阳煤二矿1.2Mta矿井通风安全设计.docVIP

中 国 矿 业 大 学本科生毕业设计姓 名：樊 超 学 号： 21070158学 院： 应用技术学院 专 业： 安全工程 设计题目：阳煤二矿1.2 Mt/a矿井通风安全设计专 题：煤与瓦斯突出大采高煤层采前消突技术研究 指导教师： 贾福音 职 称： 副教授 2011年 6 月 徐州中国矿业大学毕业设计任务书学院 应用技术学院 专业年级 安全07-2 学生姓名 樊 超 任务下达日期：2011年 3 月 9 日毕业设计日期： 2011年 3 月 15日至 2011 年 6 月 10日毕业设计题目：阳煤二矿1.2 Mt/a矿井通风安全设计毕业设计专题题目：煤与瓦斯突出大采高煤层采前消突技术研究毕业设计主要内容和要求： 该生毕业设计由一般设计、专题和外文翻译三部分组成。一般设计部分：题目为阳煤二矿1.2 Mt/a矿井通风安全设计。主要内容包括矿区概述及井田地质特征，井田开拓，采煤方法及采区巷道布置，矿井通风，矿井安全技术措施部分。专题部分：煤与瓦斯突出大采高煤层采前消突技术研究 设计要求：独立完成上述设计内容，方案论证、计算、分析要正确，专题要有自己的见解，结论要合理。说明书条理要清楚，论述充分，文字通顺，符合专业技术用于要求，图纸完备、正确。翻译部分题目为Coal mine gas explosion reason analysis and prevention countermeasure。翻译要求：译文字数不少于3000字，语句通顺、完整，语义准确。院长签字： 指导教师签字：中国矿业大学毕业论文指导教师评阅书指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 指导教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业论文评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日 中国矿业大学毕业论文评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业论文答辩及综合成绩答 辩 情 况提 出 问 题回 答 问 题正 确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字： 年 月 日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人： 年 月 日摘 要本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。一般部分是二矿120万吨新井通风安全设计。全篇共分为五章：矿区概述及井田地质特征、井田开拓、采煤方法及采区巷道布置、矿井通风和矿井安全技术措施。阳煤二矿位于山西省阳泉市，矿井总面积是5.88平方千米，矿井主采煤层是四号煤层，平均厚度是7.5米，角度平均是7度，矿井的工业储量是12497万吨，可采储量是8653. 5万吨，矿井的正常涌水量是40 m3/h，最大涌水量是60m3/h，矿井绝对瓦斯涌出量2.032.73 m3 /min，相对瓦斯涌出量2.575.41 m3/td，所以它是一个低瓦斯矿井。 阳煤二矿设计年生产能力为120万t/a，服务年限为55.8年。矿井工作制度为“三八”制。矿井的采煤方法主要为长壁综合机械化放顶煤开采。矿井开拓方式为立井单水平开拓。矿井布置一个工作面生产，一个工作面备用，年生产能力为120万t/a。工作面长度为200 m。运输大巷采用胶带运煤，大巷辅助运输采用采用无轨胶轮车运输材料和矸石。矿井通风方式为中央并列式通风方式，矿井初期采用中央分列式通风，后期同样采用中央分列式通风。专题部分主要介绍的是煤层瓦斯含量测定方法的研究与分析。翻译部分题目为“Coal mine gas explosion reason analysis and prevention countermeasure”。关键词：工业储量；工作制度；采煤方法；走向长壁综合机械化放顶煤开采；矿井通风；快速掘进；ABSTRACTThis design book consists of three parts: the general part, the special part and the translation part.The general part is a 120 new design of Yangmei Sencd colliery. All articles divided into five chapters: an overview of mining and geological characteristics of Mine, Mine exploration, mining methods and caving face, mine ventilation and mine safety technical measures.The Yangmei Sencd colliery lies in Yangquan city of Shanxi province. The total area of the mine is 5.88km2. The main exploitation coal seam is 4, the average thickness is in turn 7.5 m. Its obliquity is 7degree on average. The industry reserves of the mine field are 12497w tons and the useable reserves are 8653. 5w tons. The normal effusing water of mine is 40m3/h on average. The comparative effusing of gas is 2.575.41 m3/td, so it is a low gassy mine. The design throughput of mine is 1.2million tons per year, and its service life is 55.8 years. The labor system of the mine is “three-eight. The mining method of the mine is fully-mechanized top-coal caving face with longwall in the strike. The deploitation manner is two slopes with one levels .There is one working face in the mine, and the other is for preparation. The throughput of mine is1.2 million tons per year. The length of the longwall face is 200 m. Tlexible belt conveyor is used in the coal transportation. The materials and refuse are transported by tramcars tons in the ancillary transportation. The method of mine ventilation in this shift is central ventilation. In the early period, the central ventilation, at last, the central ventilation is used. The special part mainly introduces Seam gas content determination methods of research and analysisThe translation part mainly introduces Coal mine gas explosion reason analysis and prevention countermeasure.Keywords: industry reserve;vertical shaft development;labor system;mining method;fully-mechanized top-coal caving face with longwall in the strike; speedy drivag.;目 录一 矿区概述及井田地质特征11.1矿区概况11.1.1矿区地理位置与交通条件11.1.3矿区气候概况21.2井田地质特征21.2.1井田地形及地质勘探21.2.2煤系地层概况21.2.3井田主要地质构造31.2.4水文地质特征41.2.5井下地温特性61.3 煤层特征61.3.1含煤地层61.3.2可采煤层91.3.3煤质91.3.4瓦斯、煤尘及煤的自燃倾向性101.3.5煤层自燃倾向性10二 井田开拓112.1井田境界及可采储量112.1.1井田境界112.1.2 井田储量122.1.3 矿井设计生产能力及服务年限152.2 井田开拓162.2.1矿井开拓的基本问题162.2.2 矿井基本巷道222.2.3 大巷运输设备选择292.2.3.1设备选型原则292.2.4 矿井提升34三 采煤方法及采区巷道布置383.1 煤层的地质特征383.1.1 煤层383.1.2 煤质383.1.3瓦斯383.1.4煤尘及煤的自燃性383.2采区巷道布置及生产系统393.2.1首采区基本情况及区段划分393.2.2煤层的开采顺序和区段接替顺序393.2.3确定采区巷道布置393.2.4生产系统393.2.5确定巷道的尺寸、支护、通风方式及掘进方法403.2.6巷道掘进方法403.2.7采区的生产能力和采区采出率423.3采煤方法433.3.1采煤工艺方式433.3.1.1 设计采区地质条件433.3.1.2 采煤方法及其机械化程度的确定433.3.1.3 回采工作面参数的确定443.3.1.4 回采工作面破煤、装煤方式及相应设备的选择453.3.1.5 回采工作面运煤方式及其运输设备的选择473.3.1.6工作面支护方式及采空区处理483.3.1.7 工作面设备布置513.3.1.8采煤工艺513.3.1.9劳动组织和循环作业图表533.3.2 回采巷道布置56四 矿井通风574.1 矿井通风方式的选择574.1.1 矿井通风系统的基本要求574.1.2 通风系统的选择584.1.4主扇工作方法的确定624.2 采区通风634.2.1工作面上行风与下行风的确定634.2.2采区上山通风系统644.2.3 回采工作面的通风方式644.2.4通风构筑物654.3掘进通风664.3.1 掘进通风方法664.3.2掘进工作面需风量计算674.3.3 掘进面的设计684.4矿井风量计算704.4.1工作面风量计算704.4.2井下各硐室724.4.3 其它巷道所需风量724.4.4 备用面所需风量的计算724.4.5矿井总风量计算734.4.6采区风量计算744.4.7风量分配和风速验算744.5矿井通风阻力计算754.5.1矿井通风总阻力计算原则754.5.2矿井通风路线及阻力计算方法764.6矿井通风机的选择804.6.1 矿井的自然风压804.6.2初选通风机814.6.3配套电动机的选择834.6.5矿井主要通风设备的要求844.7 矿井反风措施及装置844.7.1矿井反风的目的意义844.7.2对反风、风硐的基本要求844.7.3反风方法及反风装置854.8概算矿井通风费用864.8.1电费864.8.2吨煤通风设备折旧费和维修费874.8.3材料消耗费874.8.4专为通风服务的井巷维护费874.8.5从事通风工作的人员的工资874.8.6吨煤通风总费用为87五 矿井安全技术措施885.1水灾的预防885.2 矿井火灾885.2.1 矿井自然发火概况885.2.2 矿井自然发火分析885.2.3 防止煤层自燃发火的预报及监测措施885.2.4 防灭火措施895.3 矿井瓦斯905.3.1 矿井瓦斯地质条件905.3.2 矿井及采区瓦斯涌出概况905.3.3 矿井瓦斯防治措施915.4 矿尘925.4.1 矿尘情况925.4.2 矿尘防治措施935.5 事故预防及处理计划的编制995.5.1 井下防爆及隔爆995.5.2 井下火灾的预防和处理100煤与瓦斯突出大采高煤层采前消突技术研究103英语原文114中文译文120参考文献124致 谢125 中国矿业大学2011届本科生毕业设计 第 127 页一 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概况1.1.1矿区地理位置与交通条件 二矿坐落于太行山西麓，阳泉市西南6公里处，其地理坐标为东经11325171133307，北纬374644375219。井田走向长约7.8km，倾向长约7.7km，面积为60.0603km2，由100个坐标点圈定。二矿交通条件极为便利。石太线为复线电气化铁路，东西贯穿二矿；307国道由西向东，在阳泉市区与阳左公路和阳盂公路十字相交，构成网络，连通全国各地。二矿为山西国阳新能股份有限公司所属的生产矿井。12交通位置图（1-1）1.1.2矿区地形及水文概况 阳泉矿区赋存的地层有太古界阜平群和龙华河群，下元古界滹沱群和上元古界震旦亚界长城系，古生界寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系，中生界的三叠系及新生界的第三系、第四系。在地层对比中通过岩相分析和相旋回研究，结合煤系地层标准剖面，根据岩层及组合特征，采用古生物法、标志层法、测井曲线等相互补充、验证、确定。地层对比准确、可靠。 井田内无地表水体，河流均属季节性河流，水量受季节影响明显。矿井含水层主要有孔隙含水层、岩溶裂隙含水层、基岩裂隙含水层。主要充水因素为煤层上部岩层水、煤层底板下部的奥灰水、采空区积水和日伪时期的老窑积水。矿井最大涌水量114.66m3/h，正常涌水量5090m3/h。矿井水文地质条件为中等型。1.1.3矿区气候概况 气侯：本区属暧温带大陆性半干旱季风气候区，夏热冬寒，四季分明，年降水量1575.3mm(1963年)220.0mm(1965年)，平均562.7mm，最大日降水量1963年8月4日为196.7mm，年平均蒸发量1806mm，大于降水量。气温42.5(1955年7月24日)-21.0(1951年1月3日)，年平均13.6，冰冻期为十一月至次年二月，最大冻土深度0.370.42m。风向随季节变化，冬季以北风为主，夏季多南风，平均风速2.4m/s，最大风速20m/s(1961年5月3日)。工业广场地面标高+203，地势平坦，井口标高+205，历史最高洪水位+171，且工业广场内施工有排水沟，不存在内涝问题。地表水不可能溃入井筒。1.2井田地质特征1.2.1井田地形及地质勘探地形复杂，沟谷纵横，总的地势为东西两边高，中间低，最高点位于西北梁上，标高为1202.3米。最低点位于井田东南边缘的沟谷，标高为955.0米，最大相对高差247.3米。2008年该公司在井田内施工3个钻孔，即CK1、CK2、CK3。3个钻孔终孔层位均达到10号煤层以下，并进行了地球物理测井，质量评级均在合格以上，施工规范，采样合格。依据以往勘探资料及生产实际资料，确定本井田构造为简单类型。本井田6号煤层为不可采煤层，10号煤为全井田稳定可采煤层。矿井水文地质条件简单，煤层顶板较好管理，为类，开发条件良好。历次地质勘查在本井田内及周边共施工了9个钻孔，其中井田内7个，周边2个。1.2.2煤系地层概况井田内全部被第四系全新统、中上更新统，上第三系上新统所覆盖。井田内发育的地层由下至上有：奥陶系中统，石炭系中统本溪组、上统太原组，二叠系下统山西组、下石盒子组，上第三系上新统，第四系中上更新统、全新统的地层。现根据勘探区勘查资料，将井田内发育的地层分述如下：1、奥陶系中统峰峰组（O2f）奥陶系中统为厚层状灰白色石灰岩，偶为白云质灰岩，裂隙发育，为方解石脉充填，本组厚度88-126m，平均厚度106m。2、石炭系中统本溪组（C2b）厚度24.00m60.00m，平均42m，与下伏峰峰组呈平行不整合接触，底部为黄铁矿及铝土混合体，中、上部为灰色泥岩，砂质泥岩互层，常夹1-3层不稳定的石灰岩，偶有薄层赋存。3、石炭系上统太原组（C3t）厚度70m120m，平均95m，以基底砂岩K与下伏本溪组假整合接触。下部类灰色砂岩、灰黑色砂质泥岩、泥岩带，常间夹13层泥灰岩，含8、9、10、11、12号煤层，上半部为三层石灰岩间夹黑色砂质泥岩、泥岩及砂岩组成，含6、7号煤层，三层灰岩为L1、K2、L5均为灰灰黑色，质地不纯，厚巨厚层状，富含腕足类、头足类等动物化石，其中K2灰岩较为发育，常含礈石条带。4、二叠系下统山西组（P1s）厚度45m80m，平均62.50m，下界到L1灰岩顶面，（因基底砂岩K3很不稳定而下推），为深灰色、灰黑色砂质泥岩、粉砂岩及砂岩互层，自上而下有01、02、03、1、2、3、4、4下、5、5下、等煤层。5、二叠系下统下石盒子组（P1x）厚度61.00m98.00m，平均79.5m，以基底砂岩K4与下伏山西组假整合接触。为灰色、深灰色砂岩、粉砂岩、粉砂岩及砂质泥岩、泥岩互层，下段常含1-3层煤线，且颜色较深；上段砂岩发育，地表多呈灰绿色。 6、二叠系上统上石盒子组（P2s）下段为紫色、黄绿色粉砂岩、砂质泥岩、泥岩及黄绿色砂岩互层，其下部以黄绿色较多，上部则以紫色为主；上段以砂岩K7为基底，其上是以深紫色为主夹灰绿色条带的泥岩、砂质泥岩、泥岩互层，并常见灰白色砂岩薄层，砂岩胶结不良，易风化成白色粉状，露于紫色泥岩间，颇为醒目。7、新生界第三系上新统（N2）厚度0m60.00m，平均30.00m，广泛不整合于下伏诸基层以上， 底部一般是一层胶结良好的砾岩，层厚020m，中部为棕红色砂质粘土夹13层半胶结状砾岩，上部则为暗红色砂质粘土，含豆状铁锰结核。8、新生界第四系中更新统（Q2）为棕黄色砂质粘土夹10余层棕红色粘土条带及数层钙质结核，多不整合覆盖于第三系之上。厚度为120 m。9、新生界第四系上更新统（Q3）厚度为020m，淡黄色粉砂质土，具大孔，疏松，垂直节理发育，底部多见砾石层。10、新生界第四系全新统（Q4）为近代冲积，洪积层，分布于三川河，北川河等较大河谷，为砾、卵、砂及砂土成层状或混合堆积。厚度为020.00m。 1.2.3井田主要地质构造 本井田位于华北地台山西断隆的西缘，鄂尔多斯台的河东断凹部位。井田总体为一向SW倾斜的单斜构造，在此基础上发育次一级褶曲构造，地层倾角2-14。井田东北部发育一轴向NE的背斜，在井田内延伸1700余m，由钻孔控制；井田西南部发育一轴向SW的向斜，在井田内延伸1400余m，由钻孔控制。井田内未发现断层及陷落柱等构造。亦未发现岩浆岩侵入现象。综上所述，井田地质构造复杂程度为简单类型。1.2.4水文地质特征1、含水层（1）奥陶系碳酸盐岩岩溶裂隙含水层埋藏井田深部，地层厚度大，分布广泛，溶洞和裂隙发育，具有良好的含水空间，富水性强，水量大，水质较好，是井田主要含水层 。井田东部该矿曾施工一水井，未收集到水文参数。据本次施工的CK3钻孔钻勘到奥陶系中统上马家沟组地层，未进行抽水试验，只测了奥陶系灰岩岩溶水水位，CK3钻孔标高为987.88m，水位埋深181.71m，奥陶系灰岩岩溶水水位标高为806.17m左右，由此推测井田奥陶系灰岩岩溶水水位标高为804807m。（2）石炭系上统太原组（C3t）灰岩岩溶裂隙含水层含水层主要由三层石灰岩组成，平均厚度为22m，石灰岩裂隙较发育，据主井施工过程中揭露，掘进到主井176m（即L4石灰岩顶部）时出水，涌水量90m3/h;掘进到193.4m（即L3石灰岩顶部）时，涌水量30m3/h,掘进到198.1m（即L3石灰岩下部）时涌水量为80m3/h，经注浆止水后涌水量为30m3/h。其涌水主要来源为石炭系太原组的三层灰岩。另据CK3水文钻孔抽水试验成果，该水位标高在915.88m左右，水位降深为24.38m,单位涌水量在0.08326L/S.m。该含水层富水性弱，为开采4号煤层的主要直接充水层。（3）二叠系山西组砂岩裂隙含水层含水层以细、中粗砂岩为主，含水层连接性差，厚度不稳定，裂隙不发育，富水较弱，据148队在杜家沟西400m处施工的水文孔资料，单井出水量小于10t/d。单位涌水量小于0.0008L/S.m,渗透系数小于0.0028t/d,水质为SO4-Ca.Mg型，矿化度1.316g/L.（4）二叠系上、下石盒子组砂岩裂隙含水层含水层主要由厚层中、粗粒砂岩组成，平均厚度33m，井田内连接性好，厚度大，富水性稍好，据148队在杜家沟西400m处施工的水文孔资料，单井出水量10-100t/d,单位涌水量0.00250.067L/S.m,渗透系数0.00330.20t/d,水质为HCO3.SO4-Na.Mg.Ca型，矿化度0.534g/L。（5）第四系和上第三系孔隙含水层上第三系上新统砾岩层为弱含水层，多出露于沟谷中，单井出水量一般小于10t/d。第四系中、上更新统广泛分布与区内，因其间含水层出露高，连续性差，补给条件不太好，属透水不含水层。2、井田主要隔水层（1）二叠系山西组泥岩隔水层山西组4号煤层以下是一套泥岩为主的地层，井田内稳定连续，加之整个山西组地层的弱富水性，是山西组和太原组之间较好的隔水层。（2）石炭系太原组泥岩隔水层太原组10号煤层底板到晋祠砂岩顶部，为一套以粘土岩、泥岩及砂质泥岩为主的地层，沉积较稳定，加之下部本溪组的隔水性，一同构成10号煤层与下部奥陶系灰岩含水层之间的重要隔水层。（3）石炭系本溪组隔水层本溪组地层为一套以泥岩、粘土岩为主，夹铝土岩和少量石灰岩、中砂岩、粉砂岩的地层，隔水性好。3、井下地下水的补给、径流、排泄条件奥陶系岩溶水的补给主要是基岩裸露区大气降水和地表水的入渗补给。井田内奥灰水属区域岩溶水径流区，岩溶水由北东向南西方向运移，最终排向柳林泉。石炭系、二叠系砂岩裂隙水，在接受大气降水和季节性降水以及上覆含水层的入渗补给后，顺岩层倾斜方向运移，上部含水层在沟谷中以侵蚀下降泉的形式排泄，下部含水层顺层排出井田外。4、构造对水文地质条件的影响受区域构造的控制，井田北部为一背斜构造，南部为一向斜构造，末发现断层及陷落柱等构造，井田煤层埋藏较浅，主要充水水源为大气降水，大气降水通过岩层裂隙、采空裂隙渗入井下，增加矿井涌水量。5、井田水文地质类型按煤矿防治水规定中矿井水文地质类型分类标准，4号煤层采空区存在采空积水438m3，10号煤层目前正开拓基建中，未形成采空积水井田水文地质类型定为简单类型。6、充水因素分析（1）地表水对煤层开采的影响井田内井口所在位置的最高洪水位线远低于各井口标高，因此井田内井口一般不会受到洪水灌井的危胁，井田内钻孔也都按钻孔设计要求进行了封孔，一般情况下，洪水对矿井没有危胁。因井田内部分区域采动裂隙会延伸到地表。所以开采时要对井田东部的北川河，留有足够的防水煤柱，以防开采时，采动裂隙导通北川河水，发生淹井事故，对开采区必须及时充填地表裂隙，防止雨季地表水渗透或涌入到井下工作面，引发水患。（2）采空区积水对煤层开采的影响本井田内4号煤层正在进行开采，10号煤层仍未进行开采，4号煤层采空区积水有一处，位于整合后井田的南部，积水面积4053m2，积水量为438m3。（3）地下水对煤层开采的影响井田内4号煤层直接充水合水层为山西组砂岩裂隙含水层，单位涌水量小于0.0008L/S.m，富水性弱，4号煤层水文地质类型为二类一型。井田10号煤层直接充水含水层为太原组三层石灰岩，单位涌水量0.08326L/S.m，10号煤层水文地质类型为三类一型。井田内可采10号煤层底板标高为740940m，井田内奥陶系岩溶水水位标高为804807m，径流方向由北东向西南运移，井田内10号煤层大部分高于奥炭岩溶水水位，仅井田西南部的10号煤层位于奥灰水水位之下，因此本井田10号煤层开采为局部带压开采。其突水系数为：Ts=P/M式中：Ts突水系数（MPa/m）P煤层底板承受的压力（MPa）M底板隔水层厚度（m）10号煤层最大突水系数：Ts=（807-74076.5）0.0098/76.5=0.01838MPa/m经计算可知，10号煤层最大突水系数0.01838MPa/m，小于受构造破坏块段突水的临界值0.06 MPa/m，奥灰水突水的危险性较小。但生产中要密切注意隐伏断层等构造的存在，加强水文地质工作，防止意外水害发生。7、矿井涌水量矿井涌水量的预计 ：该矿为基建矿，主立井现井筒涌水量3t/d；付立井现井筒涌水量2t/d；周边邻矿均未开采4号煤层，经调查距本井田3Km处的田家会煤矿，现开采4号煤层，生产规模12万t/a，矿井正常涌水量4m3/h，最大涌水量6m3/h。本井田参照田家会煤矿矿井涌水量，若生产能力提高到120万t/a，矿井涌水量预算采用富水比拟法计算：开采4号煤层涌水量的预算预算公式：Q=KpP Kp=Q0/P0 式中：Q-为扩大后的涌水量，m3/d； P-为设计矿井生产能力，万t/a； Q0-为现矿井涌水量，m3/d； P0-为现矿井生产能力，万t/a；通过计算矿井生产能力达到120万t/a时，开采4号煤层矿井正常涌水量40m3/h，最大涌水量60m3/h。矿井涌水量较大，在今后开采中，加强水文地质工作。1.2.5井下地温特性据区域钻孔井温测量，平均地温梯度为2.52/100m,属地温正常区。恒温带深度在8090 m左右。因本区各煤层埋藏较浅，地温增高幅度不大，应属正常区。井田4号煤层开采深度740980m根据井下开拓和掘进情况，未发现有地压异常现象，应属地压正常区。1.3 煤层特征1.3.1含煤地层井田内含煤地层主要为二叠系下统山西组和石灰系上统太原组的地层。现叙述如下：1、太原组（C3t）厚度78.20-107.52m，平均89.43m，含7、8、9、10、11、12号共6层煤，煤层总厚度9.46m，含煤系数8.87，井田内全井田稳定可采煤层仅为在太原组10号煤层，其余煤层均为零星可采或不可采煤层。岩性主要由深灰色、灰黑色泥岩、砂质泥岩、中粒砂岩、灰岩及煤层组成，为一套海陆交互相含煤沉积。本组旋回结构清楚，厚度较稳定，从沉积特征看，太原组煤层形成于海进过程中。首先是滨海平原沼泽化，大面积沼泽分布，堆积了泥炭层，之后海侵的发生为泥炭层埋藏保存创造条件。按其沉积特征可将太原组分为三段：（1）晋祠段：自太原组底部晋祠砂岩（K1）底至10号煤层底，岩性主要为灰-灰白色砂岩、深灰色砂质泥岩，夹不稳定的薄煤层。砂质泥岩中含大量星散状黄铁矿，属泻湖海湾沉积。底部的K1砂岩厚度3.50m左右，岩性为浅灰-灰白色中粒砂岩，局部含砾，层位稳定，与下伏本溪组灰岩间距较小，为太原组与本溪组的重要标志层。（2）毛儿沟段：自10号煤层底至L3灰岩顶，为太原组主要含煤段，岩性以灰岩、煤层、泥岩为主，间夹薄层砂岩、砂质泥岩。本组发育10号煤层，为全井田稳定可采煤层。泥岩含有大量的植物茎叶化石，灰岩中含有丰富的动物化石，属潮坪沉积环境的混合坪及沼泽沉积。本段发育灰岩3层，分别称L1、L2、L3，层位稳定，为煤层对比的重要标志层。（3）东大窑段：L3灰岩顶至K3砂岩底，岩性主要为灰岩、泥岩、砂质泥岩，夹薄层砂岩和煤层。本段含有6、7号煤层，6、7号煤层本井田内不可采。发育灰岩2层，分别称L4、L5，为地层划分对比的标志层。L5灰岩之上发育一层海相泥岩，含有大量动物化石，本段属湖坪环境的台地及河口砂坝沉积。2、山西组（P1s）厚度49.91-70.17m，平均65.80m，含01、03、3、4、5号共5层煤，煤层总厚约9.32m，含煤系数13.32。除4号煤层可采外，其余煤层均为不可采煤层。岩性主要由灰黑色砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩、灰色砂岩及煤层组成，为一套以陆相沉积为主的含煤沉积，厚度稳定程度较太原组稍差，从本组沉积特征来看，山西组形成于海退过程中，聚煤作用形成于海退造成的三角洲平原及湖泊、泻湖、潮坪环境中，砂岩层较太原组稍发育一些，而石灰岩则不发育。根据其岩性特征分为上、中、下三段。（1）下段：自K3砂岩底至4号煤层顶，为主要含煤段，岩性主要为煤、砂质泥岩、砂岩。底部K3砂岩全井田稳定，厚度0.70-4.20m，一般为1.20m，岩性为灰-灰白色中砂岩，为山西组与太原组地层划分的重要标志层。该段属三角洲沉积环境的沼泽及河漫滩沉积。（2）中段：4号煤层顶至2号煤层顶，岩性主要由泥岩、砂质泥岩及煤层组成。其间发育2、3号煤层，均为不稳定不可采煤层。（3）上段：自2号煤层顶至K4砂岩底，岩性主要由泥岩、砂质泥岩、炭质泥岩及煤层组成。其间发育01、02、03、1号煤层，均为不稳定不可采煤层。中段和上段属三角洲沉积环境的河床、河漫滩沉积。附图地质综合柱状图12地质综合柱状图121.3.2可采煤层（1）4煤层：本井田主要开采煤层之一，位于山西组下部，己16煤层之上。井田范围内分布不均匀，厚度为2.510.4m ，平均煤厚7.5m，总体趋势呈东南厚，西北薄的趋势。局部含泥岩夹矸12层，煤层厚度频率最大的区间为2.89.2 m，其可开采性指数为92%，煤厚变异系数为33%，煤层结构比较简单，属于中厚层稳定可采煤层。（2）10煤层：位于太原组下部，顶板为粉砂岩、砂质泥岩；底板为泥岩、砂质泥岩，煤层厚度为0.202.00m，平均厚1.6m，含12层夹矸，结构简单，厚度稳定, 井田主要可采煤层之一。表1-1 可采煤层特征表煤层编号见煤点厚度最小-最大平均（m）煤层间距最小-最大平均（m）夹石层数结构稳定性可采性倾角（度）顶底板岩性容重（t/m3）顶板底板4#2.510.47.56080.8662.70-1简单稳定全区可 采18砂质泥岩细砂岩砂质泥岩细砂岩1.410#0.22.01.60-2简单稳定全区可 采35粉砂岩、砂质泥岩泥岩1.421.3.3煤质1煤的物理性质根据离石详查报告，各主要可采煤层颜色多黑色，条痕多为黑色和黑褐色，光泽多为玻璃光泽。断口参差状，贝壳状，镜煤分层有眼球状断口，内生裂隙发育，外生裂隙不发育，且以宽条带状结构为多主，其次为线理状结构，似均一状结构较少见到。煤的构造多呈层状，也有块状构造，煤的硬度小，脆度大。2煤岩类型及特征4号层以半亮型煤为主，其次是为半暗型煤，暗淡型号煤含量较少，少量丝炭。本区主要可采煤层显微煤岩类型多为微镜惰煤， 4号煤层为混合暗亮煤类型。各可采煤层的显微煤岩组分均以镜质级为主体，其次是为丝质组，半镜质组和稳定组极少，镜质组以均质镜质体和基质镜体为主，无机显微组分割可采煤层均以粘土为主，其次为硫化铁类和碳酸盐类。3煤类的确定及工业用途按中国煤炭分类国家标准（GB575186）划分，井田内4号煤层的煤类及工业用途如下：4号煤为特低灰-中灰，中硫、高-特高热值的焦煤。原煤经洗选后灰分、硫分、均大幅降低。工业用途可作为炼焦配煤或动力用煤。1.3.4瓦斯、煤尘及煤的自燃倾向性1. 煤层瓦斯4号煤层瓦斯相对涌出量为2.575.41 m3/td，瓦斯绝对涌出量为2.032.73 m3 /min区内变化趋势为浅部向深部有增大的趋势，是按低瓦斯采区管理的。10号煤层瓦斯相对涌出量12.11 m3/td，是按高瓦斯突出区管理。2煤尘爆炸危险性据2010年02月01日山西省煤炭工业局综合测试中心对阳煤集团二矿井下工作面4号煤层煤样进行爆炸性鉴定：4号煤层具有爆炸性，煤层在岩粉含量80时，火焰长度600（m/m）,爆炸性指数27.75。上述测定表明，开采煤层定为有煤尘爆炸性危险，故生产中应采取有效的预防措施，以保证安全生产。1.3.5煤层自燃倾向性2010年2月1日，山西省煤炭工业局综合测试中心对阳煤集团二矿对4号煤样进行了检验。煤样吸氧量0.823/g，自燃等级为级，属自燃煤层。二 井田开拓2.1井田境界及可采储量2.1.1井田境界1井田界限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）、要充分利用自然条件划分，在可能的条件下，应尽量利用地形、地物、地质构造、水文地质以及煤层特征等自然条件，以减少煤柱损失，提高资源采出率，充分保护地面设施；(2)、要有与矿区开发强度相适应的井田范围，要保证井田范围与矿井生产能力相适应，有足够的储量和服务年限及合理的尺寸；（3）、照顾全局，处理好与临矿的关系；（4）、直线原则，井田的划分应尽量采用直线或折线，有利于矿井的设计和生产管理工作的开展。井田为一不规则多边形，东西长3.81Km，南北宽3.26Km，井田面积5.8817Km2。开采深度+939.99m至+809.99m标高，开采4-10号煤层。井田示意图见图2-1井田示意图见图2-12.1.2 井田储量1、工业储量区内赋含煤层数目较多，在目前的经济技术条件下，除4号、10号煤层外，其它煤层均无开采利用价值。本设计只针对4号煤层。工业储量是指在井田范围内，经过地质勘探厚度与质量均合乎开采要求，目前可供利用的列入平衡表内的储量，即A+B+C级储量。本设计采用求积仪法结合算术平均法计算工业储量：（1）利用求积仪法测得井田水平面积为5.8817Km2。（2）用算术平均法计算矿井工业储量： Zg=SM/cos 式中： Zg工业储量，t；S井田面积，m2；M4号煤层平均厚度，7.5m；4号煤的平均容重，1.36t/m3；煤层平均倾角，7；Tg=0.119；cos7=0.9925。故工业储量为： Zg=5.887.51.36/cos7 =124.97 Mt(3)根据地质勘探资料显示，其中高级储量为：101.2Mt，约占工业储量的80%，符合设计要求。2、矿井可采储量 1.计算可采储量时，必须要考虑以下储量损失： (1)工业广场保安煤柱；(2)井田境界煤柱损失；(3)采煤方法所产生煤柱损失和断层煤柱损失；(4)建筑物、河流、铁路等压煤损失；(5)其它各种损失。2.各种煤柱损失计算(1)本矿井开采时，由于村庄稀疏且规模较小，开采初期时无影响，在后期开采时宜采用搬迁解决；井田内无铁路河流影响；并且井田内没有较大的断层和构造，因此煤柱损失只需考虑工业广场保安煤柱损失及井田边界煤柱损失。工业场地保护煤柱本矿井设计年生产能力为120万t/a，按煤矿设计工业规范，本设计工业广场取14公顷，长、宽分别为400m、350m，煤柱设计依据2000年版建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规定，确定地面受保护范围及其保护对象，确定二矿工业广场受保护对象的保护等级为级,其围护带宽度为15m。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。表2.1 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1.0120-1801.245-901.59-301.8本矿井地质条件及冲击层和基岩移动角见表2.2。表2.2 岩层移动角广场中心深度煤层倾角煤层厚度冲积层厚度MMM-44577.6323050606060用作图法求出工业广场保护煤柱量，工业广场保护煤柱留设见图2.1。由此根据上述已知条件，画出如图2-1-1所示的工业广场保护煤柱的尺寸，并由图可得出保护煤柱的尺寸为： Si=梯形面积=(上宽+下宽)高/（2cos7） S=0.28 km2则：工业广场的煤柱量为：Z=S MR式中：Zi工业广场煤柱量； S工业广场面积； M煤层厚度； R煤的容重。则：Z= 285.6(万t)图2.2(2)井田境界煤柱损失；以及大巷煤拄损失。井田边界保护煤柱, 煤柱留设：井田浅部，既矿区边界南部有风化带留设50m煤柱；井田东部、西部、北部都与其他矿井相临，故各留边界煤柱20m；井田边界保护煤柱留设20 m宽，则井田边界保护煤柱损失量为：P1=lb M/cos 式中：P井田边界保护煤柱煤量，万t；l边界长度,Km； b边界宽度, m； M煤层平均厚度，4号煤层平均厚7.5 m；煤的平均容重，1.36t/m3；煤层平均倾角，7。南部多30米，以及煤拄损失4煤层=3.8（30+100）7.51.36/cos7o=673.4(万t)则井田边界保护煤柱损失量为：P1=673.4(万t) (3).断层保护煤柱根据实际经验，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50 m的断层，两侧各留50 m的煤柱；落差20 m50 m的断层，两侧各留30 m煤柱；落差10 m20 m的断层，两侧各留20 m煤柱；落差10 m的断层不留设断层煤柱。井田内的所有断层都10 m，因此不需要留设断层煤柱。 (4)井筒保护煤柱主、副井井筒保护煤柱在工业广场保护煤柱范围内，故井筒保护煤柱损失量为0。表2.3 保护煤柱损失量煤柱类型储量（万t）井田边界保护煤柱673.4工业广场保护煤柱285.6风井保