安全工程毕业设计（论文）-内蒙古伊东集团扶贫煤矿1.5Mta新井设计（含全套CAD图纸）.doc

本科生毕业设计姓 名： 学 号： 学 院： 应用技术学院 专 业： 安全工程 设计题目：内蒙古伊东集团扶贫煤矿1.5mt/a新井设计 专 题： 扶贫煤矿灌系统设计 指导教师： 职 称： 副教授 2009年 6 月 毕业设计任务书学院 应用技术学院 专业年级 安全工程06-2 学生姓名任务下达日期：2010年月 日毕业设计日期：2010年月日至2010年 6 月5日毕业设计题目：屯留矿240(万吨)/a新井设计毕业设计专题题目：屯留矿通风系统安全评价毕业设计主要内容和要求：本设计包括三部分：一般部分，专题部分，翻译部分。一般部分是关于潞安屯留煤矿年产240万t新井通风设计。该部分分别介绍了：矿区的基本情况、井田的开拓方式、采煤方法及巷道布置、矿井通风的情况、安全技术情况。专题部分是屯留矿通风系统安全评价，对该矿通风系统的安全可靠性进行指标性分析评价，并最终得出评价结果，提出改良方案。翻译部分是降低瓦斯涌出量对后退式高产工作面的限制。毕业设计要符合煤矿安全规程的规定，独立完成，设计说明书要符合统一格式，做到文字叙述简洁，通顺，端正，层次分明，计算清楚，准确；插图清晰，明了；绘图符合采矿图纸规范。院长签字： 指导教师签字：全套设计，联系 153893706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 日毕业设计答辩及综合成绩答 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部分：一般部分，专题部分和翻译部分。一般部分是关于潞安屯留煤矿通风安全设计，年生产能力为240万吨，设计服务年限52年。矿井为立井单水平开拓，主井、副井、风井各一个，采用中央分列式通风，副井进风、风井回风。煤炭运输方式为胶带输送机运输，辅助运输方式采用轨道运输。矿井主采煤层为3#煤层。带区为前进式，煤层开采为下行式。采煤方法为倾斜长壁综合机械化一次采全高全部垮落法。煤巷掘进主要采用综掘，支护方式采用锚网支护。矿井年工作日为330天，每天净提升时间为16小时。回采、掘进工作面均采用，“三八”制劳动组织形式。专题部分是屯留矿通风系统安全评价。评价内容包括确定评价指标、求出各评价指标权值、选择评价方法和建立评价指标体系。翻译部分是降低瓦斯涌出量对后退式高产工作面的限制。关键词：矿井开拓；通风；煤矿安全abstractthis design including there parts: the general design, the special topic and the translate part.the general part is ventilation design of tunliu coal mine in luan, whose productivity is 2.4 million tons per year and whose design service life is 52 years. the exploiting mode of this coal mine is vertical shaft single level exploitation, and there are single main well, vice- well, air shaft. the ventilation mode of which is central boundary ventilation, and the wind enters from the vice- well, returns from the air shaft. the transport mode of coal is belt conveyer transport and the assistant transport mode is railway transport. the main mining seams are 3# seam. the belt area is advance mode and the coal mining is underhand mining mode. the mining method is dip long wall one pass cutting whole face fully-mechanized mining method. the excavation method is fully-excavated and the support mode is anchor cable support. the working day is 330 days per year and the pure lifting transport time is 16 hours every day. the working organization mode is “3-8” applied in work face and excavation face.the special topic is the security evaluation of tunliu mine ventilation system. the evaluation including the identification of evaluation index, deriving the value of even evaluation index and selecting the evaluation methods and establishing the evaluation index system.the translate part is reduces the gas to gush out the quantity to backlash type high production working surface limit.key words: the mine pit；ventilation；mine safety.目 录一般部分1 矿区概述及井田地质特征11.1矿区概述11.1.1地理位置11.1.2地形特点11.1.3交通条件11.1.4矿区所在地的居民分布情况11.1.5矿区所在地的工农业生产情况11.1.6电力供应31.1.7气候条件31.1.8水文情况31.2 井田地质特征41.2.1井田地形、勘探程度41.2.2井田煤系地层概述41.2.3井田地质构造及主要的地质变动41.2.4井田水文地质特征71.2.5井下岩层地温特性91.2.6其它有益矿产91.3煤层特征101.3.1煤层埋藏条件101.3.2煤层群特征及煤层的围岩性质101.3.3煤的特征102 井田开拓132.1井田境界及可采储量132.1.1井田境界132.1.2可采储量142.1.3矿井设计生产能力及服务年限182.2井田开拓192.2.1井田开拓的基本问题192.2.2矿井基本巷道262.2.3大巷运输设备选择352.2.4矿井提升383 采煤方法及带区巷道布置413.1煤层的地质特征413.2带区巷道布置及生产系统413.2.1 巷道布置原则413.2.2首采带区概况413.2.3带区巷道布置423.2.4带区车场形式433.2.5带区主要硐室布置443.2.6工作面接替顺序443.2.7带区生产系统443.2.8巷道掘进463.3采煤方法483.3.1采煤工艺方式483.3.2回采巷道布置604 矿井通风644.1矿井通风系统选择644.1.1矿井通风系统的确定644.1.2矿井通风方法的确定694.1.3矿井通风网络的确定704.2带区通风714.2.1回采工作面通风系统714.2.2带区通风系统734.2.3通风构筑物744.2.4回采工作面所需风量计算754.2.5带区通风系统评价784.3掘进通风784.3.1掘进通风的基本要求784.3.2掘进通风系统设计原则784.3.3掘进通风方法794.3.4风筒材料、规格及接头形式794.3.5掘进工作面需风量的计算814.3.6掘进通风设备的选型824.3.7技术要求与安全注意事项844.4矿井所需风量854.4.1矿井实际需风量854.4.2矿井风量的分配864.4.3风速验算874.5矿井通风阻力884.5.1矿井通风总阻力的计算原则884.5.2矿井通风容易、困难时期的确定894.5.3矿井通风阻力计算944.5.4通风难易程度评价974.6矿井主要通风机选型984.6.1矿井通风设备的要求984.6.2矿井的自然风压984.6.3计算通风机风压994.6.4计算通风机风量994.6.5主要通风机选型1004.7矿井反风措施及装置1034.7.1矿井反风的目的和意义1034.7.2反风方法及安全可靠性分析1034.8概算矿井通风费用1054.9 防止特殊灾害的安全措施1064.9.1井下防尘1064.9.2 火灾防治1074.9.3 水灾防治1074.9.4 瓦斯防治1085 矿井安全技术措施1095.1矿井安全技术概况1095.2矿尘1095.2.1防尘措施1105.2.2隔爆措施1115.3矿井火灾1125.3.1矿井自然发火概况1125.3.2矿井自然发火分析1125.3.3预防煤炭自然发火的措施1165.4事故预防及处理计划的编制1175.4.1事故时期人员撤退路线1175.4.2事故告急方法1175.4.3事故期间通风方法1175.4.4处理事故的措施1175.4.5参加处理人员的职责划分118专题部分120翻译部分137参考文献148致 谢150一般部分中国矿业大学2009届本科生毕业设计（论文）第126页1 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1地理位置屯留井田位于山西省屯留、襄垣县境内，潞矿集团的西部，矿区对外交通有太（原）焦（作）铁路、邯（郸）长（治）铁路和太（原）洛（阳）公路。太焦铁路经矿区东部由北向南通过，太焦铁路的夏店站距潞矿集团约7km，距五阳站16km。以夏店站为起点距太原市约230km，距焦作市约204km，距邯郸市约216km。本矿选煤厂装车站距邯长铁路长治北站约29km。1.1.2地形特点屯留井田位于太行山中段西侧，长治盆地西部。井田内广为第四系黄土覆盖。北部西部边缘为高原丘陵地带，冲沟发育，地形复杂，仅沟底有零星基岩出露。中部绛河由西向东流入漳泽水库，形成河谷阶地。南部及工业场地附近地形较平缓，总体上地势为西北高，东南低，井田内最高点在北部的老干庄东南的白云山(1113.1m)，最低点在屯留县南侧1km的绛河河滩处(906.3m)，工业场地和东风井场地地面标高在十950970m之间。1.1.3交通条件屯留矿井在潞矿集团西南23km处的后庄村北，距长治市约35km，距常村矿约11km。屯留县城在井田东南部6km处，有公路通往太原、临汾、长治等市。交通比较方便。矿井交通位置见图1-1。1.1.4矿区所在地的居民分布情况潞矿集团为我国煤炭工业的重要企业，地处山西省长治市。长治市位于山西省东南部，是连接晋、冀、豫三省的重要通道。全市总面积13896平方公里，其中市区面积334平方公里。平均海拔1000m，最高处2453m。现长治市辖十三县、区(长治、潞城、屯留，长子、壶关、平顺、黎城、武乡、襄垣、沁县、沁源县、城区、郊区)，人口312万人，其中市区人口61万人。1.1.5矿区所在地的工农业生产情况长治农业生产条件优越，全市耕地面积456万亩，其中水地面积100.2万亩；全市宜林面积735万亩，实有林地585万亩；宜牧面积480万亩，已开发草场271万亩。长治地下矿藏资源丰富，现已探明有开采价值的矿藏有煤、铁、锰、铝、硫磺、石灰石、石膏、石英、大理石等40多种，其中预测煤炭埋藏量为906亿吨，已探明储量346亿吨。长治工业基础较好，是山西能源重化工基础的重要组成部分和轻工业基地。主要工业门类有：煤炭、电力、治金、机械、化工、医药、建材等；主要工业产品有：原煤、电力、钢材、焦炭、水泥、轴承、洗衣机、锻压设备、中药制剂、生化药品、防爆电器、健身器械、锯条、化肥、铁合金、生铁等。图1-1矿井交通位置2001年，长治市国内生产总值达到185亿元，其中第一产业总产值28亿元；第二产业总产值101亿元；第三产业总产值58亿元。财政总收入17.91亿元，农民人均纯收入2427元，城镇居民可支配收入5244元。1.1.6电力供应长治地区有华北电网主力电厂漳泽电厂一处，处于漳泽水库大坝东约2.5km，现装机已达1000mw。长治北有220kv变电站一座，容量290mva，电压为220/110/35kv，目前以220kv线路与霍县电厂（400mw）、漳泽电厂并网，该变电站为电力系统的枢纽变电站。矿区现有电源三处：西白兔电厂，规模（36+12）mw；长治电厂装机23mw；五阳矿坑口热电厂装机225mw。常村矿设有110kv变电站，是矿区的一座中心变电所，电源两回引自位于常村矿井东南约3km的辛安开闭所，两回引自五阳电厂，装置3台31.5mva变压器，电压为110/35/6kv。本矿井电源条件可靠。1.1.7气候条件本区属典型大陆性气候，干燥多风，四季分明，年平均气温8.9，日最高气温37.4，最低气温-29.1。年平均降水量为583.3mm，最大917.0mm，最小414.0mm，雨季集中在7、8、9三个月，日最大降水量109.7mm。年平均蒸发量为1755.3mm(高于降水量2.01倍)；最高为1996.3mm，最低为1502.1mm。年主导风向为西北风，夏季风向为东南风，最大风速为17m/s，最大风压为350pa。冰冻期为每年10月末到翌年4月，最大冻土深度为0.75m。根据1990年国家地震局对屯留、襄垣县地区地震基本烈度的划分意见，本区地震基本烈度为6度。1.1.8水文情况矿区主要河流为浊漳河(由南向北)、西漳河(由西向东)汇合于五阳村；井田范围内主要河流为绛河，为海河水系浊漳河的支流。由西向东穿越井田，注入漳泽水库，其流量为0.37m3/s5.06m3/s。井田西北余吾镇北侧有一条交川河，流量为0.02m3/s0.17m3/s，属季节性小河。另外，在工业场地东北部有“七一”水库，库容量为l.07mm3，工业场地西北有一贾庄水库。矿井工业用水采用井下排水处理后复用。生活用水原准备取自常村矿井水源地奥灰水，用约10.5km的长距离输水管送到矿井工业场地。由于生活饮用水水源过远，目前，潞矿集团正在矿井工业场地与矿井东风井场地之间进行水源勘探，积极查明第四系底砾层及中奥陶系o2f、o2s等地层的水文情况，如其水量、水质能满足饮用水要求和标准，则优先利用其作为矿井饮用水源。1.2 井田地质特征1.2.1井田地形、勘探程度潞安矿区位于沁水煤田东部中段，处于华北断块区吕梁太行断块沁水块坳东部次级构造单元的沾尚武乡阳城北北东向褶曲带中段，晋获断裂带西侧。矿区主体部分为新生代叠加的长治新裂陷，屯留井田位于新裂陷西北部。19711986年，潞矿集团钻探队、山西省114、144、148煤田地质勘探队在本井田范围内，先后进行了勘探工作，由114队提交了官庄井田精查地质报告和西庄井田地质精查勘探总结并施工钻孔125个。钻探进尺87111.01m，模拟地震测线25条，物理点1303个获剖面长7.29km。19911994年，山西省114煤田地质勘探队和综合普查队，采用钻探、测井、电法和地震综合勘探的方法，提交了屯留矿井达产带区地震补充勘探报告和屯留井田勘探(精查)地质报告。本次勘探41个钻孔，进尺27463.79m，实测26220.55m，地震物理点20798个，获剖面长369.70km。奥灰延深孔14个，水文抽水，放水试验13个孔23层次。本次勘探工程质量优良，钻探特、甲级孔率88；煤层钻探质量优质和合格层达93；测井的甲级孔率占98；解释煤层优质层占99；地震一、二类时间剖面占89。参见图1-2地质综合柱状图。1.2.2井田煤系地层概述井田内及其外围广为第四系黄土覆盖，仅北部及西部沟谷中有二叠系上统上石盒子组，石千峰组及三叠系下统刘家沟地层出露。井田内地层从新至老有第四系(q)、三叠系下统刘家沟组(t1l)、二叠系上统石千峰组(p2sh)、二叠系上统上石盒子组(p2s)、二叠系下统下石盒子组(p1x)、二叠系下统山西组(p1s)、石炭系上统太原组(c3t)、石炭系中统本溪组(c2b)、奥陶系中统峰峰组(q2f)。其特征见表1-1。1.2.3井田地质构造及主要的地质变动矿区主构造线近南北，以褶曲为主，向斜紧密，背斜开阔，断裂较少，地层走向近南北，倾向西且略有起伏；倾角315o。表1-1 井田地层特征表地层地层代号地层厚度最小最大平均简 要 特 征系统组第四系q0139.4844.53为黄褐色含砂亚粘土夹粉砂、细砂、中砂及粗砂和砾石组成，顶部为耕植土。三叠系下统刘家沟组t1l53.38浅棕色细砂岩、粉砂岩夹紫红色泥岩二叠系上统石千峰组p2sh192上部为紫红色泥岩，夹灰色结核灰岩；中、下部为黄绿、砖红色中及粗粒砂岩上石盒子组p2s523.50470503.17上部为灰绿紫红色灰黄、灰白砂岩与泥岩互层；中部为泥岩、粉砂岩和细、中粗砂岩；下部为灰色粘土泥岩与砂岩互层下统下石盒子组p1x459.6063.57顶部为铝质泥岩，含锰、铁质；中部为中粒砂岩夹细粒砂岩，中、下部为细砂岩与泥岩互层，偶见薄煤层；底部为中粒砂岩，含菱铁质结核山西组p1s43.4064.1051.15为上部主要含煤地层，本组上部及中部为粉砂岩、中粒砂岩及砂质泥岩;中下部为3号煤层;下部为砂质泥岩及粉砂岩石炭系上统太原组c3t91.38123.4103.59下部含煤地层，岩性为泥岩、粉砂岩、砂岩、石灰岩。9、12、15-2、15-3号煤层位于本组的下部中统本溪组c2b2.5033.6012.70上部为泥岩、粉砂岩互层，中、下部粘土泥岩及砖灰色铝质泥岩，底部局部发育透镜状铁矿层奥陶系中统峰峰组q2f一般20m局部195205198.80为含煤地层之基底，上部为灰深灰色石灰岩、白云质灰岩、中部为灰色石灰岩，下部为灰色、深灰色泥质灰岩图1-2 地质综合柱状简图井田内揭露的断层共23条，其中正断层10条，逆断层13条。落差大于50m的断层有1条，5020m的断层有2条(即井田南、北边界断层)，落差小于10m的有20条。褶曲以北北东南北向为主，贯穿全井田的褶曲自西向东依次有坪村向斜、余吾背斜、余吾向斜、苏村背斜及屯留向斜。其中以西部的坪村向斜和东部的苏村背斜构成井田内煤层起伏的基本形态。另外，还有东邓向斜和墙则背斜。总之，井田地质构造简单。 1.2.4井田水文地质特征1）含水层及其水文地质特征井田内钻孔揭露的含水层为10层，其中中奥陶统峰峰组石灰岩岩溶裂隙含水层()、二叠系下统山西组3号煤顶板砂岩裂隙含水层组()、基岩风化带裂隙含水层()对建井和开采3号煤层有一定影响，第四系孔隙含水层()对立井施工有较大影响。其它5个含水层属弱含水层，对矿井开采影响甚微。对矿井施工和开采有影响的5个含水层自下而上分叙如下：(1)中奥陶统峰峰组o2f石灰岩岩溶裂隙含水层()本含水层埋藏深度为512.21m799.29m，含水层厚度平均198.8m，由灰岩、泥岩等组成。上部60m岩溶裂隙不发育，下部有串珠状小溶孔；但连通性差。结合区域和井田资料分析，井田内奥灰岩溶裂隙含水层富水性弱，水循环交替滞缓，地下水滞流或迳流不畅，但因受构造影响，局部有富水的可能。井田内奥灰延深孔除701号孔因发生孔内事故外，其余见明显含水层的钻孔水位标高均与区域水位标高一致(600m)而未见明显含水层的钻孔则水位标高差异较大。详见表12。(2)二叠系下统山西组含水层组()本含水层组为碎屑岩裂隙含水层组，包括k7()、3号煤层顶板()及k8砂岩裂隙含水层，厚4.4734.31m，平均22.23m，岩性以中、细粒砂岩为主，该含水层是3号煤层直接充水含水层。根据抽水试验及邻矿排水资料，该含水层富水性弱。(3)基岩风化带裂隙含水层()由于基岩风化程度受构造、岩性、埋藏深度及气侯等条件的影响，其富水性差异较大，裂隙发育程度也不同，厚度一般为5070m，沿绛河两岸可达150m，由于被第四系覆盖，此含水层局部具承压性，局部地段直接与第四系含水层发生水力联系或出露地表，受大气降水影响明显。邻近的常村矿井，井筒施工至本含水层时，涌水量达278m3/h。见明显含水层未见明显含水层孔号701903908110185348535853670690290611021406水位标高(m)690.51661.74656.31657.31657.69659.35658.70674.79726.78667.10693.88767.96表1-2 有关钻孔奥灰水静水位标高 (4)第四系孔隙含水层()除井田北部基岩裸露区外广泛分布，由北到南逐渐加厚，最大厚度达139.48m，平均44.53m，由粘土、砂质粘土及粗粉砂及砂砾组成。富水性由砂、砾层发育程度而定，井田内水位动态变化受大气降水影响明显。2）井田内主要隔水层(1)石炭系上统太原组底部及中统本溪组隔水层由泥岩、铝质泥岩、铁质泥岩及局部夹砂岩透镜体组成、透水性差，厚度为8.3244.45m，平均20.76m。不整合于峰峰组灰岩岩溶裂隙含水层之上，阻隔其与上覆含水层的水力联系。(2)二叠系砂岩含水层层间隔水层主要由泥岩、砂质泥岩组成，单层厚度为0.5017.22m，透水性差，呈层状分布于各含水层之间，形成平行复合结构。3）含水层的补给、迳流、排泄条件井田内除二叠、三叠系有零星出露外，其余均被第四系覆盖。第四系含水层主要接受大气降水的补给，其次是与下伏基岩风化带的相互补给，在河谷中以泉的形式排泄。基岩风化带含水层，主要接受第四系及大气降水的补给，在井田中南部第四系覆盖区具有一定承压性，沿绛河两岸可自流。煤层直接充水含水层为山西组、太原组含水层。井田内均无出露，补给条件差，且与上覆风化带、第四系含水层，下伏奥陶系中统岩溶裂隙含水层均有一定厚度的隔水层相隔，含水层组中夹数层隔水层形成平行复合结构，若无构造沟通或未遭受破坏，则各含水层相对独立，水力联系微弱。地下水运动主要以层间迳流为主，在断层或陷落柱附近，可能会与其它含水层发生水力联系。4） 矿井涌水量（1）计算范围为初期带区，开采煤层为3号煤层北至7勘探线，南至12勘探线，东为井田边界，西以经线38395000为界，面积约2.6107m2。经计算3号煤层直接充水含水层涌水量为7944.99m3/d。（2）上、下石盒子组直接充水含水层涌水量其中含水层厚度(m)采用4.00m；静止水位采用+892.34m;疏干标高采用+550m(含水层底板)；渗透系数(k)采用0.19m/d；水位高度(h)及降深(s)均为静止水位至疏干标高的距离(342.34m)。采用地下水动力学法，经计算，3号煤层上、下石盒子组直接充水含水层预计涌水量为4201.94m3/d。矿井涌水量为上述二者之和即12145.93m3/d或506.08m3/h。采用井田东部王庄矿资料进行比拟，即用该矿1987年最大排水量和开采面积资料。计算结果q=12802.86m3/d即533.45m3/h。（3）计算结果采用正常涌水量采用水文地质比拟法结果，取533m3/h，最大涌水量按800m3/h考虑。1.2.5井下岩层地温特性井田内恒温带深度约为40m，温度为9.5，略高于该地区常年平均气温 (8.9)，本井田平均地温梯度为1.8/100m，属地温正常区。1.2.6其它有益矿产1）石灰岩太原组含石灰岩39层，层位较稳定的有k2、k4、k5三层石灰岩。石灰岩厚09.45m，一般厚7.28m，1406孔采样测试其cao含量为52.34%。作为建筑材料和煅烧石灰用。2）铝质泥岩铝质泥岩主要分布在本溪组中下部。厚020.75m，一般厚6.85m。经对22个孔采样测试，al2o3含量23.2654.35%；平均36.31%。sio2含量25.2849.60%，平均40.46%。铝硅比值0.9，未达铝矿工业品位要求。但703、1104号孔铝质泥岩al2o3含量较高，其值分别为54.35%和51.42%，铝硅比值达2.15和4.4，属局部富集。3）铁矿分布在本溪组内的铁矿，多是结核状、透镜状夹于其它岩层中，厚03.90m，不稳定，经部分钻孔采样化验，fe2o3含量为34.1251.50%，平均44.59%，1059、804、1602三孔全铁含量30.7336.87%，达贫矿品位，局部富集。太原组上部的菱铁矿多呈结核状、厚度极不稳定，不具工业开采价值。 1.3煤层特征1.3.1煤层埋藏条件井田走向长13km，倾斜宽7km，面积91km2。地层走向近南北，倾向西且略有起伏；倾角315o。1.3.2煤层群特征及煤层的围岩性质自上而下的煤层特征为：3号煤层位于二叠系山西组下部，为上煤组，厚3.005.25m。一般4.5m，煤层稳定，顶板一般为泥岩，粉砂质泥岩，底板为黑色泥岩、粉砂岩，老底为中细粒砂岩。夹矸03层，一般1层，厚0.27m，属结构简单至较简单煤层。9号煤层位于石炭二叠系太原组中部k3石灰岩之上，下距12号煤层7.6235.68m，平均13.38m。煤层厚度02.07mm，平均0.52m，底板皆为泥岩。为不稳定型局部可采煤层。12号煤层位于石炭系太原组二段中部k3石灰岩之上，下距15-2号煤层24.8045.12m，平均29.9m。煤层厚度为01.95m，平均0.71m，仅在井田中部可采。顶板为泥灰岩。属不稳定型局部可采煤层。15-2号煤层位于太原组一段下部，下距15-3号煤层0.805.50m，平均2.62m，煤层仅在井田东北、东南局部可采。顶底板皆为泥岩层,属不稳定型局部可采煤层。15-3号煤层位于太原组一段下部，煤层厚度02.95m，平均1.18m，井田内分南、北两片可采，顶板为泥岩、粉砂质泥岩，底板为泥岩、炭质泥岩。该煤层属不稳定型局部可采煤层。9、12、15-2、15-3号煤层为下组煤，因其硫分较高，俗称臭煤。煤层特征见表1-3。1.3.3煤的特征(1)煤的工业分析3号煤层主要为中灰、特低硫、低磷、高发热量、高熔点灰份贫煤，仅在矿井西部边界部分为无烟煤。9号煤层为富高灰、高硫、特低磷、高熔点灰份贫煤。12号煤层为富灰、高硫、特低磷、高熔点灰份无烟煤及部分贫煤。15-2号煤层为富灰、高硫、特低磷、高熔点灰份无烟煤。15-3号煤层为富高灰、高硫、低磷、高熔点灰份无烟煤。以上9、12、15-2、15-3煤层均属中等发热量。是优良的动力用煤及化工用煤。主采煤层3号煤距9、12、15-3号煤较远，其上覆煤层1、2号煤厚度仅为0.29m和0.26m，分布极不稳定。(2)相对瓦斯涌出量根据屯留井田勘探(精查)地质报告有关瓦斯含量资料和3号煤层甲烷含量等值线图，采用抚顺煤科分院的科研成果“分源计算法预测矿井瓦斯涌出量”的计算方法，经计算屯留矿井的相对瓦斯涌出量为3.5m3/t(但在矿井的初期开采区域，矿井的相对瓦斯涌出量为2.28m3/t)。所以，屯留矿井属低瓦斯矿井。（3）煤的自燃3、9号煤层属不自燃煤层，15-2号煤层属易自燃煤层，15-3号煤层属不易自燃至易自燃煤层。（4）煤尘各煤层火焰长度在315mm之间，扑灭火焰的岩粉量为550%。各煤层煤尘均有爆炸危险性。表1-3 可采煤层特征表地层煤层编号煤层厚度m最小最大一般煤层结构层间距m最小最大平均煤层稳定程度顶底板岩性可采情况煤的容重(t/m3)顶板底板二叠系山西组p1s35.007.256简单，含夹矸13层50.4873.1261.83稳定泥岩、粉砂岩泥岩、粉砂岩全井田可采1.4石炭系太原组c3t902.070.85简单，含夹矸02层不稳定泥岩泥岩局部可采1.497.6235.6813.381201.950.71简单不稳定石灰岩泥岩局部可采1.4524.8045.1229.915-202.000.71复杂不稳定泥岩泥岩或粉砂质泥岩局部可采1.510.85.502.6215-302.951.18复杂，含夹矸13层较稳定泥岩、粉砂质泥岩泥岩或粉砂质泥岩局部可采1.502 井田开拓2.1井田境界及可采储量2.1.1井田境界山西煤田地质局114勘探队、山西煤田地质局综合普查队提交了山西省潞安矿区屯留井田勘探（精查）地质报告，报告经全国矿产储量委员会审查批准,确定的屯留矿井井田境界为：北以文王山南断层为界，南以西魏正断层西端点与坐标点（x=4015350，y=38392000）连线为界；西以经线38392000为界，东以经线38402000为界。井田走向平均长8.26km，倾斜宽平均为4.3km，面积约35.5km2。如图2-1 井田赋存状况图。图2-1 井田赋存状况图计算矿井工业储量相关规定： 根据本井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算； 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； 储量计算厚度：夹石厚度不大于0.05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； 煤层倾角不大于15时，可用煤层的伪厚度和水平投影面积计算储量；当倾角大于15时，必须以煤层的真厚度和斜面积计算储量，由于井田内的煤层平均为7，所以不考虑真厚度和斜面积。 煤层容重：3#煤层容重约为1.40。井田的主采煤层为3#煤，其硫分、灰分都符合矿井工业储量计算的相关规定。井田的平均倾角约为7，平均可采厚度4.5米。 式(2-1) 式中：矿井工业储量，万t； 井田面积，m2；煤层平均厚度；煤的平均容重，t/m3；则：zg4.535.51.40/cos7 225 mt2.1.2可采储量计算矿井可采储量时，必须要考虑以下煤柱损失： 井田境界煤柱损失； 工业广场保护煤柱； 采煤方法所产生的煤柱损失和断层煤柱损失； 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、断层煤柱损失等。表2-1 煤柱留设方法名 称留 设 方 法工业广场根据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱与压煤开采规程第72条：工业广场维护带宽度为15m井田边界边界煤柱20m大 巷大巷煤柱每侧45m1）边界煤柱留设计算边界煤柱 式(2-2)式中：边界煤柱损失量； 边界长度； 边界宽度； 煤层厚度； 煤的容重。1.40 zgl b m r=（8.26+4.3）2204.51.4 =3.17mt2）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2-2。表2-2工业场地占地面积指标井型(万)占地面积指标(公顷/10万)240及以上1.01201801.245901.59301.8注：占地指标中包括围墙内铁路站线的占地面积；井型小的取大值，井型大的取小值；在山区，占地指标可适当增加；附近矿井有选煤厂时，增加的数值为同类矿井占地面积的3040%；占地指标单位中的10万t指矿井的年产量。本矿井的井型是240万，表2-2本设计取1公顷/10万t，所以工业广场的面积需要240000。考虑到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。因此初步设定工业广场为长方形，长600，宽400。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=45。基岩的走向移动角为=73，基岩的上山移动角为=73，基岩的下山移动角为=73，地表维护带宽度取15m，采用垂直剖面法计算工业广场保护煤柱的面积。如图2-2。图2-2 垂直剖面法确定工业广场保护煤柱边界本矿井的可采煤层为3煤层，由作图法求得工业广场保护煤柱边界为梯形，上底713.25，下底740.27，垂高1030.22，面积为0.7。 式(2-3)0.74.51.44.41mt3）风井保护煤柱：本设计中只有一个风井设在井田边界，压煤计入边界保护煤柱，故不予计算保护煤柱损失储量。4）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50的断层，两侧各留50的煤柱；落差2050的断层，两侧各留30煤柱；落差1020的断层，两侧各留20煤柱；落差10的断层不留设断层煤柱。井田内揭露的大断层共3条，其中正断层2条，逆断层1条。落差大于50m的断层有1条，5020m的断层有2条，为井田南、北边界断层，计入边界保护煤柱。所以只用计算一条大于50m的断层煤柱损失。 zd= 4.350/10004.51.402 2.71 mt5）铁路煤柱留设本矿的铁路专用线及太焦铁路均不在矿区范围内，无需留设保护煤柱。6）露头防水煤柱留设本矿井主采煤层目前没有风氧化带，故不考虑煤柱留设。7）大巷及带区巷道煤柱损失取工业储量的5%计算：zh= 2255%=11.25 mt计算矿井可采储量：式(2-4)(225-21.54)0.8162.77 mt式中：矿井可采储量，；矿井工业储量，；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煤柱损失量，；带区采出率，厚煤层不小于0.75；中厚煤层不小于0.8；薄煤层小于0.85；地方小煤矿不小于0.7。表 2-3 可采储量计算表煤层工业储量(mt)回采率煤 柱 损 失(mt)断层井田境界大巷及带区斜巷工业广场合计可采储量(mt)32250.82.713.1711.254.4121.54162.772.1.3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，即二班半采煤，半班准备，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按照煤炭工业矿井设计规范规定：矿井每昼夜净提升时间16小时。这样充分考虑了矿井的富裕系数，防止矿井因提升能力不足而影响矿井的增产或改扩建。因此本矿设计每昼夜净提升时间为16小时。2）矿井年生产能力及服务年限矿井年生产能力的确定（1）由于井田面积小，煤炭储量丰富，地质构造较简单，煤层生产能力大，开采技术条件好，初步确定矿井年生产能力为240万。主要理由有以下几方面：井田储量丰富，其储量具备建设特大型矿井的物质条件。井田内地质构造简单；煤层赋存条件及开采技术条件好。主要可采的3号煤层为厚煤层且位于其它局部可采的薄煤层之上，全区稳定，结构简单，倾角平缓，适宜综合机械化开采，工作面单产能力较大。集团公司在长期的生产实践中积累了丰富的生产、管理经验，为全国第一个现代化矿务局，效率高，管理水平好，有建设和管理特大型矿井的能力。井田内煤层赋存较深，井筒深度500m以上，表土及基岩风化带较深（6098m），适当增大矿井生产能力，集中生产，减少井筒数目和井上、下工程量，有利于降低投资，提高经济效益。地质勘探确定该井田地质构造复杂程度为构造简单类。初期带区内虽然零星断层，但断裂方向单一，且呈窄条带状集中分布，因此，对于工作面布置及回采并无太大影响。屯留矿井煤炭具有良好的市场前景。目前，我国煤炭出口大幅增长；国内煤炭市场出现好转，供需两旺，价格上涨明显。（2）矿井服务年限的核算由式(2-7)计算得矿井可采储量为162.77，则矿井服务年限为 式(2-5)16277/（2401.3）52 式中：矿井的服务年限，； 矿井的可采储量， ； 矿井储量备用系数，取1.3；矿井年生产能力，万。表2-4矿井及第一开采水平设计服务年限矿井设计生产能力()矿井设计服务年限()第一开采水平设计服务年限()252545453.0及以上607030351.22.450602530202515200.450.94050202515201015经过矿井服务年限的核算，符合煤炭工业矿井设计规范之规定，因此最终确定矿井的生产能力为240万。2.2井田开拓2.2.1井田开拓的基本问题1）对井下开采有影响的地质因素（1）本井田内地质属构造简单类型，背斜、向斜间隔重复出现，构成煤层起伏形态等会对井下开采略有影响。（2）矿井为低瓦斯矿井，瓦斯易抽放，对综采工作面生产能力没有太大影响。（3）煤层赋存较深，开采深度一般为400m左右，地压的