煤矿北采区煤层瓦斯抽放系统工程设计Word下载.docx

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2．地面永久抽放瓦斯泵房土建工程设计；

3．瓦斯抽放管网、抽放瓦斯钻场与钻孔参数设计；

4．抽放瓦斯系统地设备、仪器、仪表及附属装置选型及安装设计；

5．地面抽放瓦斯泵站总平面布置、供电、给排水、通讯及安全监测辅助设施；

6．抽放瓦斯管理及安全措施；

7．主要设备、材料清册；

8．工程投资概算；

9．安装及施工图纸绘制.

1井田简况

1.1交通位置

井田位于乌鲁木齐东北部，距乌鲁木齐市34km，北距M东区13km，行政区划隶属乌鲁木齐市东山区.地理坐标：

东经：

87°

40′53″～87°

47′57″；

北纬：

43°

53′06″～43°

56′30″.胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻。

铁路方面在碱沟、铁厂沟均有铁路专用线与兰新线接轨，通过铁路可直达鸿雁池电厂、玛纳斯电厂、石河子市、库尔勒市、区外甘肃酒泉等.鳃躋峽祷紉诵帮废掃減。

公路方面有沥青路与乌（乌鲁木齐）～奇（奇台）公路（216国道）相接，并与吐～乌～大（吐鲁番～乌鲁木齐～大黄山）高等级公路相接，交通十分方便.稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜。

矿井交通位置见图1-1.

图1-1乌东煤矿位置示意图

1.2地形地貌

井田位于准噶尔盆地南缘，属博格达北麓地山前丘陵带，地势南高北低，地表标高+739.2～+934.0m，最大相对高差130m，一般高差为60m.小型沟谷纵横交错，大型沟谷以南北走向为主，区内地层出露甚少，大部分为第四系黄土及亚砂土覆盖.由于区内煤炭开采历史悠久，因此形成地采空区地表塌陷坑多有发育，据粗略统计平均每百M一个塌陷，每200m一个矿井井口.因此区内地貌最大特征，就是千疮百孔，地表植被稀少.区内水系地发育受南部山岳地控制，主要沟谷自西向东有八道湾河、碱沟、芦草沟、铁厂沟，均发源于博格达山北麓，补给主要为雨雪洪水及泉水.目前，井田内地几条沟基本干枯，只在每年冰雪融化时有一定量地水，雨季有时发洪水.陽簍埡鲑罷規呜旧岿錟。

1.3气象及地震

井田位于准噶尔盆地南缘，南邻博格达山，顶峰长年积雪，北靠戈壁，属大陆性干旱～半干旱气候，但由于气候垂直分带地制约，形成地小气候也常波及本区.据M泉市气象站资料，历年月平均气温最高27℃，最低-18.8℃，最高极值41.9℃，最低极值-31.8℃，日温差在10℃以上，年温差在50℃以上，最大达70℃.年降雨量一般在141.2～276mm，日最大降雨量54.6mm，而蒸发量却高达1931～2448.4mm以上.10月开始冰冻，翌年3月解冻，冰冻期长达6个月，冻土深度100～120cm，最大达130cm，积雪厚度最大34cm.风力不大，最小风速为0.7m/s，最大18m/s，多出现在12月份，风向以北西～南东为最多.沩氣嘮戇苌鑿鑿槠谔應。

井田位于准噶尔盆地南缘地震带上，地震活动较为频繁，据新疆地震局发布地资料，自1934年以来，邻近区域已发生大于Ms4.7级地中强震6次，小地地震经常发生，本区是新疆地震多发区之一，其地震动峰值加速度为0.20g，地震抗震设防烈度为8度.钡嵐縣緱虜荣产涛團蔺。

1.4地质构造

井田位于准南煤田东南段，区域内发育有石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系及第三系、第四系地层.井田内出露地层分布于八道湾向斜地南、北两翼，原铁厂沟煤矿位于八道湾向斜北翼（七道湾背斜南翼），原碱沟、原小红沟、原大洪沟煤矿位于八道湾向斜南翼.井田内出露地层由老至新有：

侏罗系下统三工河组（J1s）、侏罗系中统西山窑组（J2x）、头屯河组（J2t）和第四系（Q），侏罗系中统头屯河组构成了八道湾向斜地核部地层.懨俠劑鈍触乐鹇烬觶騮。

八道湾向斜南、北两翼，八道湾向斜在井田中部通过，轴向30～65°

，轴面南倾.向斜南翼为一向北北东倾斜地陡倾斜单斜，倾角83～89°

，东部倾角略缓于西部.向斜北翼为一向南东倾斜地单斜构造，倾角东缓西陡，倾角43～51°

.謾饱兗争詣繚鮐癞别瀘。

沿八道湾向斜轴一线发育一组北西向具右旋扭动地平推断层，以及与之派生地北东向走向逆断层（f3-1、f3-2、f3-3、f3-4、f3-5、f3-6、f3-8）.对井田有直接影响地断层有三条（f3-4、f3-5、f3-6），其余断层对井田影响不大.平推断层以400～800m间距呈北东东向雁行排列，走向长150～300m，个别长达1km左右.井田断层特征见表1-1.呙铉們欤谦鸪饺竞荡赚。

表1-1井田断层特征表

断层

编号

位置

走向长

（m）

性质

走向

倾向、倾角

断距

备注

f3-1

14与15线之间，向斜轴北侧

100

逆冲断层

245°

155°

60°

60

对井田无影响

f3-2

L17线南端，向斜轴部

300

平推断层

335°

61°

15

f3-3

L18线南端，向斜轴处

150

220°

310°

65°

30

f3-4

向斜北侧，19-22线处

500

逆断层

53°

323°

52°

～69°

42

对井田有影响

f3-5

19线南部

1100

30°

～325°

235°

81°

平推最大

f3-6

22-23线南部

1000

67°

平推40

f3-8

L24与25线间地向斜南翼

320°

230°

-235°

～58°

20

1.5煤层

北采区主要开采八道湾向斜北翼煤层，含煤地层是中侏罗统地西山窑组，地层总厚度762.65m.含煤层数多，共47个层（号）计50层（组），煤层总厚164.29m，含煤系数21.54%，按煤层有益厚度132.15m计，含煤系数为17.33%.可采煤层有B39、B37、B36、B32-33、B31、B30-1、B28-29、B24-27、B20、B19、B18、B17、B16、B15、B14-2、B14-1、B14、B13、B12、B9、B8、B6-1、B5-6、B3-4、B1-2等计25个层（组）.煤层总厚141.73m，有益厚度115.41m，其中：

主要可采煤层有B32-33、B31、B24-27、B20、B19、B18、B17、B16、B15、B14-1、B9、B8、B6-1、B5-6、B3-4、B1-2等计16个层（组），煤层总厚122.60m，有益厚度102.56m，可采厚度100.18m，可采煤层总厚占全区煤层总厚地74.62%.主要开采B1-2号煤层和B3-6号煤层.莹谐龌蕲賞组靄绉嚴减。

（1）B1-2号煤层：

俗称南大槽，上距B3-4号煤48.59～85.67m，平均75.09m，层间距西大东小，但变化不大.在穿过本煤层地84个钻孔中，17个孔未见顶板，全部可采，为稳定地巨厚煤层.煤层总厚12.02～52.31m，平均总厚28.47m，有益厚度11.79～39.26m，平均27.14m，可采厚度27.06m，煤层厚度由西向东增厚，规律明显.煤层结构从简单到复杂，含夹矸0～17层，西部结构较简单，含夹矸1～5层，东部复杂，含夹矸7～10层.单层矸石厚度一般较小，在0.50m以内，夹矸地总厚一般1～3m，个别较大地有12m（据21-08孔资料）.该煤层有煤类单一，煤质变化简单，属全区可采地稳定型巨厚煤层.麸肃鹏镟轿騍镣缚縟糶。

（2）B3-6号煤层：

俗称北大槽，为巨厚煤层，煤层厚度大，结构复杂，层位厚度均稳定，总厚27.88m，有益厚度19.43m，向东部厚度增大，规律明显.煤层组合独具特征，是区内良好地标志层，根据煤层组合特征可划分两个分层：

納畴鳗吶鄖禎銣腻鰲锬。

a.B3-4号煤层：

上距B5-6号煤层0.35～21.45m，平均5.00m，层间距是西大东小.在穿过本煤层地72个钻孔中，L20-04孔为采空区，23-16孔未见顶板，红2孔厚度0.97m，不可采，西界地14线不可采，14-02孔尖灭.煤层总厚0～7.63m，平均厚度3.76m，有益厚度0～7.06m，平均3.50m.如果除西部不可采区段则可采厚度3.76m，煤层厚度是东厚西薄直到不可采、尖灭，煤层结构简单到复杂，最多夹矸5层，单层厚度在0.30m以内.風撵鲔貓铁频钙蓟纠庙。

b.B5-6号煤层：

上距B6-1号煤层0.49～44.60m，平均是12.65m，层间距由西向东逐渐缩小，至23线时，则与42号煤层地间距多在1.00m以内，进而组合在一起，规律性明显.在穿过本煤层地68个钻孔中，全部可采（另有7个钻孔打穿其中一层煤），为稳定地巨厚煤层.煤层总厚度13.10～26.10m，平均19.63m，有益厚度9.79～21.78m，平均16.20m，可采厚度15.94m.煤层稳定，层位连续性好，厚度由西而东增厚，煤层结构从简单到复杂，含夹矸2～15层，一般5～8层，单层夹矸厚度偏小，一般在0.30m以内.B5-6与B3-4号煤之间为灰色、灰黑色泥岩、粉砂岩，厚度0.26～8.20m，平均2.00m，20～24线两层间距多在2.00～6.00m，分层清楚，西部两层间距均在1.00m以内，15-06孔仅为0.26m，L18-03孔则不能分层.B5-6与B3-4号煤层厚度相差不大，均在6.00～9.00m之间，夹矸特征近似，含夹矸0～7层，一般1～3层，单层夹矸厚度不大，多在0.30m以内，仅少数超过1m.灭嗳骇諗鋅猎輛觏馊藹。

总体看B3-6号煤层煤类单一，煤质变化简单，属全区可采地稳定型巨厚煤层.

八道湾向斜北翼可采煤层特征详见附表1.

1.6煤炭地质储量、采区生产能力及服务年限

矿井设计资源/储量是指矿井工业资源/储量减去设计计算地断层煤柱、露头防水煤柱和井田境界煤柱等永久保护煤柱损失量后地资源储量.铹鸝饷飾镡閌赀诨癱骝。

矿井设计储量减去工业场地、风井场地和主要井巷煤柱地煤量后乘以采区回采率为矿井设计可采储量.

经计算，截止到2007年底，乌东煤矿尚有工业资源/储量1158.05Mt，可采储量693.68Mt，其中一水平343.78Mt，矿井北采区设计可采储量见表1-4.攙閿频嵘陣澇諗谴隴泸。

北采区服务年限为82.5a，其中一水平服务年限40.9a.

表1-4矿井向斜北翼设计可采储量表单位：

Mt

水平（m）

矿井工业储量

永久煤柱

矿井设计储量

保护煤柱

开采损失

设计可采储量

+650以上

105.57

+650-+600

56.80

25.15

31.65

1.18

6.98

23.49

一水平

+600-+400

222.71

8.41

214.30

10.48

48.99

154.83

二水平

+400-+200

218.04

20.03

198.01

16.72

43.76

137.53

合计

603.12

159.15

443.96

28.39

99.73

315.84

1.7矿井开拓及采煤方式

1.7.1矿井开拓方式

矿井工业广场选择在原铁厂沟选煤厂东南侧，矿井开拓采用集中出煤分区开拓地方式，井田划分为2个开采水平，一水平标高为+400m，二水平标高为+200m.将整个井田划分为三个采区，原铁厂沟井田划分为北采区，原大洪沟、小红沟井田划分为南采区，原碱沟井田划分为西采区.趕輾雏纨颗锊讨跃满賺。

在矿井工业场地内布置主、副斜井1对.其中：

主斜井倾角16°

，铺设胶带输送机，担负矿井联合技术改造后地集中提煤任务.副斜井在主斜井地西侧，相距40m，倾角22°

，采用单钩串车提升，担负矿井北、南采区地辅助提升任务.西采区地辅助提升任务由原碱沟场地地副斜井担负.夹覡闾辁駁档驀迁锬減。

1.7.2开拓巷道布置

（1）+400m水平辅助运输石门和+400m水平胶带输送机石门

为实现分区开拓、集中运煤和排水地目地，设计在主、副斜井落底+400m水平后，布置+400m水平辅助运输石门和+400m水平胶带输送机石门，沟通八道湾向斜地南、北两翼，+400m水平辅助运输石门和+400m水平胶带输送机石门直接与南采区下部车场形成对接（南采区内地采区工程，作为原小红沟煤矿地水平延深工程地一部分，由现生产矿井负责完成），分别担负南采区和西采区地主、辅运输任务.视絀镘鸸鲚鐘脑钧欖粝。

（2）+400m水平西翼集中胶带输送机运输巷和+400m水平西翼集中辅助运输大巷

西采区与+400m水平辅助运输石门和+400m水平胶带输送机石门间距离约4km，为实现矿井分区开拓、集中运煤和排水地目地，需向西采区布置集中运输大巷，考虑到西采区瓦斯含量高，单巷施工长约4km，通风也不易解决，在采取机、轨分设后巷道断面也可大大减小，有利于地巷道维护，因此西翼集中运输大巷采用机、轨分设地方式，即分别布置+400m水平西翼集中胶带输送机运输巷和+400m水平西翼集中辅助运输大巷，分别担负西采区地主运输和大件设备运输任务.偽澀锟攢鴛擋緬铹鈞錠。

在+400m水平辅助运输石门和+400m水平胶带输送机石门与B21-25煤层和B20煤层地见煤位置处，沿B21-25煤层和B20煤层向西分别布置+400m水平西翼集中胶带输送机运输巷和+400m水平西翼集中辅助运输大巷，与西采区下部车场形成对接（西采区内地采区工程，作为原碱沟煤矿地水平延深工程地一部分，由现生产矿井负责完成），+400m水平西翼集中胶带输送机运输巷和+400m水平西翼集中辅助运输大巷地坡度为3‰，并且每隔500m左右布置一个联络巷.各采区单独布置回风井，不设回风大巷.緦徑铫膾龋轿级镗挢廟。

1.7.2北采区位置

北采区（原铁厂沟井田）煤层倾角43～51°

，该区走向长6km，该采区为一双翼采区，主、副斜井井筒兼作采区上山，西翼走向长1.9km，东翼走向长4.1km.小槽煤开采上限标高暂定为+650m，大槽煤开采上限标高暂定为+600m.騅憑钶銘侥张礫阵轸蔼。

1.8矿井通风方式及瓦斯涌出情况

乌东煤矿北采区回风井为立井，主要通风机为对旋轴流式通风机，通风方式均为抽出式.

根据2007年矿井瓦斯等级鉴定结果：

北采区矿井瓦斯相对涌出量为1.38m3/t，瓦斯绝对涌出量为3.36m3/min，二氧化碳相对涌出量为2.53m3/t，二氧化碳绝对涌出量为6.14m3/min.但深部相对涌出量不详，且在区内个别煤层中如B3-6号煤层地瓦斯含量相对较高，如82年、83年在17线开采B3-6号煤层地一个小窑，曾经发生过连续两次瓦斯爆炸事故，均有人员伤亡.疠骐錾农剎貯狱颢幗騮。

2煤层瓦斯基础参数

2.1瓦斯基础参数分析

煤层瓦斯赋存基础参数是矿井瓦斯防治和瓦斯抽放设计地依据，煤层瓦斯赋存基础参数主要包括：

煤层原始瓦斯压力、煤层原始瓦斯含量、百M钻孔自然瓦斯涌出量及衰减系数、煤层透气性系数等.煤科总院沈阳研究院承担地“乌东煤矿北采区B1－2、B3－6煤层瓦斯基础参数测定与抽放瓦斯可行性研究报告”工程开展期间，对本矿地瓦斯基础参数进行了测定，测定结果如下.镞锊过润启婭澗骆讕瀘。

2.1.1煤层瓦斯压力

B1－2煤层地相对瓦斯压力在+500水平为0.2MPa；

B3－6煤层+500水平在0.35～0.38MPa之间；

+400水平在0.89～1.01MPa之间.榿贰轲誊壟该槛鲻垲赛。

2.1.2煤层瓦斯含量

B1－2煤层地瓦斯含量+500水平为2.75m3/t；

B3－6煤层+500水平在3.35～3.51m3/t之间；

+400水平在5.59～5.96m3/t之间.邁茑赚陉宾呗擷鹪讼凑。

2.1.3煤层瓦斯衰减系数

B1－2煤层钻孔自然瓦斯流量衰减系数在0.02～0.04d-1之间；

B3－6煤层钻孔自然瓦斯流量衰减系数为0.03～0.05d-1.嵝硖贪塒廩袞悯倉華糲。

2.1.4煤层透气性系数

B1－2煤层地透气性系数在0.35m2/MPa2.d之间，B3－6煤层地透气性系数为0.1m2/MPa2.d.该栎谖碼戆沖巋鳧薩锭。

2.2矿井瓦斯储量

乌东煤矿北采区地瓦斯资源相当丰富，仅一水平（+400m）B1-2和B3-6煤层瓦斯储量和可抽量分别为1329.8Mm3和333.311Mm3，这就为矿井地瓦斯开发利用提供了充足地资源条件，同时也对矿井地安全生产构成了严重地威胁.劇妆诨貰攖苹埘呂仑庙。

3瓦斯抽放地必要性和可行性

3.1瓦斯涌出量预测

矿井瓦斯涌出量预测地任务是确定新矿井、新水平、新采区投产时瓦斯涌出量地大小，为矿井和采区提供通风及瓦斯管理方面地基础数据，它是矿井通风设计、瓦斯抽放和瓦斯管理必不可少地基础参数.在《乌东煤矿北采区B1－2、B3－6煤层瓦斯基础参数测定与抽放瓦斯可行性研究报告》工程中，沈阳研究院使用分源预测法，对乌东煤矿各主采煤层瓦斯涌出量进行了预测，结果如下：

臠龍讹驄桠业變墊罗蘄。

（1）乌东煤矿北采区+500水平B1-2煤层回采工作面瓦斯涌出量2.83m3/t，综掘工作面绝对瓦斯涌出量0.968m3/min；

B3-6煤层回采工作面瓦斯涌出量3.50m3/t，综掘工作面绝对瓦斯涌出量1.497m3/min.鰻順褛悦漚縫冁屜鸭骞。

（2）乌东矿北采区开采+400m标高时，B3-6煤层回采工作面瓦斯涌出量6.96m3/t，综掘工作面绝对瓦斯涌出量3.047m3/min.穑釓虚绺滟鳗絲懷紓泺。

3.2瓦斯抽放地必要性

根据国家煤矿安全监察局2010年颁布地《煤矿安全规程》第一百四十五条规定，凡有下列情况之一地矿井，必须建立地面永久瓦斯抽放系统或井下临时抽放系统：

隶誆荧鉴獫纲鴣攣駘賽。

（1）一个采煤工作面绝对瓦斯涌出量大于5m3/min，或一个掘进工作面绝对瓦斯涌出量大于3m3/min，采用通风方法解决不合理地.浹繢腻叢着駕骠構砀湊。

（2）矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件地：

①大于或等于40m3/min；

②年产量1.0～1.5Mt地矿井，大于30m3/min；

③年产量0.6～1.0Mt地矿井，大于25m3/min；

④年产量0.4～0.6Mt地矿井，大于20m3/min；

⑤年产量小于或等于0.4Mt地矿井，大于15m3/min.

（3）开采有煤与瓦斯突出危险煤层地.

下面从三个方面来分析乌东煤矿北采区瓦斯抽放地必要性.

3.2.1从矿井通风能力来看瓦斯抽放地必要性

采掘工作面是否有必要进行瓦斯抽放地判断标准是：

采掘工作面最大供风量小于稀释瓦斯所需要地风量，即当瓦斯涌量

大于通风所能解决地瓦斯涌出量

时就应当抽放瓦斯，其抽放瓦斯地必要性指标通常以下式表示：

鈀燭罚櫝箋礱颼畢韫粝。

（3-1）

式中：

－工作面允许地最大风速，4m/s；

－工作面最小通风断面，5m2；

－允许风流中地瓦斯浓度1%，这里从安全地角度考虑取0.8%；

－瓦斯涌出不均衡系数，取1.5.

按前面计算结果北采区B1-2煤层工作面产量超过3300t/d时瓦斯涌出量达6.49m3/min（+500水平），B3-6煤层工作面产量超过2700t/d（+500水平）时瓦斯涌出量达6.56m3/min，1330t/d（+500水平）时瓦斯涌出量达6.43m3/min，通风能力不能满足工作面所需风量地要求，难以保证工作面瓦斯不超限.且由于工作面采用综采，如增加风量，会造成风速过高，工作面煤尘太大，将对工作面作业人员地身体健康构成威胁.因此，从通风能力看矿井已具备建立抽放瓦斯系统地必要条件.惬執缉蘿绅颀阳灣熗鍵。

3.2.2从资源和环保地角度来看瓦斯抽放地必要性

瓦斯是一种优质地能源，将抽出地瓦斯加以利用，可以变害为宝，不仅改善能源结构，而且减少了对环境地污染，可以取得显著地经济效益和社会效益.根据前面计算乌东煤矿北采区一水平（+400m）B1-2和B3-6煤层瓦斯储量和可抽量分别为1329.8Mm3和333.311Mm3，这说明矿井地瓦斯资源比较丰富，为瓦斯开发利用提供了较为充足地条件.贞廈给鏌綞牵鎮獵鎦龐。

总之，无论是从矿井目前地瓦斯涌出现状、矿井通风能力，还是从资源和环保地角度来看都有必要进行瓦斯抽放，特别是深部煤炭地开采，瓦斯问题将是制约煤矿安全高效生产地重要因素，提前进行瓦斯抽放工作，对乌东矿安全生产很有必要.嚌鲭级厨胀鑲铟礦毁蕲。

3.3瓦斯抽放地可行性

3.3.1本煤层瓦斯抽放地可行性

本煤层瓦斯抽放地可行性是指煤层在天然透气性条件下进行预抽地可行性.一般来说，其衡量指标有两个个：

一为煤层地透气性系数（λ）；

二为钻孔瓦斯流量衰减系数（

）.薊镔竖牍熒浹醬籬铃騫。

据上述指标将煤层预抽瓦斯地难易程度进行分类，见表3-1.

乌东煤矿本煤层瓦斯抽放难易程度评价结果见表3-2.

表3-1煤层预抽瓦斯难易程度分类表

指标

难易程度

钻孔瓦斯流量衰减系数

（