矿井抽采达标工艺方案设计

-1-矿井抽采达标工艺方案设计编制人：通风部长：工程师：矿长：2012年3月2日-2-第一章矿井概况一、交通位置山西阳城阳泰集团屯城煤业有限公司位于润城镇的东北部屯城村内，地理坐标为：东经112°31ˊ35〞～112°33ˊ40〞；北纬35°32ˊ00〞～3533ˊ45〞。矿区内有阳城/端氏公路和阳城电厂铁路专用线由井田西界外和西部通过。由矿区往南经润城镇到阳城24km，向北经嘉峰到端氏镇23km。矿区铁路专用线于嘉峰站与侯马/月山铁路接轨，由矿区向南13km与晋城/韩城干线公路接通，交通运输较为方便。二、矿区地质构造本井井田范围地质构造以褶曲为主，受区域构造影响，井田总体呈一走向东西，倾西北的单斜构造。倾角一般5°～10°。三、矿区地层井田位于沁水煤田南部边缘，地表有上、下石盒子组、山西组基岩出露。根据井田地表出露情况以及钻孔揭露资料，由老到新地层沉积有：奥陶系中统峰峰组、石炭系中统本溪组、石炭系上统太原组、二叠系下统山西组、二叠系下统下石盒子组、二叠系上统上石盒子、第四系中上更新统、全新统。四、可采煤层批准煤层三层：3#煤、9#煤、15#煤。3#煤层：结构简单，煤层平均厚度6.39m，煤层顶板为泥岩和粉砂岩，时有炭质泥岩伪顶，厚度12.82m。底板为泥岩,厚度4.80m。现井田的中部和南部已基本采空。9#煤层：结构简单，煤层平均厚度1.46m。煤层顶板为粉砂岩、细砂岩，-3-厚度4.20m。底板为粉砂岩，厚度4.70m。本煤层为稳定可采煤层。15#煤层：层位稳定，结构简单。煤层平均厚度3.08m，除个别钻孔揭露点含3层夹矸外，大都不含夹矸。煤层直接顶为k2石灰岩，局部有薄层状泥岩伪顶，厚度为7.86m，底板为泥岩，厚度为4.75m。本煤层稳定可采。五、矿井基本情况汇总矿井的基本情况如表二所示，矿井的通风系统示意图如表五所示。4第二章矿井瓦斯、煤尘、自燃及地温情况一、煤与瓦斯突出情况1.上年度矿井瓦斯情况2010年矿井瓦斯等级鉴定情况为：绝对瓦斯涌出量为14.09m3/min；绝对二氧化碳涌出量为2.09m3/min；相对瓦斯涌出量为14.17m3/t；相对二氧化碳涌出量为2.10m3/t，鉴定为高瓦斯矿井。2.煤与瓦斯突出上年度和本年度均未发生瓦斯喷出和煤与瓦斯突出现象。矿井煤(岩)与瓦斯（二氧化碳）突出具体情况如表十所示。二、煤尘爆炸性2011年9月，国家煤及煤化工产品质量监督检测中心对矿井3#煤层进行了煤尘爆炸性的鉴定。根据检验报告，矿井3#煤层煤尘云最低着火温度＞1000℃、煤尘层最低着火温度＞400℃，3#煤层煤尘无爆炸性。三、煤的自燃倾向性2011年9月，国家煤及煤化工产品质量监督检测中心对矿井3#煤层进行了煤层自燃倾向性的鉴定，根据检验报告，矿井3#煤层吸氧量为1.15cm3/g，自燃等级为Ⅲ级、为不易自燃煤层。上年度和本年度截止到鉴定月未发生煤矿火灾。煤层自燃发火倾向性鉴定及矿井内外因火灾情况具体如表九所示。四、地温根据《山西阳城阳泰集团屯城煤业有限公司生产矿井地质报告》5提供的资料，井下未发生地温异常现象。五、冲击地压根据《山西阳城阳泰集团屯城煤业有限公司生产矿井地质报告》提供的资料，井下无冲击地压危险。六、抽采范围和钻孔布孔均匀程度目标1、矿井抽采范围目标：整个矿井区域内3#煤层。2、矿井钻孔布孔均匀程度目标：回采工作面3号煤层预抽钻孔间距为：8m，钻孔长度为：140m。掘进工作面边掘边抽钻孔，同侧钻场间距：60m；相邻钻场间距：30m；每个钻场钻孔数量：5个；3、瓦斯含量及瓦斯压力目标根据《瓦斯抽采达标暂行规定》要求，所以各项数据应达到以下目标，见表8。表8瓦斯含量及压力目标参数可解析瓦斯含量（m3/t）煤层瓦斯压力（MPa）煤层瓦斯含量（m3/t）目标值≤60.748第二章矿井抽采达标工艺方案根据矿井地质、瓦斯和抽放目标等情况特制订下述方案。61、抽采达标工程（1）井巷工程根据公司矿井3#煤回采工作面通风系统布置情况，设计掘进一条集中回风巷，内敷设瓦斯管路，将3#煤回采工作面后部横管封闭，插入瓦斯管路，进行插管抽放。（2）钻孔工程公司3号煤层回采工作面采用单侧顺层平行钻孔抽放，钻孔间距为8m，钻孔长度140m。3#煤工作面长度为500m，工作面采长150m。则，工作面共布置钻孔数为：500÷8=62个。在3号煤层回采工作面预抽钻孔间距为8m，钻孔长度为140m的情况下，钻孔预抽最短时间为165天。考虑掘进、工作面回采时间，确定：我公司矿井3号煤层回采工作面预抽钻孔时间为：180天（半年）。A、回采工作面钻孔参数1、回采工作面本煤层瓦斯抽放钻孔参数钻孔位置：回风巷内；钻孔角度：垂直巷道中线、平行于工作面、水平上仰2～3°；（根据煤层赋存实际情况调整）开孔直径：∮94m；钻孔直径：∮75mm；7钻孔长度：140m；钻孔间距：8m；封孔方式：聚胺脂封孔；封孔长度：大于7m。抽放时间：钻孔预抽时间不小于180天。2、回采工作面采空区抽放参数地点：集中回风巷内管径：∮377mm，连接方式：建闭墙、插管连接抽放B、掘进工作面瓦斯抽放布置参数1.掘进头瓦斯预抽钻孔布置参数钻孔数量：15个；钻孔间夹角：与巷道中线夹角15°、30°、60°等；开孔直径：∮94m；终孔直径：∮75mm；钻孔倾角：平行于煤层；钻孔位置：布置在煤层中部；钻孔长度：90m；封孔长度：大于7m封孔方式：聚胺脂封孔；2.掘进工作面边掘边抽钻孔布置参数同侧钻场间距：60m；8相邻钻场间距：30m；每个钻场钻孔数量：5个；钻孔与巷道夹角：3º～20º；开孔直径：∮94m；终孔直径：不小于∮75mm；钻孔长度：90m；封孔方式：聚胺脂封孔；封孔长度：大于7mC、采空区瓦斯抽放布置参数1、闭墙插管抽放布置参数采空区闭墙插管抽放瓦斯，是解决采空区瓦斯向外涌出的一项行之有效的措施，但要求闭墙密闭性好，以保证抽放瓦斯的浓度。闭墙两端用料石或普通建筑用砖砌成，里外围墙，厚度不小于0.3m。闭墙总厚度为2.5m，为保证密闭性，将巷道四周墙壁挖出深约0.4m的槽沟，将料石镶嵌进去，中间留有不小于1m的空间用土夯实，将瓦斯管放在闭墙的上部。未抽放前用堵盘将瓦斯管外口堵严，以免向外泄漏瓦斯。（3）、钻孔封孔、联孔封孔应满足密封性好、操作方便和材料经济的要求。封孔质量影响着抽放瓦斯的浓度、孔口负压、甚至整个抽放系统的效果。9A、封孔本设计选用聚氨脂封孔。由异氢酸酯、聚醚和几种添加助剂反应生成硬质泡沫体。封孔前要将顶端焊有铁挡盘的封孔管准备好，根据封孔段长度确定好聚氨酯用量，然后将配制好的甲、乙两种药液混合并快速搅拌均匀，当药液由黄褐色稍变为乳白色时，停止搅拌，将药液均匀倒在毛巾布上，边倒液边向封孔管上卷缠毛巾，并将卷缠好的封孔管迅速插入钻孔内。5分钟后药液开始发泡膨胀，膨胀倍数可达20倍。封孔完毕后用木楔将封孔管楔紧，以免封孔管晃动影响封孔质量。封孔长度不小于7m。B、瓦斯抽放巷道密闭对于进行采空区抽放的巷道以及专用抽放瓦斯的巷道，都应进行密闭，并且要满足以下要求：1、抽放瓦斯巷道密闭要选择在顶板稳定，闭墙处巷道支护完整可靠的巷道段。2、砌筑密闭前，应在巷道四周掏槽，一般岩巷掏槽深度0.2～0.3m，煤巷掏槽深0.3～0.5m。3、密闭墙要严密坚固。一般选用料石和砖砌筑，最好砌筑间距为3m的两道闭墙，中间用黄土充填严实。4、在砌筑闭墙时除预埋抽放瓦斯管外，还应预埋一根细管作为观测用。上山抽放瓦斯的闭墙还应预埋放水管。C、钻孔与管路的连接10钻孔与抽放瓦斯管连接时，应设置孔板流量计、观测嘴、阀门及放水器。封孔装置与抽放管路之间一般用柔性埋线胶管连接，便于连接装置的拆装。（4）管网工程为了抽放矿井瓦斯，减少矿井中的瓦斯，根据抽放钻场的分布情况、巷道布置情况和利用瓦斯的要求，必须在井下和井上敷设一个完整的瓦斯管路网，单独输送瓦斯。根据我公司的实际情况，确定矿井瓦斯抽放管路系统为：1、地面高负压抽放系统（本煤层抽放系统）：瓦斯泵站→主斜井→回风大巷→3#煤回采工作面（本煤层抽放）3#煤掘进工作面（边掘边抽）2、地面低负压抽放系统（采空区抽放系统）：瓦斯泵站→副斜井→回风大巷→集中回风巷→3#煤回采工作面（采空区抽放）矿井采空区抽放矿井采空区抽放（5）监测计量及放水除渣工程在瓦斯主管支管和钻孔联接装置上设置测压嘴，在瓦斯主管、干管、工作面抽放支管，瓦斯抽放钻场、瓦斯抽放钻孔、采空区抽放管以及其他必要的地点，安装瓦斯抽放计量装置（孔板流量计），在所有低洼点安装除渣放水器。113、施工设备和器材主要施工设备和器材见表11。表11主要施工设备和器材表使用工程名称型号数量钻孔钻机ZY-12504台ZDY4000L2台管网工程管路Φ215mm4000mΦ325mm1200m监测计量工程孔板流量计Φ215mm6套Φ325mm3套放水除渣工程除渣器50个1、进度计划及服务时间各项工程施工进度计划及服务时间，见下表12。表12工程施工进度计划及服务时间表工程名称开始时间竣工时间服务时间钻孔2012年1月2012年3月至2013年6月管网工程2012年1月2012年12月至2013年6月集中巷2012年1月2、资金计划根据公司2012年资金计划、2012年抽采计划、2012-201412年抽采规划及采掘计划2012年矿井抽放计划投入共计300万元，工程费用160万，材料费用140万。3、接续关系13507工作面于2012年2月正式形成，2012年3月开始生产，2012年7月结束生产。6、安全技术措施、防护措施及注意事项（1）安全技术措施1.所有进入工作面工作的单位，必须对职工进行规程培训，使职工掌握本区域的避灾路线及各岗位操作规程。2.进入工作面的所有人员必须随身佩带隔离式自救器，并能正确熟练使用。3.工作面割煤时，必须设有专人进行观测，发现异常立即停止工作、断电、撤人。4.区队跟班领导负责监督、指挥措施执行，内容必须如实进行填写，包括钻孔深度、个数以及打钻时的异常情况等工作面施工瓦斯抽放钻孔时注意事项。5.加强周期来压时的瓦斯管理。在周期来压的时候，回风隅角的瓦斯浓度会明显升高，为了防止瓦斯超限，必须采取适当控制煤机速度、避免多个支架同时移架、放煤或悬挂导风帘等措施。6.井下瓦斯一旦超限，必须按规定程序逐级汇报，保13证能及时得到处理；有关部门及责任人无及时汇报或无及时采取措施处理，追究部门有关人员责任。7.严格落实瓦斯超限分析制度，瓦斯超限就是事故，就要按“四不放过”原则进行分析，查明原因，拿出防范措施，根据责任划分结果追究有关人员责任。8.严格落实领导现场跟班制度，综采工区每班都要安排区队领导现场带班，带班人员必须熟悉规程、本区域的避灾线路。9.地质部门加强工作面地质的预测预报工作，地质条件发生变化时及时通知相关部门。其它未尽事宜，按照《煤矿安全规程》、《防治煤与瓦斯突出规定》等规定执行。（2）防护措施A、采区避难所设置采区必须设置采区避难所，避难所的位置根据实际情况确定。a、避难所设置向外开启的隔离门，隔离门设置标准按照反向风门标准安设。室内净高不得低于2m，深度满足扩散通风的要求，长度和宽度应根据可能同时避难的人数确定，但至少能满足15人避难，且每人使用面积不得少于0.5m2。避难所内支护保持良好，并设有与矿(井)调度室直通的电话；14b、避难所内放置足量的饮用水、安设供给空气的设施，每人供风量不得少于0.3m3/min。如果用压缩空气供风时，设有减压装置和带有阀门控制的呼吸嘴；（3）避难所内根据设计的最多避难人数配备足够隔离式自救器。B、工作面压风自救系统压风自救系统应当达到下列要求：a压风自救装置安装在工作面巷道压缩空气管道上；b每组压风自救装置应供5～8个人使用，平均每人压缩空气供给量不少于0.1m3/min。c每班设专人对压风自救及管路进行管理和维护，杜绝管路漏风和堵塞。无论何种原因造成压风自救袋损坏的，应及时进行更换。d压风自救实行挂牌管理，内容包括：组别、个数、维护人、最近一次维护时间。（3）注意事项A、及时打预抽钻孔，保证封孔质量、联孔时间，保障煤层预抽率至