低瓦斯矿井高瓦斯区域瓦斯治理技术研究
河北理工大学 2010.10
目 次
1 矿井概况.......................................................................................................... 3 1.1 井田简介................................................................................................ 3 1.2 生产系统及设备.................................................................................... 6 1.3 矿井自然条件...................................................................................... 12 2 煤层瓦斯参数................................................................ 错误！未定义书签。 2.1 煤的瓦斯吸附常数.............................................. 错误！未定义书签。
2.2 煤层瓦斯压力...................................................... 错误！未定义书签。 2.3 煤层瓦斯含量...................................................... 错误！未定义书签。 2.4 瓦斯放散初速度.................................................. 错误！未定义书签。 2.5 煤的坚固系数...................................................... 错误！未定义书签。 3 范各庄矿高瓦斯区分布情况及影响因素.................... 错误！未定义书签。 3.1 瓦斯异常涌出划分标准...................................... 错误！未定义书签。
3.2 掘进工作面瓦斯来源.......................................... 错误！未定义书签。 3.3 高瓦斯区域分布影响因素.................................. 错误！未定义书签。 4 范各庄矿瓦斯异常区域预测........................................ 错误！未定义书签。 5 范各庄矿瓦斯异常区域综合治理措施........................ 错误！未定义书签。
低瓦斯矿井高瓦斯区域瓦斯治理技术研究
1、根据范各庄矿瓦斯地质资料、煤层赋存情况、煤质特征、瓦斯压力以及瓦斯涌出现状和采掘工艺等参数，确定工作面瓦斯涌出规律。
2、预测分析高瓦斯区域及工作面瓦斯涌出规律，提出有针对性的瓦斯治理方案。
采空区自燃“三带”的划分研究步骤
1、查阅相关文献，确定“三带”划分的理论及其依据； 2、根据现场实际情况及其采场支护参数，进行数值模拟；
3、分析三带距工作面的相关距离及其瓦斯分布规律，确定束管埋设参数及
- 1 -
距离；
4、根据数值模拟设定的相关参数现场实测验证，分析比对结果，修正相关参数，达到瓦斯合理抽采目标
1 矿井概况................................................................................................................................. 1.1井田简介..........................................................................................................................
1.2生产系统概况.................................................................................................................. 1.3井田地质构造特征.......................................................................................................... 2 煤层瓦斯参数......................................................................................................................... 2.1煤层瓦斯基本参数..........................................................................................................
2.2瓦斯风化带下界深度的预测.......................................................................................... 3 范各庄矿高瓦斯区分布情况及影响因素............................................................................. 3.1高瓦斯区域分布情况......................................................................................................
3.2瓦斯区域分布影响因素..................................................................................................
3.2.1顶底板岩性对瓦斯涌出的影响............................................................................ 3.2.2断层对瓦斯涌出的影响........................................................................................ 3.2.3褶区对瓦斯涌出的影响........................................................................................
4 范各庄矿瓦斯异常区域预测................................................................................................. 4.1煤层瓦斯涌出量的影响因素...................................................................................
4.2煤层瓦斯涌出量预测方法....................................................................................... 4.3范各庄瓦斯异常区域分布规律...............................................................................
5 范各庄矿瓦斯异常区域综合治理措施................................................................................. 5.1掘进工作面瓦斯治理措施.......................................................................................
5.2回采工作面瓦斯治理措施.......................................................................................
6 采空区自燃“三带”划分及数值模拟.................................................................................
6.1取样分析系统...........................................................................................................
6.2测温系统................................................................................................................... 6.3工作面测点布置....................................................................................................... 6.4自燃“三带”分布规律........................................................................................... 6.5数值模拟对比验证...................................................................................................
- 2 -
1 矿井概况
1.1 井田简介
1、地理概况
开滦精煤股份有限公司范各庄矿业分公司（以下简称范各庄矿业分公司）位于开平向斜之东南翼、河北省唐山市古冶区境内，西北方向距唐山市中心32.5km，东北方向距滦县县城35.2km，东南方向距滦南县县城（奔城）30.0km，距京唐港100.0km。地理坐标为东经113°28′，北纬39°33′。井田南北走向长12.25km，东西最大倾斜长3.92km，井田面积32.33km2。
范各庄矿业分公司地理位置优越交通发达。具体交通位置见图1-1。 铁路：范吕铁路与柒滦线接轨，正北方向距京山铁路直线距离10.2km。 公路：迁唐线公路在本矿区内通过，正北方向距205国道10.5km，距京沈高速公路榛子镇入口21.5km，正南方向距唐港高速公路青坨营入口9.5km。
图1-1 煤矿交通位置图
范各庄矿业分公司建矿以来实测最高洪水位29.572m，50年一遇预测最高洪水位+29.76m，百年一遇预测最高洪水位+30.49m，地面井口标高，均低于建矿以来实测最高洪水位。主井、副井、新井、风井、毕各庄进风井、毕各庄回风井
- 3 -
地面标高与沙河洪水位对比见表1-1。2006年度实际降雨量为380.7mm，2007年地面水害重点仍为沙河防洪和井口防洪，沙河防洪以沙河公路桥观测站为基础，观测沙河水位，为井口防洪提供水位数据。
表1-1 井口标高与最高洪水位对比表
井别 主井 副井 新井 风井 毕各庄进风井 毕各庄回风井
井口高程（m）
29.606 29.345 30.332 31.530 25.240 25.050
与+29.572m比较 与+29.76m比较 H=＋0.034 H=－0.227 H=＋0.760 H=＋1.958 H=－4.332 H=－4.522
H=－0.154 H=－0.415 H=＋0.572 H=＋1.770 H=－4.520 H=－4.710
与+30.49m比较 H=－0.884 H=－1.145 H=－0.158 H=＋1.040 H=－5.250 H=－5.440
2、矿井开发史
范各庄矿业分公司矿井，是我国自行设计、自行施工的第一座大型现代化矿井。矿井原设计生产能力180万t/a，1958年开工建井，1964年竣工投产。1973年9月，根据“老井挖潜、改造、增产”的方针，提出将原矿井扩建为年产量400万t，净增生产能力220万t。初步设计文件经燃料化学工业部，以（73）燃煤开字2430号文审查批准，于1975年1月开工扩建，但由于1976年地震严重影响和制约了改扩建工程的顺利完成。三水平延深初步设计于1983年5月完成 。1994年完成了三水平延深初步设计（修改）。2002年矿井达到扩建设计能力，年产量为410.02万t。目前矿井二水平为主要生产水平，三水平南一、南二采区已经开采，三水平南五采区、四水平延深工程正在施工中。
2005年矿井核定生产能力451万t/a，2006年矿井核定生产能力复核450万t/a。
3、井田开拓开采
范各庄矿业分公司矿区北部及西北部与开滦精煤股份有限公司吕家坨矿业分公司相邻，西及西南部与开滦（集团）有限责任公司钱家营矿业分公司相邻，东北部、东部及南部以14煤层的基岩露头为界，最下一个可采煤层为12煤层，开采的最大深度为－800m标高，地表标高为+29.0m。
根据2001年批采矿许可证（证号1000000120137），矿区南北走向长12.25km，
- 4 -
东西最大长度3.92km，全井田总面积为32.3297km2，井田范围由27个拐点坐标圈定，（采用国家30投影带坐标系）见矿区范围拐点坐标表1-2。
表1-2 矿区范围拐点坐标表
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
纬度（X） 4393394.00 4393164.00 4392326.00 4391472.00 4390046.00 4388961.00 4387161.00 4386493.00 4386412.00 4385391.10 4384626.00 4381477.00 4381928.60 4381928.90
经度（Y） 39623491.00 39624468.00 39625187.00 39624961.00 39624635.00 39624093.00 39624378.00 39623909.00 39624751.20 39624538.00 39623236.00 39622318.00 39622004.30 39621955.10
序号 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
纬度（X） 4383313.20 4384361.20 4387046.00 4388552.40 4388952.90 4389860.20 4390751.70 4391832.40 4392058.00 4392662.20 4392906.40 4393000.40 4392975.70
经度（Y） 39621587.00 39620249.70 39621267.30 39620659.90 39620864.30 39621162.20 39621353.40 39621675.50 39621884.80 39622183.80 39623150.00 39623148.40 39623346.90
矿井采用立井、多水平集中运输大巷、集中上山、分区石门开拓方式。现使用的井筒有六个，分别为：一水平主井、副井、中央风井、二水平混合提升井、毕各庄进、回风井。一水平主井担负提升煤炭与进风，一水平副井担负提升物料、人员与进风，二水平混合提升井担负提升煤炭、物料、人员与进风，中央风井担负回风，毕各庄进风井担负进风，毕各庄回风井担负回风。中央风井、老副井、毕各庄风井井筒均安设梯子间作为安全逃生设置。各个井筒的特征见表1-3。
表1-3 井筒的特征表
名 称 主井 副井 中央风井 二水平混合井
性 质 立井 立井 立井 立井
形 状 圆形 圆形 圆形 圆形
直 径 （m） 5.5 6.5 4.5 7.8
深 度 （m） 379.336 342.987 155.680 595.850
井帮/厚度 (m)
0.5 0.5 0.5 0.5
作用 提升煤炭 提升物料、人员
回风 提升煤炭、物料、
人员
- 5 -