某煤礦煤層瓦斯基礎參數測定及抽放可行性研究報告-全文預覽

　　

【正文】 ： i i ic1 0q (X X )n icii m Km?? ? ? ? q22— 回采工作面鄰近層瓦斯涌出量， m3/t； mi— 第 i個鄰近層的煤厚； m0— 開采煤層的開采厚度， m0=； Xi— 第 i個鄰近層的瓦斯含量，參照 2號煤層； Xic— 鄰近層的殘存瓦斯含量，參照 2 號煤層取值 ； Ki— 第 i個鄰近層受采動影響的瓦斯排放率。即回采工作面的瓦斯涌出量包括開采層瓦斯涌出量（包括圍巖）和鄰近煤層瓦斯涌出。 礦井瓦斯涌出量預測方法可概括為兩類：礦山統計預測法和分源預測法。礦井瓦斯儲量和可開發瓦斯量的計算結果詳見表 31。它反映著礦井瓦斯資源的開發程度，與其抽放工藝技術和抽放能力密切相關。對表 26 中所列煤層的煤層透氣性系數進行計算，其所需參數及計算結果列于表 27。 ) 東翼主皮帶 205運輸巷 2051運輸巷 時間準數 F0=Bλ 煤層透氣性系數 λ 常 數 A 常 數 B 102～ 1 1～ 10 10～ 102 102～ 103 103～ 105 105～ 107 λ = λ = λ = λ = λ = λ = qr1 A= P02P12 B= α r12 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 21 α — 煤層瓦斯含量系數， m3/(m3 經計算， 2 號煤層的瓦斯含量系數如表 25 所示。 表 24 2號 煤層瓦斯壓力計算結果 測試地點 地表標高 （ m） 取樣標高 （ m） 可燃質瓦 斯含量(m3/) 吸附常數 灰份 （ %） 水份 （ %） 孔 隙率 （ m3/t） 瓦斯壓力 (MPa) A (m3/t) B (MPa1) 東翼主皮帶 +1260 +750 205 運輸巷 +1260 +920 2051 運輸巷 +1260 +950 根據間接法推算， XX 煤礦 2號煤層在東翼主皮帶 下山 442m（標 高 +750m） 、205 運輸順槽 442m（標高 +920m） 和 2051 運輸順槽 400m（標高 +950m） 處瓦斯壓力分別為 、 和 。本次測定采用間接法確定煤層原始瓦斯壓力。 表 23 施工參數 煤層 打鉆地點 鉆孔深度 （ m） 鉆孔直徑 （ mm） 封孔長度 （ m） 凈孔長度 （ m） 初始涌出量（ l/min） 衰減系數 （ d1） 2號 東翼主皮帶巷 41 42 4 37 2號 205運輸巷 38 42 4 34 ? ?? )e(1q1440dteqdtqQ t0t0 t0t0 tt ?? ????? ?? 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 18 y = 10110 1 2 3 4 5 6 7 8時間（d ）鉆孔瓦斯涌出量（l/min） 圖 25 東翼主皮帶巷 百米鉆孔自然瓦斯涌出特征圖 y = 10110 2 4 6 8 10 12時間（d ）鉆孔瓦斯涌出量（l/min） 圖 26 205 運輸巷 百米鉆孔自然瓦斯涌出特征圖 煤層瓦斯壓力及透氣性系數 煤層透氣性系數是衡量煤層中瓦斯流動難易程度的重要指標，是評價煤層瓦斯能否實行預抽的基本參數。 q0 和α值是通過測定不同時間的鉆孔自然瓦斯涌出量并按下式回 歸分析求得的： qt=q0eα t （ 21） 式中： qt— 自排時間 t 時的鉆孔自然瓦斯流量， m3/min； q0— 自排時間 t=0 時的鉆孔自然瓦斯流量， m3/min； α — 鉆孔自然瓦斯流量衰減系數， d1； 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 17 t— 鉆孔自排瓦斯時間， d。 表 22 煤樣吸附瓦斯試驗成果表 測定地點 吸 附 常 數 灰 分 (%) 水 分 (%) 揮發份 (%) 真密度 (t/m3) 假密度 (t/m3) 孔隙率 (%) A (m3/t) B (MPa1) 東翼主皮帶 巷 205 運輸巷 2051 運輸巷 煤的孔隙率測定 煤中瓦斯 90%以上是以吸附狀態賦存在煤層中的孔隙內表面上，孔隙內表面的大小決定著煤吸附瓦斯能力的大小。 y = 30020010001002003004005006000 1 2 3 4 5解析時間( t0+t)1/2(min1/2)解析瓦斯量（ml） 圖 22 東翼主皮帶 巷瓦斯損失量推算圖 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 15 y = 30020010001002003004005006000 1 2 3 4 5 6解析時間( t 0 +t)1/2（m i n1/2）瓦斯解析量（ml） 圖 23 205運 輸巷瓦斯損失量推算圖 y = 30020010001002003004005000 1 2 3 4 5 6解析時間( t 0 +t)1/2（m i n1/2）解析瓦斯量（ml） 圖 24 2051 運輸巷瓦斯損失量推算圖 煤的瓦斯吸附常數測 定 煤的瓦斯吸附常數是衡量煤吸附瓦斯能力大小的指標。 表 21 XX 煤礦 2 號煤層瓦斯含量實測結果 測 定 地 點 水份（ %） 灰份 （ %） 解吸量(m3/t) 損失量 (m3/t) 殘存量 可燃質瓦斯含量(m3/t 煤樣解吸測定前的暴露時間為 t0， t0=t2t1；不同時間 t 下測定的 Voi值所對應的煤樣實際解吸時間為 t0+t；用繪圖軟件繪制全部測點 [(t0+t)， Voi]，將測點的直線關系段延長與縱坐標軸相交，直線在縱坐標軸上的截距即為瓦斯損失量，如圖 2 2 24 示。本次采用了 直接法測定煤層瓦斯含量 ，即利用煤層鉆孔采集未受采動影響的原始煤體煤芯，用解吸法直接測定煤層瓦斯解吸量。使用兩臺 BDK6186№ 20型主要通風機，電機功率 2 185KW。礦井 目前布置 一個炮采工作面和兩個炮掘工作面， 改擴建后布置一個 綜采工作面 和兩個 綜掘工作面。 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 11 水倉采空區采空區采空區采空區2051回風巷2051運輸巷采空區回風立井采空區采空區H=∠80176。主斜井擔負礦井煤炭提升任務，兼做進風井和安全出口。根據地勘資料 8 號煤層瓦斯含量 ， 2 號煤層 ～ ml/。 煤的粘結性的結焦性 1 號、 2 號、 3號、 6 號煤層粘結指數平均值分別為 80、 7 70、 66，屬強粘結性煤。 6 號煤層原煤干基高位發熱量平均為 。 （ 2）磷 各煤層磷含量一般在 － %之間，屬特低磷煤。 9+10 號煤層原煤干基全硫含量為 %，平均 %。 2 號煤層原煤干基全硫含量為 %,平均 %,浮煤 硫份 為%,平均 %,屬低硫煤。 11 號煤層浮煤干燥無灰基 揮發份 均值為 %。 2 號煤層浮煤干燥無灰基 揮發份 均值為 %。 6 號煤層原煤干基 灰份 為 %,平均 %,浮煤干基 灰份 為%,平均 %，屬高灰煤。 二、煤的化學性質、工藝性能及煤類 （一）煤的化學性質 工業分析 （ 1）水 份 各可采煤層原煤空氣干燥基水 份 含量均值介于 %，浮煤 水份 含量均值介于 %。性脆、裂隙發育，參差狀斷口。結構以細條帶到中條帶為主，鏡煤、絲炭、粘土礦物以稀疏的線理狀、透鏡狀不均勻分布于條 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 8 帶中，局部還夾有黃鐵礦結核。厚度變化大，結構簡單，含 02 層夾矸，頂板為石灰巖，底板為泥 巖，為全區穩定可采煤層。結構簡單，不含夾石，頂板為泥巖，底板為粉砂巖 ,屬大部可采煤層。 二、可采煤層（見表 11） 1號煤層 位于山西組頂部，厚度 ，平均 ，結構簡單，不含夾矸，頂板為泥巖或粉砂巖，底板為粉砂巖，全區大部可采。山西組含煤性總的特點是煤層厚度小，變化大， 1號煤層全區大部可采，3號煤層局部可采， 2 號煤層全區穩定可采。 該區在以往地質勘查過程中，未發現有巖漿巖活動。 F2斷層位于井田中部，是 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 6 在開采煤層過程中發現的，其斷層走向 NE，傾向 SE，傾角 70176。由于受霍山徑向構造帶影響。 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。中部為灰色、灰白色鈣質石英長石砂巖，稱為 K5砂巖。 K3石灰巖全區穩定，易于對比， K3至 K4石灰巖間，為灰、灰黑色的砂巖、粉砂巖和泥巖，間夾層位穩定但不可采的 7 號和 7 下 號煤層，其頂部即為深灰色，中厚層狀，致密堅硬的 K4石灰巖。底部為深灰色、巨厚層狀致密、堅硬的 K2石灰巖。主要由灰白色砂巖、灰－灰 黑色泥巖、鋁質泥巖、粉砂巖及穩定可采的9＋ 10 號和 11 號煤層所組成。厚度 0 － 10m。底部 K10砂巖為灰白色、黃綠色中粒長石石英砂巖，含深灰色泥巖、粉砂巖包裹體，底部含礫石，具韻律分選。下部 K8砂巖為灰色、中粒石英砂巖，含煤屑及白云母碎片，圓狀、分選中等，基底式鈣質膠結，具直線型斜交層理和斜層理，具煤紋構造。 1號、 3號煤層為較穩定大部可采煤層。全組可劃分為 4－ 5 個沉積旋回，屬于海陸交互相沉積。 上石炭統太原組 (C3t) 為主要含煤地層，本組自 K1砂巖底至 K7 砂巖底，地層厚度平均為 。頂部含較多的星散狀黃鐵礦，下部常夾有薄層狀、似層狀的石膏層，為淺海相沉積地層 ， 頂部為古風化殼。 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 圖 11 XX 煤礦交通 位置圖 南山煤礦 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 地質特征 地層 一、地層 礦區內地層出露較好，出露有山西組、下石盒子組和上石盒子組下段及中段下部地層。 礦 區夏季多東南風，冬春季多西北風，最大風速 16m/s。冬春兩季雨雪較少，夏末秋初雨量 較大。 自然地理 地形、地貌 井田地處太岳山區，地表為山區侵蝕地 貌，溝谷縱橫，地形復雜，地勢南高北低。由礦 井 地面工業廣場沿河柏公路向北 鎮，再向東 15km 到李元鄉。 31′ 30″～ 36176。 本報告按照國家煤礦安全監察局頒發的《煤礦安全規程》和原煤炭工業部頒布的《礦井瓦斯抽 放管理規范》對礦井瓦斯抽放可 行性研究的內容、要求 編寫的，可以作為 XX煤礦通風系統設計及其 瓦斯治理工作的依據。 礦井批準開采 1號、 2號、 3 號、 6號、 9+10 號和 11 號煤層， 目前開采 2 號 煤層， 井田 內 煤層賦存穩定，儲量可靠。 XX煤礦 設計生產能力 為 30萬 t/a， 計劃 未來 改擴建后產能 為 90 萬 t/a。該項目主要內容為 測定 2號煤層 煤與瓦斯 基礎參數，對礦井在 30萬 t/a 和 90萬 t/a兩種產能條件下礦井瓦斯涌出量進行預測 ， 并據此對礦井 瓦斯抽放可行性 分別 進行 研究 。地 理