1、 目 录1 井田概况 .11.1 交通位置 .11.2 地形地貌 .21.3 气象及地震 .21.4 地质构造 .21.5 煤层 .31.6 煤炭地质储量、采区生产能力及服务年限 .51.7 矿井开拓及采煤方式 .51.8 矿井通风方式及瓦斯涌出情况 .62 煤层瓦斯基础参数 .82.1 瓦斯基础参数分析 .82.2 矿井瓦斯储量 .83 瓦斯抽放的必要性和可行性 .93.1 瓦斯涌出量预测 .93.2 瓦斯抽放的必要性 .93.3 瓦斯抽放的可行性 .104 矿井抽放瓦斯方案与工艺 .134.1 瓦斯治理规划的指导思想 .134.2 瓦斯治理规划的总体思路 .144.3 工作面抽放瓦斯方法选
2、择 .144.4 矿井抽放瓦斯量预计 .164.5 抽放服务年限与抽放规模 .174.6 建立地面永久瓦斯抽放系统的必要性及可行性 .175 瓦斯抽放管网系统 .195.1 抽放瓦斯泵房位置及管网敷设路线 .195.2 抽放瓦斯管路选择 .205.3 瓦斯抽放泵选型 .225.4 管路敷设要求 .245.5 管路安装 .255.6 附属装置 .265.7 矿井抽放瓦斯系统主要附属设施 .286 瓦斯抽放泵站 .296. 1 瓦斯抽放站场地平面布置 .296.2 瓦斯抽放泵站建筑及环境保护 .296.3 瓦斯泵房设备布置 .306.4 泵房的供电系统及通讯 .306.5 给排水 .316.6 泵
3、房采暖和通风 .327 瓦斯抽采安全技术措施 .347.1 抽采系统安全措施 .347.2 抽采泵站安全措施 .347.3 低浓度瓦斯管道输送安全保障措施 .367.4 安全管理措施 .387.5 检测、监控系统 .388 抽放瓦斯管理 .408.1 队伍组织 .408.2 图纸和技术资料 .408.3 管理与规章制度 .418.4 常用记录和报表格式 .429 瓦斯的综合利用 .449.1 瓦斯抽采的综合利用及评价 .449.2 瓦斯利用的可行性 .44- 1 -前 言一、概况神华集团新疆能源有限责任公司乌东煤矿井田位于乌鲁木齐东北部，距乌鲁木齐市 34km，北距米东区 13km，行政区划隶
4、属乌鲁木齐市东山区。该矿现在开采的煤层有 B1-2、B 3-6，其煤层瓦斯含量各不相同。随着各煤层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，且仅靠通风来解决回采工作面的瓦斯问题也不太合理。鉴于乌东煤矿的瓦斯问题已对矿井安全生产构成威胁，为确保矿井安全、高效生产，经研究决定，建立地面永久抽放瓦斯系统，对邻近层及采空区的瓦斯进行综合抽放，以降低工作面回风流及上隅角中的瓦斯涌出量，确保正常开采。二、任务来源煤炭科学研究总院沈阳研究院受神华新疆能源有限责任公司的委托，承担了乌东北采区煤矿瓦斯抽放系统工程设计任务。沈阳研究院设计人员认真研究和分析了乌东煤矿北采
5、区煤层的赋存及开拓开采情况后认为：乌东煤矿完全具备建立地面永久性抽放瓦斯泵站的条件，同意承担该矿瓦斯抽放工程设计任务，并签订了乌东煤矿北采区煤层瓦斯抽放系统工程设计合同书。通过对乌东煤矿通风瓦斯资料的收集、周密细致的现场调研、实地考察以及对矿井生产实际情况进行充分分析、论证和技术方案比较，提出了乌东煤矿北采区煤层瓦斯抽放工程设计。三、设计的主要依据1乌东煤矿初步设计说明书；2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） ；3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） ；4中华人民共和国安全生产行业标准煤矿瓦斯抽放规范 （AQ 1
6、027-2006） ；5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） ；6中华人民共和国国家标准煤炭工业矿井设计规范 （GB 50215-2005 ） ；- 2 -7 煤矿安全规程 ；8乌东煤矿提供的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、设计的主要内容本次设计主要包括瓦斯抽放系统工程设
7、计说明书 、 瓦斯抽放系统工程主要设备和材料清册 、 瓦斯抽放系统工程设计预算书和瓦斯抽放工程图纸等四部分。设计说明只做原则性的简要说明，施工图纸则是本次设计工作的重点，作为瓦斯抽放工程的主要依据。设计的具体内容为：1乌东煤矿瓦斯赋存情况、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地面永久抽放瓦斯泵房土建工程设计；3瓦斯抽放管网、抽放瓦斯钻场与钻孔参数设计；4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；5地面抽放瓦斯泵站总平面布置、供电、给排水、通讯及安全监测辅助设施；6抽放瓦斯管理及安全措施；7主要设备、材料清册；8工程投资概算；9安装及施工图纸绘制。11
8、 井田概况1.1 交通位置井田位于乌鲁木齐东北部，距乌鲁木齐市 34km，北距米东区 13km，行政区划隶属乌 鲁 木 齐 市 东 山 区 。 地 理 坐 标 ： 东 经 ： 8740 53 8747 57 ； 北 纬 ： 4353 06435630。铁路方面在碱沟、铁厂沟均有铁路专用线与兰新线接轨，通过铁路可直达鸿雁池电厂、玛纳斯电厂、石河子市、库尔勒市、区外甘肃酒泉等。公 路 方 面 有 沥 青 路 与 乌 (乌 鲁 木 齐 ) 奇 (奇 台 )公 路 （216 国道）相 接 ， 并与吐乌大（吐鲁番乌鲁木齐大黄山）高等级公路相接，交通十分方便。矿井交通位置见图 1-1。图 1-1 乌东煤矿
9、位置示意图21.2 地形地貌井 田 位 于 准 噶 尔 盆 地 南 缘 ， 属博格达北麓的山前丘陵带，地势南高北低，地 表 标 高+739.2 +934.0m，最大相对高差 130m，一般高差为 60m。小型沟谷纵横交错，大型沟谷以南北走向为主，区内地层出露甚少，大部分为第四系黄土及亚砂土覆盖。由于区内煤炭开采历史悠久，因此形成的采空区地表塌陷坑多有发育，据粗略统计平均每百米一个塌陷，每 200m 一个矿井井口。因此区内地貌最大特征，就是千疮百孔， 地 表植 被 稀 少 。 区内水系的发育受南部山岳的控制，主要沟谷自西向东有八道湾河、碱沟、芦草沟、铁厂沟，均发源于博格达山北麓，补给主要为雨雪洪
10、水及泉水。目前，井田内的几条沟基本干枯，只在每年冰雪融化时有一定量的水，雨季有时发洪水。1.3 气象及地震井田位于准噶尔盆地南缘，南邻博格达山，顶峰长年积雪，北靠戈壁，属大陆性干旱 半干旱气候，但由于气候垂直分带的制约，形成的小气候也常波及本区。据米泉市气象站资料，历年月平均气温最高 27，最低-18.8，最高极值 41.9，最低极值-31.8 ，日温差在 10以上，年温差在 50以上，最大达 70。年降雨量一般在141.2 276mm，日最大降雨量 54.6mm，而蒸发量却高达 1931 2448.4mm 以上。10月开始冰冻，翌年 3 月解冻，冰冻期长达 6 个月，冻土深度 100 120
11、cm，最大达130cm，积雪厚度最大 34cm。风力不大，最小风速为 0.7m/s，最大 18m/s，多出现在12 月份，风向以北西 南东为最多。井田位于准噶尔盆地南缘地震带上，地震活动较为频繁，据新疆地震局发布的资料，自 1934 年以来，邻近区域已发生大于 Ms4.7 级的中强震 6 次，小的地震经常发生，本区是新疆地震多发区之一，其地震动峰值加速度为 0.20g，地震抗震设防烈度为 8 度。1.4 地质构造井田位于准南煤田东南段，区域内发育有石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系及第三系、第四系地层。井田内出露地层分布于八道湾向斜的南、北两翼，原铁厂沟煤矿位于八道湾向斜北翼（七道湾背斜南
12、翼） ，原碱沟、原小红沟、原大洪沟煤矿位于八道湾向斜南翼。井田内出露地层由老至新有：侏罗系下统三工河组（J 1s） 、侏罗系中统西山窑组（J 2x） 、头屯河组（J 2t）和第四系（Q ） ，侏罗系中统头屯河组构成了八道湾向斜的核部地层。3八道湾向斜南、北两翼，八道湾向斜在井田中部通过，轴向 3065，轴面南倾。向斜南翼为一向北北东倾斜的陡倾斜单斜，倾角 8389，东部倾角略缓于西部。向斜北翼为一向南东倾斜的单斜构造，倾角东缓西陡，倾角 4351。沿八道湾向斜轴一线发育一组北西向具右旋扭动的平推断层，以及与之派生的北东向走向逆断层（f 3-1、f 3-2、f 3-3、f 3-4、f 3-5、f
13、 3-6、f 3-8） 。对井田有直接影响的断层有三条（f 3-4、f 3-5、f 3-6） ，其余断层对井田影响不大。平推断层以 400800m 间距呈北东东向雁行排列，走向长 150300m，个别长达 1km 左右。井田断层特征见表 1-1。表 1-1 井 田 断 层 特 征 表断层编号 位置走向长(m) 性 质 走向 倾向、倾角断距（m）备 注f3-1 14 与 15 线之间，向斜轴北侧 100 逆冲断层 245 15560 60f3-2 L17 线南端，向斜 轴部 300 平推断层 335 24561 15f3-3 L18 线南端，向斜 轴处 150 逆冲断层 220 31065 30
14、对井田无影响f3-4 向斜北侧，19-22 线处 500 逆断层 53 3235269 42f3-5 19 线南部 1100 平推断层 30325 23581 平推最大 60f3-6 22-23 线南部 1000 平推断层 310 23567 平推 40对井田有影响f3-8 L24 与 25 线间的向斜南翼 300 平推断层 320 230-2355258 平推最大 20对井田无影响1.5 煤层北采区主要开采八道湾向斜北翼煤层，含煤地层是中侏罗统的西山窑组，地层总厚度 762.65m。含煤层数多，共 47 个层（号）计 50 层（组） ，煤层总厚 164.29m，含煤系数 21.54%，按煤层
15、有益厚度 132.15m 计，含煤系数为 17.33%。可采煤层有B39、B 37、B 36、B 32-33、B 31、B 30-1、B 28-29、B 24-27、 B20、B 19、B 18、B 17、B 16、B 15、B 14-2、B 14-1、B 14、B 13、B 12、 B9、B 8、B 6-1、B 5-6、B 3-4、B 1-2 等计 25 个层（组） 。煤层总厚4141.73m，有益厚度 115.41m，其中：主要可采煤层有 B32-33、B 31、B 24-27、B 20、B 19、B 18、B 17、 B16、B 15、B 14-1、B 9、B 8、B 6-1、B 5-6
16、、B 3-4、B 1-2 等计 16 个层（组） ，煤层总厚 122.60m，有益厚度 102.56m，可采厚度 100.18m，可采煤层总厚占全区煤层总厚的 74.62%。主要开采 B1-2 号煤层和 B3-6 号煤层。(1) B1-2 号煤层：俗称南大槽，上距 B3-4 号煤 48.5985.67m，平均 75.09m，层间距西大东小，但变化不大。在穿过本煤层的 84 个钻孔中，17 个孔未见顶板，全部可采，为稳定的巨厚煤层。煤层总厚 12.0252.31m，平均总厚 28.47m，有益厚度11.7939.26m，平均 27.14m，可采厚度 27.06m，煤层厚度由西向东增厚，规律明显。
17、煤层结构从简单到复杂，含夹矸 017 层，西部结构较简单，含夹矸 15 层，东部复杂，含夹矸 710 层。单层矸石厚度一般较小，在 0.50m 以内，夹矸的总厚一般13m，个别较大的有 12m（据 21-08 孔资料） 。该煤层有煤类单一，煤质变化简单，属全区可采的稳定型巨厚煤层。(2) B3-6 号煤层：俗称北大槽，为巨厚煤层，煤层厚度大，结构复杂，层位厚度均稳定，总厚 27.88m，有益厚度 19.43m，向东部厚度增大，规律明显。煤层组合独具特征，是区内良好的标志层，根据煤层组合特征可划分两个分层：a. B3-4 号煤层：上距 B5-6 号煤层 0.3521.45m，平均 5.00m，层
18、间距是西大东小。在穿过本煤层的 72 个钻孔中，L20-04 孔为采空区， 23-16 孔未见顶板，红 2 孔厚度0.97m，不可采，西界的 14 线不可采，14-02 孔尖灭。煤层总厚 07.63m，平均厚度3.76m，有益厚度 07.06m，平均 3.50m。如果除西部不可采区段则可采厚度 3.76m，煤层厚度是东厚西薄直到不可采、尖灭，煤层结构简单到复杂，最多夹矸 5 层，单层厚度在 0.30m 以内。b. B5-6 号煤层：上距 B6-1 号煤层 0.4944.60m，平均是 12.65m，层间距由西向东逐渐缩小，至 23 线时，则与 42 号煤层的间距多在 1.00m 以内，进而组合
19、在一起，规律性明显。在穿过本煤层的 68 个钻孔中，全部可采（另有 7 个钻孔打穿其中一层煤） ，为稳定的巨厚煤层。煤层总厚度 13.1026.10m，平均 19.63m，有益厚度9.7921.78m，平均 16.20m，可采厚度 15.94m。煤层稳定，层位连续性好，厚度由西而东增厚，煤层结构从简单到复杂，含夹矸 215 层，一般 58 层，单层夹矸厚度偏小，一般在 0.30m 以内。B 5-6 与 B3-4 号煤之间为灰色、灰黑色泥岩、粉砂岩，厚度0.268.20m，平均 2.00m，2024 线两层间距多在 2.006.00m，分层清楚，西部两层间距均在 1.00m 以内，15-06 孔
20、仅为 0.26m，L18-03 孔则不能分层。B 5-6 与 B3-4 号煤5层厚度相差不大，均在 6.009.00m 之间，夹矸特征近似，含夹矸 07 层，一般 13层，单层夹矸厚度不大，多在 0.30m 以内，仅少数超过 1m。总体看 B3-6 号煤层煤类单一，煤质变化简单，属全区可采的稳定型巨厚煤层。八道湾向斜北翼可采煤层特征详见附表 1。1.6 煤炭地质储量、采区生产能力及服务年限矿井设计资源/储量是指矿井工业资源/储量减去设计计算的断层煤柱、露头防水煤柱和井田境界煤柱等永久保护煤柱损失量后的资源储量。矿井设计储量减去工业场地、风井场地和主要井巷煤柱的煤量后乘以采区回采率为矿井设计可采
21、储量。经计算，截止到 2007 年底，乌东煤矿尚有工业资源/储量 1158.05Mt，可采储量693.68Mt，其中一水平 343.78Mt，矿井北采区设计可采储量见表 1-4。北采区服务年限为 82.5a，其中一水平服务年限 40.9a。 表 1-4 矿井向斜北翼设计可采储量表 单位：Mt水平（m） 矿井工业储 量 永久煤柱 矿井设计 储量 保护煤柱 开采损失 设计可采 储量+650 以上 105.57 105.57+650-+600 56.80 25.15 31.65 1.18 6.98 23.49一水平+600-+400 222.71 8.41 214.30 10.48 48.99 15
22、4.83二水平+400-+200 218.04 20.03 198.01 16.72 43.76 137.53合计 603.12 159.15 443.96 28.39 99.73 315.841.7 矿井开拓及采煤方式1.7.1 矿井开拓方式矿井工业广场选择在原铁厂沟选煤厂东南侧，矿井开拓采用集中出煤分区开拓的方式，井田划分为 2 个开采水平，一水平标高为+400m，二水平标高为+200m 。将整个井田划分为三个采区，原铁厂沟井田划分为北采区，原大洪沟、小红沟井田划分为南采区，原碱沟井田划分为西采区。在矿井工业场地内布置主、副斜井 1 对。其中：主斜井倾角 16，铺设胶带输送6机，担负矿井联
23、合技术改造后的集中提煤任务。副斜井在主斜井的西侧，相距 40m，倾角 22，采用单钩串车提升，担负矿井北、南采区的辅助提升任务。西采区的辅助提升任务由原碱沟场地的副斜井担负。1.7.2 开拓巷道布置（1）+400m 水平辅助运输石门和 +400m 水平胶带输送机石门为实现分区开拓、集中运煤和排水的目的，设计在主、副斜井落底+400m 水平后，布置+400m 水平辅助运输石门和+400m 水平胶带输送机石门，沟通八道湾向斜的南、北两翼，+400m 水平辅助运输石门和 +400m 水平胶带输送机石门直接与南采区下部车场形成对接（南采区内的采区工程，作为原小红沟煤矿的水平延深工程的一部分，由现生产矿
24、井负责完成） ，分别担负南采区和西采区的主、辅运输任务。（2）+400m 水平西翼集中胶带输送机运输巷和 +400m 水平西翼集中辅助运输大巷西采区与+400m 水平辅助运输石门和 +400m 水平胶带输送机石门间距离约 4km，为实现矿井分区开拓、集中运煤和排水的目的，需向西采区布置集中运输大巷，考虑到西采区瓦斯含量高，单巷施工长约 4km，通风也不易解决，在采取机、轨分设后巷道断面也可大大减小，有利于的巷道维护，因此西翼集中运输大巷采用机、轨分设的方式，即分别布置+400m 水平西翼集中胶带输送机运输巷和+400m 水平西翼集中辅助运输大巷，分别担负西采区的主运输和大件设备运输任务。在+4
25、00m 水平辅助运输石门和+400m 水平胶带输送机石门与 B21-25 煤层和 B20 煤层的见煤位置处，沿 B21-25 煤层和 B20 煤层向西分别布置+400m 水平西翼集中胶带输送机运输巷和+400m 水平西翼集中辅助运输大巷，与西采区下部车场形成对接（西采区内的采区工程，作为原碱沟煤矿的水平延深工程的一部分，由现生产矿井负责完成） ，+400m 水平西翼集中胶带输送机运输巷和+400m 水平西翼集中辅助运输大巷的坡度为3，并且每隔 500m 左右布置一个联络巷。各采区单独布置回风井，不设回风大巷。1.7.2 北采区位置北采区（原铁厂沟井田）煤层倾角 43 51，该区走向长 6km，该采区为一双翼采区，主、副斜井井筒兼作采区上山，西翼走向长 1.9km，东翼走向长 4.1km。小槽煤开采上限标高暂定为+650m，大槽煤开采上限标高暂定为+600m 。1.8 矿井通风方式及瓦斯涌出情况
