安全工程毕业设计（论文）-新元煤矿150万吨新井通风安全设计（含全套CAD图纸）

中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 1 页 目 录 全套全套 CADCAD 图，联系图，联系 153893706153893706 1 1 矿区概述及井田地质特征矿区概述及井田地质特征 2 2 1.1 矿区概述.2 1.1.2 地形地貌 .2 1.1.3 河流及水体.3 1.1.4 气象及地震.3 1.2 井田地质特征.4 1.2.1 井田地质构造.4 1.2.3 其它有益矿产.8 1.3 煤层特征.9 1.3.1 煤层.9 1.3.2 煤质10 1.3.4 煤尘及煤的自燃性 12 1.3.5 矿井地温 12 2 2 井田境界及可采储量井田境界及可采储量 1212 2.1 井田境界 12 2.1.1 井田范围 12 2.1.2 可采储量 13 2.1.3 矿井设计生产能力及服务年限 15 2.2 井田开拓 16 2.2.1 井田开拓的基本问题 16 2.2.2 井口及工业场地位置的选择 17 2.2.3 井田开拓方案: .24 2.2.4 矿井基本巷道 24 2.2.5 大巷运输设备选择： 29 3 3 采煤方法及采区巷道布置采煤方法及采区巷道布置3333 3.1 煤层的地质特征 33 3.1.1 煤层33 3.1.2 煤质34 3.1.3 瓦斯 34 3.1.4 煤尘及煤的自燃性 34 3.1.5 邻近矿井及本井田瓦斯 34 3.2 采煤巷道布置及生产系统 35 3.2.1 巷道布置原则 35 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 2 页 3.2.2 采区巷道特征与巷道布置 35 3.3 采煤方法： 35 3.3.1 采煤工艺方式： 35 3.3.2 采区划分及开采顺序： 39 4 4 矿井通风矿井通风4242 4.1 矿井通风系统选择 42 4.1.2 通风系统选择 44 4.1.3 通风方法 44 4.2 采区通风 45 4.2.1 采区通风总体要求 45 4.2.2 采区通风的基本要求 45 4.2.3 工作面上行风与下行风的确定 46 4.2.4 工作面通风方式 46 4.2.5 采区通风构筑物 48 4.2.6 回采工作面风量计算 49 4.3 掘进通风 50 4.3.1 掘进通风方式的确定 50 4.3.2 硐室配风量 54 4.3.3 其它配风量 54 4.4 矿井所需风量 54 4.4.1 矿井风量分配 55 4.4.2 自然风压 55 4.5 矿井通风阻力 56 4.5.1 矿井最大阻力路线 57 4.6 矿井主要通风机选型 62 4.6.1 通风机风压 62 4.6.2 通风机风量 63 4.6.3 矿井风机选型及技术分析 63 4.6.4 电动机选型 63 4.6.5 矿井主要通风机的安装、使用及维护 65 4.7 矿井反风措施及装置 65 4.7.1 矿井反风的目的和意义 65 4.7.2 反风方法及反风装置65 4.7.3 区域性反风和局部反风66 4.8 概算矿井通风费用 67 5 5 矿井安全技术措施矿井安全技术措施6767 5.1 矿井安全技术概况 67 5.1.1 煤尘及煤的自燃性 67 5.1.2 矿井地温 68 5.1.3 瓦斯 68 5.2 矿井瓦斯 68 5.2.1 矿井瓦斯地质条件 68 5.2.2 矿井及采区瓦斯涌出情况 69 5.2.3 矿井瓦斯等级鉴定 70 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 3 页 5.2.4 瓦斯基础参数测定 70 5.2.5 矿井瓦斯防治措施 75 5.2.6 安全77 5.2.7 抽放瓦斯的综合利用及评价 78 5.3 防止特殊灾害的安全措施 79 5.3.1 预防瓦斯灾害的一般性措施 79 5.3.2 预防煤尘爆炸的措施 79 5.3.3 预防煤和瓦斯突出的措施 79 5.3.4 预防井下火灾的措施 79 5.3.5 预防井下水灾的措施 80 5.4 开采煤与瓦斯突出煤层防突措施80 5.4.1 矿井设计中防突措施 80 5.4.2 防突措施 81 5.4.3 煤与瓦斯突出预测仪器 81 5.4.4 避灾硐室 82 参考文献：参考文献： 8383 专题部分 .86 义马新安矿义马新安矿 1223112231 工作面瓦斯综合治理工作面瓦斯综合治理 8686 1 1 绪论绪论 8686 1.1 引言86 2 2 国内外研究工作面瓦斯治理措施国内外研究工作面瓦斯治理措施 8787 2.1 工作面瓦斯治理的原则和依据87 2.2 本煤层瓦斯抽放评价87 2.3 工作面瓦斯治理措施88 2.4 工作面瓦斯治理建议94 3 3 工作面状况工作面状况 9494 3.1 工作面概况94 3.2 瓦斯地质概况95 3.3 工作面安全生产系统96 4 4 1223112231 工作面瓦斯综合治理技术措施工作面瓦斯综合治理技术措施9797 4.1 突出危险性预测97 4.2 区域性防突措施本煤层抽放98 4.3 局部性防突措施98 4.4 综合瓦斯治理方案99 4.5 抽排效果及抽放系统.100 5 5 安全技术措施安全技术措施 103103 5.1 安全防护措施.103 5.2 避灾路线.105 6 6 结结 论论 105105 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 4 页 参考文献：参考文献： 106106 翻译部分 107 英文原文：英文原文： 107107 THICK SEAM MINING EASY SPONTANEOUS COMBUSTION IGNITION COMPREHENSIVE PROGRAM OF PUBLIC ORDER .107 中文翻译： 115 易自燃发火厚煤层的综合治理 115 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 5 页 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 1 页 一 般 部 分 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 2 页 1 矿区概述及井田地质特征 1.1 矿区概述 1.1.11.1.1 交通位置交通位置 矿井位于山西省寿阳县境内，隶属于山西新元煤炭有限责任公司，是阳泉矿区寿阳 新区待开发的矿井之一。矿井工业场地距寿阳县城约 5km。在井田东北部有寿阳段王运 煤铁路专用线；在井田东南部有石太铁路线，经寿阳车站可达全国各地。寿阳站至各 大城市里程见表 1.1。 表 1.1 寿阳站通往各大城市里程表 地名石家庄北京秦皇岛连云港上海郑州西安 铁路1504338319881416562732 里程 （km ） 公路16048575013501750570 在井田北部有太原至旧关高速公路和 307 国道东西向通过，拟建的矿井工业场地紧 邻 307 国道，交通十分方便，矿井交通位置详见图 1.1。 图 1.1 交通位置图 1.1.21.1.2 地形地貌地形地貌 井田位于寿阳构造堆积盆地区，属黄土丘陵地貌。梁、峁发育，沟谷密集，多呈 “U”型。地势西高东低，南高北低，最高点标高 1267m，位于西南部的燕子山，最低点 标高 1050m，位于吴家崖村旁黄门街河床内，一般标高在 1100m 左右，最大高差 217m， 相对高差一般为 40100m。井田内大面积被新生界红、黄土覆盖，仅在南部沿冲沟有少 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 3 页 量基岩出露。 1.1.31.1.3 河流及水体河流及水体 井田内河流属黄河流域汾河水系，主要河流有白马河、黄门街河及大照河，黄门街 河和大照河均为白马河的支流。白马河自西向东南从井田北部流过，在芦家庄村汇入潇 河。黄门街河自西南向东北流经井田，在黄门街村南汇入白马河。大照河在井田南部自 西而东经大照村和冀家庄后向南汇入白马河。白马河平时流量较小，而黄门街河和大照 河平时干涸，仅雨季有水，均属季节性河流。 1.1.41.1.4 气象及地震气象及地震 井田地处黄土高原，气候干燥。气温昼夜变化较大，蒸发量为降雨量的 3.5 倍左右， 属暖温带季风气候区域。 1、降水量：平均年降水量 505.41mm，多水年(1977 年)达 806.2mm，少水年最低仅 235.3mm(1972 年)。降水量主要集中于 78 月份，占全年降水量的 48%。 2、蒸发量：平均年蒸发量 1754.16mm，年最高达 2265.0mm，年最低为 1483.8mm(1990 年)。 3、气温：年平均气温为 7.6。一月份最冷，平均气温为-8.8，极端最低气温约- 26.2。七月份最热，平均气温21.6，极端最高气温为35.7。 4、风向及风速：风向夏季多为东南风，冬季为西北风。年平均风速 2.48m/s，最大 月平均 3.9m/s(1979 年 1 月)，最小月平均 1.0m/s(1988 年 9 月)。 5、霜期及冻土深度：初霜期在 9 月中旬，终霜期在次年 4 月，有时可延至 5 月，长 达 78 个月之久，气候寒冷，故有“冷寿阳”之称。全年无霜期平均 148 天。最短 109 天，最长 192 天。最大冻土深度 1.1m。 6、地震 根据中国地震动峰值加速度区划图本区动峰值加速度为 0.15g，地震烈度为七度 区。 1.1.51.1.5 矿区工农业生产概况矿区工农业生产概况 井田地处寿阳县，该县由于地属低山、丘陵地区，土地贫瘠，又受干旱影响，农业 生产产量较低，一般亩产 200kg 左右。粮食植物以谷子、玉米、高粱、豆类为主，小麦 次之，也产一定数量的油料等经济作物。随着经济改革的不断深入，农、林、牧、副业 都有了一定程度的发展。 矿区内工业有炼铁、水泥、农机大修、石料、电力、纺织、副食加工等企业。 1.1.61.1.6 煤田开发情况煤田开发情况 根据阳泉矿区总体部署，阳泉矿区划分为生产区、平昔区(续建区)和寿阳区(新区) 三个区。生产区有四个矿井，即一矿、二矿、三矿和四矿。2000 年各矿原煤产量分别为 3.46Mt、2.44Mt、1.23Mt，总计 7.13Mt。 平昔区为续建区，有五矿（生产矿井）和六矿（待建矿井）两个矿井，2000 年五矿 的原煤产量为 1.0Mt。 寿阳区规划有七矿(本矿)、八矿(南燕竹)、九矿(于家庄)、十矿(七里河)四个矿井， 建设规模为七矿 1.5Mt/a、八矿 3.0Mt/a、九矿 3.0Mt/a，总建设规模为 8.1Mt/a。其中 七矿为本矿。 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 4 页 本井田北部原规划有黄丹沟、段王、平头和平舒四个地方煤矿，其中平头和平舒两 矿尚未开工建设，其余两个为县办矿。 黄丹沟矿系由小窑逐渐发展起来的县办煤矿，现已被阳煤集团兼并，目前正在进行 技术改造，将形成 0.9 Mt/a 的生产能力；段王煤矿设计生产能力 0.45 Mt/a，实际产量 约 0.3Mt/a，开采煤层为 3、8、9 号。 上述两个生产矿井开采强度较低，已采面积不大，且均位于浅部，其开采对本井田 的开拓与开采无不良影响。 1.1.71.1.7 水源及电源水源及电源 根据中国煤田地质总局华盛水文地质勘察工程公司第三工程处编制的“山西省寿阳 县白家庄水源地岩溶水供水水文地质勘探报告” ，在白家庄附近草沟背斜中段可建一个集 中供水水源地，水量丰富，水质尚好，可作为矿 井及矿区永久水源，水源可靠。 距矿井工业场地约 1km，有白家庄 220kV 变电站，220kV 变电站双回电源分别引自太 原辛店变电站和阳泉附近的娘子关电厂。本矿井 110kV 两回电源引自白家庄 220kV 变电 站，供电电源可靠。 1.2 井田地质特征 1.2.11.2.1 井田地质构造井田地质构造 .地层地层 井田内大部为第四系黄土覆盖，局部零星有基岩出露。地层由老到新简述如下： 1.奥陶系中统峰峰组(O2f) 为含煤建造基底，以深灰色、灰色厚层状石灰岩和白云质灰岩为主，中部夹有石膏 层和浅灰色泥灰岩。井田内钻孔揭露最大厚度为 149.91m。 2.石炭系(C) (1) 中统本溪组(C2b)：厚度 33.5073.14m，平均 55.17m，中、南部较厚，与峰峰 组呈平行不整合接触。底部为 G 层铝土矿及山西式铁矿，其上由砂质泥岩夹砂岩、灰岩 及煤线组成。灰岩 25 层，一般 3 层，第二层较为稳定，夹有粗粒石英砂岩及不稳定的 煤线。本组属于泻湖堡岛环境沉积。 (2) 上统太原组(C3t) 为主要含煤地层之一。厚度 112.21138.97m，平均 126.21m。其顶界为 K7砂岩的底 面，与下伏地层呈整合接触。以 15 号煤层顶面或其相当层位、K4石灰岩顶面为界线，将 太原组分为三段。 下段：从 K1砂岩底至 15 号煤层顶或其相当层位，厚度 26.0865.85m，平均 41.63m。由石英砂岩、砂质泥岩、泥岩及 15、15下及 16 号煤组成。15 号煤为主要可采煤 层，15下号煤为局部可采煤层，16 号煤为不可采煤层。本段属于堡岛泻湖、潮坪环境 沉积。 中段：从 15 号煤层顶至 K4石灰岩顶面，厚度 30.1068.53m，平均 44.88m。由 K2 下、K2、K3、K4等 4 层石灰岩和 11、11下、12、13 及 13下号等 5 层煤以及砂岩、泥岩等 组成。本段属于台地泻湖、潮坪环境沉积。 上段：从 K4石灰岩顶面至 K7砂岩底，厚度 25.3052.60m，平均 39.70m。主要 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 5 页 由灰灰黑色砂岩、砂质泥岩、泥岩和煤层等组成。本段含煤 4 层，依次为 8、8下、9上 和 9 号煤层，其中 9 号煤层为较稳定煤层，8 号煤为不稳定煤层。本段属于三角洲环境沉 积。 3.二迭系(P) (1) 下统山西组(P1s)：为井田内另一主要含煤地层，厚度 38.6670.84m，平均 52.96m。其顶界为 K8砂岩的底面，由灰浅灰色中、细粒砂岩及深灰灰黑色砂质泥岩、 泥岩和煤层组成。3 号煤属稳定煤层，6 号煤为不稳定煤层。3 号煤层上覆砂岩(K8 下砂岩) 对其局部有冲刷。6 号煤层顶、底板常为铝质泥岩。本组属于过渡环境沉积。 (2) 下统下石盒子组(P1x)：本组顶界为 K10砂岩之底。厚度 114.09147.90m，平均 129.56m。以 K9砂岩将该组分为上、下两段。 下段：由黄绿、灰绿、灰黑色砂质泥岩、泥岩与灰黄色中、细粒长石石英砂岩组 成。该段属于三角洲环境沉积。 上段：由灰黄、黄绿色中、粗粒长石石英砂岩、砂质泥岩组成。顶部有 13 层 全井田基本稳定的铝质泥岩，俗称“桃花泥岩” 。本组属于河湖环境沉积。 (3) 上统上石盒子组(P2s)：本组顶界为硅质岩的顶部即 K13砂岩的底部。厚度 353.80438.45m，平均 383.34m。以 K12砂岩将本组分为下、中两段。 下段(P2s1)：K10砂岩底界至 K12砂岩底界，厚 145.2187.88m，平均 170.02m。 以黄绿、灰绿色细砂岩和灰绿、暗紫色砂质泥岩为主，夹黄褐、紫褐色泥岩。 中、上段(P2s2+3)：底界为 K12砂岩，厚 160.00258.00m，平均 200.22m。由黄绿、 暗紫色中、细砂岩与暗紫、黄褐、紫灰色砂质泥岩互层组成。 (4) 上统石千峰组(P2sh)：其顶界为 K14砂岩之底。出露于井田西南于家庄村和南部 一带，厚度 100.00127.00m，平均 112.25m。岩性为暗紫色、黄绿色砂岩、砂质泥岩及 泥岩。本组属于河湖环境沉积。 4.中生界三迭系刘家沟组(T1l)： 出露于井田西南部及南部，井田内最大出露厚度仅 60m 左右。主要由浅红色细粒长 石砂岩组成，间夹薄层紫红、暗紫色砂质泥岩及粉砂岩。 5.新生界(K2) 井田内发育第三系上新统及第四系，厚度 3.22110.68m。新生界在中部偏西及东部 保存较厚，西南及南部保存较薄。一般分为砂土、亚砂土、亚粘土、粘土四种类型。与 下伏基岩呈角度不整合接触。 (1) 第三系上新统静乐组(N2j)：厚 010.03m，底部为砂石层，中上部为灰黄、鲜 红、暗红色粘土、亚粘土。 (2) 第四系下更新统泥河湾组(Q1n)、午城组(Q1w)：广泛分布于冲沟及 半坡上。泥河湾组底部为粒径 210mm 砾石层及钙质结核，中、上部由黄灰色亚粘土、 亚砂土夹泥灰岩薄层组成。午城组由橙红色粘土、亚粘土夹红棕色古土壤数层组成。泥 河湾组厚 024.34m，与下伏基岩呈不整合接触。午城组与泥河湾组呈整合接触，厚 08.54m。 (3) 第四系中更新统离石组(Q2l)：广布于沟谷及两侧。由淡黄、淡红色亚粘土夹棕 红色古土壤层组成。厚 047.44m。 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 6 页 (4) 第四系上更新统马兰组(Q3m)：广布于梁、峁之上。主要由淡黄色亚砂土组成， 厚 4.827.15m。 (5) 第四系全新统(Q4)：主要分布于黄门街河、大照河及其支流河谷内，由淡灰色砂、 砾石组成。厚 123m。 井田地层综合柱状见图 1.2。 .地质构造地质构造 本井田位于寿阳区中南部，基本构造形态为一单斜，近东西走向，向南倾斜，倾角 421，一般小于 10。在此单斜基础上发育次一级的宽缓褶曲和一些短轴褶曲。较 大的褶曲为位于井田西北部的大南沟背斜和蔡庄向斜以及井田东部的草沟背斜。井田内 断层稀少，没有岩浆岩侵入的影响。综观井田构造应属于简单类略偏中等。 井田内褶曲、断层和陷落柱见表 1.2、1.3。 表 1.2 井田内主要褶曲特征表 产状要素备注序号褶曲名称及性 质轴向两翼倾角 井田内延伸长度 （m） 1大南沟背斜近 EW南翼 3-5 北翼 3-6 7000 2蔡庄向斜SE南翼 4-6 北翼 2-3 1500 3草沟背斜NNE 表 1.3 井田内主要陷落柱特征表 1.2.21.2.2 水水 文文地地 质质 该井田处于娘子关泉域奥灰岩溶水的深循环弱径流区。 .含水层含水层 1、中奥陶统石灰岩岩溶水含水层组 井田内奥灰处于深埋区，一般埋深 700900m，最大埋深超过 1000m，由北往南埋深 逐渐加大。 本统分上、下马家沟组和峰峰组。上马家沟组为本统主要含水层，该组岩溶发育， 富水性强，层厚 42.20m，单位涌水量为 5.30L/s.m，水位标高+610m。 峰峰组主要由石灰岩、白云质灰岩和白云岩组成。该组岩溶发育程度低且不均衡， 富水性弱，含水层多以上部和中部的石灰岩为主，含水层厚 14.95m，单位涌水量为 0.00857L/s.m，水位标高为+783.27m。 2、石炭系上统太原组石灰岩溶隙及砂岩裂隙含水层组 太原组含水层组主要由 K2 下、K2、K3、K4等石灰岩组成，其次为 K1灰岩和 K 5、K6等 砂岩。K2 下与 K4间距为 29.2068.53m，平均 44.88m。本组石灰岩岩溶及裂隙均不发育， 仅有少量溶隙和砂岩裂隙含水，为弱含水层。其单位涌水量为 0.02L/s.m，水位标高 序号陷落柱名 称 位置轴(m)轴(m)陷落高度(m)陷落层位 1X18井田西部3525不明P2s2+3地层 2X17井田西部2515不明P2s2地层 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 7 页 +775.16m。 3、二迭系下统山西组砂岩裂隙含水层组 山西组含水层主要有 K7、K8 下等砂岩组成。K7砂岩平均厚 6.73m，K8 下砂岩平均厚 6.26m。本组单位涌水量为 0.028L/s.m，水位标高+799.49m，为弱富水性含水层。 4、二迭系石盒子组、石千峰组、三迭系刘家沟组砂岩裂隙含水层组 下石盒子组含水层主要由 K8等砂岩组成。本组一般裂隙不发育，其单位涌水量为 2.65L/s.m(比实际偏大)，水位标高为 834.11m。总体上仍属弱富水性含水层。 上石盒子组含水层主要由 K12等砂岩组成。本组一般裂隙不发育，其单 位涌水量为 0.0480.23L/s.m，水位标高+1050.92+1083.27m，属弱中等富水性 含水层。 石千峰组在沟谷中有出露，含风化裂隙水，流量均小于 1L/s，属弱富水性的含水层。 刘家沟组仅分布于大照村以西的南部边界地带，沟谷中有出露，含风化裂隙水，为 弱含水层。 5、第四系砂砾石层孔隙含水层 更新统含水层主要由砂砾石层组成，为孔隙含水。根据水井抽水试验，涌水量可达 826.0m3/d，为较丰富含水层。 全新统砂砾石层，主要分布于白马河及较大支流河谷中，接受大气降水或河水补给。 单位涌水量为 0.088L/s.m，水位标高+1059.16m，属弱富水性的含水层。 .隔水层隔水层 奥陶系顶面至 15 号煤底板间的岩层，厚 81.53115.22m，平均 95.45m，以泥质岩 类为主，裂隙不发育，具有良好的隔水性能，对奥灰水进入煤系能起到阻碍作用。 石炭、二迭系含水层间均夹有较厚的泥质岩层，这些岩层均具有较好的隔水性能， 可视为隔水层。 .构造对地下水的控制构造对地下水的控制 大南沟背斜轴部地层裂隙较发育，为富水地段。蔡庄向斜轴部构成地下水汇水构造， 但其水量有限。草沟背斜轴部岩石裂隙较发育。 井田内地表未发现有断层。钻孔揭露的 F64逆断层，推断为隔水断层。井田内地表发 现的 X17、X18两个陷落柱，根据钻孔揭露情况，推断陷落柱一般不含水。 .地水层的补给、径流、排泄条件地水层的补给、径流、排泄条件 大气降水是井田内地下水的主要补给来源。地下水类型主要为承压水，潜水分布很 有限。承压水补给条件除奥灰水较好外，其余都不好。 井田奥灰水属娘子关泉域，处于娘子关泉域的深循环弱径流区，井田北部奥灰水径 流条件较好，井田南部因资料缺乏，无法确定。 奥灰水总的排泄区为娘子关泉。石炭二迭系含水层的承压水，受岩溶、裂隙发育程 度的控制，其径流、排泄条件都比较差。基岩风化带裂隙水及第四系砂砾石孔隙水，径 流条件相对较好，排泄途径也较多，可以通过泉、地面蒸发和人工采水等方式排泄。 .井田水文地质类型井田水文地质类型 井田矿床水文地质类型可划分为两类：山西组煤主要为第二类第一型，即水文地质 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 8 页 条件简单的顶板间接充水的裂隙充水矿床；太原组煤为第三类第一亚类第一型，即水文 地质条件简单的顶板间接充水的以溶蚀裂隙为主的岩溶充水矿床。 .充水因素分析充水因素分析 1、邻近井充水条件 井田内无老窑和生产矿井分布，在井田北部的煤层埋藏浅部有 10 多个生产矿井，大 部分矿井的充水含水层为煤层上方的砂岩或石灰岩含水层，段王矿、黄丹沟矿和石门矿 有基岩风化带裂隙水进入。北河坡矿、宗艾矿、蔡家堡矿和百僧庄矿遇小规模陷落和断 层，陷落和断层内均基本不含水。百僧庄矿大巷在河床下 130m 左右通过，冲积层水对矿 井影响极小。 2、矿井充水因素分析 根据计算资料，3 号煤采后导水裂隙带波及不到地表水、全新统孔隙水和基岩裂隙水， 因此 3 号煤矿床的主要充水含水层为其上覆 K8 下砂岩及下石盒子组砂岩裂隙含水层。 根据已有资料和邻近矿井资料，井田内的断层及陷落柱对矿床充水影响不大。需要 指出，随着矿床的开采，矿体周围的水文地质条件不断地发生变化，因此需要在生产过 程中加强预防。 .矿井涌水量矿井涌水量 根据阳煤集团对黄丹沟矿井生产资料的调查结论，矿井正常涌水量 680m3/h，最大涌 水量 1000m3/h。 1.2.31.2.3 其它有益矿产其它有益矿产 井田内除埋藏着丰富的煤炭资源外，还赋存有一些其它矿产，简述如下： 1、铝土岩 主要为本溪组底部之 G 层铝土，厚 0.8219.82m，平均 9.93m，Al2O3含量 17.7149.53%，平均 33.82%；SiO2含量 29.0561.20%,平均为 40.60%；铝硅比值为 0.83，未达工业品位。 其次为下石盒子组顶部的铝质泥岩，俗称“桃花泥岩” ，井田内有 13 层，厚 2.0014.48m, Al2O3含量 20.8122.00%，无开采利用价值。 2、铁矿 主要为山西式铁矿，产于本溪组底部，奥陶系风化面之上，呈鸡窝状分布，极不稳 定，厚 04.5m，平均 0.79m，为黄铁矿与铝土混生体，Fe2O3含量 7.0851.52%，平均 31.37%。St 含量 5.3033.82%，平均 17.58%，含硫品位可达级工业指标，因分布极不 稳定，品位变化大，埋藏深，无开采利 用价值。 3、石灰岩 赋存于奥陶系、石炭系本溪组和太原组，以奥陶系石灰岩为主，CaO 含量 31.3149.16%，平均 43.67%；MgO 含量 0.374.43%，平均 1.97%；SiO2含量 1.0017.55%,平均为 6.29%。可以用作水泥原料、煅烧石灰及建筑材料，限于其埋藏较 深，难以开采利用。 4、石膏 赋存于奥陶系中统峰峰组的下部，厚度不大，CaO 含量 28.4832.24%，平均 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 9 页 30.36%；MgO 含量 4.445.36%，平均 4.90%；SiO2含量 8.7011.75%,平均为 10.23%。 品位较低，又因埋藏较深，不易开采，无经济价值。 5、粘土 产于第四系中，分布广泛，是当地居民用来烧制砖瓦的天然原料。 6、煤中稀散元素 各主要可采煤层中锗、镓、铀、钍、钒含量最大值均达不到工业品位。 1.2.41.2.4 地质勘探程度地质勘探程度 1、 地质勘探及报告的编制情况 井田地质勘探由两部分组成，一部分为 1988 年完成的详查地质报告，一部分为 1992 年完成的精查地质报告，详查地质报告已得到了行业管理部门的批准，精查地质报告 1993 年 1 月山西省矿产储量委员会以晋储决字(1992)17 号审批通过。为了完善矿井地质 报告，阳煤集团 2002 年 12 月完成了矿产资源储量核实报告，国土资源部以国土资储备 字（2003）17 号文予以备案证明。 2、勘探程度评述 该项目地质勘查工作的类型确定正确，手段选择基本合适，工程布置较合理，各项 工程质量良好，内容齐全，勘探基本网度控制合理，可以满足设计的要求。 3、地质构造对开采影响的评价 井田基本构造形态为单斜，在此基础上发育有宽缓褶曲和短轴褶曲，断层稀少，属 简单略偏中等，对机械化开采比较有利。 4、煤层对比的可靠性、稳定性分析及对开采的影响 本井田主要含煤地层沉积稳定，旋回结构明显，标志层及煤层本身特征突出，主要 可采煤层可采边界规则，厚度变化规律明显，对比可靠，稳定可采，对开采无不良影响。 5、地质储量的复核、验算；高级储量的范围、储量是否满足设计的要求 储量计算方法正确，各项参数的选择符合有关规范规定，级别划分合理，精度符合 各级别一般要求，高级储量比例符合规范、设计的要求。 6、水文地质、瓦斯等级、煤质分析等资料的精确程度，及对开采的影响 查明了本区的水文地质条件，确定了水文地质类型，分析了充水因素，预测了矿井 涌水量，落实了供水水源地。资料比较准确，对开采影响不大。 详细了解了各主要可采煤层的瓦斯情况，但对瓦斯的主要参数了解不多，对开采影 响较大。 煤质分析基本可靠，对开采影响不大。 7、地质资料存在的问题及应补充勘探工作的建议 (1)本矿井为高瓦斯矿井，瓦斯问题直接影响矿井生产。因此对井田内的瓦斯赋存情 况，还需进行补充研究，以便准确地确定瓦斯参数，为瓦斯抽放和矿井通风提供可靠的 设计依据。 (2)井田重新划分后，韩庄井田范围有所扩大，扩大部分的勘探程度为详查，需尽快 安排扩大部分的补钻工作和对首采区的地震勘探工作。 (3)全区水文地质条件简单，但在建设和生产中应加强对断层、陷落柱导水性的研究， 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 10 页 并制定措施，以防突发水灾。 1.3 煤层特征 1.3.11.3.1 煤层煤层 井田内含煤地层为石炭系上统太原组和二迭系下统山西组，地层总厚平均为 179.17m，含煤 18 层，平均总厚 13.81m，含煤系数为 7.7%。可采煤层有 3、9、15、15下 号六层(其中 3 号煤层为山西组，9、15、15下号煤层为太原组)，可采含煤系数为 6.5%。 其中 3 号煤是山西组的主要可采煤层，也是最上一层可采煤层，是初期开采的主要对象； 15 号煤是太原组的主要可采煤层。各可采煤层分述如下： 1、3 号煤：位于山西组中部，上距下石盒子组“桃花泥岩”130m 左右，K8砂岩 30m 左右。全井田仅西部边界附近的 1、2 号孔为不可采点，不可采范围约 6.4km2，其余均稳 定可采，见煤点厚 2.83.6m，平均 3.2m；结构简单，一般含一层泥岩夹矸。煤层由西 向东由薄变厚，又渐趋变薄，以中厚煤层为主。本层基本属于全井田稳定可采煤层。其 顶板为砂质泥岩、泥岩，局部为中、细粒砂岩；底板为砂质 泥岩，局部为细、粉砂岩。 2、9 号煤：位于太原组上部，K5砂岩上 4m 左右。煤厚 0.105.68m， 平均 2.0m。属大部可采的较稳定煤层。其顶板为泥岩、砂质泥岩，局部为中粒砂岩；底 板为砂质泥岩，局部为细、粉砂岩。 3、15 号煤：位于太原组下部，K2 下石灰岩为其直接顶板。全井田仅东部变薄尖灭， 其余范围均稳定可采。煤厚 0.276.5m，平均 2.9m，一般含 12 层泥岩夹矸。属稳定 可采煤层。顶板为石灰岩，个别点为泥岩；底板为泥岩，局部为炭质泥岩、含炭泥岩及 粉砂岩。 4、15下号煤：位于太原组底部，15 号煤下 0.8431.46m，平均 10.33m。煤厚 0.205.2m，平均 1.90m，一般含夹矸 24 层，局部可采。属不稳定较稳定型煤层。 顶板为砂质泥岩，局部为砂岩及炭质泥岩。底板为泥岩、砂质泥岩，局部为粉砂岩及炭 质泥岩。可采煤层特征见表 1.4： 1.3.21.3.2 煤质煤质 井田内各煤层煤质以贫煤为主，储量占总储量的 73%；其次为无烟煤，占 26%；其余 为贫瘦煤。 1.煤的物理性质：本井田煤为黑色、灰黑色的亮煤，有玻璃、强玻璃光泽。断口为 参差状、棱角状、粒状、条带状、线理状及粒状结构，层状、块状构造。煤的容重为 1.341.51t/m3。 表 1.4 可采煤层特征表 含 煤 地 层 煤 层 编 号 煤层厚度 （m） 最小最大 平均 夹石层 数 稳定性 可 采 性 顶底板岩性 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 11 页 3 2.83.6 3.2 一般为 1 层 稳定 可 采 顶板多为砂质泥岩和泥 岩，底板多为砂质泥岩 9 0.105.68 2.0 13 层较稳定 大 部 可 采 顶板为泥岩、砂质泥岩， 底板多为砂质泥岩 15 0.276.5 2.9 一般含 12 层 稳定 可 采 顶板多为石灰岩、底版 多为泥岩 山 西 组 P2s 15 下 0.205.20 1.90 一般含 24 层 不稳定 较稳定 局 部 可 采 顶板为砂质泥岩，底板 为泥岩和砂质泥岩 2.煤的化学性质及可选性 3 号煤：为中灰、特低硫、低磷、极易选的贫煤、贫瘦煤，是优质的高炉喷吹煤。 层煤均为难熔灰分煤，热稳定性好，易于磨碎。 各煤层主要煤质指标见表 1.5。 1.3.31.3.3 瓦斯瓦斯 寿阳区为一新区，生产矿井资料较少，从邻近的阳泉区生产资料分析，现采 3 号煤 层均属高瓦斯矿井，煤与瓦斯突出也集中于 3 号煤层，突出形式主要为瓦斯喷出和煤与 瓦斯的压出。 表 1.5 各煤层主要煤质指标表 煤层 项目 391515下 原 煤 046-294 11（54） 048-245 106（38） 058-253 135？（47 ） 069-277 143（25） Mad (%)精 煤 037-151 071（54） 028-181 079（38） 038-135 088（47） 030-114 071（25） Ad (%) 原 煤 1086-3326 1732（52） 1083- 4286 2434（38 ） 1103- 4392 1952（45 ） 1358- 4670 3053（25 ） 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 12 页 精 煤 520-1009 6062（2） 527- 1523 808（38） 436-861 724（45） 372-926 638（25） 原 煤 1104-171 1381（52） 1126- 1727 1400（29 ） 068- 1505 1217（43 ） 1022- 1674 1427（22 ） Ydaf (%) 精 煤 981-1342 1150（52） 930- 1429 1152（37 ） 925- 1210 1008（45 ） 361- 1235 1025（25 ） 原 煤 019-053 031（54） 025-079 043（38） 118-394 227（43） 026-194 070（25）St， d (%)精 煤 018-054 084（38） 036-107 044（27） 048-203 129（31） 039-068 051（17） 原 煤 5863-8074 7222（40） 4521- 7356 8443（30 ） 4522- 7923 7084（34 ） 4349- 7196 5881（17 ） Fc(% ) 精 煤 3128-9170 3302（40） 7858- 8502 8182（30 ） 8168- 8649 8847（34 ） 8269- 8609 8450（17 ） 原 煤 0004-0069 0035（12） 0003- 0201 0039（7） 0004- 0085 0013（14 ） 0007- 0054 0025（6）Pd(% ) 精 煤 0014-0048 0024（3） 0001- 0008 0003（5） 0002- 0007 0005（5） 0002- 0004 0003（2） Cdaf (%) 精 煤 9997-9223 9164（22） 9087- 9237 9139（19 ） 9005- 9192 9033（17 ） 103- 9244 9167（12 ） 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 13 页 Hdaf (%) 精 煤 379-471 411（22） 383-433 411（15） 379-442 399（7） 376-421 403（12） Ndaf (%) 精 煤 118-141 129（22） 120-151 134（15） 081-131 123（17） 081-133 118（11） (o+s ) Daf (%) 精 煤 170-583 296（22） 227-358 318（15） 218-479 368（17） 236-377 295（11） 根据地质报告预测，3 号煤有突出危险。井田内背向斜的轴部及倾伏端交汇处，煤层 厚度变化大的部位及顶板冲刷区域等均是瓦斯突出的危险区段，两者或两者以上因素重 合部位更为危险。 1.3.41.3.4 煤尘及煤的自燃性煤尘及煤的自燃性 根据各煤层煤尘爆炸性试验结果表明，火焰长度 020mm，一般大于 5mm；扑灭火焰 的岩粉量 040%，一般大于 15%。各煤层煤尘均有爆炸性危险。 根据各煤层煤的自燃性试验结果，3 号煤不自燃。 1.3.51.3.5 矿井地温矿井地温 本井田恒温带深度为 5060m，温度为 11。地温梯度为 1.133.13/100m，平均 2.11/100m，属地温正常区。 2 井田境界及可采储量 2.1 井田境界 2.1.12.1.1 井田范围井田范围 根据山西省国土资源厅晋矿采划字（2002）第 39 号文，井田范围由以下 7 点座标圈 定（为了与地质资料统一，列出换算后的坐标（60） ，原批复坐标见附录）： 1 点： X=4195350 Y=38426000 2 点： X=4192100 Y=38426000 3 点： X=4190400 Y=38425300 4 点： X=4189400 Y=38424700 5 点： X=4189400 Y=38410400 6 点： X=4199000 Y=38410400 7 点： X=4199000 Y=38419600 井田东西走向长 10km，南北倾斜宽 5.5km，面积 55km2。 2.1.22.1.2 可采储量可采储量 .井田尺寸井田尺寸 井田东西走向长 10km，南北倾斜宽 5.5km，煤层倾角为 10。 井田的水平面积按下式计算： 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 14 页 S=HL （公式 2.1） 式中:S-井田的水平面积，m2； H-井田的平均水平宽度，m； L-井田的平均走向长度，m； 则，井田的水平面积为 55km2 井田赋存状况示意图如图 2.1。 .矿井工业储量矿井工业储量 1、由于煤层的平均倾角为 10 度，所以井田中 3 煤层的实际面积为： S=55/COS10 =55.85106 (Km2) 2、工业储量： Zg=Sh （公式 2.2） =55.851063.21.4 =2.5108(t) -取 1.4 3、边界煤拄损失： P=Sh =1.5710641.4 =0.1108(t) 4、其它损失：P它=Zg5% =3.121085% =0.2108 (t) .储量计算基础储量计算基础 储量计算基础为井田内 3 号煤层的底板等高线及储量计算图。 1、 工业指标 井田内以贫煤和无烟煤类为主，少量为贫瘦煤类，储量计算最低可采厚度与最高绝 对干燥灰分见表 2.1。 表 2.1 储量计算工业指标 工业指标 储量分类 最低可采厚度 （m） 最高绝对干燥灰分 （%） 能利用储量0.8040 暂不能利用储量0.7050 2、 夹矸处理 夹矸均剔除。煤层中夹矸的单层厚度等于或大于煤层最低可采厚度时，被夹矸所分 开的煤分层视为独立煤层，分别计算储量；煤层分层厚度等于或大于夹矸厚度时，上下 煤分层加在一起作为计算厚度；对于复杂结构的煤层，当夹矸的总厚度不超过煤层分层 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 15 页 总厚度的二分之一时，以各煤分层的总厚度作为煤层的计算厚度。 局部可采煤层，可采边界及工业指标均采用插入法圈定其储量计算范围。 .安全煤柱及各种煤柱的留设和计算方法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 65750下推留设保安煤柱。 2、井田边界煤柱按 20m 留设。 3、大巷两侧各按 40m 留设保安煤柱。 4、根据可行性研究报告中井下开采对地面建筑物的影响分析结论，村庄民房除 3 号 煤不留设煤柱采取加固或修复措施外，其余煤层暂按留煤柱考虑。 图图 2-12-1 新元矿工业广场保护煤柱新元矿工业广场保护煤柱 .矿井可采储量矿井可采储量 Zk=(Zg-P)Zk=(Zg-P)C C （公式 2.3） =(2.5-0.1-0.2) 0.80 =1.76108 (t) 其中，C-表示带区采出率，厚煤层不小于 0.75; 中厚煤层不小于 0.80；薄煤层 不小于 0.85。 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 .矿井工作制度矿井工作制度 矿井工作制度是计算生产能力和选择设备的基础，也就是研究劳动配备，考核工效 以及解决产销平衡，适应市场变化的重要问题.既要考虑不同工种的实际劳动强度，充分 利用工时增加煤炭产量，实现高产高效，又要考虑机器设备维护检修要求。矿井工作制 度与矿井生产能力，设备技术特征，企业管理水平，工人劳动素质等有关，同时受国家 有关法律法规的制约。按照煤矿设计规范的规定，参考关于煤矿设计规范中若干 条文修改决定 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第 16 页 的说明 ，确定本矿井工作制度为:年工作日 330 天，每天四班作业，其中三班生产，一 班检修，每天净提升时间为 14 小时。矿井连续生产，分类分段检修，员工轮换休假。 .矿井设计生产能力的确定与论证矿井设计生产能力的确定与论证 矿井设计生产能力确定为 1.5Mt/a。其主要理由如下： (1)本井田煤层储量十分丰富，赋存以稳定、较稳定型为主，倾角一般 36，非常适宜综合机械化开采，宜建设现代化大型矿井。 (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。适合建设大型矿井。 (3)3 号煤为中灰、特低硫、低磷、极易选的贫煤、贫瘦煤，是优质的高炉喷吹煤和 出口煤。建设大型矿井不但可以缓解国内供应紧张的高炉喷吹用煤，而且也可大量出口， 为国家增收外汇，其社会经济效益显著。 (4)近十年来，阳泉煤业集团通过设计、挖潜和改造，现生产的五对矿井，除即将报 废的四矿外，其余矿井实际生产能力均达到过 15Mt/a，已经积累了建设和管理大型、特 大型矿井的丰富经验。 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 1.5Mt。 1、矿井及水平服务年限 方案一：建 150 万 t/a 的矿井。 方案二：建 180 万/a 的矿井。 方案三：建 240 万/a 的矿井。 根据煤矿工业矿井设计规范矿井投产后服务年限不应过长，可由服务年限确定。 矿井及水平服务年限均按下式计算： T=Z/AK （公式 2.4） 式中：T服务年限，a; Z可采储量，Mt； A生产能力，Mt/a； K储量备用系数，取 1.4。 矿井设计一般取 K=1.4，地质条件复杂的矿井及矿区总体设计可取 K=1.5，地方小煤 矿可取 K=1.3 。根据本设计矿井实际情况，储量备用系数 K 值取 1.4。 则矿井服务年限为：T=176106 /(1.51.4) =79