第一章光纤通信概述

亭南煤矿局部瓦斯抽放设计1前言一、任务来源亭南井田位于陕西省彬（县）长（武）矿区中部，长武县亭口乡西南部矿井设计生产能力为1.2Mt/a。亭南矿按高瓦斯矿井进行初步设计，目前首采面已贯通，即将进行试生产。根据煤炭科学研究总院抚顺分院《陕西长武亭南煤业有限责任公司亭南煤矿矿井瓦斯基础参数测定与瓦斯抽放可行性及煤与瓦斯突出危险性区域预测》研究报告，亭南投产初期矿井瓦斯涌出量较大，回采工作面和掘进工作面都必须进行瓦斯抽放。由于瓦斯抽放系统的建立及正常运转需要一个过程，为此陕西长武亭南煤业有限责任公司决定立即着手在亭南煤矿开展瓦斯抽放工作，委托煤炭科学研究总院抚顺分院进行瓦斯抽放设计，抚顺分院的设计人员认真研究和分析了亭南煤矿的煤层赋存、开拓开采及瓦斯涌出等情况后认为：由于亭南煤矿缺乏瓦斯抽放的经验，建立地面瓦斯抽放泵站的时机尚不成熟，应尽快着手在亭南煤矿建立井下局部瓦斯抽放系统，由试验确定最佳抽放方法和抽放参数，为建立永久性地面泵站抽放系统提供可靠的依据，避免盲目投资造成浪费。经陕西长武亭南煤业有限责任公司及亭南煤矿同意，双方签定了技术合同，煤炭科学研究总院抚顺分院承担了亭南煤矿井下局部瓦斯抽放设计任务。二、设计的主要依据1、《矿井抽放瓦斯工程设计规范》（MT5018-96）中华人民共和国煤炭工业部1997年1月；2、《矿井瓦斯抽放管理规范》中华人民共和国煤炭工业部1997年4月；3、《煤矿安全规程》煤矿安全监察局2005年1月1日；4、《陕西长武亭南煤业有限责任公司亭南煤矿矿井瓦斯基础参数测定与瓦斯抽放可行性及煤与瓦斯突出危险性区域预测》（以下简称《抽放可行性》报告）煤炭科学研究总院抚顺分院2OO5年9月；5、亭南煤矿提供的通风、生产和地质方面的资料。三、设计的指导思想1、在符合规范要求，满足使用的前提下，尽可能降低成本，节省工程投资；2、设备、管材选型留有余地，能充分满足矿井安全生产的需要；3、采用的工艺技术具有先进性，且符合实际。四、设计的主要内容设计的主要内容为：亭南煤矿局部瓦斯抽放设计21、矿井瓦斯赋存情况、抽放瓦斯的可行性及必要性、抽放瓦斯量预计2、瓦斯抽放方法及抽放工艺设计，抽放瓦斯钻场与钻孔参数设计；3、井下移动抽放泵站的位置选择、供水、供电、通讯等设计；4、工程中所需设备、仪器、仪表及附属装置等选型及安装设计；5、井下抽放泵站及井下管网的检测、监控系统布置；6、抽放瓦斯管理措施及安全措施；7、抽放所需设备清单及工程投资概算。亭南煤矿局部瓦斯抽放设计31矿井概况1.1交通位置亭南井田位于陕西省彬（县）长（武）矿区中部，长武县亭口乡西南部。312国道西（安）兰（州）段从井田东部通过。以亭口镇为起点，经西兰公路东至彬县县城20km，距西安市170km；西至长武县城20km。该公路与宝（鸡）庆（阳）公路相交，可与宝鸡及甘肃陇东各县沟通。此外，还有亭口至路家的县乡公路贯穿井田，公路交通比较方便。井田及其附近目前尚无铁路通达。铁道部第一勘测设计院设计的西安－平凉铁路从井田东部通过，并在井田东南设有大佛寺车站。交通位置，见图1-1。图1-1矿区交通位置图1.2自然地理1.2.1地形地貌及河流彬长矿区地处陇东黄土高原东南，属陕北黄土高原南部塬梁沟壑的一部分。井田内亭南煤矿局部瓦斯抽放设计4地形属塬川地貌，总的趋势为西南高，东北低。东及东北部泾河与黑河河谷平坦开阔，标高为＋850m，低于塬面150～200余米，其余冲沟均系“V”字型，呈树枝状发育于泾河与黑河两侧。彬长矿区属泾河水系。泾河由北向南流经井田东部，其年均流量57.7m3/s，枯水期最小流量1.0m3/s，洪水期最大流量8150m3/s。泾河的最大支流黑河由西北向东南流经井田东北隅，在亭口东侧汇入泾河，其平均流量2.28m3/s，最大流量116.0m3/s。另有支流磨子沟，其流量很小。1.2.2气象及地震情况本井田地处中纬带高塬区，属暖温带半干旱大陆性气候，根据气象局与长武县气象局一九八六年至一九九○年统计资料，两县气象资料如下:彬县：年平均气温11.2℃，一月份最低，平均－2.16℃，极端最低气温－15.4℃，极端最高气温37℃。霜期一般在10月上旬至次年4月下旬，年无霜期平均180天左右。冰冻期一般在12月上旬至次年2月下旬，冻土最大厚度为36㎝。年平均降雨量516.4㎜，年平均蒸发量1272.2㎜，7、8、9三个月为雨季，占全年降雨量的60％左右。年平均风速1.14m/s，最大风速14.0m/s，主导风向SE。长武县：年平均气温9.1℃，一月份最低，平均－4.06℃，极端最低气温－15.4℃，极端最高气温33.9℃。霜期一般在10月上旬至次年4月下旬，年无霜期平均176天。冻土最大厚度为68㎝。年平均降雨量604.7㎜，年平均蒸发量1246㎜，雨季多集中在7～10月。年平均风速2.0m/s，最大风速14.0m/s，主导风向SE。根据《中国地震烈度区划图》，本井田工业场地地震烈度为6度。1.3地质构造与煤层赋存1.3.1地层彬长矿区位于黄陇煤田中段，自东南向西北沿泾河及各支流由老到新依次出露地层有：中生界三叠系上统铜川组、胡家村组；侏罗系下统富县组；中下统延安组；中统直罗组；白垩系下统宜君组、洛河组、华池环河组。第三系及第四系广泛覆盖其上。本区含煤地层为侏罗系中下统延安组。三叠系地层为含煤岩系基底。以上地层依次为侏罗系富县组、延安组、直罗组、安定组、白垩系宜君组、洛河组、华池环河组，第三、第四系。1.3.2地质构造亭南煤矿局部瓦斯抽放设计5亭南井田位于彬长矿区中部的路家～小灵台背斜中断，北跨孟村向斜轴进入向斜北翼，南入大佛寺向斜北翼。路家～小灵台背斜轴通过井田南部，轴部地层近水平，南翼倾角平缓，北翼倾角4°～6°；井田北部为孟村向斜，地层走向N20°E，倾角2°～3°，与路家～小灵台背斜北翼连接。精查勘探区位于孟村向斜轴以南，总体呈现近似单斜的构造形态；大佛寺向斜北翼以北凸出，伸入勘探区东南角，使地层产状发生变化。构造对煤系、煤层的控制作用主要表现为背斜轴部煤系、煤层较薄，从背斜轴部向两翼及向斜区，煤系、煤层逐渐变厚。井田勘探中未发现断层，但矿区浅部的水帘、火石咀两矿在生产中均发现有小的张性断裂构造，预计本井田有小断层存在的可能。1.3.3煤层矿区含煤地层为延安组，中分上、中、下三个含煤段，中、上含煤段含煤性差，煤层薄，结构复杂，煤层不稳定或极不稳定；下含煤段含煤最好，含煤系数为40～85％，一般60％。井田精查区21个见煤孔，仅见5＃、7＃、8＃共三层煤，含煤系数为21％。上含煤段不含煤；中含煤段局部地段仅见5＃煤层与7＃煤层，无工业价值；下含煤段仅有8＃煤层，含煤系数一般为50％以上，最大79.3％，8＃煤最大可采厚度20.46m是井田内唯一的可采煤层。井田内唯一可采煤层8＃煤层，位于含煤岩系的最下部，精查区煤层厚度0～20.46m,平均厚度8.29m，其厚度变化规律是井田南部路家～小灵台背斜轴部沉积薄，向两侧沉积加厚，亭南村至史家峪一线以北及磨子沟东南为特厚煤层区；详查区煤层厚度0～22.34m，平均厚度11.81m，除西北及西南边界处煤层较薄外，其余区域全为特厚煤层。8＃煤层一般为单一煤层，但常在上部或底部含0～2层夹矸，最多4层，夹矸厚度小，仅占煤厚的0.01～0.06％，最大占煤厚的13.0％。夹矸岩性为炭质泥岩、泥岩与泥质粉砂岩，属构造简单煤层。8＃煤层顶板为深灰色泥岩、砂质泥岩，有时见炭质泥岩伪顶，个别地段上与中含煤段底部砂岩直接接触；底板为灰～灰褐色含鲕状结构铝土质泥岩，多有炭质泥岩伪底，伪底最大厚度0.65m。精查区可采煤层特征见，表1-1亭南煤矿局部瓦斯抽放设计6表1-1精查区可采煤层特征煤层编号煤层厚度夹矸顶板岩性底板岩性煤层稳定程度最小～最大平均层数厚度（m）80～20.468.290～40.1～0.75泥岩、砂质泥岩铝土质泥岩较稳定全井田可采1.3.4煤质8＃煤层为中灰、低～特低硫、低磷、中高发热量的低变质烟煤，属不粘结煤31＃（BN31），煤种单一，仅局部层段出现弱粘结煤，精查勘探区煤质资料如下：灰分：原煤灰分11.82～26.23％，平均17.01％，属中灰煤。井田内灰分变化较小，规律明显，表现为煤层顶底灰分高，中部灰分低；厚煤层灰分低，薄煤层灰分高。硫分：全硫含量0.13～2.90％，平均0.96％。磷分：0.009～0.016％，平均0.013％。发热量：原煤发热量：22.81～27.86MJ/kg，平均25.63MJ/kg。挥发分：原煤挥发分31.04～36.42％，平均33.33％。根据煤的化学性质，工艺性能及煤岩组分的特征，可作为动力用煤、气化用煤和民用煤。1.3.5煤尘及煤的自燃倾向性亭南煤矿2005年采样对8＃煤层进行了自燃倾向性及煤尘爆炸性鉴定，根据煤科总院抚顺分院的鉴定结果，亭南煤矿8＃煤层煤尘有爆炸危险性，其火焰长度为300mm，最低岩粉量为50％。8＃煤层属Ⅱ类自燃煤层。1.4矿井开拓与开采1.4.1煤炭储量及矿井生产能力亭南井田境界为：东以点A（X＝3883390，Y＝36496580），点D（X＝3887600，Y＝36493630）的连线与小庄井田为界；南以点A（X＝3883390，Y＝36496580），点B（X＝3883540，Y＝36491440）的与大佛寺井田相邻；西以166＃钻孔与点C（X＝3887000，亭南煤矿局部瓦斯抽放设计7Y＝36487000）的连线及8＃煤层零点边界线为界；北以10、176＃钻孔连线及8＃煤层零点边界线为界。井田东西长约5.7km，南北宽约4.4km，井田面积24.9km2。矿井地质储量为398830kt。其中A级储量26160kt，B级储量189050kt，C级储量121590kt，A＋B级储量占A＋B＋C级储量的63.9％，D级储量32880kt；暂不能利用储量29150kt，系指设计范围内东北隅的泾河与黑河交汇处及亭口镇下的压煤。井田工业储量（A＋B＋C级）336800kt，扣除永久煤柱和矿井开采损失（采区回采率按75％计算）后，可采储量为184290kt。亭南煤矿地质储量和可采储量，见表1-2和表1-3。表1-2矿井地质储量汇总表单位：kt煤层分区能利用储量暂难利用储量ABCA＋B＋CA＋ＢA＋B＋CDA＋B＋C+D8精查区26160431506141013072053.0%2965016038029150详查区1459006018020608070.8%3230209300合计2616018905012159033680063.9%3288036968029150表1-3矿井可采储量汇总表单位：kt煤层号工业储量永久煤柱损失开采损失可采储量井筒及工业场地煤柱后期风井公路、村庄、大佛寺洗煤厂水库大坝井田境界小计8336800705039103944014090155009108061430184290矿井设计生产能力为1.2Mt/a，储量备用系数按1.4考虑，服务年限为110年。1.4.2矿井开拓及开采本矿井采用一对立井、单水平的开拓方式开发全井田，水平标高在＋455m左右。亭南煤矿局部瓦斯抽放设计8主、副立井布置在T2孔附近，工业场地采用台阶式布置，主井井口标高＋856.30m，副井井口标高＋856.35m。井筒到设计标高后沿经线偏北4º，向西在煤层中布置三条开拓巷道（胶带输送机运输大巷，轨道运输大巷和回风大巷），井底车场为卧式车场，全井田划分为四个盘区，各盘区均采用大巷条带开采，首采盘区位于井筒南部。初期开凿一对立井，主井净直径5.0m，装备一对JD系列12t立井多绳钢罐道箕斗；副井净直径6.0m，装备一对1t矿车单层双车钢罐道多绳罐笼（一宽一窄）。主井承担矿井煤炭的提升任务，兼初期回风井及作安全出口，副井承担矿井辅助提升任务兼进风井及作安全出口。后期在井田西部华子塬附近设一专用回风井。矿井目前在井筒南部布置一个工作面，采用走向长壁后退式采煤法。综合机械化放顶采煤，全部垮落法管理顶板。一般工作面长120m左右。井下现施工5个掘进工作面，⑴101