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青海门源人头沟第一煤矿有限公司人头沟煤矿瓦斯抽采系统方案设计青海煤矿设计研究院2012年04月16日青海省门源县人头沟煤矿瓦斯抽采系统方案设计2参加设计人员名单序号专业姓名职称签名1通风赵宏博高级工程师2采矿赵西锦高级工程师3通风温树民工程师4安全计小鹏高级工程师5安全李全政工程师6机电卞广清高级工程师7机电闫博高级工程师8机电周忠祥助理工程师8机电姚京栋助理工程师9土建沈志宏助理工程师10测量王润生高级工程师11经济李超群经济师注册造价师12经济李立平经济师注册造价师青海省门源县人头沟煤矿瓦斯抽采系统方案设计3参加审定人员名单姓名职务/职称赵西锦总工程师/高级工程师单玉昆院长/高级工程师孙留和高级工程师青海省门源县人头沟煤矿瓦斯抽采系统方案设计I目录前言………………………………………………………………….1第一章设计依据………………………………………………………2第二章矿井概述………………………………………………………3第一节矿井基本概况…………………………………………………3第二节煤层赋存及瓦斯情况…………………………………………4第三节采区布置与采煤方法…………………………………………6第四节矿井通风与瓦斯………………………………………………6第三章抽放瓦斯设计参数……………………………………………8第一节煤层瓦斯基本参数……………………………………………8第二节矿井瓦斯储量…………………………………………………10第三节矿井应抽瓦斯量………………………………………………11第四节矿井抽放规模…………………………………………………12第四章抽放方法设计…………………………………………………13第一节瓦斯来源分析…………………………………………………13第二节抽放方法选择…………………………………………………13第三节抽放工艺及参数………………………………………………15第四节抽放钻孔施工设备选型………………………………………21第五章抽放管路系统的选型计算……………………………………22第一节抽放管路系统计算……………………………………………22第二节抽放瓦斯管路的附属装置……………………………………24青海省门源县人头沟煤矿瓦斯抽采系统方案设计II第三节瓦斯抽放管路敷设的基本要求…………………………………25第六章瓦斯抽放泵选型计算……………………………………………27第一节瓦斯泵流量计算…………………………………………………27第二节瓦斯泵抽放负压计算……………………………………………27第三节瓦斯抽放泵选型…………………………………………………28第七章抽放泵站工程……………………………………………………32第一节抽放泵站位置及抽放站房屋……………………………………32第二节泵站地面设备……………………………………………………33第三节泵站管理安装……………………………………………………35第四节泵站供电…………………………………………………………36第五节泵站瓦斯监测及抽放参数测定…………………………………37第八章投资概算及人员组织……………………………………………38第一节投资概算…………………………………………………………38第二节机构组织和人员配备……………………………………………40第九章主要安全措施……………………………………………………41青海省门源县人头沟煤矿瓦斯抽采系统方案设计III前言为切实贯彻落实“以风定产、监测监控、先抽后采”的瓦斯治理十二字方针，加强瓦斯治理技术管理，保证煤矿安全工程的投入，防止瓦斯事故，根据《中华人民共和国安全生产法》、《煤矿安全规程》、《煤矿瓦斯抽放规范》等有关安全生产的法律、法规的规定，为提高煤矿本质的安全度和安全管理水平，降低风险，预防事故的发生，保护煤矿职工的安全和健康，为了达到安全管理的标准和有关法规标准对高瓦斯矿井瓦斯抽放的要求，对其地面固定抽放系统进行初步设计。青海省门源人头沟第一煤矿位于门源县西南10Km处，隶属于门源县青石嘴镇管辖，其地理坐标为：东经101˚32′09〞～101˚32′37，北纬37˚21′20〞～37˚21′36〞在所圈定的井田范围内，井田走向长450m，倾斜宽600m，面积为0.27Km²。本设计是依据国家有关安全生产的法律、法规、青海煤矿设计院设计的《青海门源人头沟一矿煤矿安全专篇说明》，根据建设单位提供的相关资料，并结合现场勘测取得的资料编制而成。本方案由于受设计时间限制，其深度与相关的安全技术标准、规程、规范的要求相比，还需要进一步完善。建议在建设和安装施工过程中完善、补充相关内容，落实有关安全技术及管理措施，确保工程建设的安全。本次设计由设计组集体完成。受设计人员经验和水平的限制，本次设计如有许多不当之处，敬请批评指正。青海省门源县人头沟煤矿瓦斯抽采系统方案设计IV第一章设计依据（一）设计依据1.《中华人民共和国安全生产法》；2.《中华人民共和国矿山安全法》；3.《煤矿安全监察条例》；4.《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知》国发〔2010〕23号；5.《国务院关于坚持科学发展安全发展促进安全生产形势持续稳定好转的意见》国发〔2011〕40号；6.《国家能源局关于印发煤矿企业瓦斯防治能力评估管理办法和基本标准的通知》（国能煤炭〔2011〕414号）；7.《关于进一步健全煤矿瓦斯综合治理工作体系建设工作机制的通知》煤安监司办〔2012〕11号；8.《2012年煤矿安全工作要点》煤安监办〔2012〕3号9.《国家煤矿安监局关于深入贯彻落实国办发〔2011〕26号文件精神进一步加强煤矿瓦斯防治监管监察的通知》煤安监技装〔2011〕22号；10.《国家煤矿安监局关于开展防治煤与瓦斯突出专项监察的通知》煤安监技装〔2011〕16号；11.《国家安全监管总局国家煤矿安监局关于进一步加强煤与瓦斯突出防治工作的通知》安监总煤装〔2010〕154号；12.《矿井瓦斯抽放管理规范》（煤安字[1997]第189号）；13.《矿井瓦斯抽放规范》（AQ1027—2006）；14.《矿井抽放瓦斯工程设计规范》（GB50471-2008）；青海省门源县人头沟煤矿瓦斯抽采系统方案设计V15.《防治煤与瓦斯突出规定》（2009）；16.《煤矿安全规程》（2011）；17.《煤矿瓦斯抽放基本指标》（AQ1026—2006）；18.《门源县人头沟第一煤矿技术改造初步设计》；29.《门源县人头沟第一煤矿生产矿井地质报告》；20.门源一煤矿采掘工程平面图（1:2000）（2010）；21.瓦斯抽采专项设计委托书；22.门源县人头沟第一煤矿提供的资料；附件一钻孔施工技术安全措施附件二抽放钻孔封孔附件三抽放瓦斯量监测方法附件四瓦斯抽放组织管理附件五钻机操作规程附件六抽放瓦斯观测工作业操作规程附件七抽放瓦斯泵司机作业操作规程附件八瓦斯抽放工职责附图1瓦斯抽放泵房位置示意图附图2瓦斯泵房布置图附图2－1瓦斯泵房平、立面图附图3放空管安装图附图3－1放空管拉线装置安装图附图3－2放空管遮雨帽制造图附图4瓦斯泵供水水池平、剖面图附图5供电系统示意图附图6瓦斯泵房配电照明平面布置图附图7抽放系统安装示意图青海省门源县人头沟煤矿瓦斯抽采系统方案设计VI第二章矿井概况第一节井田概况一、位置与交通青海省门源县人头沟第一煤矿位于门源县城西南方向10km处，行政区划隶属门源县青石嘴镇管辖。人头沟煤矿交通较方便，矿区有简易公路抵达门源县城，距227国道（西）宁张（掖）公路15Km，由此通往各地。227国道公路畅通，距省会西宁148km。二、井田范围人头沟煤矿地理坐标为：东经101°32′09″~101°32′37″，北纬37°21′20″~37°21′36″，面积0.27km2，开采标高+3000～+2700m，拐点坐标如表1.1-1：表1.1-1人头沟煤矿拐点坐标表拐点编号XY14136650.003448890.0024136156.0034458890.0034136540.0034459570.0044136166.0034459464.00矿井面积：027km2开采标高：+3000～+2700m三、矿井资源储量人头沟煤矿保有资源储量53.65Mt，计生产能力为6Wt/a，服务年限为3.25a。四、地形地貌青海省门源县人头沟煤矿瓦斯抽采系统方案设计VII矿区为构造侵蚀中低山地形，山脉走向为东北向，与区域构造线方向一致，区内海拔+3100～+3028m，相对高差78m。五、气象该区属于青藏高原寒温湿润气候，年平均气温1℃。六、矿井概况本矿井为开拓方式为立井开拓。现有混合井和回风井两个井筒。混合井为立井，井深220m，净直径2.2m，净断面9.6m²，在井筒内装备2t罐笼（可乘人）和下井电缆，担负全矿井的提煤、提矸、运料、运送人员、排水和进风等任务，兼作矿井的安全出口。回风井为斜井，垂深70m，斜长165m,倾角25º，净断面积5.6m²，井筒内装备排水管、压风管、行人台阶及扶手，担负全矿井的回风任务，兼作矿井的安全出口。矿井采用的采煤方法为走向长壁放顶煤采煤法，采煤工艺为爆破落煤、人工装煤、刮板机运煤、全部垮落法管理顶板及工作面支护采用悬移支架支护方式。一、矿井瓦斯根据《青海省门源人头沟第一煤矿关于2012-Z028煤层自然倾向性鉴定报告》，鉴定结果为：矿井瓦斯绝对涌出量为1.4～1.57m³/min,瓦斯相对涌出量为17.28～22.56m³/t·d，属高瓦斯矿井。煤尘具有爆炸性。随着矿井开采深度的增加，瓦斯含量亦将增大，望矿井开采时加强对瓦斯的监测工作，以防瓦斯事故的发生，确保安全生产。二、煤尘及煤层自然倾向根据2012-Z028甘肃省煤炭科学研究所煤尘自然倾向性鉴定报告资料：水分Mad1.93%、灰分Aad15.33%、挥发分Vad31.05%、可燃基挥发分Vdaf37.55%、火焰长度400，依据«煤层爆炸性鉴定规»AQ1045-2007«煤的工业分析方法»（GB474-2008）、«煤层煤样采取方法»（GB482-2008）青海省门源县人头沟煤矿瓦斯抽采系统方案设计VIII以及«煤样的自备方法»（GB474-2008）鉴定认为该式样煤层具有爆炸性。第二节煤层赋存及瓦斯情况一、煤层赋存情况1、地层古生界志留～奥陶系地层为构成该区基底的变质岩系，盖层三叠系碎屑岩建造、中侏罗统陆相含煤建造、上侏罗统紫红色、灰色碎屑岩建造及第三系红色建造组成，上覆第四系为冰自层、洪积层、冲积层及现代沉积物。出露的地层有：中生界上三迭系统（T3)，中下侏罗统（J1+2）、上侏罗绕享堂群（J3XN)，新生界第三系甘肃统（R）及第四系地层。(1）中生界三迭系延长统（T3):主要出露于轮铜沟煤矿北部公路两侧。岩性为灰色、灰黑色泥岩、粉秒岩砂岩互层，中间夹不可采的薄煤数层，厚度不祥。(2）中下统侏罗系窑街组（J1+3y)该组分布在瓜拉沟、煤窑沟及轮铜沟一带，与下伏三叠系地层呈假整合接触。该地层上部为灰色、灰白色细砂岩夹深灰色泥岩，有一层煤线；下部为暗灰色、深灰色粉砂岩与细砂岩互层，夹泥岩及数层炭质泥岩和煤。厚度为56.67m。(3）上侏罗统享堂群（J3X)岩性以紫红色为主的紫红、灰绿、深灰色等杂色中细粒碎屑岩，常含小砾石，胶结松软，细砂较坚硬，厚度180m左右。（4）新生界第三系甘肃统（R):在区内广泛分布，厚度大。以砖红色、紫红色为主，次为灰绿色之含砾粗砂岩、粗砂岩。其岩性与厚度变化大，且不稳定，与下伏地层呈青海省门源县人头沟煤矿瓦斯抽采系统方案设计IX不整合接触。（5）新生界第四系：分布于该矿区各处，十分广泛。2、构造本区属于北祁连山褶皱带东段南部，次级构造为瓜拉向斜西延部分。（1）褶曲：地层走向为102˚，倾向南西，倾角18º～23º，总体呈一个单斜构造。局部范围内岩（煤）层厚度沿走向、倾向均有变化。（2）断裂：银铜山断层（F1）位于矿区外的南部，呈北西西～南东东向展布，倾向南西，倾角很陡，变质岩系由南向北直接推覆于三叠系、侏罗系地层之上，为一个压扭性断裂。除此之外，矿区