煤礦瓦斯抽放畢業設計論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 煤系數，回采工作面長度，開采層厚度，工作面采高，煤層原始瓦斯含量等參數計算出開采層瓦斯涌出量。利用鄰近層厚度工作面采高鄰近層的原始瓦斯含量，鄰近層殘余瓦斯含量，鄰近層瓦斯排放率計算臨近層瓦斯涌出量。（2）抽采方法的優選：根據收集的基礎資料（煤層賦存狀況、瓦斯賦存規律、巷道布置、地質條件、開采技術等）和分析計算得出的結論（瓦斯涌出來源、瓦斯涌出量等）結合礦井生產的實際情況，選取最優的回采工作面瓦斯抽放方法、采空區瓦斯抽放方法和工作面上隅角瓦斯抽放方法，使煤礦的整體效益最大化。（3）抽采設備的選型：根據礦井開拓方式、井下采掘部署和通風設計確定抽放管路的布置。根據收集的礦山基礎資料，對抽放管道所需的管徑進行計算，再結合進行環境，選取最合適的抽放管徑。根據礦山的基礎資料，對抽放管路的阻力、瓦斯泵流量和壓力進行計算，結合井下具體狀況，確定瓦斯泵的型號，使之既不產生浪費，又能達到瓦斯抽放的需求。 技術路線首先收集有關新疆焦煤集團 XX 煤礦的煤質、地層、瓦斯與地質方面的資料，了解瓦斯抽放的地質背景和采掘工作面的瓦斯抽放系統，查閱相關資料，對瓦斯基礎參數進行計算或預測。然后根據計算得到的參數進行分析，確定抽放方法和抽放設備，并且對該礦瓦斯抽放方法和抽放設備的選取，進行論證。經過論證分析，選取一個具體的設計方案，本設計要包括各煤層瓦斯抽放設計的方法，要做到安全可靠同時又要經濟節約，技術路線圖如圖 。7圖 技術路線圖實習并收集資料瓦斯參數計算或預測確定方案設計瓦斯含量瓦斯儲量瓦斯涌出量抽放年限抽放方法優選 抽放設備選定論證分析計算分析82 礦井概況 礦井位置、交通艾維爾溝礦區位于烏魯木齊市南郊，北距烏魯木齊市 130km 處。礦區自西向東分布有 2130 煤礦、1930 煤礦及 XX 煤礦。礦區東西長 ，南北寬 ～4km，面積50km2。礦區至烏魯木齊市有國道 G314 與省道 S103 相通。南疆鐵路在礦區東南部約22km 處呈東西向通過，礦區鐵路支線由魚兒溝車站延伸，全長 ，修至紅石嶺車站，距礦區 14km，交通較方便。如圖 所示。XX 煤礦位于艾維爾溝礦區的東南部，東南起自 1 勘探線，西北至 7 勘探線北西90m；東南～西北長約 ，北東～南西寬約 ，面積約 。井田中心地理坐標：東經 87176。33′01″；北緯 42176。58′58″。圖 XX煤礦交通位置圖 地層及構造XX 礦區地處天山山系內之山間盆地，呈近東西向狹長條帶分布，南、北、西三面高山圍繞，西高東低，最高 。艾維爾溝自西向東縱穿礦區，溝底海拔標高由西向東由 2435m 逐步降至 1780m；溝兩側為沖積階地，寬 300～800m。在河谷兩側階1890 煤礦9地上有第四系、黃土沉積，植被較發育，南北兩側高山區發育著“V”字型沖溝，溝深坡陡，基巖裸露，植被稀少。井田西高東低，最大高差可達 775m。井田位于艾維爾溝礦區的東南端，出露的地層從老到新為石炭系，三疊系小泉溝組，侏羅系下統八道灣組、三工河組，侏羅系中統西山窯組。石炭系地層在井田東部、西南部都有少量范圍分布，小泉溝組僅在井田東北角有小范圍出露，井田東部及東南部有大面積八道灣組地層分布，三工河組地層在井田西北部有小面積分布，西山窯組在井田西部有大面積分布，在井田中部大部分地層被第四系覆蓋。井田處于斷陷盆地東南端，地層走向略向南彎曲，總體構造形態為向南西傾斜的單斜構造。巖煤層傾角一般 7176?！?25176。，個別露頭及受斷層破壞影響處的巖煤層傾角局部變化稍大外，井田中部巖煤層傾角較東西兩端平緩，深部傾角逐步變陡。井田內走向逆斷層較發育，對煤層造成較大切割破壞的主要為 FF F 5 組斷層，見表 。表 礦區地層表斷層編號斷層性質傾向傾角垂直斷距分布位置 切割破壞煤層情況F32 逆斷層 南傾 50176。～70176。 10～30m 3 線以西 1～2 煤層，上盤及下盤局部無 法利用F41 下 逆斷層 南傾 34176?！?5176。 20～50m 6 線 1～6 煤層，破壞深度逐層加大F41 上 逆斷層 南傾 33176。62176。 15～50m 加 4 線以西 1～5 煤層，破壞深度逐層加大F42 逆斷層 南傾 46176。～62176。 6～40m 6 線以西 4～10 煤層，破壞深度逐層加 大F59 逆斷層 南傾 25176?！?0176。 20～70m 縱貫全井 7～10 煤層，破壞深度逐層加 大F510 逆斷層 南傾 30176。～60176。 40～50m 3 線以東 8～10 煤層，破壞深度逐層加 大F6 逆斷層 南傾 25176。～30176。 0～60 5 線 1～2 煤層，破壞深度逐層變小 煤層與煤質井田內的可采煤層主要集中賦存在侏羅系下統八道灣組地層內，共含煤 18 層，依次編為 1 11 下 、21 、22 、2 下 2 下 5 上 、112 號。鉆孔揭露最大純煤總厚度 (54 號孔)，鉆孔揭露最小純煤總厚度 (加 222 號孔) ，其平均總厚度 ，含煤系數 %。井田內除 1 下 、2 下 2 下 5 上 、112 煤層不可采或零星可采外，其它 12 層均有所分布。其它 12 層煤根據可采范圍的大小，尚可進一步劃分為全部可采、大部可采與局部可采煤層尚可進一步劃分為全部可采、大部可采與局部可采煤層。10井田內可采及局部可采煤層為 112210 煤。井田可采煤層厚度、間距、結構、可采性、穩定性及頂底板巖性等詳見表 。表 主要可采煤層特征表煤 層 夾 矸全區厚度(m) 可采范圍厚度(m)煤層編號 兩極值平均值 兩極值平均值結構 穩定性可采性 層數 巖 性11 0～ （ 51） ～（23） 簡單 極不穩定 局部可采 02 炭質泥巖12 0～ （ 53） ～（42） 簡單 不穩定 大部可采 04 炭質泥巖、泥巖21 0～ （ 52） ～（20） 簡單 極不穩定 局部可采 01 炭質泥巖22 0～ （ 52） ～（50） 中等 穩定 全區可采 04 炭質泥巖、泥巖3 0～ （ 33） ～（21） 簡單 不穩定 局部可采 01 炭質泥巖、細砂巖4 0～ （ 51） ～（37） 中等 不穩定 大部可采 03 炭質泥巖、泥巖、 細砂巖5 0～ （ 64） ～（59） 簡單 較穩定 大部可采 01 炭質泥巖、泥巖、 粉砂巖、粗砂巖6 0～ （ 65） ～（61） 簡單 較穩定 大部可采 03 炭質泥巖、粉砂巖、粗砂巖7 0～ （ 45） ～（37） 簡單 較穩定 局部可采 02 炭質泥巖、泥巖8 0～ （ 39） ～（17） 簡單 極不穩定 局部可采 01 炭質泥巖9 0～ （ 37） ～（16） 簡單 極不穩定 局部可采 02 炭質泥巖、粉砂巖10 0～ （ 42） ～（30） 簡單 較穩定 局部可采 01 炭質泥巖井田內各煤層物理性質和宏觀煤巖類型基本相似。呈黑色，條痕棕黑色～黑色，玻璃光澤～強玻璃光澤，條帶狀結構，層狀構造，斷層附近的煤層，因擠壓多呈鱗片狀、貝殼狀或階梯狀斷口。煤層內生裂隙較發育，局部受構造的影響，可見外生裂隙發育，黃鐵礦薄膜充填。容重 ～，硬度 2～3 級，易碎，混末煤較多，塊煤較少。煤巖組分以鏡煤、亮煤為主，暗煤和絲炭呈條帶狀交互產出。煤巖類型以光亮型、半亮型為主，半暗型、暗淡型較少。煤巖顯微結構多為均一狀。煤巖組分中的有機組分一般以鏡質組為主，惰質組次之，11無機組分以粘土類為主。各煤層顯微煤巖類型基本一致，多屬亮煤型。 礦井開拓、開采情況根據《新疆艾維爾溝礦區總體規劃》確定的一八九〇礦井規劃范圍為：東南起 1 勘探線，西北至 6 勘探線北西 150m 及原南山平硐東部邊界，東北以煤層露頭為淺部境界，西南以推測的 1 號煤層+1300m 底板等高線為深部境界。東南西北走向長 ～，北東 南西傾向寬 ～，面積約 。規劃井田范圍內各煤層深部境界為+1300m 水平，較勘探報告提供的范圍深，規劃將焦煤井采礦證劃定的井田范圍內的 6 線以西約 1000m 走向長度的資源量劃給 1930 平硐開采。礦井井筒北翼+1682m 水平以上 5 號煤層基本已采完，只 15123 工作面剩余約 300米。6 號煤層正在布置回采工作面，其中 161221 工作面已布置完畢，抽采鉆孔也已施工完畢，目前正在進行瓦斯抽采。16122 工作面目前還沒形成回風，正在進行切眼施工工作。井田北部+2線至井田南邊界+1800m 水平以上 6 煤層均不同程度的受到淺部小窯開采影響，井田內除 6 號煤層進行規?；_采，其余各煤層均未規?；_采過。礦井工業場地位于井田東北部，加 4 與 4 勘探線之間的地勢較為平坦的場地內，場地內布置有主、副斜井和斜風井。主、副斜井均沿 6 號煤層頂板布置，主斜井位于加 4勘探線以西 200m，副斜井位于主副井以南并與主斜井平行布置，間距 50m。斜風井位于主斜井西側，與主斜井間距 30m，斜風井沿 5 號煤層頂板布置 。 通風與瓦斯礦井通風系統為分區式，通風方式為機械抽出式。礦井改擴建設計三個進風井和一個回風井，三個進風井分別為主斜井、副斜井和行人進風斜井，四個井筒均位于同一個工業場地內。后期在3勘探以南單翼采區，增加兩個井筒，井筒在3勘探線以南淺部新掘進、回風井。礦井初期四個井筒的服務范圍為整個礦井，服務時間與礦井生產年限同步。后期兩個井筒服務3勘探以南采區，服務年限15a，礦井一水平設計供風量為7500m 3/min。礦井改擴建后新鮮風流由主斜井、副斜井及行人進風斜井進入，經副斜井區段石門車場、+1682m 水平井底車場、到達工作面運輸順槽，沖洗工作面后的乏風經回風順槽，區段回風石門最終從斜風井排到地面。根據地質勘探，井田內各煤層瓦斯成分主要以 CH4 和 N2 為主，瓦斯分帶以氮氣沼氣帶為主，局部地區（深部和地形起伏處等）為沼氣帶。井田內瓦斯含量分布差異性較大，地質構造因素對瓦斯含量的影響比較明顯，在逆斷層、地形起伏處等位置，瓦斯局12部富集。圍巖是炭質泥巖和粉砂巖的部位，瓦斯含量相對較高。在 2022 年，礦井回采15123 工作面期間，工作面瓦斯涌出量為 7～8m 3/min，礦井瓦斯涌出量為18～19m 3/min。 礦井瓦斯災害情況一 XX 原開采深度較淺，瓦斯等級鑒定為瓦斯礦井，隨著開采深度的增加，瓦斯涌出量逐漸增大。根據鄰近礦井一九三〇煤礦、二一三〇煤礦開采情況，一 XX 開采至深部有轉變為煤與瓦斯突出礦井的趨勢，現已完成防治煤與瓦斯突出專項設計。礦井工作面采煤方法采用一次采全高綜合機械化采煤法，采面后部輸送機側瓦斯涌出量遠大于采面煤幫側，造成采面后部輸送機側和采面上隅角出現瓦斯超限現象。礦井15123 工作面在新建瓦斯抽采泵站低負壓系統投入使用前，工作面回風流瓦斯濃度一直較高，上隅角瓦斯超限嚴重影響正常生產。在工作面開采初期，上隅角瓦斯濃度偶爾有超限現象，但從 2022 年 10 月 4 日開始，工作面上隅角瓦斯超限頻繁出現。隨著工作面不斷推進，在工作面回采初期頂板來壓以前，工作面承受的頂板壓力較小，煤體較為完整，瓦斯涌出較少，采取的通風作為唯一的瓦斯治理措施是有效的。但工作面初次來壓以后，隨著采空區跨落面積增加，瓦斯涌出不斷增大，經常出現瓦斯超限現象，采取的瓦斯治理措施已不能解決工作面瓦斯問題，造成工作面停產整頓。133 礦井瓦斯抽放的必要性與可行性 礦井瓦斯來源分析 回采工作面瓦斯涌出量回采工作面的瓦斯涌出量由開采層、鄰近層瓦斯涌出量兩部分組成，其相對瓦斯涌出量按下式計算確定： （31）21Q??采式中 Q1——開采層相對瓦斯涌出量，m ；dt/3?Q ——臨近層相對瓦斯涌出量，m ；2開采層相對瓦斯涌出量按下式計算確定： （32）)(0321 cWMmKQ???式中 K1——圍巖瓦斯涌出系數，取 ；K2——工作面丟煤系數，用回采率的倒數來計算；K3——采區內準備巷道預排瓦斯對開采層瓦斯涌出影響系數；按下式取值： （33）LHK23??式中 L——回采工作面長度；H——巷道煤體瓦斯排放帶寬度，取 18m；m——開采層厚度；M——工作面采高；W0——煤層原始瓦斯含量；Wc——運出礦井后煤的殘存瓦斯含量，取 ；臨近層相對瓦斯涌出量按下式計算確定： （34）???ni iciMmWQ102)(?式中mi——第i鄰近層厚度，m；M——工作面采高，m；W0i——第i 個鄰近層的原始瓦斯含量，m 3/t；Wci——第i個鄰近層殘余瓦斯含量，m 3/t；14ηi—— 第i個鄰近層瓦斯排放率；根據《礦井瓦斯涌出量預測方法》AQ10182022中。值，計算或確定鄰近層的瓦斯排放率。根據經驗，對于緩傾斜煤層受開采采動影響，上鄰近層能向工作面涌出卸壓瓦斯的巖層破壞范圍取100m ；下鄰近層能向工作面涌出卸壓瓦斯的巖層破壞范圍取60m。1上臨近層；2緩傾斜煤層下臨近層；3傾斜急傾斜煤層下臨近層 鄰近層瓦斯排放率與層間距的關系曲線根據公式（32）、（33 ）對開采層瓦斯涌出量進行預測，開采層瓦斯涌出量預測。 1號