安全工程毕业设计（论文）-谭家山一矿401采区通风系统设计及防尘系统设计.doc

湖 南 科 技 大 学毕 业 设 计（ 论 文 ）题目作者学院专业学号指导教师二一四 年 六 月 二 日湖 南 科 技 大 学毕业设计（论文）任务书 能源与安全工程学 院 安全工程 系（教研室）系（教研室）主任: （签名） 年 月 日学生姓名: xxx 学号: xxx 专业: 安全工程 1 设计（论文）题目及专题： 谭家山一矿401采区通风系统设计及防尘系统设计 2 学生设计（论文）时间：自 2014 年 3 月 12 日开始至 2014 年 6 月 4 日止3 设计（论文）所用资源和参考资料：1）谭家山一矿矿井概况；2）谭家山一矿水文地质资料；3）谭家山一矿采掘工程平面图、矿井通风系统图；4）矿井设计方面资料，如矿井通风与安全、采矿学、矿井瓦斯防治、煤炭工业设计规范：合订本（煤炭工业出版社）等；5）其他相关的煤矿安全法律法规及参考书籍、文献。4 设计（论文）应完成的主要内容：对谭家山一矿401采区进行通风系统设计，内容包括确定采区需风量，计算采区通风阻力，选择通风设备，评价采区通风难易成度。设计401采区综合防尘措施，计算区防尘用水量，进行管路设计。5 提交设计（论文）形式（设计说明与图纸或论文等）及要求：1）论文一律以word形式打印，字数应不少于20000字，格式按照湖南科技大学本科生毕业设计（论文）工作规范；2）提供的图纸包括巷道布置图、采掘工程平面图、矿井通风系统图，以及与本设计相关的其它图纸。6 发题时间： 2014 年 3 月 12 日指导教师： （签名）学 生： （签名）湖 南 科 技 大 学毕业设计（论文）指导人评语主要对学生毕业设计（论文）的工作态度，研究内容与方法，工作量，文献应用，创新性，实用性，科学性，文本（图纸）规范程度，存在的不足等进行综合评价指导人： （签名）年 月 日 指导人评定成绩： 湖 南 科 技 大 学毕业设计（论文）评阅人评语主要对学生毕业设计（论文）的文本格式、图纸规范程度，工作量，研究内容与方法，实用性与科学性，结论和存在的不足等进行综合评价评阅人： （签名）年 月 日 评阅人评定成绩： 湖 南 科 技 大 学毕业设计（论文）答辩记录日期： 学生： xxx 学号： xxx 班级： 安全矿山1班 题目： 谭家山一矿401采区通风系统设计及防尘系统设计 提交毕业设计（论文）答辩委员会下列材料：1 设计（论文）说明书共 77 页2 设计（论文）图 纸共 2 页3 指导人、评阅人评语共 2 页毕业设计（论文）答辩委员会评语：主要对学生毕业设计（论文）的研究思路，设计（论文）质量，文本图纸规范程度和对设计（论文）的介绍，回答问题情况等进行综合评价答辩委员会主任： （签名）委员： （签名）（签名）（签名）（签名） 答辩成绩： 总评成绩： 摘 要介绍了谭家山一矿矿区地理位置、气候条件、地表水系情况、井田地层、井田地质构造、煤层赋存状况、矿井储量及矿井生产现状等。一矿矿井瓦斯相对涌出量为8.42m3/t，绝对涌出量为6.5m3/min，属瓦斯矿井；煤层为自燃煤层，煤尘有爆炸危险性，煤尘爆炸指数为19.7%。401采区划分为3个区段，实行双翼开采，使用普采工艺，煤层中布置两条上山，区段平巷采用双巷布置与掘进，采区车场分别选用单侧甩车场、单向甩车绕道式中部车场和大巷装车式下部车场。保证生产能力时的回采工作面数为1个，备用工作面1个，掘进工作面2个。选用轨道上山进风，运输上山回风；工作面采用上行通风，选择U型通风方式；掘进工作面采用局部通风机压入式通风，采用YBT-18.5型局部通风机，采区总进风量为2441.2 m3/min；对各条巷道风速进行校核，符合煤矿安全规程规定。采区通风难易程度为中等。对401采区潜在的危险因素设计了防治措施，包括瓦斯爆炸灾害、火灾、水灾、粉尘灾害及顶板灾害、提升运输事故及电气事故的防治措施。对401采区进行了防尘设计，采用了煤层注水、水炮泥爆破、湿式钻眼、清洗煤帮等综合防尘措施，采区防尘用水量为35.5m3/h，可取得良好的除尘效果。关键词：谭家山一矿；通风系统设计；需风量；通风阻力；综合防尘措施 ABSTRACTThe no.1 mine of Tanjiashan is introduced roughly, the content including geographic location, climate condition, surface water system situation, geological structure of well field , coal seam occurrence condition, mine reserves, the present status of mine production and so on. Its relative methane gushing quantity is 8.42m3/t, and its absolute methane gushing quantity is 6.5m3/min. It is a gas mine. The coal seam belongs to the coal seams available to spontaneous combustion. The coal dust explosion hazard exsists and the coal dust explosion index is 19.7%. The 401 mining area is divided into three sections, using wings mining and conventional mining technique, arranging two coal rises. The mining tunnel adopts double-lane roadway layout. The district station adopts unilateral rejection yard, bypass-style middle yard and line loading type lower yard. There are 1 mining face, 1 backup mining face and 2 tunneling working face to ensure the production capacity. The rail rise is chosen as intake airway and the haulage rise is chosen as renturn airway. The working face matches the ascensional ventilation system and the U-ventilation system. Forced ventilation is applicated in heading face using local fan, and the fan type is YBT-18.5. Total air volume of the mining area is 2441.2m3/min. The result of velocity check to every roadway conforms to the coal mine safety regulation. The difficult degree of mining ventilation is middle. Measures are designed for potential risk factors of 401 mining area, including gas and dust explosion disasters, water disasters, fire disasters, dust disasters, roof disasters, the hoisting conveyance accidents and electric accidents.A dustproof design of 401 mining area is put forward, which applies comprehensive dustproof measures of coal seam water infusion, Water stemming blasting, wet drilling and cleaning coal sides and so on. The dustproof water demand is 35.5m3/h. Impactful dust removal effect would be achieved.Keywords: the no.1 mine of Tanjiashan; ventilation system design; ventilation demand; ventilation resistance; comprehensive dustproof measures湖南科技大学本科生毕业设计（论文）目 录第一章 矿井概况11.1 矿区概述11.1.1 矿区位置及交通条件11.1.2 矿区气候条件11.1.3 矿区地表水源情况11.2 井田地质21.2.1 井田地层21.2.2 井田的地质构造51.2.3 井田的水文地质条件61.3 煤层特征61.3.1 煤层埋藏条件61.3.2 煤质81.3.3 煤层其他性质91.4 矿井生产概况91.4.1 井田范围91.4.2 矿井储量101.4.3 矿井设计生产能力101.4.4 矿井生产系统及采煤方法111.5 本章小结11第二章 采区设计132.1 采区概况132.1.1 采区位置及边界范围132.1.2 采区煤层赋存情况132.1.3 煤层顶底板特征132.1.4 煤层其他情况142.1.5 采区水文地质条件142.2 采区储量、生产能力与服务年限152.2.1 采区储量152.2.2 采区生产能力162.2.3 采区服务年限162.3 采区方案设计162.3.1 采煤方法的选择162.3.2 回采工艺选择172.3.3 采区巷道布置172.3.4 采区参数确定192.3.5 采区车场202.3.6 采区硐室212.3.7 巷道及硐室参数222.4 回采工艺282.4.1 落煤282.4.2 装煤和运煤282.4.3 工作面支护282.4.4 采空区处理282.4.5 回采工作面生产技术管理282.5 采区生产系统292.5.1 运煤系统292.5.2 运料系统292.5.3 通风系统292.5.4 出矸系统292.5.5 供电及排水系统292.6 本章小结30第三章 采区通风设计313.1 采区通风系统的确定313.1.1 采区进风上山和回风上山的选择313.1.2 工作面通风方向的选择313.1.3 工作面通风方式选择323.1.4 掘进通风333.2 计算采区需风量343.2.1 采煤工作面需风量计算343.2.2 掘进工作面需风量计算363.2.3 硐室需风量计算383.2.4 其他井巷实际需要风量383.2.5 采区总需风量计算383.3 采区风量分配393.3.1 配风的原则和方法393.3.2 配风的依据393.3.3 采区风量分配表393.3.4 巷道风量计算与风速校核393.4 采区通风系统图413.5 采区通风阻力计算413.5.1 采区通风总阻力的计算原则413.5.2 采区通风总阻力的计算方法413.5.3 采区通风阻力计算423.5.4 采区通风难易程度443.6 本章小结44第四章 采区安全措施464.1 瓦斯灾害防治464.1.1 瓦斯灾害防治相关规定464.1.2 401采区瓦斯涌出状况464.1.3 防治煤层瓦斯爆炸的措施464.2 粉尘灾害防治474.2.1 粉尘情况474.2.2 综合防尘技术措施484.2.3 预防粉尘爆炸措施494.3 火灾防治494.3.1 外因火灾的预防措施：494.3.2 煤层自燃的预防措施：494.3.3 发生火灾采取的措施504.4 水害防治514.5 其他灾害防治524.5.1 提升系统524.5.2 斜井和平巷运输524.5.3 电气安全534.5.4 顶板灾害的防治及装备544.6 安全监测监控544.6.1 回采工作面544.6.2 掘进工作面554.6.3 矿井抽风机554.6.4 水泵房554.6.5 连接设备554.7 本章小结55专题 401采区防尘系统设计57第一章 401采区概况58第二章 采区综合防尘措施592.1 煤层注水592.2 运输转载防尘措施592.3 采煤机喷雾降尘措施612.4 掘进工作面防尘措施612.5 巷道除尘措施612.6 隔绝煤尘爆炸传播措施632.7 个体防护64第三章 水源与供水形式的选择663.1 矿井洒水的水质要求663.2 供水水源选择663.3 防尘供水形式的选择66第四章 防尘洒水管网系统及用水量计算684.1 管网布置形式及选择684.2 采区防尘用水量68第五章 供水管路734.1 管路选型734.2 管网的减压措施734.3 管路布置和安装要求74参考文献75致 谢76附 录77-IV-第一章 矿井概况1.1 矿区概述1.1.1 矿区位置及交通条件湘潭矿业集团有限公司一矿（以下简称一矿）位于湖南省湘潭县谭家山镇榜塘村。矿山范围地理坐标：东经112 59301130207，北纬273840273930。矿山距谭家山镇约1km，有水泥公路与谭家山镇相连，矿区距湘黔铁路湘潭东站28km，北东距株洲市区40km。矿区专用公路6km西接107国道，东9km连京珠高速公路，矿山至京广铁路三门站仅12km。交通十分便利，如图1.1所示。图1.1 一矿地理位置图1.1.2 矿区气候条件矿区处于低纬度地带，属于亚热带季风湿润气候区，矿区内日照时间及无霜期长，早晚温度低、湿度大，年最高气温在每年的7、8月份，最低气温在每年的12月份至次年的2月，年平均气温在1718。降雨量集中在每年的48月，年平均降雨量为17002000mm。 1.1.3 矿区地表水源情况矿区内地表水系不发育，但用于农田灌溉的小池塘却星罗棋布，另在锁龙桥、土地庙和榜塘等地有三条小沟溪。矿井范围内地表一般坡度较缓，无大的水体和迳流，且迳流条件较好。地面山塘、溪沟等由于开采产生的冒落裂隙带，对井下水补给有一定影响，如地表塌陷等。但随着开采巷道的不断延深和地面环境的全面治理恢复，目前地表水对井下开采的影响已很小。1.2 井田地质1.2.1 井田地层该矿范围内主要出露二叠、早三叠世及侏罗、白垩纪地层。出露的含煤地层，岩层走向北西，倾角50 70 。各组之间假整合整合接触，其中龙潭组（P2l）是含煤层位。矿区地层由老至新描述如下：（1）下二叠统茅口组（P1m）在谭家山矿区，按岩性可分三段，总厚度约550m。下段：深灰灰黑色泥岩、钙质泥岩，夹透镜状泥灰岩。产菊石。厚度为2060m。中段：灰白及灰色薄中厚层状硅质岩、硅质砂岩、含锰质灰岩。硅质岩常见黑白相间之细绞构造。产蜓科化石。厚度约400m。上段：底部为灰黑色泥炭岩夹泥岩，局部呈互层状，夹薄层或透镜状硅质灰岩。中部为硅质灰岩、灰岩，夹硅质岩或含燧石结核，产蜓科、腕足类及海百合茎化石。顶部为灰灰黑色硅质灰岩、灰岩，富产蜓科化石。夹泥岩、泥质类岩及薄层硅质岩，局部夹炭质泥岩或薄煤层（在探槽、钻孔、生产矿井坑道中都曾见到）。厚度为90m左右。（2）上二叠统龙潭组（P3l）岩性主要由过渡相型的泻湖相、沙洲沙坝相和滨海平原沼泽相、泥灰沼泽相的灰深灰色砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层所组成，局部夹泥灰岩、硅质灰岩、硅质岩之薄层，含煤层12层，可采或局部可采者3层，含煤系数为5.4%，煤系总厚度57.66151.57m，平均厚87.9m。经对比、分析，谭家山矿区龙潭组岩性大致可划分为三段：下段由砂岩、泥岩、煤层组成，为谭家山矿区内分布普遍的主要含煤段，含3层可采或局部可采之煤层。中段为灰色中粒砂岩，深灰色粉砂岩、砂质泥岩、灰黑色泥岩及煤层，含菱铁矿结核，产植物化石。含煤6层（16煤层），仅个别煤层偶有可采煤厚点。泥岩中产少量瓣鳃类化石。各岩层均不稳定，层厚及岩性有较大变化。上段为灰黑色泥岩，产腕足类、瓣鳃类、海百合茎等化石及含大量菱铁矿和黄铁矿结核，偶含钙质结核。其下部瓣鳃类化石增多。上部有时夹薄层钙质泥岩，泥岩岩或偶夹硅质灰岩。产腕足类化石。该段在矿区普遍存在，但厚度变化较大，为5.4036.5m，一般在20m左右，是一套海进相序沉积，与上覆长兴组呈整合接触。（3）上二叠统长兴组（P3c）在潭家山矿区长兴组一般由三部分组成。其厚度变化较大，基本上从矿区中心分别向南、北减薄。部厚度74.30360m左右。下部：灰色、深灰色厚层状隐晶质硅质灰岩。裂隙发育，方解石脉充填，较坚硬。与龙潭组接触处，常为黑灰色薄至中厚层状泥灰岩或黑色、灰色钙质泥岩，有时为灰色、黑灰色粗结晶灰岩。产瓣鳃、腕足及海百合茎化石。厚度约35m。中部：淡黄色、灰白色或深灰色硅质岩，一般呈现薄层状，局部夹少量极薄层硅质泥岩。厚度一般95m左右。上部：灰黑色硅质灰岩，含燧石结核，方解石脉发育。偶夹薄层硅质泥灰岩。邻近中部硅质岩处，夹青灰色硅质泥岩。厚度一般30m左右。（4）下三叠统大冶组（T1d）分布于矿山中部，呈南西北东向条带状出露。构成谭家山向斜核部，至矿区东端，被下侏罗统及白垩系覆盖。历受剥蚀，保存不完整，最大可见厚度162.84m。下部岩性为灰色、深灰色泥质类岩，夹少许泥岩，节理发育，常为粘土及方解石脉充填，裂隙溶蚀现象颇多。中部为灰黄色薄中厚层状泥灰岩，夹灰岩薄层，并夹一层角砾状灰岩，上部为青灰色厚层状或薄层状灰岩。（5）侏罗系下统（J1）上、下部为杂色、暗红色或黑色泥岩及灰黑色含细云母片砂岩，夹煤一层。泥岩含煤线、角砾及植物化石碎片，中部为白色、灰白色厚层硅质角砾岩、砾岩。最大厚度约105m。（6）下白垩统戴家坪组（K1d）分布于矿区东部，为矿山地表主要地层，岩性为紫红色钙质泥岩及粉砂质泥岩。区域厚558.7m。地质综合柱状图如图1.2所示。图1.2 地质综合柱状图1.2.2 井田的地质构造矿区内构造主要由谭家山向斜之北东翼及多条性质不同的断层所构成。其中，断层在矿区西部较为密集，北部及东部次之，它们除少数外，大都斜交切割贯穿谭家山向斜，对煤层产生破坏作用。（1）褶曲主要为谭家山向斜。该向斜是一井田内的主体构造，它在井田西端锁龙桥一带翘起封闭。往东，大致呈轴向北65 方向倾伏、延展。至谭家老屋南、北以东，被白垩纪地层覆盖。从15勘探线东去，转呈轴向北55 50 东方向继续延伸。但因地层受到剥蚀破坏，致使龙潭组及上覆地层保存不完整。至龙岩寺冲东侧，各煤层均于-600m水平以下呈狭长条带状赋存。该向斜再往东去的延展情况不明，已控制地段总长约9.5km。向斜轴面一般近于直立或略向北西倾斜，两翼稍显不对称。枢纽由西部向斜封闭端向北东倾斜，至3勘探线急剧加深。往北东变化缓慢，呈波状起伏。由于核部下陷较深，翼部岩层倾斜急陡，加之两翼间的宽度不大（平均仅达0.85km），致使向斜呈近“V”字形的狭长条带状较紧密褶曲形态。向斜核部主要出露为大冶组，往两翼依次有长兴组、龙潭组及茅口组岩层分布。岩层走向大致与向斜轴向平行，一般多为急倾斜产状，两翼沿走向或倾向均局部呈现不同幅度的波状起伏，并形成一些小的次级向、背斜构造。向斜北翼岩层倾斜一般较南翼稍陡。据煤矿开采资料，煤层产状主要变化区间为66 70 ，近地表相对较缓。向斜南翼岩层一般均向北北西倾斜，但沿走向及倾斜方向倾角均有变化，尤以沿倾向较为显著。各勘探线一般均在浅部垂深150m以上倾角小40 ，往深部逐渐增大至50 70 。其中，910勘探线增大为65 75 ，至13勘探线更增大为72 75 ，14勘探线几趋于直立。（2）断裂影响该矿的主要断裂有F1、F3、F4、F10断裂。它们斜截谭家山向斜，使7、10、12煤层多处不连续，并在48勘探线中深部大范围内缺失，降低了井田煤炭资源的经济价值，亦给煤炭资源开采带来了一定困难。F1断裂：位于一矿西侧。区域延伸4.3km。呈近北东向展布。断层面一般向南东或南南东倾斜，仅8勘探线以东受F3逆断层切割的影响，倒转向北西倾斜。变化急速，在8勘探线减至95m。地层间接触关系反映出断层属正断层性质。F3断裂：呈北东向分布于一矿912勘探线区域间，长约2km，有0m南石门、-60m西北石门、-60m西大巷、+8m、-20m北石门穿过。断层倾向南东，倾角50 74 ，落差40229m。地层间接触关系反映出断层属逆断层性质。F4断层：又称金盆洲平移断层。见于矿部东侧，呈北北东向延展，长约1.5km，斜切含煤向斜，造成7、10、12煤层沿近南北向错移。断层面北西西倾斜，倾角7087 ，一般80 。地表呈现西盘及东盘各地层均依次分别向南西及北东方向位移错开，深部有该矿巷道及CK67、1001孔控制，经地层对比确认断层为平移性质，断距40160m。F10断裂：该断层未切割白垩系，为其覆盖，构成隐伏断层。经勘探工程控制，断层西起付家一带，往东经1416勘探线呈北东45 方向延伸，至龙岩寺冲东侧，延伸情况不明，全长大于2.3km。在1403及1501-1孔内，均见龙潭组逆覆于长兴组之上，呈断层接触，断面倾向减小，17勘探线减至98m。综上所述，一矿矿山范围内构造复杂程度总体上为中等类型。1.2.3 井田的水文地质条件对矿井充水有直接影响的地下水含水层为底板茅口组上段灰岩和顶板长兴组硅质岩、灰岩。顶板长兴组硅质岩、灰岩底部距12煤只有60m左右，顶部隔水层厚度较小，经计算，回采工作面顶板冒落带的高度可能波及该含水层。因此，随着开采冒落，将可能形成煤层顶板间接充水。底板茅口灰岩属裂隙岩溶发育的强承压含水层，距12煤层底板仅01.2m，为底板直接充水的含水层。茅口灰岩岩溶对矿井开采有着极大的影响，采掘工作面至其附近时有突水的危险。矿井范围内孔隙和断层裂隙发育，储水构造广泛，这些方面对矿井生产也有一定影响。由于该矿区小煤窑开采历史较长，乡镇小煤矿较多，特别是中部开采水平比小煤矿低，且距小煤窑较近，小煤矿有意无意挖通该矿放水，故邻近煤矿和小煤窑的采空区及一些报废巷道积水，通过小煤矿工作面直接或通过溶洞、工作面顶板等与之导通，从而对矿井开采产生较大的威胁和影响。矿井区内断层不发育，各断层的导水性受其两盘地层含水性的控制。F1、F3主要影响矿井西部和浅部。据探采资料，当两盘均为不含水地层时，不仅在揭露断层的钻孔中，断层带均不漏水，其中塑性岩层的岩芯常有挤压蠕变现象。井下巷道在煤组岩层中于不同水平穿过断层时，也均无水。因此断层不具导水性。F4断层切割了各含水层，具有一定的导水性，巷道施工中必须防止断层带突水。总体上，断层水对采矿影响不大。1.3 煤层特征1.3.1 煤层埋藏条件一般可采煤层为谭家山含煤向斜东部北翼的7、10及12煤层。据717号勘探线钻孔资料及井下见煤工程煤层出露情况，一矿井范围内7、10及12煤层倾角较大，倾角变化范围60 72 ，-450m水平以上向低值变化，向下至-650m水平仍然达70 左右；该矿范围内各煤层均较稳定，煤层厚度变化也不大，厚度多在13m之间；结构相对简单。兹将7、10及12煤层的赋存及变化情况分述如下：（1）7煤层该煤层位于龙潭组下段上部，距10煤层平均15.3m，煤层厚度0.62.15m，矿井平均厚度1.38m。为一矿主采煤层之一。煤层偶含夹矸12层，个别为56层，夹矸厚一般小于0.3m，以泥岩为主。煤层顶板为黑色泥岩，有时为灰质泥岩或局部为粘土质泥岩，厚度平均为4.5m。一般含菱铁矿结核，性软，易风化，无论遇水或干燥均易膨胀或受缩，常呈鳞片状。其上老顶为中粒砂岩。底板为灰黑色泥岩，有时为炭质泥岩，常夹细砂岩。平均层厚为5.0m。一般质软、易碎，遇水膨胀，有底鼓再现。（2）10煤层该煤层位于龙潭组下段中下部，距12煤层1022m，矿区煤层厚度一般04.03m，平均1.3m。据一矿开采资料，本煤层厚度为0.521.93m，矿井平均厚度1.01m，总体上不稳定，向深部趋于变厚、变得较稳定。煤层结构较简单，含不稳定之夹矸层，夹矸以泥岩为主，偶为炭质泥岩、粉砂质泥岩或粉砂岩。煤层顶、底板一般均为灰黑色泥岩。但底板泥岩厚度不大，局部因变薄尖灭面使煤层复于浅灰、绿灰色中粒砂岩之上。煤层伪顶为粘土岩或炭质泥岩，厚度极薄，其上为黑色泥岩。其上老顶为细砂岩和粉砂岩。底板常为泥岩或直接为砂质泥岩。平均厚为1.4m。有时直接底板为砂岩，该灰岩局部孔隙较大，渗水，节理发育，易发生底鼓现象。煤层结构简单，一般含不稳定夹矸01层，夹矸单层厚一般小于0.10m，以泥岩为主，偶为炭质泥岩、粉砂质泥岩或粉砂岩。（3）12煤层位于龙潭组底部，距茅口组顶部剥蚀面05m，一般0.5m左右。煤层厚0.214.77m，一般2.662.8m，平均2.58m。具分叉、尖灭现象，属较复杂复杂的煤层结构。含夹矸06层，一般23层，不易逐层对比，夹矸单层厚度一般0.010.4m。含夹矸06层，一般23层，不易逐层对比，夹矸单层厚度一般0.010.4m。夹矸主要为泥岩，有时为炭质泥岩，仅偶为硅质灰岩或硅质岩透镜体。煤层底板一般均为浅灰、灰色粘土岩，厚度极薄，对开采影响不大。其下伏为茅口组顶部的硅质灰岩或含硅质的泥灰岩、泥质灰岩。因受风化和地下水溶蚀，以及遭受构造作用，一般极易破碎成大小不等的碎块或粉末，俗名称为“流沙层”。一般含水丰富，透水性极强，在-20m水平以上分布较为普遍。遇水易流动并产生底鼓现象，压力很大。不遇水时也易膨胀而发生底鼓现象，压力也很大。往下随着深度的增加，因受风化的程度减弱，该层厚度渐薄，逐为完整的硅质灰岩和含硅质泥灰岩。此时压力较小，稳定。顶板主要为灰黑、黑色富产瓣鳃类化石的泥岩，仅矿区西部其下段含炭成份较高，有时与暗煤呈渐变。往东这种变化更趋明显。局部薄层硅质岩直接覆于煤层之上。泥岩吸水性强，遇水软化，且易风化而坍塌。由于节理发育岩石易碎，采煤时常与煤层一齐垮落，增加煤的灰分。其上老顶为中粒砂岩。该两岩层的平均总厚度为12.7m。1.3.2 煤质（1）煤的物理性质及结构7煤层：为黑色半亮型煤，个别为半暗型煤，条痕一般为褐黑色，个别为黑色。断口呈不规则状，硬度12 ，很松散，常成粉末状，具条带状结构。黄铁矿极少，呈结核状及浸染状。据谭家山矿区资料，第7煤层显微鉴定其煤岩透明基质含量一般为0.4%，个别为1020%，主要有石英碎屑、方解石碎屑、方解石、粘土、云母、黄铁矿等。煤岩成份以亮煤为主，暗煤次之，丝炭少量，具条带状或均匀状显微结构。10煤层：为黑色光亮型煤，个别为半暗型煤，条痕褐黑色，个别为黑色。断口呈贝壳状，性脆，具块状或条带状结构。煤层成分以亮煤为主，暗煤，丝炭次之，偶有镜煤。黄铁矿含量少，呈浸染状。据谭家山矿区资料，第10煤层显微鉴定其透明基质含量88.1360%，不透明基质含量3011.68%，丝炭少于30%，矿物质含量0.688.02%。矿物有石英碎屑、粘土、方解石、黄铁矿、云母、髓石等，多为同生，较难洗选。亮煤一般以煤层顶、底部较多，暗煤则多分布于煤层中部。12煤层：为黑色及暗黑色半亮型煤，个别为光亮型或半暗型煤，条痕显褐黑色，断口呈片状或粒状，松软、易碎。具条带状结构，垂直层面的节理发育。煤岩成份以亮煤为主，次为暗煤，丝炭、镜煤极少。黄铁矿含量较多，以浸染状为主。一般亮煤往煤层中下部愈多，暗煤多分布在煤层中上部。据谭家山矿区资料，第12煤层显微鉴定其透明基质含量为89.1270%，不透明基质含量为302.71%，丝炭仅百分之几。矿物含量最高达14.7%，一般为11.2615.01%，矿物有黄铁矿、石英碎屑、粘土、髓石、方解石、云母等，常随暗煤增加而增多。（2）煤的化学性质及煤类据谭家山矿区各勘探线样品及生产勘探取样化学分析结果，其煤质和煤类如下：7煤层：化学分析其原煤灰份为5.8816.36%，一般平均为9.75%，近60%的样品小于10%；原煤全硫0.360.84%，一般平均为0.57%。磷分一般0.0050.069%，平均0.0474%；干燥基发热量平均值31.6MJ/kg。一般属低灰、低硫、低磷、特高热值煤。10煤层：化学分析其原煤灰份为0.482.35%，一般平均为0.84%，磷分一般0.0040.085%，平均0.059%；原煤灰分一般平均为17.7%。干燥基发热量平均值29.6MJ/kg。一般属低中灰、低硫、中磷、特高热值煤。12煤层：化学分析其原煤（亮煤）全硫为1.282.58%，精煤全硫为1.292.19%，一般平均为1.77%；磷分一般0.0040.085%，平均0.039%；原煤灰分12.7822.46%，一般平均为13.66%；干燥基发热量平均值29.8MJ/kg。一般属低中灰、中硫、低磷、特高热值煤。煤层之变质程度属焦煤阶段，凝胶化作用甚强。（3）煤层容重依据以往煤层容重样品测试结果，各煤层容重稍有差异，7煤为1.21t/m3，10煤为1.39 t/m3、12煤为1.36 t/m3。（4）煤工业牌号及利用方向依据矿井采煤分析样品的测试结果，7、10、12煤层的精煤可燃基挥发分及胶质层厚度的一般值，约在18.3422.52%及1421m/m之间。按照我国煤的分类方案的规定，本区煤类总体上均属焦煤（JM）牌号。1.3.3 煤层其他性质矿井自投产以来，每年79月间定期进行了瓦斯鉴定工作。2009年700m瓦斯鉴定结果为：矿井瓦斯相对涌出量为8.42m3/t，绝对涌出量为6.73m3/min，属瓦斯矿井。在-600m水平煤层取样经湖南省煤矿煤尘爆炸检验站鉴定，煤尘爆炸指数为19.7%，认定其有煤尘爆炸危险性。火焰长度为80mm，抑制煤尘爆炸最低岩粉量为80%。虽然矿山开采至今无煤尘爆炸事故的记载，但开采中，仍应采取强有力的安全措施，注意通风排尘、防爆。在-600m水平煤层取样经湖南煤炭质量监督检测站（煤）字2002第124号鉴定为“自燃”煤层。矿区地温及地温梯度处于正常范围。对煤矿的开采没有影响。该矿井没有冲击地压现象，由于煤层顶板均为一级，随开采放顶而垮落，一般不会出现大面积垮落而发生冲击地压。根据湖南省煤炭工业厅湘煤行（2005）284号文，该矿煤层为自燃煤层，煤尘有爆炸危险性。煤层情况一览表见表1.1。表1.1 煤层情况一览表煤层煤层厚度矿井开采情况煤层结构煤 层稳定性视密度层间距70.62.15m局部开采简单不稳定1.21t/m3100.521.93未采复杂不稳定1.39t/m38.514.5m120.214.77开采复杂较稳定1.36t/m328.345.8m1.4 矿井生产概况1.4.1 井田范围该矿2004年10月29日湖南省国土资源厅核发的中华人民共和国采矿许可证（证号：4300000420319），矿山范围面积1.453km2，矿区红线范围包括7线至14勘探线的向斜北翼以及1417线的向斜南翼西端，各拐点地理直角坐标及采深规定见表1.2。表1.2 矿井坐标表拐点号拐点坐标拐点号拐点坐标XYXY230594503840032093061025384030603306010038400941103061135384032804306004638400975173060920384033805306013538401090183060770384032006305994538401190开采深度标高由-331m-900m73060150384018808306030038401930103061135384032809306102538403060113061240384034801830607703840320016306106038403550193060560384029401730609203840338038306051538402840开采深度标高由-381m-900m37306002538401825363059825384017451130612403840348035305946038400875123061980384046253430592503840042513306187538404690143060940384038101530611603840367516306106038403550开采深度标高由-241m-900m开采深度标高由-361m-900m1.4.2 矿井储量根据该矿提交的湖南省湘潭县谭家山矿区一井田一矿保有资源储量核实报告，该矿2010年末-775水平以下保有资源储量（122b）：7煤层为259万吨，10煤层为222万吨，12煤层为619万吨t，合计1100万吨。截止2010年，矿井表内平衡储量为3409万吨，其中工业储量 3409万吨，远景储量859万吨，可采储量2557万吨，详见表1.3。表1.3 2010年末矿井分水平保有储量水平名称煤 层储 量工业储量可采储量备注现生产水平12煤335335251775水平10、7煤5050375小计835835626延深水平85012煤61961946410、7煤48148136小计110110825深部水平92512煤44544533410、7煤414414311小计859859644总计12煤1399139910491.4.3 矿井设计生产能力该矿井原为小煤窑，1958年后陆续改造扩建，1963年已达到10万吨/年生产能力，1986年进行技术改造和水平延深，设计生产能力达到15万吨/年，近几年由于公司加大投入，对矿井生产系统进行了改造和完善，现实际生产能力在26万吨/年左右，属于小型矿井。1.4.4 矿井生产系统及采煤方法该矿采用底板斜井开拓，主斜井井口标高+111.51m，落底标高-260m，坡度28度；副斜井井口标高+113.21m，落底标高-260m，坡度28度；东风井井口标高+75.0m，井底标高-60.0m，坡度35度。主、风、副井已构成了生产系统。该矿主采12煤，局部可采7、10煤，现主要生产水平为-775m水平，预计3年左右可采完，目前正准备延深-775m-850m水平。该矿用电均来自湘潭矿业公司35kV区域变电所，35kV区域变电所6kV 三段母线3个回路向一矿6kV变电所供电。主电源线路2个回路为LGJ-120，1个回路为LGJ-185带电备用线路，每1条回路线路长2.8km。3条回路采用分列运行。供电安全可靠。主提升由2.5m绞车提升，由1t矿车装载，2.5吨的电机车运输。该矿井通风系统为对角式，风井分别安装了FBODZ17和BD-II-6:14型对旋轴流式抽风机通风，主扇工作方式是抽出式，矿井总进风量为3349m3/min。该矿分七个水平开采，开采标高为0925m。第一四水平为了260-700 m水平，第五水平（现生产水平）为775m，第六水平（延深水平）为-775 m 850m，第七水平（深部水平）为925m，斜井提升，架线式电机车运输，中央式通风，配备3台200D436及2台450D水泵及3趟排水管路。矿井涌水量的大小与季节性变化极为明显，每年39月份为雨季涌水量较大，10月至次年2月为旱季，涌水量偏小。目前生产水平最大涌水量为553m3/h，最小涌水量为413 m3/h。平均涌水量513m3/h。巷道布置方式采用斜井多水平集中运输大巷中央石门的开拓布置方式。采煤工作面采用钢性掩护支架长壁采煤法和平板掩护支架采煤法及水平分层采煤法，岩巷为裸体支护，部分采用锚网喷支护和砌碹支护。1.5 本章小结本章主要对本设计采区所属矿井作了大致介绍，内容包括矿区地理位置、气候条件、地表水系情况、井田地层、井田地质构造、煤层赋存状况、矿井储量及矿井生产现状等。一矿矿区交通便利，年平均降雨量为17002000mm，地表水对井下开采的影响很小，小煤窑积水对矿井开采有较大影响；矿区内构造主要由谭家山向斜之北东翼及多条性质不同的断层所构成。其中，断层在矿区西部较为密集，北部及东部次之，它们除少数外，大都斜交切割贯穿谭家山向斜，对煤层产生破坏作用；一般可采煤层为谭家山含煤向斜东部北翼的7、10及12煤层。据717号勘探线钻孔资料及井下见煤工程煤层出露情况，一矿井范围内7、10及12煤层倾角较大，倾角变化范围6072，-450m水平以上向低值变化，向下至-650m水平仍然达70左右；该矿范围内各煤层均较稳定，煤层厚度变化也不大，厚度多在13m之间，结构相对简单；矿井瓦斯相对涌出量为8.42m3/t，绝对涌出量为6.5m3/min，属瓦斯矿井；煤层为自燃煤层，煤尘有爆炸危险性，煤尘爆炸性指数为19.7%；矿区地温及地温梯度处于正常范围；矿井没有冲击地压现象；该矿井年设计生产能力为26万吨/年，巷道布置方式采用斜井多水平集中运输大巷中央石门的开拓布置方式。通风系统为对角式，风井分别安装了FBODZ:17和BD-II-6:14型对旋轴流式抽风机通风，主扇工作方式是抽出式，矿井总进风量为3349m3/min。第二章 采区设计2.1 采区概况2.1.1 采区位置及边界范围本设计采区为401采区，位于井田的西部，上界-350m，下界-550m采区走向长度为750m-1050m，平均900m；倾斜长度为349m-426m，平均388m；水平投影面积大约为0.28km2。采区边界范围各拐点坐标如表2.1。表2.1 采区拐点坐标拐点号XY1384080030598292384013330598993384010730598004384088830597322.1.2 采区煤层赋存情况本采区可开采煤层只有一层，为12煤层，通过地质资料