某煤礦煤層瓦斯基礎參數測定及抽放可行性研究報告-wenkub

　

【正文】 ， 落差 10m，區內延伸 1800m。礦區總體構造為一走向北東 — 西南，傾向 SE 的單斜構造，地層傾角小于 15176。 巖性以灰色、灰白色中細粒砂巖，深灰色、灰黑色粉砂巖、泥巖為主，含煤 3層，其中 2號煤層為穩定可采煤層。上部為黑色厚層狀泥巖。 上段 (C3t3) 從 K4石灰巖頂至 K7砂巖底，地層厚度平均 。含有豐富的有孔蟲、蜓科、腕足類化石和燧石結核，中、下部常夾有一層灰黑色泥巖。 底部 K1 砂巖，平均厚度 ，為灰白色薄層狀細－中粒石英砂巖，巖性特征明顯，致密堅硬，是一層良好的地層劃分對比標志。 二、含煤地層 上石炭統太原組 (C3t)和下二疊統山西組 (P1s)為 礦 區主要含煤地層，詳述如下： 上石炭統太原組 (C3t) 礦 區的主要含煤地層之一。 上統上石盒子組中段下部地層（ P2s2） 主要分布于礦 區南部邊界一帶，出露厚度約 60m 左右，底部 K12 砂巖為灰白色中粗粒長石石英砂巖，泥質膠結。 上段 (P1x2) K9砂巖底至 K10砂巖底，地層厚度 。 下二疊統下石盒子組 (P1x) 本組自 K8砂巖底至 K10砂巖底，與下伏地層呈整合接觸，地層厚度 。 旋回的海退部分多為碎屑巖或泥巖，海侵部分常為海相石灰巖或鈣質泥巖。與下伏地層呈整合接觸。 中石炭統本溪組 (C2ｂ ) 巖性為灰色、灰黑色鋁土巖、泥巖、石英砂巖及石灰巖組成，間夾不穩定的不可采煤層 2－ 3層，屬濱海相沉積地層，底部沉積有山西式鐵礦，其厚度和品位很不穩定。第四系中更新統黃土零星分布。 礦 區地表水屬黃河水系。一月份氣溫最低，平均為零下 ℃，七月份氣溫最高，為 37176。地形最高點位于井田西 XX 梁上，標高為 +；最低點位于井田東北部溝谷中，標高為 +，相對高差 。 XX煤礦向西約 1公里可至靈空山鎮，沿縣級公路向北東約 25 公里可達 XX 縣城，與汾－屯省級公路相接，南距屯留張店 35 公里，東距沁縣 50 公里。 32′ 00″， 東經 112176。 該項目自 2021 年 12 月起，歷時 1多個月，經過雙方的努力和密切協作，現就測定的結果進行全面總結和分析，并對 煤與 瓦斯基礎參數及瓦斯抽放可行性 部分 作重點闡述。 XX煤礦為 高瓦斯礦井 ，為了查清礦井瓦斯 賦存情況指導礦井安全生產，并對礦井瓦斯抽放的可行性及必要性進行論證，為以后的瓦斯抽放提供基礎數據。 山西省 XX 縣 XX 煤焦有限公司 XX 煤礦 2號煤層瓦斯基礎參數測定及抽放可行性 研 究 報 告 煤炭科學研究總院 XX 研究院 二 OO 九年 南山煤礦 2 號煤層瓦斯基礎參數測定及瓦斯抽放可行性論證 2 前 言 山西省 XX 縣 XX 煤焦有限公司 XX 煤礦（以下簡稱 XX 煤礦）為股份制企業， 1977年建井， 1980 年 8 月建成投產。 XX 煤礦委托煤 炭 科 學研究 總院 XX 研究院 （以下簡稱 XX研究院） 于 2021 年 12月至 2021 年 1月在 XX煤礦開展了 “ XX 煤礦 2號煤層瓦斯基礎參數測定 及 瓦斯抽放可行性 研究 ” 工作。 該項目是在 XX 煤焦有限公司及 XX 煤礦有關領導的關心和支持下，在 XX 煤礦工程技術人員大力協助下完成的，在此深表感謝！ 南山煤礦 2 號煤層瓦斯基礎參數測定及瓦斯抽放可行性論證 3 目 錄 1礦井概況 .......................................................... 1 ...................................................... 1 ........................................................ 1 ........................................................ 3 礦井開拓及生產概況 ............................................ 10 礦井通風 ...................................................... 12 2煤層瓦斯參數測定 ................................................. 12 煤層瓦斯含量測定 .............................................. 12 煤的瓦斯吸附常數測定 .......................................... 15 煤的孔隙率測定 ................................................ 16 鉆孔自然瓦斯涌出特征 .......................................... 16 煤層瓦斯壓力及透氣性系數 ...................................... 18 3 2煤層瓦斯抽放可行性論證 ....................................... 21 ............................................... 21 礦井瓦斯涌出量預測 ............................................ 22 ............................................... 32 礦井瓦斯抽放 可行性論證 ........................................ 33 ......................................... 33 4 結論及建議 ...................................................... 34 南山煤礦 2 號煤層瓦斯基礎參數測定及瓦斯抽放可行性論證 1 1 礦井概況 位置與交通 XX 煤礦位于 XX 縣南端的靈空山鎮水泉村東南（原柏子鎮） 500 處， XX的北坡。 09′15″～ 112176。向西南經古縣北平鎮、古縣可達南同蒲線洪洞火車站，也可與大－運公路接運，相距約 75 公里。屬侵蝕強烈的中山區。 38℃，年平均氣溫 ℃。溝谷內一般無水流，每逢雨季雨水順溝谷匯入柏子河，再向東南注入沁河。現依據礦區內南 南 南 1901 及附近的 21 號鉆孔揭露資料，對礦區內的地層由老到新分述如下： 奧陶系中統峰峰組 (O2f) 本組為含煤地層的沉積基底。由于中奧陶統古風化殼剝蝕程度不同，該地層厚度變化較大，依據鉆孔揭露資料，本礦區該組地層厚度為 － ，平均 。主要為灰白色、 灰黑色的砂巖、粉砂巖、泥巖、石灰巖和煤層組成，含煤 4－ 12 層。 下二疊統山西組 (P1s) K7砂巖底至 K8砂巖底，厚度平均 ，與下伏太原組地層為整合接觸，為 礦區 主要含煤地層之一。 南山煤礦 2 號煤層瓦斯基礎參數測定及瓦斯抽放可行性論證 4 依巖性、巖相特征劃分為上、下兩段，分述如下： 下段 (P1x1) K8砂巖底至 K9砂巖底，地層厚度 。 底部 K9砂巖為灰色中粒砂巖，下部由深灰色 ， 灰色中、細粒砂巖及粉砂巖組成，上部泥巖、粉砂巖中常見紫紅色斑塊，頂部有一層 位穩定灰色含紫紅色斑塊的鋁質泥巖，具鮞狀結構，俗稱“桃花泥巖”， 是確定上覆 K10砂巖的良好輔助標志。 向上為黃綠色中細粒砂巖與紫色泥巖互層為主。自 K1砂巖底至 K7砂巖底，地層平均厚度 ，以沉積環境的差異和含煤性，可劃分為三段： 下段 (C3t1) 從 K1砂巖底至 K2石灰巖底，地層厚度平均為 。 中段 (C3t2) 從 K2石灰巖底至 K4石灰巖頂。自 K2向上為灰黑色泥巖及其具波狀層理的粉砂巖、細粒砂 巖，多受黃鐵礦浸染，其上發育有不可采的 8 號煤層。 主要由灰黑色、黑色泥巖、粉砂巖、灰 — 灰白色中、細粒砂巖組成，含煤 2－ 4 層，其中 6號煤層為穩定可采煤層。頂部為灰黑色薄層狀鈣質泥巖，含動物化石。 1號、 3號煤層為較穩定大部可采煤層。井田內發育有二條正斷層 F F2， F1斷層位于井田西北部邊緣，斷層走向 NE，傾向 NW，傾角為 65176。礦區內地表發現 1處陷落柱 ,形狀地質填圖時測量確定，為長軸約為 250m,短軸約為 170m 的橢圓形；另一處是在井田中部開采 1號煤層時發現形狀為橢圓形 , 規模由巷道揭露測量所得，長軸為 130m，短軸為 70m,規模較小。 煤層賦存 一、含煤性 本井田含煤地層主要為上石炭統太原組和下二疊統山西組。總的特點是煤層層數多，達 可采厚度者層數較少，但可采煤層厚度較大。屬穩定可采煤層。屬局部可采煤層。厚度變化大，結構簡單，不含夾矸，頂板、底板均為粉砂巖，為全區穩定可采煤層。光澤為強玻璃光澤。各煤層中，鏡質組一般是以均質鏡質體為主，其次為基質鏡質體，絲質組多為結構 半絲質體，部分為粗粒體、少量為碎屑體，礦物含量多為分散狀粘土，有個別球狀黃鐵礦和黃鐵礦結核以及次生方解石。 2 號煤層原煤干基 灰份 為 %，平均 %,浮煤干基 灰份 為%,平均 %,屬低灰煤。 11 號煤層原煤干基 灰份 為 %,平均 %,浮煤干基 灰份 為 南山煤礦 2 號煤層瓦斯基礎參數測定及瓦斯抽放可行性論證 9 %,平均 %，屬高灰煤。 6 號煤層浮煤干燥無灰基 揮發份 為均值 %。 元素分析 各煤層元素含量相當穩定，干燥無灰基碳含量介于 %，氫含量介于 %，氮含量介于 － %，氧加硫含量介于 %。 6 號煤層原煤干基全硫含量為 %,平均 %。 11 號煤層原煤干基全硫含量為 %，平均 %。 （二）煤的工藝性能 發熱量 1 號煤層原煤干基高位發熱量平均為 , 2 號煤層原煤干基高位發熱量為平均 。 11 號煤層原煤干基高位發熱量平均為 。 （三）煤類 根據“中國煤炭分類國家標準（ GB5751－ 86）”劃分， 1號、 2 號、 3號、6號煤層均屬焦煤， 9+10 號、 11號煤層為瘦煤。 (2) 煤塵爆炸性及煤的自燃 根據山西省煤炭工業局綜合測試中心 2021 年檢測報告：該礦 2 號煤層自燃等級為Ⅲ級，為不易自燃煤層；煤塵有爆炸危險性 。回風斜井擔負礦井回風任務。工作面長度 均 為 150m，采高 。主 、副及行人斜井 進風， 回風立井 回風。 2 煤層瓦斯參數測定 煤層瓦斯含量測定 煤層瓦斯含量是指單位質量煤體所含有瓦斯的體積（換算成標準狀態），常用 m3/t 或 ml/g 作為單位。其測定步驟如下： (1)在新暴露的采掘工作面煤壁上，用煤電鉆垂直煤壁打兩個Ф 42mm、孔深8m 以上的鉆孔，當鉆孔鉆至 8m時開始取樣，并記錄采樣開始時間 t1； (2)將采集的新鮮煤樣裝罐并記錄煤樣裝罐后開始解吸測定的時間 t2，用FHJ2 型瓦斯解吸速度測定儀（圖 21）測定不同時間 t下的煤樣累積瓦斯解吸總量 Vi ，瓦斯解吸速度測定一般為 2個小時，解吸測定停止后擰緊煤樣罐以保證不漏氣，送實驗室測定煤樣殘存瓦斯量。 1— 量管 2— 吸氣球 3— 溫度計 4— 水槽 5— 螺旋夾 6— 彈簧夾 7— 排水管 8— 排氣膠管 9— 16號胸骨穿刺針頭 10— 密封罐 11— 壓緊螺帽 圖 21 瓦斯解吸速度測定儀與密封罐示意圖 南山煤礦 2 號煤層瓦斯基礎參數測定及瓦斯抽放可行性論證 14 利用上述方法，在 XX 煤礦東翼主皮帶下山掘進 頭 442m 處 、 205 運輸巷 掘進頭 442m m 處 和 2051 運輸巷掘進頭 400m 處三個位置對 2 號煤層進行了 煤層瓦斯含量實測工作，先打鉆取樣，井下解吸 2 小時后送實驗室 。 r) (m3/t) 東翼主皮帶 205 運輸巷 2051 運輸巷 由表 21可得， XX煤礦 2 號煤層東翼主皮帶下山 442m、 205 運輸巷 442m、2051 運輸巷 400m 處 可燃質 瓦斯含 量分別為 、 ，折算成 煤 層原始 瓦斯含量分別為 、 。其測定步驟如下： (1)將采集的新鮮煤樣粉碎，取 ～ 粒度的試樣 30～ 40g 裝入密封罐中； (2)在恒溫 6