七公里煤矿抽放设计526Word格式.docx
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1:
200
前言
织金县城关镇七公里煤矿属生产矿井。
全矿划分为三个采区,M16煤层为一采区,全矿M23、M27、M30煤层为二采区,全矿M6、M7煤层为三采区(说明:
三采区位于+1440m标高以上,该矿已经以上限+1600m标高编制了资源储量核实报告,贵州省国土资源厅已经批复;
目前正在变更采矿许可证上限标高,在采矿许可证上限标高未变更以前,原设计的三采区不得开采),目前生产在一采区最后一个工作面,即将开采完毕,正在进行二采区系统的掘进过程中。
根据该矿实际情况,本次设计针对二采区进行设计。
该矿于2011年10月取得采矿许可证(证号:
C520000************0659),有效期限:
2011年10月至2016年9月,该矿矿界由6个拐点圈定,井田面积0.8144km2,开采标高+1440m~+1200m,生产规模15万吨/年。
矿井按照毕市工能复[2012]68号《关于对织金县城关镇七公里煤矿二采区开采方案的批复》和黔煤安监毕[2012]181号《关于对织金县城关镇七公里煤矿二采区安全设施设计的批复》已经建成,并于2012年2月取得煤炭生产许可证(证号:
205224250568)和2011年12月取得煤矿安全生产许可证(证号:
(黔)MK安许可证字[0571])。
该矿可采煤层6层,从上到下分别为M6、M7、M16、M23、M27、M30煤层,根据贵州省能源局文件黔能源发【2010】497号关于对毕节地区工业和能源委员会《关于请求审批织金县城关镇七公里煤矿M16煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告的报告》的批复中的2010年7月中国矿业大学矿山开采与安全教育部重点实验室提交的《贵州省织金县城关镇七公里煤矿M16煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告》的结论;
七公里煤矿M16煤层在鉴定范围内(标高﹢1380以上的M16煤层)为无突出危险性。
其余煤层未作煤与瓦斯突出危险性鉴定,因此,设计按矿井具有煤与瓦斯突出危险性进行设计和管理,鉴定范围内无突出危险性的煤层按突出煤层的无突出危险区域进行设计和管理。
在生产过程中及时定期进行瓦斯等级鉴定工作,并加强矿井通风,采取有效的预防措施,防止矿井瓦斯聚集,严格执行《煤矿安全规程》的有关规定,保证矿井安全生产。
根据贵州省能源局文件:
黔能源发[2010]699号《关于毕节地区工业和能源委员会<
的批复》,七公里煤矿绝对瓦斯涌出量为3.84m3/min,鉴定等级为高瓦斯矿井。
随着矿井的开采,七公里煤矿今后回采工作面和掘进工作面瓦斯涌出量都会不断增加,为解决今后的瓦斯超限问题,矿井应进行瓦斯抽放设计。
受七公里煤矿的委托,贵州永风矿山科技服务有限公司承担该矿矿井瓦斯抽放设计。
由于矿井为生产矿井,矿井原就设有永久抽放系统,若矿井现有的抽采设备可满足变更后的矿井瓦斯抽放需要,则继续利用,若不能满足,则根据实际的抽放需要重新选择抽放设备。
七公里煤矿按突出矿井设计,随着开采深度增加,瓦斯涌出量将增大,只有降低煤层瓦斯含量,才可有减少矿井瓦斯涌出量。
本设计从矿井瓦斯涌出量和突出矿井等因素考虑设计,决定建立地面固定式瓦斯抽采系统来治理瓦斯。
一、编制本设计的依据
1、《煤矿瓦斯抽采工程设计规范》(GB50471-2008)
2、《矿井瓦斯抽采技术规范》AQ1027-2006国家安全生产监督管理总局
3、《矿井瓦斯抽采管理规范》(1997)中华人民共和国煤炭工业部
4、《煤矿安全规程》(2011)国家煤矿安全监察局
5、《防治煤与瓦斯突出规定》(2009)国家安全生产监督管理总局令
6、贵州省煤炭管理局文件(黔能源发[2010]699号)《关于毕节地区工业和能源委员会<
7、贵州省煤炭管理局文件(黔煤规字[2008]66号)《关于对织金县城关镇七公里煤矿二采区开采方案设计的批复》
8、贵州煤矿安全监察局毕节监察分局文件(黔煤安监毕[2012]181号)《关于对织金县城关镇七公里煤矿二采区安全设施设计的批复》
9、贵州永风矿山科技服务有限公司相关人员现场收集的通风、生产、瓦斯、地质等相关资料及七公里煤矿提供的相关资料
二、设计的主要技术经济指标
(1)矿井相对瓦斯涌出量为50m3/t,矿井绝对瓦斯涌出量为15.8m3/min。
(2)抽放浓度:
高负压40%、低负压20%;
(3)抽采纯量:
8m3/min(其中:
高负压5.0m3/min,低负压8m3/min);
(4)抽采率:
50%。
第一章矿井概况
第一节井田概况
一、位置与交通
矿区位于贵州省织金县城关镇西7Km处,行政区划属织金县城关镇管辖。
井田走向长1.1~1.5km,倾斜宽0.4~0.9km,面积0.8144km2。
矿区地理坐标范围为:
东经105°
42′29″—105°
43′22″,北纬26°
40′25″—26°
40′50″。
矿区周边有贵毕、贵黄公路,S210、S306省道等四条主要公路通过。
贵毕、贵黄公路为二级公路标准,S210、S306省道为柏油路面,达到三级公路标准。
交通非常方便,矿区交通位置详见图1-1-1。
(详见矿区交通位置图1-1-1)
二、地形地貌
矿区属高原低中山、中山地貌,总体地势为北部高,南部低,最高点位于矿区西北部,海拔标高+1882.44m,最低点位于矿区南部煤层露头线附近,海拔标高+1431m,相对高差451m。
三、气候条件
织金县属北亚热带冬春干燥夏季湿润型,冬长夏短。
年平均气温14.1℃,最冷月平均气温4.0℃,最热月平均气温22.5℃,极端最高33.5℃,极端最低-12.1℃。
年平均降水量1444.1mm,集中于夏半年,年平均降雨日数(日降水量≥0.1mm)213.2天,日降水量≥5.0mm的日数61.34天,暴雨日(日降水量50.0)4.6天,大暴雨日数(降水量≥100.0mm)0.5天,最大一日降水量曾达185.7天。
年平均日照时数1172.2小时,占可照时数的26%。
年平均风速2.3m/s,全年以NE风为多,夏季盛行S风,冬季盛行NE风,全年静风频率为26%。
矿井工业场地及附近区域,大气环境功能属二类区。
灾害性天气主要有春旱、冰雹、夏旱、夏季暴雨等。
四、水系及主要河流
七公里煤矿所在区域位于黔中高原南西部。
属长江流域乌江水系。
区内地下水主要分为碳酸盐岩溶水、裂隙水。
碳酸盐岩溶水分布于裸露及半裸露岩溶山区,泉水流量大;
裂隙水为大气降水渗入风化裂隙、构造裂隙而形成,泉水流量小。
井田地表水体不发育,无山塘、河流、水库等地表水体存在,仅发育数条季节性的小溪沟,沟水主要由大气降雨补给,枯水季节基本无水,雨季随降雨量的变化而变化。
井田东部有条小溪沟,但流量不大,对矿井开采影响不大。
五、地温情况
根据贵州省煤田地质局174队2010年4月提交的《贵州省织金县城关镇七公里煤矿资源/储量核实报告》,报告通过计算钻孔平均地温梯度为2.67℃/100m;
从上表看出钻孔孔底温度23.58℃,在31℃以下,未发现高温区。
六、地震烈度
根据《中国地震动参数区划图》(GB18306—2001),矿区地震烈度为Ⅵ度,地震动峰值加速度为0.05g,因此,本工业场地所在地的地震基本烈度为VI,须按《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)进行抗震设计。
七、冲击地压
根据周边生产矿井和该矿井原生产过程中相关资料,矿井现无冲击地压动力现象,暂按无冲击地压矿井进行设计,但随着开采深度的增加,有可能会出现冲击地压现象,因此,矿井在今后的生产过程中,应加强观察,若发现有冲击地压现象,矿井必须采取相应的防治冲击地压措施。
图1-1-1织金县城关镇七公里煤矿交通位置图
第二节矿井地质及煤层赋存情况
一、区域地质概况
(一)地层
一)区域地层
据1:
20万《区域地质调查报告》以及2006年1月13日贵州省国土资源勘测规划院《关于印发〈贵州省岩石地层与年代地层对照表〉的通知》(黔国土规划院〔2006〕3号),区域内地层见表2-1-1。
表2-1-1区域地层简表
系
统
组
段
岩性特征
厚度
第四系Q
为坡积、冲积及腐植表土层,不整合于其它地层之上
0-80
下第三系E
厚层状角砾岩
0-170
三
叠
T
中统
T2
关
岭
T2g
三段
中至厚层白云岩夹白云质灰岩及溶塌角砾岩。
251-381
二段
中至厚层状灰岩,上部夹少量白云岩及白云质灰岩,下部夹泥灰岩及蠕虫状灰岩。
288-350
一段
泥岩、页岩与泥质白云岩互层,中部夹1-2层及底部2-5m为斑脱岩化凝灰岩(即绿豆岩)。
130-198
下统
T1
永宁镇组T1yn
下部为灰黄、浅灰色钙质泥岩夹灰岩、泥灰岩;
中部为中厚层状石灰岩;
上部为白云岩及溶塌角砾岩。
264-458
薄至厚层石灰岩夹鲕状灰岩,下部为泥质灰岩。
154-272
飞仙关组T1f
3-6段T1f3-6
薄至中厚层状石灰岩,中部具鲕状结构,上部夹紫色及黄色泥岩。
227-429
1-3段T1f1-3
上部为薄层状泥灰岩及石灰岩灰绿、紫色钙质泥岩及粉砂岩,下部以灰、灰绿色钙质粉砂岩、钙质泥岩为主。
217-370
二
P
上统
P3
大隆长兴组P3c+d
大隆组为硅质岩夹高岭石泥岩薄层;
长兴组以燧石灰岩为主。
31±
龙潭组P3l
以粉砂岩,细砂岩为主,夹较多的泥岩、石灰岩及煤。
242-375
峨嵋山
玄武岩组P3β
暗绿色和黑色块状致密至细粒玄武岩,拉斑玄武岩、玄武质火山玻屑凝灰岩。
0-342
P2
茅口组P2m
灰灰岩、白云质灰岩、燧石灰岩及少量硅质灰岩、硅质岩、白云岩
354-388
二)煤矿区地层
煤矿区内出露的地层有二叠系中统茅口组(P2m)、二叠系上统龙潭组(P3L)、大隆组(P3d)、长兴组(P3c)、三叠系下统飞仙关组(T1f)与永宁镇组(T1yn)、第四系(Q)。
现由老到新分述如下:
1、茅口组(P2m):
由石灰岩、燧石灰岩及少量硅质岩组成,下段为厚层至块状灰岩为主,下部夹白云岩,上段底部为薄至中层状燧石灰岩夹燧石层,中、上部为石灰岩、生物灰岩。
位于含煤地层(龙潭组)底部,厚403m。
2、龙潭组(P3l):
为煤矿区的含煤地层,系以陆相沉积为主的海陆交互相含煤地层,以泥岩至细粒碎屑岩为主,含少量碳酸岩和煤岩,浅海至滨海平源沼泽相的海陆交互相含煤沉积岩系。
根据岩性、岩相和含煤特征,以标五项、标七顶为界,分为上、中、下三段。
上段(P313):
以粉砂岩、细砂岩、泥岩为主,夹石灰岩及煤层,含层位稳定的海相灰岩标志层数层,统一编号为标三上、标三下、标四,含煤4~8层,其中6、7号为可采煤层,生物化石以动物化石为主,植物化石多以碎片方式保存。
厚50.00~73.00m,一般厚66.00m。
中段(P312):
以粉砂岩、细砂岩为主,夹泥岩及煤层,海相成分极少,仅标五为较稳定硅质菱铁岩,13号煤层上、下及16号煤层间接顶板等少数层位含有少量海相动物化石,含煤8~14层,可采煤层为16号,生物化石以盛产保存完好的植物化石为特征。
厚96.45~122.57m,一般厚110.00m。
下段(P311):
主要为浅海、泻湖海湾~滨海相砂泥岩、硅质岩及碳酸盐岩含煤沉积,含具对比意义的灰岩6~8层,标志层有七上、七下、十、十一、十二、十三等6层。
含煤7~17层,23、27、30号为可采或局部可采。
生物化石以动物化石为主,仅27号附近有保存完整的植物化石。
厚96.15~132.09m,一般112.00m。
3、长兴组(P3c):
位于龙潭组上部,以海相灰岩为主,上部为深灰色厚层状石灰岩夹岩屑细砂岩及泥岩,距顶1.00~3.00m处夹一薄煤层,一般0.30m。
下部为一层厚约10.00m的燧石灰岩,深灰色,巨厚层状,坚硬,在地表往往形成陡坎。
产蜒科、腕足类等化石,厚26m。
4、大隆组(P3d):
黑灰色中厚层状硅质岩,夹黄绿色蒙脱石泥岩,产菊石等化石,厚5.00m。
5、飞仙关组(T1f):
为一套浅海相石灰岩、泥灰岩、泥岩。
砂质泥岩及粉砂岩组成。
共分六段,区内分布有一、二、三段。
一段(T1f1):
浅灰绿色薄层状钙质粉砂岩及钙质泥岩为主,夹泥灰岩,向上钙质含量增加,底部常夹深色硅质条带,产王氏、格氏蛤等化石,厚90m。
二段(T1f2):
上部为中厚层壮石灰岩,夹白云岩、泥质条带,缝合线发育;
下部为深灰色、绿灰色薄~中薄层状泥灰岩,夹钙质泥岩及石灰岩,厚115m。
三段(T1f3):
浅灰色,薄~中厚层状灰岩为主,夹泥灰岩及钙质泥岩,厚62m,煤矿区内仅矿区北部边缘山顶有少量分布,残留厚度约30m。
6、第四系(Q):
主要为坡积、崩积、残积亚粘土、砂、砾石等松散沉积物,厚5-15m,主要分布在矿区南部。
(二)地质构造
煤矿区内为一简单单斜构造,倾角9°
左右,断层不发育,无次一级褶曲,综合所得,其构造复杂程度为简单。
二、煤层
煤矿区内含全区可采煤层4层:
6、16、27、30号煤层;
大部可采煤层2层:
7、23号煤层。
分述如下:
6号煤层:
厚1.73-4.64m,一般3.2m,采用厚度1.73-4.64m,平均2.60m,厚度较稳定,全区可采,含夹石0-2层,单一及含1层夹石的见煤点占64.7%,为一较简单结构的较稳定煤层。
直接顶板为砂质泥岩或泥岩,间接顶板为粉砂岩,底板为泥岩。
7号煤层:
厚0-1.15m,平均0.49m,结构单一。
该煤层在文家坝井田为局部可采煤层,但在本煤矿范围内,见煤点11个,可采点6个,可采面积55%,大部可采,不稳定煤层。
顶板为石灰岩,常有0-0.5m的泥岩伪项,底板为泥岩及粉砂岩。
16号煤层:
厚0.82-2.29m,一般1.90m,属中厚煤层,全区可采,采用厚度0.82-2.20m,平均1.64m,含夹石0-3层,单一煤层占见煤点的69.4%,结构简单,厚度较稳定,为较稳定煤层。
顶板为粉砂质泥岩,间接顶板为粉砂岩夹薄层菱铁岩,底板为浅灰色团块状泥岩。
M23煤层:
区内大部分可采,一般厚1.35~2.69m,平均厚为1.50m。
煤层顶板为中厚层石灰岩或厚层钙质细砂岩,二者互为消长,稳定性好,一般有伪顶,厚0.4m左右,为泥岩、粉砂岩,质软,极易呈碎片剥落。
底板为泥岩,遇水易膨胀。
M27煤层:
在矿区范围内为局部可采煤层,一般厚0.9~2.40m,平均厚为1.20m。
结构较复杂。
直接顶板为1~2层菱铁质薄层石灰岩与1~2层铝土质泥岩或高岭石泥岩组成,厚0.5~1m,石灰岩中有垂直裂隙,泥岩质软,稳固性较差,个别地段见片状的泥质灰岩伪顶,厚0.2~0.3m,极易脱落。
底板以泥岩或粉砂质泥岩为主。
M30煤层:
在矿区范围内为局部可采煤层,最大厚度4.81m,一般厚0.80~2.12m,平均厚为1.00m。
结构较简单。
顶板为粉砂岩,局部向下过度为泥岩,薄层状,层理发育,稳固性较差。
底板为泥岩,厚0.3m左右,其下为钙质细砂岩。
煤层稳定程度评价:
综上所述,6、16、23、30号煤层为较稳定煤层,全区可采;
7号煤层为不稳定煤层,区内大部分可采。
其煤层稳定程度属较稳定。
根椐实际揭露各可采煤层特征见表1-2-1。
表1-2-1可采煤层特征表
煤层
编号
煤层平
均厚度
(m)
均倾角
(°
)
层间距
结构
稳定性
容重
(t/m3)
顶、底板岩性
顶板
底板
M6
2.6
10
65
30
12
20
较简单
稳定
1.5
钙质细砂岩
粘土岩
M7
0.8
不稳定
泥岩、粉砂质泥岩
M16
1.7
砂质粘土岩、
M23
较复杂
较稳定
石灰岩
泥岩、粉砂岩
M27
1.2
较差
石灰岩、高岭石泥岩
M30
1.0
粉砂岩
局部为泥岩
泥岩
三、煤质特征
(一)煤质
1)煤的物理性质
煤矿区内各主要可采煤层煤层的物理性质差异不大,多为黑色或钢灰色,层状构造,常为条带状结构,以亮煤为主,夹暗、镜煤及少量丝炭,沥青-似金属光泽,参差状断口,半亮~半暗型。
2)化学性质
矿区内主要可采煤层为C5、C7和C12煤层。
各煤层煤质特征见表1-2-2。
表1-2-2煤质特征表
分析结果
煤层编号
挥发份Vdaf(%)
灰份(%)Ad
发热量(MJ/Kg)
硫(%)Std
水份(%)Mad
体重
6.58
8.07
30.20
1.03
3.40
1.41
7.09
9.45
33.21
1.44
3.26
1.43
14
6.07
8.44
30.65
1.25
2.85
1.50
16
6.12
32.40
0.92
3.63
23
5.14
7.25
33.20
3.57
1.46
27
6.64
8.95
33.40
3.53
1.48
6.22
7.04
31.11
1.62
3.11
平均值
6.29
8.34
32.35
3.44
1.45
(二)煤的用途
区内煤种单一,属无烟煤2号(WY2)。
各可采煤层均属于中灰、中高硫、高发热量、特低~低挥发份、可选性为极易选的无烟煤。
适用于发电、工业锅炉用煤、动力化工和民用煤等。
四、水文地质条件
(一)区域水文地质概况
七公里煤矿所在区域位于黔西北高原向黔中丘陵过渡地带,地势由西向东逐渐降低。
属乌江水系六冲河支流。
煤矿位于阿弓向斜北段南翼,向斜较开阔,区内地形以低中山为主,内部多盆地和缓坡,境内碳酸盐类岩石广泛分布,岩溶地貌如溶丘、洼地、峰丛、溶斗、伏流等分布普遍。
区内地下水主要为碳酸盐岩溶水、裂隙水、部分为孔隙水。
碳酸岩溶水分布于裸露及半裸露岩溶山区,泉水流量大;
本区最低侵蚀基准面约1376.80m。
1、各地层的含、隔水性
矿区面积0.8144km²
,主要出露三叠系飞仙关组二段至一段,二叠系长兴大隆组,龙潭组及茅口组。
1)第四系(Q)弱含水层:
成片分布于矿区西北部岩溶洼地处及矿区南部煤系地层出露处,岩性以砂土及亚粘土为主,一般厚度5~10m,富水性弱。
2)飞仙关组二段(T1f2)强含水层:
主要分布于矿区北部,为薄层灰岩、泥灰岩、及钙质粉砂岩组成,一般厚度110~130m,岩溶洼地、溶斗、落水洞等岩溶等岩溶地形顺倾向发育,在矿区中部形成陡崖。
含溶洞水,裂隙水,其富水性强。
因该地层距离煤系地层较远,对矿井开采影响较小。
但随着开采活动的加剧,造成的山体开裂可能影响至该层位,可能导致该层地下水导入裂隙,影响开采活动。
3)飞仙关组一段(T1f1)弱含水层:
出露于矿区中部,位于飞仙关二段底部,由钙质粉砂岩夹泥灰岩组成,厚度85~100m,,形成地形以陡崖为主,不利于地下水补给,富水性弱。
该层地下水对开采活动影响较小。
4)长兴大隆组(P3c+d)中等含水层:
主要分布于矿区中部,位于飞仙关一段之下,岩性主要为上部的硅质岩及中、下部的燧石灰岩组成。
厚度30m左右,地形以陡崖为主,地下水补给面积小。
地下水主要以岩溶管道水为主。
富水性中等。
随着矿井开采,由其是上部6号煤层的开采活动,通过导水裂隙带可能直接勾通该层地下水,应做好对该层的地下水防治措施。
5)龙潭组(P3l)弱含水层:
主要分布于矿区南部,岩性以砂岩、泥岩、煤层夹少量灰岩构成,厚度300m左右。
地形以缓坡为主,主要以裂隙水及孔隙水为主,富水性弱。
该地层本身含水性弱,是较好的相对隔水层,其自身对开采活动影响不大。
6)茅口组(P2m)强含水层:
在矿区内无出露,岩性以厚层状石灰岩为主,该地层岩溶管道及发育,富水性强,含水量大。
但其距煤系地层最下一层可采煤层平均距离约60m,在无断层的影响下,其对矿井开采活动无影响。
2、断层、裂隙、陷落柱等构造导水性
根据实际开采揭露情况,井田断层导水性不强,对开采影响不大。
3、采空区及老窑水文地质概况
1)老窑
老窑主要分布在矿区南部煤系地层上,从上世纪八十年代初至九十年代,由地表浅部小规模开采发展至小窑井下开采,以开采16、23号煤层为主,矿井开拓方式以斜井开拓或平硐开拓,见煤后沿煤层掘进,开采斜长一般40~80m,最大采掘垂深约30m。
小规模作业,以锹镐作业,厢木支护,无风井通风,采用自然排水或水泵间隙排水,顶板坚固之处不支护或极少支护,多属季节性开采,为当地民用煤。
现老窑已全部关闭,大部分老窑巷道有积水。
2)七公里煤矿开采历史情况
七公里煤矿原名平寨岩脚煤矿,建于七十年代,属县办煤矿,主采16号煤层。
因技术问题煤矿于1999年10月出售予私企,更名为七公里煤矿,于2001年获得采矿许可证,设计生产能力为3万吨/年,利用矿区内原有矿井巷道及老窑巷道设置了新的开采方案。
后于2007年办理新采矿许可证,生产规模为15万吨/年。
2008年由贵州煤炭设计院设计开采方案,采用原有开拓系统及工业广场,以平硐—暗斜井开拓,矿井设有主平硐、回风斜井、辅助进风井三个井筒。
矿井划分两个采区,16号煤层为一采区,23、27、30号为二采区,首采一采区。
采用长壁式采煤法,后退式回采。
回采工作面采用钻眼爆破落煤,刮板运输,全部跨落法管理顶板。
机械通风,水泵排水。
3)七公里煤矿目前开采状况
七公里煤矿于2011年6月验收后,开始正
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