某煤矿技术改造初步设计通风.doc

登封市xx煤炭有限公司技术改造初步设计 1 第一章第一章 井田概况及地质特征井田概况及地质特征 第一节第一节 井田概况井田概况 根据河南省煤炭铝土矿资源整合领导小组办公室文件关于对郑州 矿资源整合初步实施方案的批复的精神，将登封市 xx 煤矿和 xx 煤 矿整合为登封市登封市 xx 煤炭有限公司煤矿煤炭有限公司煤矿，整合后生产规模 0.15mt/a。 一一、位置交通、位置交通 登封市 xx 煤炭有限公司煤矿位于登封市东南部。行政隶属登封市 xx 乡管辖。地理坐标为：东经 11304441130504，北纬 341859341921。 该区位于登封市 xx 乡东南 1.5km 处，北东距郑州市 75km，西北距 洛阳市 80 km；区内交通以公路为主，临（汝）登（封）公路从矿区西 部通过，矿区北部距新郑至宜川（水寨）铁路约 5km，西南至焦枝铁路 之汝州市站约 60km，东距京广铁路新郑站 50 km。矿区附近各乡镇之间 简易公路纵横成网，四通八达，交通条件较为便利，见图 1-1。 二、自然条件二、自然条件 1、地形地貌 本区为低山丘陵地形。区内最高海拔标高为 409.40m，最低海拔标高 为 354.40m，相对高差为 55.00m。矿区地势总体呈东北高，西南低，地 面坡度大，冲沟较发育，有利于大气降水的迳流和排泄。 登封市xx煤炭有限公司技术改造初步设计 2 图图 1- -1 交通位置图交通位置图 2、水系 本区属淮河流域颍河水系，区内溪流多为季节性冲沟，旱季干涸断 流，雨季流量暴涨暴落，水位、水量具明显的季节性动态变化特征。沟 谷多发源于南部山区，雨季沟谷汇集而成的水流，自东南流经矿区南缘， 向北经券门水库后向北于东金店东汇入颍河。 矿区西北约 2 公里处筑有券门水库，为一中小型水库，总库容 1713 万 m3，兴利库容 703 万 m3，最高洪水位标高+349.25m，主要用于拦蓄 洪水，农田灌溉，水产养殖及观光旅游等方面，常年有水，为附近主要 地表水体。 登封市xx煤炭有限公司技术改造初步设计 3 三、气象与地震三、气象与地震 1、气象 本区属大陆性半干旱型季风气候区。夏、秋两季炎热多雨，冬、春 两季寒冷干燥。年降雨量为 417867mm，一般为 600800mm；降雨多集 中在 79 月份，约占全年降雨量的 65%。年平均气温 14.6，七月份最 热，历年最高气温高达 44.6；元月份最冷，历年最低气温达-18.2。 最大冻土深度为 20cm。 春、夏、秋三季以东北风、东风为主，冬季以西北风为主，冬、春 季风力较大，最大风速可达 20m/s。 2、地震 据河南省地震局资料，登封市及邻近地区近期未发生过大的破坏性地 震。历史上有记载的较大地震有 6 次均波及本区，并造成较大损失。七 十年代中期曾发生过 3 次 2.5 级以上有感地震，未造成损失。本区地震烈 度为度。 四、矿山开采情况四、矿山开采情况 登封市 xx 煤炭有限公司煤矿由 xx 煤矿和 xx 煤矿整合而成，整 合前矿井开发生产情况为： （一）（一）xx 煤煤矿矿 xx 煤矿位于本区北部，属集体企业， 1984 年 4 月建井，1985 年 5 月 投产，开采二1煤层，原设计生产能力为3 万吨/年，整合前核定生产能力 为 6 万吨/年。共建立井4 个（其中2 个已报废） ，斜井一个。竖井单水平 上下山开采，采煤方法为走向长壁式、炮采，中央机械并列通风，矿井排 登封市xx煤炭有限公司技术改造初步设计 4 水为泵排，煤层顶板采用一次垮落法管理，现开采水平在 +230m 水平以浅。 历年累计动用资源储量44 万吨，采空区主要分布在矿区的南部及西部。 在以往采掘范围内，煤层稳定，煤厚4.709.13m，平均5.70m。煤层 结构简单，不含夹矸。煤层倾角820，煤层直接顶板为砂质泥岩或细粒 砂岩，底板为砂质泥岩。矿井正常涌水量为60m3/h，最大涌水量为 90m3/h，多为顶板淋水。矿井瓦斯相对涌出量为6.70m3/d.t，现按低瓦斯矿 井管理；在回采过程中煤尘较大，但未发生过煤尘爆炸事故。 （二）（二）xx 煤煤矿矿 xx 煤矿位于本区南部，属集体企业，始建于 1995 年 6 月，1996 年 4 月投产，采至同年 11 月停产。1996 年 12 月1998 年 9 月因市场疲 软停产，1998 年 10 月2000 年 8 月恢复生产，2000 年 9 月后因资金问题 及停产整顿未正常生产；2001 年 10 月 24 日通过验收。竖井开采二1煤 层，设计生产能力为1 万吨/年。采煤方法为走向长壁式，炮采，中央机械 式通风。采掘范围内煤厚3.809.20m 左右，煤层结构简单，一般不含夹矸。 煤层直接顶板为灰黑色砂质泥岩和黑色泥岩，间接顶板为灰色细粒砂岩； 底板为砂质泥岩。矿井正常涌水量为10m3/h, 最大涌水量为20m3/h，主要 为顶板淋水为主。矿井瓦斯涌出量低，现按低瓦斯矿井管理；该矿在开采 过程中，未发生过煤尘爆炸和煤的自燃事故。经历年开采，本矿累计动用 资源储量17 万吨，采空区主要分布在矿区南部。 六、水源、电源六、水源、电源 1 1、水源、水源 本区为低山丘陵地形。区内最高海拔标高+354.4409.4，相对高差 登封市xx煤炭有限公司技术改造初步设计 5 55.0m。矿区地势总体呈东北高，西南低，地面坡度大，冲沟较发育，有 利于大气降水的迳流和排泄。矿井生活用水取自东 xx 村自来水管网，生 产用水利用经沉淀处理后的矿井排水，矿井井型较小，可以满足矿井用 水的需求。 2、电源 矿井为双回路电源供电，一回路来自新欣 35kv 变电站，一回路来自 xx35kv 变电站，供电距离均为 10km，采用 lgj-50mm2钢芯铝铰线，电压 10kv。高压入井。 第二节第二节 矿产资源概况矿产资源概况 一、区域地质背景一、区域地质背景 本区位于登封煤田颖阳庐店向斜的南翼东段，xx 井田的中部，主 要发育寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系和第四系地层；其中石炭系和 二叠系为主要含煤地层。主要可采煤层为赋存于山西组下部的二1煤层， 发育稳定，为普遍可采的厚煤层。二1煤层露头附近区域断裂构造较发育， 主要为走向断裂和北东向两组断裂。本区地层分述如下： 1、寒武系上统长山组寒武系上统长山组（3ch） 为浅灰灰黄色薄中厚层状白云质灰岩，局部夹泥质条带，厚 109.00213.00 m，平均 128.00 m。 2、奥陶系中统马家沟组奥陶系中统马家沟组（o2m） 岩性以浅深灰色厚层状角砾状石灰岩为主，隐晶质，局部夹泥质灰 岩，平均厚度 18 m。本组地层与下伏寒武系地层呈平行不整合接触。 登封市xx煤炭有限公司技术改造初步设计 6 3、石炭系（、石炭系（c） （1）中统本溪组（）中统本溪组（c2b） 主要为灰、深灰色铝质泥岩，局部为铝土矿，具鲕状和豆状结构， 含黄大量黄铁矿结核。在 hg 曲线上呈下低上高的异常反映。该层铝质 泥岩是对比一1煤层的主要标志层之一。本组平均厚度 10.00m。为泻湖 海湾相沉积，层位稳定。 本溪组与下伏地层为平行不整合接触。 （2）上统太原组（）上统太原组（c3t） 由灰、深灰色、灰黑色、黑色石灰岩、泥岩、砂质泥岩、砂岩和煤 层等组成， 平均厚 48.00m。依据其岩性组合和沉积特征可分为三段。 下部灰岩段下部灰岩段 自太原组底界至 l4石灰岩顶界，主要由灰深灰色石灰岩及煤层组 成，含石灰岩 4 层（l1l4） ，中夹泥岩或砂质泥岩薄层，具燧石团块和 黄铁矿结核，含蜓类、介形类、海百合、腕足类等动物化石及其碎屑， 其中l1及 l2石灰岩全区发育、层位稳定，含燧石结核本段含煤3 层（一 1一4） ，除一3煤局部可采外，其余均不可采。本段厚度一般 16.00m。 中部碎屑岩段中部碎屑岩段 自 l4石灰岩顶界至 l7石灰岩底界，由深灰色中细粒砂岩（俗称胡石 砂岩） 、灰黑色砂质泥岩、泥岩组成，夹薄层石灰岩二层（l5、 l6）及 薄煤两层（一5、一6） ，均不可采。泥岩中含植物化石碎片和黄铁矿结核， 具水平层理和波状层理，砂岩以石英为主，呈正粒序，为区内辅助标志 层（胡石砂岩） 。本段厚度一般 14.00m。 登封市xx煤炭有限公司技术改造初步设计 7 上部灰岩段上部灰岩段 自 l7石灰岩底至 l9石灰岩顶。以深灰灰色石灰岩为主，夹深灰色 泥岩、砂质泥岩，该段含石灰岩 3 层（l7、l8、l9） ，具方解石脉和少量 黄铁矿结核，含蜓类等动物化石。其中 l7石灰岩呈中厚层状，隐晶质， 含燧石结核及条带，具不规则方解石脉，特征明显，为本区主要标志层 之一；l9石灰岩不稳定，常相变为菱铁质泥岩。本段厚度一般 18.00 m。 据太原组岩性组合、沉积特征及生物组合规律，认为本组为碎屑碳 酸盐岩滨岸沉积体系，沉积时为动力较弱、温暖，清澈的浅水环境，中 部的泥岩段为潮坪、泻湖海湾、障壁砂坝相沉积，胡石砂岩成分单一， 成熟度高，为沙坪、潮道潮沟亚相沉积，其顶部的黑色致密泥岩则为 泻湖海湾相沉积。 太原组与下伏本溪组为整合接触。 4、二叠系（、二叠系（p） 本区保留最大厚度为 131.00m 左右，分为 2 个煤组（二、三煤组） ， 二1煤层为本区主要可采煤层，其它煤层均不可采。各煤组间均以砂岩标 志层分界。 （1）山西组（）山西组（p1sh） 自二1煤层底板砂岩（局部相变为菱铁质泥岩）顶至砂锅窑砂岩底， 由深灰、黑色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩及中细粒砂岩及煤层组成，包括 两层砂岩：香炭砂岩为泥、钙质胶结，普遍含白云母片、炭质及菱铁质 鲕粒，全区普遍发育，厚 6. 00m 左右;大占砂岩以硅泥质胶结为主，层理 发育，层面含大量白支母片和炭质，厚 7.00m 左右。含煤 1 层，即二1煤， 登封市xx煤炭有限公司技术改造初步设计 8 为全区可采煤层。山西组下部为海湾潮坪沉积体系，上部为滨海三角 洲沉积。本组平均厚 91.00m，与下伏太原组为整合接触。 （2）下石盒子组（）下石盒子组（p1x） 矿区东南部出露本组地层，区内保存最大厚度 40.00m 左右，由灰色 泥岩、砂质泥岩紫斑泥岩及浅灰色、灰白色中粗粒砂岩组成，砂锅窑砂 岩位于本组底部，厚度 8.97m,为灰色粗粒砂岩，为矿区一主要标志层。 本组与下伏山西组为整合接触。 5、第四系（、第四系（q） 以角度不整合覆盖于下伏各时代地层之上。厚度为 013.00m。上部 为黄色耕植土、黄土或坡积物，中下部为粘土及砂质粘土夹少量砂砾石 组成。 三、矿区地质构造三、矿区地质构造 （一）总体构造特征（一）总体构造特征 本区位于嵩箕构造区嵩箕断隆西南部，颖阳庐店向斜南翼东段。总 体为一地层走向 65120，倾向 33530，倾角 820的单斜 构造。仅在西部发育一条小型正断层（箕 f31）结合 xx 井田构造发育情 况，确定本区构造复杂程度属中等构造。 （二）主要构造（二）主要构造 箕 f31断层：位于矿区的西北部，为正断层，区内延伸长度约 270m。断层走向 43，倾向 133，倾角 59左右，落差 4080m 左右。 根据矿井生产资料，由于该断层靠近矿区西北部边界，对开采二1煤层影 响不大。断层已查明。 登封市xx煤炭有限公司技术改造初步设计 9 四、可采煤层及顶底板四、可采煤层及顶底板 本矿开采煤层为二1煤层，该煤层赋存于山西组下部，上距砂锅窑 砂岩 73.64m。下距 l9石灰岩 10.02m。二1煤层埋深 0130m，底板标高 +230m+370m。煤层厚度为 3.80m9.20m，平均厚度为 6.38m。煤层结 构简单，一般不含夹矸。煤层顶板为泥岩、砂质泥岩，老顶为中及细粒 砂岩，底板以炭质泥岩、砂质泥岩为主。 该煤层层位稳定，厚度变化不大，结构简单，结合 xx 井田二1煤层 发育情况，确定本区二1煤层稳定程度属较稳定型。 根据河南省登封市 xx 煤炭有限公司煤矿资源储量核查报告 ，区 内二 1煤层顶/底板岩性砂质泥岩、中细粒砂岩为主，局部炭质泥岩， 老顶以中粗粒砂岩为主，由于受断裂构造的影响，其顶板岩体垂直裂隙 发育，根据其岩性组合特征，二 1煤层为类型顶/底板，属不稳定性 顶底板，生产中可产生冒顶、 片帮、掉块及底板遇水易泥化变形，并 产生支柱滑沉等不良工程地质现象，其工程地质条件差，生产中应加强 顶、底板的观察和维护与管理工作。 五、煤质五、煤质 1、物理性质及煤岩特征、物理性质及煤岩特征 （1）物理性质）物理性质 二1煤为黑色，以粉状煤为主，偶见粒状、鳞片状。参差状断口，油 脂光泽，质地疏松易碎，煤层厚度 3.89.2m，平均 6.38m，视密度为 1.38t/m3，真密度 1.49t/m3，煤层结构简单，属较稳定煤层。 （2）煤岩特征）煤岩特征 登封市xx煤炭有限公司技术改造初步设计 10 据镜下鉴定，二1煤有机组分含量在 90.8%，主要由镜质组组成，占 75.9%次为丝质组。镜质组中，多为均质体，木质镜煤少见。半镜质体在 8.8%左右，呈碎片状，为基质所胶结。丝质组主要为半丝基质体，偶见 丝质菌类体和丝质浑园体。 无机组分含量 9.2%，以粘土矿物为主，多呈细粒状或浸染状分布； 次为碳酸盐矿物，呈细脉或团粒状分布；硫化物主要为黄铁矿，多呈脉 状充填于裂隙中。显微煤岩类型以丝炭亮煤为主。 2、化学性质和工艺性能、化学性质和工艺性能 （1）煤的化学性质）煤的化学性质 二1煤浮煤有机元素以碳元素为主，占 91.74%，氢元素含量在 4.03 %， 氧和硫含量较少。原煤水分含量为 0.90%。属低水分煤。原煤灰分为 13.72%，属低灰煤；浮煤灰分为 5.888.43%，平均 7.48%。原煤全硫含 量为 0.79%，属低硫煤。磷含量为 0.0050.075%，属特低磷煤。 （2） 煤的工艺性能煤的工艺性能 二1煤浮煤挥发分平均为 13.39%。原煤干燥基恒容高位发热量，平 均为 29. 76 mj/kg，属特高热值煤。浮煤胶质层最大厚度为0mm，焦渣特 征为2，其焦型为粉状，粘结指数为0，区内二1煤无粘结性。 3、煤类及工业用途、煤类及工业用途 区内二1煤层以粉煤为主，偶见粒状和鳞片状。属低水分、低灰、 低硫、特低磷、特高热值之贫煤。可作动力用煤，也可做为民用燃料。 六、瓦斯、煤尘及煤的自燃六、瓦斯、煤尘及煤的自燃 1、瓦瓦斯斯 登封市xx煤炭有限公司技术改造初步设计 11 根据 2005 年 10 月郑州市煤炭管理局郑煤 2005114 号关于转发 河南省煤炭工业局关于郑州市所属煤矿瓦斯等级鉴定结果的批复的 通知 ，登封市 xx 煤矿瓦斯相对涌出量 2.4 m3/t，瓦斯绝对涌出量为 0.3 m3/min；根据河南省登封市 xx 煤炭有限公司煤矿资源储量核查报告 xx 煤矿瓦斯相对涌出量 6.7 m3/t；矿井经技术改造后瓦斯相对涌出量按 6.7m3/t，瓦斯绝对涌出量按 2.1 m3/min 设计；属低瓦斯矿井。矿井技术 改造完成后应及时进行瓦斯等级鉴定。 2、煤煤炭炭自自燃燃倾倾向向性性 根据 2005 年 7 月重庆分院煤炭自燃倾向等级鉴定报告表 ，登封 市 xx 乡 xx 煤矿鉴定为 iii 类，属不易自燃煤层。整合后矿井按不易自 燃煤层设计。矿井技术改造完成后应及时进行煤炭自燃倾向性鉴定。 3、煤尘爆炸性、煤尘爆炸性 根据 2005 年 7 月重庆分院煤尘爆炸性鉴定报告 ，登封市 xx 乡 xx 煤矿煤尘有爆炸性危险。矿井在生产过程中应加强煤尘防治工作。 七、水文地质七、水文地质 1、区域水文地质区域水文地质 本区区域上处在登封煤田东部，颍阳芦店向斜南翼东段的低山丘陵 区。总的地势为南高北低，向北倾斜的单斜构造。地层走向近东西，向 北倾斜，南部为寒武系灰岩组成的低山丘陵区，北部为石炭、二叠、三 叠系碎屑岩组成的低山山区，中西部为第四系冲洪积沟谷。矿区处在浅 部露头区，为区域地下水的补给迳流区。 根据地层岩性、厚度、含水空间特征及埋藏条件，区域上将含水岩 登封市xx煤炭有限公司技术改造初步设计 12 组主要划分为：寒武奥陶系和石炭系灰岩岩溶裂隙含水岩组，二叠系及 三叠系砂岩孔隙裂隙含水岩组，第四系砂/卵砾石孔隙含水岩组。 地下水补给水源有大气降水、地表水和含水层之间及其侧向补给， 另外还有工农业生产废水的渗入补给等，其中降水补给是本区地下水的 主要补给水源。地下水在运移过程中，一部分在地质构造及地形适宜地 段溢出地表，构成天然排泄点；一部分则继续向深部迳流排泄；而区内 各矿井则为主要的人工排泄点。由于近年来矿井大量疏排地下水，而造 成区域地下水位呈逐年下降趋势。 1、主要含水层、主要含水层 （1）煤层顶板砂岩裂隙含水层）煤层顶板砂岩裂隙含水层 系指煤层之上 60m 范围内所含砂岩裂隙含水层，岩性为细中粒砂 岩，一般发育 45 层，累计厚度约 2.4558.23m，一般 20m 左右，岩性 完整致密，裂隙不发育，且部分被方解石脉所充填，仅在浅部风化带裂 隙较为发育。据河南省登封煤田 xx 井田勘探（精查）地质报告资 料，钻孔单位涌水量为 0.00620.0187l/sm，渗透系数为 0.01410.297m/d，水位标高为+320.86+371.81m，水化学类型为 hco3camg 型或 hco3nacamg 型水，矿化度 0.240.48g/l，ph 值为 6.757.50，水温 1416，说明该含水层补给条件较差，富水性较 弱。在矿井生产中，该含水层水主要以井筒及顶板淋水形式向矿坑充水， 矿井正常涌水量一般为 40m3/h，最大涌水量为 60m3/h，水量小，易于疏 排。该层为二1煤层顶板直接充水含水层。 （2）煤层底板灰岩岩溶裂隙含水层）煤层底板灰岩岩溶裂隙含水层 登封市xx煤炭有限公司技术改造初步设计 13 主要由太原组上段灰岩组成，其中 l7和 l8灰岩较发育，层位较稳定， 厚度为 812 m，平均 9.41 m。灰岩含遂石结核，致密坚硬，岩性较破碎， 岩溶裂隙较发育，但多被方解石细脉充填。据以往钻孔抽水资料，单位 涌水量为 0.3530.664l/sm，渗透系数为 2.939.44m/d，水位标高为 +269300m，水化学类型为 hco3camg 型或 hco3-ca 型水，矿化度 0.370.47g/l, ph 值为 7.48.3，水温 1517，表明该灰岩含水层岩石 空隙及导/富水性极不均一，但在断裂构造作用下，使其与下部强含水层 产生水力联系时，富水性则会相应增强。该层为二1煤层底板直接充水含 水层。 2、主要隔水层、主要隔水层 （1）二叠系石盒子组碎屑岩段隔水层）二叠系石盒子组碎屑岩段隔水层 该层段残留厚度一般为 50160m，由泥岩、砂质泥岩、砂岩等碎屑 岩组成，以泥岩、砂质泥岩为主，间夹数层中厚层状中粗粒砂岩含水层。 其中，上部基岩风化带和其间中粗粒砂岩含水层，赋存有一定的水量， 但由于其夹持于厚层泥质岩之间，且距开采煤层较远，又因含水层砂岩 胶结致密坚硬，在该段中可起到骨架作用，相对增强了泥质岩层的抗压 强度。该层段厚度大，在地表呈零星出露，补给条件不佳，裂隙不发育， 透水性差，能对上部潜水含水层和下部二1煤层顶板砂岩承压含水层之间 的水力联系，起到良好的阻隔作用。 （2）二1煤层底板碎屑岩段隔水层 二1煤层底板至 l8灰岩顶界之间的砂泥质岩段，据统计，厚度介于 2.6037.61m，一般在 17m 左右。岩性以泥岩夹薄泥灰岩及细粒砂岩为主， 登封市xx煤炭有限公司技术改造初步设计 14 （底部夹一薄层灰岩或灰岩透镜体） ，分布连续，层位稳定，裂隙不发育， 透水性差，隔水性能良好，正常情况下，可阻隔下部太原组上部灰岩段 岩溶裂隙水充入矿坑。 3、矿床充水因素分析、矿床充水因素分析 （1）大气降水、地表水及第四系潜水）大气降水、地表水及第四系潜水 本区为低山丘陵地形，地面坡度较大，冲沟发育，大气降水迳流排 泄条件好，因而无常年性地表水体。区内第四系地层呈零星发育，以坡 积、洪积及冲积于沟谷、坡脚处，厚度较小，岩性复杂，含富水性差。 加之下部石盒子组隔水层较厚，故此大气降水、地表水及第四系潜水对 二 1煤开采无影响。仅在浅部塌陷区与之沟通时会有短暂影响或井筒揭 穿该层段时有少量淋漓现象 。 （2）二）二1煤层顶板砂岩裂隙承压水煤层顶板砂岩裂隙承压水 二1煤层顶板砂岩裂隙含水层直接覆盖于二1煤层之上，生产开采过 程中该含水层裂隙承压水将首先充入矿坑，是矿坑充水的主要充水水源 之一。由于该含水层单层厚度较薄，裂隙不甚发育，且补给条件差，裂 隙水储存量有限，导、富水性弱，生产中易于疏排。 （3）二）二1煤层底板灰岩岩溶裂隙承压水煤层底板灰岩岩溶裂隙承压水 该含水层厚度较小，岩溶裂隙发育，但极不均一。因本区属大陆性 半干燥气候区，年降水多集中于 79 月份，其水源补给时间短，加之含 水层被第四系地层覆盖，补给量不足，故而其富水性相对较弱，一般情 况下对开采二 1煤层影响不大。但由于受构造张力影响，底板小裂隙发 育，使煤层底板隔水层的隔水性能有所降低，并产生渗水，当受构造破 登封市xx煤炭有限公司技术改造初步设计 15 坏或采矿活动破坏严重时、或与下伏 c3t 下段灰岩及 o2m 灰岩强含水层 沟通时，则有可能引起底板突水，造成淹井事故。 （4）断裂构造对矿床充水的影响）断裂构造对矿床充水的影响 本区发育的主要断裂构造位于矿区西北部的箕 f31和东南部的箕 f7 断层，走向北东，落差 3570m。一般情况下，在较大的断裂构造形成过 程中，由于受应力牵引、拖拉作用而在断裂带两侧形成较密集的羽状断 裂，破坏了地层的连续性，使各个含水层间产生不同程度的水力联系。 同时，断裂破碎带为地下水的运移、富集提供了通道和空间场所。因此， 推测在箕 f31、f7断层带下盘一侧，为地下水的相对强迳流带或相对富集 区。在开采过程中，当接近该断层时，应打超前探、放水钻，并留设足 够的防水煤柱等防治水措施，以防突水造成淹井事故。 （5）老空水）老空水 矿区浅部和顶部有二1、五3煤层的老窑采空区和废弃井巷工程，推 测会积存有老空老塘水，似一“地下水库” ，其浅部采空区最低标高约 +300m 左右，是威胁矿井后期生产的潜在危险因素，生产中，当井巷工 程接近该区时，应打超前探、放水钻，并留设足够的防水保安煤柱，避 免盲目揭露，造成溃水淹井事故的发生。 （6）周邻生产矿井对本矿的充水影响）周邻生产矿井对本矿的充水影响 本矿周邻生产矿井的矿坑排水，有利于本矿的疏水降压，是一有 利因素，但当其因故停产时，会有部分地下水转移至本矿。因此，在 搞好本矿疏排矿坑水工作的同时，也应同时关注周邻生产矿井的生产 动态，并要制订相应的预案措施，以防不测。 登封市xx煤炭有限公司技术改造初步设计 16 （7）钻孔对矿床充水的影响）钻孔对矿床充水的影响 据 xx 井田勘探（精查）地质报告，区内以往施工的10203 和 10207 号钻孔，未进行封孔，由于钻孔揭露并沟通了各个含水层，使之 相互间产生了水力联系，构成了未来矿井开采时矿井充水的人为通道。 生产中，当生产揭露或回采落顶后冒落破裂带与之沟通时，钻孔即成为 泄水通道而向矿坑充水。故矿井生产中，钻孔将是矿坑 充水的通道之一， 生产中应加强以往勘探钻孔的监测工作，避免盲目揭露或穿越钻孔，并 要采取有效的防治水措施，以防患于未然。 4、矿床水文地质类型矿床水文地质类型 根据矿井水文地质条件分析，本矿区内地层、构造条件较简单，矿 井充水水源主要以二1煤层顶底板裂隙、岩溶水为主，矿井生产正常涌水 量为 40m3/h。尽管浅部生产中未发生过底板突水现象，但在深部生产中， 由于矿压、水压在逐步增高，推测底板灰岩充水含水层仍是矿床充水的 主要威胁，综合考虑并依据煤炭资源地质勘查规范，将本矿矿床水文地 质类型划归为三类二亚类二型，即矿床充水以煤层底板岩溶裂隙水充水 为主的水文地质条件中等的煤矿床类型。 5、矿井涌水量预算矿井涌水量预算 根据河南省登封市 xx 煤炭有限公司煤矿资源储量核查报告 ，本 矿处在煤层露头浅部，矿井生产中，二1煤层矿井正常涌水量一般在 40m3/h 左右，最大涌水量 60 m3/h，加之周邻煤矿的疏排，该矿区二1煤 层顶、底板含水层已趋于疏干态势，煤系地层含/富水性差，水源较为匮 乏，故本次技术改造设计不再对其涌水量进行预算，矿井正常涌水量按 登封市xx煤炭有限公司技术改造初步设计 17 40m3/h，最大涌水量按 60 m3/h 设计。 登封市xx煤炭有限公司技术改造初步设计 18 第五章第五章 通风与安全通风与安全 第一节第一节 概概 况况 根据郑州市煤炭铝土资源整合工作领导小组关于对登封市煤炭资 源整合方案的批复 ，将登封市 xx 煤矿和 xx 煤矿整合为登封市登封市 xx 煤煤 炭有限公司煤矿炭有限公司煤矿，该矿主采二1煤层。根据河南省登封市 xx 煤炭有限 公司煤矿资源储量核查报告 ，二1煤层属低水分、低灰、低硫、特低磷、 特高热值之粉状贫煤。煤层厚度 3.89.2m，平均 6.38m，视密度为 1.38t/m3，煤层结构简单，层位稳定，全区可采。 一一、瓦瓦斯斯 根据 2005 年 10 月郑州市煤炭管理局郑煤 2005114 号关于转发 河南省煤炭工业局关于郑州市所属煤矿瓦斯等级鉴定结果的批复的 通知 ，登封市 xx 煤矿瓦斯相对涌出量 2.4 m3/t，瓦斯绝对涌出量为 0.3 m3/min；另据河南省登封市 xx 煤炭有限公司煤矿资源储量核查报告 xx 煤矿瓦斯相对涌出量 6.7 m3/t；矿井经技术改造后瓦斯相对涌出量按 6.7m3/t，瓦斯绝对涌出量按 2.1 m3/min 设计；属低瓦斯矿井。矿井技术 改造完成后应及时进行瓦斯等级鉴定。 二二、煤煤炭炭自自燃燃倾倾向向性性 根据 2005 年 7 月重庆分院煤炭自燃倾向等级鉴定报告表 ，登封 市 xx 乡 xx 煤矿鉴定为 iii 类，属不易自燃煤层。整合后矿井按不易自 燃煤层设计。矿井技术改造完成后应及时进行煤炭自燃倾向性鉴定。 三、煤尘爆炸性三、煤尘爆炸性 根据 2005 年 7 月重庆分院煤尘爆炸性鉴定报告 ，登封市 xx 乡 登封市xx煤炭有限公司技术改造初步设计 19 xx 煤矿煤尘有爆炸性危险。矿井在生产过程中应加强煤尘防治工作。 四、地温四、地温 xx 井田内以往曾进行过简易地温测试工作，最大测深 723m，最高 温度为 27.2，地温梯度为 0.973.01，平均为 1.74/100m。 另据“登封煤田详查勘探地质报告”资料，本区恒温带深度确定为 20m，温度为 16.8。矿区内地面最高标高为+480m，二1煤层底板最低 标高为+200m 以浅，故推算区内最高地温为 21.3，远小于一级高温区 下限温度（31） 。因此，推测本矿区内不存在地温高温热害问题，属正 常地温区。 五、煤层顶底板特性五、煤层顶底板特性 根据河南省登封市 xx 煤炭有限公司煤矿资源储量核查报告 ，区 内二 1煤层顶/底板岩性砂质泥岩、中细粒砂岩为主，局部炭质泥岩， 老顶以中粗粒砂岩为主，由于受断裂构造的影响，其顶板岩体垂直裂隙 发育，根据其岩性组合特征，二 1煤层为类型顶/底板，属不稳定性 顶底板，生产中可产生冒顶、 片帮、掉块及底板遇水易泥化变形，并 产生支柱滑沉等不良工程地质现象，其工程地质条件差，生产中应加强 顶、底板的观察和维护与管理工作。 第二节第二节 矿井通风矿井通风 一、通风方式及通风系统一、通风方式及通风系统 矿井采用中央并列机械抽出式通风方式。 矿井通风系统为： 登封市xx煤炭有限公司技术改造初步设计 20 新风：1、地面主井进风巷采区皮带下山辅助皮带下山 采掘工作面 2、 地面副井副井东大巷采区皮带下山辅助皮带下山 采掘工作面 乏风：采掘工作面辅助轨道下山轨道下山总回风巷风井 地面 二、井筒数目及服务范围二、井筒数目及服务范围 本次技术改造初步设计共设计井筒三个（主井、副井和风井）设计井筒三个（主井、副井和风井） 。利用 原 xx 煤矿主井做为 xx 煤炭有限公司煤矿主井主井，主要担负全矿井煤炭 提升和进风任务；利用原 xx 煤矿风井做为 xx 煤炭有限公司煤矿风井风井， 主要担负全矿回风任务，井筒安装梯子间，兼做矿井安全出口；对原 xx 煤矿西南 106 米处一废弃立井经技术改造，做为 xx 煤炭有限公司煤矿 副井副井，主要担负全矿井人员上下、矸石提升、材料运输等辅助提升任务， 井筒安装梯子间，兼作矿井安全出口。 三、局部通风三、局部通风 掘进工作面采用 11kw 局部通风机压入式通风。 四、矿井需风量、负压及等积孔四、矿井需风量、负压及等积孔 （一）（一） 矿井总需风量计算矿井总需风量计算 1、 按最大班下井人数需要风量计算按最大班下井人数需要风量计算 q矿 = 4nk矿通=41151.25=575m3/min=9.6m3/s 式中：q矿 矿井总供风量，m3/s； 4 每人每分钟供风标准，m3/min 人。 登封市xx煤炭有限公司技术改造初步设计 21 n 井下同时工作的最多人数，人； k矿通 矿井通风系数，包括矿井内部漏风和配风不均匀等因素， 取 1.25。 2、 按采煤、掘进、硐室及其它用风地点等实际需风量计算。按采煤、掘进、硐室及其它用风地点等实际需风量计算。 q矿 = (q采+q掘+q硐+q其它) k矿通 =（9+3.52+1.53）1.081.25 =27.8m3/s，取 q = 28m3/s 式中：q矿 矿井总需风量，m3/s； q采 回采工作面实际需风量总和， 回采工作面风量取 9 m3/s； q掘 掘进工作面实际需风量总和， 掘进工作面风量取 3.5 m3/s； q硐 硐室实际需风量总和，每个风硐风量取 1.5 m3/s； q其它 矿井除采掘硐室以外的其它巷道需风量总和，按 q采、q掘、q硐所需风量总和的 5%10%考虑，取 8%； k矿通矿井通风系数，包括矿井内部漏风和 配风不均匀等因素，取 1.25。 3、按瓦斯涌出量及总回风流中沼气浓度不超过、按瓦斯涌出量及总回风流中沼气浓度不超过 0.75%计算：计算： q= 100tqch4k 0.752460 =0.0926tq瓦k矿通 =0.09264556.71.25=352.9m3/min=5.9m3/s 式中：q 矿井总供风量，m3/s； 登封市xx煤炭有限公司技术改造初步设计 22 t 矿井平均日产量，t； qch4 矿井瓦斯平均相对涌出量； k矿通 风量备用系数，包括矿井内部漏风和配风不均匀等 因素，取 1.25。 以上三者中取最大值，则矿井总供风量为 28m3/s。 （二）矿井通风负压（二）矿井通风负压 根据矿井采面巷道布置情况，矿井技改后首采区为 13 采区， 12 采 区为接替采区，矿井采用炮采放顶煤回采工艺。13070 工作面属通风容易 时期，12040 首采工作面属矿井通风困难时期，主要是由于通风路线较长 所致。通风系统示意图见附图。 通风阻力计算如下：通风阻力计算如下： 1、摩擦阻力、摩擦阻力 摩擦阻力是风流与井巷摩擦以及空气分子间的扰动和摩擦而产生的 阻力，一般占矿井通风阻力的 90%左右，计算公式如下： hi= 9.807q2i 3 iii i apl s 式中：hi 井巷摩擦阻力，pa； ai 井巷摩擦阻力系数； pi 井巷净周长，m； li 井巷长度，m； qi井巷中通风的风量，m3/s； si巷道净断面积 m2； 矿井摩擦阻力计算结果见表 5-2-1 和表 5-2-2。矿井通风容易时期摩 登封市xx煤炭有限公司技术改造初步设计 23 擦阻力为 333.3pa，矿井通风困难时期摩擦阻力为 750.6pa。 2、局部阻力、局部阻力 风流经过井巷的一些局部地点，如井巷突然扩大或缩小、转弯、交 叉以及堆积物或遇矿车等，由于风流速度或方向发生突然变化而导致风 流本身产生剧烈冲击而形成极为紊乱的涡流，从而损失能量，称为局部 阻力。井下产生局部阻力地点虽多，但其一般只占矿井通风总阻力的 10%左 右，算出矿井摩擦阻力后，取其 10%作为局部阻力加入摩擦阻力中即为 矿井通风总阻力。 3、矿井总阻力、矿井总阻力 h总= h摩h局 h总 矿井总阻力 h摩 矿井摩擦阻力 h总 矿井局部阻力 矿井通风容易时期总阻力为： h总=333.31.1=366.6 矿井通风困难时期总阻力为： h总=750.61.1=825.7 经计算，矿井通风容易时期负压为 366.6pa，通风困难时期负压为 825.7pa。 登封市xx煤炭有限公司技术改造初步设计 24 表表 5-2-1 最最 大大 负负 压压 表表 序序 号号 巷道名称巷道名称支护方式支护方式 （阻力系数）（阻力系数） a 周长（周长（p） (m) 巷道长（巷道长（l） (m) 断面（断面（s） (m2) 1/s3 风量风量 （q） (m3/s) q2 风速风速 （v） (m/s) 风阻（风阻（h） (pa) 备注备注 1主井砼碹0.003511.38410.180.00948152251.519.3 2进风巷料石砼碹0.00311.1138.620.00156152251.84.1 313 采区皮带上山下段梯形工字钢0.002510.2586.380.00374121441.97.8 4副井砼碹0.00359.4807.060.00284131691.812.4 5副井东大巷料石砼碹0.00310.2886.380.00385131691.917.2 小计3.915.6 613 采区皮带上山上段梯形工字钢0.002510.21966.380.00374256253.1114.4 712 采区皮带大巷梯形工字钢0.002510.23206.380.00374204003.1119.7 812 采区皮带下山梯形工字钢0.002510.2846.380.00374204003.131.4 912 采区底川梯形工字钢0.002510.2456.380.00374204003.116.9 10 12040 工作面梯形工字钢0.0039.61565.720.005349811.615.9 11 12040 采面工切眼单体支柱0.0039.8685.80.005139811.68.1 1212040 采面上巷梯形工字钢0.00259.61845.720.005349811.618.7 13 12040 采面上车场梯形工字钢0.00259.6525.720.005349811.65.3 14 12 采区轨道下山梯形工字钢0.002510.2246.380.00385204003.19.2 15 12 采区车场梯形工字钢0.002510.2606.380.00385204003.123 16 12 采区轨道大巷梯形工字钢0.002510.23026.380.00385204003.1116.3 17 13 采区中车场梯形工字钢0.002510.2406.380.00385204003.115.5 18 13 采区轨道上山梯形工字钢0.002510.22306.380.00385204003.188.6 19 风井砼碹0.0038.2705.30.00672 287845.389.0 20 风硐料石砼碹0.00176.6202.870.0423 287849.873.0 合合 计计750.6 局部阻力局部阻力 10% 总总 计计825.7 登封市xx煤炭有限公司技术改造初步设计 25 表表 5-2-2 最最 小小 负负 压压 表表 序序 号号 巷道名称巷道名称支护方式支护方式 （阻力系数）（阻力系数） a 周长（周长（p） (m) 巷道长（巷道长（l） (m) 断面（断面（s） (m2) 1/s3 风量风量 （q） (m3/s) q2 风速风速 （v） (m/s) 风阻（风阻（h） (pa) 备注备注 1主井砼碹0.003511.38410.180.00948152251.56.9 2进风巷料石砼碹0.00311.1138.620.00156152251.811.5 3副井砼碹0.00359.4807.060.00284131691.610.5 4副井东大巷料石砼碹0.00311.1886.440.00374131692.018.2 5 13 采区皮带上山下 段 梯形工字钢0.002510.2586.380.00285101001.65.6 小计 6 11 采区皮带上山上 段 梯形工字钢 0.002510.21016.380.00385 20 4003.138.9 7 11 采区辅助皮带下 山 梯形工字钢 0.002510.21166.380.00385 15 2252.421.9 811 采区联络巷梯形工字钢0.00259.6586.380.00285101001.65.3 911070 采面运输巷梯形工字钢0.00259.61885.720.0054349811.619.1 10 11070 采面切眼单体支柱0.0039.8705.80.005139811.68.4 11 11070 采面回风巷梯形工字钢0.00259.62055.720.005349811.620.9 12 11 采区辅助轨道下 山 梯形工字钢 0.002510.2986.380.00385152252.421.2 13 11 采区轨道下山梯形工字钢0.002510.2406.380.00385152252.48.7 14 总回风巷料石砼碹0.0036.6202.870.0423287843.173.0 15 风井砼碹0.0038.2705.30.00672 287845.389.0 16 风硐料石砼碹0.00176.6202.870.0432 287849.873.0 合合 计计333.3 登封市xx煤炭有限公司技术改造初步设计 26 局部阻力局部阻力 10% 总总 计计366.6 登封市君鑫煤业有限公司新建技术改造初步设计 27 4、矿井等积孔、矿井等积孔 a= h q19 . 1 式中：a矿井等积孔，m2； q矿井总风量，m3/s； h矿井通风负压，pa。 矿井通风容易时期等积孔为： a = 1.1928= 1.74366.6 矿井通风困难时期等积孔为： a = 1.1928= 1.16825.7 经计算，矿井通风容易时期等积孔为 1.74m2。通风困难时期等积孔 为 1.16m2，矿井通风难易程度属中等。 五、通风设施、防止漏风和降低风阻的措施五、通风设施、防止漏风和降低风阻的措施 1、矿井通风设施 为保证井下风流沿需要的路线流动，就必须在井下某些巷道中设置 相应的通风设施，以便对风流进行控制，井下通风设施主要有防爆门、 扩散器、风硐、永久风门、调节风门、调节风窗、风桥、密闭和测风站 等。 防爆门是防止井下发生煤尘、瓦斯爆炸时毁坏主要通风机的安全设 施，其面积不得小于出风井口的断面积，必须正对出风井口的风流方向， 并应悬挂平衡锤。风硐是矿井主要通风机与风井之间的联络巷道，风硐 不宜过长，风速不超过 15m/s，断面形状以圆形为最佳，风壁就光滑，拐 弯要平缓，结构应严密；扩散器是在主要通风机出风口外接的一段断面 登封市君鑫煤业有限公司新建技术改造初步设计 28 逐渐扩大的构筑物，其作用是为了减少风机出口的能量损失，以提高风 机的效率；永久风门是在不允许风流通过，但需行人或行车的巷道内设 置的，风门结构要求严密不漏风；挡风墙（永久密闭）设在不允许风流 通过，也不允许人车通行的井巷内，采空区、旧巷、火区及进回风大巷 之间的联络小巷等，都必须设置挡风墙，以免风流短路引起自然发火或 有害气体扩散等；风桥设置在进回风巷道平面相遇的地点，构成立体交 叉风路，使进风与回风分开，互不相混，各类风桥应用不燃性材料建筑； 调节风门设在并联风网中，设置在风门或风墙上方，开一个面积可调的 窗口，利用小窗口的面积调动来调节风量。 本次矿井改造初步设计共设计永久风门五道，调节风门三道，测风 站四个。 2、防止矿井漏风措施 防止永久风门漏风的主要措施有：风门按规定建筑，保证质量，门 框要包边沿口，有垫衬，四周接触严密，加强管理，每组风门至少要有 两道，并挂正反向风门，正向风门用钢丝绳连锁，绳长以不能同时打开 两道风门为准，门墙要深入巷道围岩内，砖砌门墙要用水泥砂浆抹面； 进、回风巷道间应保持一定的距离，尽量少开联络巷道。 防止密闭漏风的主要措施有：密闭按规定建筑，保证质量，墙体厚 度不小于 0.5m，密闭周边要掏槽，砌碹巷道要破碹掏槽，密闭墙要深入 巷道围岩内，砖砌密闭要用水泥砂浆抹面。 3、降低风阻的主要措施、降低风阻的主要措施 通风阻力的大小与巷道风量、井巷阻力系数、巷道长度、断面、周 登封市君鑫煤业有限公司新建技术改造初步设计 29 长等值有关，降低矿井通风阻力应采取以下措施： 1、应尽量避免主要巷道内风量过于集中。 2、提高井巷的施工质量，改善井巷壁面的粗糙程度，以降低井巷的 磨擦阻力系数。 3、改变井巷形状，减少井巷周边长度，服务年限较长的主要巷道应 尽可能使用拱形断面。 4、扩大巷道断面，降低摩擦阻力，主要进、回风巷道的断面可适当 加大。 5、要把连接不同断面巷道的巷道段做成斜线或圆弧形。 6、巷道拐弯时，转角越大越好，尽量避免直角拐弯。 7、及时清理巷道中的堆积物，保持巷道清洁、完整，以免阻挡风流 8、在主要通风机的进口安装集风器。 9、尽量缩短通风线路长度，在满足生产需要的前提下，尽量缩短风 路。 第三节第三节 灾害预防及安全装备灾害预防及安全装备 为确保矿井安全，在矿井建设和生产过程中要严格执行煤炭安全 装备基本要求和煤矿安全监测装备标准和使用管理规定 。对瓦斯、 煤尘、水害等进行早期预测预防，以切实防止灾害的发生。 一、瓦斯防治一、瓦斯防治 1、建立瓦斯个体巡回检测和监控系统连续监测的双重检测系统，除 设计中的监控系统外，在采煤工作面上隅角、掘进工作面及风巷回风口 登封市君鑫煤业有限公司新建技术改造初步设计 30 外，按照煤矿安全规程要求设置便携式瓦斯报警仪。在采、掘工作 面配备瓦斯断电仪，每班按照规定配备瓦斯检查员，矿长、矿技术负责 人、采掘区队长、通风区队长、工程技术人员、班组长、放炮员及流动 电钳工入井时必须携带便携式瓦斯报警仪，瓦斯检查工必须携带光学瓦 斯检测仪，安全监测工必须携带便携式瓦斯报警仪或光学瓦斯检测仪。 各种监控仪器的位置见安全监控系统图。 2、严格掌握风量分配，保证各采掘工作面进风量不小于设计要求， 保证各工作地点和硐室有充足风量。 3、加强通风管理，建立健全通风监测管理制度，做到通风设施完好， 保证各