张集矿北区矿井和东一采区瓦斯综合治理、防灭火、防尘设计

淮南矿业集团公司张集煤矿北区矿井和东一采区瓦斯综合治理、防灭火、防尘设计编制：通风科日期：2006年5月2张集矿北区矿井和东一采区瓦斯综合治理、防灭火、防尘设计第一章矿井主要概况第一节矿井概况张集矿北区位于凤台县城西约20公里处,西与谢桥矿毗邻,东北与顾桥井田接壤,南与张集矿中央区相接。设计生产能力年300万吨，系统能力年600万吨；矿井于2005年7月1日试生产，2005年实际出煤153万吨，2006年计划出煤300万吨。井田东西走向长7.6公里，南北倾斜宽3.0～6.0公里，面积约30平方公里，矿井占地面积1063亩，可采储量5.5亿吨。张集矿北区采用立井、主要大巷（或石门）开拓。共划分为3个石门采区，即东一、西二、西三三个采区，矿井主要进风大巷为-492m东翼轨道石门，-492m西二采区2#轨道石门，-512m～-380m胶带机下山；矿井主要回风大巷为东翼1#回风石门，东翼2#回风石门，西二采区1#回风石门。井底车场水平标高为－492m，目前生产的为矿井一水平东一采区，东一采区划分为北翼和南翼二部分,北翼和南翼分别布置四条上、下山，上与采区总回风巷相通，下与采区石门相连，系统完善。其中南翼皮带机大巷和南翼7煤轨道大巷作为南翼的进风大巷，南翼8煤回风下山和南翼8煤第二回风下山作为南翼的回风大巷；其中北翼皮带机大巷和北翼7煤轨道大巷作为北翼的进风大巷，北翼8煤回风大巷和北翼8煤第二回风大巷作为北翼的回风大巷；形成“双进双回”的采区通风系统。开采范围内均采用下山开采。根据煤层赋存条件，东一采区采用倾斜长壁开采，西二、西三采区采用走向长壁开采。3第二节目前北区的采、掘工作面的布置概况一个回采面：11218综采工作面，一个收作面：11418（W）收作面，三个煤巷掘进头：11718轨顺、11718运顺、11718轨顺提料联巷，七个岩巷掘进头：11718高抽巷、西二采区南翼2#回风石门、东一采区南翼7煤胶带机大巷、11126皮带机巷联巷、11126回风巷联巷、西二采区2#轨道石门、西二采区1#回风石门南段。一、11218采煤工作面概况1工作面回采范围11218工作面深部切眼临近F216断层，浅部停采至8煤工广保护煤柱线，工作面可采范围的标高－480m～－620m。2工作面自然参数该面为倾斜长壁工作面。工作面可采长度1860m，面长240m。该面煤厚3.2m～3.93m，局部煤厚变化大，煤层一般结构为0.45（0.35）2.80，平均储量计算煤厚为3.25m；煤层倾角2゜～10゜，平均为4゜。工作面可采储量情况：1860×240×3.25×1.36×95％＝187.4万T。3工作面计划安排11218采煤面于2006年3月5日试生产。该面计划8刀/日，每刀0.8m，日进度6.4m，日产量8000t。工作面月度计划进度为192m；预计2006年10月工作面收作。4煤层及顶底板岩性该面8煤顶板多为灰黑色泥岩～砂泥岩，伪顶为炭质泥岩，一般厚0～40.4m。五2钻孔东有一近南北向的直接顶为灰～灰白色细～中粒砂岩老顶分布区域。直接顶板泥岩～砂泥岩厚0～6.4m，平均4.3m，临近工作面中东部的五2孔以东区域有直接顶为砂岩老顶区，厚度在10～18m之间。底板泥岩～砂泥岩厚度介于3.1～5.4m，平均3.7m。8煤属于半暗型～半光亮型，煤岩组分以亮煤为主，含暗煤和镜煤条带。煤厚介于3.2～3.93m之间，煤层一般结构为0.45（0.35）2.80，平均储量计算煤厚为3.25m。从8煤厚趋势看，11218工作面北部的煤厚比南部的稍好些。8煤层其结构复杂，8煤层一般上部含有一层夹矸，夹矸厚度0～0.8m，有时煤层中含有2～3层夹矸。煤岩层临近断层附近裂隙较发育，其他区域一般不甚发育。第二章矿井瓦斯涌出量预测第一节瓦斯地质及煤层瓦斯含量一瓦斯地质张集矿北区邻近矿井属高瓦斯矿井或煤与瓦斯突出矿井，其中：北区东部的潘一、潘二、潘三以及西部的谢桥矿井均不同程度地发生过煤与瓦斯突出，中部的顾桥、张集矿井中央区均为突出矿井。综合分析淮南潘谢矿区各矿井的实际瓦斯含量，结合张集矿北区实际生产过程中的瓦斯涌出情况，并参考2005年张集矿北区的瓦斯鉴定结果：全矿井最大绝对瓦斯涌出量55.96m3/min；最大相对瓦斯涌出量11.72m3/t·d；平均绝对瓦斯涌出量48.61m3/min；平均相对瓦斯涌出量10.18m3/t·d。由此可以看出，张集矿井北区属于高瓦斯矿井。5二煤层瓦斯含量全矿井共计利用瓦斯测试成果97个，瓦斯采样测试的重点是主要可采煤层13-1、11-2、8、6、1煤层。2002年5月，安徽煤田地质局勘察研究院对本煤田的此前勘探作了汇编总结，对原始瓦斯测试成果进行了分析，得出13-1、11-2、8煤层瓦斯含量与标高的回归关系，绘制了瓦斯地质图。各主采煤层瓦斯含量与埋藏深度回归关系见表1表1主采煤层瓦斯含量与埋藏深度回归关系一览表煤层瓦斯含量与埋藏标高（H）瓦斯含量与基岩面深度（h）点数公式r公式r13-116q=-0.0245H-8.04110.8401q=4.8032lnh-18.9880.783111-28q=-0.0204H-7.06240.9358q=2.7966lnh-10.1760.9303814q=-0.0293H-11.1340.8266q=6.02582lnh-27.480.8347表中13-1、11-2煤层数据仅适应中央区，8煤层适应全井田。根据此回归关系，8煤层-585m处瓦斯含量达6.0m³/t，含量梯度为2.93m³/t·hm。8煤层为张集矿北区初期主要可采煤层，北区8煤层共有10个瓦斯测样钻孔，瓦斯含量最大值见于五-六线1孔，标高-504.58m，其瓦斯含量为7.38m³/t,五10孔测样含量值为4.59m³/t,位于东一采区内，根据矿井提供的8煤层瓦斯含量等值线图可知：北区8煤层有一局部瓦斯聚积区，其中大部份位于北区东一采区内，部份位于西一采区，西二采区8煤层瓦斯含量大都在4m³/t以下。因此，北区东一采区煤层瓦斯含量较高，且首采8煤层还会引起上、下邻6近层瓦斯向开采层大量涌出，其瓦斯治理难度较大。由于东一采区回采工作面为倾斜条带布置，3～5条带处在瓦斯赋存富集区，其余条带瓦斯含量明显下降；各条带上、下端瓦斯有一定的差异，第五勘探线以东瓦斯明显下降。影响工作面瓦斯涌出的最大因素还在于采区内的瓦斯赋存聚积区，该聚积区位于采区中上部，倾斜长约1000m，平均含量为6m³/t，高于区外约30～50%。北区6煤层共有10个瓦斯测样钻孔，含量最大值见于三线14孔，标高-645.69m，含量为9.36m³/t。张集矿北区8、6、1煤层共有瓦斯测试成果46个点，其各水平瓦斯含量见表2表2北区8、6、1煤层各水平瓦斯含量一览表项目8煤层6煤层1煤层孔数瓦斯含量（m³/t）孔数瓦斯含量（m³/t）孔数瓦斯含量（m³/t）00m～-500m32.21～7.01/4.2311.6730.55～2.29/1.63-500m～-600m52.07～8.86/5.3362.14～6.44/3.9642.15～8.22/5.43-600m～-700m22.54～7.43/4.9916.32131.31～16.55/6.21-700m～-800m23.83～6.29/5.0612.2642.17～10.66/6.007-800m以下17.3819.34瓦斯风化带：东一、西二采区为基岩顶界面下200m；西三采区为基岩顶界面下110m。第二节瓦斯涌出量预测一矿井瓦斯涌出量预测1采用分源预测法预测回采工作面的瓦斯涌出量回采工作面瓦斯主要来源于本煤层、围岩及邻近层。本煤层瓦斯涌出量根据煤层厚度、采高、产量、采场丢煤、采场所在位置的瓦斯含量掘进预排系数等因素综合计算；邻近层涌向开采层的瓦斯根据其层位、含量、厚度等因素进行计算；本区8煤层上部赋存有9-2、9-1煤层，下部赋存有7-2、7-1、6煤层。q=q本+q邻……………………（1）q本=K1K2K3K4K5(M/m)(X0—XC)……………………（2）q邻=K6∑ni=1ηi（Mi/m）(X0i—Xci—K7iX0i)………（3）式中：q—回采工作面相对瓦斯涌出量（m3/t）q本—本煤层相对瓦斯涌出量（m3/t）q邻—邻近层相对瓦斯涌出量（m3/t）K1—围岩瓦斯涌出系数，取1.2K2—工作面丢煤瓦斯涌出系数，取1.1K3—掘进工作面预排瓦斯影响系数，取0.94K4—不同通风方式的瓦斯涌出系数，取1.0K5—本煤层抽采瓦斯影响系数，取1.3K6—邻近煤层抽采瓦斯综合影响系数，取1.28M、m—本煤层的煤层厚度、回采高度（m）X0、XC—本煤层的原始、残存瓦斯含量（m3/t）XC取2m3/tηi—第i上邻近煤层或第i下邻近煤层的瓦斯排放率（%）据煤炭工业部出版《矿井瓦斯综合治理技术》第37页图222，不同层间距离邻近层瓦斯排放率曲线查得：Mi—第i邻近煤层的煤层厚度（m）X0i、Xci—第i邻近煤层的原始、残存瓦斯含量（m3/t）Xci=（1—ηi）（1—K7i）X0iK7i为第i上或下邻近层的瓦斯预排率1.1采用分源预测法预测回采工作面的瓦斯涌出量结果一)、本煤层瓦斯涌出量预测其基本参数代入式（2）计算，结果见下表：张集北区11218面本煤层瓦斯涌出量预测表工作面区域标高（m）瓦斯含量（m3/t）相对瓦斯涌出量（m3/t）Ⅰ-480～-5054.15.61Ⅱ-505～-5304.85.81Ⅲ-530～-5555.26.40Ⅳ-555～-5805.96.88Ⅴ-580～-6056.57.26Ⅵ-605～-62078.07二)、邻近煤层瓦斯涌出量预测结果由地质资料可看出,在8煤层回采时,上邻近煤层有9煤、下邻近煤层有7-2煤、7-1煤、6煤的瓦斯向工作面涌出，其基本参数代入式（3）得下表。煤层煤厚(m)与开采层间距(m)瓦斯含量(m3/t)η%相对瓦斯含量(m3/t)ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅠⅡⅢⅣⅤⅥ91.0320.012.352.582.583.043.243.44750.510.560.610.660.700.757~11.179.632.43.13.14.455.055.65400.170.210.270.310.350.407~21.2318.682.362.723.083.473.774.07300.100.110.130.140.160.1763.9238.342.362.723.083.473.774.07180.110.130.150.170.180.19相对瓦斯涌出量m3/t(合计)0.891.011.161.281.391.5110三)、11218回采工作面相对瓦斯涌出量将本煤层相对瓦斯涌出量、邻近煤层相对瓦斯涌出量代入式（1），计算结果如下：工作面区域标高（m）相对瓦斯涌出量m3/tⅠ-480～-5056.50Ⅱ-505～-5306.82Ⅲ-530～-5557.56Ⅳ-555～-5808.16Ⅴ-580～-6058.65Ⅵ-605～-6209.58四)、11218回采工作面绝对瓦斯涌出量工作面回采期间日产量按7000吨计算，经计算绝对瓦斯涌出量，结果如下：工作面区域标高（m）绝对瓦斯涌出量m3/minⅠ-480～-50531.61Ⅱ-505～-53033.17Ⅲ-530～-55536.74Ⅳ-555～-58039.69Ⅴ-580～-60542.05Ⅵ-605～-62046.57利用分源预测法预测11218回采工作面绝对瓦斯涌出量为46.57m3/min。1.2采用类比法预测采煤面的瓦斯涌出量11418（W）综采面工作面长240m，回采长度1320m，回采标高为-475～-550m，煤层厚度为2.5m～3.45m，平均3.2m，煤层倾角为2～5°，平均3°。11218综采面工作面面长240m，回采长度1860m，回采标高为－480～－620m，煤层厚度为3.2～3.93m，平均煤厚3.25m，煤层倾角为2～10°，平均1140。因11218综采面与11418（W）综采面的煤层地质条件、采煤方法、煤