安全工程毕业设计（论文）-朱家店矿180万ta新井通风设计（含全套CAD图纸）

中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第页 目目 录录 全套全套 CAD 图纸，联系图纸，联系 153893706 目 录 1 1 矿区概述及井田地质特征矿区概述及井田地质特征. 1.1 矿区概述 1.1.1 矿区的地理位置. 1.1.2 矿区的地形特点. 1.1.3 矿区的交通条件. 1.1.4 矿区的经济情况. 1.1.5 矿区的气候条件及地震情况. 1.1.6 矿区的水文情况. 1.1.7 矿区的电源和水源. 1.2 井田地质特征 1.2.1 井田的地形. 1.2.2 井田的勘探程度. 1.2.3 井田煤系地层概述. 1.2.4 井田的地质构造. 1.2.5 井田的水文地质特征. 1.2.6 其它有益矿物. 1.3 煤层特征 1.3.1 煤层埋藏条件. 1.3.2 煤层的围岩性质. 1.3.3 矿井瓦斯、煤尘及自燃情况. 2 井田开拓井田开拓. 2.1 井田境界及可采储量 2.1.1 井田境界. 2.1.2 可采储量. 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第页 2.1.3 矿井设计生产能力及服务年限. 2.2 井田开拓 2.2.1 井田开拓的基本问题. 2.2.2 矿井基本巷道. 2.2.3 大巷运输设备选择. 2.2.4 矿井提升. 3 采煤方法及采区巷道布置采煤方法及采区巷道布置. 3.1 煤层的地质特征 3.1.1 煤层埋藏条件. 3.1.2 煤质特征. 3.1.3 煤层顶、底板条件. 3.1.4 煤层的瓦斯及自燃情况. 3.1.5 水文地质特征. 3.1.6 地质构造. 3.1.7 邻近层的关系. 3.2 盘区巷道布置及生产系统 3.2.1 首采盘区概况. 3.2.2 巷道布置. 3.2.3 盘区车场. 3.2.4 盘区主要硐室布置. 3.2.5 工作面接替顺序. 3.2.6 盘区通风. 3.2.7 巷道掘进方法. 3.2.8 盘区的生产能力和盘区采出率. 3.3 采煤方法 3.3.1 采煤工艺方式. 3.3.2 回采巷道布置. 4 矿井通风矿井通风. 4.1 矿井通风系统选择 4.1.1 矿井通风系统设计原则及考虑因素. 4.1.2 矿井通风系统方案比较及确定. 4.1.3 主扇工作方法的确定. 4.2 采区通风 4.2.1 采煤工作面通风类型的确定. 4.2.2 通风构筑物. 4.2.3 采煤工作面所需风量的计算. 4.2.4 采区通风系统评价. 4.3 掘进通风 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第页 4.3.1 局部通风方法和布置方式. 4.3.2 掘进工作面需风量的计算. 4.3.3 掘进通风设备的选型. 4.3.4 技术要求和安全注意事项. 4.4 矿井所需风量 4.4.1 矿井实际需风量. 4.4.2 矿井风量的分配. 4.4.3 配风的原则和方法. 4.5 矿井通风阻力 4.5.1 矿井通风总阻力的计算原则. 4.5.2 通风容易和通风困难两个时期位置的确定. 4.5.3 矿井通风容易、困难时期通风阻力计算. 4.6 矿井主要通风机选型 4.6.1 矿井风机选择. 4.6.2 电动机的选择. 4.6.3 矿井风机选型的技术验证分析. 4.6.4 矿井主要通风设备要求. 4.7 矿井反风措施及装置 4.7.1 矿井反风的目的意义. 4.7.2 矿井反风设施布置、方法及安全可靠性分析. 4.8 概算矿井通风费用 4.8.1 吨煤通风电费计算. 4.8.2 吨煤通风总费用的计算. 4.9 防止特殊灾害的安全措施 4.9.1 预防瓦斯灾害的一般性措施: 4.9.2 预防煤尘爆炸的措施: 4.9.3 预防井下火灾的措施: 5 矿井安全技术措施矿井安全技术措施. 5.1 矿井安全技术概况 5.2 防尘措施 5.2.1 各种防尘措施. 5.2.2 采掘工作面防尘、降尘措施. 5.2.3 煤层注水防尘及注水系统. 5.2.4 建立井下消防、洒水（给水）系统. 5.3 防爆措施 5.3.1 预防煤尘爆炸的一般性措施. 5.3.2 井下电气设备防爆措施. 5.4 隔爆措施 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第页 5.4.1 隔爆措施. 5.4.2 隔爆水棚. 5.5 矿井地面生产系统防尘 5.5.1 防尘系统简介. 5.5.2 防尘装备及措施. 综放面采空区自然火灾防治综合技术分析综放面采空区自然火灾防治综合技术分析. 1 绪论绪论. 1.1 问题的提出 1.2 国内外研究现状 1.2.1 煤层自燃预测技术研究现状. 1.2.2 煤层自燃早期预报技术研究现状 2 综放面煤层自然发火特点及其规律综放面煤层自然发火特点及其规律. 2.1 综放面煤自燃影响因素分析 2.1.1 煤的粒度 2.1.2 空隙率. 2.1.3 漏风强度. 2.1.4 煤的蓄热环境. 2.1.5 采空区浮煤厚度. 2.1.6 工作面推进速度. 2.2 综放面煤层自燃特点及其规律 2.2.1 综放面煤层自然发火的特点. 2.2.2 综放面煤层自燃规律 3 矿井火灾防治矿井火灾防治. 3.1 黄泥灌浆工艺 3.2 控制采空区漏风技术 3.3 阻化防灭火技术 3.4 气雾阻化技术 3.5 注氮气工艺 3.6 凝胶防灭火技术 3.7 三相泡沫工艺 4 结束语 . 参考文献：参考文献：. 英文原文英文原文. 中文译文中文译文. 致致 谢谢. 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第页 1 1 矿区概述及井田地质特征矿区概述及井田地质特征 1.1 矿区概述 1.1.11.1.1 矿区的地理位置矿区的地理位置 离柳焦煤集团朱家店煤矿有限责任公司,位于山西省吕梁地区中阳县以北约 10km 的 朱家店村，属中阳县金罗镇管辖。地理坐标东经 11135121113903，北纬 370040370729. 1.1.2 矿区的地形特点矿区的地形特点 本矿井地处吕梁山系，区内地形复杂，西高东低，最高处位于井田西南部海拔为 +1150.2m；最低处位于北部边缘，海拔+847.5m，相对高差为 302.7m。山顶广泛为黄土覆 盖，属中低山区。西部有南川河由南向北流过，东西两侧地形向该河倾斜，两侧沟谷发 育，成羽毛状分布。南川河谷呈 U 字型，谷宽 200m1000m，两岸阶地清晰，其余沟谷 多呈 V 字型，局部有阶地残存。故本区表现为侵蚀堆积地貌。 1.1.3 矿区的交通条件矿区的交通条件 309 国道太（原）离（石）军（渡）段公路从井田以北约 13 km 处通过，209 国 道岚（县）离（石）隰（县）段在井田西侧由北往南通过，向西经离石、军渡过黄 河大桥通往陕西省绥德、延安等地；由离石中转北上，可去临县、兴县、方山、岚县等 地。向东经中阳、孝义、汾阳可通往全国各大城市。从南同蒲铁路介休站接轨的介（休） 孝（西）柳（林）铁路沿南川河东岸由本矿井工业场地西侧通过，并设有铁路站线 装车外运，交通十分方便。见图 11 交通位置图，附矿区距邻近主要城市距离见表 1 1。 表 11 矿区距邻近主要城市距离表 距离(km) 城市 距离(km)城市 距离(km) 孝 义50 北 京691 孟 塬426 汾 阳38 石家庄407 西 安549 介 休42 大 同531 郑 州814 太 原146 包 头980 武 汉1348 1.1.4 矿区的经济情况矿区的经济情况 朱家店煤矿位于山西离石区的南部，矿区内的工业有采煤、煤炭加工、机械制造、 电力、水泥生产等。其它有土产建筑材料，如白灰、砖、瓦、石料等。矿井所需建筑材 料除钢、木材外，均可就地解决。 农业生产因地处高原地区，雨量少、水土流失严重，农业物产量较低，农业收入微 薄。主要农作物有玉米、高粱、土豆等。 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第页 图 11 矿区交通位置 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第页 1.1.5 矿区的气候条件及地震情况矿区的气候条件及地震情况 本区气候属暖温带大陆性半干旱半湿润气候，春季风大雨少干旱，夏季多雨炎热， 秋季温暖湿润，冬季寒冷少雪，四季分明，年平均气温在 10.3左右，一月份最低平均 气温-10.5，最低-23。七月份气温最高，最高可达 39，平均降雨量约 500mm ，雨 水多集中在 7-9 月份，占全年降雨的 6080%；年蒸发量为 18001900mm 。每年十一 月至次年四月为冻结期，最大冻土深度 0.74m 。春、冬两季多刮西北风，夏、秋以东北 风为主。 根据 1978 年 5 月 2 日山西省抗震工作办公室、山西省建委，山西省地震局“关于颁 发山西省地震基本裂度区划分图及说明的通知” ，本地区裂度为 6 度。 1.1.6 矿区的水文情况矿区的水文情况 南川河流经本井田西侧外，井田内无大的河流，但沟谷发育，雨季时只有短暂洪水 均汇入南川河，与东川河、北川河在离石市交口镇一带汇集于三川河向西流入黄河。南 川河为常年性水流，据 1957 年、1958 年两年观测资料，流量为 0.142.7m3/s，年平均流 量 0.070.5m3/s, 其次，尚家峪沟、白草沟、水峪沟、高家沟等较大沟谷，但水量均不大， 在夏秋两季也常有 0.010.02m3/s 流量，春末冬初略有减小，在冰冻期间可致干枯，其余 小沟属季节性水流。 1.1.7 矿区的电源和水源矿区的电源和水源 矿井用电采用双回路供电系统，一回引自本矿井位于山西省吕梁地区中阳县境内， 属离石市电网供电局供电范围。矿井永久电源一回 35kV 输电线路取自中阳县城关 110kV 变电站，另一回 35kV 输电线路取自金罗 35kV 变电站。原有输电线路和 35kV 变电站现 已改造完成，能满足矿井扩建后用电负荷增大的要求。集团公司自备电厂后庄变电站的 内部电网，电压 110kv ，输电距离 2km ；一回引自华北电网兑镇变电站，电压 110kv ，输电距离 2km 。本矿拟自建发电厂，以缓减当地用电紧张，故矿井开发所需电源是落 实的、可靠的，供电质量有保证。 矿区建有自备水源地，取奥陶系灰岩岩溶地下水，水质经化验符合国家有关规定。 朱家店矿共有九口水源深井，总出水量为 250 m /h，是新峪矿工业用水和生活用水主要 3 来源，主要用于锅炉房、澡堂、食堂及工人村生活用水等。为矿区的进一步发展提供了 水源保证。 1.2 井田地质特征 1.2.1 井田的地形井田的地形 矿井位于山西省中南部吕梁山脉与霍山山脉之间，北起汾阳，南至河津，在隰县、 乡宁与河东为田相连接，地理坐标在东经 1102111200，北纬 344637 15之间；行政区划分属晋中、吕梁、临汾、运城（市）地区。本矿区位于中阳县境内。 区域地层与华北煤田大部分地区相似，出露岩层主要为前震旦系、震旦系、寒武系，缺 失上奥陶统、志留系、泥盆系、和下石炭统。在中奥陶统上沉积了石炭系、二叠系和第 三系、第四系。石炭二叠系为本区主要含煤地层，为海陆交互相及陆相含煤岩系，煤田 内尚未发现火成岩。 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第页 1.2.2 井田的勘探程度井田的勘探程度 井田为吕梁背斜的一部分，总体为一走向南北,倾向东的单斜构造，倾角平缓，一般 在 114，仅在井田的东南角受断层影响倾角较大，在 25左右。井田内大部分区段 发育有宽缓褶曲，局部地段地层沿走向和倾向有波状起伏现象，同时伴有高角度的断裂 构造。没有岩浆岩存在，井田内构造复杂程度应属简单类。 井田内可采煤层共 2 层，分别编为 2#、9#煤。2#煤结构简单，厚度变化小，一般在 3.0m 左右，最厚点为 3.44m ，属稳定型。9#煤稳定可采，结构复杂，厚度 6.9m 左右。 根据二类二型井田勘探类型，工程布置采用勘探线法，详查阶段勘探线线距 1000m ，精查阶段在两线二分之一处布置加密勘探线。勘探线大致垂直地层走向。钻孔布置形 成勘探网，在分析各种地质因素的基础上统筹考虑，基本做到地质孔、水文孔兼顾，以 提高经济效益。 1.2.3 井田煤系地层概述井田煤系地层概述 本矿井地层与霍西煤田汾孝矿区的地层一致，煤系地层的基底为奥陶系灰岩，在其 上部沉积了石炭系，二叠系地层及第三、第四系红黄土层，煤系地层与奥陶系为平行不 整合接触。矿区大部分地区被红黄土覆盖，在沟谷中出露有太原组山西组、下石盒子组 及上石盒子组地层，现根据勘探及生产中的有关资料由老至新叙述如下： 1、奥陶系中统上马家沟组（O2S)：位于峰峰组之下，与峰峰组为整合接触。勘探钻 孔均未打到该组，该组地表无出露，依据区域地质资料，岩性由厚层状石灰岩，泥灰岩、 白云质灰岩，白云岩等组成。岩溶裂隙发育，平均厚约 250mm。 2、奥陶系中统峰峰组（O 2f)：地表无出露，厚度 130.96156.10m 。平均厚 2 139.7m 。岩性有质地较纯的石灰岩，纯石膏及泥灰岩类纤维状石膏等组成。 3、石炭系中统本溪组（C22b）：平行不整合于峰峰组之上，井田内无出露，部分井 巷工程穿过本组地层。主要由灰色、黑色页岩、砂质页岩，铝土页岩，石灰岩等组成。 厚度 15.4825.80m ，平均厚度 18.47m ，上部局部夹薄煤一层，石灰岩 13 层，厚度 变化大，层位不稳定，石灰岩中产有蜓科等动物化石，底部为夹有团块状黄铁矿的铝土 泥岩。 4、石炭系上统太原组（C 3t):本组由黑灰色砂岩，砂质页岩、页岩、石灰岩及煤层 3 等组成，含煤 711 层，其中 9#煤层为稳定可采煤层，亦系本矿井主采煤层， 4#、5#、7#煤层为局部可采煤层。石灰岩 46 层，其中 K2、K3、K4 三层灰岩稳定，是 良好的标志层，在矿区内极易对比，但 K4 灰岩在矿区西北部官窑村附近相变为砂岩，本 组厚 85.88106.96m ，平均 102.60m 。可采煤层总厚 6.2m。太原组地层一般又分为上、 中、下三段。 太原组的下段（C 3t1）：K1 砂岩底板起至 K2 石灰岩底板，厚 26.2037.40m ， 3 平均 31.21m ，由黑灰色之页岩、砂质页岩、砂岩、石灰岩、煤组成，K1 砂岩为太原组 与本溪组分界标志，成分为细、中粒石英，胶结良好，此层砂岩岩性坚硬，无论是在井 下还是钻孔中易于识别，K1 砂岩之上有 1-3 层石灰岩，下层厚一般在 2m 左右，上两层 极不稳定，石灰岩之上是黑色页岩或砂页岩，其中 9#10#煤层在本区合并为一层厚煤层， 厚度为 6.2m。其上为 0.51.2m 灰色页岩（泥岩） ，此外 9#煤层的下部有 0.30.8m 薄煤 层 1-2 层不稳定。 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第页 太原组中段（C t ):K2 石灰岩底至 K4 石灰岩顶，厚度为 44.4654.70m ，平均 3 2 48.84m ,有石灰岩三层，由下至上编号为 K2、K3、K4，此三层石灰岩稳定，为良好的标 志层，该段岩层具体有明显的沉积韵律。7#1、7#、 8#-1、8#煤层位于其间。 K2 石灰岩厚 6.8513.7m，平均厚 11.50m 为厚层深灰色石灰岩，其中有条带状及团 块状黑色燧石，石灰岩下部常有一层灰色的页岩，厚 1m 左右，石灰岩中产有较为丰富的 海相动物化石。有伞贝、螺等在主斜井、宜兴大巷有揭露。 K3 石灰岩厚 4.28.25m，平均厚 5.55m，距 K2 石灰岩 19m 左右，亦为深灰色石灰 岩，含燧石情况与 K2 石灰岩相似，石灰岩也产有海相动物化石。 K4 石灰岩厚 2.706.80m，平均 3.78m，距 K3 石灰岩约 10m 左右，为深灰色石灰岩， 一般不含燧石，在官窑附近露头上所见此层石灰岩在短距离内相变为黄色细粒砂岩。 太原组上段（C3t3）：自 K4 石灰岩顶板至 K7 砂岩的底板为止，平均厚 22.55m。4#、5#、6#薄煤层位于其间，在露头上所见一般为黑色页岩、砂岩，性脆、节 量发育。其中常夹有条带状铁质页岩。 5、二叠系下统山西组（P1S）：K7 砂岩底板起，K8 砂岩底板止全层厚 31.8259.52m，平均厚度 42.20m，亦为矿区内重要含煤地层之一，与下伏之太原组地层 在本区内为整合接触，出露于水峪井田各沟谷中。 K7 砂岩为一层灰白色石英砂岩，一般厚 12m，胶结良好，在露头上一股呈白色细、 中粒砂岩，全区不稳定常尘灭，不易对比。 山西组中共有煤层 4 层，即 1#、2#、3#-1、3#，只有 2#煤层稳定可采,厚度为 3.26m，3#煤层为局部可采，1#、3#-1 煤层均为不可采煤层。 山西组岩性由灰白、灰黑色页岩，砂质页岩及砂岩组成，岩性变化较大，下部多为 砂页岩，上部则砂岩较少，页岩中常夹有菱铁矿结核，风化后成为铁秀色。 6、二叠系下统下石盒子组（P1X）：K8 砂岩至 K10 砂岩底板，上部为黄绿页岩、砂 岩及细中粒砂岩，中部以黄绿色中粗粒厚层砂岩为主，夹黄色，黄灰色页岩，砂质页岩， K9 为黄绿色粗砂岩，成份以石英长石为主，泥质胶结，下部为黑灰色页岩，砂质页岩夹 薄层细砂岩，底部有 0.5 以下薄煤 13 层，煤层不稳定常尖灭 K8 砂岩为黄色中粒砂岩， 成份以石英长石为主，泥质胶结厚度变化大。本组厚 95.00132.00m，平均 121.00m。 7、二叠系上统上石盒子组(P2s)：K10 砂岩起至 K11 砂岩底板，主要位于井田中南部， 由紫红色、紫绿杂色页岩，砂质页岩夹黄绿色石英长石砂岩组成，K10 砂岩一般为黄绿色 粗粒一中粒砂岩，泥质胶结，本组地层厚 235.50326.70m， 、平均 281.54m，与下伏下石 盒子组为整合接触。 8、第三系上新统（N2)：一般分上下两部，该统下部仅在本区东北部偏城村南部其 出露，岩性以三层砾岩为主，各层砾岩之间为未胶结的微红色， 黄色之粉砂，细砂，砂质粘土等组成，各层砾石厚度一般在 13m，砾石成份以石 灰岩为主，砾石的直径一般为 110m，钙质胶结良好，与下伏地层呈不整合接触，厚度 为 9.2926.16m，该统上部为红色砂质粘土，与下伏地层呈不整合接触，厚度一般在 1020m 左右。 9、第四系（Q）：井田内可分为中更新统（Q2） 、上更新统（Q3）及全新统（Q4） ， 由砂质土、黄土、次生黄土，现代河流冲积等组成，平均厚度 36.69m，不整合伏盖于各 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第页 不同地层之上，其厚度变化较大。 井田内地层对比的方法主要以钻孔的勘探资料为主，将各标志层、煤层、加以对比， 在巷道、实际揭露的资料中经验证对比较合理，能够指导生产，服务生产，整个井田对 比可靠。 1.2.4 井田的地质构造井田的地质构造 1、地质构造 井田构造形态主要为走向南北倾向东的单倾构造，区内次一级褶皱较发育，使地层 呈波浪起浮状，断层落差不大，以高角度正断层为主，逆断层主要表现为契形推移，推 移距离短，延伸长为特征。无炭柱从目前实际揭露情况看多分布于井田中部和西北部， 大小各异，长轴短的 10m，长的 270m。本区无火成岩侵入。 （1）断层 本区内断层构造不甚发展，为高角度正断层，无大中型断层。已揭露的断层基本控 制了断层的断距，延展方向和长度，研究程度较高。区内 H3 的断层有 2 条，位于井田 边界。 （2）褶皱 本区内褶皱构造较发育，构成矿区构造的基本格架。由于地层倾角平缓，在露头的 个别地段见到基本形态，一般不易观察到，但在主要煤层等高线图上则反映清楚，表 1 2 为勘探报告及井下实测得到的主要褶皱的基本情况。 表 12 矿区背、向斜统计表 名 称位 置轴 向 两翼倾角 轴长m 1 郝家寨向斜 郝家寨村西南N30E241000 2 郝家寨背斜 郝家寒村西南N30E25800 3 兑镇背斜 兑镇北NW261000 2、对煤层的影响 由于本矿区地质构造较简单，断层构造多为落差小 10m 的小断层，大部分为 0.51.5m 的断层构造，对采掘的影响程度较轻，主要影响是顶板破碎，增加了支护困 难，使材料消费增大，对煤层煤质影响主要是构造附近的煤质轻微氧化。 本矿井内无大的断层构造，断层的走向倾向，基本与一致。井下实际揭露的构造与 勘探资料对比有所出入，井下揭露而地表未曾发现 。勘探钻孔不能够准确的控制断层构 造。由于本矿区内没有大的构造，所以地质构造是对生产的影响不是很大，对开采技术、 煤层煤质没有太大的影响。对重新评价矿井的地质条件及水文地质条件分类也无影响； 通过现已开采的矿区构造情况，预测未来地质构造类型仍属简单型。 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第页 , -,:1.35-1.40t/ m3 , , , 1.5m K3 K3 K5K4, ,-,-, , - K4, , , , -,. , ,K6 , ,K7, , 2#, , , ,1.41t/m3, , K8, ,1.35t/m3, , , (m) (m) - (m) 图 12 地质综合柱状图 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第页 1.2.5 井田的水文地质特征井田的水文地质特征 本区位于郭庄泉域中北部，泉域及岩溶水盆地的范围主要受汾西大向斜的控制，泉 域的北界基本沿晋中盆地的南缘到将军山以南的变质岩裸露区，南止于射姑山，盈利， 团柏一线。西起吕梁山分水岭，东边界北段至汾阳-孝义大断层，南段为霍山，山前大断 裂和一部分变质岩区，直接补给区为寒武系，奥陶系灰岩裸露区（特别是西部）及汾河 河流渗漏段。补给区面积 1400m ,岩溶地下水的补给，以大气降水直接入渗补给及河川径 流集中渗漏补给为主，从西部大面积灰岩揭露区入渗的地下水，从北部灵石一带汾河河 谷中渗漏的河水及从东部来的水均向河谷下游汇集，并以泉群的形式集中排泄，泉群由 60 余个泉眼组成，出露标高+516+521m ，流量 7.049.80m ，平均 7.23m 。 22 区域内根据含水岩系及水力特征，将地下水划分为以下几种类型： 1、碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组 主要由寒武、奥陶系碳酸盐岩组成，是区域最主要的含水层，水量丰富，富水性强， 具有统一的区域地下水水位。寒武、奥陶系石灰岩在泉域的西部、北部及东部均有出露， 西部出露面积最大，其埋深在汾西向斜轴部最大，浅部岩溶发育，有利于地下水的循环， 深部地下水交替缓慢。地下水主要补给来源为大气降水及河床渗漏补给，地下水通过北 西-南东及近南北向（与汾河流向大致相同）的强径流带，汇积于郭庄一带，受近东西向 的郭庄背斜隆起及下团柏断层阻挡的影响，使地下水以泉的形式涌出。 2、碎屑岩类裂隙含水量水岩组 区内碎屑岩类地层主要有石炭、二叠系地层，碎屑岩类裂隙含水量水岩组据其含水 介质不同又可分为碎屑岩类间夹碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组及碎屑岩类砂岩裂隙含水 岩组。 （1） 碎屑岩类间夹碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组 含水层主要为石炭系太原组石灰岩，发育有 36 层，其中 K2、K3、K4 三层灰岩发 育最好，层位稳定，灰岩厚度一般在 13-30m ,平均厚度 21m,灰岩中以 K2 灰岩最厚，一般 厚 6.8513.70m，是太原组最主要的含水层。在区域西部、西北部出露面积较大，局部 沟谷中有零星出露，含水层随埋深不同其富水性也不相同，埋藏较浅或在断裂发育地段， 裂隙发育，地下水补给、径流条件好，含水层富水性强，含水层随埋藏较深，裂隙不发 育，地下水补给、径流条件差，则含水层富水性弱，因而在平面分布上，不同地段其富 水性相差较大，天然状态下补给来源以大气降水为主，其次为山间沟谷的入渗补给，地 下水径流途径较短，在地形低洼处以泉的形式出露，或补给松散层孔隙水。 （2） 碎屑岩类砂岩裂隙含水岩组 含水层主要为二叠系下统山西组、上、下石盒子组中之若干层砂岩，在区内出露面 积较大，含水层富水性受埋深条件制约，埋藏深度不同，裂隙节理的发育程度不同，其 富水性也不同，一般情况下，含水层埋深大富水性差，含水层埋深小富水性好，基岩风 化壳因为露出地表或距地表较近，风化裂隙较发育，接受补给条件好，其富水性要好一 些，此外，在断裂带裂隙发育的向斜部位，水量较为丰富，而在地势较高，含水层埋藏 深度较大，裂隙不发育，没有断裂，没有好的蓄水构造的地段水量很小，差异性较大。 从整体上讲，埋藏较浅的含水层要好于埋藏较深的含水层，各含水层之间连通性较差， 水力联系不密切。大气降水为地下水的主要补给来源，径流途径较短，在地形低洼处， 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第页 沟谷切割强烈地段及断裂带附近以泉的形式排泄。 3、松散层类孔隙含水层组 本含水岩组为第三系、第四系地层，含水层岩性为砂卵石层、胶结砂砾石层及钙质 结核层，分布于下堡河、兑镇河、柱濮河两岸及其它支流段、低山丘陵区。大气降水及 河流渗漏为主要补给来源，煤系地层裂隙水也有侧向补给，含水层厚度从几米到数十米， 其富水性差异性也很大，在有补给的地段，水位埋深浅，水量丰富，远离补给的地段， 一般水量很小，该类含水层为当地居民饮用水及农业灌溉用水主要水源。 4、隔水层 碳酸盐岩类含水岩组之隔水层为泥灰岩、泥质灰岩及石膏层；碎屑岩类水岩组之隔 水层主要由各含水层之间沉积的铝土泥岩、泥岩及砂质泥岩组成；松散层类含水岩组之 隔水层主要为粘土、砂质粘土。 5、矿井涌水量： 地质报告预计造成充水来源的为太原组 K2、K3、K4 三层灰岩，属岩溶裂隙水，其 中以 K2 灰岩为主。在正常情况下，其涌水量随着季节的变化而变化，春、冬季水量较小， 夏、秋季水量较大，同时随着开采深度的增加而增加，涌水量为 120m 左右。由此可见， 3 太原组 K2、K3、K4 三层灰岩是矿井充水的主要直接水源。正常涌水量为 110 m 左右,整 3 个矿井最大涌水量为 160 m 。 3 1.2.6 其它有益矿物其它有益矿物 本井田内主要有益矿产为石灰岩、石膏、铁矿、铝土矿、粘土等。这些矿产受埋藏 深度或品位不高等技术条件的限制，直到目前尚未利用。现将这些矿产的基本特征以及 今后的利用方向予以阐述。 1、石灰岩：本矿井本溪组、太原组一般赋存 35 层石灰岩，最厚不超过 12m，在 井田的西北有出露，能作道碴和小型石料，亦可用于建筑材料和烧制石灰。 2、石膏：赋存于奥陶系峰峰组，在矿井+700 大巷有薄层的纤维状石膏夹与石灰岩间 未作取样分析，目前无经济价值。 3、铁矿（Fe）：区内常见的有山西组地层结核状菱铁矿、太原组之黄铁矿、本溪组 “山西式”铁矿：山西组的菱铁矿结核，层位不稳定，含铁量较低，不适于工业利用， 太原组黄铁矿零量分布，常赋存于 7#（铜三尺）及 9#煤层中，透镜体不稳定厚度不大， 一般不超过 0.1 m，钻孔中见有 0.05m ，本溪组底部“山西式”铁矿，层位比较稳定，浅 部呈不规则之团块状，土名“窝子矿”大部分以赤铁矿、褐铁矿为主，呈紫红、褐红色。 4、粘土及铝土：本区太原组 9#煤底板之粘土及本溪组底部之“G”层铝土矿，较为 稳定，其余因层位不稳定、厚度变化大，无经济价值。 1.3 煤层特征 1.3.1 煤层埋藏条件煤层埋藏条件 井田内含煤地层主要为上古生界石炭系太原组及二叠系山西组，含煤岩系总厚度为 138.80m ，共含煤层 7 层，煤层总厚为 12.82m，含煤系数为 9.5%，计算储量煤层为 2 层， 即 2#、9#煤层，总厚度为 9.46m. 井田内可采煤层 2 层，倾角 210，一般为 7，煤质较硬。各可采煤层分述如下： 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第页 1、9#煤层：位于太原组下部，下距 K1 砂岩 21 m，9#煤层由于夹层厚度不大，故合 并为一层开采，该煤层厚 4.928.49m，平均 6.9m ，在整个井田内厚度变化不大，煤层 厚度变异系数为 8.54%，可采性指数为 1，本煤层属结构复杂的稳定煤层，一般含夹矸 510 层，夹石层厚度一般为 15m ，大部分夹矸层位较稳定，变化有规律可寻。 2、2#煤层：位于山西组上部，上距 K8 砂岩 620m ，一般 10 m 左右，上距 9#煤 层约 87m ，煤层厚度 0.73.66m，平均 2.56m，煤层中上部夹有 12 矸石，属稳定可采 煤层。煤层厚度往南变薄，煤层的节理较发育，层理不甚发育。 表 13 可采煤层特征表 1.3.2 煤层的围岩性质煤层的围岩性质 1、9#煤层：煤层直接顶板为细中粒砂岩坚硬，局部变为泥页岩厚 2.5m ，底板为砂 质页岩或黑色页岩，厚 2m 。底板页岩中常含有植物化石。 2、2#煤层：其直接顶板页岩，在本矿区内顶板岩性为泥岩，节理发育，性脆，易破 碎，厚 0.51.2m 平均 0.8m，老顶为 K2 石灰岩，厚 6.8513.70m 。2#煤层的底板为铝 质页岩，有滑感，厚 4.5m ，遇水变软膨胀，引起底鼓。 1、物理性质： （1）物理性质和宏观煤岩类型 各煤层：黑-黑灰色，光亮型煤，煤岩组分以亮煤为主，块状及粉末状。9#10#煤层大 部分为菱形，少部分为不规则的立方体形。局部地段含泥岩或砂质泥岩夹矸 13 层。条 痕为棕黑色、沥青-玻璃光泽，硬度一般为 23，有一定的韧性，贝壳状、阶梯状断口， 均一条带状结构，层状、块状构造，内生裂隙较发育。 （2）显微煤岩组分 各煤层显微煤岩类型：以微镜煤为主，其次为微镜惰煤、微惰质煤，有少量的微泥 质煤，个别的微硫铁矿煤。显微组分：镜质组主要是均质镜质体和基质镜质体，基质镜 质体中常分布有丝炭碎屑。半丝质组以无结构的团块半镜质体出现，丝质组中结构半丝 质体略多于粗粒体，有部分碎屑体出现在基质镜质体中，部分煤样见有少量的各项异性 组分。无机组分以粘土类为主，多为分散状、浸染状；黄铁矿为结核状、无规则状；方 煤层厚度 （） m 顶底板特性 最大最小 煤层编号 平均 煤层间距 （） m 夹石层数 稳定程度 可采情况 顶板底板 0.7-3.66 2# 2.56 5.55-18.93 1-2 稳定 全区可采 黑色泥岩 铝土泥岩 4.92-8.49 9# 10# 6.9 0.80 5-10 稳定 全区可采 细中粒砂岩 砂质页岩或黑 色页岩 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第页 解石为次生脉状。 各煤层显微煤岩组分的组成及其各煤岩组分的含量基本相近，有机组分以镜质组为 主，在 56.5090.00%之间，一般在 70.50%左右；半镜质组在 1.409.00%之间，一般在 5.50%左右；丝质组在 8.501.25%之间，一般在 24%左右。无机组分以粘土类为主，粘 土类含量在 2.9013.25%之间，一般在 8.50%左右；硫化铁含量在 0.101.25%之间，一 般在 0.23%左右；碳酸盐类含量在 0.100.82%之间，一般在 0.30%左右。 镜煤最大反射率（R0max）的测值变化范围在 1.281.53 之间，随煤层赋存深度增加 逐渐增高的趋势符合煤的深成变质规律，17 号煤层的变质阶段相当于肥煤阶段，9 号 煤层的变质阶段相当于焦煤阶段。 2、煤的化学性质、工艺性能： 表 14 各煤层煤质特征表 1.3.3 矿井瓦斯、煤尘及自燃情况矿井瓦斯、煤尘及自燃情况 矿井瓦斯相对涌出量为 0.44m /t，属低瓦斯矿井；煤尘有爆炸危险性，煤尘有自燃发 3 火危险性，属二类自燃，发火期一般为 36 个月，最短发火期为 18 天；二氧化碳相对 涌出量为 3.44m /t，二氧化碳为高等级矿井。 3 工业分析（%） 胶质层 试验 (mm) 煤层 项 M A V S Pd(%) Qb,daf (MJ/kg) XY G 坩埚 粘结 性 视密 度 煤 类 原 0.71 10.24-38.70/18.38 29.8 0.44 35.7101.40 2# 洗 0.687.73 28.5 0.55 0.0072 36 25925-6FM 原 0.60 9.70-23.55/17.12 22.8 2.79 35.5241.40 9-10# 洗 0.608.39 20.9 2.11 0.0197 36 14735JM 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第页 2 井田开拓井田开拓 2.1 井田境界及可采储量 2.1.1 井田境界井田境界 矿区南与旺家垣井田、交子里井田相邻，西与阳泉曲井田、瓜沟井田相邻，东邻高 阳井田、宜兴井田，北以下堡河为自然边界。井田走向长度最大约 3.8km，最小约 3.5km，平均约 3.65km；倾向长度最大约 4.4km，最小约 2.3km，平均约 3.35km，井田面 积约 13km 。 2 水-4 电 水-9 钻 电 电 钻 水-13 水-23 钻 水-17 钻 钻 水-12 水-11 电 水-22 电 水-25 钻 水-21 钻 水-20 钻 钻 水-19 水-18 钻 水-16 电 水-2 电 水-1 电 水-5 电 学校 水-10 钻 电 钻 评阅时间 评阅时间 完成时间 评阅老师 指导老师 设计人 比例尺 16 1:5000 中国矿业大学应用技术学院 安全工程专业 图 21 井田境界状况图 1、计算矿井工业储量相关规定： （1）根据本井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算； （2）依据国务院过函（1985）5 号文关于酸雨控制区及二氧化硫污染控制区有关 问题的批复内容要求：禁止新建煤层含硫分大于 3%的矿井。硫分大于 3%的煤层储量 列入平衡表外的储量； （3）储量计算厚度：夹石厚度不大于 0.05m 时，与煤分层合并计算，复杂结构煤层 的夹石总厚度不超过每分层厚度的 50%时，以各煤分层总厚度作为储量计算厚度； （4）井田内主要煤层稳定，厚度变化不大，煤层产状平缓，勘探工程分布比较均匀， 采用地质块段的算术平均法； （5）煤层容重：9#、2#煤层容重约为 1.4t/m ； 3 （6）煤厚、灰分以下表为依据。 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第页 表 21 煤炭资源量计算指标 炼焦用煤 长焰煤、不粘煤、 弱粘煤、贫煤 无烟煤褐煤 25 0.70.81.5 2545 0.60.71.4 开采 倾 角 45 0.50.61.3 煤层厚度 （） m 露天开采 1.01.5 最高灰分（%） d A 40 最高硫分（%） dt S , 3 最低发热量（MJ/kg） dnet Q , 17.022.115.7 注：以上文字与表摘自采矿工程设计手册之上册 井田的主采煤层为 2#、9#煤，从表 14 可知硫分、灰分都符合矿井工业储量计算的 相关规定。除 2#煤为非炼焦用煤以外，其它两层都是炼焦用煤，井田的平均倾角约为 7，故最低可采厚度由表 21 查得： Zg=MS / cos 式 21 式中： Zg矿井的工业储量； S井田面积； 12#可采煤层厚度；2.56m M 29#可采煤层厚度；6.9m M 煤的容重，1.40 3 /mt Zg=(2.56+6.9)131.4/ cos7 =185.8Mt 2.1.2 可采储量可采储量 1、计算矿井可采储量时，必须要考虑以下煤柱损失： （1） 井田境界煤柱损失； （2）工业广场保护煤柱； （3）采煤方法所产生的煤柱损失和断层煤柱损失； （4）建筑物、河流、铁路等压煤和其他损失。 本井田中永久煤柱损失主要有：工业广场保护煤柱、井田境界煤柱损失、村庄保护 煤柱和断层保护煤柱等。 2、工业广场煤柱留设 根据煤炭工业设计规范 ，工业场地占地指标如表 22。 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第页 本矿井的井型是 180 万 t/a，表 22 查得工业广场的面积需要 180000m 考虑到工业 2 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。因此工业广场长 450m，宽 400m。 表 22 工业场地占地面积指标 井型（万 ） t 占地面积指标（公顷/10 万 ） t 240 及以上 1.0 120-180 1.2 45-90 1.5 9-30 1.8 表 23 矿井岩层移动角 煤层深度 （） m 煤层倾角（） 煤层厚度 （） m （） （） （） （） 24073.0 45 72 72-0.8 本矿井的可采煤层有 2 层，故工业广场煤柱边界应该以最下一层考虑，由作图法求 得工业广场保护煤柱边界为梯形，其上底 810.65，下底 825.23，垂高 913.64。面 mmm 积为： (上底+下底)高/2 式 22 S （810.65+825.23）913.64/2 0.75km 2 计算工业广场的煤柱 式 23 MSZe 0.759.461.4 8.66Mt 式中： 工业广场的煤柱损失量，Mt； e Z 工业广场面积，km ； S 2 煤层厚度，m； M 煤的容重，1.40t/m 。 3 用作图法求出工业广场保护煤柱边界，如图 22。 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第页 B A C D b a d c cb d a - 450 400 图 22 垂直剖面法确定工业广场保护煤柱边界 3、断层煤柱留设 根据实际经验，断层按性质、落差大小及其对煤层破坏程度，断层煤柱留设如下： 落差50m 的断层，两侧各留 50m 的煤柱；落差20m50m 的断层，两侧各留 30m 煤柱；落差10m20m 的断层，两侧各留 20m 煤柱；落差10m 的断层不留设断层 煤柱。 井田内的所有断层都10m，因此不需要留设断层煤柱。 4、铁路煤柱留设 本矿的铁路专用线及介西支铁路均不在矿区范围内，无需留设保护煤柱。 5、露头防水煤柱留设 本矿井主采煤层目前没有风氧化带，受 K2 灰岩水的影响 9#煤层局部有氧化，氧化区 域不稳定，只能靠生产中揭示取样化验后逐步圈定，故不考虑煤柱留设。 6、盘区设计煤柱留设 本矿井采用盘区布置，相邻两盘区留设 3m 煤柱，工作面长度为 240m 因此一个煤层 需要 13 个盘区煤柱；由于盘区的两条上山是布置在煤层中，故巷道两侧各留设 20m 保护 煤柱，两上山之间留 30m 保护煤柱。 表 24 保护煤柱损失量 煤柱类型 储量（Mt） 区段保护煤柱 1.95 盘区上山煤柱 4.80 煤层边界煤柱 4.12 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计 第页 计算矿井可采储量： 式 24 CPZZ gk )( （185.8-19.53）0.80 148.5 式中： 矿井可采储量，Mt； k Z 矿井工业储量，Mt，由表 22 可查得； g Z 保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物等留置的永久 P 煤柱损失量，Mt； 采区采出率，厚煤层不小于 0.75；中厚煤层不小于 0.8；薄煤层小于 C 0.85；地方小煤矿不小于 0.7。 2.1.3 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、矿井的年工作日数，每日出煤班数，每班工作小时数 矿井年工作日数的确定： 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 330 天计算。 所以，本矿井设计年工作日数为 330 天。 矿井工作制度的确定： 矿井工作制度采用“三八”工作制，即二班采煤，一班准备，每班净工作时间为 8 个小时。 矿井每昼夜净提升小时数的确定：