山西柳林凌志王家焉煤業(yè)有限公司

王家焉煤礦瓦斯抽放工程設(shè)計(jì)

說(shuō) 明 書(shū)

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)礦山開(kāi)采與安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

2010年5月

山西柳林凌志王家焉煤業(yè)有限公司

王家焉煤礦瓦斯抽放工程設(shè)計(jì)

說(shuō) 明 書(shū)

　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力：300kt/a

　　　　　　　　　　　　　設(shè)計(jì)抽采純量：10m3/min

　　　　　　　　　　　　　工 程 編 號(hào)：C2010

　　　　　　　　　　　　　項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：張仁貴

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)礦山開(kāi)采與安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

2010年5月

資

質(zhì)

證

書(shū)

參加設(shè)計(jì)人員名單

專  業(yè) 姓  名 技術(shù)職稱

地    質(zhì)

采    礦

通    風(fēng)

  工  程  師

高級(jí)工程師

高級(jí)工程師

高級(jí)工程師

機(jī)    電  工  程  師

高級(jí)工程師

監(jiān)測(cè)監(jiān)控  工  程  師

建    筑  高級(jí)工程師

工  程  師

工  程  師

經(jīng)    濟(jì)  經(jīng)  濟(jì)  師

附 圖 目 錄

序號(hào) 名             稱 圖  號(hào)

1 瓦斯抽放系統(tǒng)平面示意圖 C2010－100－1

2 瓦斯抽采泵站建筑圖 C2010－100－2

  

  

  

  

目    錄

前 言…………………………………………………………………………………………V

第一章 礦井基本情況 1

　　第一節(jié) 礦井概況 1

　　第二節(jié) 礦井開(kāi)拓、開(kāi)采系統(tǒng) 13

第二章 瓦斯涌出量預(yù)測(cè)計(jì)算 15

　　第一節(jié) 煤層瓦斯主要參數(shù) 15

　　第二節(jié) 礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè) 16

第三章 礦井瓦斯儲(chǔ)量及可抽量預(yù)測(cè) 25

　　第一節(jié) 瓦斯儲(chǔ)量計(jì)算范圍 25

　　第二節(jié) 瓦斯儲(chǔ)量及可抽量預(yù)測(cè) 25

第四章 礦井瓦斯抽采可行性論證 29

　　第一節(jié) 抽放瓦斯的必要性 29

　　第二節(jié) 抽放瓦斯的可行性 30

第五章 礦井抽放瓦斯方法的選擇 31

　　第一節(jié) 礦井瓦斯抽放方法的選擇 31

  第二節(jié) 瓦斯抽采工藝 39

第六章 瓦斯抽放系統(tǒng)管路和設(shè)備布置及選型 47

　　第一節(jié) 抽放管路布置及選型計(jì)算 47

　　第二節(jié) 設(shè)備選擇 55

　　第三節(jié) 抽放管路敷設(shè)及附屬設(shè)備的安裝要求 59

　　第四節(jié) 瓦斯抽放站 60

第七章 瓦斯抽采參數(shù)檢測(cè)與監(jiān)測(cè) 69

　　第一節(jié) 瓦斯抽采參數(shù)檢測(cè) 69

　　第二節(jié) 抽采泵站監(jiān)測(cè)監(jiān)控 76

第八章 瓦斯抽采系統(tǒng)安全防范措施 82

  第一節(jié) 井下抽采系統(tǒng)安全防范措施 82

  第二節(jié) 地面系統(tǒng)安全措施 85

　　第三節(jié) 地面建筑安全措施 85

　　第四節(jié) 安全管理措施 89

　　第五節(jié) 事故防范措施 90

第九章 勞動(dòng)定員及組織管理 95

  第一節(jié) 勞動(dòng)定員 95

  第二節(jié) 組織管理 95

第十章 抽采瓦斯的綜合利用 105

  第一節(jié) 礦井瓦斯利用的必要性與可能性 105

  第二節(jié) 瓦斯利用的選擇 106

第十一章 投資概算 107

第十二章 措施及建議 110

第十三章 瓦斯抽采操作規(guī)程及崗位職責(zé) 111

 

前   言

　　　山西柳林凌志王家焉煤業(yè)有限公司井田，位于柳林縣城北（7.5km）賈家垣鄉(xiāng)王家焉村，行政區(qū)屬柳林縣賈家垣鄉(xiāng)管轄。其地理坐標(biāo)為：東經(jīng)110°51'18”—110°53’39”，北緯37°29’36”—37°30’17”。

　　　為加快培育大型煤礦企業(yè)和企業(yè)集團(tuán),提高煤炭產(chǎn)業(yè)集中度和產(chǎn)業(yè)水平，促進(jìn)煤炭產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)，由山西柳林王家焉煤礦有限公司、山西柳林董家溝煤業(yè)有限公司、山西劉家垣煤礦有限公司兼并重組為山西柳林凌志王家焉煤業(yè)有限公司， 2009年10月13日由山西省國(guó)土資源廳為其頒發(fā)《采礦許可證》，證號(hào)C1400002009111220045087，批準(zhǔn)開(kāi)采4～10號(hào)煤層，井田面積為3.8718km2，礦井生產(chǎn)能力60萬(wàn)t/a。王家焉煤礦隸屬于山西柳林凌志王家焉煤業(yè)有限公司，目前4號(hào)煤層已經(jīng)基本采完，礦井?dāng)M開(kāi)采5號(hào)和8號(hào)煤層，原《柳林王家焉煤礦有限公司礦井瓦斯抽放工程設(shè)計(jì)》主要是針對(duì)4號(hào)煤層設(shè)計(jì)，且原有設(shè)計(jì)不夠完善，礦井現(xiàn)有瓦斯抽放系統(tǒng)抽采能力能否滿足當(dāng)前礦井抽采的需要也未得到論證。

　　　為了認(rèn)真貫徹落實(shí)“先抽后采、以風(fēng)定產(chǎn)、監(jiān)測(cè)監(jiān)控”的瓦斯綜合治理方針，真正體現(xiàn)“安全第一、預(yù)防為主、綜合治理”的原則，為確保礦井安全生產(chǎn)，解決今后的瓦斯災(zāi)害，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》的要求及中華人民共和國(guó)國(guó)務(wù)院令第446號(hào)令的規(guī)定，山西柳林凌志王家焉煤業(yè)有限公司委托我單位編制《山西柳林凌志王家焉煤業(yè)有限公司王家焉煤礦瓦斯抽放工程設(shè)計(jì)》。我單位受托后，根據(jù)目前該礦井煤層賦存條件、儲(chǔ)量、瓦斯涌出、開(kāi)拓、采區(qū)布局，編制了《山西柳林王家焉煤業(yè)有限公司王家焉煤礦瓦斯抽放工程設(shè)計(jì)》。

　　注：1、本抽放設(shè)計(jì)只考慮王家焉煤礦，不包括董家溝及劉家垣煤礦。

　　    2、本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)原則為在遵守相關(guān)法律、法規(guī)以及其他文件的基礎(chǔ)上，充分利用礦井現(xiàn)有瓦斯抽采系統(tǒng)。

　　　一、編制設(shè)計(jì)的依據(jù)：

　　　1、山西柳林凌志王家焉煤業(yè)有限公司設(shè)計(jì)委托書(shū)。

　　　2、山西地寶能源有限公司2009年10月編制的《山西柳林凌志王家焉煤業(yè)有限公司兼并重組整合礦井地質(zhì)報(bào)告》。

　　　3、山西省煤炭規(guī)劃設(shè)計(jì)院2010年2月完成的《礦井初步設(shè)計(jì)方案》。

　　　4、山西國(guó)辰建設(shè)工程勘察設(shè)計(jì)有限公司09年3月完成的《礦井瓦斯抽放工程設(shè)計(jì)》（變更版）。

　　　5、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)礦山開(kāi)采與安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2010年3月完成的《山西柳林凌志王家焉煤業(yè)有限公司4、5、8煤瓦斯涌出量預(yù)測(cè)研究報(bào)告》。

　　　6、山西省呂梁市煤炭工業(yè)局 [2008]540號(hào)“關(guān)于對(duì)山西柳林陳家灣趙家莊煤業(yè)有限公司等42對(duì)礦井2008年度瓦斯等級(jí)和二氧化碳涌出量鑒定結(jié)果的批復(fù)。”

　　　7、山西省煤炭工業(yè)局晉煤安發(fā)[2008]313號(hào)關(guān)于下發(fā)《瓦斯抽放工程設(shè)計(jì)編制提綱》的通知。

　　　8、《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50215-2005）。

　　　9、《煤礦安全規(guī)程》（2009版）。

　　　10、國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局2006年2月發(fā)布的《礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)方法》(AQ1018—2006)。

　　　11、國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局2006年11月發(fā)布的《煤礦瓦斯抽放基本指標(biāo)》(AQ1026-2006)、《煤礦瓦斯抽采工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50471-2008)、《煤礦瓦斯抽放規(guī)范》(AQ1027-2006)、《煤礦瓦斯等級(jí)鑒定規(guī)范》（AQ1025-2006）。

　　　12、國(guó)家和地方政府有關(guān)煤炭工業(yè)生產(chǎn)的法律、法規(guī)、技術(shù)政策等。

　　　13、山西省柳林凌志王家焉煤業(yè)有限公司提供的其它有關(guān)資料及現(xiàn)場(chǎng)踏勘情況。

　　　二、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)況

　　　根據(jù)有關(guān)規(guī)定，針對(duì)本礦井實(shí)際情況，按照建立礦井地面永久瓦斯抽采系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)采用回采工作面順層鉆孔、鄰近層瓦斯抽放和采空區(qū)抽采等綜合抽采方法，抽采泵選用了SKA420型水環(huán)式真空泵2臺(tái)（1臺(tái)工作、1臺(tái)備用），主管選擇了φ377×6mm鋼管，干管和支管選用了φ219×3mm鋼管，選擇了礦井現(xiàn)有的KJ70型全自動(dòng)瓦斯抽采監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)檢測(cè)瓦斯抽采數(shù)據(jù)，制定了較完善的安全技術(shù)措施，為礦井瓦斯抽采系統(tǒng)的建立提供了技術(shù)資料。

　　　三、設(shè)計(jì)的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

　　　　　1、設(shè)計(jì)礦井瓦斯抽采純量：10m3/min 。

　　　2、礦井瓦斯儲(chǔ)量、可抽采量

　　　礦井瓦斯儲(chǔ)量為53539.2萬(wàn)m3，可抽采量為16447.24萬(wàn)m3。

　　　3、礦井設(shè)計(jì)抽采率和服務(wù)年限

　　　礦井設(shè)計(jì)抽采率為40％，服務(wù)年限為43.97年。

　　　4、瓦斯抽采經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

　　　經(jīng)計(jì)算：該礦井瓦斯抽采建設(shè)工程投資概算為659.36萬(wàn)元。

　　　　　　　　其中：瓦斯抽采鉆孔工程：240.28萬(wàn)元

　　　　　　　　      瓦斯抽采土建工程：60.58萬(wàn)元

　　　　　　　　　　    瓦斯抽采設(shè)備：27.71萬(wàn)元

　　　　　　　　　　　　供配電設(shè)備及防雷裝置：25.35萬(wàn)元

　　　　　　　　　　　　鉆孔及封孔機(jī)具：49.13萬(wàn)元

　　　　　　　　　　　　抽采管路：256.29萬(wàn)元

　　　四、存在的主要問(wèn)題及建議

　　　1、本設(shè)計(jì)中煤層5號(hào)煤層、8號(hào)煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)缺乏，建議礦井盡快委托具有相應(yīng)資質(zhì)的單位對(duì)5號(hào)煤層、8號(hào)煤層的瓦斯吸附常數(shù)、孔隙率（F）、煤的破壞類型、瓦斯放散初速度(△P)、堅(jiān)固性系數(shù)(f )、瓦斯壓力、煤層煤層透氣性系數(shù)等參數(shù)進(jìn)行測(cè)定，以及時(shí)完善本設(shè)計(jì)。

　　　2、本設(shè)計(jì)中抽放半徑初步定為2.5m，礦井在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

　　　　第一章 礦井基本情況

　　　　第一節(jié) 礦井概況

一、礦山交通位置、礦界范圍

　　　山西柳林凌志王家焉煤業(yè)有限公司井田，位于柳林縣城北（7.5km）賈家垣鄉(xiāng)王家焉村，行政區(qū)屬柳林縣賈家垣鄉(xiāng)管轄。其地理坐標(biāo)為：東經(jīng)110°51'18”—110°53’39”，北緯37°29’36”—37°30’17”。

　　　為加快培育大型煤礦企業(yè)和企業(yè)集團(tuán),提高煤炭產(chǎn)業(yè)集中度和產(chǎn)業(yè)水平，促進(jìn)煤炭產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)，由山西柳林王家焉煤礦有限公司、山西柳林董家溝煤業(yè)有限公司、山西劉家垣煤礦有限公司兼并重組為山西柳林凌志王家焉煤業(yè)有限公司， 2009年10月13日由山西省國(guó)土資源廳為其頒發(fā)《采礦許可證》，證號(hào)C1400002009111220045087，批準(zhǔn)開(kāi)采4—10號(hào)煤層，井田面積為3.8718km2，礦井生產(chǎn)能力60萬(wàn)t/a。山西柳林凌志王家焉煤業(yè)有限公司井田范圍由下列15個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)依次連線圈定：（1980西安坐標(biāo)系）

表1-2-1山西柳林凌志王家焉煤業(yè)有限公司拐點(diǎn)坐標(biāo)一覽表

序號(hào) 80坐標(biāo)系（6°帶） 54坐標(biāo)系（6°帶）

 X Y X Y

1 4152191.42 19487199.57 4152240 19487270

2 4152191.42 19488429.57 4152240 19488500

3 4152166.43 19488789.58 4152215 19488860

4 4152186.43 19489009.58 4152235 19489080

5 4152236.43 19489389.58 4152285 19489460

6 4152316.43 19489499.58 4152365 19489570

7 4152561.43 19490589.58 4152610 19490660

8 4152131.43 19490589.58 4152180 19490660

9 4152131.43 19490419.58 4152180 19490490

10 4151851.43 19490419.58 4151900 19490490

11 4150981.42 19490653.59 4151030 19490724

12 4150981.42 19487794.57 4151030 19487865

13 4151541.42 19487794.57 4151590 19487865

14 4151626.42 19487509.57 4151675 19487580

15 4151726.42 19487299.57 4151775 19487370

二、周邊礦井概況

　　　井田北鄰山西柳林宏盛聚德煤業(yè)有限公司，西、南均與山西柳林煤礦有限公司相鄰，見(jiàn)四鄰關(guān)系示意圖。

圖1-2-1山西柳林凌志王家焉煤業(yè)有限公司四鄰關(guān)系圖

　　?。?）山西柳林宏盛聚德煤業(yè)有限公司

　　　山西柳林宏盛聚德煤業(yè)有限公司由原山西柳林大東莊煤業(yè)有限公司、柳林縣寨則上煤業(yè)有限公司等9座煤礦兼并重組而成。重組后井田面積16.4360km2，礦井生產(chǎn)能力150萬(wàn)t/a，批準(zhǔn)開(kāi)采4、5、8、9號(hào)煤層，現(xiàn)開(kāi)采4號(hào)煤層，開(kāi)拓方式為斜井開(kāi)拓，主斜井、副斜井進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)斜井回風(fēng)。采煤方法為高檔普采，運(yùn)輸方式為皮帶運(yùn)輸，5號(hào)煤層礦井正常涌水量600m3/d，最大涌水量900m3/d。8、9號(hào)煤層正常礦井涌水量200 m3/d，最大涌水量300 m3/d?，F(xiàn)未發(fā)現(xiàn)與本礦有越界開(kāi)采現(xiàn)象。

　　?。?）山西柳林煤礦有限公司

　　　山西柳林煤礦有限公司為單保礦井，于1966年建井，于1971年建成投產(chǎn)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力9萬(wàn)t/a。1990年為擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，委托太原市煤礦設(shè)計(jì)研究室進(jìn)行了礦井改擴(kuò)建初步設(shè)計(jì)，將礦井生產(chǎn)能力由原來(lái)的9萬(wàn)t/a改擴(kuò)建為21萬(wàn)t/a，并在同年開(kāi)始改造擴(kuò)建，經(jīng)過(guò)多年建設(shè)，各生產(chǎn)環(huán)節(jié)均得到較大改善，至1999年礦井生產(chǎn)能力達(dá)到21萬(wàn)t/a。之后通過(guò)礦井技術(shù)改造，礦井生產(chǎn)能力經(jīng)山西省煤炭工業(yè)局核定已達(dá)到60萬(wàn)t/a（晉煤行發(fā)[2004]971號(hào)）。2007年5月21日由山西省國(guó)土資源廳換發(fā)1400000732373號(hào)采礦許可證（有效期至2012年5月），批準(zhǔn)開(kāi)采4、5號(hào)煤層，井田面積8.9446Km2，現(xiàn)采4號(hào)煤層。2008年1月山西省煤炭工業(yè)局以晉煤行發(fā)（2008）54號(hào)文批準(zhǔn)，批準(zhǔn)改造后生產(chǎn)能力提高到120萬(wàn)t/a。開(kāi)拓方式為平硐開(kāi)拓，采煤方法為長(zhǎng)壁式全部跨落法炮采放頂。運(yùn)輸方式為膠帶運(yùn)輸機(jī)。礦井正常涌水量960m3/d左右，最大涌水量1440m3/d。通風(fēng)方式為中央并列式通風(fēng)，采用機(jī)械抽出式通風(fēng)方法，瓦斯絕對(duì)涌出量為53.43m3/min，相對(duì)涌出量42.74m3/t，鑒定等級(jí)為高瓦斯礦井?，F(xiàn)與本礦無(wú)越界開(kāi)采現(xiàn)象。

　　　兼并后井田周邊現(xiàn)無(wú)生產(chǎn)小窯。

三、地質(zhì)概況

　　　1、區(qū)域地質(zhì)

　　　區(qū)域地層由老到新有：古生界寒武系，奧陶系，石炭系，二疊系，三疊系，新生界上第三系上新統(tǒng)、第四系中上更新統(tǒng)、全新統(tǒng)(見(jiàn)表1-2-1)。

　　　河?xùn)|煤田屬鄂爾多斯盆地東部邊緣，按地質(zhì)力學(xué)觀點(diǎn)，本煤田為祁呂賀山字型構(gòu)造脊柱東側(cè)盾地與東翼內(nèi)帶之間一沉積煤盆地，由于受各時(shí)期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，形態(tài)比較復(fù)雜，而東翼以北北東向的新華夏系構(gòu)造為主。

　　　離柳礦區(qū)位于河?xùn)|煤田中部，基本上是一向北西傾斜的單斜構(gòu)造，東部發(fā)育大的寬緩褶曲，成為礦區(qū)控制性構(gòu)造。褶曲自東而西有離石—中陽(yáng)向斜、王家會(huì)背斜、三交—臨縣單斜，其間伴生有炭窯溝、朱家店、湍水頭等較大斷層。王家會(huì)背斜由于隆起部位遭受長(zhǎng)期剝蝕，其上含煤地層不復(fù)存在，而背斜東部分離出離石煤盆地。離柳礦區(qū)以北和以南，構(gòu)造應(yīng)力較為強(qiáng)烈，發(fā)育了漢高山斷層帶和紫荊山斷層帶。而中部產(chǎn)生了離石鼻狀構(gòu)造，本構(gòu)造以離石—聚財(cái)塔一線為轉(zhuǎn)折線，形成了一個(gè)弧頂向西突出的弧狀褶曲。這個(gè)弧狀褶曲在三交、臨縣區(qū)表現(xiàn)明顯，在轉(zhuǎn)折線以北的三交區(qū)，地層走向由北東轉(zhuǎn)向北北東至南北向，而轉(zhuǎn)折線以南的柳林區(qū)，則由南北轉(zhuǎn)向北北西至北西。在鼻軸(轉(zhuǎn)折線)部位由于張力作用產(chǎn)生了一個(gè)東西向的張性斷裂帶，即聚財(cái)塔斷層和聚財(cái)塔南斷層組成的地塹構(gòu)造，斷距130-255m。本區(qū)未發(fā)現(xiàn)巖漿巖侵入。

　　　區(qū)域上含煤地層主要為石炭系上統(tǒng)太原組和二疊系下統(tǒng)山西組。

　　　太原組（C3t）：本組為一套海陸交互相含煤沉積建造，底部為黃褐色厚層狀石英砂巖（K1）；下部為灰褐、深灰、灰色砂質(zhì)泥巖、泥巖、炭質(zhì)泥巖、薄層砂巖、石灰?guī)r及8、9、10、11號(hào)煤層，其中8、9號(hào)煤層厚度較大，為全區(qū)穩(wěn)定可采煤層，10號(hào)煤層局部可采煤層。上部巖性主要為灰?guī)r、泥巖、砂質(zhì)泥巖以及6、7號(hào)煤層，均為不可采煤層。

　　　山西組（P1s）：本組為主要含煤地層之一，為一套陸相含煤沉積地層，其含煤地層形成于海退過(guò)程中，聚煤作用發(fā)生于海退造成的三角洲平原環(huán)境中，該組中共發(fā)育了1、2、3、4上、4、5號(hào)六層煤，其中4、5號(hào)煤層為全區(qū)可采煤層，其余為零星可采或不可采煤層。該組其它巖性為長(zhǎng)石石英砂巖、泥巖、砂質(zhì)泥巖、炭質(zhì)泥巖等。

　　　2、 礦井地質(zhì)

　　　該井田為黃土覆蓋，無(wú)基巖出露。根據(jù)鉆孔揭露情況，井田內(nèi)沉積地層由老到新依次有奧陶系中統(tǒng)峰峰組（O2ｆ）、石炭系中統(tǒng)本溪組（C2b）、上統(tǒng)太原組（C3t）、二疊系下統(tǒng)山西組（P1s）、下石盒子組（P1x）、上石盒子組（P2S）、上第三系上新統(tǒng)（N2）、第四系中上更新統(tǒng)（Q2＋3）?，F(xiàn)由老至新分述如下：

　　　(l)奧陶系中統(tǒng)峰峰組(02ｆ)

　　　為井田內(nèi)煤系地層之基底，本次施工鉆孔沒(méi)有打至本組地層，根據(jù)三交詳查勘探區(qū)資料，本組巖性為灰—灰白色石灰?guī)r，夾有薄層白云質(zhì)灰?guī)r或泥灰?guī)r，局部裂隙發(fā)育，多被方解石脈充填。據(jù)三交詳查勘探區(qū)資料，本組厚度為106m左右。

　　　2）石炭系（C）

　　　（1）中統(tǒng)本溪組(C2b)

　　　本次施工6個(gè)鉆孔均打至本組地層，但均未揭穿。巖性主要為灰、深灰色中細(xì)粒砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖、粘土巖、鋁質(zhì)泥巖、鐵質(zhì)泥巖及2層不穩(wěn)定石灰?guī)r組成。下部為深灰色鋁土泥巖，底部為鐵質(zhì)泥巖，即“山西式鐵礦層”，呈雞窩狀分布。與下伏峰峰組平行不整合接觸。據(jù)三交詳查勘探區(qū)資料，厚度16～39m，平均29m。

　　　（2）上統(tǒng)太原組(C3t)  

　　　連續(xù)沉積于下伏本溪組之上，為一套海陸交互相含煤巖系，為本區(qū)主要含煤地層之一。巖性為深灰-灰黑色砂質(zhì)泥巖、泥巖，灰-淺灰色粗、中、細(xì)粒砂巖，深灰色石灰?guī)r及3-6層煤層。所含8號(hào)煤層為全區(qū)穩(wěn)定可采煤層，其余為不穩(wěn)定不可采煤層。所含L5、L4、K2石灰?guī)r為井田穩(wěn)定的標(biāo)志層。本組自K1石英砂巖底至Ｋ3砂巖底，根據(jù)本次施工6個(gè)鉆孔揭露，本組厚67.70～89.40m，平均81.64m。本組地層灰?guī)r中含腕足、苔蘚蟲(chóng)、介形蟲(chóng)、瓣鰓、棘皮等動(dòng)物化石。

　　　3）二疊系

　　?。?）下統(tǒng)山西組(P1S)

　　　自Ｋ3砂巖底至Ｋ4砂巖底，與下伏太原組整合接觸，厚度56.85～72.05ｍ，平均64.46m。屬陸相碎屑巖沉積，為本區(qū)主要含煤地層之一。底部為Ｋ3灰白色粗—細(xì)粒砂巖，厚1.65～2.85ｍ，平均2.09ｍ，成份以石英、長(zhǎng)石為主。K3砂巖向上為泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖及粗、中、細(xì)粒砂巖與砂質(zhì)泥巖、泥巖互層，頂部為深灰色砂質(zhì)泥巖。含煤2-4層，其中4、5號(hào)煤層為穩(wěn)定可采煤層，其余煤層均為井田內(nèi)不穩(wěn)定不可采煤層。泥質(zhì)巖中含豐富的植物化石碎片。

　　?。?）下統(tǒng)下石盒子組(P2X)

　　　本次施工的鉆孔，僅1001號(hào)孔本組賦存完整，71.45ｍ。頂部局部為紫色斑塊狀鋁土質(zhì)泥巖，上部多為灰色，黃綠色砂質(zhì)泥巖、粗砂巖、中部為灰色、灰綠色細(xì)砂巖、粉砂巖、夾淺灰色粘土巖，下部為白色粉砂巖、泥巖、細(xì)砂巖，具滑動(dòng)面，裂隙被方解石充填，底部為灰白，灰色含礫粗砂巖，底部為石英砂巖（k4），膠結(jié)堅(jiān)硬，厚約1.35～5.40m，平均3.14m。

　　?。?）上統(tǒng)上石盒子組(P1S)

　　　井田內(nèi)局部地區(qū)賦存本，殘留層段屬本組下部部分地層，最大殘留厚度96.50ｍ。巖性主要由黃綠色砂巖夾紫紅色、黃綠色 砂質(zhì)泥巖和灰黑色砂質(zhì)泥巖組成，砂巖長(zhǎng)石含量較高，膠結(jié)疏松，分選性較差，常含石英礫石及泥質(zhì)碎屑。底部以k6砂巖連續(xù)沉積于下石盒子之上，于下伏地層整合接觸，底部為石英砂巖（k6），為黃綠色，粗到細(xì)粒砂巖，含巖屑，分選磨圓度差，泥質(zhì)膠結(jié)。

　　　4）上第三系上新統(tǒng)（N2）

　　　本組地層厚5.00～80.50ｍ，平均34.90ｍ。底部為洪積相，為半膠結(jié)狀砂礫層，礫石成分主要為石灰?guī)r、石英巖；中、上部為洪積相、湖泊相，主要為一套韻律清楚的暗紅色、淺紫紅色砂質(zhì)粘土、亞粘土及粘土。上部含2-3層鈣質(zhì)結(jié)核，垂直節(jié)理發(fā)育；中部夾1-3層半膠結(jié)狀礫石層。與下伏地層呈角度不整合接觸。

　　　5）第四系中上更新統(tǒng)（Q2＋3）

　　　井田內(nèi)普遍發(fā)育，巖性主要為亞粘土、亞砂土，夾有鈣質(zhì)結(jié)核，淺黃色，石英顆粒成分較多，粘土質(zhì)較少，也可稱微粒砂質(zhì)亞粘土，垂直節(jié)理發(fā)育，受雨水沖刷，垂直節(jié)理發(fā)育。厚度0~75.00m，平均42.42m。

　　　3、含煤地層

　　　井田內(nèi)含煤地層主要為石炭系上統(tǒng)太原組和二疊系下統(tǒng)山西組?，F(xiàn)自下而上分別敘述如下：

　　　(一)、石炭系上統(tǒng)太原組（C3t）

　　　為海陸交互相沉積，以其底部K1砂巖與本溪組地層分界，與下伏地層呈整合接觸。本組由砂質(zhì)泥巖、泥巖、砂巖、石灰?guī)r及煤層組成，成煤環(huán)境穩(wěn)定，沉積旋回明顯，厚67.70～89.40m，平均81.64m。按沉積環(huán)境特征，以8號(hào)煤層頂板及L5頂分為三段：

　　　1）下段（C3t1）

　　　自K1石英砂巖底至8號(hào)煤層頂界，厚度29.85～43.90ｍ，平均38.40ｍ。底部K1為灰白色細(xì)粒石英砂巖，中夾不穩(wěn)定粗砂巖透鏡體，平均厚度4.12m，層面含黑色有機(jī)質(zhì)，含少量黃鐵礦結(jié)核，堅(jiān)硬。向上為深灰色、灰黑色泥巖、砂質(zhì)泥巖、中細(xì)粒砂巖及煤層。含穩(wěn)定可采的8號(hào)煤層，不穩(wěn)定不可采的10、11、12號(hào)煤層。底部以K1砂巖與下伏地層整合接觸。

　　　2）中段（C3t2）

　　　自8號(hào)煤層頂界至L5石灰?guī)r頂，厚度25.05～40.75ｍ，平均為34.64ｍ，主要由K2、L4、L5石灰?guī)r和中、細(xì)粒砂巖、泥巖及煤層組成。本組含煤2層，6、7號(hào)煤層均為不穩(wěn)定不可采煤層，所含K2、L4、L5石灰?guī)r平均厚度為7.21m、6.57m、5.77m。

　　　3）上段（C3t3）

　　　L5石灰?guī)r頂至Ｋ3砂巖底，厚度1.00～12.80ｍ，平均為8.60ｍ。由深灰色、灰黑色泥巖、砂質(zhì)泥巖、細(xì)—粗粒砂巖組成，泥質(zhì)巖中含植物化石碎片。

　　　(二)、二疊系下統(tǒng)山西組（P1s）

　　　整合覆蓋于太原組地層之上，為三角洲平原環(huán)境下沉積的一套由碎屑巖和煤層組成的含煤地層。自Ｋ3砂巖底至Ｋ4砂巖底，厚度56.85～72.05ｍ，平均64.46m。其中下部為本組細(xì)碎屑巖富煤段，底部為Ｋ3灰白色粗—細(xì)粒砂巖，厚度1.65～2.85ｍ，平均2.09ｍ，成份以石英、長(zhǎng)石為主，分選性、磨圓度較好，水平層理～緩波狀層理發(fā)育，鈣質(zhì)膠結(jié)，層位厚度穩(wěn)定，是劃分山西組與太原組地層的主要標(biāo)志層。K3砂巖向上為砂質(zhì)泥巖、泥巖及粗、中、細(xì)、粉砂巖，含2、3、4、5號(hào)煤層，其中4、5號(hào)煤層為穩(wěn)定可采煤層，其余均為不穩(wěn)定不可采煤層。泥質(zhì)巖中含豐富的植物化石碎片。底部以K3砂巖與下伏地層整合接觸。

　　　4、構(gòu)造

　　　受井田北部外聚財(cái)塔斷層（落差120-180m）的影響，井田地層總體是一向北西傾斜的單斜構(gòu)造，在單斜構(gòu)造的基礎(chǔ)發(fā)育寬緩的褶曲構(gòu)造，地層北東—南西走向，產(chǎn)狀井田西北部較陡，中部較緩，傾角一般3°－13°。原王家焉井田范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)3條斷層，均為正斷層，在原董家溝煤礦井田范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)1條正斷層。斷層情況如下：

　　　1．F1正斷層：位于井田北部，北東東走向，傾向南東，傾角70°，井田內(nèi)延伸0.88km，斷層落差20m。

　　　2．F2正斷層：位于井田北部，北東東走向，傾向南東，傾角70°，井田內(nèi)延伸1.7km，斷層落差20～60m。

　　　3．F3正斷層：位于井田北部，北東東走向，傾向北西，傾角70°，井田內(nèi)延伸1.7km，層落差20m。

　　　4．F4正斷層：位于原董家溝井田內(nèi)，北東東走向，傾向南東，傾角4～15°，井田內(nèi)延伸0.4km，斷層落差2.7～5.0m。

　　　本井田未發(fā)現(xiàn)陷落柱。

四、煤層、煤質(zhì)情況

　　　1）含煤性

　　　井田內(nèi)含煤地層主要為太原組和山西組。太原組含6、7、8、9、10號(hào)煤層共5層，其中8號(hào)煤層為全井田穩(wěn)定可采煤層，6、7、9、10號(hào)煤層為不穩(wěn)定不可采煤層，本組平均厚度81.64m，煤層平均總厚度5.24m，含煤系數(shù)為6.42%，可采煤層平均總厚2.85ｍ，含煤系數(shù)為3.49%。山西組含2、3、4、5號(hào)煤層，4、5號(hào)煤層為穩(wěn)定可采煤層，2、3號(hào)煤層為不穩(wěn)定不可采煤層。本組平均厚64.46m，煤層平均總厚度6.34m，含煤系數(shù)為9.84%，可采煤層平均總厚5.20ｍ，含煤系數(shù)為8.20%。

　　　2）可采煤層

　　　本井田穩(wěn)定可采煤層為山西組4、5號(hào)煤層和太原組8號(hào)煤層，現(xiàn)分述如下：（詳見(jiàn)可采煤層特征表）

　　　1、4號(hào)煤層：位于山西組下部，下距5號(hào)煤層頂平均4.69m，煤層厚度1.90～3.55m，平均2.42m。含0-1層夾石，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。頂板為泥巖、砂質(zhì)泥巖，底板為細(xì)砂巖、砂質(zhì)泥巖，屬全區(qū)穩(wěn)定可采煤層。

　　　2、5號(hào)煤層：位于山西組下部，下距8號(hào)煤層頂平均55.91m，煤層厚度1.50～3.80m，平均2.78m。含0-2層夾石，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，頂板為泥巖、砂質(zhì)泥巖，底板為泥巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖，屬全區(qū)穩(wěn)定可采煤層。

　　　3、8號(hào)煤層：位于太原組中部，煤層厚度2.25～3.45m，平均2.85m，屬全區(qū)穩(wěn)定可采煤層，含0-1層夾矸，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，該煤層頂板為石灰?guī)r，底板為泥巖、砂質(zhì)泥巖。

　　　3） 煤  質(zhì)

　　　根據(jù)井田內(nèi)鉆孔煤芯煤樣肉眼觀測(cè)及化驗(yàn)資料，對(duì)井田內(nèi)主要可采煤層煤質(zhì)特征綜合評(píng)述如下：

　　　(1)物理性質(zhì)

　　　井田內(nèi)各煤層物理性質(zhì)相似，煤的顏色為黑、灰黑色，光澤多為玻璃光澤、瀝青光澤，結(jié)構(gòu)主要以條帶狀結(jié)構(gòu)的中條帶和細(xì)條帶狀結(jié)構(gòu)，并見(jiàn)有線狀結(jié)構(gòu)，，構(gòu)造多為層狀，亦見(jiàn)少數(shù)的塊狀構(gòu)造，斷口多呈階梯狀和貝殼狀，少數(shù)為眼球狀，條痕多為黑和黑褐色。

　　　

　　　　　　　表1-2-2                各煤層特征一覽表

煤層 厚度 煤層間距 夾石 煤層 穩(wěn)定性 可采性 頂板 底板

編號(hào) 最小-最大 最小-最大 層數(shù) 結(jié)構(gòu)   巖性 巖性

4 1.90~3.55 3.80~5.85 0-1 簡(jiǎn)單 穩(wěn)定 全區(qū)可采 泥巖 細(xì)砂巖

 2.42 4.69     砂質(zhì)泥巖 砂質(zhì)泥巖

5 1.50~3.80  0-2 簡(jiǎn)單 穩(wěn)定 全區(qū)可采 泥巖 泥巖、粉砂巖

 2.78 40.28~68.24     砂質(zhì)泥巖 砂質(zhì)泥巖

8 2.25~3.45 55.91 0-1 簡(jiǎn)單 穩(wěn)定 全區(qū)可采 石灰?guī)r 砂質(zhì)泥巖

 2.85       泥巖

　　　(2)煤巖特征

　　　各層煤的宏觀煤巖組分以亮煤為主，次為暗煤、鏡煤，少量絲炭。宏觀煤巖類型主要為光亮型和半亮型，半暗型次之，少量暗淡型。煤層主要為條帶狀、線理狀結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，次為均一狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造。

　　　本井田未做各層煤的顯微煤巖組分的工作，本次參考區(qū)域資料，4、5、8號(hào)煤層顯微煤巖組分含量見(jiàn)表3-2

　　　(3)煤的化學(xué)性質(zhì)、工藝性能

　　?。ㄒ唬┗瘜W(xué)性質(zhì)

　　　井田內(nèi)可采煤層為4、5、8號(hào)煤層，現(xiàn)據(jù)鉆孔煤芯煤樣化驗(yàn)結(jié)果，將4、5、8號(hào)煤層主要化學(xué)性質(zhì)分述如下：

　　　1、4號(hào)煤層：

　　　水分(Mad)     原煤0.10％～0.46％，   平均0.24％；

　　　　　　　　　　　浮煤0.61％～0.83％，   平均0.72％；

　　　灰分(Ad)      原煤14.97％～36.94％， 平均22.44％；

　　　　　　　　　　　浮煤4.96％～7.36％，  平均6.14％；

　　　揮發(fā)分(Vdaf)   原煤25.38％～27.45％，平均26.15％；

　　　　　　　　　　　浮煤23.97％～24.05％，平均23.95％；

　　　全硫(St,d)     原煤0.53％～1.18％,    平均0.80％；

　　　　　　　　　　浮煤0.56％～0.95％，   平均0.72％；

　　　發(fā)熱量（Qgr,d）原煤20.70～30.12MJ/kg，平均27.09MJ/kg；

　　　　　　　　　　　浮煤33.37～34.58MJ/kg，平均34.09MJ/kg；

　　　膠質(zhì)層指數(shù):   (X)23.0～28.0m ，平均26.0mm；

　　　　　　　　　　( Y)19.0～23.0mm ，平均21.0mm；

　　　粘結(jié)指數(shù)（GR.I）：84～92 ， 平均88。

　　　原煤元素分析：碳（Cdaf）85.04％；

　　　              氫（Hdaf）5.04％；

　　　              氮（Ndaf）1.13％；

　　　　　　　　　　　氧（Odaf）8.00％。

　　　據(jù)《煤炭質(zhì)量分級(jí)》GB/T15224—2004標(biāo)準(zhǔn)煉焦用煤分級(jí)，該煤層為特低灰—低灰、低硫—中低硫、低熱值—高熱值焦煤。

　　　2、5號(hào)煤層：

　　　水分(Mad)     原煤0.12％～0.61％，   平均0.36％；

　　　　　　　　　　　浮煤0.46％～0.78％，   平均0.69％；

　　　灰分(Ad)      原煤15.87％～43.73％， 平均28.13％；

　　　　　　　　　　　浮煤6.40％～12.85％，  平均7.69％；

　　　揮發(fā)分(Vdaf)  原煤24.96％～29.20％，平均26.69％；

　　　　　　　　　　　浮煤23.23％～26.84％，平均24.54％；

　　　全硫(St,d)    原煤0.64％～3.10％,    平均1.27％；

　　　　　　　　　　浮煤0.56％～1.23％，   平均0.86％；

　　　發(fā)熱量（Qgr,d）原煤17.77～30.18MJ/kg，平均24.60MJ/kg；

　　　　　　　　　　　浮煤30.94～34.25MJ/kg，平均33.27MJ/kg；

　　　膠質(zhì)層指數(shù):   (X)17.0～40.0mm ，平均27.5mm；

　　　　　　　　　　( Y)19.0～25.0mm ，平均21.3mm；

　　　粘結(jié)指數(shù)（GR.I）：82～94， 平均88。

　　　原煤元素分析：碳（Cdaf）84.21％；

　　　          氫（Hdaf）4.86％；

　　　          氮（Ndaf）1.09％；

　　　　　　　　氧（O daf）7.64％。

　　　煤灰成分：以二氧化硅（SiO2）、三氧化二鋁（Al2O3）為主，分別為44.65%、37.50%。三氧化二鐵（Fe2O3）為7.24％，其他氧化鈣（CaO）、三氧化硫（SO3）、氧化鎂(MgO)、二氧化鈦（TiO2）、五氧化磷（P2O5）、氧化鉀（K2O）、氧化鈉（Na2O）、氧化錳（MnO2）等均在5％以下。

　　　據(jù)《煤炭質(zhì)量分級(jí)》GB/T15224—2004標(biāo)準(zhǔn)煉焦用煤分級(jí)，該煤層為低灰—高灰、低硫—中高硫、低熱值—特高熱值焦煤。

　　　3、8煤層：

　　　水分(Mad)     原煤0.06％～0.42％，   平均0.25％；

　　　　　　　　　　　浮煤0.24％～0.68％，   平均0.47％；

　　　灰分(Ad)      原煤10.83％～36.00％， 平均20.17％；

　　　　　　　　　　　浮煤6.48％～10.14％，  平均7.94％；

　　　揮發(fā)分(Vdaf)   原煤20.93％～25.40％，平均23.06％；

　　　　　　　　　　　浮煤20.22％～22.33％，平均21.18％；

　　　全硫(St,d)     原煤2.28％～4.61％,    平均3.36％；

　　　　　　　　　　浮煤1.70％～2.52％，   平均2.07％；

　　　發(fā)熱量（Qgr,d）原煤21.35～31.81MJ/kg，平均27.52 MJ/kg；

　　　　　　　　　　　浮煤32.50～33.95MJ/kg，平均33.22MJ/kg；

　　　膠質(zhì)層指數(shù):   (X)21～30mm ，平均25.2mm；

　　　　　　　　　　( Y)11～22mm ，平均17mm；

　　　粘結(jié)指數(shù)（GR.I）：72～87 ， 平均82

　　　原煤元素分析：碳（Cdaf）79.87％；

　　　          氫（Hdaf）4.64％；

　　　          氮（Ndaf）1.13％；

　　　　　　　　氧（O daf）7.58％。

　　　煤灰成分：以二氧化硅（SiO2）、三氧化二鋁（Al2O3）為主，分別為50.70%、24.49%。三氧化二鐵（Fe2O3）為13.00％，其他氧化鈣（CaO）、三氧化硫（SO3）、氧化鎂(MgO)、二氧化鈦（TiO2）、五氧化磷（P2O5）、氧化鉀（K2O）、氧化鈉（Na2O）、氧化錳（MnO2）等均在5％以下。

　　　據(jù)《煤炭質(zhì)量分級(jí)》GB/T15224—2004標(biāo)準(zhǔn)煉焦用煤分級(jí)，該煤層為低灰—中灰、高硫、低熱值—特高熱值焦煤。

五、瓦斯、煤塵爆炸危險(xiǎn)性及煤層自燃

　　　根據(jù)柳林縣煤炭工業(yè)局文件柳煤字〔2008〕313號(hào)文，轉(zhuǎn)發(fā)“關(guān)于對(duì)山西柳林陳家灣趙家莊煤業(yè)有限公司等42對(duì)礦井2008年度瓦斯等級(jí)和二氧化碳涌出量鑒定結(jié)果度批復(fù)”的通知，山西王家焉煤礦有限公司4號(hào)煤層瓦斯相對(duì)涌出量為51.01m3/t，絕對(duì)涌出量11.69m3/min；二氧化碳相對(duì)涌出量4.23m3/t，絕對(duì)涌出量0.97m3/min，鑒定為高瓦斯礦井。

　　　山西柳林董家溝煤業(yè)有限公司5號(hào)煤層瓦斯相對(duì)涌出量為1.47m3/t，絕對(duì)涌出量0.53m3/min；二氧化碳相對(duì)涌出量4.77m3/t，絕對(duì)涌出量1.24m3/min，鑒定為低瓦斯礦井。

　　　山西劉家垣煤礦有限公司4號(hào)煤層瓦斯相對(duì)涌出量為0.823m3/t，絕對(duì)涌出量0.204m3/min；二氧化碳相對(duì)涌出量4.586m3/t，絕對(duì)涌出量1.137m3/min，鑒定為低瓦斯礦井。

　　　綜上所述，4號(hào)煤層為高瓦斯礦井，根據(jù)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)《山西柳林凌志王家焉煤業(yè)有限公司4、5、8煤瓦斯涌出量預(yù)測(cè)研究報(bào)告》，4號(hào)煤層開(kāi)采標(biāo)高在+540m～+760m時(shí)為高瓦斯涌出區(qū)域，5號(hào)煤層開(kāi)采標(biāo)高在+540m～+760m時(shí)為高瓦斯涌出區(qū)域，8號(hào)煤層開(kāi)采標(biāo)高在+540m～+744m時(shí)為高瓦斯涌出區(qū)域。因此，本設(shè)計(jì)將5、8號(hào)煤層也按高瓦斯礦井對(duì)待。

　　　瓦斯變化規(guī)律與諸多因素有關(guān)，如煤的變質(zhì)程度、埋藏深度、圍巖類型、構(gòu)造、水文地質(zhì)條件及開(kāi)采方法等。一般來(lái)講，煤的變質(zhì)程度越高，埋藏深度越大，圍巖孔隙、裂隙增多以及向斜軸部、斷層附近等均會(huì)集存大量瓦斯。山西王家焉煤礦有限公司5號(hào)煤層開(kāi)采標(biāo)高在+540m～+760m時(shí)為高瓦斯涌出區(qū)域，8號(hào)煤層開(kāi)采標(biāo)高在+540m～+744m時(shí)為高瓦斯涌出區(qū)域。在今后的開(kāi)采過(guò)程中更應(yīng)認(rèn)真執(zhí)行煤礦生產(chǎn)安全規(guī)程的有關(guān)規(guī)定。

　　　井田內(nèi)3、4、5、7、8號(hào)煤層均有煤塵爆炸性。因此，在今后掘進(jìn)及開(kāi)采生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)灑水防塵工作，以杜絕煤塵爆炸事故的發(fā)生。井田內(nèi)3、5、8號(hào)煤層均屬自燃煤層，7號(hào)煤層屬容易自燃煤層，4號(hào)煤層屬不易自燃煤層。

　　　

　　　　第二節(jié) 礦井開(kāi)拓、開(kāi)采系統(tǒng)

　　　山西柳林凌志王家焉煤業(yè)有限公司屬于兼并重組礦井，由山西柳林王家焉煤礦有限公司、山西柳林董家溝煤業(yè)有限公司及山西劉家垣煤礦有限公司組成，目前兼并重組后尚未生產(chǎn)，所以礦井生產(chǎn)概況按照兼并重組之前進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹

　　?。?）山西柳林王家焉煤礦有限公司

　　　山西柳林王家焉煤礦有限公司始建于1990年，2001年投產(chǎn)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力9萬(wàn)t/a，核定生產(chǎn)能力9萬(wàn)t/a。批準(zhǔn)開(kāi)采4、5號(hào)煤層。礦井開(kāi)拓方式為斜井開(kāi)拓，井口位于井田東部。主井擔(dān)負(fù)提煤任務(wù)，兼作進(jìn)風(fēng)井，副井擔(dān)負(fù)進(jìn)風(fēng)任務(wù)，兼作下料、供人員上下，專用回風(fēng)井擔(dān)任全礦井回風(fēng)。采煤方法為走向長(zhǎng)壁式炮采落煤，刮板機(jī)運(yùn)輸，一次采全高，全垮落法管理頂板，大巷支護(hù)方式為料石砌碹，工作面支護(hù)方式為單體液壓支柱配金屬鉸接頂梁支柱支護(hù)。通風(fēng)系統(tǒng)：中央抽出式。礦井正常涌水量125m3/d，最大涌水量150m3/d，2008年井下瓦斯相對(duì)涌出量為51.01m3/t,屬高瓦斯礦井。

　　?。?）山西柳林董家溝煤業(yè)有限公司

　　　山西柳林董家溝煤業(yè)有限公司始建于1972年，1973年投產(chǎn)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力30萬(wàn)t/a，實(shí)際能力核實(shí)為15萬(wàn)t/a。批準(zhǔn)開(kāi)采4、5號(hào)煤層。礦井開(kāi)拓方式為混合開(kāi)拓，主井擔(dān)負(fù)著提升、送風(fēng)、下料等任務(wù)；副井回風(fēng)，兼并前4號(hào)煤層已采空，開(kāi)采5號(hào)煤層，大巷皮帶運(yùn)輸，工作面為刮板機(jī)輸送，采煤方法為長(zhǎng)壁式、炮采落煤，全部跨落法管理頂板，罐籠提升，機(jī)械抽出式通風(fēng)，金屬摩擦支柱鉸接頂梁支護(hù)。防爆礦燈照明。礦井正常涌水量150m3/d，最大涌水量200m3/d，2008年井下瓦斯相對(duì)涌出量為0.53m3/t,屬低瓦斯礦井。

　　?。?）山西劉家垣煤礦有限公司

　　　該礦為鄉(xiāng)辦煤礦，批準(zhǔn)開(kāi)采4、5、8號(hào)煤層，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力15萬(wàn)t/a?，F(xiàn)開(kāi)采4號(hào)煤層。采用混合開(kāi)拓，采煤方法為長(zhǎng)壁式炮采，大巷采用皮帶運(yùn)輸，工作面采用刮板機(jī)運(yùn)輸，單體液壓支柱配金屬鉸接頂梁支柱支護(hù)，機(jī)械抽出式通風(fēng)。瓦斯相對(duì)涌出量為1.88m3/t，屬低瓦斯礦井。井下正常涌水量為45m3/d，最大涌水量75m3/d。

　　　井田內(nèi)現(xiàn)無(wú)生產(chǎn)小窯。

　　　　第二章  瓦斯涌出量預(yù)測(cè)計(jì)算

　　　　 第一節(jié)  煤層瓦斯主要參數(shù)

　　　王家焉煤礦只對(duì)煤層進(jìn)行了工業(yè)分析及煤層瓦斯含量測(cè)定工作，沒(méi)有對(duì)煤層的瓦斯吸附常數(shù)、孔隙率（F）、煤的破壞類型、瓦斯放散初速度(△P)、堅(jiān)固性系數(shù)(f )、瓦斯壓力、煤層煤層透氣性系數(shù)等參數(shù)測(cè)定，礦井在以后生產(chǎn)過(guò)程中要進(jìn)行實(shí)測(cè)。

　　　一、煤的工業(yè)分析

　　　根據(jù)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)礦山開(kāi)采與安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2010年3月完成的《山西柳林凌志王家焉煤業(yè)有限公司4、5、8煤瓦斯涌出量預(yù)測(cè)研究報(bào)告》， 4號(hào)、5號(hào)及8號(hào)煤層的工業(yè)分析結(jié)果如表2-1-1所示：

 表2-1-1　   山西柳林凌志王家焉煤業(yè)有限公司工業(yè)分析結(jié)果

煤樣編號(hào) 分析基水分Mad(%) 分析基灰分Aad(%) 分析基揮發(fā)分Vad(%) 分析基固定碳FCad(%)

4號(hào)煤 0.69 19.39 20.98 58.94

5號(hào)煤 1.02 16.35 21.06 61.57

8號(hào)煤 1.34 18.75 23.86 56.05

　　　二、煤層瓦斯含量

　　　根據(jù)2008年度瓦斯等級(jí)和二氧化碳涌出量鑒定結(jié)果，王家焉煤礦有限公司4號(hào)煤層瓦斯相對(duì)涌出量為51.01m3/t，絕對(duì)涌出量11.69m3/min；二氧化碳相對(duì)涌出量4.23m3/t，絕對(duì)涌出量0.97m3/min，鑒定為高瓦斯礦井。

　　　根據(jù)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)《山西柳林凌志王家焉煤業(yè)有限公司4、5、8煤瓦斯涌出量預(yù)測(cè)研究報(bào)告》，Ⅰ號(hào)區(qū)域（即原王家焉煤礦區(qū)域）4號(hào)煤層開(kāi)采標(biāo)高在+540m～+760m時(shí)為高瓦斯涌出區(qū)域，5號(hào)煤層開(kāi)采標(biāo)高在+540m～+760m時(shí)為高瓦斯涌出區(qū)域，8號(hào)煤層開(kāi)采標(biāo)高在+540m～+744m時(shí)為高瓦斯涌出區(qū)域。4號(hào)煤層瓦斯含量大于8m3/t區(qū)域出現(xiàn)在標(biāo)高+630m區(qū)域，根據(jù)瓦斯地質(zhì)圖，四號(hào)煤層現(xiàn)采面煤層瓦斯含量最高為10.0m3/t，由于在繪制瓦斯地質(zhì)圖時(shí)有一定偏差，所得數(shù)據(jù)不能直接引用，再比對(duì)2008年的瓦斯等級(jí)鑒定結(jié)果，所以預(yù)測(cè)的煤層瓦斯含量應(yīng)乘以修正系數(shù)，按規(guī)定設(shè)計(jì)采用1.2的修正系數(shù)。5、8號(hào)煤瓦斯含量由于沒(méi)有測(cè)定條件，可參照4號(hào)煤層。修正后的瓦斯詳見(jiàn)下表2-1-2。

　　　　　　　　

　　　　　　　　表2-1-2            修正后煤層瓦斯含量

瓦 斯 含 量CH4（ m3/t )

4號(hào) 5號(hào) 8號(hào)

12.0 12.0 12.0

高瓦斯礦井 建議作高瓦斯礦井對(duì)待 建議作高瓦斯礦井對(duì)待

　　　　第二節(jié)  礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)

一、 預(yù)測(cè)方法確定

     目前，我國(guó)礦井涌出量預(yù)測(cè)方法主要有兩種：分源預(yù)測(cè)法和礦山統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)法。其中分源預(yù)測(cè)法是目前廣為采用的一種具有世界先進(jìn)水平的預(yù)測(cè)方法，預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率達(dá)到85%以上。礦山統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)法是一種傳統(tǒng)的預(yù)測(cè)方法，它根據(jù)瓦斯涌出統(tǒng)計(jì)規(guī)律來(lái)推算預(yù)測(cè)地區(qū)的瓦斯涌出量，在具有非常相似的地質(zhì)條件、開(kāi)采方法時(shí)才可以應(yīng)用，否則，預(yù)測(cè)率難以保證。

　　　分源預(yù)測(cè)法是根據(jù)回采工作面瓦斯涌出來(lái)源及各源涌出規(guī)律并結(jié)合煤層開(kāi)采技術(shù)條件、煤層瓦斯賦存參數(shù)來(lái)計(jì)算回采工作面瓦斯涌出量，適應(yīng)于各種采煤方法的回采工作面瓦斯涌出量預(yù)測(cè)；只要選取的預(yù)測(cè)參數(shù)合理，可以取得很高的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率。

　　　煤層瓦斯含量和礦井瓦斯涌出的源匯關(guān)系如圖2-2-1所示。

　　　

　　　

　　　

　　　

　　　

  圖2-2-1   礦井瓦斯涌出源匯關(guān)系示意圖

　　　本設(shè)計(jì)采用分源預(yù)測(cè)法對(duì)工作面進(jìn)行瓦斯涌出量預(yù)測(cè)。

二、 瓦斯涌出量預(yù)測(cè)

　　　1、采煤工作面瓦斯涌出量預(yù)測(cè)

　　　采煤工作面瓦斯涌出包括開(kāi)采層（包括圍巖）瓦斯涌出和臨近層瓦斯涌出

　　　（1）開(kāi)采層（包括圍巖）瓦斯涌出量按下式計(jì)算：

　　　式中  q開(kāi)－采場(chǎng)的相對(duì)瓦斯涌出量，；

　　　　　　　K1－圍巖瓦斯涌出系數(shù)，取K1=1.2；

　　　　　　　K2－考慮工作面采煤損失煤炭的瓦斯涌出系數(shù)，取K2=1.10；

　　　　　　　K3－掘進(jìn)預(yù)排系數(shù)，K3=(L-2h)/L；

　　　　　　　L－工作面長(zhǎng)度，m；

　　　　　　　h－掘進(jìn)預(yù)排寬度，m；

　　　　　　　M－煤層厚度，m；

　　　　　　　m0－煤層開(kāi)采厚度，m；

　　　　　　　W0－煤層瓦斯含量，；

　　　　　　Wc－煤的殘存瓦斯含量，。

　　　　煤的殘存瓦斯含量Wc。高變質(zhì)煤瓦斯含量>10m3/t.r和低變質(zhì)煤的Wc值可按表2-2-1選取；瓦斯含量<10m3/t.r的高變質(zhì)煤的Wc值可按下選取。

　　　式中：Wc——煤層殘存瓦斯含量，m3/t.r；　　      W0——煤層原始瓦斯含量，m3/t.r。

　　　　　　　表2-2-1               煤殘余瓦斯含量的選取

揮發(fā)份（Vr）% 6~8 8~12 12~18 18~26 26~35 35~42 42~56

Wc[] 9~6 6~4 4~3 3~2 2 2 2

注：煤的殘余瓦斯含量亦可近似地按照煤在0.1MPa壓力條件下的瓦斯吸附量取值

　　　根據(jù)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)《山西柳林凌志王家焉煤業(yè)有限公司4、5、8煤瓦斯涌出量預(yù)測(cè)研究報(bào)告》，Ⅰ號(hào)區(qū)域4煤層殘余含量為2.32。其中煤的分析基揮發(fā)份在18%~26%之間，按照表2-2-1取值應(yīng)在2~3之間，兩者相符，從另一方面說(shuō)明殘余含量測(cè)定的準(zhǔn)確性。本次預(yù)測(cè)計(jì)算殘余瓦斯含量采用2.32。Ⅰ號(hào)區(qū)域5、8煤層沒(méi)有測(cè)定煤層瓦斯含量，原始瓦斯含量取值按照4煤層選取，殘余含量按照表2-2-1選取，5、8煤層分析基揮發(fā)份在18%~26%之間殘余含量均取2.50。開(kāi)采層瓦斯涌出量各參數(shù)取值及計(jì)算結(jié)果如表2-2-2所示。

　　　　　　　表2-2-2             開(kāi)采層瓦斯涌出量計(jì)算參數(shù)表

開(kāi)采

煤層 區(qū)域 K1 K2 K3 M/m0 W0 Wc （m3/t）

Ⅰ號(hào)區(qū)域5煤層 +540m區(qū)域 1.2 1.1 0.71 0.95 10.031 2.50 6.71

 +760m區(qū)域 1.2 1.1 0.71 0.95 5.433 2.50 2.61

Ⅰ號(hào)區(qū)域8煤層 +540m區(qū)域 1.2 1.1 0.71 0.95 10.031 2.50 6.71

 +760m區(qū)域 1.2 1.1 0.71 0.95 5.433 2.50 2.61

　　　由表2-2-2知，Ⅰ號(hào)區(qū)域5號(hào)開(kāi)采煤層瓦斯涌出量最大為6.71 m3/t，Ⅰ號(hào)區(qū)域8號(hào)開(kāi)采煤層瓦斯涌出量最大為6.71 m3/t，

　?。?）鄰近層相對(duì)瓦斯涌出量

　　　　　　

　　　　Q鄰——鄰近層相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t；

　　　　——第i個(gè)鄰近層煤層厚度，m；

　　　　——工作面采高，m；

　　　　——第i個(gè)鄰近層煤層原始瓦斯含量，m3/t，

　　　　——第i個(gè)鄰近層煤層殘存瓦斯含量，m3/t，

　　　　 ——第i個(gè)鄰近層泄壓排放率，%，按下式計(jì)算：

　　　　上鄰近層：K上＝ 257.01 - 53.48  LnH  ；

　　　下鄰近層：K下＝ 157.62 - 40.19  LnH  ；

　　　根據(jù)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)《山西柳林凌志王家焉煤業(yè)有限公司4、5、8煤瓦斯涌出量預(yù)測(cè)研究報(bào)告》，得到Ⅰ號(hào)區(qū)域開(kāi)采5、8煤的鄰近層瓦斯涌出量，如表2-2-3所示：

　　　　　　表2-2-3          臨近層瓦斯涌出量計(jì)算結(jié)果

開(kāi)采煤層 區(qū)域 臨近層1涌出量（m3/t） 臨近層1涌出量

（m3/t） 臨近層總涌出量

（m3/t）

Ⅰ號(hào)區(qū)域

5煤層 +540m區(qū)域 6.07 1.67 7.74

 +760m區(qū)域 2.36 0.65 3.01

Ⅰ號(hào)區(qū)域

8煤層 +540m區(qū)域 1.63 2.17 3.80

 +760m區(qū)域 0.63 0.84 1.47

　　　取最大瓦斯涌出量，代入實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)：q開(kāi)=7.74+3.80=11.54 m3/t

　　　由表2-2-3知，Ⅰ號(hào)區(qū)域5號(hào)煤層鄰近層瓦斯涌出量最大為7.74 m3/t，Ⅰ號(hào)區(qū)域8號(hào)煤層鄰近層瓦斯涌出量最大為3.80 m3/t，

　　　采煤工作面瓦斯涌出量為

＝+

　　　——采煤工作面瓦斯涌出量，m3/t；

　　　其余符號(hào)同前。

　　　代入數(shù)據(jù)：5號(hào)煤層采煤工作面最大瓦斯涌出量為＝6.71+7.74=14.45m3/t

　　　　　　　　　8號(hào)煤層采煤工作面最大瓦斯涌出量為＝6.71+3.80=10.51m3/t

　?。?）回采工作面相對(duì)瓦斯涌出量預(yù)測(cè)

　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　—回采工作面瓦斯涌出量預(yù)測(cè)值，m3/t；

　　　—回采工作面相對(duì)瓦斯涌出量預(yù)測(cè)值，m3/min；

　　　—回采工作面設(shè)計(jì)日平均產(chǎn)量，t/d；

　　　目前，王家焉煤礦的生產(chǎn)能力為30萬(wàn)噸/年，日平均產(chǎn)量約為910噸/天，因此計(jì)算結(jié)果如下：

      =+

         =+

         =4.24+4.89

         =9.13 m3/min

　　　　=+

         =+

         =4.24+3.80

         =6.64 m3/min

　　　　　表2-2-4              工作面瓦斯涌出量總和預(yù)測(cè)結(jié)果            

預(yù)測(cè)

方法 煤層

編號(hào) 日產(chǎn)量（t） 瓦斯涌出量預(yù)測(cè)值

   開(kāi)采層 鄰近層 合計(jì)

   m3/t m3/min m3/t m3/min m3/t m3/min

分源法 5 910 6.71 4.24 7.74 4.89 14.45 9.13

 8 910 6.71 4.24 3.80 2.40 10.51 6.64

　注：一年按330天取。

　　　2、 掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量

　　　掘進(jìn)工作面的瓦斯由巷道煤壁和掘進(jìn)落煤兩部分組成，即：

　　　式中  Q―掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量，m3 /min；

　　　　　　q3―掘進(jìn)巷道煤壁瓦斯涌出量，m3/min；

　　　　　　q4―掘進(jìn)落煤瓦斯涌出量，m3/min。

　　　(1)掘進(jìn)巷道煤壁瓦斯涌出量

　　　式中　q3－掘進(jìn)巷道煤壁瓦斯涌出量，m3/min；

　　　　　　n－煤壁暴露面?zhèn)€數(shù)，單孔送道時(shí)，n=2；

　　　　　　m0－煤層厚度，m；

　　　　　　v－巷道平均掘進(jìn)速度，m/min；

　　　　　　L－巷道長(zhǎng)度，m；

　　　　　　q0－煤壁瓦斯涌出初速度，m3/m2.min。按下式計(jì)算：

　　　式中  Vdaf－煤中揮發(fā)份含量，%；

　　　　　　　X0－煤層原始瓦斯含量，m3/t。

　　　(2)掘進(jìn)落煤的瓦斯涌出量

　　　式中  q4－巷道落煤瓦斯涌出量，m3/min；

　　　　　　S－掘進(jìn)巷道斷面積，m2；

　　　　　　v－巷道平均掘進(jìn)速度，m/min；

　　　　　?。旱拿芏?，t/m3, =1.45 t/m3；

　　　　　　X0－煤層原始瓦斯含量，m3/t；

　　　　　　X1－煤層殘存瓦斯含量，m3/t。

　　　(3)預(yù)測(cè)條件

　　?、裉?hào)區(qū)域5號(hào)煤層，煤層平均厚度按2.78m計(jì)算考慮；煤巷掘進(jìn)工作面斷面均設(shè)為7.0 m2，巷道長(zhǎng)度均設(shè)為800m，掘進(jìn)速度均設(shè)為10m/d；礦井年工作日為330天。

　　?、裉?hào)區(qū)域8號(hào)煤層，煤層平均厚度按2.80m計(jì)算考慮；煤巷掘進(jìn)工作面斷面均設(shè)為7.0 m2，巷道長(zhǎng)度均設(shè)為800m，掘進(jìn)速度均設(shè)為10m/d；礦井年工作日為330天。

　　　原始煤層瓦斯含量按照理論推算值進(jìn)行考慮，殘余含量按照實(shí)測(cè)值進(jìn)行考慮，掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2-2-5。

　　　

　　　

　　　

　　　

　　　

　　　

　　　

　　　

　　　

掘進(jìn)

煤層 區(qū)域 煤層厚度(m) 煤層瓦斯含量 (m3/t) 殘存瓦斯含量 (m3/t) 巷道長(zhǎng)度(m) 掘進(jìn)速度(m/d) 絕對(duì)瓦斯涌出

(m3/min) 相對(duì)瓦斯涌出量(m3/t)

　　 　　 　　 　　 　　 　　 　　 煤壁 落煤 合計(jì) 

Ⅰ號(hào)區(qū)域

5煤層 +540m區(qū)域 2.78 10.031 2.50 800 10 2.30 0.53 2.83 2.24

 +760m區(qū)域 2.78 5.433 2.50 800 10 1.25 0.21 1.46 1.16

Ⅰ號(hào)區(qū)域

8煤層 +540m區(qū)域 2.80 10.031 2.50 800 10 2.67 2.67 5.34 4.23

 +760m區(qū)域 2.80 5.433 2.50 800 10 1.44 1.44 2.88 2.28

表2-2-5  掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量預(yù)測(cè)結(jié)果

　　　　Ⅰ號(hào)區(qū)域5號(hào)煤層掘進(jìn)工作面絕對(duì)瓦斯涌出量最大為2.83 m3/min，相對(duì)瓦斯涌出量最大為2.24 m3/t。

　　　?、裉?hào)區(qū)域8號(hào)煤層掘進(jìn)工作面絕對(duì)瓦斯涌出量最大為5.34 m3/min，相對(duì)瓦斯涌出量最大為4.23 m3/t。

　　　3、采空區(qū)瓦斯涌出量

　　　由于采空區(qū)瓦斯涌出十分復(fù)雜，直接預(yù)測(cè)其瓦斯涌出量大小一般無(wú)法做到，因此，只能在工作面回采期間采用間接法求得。

　　　若按老頂垮落前后風(fēng)排瓦斯量的變化來(lái)估算采空區(qū)瓦斯涌出量及其占工作面總瓦斯涌出量的比例，其計(jì)算公式為：

　　　式中　Q3－采空區(qū)瓦斯涌出量，m3/min；

　　　　　　Q1－老頂垮落前回風(fēng)巷風(fēng)排瓦斯量，m3/min；

　　　　　　Q2－老頂垮落后受采空區(qū)瓦斯影響的回風(fēng)巷風(fēng)排瓦斯量（含引排瓦斯），m3/min；

　　　　　　Q4－采空區(qū)瓦斯抽放量，m3/min；

　　　　　　R－采空區(qū)瓦斯涌出量占工作面瓦斯涌出量的比例，%。

　　　現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐表明，采空區(qū)瓦斯涌出大小一般占采場(chǎng)總瓦斯涌出量的40%～60%。本預(yù)測(cè)選取40%，則采空區(qū)瓦斯涌出量可參照方程計(jì)算，可得采空區(qū)瓦斯涌出瓦斯量如表2-2-6所示：

　　　　　表2-2-6               采空區(qū)瓦斯涌出量計(jì)算結(jié)果

開(kāi)采煤層 區(qū)域 開(kāi)采層涌出量（m3/t） 臨近層涌出量（m3/t） 開(kāi)采層與臨近層總涌出量（m3/t） 采空區(qū)瓦斯涌出量（m3/t）

Ⅰ號(hào)區(qū)域

5煤層 +540m區(qū)域 6.71  7.74 14.45 9.63

 +760m區(qū)域 2.61  3.01 5.62 3.75

Ⅰ號(hào)區(qū)域

8煤層 +540m區(qū)域 6.71  3.80 10.51 7.01

 +760m區(qū)域 2.61  1.47 4.08 2.72

　　　?、裉?hào)區(qū)域5號(hào)煤層采空區(qū)最大瓦斯涌出量為9.63 m3/t。Ⅰ號(hào)區(qū)域8號(hào)煤層采空區(qū)最大瓦斯涌出量為7.01 m3/t。

　　　4、礦井瓦斯涌出量

　　　根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果Ⅰ號(hào)區(qū)域5、8煤層及Ⅰ號(hào)區(qū)域的5、8煤層的開(kāi)采層相對(duì)瓦斯涌出量、臨近層相對(duì)瓦斯涌出量、采空區(qū)相對(duì)瓦斯涌出量及掘進(jìn)工作面的相對(duì)瓦斯涌出量，可得對(duì)應(yīng)區(qū)域的總的相對(duì)瓦斯涌出量。按年產(chǎn)原煤30萬(wàn)t計(jì)算，每年330個(gè)工作日，日產(chǎn)原煤910t，進(jìn)行換算可得對(duì)應(yīng)區(qū)域的絕對(duì)瓦斯涌出量。計(jì)算結(jié)果如表2-2-7所示：

　　　　　表2-2-7                    瓦斯涌出量計(jì)算結(jié)果

開(kāi)采煤層 區(qū)域 相對(duì)涌出量（m3/t） 絕對(duì)瓦斯涌出量（m3/min）

  開(kāi)采層 臨近層 采空區(qū) 掘進(jìn)工作面 合計(jì) 

Ⅰ號(hào)區(qū)域

5煤層 +540m區(qū)域 6.71  7.74 9.63 2.24  26.32 36.56

 +760m區(qū)域 2.61  3.01 3.75 1.16  10.53 14.63

Ⅰ號(hào)區(qū)域

8煤層 +540m區(qū)域 6.71  3.80 7.01 4.23  21.75 30.21

 +760m區(qū)域 2.61  1.47 2.72 2.28  9.08 12.61

　　　?、裉?hào)區(qū)域5號(hào)煤層礦井瓦斯相對(duì)瓦斯涌出量為26.32 m3/t，礦井瓦斯絕對(duì)涌出量最大為36.56 m3/min。

　　　?、裉?hào)區(qū)域8號(hào)煤層礦井瓦斯相對(duì)瓦斯涌出量為21.75 m3/t，礦井瓦斯絕對(duì)涌出量最大為30.21 m3/min。

　　　5、礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)結(jié)果及分析

　　　根據(jù)前述預(yù)測(cè)方法及確定的預(yù)測(cè)參數(shù)對(duì)首采工作面進(jìn)行了瓦斯涌出量預(yù)測(cè)。值得指出的是，由于這個(gè)工作面的煤層較穩(wěn)定，為一次采全高進(jìn)行回采開(kāi)采，煤層瓦斯含量在開(kāi)采過(guò)程中變化較小。工作面瓦斯涌出量在沒(méi)有瓦斯異常涌出的情況下，瓦斯涌出量沒(méi)有明顯的差異。

　　　礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)是為滿足礦井達(dá)到設(shè)計(jì)時(shí)期的通風(fēng)要求。因此，預(yù)測(cè)時(shí)應(yīng)根據(jù)配產(chǎn)關(guān)系預(yù)測(cè)采區(qū)處于煤層瓦斯含量較高的地區(qū)；回采工作面處于采區(qū)內(nèi)瓦斯含量最大的位置，以求得通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能滿足礦井達(dá)產(chǎn)時(shí)最大礦井瓦斯涌出量的要求。

　　　預(yù)測(cè)礦井瓦斯涌出來(lái)源如下：

　　　5號(hào)煤層：投產(chǎn)初期回采工作面瓦斯涌出占54.90%，掘進(jìn)瓦斯涌出占8.50%，采空區(qū)瓦斯涌出占36.60 %。

　　　8號(hào)煤層：投產(chǎn)初期回采工作面瓦斯涌出占48.32%，掘進(jìn)瓦斯涌出占19.44%，采空區(qū)瓦斯涌出占32.24%。

　　　

　　　

　　　　第三章  礦井瓦斯儲(chǔ)量及可抽量預(yù)測(cè)

第一節(jié)  瓦斯儲(chǔ)量計(jì)算范圍

　　　一、設(shè)計(jì)依據(jù)

　　　根據(jù)《煤礦瓦斯抽放規(guī)范》礦井瓦斯儲(chǔ)量系指煤田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，能夠向開(kāi)采空間排放瓦斯的煤巖層賦存的瓦斯總量。礦井瓦斯儲(chǔ)量計(jì)算范圍包括可采煤層的瓦斯儲(chǔ)量總和、可采煤層采動(dòng)影響范圍內(nèi)的不可采鄰近煤層的瓦斯儲(chǔ)量總和、圍巖瓦斯儲(chǔ)量三部分。

　　　二、煤層賦存情況

　　　根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，井田內(nèi)含煤地層主要為太原組和山西組。太原組含6、7、8、9、10號(hào)煤層共5層，其中8號(hào)煤層為全井田穩(wěn)定可采煤層，6、7、9、10號(hào)煤層為不穩(wěn)定不可采煤層，本組平均厚度81.64m，煤層平均總厚度5.24m，含煤系數(shù)為6.42%，可采煤層平均總厚2.85ｍ，含煤系數(shù)為3.49%。山西組含2、3、4、5號(hào)煤層，4、5號(hào)煤層為穩(wěn)定可采煤層，2、3號(hào)煤層為不穩(wěn)定不可采煤層。本組平均厚64.46m，煤層平均總厚度6.34m，含煤系數(shù)為9.84%，可采煤層平均總厚5.20 m，含煤系數(shù)為8.20%。

第二節(jié)  瓦斯儲(chǔ)量及可抽量預(yù)測(cè)

　　　一、瓦斯儲(chǔ)量計(jì)算

　　　礦井瓦斯儲(chǔ)量是指在煤層開(kāi)采過(guò)程中，能夠向開(kāi)采空間排放瓦斯的煤、巖層所賦存的瓦斯總量。瓦斯儲(chǔ)量的大小標(biāo)志著瓦斯資源多寡，同時(shí)亦是衡量有無(wú)開(kāi)發(fā)利用價(jià)值的重要指標(biāo)。

　　　瓦斯儲(chǔ)量計(jì)算公式為：

　　　W =W1+W2+W3

　　　式中：W —礦井瓦斯儲(chǔ)量，萬(wàn)m3；

　　　　　　W1—可采煤層的瓦斯儲(chǔ)量總和，萬(wàn)m3；

　　　　　　

　　　　　　A1i—礦井每一個(gè)可采煤層的煤炭?jī)?chǔ)量，萬(wàn)t；

　　　　　　X1i—礦井每一個(gè)可采煤層的瓦斯含量，m3/t；

　　　　　　W2—開(kāi)采煤層采動(dòng)影響范圍內(nèi)不可采鄰近層的瓦斯儲(chǔ)量總和，萬(wàn)m3；

　　　　　　

　　　　　　A2i—開(kāi)采層采動(dòng)影響范圍內(nèi)的每一個(gè)不可采鄰近煤層的煤炭?jī)?chǔ)量，萬(wàn)t；

　　　　　　X2i—開(kāi)采層采動(dòng)影響范圍內(nèi)的每一個(gè)不可采鄰近煤層的瓦斯含量，m3/t；

　　　　　　W3－圍巖瓦斯儲(chǔ)量，萬(wàn)m3。

　　　　　　W3=K(W1+ W2)

K—圍巖瓦斯儲(chǔ)量系數(shù)，可取0.05～0.20；當(dāng)圍巖瓦斯很小時(shí)，可取0；若瓦斯含量較多時(shí)，可按經(jīng)驗(yàn)取值或?qū)崪y(cè)確定。

　　　計(jì)算礦井瓦斯儲(chǔ)量時(shí)，按以下原則考慮：

　　　1、鄰近層的瓦斯含量視為與其鄰近的開(kāi)采層相同，各煤層的瓦斯含量均取其直接法測(cè)定結(jié)果的平均值；

　　　2、根據(jù)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)對(duì)本礦井各采煤層瓦斯含量預(yù)測(cè)圖分析，Ⅰ號(hào)區(qū)域（即原王家焉煤礦區(qū)域）4號(hào)煤層開(kāi)采標(biāo)高在+540m～+760m時(shí)為高瓦斯涌出區(qū)域，5號(hào)煤層開(kāi)采標(biāo)高在+540m～+760m時(shí)為高瓦斯涌出區(qū)域，8號(hào)煤層開(kāi)采標(biāo)高在+540m～+744m時(shí)為高瓦斯涌出區(qū)域。4號(hào)煤層瓦斯含量大于8m3/t區(qū)域出現(xiàn)在標(biāo)高+630m區(qū)域，根據(jù)瓦斯地質(zhì)圖，四號(hào)煤層現(xiàn)采面煤層瓦斯含量最高為10.0m3/t，由于在繪制瓦斯地質(zhì)圖時(shí)有一定偏差，所得數(shù)據(jù)不能直接引用，所以預(yù)測(cè)的煤層瓦斯含量應(yīng)乘以修正系數(shù)，按規(guī)定設(shè)計(jì)采用1.2的修正系數(shù)。5、8號(hào)煤瓦斯含量由于沒(méi)有測(cè)定條件，可參照4號(hào)煤層。修正后的瓦斯詳見(jiàn)下表2-2-1。

　　表2-2-1           各可采煤層地質(zhì)儲(chǔ)量及可采煤層平均瓦斯含量取值

煤層編號(hào) 地質(zhì)儲(chǔ)量（萬(wàn)t） 平均瓦斯含量（m3/t） 瓦斯儲(chǔ)量（萬(wàn)m3）

5 1142 12.0 13704

8 1496 12.0 17952

合計(jì)   31656

　　　2、由于地質(zhì)報(bào)告沒(méi)有提供各不可采煤層的地質(zhì)儲(chǔ)量，但根據(jù)對(duì)地質(zhì)報(bào)告分析結(jié)果可知，各不可采煤層較對(duì)稱地分布與可采煤層組的兩側(cè)和中間，根據(jù)瓦斯賦存規(guī)律，煤層瓦斯含量隨埋藏深度會(huì)逐步增大，因此不可采煤層瓦斯含量平均值可由可采煤層瓦斯含量平均值來(lái)估計(jì)。不可采煤層儲(chǔ)量可由其平均厚度總和與可采煤層厚度的比值進(jìn)行估算。

　　　不可采煤層厚度總計(jì)為5.24－2.85+6.34－5.20=3.53（m）

　　　因此，推斷不可采煤層煤炭地質(zhì)儲(chǔ)量為：

　　　3.53÷（2.85+5.20）×（1142+1494+599）=1418萬(wàn)t

　　　不可采煤層平均瓦斯含量取可采煤層瓦斯含量的加權(quán)平均值，經(jīng)計(jì)算為12.0m3/t。

　　　則W2=1418×12.0=17016萬(wàn) m3

　　　3、圍巖瓦斯因無(wú)實(shí)測(cè)值，故根據(jù)鄰近礦井經(jīng)驗(yàn)暫取煤層瓦斯儲(chǔ)量的0.1。

　　　則W3=0.1×（31656+ 17016)=4867.2萬(wàn) m3

　　　因此，礦井瓦斯儲(chǔ)量計(jì)算公式可以如下公式計(jì)算：

　　　Wk＝W1+ W2+ W3

　　　式中：Wk——礦井瓦斯儲(chǔ)量，萬(wàn)m3；

　　　　　　K——圍巖瓦斯儲(chǔ)量系數(shù)，