安全工程毕业设计（论文）-峰峰煤矿新三矿90万ta新井设计（含全套CAD图纸）

本科生毕业设计 第 1 页 目 录 1 矿区概述及井田地质特征.3 1.1 矿区概述 3 1.2 井田地质特征 .4 1.3 煤层特征 10 2井田开拓 15 2.1 井田境界及可采储量 .15 2.2 井田开拓 19 3.1 煤层的地质特征 34 3.2 采区巷道布置及生产系统 .35 3.3 采煤方法 .42 4. 矿井通风.51 4.1 通风方式和通风系统的选择 .51 4.2 带区通风 .56 4.3 矿井所需风量 .59 4.4 矿井通风阻力 .69 4.5 矿井主要通风机选型 78 4.6 矿井反风措施及装置 .82 4.7 矿井通风费用概算 .83 5.1 矿井安全概况 86 5.2 矿井火灾 .93 1煤与瓦斯突出机理概述 105 2 预防煤与瓦斯突出的主要技术措施 .114 3.瓦斯的利用 .120 An automaticre searching and suppression.126 大空间火灾探测与自动灭火系统.134 参考文献.141 主要参考书目.141 全套设计，联系 153893706 本科生毕业设计 第 2 页 1 矿区概述及井田地质特征 1.1 矿区概述 峰峰煤矿是我国特大型煤炭生产基地，盛产优质焦煤、动力煤和无烟 煤。峰峰煤田位于河北省南部，邯郸市西南 35km，在太行山支脉九山东麓， 京广铁路西侧，地跨峰峰、磁县、武安等县市；北起洺河，南至漳河，南 北长 45km，东西宽 28km，矿区总面积 1250km2，其中，含煤地层面积约 562km2。 峰峰矿区中部有鼓山横贯南北，鼓山东侧为低缓山谷及间隔洼地，鼓 山西侧为和村孙庄向斜。地面标高为105280m。矿区内南有漳河， 中有滏阳河，北有洺河，区内冲沟发育。在漳河河道上建有岳城水库，滏 阳河由奥灰群泉水汇流而成，在矿区东部建有东武仕水库。 矿区地理位置优越，交通便利，矿区环行铁路与京广铁路相接，矿区 公路与 107 国道及京珠高速公路连接，通达全国各地。 1.1.11.1.1 矿井地理位置及交通条件矿井地理位置及交通条件 峰峰集团有限公司新三矿（原名吝家沟矿，以下统一称为新三矿） ，地 处河北省南部，邯郸市峰峰矿区大峪镇。位于河北省邯郸市之西南，西北 距峰峰集团公司约 10km，东距磁县县城约 15km，地理坐标为东经 114 12401141430，北纬 3622936245之间，行政区 划属邯郸市峰峰矿区管辖。 井田范围：北以 F29 号断层与泉头井田分界；南至 F25 号断层与梧桐 庄井田相邻；西至煤层露头及技术边界与三矿井田相隔；东至 F8 号断层与 九龙矿相望；井田南北平均长 4.25km，东西平均宽 3.25km，井田面积 13.83km2。由 44 个拐点圈定一不规则多边形。 井田西部已有专用铁路线，在临水（新市区）与峰峰矿区环行铁路相 接，经马头车站与京广线铁路连通，临水车站距马头车站 20km。此外，还 有岳峰公路从本矿西部通过，北部有新市区南环公路与磁县相通。附地理 位置交通图 111。 1.1.21.1.2 气象及地震气象及地震 本区为大陆性半干旱气候，现将峰峰矿区气象站本区气象资料简述如 下： 降水量：年总量最大 1240.6mm,最小 391.9mm,平均 628.9mm，集中于 6 月底至 9 月初，可占全年一半。 本科生毕业设计 第 3 页 蒸发量：年总量最大 2229.5mm,最小 1427.5mm，平均 1908.7mm，5 月7 月最大。 气温：历年最高气温 41.9,最低15.7，年平均气温 14左右。 冰冻期为每年 12 月初至来年 3 月初。 风向风速：本区春季多东南风，夏季风向不定，秋季多西南风，冬季 偏北风，最大风速可达 20m/s。 地震：本区历史记载有地震活动，根据国家地震局地震大队 1977 年 3 月 15 日地鉴字第 030 号文件认为：“峰峰矿区地震基本烈度为八度” ，因 此在矿井 建设等方面均应充分专虑这一因素。 现将历吏记载的对峰连附近地区有破坏隆的地震资料列表如下： 时 间震级烈度对峰峰地区的破坏程度 131410 5 6 涉县死亡 326 人，武安死亡 14 人 1556 年8磁县清泉寺倾倒 1830.06.1275滏阳河干涸，磁县死 5485 人，彭城死伤 1700 人 1966.03.0868武安坍塌房屋 253 间，磁县 12 间 1966.03.2272波及磁县 1.1.31.1.3 山文水文山文水文 新三矿井田位于鼓山东麓，属平缓的丘陵地形，冲沟比较发育。区内 西高东北低，最高处为赵家庄西南之山岗，标高 205.74m,最低侵蚀基准面 为滏阳河床，标高 107.46 米,相对高差近百米。区内地表水系不发育海河 流域子牙河水系上游的淮阳河起源于井田北西外围放山奥陶系灰岩泉群， 由黑龙洞泉，娘娘 泉，广胜泉，郭家庄泉等泉群汇集，由西向东在井田北侧外围穿过，根据 水源开发队资料，河流流量 62.42m3/s5.51m3/s,平均流量 11.81m3/s，最 高洪水位标高122m 左右。井田范围内唯一地表溪流为固义小溪，由大气 降水、浅层地下水、矿坑水等汇集，自西向东横贯井田，流量在 1 m3/s 以 内。 1.2 井田地质特征 1.2.11.2.1 井田地形井田地形 本区为半裸露区，除井田中部多为被第四系所掩盖外，四周及毗邻区 本科生毕业设计 第 4 页 自奥陶系至上二迭系石千峰地层均有零星出露。 现将各地层情况自上而下简述如下： 1奥陶系马家沟组 岩性为白云质，灰质角砾岩与白云质灰岩、纯灰岩、花斑状灰岩，交 替出极具清晰的沉积韵律，地下岩溶发育，以溶裂、溶孔和小型溶洞为主。 全厚 300m。 2. 中石炭统本溪组 岩性以深灰色粉砂岩、砂质泥岩与浅灰色至灰白色铝土质泥岩为主， 含有煤层一层，中上部有时夹厚层中粒砂岩，底部为紫红色铁质铝土质泥 岩，偶见透镜状铁矿。 附：井田地理位置交通图 井田地理位置交通图 121 本科生毕业设计 第 5 页 鼓 山 矿务局 市区 彭 城 新三矿 邯 郸 滏 阳 河 水库 京 广 铁 路 马 头 五矿 牛 儿 庄 薛村 矿 本科生毕业设计 第 6 页 沉积厚度较大，厚度相差一倍以上，无明显规律，井田内未见灰岩层，但 北大峪地面偶见极薄灰岩夹层。 3. 上石炭统太原组 为海陆交替相沉积，厚度比较稳定，总厚 110m 至 120.78m，沉积的岩 层为深灰色至灰黑色粉砂岩、砂质泥岩、泥岩与浅灰色中鲕粒岩，其中石 灰岩 68 层，含煤 69 层。粉砂岩与泥岩中含有丰富的植物化石。 石灰岩中产丰富的海相动物化石，有蜓类、腕族类、瓣腮类、复足类、 珊瑚、海百合等。灰岩自上而下分别名为一座、野青、山青、伏青、小青、 中青、大青、下架，除一座与中青沉积稍欠稳定外，其余沉积发育良好， 以野青、伏青、大青较厚，一般在 2m 至 5m。本组 4、6、7、8、9 为全区可 采煤层，3、5下、6下为局部可采煤层。峰峰地区多以石灰岩顶板命名，如 野青大青煤等。由于沉积稳定，灰岩均匀间隔，地层和煤层对比容易。 与山西组为连续沉积，分界不明显，采用一座灰岩上部一层中细粒砂岩分 界。 二迭系 按岩性岩相、古生物特征，可划分为山西组、下石食子组、上石盒子 组和石千峰组，各组间均为连续沉积，分界不明显。山西组与石盒子组分 界，采用以紫色岩层绝迹后第一层中粗粒砂岩为界()相当干骆驼脖砂岩） 。 下石盒子与上石盒子组划分，考虑到与毗邻井田统一，仍以第三段分界砂 岩划分，()全国地层编表根据所采标准植物化石将分界从原三段底界下推 120 米，即三段下的百米砂岩） 。石盒子组以上至石千峰组地层为陆相沉积， 变化较大。 4下二迭统山西组 主要为过渡相海陆相沉积。岩性以灰白色中细粒砂岩与深灰色粉砂岩 为主，夹灰黑色砂质泥岩，泥岩与煤层，含煤 36 层，东北角含煤程度较 高，可达 6 层，下部的 2 号煤层为本区主要可采煤层。顶部灰色砂质泥岩 中普便具有灰褐色细鲕状结构，可作为标志岩层，井与其上灰色中粒砂岩 为界划分山西组与石盒子组，上部 0 号煤顶底板泥岩中含较高的铝土、高 岭质成分，为峰峰地区重要陶瓷原料。最底部一层厚 5 米左右的中粒砂岩 相对稳定，为山西组与太原组分界。厚度 56.38m89.15m，平均厚 78.34m，岩性变化较大，无明显标志层，砂质泥岩中植物化石丰富，见有 烟叶大羽羊齿、三角织羊齿、鳞木、芦木、苛达特等。 5下二迭统石盒子组第一、二段 岩性上下不易区分，厚 200.60m232.90m，平均 216.47m，东北部稍 本科生毕业设计 第 7 页 厚，西南部稍薄，不够明显。从顶界至 2 号煤层距离稳定，一般为 268m， 两极差不超过 15m，成为对比上的一个依据。上界与上石盒子组第三段底界 砂岩分界明显。 岩性可分上下两部，上部厚 110m 左右，以灰绿色、紫斑色粉砂岩和紫 斑色铝土质泥岩为主，夹 23 层灰白色厚 510m 中细粒砂岩，其中底部 一层在全区较为稳定。在距三段底 40m80m 处的紫斑色铝土质泥岩中常见 有黄褐色菱铁质粗鲕状结构、呈瘤状体集结，具有相对的标志性。 下部厚 76m。岩性为灰绿、紫黄斑、灰色的粉砂岩、砂质泥岩，下部间 夹深灰色砂质泥岩和灰色铝土质泥岩 12 呈，中细粒砂岩，颜色愈下愈深， 砂岩泥质成分增加，成分中含金、黑云母增加，底部一层砂岩厚 510m， 为骆驼脖砂岩，本段含有较多的植物化石见有：中国瓣轮叶、星轮叶、带 羊齿。 6上石盒子组第三段 浅灰、灰白色中粗粒石英长石含砾砂岩，占全层 70，间夹紫灰绿色 粉砂岩，砂岩多斜交层理和凸镜状、楔形层理。下部夹有一层紫花色含铝 质成分高、色泽鲜艳、腊状光泽、性韧、质纯的泥岩，局部具鲕状结构， 厚 515m。其下砂岩具缓波状水平层理，砂岩中常间夹有深灰、灰黑色泥 岩，三者结合成一个标志层段。以砂岩为主体的本段岩层，宏观上从岩性、 物性、厚度上组成石盒子组标志层段。厚度 99122m 之间，平均 110.82m，变化不大，稍有由北东向南西减厚趋势。本段底界以下至 2 号煤 层 268m；以上至 5 段底界厚 220m，全区变化不达，可作对比依据。顶部多 以一层厚 23m 的灰绿色含红色矿物多含砾中粗砂岩为界。本段下部含有 少量植物化石，如：带羊齿、大羽羊齿等。 7上石盒子组第四段 紫斑、紫灰绿色的砂质泥岩、粉砂泥岩为主组成了以泥质岩类为特点 的层段，砂岩很少，中下部夹 12 层薄层细砂岩，局部含鸡蛋绿高岭质泥 岩。下部层位中常有一层薄层片状深灰黑色泥岩，见有海豆芽动物化石。 本段含植物化石甚少，厚度一般 104m，变化不大。 8上石盒子组 5、6 段 紫红色、紫色绿色粉砂岩、泥岩为主，夹有纯度不均匀的含铝质泥岩， 均匀的分布有 34 层紫红、粉红色中细粒砂岩，多红色矿物而与下段砂岩 区别。泥质岩中，多黄色斑状物及豆状、瘤状的泥质、铁质结合体。下部 含数层 0.10.2m 硅质层，具有标志性。底部为一层厚层状石英长石中粗 粒含砾砂岩，厚 10m 左右，沉积相对稳定，具有标志性，与四段分界。本 本科生毕业设计 第 8 页 段厚一般 150m，变化不大，底界至 2 煤层一般 480m，可作为对比依据。 上二迭统石千峰组上二迭统石千峰组 为一套纯陆相沉积地层，岩性单一，厚度巨大的紫红色岩层，无论从 岩性、岩相等方面与石盒子组有着截然的不同。根据岩性、岩相可分三段， 本井田仅见二段下部层位，由下而上述之。 9石千峰组第一段 全厚 200m，可分上中下三段。上部由紫红色页岩与薄层细砂岩互层， 以及粉砂岩组成。粉砂岩中含钙质结核，厚 70m。中部为紫红色粉砂岩、泥 岩和泥灰岩组成()浅水灰岩） 。泥灰岩在全区稳定，一般 45 层，其它区 在泥灰岩中找有偏体鱼类化石，厚约 50m。下部为紫色、紫红色粉砂岩、泥 岩，间夹数层中厚层紫色中细粒砂岩组成，泥质岩类中含大量顺层分布的 瘤状钙质结核，厚 80m。 10石千峰组第二段 红色、粉红色薄层状具良好的水平层理的细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩 组成，含有与岩体同生的椭球形结核包体，厚度不祥。 11.新第三系上新统 仅在石桥山顶出露，与下复地层成不整合接触，主要为疏松的淡黄、 黄色中粗砂和细砂组成，间夹砾石，厚 6m。 12.第四系全新统 厚 7m，分布于河漫滩及一级阶地之上，为砂、亚砂土、砂砾透镜土组 成。 岩层电性特征及其对比情况： 本区煤系上覆地层厚度大，岩性标志性差，但沉积厚度相对稳定，物 性条件较好，规律性明显，依据自然放射性()）,视电阻率曲线()在各 段不等的幅值及异常显示,形成各不同沉积段的对比标志,密度曲线(r)对 一般的断裂带均有所反映,综合各自特点,成为研究对比主要手段,为本区中、 小断层确定提供了依据。地层岩性见综合地层柱状图 122 本科生毕业设计 第 9 页 综合地层柱状图 图 122 本科生毕业设计 第 10 页 描 述 地 层 系 统 界 系 统 组 代 号 煤 层 号 厚 度 层 厚 新 生 界 古 生 界 奥 陶 系 石 炭 系 二 叠 系 上 统 下 统 上 统 50-80 综 合 地 层 柱 状 图 柱 状 1：5000 71.20 上 石 盒 子 组 下 石 盒 子 组 山 西 组 太 原 组 本 溪 组 峰 峰 组 图 2 第 四 系 由数层含砾石中粗砂岩组成，夹薄层砂 质粘土及粘土粉砂等，底部为卵石层。 岩性以灰色粉砂岩及砂质泥岩为主，夹 数层中细粒含砂砾岩和铝土质泥岩。 260 183 岩性以浅-深灰色泥岩及中细砂岩为主， 中部为中粗砂夹一层铝土岩，下部为一 层砂岩是一辅助对比标志。 59 以灰色-灰黑色中细砂岩、粉砂岩和煤 层组成，含煤2-4层。 深灰色粉砂岩、中粒砂岩和石灰岩，含 煤6-9层，7、8、9煤可采。 153 9 82.72 5.78 浅灰-灰色泥岩、粉砂岩及石灰岩，夹 不稳定薄煤层。 22.8 172 灰色-灰白色泥质灰岩、白云质灰岩及 白云质角砾岩。 中 统 Q P2s P1x P1s C3t C2b 中 统 O2f 下 古 生 界 上 本科生毕业设计 第 11 页 1.2.21.2.2 井田水文特征井田水文特征 新三矿处在 F11、F29、F8、F26 断层切割的封闭区域内，在边界附近， 受 F11、F29、F8 大断层的影响，2 号煤与大青灰岩及奥灰含水层发生对接， 煤层开采直接受灰岩含水层水威胁，需留设防水煤柱。 井田内分布的主要含水层有：石盒子组砂岩含水层、野青灰岩含水层、 山伏青灰岩含水层、大青灰岩含水层以及奥灰含水层。太原组各层灰岩之 间，在垂向上随着埋藏深度的增加富水性显著减弱。井田内以各含水层的 水量、水位、水质等资料分析，在正常情况下，各含水层之间无水力联系。 现矿井正常涌水量为 2.5m3/min。 1.3 煤层特征 1.3.11.3.1 煤层埋藏条件煤层埋藏条件 本区石炭二迭纪煤系地层，包括本溪组、太原组和山西组，煤系总厚 度达 220m，含煤 1216 层，煤层总厚度约 9.7m。由上而下编号为 1 号() 小煤） 、2上()大煤分层） 、2 号()大煤） 、3 号()一座） 、4 号()野青）5 号、 5下、6 号()山青） 、6下()伏青） 、7上、7 号()小青） 、8 号()大青） 、9上、9 号()下架）等煤层。新三矿主采煤层为 2 号和 4 号煤层，其余为远景储量。 太原组地层沉积稳定，标志层明显，层间距、煤厚、煤质变化不大， 煤层的物性特征标志，具有特定的曲线形态，煤层易于对比。山西组煤岩 层沉积变化较大，除 2 号、4 号煤层较稳定外，其他煤层有分叉、尖灭现象， 但尚有规律可寻，现将可采煤层分述如下： 2 号煤：为本区主要可采煤层，在全区沉积较稳定，一般煤厚 2.14.2m 之间，平均厚 2.63m，发育较好，厚度大。个别情况由于后期构 造影响，在断层附近有加厚减薄现象，如 607 孔受 F11 断层影响，煤层厚 度增大到 10.36m；910 孔受 F8 断层影响，减薄至 1.06m,除此外厚度变化 不明显。宏观上，东部边沿靠 F8 断层一带略有所变薄，但幅度不大。煤层 倾角 512,平均 8。 煤层直接顶板为深灰色砂质泥岩和灰色炭质泥岩，厚度 0.54m，抗压 强度 15.547.4Mpa；老顶为中细砂岩，厚度 410m 左右，其抗压强度 48.4115.7Mpa；直接底为砂质泥岩，厚度 3.0m 左右，抗压强度 68.6Mpa 左右。 本科生毕业设计 第 12 页 4 号煤：距 2 号煤 40m 左右，煤层直接顶板为野青灰岩，厚 2.64m，抗 压强度 126Mpa；底板为砂质泥岩、砂岩，厚度 5m 左右，抗压强度 42.1Mpa 左右。煤层在全区沉积稳定，厚度变化不大，两极厚 0.891.87m，平均煤 厚 1.64m。煤层结构简单，偶有夹矸一层。煤层倾角 520，平均 10。 各煤层情况见煤层地质柱状图 133，2 号、4 号煤层特征见每层特征表 134。 煤层地质柱状图 133 岩石岩石 名称名称 层层 厚厚 ()m） 岩性岩性 柱状柱状 累累 厚厚 ()m） 岩岩 性性 描描 述述 细粒 砂岩25 25 褐灰色，成份以石英长石为主，薄层状， 具微波状水平层理。 . . 粉砂 岩 70.95 深灰色，薄层状，微细波状水平层理， 成份以石英为主，含植物化石碎片。 . .粉、 细砂 岩互 层 30 . 125褐灰色，薄层状，夹宽条带粉砂岩。 细粒 砂岩164 1414 灰色，薄层状，波状水平层理，含植物 化石。 中粒 砂岩 516 193 浅灰色，薄层状，成份以石英为主，含 长石及黑色矿物，具微波状水平层理。 砂质 泥岩 11_204灰黑色，厚层状，含炭化植物化石。 煤 2 上 0662169 黑色，亮煤为主，玻璃光泽，含炭质夹 石层，厚度 50mm。 砂质 泥岩 074_2243 黑灰色，薄层状，水平层理，含植物化 石碎片。 . .粉粒 砂岩 128 . 2371 深灰色，薄层状，具不明显水平层理， 含少量炭化植物化石碎片。 _砂质 泥岩129 _ 250 黑灰色，薄层状，下部含砂量高，近于 粉砂岩，隐显水平层理，夹少许镜煤条 带。 粉粒 砂岩29 . . 279 深灰色，薄层状，中下部夹少量细砂条 带，微波状水平层理，含炭化植物化石。 细砂 岩 187 2977浅灰色，薄层状，具微波状水平层理。 本科生毕业设计 第 13 页 中细 砂岩 534 3511 浅灰色，中厚层状，成份以石英为主， 含长石及黑色矿物，波状水平层理。 砂质 泥岩 01.7_3681 灰黑色，薄层状，炭质程度高，隐约显 出水平层理。 2 号 煤2633981黑色，粉末状，亮煤为主，玻璃光泽。 砂质 页岩 322-.-.-.-.-.4303 灰黑色，薄层状，块状结构，具水平层 理。 细砂 岩 291 4594 灰黑色，薄层状，含丰富的炭化植物根 部化石碎片。 砂质 页岩 419-.-.-.-.-.5013灰黑色，厚层状，局部含炭质结核。 细粒 砂岩 575 5588 褐灰色，间夹粉砂条带，具有清晰的连 续水平层理，并含炭化植物化石碎片。 砂质 泥岩 101_5689 灰黑色，薄层状，局部含炭质结核。 粉粒 砂岩 291. 598 灰黑色，薄层状，上部含细砂条带，断 续水平层理。 砂质 泥岩 072_6052 灰黑色，厚层状，块状结构，水平层量。 一座 灰岩 0226074 深灰色，具隐晶质结构，泥质程度较高。 砂质 泥岩 151_6225 灰黑色，薄层状，块状结构，水平层理。 粉粒 砂岩 561. .6786 灰黑色，薄层状，水平层理，中部夹 0.15 米厚铁质结核。 3 号 煤 0716857 黑色，亮煤为主，玻璃光泽，煤质较好。 粉粒 砂岩 446. .7303 深灰色，薄层状，含丰富的炭化植物根 部化石，断续水平层理。 砂质 泥岩 105_ 7408灰黑色，薄层状，水平层理。 野青 灰岩 2397647褐灰色，块状结构，中部含炭质。 4 号 煤 164773 黑色，碎块状，亮煤为主，玻璃光泽， 结构简单。 本科生毕业设计 第 14 页 煤层特征表 表 134 断层情况：井田内最大的一条断层为 F2 号斜交正断层，位于井田中央， 落差 1327m，使井田分割为南北两部分，可作为采区边界。断层走向 N5E,在 13 线以北转为 N40E，倾向 SE，倾角 5070，由 SW 向 NE 递减。 其它 DF1、DF10、DF12、F22 断层长度和落差不大，对开采影响可忽略 不计。 1.3.21.3.2 煤层围岩性质煤层围岩性质 2 号煤煤层直接顶板为深灰色砂质泥岩和灰色炭质泥岩，厚度 0.54m，抗压强度 15.547.4Mpa；老顶为中细砂岩，厚度 410m 左右， 其抗压强度 48.4115.7Mpa；直接底为砂质泥岩，厚度 3.0m 左右，抗压强 度 68.6Mpa 左右。 4 号煤煤层直接顶板为野青灰岩，厚 2.64m，抗压强度 126Mpa；底板为 砂质泥岩、砂岩，厚度 5m 左右，抗压强度 42.1Mpa 左右。 2 2 号煤层顶底板岩性特征表号煤层顶底板岩性特征表 表 134 评价 指标 煤层 编号 煤层厚度 等级 全井田厚 度 最小最 大 平均厚 度() m） 稳定程 度 结 构 夹石层数 厚度()m） 2 中厚煤层0.54m263较稳定 较 简 单 35 层 0.05-0.2m 4中厚煤层 0.891.8 7m 168稳 定简单 01 层 00.14m 顶底板名称顶底板名称岩石名称岩石名称 厚度厚度() m） 岩性特征岩性特征 老 顶粉砂岩2.97 深灰色，薄层状，局部含植物化 石 直接顶粉砂岩1.39深灰色，含云母植物化石 伪 顶泥岩0.52灰黑色，碎块状，含植物化石 直接顶砂质泥岩3.22灰黑色，坱状，水平层理 老 底细砂岩2.91浅灰色，薄层状，水平层理 本科生毕业设计 第 15 页 本科生毕业设计 第 16 页 1.3.31.3.3 煤的特征煤的特征 新三矿瓦斯绝对涌出量 12.87m3/min，相对涌出量 6.08m3/t，2 号煤层 煤尘爆炸指数 29.74，煤层自燃等级属于三类不易自燃。瓦斯等级鉴定结 果，新三矿为高瓦斯、低二氧化碳矿井。 新三矿主产炼焦烟煤，煤质为肥煤，灰分为 20.2，硫分为 0.48， 发热量为 20.1MJ/kg。煤的主要用途是供炼焦厂炼焦用。 煤质特征表煤质特征表 表 135 MadAdVdQb.adFCdSt.d Y (mm) 工业牌号 13-47 煤煤 质质 情情 况况 0.93 35 23.1525.850.3048260肥煤 影响煤层其它情况 表 136 最大涌水量2.0m3/min正常涌水量0.5m3/min CO2CO2= 0.2m3/min 煤尘煤尘爆炸指数为 29.74。 煤的自燃类无自燃现象 地温 26 地压 0.405MPa 本科生毕业设计 第 17 页 2井田开拓 2.1 井田境界及可采储量 井田划分的依据 在煤田划分为井田时，要保证各井田有合理的尺寸和境界，使煤田各 部分都能得到合理的开发。煤田范围划分为井田的原则有： 1、井田范围内的储量煤层赋存情况及开采条件要与矿井生产能力相适 应。 2、保证井田有合理尺寸。 3、充分利用自然条件进行划分，如地质构造()断层）等。 4、合理规划矿井开采范围，处理号相邻矿井间的关系。 本区划分，以 F11、F29、F8、F26 四个大断层为划分依据，北以 F29 号断层与泉头井田分界；南至 F25 号断层与梧桐庄井田相邻；西至煤层露 头及技术边界与三矿井田相隔；东至 F8 号断层与九龙矿相望； 2.1.12.1.1 井田境界井田境界 井田北以 F29 号断层与泉头井田分界；南至 F25 号断层与梧桐庄井田 相邻；西至煤层露头及技术边界与三矿井田相隔；东至 F8 号断层与九龙矿 相望；井田南北平均长 4.25km，东西平均宽 3.25km，井田面积 13.83km2。 检测范围是按 2005 年 6 月峰峰集团有限公司下达的边界拐点计算。 新三矿矿井边界拐点坐标如下表： 点号 XY 点号 XY 140324203852165023403011038517920 240313003852162524403019038517330 340303253852157525403075538517415 440298253852158026403102538517560 540294203852149027403118538517550 640280803852101028403138538517675 740276603852068529403168038517700 840273153852027530403150038518110 940271953851993531403146038518455 1040265903851908532403132038518725 1140267253851876533403125038519000 1240275253851887534403079538519115 1340276553851895535403065038519270 1440279003851895536403040538519170 1540279803851795037403015038519170 1640280503851812538403034538519245 本科生毕业设计 第 18 页 1740289203851810539403057538519540 1840290003851825040403105038520200 1940291703851800041403104538520510 2040294403851796542403150038520850 2140298003851797543403216538521130 2240297253851791544403233038521315 2.1.22.1.2 可采储量可采储量 1矿井工业储量 矿井工业储量是指在井田范围内，经过地质勘探，煤层厚度与质量均 合乎开采要求，地质构造比较清楚，目前可供利用的可列入平衡表内的储 量。矿井工业储量一般即 A+B+C 级储量。 本矿井设计只对 2 号、4 号煤层进行开采设计， 首采煤层 2 号煤平均 厚度为 2.63m，4 号煤层平均厚度 1.64m，倾角 520，平均 8。 本次储量计算是在精查地质报告提供的 1：2000 煤层底板等高线图上 计算的，储量计算可靠。 井田范围内的煤炭储量是矿井设计的基本依据，煤炭工业储量是由煤 层面积、容重及厚度相乘所得，其公式一般为： Zg = S M R 式中： Zg 矿井的工业储量； S 井田的倾斜面积，13.93 平方公里； M 煤层的厚度，4.47m； R 煤的容重，1.45t/m ； 3 则： Zg = 13.931004.271.45 = 9048.928 万 t 2. 矿井可采储量 1)边界煤柱可按下列公式计算 Z = L b M R 式中： Z 边界煤柱损失量； L 边界长度； B 边界宽度；断层边界、人为划定边界取 40m； M 煤层厚度；4.27m； R 煤的容重：1.45t/m。 3 由井田开拓平面图量得边界长度约 9.714km，则井田的边界断层煤柱为： 本科生毕业设计 第 19 页 Z = L b M R =9.174404.271.45 =240.6 万吨 扣除工业广场、断层煤柱及开采损失后，可采储量 5655.18 万吨,2 号 煤为 4279.869 万吨，4 号煤为 3159.05 万吨见可采储量汇总表 ： 可采储量汇总表可采储量汇总表 表 211 永久煤柱()万吨） 煤 层 可利用工 业储量 ()万吨） 工业广场 ()万吨） 边 界 ()万吨） 小 计 ()万吨） 开采损失 (万吨) 可采储量 (万吨) 25312.205 5 796.83 496.8831 43716.524 143527 240.6 167587 557.47 5998.559 3. 安全煤柱及各种煤柱的留设和计算方法 1). 建筑物、铁路和公路按保护等级外推围护带，表土按 450下推，遇 基岩再按 650750下推留设保安煤柱。 2). 井田边界煤柱按 40m 留设。 3). 大巷两侧各按 30m 留设保安煤柱。 附：井田赋存状况图 井田赋存状况 图表 212 -280 -300 -320 -340 -360 -380 -400 -420 -440 -460 -480 -500 -520 -540 -540 -560 -520 -580 -600 -620 -500 -300 -320 -340 -360 -400 -420 -440 -460 -480 -500 2.1.32.1.3 矿井设计生产能力及服务年限矿井设计生产能力及服务年限 1. 矿井年工作日数的确定 本科生毕业设计 第 20 页 按照煤炭工业矿井设计规范规定：矿井设计生产能力按年工作日 300 天计算。所以，本矿井设计年工作日数为 300 天。 2. 矿井工作制度的确定 矿井工作制度设计采用“三八”工作制，即二班生产，一班准备，每 班净工作时间为 8 个小时。 3. 矿井设计生产能力的确定 矿井设计生产能力确定为 90 万 t/a。其主要因素如下： 1). 本井田煤层储量较贫乏，但是赋存以稳定、较稳定型为主，倾角一般 512，平均 8，比较适宜综合机械化开采，宜建设现代化中型矿井。 2). 井田内地质构造简单，以宽缓的褶曲为主，断层、陷落柱稀少， 无岩浆岩侵入。井田内水文地质条件简单。适合建设中型矿井。 3). 2 号煤和 4 号煤为中灰、低硫、低磷、易选的炼焦煤，是优质的炼 焦厂用煤。 为此，从矿井资源条件、煤层开采技术条件和煤的加工利用以及煤炭 外运条件和可研批复等方面综合考虑，矿井年设计生产能力确定为 90 万 t/a 比较合理。 4. 矿井每昼夜净提升小时数的确定 按照煤炭工业矿井设计规范规定：矿井每昼夜净提升时间 14 小时。 这样充分考虑了矿井的富裕系数，防止矿井因提升能力不足而影响矿井的 增产或改扩建。因此本矿设计每昼夜净提升时间为 14 小时。 5. 矿井生产能力的确定 矿井设计生产能力确定为 90 万 t/a。其主要因素如下： 1).本井田煤层储量较贫乏，但是赋存以稳定、较稳定型为主，倾角一般 510，比较适宜综合机械化开采，宜建设现代化中型矿井。 2).井田内地质构造简单，以宽缓的褶曲为主，断层、陷落柱稀少，无 岩浆岩侵入。井田内水文地质条件简单。适合建设中型矿井。 3).2 号煤和 4 号煤为中灰、低硫、低磷、易选的炼焦用煤，是优质的 炼焦厂用煤。 为此，从矿井资源条件、煤层开采技术条件和煤的加工利用以及煤炭 外运条件和可研批复等方面综合考虑，矿井年设计生产能力确定为 90 万 t/a 比较合理。 6. 矿井服务年限的核算 矿井服务年限的计算公式为： 本科生毕业设计 第 21 页 T = Z/AK 式中 T 矿井的服务年限，a； Zk 矿井的可采储量，万 t； K 矿井储量备用系数，取 K=1.3； A 矿井设计生产能力，万 t/a; 由上计算结果可知：矿井可采储量为 48683.7 万 t，则矿井服务年限为： T = Z/AK =5998.559/901.3 =51.27 a 以上结果符合煤炭工业矿井设计规范的规定。 经过矿井服务年限的核算，符合煤炭工业矿井设计规范之规定， 因此最终确定矿井的生产能力为 90 万 t/a。 2.2 井田开拓 主要设计原则： 1首采煤层开拓布置原则，既考虑新三矿后期通风的要求，又要根据 下组煤水文地质条件，利于下组煤安全开采。 2首采煤层的开采与新三矿井下开采布置尽量相互独立，避免相互影 响。 3力求井下巷道布置简单，工程量少，做到投产快、效益好。 4为求稳妥可靠，首采面布置在富水性弱的区域。 2.2.12.2.1 井田开拓的基本问题井田开拓的基本问题 1地质条件对开采的影响 在第一章中已对开采 2 号煤有影响的主要含水层水文地质条件做了叙 述。 新三矿处在 F11、F29、F8、F26 断层切割的封闭区域内，在边界附近，受 F11、F29、F8 大断层的影响，2 号煤与大青灰岩及奥灰含水层发生对接， 煤层开采直接受灰岩含水层水威胁，需留设防水煤柱。特别是 F11 断层与 峰局一矿发生突水事故的 F1 断层有相似之处，因此断层附近必须按规定留 设保安煤柱。 按照目前根据泉群构成的排泄带及其补给径流区所划分的水文地质单 元中之相对位置，本区属于邯刑地区南单元，水文地质边界北起北洺河地 本科生毕业设计 第 22 页 下分水岭，南至漳河南岸，西起涉县长亭大断层，东止梧东、九龙口、 大淑村、北李庄等井田深部边界。新三矿井田位于南单元中的峰峰南大峪 区，该区边界北起紫山断层，西至鼓山断层，东部和南部边界与单元边界 相同，主要补给来源为鼓山露头部位大气降水及西侧的侧向补给，由于井 田位于强径流带东侧，奥陶系灰岩埋藏较深，大部垂距地面 550m 以上，因 此岩溶发育远远不如浅部强烈。根据钻孔揭露资料，在 100m 的段距内大致 可划分三个含水带：第一带距界面 525m，厚度 3m，漏水及严重消耗钻孔 占 25，相当于 O82底部或 O72顶部；第二带距界面 4651m，厚 2m，漏水 孔占 20，相当于 O72中上部；第三带距界面 7885m，厚 2m，严重消耗钻 孔占 33，相当于 O72中下部。根据这个初步资料，可以推断奥陶系灰岩中 对上部煤层开采影响最大的含水层层位在 O72中下部。 本区开采上部煤层时矿井充水的主要来源为各含水层地下水，井田内 分布的主要含水层有：石盒子组砂岩含水层、野青灰岩含水层、山伏青灰 岩含水层、大青灰岩含水层以及奥灰含水层。太原组各层灰岩之间，在垂 向上随着埋藏深度的增加富水性显著减弱。井田内以各含水层的水量、水 位、水质等资料分析，在正常情况下，各含水层之间无水力联系。 开采 2 号煤层初期，以顶板砂岩水为主，末期由于顶板塌陷，将导致潜 部地段石盒子组底部砂岩水渗入矿井；开采 4 号煤层初期有一定数量的野 青灰岩水，随着开采时间的增加，将会逐渐疏干。 综上所述 2 号煤开采时，断层附近必须按规定留设保安煤柱，尤其与 F11 断层相接处应特别留意。 2采区开拓布置原则 1)采区开拓布置原则，既考虑新三矿矿井后期通风的要求，又要根据 下组煤水文地质条件，利于下组煤安全开采。 2)采区的开采与新三矿井下开采布置尽量相互独立，避免相互影响。 3)力求井下巷道布置简单，工程量少，做到投产快、效益好、以利安 全。 影响矿井开拓部署的主要因素： 1)井田地处低山丘陵区，区内梁峁发育，地形比较复杂，可供选择的 工业场地位置较少。 2)矿井瓦斯含量较低。 3)2 号煤距 4 号煤层平均 40m 左右。 4)井田内煤层赋存平缓，大部为缓斜煤层，地质构造简单，对矿井使 用现代化设备、建设高产高效矿井有利。 本科生毕业设计 第 23 页 3井口及工业场地位置的选择 1)井筒 井筒是井下与地面出入的咽喉，是全矿井的枢纽。井筒位置的选择对 于建井期限、基本建设投资、矿井劳动生产率以及吨煤生产成本都有重要 影响，因此，井筒位置一定要合理选择。 根据煤矿设计规范要求，井筒及工业广场的位置，一般情况下应 选择在井田中央或沿井田走向储量的中心。但遇到下述情况是可因地而异： “工业广场遇到高山、低洼和洪水威胁时，井筒位置可以不在井田储量中 心” 。 选择井筒位置时要考虑以下主要原则： 1)有利于井下合理开采 (1)井筒沿井田走向的有利位置 当井田形状比较规则而储量分布均匀时，井筒沿井田走向的有利位置 应在井田的中央；当井田储量分布不均匀时，井筒应布置在井田储量的中 央，以形成两翼储量比较均衡的双翼井田，可使沿井田走向的井下运输工 作量最小，通风网络较短，通风阻力小。应尽量避免井筒偏于一侧，造成 单翼开采的不利局面。 (2)井筒沿煤层倾向的有利位置 在倾向上井筒宜布置在中偏上的位置，同时考虑到减少煤损，尽量让 工业广场保护煤柱圈住一些影响生产的地质构造和断层。 2)有利于矿井初期开采 选择井筒位置要与选择初期开采区密切结合起来，尽可能使井筒靠近 浅部初期开采块段，以减少初期井下开拓巷道工程量，节省投资和缩短建 井期。 3)尽量不压煤或少压煤 确定井筒位置，要充分考虑少留井筒和工业广场保护煤柱，做到不压 煤或少压煤。为了保证矿井投产后的可靠性，在确定井筒位置时，要使地 面工业场地尽量不压首采区煤层。 4)有利于掘进与维护 (1)为使井筒的开掘和使用安全可靠，减少其掘进的困难及便于维护， 应使井筒通过的岩层及表土层具有较好的水文、围岩和地质条件。 (2)为加快掘进的速度，减少掘进费用，井筒应尽可能不通过或少通过 流沙层、较厚的冲积层及较大的含水层。 (3)为便于井筒的掘进和维护，井筒不应设在受地质破坏比较剧烈的地 本科生毕业设计 第 24 页 带及受采动影响的地区。 (4)井筒位置还应使井底车场有较好的围岩条件，便于大容积硐室的掘 进和维护。 5)便于布置地面工业场地 井口附近要布置主、副生产系统的建筑物及引进铁路专用线。为了便 于地面系统之间互相联接，以及修筑铁路专用线与国家铁路接轨，要求地 面平坦，高差不能太大，专用线短，工程量小及有良好的技术条件，应尽 量避免穿过村镇居民区、文物古迹保护区、陷落区或采空冒落区、洪水侵 入区；要尽量少占农田、果园经济作物区，尽量避免桥涵工程，尤其是大 型桥涵隧道工程。为考虑长期运输的行车安全和管理，要尽量避免与公路 或其他农用道路相交，力求使接轨点位于编组站配线一侧。另外，井口标 高应高于历年的最高洪水位，还要考虑风向的影响，防止污染。总之，选 择井筒位置要统筹井田全局，兼顾前期和后期、地下与地面等各方面因素。 不仅要考虑有利于第一水平，还应兼顾其他水平，适当考虑井筒延伸的影 响。 采区范围内为农用耕地。采区南部为北大峪村，工业广场选择受到一 定限制。结合上述条件，以改善矿井通风系统并利于下组煤开采的目的， 对井筒及工业广场位置选择，在可行性研究阶段曾提出三个方案进行比选。 现简述如下： 方案：井口及工业场地位于北大峪村北 180m 处，岳峰公路东 200m 处。 方案：井口及工业场地位于北大峪村北 150m 处，岳峰公路东 600m 处。 方案：井口及工业场地位于北大峪村东北约 400m 处。 因地表条件限制，综合分析，设计认为方案技术更为合理、优于方 案、。理由如下： 1)地形平坦，距岳峰公路仅 0.2km，交通条件优越，并且不影响铁路运 输的畅通。 2)工业场地保护煤柱与村庄保护煤柱重合，减少了呆滞煤量。 3)井筒、井底车场及硐室位于 2 煤层顶、底板岩层中，可靠程度高。 4)井位处钻孔控制程度高，且构造简单，利于井筒及车场巷道施工。 综合以上分析结果，推荐方案。 工业场地的选择主要考虑以下因素： （1） 尽量位于井田储量中心，使井下有合理的布局； 本科生毕业设计 第 25 页 （2） 占地要少，尽量做到不搬迁村庄； （3） 尽量布置在地质条件较好的区域，同时工业场地的标高要高于最 高洪水位； （4） 尽量减少工业广场的压煤损失。 本科生毕业设计 第 26 页 工业场地占地指标工业场地占地指标 表 井 型 大 型 井 公顷/10 万 t 中 型 井 公顷/10 万 t 小 型 井 公顷/10 万 t 占地指标0.801.101.301.802.002.50 注：1.占地指标中包括围墙内铁路站线的占地面积； 2.井型小的取大值，井型大的取小值； 3.在山区，占地指标可适当增加； 4.附近矿井有选煤厂时，增加的数值为同类矿井占地面积的 3040； 5占地指标单位中的 10 万 t 指矿井的年产量。 工业场地的布置应结合地形、地物、工程地质条件及工艺要求，做到 有利生产，方便生活，节约用电。根据上述规定，本井田工业广场占地面 积 S 取值如下： S = 1.390/10 =11.7 公顷 = 117000 m 故本矿井工业场地的面积为 11.7 公顷，由于长方形便于布置地面建筑， 所以初步设定工业广场为长方形，即长方形长边为 390m，短边为 300m。 3.开采水平数目、位置和标高的确定 根据矿井的地质条件,本矿井采用单水平开拓，生产水平标高为 520m。 ，回风水平标高510m。 4井田开拓方案 一般情况下，井筒的形式有立井、斜井和平峒三种。斜井适用于井田 内煤层埋藏不深，表土层不厚，水文地质情况简单，井筒不需要特殊法施 工的缓斜和倾斜煤层。平峒适用于地形条件合适，煤层赋存较高的山岭、 丘陵或沟谷地区，且便于布置工业场地和引进铁路，上山部分的储量大致 能满足同类井型水平服务年限要求。综合新三矿的地质实际情况，则斜井 及平峒均不适用于新三矿。 由于立井开拓的适应性较强，一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文 等自然条件的限制；在采深相同的条件下，立井的井筒短，提升速度快， 提升能力大，对辅助提升特别有利；井筒的断面大，可满足高瓦斯矿井、 煤与瓦斯突出矿井需风量的的要求，且阻力小，对深井更为有利；当表土 层为富含水的冲积层或流沙层时，立井井筒比斜井容易施工；能兼顾井田 浅部和深部不同产状的煤层。 综合新三矿的地质实际情况，由于煤层埋藏较深，且立井开拓的适应性较 强，井筒的断面大，可满足高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井需风量的的要 求，且阻力小等特点，确定井筒的形式为立井。 本