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1、河南理工大学本科毕业设计 (论文）开题报告题目名称淮北矿业集团祁南煤矿34下采区瓦斯综合治理方案学生姓名专业班级学号一、 选题的目的和意义：一个国家的发展离不开能源，尤其是煤炭，作为能源中工业的粮食，其产业的发展趋势直接决定了一个国家的未来走向。在我国煤炭占一次能源生产和消费结构中的70左右，预计到2050年还将占50以上，因此，煤炭在相当长的时期内仍将是我国的主要能源。然而，煤炭的发展又有很多的制约因素，水、火、瓦斯、煤尘以及顶板垮落等矿井灾害严重影响煤炭行业的发展。瓦斯作为五害之首更一直是煤矿安全生产的重大问题，严重威胁煤矿财产和工人生命安全。瓦斯对煤矿生产造成的危害主要有：（1） ：当矿
2、井瓦斯浓度达到瓦斯爆炸界限，即5%16%时遇到火源和一定氧气浓度会发生瓦斯爆炸事故。（2）：瓦斯爆炸事故可能间接导致煤尘爆炸事故等一系列事故的发生。因此，对煤矿瓦斯进行治理尤为重要。（3）：瓦斯浓度很高时氧气含量会相对降低，因而对矿井内部工作人员造成身体损害，严重时可能窒息。因此，瓦斯的治理工作在煤炭行业别显得尤为重要，目前应用最广泛的瓦斯治理技术是瓦斯抽放技术及利用机械设备和专用管道造成的负压，将煤层中赋存或释放的瓦斯抽放出来，送到地面或其他安全地点。煤矿安全规程规定，有下列情况之一的矿井必须建立地面永久瓦斯抽放系统或者井下临时瓦斯抽放系统： 1个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/min或着
3、一个掘进工作面瓦斯量大于3m3/min。 矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的：大于或等于40m3/min；年产量1.01.5M t的矿井，大于30m3/min；年产量0.61.0Mt的矿井，大于25m3/min；年产量0.40.6Mt的矿井，大于20m3/min；年产量小于或等于0.4Mt的矿井，大于15m3/min。在中国含煤地层主要以石炭二叠纪为主，与其他国家煤地质构造相比，中国煤炭储层经历过多次大型构造运动，许多矿区发生隆起，凹陷，褶皱和断裂等活动，在构造挤压和剪切应力的作用下，煤层结构破坏而形成构造煤发育，表现为煤质松软，煤层渗透性差，导致这些矿井瓦斯含量高并且原始煤体瓦斯抽采困难。祁南
4、煤矿位于宿南向斜转折端，含煤地层属二叠系下统山西组、下石盒子组和上统上石盒子组，可采或局部可采煤层10层，分为上、中、下三个煤组，自上而下依次为上煤组23、32煤层，中煤组61、62、63、71、72、8和9煤层，下煤组10煤层，可采煤层平均总厚度为16.84m，其中32、72、10煤层为矿井主要可采煤层，10煤层为高瓦斯煤层， 72为突出煤层，32煤层具有突出危险性，23、8、9煤层赋存不稳定，平均厚度0.7M，为不可采煤层。高瓦斯、突出煤层占矿井可采储量的85.8%。各煤层均有爆炸性危险。 32、72煤层属极易自燃不自燃发火煤层；61、62、8、10煤层属易自燃不自燃发火煤层；23、63、
5、71、9煤层属不易自燃不自燃发火煤层。各煤层瓦斯基本参数如表1-1。表1-1矿井主要煤层瓦斯基本参数表煤层瓦斯含量m3/t瓦斯压力MPa透气性系数m2/MPa2d百米钻孔流量m3/minhm钻孔流量衰减系数3211.24.50.05180.10060.2715617.51.72718.77212.43.50.04860.04460.0512107.0 随着开采的深度逐渐加深，瓦斯含量和瓦斯压力将会逐渐增大，祁南煤矿很多采区都发生过煤与瓦斯突出的事故。本设计是在对祁南煤矿34下采区的开拓、回采、通风以及瓦斯赋存情况和瓦斯防治现状了解的基础上，根据所学的知识原理而提出的设计方案，包含采区瓦斯治理和
6、工作面瓦斯治理两个方面，并且对瓦斯防治工作的可行性做出了简单的分析。此设计旨在为34下采区瓦斯防治工作提出参考性建议，并在实际工作中指导工作人员采用正确的方法进行瓦斯防治工作，减少煤矿生产过程中煤与瓦斯突出事故的发生，保障煤矿财产安全与煤矿工人的生命安全。二、 国内外研究现状：1、国内瓦斯防治技术发展状况随着煤炭工业的发展，矿井数量及煤炭产量迅速增加，矿井向深部延伸过程中， 一些低瓦斯矿井变为高瓦斯矿井和突出矿井，因此需要抽放瓦斯的矿井越来越多，由此我国煤矿瓦斯抽放技术的迅速发展，目前瓦斯抽放技术在煤矿生产中得到了普遍的推广应用。随着煤炭工业技术的发展，瓦斯抽放技术也得到了不断地提高和发展，根
7、据我国煤层地质条件和瓦斯赋存特点，煤矿应用最为普遍的瓦斯抽放方法有如下6种。（1）本煤层采前预抽，绝大多数开采单一煤层的高瓦斯或突出矿区均采用采前预抽抽放本煤层瓦斯，如焦作、鹤壁、晋城、潞安等矿区。部分开采远距离煤层群的矿区，往往也采用这种方式抽放本煤层瓦斯，淮南矿区C13-1煤层群开采就属此情形。（2） 本煤层边采边抽。许多高瓦斯或突出矿井为了解决本煤层预抽时间短、瓦斯抽放率低等问题，或者是为了增加瓦斯抽放量，在回采过程中往往采取边采边抽瓦斯措施。（3） 本煤层边掘边抽。煤巷掘进时，我国大部分高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井采取边掘边抽措施防治煤与瓦斯突出和瓦斯超限。（4） 邻近层钻孔抽放。开采煤层
8、群的矿区，当回采工作面瓦斯涌出以邻近层为主，且通风方法不能保证瓦斯不超限时，几乎全部实施了邻近层瓦斯抽放，其中约有70%以上的工作面采用穿层钻孔抽放邻近层瓦斯。穿层钻孔抽放邻近层瓦斯在阳泉、天府、松藻、中梁山等矿区应用非常普遍，工作面瓦斯抽放率普遍超过50%。（5） 邻近层巷道抽放。祁南矿区是邻近层巷道抽放瓦斯方式的先驱，瓦斯抽放效果也最为显著，工作面瓦斯抽放率普遍高于70%，最高时达到90%以上；目前，该方法已在祁南矿区32煤层工作面广泛推广。（6） 采空区瓦斯抽放。我国部分矿区采空区瓦斯涌出较大的工作面，采用抽放采空区瓦斯的方法，以减少工作面风排瓦斯量和防治上隅角瓦斯超限。2、国外瓦斯抽采
9、技术发展状况： 随着瓦斯抽采技术的不断进步，世界各国的可抽采瓦斯矿井和瓦斯的抽采量也有了明显的提高。早在二十世纪50年代末，欧洲的英国，比利时等国家就先后进行了大规模的工业瓦斯抽采，年抽采量达到了5700m3.从二十世纪60年代到90年代，全世界的矿井瓦斯总抽采迅速攀升，1951年世界瓦斯抽采量为1.246亿m3，到了1987年，其总量增加到了54.31亿m3.单个矿井的抽采量也由原来的198万m3增加至577万m3.而可抽采瓦斯矿井的数目增加了近十倍，由最初的68个增加到后来619个。最新数据表明，从全世界范围来看，应用瓦斯抽采技术的国家已达到17个之多，俄国的抽采量最大，一年就高达24亿m
10、3。而且更多的国家开始致力于该项技术的研究和应用。瓦斯抽采工作已经被这些国家作为预防矿井灾害，保证安全生产的基本技术手段和必不可少的煤炭生产技术环节。 同欧美发达国家相比，我国瓦斯治理工作相对较为落后，瓦斯平均抽采率仅有23%，而俄罗斯，美国，澳大利亚等主要采煤大国的瓦斯抽采率均在50%以上，远远高于我国。所以，我国必须加快抽放瓦斯系统建设工作，改善矿井生产条件，提高我国煤炭工业生产水平。三、 毕业设计所采用研究的思路： 1:先期资料收集工作： 收集关于祁南煤矿矿井概况资料，包括井田地理位置、矿井地质构造、矿井通风与瓦斯赋存情况以及矿井开拓和储量。 收集34下采区概况资料，包括瓦斯赋存情况、原
11、有瓦斯治理方案、矿井通风与瓦斯治理现状以及采区瓦斯治理相关的图文资料。 收集34下5回采工作面煤体瓦斯涌出量数据以及临近工作面原有的瓦斯治理方案。 2:毕业设计流程图：图1-1 设计的基本流程 3：毕业设计研究内容： 煤层掘进前瓦斯治理；采用下行倾向顺层长钻孔预抽瓦斯递进掩护巷道掘进，钻孔间距5m，控制巷道轮廓线外10m范围。从上区段机巷施工下向顺层钻孔保护下一区段腰巷，腰巷施工下向顺层钻孔再保护区段内的机巷，机巷反过来再保护下一区段的腰巷，依此类推，一步步向煤层深部推进，通过预抽，在巷道掘进和工作面回采前将高瓦斯煤层转变为低瓦斯煤层，降低掘进和回采时的瓦斯涌出量，保证矿井的安全高效生产。 煤
12、层掘进期间瓦斯治理；采区下山及回采工作面掘进巷道均严格按照“四位一体”防突措施施工，掘进巷道在煤层瓦斯预抽解突后采取连续效果检验方法34下。四条下山中运输巷道与轨道巷道布置在底板岩层中，回风下山与行人下山布置在煤层中，回风下山巷道通过从运输下山内施工底板穿层钻孔掩护掘进，确保回风下山安全，再从回风下山中施工走向顺层长钻孔，抽采行人下山巷道掘进区域煤层瓦斯，消除区域内危险性，保证行人下山的施工安全。为消除行人下山的煤与瓦斯突出危险性，在34下回风下山综掘施工的同时，从回风下山向34下行人下山施工走向顺层长钻孔，钻孔直径94mm，钻孔间距为5m，钻孔控制至34下行人下山巷道轮廓线以外不得小于10m
13、，回风下山和行人下山水平距离为75m，则顺层钻孔的长度不得小于88m。 工作面瓦斯治理；在650M深采区煤层地应力高，煤层瓦斯压力、含量大，煤层的突出危险性强，并且下向顺层长钻孔由于钻孔积水在一定程度上会影响该方法的抽采效果，同时32煤层下部还赋存一33煤层，间距较近，下向顺层钻孔抽采方法无法解决33煤层的瓦斯问题，综合考虑可以采用底板岩巷穿层钻孔结合顺层钻孔瓦斯抽采方案。为了防止较大压应力作用下煤巷易垮塌不易维护可以采用掩护煤层巷道掘进的穿层孔设计。四、资料获得与主要参考文献情况：（1）资料获得情况 祁南煤矿瓦斯综合治理13年“一面一策”.淮北矿业集团祁南煤矿.2012年8月10日 祁南煤矿
14、34下采区基本情况.淮北矿业集团祁南煤矿.2010年11月1日. （2）主要参考文献 1 李增学主编. 煤矿地质学. 煤炭工业出版社，2009年3月1日 2 张子敏主编. 瓦斯地质学. 中国矿业大学出版社，2009年5月1日. 3 国家煤矿安全生产监督局. 防治煤与瓦斯突出规定. 煤炭工业出版社，2009年8月1日. 4 张红梅主编. 煤矿安全技术. 山西人民出版社，2010年12月1日. 5 何廷山主编. 矿井通风与安全. 高等教育出版社，200911月1日. 6 张浩然.煤矿瓦斯抽采技术研究及应用D.太原理工大学，2011年.五、毕业设计进度安排： 1、2014.2.283.30：淮北矿业集团祁南煤矿实习，收集和论文相关的资料，； 2、2014.4.14.15：编写设计提纲，提交设计开题报告、实习报告； 3、2014.4.165.1：提交中期报告，英文文献翻译； 4、2014.5.25.20：编写毕业设计初稿并提交初稿； 5、2012.5.266.5：再次修改设计，完成毕业设计，制作PPT准备答辩。六、指导教师审批意见（对选题的可行性、研究方法、进度安排作出评价，对是否开题作出决定）： 指导教师： （签名）年 月 日 Coalmine safety management factors is discussed
淮北矿业集团祁南煤矿34下采区瓦斯综合治理方案开题报告
