瓦斯抽采实施计划.docx
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瓦斯抽采实施计划
第一章矿井基本情况
第一节矿井基本情况
山西柳林金家庄煤业有限公司煤矿位于柳林县县城东南方向距县城约10km的金家庄乡~双枣圪塔一带,行政区划隶属于金家庄乡管辖。
地理座标为东经110°55′48″-110°59′09″,北纬37°20′34″-37°22′07″。
证件齐全,批准开采煤层3#、4#、8#、9#、10#煤层。
井田面积6.0842km2,设计可采储量5659万吨,保有储量8210万吨。
2012年10月山西省国土资源厅为我矿井换发了采矿许可证,证号:
C140000************1013,有效期至2014年10月29日,证载能力120万吨/年;2012年12月山西省煤炭工业厅为我矿井换发了煤炭生产许可证,证件号:
201423271040,有效期至2029年12月31日,证载能力175万吨/年。
现批准开采3#、4#煤层,3#煤层已全部剥离。
根据2012年沈阳煤科院4#煤层瓦斯涌出预测基本参数测试报告可知:
13盘区为低瓦斯区域,利用矿井通风即可满足安全生产需求,11盘区、12盘区为高瓦斯区域,需进行瓦斯抽放治理瓦斯。
第二节各生产系统情况
金家庄矿井采用主斜副立开拓方式,现开采4号煤层。
在3#、4#煤层各布置有回风下山,在4#煤层布置有皮带下山、轨道下山,3号与4号煤层重叠布置。
在主井井底布置有中央变电所、主排水泵房及水仓等硐室。
山西柳林金家庄煤业有限公司矿井通风方式为分区式,通风方法为抽出式通风。
1#副立井、2#副立井、进风立井和主斜井进风,1#回风立井、2#回风立井的通风系统。
其中1#副立井、进风立井和主斜井、1#回风立井组成一个通风系统服务于11、12盘区;2#副立井、2#回风立井组成一个通风系统服务于13盘区。
11、12盘区主备通风机型号为FBCDZ№30/2×400KW型防爆对旋轴流式通风机,主备风机叶片安装角度为-9°,总进风为8750m3/min,总回风为8900m3/min,瓦斯浓度为0.12%,需风量为8076m3/min,负压为2190Pa,等积孔为3.77m2;13盘区主备通风机型号BDK618-8-№24型防爆对旋轴流式通风机,功率2×250KW,总进风为3200m3/min,总回风为3400m3/min,瓦斯浓度为0.04%,需风量为2277m3/min,负压为1100Pa,等积孔为2.03m2。
地面抽放泵站内布置高、低负压抽放系统,低负压抽放系统布置2台2BE3420-2BY3型水环式真空泵,机组额定流量110m3/min,电机功率185KW;高负压抽放系统布置2台型号为2BE3520-2BY4型水环式真空泵,机组额定流量240m3/min,电机功率450KW。
低负压瓦斯抽放主管路为Φ375mm螺旋缝电焊接钢管,高负压抽放主管路为Φ500mm聚乙烯管路。
矿井安装有KJ95N安全生产检测系统,并和上级行管部门实现了同步联网监测。
井下设置1套KJ222(A)井下作业人员管理系统,可对煤矿入井人员进行实时跟踪监测和定位;装备了通讯联络、压风自救、供水施救、移动救生舱和紧急避险设备。
第二章2014年生产作业计划
根据2014年生产作业计划安排,2014矿井全年总产量合计156.51万吨,掘进进尺为9374m,动态布置两个采煤工作面,四个掘进工作面。
第一节采煤工作面布置
11盘区动态布置一个采煤工作面,即:
110406综采工作面(2014年1—8月份,9月份110406综采工作面搬家)→110408综采工作面(2014年9-12月份),由采二队组织安全生产。
13盘区动态布置一个采煤工作面,即:
130405综采工作面(2014年1—8月份,9月份130405综采工作面搬家)→130406综采工作面(2014年10-12月份),由采一队组织安全生产。
根据金家庄煤业公司2014年生产作业计划(采煤),2014年度全年采煤进尺为2019米,全年采煤量为142.55万吨。
根据2012年沈阳煤科院瓦斯基本参数测试报告数据可知:
11、12盘区2014年需要进行瓦斯抽采治理,110406综采瓦斯抽采治理工程量:
钻孔工程量:
已有钻孔160个×180米=28800米,管路工程量:
110406第一回风巷现有Φ400型管路800米。
110408皮带巷长度为320米,切眼工作面长度为113米,110408综采抽采瓦斯治理工程量:
预计钻孔工程量:
60×100=6000米;预计安装管路工程量:
Φ400型管路1500米。
其它抽采工程根据矿安委会议精神另行组织安排。
第二节掘进工作面布置
11、13盘区动态布置两个掘进工作面,11、13盘区掘进工作面衔接情况:
110408切眼(1月份)→110408皮带巷(1—4月份)→110408联络巷(含贯眼,4月份)→130408轨道巷(含贯眼,4—10月份)→130408皮带巷(含贯眼,10—12月份)。
13盘区掘进工作面衔接情况:
:
130406切眼(1—3月份)→130407皮带巷(含贯眼,3—9月份)→130407切眼(9—11月份)→130409轨道联络巷(含贯眼,11—12月份),由掘二队组织安全生产。
12、13盘区动态布置两个掘进工作面,12盘区掘进工作面衔接情况:
4#皮带上山(含贯眼,1—3月份)→12盘区上轨道巷(含贯眼,3—5月份)→120410皮带巷(含贯眼,5—7月份)→120410第一切眼(7—9月份)→120410皮带巷(含贯眼,9—10月份)→12盘区上回风巷(含贯眼,11月份)→120411轨道巷(11—12月份)。
13、12盘区掘进工作面衔接情况:
13盘区回风联络巷(含贯眼,1—4月份)→12盘区上皮带巷(4—5月份)→12盘区上回风巷(含贯眼,5—6月份)→120410轨道巷(6—10月份)→120411切眼(10—11月份)→120411轨道巷(11—12月份),由掘二队组织安全生产。
根据金家庄煤业公司2014年生产作业计划(掘进),2014年度全年掘进进尺为9373.8米,全年掘进产量为13.96万吨。
根据《煤矿安全规程》第四十八条规定:
一个采区同一煤层双翼开采或多煤层开采的,该采区最多只能布置2个回采工作面和4个掘进工作面同时作业。
结合我矿实际采掘布置情况,掘进方式既可以平行前进式掘进,也可以实行对掘。
根据生产掘进条件和生产规模大小选择合理的掘进方法,距离短小,工程量较小,巷道较短的掘进工程实行炮掘;距离长,工程量较大,巷道平直的掘进工程实行综掘。
平行掘进的两个掘进头到一个贯眼时,一头掘进停掘,保持正常通风,另一掘进头贯眼贯通后两掘进头方可平行掘进。
用放炮方法贯通巷道时在两掘进工作面相距20米前(机掘工作面相距为50米),保持正常通风,掘进贯通后,调整系统完成掘进安全生产任务。
13盘区动态保持两个掘进头的同时组织安全生产,根据2012年沈阳煤科院4#煤层瓦斯基本参数测试报告,由于该区域瓦斯含量和瓦斯压力较小,可以减少对该区瓦斯治理边掘边抽工艺、工序。
12盘区120407皮带巷已有8050米钻孔工程,120407皮带巷预计施工钻孔工程量60×175=10500米,Φ400型管路工程300米;
2014年瓦斯抽采区域11、12盘区计划施工钻孔120个,钻孔工程量合计16500米,管路工程1800米;其它抽采工程根据矿安委会议精神另行组织安排。
第三章瓦斯抽放量确定
第一节煤层瓦斯基本参数
根据2012年煤炭科学研究总院沈阳研究院编制的《山西柳林金家庄煤业有限公司4号煤层矿井瓦斯涌出量预测报告》可知:
矿井开采4号煤层达到175万吨/年时,矿井最大绝对瓦斯涌出量为40.61m3/min,最大相对瓦斯涌出量为11.03m3/t;回采工作面最大绝对瓦斯涌出量为15.91m3/min,掘进工作面最大绝对瓦斯涌出量为3.27m3/min。
结合目前采掘过程中瓦斯涌出实际情况,首钢福山资源集团中国区瓦斯实验室测定4号煤层(110406回风巷中部300米处)瓦斯含量结果如下:
瓦斯含量4.76m3/t
放散初速度ΔP6.2
坚固性系数f0.48
煤的孔隙率Ro9%
密度(g/m3)1.3029
吸附常数(a值、b值)a=62.719、b=0.205
瓦斯压力P0.4MPa
水份0.42%
灰份23.28%
挥发份22.57%
煤层瓦斯含量增长梯度为2.14m3/t/100m,南部高于北部,西部高于东部。
第二节瓦斯储量预测
根据矿井开采的煤层瓦斯含量和可解析瓦斯量测定结果,结合2014年生产作业计划所涉及的范围,对矿井2014年所开采的煤层和掘进揭露的煤层瓦斯储量进行预测。
、采煤工作面瓦斯储量
根据4#煤层110406采煤工作面圈定的区域、回采期间采空区内瓦斯释放量和临近煤层通过岩层涌入采空区的瓦斯量,计算出瓦斯储量。
1、采煤工作面圈定的区域瓦斯储量计算:
(1)4号煤层110406综采工作面
=4.76×200×3.8×710×1.3
=333.9万m3
式中:
Q瓦—瓦斯储量,万m3;
K含—煤层瓦斯含量,4#煤层取4.76m3/t;
Q煤—工作面地质储量,万t;
l—煤层工作面长度,110406综采工作面长度200m;
h—工作面实际开采高度,110406回采垂直高度3.8m;
L—工作面走向长度,710m;
γ—煤密度,取1.3t/m3。
(2)4号煤层110408综采工作面
=4.76×113×3.8×325×1.3
=86.36万m3
式中:
Q瓦—瓦斯储量,万m3;
K含—煤层瓦斯含量,110408煤层取4.76m3/t;
Q煤—工作面地质储量,万t;
l—煤层工作面长度,110408综采工作面长度113m;
h—工作面实际开采高度,110408煤层垂直高度3.8m;
L—工作面倾向长度,325m;
γ—煤密度,取1.3t/m3。
(3)4号煤层130405综采工作面
=2.18×180×2×712×1.36
=75.99万m3
式中:
Q瓦—瓦斯储量,万m3;
K含—煤层瓦斯含量,130405煤层取2.18m3/t;
Q煤—工作面地质储量,万t;
l—煤层工作面长度,130405综采工作面长度180m;
h—工作面实际开采高度,130405煤层垂直高度2.0m;
L—工作面倾向长度,712m;
γ—煤密度,取1.36t/m3。
(4)4号煤层130406综采工作面
=2.18×180×2×619×1.36
=66.07万m3
式中:
Q瓦—瓦斯储量,万m3;
K含—煤层瓦斯含量,130406煤层取2.18m3/t;
Q煤—工作面地质储量,万t;
l—煤层工作面长度,130406综采工作面长度180m;
h—工作面实际开采高度,130406煤层垂直高度2.0m;
L—工作面倾向长度,619m;
γ—煤密度,取1.36t/m3。
2、采煤工作面采空区瓦斯涌出量计算
根据煤层顶底板岩性和煤层间的岩层厚度,基本可以消除临近煤层向采煤工作面采空区涌入瓦斯的因素,故采空区瓦斯来源除了遗留煤体的瓦斯涌出外(已计算过),主要是下部实体煤涌入的瓦斯。
故该部分瓦斯储量为10万m3左右。
3、其它采空区瓦斯含量预测,根据实际抽采情况,120307采空区瓦斯含量为70万m3,110304采空区瓦斯含量为100万m3,110308采空区瓦斯含量为50万m3,总计采空区瓦斯含量为220万m3。
、掘进工作面揭露煤层的瓦斯储量
1、掘进工作面瓦斯储量计算:
(1)4#煤层11盘区110408切眼、皮带巷和联络巷掘进巷道瓦斯含量
=4.76×4×3×569×1.3
=4.23万m3
式中:
Q瓦—瓦斯储量,万m3;
K含—煤层瓦斯含量,110408煤层取4.76m3/t;
Q煤—工作面地质储量,万t;
l—煤层宽度,煤层取4m;
h—煤层厚度,垂直高度3m;
L—走向长度,取569m;
γ—煤密度,取1.3t/m3。
(2)4#煤层12盘区上皮带巷、上回风巷(含贯眼)、上轨道巷(含贯眼)掘进巷道瓦斯含量
=4.36×4×3×1477×1.36
=10.51万m3
式中:
Q瓦—瓦斯储量,万m3;
K含—煤层瓦斯含量,取4.36m3/t;
Q煤—工作面地质储量,万t;
l—煤层宽度,取4m;
h—煤层厚度,垂直高度3m;
L—走向长度,取1477m;
γ—煤密度,取1.36t/m3。
(3)4#煤层12盘区120410皮带巷和120410轨道巷掘进巷道瓦斯含量
=4.36×4×3×1813×1.36
=12.9万m3
式中:
Q瓦—瓦斯储量,万m3;
K含—煤层瓦斯含量,取4.36m3/t;
Q煤—工作面地质储量,万t;
l—煤层宽度,取4m;
h—煤层厚度,垂直高度3m;
L—走向长度,取1813m;
γ—煤密度,取1.36t/m3。
(4)4#煤层12盘区120411轨道巷掘进巷道瓦斯含量
=4.36×4×3×860×1.36
=6.12万m3
式中:
Q瓦—瓦斯储量,万m3;
K含—煤层瓦斯含量,120411煤层取4.36m3/t;
Q煤—工作面地质储量,万t;
l—煤层宽度,取4m;
h—煤层厚度,垂直高度3m;
L—走向长度,取860m;
γ—煤密度,取1.36t/m3。
(5)4#煤层12盘区120410切眼和120411切眼掘进巷道瓦斯含量
=4.36×3.5×3×503×1.36
=3.13万m3
式中:
Q瓦—瓦斯储量,万m3;
K含—煤层瓦斯含量,取4.36m3/t;
Q煤—工作面地质储量,万t;
l—煤层宽度,取3.5m;
h—煤层厚度,垂直高度3m;
L—走向长度,取503m;
γ—煤密度,取1.36t/m3。
(6)4#煤层12盘区4#皮带上山掘进巷道瓦斯含量
=4.36×4×2.7×541×1.36
=3.46万m3
式中:
Q瓦—瓦斯储量,万m3;
K含—煤层瓦斯含量,4#皮带上山煤层取4.36m3/t;
Q煤—工作面地质储量,万t;
l—煤层宽度,取4m;
h—煤层厚度,垂直高度2.7m;
L—走向长度,取541m;
γ—煤密度,取1.36t/m3。
(7)4#煤层13盘区130407皮带巷、130408皮带巷、130408轨道和130409轨道联络巷(均含贯眼)掘进巷道瓦斯含量
=2.79×4×2.7×3532×1.36
=14.47万m3
式中:
Q瓦—瓦斯储量,万m3;
K含—煤层瓦斯含量,取2.79m3/t;
Q煤—工作面地质储量,万t;
l—煤层宽度,取4m;
h—煤层厚度,垂直高度2.7m;
L—走向长度,取3532m;
γ—煤密度,取1.36t/m3。
(8)4#煤层13盘区130406切眼和130407切眼掘进巷道瓦斯含量
=2.79×3×2.5×784×1.36
=2.23万m3
式中:
Q瓦—瓦斯储量,万m3;
K含—煤层瓦斯含量,取2.79m3/t;
Q煤—工作面地质储量,万t;
l—煤层宽度,取3m;
h—煤层厚度,垂直高度2.5m;
L—走向长度,取784m;
γ—煤密度,取1.36t/m3。
(9)4#煤层13盘区回风联络巷(含贯眼)掘进巷道瓦斯含量
=2.79×3.6×2.7×784×1.36
=2.89万m3
式中:
Q瓦—瓦斯储量,万m3;
K含—煤层瓦斯含量,取2.79m3/t;
Q煤—工作面地质储量,万t;
l—煤层宽度,取3.6m;
h—煤层厚度,垂直高度2.7m;
L—走向长度,取784m;
γ—煤密度,取1.36t/m3。
根据上述计算,2014年矿井采煤工作面瓦斯储量为562.32万m3;掘进工作面揭露的煤层瓦斯储量为59.94万m3;若其它抽采区需治理由矿安委会议精神另行安排。
采空区所含的瓦斯含量为:
220万m3,预计2014年矿井瓦斯涌出量为840万m3左右。
第三节矿井瓦斯可抽量预测
瓦斯可抽量是指在瓦斯储量中能被抽出的最大瓦斯量,其计算公式如下:
W抽=W0·Kg(2-14)
式中W抽——可抽瓦斯量,m3;
Kg——瓦斯抽放率,%。
W0——矿井瓦斯储量
采煤工作面的瓦斯抽放率为Kg=55%,经计算,110406和110408采煤工作面可抽瓦斯量为420万m3;掘进工作面揭露煤层的瓦斯预抽放按抽放率Kg=30%计算,120407掘进工作面揭露煤层的瓦斯储量为300万m3。
采空区的瓦斯抽出率为Kg=70%,采空区可抽采量为220万m3。
1、预计采煤工作面瓦斯抽采量为:
W抽=W0·Kg
=420×55%
=231万m3
2、预计掘进工作面瓦斯抽采量为:
W抽=W0·Kg
=300×30%
=90万m3
3、预计采空区瓦斯抽采量为:
W抽=W0·Kg
=220×70%
=154万m3
预计矿井瓦斯抽采量为475万m3。
第四节年度抽放规模确定
现我矿开采3#、4#煤层,主采4#煤层,3#煤为剥离层,所以对3#煤采空区进行瓦斯抽放,即:
120307采空区瓦斯抽放,110304采空区抽放,110308采空区抽放。
4#煤层12盘区:
120407本煤层钻孔施工工作紧接着上年度本工作面打钻工作。
4#煤层11盘区:
110408本煤层钻孔施工工作接替120407本煤层钻孔施工工作。
确保瓦斯抽采应抽尽抽。
根据我矿收集的资料,矿井瓦斯抽采率为35%—50%。
为了确保采煤工作面的正常生产和稳定抽放流量,经矿委会研究决定,确定矿井瓦斯抽采率不得低于40%。
根据《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》第十五条规定:
泵站的装机能力和管网能力应当满足瓦斯抽采达标的要求。
备用泵能力不得小于运行泵中最大一台单泵的能力;运行泵的装机能力不得小于瓦斯抽采达标时应抽采瓦斯量对应工况流量的2倍。
根据目前使用的瓦斯抽放泵性能,确定矿井瓦斯抽放规模为9.5m3/min,瓦斯抽放浓度在7%左右。
底线抽放流量:
高负压抽放系统流量不得高于110m3/min,低负压抽放系统流量不得高于50m3/min;最大抽放流量不得高于抽放瓦斯泵的额定流量:
高负压抽放系统不得超过240m3/min,低负压抽放系统不得超过110m3/min。
2014年瓦斯抽放量确定为500万m3,争取完成600万m3。
其中采煤工作面的瓦斯抽放量为240万m3;掘进工作面进行本煤层瓦斯抽放量为100万m3;采空区瓦斯抽放量160万m3。
第四章瓦斯抽放布置
第一节瓦斯抽采布置情况
根据2014年采掘计划和矿井的实际情况,2014年瓦斯抽放的区域有7处,即:
120307采空区瓦斯抽放;110304采空区瓦斯抽放;110308采空区瓦斯抽放;110406综采工作面回风巷本煤层瓦斯抽放;120407皮带巷本煤层预抽瓦斯;110408边掘边抽、本煤层预抽瓦斯。
其它抽采区域根据矿安委会议研究决定需要治理区域。
采空区瓦斯抽放根据现场的实际情况具体制定抽采设计。
工作面回采完毕后,根据采空区瓦斯储存量及储存条件,采用Φ400聚乙烯管路插入采空区闭墙10米,然后连接到抽放管路上进行瓦斯抽放。
设置孔板流量计、观测嘴进行随时观测瓦斯抽采情况。
第二节瓦斯抽采钻孔布置情况
根据第一节设计的瓦斯抽放钻孔情况,110406回风巷已有本煤层160个,钻孔工程量为28800米;120407掘进工作面皮带巷已有本煤层钻孔46个,钻孔工程量为8050米。
本年度120407皮带巷需要施工本煤层瓦斯钻孔60个,施工钻孔工程量10500米;110408综采需要施工本煤层瓦斯钻孔60个,施工钻孔工程量6000米。
2014年度共布置钻孔120个,总计施工钻孔工程量16500米。
第五章月度瓦斯抽放量和钻孔施工量
2014年全年预计施工瓦斯抽放钻孔120个,施工钻孔工程量16500米(如有其它瓦斯抽采区域由矿安委会研究决定)。
安装Φ400型抽放管路1800m;回收Φ400型抽放管路2500m。
根据设计并结合上年度实际情况预计2014年度瓦斯抽放量500万m3,争取达到600万m3。
本矿瓦斯气源补充不足,混合气源质量差,浓度为7%左右,未能达到发电要求,因此抽出的瓦斯经排空管防回火、防回气、防爆炸装置过滤后排放,只能服务于矿井安全生产。
根据我矿2014年采掘计划及实际情况,我矿2014年抽采分解任务如表:
抽采指标:
根据《抽采达标暂行规定》第二十七条、二十八条、二十九条、三十条的规定要求,由于我矿设计生产能力为175万吨/年,采煤工作面最大日产量为4778t,在4001-6000t之间,因此回采工作面回采前煤的可解吸瓦斯量Wj≤5.5m3/t,根据2012年度瓦斯等级鉴定回采工作面绝对瓦斯涌出量为9.94m3/min,在5-10m3/min之间,因此采煤工最面瓦斯抽采率必须大于20%;矿井最大绝对瓦斯涌出量为30.62m3/min,在20-40m3/min间,因此矿井瓦斯抽采率必须大于35%。
瓦斯抽采达标范围:
我矿13盘区为低瓦斯区域,利用矿井风排瓦斯足以满足安全生产需求,因此不需进行抽采治理瓦斯。
11、12盘区为高瓦斯区域,主要抽采瓦斯治理工作面为110406综采和110408综采,经评判,110406综采瓦斯抽采已达标。
资金计划表
年度
工程费用(万元)
材料费用(万元)
合计(万元)
2014
250
250
500
瓦斯抽采设备、设施表
序号
设施、设备名称
型号
单位
数量
备注
1
瓦斯抽放泵
高负压
2BE3520-2BY4
台
2
低负压
2BE3420-2BY3
台
2
2
瓦斯抽放管路
Ф500mm
Ф500mm
米
1050
Ф400mm
Ф400mm
米
1835
Ф377mm
Ф377mm
米
1475
Ф219mm
Ф219mm
米
500
3
孔板流量计
Ф500mm
Ф500mm
套
2
Ф400mm
Ф400mm
套
3
Ф377mm
Ф377mm
套
1
Ф219mm
Ф219mm
套
5
4
阀门
Ф500mm
Ф500mm
个
7
Ф400mm
Ф400mm
个
17
Ф377mm
Ф377mm
个
8
Ф219mm
Ф219mm
个
7
蝶阀
Ф120mm
个
240
5
传感器
负压
GP80
个
4
温度
GWD200
个
4
一氧化碳
GT500A
个
4
浓度
GJD100
个
4
流量
GF100
个
4
6
放水器
Ф500mm
人工
个
2
Ф400mm
人工
个
7
Ф377mm
人工
个
4
Ф219mm
人工
个
4
Ф120mm
人工
个
120
7
钻机
3200型
台
1
第六章安全技术措施
第一节保障措施
公司各级领导必须充分认识到瓦斯抽采工程的极端重要性,瓦斯抽放关系我矿的生存发展和安全生产,必须全面认真落实瓦斯抽采责任制切实做好本职范围内的瓦斯抽采工作,认真分析瓦斯抽采工作中存在的问题,采取针对性措施确保完
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- 关 键 词:
- 瓦斯 实施 计划