煤矿开采层瓦斯抽采项目可行性研究方案

目录 --------------------------------------------------------------------------------------------- 2 前言 --------------------------------------------------------------------------------------------- 5 第一章矿井概况 ------------------------------------------------------------------------------ 7

1.1矿区概况 -------------------------------------------------------------------------------- 7

1.1.1交通位置 ------------------------------------------------------------------------------ 7

1.1.2地形地貌 ------------------------------------------------------------------------------ 8

1.1.3地表水 --------------------------------------------------------------------------------- 8

1.1.4气象及地震--------------------------------------------------------------------------- 8

1.2地质构造与煤层赋存 ----------------------------------------------------------------- 9

1.2.1地质构造 ------------------------------------------------------------------------------ 9

1.2.2煤层 ----------------------------------------------------------------------------------- 10

1.3 矿井开拓 ----------------------------------------------------------------------------- 15

1.3.1井田境界 ----------------------------------------------------------------------------- 15

1.3.2储量 ----------------------------------------------------------------------------------- 15

1.3.3矿井设计生产能力及服务年限-------------------------------------------------- 16

1.3.4矿井开拓及采煤方法-------------------------------------------------------------- 17

1.4矿井通风 ------------------------------------------------------------------------------- 19 第二章煤层瓦斯基础参数测定----------------------------------------------------------- 21

2.1煤层压力测定 ------------------------------------------------------------------------- 21

2.2煤的孔隙率测定 ---------------------------------------------------------------------- 24

2.3煤的吸附常数测定 ------------------------------------------------------------------- 25

2.4间接法测定煤层瓦斯含量 ---------------------------------------------------------- 25 第三章矿井瓦斯涌出量预测 --------------------------------------------------------------- 28

3.1矿井瓦斯涌出量预测方法 ---------------------------------------------------------- 28

3.2矿井瓦斯涌出量预测 ---------------------------------------------------------------- 29 第四章矿井瓦斯抽放的必要性和可行性论证----------------------------------------- 36

4.1矿井瓦斯储量及可抽量 ------------------------------------------------------------------ 36 4.2瓦斯抽采的必要性 ------------------------------------------------------------------------ 37

4.2.1从瓦斯涌出预测看抽采瓦斯的必要性----------------------------------------- 38

4.2.2从矿井通风能力看抽采瓦斯的必要性----------------------------------------- 38

4.2.3从资源利用和环保的角度看抽采瓦斯的必要性 ---------------------------- 39

4.2.4从突出矿井角度看抽采瓦斯的必要性----------------------------------------- 39 4.3抽采瓦斯的可行性 ------------------------------------------------------------------------ 40 第五章矿井抽放瓦斯方案----------------------------------------------------------------- 41

5.1 工作面瓦斯来源分析--------------------------------------------------------------------- 41 5.2 抽采瓦斯方法选择及抽放量 ----------------------------------------------------------- 41

5.2.1抽采方法 ----------------------------------------------------------------------------- 42

5.2.2矿井抽采量预计-------------------------------------------------------------------- 47 5.3抽放服务年限 ------------------------------------------------------------------------------ 50 5.4建立地面永久瓦斯抽放系统的必要性及可行性 ------------------------------------ 50 5.5矿井瓦斯抽放管网选择与管网阻力计算 --------------------------------------------- 51

5.5.1泵房位置及管路敷设路线-------------------------------------------------------- 51

5.5.2瓦斯抽放管管径计算及管材选择----------------------------------------------- 51

5.5.3瓦斯抽放管管网阻力计算-------------------------------------------------------- 52 5.6瓦斯抽采泵选型 --------------------------------------------------------------------------- 55

5.6.1瓦斯抽采泵的选型原则----------------------------------------------------------- 55

5.6.2瓦斯抽采泵流量-------------------------------------------------------------------- 55

5.6.3瓦斯抽采泵压力及工况下流量-------------------------------------------------- 55

5.6.4抽采泵选型-------------------------------------------------------------------------- 57 5.7矿井抽采瓦斯系统主要附属设施 ------------------------------------------------------ 57 5.8管路安装与防腐 --------------------------------------------------------------------------- 58 5.9抽采瓦斯泵站 ------------------------------------------------------------------------------ 59

5.9.1抽采泵站场地与建筑-------------------------------------------------------------- 59

5.9.2泵站供电系统----------------------------------------------------------------------- 59

5.9.3泵站辅助设施----------------------------------------------------------------------- 61 5.10抽采瓦斯管理 ----------------------------------------------------------------------------- 62 5.11安全 ----------------------------------------------------------------------------------------- 64 5.11技术经济 ----------------------------------------------------------------------------------- 65

5.11.1机构设置及人员配备 ------------------------------------------------------------ 65

5.11.2投资---------------------------------------------------------------------------------- 65 第七章结论及建议-------------------------------------------------------------------------- 67

前言

瓦斯灾害长期以来，一直是威胁煤矿安全生产和影响企业经济效益的重要问题。瓦斯赋存、涌出和防治技术的研究一直是我国煤矿，特别是高瓦斯和突出矿井的重要课题。近年来，随着开采深度的延深及开采强度的加大，低瓦斯矿井的瓦斯问题也日益突出。尤其是少数低瓦斯矿井存在高瓦斯区，由于对瓦斯异常涌出及局部积聚疏于防范，导致瓦斯恶性事故时有发生，给国家和人民的生命财产造成不可挽回的损失，新疆近几年发生的重大瓦斯伤亡事故，教训触目惊心。目前，矿井（包括低瓦斯矿井）瓦斯研究工作，日益受到安全监管部门和企业干部、职工的重视。

新疆天发西山矿业有限责任公司西山煤矿，原隶属于天发西山矿业有限责任公司，现隶属于黑龙江龙煤矿业集团有限责任公司，目前矿井正处于建井阶段。为配合矿井设计部门进行矿井可行性研究及初步设计，该公司委托煤炭科学研究总院沈阳研究院（原抚顺分院，以下简称沈阳研究院）完成“新疆西山煤矿瓦斯抽采可行性研究报告”项目，经过现场和实验室测试与研究，已完成了合同项目的全部研究内容，并完成项目研究报告。

在项目测试和报告编写过程中，得到了新疆西山煤矿有关领导和工程技术人员的大力支持，在此表示衷心的感谢！

主要编制依据：

1、国家安全生产监督管理总局《煤矿安全规程》（2010）。

2、国家安全生产监督管理总局《矿井瓦斯涌出量预测方法》（AQ1018-2006）。

3、国家安全生产监督管理总局《煤矿瓦斯抽放规范》（AQ1027-2006）。

4、国务院关于预防煤矿生产安全事故的特别规定（国务院令446号）。

5、中煤国际工程集团武汉设计研究院完成的《新疆天发西山矿业有限责任公司西山煤矿改扩建可行性研究报告》。

6、煤矿提供的其它资料、现场调查了解收集的资料。

第一章矿井概况

1.1矿区概况

1.1.1交通位臵

龙煤矿业集团有限责任公司新疆西山煤矿(以下简称西山煤矿)位于乌鲁木齐西山，东距乌鲁木齐市16km，行政区划隶属乌鲁木齐县管辖。矿区紧邻乌鲁木齐西山沥青公路，乌市～本矿有城市公交车。交通条件十分便利。井田中心地理坐标：东经87°07′10″,北纬43°39′09″。矿区交通位臵详见图1-1所示。

图1-1 西山煤矿交通位置图

1.1.2地形地貌

井田位于天山北坡，属低中山丘陵地形。海拔+960～+1184.80m，相对高差220m。本区大体可分两个部分，北部为尖峭的山脊地形，主要由北东东～南西西向的西山窑组和部分头屯河组地层组成；南部为剥蚀残余台地地形，主要由第四系砾石、坡积物、风成黄土和亚砂土组成。

1.1.3地表水

井田内无大的地表水体，仅在东界外1km发育有一条常年流水的大泉河，河水流量为0.3015～0.1473m3/s。在井田外西部4km处发育有常年流水的小泉河，其河水流量为0.1217～0.1369m3/s。井田内东部发育有一条间歇性水流。

1.1.4气象及地震

本地区属中温带大陆性干旱气候，冬季严寒，夏季炎热。全年最冷在12月至翌年3月，最低气温-20?左右，每年7～8月气温最高，平均在+20?以上。年降水量276mm左右，年蒸发量一般为2143mm。每年10月下旬上冻，3月下旬～4月份开始解冻，最大冻土深度最深达1m。本区风向以西南风为主，秋冬季风大，最大风速2.9m/s，一般风速1.2～2.00m/s。

本区地震烈度为8度，属地震预测区。

1.2地质构造与煤层赋存

1.2.1地质构造

一、地层

井田位于天山北麓准噶尔盆地南缘，发育的地层主要为中侏罗统西山窑组地层及第四系。

1、侏罗系中统西山窑组（J2x）

该组地层根据含煤情况、岩性及岩相特征，共划分三个段，即：下段（J2x1）、中段（J2x2）、上段（J2x3）。地层总厚为600m。

（1）下段（J2x1）

该段地层为一套湖泊相、湖滨相、泥炭沼泽相沉积。岩性以灰绿、浅黄、灰黑色细砂岩、粉砂岩、中砂岩、泥岩和煤层为主，夹薄层炭质泥岩及菱铁矿透镜体，泥岩中富含植物化石。为井田主要含煤段，地层厚度为152m。共含煤12～18层。

（2）中段（J2x2）

该段地层为一套浅水湖相、浅三角湖相沉积。上部岩性以灰绿色粉砂岩、泥岩夹煤线、细砂岩为主，下部以中粗砂岩为主，夹一些薄煤层，地层厚275m，含煤12层，均为不可采煤层。

（3）上段（J2x3）

出露于井田北部之外，为一套湖泊相、浅水湖相沉积。岩性以黄绿色、灰绿色中、细砂岩、粉砂岩为主，夹泥岩、煤线。地层总厚173m。

2、第四系（Q3+4）

上更新统（Q3）主要分布于井田南界边缘，其岩性为洪积而成的亚砂土、亚粘土及砾石层，起伏不整合于基岩上，地层厚一般小于10m。Q4为河床砾石及亚粘土，厚3m～5m。

二、构造

井田位于西山单斜构造带中部，基本为一向北倾斜的单斜构造，地层倾角45°～84°。由浅而深渐陡。

由于井田南部发育两条区域性大断裂F1、F2，因此伴生的小断层较为发育。

1.2.2煤层

一、开采煤层

本井田内含煤地层为中侏罗统西山窑组下段(J2x1)，含煤18层，总厚32.90m，含煤系数为5％，其中含可采及局部可采煤层10层，自下而上依次为B7、B8、B10、B11、B12、B13、B14、B15、B16、B17～18，可采总厚23.72m。

（1）B7煤层：为主采煤层之一，煤层厚度5.40m～11.335m，平均厚为8.01m，属厚～特厚煤层，全区可采，发育较为稳定，煤层结构为较简单型，夹1层夹矸。顶板岩性东部以粉砂岩、泥岩为主，西部变粗，以细砂岩为主。底板以泥岩为主，夹粉砂岩。

（2）B8煤层：为主采煤层，煤层厚3.96m～8.13m，平均厚度5.20m，属厚煤层，全区发育较稳定，全区可采，煤层结构多为较简单结构，含夹矸1～2层。顶板以泥岩为主，局部细、粗砂岩。底板以中、细砂岩为主，夹泥岩、粉砂岩。