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1、焦煤集团九里山矿焦煤集团九里山矿 抽采达标工艺方案设计抽采达标工艺方案设计总工程师： 矿 长： 九里山矿通防科九里山矿通防科二二一一七七年年一一月月焦煤集团九里山矿抽采达标工艺方案设计前前 言言一、概况九里山矿位于焦作矿区东部，太行山南麓，西距市区 18 公里。井田西起 11 勘探线与演马庄矿相邻，东以北碑村断层为界与古汉山井田相连,北起煤层隐伏露头，南抵西仓上断层，井田走向长 4.2-5.3Km，倾斜宽 34.2Km，井田面积 17.5Km2。于 1970 年 7 月开始建井，1983 年 4 月 30 日简易投产，设计生产能力 90 万吨/年，核定矿井生产能力 100 万吨/年。可采煤层为
2、二迭系山西组二 1 煤，煤层赋存较稳定，结构简单，厚度 0.928.13m，平均厚度 5.15m，倾角 918。目前剩余可采储量5900 余万吨，剩余服务年限 40 年。随着矿井开采深度的不断增加，矿井瓦斯涌出量也呈现逐渐增大的趋势，瓦斯问题已对安全生产构成威胁，仅靠通风无法解决回采工作面的瓦斯问题。针对九里山矿瓦斯问题，为确保矿井安全、高效生产，特编制此抽采达标工艺方案设计。二、任务来源根据煤矿瓦斯抽采达标暂行规定第四章 第十八条，通过对矿井通风瓦斯资料的收集、现场调研、实地考察及对矿井生产实际情况进行分析和方案比较，编制抽采达标工艺方案设计。三、设计的主要依据1九里山矿初步设计说明书；2九
3、里山矿勘探报告；3中华人民共和国行业标准矿井抽放瓦斯工程设计规范（MT 5018-96）；4中华人民共和国安全生产行业标准煤矿瓦斯抽采基本指标（AQ 1026-2006）；5中华人民共和国安全生产行业标准煤矿瓦斯抽放规范（AQ 1027-2006）；6中华人民共和国行业标准煤炭工业给水排水设计规范（MT/T 5014-96）；焦煤集团九里山矿抽采达标工艺方案设计7中华人民共和国国家标准煤炭工业矿井设计规范（GB 50215-2005）；8煤矿安全规程；9煤矿瓦斯抽采达标暂行规定10九里山矿其它地质资料和实测资料。四、设计的指导思想1. 在符合有关规程、规范及设计标准且满足使用的前提下，尽可能降
4、低成本，节省工程投资；2. 尽量利用原有的巷道、已有的土地，不占用良田，不增加开拓费用；3. 设备、管材选型留有余地，能满足矿井达到设计能力时的抽放瓦斯量的需求；4. 采用的工艺技术具有先进性，且符合矿井实际。五、设计的主要内容设计的具体内容为：1九里山矿瓦斯赋存情况、抽放瓦斯的可行性及必要性、抽放瓦斯方法的确定、抽放瓦斯量预计等；2瓦斯抽放管网、抽放瓦斯钻场与钻孔参数设计；3抽放瓦斯系统的设备、仪器、仪表及附属装置选型及安装设计；4矿井抽放瓦斯管理及安全措施；5主要设备、材料；6工程投资概算；焦煤集团九里山矿抽采达标工艺方案设计目目 录录前 言 .11 矿井概况 .- 5 -1.1 矿井交通
5、位置.- 5 -1.2 自然地理.- 5 -1.3 井田境界及煤炭储量.- 6 -1.4 矿井地质与煤层赋存.- 7 -1.5 矿井生产情况.- 10 -2 矿井通风及煤层瓦斯 - 12 -2.1 矿井通风方式.- 12 -2.2 煤层瓦斯基础参数- 12 -2.3 预计矿井瓦斯储量及可抽量- 12 -3 瓦斯抽放的必要性和可行性 - 15 -3.1 瓦斯抽放的必要性.- 15 -3.2 瓦斯抽放的可行性.- 18 -4 矿井抽放瓦斯方案与工艺 - 19 -4.1 抽采达标工程布局.- 19 -4.2 抽采达标工程量.- 20 -4.3 矿井接替关系.- 20 -4.4 施工设备及主要器材.-
6、 21 -4.5 进度计划.- 22 -4.6 资金计划.- 23 -4.7 抽放瓦斯方法选择的原则.- 26 -4.8 工作面瓦斯来源构成- 26 -4.9 工作面瓦斯抽放方法- 26 -4.7 矿井预计瓦斯抽采量及抽采效果- 31 -5 瓦斯抽放管网系统.- 34 -焦煤集团九里山矿抽采达标工艺方案设计5.1 规定- 34 -5.2 抽放瓦斯管路选择.- 34 -5.2.2 抽采管路的选择- 35 -6 瓦斯抽放泵站 - 39 -6.1 瓦斯抽放泵- 39 -6.2 瓦斯抽放站场地平面布置及环境保护.- 41 -6.3 瓦斯泵房设备布置.- 41 -6.4 泵房的供电系统及通讯.- 42
7、-6.5 给排水.- 43 -6.6 泵房采暖和通风- 44 -7 组织管理 - 45 -7.1 队伍组织- 45 -7.2 图纸和技术资料.- 45 -7.3 管理与规章制度.- 46 -8 安全技术措施 - 46 -8.1 抽放系统及抽放泵站安全措施.- 46 -8.2 检测、监控系统.- 48 -9 技术经济 - 50 -9.1 编制依据.- 50 -9.2 投资范围- 50 -9.3 费用概算.- 50 -10 矿井瓦斯利用 .- 52 -10.1 瓦斯利用的经济、社会及环境效益.- 52 -10.2 九里山矿井二1煤层气资源量计算结果及评价- 52 -10.3 瓦斯利用的可行性.-
8、53 -10.4 瓦斯的民用及工业利用.- 53 -焦煤集团九里山矿抽采达标工艺方案设计- 4 -1 矿井概况矿井概况1.1 矿井交通位置矿井交通位置焦作矿区位于河南省焦作市，是我国著名的优质无烟煤产地。焦作煤业有限责任公司九里山煤矿位于焦作矿区中部，行政区属焦作市管辖，距焦作市 18km。本井田北部有焦（作）辉（县）公路，南部有焦（作）新（乡）公路和正在建设的济（源）东（明）高速公路，矿井铺设专用铁路线经新（乡）焦（作）待王站编组后输送全国各地。公路四通八达，并可直达郑州、洛阳、新乡、山西晋城等地，乡间简易公路纵横成网，交通十分方便。图 1-1 交通位置图1.2 自然地理自然地理1.2.1
9、地形与地貌特征地形与地貌特征焦作矿区属太行山山前平原和冲积、洪积扇的边缘地带。总体地形平坦，海拔85117m，一般在 95m 左右。全区地势北西高，南东低，地面坡度 38。1.2.2 气象气象据焦作市气象资料，本区属暖温带大陆性半干燥季风气候。春季干燥多风，夏季炎热多雨，秋季阴雨凉爽，冬季寒冷干燥，四季分明。多年平均降雨量594.40mm，日最大降雨量为 151.80mm（1963 年 8 月 8 日）；年最大降雨量为焦煤集团九里山矿抽采达标工艺方案设计- 5 -1107.70mm（1975 年），年最小降水量 248.40 mm（1983 年），降雨多集中在 7、8月份，约占全年降雨量的 4
10、5%。多年平均蒸发量为 2033.50mm，相对湿度 66.25%，绝对湿度 12.89 毫巴。年平均风速 3.10m/s 一般风力 23 级，以西北风和东北风为主，最大风力为 9 级，最大风速 24m/s。最大冻土深度 19cm，冻土期多集中在 12 月份和元月份。1.2.3 水系水系本区属海河流域卫河水系。区内属山前冲、洪积缓倾斜平原，由北向南逐渐下降，地面坡度相对较大，迳流条件较好，无常年性地表水体。区内中部山门河，发源于北部太行山区，以南北方向纵贯全区，河道宽 70200m，河深 57m，河床坡度为 2，该河平时干涸无水，惟雨时有短暂洪流，但未曾出现过洪水溢出河岸现象，据 1956 年
11、 8 月 31 日在白庄附近观测，其洪流量为 5.83m3/s。1.2.4 地震地震据焦作市地震局资料，本区历史上未发生大的破坏性地震。该区地震裂度为 7度，历史上发生过影响本区较大的地震有 7 次（见表 1-1）。表 1-1 地震情况一览表时间地点震级震中裂度地震破坏情况1546.1武陟沁阳一带5.5 级7 度崩山裂屋1587.4.10修武6 级7 度摇塌城垛、鼓楼、碑亭、房舍无数1622.3沁阳一带5 级6 度1737.9.30新乡5.56 度损坏房屋，帐恤有差1967.3.26辉县南村4 级67 度声如沉雷，30%房屋被震裂，并有少数倒塌。1967.11.6辉县高村4 级5 度1978.
12、6.5新乡4.5 级6 度震中有轻微破坏根据国家质量技术监督局发布的“中华人民共和国国家标准中国地震动参数 区划图（GB18306-2001）”，焦作市附近的地震动峰值加速度 g 为 0.10，对应的 基本烈度为度（见表 1-2），其地震设防应为度。 表 1-2 地震动峰值加速度分区与地震基本烈度对照表地震动峰值加速度分区 g0.050.050.10.150.20.30.4地震基本烈度值1.3 井田境界及煤炭储量井田境界及煤炭储量焦煤集团九里山矿抽采达标工艺方案设计- 6 -1.3.1 井田境界井田境界其地理坐标为东经 1132311326，北纬 39173921。井田西与演马庄矿相邻，东以北
13、碑村断层为界与古汉山井田相连；北起煤层隐伏露头，南抵西仓上断层，东西走向长约 5.5km，南北倾向宽约 3.4km，井田面积 18.60km2。1.3.2 煤炭储量煤炭储量九里山矿可采煤层为二迭系山西组二1煤，为中灰低硫优质无烟煤，煤层赋存较稳定，结构简单，厚度 0.928.13m，平均厚度 5.15m，可采性指数为 97.5%。目前剩余地质储量 14208.1 万 t，剩余可采储量 5900 余万 t，剩余服务年限 40 年。1.4 矿井地质与煤层赋存矿井地质与煤层赋存1.4.1 地质构造地质构造受区域构造的控制，井田内主要发育有 NE、NNE 向、NW 向和近 EW 向高角度正断层，大、中
14、型断层主要是 NE、NNE 向和 NW 向。整体为一走向 N40E，倾向 SE 的单斜构造，地层倾角平缓，1015。井田构造以断裂为主，褶曲不发育，局部受断裂影响，形成宽缓的褶曲（图 1-2,1-3）。+-300-400-600-700-500-100-200-300-400+北 碑 村 断 层 70 H=100130m方 庄 断 层70 H=100130m马 坊 泉 断 层H=15mH=38m勘探钻孔西 仓 断 层14-158.4587.9 -472.2916-2 7.9192.75 -296.57N12-65.2594.80 -109.99图 1-2 九里山构造纲要图焦煤集团九里山矿抽采达
15、标工艺方案设计- 7 -Q+RP x1 P sh1322Q+RP x1 P sh1 C t3C b2 O m218-318-118-218-6蒋 村1蒋村 向 斜18-418-7层断正马 坊 泉断 层P s2O mC bC tN43WS43E西 仓 村二1图 1-3 18 勘探线剖面图根据钻孔及巷道揭露，井田内共发育大小断层 67 条，均为正断层。落差大于等于 100m 的断层 3 条，即马坊泉断层、西仓上断层和北碑村断层；落差 50100m 的断层 1 条，即冯营断层；落差 2050m 的断层 1 条，即亮马村断层；落差 520m的断层 3 条，即方庄断层；另外据井下巷道揭露，落差小于 5m
16、 的断层较多，多成组出现，阶梯状或叠瓦状展布，每组中断层与断层间距近乎相等，有些断层只切穿煤层顶板，而不至煤层底板。褶皱构造在井田内虽然表现比较微弱，但发育普遍，按其轴向分为二组，一组是沿煤层走向方向上的波状起伏，其轴向 300330，即北西向褶皱构造。较明显的，西部以一二采区为背斜，东部一一采区为向斜，次一级的微型背向斜间替出现，特别是一二采区东翼背斜构造明显，幅度(K=H/L）较大(k0.2）。另一组是在大断层两盘因牵引作用形成的背向斜，表现比较明显的是马坊泉断层上盘的向斜构造和方庄断层下盘的背斜构造。1.4.2 煤层及煤质煤层及煤质一、煤层一、煤层九里山煤矿含煤地层为石炭系上统太原组、二叠系下统山西组和
