安全工程毕业设计（论文）-常村矿1.5Mta新井通风与安全设计（含全套CAD图纸） .doc

中 国 矿 业 大 学 本科生毕业设 计 姓 名： 学 号： ： 学 院： 应应用技用技术术学院学院 专 业： 安全工程安全工程 设计题目： 常村常村矿矿 1.5mt/a 新井通新井通风风与安全与安全设计设计 专 题： 矿矿井瓦斯防治技井瓦斯防治技术术 指导教师： 职 称： 副教授副教授 全套全套 cad 图纸，联系图纸，联系 153893706 2012 年 6 月 徐州 中国矿业大学毕业设计任务书 学院应应用技用技术术学院学院专业年级安全工程安全工程 08 级级学生姓名 任任务务下下达达日日期期：2012 年年 2 月月 20 日日 毕业设计日期：毕业设计日期：2012 年年 3 月月 5 日日 至至 2012 年年 6 月月 4 日日 毕业设计题目：毕业设计题目：常村常村矿矿 1.5mt/a 新井通新井通风风与安全与安全设计设计 毕业设计专题题目：毕业设计专题题目：矿矿井瓦斯防治技井瓦斯防治技术术 毕业设计主要内容和要求：毕业设计主要内容和要求： 毕业设计由一般部分、专题部分和翻译部分三部分组成。 一般设计部分一般设计部分题目为常村矿 1.5mt/a 新井通风与安全设计。主要内容包括井田概述及 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。 专题部分题目专题部分题目为矿井瓦斯防治技术。先对瓦斯的有关理论进行了分析，然后针对某矿 煤层群条件下 71 主采煤层 7124 综采工作面，通过理论分析，进行了瓦斯综合抽放技术研 究，为提高瓦斯抽放效率和抽放浓度，合理的选择了瓦斯抽放方法和工艺参数，探索瓦 斯综合治理的有效途径提供了基础数据和科学依据最后地煤矿的安全生产提出了自己的 建议。 设计要求：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，论证充分，文字通顺，符合专业技术用语要求， 图纸完备、正确。 翻译部分题目：翻译部分题目：our country coal mine safety production present situation and countermeasure brief analysis. 翻译要求：翻译要求：译文字数不少于 3000，语句通顺、完整，语意准确。 院长签字： 指导教师签字： 中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书 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 中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书 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 中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书 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 中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩 答 辩 情 况 回 答 问 题 提 出 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 本设计包括三部分：一般部分，专题部分，翻译部分。 一般部分是潞安常村矿 1.5mt/a 矿井通风与安全设计。全篇共分为五章：矿井概述 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。 常村煤矿位于山西省长治市屯留县境内，距长治市区 23km。井田总面积 18.7km2。主 采煤层为 3 号层，平均厚度 7.8 米。煤层平均倾角 10。瓦斯相对涌出量为 5.7m3/t，属 低瓦斯矿井。煤尘具有爆炸危险性，爆炸指数为 3541%，煤层有自然发火危险倾向性， 发火期为 2 个月。 常村煤矿设计年生产能力为 150 万 t/a，服务年限为 67.6 年。矿井工作制度为“四 六”制。矿井的采煤方法主要为走向长壁综合机械化开采。矿井开拓方式为立井单水平 采区开采,水平标高为-530m。 矿井布置一个回采工作面生产，一个掘进工作面，年生产能力为 150 万 t/a。工作面 长度为 203m。运输大巷采用胶带运煤，大巷辅助运输采用电机车运输材料和矸石。矿井 通风方式为分区对角式，全矿总需风量为 4598m3/min，通风容易时期等级孔为 2.78m2， 困难时期为 2.68m2，均属通风容易矿井，主要通风机为 2k60no24 轴流抽出式风机。 专题部分为矿井瓦斯防治技术。 翻译部分为我国煤矿安全生产现状及对策浅析。 关键词：矿井；开拓；煤层；通风；瓦斯 abstract this design includes three parts: general parts, the projects section, translation parts. general part is luan changcun ore 1.5 million tons/a mine ventilation and safety design. total is divided into five chapters: mine geological features, summary and compartmentalized compartmentalized coal mining method and mining development, arrange tunnels, mine ventilation, mine safety technical measures. changcun coal mine in shanxi changzhi city located in downtown tunliuxian territory from changzhi, 23km. total area of 18.7 km2 compartmentalized. the lord caimeiceng for 3 layer thickness, average 7.8 meters. 10 angle coal average. gas relative discharged at 5.7 m3 / t, belong to low gas mine. coal-dust explosion danger, explosion has 35 41 percent, index is a spontaneous dangerous coal inclination, angry period for 2 months. changcun coal mine design annual production capacity of 150 million t/a, service life 67.6 years for. mine work system for “his“ system. the main methods of mine coal for towards longwall comprehensive mechanized mining. mine exploit way of vertical shaft transformation of mining exploitation, single level elevation - 530m level. mine layout a mining face production, a heading face, the annual production capacity of 150 million t/a. working for 203m length. transportation by dahang introduced.in dahang subsidirary transportation, adhesive tape by electric locomotive transportation of materials and coal. mine ventilation mode for partition diagonal type, should always be quankuang for 4598m3 / min, air ventilation easy period level hole for 2.78 m2, difficult period for 2.68 m2, belong to the ventilation fan for mine, mainly to 2k60no24 axial drawer-type fan. special parts for mine gas prevention and control technology. translation parts for our country coal mine safety production present situation and countermeasure brief analysis . keywords: mine; pioneering; coal; ventilation; gas 目目 录录 前前 言言 2 2 1 1 矿区概述及井田地质特征矿区概述及井田地质特征 3 3 1.1 矿区概述.3 1.1.1 地理位置及交通条件 .3 1.1.2 地形、地貌 .3 1.1.3 河流及水体 .3 1.1.4 矿区气候条件 .3 1.1.5 水源及电源 .3 1.2 井田地质特征 .4 1.2.1 井田地质构造 .4 1.2.2 水文地质 .5 1.2.3 矿井地质勘探评价 .7 1.3 煤层特征 .7 1.3.1 煤层 .7 1.3.2 煤质 .9 2 2 井田开拓井田开拓 1111 2.1 井田境界及可采储量11 2.1.1 井田境界 11 2.1.2 井田的工业储量及可采储量11 2.1.3 矿井生产能力及服务年限14 2.2 井田开拓 15 2.2.1 井田开拓的基本问题 15 2.2.2 矿井基本巷道 27 2.2.3 大巷运输设备选择 37 2.2.4 矿井提升39 3 3 采煤方法及采区巷道布置采煤方法及采区巷道布置 4141 3.1 煤层的地质特征 41 3.2 采区巷道布置及生产系统41 3.3 采煤方法46 3.3.1 采煤工艺方式46 3.3.2 回采巷道布置49 4 4 矿井通风矿井通风 5252 4.1 矿井通风系统选择 52 4.2 采区通风57 4.3 掘进通风59 4.3.1 掘进通风方法59 4.3.2 掘进面需风量计算61 4.3.3 掘进面的设计61 4.4 矿井需风量63 4.4.1 矿井需风量计算的原则 63 4.4.2 矿井需风量的计算 63 4.4.3 矿井风量分配65 4.5 矿井通风阻力 66 4.6 矿井主要通风机选型72 4.7 矿井反风措施及装置76 4.8 矿井通风费用概算78 4.9 防止特殊灾害的安全措施80 5 5 矿井安全技术措施矿井安全技术措施 8282 5.1 矿井安全技术概况82 5.2 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施82 5.2.1 预防瓦斯爆炸的措施 82 5.2.2 预防煤尘爆炸的措施 82 5.2.3 预防井下火灾的措施 83 5.2.4 粉尘的综合防治 83 5.2.5 预防井下水灾的措施 84 5.2.6 井下安全监控设备选型及布置、自救器的配备 85 5.2.7 井下顶板事故的预防 85 5.2.8 矿山救护队及消防站 86 5.3 矿井火灾86 5.3.1 矿井自然发火状况86 5.3.2 矿井自然发火分析86 5.3.3 预防性灌浆防灭火 89 专题部分专题部分 9898 矿井瓦斯防治技术98 一、瓦斯赋存及流动规律98 1.1 煤的吸附理论及煤层瓦斯含量 .98 1.1.1 瓦斯赋存状态.98 1.1.2 煤的吸附性及其影响因素分析.98 1.2 瓦斯的生成 .99 1.3 瓦斯在煤体中存在状态 .99 1.4 煤层瓦斯含量及其影响因素 .99 1.5 煤层的瓦斯垂直分带 .99 1.5.1 瓦斯风化带 .100 1.5.2 瓦斯带 .100 1.6 瓦斯在煤层中的流动机理 100 1.6.1 结论.100 二、瓦斯爆炸及其预防.101 2.1 瓦斯爆炸的机理 .101 2.2 瓦斯爆炸的效应 .101 2.2.1 产生高温高压 .101 2.2.2 产生冲击波和火焰锋面 .101 2.2.3 产生有毒有害气体 .101 2.3 瓦斯爆炸的条件及其影响因素 .101 2.3.1 瓦斯浓度 .101 2.3.2 一定温度的引燃火源 .102 2.4 预防瓦斯爆炸的措施 .102 2.4.1 防止瓦斯积聚 .102 2.4.2 掘进巷道瓦斯积聚的处理： .102 2.4.3 综合机械化机组附近积聚瓦斯的处理方法： .102 2.4.4 刮板输送机下部瓦斯积聚的处理方法： .102 2.5 防止钻孔瓦斯积聚和引燃的安全措施 .102 2.5.1 防止瓦斯引燃的措施 .102 2.5.2 限制瓦斯爆炸范围扩大的措施 .102 三 煤矿瓦斯抽放方法 .103 3.1 瓦斯抽放方法的分析 103 3.1.1 抽放瓦斯方法分类103 3.1.2 开采煤层的瓦斯抽放分析103 3.1.3 邻近层的瓦斯抽放分析105 3.1.4 采空区的抽放105 3.1.5 瓦斯抽放新方法研究105 四 瓦斯突出分析 .109 4.1 国内外煤与瓦斯突出情况 109 4.2 国外概况 109 4.3 瓦斯突出的特征 110 4.4 影响突出危险的形成的要素 110 五 瓦斯管理与检测111 5.1 矿井瓦斯管理 .111 5.1.1 建立健全矿井瓦斯管理制度 .111 5.1.2 加强掘进工作面的通风管理 .111 5.1.3 加强盲巷和采空区瓦斯日常管理 .111 5.1.4 加强爆破过程中的瓦斯管理 .111 5.2 矿井瓦斯检查 .112 5.2.1 井下瓦斯及二氧化碳浓度的测定 .112 5.2.2 采煤工作面及其进、回风流中瓦斯和二氧化碳浓度的检查测定 .112 5.2.3 掘进工作面风流及回风巷风流中瓦斯和二氧化碳浓度的检查测定 .112 5.2.4 盲巷内瓦斯和二氧化碳浓度的检查 .113 5.2.5 高冒区及突出孔洞内的瓦斯检查 .113 5.2.6 爆破过程中的瓦斯检查 .113 六 总结 .114 6.1 全文总结 114 6.2 建议与展望 114 翻译部分翻译部分 116116 英文原文.116 中文译文.122 参考文献参考文献 126126 致致 谢谢 127127 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计第 1 页 一一 般般 部部 分分 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计第 2 页 前 言 煤炭是世界工业经济发展的主要能源，很早以前，就有采矿的历史，矿井通风史也 随之产生。 用于矿井的主要有离心式和轴流式两类通风机，以前全用离心式。由于轴流式通风 机具有结构简单紧凑、体积小、重量轻，再者是工作效率高，尤其是大型轴流式通风机， 效率可达 85，三是有翼角调整装备，便于机械性能调节或进行反风这些优点，现在大 部分矿井都采用轴流式通风机。 随着生产的发展，对矿井通风的要求不断提高，也更具有合理性。如矿井供风量每 人不少于 4m3/min，在主要进风道、回风道、修理中的井筒和提升人员、物料的井筒最大 风速不能超过 8 米/秒。回采工作面、掘进煤巷和半煤岩巷最小风速不小于 0.25 米/秒等规 定，这都为矿井的安全生产打下了基础。 随着计算机的发展和广泛应用，矿井通风方面，已经可以利用电算技术确定矿井通 风网络，并对其进行解算。主要是矿井通风状况的模拟与预测，通风系统改造方案的比 较计算和风量分配与矿井阻力计算等方面。 矿井通风设计是矿井设计的主要内容之一，是反映矿井设计质量和水平的主要因素。 其目的就是供给矿井新鲜风量，以冲淡并排出井下的毒性、窒息性和爆炸性气体和粉尘， 保证井下风流的质量和数量以符合国家安全卫生标准造成良好的工作环境，防止各种伤 害和爆炸事故，保障井下人员身体健康和生命安全，保护国家资源和财产。 矿井通风是各生产环节中最基本的一环，他是依靠通风动力将定量的新鲜空气沿着 既定的通风路线不断地输入井下，以满足回采工作面、掘进工作面、机电硐室、火药库 以及其它用风地点的需要，同时将用过的污浊空气不断的排出地面。对保证矿井的生产 和安全，有十分重要的作用。 矿井通风设计是通风与安全专业学过通风安全学 、 煤矿开采学等课程后，以 及通过生产实习后进行的，其目的是巩固和扩大所学理论知识并使之系统化，培养学生 运用所学理论知识解决实际问题的能力，提高学生计算、绘图、查阅资料的基本技能， 为以后能胜任工作奠定基础。 设计时依据煤炭工业技术政策 、 煤矿安全规程 、 煤炭工业矿井设计规范以 及国家制定的其它有关煤炭工业的方针政策等有关要求，力争做到分析论证清楚、论据 确凿，并积极采用切实可行的先进技术，力争使自己的设计成果达到较高水平。 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计第 3 页 1 矿区概述及井田地质特征 1.11.1 矿区概述矿区概述 1.1.11.1.1 地理位置及交通条件地理位置及交通条件 常村煤矿位于山西省长治市屯留县境内，距潞安集团约 9km，地理坐标东经 11300，北纬 3620。公路交通十分便利。井田中部有东西向 309 国道穿过，南北 向 208 国道从井田东部通过，另外矿井还建有铁路专用线。北距太原市 200km，南距长 治市 23km，东距长治北火车站 15km，交通十分便利，见图 1-1。 矿井交通位置见图 1-1 1.1.21.1.2 地形、地貌地形、地貌 常村煤矿位于长治盆地西部，全区广为第四系黄土沉积掩盖，地形平缓，局部黄土 冲沟发育，为高原盆地内的河谷平原区。总的地貌形态是西北高，东南低，北部为缓和 低山丘陵区，黄土冲沟密布，地形切割破碎，中南部地形平坦，海拔标高+930m 左右。 1.1.31.1.3 河流及水体河流及水体 本矿区河流属海河系。浊漳河南源自南向北流经本井田的东缘。其支流绛河由西向 东流经井田南侧，于中华村附近注入漳泽水库与浊漳河合流。 河床宽阔，一、二级阶地发育。井田北部阎村、常隆一带沟谷纵横，均有常年流水 汇入阎村水库和常隆水库于候堡村附近汇入浊漳河支流淤泥河中，两岸局部阶地发育。 1.1.41.1.4 矿区气候条件矿区气候条件 根据长治市气象资料，长治市属半大陆性气候，最高气温 43.2 度，最低气温-16.9 度， 每年 7、8、9 月为雨季，年最大降雨量为 908.7 毫米，正常风速为 40 米/秒。 1.1.51.1.5 水源及电源水源及电源 1、水源 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计第 4 页 矿井现有工业场地已有深水井，加之井下排水处理后复用，可以满足目前矿井的生 活及生产用水的要求。 2、电源 在常村矿井工业场地现有 110kv 变电站一座，该站是潞安矿业集团的中心站，是集 团电网与长治电网的接口点，担负着集团的转供电任务，其两回 110kv 电源引自长治电 网。该站也可为建设的西坡风井提供两回 35kv 电源，供电电源可靠。 1.21.2 井田地质特征井田地质特征 1.2.11.2.1 井田地质构造井田地质构造 常村井田均为第四系黄土所覆盖，仅于北部阎村、常隆一带有二迭系上石盒子组地 层零星出露。根据钻孔揭露情况，将地层发育情况由老到新叙述如下： 1. 奥陶系中统马家沟组 o2m 岩性为灰色深灰色厚层状石灰岩，局部裂缝溶洞发育，并为灰白色铝质泥岩、黄 铁矿、菱铁矿等充填。 2. 石炭系中统本溪组 c2b 该组厚度 1.3513.43m，平均 9.11m。岩性以灰色块状铝土泥岩为主，局部发育灰白 色中厚层状中粒砂岩、砂质泥岩以及底部山西式铁矿层。与下伏地层假整合接触。 3. 石灰系上统太原组 c3t 本组厚度 99.35119.16m，平均厚度 108.38m 左右。底部以 k1 砂岩与本溪组分界， 顶部以 k7 砂岩与山西组分界，是本区的主要含煤地层之一。主要由 45 层石灰岩及灰 色砂岩、灰黑色泥岩和 710 层煤层组成。其中 153 号煤层为可采煤层，厚度 02.73m，平均厚度 1.66m，但冲刷面积较大。属典型的海陆交互相沉积，旋回结构明显， 但岩性岩相较为复杂。本组发育四层较稳定的石灰岩及一层局部发育的石灰岩。 4. 二叠系下统山西组1s 本组厚度 40.9797.55m，平均厚度约 55.69m。是本区主要含煤地层。岩性主要为灰 白色、灰色中、细粒石英砂岩，灰色、灰黑色粉砂岩、砂质泥岩，夹 14 层煤。其中下 部的 3 号煤层为主要可采煤层，厚度 4.847.32m，平均厚度 6.09m，3 号煤上部多有一 层灰色细、中粒砂岩，厚度数米至十余米，为 3 号煤老顶，与下伏地层太原组呈整合接 触。 5. 二叠系下统下石盒子组1x 本组厚度 44.278m，平均厚度约 59.55m。连续沉积于山西组地层之上，顶部为一 层紫红、紫灰等杂色含鲕粒的厚层状铝质泥岩或砂质泥岩（俗称桃花泥岩） ，中下部为灰 色泥岩，砂质泥岩，灰色、灰白色石英砂岩。底部以一层灰白色厚层状中、粗、细粒石 英砂岩8 与山西组分界。 6. 二叠系上统上石盒子组1sh 本组厚度 309.8408.31m，平均厚度约 353.87m。岩性为紫红色、紫灰等杂色泥岩或 砂质泥岩，灰色、灰白色、黄绿色细、中、粗粒石英砂岩。底部以10 砂岩与下石盒子 组分界。与下伏地层呈整合接触。 7. 第四系 厚度 3164.9m，平均约 43.13m。是本区的主要覆盖层，岩性为棕黄色、浅黄色亚 粘土，含砂质粘土，夹姜石、砂砾层，顶部为耕植土，与下伏地层呈角度不整合接触。 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计第 5 页 潞安矿区位于沁水煤田盆地东翼中部。属“山西地台区沁水台凹”矿区东部边缘为 新华夏构造的褶皱、断裂集中发育地带，西部为新华夏构造体系控制的长治缓近盆地， 晋东南山字型构造脊柱北端延入矿区西南部。 常村井田位于矿区中部，主要构造以褶皱为主，总体地层走向近于南北，向西倾斜， 倾角 36。东部以单斜为主，伴有近东西向波状起伏；西部为近南北向褶曲。断层 不发育，除北部文王山南断层和东南边界安昌、中华两大断层较大外，尚发育有四条落 差 2030m 和两条落差 510m 断层。 矿井生产中揭露落差 3m 以下断层 17 条，岩溶陷落柱 8 个。陷落柱平面形状多呈椭 圆形，除 x6 陷落柱具导水性外，其它均不导水。主要构造特征如下： （一）褶曲 姬村以东基本为一向西倾斜的单斜构造。姬村以西则为近南北向的互相平行的背向 斜。由东向西依次为姬村向斜、路村背斜、老军庄向斜、轴向近南北向。在南北两端稍 有偏转，北端偏西，南端偏东。局部因受东西向波状起伏的影响，走向略有变化。背向 斜的两翼近乎对称。倾角多在 5左右。轴部比较宽缓，幅度最大 110m，一般为 50m 左 右。局部有一些东西方向小的起伏。 （二）断层 井田内断层不发育。除北部边界文王山南断层和东南边界的安昌、中华断层外，井 田内无断层。 瓦斯、煤尘与煤的自燃性 （一）瓦斯 常村煤矿 2003 年度瓦斯等级鉴定结果为：矿井瓦斯绝对涌出量 63.5m3/min，相对涌 出量 5.7m3/t。co2 绝对涌出量 9.17m3/min，相对涌出量 0.72m3/t。 矿井瓦斯和 co2 涌出量总体上随产量增高呈逐年增大趋势。根据矿井生产实测瓦斯 有关资料分析，井田瓦斯赋存不均衡，n1 采区煤层瓦斯含量高，其它较低。 3 号煤层属非突出危险性煤层。 （二）煤尘与煤的自燃 2005 年 8 月，煤炭科学研究总院重庆分院对常村矿目前生产的 3 号煤层煤尘爆炸性、 煤的自燃倾向性进行了鉴定，结果为： 3 号煤层火焰长度 1020m，抑制煤尘爆炸最低岩 5065%，着火温度 t 氧 =393394，t 氧=398399，着火温度差t= 46。 3 号煤层煤尘具有爆炸危险性，自燃倾向为三类，属不易自燃煤层。 1.2.21.2.2 水文地质水文地质 （一）地貌 根据地貌特点及组合成分，可分为三个水文地质区。 1、丘陵低山裂隙水区（） 分布于井田的西北部，出露二迭系、三迭系地层，砂岩与泥岩风化破碎，形成接受 大气降水的残积层和坡积层，为第四系地下水的补给来源地。 2、剥蚀堆积孔隙水区（） 分布在上村、路村、东洼、北岗等地标高 910940m。主要含水层为第四系中、下更 新统，亚砂土、粉砂、细砂、粗砂砾石层。在北岗一带于下更新统（q1）中夹多层粉细 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计第 6 页 砂。埋深 70130m，为中深层水，浅层潜水位 110m，中深层水位 1147m。 3、河谷阶地孔隙水区（） 主要分布在绛河一、二级阶地。含水层为上更新统、全新统（q4，q3）冲（洪）积 层亚砂土，中粗砂和卵砾石组成，总厚约为 515m，局部地带由于地下水排泄不良和受 漳泽水库回水影响，有漳泽水库回水影响，有盐碱化现象。、区为农田灌溉的主要 水源地。 （二）水系 浊漳河：属海河水系，分南，西、北三大源流。前南源位于井田东约 90km，发源于 长子县西的发鸠三；西源发源于沁县西北之漳源镇；北源发源于晋中地区的榆社县，全 长约 180km，至平顺出省境入河北，因上游水土流失严重，河水终年浑浊。 绛河；位于井田南缘，为浊漳河南源分支，流源于八泉公社盘秀山及沁县里庄卜角 沟流向由西向东，注人漳泽水库与浊漳河南源合流，流域补给集水面积 270km2。 井田西北部，在沟谷上游建立了一些小型水库，库容量 88 万 m3。 三含水层 主要发育在奥陶系第 8、7、4、2 层上，岩溶埋藏标高约 300500m，疏干孔最大吸 水量 100m3/h，一般为 20403/h，注水试验 s0.5m。区域岩溶含水性表现为“上弱下 强”的特点，为丰富的含水层。 1、中奥陶统马家沟组灰岩 q2岩溶含水层（） 井田内奥陶系地下水的流向由南至北，由南至北东与地层倾角相反，向东北平顺县 浊漳河有辛安泉群，流量 11.8 m3/s，矿区水位标高由 720m 向北东递降为 670m，辛安泉 标高约 650m，符合区域地下水运移富积规律。在勘探区对奥陶系未进行专门水文工作， 预计井田水位标高在+710+720m。 2.太原组第一层石灰岩 k2裂隙岩溶含水层（） 层厚 2.6211.6m，覆于 151、152、153 号煤层之上。王庄井田 16 号孔抽水单位涌 水量为 0.916l/s，渗透系数 0.888m/d，水位标高 714m。从钻孔抽水含水性来看，属较弱 含水层。 3.太原组第二层石灰岩 k3裂隙岩溶含水层（） 层厚 2.51m，王庄井田 16 号孔，混合抽水单位涌水量 0.0017l/s，为较弱含水层。 4.太原组第三层石灰岩 k4裂隙岩溶含水层（） 层厚 3.63m，王庄井田 16 号孔与（）混合抽水单位涌水量 0.0017l/s，为较弱含水 层。 5.太原组第四层石灰岩 k5裂隙岩溶含水层（） 层厚 2.13m，518 号钻孔与（）混合抽水单位涌水量 0.0055l/s，为较弱含水层。 6.山西组砾岩 k7裂隙含水层（） 层厚 3.40m，王庄 45 号钻孔与（）混合抽水单位涌水量 0.0008l/s，为较弱含水层。 7.山西组 3 号煤层顶砂岩裂隙含水层（） 层厚约 7.5m，根据王庄矿井观察，为 3 号煤层 4 的直接充水层，一般距 3 号煤层 10m，工作面出水性情况为顶板淋头水。裂隙不发育，水位标高约为 865.0m，为较弱含 水层。 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计第 7 页 8.下石盒子分界砂岩 k8裂隙含水层（） 层厚 019.68m，变化大，含水极弱，水位标高约为 870.0m，为较弱含水层。 9.基岩风化带裂隙含水层（） 层厚 50m 左右，由破碎泥岩、砂岩组成，516 号钻孔抽水单位涌水量 0.086l/s，2012 号钻孔抽水为 0.046l/s，水位标高为 934.13m，为较弱含水层。 10.第四系下更新统 q1孔隙含水层（） 层厚 3660m，以粉砂、细砂、粘土质砂砾层组成。2012 号钻孔厚约 36m，抽水涌 水量 1.311.66l/s，水位标高为 927.29943.74m，为丰富含水层。 11.第四系中更新统 q2潜水含水层（） 水位一般埋藏深度 5.010.0m，含水层为亚粘土及粉砂，水井分布较多，含水性弱， 受大气降水影响明显。 （四）隔水层 奥陶系顶界到 3 号煤底板间的岩层厚约 270m 左右，以泥质岩为主，可视为隔水层。 （五）含水层的补给、径流、排泄及其水力联系 矿区奥灰系地下水流向由南向北，由南西至北东方向，这是由区域地质条件所决定 的，许多河流在径流岩溶区时，常有流量损失，如浊漳南源流经奥陶系地层流量有损失。 尤其是遇到构造破碎带。其它含水层的补给，断裂的导水也是岩溶水来源之一。据潞安 矿区水源勘探资料，浊漳河流经文王山时，流失量达 8280t/h，因此矿区可视为补给径流 混合层。辛安泉为排泄区。而在下游辛安泉往下，河流流量又有所增加，它反映地下水 补给地表水，也表明这些水系已成为区域岩溶水的主要排泄通道。从矿区奥陶系水位标 高 720720m，辛安泉标高约 650m，逐渐递降，说明该泉已成为天然排泄中心，排泄起 区域控制作用。 本井田降水量小，地表水排泄畅通，各含水层彼此相距较远且各水层隔开，地表水、 大气降水对含水层补给量甚少，不利于矿井充水。因地质构造简单，井田内断层不多， 各含水层的水力联系不大。钻孔中所遇断层导水性及富水性不大，主要含水层富水性弱。 值得注意的是井田内主要可采煤层 3 号煤层均埋藏在地下水位以下，且井田北部 f1 断层一带，地质构造相对复杂，实际生产中已发现有大小不等的陷落柱，构造裂隙相对 较发育，有可能形成突水通道。井田附近及井田内有部分钻孔封孔质量差或未封，均有 可能使含水层沟通煤层，发生垂向水力联系，形成突水通道。 经综合分析，本矿井水文地质条件属简单类型。 （六）矿井涌水量 常村矿井已生产多年，实际生产中的矿井涌水量与初步设计中预计的涌水量基本一 致，即全矿井的520mm 水平正常涌水量 550m3/h，最大涌水量 800m3/h。西坡风井投运 后，预计服务的 s3、s5 下山采区与即将采完的 s1 采区的涌水量相当，即 s3、s5 下山采 区正常涌水量 120m3/h，最大涌水量 210m3/h。预计全矿井的涌水量变化不大。 1.2.31.2.3 矿井地质勘探评价矿井地质勘探评价 常村煤矿 10 多年生产实践证明， 沁水煤田潞安矿区常村精查勘探区地质报告提 供的地层、煤层、构造等基础地质成果与实际揭露的情况较为吻合。为更好地满足矿井 安全生产需要，生产期间，常村煤矿在地质安全勘探方面投入了大量的资金。先后与煤 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计第 8 页 炭科研院所、院校、地质勘查等科研单位合作开展了矿井瓦斯、煤尘、煤的自燃、开采 煤层顶底板力学性质等测试和鉴定工作，实施了开采区三维地震勘探、奥灰水带压开采 研究试验等煤田地质及水文地质工程，取得了多项科研成果，对矿井安全生产提供了坚 实的基础。 1.31.3 煤层特征煤层特征 1.3.11.3.1 煤层煤层 本井田主要含煤地层为上石炭统太原组和下二迭统山西组，可采煤层有 3 上、3 下、 两层，平均总厚 7.8m，含煤系数为 2.8%。见图 1.3.1。 主要由灰岩、粘土岩、铁 铝质泥岩组成。 主要为石灰岩、泥质灰岩 、白云质灰岩及钙质泥岩 由粉砂岩、泥岩、砂岩、 石灰岩组成。夹薄层灰 岩层； 主要由砂岩、粉砂岩、泥岩、 粘土岩及煤层组成，含3煤 层，厚度大、储量丰富，是 本区的主要要含煤地层。 北部薄向南、东逐渐变厚， 以底部中一粗粒长石石英 岩与山西组交界 39 118 259 中统本溪组 中统奥陶组 上统太原组 山 西 组 石 盒 子 组 上 统 蒙 阴 组 上段以粉砂岩、粉砂质 泥岩、泥岩为主；中段 为砾岩，泥质、钙质胶 结；下段由粉砂岩、细 砂岩、砂砾岩组成。 第四系 42 163 230 50 奥陶系 石 炭 系 二 迭 系 侏 罗 系 系 代号 平均厚度m 岩性描述综合柱状 粘土、粉砂质粘土、 砂、砂砾 q 图 1.3.1 煤层柱状图 3 上煤层属中厚厚煤层，可采区平均厚 3.8 米，有 2.5km2 的煤焦混合区(煤厚大于 焦厚，仍按煤区考虑，焦的厚度不可考虑，只有煤的厚度参与平均厚度计算)。 3 上煤层顶板岩石性质：一般无伪顶，局部地段有泥岩、砂质泥岩和炭质岩伪顶，厚 度变化在 0.10.5 之间，直接顶多为泥岩，一般厚 1.71 m，自然状态下抗压强度 8.1345.67mpa，其次为砂质泥岩、粉沙岩，一般厚度 2.033.92 m，抗压强度 43.4949.59 mpa，属于不稳定中等稳定顶板。直接顶板多为砂质泥岩，一般厚 2.34m，其次粉沙岩和泥岩，粉砂岩一般厚 3.14m，抗压强度 18.42 mpa，少数有泥岩伪底 的地段，其直接底板一般是中细粒砂岩，厚度为 15.0325.19m，抗压强度 47.9291.14 mpa，属于不坚固坚固岩石底版。 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计第 9 页 3 下煤层属于中厚煤层，可采区平均厚为 4.0m。有部分煤焦混合区。 3 下煤层顶底板岩石性质：井田北部陈楼朱道沟附近有 0.10.5m 厚的泥岩和炭质 泥岩伪顶，为厚 0.150.5m 粉砂岩及砂质泥岩，直接顶板多为砂质泥岩、粉砂岩和泥岩， 一般厚 1.52.33m，抗压强度泥岩为 57.72mpa，砂质泥岩为 82.91mpa，粉砂岩为 85.36mpa。老顶一般为细粒砂岩和中粒砂岩，厚 15.1720.45m，少数点为粉砂岩和砂岩 泥岩互层，一般厚 5.055.55m，细砂岩抗压强度变化在 56.74165.91mpa。泥岩和炭质 泥岩伪底在井田内零星分布，一般厚 0.150.55m，直接底板多为泥岩，一般厚 1.51m。 抗压强度 35.18mpa。顶板为中等稳定稳定，底板是中等坚固坚固岩石。各可采煤层 特征见表 1.3.2。 表 1.3.2 可采煤层特征表 1.3.21.3.2 煤质煤质 各可采煤层均为低中灰、特低低磷，相当于中高高发热量。3 上、3 下煤层为 特低低硫，强粘结性；各可采煤层均为优质动力煤，易选性好，洗精煤均可作为良好 的配焦煤和炼焦用煤。各可采煤层煤质指标见表 1.3.3。 数值及点数 项目 煤层 3上3下 原煤 0.752.22/ 1.58(101) 0.752.22/ 1.58(101) wf% 精煤0.752.22/ 1.58(101) 0.752.22/ 1.58(101) 原煤0.752.22/ 1.58(101) 0.752.22/ 1.58(101) ag% 精煤 0.752.22/ 1.58(101) 0.752.22/ 1.58(101) 工 业 分 布 vr% 原煤 0.752.22/ 1.58(101) 0.752.22/ 1.58(101) 顶底板岩性煤 层 名 称 全井田厚 度（m）两 极/平均 可采区 平均厚 （m） 稳定性结构 层间距 （m） 两极/平均 顶板 底 版 煤 07.10/ 3.25 3.8 较稳定简单 3上 焦 0.252.99/ 2.56 1.3 不稳定复杂 局部有伪顶,直接 顶多为泥岩厚约 1.71m 老顶为中细 砂岩 煤 04.78/ 2.60 4.0 较稳定简单 3下 焦 0.151.47/ 3.25 0.9 不稳定复杂 6.6146 .30/ 26.41 局部有伪顶,直接 顶多为泥质泥， 粉砂岩及泥岩， 老顶为细、中粒 砂岩 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计第 10 页 精煤 0.752.22/ 1.58(101) 0.752.22/ 1.58(101) 原煤 0.752.22/ 1.58(101) 0.752.22/ 1.58(101) cggd% 精煤 0.752.22/ 1.58(101) 0.752.22/ 1.58(101) 原煤 0.752.22/ 1.58(101) 0.752.22/ 1.58(101) 焦渣特 征 精煤 0.752.22/ 1.58(101) 0.752.22/ 1.58(101) 原煤 0.752.22/ 1.58(101) 0.752.22/ 1.58(101) 全硫 （sgq%） 精煤 0.752.22/ 1.58(101) 0.752.22/ 1.58(101) 原煤 0.752.22/ 1.58(101) 0.752.22/ 1.58(101) 磷 (pg)% 精煤 0.752.22/ 1.58(101) 0.752.22/ 1.58(101) 软化温度 (t2)c 0.752.22/ 1.58(101) 0.752.22/ 1.58(101) 焦油产率 (tg)%c 0.752.22/ 1.58(101) 0.752.22/ 1.58(101) 发热量 (qdj) m j / k g 0.752.22/ 1.58(101) 0.752.22/ 1.58(101) 表 1.3.3 煤质特征表 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计第 11 页 2 井田开拓 2.12.1 井田境界及可采储量井田境界及可采储量 2.1.12.1.1 井田境界井田境界 常村井田境界为：北以纬线 3862400 与王庄井为界，南至长治县城煤柱边界。南北 走向长 6.5km；东以纸房断层与三河口矿井为界，西至各煤层- 440m 等高线和李桥断层， 东西倾斜宽 3.1km，面积 18.7km2。 -550 -600 -300 -350 -400 -450 -500 -350 -400 -450 -500 -550 -600 计工字199590号文 2.1.22.1.2 井田的工业储量及可采储量井田的工业储量及可采储量 1) 工业储量 在本设计中，参加储量计算的煤层有 2 煤层，其中 3 上、3 下煤为主采煤层。这两层 的回收率为 85%，煤的容重为 1.40t/m3。 依据勘探钻孔见煤厚度，采用平均煤厚计算。 q = i ii n i i a rms cos 1 1 (21) 式中： q 工业储量，万 t； si 块段水平投影面积，m2； mi 块段内钻孔见煤厚度的均值，m； a 块段内煤层的平均倾角，； 其中块段水平投影面积 si为 18.7km2即井田面积；3上、3下煤的平均厚度分别为： 3.8m、4.0m，总厚度 mi为 7.8m；煤层倾角 a 取 10，煤的容重 r 取 1.40 t/m3，则井田的 工业储量为： q总 = 18.71067.81.40cos10 = 20735 万 t q 3上 = 18.71063.81.40cos10 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计第 12 页 = 10102 万 t 计算得井田内工业储量共计 20735 万 t。其中 a+b 级储量占总储量的 50%以上。其 中 3上煤层为 10102 万 t，全部为山西组 3上、3下煤层储量。 2) 保护煤柱储量的计算 (1) 断层煤柱 断层保护煤柱留舍的原则：落差大于 50m 的断层，两侧各留 50m 的煤柱；落差在 20m-50m 之间的断层，两侧各留 30m 的煤柱；落差在 10m-20m 之间的断层，两侧各留 20m 的煤柱；落差小于 10m 的断层，不留设断层煤柱。全井田断层煤柱总计为 600 万 t。 (2) 井田境界煤柱 井田边界本矿井一侧留 20m 保护煤柱，除去断层边界，剩余边界长度约为 15km。 q边 = 15000207.81.40cos10 = 333 万 t 全井田境界煤柱总计 333 万 t，其中 3上煤层为 162 万 t。 (3) 工业广场保护煤柱： 工业场地占地面积指标 井 型（万 t/a） 占地面积指标（公顷/10 万 t） 240 及以上 1.0 120-1801.2 45-901.5 9-301.8 根据煤炭工业设计规范补充规定，大型矿井(包括洗煤厂)的占地面积标准为 0.91.2 公顷/10 万 t，本设计取 1.2 公顷/10 万 t。本矿井设计井型为 150 万 t/a。因此工业 广场面积 18 公顷，设计工业广场长 450m，宽 400m。 工业广场要垂直于煤层走向的要求，设计采用工业广场保护区域的冲击层移动角为 =40，深 50m。基岩的走向移动角为 =70，基岩的上山移动角为 =70，基岩的下山 移动角为 =72，地表维护带宽度取 15m，工业广场处煤层平缓倾角约为 0，煤层深 530m。综合以上数据，由图 2.1、计算工业广场保护煤柱的面积如下： 中国矿业大学 2012 届本科生毕业设计第 13 页 72 70 40 72 图 2.1 工业广场保护煤柱计算示意图 由图可得： lab = 400 + 152 + 250tan40 + 480tan72 + 480tan70 = 880m lbc = 450 + 152 + 250tan40 +2 480tan72 = 911m 工业广场保护煤柱为： q场 = lablcd 7.81.40= 8809117.81.40 = 875 万 t 工业广场煤柱总计 875 万 t，其中 3上煤层为 426 万 t。 (4) 风井保护煤柱 设计风井为 2 个，采用垂直断面法计算风井保护煤柱的面积，保护煤柱计算方法与 工业广场保护煤柱计算方法相同。 由于本设计中风井保护煤柱位于井田范围之外，不压煤，