某煤礦煤層瓦斯基礎參數測定及抽放可行性研究報告(存儲版)

　　

【正文】 部地區瓦斯可能增大來看瓦斯抽放的必要性 隨著礦井開采深度的增加，瓦斯含量會逐漸 增大，礦井的瓦斯涌出量將進一步增大。 從礦井通風能力來看瓦斯抽放的必要性 采掘 工作面實行瓦斯抽放的必要性判斷標準是：采掘工作面設計風量小于稀釋瓦斯所需要的風量，即 (314)式成立時，抽放瓦斯才是必要的。1q ）（ 區礦井 （ 313） 式中 q 礦井 — 礦井瓦斯涌出量， m3/t； k\\— 已采采空區瓦斯涌出系數，取 k\\= q 區 i— 第 i 個采區瓦斯涌出量， m3/t； A0i— 第 i 個 生產采區平均日產量， t； 根據 （ 313） 式計算礦井相對瓦斯涌出量為 。 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 31 qj=qB+qLi =＋ =。 掘進工作面煤壁瓦斯涌出量 在巷道掘進過程中，巷道周圍煤層 中的瓦斯壓力平衡狀態遭到破壞，煤體內部到煤壁間存在著壓力梯度，瓦斯就會沿煤體裂隙及孔隙向巷道泄出。 表 33 2 號煤層各鄰近層瓦斯涌出量計算表 煤 層 名 稱 煤 厚 采 厚 原始瓦斯 含 量 殘存瓦斯 含 量 距 2號 煤層 距離 瓦斯排放率 相對瓦斯 涌出量 備 注 m m m3/t m3/t m % m3/t 1 90 上鄰近層 2 開采層 3 70 下鄰近層 5 15 6 5 合計 注：未測定過含量的煤層按 2號煤層的瓦斯含量實測最大值取值。 開采層瓦斯涌出量（包括圍巖）按下式計算： )X(Xkkkq 1i0321hi ?????? iMm 式中 qhi— 開采層瓦斯涌出量， m3/t； k1— 圍巖瓦斯涌出系數。采區瓦斯涌出也是不均衡的，其不均衡系數在 ～，取 ，這樣采區最大瓦斯涌出量將達到 。 根據式（ 34）計算： q01= [ +] =這樣回采工作面最大瓦斯涌出量將達到 。 鄰近層的瓦斯排放率與層間距的關系見圖 31。 XX 煤礦目前設計產量為 30 萬 t/a，改擴建后 產量將達到 90 萬 t/a，本次礦井瓦斯涌出來預測對兩 種產量的瓦斯涌出情況分別進行預測，預測時煤層瓦斯含量依據實測煤層瓦斯原始含量最大值取值。W k 式中 Wkc— 礦井可抽瓦斯量， Mm3； η k— 礦井瓦斯抽放率，按照我國目前的技術水平，采用本煤層預抽和采空區抽放瓦斯時η k=30～ 35%，取η k=30%； Wk— 礦井瓦斯儲量 Mm3； 礦井開采 2 號煤層時，礦井瓦斯儲量包括 2 號煤層及 受采動影響 后 能向 2號煤層涌出瓦斯的 鄰近層煤層 ， 為 1號、 3號 、 6 號 。 因為 XX 煤礦沒有巖巷掘進，不具備徑向條件。γ / 式中 α — 瓦斯含量系數， m3/(m3 由于 XX 煤礦井下巷道都為煤巷不具備由巖巷穿巖層向煤層施工鉆孔的條 件，因此 本次測定采用間接法測定瓦斯壓力，只能采用測定煤層鉆孔瓦斯流量的方法來近似計算煤層透氣性系數作為參考。 XX 煤礦 2號 煤層煤的孔隙率見表 22。 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)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。主 、副及行人斜井 進風， 回風立井 回風。回風斜井擔負礦井回風任務。 （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。 （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 。 6 號煤層原煤干基全硫含量為 %,平均 %。 6 號煤層浮煤干燥無灰基 揮發份 為均值 %。 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。光澤為強玻璃光澤。屬局部可采煤層。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。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。 1號、 3號煤層為較穩定大部可采煤層。 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。 中段 (C3t2) 從 K2石灰巖底至 K4石灰巖頂。 向上為黃綠色中細粒砂巖與紫色泥巖互層為主。 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 。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。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。 38℃，年平均氣溫 ℃。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。 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。 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。 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。一月份氣溫最低，平均為零下 ℃，七月份氣溫最高，為 37176。第四系中更新統黃土零星分布。與下伏地層呈整合接觸。 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 。 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。 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。 上段 (C3t3) 從 K4石灰巖頂至 K7砂巖底，地層厚度平均 。 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。 ， 落差 10m，區內延伸 1800m。 太原組平均厚度 ，含煤 8層，總厚度為 ，含煤系數 %。 6號煤層 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 7 位于太原組上段中部，厚度 ，與 3 號煤層間距 ，厚度變化大，結構簡單，含 01層夾矸，頂、底板巖性多為泥巖或粉砂巖。構造為層狀、塊狀。 （ 2） 灰份 1 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。 3 號煤層浮煤干燥無灰基 揮發份 為均值 %。 3 號煤層原煤干基全硫含量為 %,平均 %,浮煤 硫份 為%，平均 %,屬中低硫煤。 （ 3）氟、砷、氯 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 10 各煤層氟含量一般在 70PPM，砷含量一般在 12PPM，氯含量在 %左右。 9+10 號、 11號煤層粘結指數平均值分別為 22,屬弱粘結性煤。副斜井擔負礦井人員升降、矸石提升、 材料設備下放等所有輔助提升任務，是礦井的主要進風井筒，兼做安全出口。 礦井通風 根據井田開拓部署，井田 采 用斜井 開拓。該方法測定煤層瓦斯含量的原理是：根據煤樣瓦斯解吸量、解吸規律推算煤樣從采集開始至裝罐解吸測定前的損失瓦