红阳二矿抽采达标工艺方案设计.doc
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1、沈阳焦煤股份有限公司红阳二矿抽采达标工艺方案设计编 制: 审核: 通风副总: 总工程师: 2013年5月5日第一章 概况第一节 交通位置红阳二矿位于沈阳市苏家屯区红菱镇区域。地理坐标为东经1231826,北纬413308。北距沈阳32km,西距辽阳30km。井田走向长11.2公里,倾斜长1.67公里,面积18.662平方公里。沈大高速公路从井田北部穿过,铁路专用线约6.4km,在林盛堡站与长大铁路接轨。矿区位于沈大高速公路西南1.5公里处。交通四通八达十分便利。第二节 地质地层南北翼老区含煤地层为上石炭系的太原组及下二迭系山西组,沉积稳定发育良好,共含煤14层,自上而下1#7#煤层赋存在山西组
2、;8#14#煤层赋存在太原组。煤为深黑色、强玻璃光泽、条带状结构、层状构造、性脆易碎,稍受外力后大都呈粉沫状煤粒。12煤上部常见透镜状及团块状黄铁矿,七煤及十二煤又可偶见弱丝弱光之丝炭,煤质牌号为肥煤、焦煤、瘦煤三种。西区地层以奥陶系灰岩作为含煤地层基岩,其上覆岩层依次为石炭系、二迭系、侏罗系及第四系,含煤地层为上石炭系太原组及下二迭系山西组,共含煤14层。其中3#煤层位于山西组上部;7#煤层位于山西组下部;12#-1、12#-2、13#煤层位于太原组下部。西区以瘦煤为主,其次有少量焦煤、贫煤零星出现。井田位于林盛向斜西翼中段和张良堡背斜倾斜端浅部,本井田呈一单斜构造,倾向南东,倾角345,浅
3、部较缓。井田内构造方向与区域构造大体一致。该区因受北西南东方向挤压力产生北东及北西两组断裂,其中北东向断裂在后期因中生带下辽河凹陷大幅下降,断裂再次活动,所以向北西向断裂(发育)。第三节 可采煤层及开拓开采布署1、可采煤层南北翼老区3#、7#、12#煤层为全区发育的可采煤层,尤其12#煤层最佳,分布广、厚度大,其储量占全区总储量的1/2以上,2#、6#、11#、13#煤层全区普遍沉积,但仅局部可采,其余各煤层沉积不够稳定为不可采煤层。西区可采煤层有四层,分别为3#、7#、12#、13#煤层。2、煤层赋存及顶底板情况南北翼老区3#煤:3#煤为简单煤层,黑色粉末状,以亮煤为主,夹暗煤条带,厚度0-
4、1.24m,平均厚0.62m,局部可采。直接顶板泥岩,黑色微密,层理,节理均很发育,易碎,含黄铁矿薄膜或细脉,厚度0.3-1.0m。老顶砂岩,灰白色,厚2.5m。直接底板泥岩,黑灰色,含植物化石碎片,厚0.9m。7#煤:7#煤为复合煤层,黑色,粉末状或碎块状。7-1煤厚1.0m,夹矸厚0.1-4m,7-2煤厚0.8m。直接顶板为泥岩,厚10.7m。老顶为细砂岩,含植物化石碎片,厚5.5m。12#煤:12#煤为复合煤层,12-1煤厚0.7-1.1m,平均厚0.9米,夹矸厚不稳定,达1.6m,有时尖灭,12-2煤厚1.7-2.4m,平均厚1.8m,直接顶板泥岩厚11.8m,老顶细砂岩,厚4.5m,
5、直接底板为泥岩,厚1.6m,细砂岩厚3.0m。煤层倾向122-127 o,平均倾角35o。西区3#煤:3#煤为简单煤层,厚度0.7-1.07米,平均厚0.85米,黑色,粉沫状。3煤层伪顶泥岩,厚0.4米,黑灰色,泥质为主,上部含粉砂,致密,均一,性脆,易碎,硬度f=3。3煤层直接顶为细砂岩厚4.0米,深灰色,水平层理,泥质胶结,硬度f=4,老顶,粉砂岩,厚6米,深灰色,灰黑色,上部含粘土,具根茎化石。3煤层直接底板细砂岩,厚12.0米,灰黑色,层理发育,夹少量根化石,硬度f=4,老底粉砂岩,厚6.0米,黑灰色,致密块状,微含粘土质,夹根化石,硬度f=3。煤岩层倾向175-196,倾角9-11,
6、平均倾角10。煤种:3煤为焦煤,容重1.33t/m。7#煤:7#煤为简单复合煤层,由两层煤7-1、7-2煤组成。其中7-1煤层平均厚0.3m,夹矸平均厚0.35m,7-2煤层平均厚1.9m。直接顶板为厚11.0m的泥岩,黑色,性脆,无层理含腐状菱铁矿,硬度f=3。老顶为细砂岩,厚7.8m,灰黑色,灰白色条纹状,坚硬,矿物成分以石英长石为主,硬度f=4。直接底板为细砂岩厚8.7m,灰色,胶结松散,主要以石英为主,局部含植物化石,硬度f=4。老底为粉砂岩,厚9.0m,灰白色,水平条带状层理,沿层面有透镜状菱铁质结核,坚硬硬度f=4。顶板泥岩含水率1.44%,抗拉强度0.75-2.1MPa,抗压强度
7、10.23-27.5MPa。煤岩层产状:倾向163-2120,煤层倾角4-110,平均倾角60。12#煤:12#煤为复合煤层,12-1煤厚0.66-1.3m,平均厚0.98m,黑色,粉末状,夹矸厚0.35-1.25m,平均厚0.8m,黑色,含碳较高,12-2煤厚1.0-1.82m,平均厚1.2m,黑色,粉末状,直接顶板泥岩,厚12m,黑色,海相泥岩,贝壳状断口,含黄铁矿薄膜,硬度f=3。直接底板粉砂岩,厚0.9m,黑色,粘土质胶结,含大量植物根化石,硬度f=3。煤种:瘦煤,容重:1.36m/t。13#煤:13#煤厚0.2-4.75m,平均厚2.02m,黑色粉末状,以暗煤为主,含少量亮煤。直接顶
8、板为细砂岩,粘土质胶结,含植物根部化石,厚2-3m。底板粘土岩,灰色,富含植物根茎化石,厚1-3m。红阳二矿采用立井多水平分区石门式开拓,矿井共有六个采区,分别为南翼采区、北翼采区、西一采区、西二采区、西三上部采区和西三下部采区。现矿区生产活动主要集中在西翼采区。第四节 矿井通风矿井通风为两翼对角式,矿井通风方法为抽出式。矿井地面装备四台主要通风机,其中南风井安装两台K2800/1680-2A型主扇(一台运转,一台备用),主扇排风量10050 m3/min,负压3300Pa;北风井安装两台BD-620型主扇(一台运转,一台备用),主扇排风量1900m3/min,负压1170Pa。各掘进工作面均
9、采用压入式通风,且都为独立通风。第五节 矿井瓦斯抽采系统红阳二矿有地面抽放泵站三座,分别是矿区矸石山和三矿风井地面抽放泵站(两座),矿区矸石山地面泵站内安装2台CBF610型水环真空泵,其中一台运转、一台备用;三矿风井1号抽放泵站内安装2台CBF730型水环真空泵,其中一台运转、一台备用;三矿风井2号抽放泵站内安装2台CBF810型水环真空泵,其中一台运转、一台备用。井下共有5座临时抽放泵站,分别是-780南石门移动抽放泵站、西区四川抽放泵站、西三区-680一号抽放泵站、西三区-680二号抽放泵站、北三-790抽放泵站。其中-780南石门移动抽放泵站安设1台ZWY-105/132X型泵,待用;
10、西区四川抽放泵站安设1台SK-120型泵,使用;西三区-680一号抽放泵站安设1台ZWY-105/132X型泵,使用;西三区-680二号抽放泵站安设1台ZWY-105/132X型泵,使用;北三-790抽放泵站安设1台ZWY-105/132X型泵,待用。地面矿区矸石山抽放系统与井下采用立孔连接,孔底标高均在-550水平,位于付井主石门、一石门各一处,共2个立孔,孔径分别为1273mm、1377mm。地面三矿风井抽放系统与井下采用立孔连接,孔底标高为-593水平,位于西三采区抽放孔通路巷道内,孔径为2529mm。矿井地面有3套抽放系统,其中一套为地面矿区矸石山抽放系统用于抽放南翼采区、北翼采区、西
11、一采区、西二采区工作面及采空区瓦斯。南北翼采区、西一、西二采区抽放系统主管为529mm1774m、325mm9210m,分管为325mm1710m,支管为275mm2740m。另两套为地面三矿风井抽放系统用于抽放西三采区综采工作面高位钻孔瓦斯和尾巷埋管。三矿风井抽放系统主管为双排325mm760m,分管为325mm5763m,275mm3370m。井下-680移动抽放系统用于抽放西三下部采区采掘工作面本层预抽钻孔瓦斯。井下-680移动抽放系统主管为325mm1268m,分管为275mm1320m。全矿井下抽放系统管路长为28675m。目前矿井额定抽放能力1750m3/min,实际抽放能力400
12、m3/min。第六节煤尘爆炸性及自燃倾向性鉴定情况矿井煤尘爆炸指数3#煤27.8%;7#煤21.5%;12#煤19.60%。具有爆炸危险。矿井有自然发火倾向,发火期为3-6个月。自生产以来,7#煤、12#煤均发生过自然发火现象。第二章煤层瓦斯情况第一节煤与瓦斯突出危险性鉴定情况2007年3月煤科总院抚顺分院联合中国地质大学(北京)对我矿南翼采区、北翼采区、西一采区、西二采区突出危险性进行了区域预测。结果表明,南翼采区7煤、12煤,北翼采区12煤具有突出危险。西区7煤突出危险性区域主要位于地理坐标为(21150,95700),(21050,96000),(21400,96420),(21750,
13、96350),所圈定的范围内;12煤突出危险性区域主要位于地理坐标为(21300,95900),(20900,96450),(21450,96730),(21730,96300)和(20950,,95400),(20400,95420),(20425,95925)所圈定的范围内。2009年12月煤科总院沈阳研究院对我矿北翼采区3煤、南翼采区11煤进行了突出危险性评价。结果表明北翼采区3煤、南翼采区11煤均为无突出危险区。2011年9月煤科总院沈阳研究院对我矿西三上部采区7煤进行了煤与瓦斯突出鉴定,结果表明西三上部采区7煤-759m标高以上区域属于无突出危险区。2011年11月中国矿大对我矿西三
14、下部采区12煤进行了煤与瓦斯突出鉴定,结果表明西三下部采区12煤具有突出危险性。第二节矿井瓦斯等级鉴定及瓦斯来源分析根据2012年瓦斯等级鉴定报告,全矿绝对瓦斯涌出量48.03m3/min(其中风排量25.73 m3/min,抽采量22.3m3/min),相对瓦斯涌出量为16.15m3/t,矿井二氧化碳绝对涌出量为11.27m3/min,鉴定结果红阳二矿瓦斯等级为煤与瓦斯突出矿井。红阳二矿瓦斯来源主要有:综采工作面本煤层瓦斯及其受采动影响的邻近层瓦斯涌出、各掘进巷道围岩及暴露的煤层瓦斯涌出、采空区瓦斯涌出等三大部分。根据2012年度矿井瓦斯涌出来源分析,矿井绝对瓦斯涌出量为48.03m3/mi
15、n,回采工作面瓦斯涌出量为11.1 m3/min,占矿井总涌出量的23.11%,掘进工作面瓦斯涌出量为2.7m3/min,占矿井总涌出量的5.62%,采空区瓦斯涌出量为8.7m3/min,占矿井总涌出量的18.11%,其它瓦斯涌出量为3.23m3/min,占矿井总涌出量的6.73%,抽采瓦斯量为22.3 m3/min,占矿井总涌出量的46.43%。第三节煤层瓦斯压力测定情况一、南、北翼采区7煤瓦斯压力为2.43.1MPa,12煤瓦斯压力为4.17.6MPa。二、西翼采区(西一、西二、西三上部、西三下部采区)2011年11月中国矿大对我矿西三下部采区12煤进行突出危险性鉴定期间,对西三下部采区1
16、2煤瓦斯压力进行测定,实测最大瓦斯压力5.8Mpa。第四节煤层瓦斯含量测定情况西区12、13煤平均为11.3m3/t,7煤平均为10.05m3/t,3煤平均为7.61m3/t。南北翼老区12煤瓦斯含量22.5 m3/t,7煤平均为12.8 m3/t,3煤平均为14.4m3/t。第三章 矿井抽采达标工艺方案第一节抽采目标1、矿井瓦斯预抽采范围:矿井生产范围内的12煤层,对于12煤层在未开采保护层范围生产或在有突出危险区域生产的都必须进行预抽。2、瓦斯抽采考核基本指标: 2013年度红阳二矿瓦斯治理考核基本指标见下表:瓦斯抽采量(万m3)瓦斯抽采钻孔量(万m)瓦斯抽采巷(m)矿井抽采率(%)瓦斯利
17、用量(万m3)190020.5200060690 3、瓦斯含量及瓦斯压力目标根据瓦斯抽采达标暂行规定要求,各项数据应达到以下目标。瓦斯含量及压力目标参数可解析瓦斯含量(m3/t)煤层瓦斯压力(MPa)目标值60.744、杜绝各类瓦斯人身事故及瓦斯侥幸事故。5、实现“三零”目标:零爆炸、零突出、零超限。第二节预抽煤层瓦斯抽采工艺方案区域性预抽1、底板穿层钻孔抽采为消除南北翼采区12煤突出危险,采取底板穿层密集钻孔预抽煤层瓦斯区域性防突措施。在12煤底板距12煤法距20-30m左右的岩层中每垂深40m布置一条底板瓦斯抽放巷,布置一条回风上山连接各条抽放巷,回风上山与采区回风道贯通,形成全风压通风系
18、统。在抽放巷内每隔5m布置一组钻孔,每组钻孔都向12煤打穿层钻孔,钻孔终孔进入12煤顶板0.5m。钻孔为网格式布置,终孔孔距在煤层走向和倾斜方向上均保证是55m,钻孔竣工后接入抽放系统进行预抽。抽采参数如下:钻场距离:5m。钻场钻孔:1214个。钻孔孔径:94mm。钻孔长度:30m50m。封孔长度:8m。钻孔间距:开孔0.5m,终孔5m。封孔方式:矿用合成树脂+水泥浆封孔。抽采时间:钻孔预抽时间不小于1年。抽采支管管径:275mm、325mm。2、本煤层预抽掘进:在不能施工穿层钻孔预抽掘进区域煤层瓦斯时,掘进工作面采用顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯作为区域防突措施。本煤层钻孔抽采采用掌头加两帮钻
19、场施工钻孔进行预抽,工作面掘进过程中在工作面两帮各布置一个宽3m,深3m,与巷道同高的抽采钻场,在两帮钻场各施工612个超前钻孔,迎头施工1224个超前钻孔进行预抽,预抽时间达10至15天不等。顺层钻孔抽采参数如下:钻场距离:40m。钻场钻孔:两帮钻场6个12个,掌头12个24个。钻孔孔径:89mm。钻孔控制巷道条带长度:60m。封孔长度:8m。钻孔间距:开孔0.5m,终孔根据预抽时间不大于3m。封孔方式:矿用合成树脂。抽采时间:钻孔预抽时间10至15天不等。抽采支管管径:108mm。采煤:在回采之前,在工作面两顺槽施工顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯,每40或80米施工1个钻场,在钻场内施工29
20、33个钻孔,钻孔呈扇形布置,钻孔长度3588m,钻孔孔径为94mm,封孔长度8m以上,瓦斯含量较高地段缩小钻场间距,从而达到加密布置钻孔的目的。采煤工作面钻孔设计参数如下:钻孔孔径:94mm。钻孔长度:35m88m。封孔长度:8m。钻孔间距:开孔0.4m,终孔间距5m。封孔方式:矿用合成树脂。抽采时间:钻孔预抽时间2个月以上。抽采支管管径:108mm。第三节上尾巷埋管及高位钻孔瓦斯抽采工艺方案1、上尾巷埋管瓦斯抽采综采工作面回采前,瓦斯科管线队在回顺安设一条325mm的抽放管作为尾巷瓦斯抽采管路,抽采上隅角及采空区瓦斯。管路上每隔大约1015米安设一个325mm三通。三通上接设325mm 的抽
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