突出。
尤其是少数低瓦斯矿井存在高瓦斯区，由于对瓦斯异常涌出及局部积聚疏于防范，导致瓦斯恶性事故时有发生，给国家和人民的生命财产造成不可挽回的损失，新疆近几年发生的重大瓦斯伤亡事故，教训触目惊心。
目前，矿井（包括低瓦斯矿井）瓦斯研究工作，日益受到安全监管部门和企业干部、职工的重视。
新疆拜城县梅斯布拉克煤矿，隶属于新疆天然物产贸易有限公司。
为配合矿井设计部门进行矿井可行性研究及初步设计，该公司委托煤炭科学研究总院沈阳研究院（原抚顺分院，以下简称沈阳研究院）完成“新疆拜城梅斯布拉克煤矿开采层瓦斯基础参数测定及抽放可行性论证报告”项目，合同约定主要工作内容有：
1）开采层瓦斯含量测定；2）开采层瓦斯压力测定；3）开采层钻孔瓦斯涌出量及衰减系数测定；4）开采层煤的透气性系数测定；5）开采层煤的吸附常数a、b值的测定、开采层煤的孔隙率测定及煤样工业分析；6）抽放瓦斯必要性和可行性论证等。
经过现场和实验室测试与研究，已完成了合同项目的全部研究内容，并完成项目研究报告。
在项目测试和报告编写过程中，得到了新疆拜城梅斯布拉克煤矿有关领导和工程技术人员的大力支持，在此表示衷心的感谢！
主要编制依据：
1、国家质量监督检验检疫总局《煤矿瓦斯抽采工程设计规范》2、原煤炭工业部《矿井瓦斯抽放管理规范》（1997）。
3、国家安全生产监督管理总局《煤矿安全规程》（2009）。
4、国家安全生产监督管理总局《矿井瓦斯涌出量预测方法》5、国7、国务院关于预防煤矿生产安全事故的特别规定（国务院令446号）。
8、新疆煤田地质局综合地质勘探队完成的《新疆库-拜煤田拜城县梅斯布拉克东井田勘探报告》（2007）。
9、、新疆煤炭设计研究院有限责任公司完成的《新疆天然物产贸易有限公司梅斯布拉克煤矿初步设计》。
10、煤矿提供的资料、现场调查了解收集的资料。
第一章矿井概况
1.1矿区概况
1.1.1交通位置
新疆天然物产贸易有限公司拜城县梅斯布拉克煤矿（以下简称梅斯布拉克煤矿）位于拜城县县城北东方向70km的梅斯布拉克村、梅斯布拉克河一带。
井田位于S307省道以北，距S307省道的直线距离约35km，距库车火车站115km，由S307省道克孜尔乡站通往梅斯布拉克村的简易公路（砂石路面）从矿区中部通过，交通便利，详见图1-1所示。
1.1.2地形地貌
井田地貌类型属于山前丘陵地貌，地势北高南低，以梅斯布拉克河为界分东西两个部分，西部平坦，地形坡度一般5°左右；东部沟谷发育，起伏较大，井田内最高点在西北部，海拔标高+1986m，最低点在井田东南部，海拔标高+1910m，相对高差76m。
地表植被不发育，呈典型的荒漠戈壁景观。
1.1.3地表水
梅斯布拉克河是井田内及附近唯一的地表水系，年径流量为0.158～0.672亿m3，该河为北向南流向，从井田中部通过，发源于北部的天山山脉，以大气降水、冰雪融化水、山泉水为补给源，流量随季节变化较大，一般冬季为枯水期，春季融雪和夏秋两季水流量较大。
梅斯布拉克河在丰水年常年有水，贫水年常出现短时间断流现象。
1.1.4气象及地震
矿区属大陆性中温带干旱气候，冬、夏较长，春秋较短，冬季寒冷，夏季凉爽，昼夜温差大，历年平均气温+7.4℃，年极端最高气温+37.4℃，年极端最低气温-32℃，年平均降水量94.9mm，降雨多分布在北部山区，蒸发量1538.2mm，全年日照达1564小时，无霜期为167天，每年12月到翌年的3月份为冰冻期，最大冻土深度1m，春季多北风。
每年7月中旬到8月下旬为雨季，有暴雨，造成山洪暴发。
每年10月中、下旬开始降雪，11月份结冻，另外灾害性天气有风灾、冰雹、沙尘暴。
煤矿及其附近没有气象台站，气象与县城相比，气温偏低、降雨量偏多，其它气象条件与拜城县城相似。
井田地震动峰值加速度值为0.15g，地震烈度为Ⅶ烈度区。
1.2地质构造与煤层赋存
1.2.1地质构造
一、地层
井田位于库—拜煤田拜城矿区的东部，井田内分布的地层从新到老有第四系、侏罗系下统、三叠系上统，除第四系不整合于不同时代的地层之上外，其余各套地层之间为整合接触，地层总体走向呈近东西向，并按照由新到老的顺序依次从南向北排列，各时代地层的岩性特征如下：
（1）新生界（KZ）
①第四系全新统（Q4）
第四系全新统为冲洪积层（Q4al+pl）：
分布于井田各大沟谷和梅斯布拉克河床及两侧，主要成分由砾石、漂砾、少量砂、亚砂土，砂质粘土组成，次棱状，分选性差，松散状，透水性强，地层厚度10～66m，平均厚度27.75m。
②第四系上更新统（Q3）
第四系上更新统为新疆群（Q3xn）：
广泛分布，为河流相的洪积层（Q3pl），以疏松砂、砾石、漂砾为主，泥砂质胶结，胶结程度较差，次棱状，分选差，以透水性强为特点，地层厚度16.40～48.00m，平均厚度31.75m。
③第四系中更新统（Q2）
井田范围第四系中更新统为乌苏群（Q2ws），区内广泛分布，梅斯布拉克河上游东岸有出露，为冰水沉积层（Q2gl），由砾石、漂砾，泥砂组成，棱角状、次棱角状，分选性极差，砂质、钙质胶结，胶结较好，地层厚度92.00～168.00m，平均厚度132.00m。
（2）中生界（Mz）
①侏罗系下统阿合组（J1a）
本井田西南部有出露，分布于井田南部，呈北东向条带状展布，钻孔揭露了下部层段，主要为一套河流相或三角洲相粗碎屑沉积，斜层理发育，地层厚度一般为375.00～422.00m，与下伏塔里奇克组地层整合接触。
根据岩性组合特征分为上、下两个段。
上段（J1a2）：
岩性主要为灰黄色、灰白色含砾粗砂岩、粗砂岩，地层厚度为258.00～278.00m。
下段（J1a1）：
岩性为灰黄色、灰白色、灰绿色块厚层状粗砂岩、砾岩、砂砾岩、长石石英砂岩夹粉细砂岩，局部富含铁质，多呈褐色，地层厚度为117.00～144.00m。
②侏罗系下统塔里奇克组（J1t）
井田西部有零星出露，分布与井田中、北部，呈北东向条带状展布，根据钻孔揭露，为一套河湖相、沼泽相、泥炭沼泽相沉积，岩性由灰-灰白色砾岩、砂岩、灰色粉砂岩和黑色炭质泥岩及煤层组成。
地层厚度一般为126.50～288.00m，与下伏三叠系上统郝家沟组地层整合接触。
根据岩性组合特征和所含煤层的分布情况分为上、下两个段。
上段（J1t2）：
由一套灰白色中粗砂岩、黄绿色粉砂岩、黑色炭质泥岩及煤层组成，含煤6层，煤层编号A7～A12，地层厚度64.86～205.11m，平均厚度105.71m。
下段（J1t1）：
岩性主要为灰白色砂岩或中粗砂岩、砾岩，黄绿色粉砂岩、砂质泥岩夹黑色炭质泥岩及煤层，含煤3层，编号A3～A6，地层厚度70.79～117.27m，平均厚度85.79m。
③三叠系上统郝家沟组（T3h）
井田西部零星出露，分布于井田北部，岩性为灰绿色粉、细砂岩、黑灰色泥岩、灰白色、浅黄灰色厚层状粗砂岩、含砾砂岩、砾岩夹有薄层叠锥灰岩。
未见底。
另外，根据区域地质成果，中生界地层从下向上有着明显的从河流相到湖泊相再到河流相、湖泊相的旋回结构，在从湖泊相向河流相和河流相向湖泊相的转化过程中，出现了泥炭沼泽相、泥炭沼泽相形成了煤层。
早三叠世开始至早侏罗世初为第一旋回，是一套以河流相至湖泊相的沉积。
从早侏罗世早期到末期为第二旋回，是一套由河流相到湖泊相的沉积，期间形成了塔里奇克组和阳霞组两套含煤地层。
二、构造
井田位于库-拜煤田拜城矿区的东部，拜城矿区内的总体构造形态为一向南倾斜的单斜构造，具有西陡东缓的变化规律。
本井田构造形态与矿区总体构造形态基本一致，为一向南倾斜的单斜构造，倾向160°左右，倾角61°～72°左右，具有西缓东陡的特征。
井田范围内无岩浆岩侵入，未发现有大的断裂构造。
构造的复杂程度属于中等。
1.2.2煤层
一、开采煤层
井田内含稳定煤层3层：
A3、A5、A7；较稳定煤层2层A8、A11，不稳定煤层3层：
A6、A9、A12；极不稳定煤层1层A10，主要开采煤层为：
A3、A5、A6、A7、A8、A9，煤层倾角为61°～72°。
现对各煤层（自下而上）分述如下。
A3号煤层：
位于侏罗系下统塔里奇克组下段（J1t1）的底部。
见煤点煤层厚度变异系数6%，可采性指数0.96，属于稳定煤层，有益厚度2.15～6.71m、平均厚度4.82m，煤层厚度由西向东变厚，煤层有分叉现象，有1～3个分层，下分层编号A3-1、中部分层编号A3-2、上分层A3-3，各分层均为简单结构，煤层顶板和底板岩性为深灰色泥岩、粉砂岩、细砂岩和炭质泥岩，与上部A5号煤层间距为4.00～17.50m，平均9.29m。
A5号煤层：
位于下侏罗统塔里奇克组下段（J1t1）的下部，A3煤层之上，可采性指数1，煤层厚度变异系数8%，属于稳定煤层，有益厚度3.58～12.50m、平均厚度7.60m，有1-3个分层，下分层编号A5-1、中分层编号A5-2、上分层编号A5-3，煤层厚总体表现为自西向东变厚的规律，各分层结构简单，煤层底板岩性为深灰色粉砂岩、
细砂岩，顶板岩性为粗砂岩或含砾粗砂岩、粉砂岩、细砂岩。
与上部A6号煤层间距为7.00～19.00m，平均11.89m。
A6号煤层：
位于下侏罗统塔里奇克组下段（J1t1）的上部，A5煤层之上，有益厚度0.50～1.96m，平均0.91m，煤层厚度变异系数11%，可采性指数0.67，煤层结构简单，属于不稳定煤层，在井田4线以西全部可采，4线以东被剥蚀，只有零星残留，9线出现可采点，煤层底板岩性为炭质泥岩和深灰色粉砂岩，顶板岩性为炭质泥岩、粉砂岩和细砂岩、中砂岩。
与上部A7号煤层间距为14.00～32.00m，平均21.09m。
A7号煤层：
位于侏罗系下统塔里奇克组上段（J1t1）的下部，煤层有益厚度为1.73～8.54m，平均3.90m。
可采性指数1，煤层厚度变异系数10%，结构简单，属于稳定煤层，煤层由西向东，由浅到深有逐渐变厚的趋势、含一至二层夹矸。
煤层顶板为炭质泥岩、粉砂岩和细砂岩、底板为炭质泥岩和细砂岩。
与上部A8号煤层间距为10.50～29.20m，平均17.88m。
A8号煤层：
位于塔里奇克组上段（J1t2），有益厚度在0.63～1.81m之间，平均厚度1.31m，可采性指数0.93，煤层厚度变异系数6%，属于较稳定煤层，顶底板均为泥岩或粉砂岩，结构简单，与上部A9号煤层间距为8.50～38.00m，平均19.08m。
A9号煤层：
位于下侏罗统塔里奇克组上段（J1t2）的中部，有益厚度在0.22～3.31m，平均1.45m，煤层厚度变异系数3%，可采性指数0.71，煤层结构简单，属于不稳定煤层，煤层厚度由西向东变薄直到尖灭。
煤层顶板为泥岩和粉砂岩，底板为炭质泥岩、泥岩、粉砂岩。
与上部A10号煤层间距为6.50～25.00m，平均18.2m。
A10号煤层：
位于下侏罗统塔里奇克组上段（J1t2）的中部，有益厚度在0.19～0.70m，平均0.49m，煤层厚度变异系数10%，可采性指数0.42，煤层结构简单，属于极不稳定煤层，煤层顶板为泥岩和粉砂岩，底板为炭质泥岩、泥岩、粉砂岩。
与上部A11号煤层间距为8.50～27.00m，平均15.66m。
A11号煤层：
位于下侏罗统塔里奇克组上段（J1t2）的上部，有益厚度在0.42～1.23m，平均0.69m，煤层厚度变异系数13%，可采性指数0.89，煤层结构简单，属较稳定煤层，煤层顶板为泥岩和粉砂岩，底板为炭质泥岩、泥岩、粉砂岩。
与上部A12号煤层间距为6.00～7.00m，平均6.44m。
A12号煤层：
位于下侏罗统塔里奇克组上段（J1t2）的上部，有益厚度在0.40～1.09m，平均0.71m，煤层厚度变异系数13%，可采性指数0.60，煤层结构简单，属不稳定煤层，煤层顶板为泥岩和粉砂岩，底板为炭质泥岩、泥岩、粉砂岩。
可采煤层有关参数详见表1-2。
表1-2可采煤层特征表
煤层
编号
煤层厚度
煤层间距
夹矸
层数
煤层厚度
变异系数（%）
煤层结构类型
煤层
稳定性
最小-最大平均
（m）
最小-最大平均
（m）
A12
0.40～1.09
0.71
6.00～7.00
6.44
0
13
简单
不稳定
A11
0.42～1.23
0.69
0
13
简单
较稳定
8.00～27.00
15.66
A10
0.19～0.70
0.49
0
10
简单
极不稳定
6.50～25.00
18.20
A9
0.22～3.31
1.45
0
3
简单
不稳定
8.50～38.00
19.08
A8
0.63～1.81
1.31
0
6
简单
较稳定
10.50～29.00
17.88
A7
1.73～8.54
3.90
0～2
10
简单
稳定
14.00～32.00
21.09
A6
0.50～1.96
0.91
0
11
简单
不稳定
7.00～19.00
11.89
A5
3.58～12.50
7.60
0～3
8
中等
稳定
4.00～17.50
9.29
A3
2.15～6.71
4.82
0～2
6
简单
稳定
二、煤质
1、煤的物理性质及煤岩特征
井田内塔里奇克组所含煤层的宏观物理性质具一定的相同性，颜色为深黑色，煤芯多为粉末状至碎块状，煤岩组成以暗煤为主，光泽暗淡，宏观煤岩类型为暗淡煤类。
井田内各煤层的有机成分主要有镜质组份，半镜质组份和惰质组份。
镜质组份主要以无结构镜质体中的基质镜质体和碎屑镜质体为主。
基质镜质体油浸反射色为浅色，不显细胞结构，表面纯净且平整，不显突起，可见碎屑镜质体，粒径较小，呈不规则状分布，受应力作用，镜质组份较碎，半镜质组份主要为基质半镜质体，在油浸反射色光下呈白色，略显突起，大多不显示细胞结构。
惰质组分以丝质体，粗粒体为主。
丝质体呈“星”状和“网”状结构分布，油浸反射色为白色，突起较高。
粗粒体大多其结构保存不完整，无固定形状，未见壳质组分和焦块。
无机类矿物组成主要为粘土，呈浸染状分布，较聚集。
黄铁矿呈鲕粒状分布。
碳酸盐矿物呈脉状分布。
显微煤岩类型为亮暗煤至暗亮煤，变质阶段多以Ⅳ阶为主，部分煤层为Ⅲ阶。
2、煤的工业分析
井田内各煤层原煤工业分析详见表1-3。
表1-3原煤工业分析表
化验项目
煤层编号
Mad（%）
Ad（%）
Vdaf（%）
A3
0.58
20.97
25.16
A5
0.54
24.18
26.48
A6
0.46
20.25
26.72
A7
0.77
16.62
26.50
A8
0.54
22.68
27.31
A9
0.59
24.50
26.70
3、煤的硫含量
区内各煤层硫含量低，原煤全硫均小于1%，均属特低—低硫煤。
三、煤尘
新疆煤田地质局综合试验室对A3、A5、A7、A8、A9可采煤层采集的煤尘爆炸样本46个，测试结果表明井田内各可采煤层的煤尘均有爆炸性。
四、煤的自燃倾向
根据该矿地质报告（2007年），A3煤层属不易自燃、易自燃、或很易自燃煤层，A5煤层属易自燃或很易自燃煤层，A7煤层属不易自燃、易自燃、或很易自燃煤层。
A8煤层属不易自燃或易自燃煤层。
A9煤层属易自燃煤层。
1.3矿井开拓
1.3.1井田境界
根据地质勘探报告及矿井初步设计，井田走向长约5km，南北宽0.70km，面积3.54km2。
1.3.2储量
井田内6层可采煤层批准的资源/储量（331）+（332）+（333）共5972.0万t，其中探明的内蕴经济资源量（331）1626.0万t，控制的内蕴经济资源量（332）1700万t，推断的内蕴资源量（333）2646.0万t。
矿井设计资源/储量减去井筒、工业场地和主要井巷煤柱的煤量后乘以采区回采率为矿井设计可采储量。
经计算，矿井设计可采储量为4175.7万t。
详见表2-1。
表2-1矿井设计可采储量汇总表单位：
万t
开采
水平
煤层
编号
工业
资源
储量
永久
煤柱
矿井
设计
储量
保护煤柱
开采
损失
矿井设计可采
储量
井田
境界
一水平
（+1680m以上）
A3-1
115.1
1.1
99.1
11.52
26.89
87.11
A3-2
449.1
4.21
366.69
24.93
129.92
314.97
A5
820.3
8.67
680.33
51.3
241.38
570.25
A6
62.6
0.97
54.43
5.74
14.12
47.51
A7
409.5
4.13
341.97
24.42
119.66
285.71
A8
164.8
1.44
143.76
8.49
39.46
123.9
A9
132.8
1.56
121.54
9.2
33.61
97.63
合计
2154.0
22.08
1807.82
135.6
604.84
1527.08
二水平
（+1680～+1530m）
A3-1
91.5
0.97
92.13
6.08
18.75
71.78
A3-2
395.9
3.22
398.53
23.23
115.59
277.09
A5
958.9
7.65
907.45
47.8
273.66
677.59
A6
48.9
0.86
48.74
5.35
11.75
36.29
A7
425.9
3.64
413.91
22.75
122.63
299.63
A8
126.1
1.27
124.93
7.91
31.29
93.54
A9
53.6
1.37
51.73
8.58
17.31
34.92
合计
2100.6
18.98
2137.42
121.7
590.78
1490.84
三水平
（+1530～+1400m）
A3-1
60.3
0.84
68.26
5.27
13.4
46.06
A3-2
258.2
3.22
294.73
20.14
78.85
176.13
A5
793.6
6.63
855.67
41.43
227.81
559.16
A6
39.8
0.74
45.16
4.63
9.79
29.27
A7
351.0
3.16
382.49
19.72
101.75
246.09
A8
100.3
1.1
111.4
6.86
25.33
73.87
A9
42.6
1.19
46.51
7.44
14.23
27.18
合计
1645.7
16.88
1804.22
105.49
471.06
1157.76
合计
5900.3
57.94
5842.36
364.71
1666.68
4175.7
1.3.3矿井设计生产能力及服务年限
矿井规模确定为0.6Mt/a。
该矿井的设计生产能力满足设计规范要求的矿井可采储量与相应的服务年限规定。
设计矿井服务年限约49.7a。
其中，一水平（+1680m以上）煤层服务年限为18.2a，二水平（+1680m～+1530m）煤层服务年限为17.7a，三水平（+1530m～+1400m）煤层服务年限为13.8a。
1.3.4矿井开拓及采煤方法
矿井采用主、副斜井开拓方案（反斜井）开拓。
主、副斜井位于井田西部3勘探线以西70m，井田南部边界以南90m处的冲沟内。
投产时布置一个风井，即西风井，西风井位于主、副斜井之间，3号勘探线以西46m，南距主、副斜井井口300m。
矿井开采二采区时布置东风井，为立风井。
主、副斜井从煤层底板穿越煤层布置，井筒倾角均为25°。
主斜井采用半圆拱锚喷支护，装备一条ST型钢丝绳芯（阻燃）带式输送机，担负矿井的主提升、进风任务，井筒内敷设电缆、人行台阶和扶手，作为矿井安全出口。
副斜井采用半圆拱锚喷支护，铺设30kg/m钢轨，单钩串车提升，担负全矿井提矸、上下人员、升降材料设备及主要进风任务，井筒内敷设管路，并设人行台阶和扶手，作为矿井安全出口。
矿井划分为三个水平，各水平标高为+1680m、+1530m、+1400m，二、三水平采用暗斜井开拓，每个水平划分为二个双翼采区上山开采。
一水平阶段垂高为230m，二水平阶段垂高为150m，三水平阶段垂高均为130m。
全井田共划分六个采区，以梅斯布拉克河为界分为东西两部分，即西部一、三、五采区，东部二、四、六采区，六个采区均双翼开采。
采区：
按一至六采区的顺序开采。
煤层：
按照自上而下的顺序开采。
区段：
先采上部区
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