瓦斯抽采设计

第一章矿井概况第一节矿井地质概况一、地层本区位于大同煤田的中部东南边缘，地表覆盖少，属典型的中山丘陵地貌，区内基岩出露广泛。

区内由下至上发育有太古界五台群、古生界寒武系、奥陶系、石炭系中统本溪组、上统太原组、二叠系下统山西组、下石盒子组、上统上石盒子组、侏罗系下统永定庄组以及新生界第四系中、上更新统。

二、地质构造本井田位于大同煤田的中部东缘，鹅毛口精查勘探区Ⅰ区、Ⅲ区和Ⅳ区内，地层总体向西倾斜，在此基础上发育一系列宽缓的褶曲构造。

井田地层基本平缓，地层倾角在1°～6°左右。

1、断层井田东部外围发育有大同盆地的控制性断层～口泉断层，中部分布有4条正断层，现将断层分述如下:F1正断层：井田内延伸长度约5400m，走向NW，倾向SW，倾角75°，落差30～80m。

F2正断层：井田内延伸长度约2350m，走向NW，倾向SW，落差20～30m。

F3正断层：井田内延伸长度约4100m，走向NW，倾向SW，西端倾角66～75°，落差25～30m，东端落差0～17m。

F4正断层：井田内延伸长度约900m，走向近南北向，倾向近E，断层落差5～15m。

2、褶曲S1背斜：位于本区西南部，轴向N5ºW，短轴型，由鹅310、鹅62、鹅71、鹅61控制，两翼倾角约3º。

S2向斜：位于本区西南部，轴向约N30ºW，由钻孔鹅62、鹅60、鹅24、鹅61、鹅56号钻孔控制，两翼倾角约2º左右。

S3向斜：位于本区中东部，轴向近东西向的弧形（N88ºW），由钻孔鹅14、鹅33、鹅37、鹅38、鹅39号钻孔控制，两翼倾角约6.5º左右。

3、岩浆岩井田内岩浆岩活动为印支期的煌斑岩侵入。

煌斑岩以岩墙的形式侵入石炭纪及二叠纪地层中，同时又以岩床的形式侵入太原组地层中，岩浆活动强烈。

①、井下煌斑岩岩墙未出露地表，肉眼观之为黄灰、灰绿色，以斜长石为主及部分方解石和黄铁矿晶粒，含云母片，显微镜下观察主要矿物为斜长石、云母、长石多被方解石所代替，附生矿物为黑云母辉石、磁铁矿长石、蛇纹石等。

井田内发现的煌斑岩墙有2条，编号为X1、X2，对井下采掘有一定的影响。

X1煌斑岩岩墙：走向N70°W，倾角90°，井田内延伸长度约1100m。

X2煌斑岩岩墙：走向N45°E，倾角90°，延伸长度约1600m。

②、太原组地层中的煌斑岩床对煤层的影响3、5(3+5)号煤层受煌斑岩影响最大。

3号煤层见煌斑岩钻孔19个，煌斑岩侵入层数1～14层，使煤层结构复杂化，煤层发生了一定程度的变质硅化。

5号煤层发现有煌斑岩侵入的钻孔14个，煌斑岩侵入层数1～7层，其中鹅38孔煤层破坏最严重。

5(3+5)号煤层发现有煌斑岩侵入的钻孔45个，煌斑岩侵入层数1～12层，其中鹅261孔煤层破坏最严重。

8号煤层有煌斑岩侵入钻孔5个，煌斑岩侵入层数1～11层，其中鹅252孔煤层破坏最严重，但大部分煤层受煌斑岩侵入影响不大。

炽热的岩浆侵入煤系地层后，从强度较小的煤层顺层侵入，杂乱无章，规律性较差。

一方面臵换了原煤层的赋存位臵，另一方面使其发生热接触变质、硅化，破坏了煤层的原有厚度和结构，并使有益厚度变薄，降低了煤的工业利用价值。

煌斑岩厚度、层数变化大，对比困难。

所有这些均不利于井下开采。

综述该区构造复杂程度属中等类。

三、煤层1、含煤地层石炭系上统太原组(C3t)和二叠系下统山西组(P1s)为本区主要含煤地层。

2、可采煤层井田内主要可采煤层为2、3、5(3+5)、6、7、8（8-1+8）号煤层，主采煤层为5(3+5)，描述如下：全区赋存，为本区主要可采煤层之一，位于太原组中部，在井田的南、南东部煤层分叉，分叉内称3、5号两层煤，北西部3号与5号煤层合并，称3+5号煤层。

5（3+5）号煤层厚2.95～37.71m，平均10.3m。

5号煤层距3号煤层0.00～29.25m，平均12.69m，分叉区煤层厚2.59～21.30m，平均10.30m，煤层顶板多为粉砂岩、粗砂岩，有时为砂岩、砂砾岩、煌斑岩、炭质泥岩。

底板多为砂质泥岩、中砂岩，有时为砂岩、煌斑岩。

夹石多为砂质泥岩、泥岩、高岭质泥岩，有时为煌斑岩，煤层结构复杂，夹石1～11层，一般为5层左右。

厚度北、西南部大，东、东南部薄。

为全区稳定可采煤层合并区煤层厚15.96～37.16m，平均24.27m。

煤层顶板多为粉砂岩、粗砂岩组成，有时为中砂岩、煌斑岩、炭质泥岩，底板多为砂质泥岩、中砂岩，有时为砂岩。

煤层结构复杂，夹石3～33层，一般15层左右，多为高岭质泥岩、砂质泥岩、煌斑岩。

煤层厚度变化大，西部厚，东南部薄，属全区可采稳定煤层。

四、煤质本区煤的变质作用有深成变质（区域变质）作用和接触变质作用两种。

本区岩浆岩侵入煤层范围较大，层数较多，但煤质受接触变质作用影响的仅局限在岩浆岩侵入部位的周围。

根据煤炭质量分级GB/T15224.1.2.3（炼焦用煤分级）和中国煤炭分类国家标准GB5751-86，该煤层属低灰-中灰，特低硫-中硫、低热值-中热值气煤。

第二节矿井概况一、矿井地质储量根据山西省煤炭地质115勘查院2010年9月编制的《山西怀仁联顺玺达柴沟煤业有限公司煤炭资源储量核实报告》资料，全井田共获得煤炭资源/储量51998万t,其中，采空区动用储量8632万t，保有资源储量43366万t。

二、煤尘和煤的自燃1、煤尘爆炸性根据山西省煤炭工业局综合测试中心晋煤检【2013】0603-MB-F0227号鉴定报告：3+5煤层的煤尘爆炸性鉴定为：火焰长度在300mm，抑制煤尘爆炸性的最低岩粉量在70%，鉴定结论有煤尘爆炸危险性。

2、煤自燃倾向性根据山西省煤炭工业局综合测试中心晋煤检【2013】0603-MR-F0227号鉴定报告：3+5号煤层吸氧量为0.60cm3/g，自燃倾向性等级为Ⅱ类，属自燃煤层。

3、地温根据地质报告，百米以下地温梯度递增范围在0～3.1℃。

基本均值范围在0.1～1.49℃，无异常变化，为地温正常区。

无地压测试资料。

三、矿井生产能力和服务年限矿井设计生产能力为4000kt/a，矿井年工作日为330d，井下采用“三八”工作制，其中两班生产，一班检修，每日净提升时间为16h。

矿井服务年限约54.11年左右。

四、井田开拓开采山西怀仁联顺玺达柴沟煤业有限公司矿井采用斜井开拓方式。

布臵有主斜井、副斜井、回风斜井三个井筒。

本井田煤层倾角较小，属近水平煤层。

3号煤和3+5（5）号煤之间较近，平均间距为12.56m，并且在井田西北部合并；3+5（5）号煤和8号煤间距较大，平均间距为47.34m。

考虑到煤层间距特点，将3号煤和3+5（5）号煤划分为上煤组，将8号煤划分为下煤组。

采用分煤组设臵水平、分煤组设臵大巷的方式开拓全井田。

一水平标高为+1034m，二水平标高为+ 980m。

上组煤大巷布臵在3+5（5）号煤层中。

3+5（5）号煤层上部普遍被煌班岩侵入，且煤层较为破碎，为便于巷道支护，三条大巷均沿3+5（5）号煤层底板布臵。

回风大巷高于辅助运输大巷及胶带输送机大巷。

见矿井开拓图1-3。

3+5号煤层划分为三个盘区，盘区开采顺序为一盘区→二盘区→三盘区。

矿井达到400万t/a生产能力时，在3+5号煤层一盘区布臵一个综采放顶煤工作面，采用全部垮落法管理顶板，工作面采用“U”型通风，回采工作面长度为220m；3+5号煤首采工作面的采高为3.00m，放煤高度为7.50m，采放比为1：2.50；工作面回采率为88%。

同时，配备两个综掘工作面和一个普掘面，综掘掘进速度为400m/mon、普掘掘进速度为200m/mon；矿井采掘比为1：3。

五、矿井通风根据山西省煤炭工业厅晋煤瓦发【2013】833号《关于山西怀仁联顺玺达柴沟煤业有限公司3+5号煤层矿井瓦斯涌出量预测的批复》文件及山西省煤炭工业厅综合测试中心2013年4月编制的《山西怀仁联顺玺达柴沟煤业有限公司3+5号煤层瓦斯涌出量预测》报告结论：“采用分源预测法对矿井生产时期的矿井瓦斯涌出量进行了预测，预测结果表明：柴沟煤业以400万t/a产量开采3+5号煤层时，矿井最大绝对瓦斯涌出量32.61m3/min，最大相对瓦斯涌出量为 3.87m3/t；回采面最大绝对瓦斯涌出量为17.05m3/min；掘进面最大绝对瓦斯涌出量为0.57m3/min.按照《煤矿瓦斯等级鉴定暂行办法》（安监总煤装【2011】162号），该矿井开采3+5号煤层时为高瓦斯矿井。

”山西怀仁联顺玺达柴沟煤业有限公司矿井通风系统为中央分列式通风系统，其中主、副斜井进风，回风斜井回风。

第二章煤层瓦斯基本参数第一节瓦斯基本参数根据山西省煤炭工业厅晋煤瓦发【2013】833号《关于山西怀仁联顺玺达柴沟煤业有限公司3+5号煤层矿井瓦斯涌出量预测的批复》文件及山西省煤炭工业厅综合测试中心2013年4月编制的《山西怀仁联顺玺达柴沟煤业有限公司3+5号煤层瓦斯涌出量预测》（以下简称《瓦斯预测报告》）报告结论：报告根据井田断层分布情况，将山西怀仁联顺玺达柴沟煤业有限公司矿井F3断层南部划分为第一瓦斯地质单元。

F1、F2断层以南部和F3断层以北划分为第二瓦斯地质单元。

本设计采用的3+5煤层瓦斯基础参数为：3+5#煤层煤层原始瓦斯压力 0.14～0.17MPa煤层原始瓦斯含量 2.0～3.2m3/t（平均2.6m3/t）煤层透气性系数 171.71～428.80m2/MPa2〃d 钻孔瓦斯流量衰减系数 0.602～7427d-1百米钻孔初始瓦斯流量0.015～0.0212m3/min〃100m残存瓦斯含量 1.55m3/t矿井开采3+5号煤层时，瓦斯储量为60359万立方米。

第二节、矿井瓦斯来源分析根据山西省煤炭工业厅晋煤瓦发【2013】833号《关于山西怀仁联顺玺达柴沟煤业有限公司3+5号煤层矿井瓦斯涌出量预测的批复》文件及山西省煤炭工业厅综合测试中心2013年4月编制的《瓦斯预测报告》结论：1、3+5号煤层回采工作面瓦斯涌出以开采层为主、邻近层为辅，其中，开采层瓦斯涌出分别占91.55%，邻近层瓦斯涌出占8.45%；2、采区瓦斯涌出均以回采工作面瓦斯涌出为主、掘进瓦斯涌出和采空区瓦斯涌出为辅，其中，回采工作面瓦斯涌出占67.74%，掘进瓦斯涌出分别占 6.36%，采空区瓦斯涌出分别占25.90%；3、矿井瓦斯涌出以生产采区瓦斯涌出为主，已采采区瓦斯涌出为辅，其中，生产采区瓦斯涌出占76.84%，已采采区瓦斯涌出占23.06%。

第三章矿井瓦斯抽采方法设计第一节瓦斯抽采方法的选择一、选择抽采瓦斯方法的原则1、选择的抽采瓦斯方法应适合煤层赋存状况、开采巷道布臵、地质条件和开采技术条件；2、抽采方法的选取应根据瓦斯来源及涌出构成进行，应尽可能采用综合抽采瓦斯方法，以提高抽采瓦斯效果；3、有利于减少井巷工程量，实现抽采巷道与开采巷道的结合；4、有利于抽采巷道的布臵与维护；5、有利于提高瓦斯抽采效果，降低抽采成本；6、有利于钻场、钻孔的施工、抽采系统管网敷设，有利于增加抽采钻孔的瓦斯抽采时间。