狮子山煤矿瓦斯抽采汇报

热烈欢迎各位指点及专家莅临指点镇雄县狮子山煤矿狮子山煤矿

瓦斯抽采工程初步设计

审查会

矿井设计才干：30万t/a

抽采工程规模：1.73m3/min

云南省地方煤矿设计研讨院二O一O年十一月

汇报提纲一、矿井概略二、抽放瓦斯设计参数三、抽放方法设计四、抽放系统计算及设备选型五、瓦斯利用六、地面工程七、供电及通讯八、瓦斯抽放监测及控制九、技术经济一、矿井概略一、矿井概略 交通位置狮子山煤矿位于镇雄县城东南125°方向，距县城平距约5.5km处，行政区处于镇雄县乌峰镇境内。镇雄至贵州省毕节市的省级公路从井田西北部经过，至镇雄县城约7.5km，毕节市约95km，镇雄县毕节市狮子山煤矿F1正断层井田境界井田位于区域镇雄复式向斜南翼中段，为一北东～南西向延伸的单斜构造，地层倾向南东，倾角1～5°。井田内地质构造复杂程度属简单类型。全井仅在东南侧赋存一条断层，编号为F1，倾角50～75°，平均倾角68°，程度断距1～10m宽，落差为15m

一、矿井概略 地质构造飞仙关组卡以头组长兴组龙潭组玄武岩组一、矿井概略 煤层赋存煤层：C5b煤层为位于上二叠统龙潭组上段〔P2l3〕地层的上部。上距长兴组〔P2c〕底界平均7.40m；下距龙潭组上段〔P2l3〕底界约45.17m。煤厚1.26～2.50m，平均厚1.88m，属稳定型全区可采的中厚煤层。煤层呈似层状产出，构造简单，含夹矸0～2层。含矸率0～13.76%。所采的C5b煤层为中灰、中硫、特低磷、一级含砷、特高热值的三号无烟煤〔WY03〕。可作为普通动力用煤及普通燃料。根据云南省国土资源厅于2007年12月29日核发的采矿答应证〔证号：5300000730465〕：井田范围由5个拐点坐标圈定，矿井南北宽约1.59km，东西长约2.49km，井田面积3.9619km2开采标高+1760m～+1420m。范围煤层编号331332333合计全区C5b182561115858合计182561115858根据云南省国土资源厅2021年7月28日“云国土资贮藏字[2021]号〞关于<云南省镇雄县狮子山煤矿勘探报告>矿产资源储量评审备案证明提供的资料，截止2021年3月，该矿实践保有331、332、333资源量合计858万t。一、矿井概略 井田境界及储量注： 鉴于该矿开采技术条件简单、煤层赋存稳定，333类资源量的可信度系数取0.9。矿井任务制度： 矿井设计年任务日330天，每天3班作业〔2班消费、1班预备，3班掘进〕，每班任务8h，每天净提升时间16h。矿井消费才干： 根据云南省煤炭资源整合任务指点小组2021年8月26日<云南省煤炭资源整合任务指点小组关于昭通市镇雄县煤炭资源整合方案的批复>〔云煤整合[2021]41号〕文件的精神，结合该矿的资源情况和当前的产业政策及业主要求，引荐该矿的规模为30万t/a。效力年限： 经计算，狮子山煤矿扩建为30万t/a后可效力13.3a。水平位置煤层编号类别矿井资源量可信度系数矿井工业储量永久煤柱损失矿井设计储量保护煤柱开采损失（20%）设计可采储量断层井田边界地面建筑物河流合计工业场地井筒大巷合计+1600水平C5b33118211820027.4027.4154.65.686.5321.8734.0830.9289.6332561156106.7285.13091.85469.1501.0410.5611.693.83363.723331150.9103.513.38.250021.5581.95000016.3965.56合计8582.9846.513.314.97112.530140.8705.75.687.5732.4345.68141.14518.88矿井设计可采储量汇总表〔单位：万吨〕一、矿井概略 井田境界及储量一、矿井概略 开采现状

主斜井运输石门运输大巷副斜井回风大巷任务面回风巷任务面运输巷回风下山轨道下山任务面新副井〔已掘156m)新主井〔已掘190m)新风井〔已掘127m)由于本矿为扩建矿井，始建于2004年，设计消费才干为9万吨，实践消费才干亦为9万吨/年。(见图)目前采区巷道均布置在煤层中，采用木支架支护；岩石巷道为裸巷，部分破碎带为木支架支护。矿井采用短壁式炮采落煤工艺，木支柱支护顶板，全部垮落法管理顶板。矿井采用分列式通风方式，机械抽出式通风方法。矿井采用绞车提升、1t蓄电池机车牵引矿车运输、机械排水、双电源供电。一、矿井概略 井田开辟

主斜井副斜井主斜井副斜井一号风井二号风井一采区

副斜井轨道大巷〔+1610〕主斜井一号风井胶带机大巷〔+1625〕回风大巷〔+1625〕胶带机大巷〔+1630〕回风大巷〔+1630〕轨道大巷〔+1613〕采区划分及开采顺序〔一〕采区划分全矿井共划分为三个采区。〔二〕开采顺序该矿井只开采C5b煤层一层煤，全矿井划分为一个程度进展开采。采区间的开采顺序，根据大巷延伸方向至间隔主、副井由近至远的前进式接替方式，即1采区→2采区→3采区。〔三〕消费采区和改扩建采区的关系矿井扩建后，采用新的开辟系统进展消费，原消费系统即行报废。现有消费采区的调整布置矿井开采C5b煤层，原采区位于矿井Y=35493200一线以东的块段。扣除断层煤柱和井界煤柱后，该范围内尚有煤量约35万吨，完全可保证建井期间的正常消费。二采区三采区二号风井一、矿井概略 井田开辟一、矿井概略 井田开采根据倾斜长壁采煤法的特点以及矿井的开采技术条件，沿煤层倾向划分区段，回采任务面长度100m，任务面巷道系统包括一条回风巷、一条运输巷和一条轨道巷。回风巷与回风大巷直接连通，运输巷与运输大巷经过胶带搭接连通，轨道巷与轨道大巷之间经过轨道石门、轨道斜巷连通，运输巷与轨道巷之间经过联络巷相连通。设计以1个回采任务面，2个掘进任务面保产。移交消费时的井巷总工程量为7312.4m，其中煤巷4934.95m，岩巷2377.5m，设计掘进体积72864.28m3，万吨掘进率为244m。全部建成达产期为31个月。开辟煤量：212.7万t可采期：7.1a；预备煤量：69.2万t可采期：2.2a；回采煤量：18.6万t可采期：7.5个月。轨道大巷胶带机大巷回风大巷联络巷回采任务面任务面轨道巷掘进头回采面胶带机巷掘进面胶带机巷任务面、回风巷二、抽放瓦斯设计参数1、狮子山煤矿在勘探期间，经过地勘钻孔采样测定了主要煤层的瓦斯含量，测试结果见下表。根据勘探报告钻孔资料，我们在初步设计阶段采用分源预测法，对矿井达产时C5b煤层开采瓦斯涌出量进展预测，计算出该矿井相对瓦斯涌出量为1.9m3/t，绝对瓦斯涌出量为1.1m3/min，该属低瓦斯矿井。样品编号项目201W－1202W－1301W－1302W－1煤层编号C5bC5bC5bC5b工程编号ZK201ZK202ZK301ZK302采样深度（m）34.80～35.2584.77～85.2262.60～63.05137.77～138.22煤层气成分（%）N20.000.0053.3313.37CO219.7916.9718.989.07CH479.8682.1727.3677.04C2H60.350.820.330.38C3H80.000.040.000.14合计100100100100煤层气含量（ml/g）N20.000.001.760.30CO20.490.440.630.20CH41.962.130.901.72C2H60.010.020.010.01C3H80.000.000.000.00合计2.462.593.302.23其中：可燃气体（CH4、C2H6、C3H8）含量（ml/g）1.972.150.911.73煤质分析（%）Mad1.141.201.040.88Ad23.5728.6031.2028.11Vdaf13.1412.7015.6612.49瓦斯分带沼气带沼气带氮气－沼气带氮气－沼气带二、抽放瓦斯设计参数 参数选择2、镇雄县狮子山煤矿近几年矿井瓦斯等级鉴定报告结果见下表。从上表可以看出，2006年的瓦斯等级鉴定结果最大，所以矿井相对瓦斯涌出量以29.97m3/t为根据进展计算，在初步设计阶段，经计算，矿井相对瓦斯涌出量为37.47m3/t，矿井绝对瓦斯涌出量为18.94m３/min。根据上述两种预测结果可以看出：<云南省镇雄县狮子山煤矿勘探报告>提供的斯瓦斯含量与矿井历年瓦斯等级数据相差甚远。有效期最大相对瓦斯涌出量(m３/t)最大绝对瓦斯涌出量(m３/min)最大相对二氧化碳涌出量(m３/t)最大绝对二氧化碳涌出量(m３/min)结论2008.12.31—2009.12.30（09年）27.178.056.341.88高瓦斯矿井2008.01.01—2008.12.31（08年）27.1708.056.3401.880高瓦斯矿井2005.12.06—2006.12.31（06年）29.979.374.981.557高瓦斯矿井二、抽放瓦斯设计参数 参数选择为平安起见，我们根据狮子山煤矿相邻矿井的情况〔见相邻关系图〕，找到了该矿以北的西朗沟煤矿的勘探资料，勘探资料阐明，西朗沟煤矿的多数钻孔瓦斯含量较高，在7.25～23.43m3/t·r之间。因此，为找出该片区瓦斯含量规律，设计采用中国矿业大学、云南方圆中正工贸测定提供的狮子山煤矿开采煤层瓦斯根底参数，结合周边久源、融安、大成和西朗沟煤矿瓦斯资料，采用回归直线方程分析出本矿各煤层瓦斯含量，以此作为本矿井瓦斯抽采设计的根本参数。二、抽放瓦斯设计参数 参数选择大成煤矿西朗沟煤矿从表2—1—4可以看出，本设计参考重庆地质矿产研讨院编制的<云南省镇雄县西朗沟煤矿勘探报告煤层瓦斯突出危险性目的测定阐明书>，取西朗沟C5b煤层+1300m以上9个钻孔，西朗沟C6a煤层+1300m以上5个钻孔，综合久源煤矿、融安煤矿、狮子山煤矿和大成煤矿的瓦斯含量资料，采用回归直线方程分析法，分析狮子山煤矿煤层瓦斯含量。二、抽放瓦斯设计参数 参数选择根据以上回归直线方程分析图，分析出回归方程为：C5b煤层回归直线方程为：X=4.076+0.031YC6a煤层回归直线方程为：X=5.655+0.019Y。二、抽放瓦斯设计参数 参数选择YX根据回归方程计算，狮子山煤矿C5b煤层的可燃基的瓦斯含量为5.16m3/t.r；C6a煤层的可燃基的瓦斯含量为5.94m3/t.r。由于经过回归直线方程分析的数据比云南方圆中正工贸编制的<云南省镇雄县狮子山煤矿开采煤层瓦斯根底参数测定报告>中的煤层瓦斯参数小，按照就高不就低的原那么，选取<云南省镇雄县狮子山煤矿开采煤层瓦斯根底参数测定报告>测定的参数，然后乘以1.3的修正系数，得出本矿两层煤层修正后的原煤瓦斯含量。C5b煤层为8.099m3/t；C6a煤层为7.605m3/t。从“表2—1—6〞可知，C5b煤层和C6a煤层巩固性系数均小于0.5，同时煤的破坏类型均为III类。根据安监总煤装[2021]154号文精神，高瓦斯矿井开采非突出煤层过程中，发现煤层瓦斯压力、煤的破坏类型、瓦斯放散初速度和巩固性系数等“四项目的〞资料有一项目的超标或突出预测敏感性目的出现超标的，该煤层按突出煤层管理。虽然本矿有两单项目的符合安监总煤装[2021]154号文精神的内容，但据了解，自建矿开采以来，本矿井从未发生过有动力景象，设计暂按无煤〔岩〕与瓦斯突出进展设计。建议业主尽快委国家煤矿平安监察局授权单位对本井田内煤层进展矿井瓦斯突出危险程度的鉴定。二、抽放瓦斯设计参数 参数选择(6.8m3/t.r)(7.8m3/t.r)矿井瓦斯储量包括可采煤层、不可采煤层以及围岩中所赋存的瓦斯，根据计算，狮子山煤矿的瓦斯储量计算结果为10329.66万m3。二、抽放瓦斯设计参数矿井瓦斯储量及可抽量瓦斯可抽量是指在瓦斯储量中能被抽出的最大瓦斯量，狮子山煤矿的瓦斯涌出除主要来自于开采层外，还来自于临近层。因此对狮子山煤矿各煤层的瓦斯可抽量进展预测，从计算结果看，矿井瓦斯可抽量为1182.45万m3。根据开采煤层瓦斯含量、层间距等参数，本设计采用分源预测法预测矿井初期开采时的回采任务面瓦斯涌出量、掘进任务面瓦斯涌出量及矿井瓦斯涌出量:C5b煤层开采时开采层瓦斯涌出量5.227m3/t，占88.73%；临近层瓦斯涌出量0.664m3/t，占11.27%；采煤任务面相对瓦斯涌出量5.891m3/t，绝对瓦斯涌出量3.5m3/min。掘进任务面绝对瓦斯涌出量0.853m3/min。矿井相对瓦斯涌出量14.78m3/t，绝对瓦斯涌出量9.48m3/min。根据<煤矿平安规程>第145条规定，本矿井开采C5b煤层时全矿井相对瓦斯涌出量均大于10m3/t，属高瓦斯矿井。按照GB500471—2021<煤矿瓦斯抽采工程设计规范>的规定，必需建立瓦斯抽放系统。二、抽放瓦斯设计参数瓦斯涌出量预测三、抽放方法设计三、抽放方法设计瓦斯来源分析从上面的任务面风排瓦斯计算表和掘进面风排瓦斯计算表可以看出，本矿井的任务面及掘进面风排瓦斯即可处理。但从平安消费角度出发，在遇到地质构造瓦斯涌出量忽然增大时，通风处理不合理的情况下，可思索采取抽采措施处理瓦斯超限问题。而狮子山煤矿开采一采区C5煤层时，矿井相对瓦斯涌出量为14.78m3/t，随着矿井开采时间的延伸与开采范围的扩展，未来采空区涌出的大量瓦斯无疑将加重矿井的通风负担，使得矿井采空区瓦斯治理成为关键，故本矿井达产时对一采区的煤层任务面的采空区进展瓦斯抽采是必要的。

三、抽放方法设计瓦斯抽采必要性分析因此，根据矿井开采现状及矿井扩建投产时的布置，煤层开采时瓦斯除了来自本煤层外，还有来自下临近层C6煤层的卸压瓦斯。同时，根据前面瓦斯抽采必要性分析得知，用通风方法可以处理回采任务面瓦斯问题，所以目前暂不思索进展对本煤层预抽，而采用采空区抽采的抽采方法。按采空区形状划分，可分为半封锁采空区瓦斯抽采和全封锁采空区瓦斯抽采。由于狮子山煤矿为扩建矿井，存在老采空区，因此要对老采空区进展全封锁采空区瓦斯抽采，随着任务面的接替推进，要进展半封锁采空区瓦斯抽采。半封锁采空区瓦斯抽采就是在采面回风巷安设焊缝钢管作为瓦斯抽放管，在抽放管的末端设一弯管，使抽放管口抬高至回风巷顶部，并设木垛对其管口进展维护。在任务面后部抽放管上每隔30~50m〔合理数据需在实验中调查确定〕安装一组三通、控制阀门及埋管组件，在任务面推进过程中，将埋管口保管在任务面的采空区，经过抽放管路对临近层卸压瓦斯和采空区瓦斯进展抽放。当一个回采任务面回采终了后，对其任务面及时进展密闭，进展全封锁采空区瓦斯抽采。〔见上图〕三、抽放方法设计瓦斯抽采方法

1、狮子山煤矿鉴定为高瓦斯矿井，开采C5煤层时，本煤层和临近层大量瓦斯将涌向回采任务面采空区，随着采掘的延伸及产量添加，矿井瓦斯涌出量将逐渐增大。根据矿井瓦斯赋存情况及开辟开采情况计算，矿井抽采设计规模为1.73m3/min。2、矿井抽采率为23%。3、按年抽采365天，日抽采24小时计算，矿井年抽采量为90.93万m3。矿井效力年限为13.3a，全矿井划分为一个程度开采。故本抽采系统效力年限按矿井效力年限思索为13.3a。三、抽放方法设计抽采规模及效力年限四、抽放系统计算及设备选型四、抽放系统计算 管路敷设系统接瓦斯抽放泵站回采面采空区1051回风巷老采空区主斜井联络斜巷+1610m轨道大巷+1625m回风大巷

密闭Φ225×8.1Φ225×8.1Φ225×8.1Φ200×7.2Φ125×4.5

主斜井副斜井一号风井二号风井四、抽放系统计算 管路敷设系统为什么从主井下呢？四、抽放系统计算 抽放管路阻力计算抽放管路阻力计算：根据狮子山煤矿采区布置，至1051任务面回风巷的瓦斯管路较长，混合瓦斯流量较大，按从地面到井下至1051任务面回风巷的抽放管路长度计算直管阻力损失，经计算，直管总阻力损失为21925Pa，思索20%部分阻力损失后，总阻力损失为26310Pa。瓦斯抽放泵流量计算：瓦斯抽放规模为1.73m3/min，采用一台泵抽放，瓦斯泵入口处瓦斯浓度取10%，机械效率80%，那么瓦斯泵流量为1950m3/h。瓦斯泵压力：取抽放钻孔孔口负压4000Pa，思索瓦斯利用的出口正压3500Pa，瓦斯泵的压力为40572Pa；地面抽放站大气压力为82600Pa，泵入口绝对压力42028Pa，抽采泵入口绝对压力52290Pa。四、抽放系统计算 设备选型五、瓦斯利用五、瓦斯利用 当抽采到达一定规模后，可在今后思索拟建立瓦斯发电厂，发出的电供矿井运用。根据最新研制胜利的瓦斯发电技术，当矿井年抽采纯瓦斯量到达100万m3、瓦斯浓度大于6%时，就可以满足一台500kW瓦斯发电机组发电需求。该矿设计抽采规模为1.73m3/min，年抽采量可达90.93万m3，暂时无法满足一台发电机组的需求。当矿井瓦斯抽采的浓度和抽采量能稳定在上述目的时，可思索引进山东胜动集团消费的500GF1-3RW低浓度瓦斯发电机组。瓦斯利用设计需由建立单位委托有设计资质的单位进展专项设计。因此，建议本矿与相邻的久源、融安等高瓦斯煤矿结合建一个瓦斯集中储蓄站，用于瓦斯集中发电。六、地面工程六、地面工程抽放站工业广场布置主要工业建筑有：瓦斯抽放泵站、低位水池和高位消防水池。瓦斯泵房：泵房长14m，宽7.0m，层高4.8m；配电室长6.0m,宽7.0m,层高4.8m；值班室长4.0m，宽7.0m，层高4.8m。瓦斯抽放泵站为砖墙承重，现浇钢筋混凝土屋面板和现浇钢筋混凝土梁，门窗采用钢制门窗；消防水池、高、低位水池墙体采用砂浆砌砖，池底采用150号混凝土浇灌。瓦斯抽放泵房高位水池低位水池主斜井北六、地面工程设备安装及管网布置一、设备安装：在瓦斯泵房内安装2台2BEA－503－0水环式真空泵，其中1台运转，1台备用。真空泵及电动机均安装在混凝土根底上。为便于设备安装和检修，在泵房内安设有起重梁，起分量为2t。二、泵房管网布置：从井下来的抽放管路经过管沟进入瓦斯泵房内与各真空泵进气端相连。从真空泵出口端出来的管路由瓦斯泵房进入管子间后与排空管相连。瓦斯泵房内进、出端瓦斯主管直径为Ф245×7螺旋焊接钢管，真空泵进、出端管路为Ф245×7螺旋焊接钢管。在瓦斯泵房内进、出气管路之间设有回流管路，用于初期抽放量较小时调理抽放量。在管子间内抽放进、出端管路上分别设置放空管，并安设阀门进展控制。在进、出端主管和分支管路上均安设有阀门进展控制，在接近井下侧和用户侧的管路上安设有放水器、流量计和防爆器等附属安装。防爆器、放空管及弯头管座等均安装在混凝土根底上。1、给水循环系统：⑴消防给水系统：由煤矿工业场地生活给水管网供应高位水池，高位水池储存消防用水以备火灾时运用，并设有消防用水不为它用的措施。⑵冷却循环水系统：利用煤矿工业场地生活给水管网给泵站低位水池补水。水循环真空泵回水由低位水池经水泵加压至高位水池，高位水池的水利用重力自流至水循环真空泵循环运用。六、地面工程给、排水、消防及通风2、排水水环式真空泵为循环用水，不向外排放，只需泵站产生的少量洗涤废水，经污水管道排出。3、消防本工程采用暂时高压系统。从工业场地生活给水管网上接一条DN100给水管道进入抽采泵站。200m3高位水池储存消防用水以备火灾时运用，并设有消防用水不为它用的措施。抽采泵站场地布