平煤八矿己四采区瓦斯抽采设计生大学本科毕业论文.doc
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1、河南理工大学本科毕业设计平煤八矿己四采区瓦斯抽采设计摘要:对突出矿井而言,煤矿生产过程中的最大安全隐患是瓦斯事故。由于瓦斯事故的危害极大,消除瓦斯事故隐患需要花费较多的时间和费用,而瓦斯灾害事故的威胁也极大限制了煤矿生产规模,生产效率和经济效率的提高。瓦斯灾害的有效控制是保证我国煤炭工业可持续发展的一个关键性问题。平煤八矿己四采区煤层瓦斯抽放设计采用上下顺槽打顺层平行钻孔预抽、高位钻孔抽放和采空区埋管抽放、上隅角抽放相结合的瓦斯抽放方法,它能确保采掘工作在低瓦斯含量条件下采掘,给采掘工作创造安全环境。根据平煤八矿己四采区的各项资料研究瓦斯抽放设计的合理组合方式,工艺参数,抽放效果评价技术等是非
2、常有必要的,能够为矿井瓦斯抽放的科学管理,生产计划的科学编制以及计划的严格实施提供必要的科学依据,也是确保安全生产,提高工作效率和生产效益的有效手段。关键词:瓦斯抽放;平行钻孔;高位钻孔Gas drainage design of ji four mining area in Pingdingshan coal eight mineAbstract:Of the gas mine, the coal production process is the biggest security risk of gas accidents. Great harm because gas accidents
3、 and eliminate hidden perils of gas takes more time and cost, and the threat of gas disasters have also greatly limits the scale of coal production, productivity and economic efficiency. Effective control of gas disaster is to ensure sustainable development of Chinas coal industry is a key issue.Pin
4、gmei Minmetals had eight mining area in gas tank design uses a play up and down along the bedding parallel to nonpallel boring, and high level borehole in gob drainage pipe, drainage in the upper corner of a combination of gas drainage method , he can ensure that the excavation work under the condit
5、ions of low gas content of the work, to create a safe working environment for mining, pumping gas costs are relatively low.According to Minmetals had eight mining areas Pingmei all the information of the rational design of combination of gas drainage, process parameters, such as drainage effect eval
6、uation technology is necessary, be able to mine gas drainage and scientific management, production planning the scientific establishment and strict implementation of plans to provide the necessary scientific basis, but also ensure safety in production, improve efficiency and effective means of produ
7、ction efficiency.Keywords:gas drainage; nonpallel boring; high level borehole目录1 绪论11.1 概述11.2 设计的指导思想21.3 抽采效果预计21.3.1 瓦斯抽采率21.3.2 矿井瓦斯抽采量22.矿井概况及井田地质特征32.1矿井概况32.1.1交通位置32.1.2地形、地势42.1.3气象及地震42.2矿井地质特征52.2.1地质构造52.2.2水文地质72.3矿井煤炭生产及概况82.3.1矿井煤炭生产概况82.3.2自然和生态环境概况82.3.3现有水源、电源及通信92.3.4矿井开拓方式、开采方法和水
8、平及采区划分102.3.5通风系统102.3.6八矿突出煤层突出概况112.3.7八矿煤层瓦斯压力、含量测定情况122.4己组煤层概况122.4.1采区边界122.4.2采区地质构造132.4.3煤层及顶底板特性132.4.4煤质142.4.5采区水文地质152.4.6采区资源/储量152.4.7采区设计生产能力及服务年限152.4.8采区巷道布置及主要生产系统162.4.9采煤方法173 矿井瓦斯赋存183.1 煤层瓦斯基本参数183.2 采区瓦斯储量193.2.1采区瓦斯储量193.2.2可抽瓦斯量203.2.3瓦斯抽放率203.2.4可抽期224 瓦斯抽放的必要性和可行性论证234.1
9、瓦斯抽放的必要性234.1.1 规定234.1.2 通风处理瓦斯量核定244.1.3 矿井己四采区瓦斯涌出量分析与预测244.2 瓦斯抽放的可行性334.2.1 开采层抽放瓦斯的可行性334.2.2 邻近层抽放瓦斯的可行性334.2.3 抽放难易程度335 抽放方法355.1 规定355.2 采区瓦斯来源分析355.3 抽放方法选择365.4 钻孔及钻场布置及封孔方法385.4.1回采工作面抽放385.4.2掘进工作面边掘边抽395.4.3采空区瓦斯抽放钻孔布置425.4.4上隅角抽放455.4.5封孔联网466抽放管路选型及阻力计算496.1.1 规定496.1.2 计算方法506.2瓦斯抽
10、采设备选型586.2.1 规定586.2.2 选型原则586.3瓦斯抽放系统的安装636.3.1瓦斯抽放系统安装的基本要求636.3.2瓦斯抽放泵的安装646.3.3瓦斯抽放泵站主要附属设施安装646.4瓦斯抽放泵房656.4.1抽放泵站位置选择656.4.2泵站结构656.4.3瓦斯泵房设备布置667 经济概算677.1 编制依据677.2 费用概算范围678 安全技术措施708.1 抽放系统及井下移动抽放瓦斯泵站安全措施708.2 地面抽放瓦斯站安全措施709 致 谢72参考文献73附录741 绪论1.1 概述平煤股份公司八矿位于平顶山矿区东部,距市区十二公里,地理坐标为东径1132291
11、133014,北纬334513334726,平顶山卫东区辖区内。井田东西走向12.5Km,倾斜3.36Km,面积41.42Km2。井田西部和十矿、十二矿、吕庄矿、兴东矿、卫东一矿接壤,井田内有兴东二矿、市建设煤矿二个小煤矿。八矿东距京广铁路孟庙站58Km,孟宝支线斜穿井田,距平顶山东站三公里,许南公路横贯井田中部,公路、铁路均可直达井田,交通十分方便。矿井于1966年12月动工,1981年2月投产,设计生产能力300万吨/年,服务年限65年。矿井目前正处于一水平向二水平过渡时期。截至2010年,矿井剩余可采储量23532.9万吨,剩余服务年限46.7年。根据河南省工业和信息化厅关于中国平煤神马
12、集团四矿等8对高突矿井生产能力复核结果的批复(豫工信煤2011288号)文件审核批复:八矿2011年核定矿井综合生产能力为360万吨/年。矿井地下水的补给来源为大气降水和地面水体,补给区在矿区南翼,矿井地下水位随季节影响变化幅度很小。矿区内主要含水层寒武纪张夏组鱼子状灰岩,富含水段为3050m;其次为崮山组白云质灰岩,主要含水段距己组煤底板80300m;另一组含水层为上石炭纪太原群灰岩,总厚度为80m;第三组含水层为煤系顶板砂岩,为裂隙水,含水量较小;第四组为第三系淡水灰岩,不整合地覆盖于老地层之上,使下伏各灰岩含水层发生水力联系;第五组为第四系浅层近代河流冲积砂、砾石层,饱含地下水。一水平原
13、设计正常涌水量为600m3/h,最大涌水量为1080 m3/h。二水平原设计正常涌水量为750 m3/h,最大涌水量为1275 m3/h。根据地质报告采用的正常涌水量为784m3/h,最大涌水量取正常涌水量的2倍,为1568m3/h。其水的来源主要为对寒灰的人为疏放水及正常的采掘时煤层顶板滴淋水。据水文地质类型划分,八矿水文地质条件为中等岩溶裂隙水充水矿井。瓦斯:2010年矿井瓦斯相对涌出量15.74m3/t,绝对涌出量87.64m3/min;二氧化碳相对涌出量6.34m3/t,绝对涌出量35.31m3/min。随着矿井生产重心向深部转移,瓦斯含量、涌出量逐渐加大。矿井开采的三组四层煤中,戊9
14、-10、己15、己16-17煤层经鉴定为突出煤层。煤尘:八矿三组煤层均具有煤尘爆炸危险性,丁5-6煤层煤尘爆炸指数32.6336.19,戊9-10煤层煤尘爆炸指数31.6534.14%;己组煤层煤尘爆炸指数24.1929.92%。自燃:主采的丁、戊、己组均为自燃煤层,自燃发火期为46个月。地温:矿区恒温带深度为25m,温度为17.2。八矿地区的地温梯度为3.53.8/100m,局部达到5/100m,随着开采深度的加大,温度逐渐升高。目前多数工作面温度在2730之间,少数工作面最高气温达至32,已进入高温区。1.2 设计的指导思想结合平煤八矿的开采技术条件,依靠科技进步,树立“瓦斯事故可以预防和
15、避免”、“瓦斯是自愿和洁净能源”的意识,贯彻“安全第一、预防为主”和瓦斯治理“先抽后采、监测监控、以风定产”的方针,加强瓦斯治理与利用的工作,努力建设本质安全矿井。1.3 抽采效果预计1.3.1 瓦斯抽采率根据上述瓦斯参数,结合矿区实际抽采效果和我国瓦斯抽采技术的发展以及国家发改委文件(发改能源20051137号文)的要求,确定本矿的瓦斯抽采率为45%。1.3.2 矿井瓦斯抽采量矿井瓦斯抽采量包括综采工作面、掘进工作面、采空区、老空区等地点瓦斯抽采量。22.矿井概况及井田地质特征2.1矿井概况2.1.1交通位置平煤股份公司八矿位于平顶山矿区东部,距市区十二公里,地理坐标为东径113229113
16、3014,北纬334513334726,平顶山卫东区辖区内。井田东西走向12.5Km,倾斜3.36Km,面积41.42Km2。井田西部和十矿、十二矿、吕庄矿、兴东矿、卫东一矿接壤,井田内有兴东二矿、市建设煤矿二个小煤矿。八矿矿区西距平顶山市12km,东距京广铁路孟庙站58km,孟宝支线斜穿井田。距平顶山东站3km,许南高速公路横贯井田中部,公路、铁路均直达矿区。图2-1井田位置交通图Figure 2-l location sketch map 2.1.2地形、地势井田东、南部为一开阔的冲积-洪积平原,地面标高一般在+75+80m。井田北部为紫红色石千峰砂岩和平顶山砂岩所组成的马棚山、焦赞砦等山
17、,呈北西南东向延展的山地,标高为+360+460m。相对高差约290390m,山脊平缓,山坡较陡。整个地势呈西北高、东南低。图2-2平煤股份八矿地形、地势图Figure 2-2 terrain and topography map of eight mining area2.1.3气象及地震根据平顶山市历年的气象资料,年平均降雨量为794mm,最大降雨量1323.6mm,雨季为79月。年均蒸发量2269.2mm,年最大蒸发量为2825mm,蒸发量大于降雨量。年平均气温为15。最高气温为42.3,最低气温为-15。常年风向多为北西和北东,以北西的风速最大,风速达24m/s。最大积雪厚度为16cm
18、。冻土最深为22cm。历年最早初冻日期为10月14日(1962年),最晚解冻日期为次年4月18日(1962年),最长冰冻期为17d。根据一九六九年“三西”地震烈度区划队和一九七一国家地震局武汉地质大队鉴定,本区地震基本烈度为度。2.2矿井地质特征图2-3平顶山矿区构造纲要图Figure 2-3 structure outline map of Pingdingshan mining area2.2.1地质构造八矿井田处于李口向斜的东南翼,总体构造形态呈单斜构造,次级褶曲有郭庄背斜及井田南侧的小型向斜,地层倾角042度,平均15度。井田内主要有任庄断层、辛店断层、张湾断层及白石沟断层等。(1)褶
19、曲李口向斜:八矿井田的主体构造,轴向北西,为向东北方向倾伏的宽缓褶曲,其褶曲轴在12线以西为八矿深部边界,已基本查明。郭庄背斜:位于井田西南边缘西起25线,东至9线附近,为北陡南缓的不对称背斜,背斜幅度约60米,现已查明。南部盆状向斜:位于1411线间的南端,西与郭庄背斜毗邻,轴向近东西向,向斜幅度约60米,已基本查明。(2)断层八矿井田范围内落差14米以上的大断层5条,其中任庄正断层、霍堰正断层、白石沟逆断层位于井田边界。辛店断层、张湾断层位于井田范围内。现分述如下:任庄断层:位于井田1511线之间的南部边缘,为井田南部的边界断层,断层走向北西南东向,走向3000米,倾向北西,倾角75度。落
20、差160米左右,断层控制基本可靠。白石沟逆断层:位于井田东北深部,走向北西,倾向北东,走向长近万米,在12线以东影响井田长度3000米,断层倾角50-60,落差120米左右,该断层为深部井田边界,但因控制很差,其摆动范围很大,影响程度尚难确定。霍堰正断层:位于井田东北部边缘,断层西起李口向斜东部收敛处,向东延伸至襄城以南,断层倾向北东,落差300米,由于断层在区内控制极差,因此断层产状及对井田的影响程度尚不清楚。辛店断层:位于井田中部1412线间,13线以西走向北东,走向长2900米,倾向北西,倾角30度左右。落差40-50米,断层自12线向东150米左右将消失,在断层两侧100200米范围内
21、有次级断层出现,断层控制程度较高。张湾正断层:己三扩大采区上部,走向北西,走向长3800米,倾向南西,倾角3738度,落差1420米,该断层经巷道证实在12线西侧错开分为东西两段,断层影响宽度50米,断层经巷道揭露已查明。表2-1八矿井田范围内主要褶区构造表Table2-1 major fold zone structure table of eight mine field scope名称位置特征李口向斜八矿井田主体构造轴向北西,为向东北方向倾伏的宽缓褶曲郭庄背斜西起25线,东至9线附近15线以西轴向与李口向斜轴向大致平行,15线以东近东西向,为北陡南缓的不对称背斜南部盆状向斜位于1411线
22、间的南端,西与郭庄背斜毗邻轴向近东西向,为两端略有翘起的短轴向斜,两翼近于对称,倾角020度左(3)岩浆岩根据开采和勘探资料尚未发现岩浆侵入体。 表2-2八矿井田范围内主要断层构造Table2-2 major fault tectonics table of eight mine field scope名称位置走向走向长(米)落差(米)任庄断层1511线间SE 60度300160霍堰正断层井田东北边界SE 46度3000300白石沟逆断层井田东北边界SE 46度3000走向120辛店断层井田中部NE 78度29004050张湾正断层己三、己三扩大采区中上部SE 70度380014202.2.2
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