青龙煤矿瓦斯治理技术(最新).doc

青龙煤矿青龙煤矿 瓦瓦 斯斯 治治 理理 技技 术术 贵州黔西能源开发有限公司贵州黔西能源开发有限公司 二二 0000 五年十一月十五日五年十一月十五日 目目 录录 前 言1 第一章 概况3 第一节 矿井概况3 第二节 地质概况4 第三节 瓦斯地质14 第四节 矿井设计与生产概况17 第二章 矿井瓦斯抽放23 第一节 矿井瓦斯涌出量预计23 第二节 矿井瓦斯抽放设计26 第三节 抽放情况及抽放效果评价42 第四节 现场施工情况46 第三章 矿井通风设计47 第四章 煤与瓦斯突出防治技术60 第五章 日常瓦斯管理65 第六章 总结76 青龙矿井瓦斯综合治理技术 1 前前 言言 青龙矿井是兖矿集团进入贵州开发的第一对高瓦斯现代化矿井。该矿井井筒 2003 年 7 月开始施工，于 2004 年 12 月 28 日矿井首采工作面投入试生产。截止 2005 年 4 月底，矿井首采工作面共生产原煤 9 万吨，共掘进进尺 5000 多米。回顾一 年多的矿井建设历程，我们总结出，瓦斯是矿井建设和生产最大的安全隐患。 我们国家近期连续发生的重特大瓦斯事故，在国际上造成了不良影响，给国家 和人民生命财产带来了巨大的危害，引起了国家领导人和国务院的高度重视。山西、 贵州、辽宁、云南、重庆等已经成为瓦斯事故的重灾区，各级政府和企业均意识到 “瓦斯不治、矿无宁日” ，并将瓦斯治理提到重要议事日程，组织专家对 45 户重点 国有煤矿企业进行了“会诊” 。国家安全生产监督管理总局和国家煤矿安全监察局先 后下发了煤矿瓦斯治理经验五十条 、 国有煤矿瓦斯治理规定等技术文件，并 在淮南召开了“煤矿瓦斯治理现场会” ，与会专家向煤矿企业介绍了近期瓦斯治理先 进单位的经验，进行了瓦斯治理技术经验交流。 兖矿集团进入贵州开发成败与否的关键在于瓦斯治理的效果。尽管瓦斯治理在 我国许多企业已经有了成熟的经验，有了成套的瓦斯治理技术，但瓦斯治理是一个 比较复杂的过程，不同的地质条件、不同的煤层采用同样的方法其效果是不一样的。 瓦斯治理必须有的放矢、区别对待才能取得事半功倍的效果。 青龙矿井建井工期短、近距离多煤层开采、煤层瓦斯含量高、地质条件复杂。 在建设与生产过程中，我们结合矿井实际并按照国家瓦斯治理的“十二字”方针进 行了瓦斯综合治理。我们树立了“瓦斯为天”的安全管理理念。在瓦斯治理过程中， 针对队伍新、设备新的实际情况，始终贯彻“装备、管理、培训”并重的原则，取 得了显著的成果，保证了矿井的正常建设与生产。 我们在过去的瓦斯治理过程中虽然取得了一定的经验，但青龙矿井毕竟是新建 矿井，首采工作面所处的位置距地表比较浅，目前的瓦斯涌出量还不是矿井的最大 青龙矿井瓦斯综合治理技术 2 瓦斯涌出量，矿井瓦斯赋存规律、矿井瓦斯涌出规律及许多技术参数等还有待于进 一步研究与测定。 我们在这里仅仅介绍青龙矿井在目前情况下瓦斯治理的做法和体会，希望各位 专家与同行批评指正并提出宝贵意见，以期为青龙矿井今后的瓦斯治理找到一条效 果更好、投资更少的有效捷径。 青龙矿井瓦斯综合治理技术 3 第一章第一章 概况概况 第一节第一节 矿井概况矿井概况 一、地理概况一、地理概况 青龙井田位于贵州省西北部的黔西县，隶属毕节地区。该井田西距黔西县城约 14km，属黔西县谷里镇所辖。井田地理座标为：东经 1060500106 1000，北纬 265751270130。 井田的交通运输比较方便。井田东距川黔铁路的扎左火车站 68km，距南边的贵 昆线支线的堰塘坎车站 90km。贵毕高等级公路从井田中部通过，经贵毕高等级公路 至黔西县城 14km，距贵阳市 104km，距毕节 105km。为了煤炭资源的开发与运输，主 要运煤干线均进行了新建或扩建规划。贵毕高等级公路谷里收费站至矿井工业场地 的进场公路，全长 2.24km，按部颁山岭重丘区二级公路标准设计与建设。矿井工业 场地经谷里、龙井沟至黔西电厂全长约 19km，其中矿井工业广场至龙井沟全长 8km，新建 6.5km，改建 1.5km，拟建山岭重丘区二级公路。 根据中国地震动参数区划图(中华人民共和国国家标准 GB18306-2001)，地 区地震动峰值加速度为 0.05g（相当于地震基本烈度度） 。 二、生产矿井及老硐二、生产矿井及老硐 黔西县境内煤炭开发历史悠久。除青龙矿井按大型矿井设计外，没有其它大型 矿井。乡镇和私人小井较多，遍及境内各含煤构造单元。目前除化窝矿外（98 年产 量 4.5 万 t） ，其余均为个体小井，年产量一般几千至几万吨。境内除化窝井田、青 龙井田已进行精查勘探外，其余含煤构造单元只进行找煤或普查阶段，勘探程度低。 井田范围内，一些地方采煤小窑分布于可采煤层露头及其附近，多属当地村民 季节性开采，以满足日常生活需要。少数小煤矿有少量原煤外销，生产规模小，日 青龙矿井瓦斯综合治理技术 4 产量一般在几吨十几吨。采煤方式落后，开采深度沿煤层露头斜深一般在 50m 以内， 据调查仅有个别老硐斜深超过 50m。随着贵州省矿业整顿的深入进行，目前井田内绝 大部分非法小煤矿已被关闭或取缔。矿业秩序明显好转。 三、电源三、电源 黔西县现有 110kV 变电站两座，并且有 4 座 35kV 变电所正在建设中（“十五” 期间还要再建 110kV 变电站） 。本境内的东风发电厂（3170MW）已建成发电；洪家 渡发电厂（3180MW）也正在建设。已列入第二批火力发电建设项目的黔西火力发 电厂装机容量为 4300MW，目前正在建设阶段。 黔西县城东 110/35/10kV 变电站的两个 110kV 电源一个引自贵阳，一个引自毕 节。该变电站距井田直线距离约 11km。 甘棠 35kV 变电站位于井田的西北部，距离约 7.5km，2004 年 4 月竣工。 本矿井的两回供电电源分别取自上述两座变电站。在矿井工业广场南端已经修 建了 35KV 变电站，于 2004 年 7 月实现了双回路供电。 第二节第二节 地质概况地质概况 一、地层特征一、地层特征 青龙井田所在区域大地构造位置处于杨子准地台黔北台隆遵义断拱毕节北东向 构造变形区。现今各构造轮廓都定型于燕山期地壳运动，构造形迹表现主要为北东 向褶皱和断裂带，并有少量近东西向及北西南东向断裂，全区褶皱主要是宽阔的 不对称背、向斜。区内出露的地层除井田边界格老寨背斜核部有基性喷发岩（玄武 岩）外，其余均为沉积岩。由老到新依次为：二叠系下统茅口组（P1m）灰岩；二叠 系下统峨眉山玄武岩（P1） 、龙潭组（P2l）含煤碎屑岩、长兴组（P2c）灰岩；三 叠系下统夜郎组（T1y）灰岩与碎屑岩、茅草铺组（T1m）灰岩与白云岩；三叠系中统 松子坎组（T2s）碎屑岩与灰岩、狮子山组（T2sh）白云岩及白云质灰岩。地层特征 青龙矿井瓦斯综合治理技术 5 见表 121。 本区含煤地层为二叠系上统龙潭组（P2l） ，成煤时期为中生代。二叠系上统龙潭 组（P2l）已知厚度为 296.52m，分布于格老寨背斜北西翼及其附近，与下覆地层为 假整合接触。该组为一套海陆交互相、多旋的沉积物组成。根据煤系地层的岩性、 岩相组合及含煤性特征，可将含煤地层划分为第一段（P2l1）和第二段（P2l2） 。 第一段（P2l1）：从 P1m 或 P1 顶界至 M18 煤层底界，厚度 161.82m。主要由粉 砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、粘土岩及灰岩组成，夹少量煤层及菱铁质岩。已 知含煤 9 层，见 12 层局部达可采厚度的煤层。与下伏 P1m 呈假整合接触。 第二段（P2l2）：从 M18 煤层底界至 P2c 底界，厚度 64.40109.20m，平均厚度 88.11m。本段为主要含煤地层，岩性以粉砂岩、泥岩、炭质泥岩、菱铁质灰岩、粘 土岩及煤层为主，含菱铁矿及菱铁矿结核，粉砂岩、泥岩中见水平层理及小型交错 层理。产大量植物化石碎片及腕足类动物化石。含煤层 511 层，见可采煤层 24 层，其中 M16、M18 为主要可采煤层，M17 为部分可采煤层，其它煤层仅局部达可采 厚度，且无工业意义。炭质泥岩多为煤层直接顶板，粘土岩一般为煤层直接底板， 并含植物根部化石。 二、地质构造二、地质构造 1 1、褶曲、褶曲 井田位于格老寨背斜的北西翼。该背斜为一不对称的宽缓背斜。背斜核部位于 井田近南端，由下二叠系下统茅口组（P1m）及玄武岩（P1）组成，向井田北西界 渐次为上二叠统龙潭组（P2l） ，下三叠统夜郎组（T1y） 。轴线分布在井田的南东侧， 为井田的边界。背斜轴向 21737，轴线略呈波状扭曲，并向两端倾伏，在井田 内长约 7km。 褶皱北西翼地层基本呈单斜产出，但受区内构造的影响，单斜中常出现次一级 舒缓的波状挠曲，其中从 A10 剖面至 A3 剖面由东向西渐次发育呈一向西明显凸出的 青龙矿井瓦斯综合治理技术 6 构造鼻，轴长约 3km。 青龙矿井瓦斯综合治理技术 7 表表 1 12 21 1 地层特征表地层特征表 地层系统 系统（组）段代号 地层厚度（m） 最小最大 平均 地层岩性情况 第四系 023.8 8.15 褐黄色粘土 茅草铺组T1m100 灰、浅灰、肉红灰色中厚层微细晶白云质灰岩、白云岩，夹内碎屑泥质灰岩。 出露厚度不全 夜郎组九级滩段T1y3 4580 67.5 紫红、紫灰、浅黄灰色极薄薄层状粉砂质泥岩、泥质粉砂岩及钙质泥岩。中部 夹浅灰色薄层状泥质灰岩。产瓣鳃类动物化石 玉龙山段T1y2 195328 254.5 上部为灰、浅灰色厚层块状细晶灰岩，顶部见厚约 2m 含鲕粒状灰岩，溶蚀现象 发育；中部以灰色中厚层状细晶灰岩及薄层状泥晶灰岩为主，缝合线构造发育；下部 为浅灰灰色薄中厚层状泥晶微晶灰岩及泥灰岩，见小型波纹及交错层理 三 叠 系 沙堡湾段T1y1 6.811.7 8.5 浅黄、黄褐、黄灰色泥岩、钙质泥岩及粉砂质泥岩。局部夹薄层状泥质灰岩，底 部见厚约 0.20m 黄绿色粘土岩。水平层理发育。产瓣鳃类，菊石类动物化 长兴组P2c 2542.6 32.7 深灰色、灰色中厚厚层状微细晶灰岩。断续夹燧石团块及结核，含有机质及 泥质条带，产腕足类等动物化石 龙潭组第二段P2l287.44 主要含煤地层，岩性以粉砂岩、泥岩、炭质泥岩、菱铁质灰岩、粘土岩及煤层为 主，含菱铁矿及菱铁矿结核，粉砂岩、泥岩中见水平层理及小型交错层理。产大量植 物化石碎片及腕足类动物化石。含煤层 511 层，见可采煤层 24 层， 第一段P2l1151.86 主要由粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、粘土岩及灰岩组成，夹少量煤层及菱 铁质岩。已知含煤 9 层，见 12 层局部达可采厚度的煤层 峨眉山玄 武岩组 P1 5060 55 深灰、深灰绿色玄武岩，风化后呈浅黄、黄褐色，块状构造。出露厚度不全，分 布于格老寨背核部 二 叠 系 茅口组P1m不详浅灰色灰岩。出露厚度不全。分布于格老寨背核部 青龙矿井瓦斯综合治理技术 8 井田内未发现陷落柱。 地层走向以北东为主，在井田的北东端背斜倾伏部位局部转为东西向，构造鼻 轴线以南一般走向南东。地层倾向以北西为主，在井田的北东端背斜倾伏部位局部 转为倾向北东，构造鼻轴线以南一般倾向南西。 地层倾角在 428间，一般 916。井田深部和浅部局部较陡，中部较 缓。 2 2、断层、断层 井田北西及南西有 F1、F2、F3 三条区域性断裂构造分布，构成井田北西及南西 自然边界，井田内落差大于 30 米的断层数量少，仅发现 F4、F5、F6 三条较大的次 级断层，其中 F5 位于井田北东部边缘对此煤田基本无影响。 F1、F2、F3、F4、F5、F6 断层特征见表 122。 （1）F1 断层：位于井田北西边界的北段，沿安罗、林家垭口、潘家寨附近展布， 已追索长约 5.5km，断层走向为北东南西，断层倾向北西，倾角 5670，其 性质为正断层。地表切割 T1y1、T1y2及 T1m 地层。地层垂直断距 100150m。 表表 1 12 22 2 断层特征表断层特征表 断层 名称 性质 走向长 （km） 倾向 倾角 (度) 落差 (m) 备注 F1 正 5.5NW 5670100150 F2 正 3.9NW 508080100 F3 逆 6.2S 2565150250 F4 逆 3.4NW 39482548 F6 正 1.035 （2）F2 断层：出露于井田北西边界的南段，沿白龙坡，吞口洞、岩脚一线展布， 南西在岩脚附近由 F3 切割后未见出现，长约 3.9km。断层走向北东南西，倾向北 青龙矿井瓦斯综合治理技术 9 西，倾角 5080，北西盘下降，南东盘上升，为正断层。垂直断距 80100m， 地表切割 T1y1、T1y2、T1y3及 T1m 地层，该断层与 F1 似为同期断层。 （3）F3 断层：位于井田南西边界，走向近东西，分别切割 F2 及格老寨背斜轴 线西端延伸出井田外。该断层井田内长约 6.2km，断层面近于南倾，倾角 2565，由西向东渐次变陡。断层南盘上升，北盘下降，其性质为逆断层，垂 直断距在 150250m 之间。 （4）F4 断层：位于井田中部 A2A9 勘探线之间，断层沿北东南西方向延伸， 长约 3.4km，断层倾向北东，倾角 3948。经地表追索 A7A9 勘探线破碎带间 普遍见擦痕面及断层角砾岩，地层产状甚为零乱。浅部经 ZK302、402、502、602 四 个钻孔连续控制，除造成地层重复外，于 ZK302、402、502 该断层上下，表现出地 层轴夹角发生大角度的变异及众多擦痕面，断层依据十分明显。地层垂直断距 2548m，该断层的性质为逆断层。 （5）F6 断层：发育于 A10 勘探线两侧，走向北西南东，长约 1km，该断层于 ZK1001 钻孔中造成地层缺失，长兴组灰岩于 M16 煤层上 5m 处，垂直断距为 35m，其 性质为正断层。 另外，通过地表填图，老硐、生产矿井调查及探矿工程揭露，发现井田内小型 断层及小挠曲较为发育，尤其在较软弱的煤系地层中普遍存在，井筒掘进过程中， 共揭露断层 60 条，褶曲发育，煤层产状变化大。 3 3、冲击地压、冲击地压 冲击地压多发生在埋深大（一般 500m 以上） 、煤层顶板较坚硬且完整、煤层硬 度较高以及承受集中压力较大的煤层。本矿井煤层埋深均小于 500m，煤层顶板多为 泥岩及粉砂岩，顶板较软且易跨落，煤层硬度系数 f=1.01.5，属中硬偏软的煤层。 综合来看，本矿井发生冲击地压的几率很小。 4 4、火成岩、火成岩 青龙矿井瓦斯综合治理技术 10 煤系地层底部有一层基性喷发岩（玄武岩） ，形成于煤系地层之前，对煤层无影 响。 综合评价，该区构造复杂程度属复杂类型。 三、煤层及煤质三、煤层及煤质 1 1、煤层、煤层 井田范围内含煤地层共含煤 15 层，可采或局部可采煤层 6 层，从上到下分别为 M2、M3、M9、M16、M17 及 M18。其中 M16、M18 为主要可采煤层，M17 为局部可采， M2、M3、M9 等煤层仅局部可采。煤系地层中所含煤层平均厚度 11.02m，含煤系数 4.6%，在主要含煤地层（P2l2）中，煤层总厚 2.4422.26m，平均 8.90m，含煤系数 10.1%；根据钻探工程揭露，可采煤层总厚 2.0820.29m，平均可采煤层厚 7.67m。 主要煤层特征见表 123。 （1 1）M16M16 煤层煤层 为井田主采煤层。该煤层层位稳定，呈层状产出，厚度 0.12m（ZK601 孔） 9.64m（ZK302 孔） ，平均厚度 2.79m，变化系数 85%，煤层厚度变化较大。可采范 围厚度 0.819.64m，平均可采厚度 3.55m；煤层结构一般较简单，一般不含或含 1 层夹矸，多数所含夹矸厚度在 0.20m 以下，局部地段（ZK301 孔）煤层结构较复杂， 含 4 层夹矸，其单层夹矸最大厚度为 1.37m，夹矸厚度变化规律不明显。夹矸岩性多 为（含）炭质泥岩，少数为粘土岩。 （2 2）M17M17 煤层煤层 位于 M16 与 M18 之间，煤层厚度 02.38m，平均厚度 0.95m，变化系数 76%，状 产出，属部份可采煤层。煤层结构简单，一般不含夹矸。 （3 3）M18M18 煤层煤层 层位稳定，呈层状产出，为井田主采煤层。厚度 08.27m，局部有尖灭现象， 平均厚度 2.57m，变化系数 68%，煤层厚度变化不大。可采范围厚度 0.958.27m， 青龙矿井瓦斯综合治理技术 11 平均可采厚度 3.05m。煤层结构较简单，一般含 12 层夹矸，单层夹矸厚度 0.150.64m，普遍在 0.30m 以下。夹矸岩性为炭质泥岩及粘土岩。该煤层在 A10 勘 探线以东煤层厚度一般在 2.003.50m 之间，以中厚厚煤层为主，局部为薄中 厚煤层。首采区煤层厚度稳定。根据目前工程揭露 A10 勘探线以西大片地段为不可 采煤层，有待下一步勘探查明。 （4 4）其它煤层）其它煤层 另有 M2、M3、M9 等煤层，连续性差、不稳定，仅局部可采。 M2 煤层：上距煤系地层顶界 2.508.80m，厚度 02.16m，平均 0.43m，局部 达可采厚度。 M3 煤层：上距煤系地层顶界 11.2027.40m，厚度 01.70m，平均 0.37m，变 化系数 128%。该煤层厚度不稳定、变化大、连续性差，仅局部可采。 M9 煤层：上距 M3 煤层底界 7.1024.30m，该煤层厚度 01.20m，平均 0.47m，局部可采。 2 2、煤层顶、底板岩石性质、煤层顶、底板岩石性质 M16 煤层：在 A3 勘探线以西直接顶板以粉砂岩、粉砂质泥岩为主，以东为泥岩、 炭质泥岩，裂隙不发育。粉砂岩抗压强度 49.6766.02MPa，粉砂质泥岩抗压强度 14.6618.62MPa。煤层底板为粘土岩、粉砂质泥岩及泥质粉砂岩。 表表 1 12 24 4 煤层顶底板岩石力学试验结果表煤层顶底板岩石力学试验结果表 抗压强度(MPa) 样品岩石名称 饱和自然 备注 M16 煤顶粉砂岩49.6766.02 粉砂质泥岩14.618.62 M16 煤底炭质泥岩7.829.15 泥质粉砂岩24.8928.50 M18 煤顶炭质泥岩5.2115.26 M18 煤底含炭质泥岩6.848.24 青龙矿井瓦斯综合治理技术 12 表表 1 12 23 3 主要煤层特征表主要煤层特征表 可采范围厚度 (m) 层间距(m)顶底板岩性 含煤 地层 煤层 编号 两极值 平均值 变异 系数 （%） 结构 夹矸层数 可采性 稳定性 两极值 平均值 视密度 （t/m3） 顶板底板 M16 0.819.64 3.55 85 较简单 01 全区可采 稳定 1.45 粉砂岩、粉砂质 泥岩，泥岩、炭质泥 岩 粘土岩、粉砂质 泥岩及泥质粉砂岩。 M17 0.802.38 1.34 76 简单 0 部分可采 较稳定 1.50 泥质粉砂岩及粉 砂质泥岩 粘土岩及炭质泥 岩 二迭 系龙 潭组 M18 0.958.27 3.05 68 较简单 12 大部可采 稳定 3.1022.80 12.58 2.8021.60 10.49 1.45炭质泥岩为主 炭质泥岩、泥岩， 局部粘土岩 青龙矿井瓦斯综合治理技术 13 M18 煤层：直接顶板常为（含）炭质泥岩，其抗压强度为 5.2115.26MPa，底 板以炭质泥岩、泥岩为主，局部粘土岩。 M17 煤层：直接顶底板多为泥质粉砂岩及粉砂质泥岩，显水平层理，稳固性一般。 煤层顶底板岩石力学试验结果见表 124。 3 3、煤质、煤质 M16 煤层：黑色、灰黑色，半金属光泽，局部丝绢光泽，属半亮光亮型煤。内 生裂隙发育，机械强度小，性脆、易碎，断口呈阶梯状及参差状。为特低灰低灰、 特低磷低磷、特低硫低硫、高发热量无烟煤。 M17 煤层：黑色，似金属沥青光泽，粉粒状、块状，具条带状结构，内生裂隙 较发育，性较脆。为特低灰低灰、特低磷、低硫、高发热量无烟煤。 M18 煤层：黑色，以半金属光泽为主，内生裂隙发育，机械强度小，性易碎，阶 梯状断口为主。为半亮光亮型煤。为特低灰中灰、低磷、低硫中硫、高发热 量无烟煤。 煤层的变质程度均为无烟煤1 阶段。主采煤层煤质特征详见表 125。 4 4、煤尘爆炸及煤的自燃性质、煤尘爆炸及煤的自燃性质 根据对 M16、M18 煤层的煤尘爆炸性试验，火焰长度为 0 米，岩粉量 0%，因此， 煤尘不具爆炸危险性。 井田内为变质程度较高的无烟煤，经煤的自燃性质测试，原煤的着火点温度 375387，因此，煤的自燃倾向低，属不易自燃煤。 5 5、煤层露头及风化带情况、煤层露头及风化带情况 M16、M17、M18 煤层在地表均有出露，分布于井田东翼。经采样分析，煤层风氧 化带范围为沿煤层露头向下斜深 M16 约 28m、M17 煤约 24m、M18 煤约 48m。 6 6、地温、地温 青龙矿井瓦斯综合治理技术 14 本区无地温异常反映，地温梯度为每百米增加 1.533.15，属正常变化梯度。 青龙矿井瓦斯综合治理技术 15 表表 1 12 25 5 主采煤层煤质统计表主采煤层煤质统计表 工业分析（%）有害元素（ %）煤 层 试验 煤样 煤样 类别MadAdVdafFcadSt.dSp.dSs.dSo.dP 发热量 （j/g） 0.96-3.867.18-13.067.21-8.5178.30-84.800.90-2.161.09-1.460.01-0.030.69-0.7129232-31365煤层 煤样 1.95(6)10.22(6)7.82(6)81.15(6)1.60(2)1.35(2)0.02(2)0.70(2)29893(5) 1.52-2.988.38-17.067.22-8.9673.26-83.330.79-3.420.20-2.700.004-0.060.45-0.710.005-0.02728872-30645 原煤 煤芯 煤样 1.99(17)12.03(17)7.91(16)79.41(15)1.23(17)0.67(13)0.02(13)0.64(13)0.013(5)29913(14) 0.87-2.733.71-8.327.21-7.6483.24-86.910.80-0.9732117-32314煤 煤样 1.53(3)5.81(3)7.51(3)85.98(3)0.86(3)32258(2) 0.58-2.796.69-10.316.86-8.1981.41-85.780.64-1.240.12-0.520.01-0.010.27-0.6927415-31505 M16 精煤 煤芯 煤样 1.76(18)8.19(18)7.41(18)83.91(16)0.91(17)0.32(3)0.01(4)0.50(4)30269(16) 1.40-3.039.42-16.247.48-9.2074.75-81.620.70-1.870.09-1.300.03-0.090.47-0.6828060-30027煤层 煤样 2.37(5)12.78(5)8.23(50)78.15(5)1.47(5)0.75(4)0.07(4)0.60(4)29150(5) 1.20-2.879.33-19.126.76-8.8177.66-81.960.75-3.570.28-2.850.01-0.060.47-0.660.012-0.1126986-30636 原煤 煤芯 煤样 2.10(14)12.65(14)7.89(14)78.68(14)1.43(15)0.96(10)0.02(10)0.54(10)0.031(5)29371(14) 1.03-3.253.31-6.006.94-7.6585.99-86.940.63-1.0029771-32002煤层 煤样 1.88(5)5.06(5)7.25(5)86.39(5)0.77(5)31284(5) 0.48-3.764.77-10.016.56-7.9682.05-86.780.53-1.210.05-0.400.01-0.010.45-0.5330518-32058 M18 精煤 煤芯 煤样 1.61(15)7.33(15)7.29(15)84.35(13)0.84(13)0.32(3)0.01(3)0.48(3)31171(13) 青龙矿井瓦斯综合治理技术 16 第三节第三节 瓦斯地质瓦斯地质 一、瓦斯含量及其赋存规律一、瓦斯含量及其赋存规律 1 1、煤层瓦斯含量、煤层瓦斯含量 地质部门用解吸法采取了 M16、M17、M18 三层煤 33 个样点的钻孔瓦斯含量值， 其中，M16 煤层 12 个，M17 煤层 6 个，M18 煤层 13 个，见表 3-1-1；提供了 M16、M18 两层煤的瓦斯含量等值线图（可燃物含量，仅限于一采区范围内） 。详见附 图：M16、M18 煤层瓦斯等值线图 3-1-1、3-1-2。 （A3 图插入） 表表 3-1-13-1-1 青龙井田首采区钻孔瓦斯（可燃物）含量统计表青龙井田首采区钻孔瓦斯（可燃物）含量统计表 M16 煤层M18 煤层 钻孔号 标高瓦斯含量（ml/gr）标高瓦斯含量（ml/gr） Zk1011070.5110.55 Zk102896.1520.54 Zk1031018.1911.591055.5516.58 Zk3011177.9512.37 Zk3021165.6714.481117.2912.05 Zk3031192.6215.151157.0318.22 Zk4011253.1511.671219.3217.47 Zk4021225.2110.46 Zk4031195.3614.901166.5515.15 Zk5031197.1812.631170.3113.98 Zk6011211.875.23 Zk6021166.8612.671138.709.09 Zk6031150.2512.87 青龙矿井瓦斯综合治理技术 17 按煤芯瓦斯的测试和瓦斯成份分析，可采煤层中的瓦斯含量普遍较高，瓦斯中 的主要成份为甲烷（CH4） ，其为 N2、CO2、O2。 地质资料未提供瓦斯含量梯度等有关数据，根据地质报告提供的钻孔瓦斯含量 （可燃物） ，换算成原煤含量，获得首采区各主采煤层钻孔瓦斯含量值，详见表 3-1- 2，作为预计瓦斯涌出量的基础数据。 表表 3-1-23-1-2 首采区钻孔瓦斯含量值统计表首采区钻孔瓦斯含量值统计表 M16 煤层M18 煤层 钻孔号 标高瓦斯含量（m3/t）标高瓦斯含量（m3/t） Zk1011070.518.93 Zk102896.1517.39 Zk1031018.199.991055.5514.03 Zk3011177.9510.47 Zk3021165.6712.481117.2910.20 Zk3031192.6213.061157.0315.42 Zk4011253.1510.061219.3214.49 Zk4021225.219.01 Zk4031195.3612.841166.5514.90 Zk5031197.1810.881170.3111.83 Zk6011211.874.43 Zk6021166.8610.921138.707.69 Zk6031150.2510.89 根据重庆煤科院调研的贵州中岭煤矿 3#煤层原始瓦斯含量及实测瓦斯含量 中实测地勘瓦斯含量相差 1.0752.15 倍,加之青龙矿井在 ZK402 地勘钻孔标高以上 部位（风井 282 米处）取煤样测定，按瓦斯压力 0.5MPa（目前在副井标高 594 米处 测得的煤层瓦斯压力只有 0.35MPa）计算的原始瓦斯含量为 11.59m3/t，比 ZK402 地 勘钻孔的地勘瓦斯含量高 1.29 倍。根据重庆煤科院建议按 1.4 倍进行调整,调整后 的原煤瓦斯含量见表 1-3-8。井田内 M16、M17、M18 煤层瓦斯含量最大，现将 青龙矿井瓦斯综合治理技术 18 M16、M17、M18 煤层的瓦斯情况分述如下： M16 煤层：瓦斯含量为 12.6118.28m3/t，平均含量 15.62m3/t；瓦斯成份以甲 烷气体为主，常温脱气测定的瓦斯无空气基组份甲烷含量 64.7899.54%，平均含量 87.76%。 M18 煤层：瓦斯含量为 6.2024.35m3/t，平均含量 16.41m3/t；常温脱气无空 气基组份甲烷含量 16.2298.92%，平均含量 87.59%。 M17 煤层：瓦斯含量平均 14.68m3/t；常温脱气无空气基组份甲烷含量为 34.0599.43%，平均含量 84.96%。 3-1-33-1-3 钻孔瓦斯涌出统计表钻孔瓦斯涌出统计表 2 2、瓦斯含量的赋存规律、瓦斯含量的赋存规律 沿垂向上，随着煤层埋深的增加，瓦斯含量逐渐增大；在平面上，沿煤层走向 M16 煤层M18 煤层 钻孔号 标高瓦斯含量（m3/t）标高瓦斯含量（m3/t） Zk1011070.5112.50 Zk102896.1524.35 Zk1031018.1913.991055.5519.64 Zk3011177.9514.66 Zk3021165.6717.471117.2914.28 Zk3031192.6218.281157.0321.59 Zk4011253.1514.081219.3220.29 Zk4021225.2112.61 Zk4031195.3617.981166.5520.86 Zk5031197.1815.231170.3116.56 Zk6011211.876.20 Zk6021166.8615.291138.7010.77 Zk6031150.2515.25 青龙矿井瓦斯综合治理技术 19 呈现不均衡性，A5A2 勘探线之间瓦斯含量较高，A5 线以南次之，A2 线以北瓦斯含 量较低。 经计算，达产时的矿井瓦斯涌出量为 22.80m3/t，开采困难时矿井瓦斯涌出量为 26.76m3/t。因此，本矿井属高瓦斯矿井。 3 3、煤与瓦斯突出危险性、煤与瓦斯突出危险性 贵州省有较多的矿井和煤层存在煤与瓦斯突出现象。井田精查地质报告未对煤 与瓦斯突出危险性进行评价。井筒在掘进过程中分别对 M16、M17 和 M18 煤层进行了 瓦斯压力测定，在标高+730 米以浅测得煤层最大瓦斯压力 0.48Mpa（M18 煤层） ， M16、M17 煤层硬度系数 f=1.01.5，破坏类型类；M18 煤层硬度系数 f=0.32，破坏类型类。但在井筒掘进过程中，断层附近瓦斯涌出较异常，多 处出现喷孔现象。因此，本矿井煤与瓦斯突出的危险性较大，特别是 M18 煤层。 目前本矿在建设与生产过程中，虽未发生煤与瓦斯突出，为确保安全，我们在 揭煤、地质变化带等处按煤与瓦斯突出煤层进行管理与施工，编制专门的安全措施， 并在开采解放层 M16、瓦斯抽放上预防煤与瓦斯突出。在井筒往深部掘进和 11609 轨 顺、运顺掘进过程中将继续取煤样进行化验和测定煤层瓦压力，做好煤与瓦斯突出 的预测预报工作。 第四节第四节 矿井设计与生产概况矿井设计与生产概况 一、井田开拓开采一、井田开拓开采 1 1、井田境界、井田境界 东以格老寨背斜轴为界；北东以 A1 勘探线平行外推 1500m 水平投影线为界；北 西、西分别以 F1 和 F2 断层出露线的水平投影线为界；南以 F3 断层出露线的水平投 影线为界。东西宽约 1.65.0km，南北长约 9km，总面积约 26.5km2。 2 2、地质储量、设计利用储量及可采储量、地质储量、设计利用储量及可采储量 青龙矿井瓦斯综合治理技术 20 根据井田精查地质报告，对 M16、M17、M18 三层煤进行了储量计算，共获得的 地质储量：A+B+C+D 级 19021 万 t，其中：M16 煤 10799 万 t，M17 煤 994 万 t，M18 煤 7228 万 t。地质储量汇总见表 411。 上述设计利用储量的 A+B+C 级储量中扣除各类损失后，可采储量为 5122.1 万 t。另外，D 级储量 9462 万 t 的 40作为可采储量，共 3784.8 万 t。矿井可采储量 合计为 8906.9 万 t。 表表 4 41 11 1 地质储量汇总表地质储量汇总表 单位：万单位：万 t t 煤 层M16M17M18合计 A 级69907351434 B 级147513213522959 C 级260380517585166 A+B 级217413220874393 A+B+C 级477793738459559 工 业 储 量 A+B 占 A+B+C 比例(%)45145446 D 级储量5527032378764 高等级公路压煤49557146698 地质储量合计10799994722819021 注：上述地质储量计算为 800m 以浅的储量。 3 3、矿井设计生产能力及服务年限、矿井设计生产能力及服务年限 根据综合比较结果，确定矿井生产能力为 120 万 t/a，同时在主要生产安全设施 上留有余地。根据设计确定的 120 万 t/a 矿井生产能力，矿井服务年限为 53.0a，其 中 A+B+C 级储量服务 30.5a。 4 4、井田开拓、井田开拓 矿井采用斜井开拓，根据对矿井地质条件和地面条件的综合分析，井口及工业 场地设在贵毕高等级公路以北井田浅部（煤层露头）的韦家寨附近。井口标高 青龙矿井瓦斯综合治理技术 21 +1280m。 （1 1）井筒及井底车场）井筒及井底车场 根据矿井开拓部署和通风安全等要求，矿井设三条斜井，即主斜井、副斜井和 回风斜井。 主斜井净宽 4.8m，净断面 16.2m2，掘进断面 17.5m2（锚喷） 、20.0m2（砼碹） ， 铺设一条 1200mm 宽的胶带输送机及运人猴车一部，担负全矿井的煤炭运输及部分人 员输送任务。每隔 300500m 设一条与副斜井的联络巷，用于设备检修和安全消防。 主斜井浅部倾角 12，进入 M18 煤层后即沿煤层布置，倾角 411。 副斜井净宽 4.6m，净断面 16.1m2，掘进断面 17.4m2（锚喷） 、20.0m2（砼碹） ， 斜井铺设轨道，担负全矿井设备材料、矸石及部分人员的运输，并作为矿井的进风 斜井。 副斜井自 M16 煤层顶板穿至 M18 煤层底板，上部倾角 840，下部（接近 1100m 水平井底车场处）下扎倾角 14。 回风斜井净宽 4.4m，净断面 14.6m2，掘进断面 15.8m2（锚喷） 、18.4 m2（砼碹） 。 回风斜井浅部倾角 12，进入 M16 煤层后即沿煤层布置。 三条斜井方位均为 N46W，平面间距均为 40m。 井底车场布置于 1100m 水平 M18 煤层的底板岩石中。初期不设井底煤仓。在副 斜井北侧设水仓、泵房、变电所。回风斜井南侧设爆炸材料库。 (2)(2) 水平标高水平标高 本井田为一单斜构造，煤层埋藏标高 7501280m。根据煤层的赋存条件和井田 水文地质状况，确定以一个水平开拓全井田，水平标高设在 1100m。其中，上山阶段 垂高约 180m，斜长 1420m1680m。 （3 3）采区划分）采区划分 青龙矿井瓦斯综合治理技术 22 全井田共划分四个采区，其中贵毕高等级公路以北、1100m 水平以浅划为两个采 区（一采区、三采区） ；贵毕高等级公路以北、1100m 水平以深为一个采区（二采区） ； 贵毕高等级公路以南为一个采区（四采区） 。采区接替顺序为一采区、二采区、三采 区、四采区。 （4 4）大巷布置）大巷布置 矿井开拓三、四采区时，在 1100m 水平分别设置北翼三条和南翼二条水平大巷。 其中轨道大巷设于 18 煤层底板岩石中，胶带输送机大巷设于 M18 煤层中。 （5 5）开采顺序）开采顺序 本井田 M18 煤层厚度较稳定，M16 煤层厚度变化较大。M18 煤层具有较大的开发 优势。但因两煤层间距较小（平均 33.03m） ，难以满足上行开采的要求，故煤层间应 实行下行开采，即先采 16 煤层，后采 17、18 煤层。 采区内区段间实行顺序开采，可避免产生孤岛工作面。 （6 6）采区布置及主要设备）采区布置及主要设备 首采区选择一采区。 采区特征采区特征 一采区浅部至 M16、M18 煤层防水煤柱，深部至 M16 煤、M18 煤层+1100m 底板等 高线，东北部以 A1 勘探线外推 350m 为界，西南部至贵毕高等级公路保护煤柱。采 区走向长 37004600m，倾斜宽 16001400m，平均 1500m，面积 5.1km2。 采区内含可采煤层两层（M16 煤层、M18 煤层）,局部可采煤层一层（M17 煤层） 。 采区巷道布置及巷道掘进采区巷道布置及巷道掘进 采区内含可采煤层三层，煤层间距较小，采区巷道采用联合布置。煤层间实行 下行开采，即先采 M16 煤层，后采 M17 煤层、M18 煤层。 采区利用三条斜井作为采区上山。其中主斜井和回风斜井分别沿 M18 煤层和 M16 青龙矿井瓦斯综合治理技术 23 煤层布置，副斜井穿层布置，三条斜井方位均为 N46W，平面间距 40.0m。 轨道下山（副斜井）与顺槽的联络方式采用甩车场加联络斜巷的形式。胶带输 送机下山（主斜井）采用平交的方式与 M18 煤胶带输送机顺槽联系，采用溜煤立眼 与 M16 煤胶带输送机顺槽联系。回风下山（回风斜井）以平交的方式与回风顺槽 （轨道顺槽）联络。 顺槽为分煤层布置，不设集中巷。胶带输送机顺槽进风，轨道顺槽回风。 为保证采区及回采工作面的正常接替和稳产高产，根据采煤、开拓准备的需要， 配备 3 个掘进组，其中 2 个煤巷综掘，1 个煤岩混合普掘。矿井采掘比例为 1:3。 工作面轨道、输送机顺槽及其它煤巷设计为矩形巷道断面；其它为半圆拱形断 面。巷道支护方式以锚网支护为主，局部加锚索进行加固。 采煤方法采煤方法 本井田近似单斜构造，首采区走向长度大，构造简单，故采用走向长壁后退式 采煤法采煤，冒落法管理顶板。 在其它中厚煤层区域或难于分层开采的区域采用综合机械化一次采全高开采。 结合本矿井具体条件，首采区布置一个综采工作面，产量可达 120150 万 t/a，实现“一矿一区一面” 。液压支架选用掩护支撑式液压支架，有效支护高度 1.83.5m。 二、矿井通风、瓦斯抽放及安全监测监控设备二、矿井通风、瓦斯抽放及安全监测监控设备 1 1、通风设备、通风设备 通风方式：中央并列抽出式，副井进风，风井回风。 主要通风机选用 BDK-8-No31 矿用对旋式风机，转速 740r/min，一台工作，一台 备用。矿井初期风机单级运行，后期对旋运行。配套电机为防爆电动机 （10kV，400kW，740r/min） ，每台风机配两台电动机。 通风机采用反转反风。 青龙矿井瓦斯综合治理技术 24 2 2、瓦斯抽放设备、瓦斯抽放设备 根据抽放流量、负压要求，高负压选择 SKA420 型水环式真空泵两台，配 220kW、10kV 防爆电动机；低负压选择 SKA500 型水环式真空泵两台，配 280kW、10kV 防爆电动机。两套抽放系统均为一备一用。 3 3、安全监控、安全监控 该矿井拟装备一套先进的矿井安全监测监控系统，井下的瓦斯浓度、一氧化碳、 设备开停、风门位置、风速、温度、烟雾等以及地面的变电所馈电状况、通风机开 停、压风机开停、副井绞车房运行状况等传送到安全监测监控室进行信号处理，发 现问题及时报警，瓦斯危险区域自动断电，确保安全生产。 青龙矿井瓦斯综合治理技术 25 第二章第二章 矿井矿井瓦斯瓦斯抽放抽放 第一节第一节 矿井瓦斯涌出量预计矿井瓦斯涌出量预计 青龙矿井为新设计矿井，矿井瓦斯涌出量无生产实测资料可供对比统计分析， 因此本矿井瓦斯涌出量的预计采用以地质勘探部门提供的钻孔瓦斯含量为基础的分 源预测法。 分源法预测法亦称瓦斯含量法预测法。该预测法的实质是按照矿井生产过程中 瓦斯涌出源的多少、各个瓦斯源涌出瓦斯量的大小，来预计该矿井各个时期的瓦斯 涌出量。 一、分源预测法计算原始资料一、分源预测法计算原始资料 1、各煤层的瓦斯风化带深度、不同深度处的煤层瓦斯含量测定资料或瓦斯含量 等值线图。 2、地层剖面和柱状图。图上应标明各煤层(包括不可采层)的厚度、层间距离和 岩性。 3、各煤层的煤的工业分析指标(灰分、水分、挥发分和密度)和煤质牌号。 4、矿井开拓和开采系统初步设计图。采区布置图、煤层开采顺序，采煤方法、 通风方式等。 二、采用的公式二、采用的公式 （一）回采工作面瓦斯涌出量预测（一）回采工作面瓦斯涌出量预测 Q回=Q开+Q邻+Q围 式中：Q回回采工作面相对瓦斯涌出量，m3/t； Q开开采层相对瓦斯涌出量，m3/t； Q邻邻近层相对瓦斯涌出量，m3/t； Q围围岩相对瓦斯涌出量，m3/t。 青龙矿井瓦斯综合治理技术 26 1 1、开采层相对瓦斯涌出量按下式计算、开采层相对瓦斯涌出量按下式计算 Q开=（K1+K2）（Wo-WC） 式中：K1采煤方法系数，K1=（L-2h）/L； L回采工作面长度，m； h巷道煤体瓦斯排放带宽度，m，对无烟煤取 h=10m； 则 K1=（200-212）200=0.88 K2煤柱影响系数,K2=l/L； l采空区中残留煤柱沿倾斜方向的宽度,m，取 20m； 则 K2=20/200=0.1 WO煤层原始瓦斯含量，m3/t； WC煤层残存瓦斯含量，m3/t。 2 2、邻近层相对瓦斯涌出量按下式计算、邻近层相对瓦斯涌出量按下式计算 Q邻=(mi/mc)(Woi-Wci)(1-(hi/hp) 式中：mi第 i 邻近层厚度，m； mc开采层开采厚度，m； Woi第 i 个邻近层的允许瓦斯含量，m3/t，在此视为与开采层的 Wo 相同； Wci第 i 个邻近层残余瓦斯含量，m3/t，在此视为与开采层的 Wc 相同； hi-第 i 个邻近层至开采层的距离，m； hp受采动影响的瓦斯排放带范围，对下邻近层 hp=45m；上邻近层 hp=100m。 3 3、围岩相对瓦斯涌出量按下式计算、围岩相对瓦斯涌出量按下式计算 Q围=KnQ1 式中：Kn由顶板管理方法决定的围岩瓦斯涌出系数，放顶煤和一次采全高冒落 青龙矿井瓦斯综合治理技术 27 法管理顶板时取 0.25。 （二）掘进工作面瓦斯涌出量预测（二）掘进工作面瓦斯涌出量预测 Q掘=Q煤+Q壁 Q煤=SVr(WoWC)