12号煤层综采面瓦斯治理的研究与应用.docx

12号煤层综采面瓦斯治理的研究与应用一、企业概况阳泉市南庄煤炭集团有限责任公司简称南煤集团，于2001年 3月组建，2004年进行股权重组，目前注册总资本52503.2万元， 重组后的南煤集团由国家开发投资公司控股62%,山西省经济建 设投资公司参股24.67%，阳泉市国资委参股13.33%南煤集团位于山西省阳泉市南2公里处，距石家庄、太原机 场均为110公里有11.4公里铁路运输专线与石太线白羊墅车站 接轨，硬化公路与市南外环路相通，向东7公里可进入太旧高速 公路，交通十分便利南煤集团现有两个煤炭生产矿井、八个非煤产业公司以及一 个拟建煤电一体化（年产500万吨的煤矿和规模为2 x 600MW坑口 电厂）新区，员工9000余名矿区煤炭总储量10亿吨，目前两 个生产矿井核定煤炭生产能力共计320万吨/年，并分别配套洗选 能力为150万吨/年和120万吨/年两座选煤厂，企业总资产27亿 yG o南煤集团煤炭产品主要有洗中块、洗小块、洗精煤、筛末煤, 均为低硫、低灰、高发热量的优质无烟煤产品，是理想的化工、 电力、冶金和民用燃料非煤产业主要有年生产5万吨五钠的化 工公司，年发电能力15亿度的龙川发电公司，年发电2400万度 的煤层气发电站，年生产2.6亿块煤砰石烧结砖的新型建材公司， 以及拥有三台内燃机车的铁路运输公司。

南煤集团组建以来，始终把实施“以人为本、科学管理、励 精图治、争创一流”的企业理念作为践行“三个代表”重要思想 的切入点，秉承“为股东、为社会、为员工”的企业宗旨，大力 实施“以煤炭产业为基础、以煤电联营为重点、以循环经济为主 线”的发展思路，形成了集煤炭、化工、建材、电力、机械制造 为一体的循环经济发展态势目前，两矿井采煤机械化程度达到 100%,装备三个综采放顶煤工作面，两个薄煤层综采工作面；现 有BEZ-90型和EBJ-120/TP型两种型号综掘机10套；两矿井均建 有地面瓦斯抽放泵站，安装CBF410型及CBF610型水环真空泵6 台，配套巾500mm主抽放管路，井下配备有ZWY85/110型井下移 动瓦斯抽放泵站，集团公司平均瓦斯抽放率51%;锚杆锚索支护 巷道占年掘进进尺的90%以上，企业经济效益和文化建设得到了 长足发展2008年原煤产量325万吨，营业收入207152. 27万元， 实现利润44503.63万元，实现利税69134万元南煤集团多次荣获省、市“模范企业”、“纳税大户”、“精神 文明建设先进单位”等荣誉称号，2002年，荣获山西省“五一劳 动奖状”，2007年被国家工商总局评为全国“守合同重信用”单 位，2004年至2008年连续五年评为山西省百强企业。

南煤集团的发展规划是：近期，5年内煤炭产能达到1000万 吨；电厂装机容量达到150万千瓦（煤歼石电厂2x13.5万千瓦， 西上庄电厂2x60万千瓦，煤层气发电厂28x2000千瓦）；煤砰 石砖厂产能15亿块/年（南庄矿井砖厂扩建到2.5亿块/年，煤砰石 电厂配套2.5亿块/年，建设西上庄砖厂10亿块/年）；水泥厂产能 达到100万吨/年，建成年产1750万平方米的石膏板厂远期，继 续扩大产能使煤炭产能达到1200-1500万吨；进行预留煤砰石电 厂扩建2x30万千瓦热电厂建设，上马西上庄电厂二期2x60万 千瓦发电项目，使电厂总装机容量达330万千瓦，实现年收入百 亿的宏伟蓝图二、井田面积及地质概况1、 井田面积南庄煤炭集团公司下属南庄和大阳泉两个煤田井田相连，东西 总长度约5.75Km,南北总宽度约5Km,总面积约21.37Km2o其 中，南庄井田为11.84Km2,大阳泉井田为9.53Km2,开采许可证 批准开采3号、6号、12号和15号煤层2、 地质概况南庄井田位于沁水煤田阳泉矿区东南边缘，煤系地层石炭二 叠系的太原组和山西组，含煤建造为海陆交互的滨海和海退后的 残留过渡相沉积，太原组地层平均总厚度121.25m,岩性为黑色砂 质泥岩、泥岩、灰白砂岩及石灰岩，石灰岩有三层分别为K2 （四 节石）、K3（钱石）、&（猴石）；含煤6〜8层，分别为8、9、10、 11、12、13、14、15号煤，含煤平均总厚度8.40m,含煤系数6.9%。

其中15号煤层稳定全区可采，12号煤较稳定大部开采山西组地 层平均总厚度56.68m,主要以黑灰色砂质泥岩、泥岩、灰白色中 粗粒砂岩组成，含煤3〜6层，分别为1、2、3、4、5、6号煤,图一煤系地层综合柱状图含煤平均总厚度3.25m,含煤系数5.7%其中3、6号煤层为较 稳定的局部可采煤层详见煤系地层综合柱状图一所示井田内可采煤层和局部开采煤层为山西组3、6号和太原组12、 15号煤层1) 3号煤层：赋存于山西组中部，煤层厚度0〜2.4m,平 均1.2m在井田北东部有出露，据钻孔和井下开采资料，该煤层 冲刷现象较严重，井田南部基本不可采，井田中部该煤层较稳定 可采3号煤属较稳定的局部可采煤层，煤层结构简单，仅个别钻 孔含一层夹砰煤层顶板为砂质泥岩、中砂岩，底板为砂质泥岩、 泥岩、细砂岩，在井田北东部有小窑破坏区冲刷带对煤层开采 有较大影响南庄井田对本煤层的开采已经结束，大阳泉井田的 开采也接近尾声2) 6号煤层：位于山西组中部，上距3号层20.1m左右， 为井田主要可采煤层之一，煤层厚度0〜1.8m,平均1.17m在井 田北东部有出露，据钻孔和井下开采资料，煤层在井田北部有冲 刷，井田北西部、南部基本不可采，在井田中东部较稳定。

煤层 结构简单，其顶板为砂质泥岩、泥岩、中砂岩，底板为砂质泥岩、 细砂岩、泥岩冲刷带对煤层开采有较大影响南庄井田对本煤 层的开采已经结束，大阳泉井田的开采也接近尾声3) 12号煤层：位于太原组中部，上距6号层58.99m左右, 距&石灰岩8.7m左右，下距电石灰岩5.87m左右煤层厚度 0.18〜1.70m,平均1.22m煤层层位稳定，结构简单含0〜1层 夹砰，夹砰厚0.08〜0.65m,井田内仅南部128号钻孔附近不可采, 其余为较稳定的大部可采煤层煤层顶板为泥岩、砂质泥岩，底 板为砂质泥岩、泥岩、中、细砂岩南煤集团公司南庄煤矿和大 阳泉煤矿目前均开采该煤层4）15号煤层：位于太原组下部，上距12号层44.26m左右, 距电石灰岩12.14m左右，下距Ki砂岩8.15m左右为本煤田主 要可采煤层，煤层厚度5.24〜6.63m,平均5.89m层位稳定，全 区可采，结构复杂含1〜2层夹砰，夹砰厚0.02〜0.47m煤层 顶板为泥岩，底板为砂质泥岩、泥岩南煤集团公司南庄煤矿和 大阳泉煤矿目前均开采该煤层，为集团主采煤层矿井主要可采煤层特征见表一表一煤层赋存情况表地 层煤层编号厚度（m）层间距（m）煤层结构稳定性可采性顶底板岩性最小-最大最小-最大顶板底板平均平均山西组Pls10-0.431.78-13.64简单极不稳定不可采砂质泥岩泥岩砂质泥岩 细砂岩0.1820-1.426.63简单极不稳定基本不可采砂质泥岩 细砂岩砂质泥岩 泥岩0.415.0-21.030-2.4016.75简单较稳定大部可采砂质泥岩 中砂岩砂质泥岩 泥岩1.115.20-12.8210.4940-0.50简单极不稳定不可采砂质泥岩 细砂岩砂质泥岩 细砂岩0.306.04-16.0611.0360-1.80简单较稳定大部可采砂质泥岩 泥岩 中砂岩砂质泥岩 细砂岩 泥岩1.2512-14.2太 原 组Pit80-1.3813.35简单不稳定零星可采砂质泥岩 泥岩中砂岩砂质泥岩0.188.5-20.4190-1.3013.11简单不稳定零星可采中砂岩砂质泥岩中砂岩砂质泥岩0.368.16-27.09100-0.5018.82简单极不稳定不可采中砂岩砂质泥岩泥岩砂质泥岩0.081.5-10.5110-0.74.39简单较稳定不可采石灰岩泥岩中细砂岩0.344.3-11.4120.18-1.78.36简单稳定大部可采泥岩泥质砂岩砂质泥岩 泥岩 细砂岩1.226.3-138.82130-0.65简单不稳定不可采石灰岩砂质泥岩 泥岩0.2616.5-40140-0.2523.04简单不稳定不可采石灰岩泥岩砂岩0.077.66-19.7712.07155.24-6.635.89较复杂稳定全区可采泥岩砂质泥岩 泥岩三、井田内瓦斯赋存规律1、 主要储气地层煤系地层中，各煤层均含有瓦斯，另外匕、匕、K4三层石灰岩 也是主要的储气层。

南庄矿井主采煤层分上、下两组，上组煤为3 号、6号，下组煤为12号、15号煤层，其中上组煤层已采完，现 开采下组煤12号煤层开采时，其瓦斯主要来源于煤层本身及上 下邻近层（向下50m范围，向上120m范围），15号煤层开采时，其 瓦斯主要来源于上邻近层2、 三个瓦斯储集层段依据阳煤集团有关资料，南煤集团井田范围内煤系地层大致 划分为3个瓦斯储集层段1）上储集层段3号煤层及其上下临近层为上部瓦斯储集层3号煤层瓦斯压力为1.30MPa,瓦斯含量为并具有煤 与瓦斯突出危险2） 中储集层段太原组顶部的厚层泥岩为中部瓦斯储集层段 的盖层，除基层包括12号煤层及其上下临近层和两层石灰岩K3> K4 o 12号煤层瓦斯压力为0. 33-0. 72 MPa,瓦斯含量为 8 . 46-14. 273/t （数据来源：煤炭科学研究总院西安分院《南庄矿 井12号煤层基础参数测试》）煤层生成的瓦斯，部分运移到匕、 K4石灰岩的裂隙和溶洞内，常造成局部瓦斯富集3） 下储集层段13号煤层下部的中厚层泥岩下部15号煤层 储集层段的盖层，该段的15号煤层和匕石灰岩均含有瓦斯由于煤系地层瓦斯的生、储、盖条件的特殊，随深度变化的 煤层瓦斯压力梯度呈两个系统。

山西组陆相地层随深度增加、瓦 斯压力增加，呈正比例关系；太原组近海相地层石灰岩裂隙溶洞, 局部积聚大量来自煤层的瓦斯，因而煤层原生瓦斯移散，瓦斯压 力与深度关系出现倒置现象3、12号煤层瓦斯可抽性根据煤炭科学研究总院西安分院对南煤集团12号煤层实测的 煤层透气性系数和钻孔瓦斯流量衰减系数结果，见表4-2按本煤 层抽放瓦斯难易程度的划分类别，判断南庄煤矿的12号煤层属于 可以抽放~较难抽放煤层表4-2 12号煤层实测参数结果煤层钻孔瓦斯流量衰减系数a /cT煤层透气性系数人/m7MPa2 - d12号煤0. 0258—0. 05521. 70—6. 9212号煤层的可抽性决定了其预抽效果不好，因此应采用卸压 带煤与瓦斯共采技术四、12号煤层回采面瓦斯来源分析1、基本参数12号煤层开采时，其瓦斯主要来源于本煤层及上下临近层工作面瓦斯涌出预测方法采用分源预测法由于矿井主采煤层及相 应的各邻近煤层瓦斯基本参数都没有测定，而南庄煤矿和阳泉五 矿相邻，所以采用阳泉五矿参数测定结果，如下表二所示参考《阳泉煤矿瓦斯治理技术», 1996年，煤炭工业出版社)表二采用的各煤层瓦斯基本参数表煤层瓦斯压力(MPa)煤层厚度(m)层。