渝阳煤矿瓦斯抽采设计毕业设计

1、摘摘 要要本毕业设计的题目是渝阳煤矿瓦斯抽采设计，设计依据是重庆工程职业技术学院毕业设计任务书、煤矿安全规程、煤炭工业矿井设计规范、煤矿瓦斯抽采规范、煤矿瓦斯抽采基本指标、矿井瓦斯涌出量预测方法、矿井瓦斯抽采管理规范、防治煤与瓦斯突出规定等。本设计根据渝阳煤矿瓦斯涌出量 2011 年矿井绝对瓦斯涌出量为115.56m3/min，矿井相对瓦斯涌出量 71.85m3/t，属煤与瓦斯突出矿井。m8煤层煤层透气性系数 0.0212m2/mpad，煤层的残存瓦斯含量为 6.0 m3/t。矿井主采区煤层埋藏深度在 310m、430m、550m、670m 时 m7-2、m8煤层综合瓦斯压力分别为 1.66m

2、pa、1.79mpa、2.58mpa、3.26mpa 等各种地质条件，探讨了瓦斯抽放的必要性,确定了渝阳煤矿瓦斯抽采方法,并进行了本抽采设计及设备的选型。本设计编写五章内容，主要包括：第一章，矿井概况；第二章，煤层瓦斯基本参数及瓦斯储量；第三章，瓦斯抽采方法；第四章，瓦斯抽采管路系统；第五章，抽采泵设备的选择。本设计由于时间仓促，只做了 5 章，设计中难免有错误，望各位老师批评指正。关键词：关键词：瓦斯抽采 抽采方法 设备选型 目目 录录 第一章第一章 矿井概况矿井概况.- - 1 1 - -第一节第一节 交通位置交通位置 .- - 1 1 - -第二节第二节 矿井地质特征矿井地质特征 .-

3、- 1 1 - -第三节第三节 煤层与煤质煤层与煤质 .- - 6 6 - -第四节第四节 矿井资源储量及生产能力矿井资源储量及生产能力 .- - 8 8 - -第五节第五节 矿井开拓与开采矿井开拓与开采 .- - 9 9 - -第六节第六节 矿井瓦斯及通风矿井瓦斯及通风 .- - 1111 - -第二章第二章 煤层瓦斯基本参数及瓦斯储量煤层瓦斯基本参数及瓦斯储量.1515第一节第一节 煤层瓦斯基本参数煤层瓦斯基本参数 .1515第二节第二节 瓦斯储量及可抽量计算瓦斯储量及可抽量计算 .1616第三节第三节 瓦斯涌出量预测瓦斯涌出量预测 .1818第四节第四节 抽采瓦斯的必要性、可行性抽采瓦斯

4、的必要性、可行性 .2525第三章第三章 瓦斯抽采方法瓦斯抽采方法.2727第一节第一节 抽采瓦斯方法选择抽采瓦斯方法选择 .2727第二节第二节 瓦斯抽采施工设备瓦斯抽采施工设备 .3434第三节第三节 抽采施工要求抽采施工要求 .3636第四节第四节 封孔方式、材料及工艺封孔方式、材料及工艺 .3737第四章第四章 瓦斯抽采管路系统瓦斯抽采管路系统.- - 3939 - -第一节第一节 瓦斯管管径和管材的选择瓦斯管管径和管材的选择 .- - 3939 - -第二节第二节 抽采管路的附属装置抽采管路的附属装置 .- - 4444 - -第三节第三节 管路敷设管路敷设 .- - 4747 -

5、-第五章第五章 抽采泵设备的选择抽采泵设备的选择.4949第一节第一节 阳地湾和金鸡岩瓦斯抽采泵站校核论述阳地湾和金鸡岩瓦斯抽采泵站校核论述 .4949第二节第二节 已新建的安稳电厂瓦斯泵的选择过程计算已新建的安稳电厂瓦斯泵的选择过程计算 .5050- 1 -第一章第一章 矿井概况矿井概况第一节第一节 交通位置交通位置渝阳煤矿位于重庆市南部，紧邻重庆市与贵州省之交界。行政属綦江县石壕镇和安稳镇所辖。地理坐标为东经 1064010646，北纬28342840。矿区交通十分方便，210 国道渝黔段和渝黔高速公路从矿区北端安稳镇附近通过，距渝黔铁路赶水站约 20km，从赶水车站沿羊叉河已建成矿区铁路

6、直达渝阳煤矿金鸡岩主、副斜井口。由矿部至公司所在地打通镇约15km，打通镇距重庆 100km，交通较为方便。交通位置图见图 1-1-1第二节第二节 矿井地质特征矿井地质特征一、地层及含煤地层一、地层及含煤地层矿井地层由上至下有三叠系下统嘉陵江组，飞仙关组和玉龙山组，二叠系上统长兴组和龙潭组，二叠系下统茅口组。嘉陵江组(t1j)，总厚748.33m；飞仙关组(t1f)，分布广泛，总厚 167.94m；玉龙山组(t1y)，仅分布于井田西南缘羊叉河附近，总厚 130. 55m；长兴组(p2c)，仅分布于井田西南缘羊叉河岸附近，总厚 49.46m；龙潭组(p2l)，仅分布于井田西南羊叉河河谷地带，龙潭

7、组厚 72.2083.44，平均 79.55m；茅口组(p1m)，井田内地表未出露，厚度不详。136 队补勘钻孔揭露最大厚度 103.11m；栖霞组（p1q），厚度 137147m，平均厚 142m。本井田的含煤地层为上二叠统龙潭组，含煤地层属海陆过渡带潮坪泻湖碳酸盐台地内侧海沉积体系成煤环境。北三东区、北三西区煤层整体倾向北，煤层倾角 719，属缓倾斜煤层。采区内煤系地层含煤一般 89 层，其可采煤层有 m6-3、m7-2、m8、m11煤层。m6-3煤层局部可采，m7-2煤层绝大部分可采，m8煤层全区可采，m11煤层大部分可采。- 2 -石壕矿万南铁路2900岭公鸡贵州省1:420000高歇

8、镇10630莲石石莲丛林镇金桥横山乐兴镇隆盛镇永城镇三角镇万盛区景星万东镇南桐镇1362青年镇笔架山1048蒲河镇三江镇三万铁路石角镇盖石镇扶欢镇新盛镇南龙太山公綦江县古南镇万兴河坝镇 贾嗣镇江津市紫荆夏坝镇杜市镇篆塘镇郭扶镇1182凤凰山紫荆永新镇南川市10700花尖山2930矿区位置桐元羊磴关坝镇赶水镇土台镇安稳镇州210国道羊角渝高速黔渝黔铁路镇紫镇东溪镇贵丁山镇打通镇州石壕镇省图111交通位置图省贵松藻矿区铁路专用线图 1-1-1 交通位置图- 3 -二、构造二、构造（一）区域构造本井田处于箭头垭背斜西翼，在翼部产生一组向北略有收敛，向南散开的次级褶皱，依次为两河口向斜、羊叉滩背斜、大

9、木树向斜、鱼跳背斜，这些褶皱具有娄山褶皱的特征，即背斜宽缓、向斜紧凑，褶曲的波幅由南向北西逐渐减弱，至鱼跳背斜为余波所及，故形态异常宽缓。控制本区的主要构造为两河口向斜、羊叉滩背斜、大木树向斜。（二）井田构造褶曲：北二东、西区和北三东、西区位于羊叉滩背斜轴部及其以西，煤层为单斜，倾向北偏西 10北偏东 15，煤岩层倾角为 719。羊叉滩背斜为一个 ne-sw 向贯穿本矿全井田的主要褶皱。 它并列于两河口向斜之西。此背斜南起石壕镇政府所在地以东，在羊叉河元塘附近进入本井田，向北东经柴坝顶、大河坝、蛇皮沟、水淹塘，北至安稳坝北附近消失，全长 21km，井田内长 11km。背斜线略有起伏，倾伏角24

10、，轴向在南段为 n22e，至柴坝顶略向东转为 n35e， 在蛇皮沟附近再度东偏为 n 55e，往北至倾没处又转为 n3540e， 整个轴线略呈弯曲弧形。背斜轴线已由 309、308、343、306、19、336、136-13、317 等钻孔所控制。整个背斜东翼倾角 1030，西翼倾角515，轴面倾向 nw 或近于直立，在羊叉滩背斜北端西翼安稳镇附近地面出现了一组呈放射状的小褶皱，延伸长度约 400900m。断层：对煤矿层破坏大的断层主要在羊叉滩背斜轴部和 f103断层尖灭后往北对应区域，即北二西区+150 一号上山、+200 岩石轨道巷揭露的断层组，+150 水平揭露的断层资料主要为正断层，但

11、北三东区在羊叉滩背斜轴部主要为压性逆断层并呈雁行排列。现将有关的主要断层情况分述如下：- 4 -f4逆断层：走向南西，倾向北西，倾角 49，落差 1015m，破坏+200+300m 标高 m6-3、m7-2、m8、m11煤层。f27逆断层：走向南西，倾向北西，倾角 50，落差 6.29m，破坏+140+200m 标高 m6-3、m7-2、m8、m11煤层。f7逆断层：走向南西，倾向北西，倾角 16，落差 10m，破坏-1000m 标高 m6-3、m7-2、m8、m11煤层。f101正断层：产状 10080，h=8.4m，在+150 一号上山揭露，断层破坏了 m6-3、m7-2、m8、m11煤层

12、。f100正断层：产状 8272，h=6.0m，在+200 岩石轨道揭露，断层破坏了 m6-3、m7-2、m8、m11煤层。f206正断层：产状 12049，h=2028m，在安稳斜井长兴灰岩与煤系交界段揭露，此断层破坏 m6-3、m7-2、m8、m11煤层。fb2逆断层：为本井田主要断层，地表起于两河口向斜西翼瓦子地，以n15e 向北延伸，在 317 钻孔文昌会附近转为南北向，并在河坝附近入本井田，然后以 n10w 消失于学堂湾（w15 号泉），地表形迹呈“弧形”。出露长度达 3.50km，在本井田出露长度为 1200m。地表断层迹象， 317 钻孔于井深 190200m 见此断层，破碎带宽

13、度 58m。小渔沱井田施工的ck24 孔于井深 417.50m 见此断层，断层产生在嘉陵江组三段（t1j3）地层中，上盘倾角 3755，下盘倾角 1525，破碎带宽度达 5m。该断层地面产状：走向由 n15e 转南、北，向北转为 n10w，断层面倾向w，倾角 60左右，落差 2025m，对深部-250-280m 标高煤层有一定破坏作用。该断层产状延伸方向，落差已基本查明，并有 317 孔和 ck24 两个钻孔控制。（三）矿井地质类型简评由以上分析可知，在本矿井田内，主要褶皱有羊叉滩背斜，大木树向斜和鱼跳背斜，大木树向斜和鱼跳背斜在井田内+355m 水平已收敛或倾没，- 5 -羊叉滩背斜从南向北

14、沿北东方向发育延伸至井田0 m 水平外边缘倾没。这些褶皱轴均近于直立。羊叉滩背斜轴西部，煤层倾角小于 10，东部煤层倾角大于 10。各褶皱对本矿井田采区正常划分影响不大。三、地形、气候及地震三、地形、气候及地震（一）地形地貌矿区位于四川盆地东南缘与贵州高原过渡带，地势东南高北西低，并被河流切割成各种形状的河间地块。大坪子井田范围属侵蚀剥蚀类型的河间地块地貌，东部边缘及南端、西缘被三岔河、羊叉河切割成低谷深沟。井田内地形高度一般在 550750m，最高点为南面的大山堡，高程+804.60m，最低处为羊叉河谷，高程+350m，相对高差 455m。属低山浅切割地形，侵蚀剥蚀地貌。（二）环境状况及气候

15、条件气温：最高年平均气温 19.5(1963 年),最低年平均气温 18.1(1982 年)，最高日气温 42.2(1972 年 8 月 27 日)，最低日气温-1.8(1983 年 12 月 19 日)。59 月气温较高，月平均气温均在 20以上，其余各月气温均在 10左右，尤以 12 月至次年 1 月气候较为寒冷。湿度：年平均相对湿度 79，年平均绝对湿度 17.7mm。降水量：最大年降水量 1606.2mm（2000 年），最小年降水量696.1mm（1991 年），平均年降水量 1071.2mm。一般 6 至 8 月雨量充沛，12 月至次年 2 月雨量较少。历年一次最大降水量为131.

16、4mm（1975.9.1920）。冬季有短暂积雪。（三）水系及主要河流本区河流属綦江水系松坎河支流，为水流急湍，流量变化幅度大的幼年期河谷。常年性河流有三岔河和羊叉河，均发育于井田边缘。 三岔河位于井田东缘，发源于毛子孔以东志留系地层中，自东向西切穿二叠系、三叠系地层，进入本井田，至石龙寺转向北东顺两河口向斜轴向北流出本- 6 -井田汇入松坎河。河流流长 7.4km,河床坡度 13.5，流量0.03751.402m3/s(罗天溪处)。羊叉河位于井田南缘和西缘，发源于贵州省习水县白杨坪附近奥陶系地层中，流经犁园坝、张狮坝、石壕、羊叉滩等井田，于羊叉处进入本井田，沿井田西缘向北流至小鱼沱入麻柳河，

17、在赶水汇入松坎河。河谷呈“”字型，全长 20km，井田边缘流长 7500m，河床坡度 1418，进入本井田一般流量 2.457m3/s，流出井田测得一般流量 3.384m3/s。此外，井田内还有数条向东、向西发育的季节性冲沟，分别注入三岔河和羊叉河。（四）地震矿区范围内，没有发生强震的记录。距矿区最近的一次破坏性地震，发生于 1854 年 12 月 24 日，震中位置在南川区南坪镇的 5.5 级地震。这次地震的震中烈度度，波及矿区的烈度约为度或度强。1819 年 9月 14 日发生贵州贵定的 5.75 级地震，震中烈度为度，波及矿区的烈度约为度。根据 1991 年 6 月 3 日国家地震局批准

18、四川省地震局提交的松藻矿区地震基本烈度评定与地震危险性分析报告的结论，矿区 220km2内地震基本烈度均以 vi 度为宜。第三节第三节 煤层与煤质煤层与煤质一、煤层一、煤层本井田的含煤地层为上二叠统龙潭组，含煤地层属海陆过渡带潮坪泻湖碳酸盐台地内侧海沉积体系成煤环境。北三东区、北三西区煤层整体倾向北，煤层倾角 719，属缓倾斜煤层。采区内煤系地层含煤一般 89 层，其可采煤层有 m6-3、m7-2、m8、m11煤层。m6-3煤层局部可- 7 -采，m7-2煤层绝大部分可采，m8煤层全区可采，m11煤层大部分可采。各可采煤层分述如下：m6-3煤层：黑色半型煤，厚度 01.36m，平均煤厚 0.6

19、8m，煤层中部常含有 0-2 层矸石，其矸石多为泥岩，偶为炭质泥岩；煤层为简单复杂结构。m6-3煤层可采区位于 318 号、319 号、321 号、136-3、ck16 、ck4、ck29 号孔控制范围内。m6-3煤层顶板为泥岩、砂质泥岩，老顶为石灰岩；底板为粉砂质泥岩，偶为炭质泥岩。m6-3煤层位于煤系地层中上部，上距标志层 b4（即老顶石灰岩）4.65.2m，平均 4.92m；下距标志层（b3）1.83.0m。m7-2煤层：为黑色半亮至半暗型煤，厚度 0.681.84m，平均煤厚0.90m；m7-2煤层为简单结构煤层。煤层顶板为砂质泥岩、粉砂岩及细砂岩，老顶为硅质灰岩；底板为灰白色及灰色的

20、粘土岩、砂质泥岩。m7-2煤层位于煤系中部，上距标志层 b3（老顶硅质灰岩）约 4.24m；下距标志层（b2）5.288.02m，平均 7.07m。m8煤层（b2标志层）：半亮至亮型煤，下分层厚 2.363.27m，下分层平均厚 2.64m，夹矸 0.3m，上分层厚 0.3m。m8煤层为复杂结构煤层。煤层顶板为泥岩、砂质泥岩，老顶为细砂岩或粉砂岩；底板为灰色粘土岩。m8煤层位于煤系中部，上距标志层 b3平均 11.5m。m11煤层：黑色半暗型煤层，厚度 0.280.72m，平均 0.65m。煤层在北三东区、北三西区下边界部位煤厚最薄，最薄为 0.28m，煤层中部常夹有 0-2 层厚度在 0.0

21、50.2m 泥岩矸石，含有较多的黄铁矿晶粒和结核；m11煤层为简单较简单结构。煤层顶板为砂质泥岩、泥岩为主；底板为泥岩，局部为炭质泥岩。m11煤层位于煤系下部，上距标志层 b2平均 24.2m；下距标志层 b1（m12煤层下部的铝土岩）平均 2.83m。各煤层厚度及层间距情况见表 1-3-1。表 1-3-1 煤层厚度及层间距煤层名称煤厚(m)倾角结构层间距(m)- 8 -m6-3平均最大最小0.6801.3611715复杂8.847.7611.32m7-2平均最大最小0.901.840.6811715简单6.305.288.02m8平均最大最小2.643.702.4211715较简单m11平均

22、最大最小0.650.280.7211715简单24.222.4726.73二、煤质二、煤质根据采样化验成果，本井田内各可采煤层均属于无烟煤。矿区内各可采煤层的煤质见表 1-3-2。表 1-3-2 矿区内各可采煤层煤质情况煤层编号水分（ %）mad灰分（ %）ad挥发分（ %）vd全硫含量（ %）st,d发热量（ mj/kg）qb,dafm6-31.731.939.434.8223.46m7-21.8525.939.883.8926.43m81.918.688.854.1728.53m111.5829.189.595.3624.64第四节第四节 矿井资源储量及生产能力矿井资源储量及生产能力渝阳煤

23、矿扩建后主要开采水平为+150m 和-200m。主要可采煤层 4 层，分别为 m6-3、 m7-2 、m8 、m11。其中 m8煤层属稳定煤层，全区可采，m7-2煤层属较稳定的煤层，大部分可采，m6-3、m11属不稳定煤层，局部可采。按照 gb/t17766-1999固体矿产资源/储量分类标准，对探明和控制的资源量进行可行性综合评价和经济意义分类，并据此对矿井地质资源量进行可靠性综合评价，计算出矿井工业储量为 109063kt。渝阳煤矿“三下”压煤共计 19696kt，其中 m6-3煤层 739kt，m7-2煤层3636kt，m8煤层 15321kt。渝阳煤矿工业资源/储量为 109063kt

24、，矿井工业资源/储量在扣除井田边界煤柱、河流煤柱、断层煤柱、铁路煤柱等永久煤柱损失后，计算出矿井设计资源/储量为 105226kt，占全井田保有资源/储量的 87.7%。根据矿- 9 -井设计规范，薄煤层采区回采率按 85%；中厚煤层采区回采率按 80%；厚煤层采区回采率按 75%计算。在矿井设计资源/储量中扣除井筒保安煤柱及开采损失后，计算出本矿井可采储量为 69624kt，占全矿井保有储量的 58%。矿井初步设计生产能力为 0.9mt/a，储量备用系数取 1.4，全矿井设计服务年限为 t=zkak=55.3a。其中 t矿井设计服务年限；zk矿井可采资源/储量，万 t；a矿井设计生产能力，万

25、 t/a；k矿井资源/储量备用系数，取 1.4。第五节第五节 矿井开拓与开采矿井开拓与开采矿井采用综合开拓方式，分区抽出式通风系统，共有金鸡岩主斜井、金鸡岩副斜井、金鸡岩回风平硐、阳地湾提升斜井、阳地湾人行斜井、阳地湾回风斜井、安稳运煤斜井、水井湾排矸立井八个井筒，矿井进入-200m 水平开采前新建合掌坡回风斜井，将达到九个井筒。金鸡岩主斜井、金鸡岩副斜井、金鸡岩回风平硐设在金鸡岩集中工业广场，阳地湾提升斜井、阳地湾人行斜井、阳地湾回风斜井设在阳地湾工业广场内，安稳胶带运煤斜井设在安稳电厂工业广场内，水井湾排矸立井设在水井湾工业广场内，合掌坡回风斜井设在合掌坡工业广场内。1、金鸡岩主斜井：坡度

26、 16，净断面 10.2m2，长度 1567m。巷内铺设 15kg/m 钢轨单道，安设有 b=800mm 钢绳芯胶带输送机，50mm3.5 水管一趟，设有检修道,作为矿井煤炭主运输通道之一。2、金鸡岩副斜井：坡度 25，净断面 8.4m2，长度 417m。巷内铺设15kg/m 钢轨单道，安设有 245mm10、219mm8 水管各一趟，- 10 -219mm8 风管一趟，采用绞车牵引 1t 矿车串车提升。为进风、进材料、管线敷设之用。3、金鸡岩回风平硐：净断面 12.9m2，长度 190m。设有人行台阶及扶手，担负北二西区回风。4、阳地湾提升斜井：坡度 25，净断面 9.7m2，长度 374m

27、，安设1.6m 双滚筒绞车串车提升。为矿井排矸、进风、进材料之用。5、阳地湾人行斜井：坡度 22，净断面 10.5m2，长度 427m，安设吊挂人车，245mm10 水管一趟，159mm6.5 风管一趟。作为人员上下班及进风之用。6、阳地湾回风斜井：坡度 25，净断面 13.8m2，长度 594m。设有人行台阶及扶手，担负北二东区回风。 7、安稳运煤斜井：坡度 16，净断面 13.0m2，长度 1190m，安设单轨及胶带运输机、148mm4.5 风管一趟、152mm7 水管一趟，作为安稳电厂供煤系统。8、合掌坡回风斜井：坡度 22，净断面 23.7m2，长度 750m。设有人行台阶及扶手，担负

28、北三东区、北三西区回风。9、水井湾排矸立井：井筒直径 6.0m，净断面 28.3m2，井筒长度714m。采用双层四车窄罐，安装一台 jkmd2.84()落地多绳提升机，配 z450-4a 型 622kw 直流电机，电控系统采用 jkmk/z-zc 大型矿井提升机智能控制系统，担负提升矸石及进风。矿井采用盘区开拓方式。矿井原开采下边界为-200m 标高，共分为三个水平，即+355m、+150m、-200m 水平。至 2008 年底，+355m 水平只剩下s1807(n)一个 m8煤层工作面，至 2011 年底+150m 水平的北二西区已接近尾声。矿井煤层倾角 719，矿井采用倾斜长壁仰斜后退式采

29、煤法，区内前进式开采，综合机械化采煤。- 11 -为了保证矿井的正常生产和采掘接替，矿井达产时共布置 10 个掘进工作面，其中半煤岩综掘头 2 个，全煤、半煤岩巷普掘进头 2 个，全岩巷普掘进头 6 个，综掘头面占掘进头面 20%。采掘面头比例约为 1：3.3。掘进机装程度 100%，机械化程度为 100%。第六节第六节 矿井瓦斯及通风矿井瓦斯及通风一、一、 矿井瓦斯矿井瓦斯根据重庆市煤炭工业管理局文件（渝煤监管201179 号）关于市能源投资集团公司 2011 年度煤矿矿井瓦斯等级鉴定结果的批复”：鉴定渝阳煤矿为煤与瓦斯突出矿井，突出等级 2.10c。矿井绝对瓦斯涌出量115.56m3/mi

30、n，相对瓦斯涌出量 71.85m3/t。瓦斯成份以甲烷（ch4）为主（平均含量 94.6598.5），co2含量 1.021.34，氮气（n2，平均含量 0.443.98），含少量重烃。二、矿井通风二、矿井通风矿井通风系统以-200 m 水平首采面 n3702 采煤工作面投产（合掌坡风井投入使用）为界线，划分为-200m 水平投产前和-200m 水平投产后两个时期。由于矿井达产初期（单独开采+150m 水平）由金鸡岩风井和阳地湾风井为全矿井服务，过渡到新增合掌坡风井为全矿井服务的时间段不长，仅为 3 年，因此达产初期不再考虑划分矿井通风容易时期和困难时期。合掌坡风井为新建风井，同时合掌坡风井的

31、服务年限较长，因此设计按合掌坡风井服务的空间和时间，划分合掌坡风井的容易时期和困难时期作为矿井的通风容易时期和困难时期。根据矿井采掘部署安排，分别计算矿井通风阻力，确定通风时期为金鸡岩、阳地湾、合掌坡三台风机联合运行时期，困难时期为阳地湾、合掌坡两台风机北二东区接近尾声时期，北二东区回采结束后矿井通风系统为合掌坡风机服务北三西区、阳地湾风机服务于北- 12 -三东区，矿井形成相对简单通风系统，通风相对容易，本次修改设计未改变矿井的通风系统构成，因此本次修改设计的通风容易时期和通风困难时期与原初步设计的通风容易时期和困难时期一致。由于修改设计达产时间提前，因此增加达产初期通风系统构成情况。另外本

32、次设计只考虑北三东、西区回采结束前通风设计，根据矿井采掘部署服务年限约 29 年，矿井进入东区后，进入东区后重新启用金鸡岩风机。矿井达产初期(单独开采+150m 水平)共布置 8 个井筒，通风方式为分区抽出式通风，其中进风井 6 个，分别为金鸡岩主、副斜井，阳地湾提升斜井斜井、人行斜井，安稳运煤斜井，水井湾排矸立井；回风斜井 2 个，分别为金鸡岩回风平硐、阳地湾回风斜井。矿井过渡时期（同时开采+150m、-200m 水平）即通风容易时期共布置9 个井筒，通风方式为分区抽出式通风，其中进风井 6 个，分别为金鸡岩主、副斜井，阳地湾提升斜井斜井、人行斜井，安稳运煤斜井，水井湾排矸立井；回风井 3

33、个，分别为金鸡岩回风平硐、阳地湾回风斜井、合掌坡回风斜井。矿井达产后期（单独开采-200m 水平）即通风困难时期共布置 9 个井筒，通风方式为对角抽出式通风，其中进风井 7 个，分别为金鸡岩主、副斜井，金鸡岩进风平硐、阳地湾提升斜井斜井、人行斜井，安稳运煤斜井，水井湾排矸立井；回风斜井 2 个，分别为阳地湾回风斜井、合掌坡回风斜井。矿井通风系统设计服务时间约为 29 年。根据矿井初步设计中风机选型及风量计算，矿井达产时期总需风量290 m3/s；过渡时期的通风容易时期总需风量 382m3/s；达产后期的通风困难时期总需风量 351 m3/s。风机校核及选型结果- 13 -金鸡岩利用原有 bd-

34、8-24 型对旋轴流式通风机 2 台，各配 2 台2185kw 防爆电动机，其中 1 台通风机工作，1 台通风机备用。达产初期工况点（m1）： 叶片角度：0 风 量：144m3/s 负 压：2487pa 效 率：78% 通风机初期所需功率 n1=579.96kw；过渡时期的容易时期工况点（m2）： 叶片角度：7.5 风 量：110m3/s 负 压：2096pa 效 率：73% 通风机初期所需功率 n2=398.95kw；北二西区采完后风机停用，矿井进入东区后重新启用。阳地湾风井用 fbcdz.30 型对旋轴流式通风机，电机功率 2450kw防爆电动机，其中 1 台通风机工作，1 台通风机备用。

35、达产初期工况点（m1）：叶片角度：+3 风 量：165m3/s 负 压：2710pa 效 率：86%容易时期工况点（m2）：叶片角度：0 风 量：144m3/s 负 压：2713pa- 14 - 效 率：84%困难时期工况点（m3）： 叶片角度：+30 风 量：166.3m3/s 负 压：2657pa 效 率：86% 通风机达产时所需功率 n1=656.77kw；通风机初期所需功率n2=587.48kw；通风机后期所需功率 n3=649.00kw。经过校核阳地湾风机风量能够满足矿井达到 0.9mt/a 的生产需求，金鸡岩风机功率为 2185kw 电机能力不能满足要求，必须对风机电机进行改造，增

36、大风机电机功率至 2315 kw。合掌坡风井风机根据矿井通风容易、困难时期选取 fbcdz.33 型对旋轴流式通风机 2 台，电机功率 2500kw 防爆电动机，其中 1 台通风机工作，1 台通风机备用。掘进工作面采用压入式局扇供风，各掘进工作面均设有专用回风巷，将乏风直接导入回风巷，实现独立通风。在扩建初期由于通风路线长，采用大功率局部通风机供风，局扇型号详见下表 1-6-1，供电等级 660v，采用双电源供电，掘进工作面使用的设备满足“三专两闭锁”要求，双局扇之间实行自动切换，风筒选用抗阻燃、抗静电风筒。表 1-6-1 矿井局部风机参数表序号风机型号风量范围 m3/min额定风量 m3/m

37、in1fbd.5.6/211kw3002302652fbd.6.0/215kw4003003503fbd.6.0/222kw5003004504fbd.6.3/230kw6304205255fbd.7.1/244kw75045060015第二章第二章 煤层瓦斯基本参数及瓦斯储量煤层瓦斯基本参数及瓦斯储量第一节第一节 煤层瓦斯基本参数煤层瓦斯基本参数煤层瓦斯赋存基本参数是矿井瓦斯防治和瓦斯抽采设计的依据。准确地测定瓦斯基本参数，包括：煤层原始瓦斯含量、煤层瓦斯吸附常数、孔隙率、煤层透气性系数、钻孔自然瓦斯涌出量及衰减系数，对于瓦斯抽采可行性论证，确定合理的技术措施，评价措施的技术效果以及研究确定

38、合理的抽采技术参数都是十分重要的一项工作，是科学治理瓦斯的前提。一、煤层瓦斯含量一、煤层瓦斯含量煤层瓦斯含量是指单位质量或单位体积的煤在自然状态下所含游离和吸附瓦斯的总和。根据矿井补充勘探地质报告提供的煤层，原始瓦斯含量为：m8煤层瓦斯含量最高，m6-3、m7-2煤层较低，其中 m6-3煤层瓦斯含量为7.9718.44ml/g煤，平均 11.16ml/g煤；m7-2煤层瓦斯含量为6.9719.91ml/g煤,平均 12.68ml/g煤；m8煤层瓦斯含量为12.1021.81ml/g煤,平均 17.27ml/g煤；m11煤层瓦斯含量为5.3317.42ml/g煤,平均 11.06ml/g煤；矿井

39、瓦斯含量随埋藏深度的增加而升高。m7-2煤层原始瓦斯含量梯度 3.3 m3/t/100m，m8煤层原始瓦斯含量梯度 3.1 m3/t/100m。生产实践中测定355m 水平煤层原始瓦斯含量为：m6-3煤层 14.58m3/t、m7-2煤层 18.59m3/t、m8煤层 17.85m3/t、m9煤层17.76m3/t、m10煤层 16.65m3/t、m11煤层 17.39m3/t、m12煤层 17.90m3/t。为了保证矿井通风系统、瓦斯抽采系统具有足够的能力，满足矿井治理瓦斯、安全生产和高产高效的需要，故本次设计采用的煤层原始瓦斯含量就高不就低，以350m 水平实测的瓦斯为基础，按瓦斯含量梯度

40、增加的规律推算矿井各水平的瓦斯。16二、煤层瓦斯压力二、煤层瓦斯压力根据一三六地质队重庆市松藻矿务局矿井（修改）地质报告，渝阳煤矿从各水平测定的压力值中选择的最大值。矿井主采区煤层埋藏深度在 310m、430m、550m、670m 时 m7-2、m8煤层综合瓦斯压力分别为1.66mpa、1.79mpa、2.58mpa、3.26mpa（见表 2-1-1）。渝阳煤矿地质构造复杂，同一煤层在同一水平上瓦斯压力差别较大，无规律可循，矿井在以后生产中，按煤矿安全规程规定重新测定煤层瓦斯压力，防止煤与瓦斯突出事故。表 2-1-1 主采区各埋藏深度煤层瓦斯压力值表煤层埋藏深度310m430m550m670m

41、m7-2、m8层综合压力（pa）1.661.792.583.26三、煤中残存瓦斯含量三、煤中残存瓦斯含量煤质牌号为无烟煤，根据矿井瓦斯涌出量预测方法(aq 10182006)，煤层的残存瓦斯含量为 6.0 m3/t。四、煤层透气性系数四、煤层透气性系数矿井主采 m8煤层煤层透气性系数 0.0212m2/mpad。五、钻孔瓦斯流量衰减系数：五、钻孔瓦斯流量衰减系数：0.06d-1。第二节第二节 瓦斯储量及可抽量计算瓦斯储量及可抽量计算一、瓦斯储量一、瓦斯储量根据煤矿瓦斯抽采规范（aq1027-2006），矿井瓦斯储量指煤田开发过程中，能够向开采空间排放瓦斯的煤岩层赋存的瓦斯总量，包括可采煤层、不

42、可采煤层以及围岩中所赋存的瓦斯，其计算公式如下：wkw1 + w2 + w3 (2-1)式中：wk矿井瓦斯储量，mm3；w1可采煤层瓦斯储量总和，mm3；w1a1ix1i (2-2)17a1i每一可采煤层的煤炭储量，mt；x1i每一可采煤层的瓦斯含量，m3/t；w2采动影响范围内不可采邻近层的瓦斯储量总和，mm3；w2a2ix2i (2-3)a2i可采煤层采动影响范围内每一不可采煤层的煤炭储量，mt；x2i可采煤层采动影响范围内每一不可采煤层瓦斯含量，m3/t；w3围岩瓦斯储量，mm3；w3k（w1 + w2） (2-4)k围岩瓦斯储量系数，一般取 k=0.050.20；如果要计算某区域（水平

43、、采区、工作面等）的瓦斯储量，方法同上，但要将 a1i 、a2i 、w1i 、w2i变为所计算区域的煤层储量和煤层瓦斯含量。根据地勘报告，渝阳煤矿 m7煤层的可采储量为 937.6 万 t，不可采储量 1080.6 万 t，平均瓦斯含量为 27.67 m3/t；m8煤层的可采储量为6154.6 万 t，不可采储量 1958.4 万 t，平均瓦斯含量为 26.38 m3/t；m11煤层可采储量 559.5 万 t，不可采储量 202.9 万 t，平均瓦斯含量为 26.19 m3/t。根据上述公式得出渝阳煤矿的瓦斯储量总和为：wk=w1+w2+w3=(9.37627.67)+（61.54626.3

44、8) + (5.59526.19)+ (10.80627.67)+（19.58426.38) + (2.02926.19)+0.05（(9.37627.67)+（61.54626.38) + (5.59526.19)+ (10.80627.67)+（19.58426.38) + (2.02926.19)）30.5 亿 m3二、瓦斯可抽量二、瓦斯可抽量18矿井可开发瓦斯量（可抽采量）是指在既定的开采技术条件下，按照目前的抽采技术水平所能抽出的最大瓦斯量。它反应矿井瓦斯资源的开发程度，与其抽采工艺技术和抽采能力密切相关。采用下式计算：wcwkk (2-5)式中：wc矿井可抽瓦斯量，mm3；wk矿井

45、瓦斯储量，mm3；k矿井瓦斯抽采率，%；根据渝阳煤矿与煤炭科学研究总院重庆研究院测定，煤层瓦斯放散初速度（p）和煤层坚固性系数（f）值，渝阳煤矿各煤层属于较难抽采煤层，抽采方法以穿层预抽为主，所以取矿井瓦斯抽采率 k=68%，则矿井瓦斯可抽量为：wc30.568% = 20.74 亿 m3第三节第三节 瓦斯涌出量预测瓦斯涌出量预测矿井瓦斯涌出量预测是矿井通风设计、瓦斯抽采和瓦斯管理必不可少的基础参数。本次设计采用分源法预测矿井瓦斯涌出量。该方法的实质是根据煤层瓦斯含量，按矿井瓦斯主要涌出源回采（包括开采层、围岩和邻近层）、掘进及采空区瓦斯涌出规律对矿井各回采工作面、掘进工作面的瓦斯涌出量进行计

46、算，从而达到预测各采区及全矿井瓦斯涌出量的目的。一、瓦斯涌出量公式一、瓦斯涌出量公式回采工作面瓦斯涌出量由开采层（包括围岩）和邻近层两部份组成，计算公式如下：q采=q1+q2 （2-1）式中：q采回采工作面相对瓦斯涌出量，m3/t；q 1开采层相对瓦斯涌出量，m3/t；19q2邻近层相对瓦斯涌出量，m3/t；1、开采层瓦斯涌出量） （2-2）)(q03211cwwmmkkk式中：k1围岩瓦斯涌出系数；取 1.11.3k2回采工作面丢煤涌出系数，其值为回采率的倒数；k3顺槽掘进预排系数，后退式回采，k3=（b-2b）/ b；b 回采工作面长度，m；b 顺槽瓦斯预排宽度，m；m开采层厚度，m；m工

47、作面采高，m；w0煤层原始瓦斯含量，m3/t；wc煤层残存瓦斯含量，m3/t。按参考资料选取无烟煤为 6 m3/t。； 2、邻近层瓦斯涌出量 （2-3）)(q012ciiiniiwwmm式中：q2 邻近层相对瓦斯涌出量，m3/t；邻近层瓦斯排放率，%；按邻近层瓦斯排放率与层间距的关系曲i线查取；w0i各邻近层原始瓦斯含量，m3/t；wci各邻近层残存瓦斯含量，m3/t；mi各邻近层煤厚，m；其余符号意义同前。3、掘进面瓦斯涌出量计算掘进工作面瓦斯涌出来源包括两部份，一是暴露煤壁涌出瓦斯，二是破落煤块涌出瓦斯，其涌出量计算公式如下：20q掘=q3+q4 （2-4）q3=dvq0(2) （2-5）

48、1vlq4=sv(w0wc) （2-6） 式中：q掘掘进面绝对瓦斯涌出量，m3/min；q3掘进巷道煤壁绝对瓦斯涌出量，m3/min；q4掘进巷道落煤绝对瓦斯涌出量，m3/min；d巷道断面内暴露煤壁面周边长度，m；对于薄及中厚煤层，d=2mo，mo为开采层厚度v巷道平均掘进速度，m/min；l掘进煤巷长度，m；q0掘进面煤壁瓦斯涌出初速度，m3/（m2min）；q0=0.026 0.0004(vr)2+0.16 w0 （2-7）式中：vr掘进煤层原煤挥发份，%s掘进煤巷断面积，m2；原煤容重，t/m3；其余符号意义同前。4、采区瓦斯涌出量计算 （2-8）01i1a1440knniiiiqaq

49、q掘采区式中：q区生产采区相对瓦斯涌出量，m3/t；k生产采区内采空区瓦斯涌出系数；q采 i第 i 个回采工作面相对瓦斯涌出量，m3/t；ai第 i 个回采工作面的日产量，t；q掘 i第 i 个掘进工作面绝对瓦斯涌出量，m3/min；ao生产采区平均日产量，t；215、矿井瓦斯涌出量 （2-9）n1i0i1iaknoiiaqq区井式中：q井矿井相对瓦斯涌出量，m3/t；q区 i第 i 个生产采区相对瓦斯涌出量，m3/t；aoi第 i 个生产采区平均日产量，t；k已采采空区瓦斯涌出系数。二、矿井瓦斯涌出量预测参数二、矿井瓦斯涌出量预测参数1、煤层参数及煤层瓦斯含量表煤层参数及煤层瓦斯含量见表 2

50、-3-1。2、回采面工作面参数回采面工作面参数见表 2-3-2。表 2-3-1 矿井各水平煤层瓦斯含量表各水平煤层瓦斯含量(m3/t)序号煤层编号瓦斯含量梯度（m3/t100m）355m150m200m1m5层3.214.5921.3032.192m6层3.214.5821.3032.183m7层3.318.5925.5236.744m8层3.117.8524.3634.905m9层3.217.7624.4835.366m10层3.216.6523.3734.257m11层3.217.3924.1134.998m12层3.219.7026.4237.30表 2-3-2 工作面参数表序号煤层工作

51、面长(m)年推进度(m)厚度(m)容重(t/m3)回收率(%)1m7-2170880m1.051.560.972m8170770m2.41.500.953m11150700m1.051.560.97三、矿井瓦斯含量预测结果三、矿井瓦斯含量预测结果22预测结果见下表 2-3-4，矿井预计绝对瓦斯涌出量 147.82m3/min，相对瓦斯涌出量 78.05m3/t，但 n3702 工作面投产矿井进入-200m 水平生产时预计最大绝对瓦斯涌出量 220.51m3/min，相对瓦斯涌出量 116.43m3/t。因此本设计按进入-200m 水平生产时预计最大瓦斯涌出量设计。23表 2-3-4 矿井瓦斯涌

52、出量预测表工作面涌出量本层、下邻近层相对瓦斯涌出量及所占百分比采区编号采掘工作面绝对量（m3/min）相对量（m3/t）本煤层（m3/t）百分比（%）上邻近层（m3/t）百分比（%）下邻近层（m3/t）百分比（%）m7-2对拉工作面39.7294.3718.6119.7224.7226.1951.0454.09m8综采面5.625.932.5242.50.244.053.1753.45北二西掘0北二西区小 计采区绝对瓦斯涌出量 66.32m3/min，相对瓦斯涌出量 45.02m3/t。m11综采面40.3895.9512.471377.2680.526.226.48北二东掘7北二东区小计采区

53、绝对瓦斯涌出量 56.86m3/min，相对瓦斯涌出量 135.10m3/t。达产初期（+150m 生产水平）合 计绝对瓦斯涌出量 147.82m3/min，相对瓦斯涌出量 78.05m3/t。工作面涌出量本层、下邻近层相对瓦斯涌出量及所占百分比采区编号采掘工作面绝对量（m3/min）相对量（m3/t）本煤层（m3/t）百分比（%）上邻近层（m3/t）百分比（%）下邻近层（m3/t）百分比（%）m8综采面5.625.632.5242.50.244.052.8753.45北二西掘0北二西区小 计采区绝对瓦斯涌出量 6.74m3/min，相对瓦斯涌出量 7.12m3/t。m11综采面40.3895

54、.9512.471377.2680.526.226.48北二东掘7.4北二东区小计采区绝对瓦斯涌出量 57.89m3/min，相对瓦斯涌出量 136.12m3/t。-200m 扩能接替水平通风容易时期(过渡时期)北三东区m7-2对拉工作面79.19150.5329.3119.4740.6827.0280.5453.5124北三东掘7小 计采区绝对瓦斯涌出量 103.43m3/min，相对瓦斯涌出量 196.6m3/t。合 计绝对瓦斯涌出量 200.97m3/min，相对瓦斯涌出量 106.11m3/t。m7-2综采工作面63.35150.5329.3119.4740.6827.0280.545

55、3.51北三西掘9.5北三西区小 计采区绝对瓦斯涌出量 84.43m3/min，相对瓦斯涌出量 200.59m3/t。m7-2综采工作面63.35150.5329.3119.4740.6827.0280.5453.51北三东掘7北三东区小计算采区绝对瓦斯涌出量 87.42m3/min，相对瓦斯涌出量 207.72m3/t。m8综采工作面9.9211北二东掘0北二东区小 计采区绝对瓦斯涌出量 13.89m3/min，相对瓦斯涌出量 13.2m3/t。-200m 扩能接替水平通风困难时期(达产后期)合 计绝对瓦斯涌出量 220.51m3/min，相对瓦斯涌出量 116.43m3/t。25四、矿井抽

56、采瓦斯量四、矿井抽采瓦斯量1、矿井（北二区开采期间）最大可抽瓦斯量预计根据矿井采掘部署，经预测，矿井达产时（北二区开采期间）矿井最大绝对瓦斯涌出量为 147.82m3/min，按全矿井 60%的抽出率，最大瓦斯抽采总量达到 100.52m3/min，矿井抽采浓度 52%，则抽采混合量193.31m3/min。矿井抽采量按预抽、卸压抽、残抽三大部分进行分配，参照目前渝阳矿生产区抽采情况，矿井瓦斯抽采量分配结果见表 2-3-5。表 2-3-5 矿井（北二区开采期间）瓦斯抽采量分配表序号抽 放 地 点类 别达产前期抽采最大量（m3/min）1预 抽352卸压抽453保护层工作面残 抽114其余地点9

57、.52合计100.522、井延深进入-200m 水平生产时最大可抽瓦斯量预计矿井延深进入-200m 水平生产时，矿井预计最大绝对瓦斯涌出量220.51m3/min，按 79%的抽出率，最大瓦斯抽采总量达到 174.4m3/min，其中北三东区、北三西区预计最大瓦斯抽采纯量 144.4 m3/min，其余地点瓦斯抽采纯量 30 m3/min，矿井抽采浓度 55%，则抽采混合量 317.1m3/min。-200m 水平 m7-2 层工作面瓦斯涌出量 63.35m3/min，工作面瓦斯抽采率79%，抽采浓度 55%，保护层工作面最大抽采量为 50.05m3/min。参照目前渝阳矿生产区抽采情况，矿井

58、瓦斯抽采量分配见表 2-3-6。表 2-3-6 矿井瓦斯抽采量分配表抽采最大量序号抽 放 地 点类 别（m3/min）1预 抽47.512卸压抽76.263保护层工作面残 抽20.63264其余地点30合计174.4第四节第四节 抽采瓦斯的必要性、可行性抽采瓦斯的必要性、可行性一、瓦斯抽采的必要性一、瓦斯抽采的必要性瓦斯抽采的目的有二：其一是为了确保矿井安全生产，防止或减少瓦斯浓度超限；其二是为了开发利用瓦斯资源，变害为利。因此，对于一个矿井或采区（工作面）是否必要抽采瓦斯，首先要从安全生产的角度考虑，即当采用通风方法解决瓦斯超限问题不可能或不合理时，就应采取抽采措施；其次，应从改善职工劳动条

59、件和充分利用瓦斯资源等方面综合考虑抽采的必要性。当然，也包括经济上当合理性。下面具体从两个方面来分析渝阳煤矿瓦斯抽采的必要性。1、从安全生产角度衡量瓦斯抽采的必要性煤矿安全规程、煤矿瓦斯抽采规范等均规定：有下列情况的矿井，必须建立地面永久抽采瓦斯系统或井下临时抽采瓦斯系统：a、一个采煤工作面的瓦斯涌出量大于 5m3/min 或一个掘进工作面瓦斯涌出量大于 3m3/min，用通风方法解决瓦斯有问题不合理的。b、矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的： 大于或等于 40m3/min； 年产量 1.01.5mt 的矿井，大于 30 m3/min； 年产量 0.61.0mt 的矿井，大于 25 m3/min

60、； 年产量 0.40.6mt 的矿井，大于 20 m3/min； 年产量小于或等于 0.4mt 的矿井，大于 15 m3/min。c、开采有煤与瓦斯突出危险煤层的。结合本矿井实际，渝阳煤矿属煤与瓦斯突出矿井，矿井所属煤层透气性低，且-200m 水平煤层埋深增加，瓦斯赋存量大，煤与瓦斯突出危险性27严重，根据矿井瓦斯涌出量预测结果，最大绝对瓦斯涌出量220.51m3/min，相对瓦斯涌出量 116.43m3/t。受工作面风速的影响已经无法再增加风量，为了确保矿井的生产安全，按照煤矿安全规程的相关规定，矿井必须进行瓦斯抽采，且必须建立地面永久抽采系统。2、从资源和环保的角度衡量瓦斯抽采的必要性瓦斯