安全工程毕业设计（论文）-新阳矿1.5Mta新井通风安全设计【全套图纸】.doc

中 国 矿 业 大 学本科生毕业论文姓 名： 学 号： 21096221 学 院： 应用技术学院 专 业： 安全工程 论文题目： 新阳矿1.5Mt/a新井通风安全设计 专 题： U型通风条件下采空区流场模拟实验研究 指导教师： 职 称： 讲师 2013 年 6 月 徐州中国矿业大学毕业论文任务书学院 应用技术学院 专业年级 安全09-1班 学生姓名 任务下达日期：2013年 2 月 20 日毕业论文日期：2013 年 3 月25日 至2013年6月1日毕业论文题目：新阳矿1.5Mt/a新井通风安全设计毕业论文专题题目：U型通风条件下采空区流场模拟实验研究毕业论文主要内容和要求： 毕业设计由一般部分、专题部分和翻译部分三部分组成。 一般部分：题目为新阳煤矿1.5Mt/a新井通风安全设计。主要包括井田概述及地质特征，井田开拓，采煤方法及带区巷道布置，矿井通风，矿井安全技术措施。 专题部分：U型通风条件下采空区流场模拟实验研究 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：题目为Optimization of ventilation system using ventilation network analysis. 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）：全套图纸，加153893706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。一般部分一般部分为新阳煤矿1.5Mt/a新井通风安全设计，其内容共分为五部分：1、 矿井概况：本矿位于山西省吕梁市孝义市辖区，矿井总面积是7.5km2，矿井主采煤层是9#、10#、11#煤层，平均厚度9.83m。平均倾角是8，为近水平煤层。相对瓦斯涌出量3.40m3/t，绝对瓦斯涌出量2.28m3/min，因此本矿为低瓦斯矿。2、 井田开拓：矿井的工业储量为16041.26万t，可采储量为10858.46万t，矿井服务年限为52年，符合国家要求。通过经济技术比较确定矿井开拓方式为双立井单水平开拓。3、 采煤方法及带区巷道布置：本矿井田内大部分采用带区式准备，在井田南部采用采区式准备。综合机械化放顶煤采煤工艺，综采面长120m，工作制为“三八制”，每班进3刀，每刀进尺0.6m，日进3.6m，经过验算一个工作面能够达产。4、 矿井通风：矿井通风方式确定为中央并列式，工作面采用“U”型通风，掘进工作面用局部通风机压入式通风。通过计算矿井需风量和矿井通风阻力选择2K58No.30矿用轴流式通风机，矿井用反风道反风，每年反风演习一次。5、 矿井安全技术措施：新阳煤矿属于低瓦斯矿井，但有煤自燃倾向，所以针对煤自燃选择了一些措施，并简单阐述。专题部分针对“U”型通风条件下采空区流场进行了实验与研究。翻译部分Optimization of ventilation system using ventilation network analysis.关键词：新阳煤矿； 新井设计； 通风； 安全ABSTRACTThe design consists of three parts: the general part of the thematic segment and translation section.General sectionGenerally part of the new Yang coal mine 1.5Mt / a new well ventilated safety design, its content is divided into five parts:Mine Overview: The mine is located in Xiaoyi City, Shanxi Province, Luliang City area, the total area of the mine is 7.5km2, mine main coal seam is 9 #, 10 #, 11 # coal seam, average thickness of 9.83m. The average dip is 8, is nearly horizontal seams. Relative gas emission 3.40m3 / t, absolute gas emission 2.28m3/min, so the ore as low gas mine.Ida explore: mine industrial reserves 160,412,600 t, recoverable reserves of 108 584 600 t, mine life of 52 years, in line with national requirements. Determined through economic and technical comparison for dual shaft mine development methods to develop a single level.Mining method and stripe roadway layout: This is mostly within the mine field type band prepared using the mining area in southern Ida-style preparation. Mechanized top coal caving mining technology, mechanized mining face length 120m, work system as 3-8 system, the class into three knives, each knife footage 0.6m, Nisshin 3.6m, after checking a face capable of production.Ventilation: Ventilation otherwise identified as the central parallel, face using U shaped ventilation, with local fans heading face with forced ventilation. By calculating the mine and mine ventilation air volume required to select resistance axial fan 2K58No.30 mine, mine counter-duct with anti-air, anti-air drills once a year.Mine Safety Technical measures: Xin Yang coal mine is a low gas mine, but there is tendency to spontaneous combustion of coal, so coal spontaneous choice for a number of measures, and briefly described.Thematic segmentFor U shaped ventilation goaf flow field experiments and research.Translation sectionOptimization of ventilation system using ventilation network analysis.Keywords：new Yang coal mine; Arai design; ventilation; safe目 录一般部分：目 录11 矿井概述及井田地质特征11.1矿井概况11.1.1交通位置11.1.2地形地貌21.1.3气候条件21.1.4水文与地震21.1.5水源及电源21.2井田地质特征31.2.1地层、煤系地层概述31.2.2地质构造41.2.3 水文地质41.3 煤层特征51.3.1煤层的埋藏特征51.3.2煤层51.3.3煤层及围岩性质61.3.4煤质71.3.5 瓦斯、煤尘和煤的自燃92 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 矿井储量142.1.3 矿井设计生产能力及服务年限172.2 井田开拓182.2.1 井田开拓的基本问题182.2.2 矿井基本巷道242.2.3 大巷运输设备选择312.2.4 矿井提升343 采煤方法及带区巷道布置363.1煤层的地质特征363.1.1煤层埋藏条件363.1.2地质情况363.2带区巷道布置及生产系统363.2.1带区准备方式的确定363.2.2带区数目及位置373.2.3带区巷道布置373.2.4带区主要生产系统373.2.5带区主要硐室373.2.6确定带区生产能力和采出率383.3采煤方法393.3.1带区煤层特征及地质条件393.3.2采煤工艺方式403.3.3回采巷道布置514 矿井通风534.1矿井通风系统选择534.1.1选择矿井通风系统的原则534.1.2矿井主要通风机工作方法的确定544.1.3确定矿井的通风方式544.2带区通风574.2.1带区通风系统的要求574.2.2工作面通风方式的选择574.2.3工作面风流方向的选择584.2.4通风构筑物594.2.5回采工作面风量604.2.6带区通风系统的评价614.3掘进通风624.3.1掘进通风方式的确定624.3.2掘进工作面所需风量计算634.3.3掘进工作面设备选择644.3.4掘进通风技术管理和安全措施664.4矿井总风量674.4.1风量计算的原则和方法674.4.2确定矿井总风量684.4.3矿井风量分配694.5矿井通风阻力714.5.1矿井通风阻力计算原则714.5.2矿井通风容易时期和困难时期路线的确定714.5.3矿井通风容易和困难时期的通风网路图及立体图724.5.4容易和困难时期阻力计算764.5.5矿井总风阻及总等积孔的计算784.6矿井主要通风机选型794.6.1主要风机选型原则794.6.2矿井主扇静风压与工作风量794.6.3主要通风机实际工况点确定814.6.4电动机选型834.6.5矿井主要通风设备的配置及要求844.7矿井反风措施及装置854.7.1矿井反风的目的及意义854.7.2主扇的附属装置854.7.3通风机房布置图874.8概算矿井通风费用874.8.1电费874.8.2设备折旧费884.8.3材料消耗费884.8.4通风工作人员工资费用884.8.5专为通风服务的井巷工程折旧费和维护费及其他费用884.8.6矿井的吨煤通风费用895 矿井安全技术措施905.1、防止煤层自燃的重要性905.2、煤自燃国内外研究现状905.3、综放面防灭火技术研究现状905.4、煤自然925.4.1、煤自然发火过程概述925.4.2、影响煤层自然发火的因素935.5、新阳煤矿的基本情况955.5.1、预防自然发火的综合措施955.5.2、自然发火早期预测975.5.3、综放工作面自然发火综合防治技术98专题部分：U型通风条件下 采空区流场模拟实验研究100翻译部分：英文原文122中文译文127参考文献：130致 谢131一般部分 中国矿业大学2013届本科生毕业设计 第 13 页1 矿井概述及井田地质特征1.1矿井概况1.1.1交通位置汾西矿业（集团）公司新阳煤矿位于孝义市城西14km的高阳镇，属吕梁市孝义市行政管辖区。新阳井田地理范围为北纬37073715，东经11136051114205，中央子午线1110000。井田西南与新峪井田毗邻；井田西部与羊寨勘探区为邻，即以南马庄正断层为界；东与白壁关井田(目前已规划为新阳煤矿白壁关区)相邻，即以偏店逆断层为界；北至丈八煤层露头；南到兑镇介西铁路北。南北长约为2.5km，东西宽约3.5km，总面积为7.5km2。新阳煤矿新阳区交通便利，南同蒲铁路介(休)西(泉)线沿井田东南边界通过，介西线白壁关站有到矿区的铁路专用线， 专用线长5km，介休站到太原站169km。太(原)离(石)高速公路即307国道从矿区北边通过，340省道从矿区中心通过，至汾阳城18km，汾阳至太原106km。见图1-1交通位置图。图1-1 交通位置图1.1.2地形地貌本井田处于黄土高原中部的山西省吕梁山东麓，区内地表大部被黄土覆盖，黄土冲沟发育，基岩仅在井田南部的兑镇河谷地带及矿区中部的新阳河床两岸有零星煤系地层出露，新阳河谷地面标高+800m+880m，丘陵地标高+900m+1100m，相对高差在300m左右。1.1.3气候条件本井田气候受季风环流、地理纬度和海拔高度的影响，一年四季分明，是典型的暖温带气候。本区属大陆性气候，春季受冬夏季风气团的交替控制，气候多风干旱，变化明显；夏季受太平洋副热带高压影响，多偏南和东南气流，气候炎热，雨量集中；秋季则因蒙古高压气团的迅速南侵，天高气爽多为晴朗天气；冬季受蒙古冷高压的控制，多偏北和西北的气流影响，气候寒冷少雪。年气温68月份最高一般为26-28，最高可达39，每年12月份最冷，一般为-7-15，最低为-23，冻土深度一般为0.42m0.69m，年降水量5mm左右，雨季集中于78月份，年蒸发量一般为1800mm1900mm，远大于年降水量，故该矿区比较干旱。1.1.4水文与地震新阳区内河流均属黄河流域汾河水系，流向由西往东，平时少水或无水，均属季节性河流。新阳河发源于西部吕梁山，流经井田中部，至善吉村与兑镇河汇合后流入孝河，长34km，出山后河谷宽度为200m5m。二十世纪六十年代该河仍有小股长流水，二十世纪七十到八十年代，由于地方工业及煤炭工业的发展，截流或渗水严重，矿区地段已成为干枯河床。兑镇河发源于西部吕梁山柳子沟，经柳湾矿区，水峪矿区及井田东南部至善吉村流入孝河，该河长33km，河谷宽200m左右。上述河谷均为季节性河流，平均流量很小，主要靠间歇性泉水及矿坑排水补给，雨季山洪暴发，水势凶猛。1958年1960年在下游张家庄附近修建了“八一”水库，库容量约3336.5Mm3。贾家庄村东面河谷有一座小型水库，库容量约89M m3，均为农业灌溉及养鱼业之用。 根据中国地震烈度区划图（1990）划分：本井田属地震烈度区7度区；根据中国地震参数区划图（GB18306-2001），本区所属地震动峰值加速度分划为0.15g。1.1.5水源及电源矿井用电采用双回路供电系统，一回引自矿务局自备电厂后庄变电站的内部电网，电压110KV，输电距离4Km；一回引自华北电网兑镇变电站，电压110KV，输电距离2Km，此便利条件对矿井的建设较为有利。新阳煤矿现供水水源为矿工业广场附近的GSJ-C1-6号水源井，即矿区永久水源。取水层位为奥陶系中统马家沟组，能满足矿井工业用水和生活用水之需求，从山西煤田地质研究所提供的水质分析报告来看，其水质符合国家饮用水水质标准。1.2井田地质特征1.2.1地层、煤系地层概述本区地表绝大多数被第三、第四系沉积物所掩盖，基岩仅在西部、南部河谷中所出露，地层由老至新简述如下：1、奥陶系中统峰峰组（f）本统为煤系地层之基底，岩性为浅灰色及深灰色，致密厚层状海相石灰岩，质较纯，性较脆，顶部具溶蚀现象，常见有黄铁矿晶体及不规则之方解石细脉，侵蚀面50m之下夹石膏层。2、石炭系中统本溪组（b）平行不整合与峰峰组灰岩侵蚀面之上，厚度由1235.5m不等，平均24.3m，为海陆交互相沉积，岩性为灰浅灰色，由灰白色黏土质泥岩、砂岩、石灰岩组成，偶夹薄煤层，底部为铝土岩，常含较多结核状、圆块状黄铁矿。3、石炭系上统太原组（C3t）本组含煤地层以底砂岩K1底至山西组K7砂岩底为界，厚87.6108.6m，平均厚98.0m，为海陆交互相沉积，是井田主要含煤地层之一。其层位，地层均较稳定，根据沉积旋回特征分为三组，下部沉积岩性主要为深灰及黑灰色石灰岩，泥岩，粘土泥岩，粉细砂岩组成，含有9、10、11号和11a号煤层，其中9、10、11号煤层在井田内为合并层，全区稳定可采，11a煤不太稳定，一般不可采，中部岩性多为灰，深灰及黑灰色石灰岩、泥岩、粉细砂岩，含有8号煤层及一层不稳定的薄煤，上部岩性多为灰白色，深灰、灰黑色石灰岩、泥岩、粉砂岩、中砂岩，含有7号、7-1号煤层及一层不稳定之薄煤层。本组所含主要标志层有 K2、 K3 、K4石灰岩及9-10-11煤层。4、二叠系（P）按其岩性特征，含植物化石情况分为山西组，上、下石盒子组，分述如下：（1）、下统山西组（P1s）出露于井田西南部胡家窑，西沟村及西北部安家岭村一带。与下统太原组为整合接触，以底砂岩K7至下石盒子组K8砂岩底为界，厚29.464.6m，平均46m。为本区主要含煤地层之一。岩性由灰色、黑色砂质泥岩，灰黑、黑色泥岩、深灰、灰白色细、中砂岩及煤层组成。煤层编号由上而下有1、2、3煤层，其中2煤层为全区稳定可采煤层，3煤层局部可采。（2）、下统下石盒子组（P1X）出露于井田西部胡家窑、西沟村、西北部安家岭、中部南头村、中南部贤者村一带。与下状山西组为整合接触，以底砂岩K8至上石盒子组K10为界，厚6398m，平均80.5m。上部以灰绿、黄绿色中粗砂岩为主。夹砂质泥岩及泥岩，顶部有一层桃花色铝质泥岩(俗称“桃花泥岩”)厚3.78m左右，距1号煤层一般90110m，是很好的标志层。下部以深灰色、灰色细砂岩及黑灰色泥岩，粉砂岩为主.含菱铁矿结核及不稳定之薄煤层23层，最多达7层。（3）、上统上石盒子组（P2s）出露于井田西南部贤者村、神福村及东南部韩家滩、桑湾一带，与下石盒子组为整合接触。下部主要以黄绿、杏黄色砂岩，灰绿色中粗长石石英砂岩为主，偶夹粘土泥岩。上部主要以黄、绿、灰白及紫色细中粒长石石英砂岩及灰紫、暗紫、黄绿色泥岩为主，并夹灰黄色及灰色铝土泥岩、岩性变化较大，大都受侵蚀，厚度不一，不易对比。5、第三系上新统（N2）分布于低山丘陵半坡及冲沟两壁，其厚度不一。最厚在桑湾村南达51.65m。主要为半胶结之砂砾层，棕黄、浅棕红色亚粘土、土黄色亚粘土、钙质土等组成。有三层钙质胶结砾岩，以下部一层较稳定，胶结良好，其它两层变化较大，一般厚230m。砾石成分以石灰岩为主，砂岩及泥岩次之，分选差，滚圆度中等，砂石大小不一，本统沉积于各不同时代的基岩上，呈明显之角度不整合接触。6、第四系（Q）（1）、中、下更新统（Q1+2）以深红、浅红色亚粘土为主，深红色砂土及粉砂土次之。广布整个井田，与下伏地层为不整合接触，厚度不一，厚655m，底部偶见未经胶结的砂砾层。其砾石成分为石灰岩、砂岩，分选不好，滚圆度中等。在亚粘土中夹几层暗红色和红色条带及不稳定之钙质结核层。（2）、更新统（Q3）在本区广泛出露。为土黄、灰白色粉砂土，松散，具孔隙和孔洞，钙质结构零星分布，且具垂直节理，孔状结构发育，厚度不一，最厚约30m，与下统地层为不整合接触。（3）、全新统（Q4）主要分布在现代河床及一级阶地之上，以现代河流的冲积物和洪积物、砂及泥砂、砂砾为主，厚10cm20cm。1.2.2地质构造新阳煤矿位于山西台背斜沁水坳陷的西缘，吕梁隆起的东翼，汾孝凹陷的东北部，其构造方向与吕梁、霍山方向大体一致。新阳井田基本为一残破的的盆状构造，地层倾角710，东西构造大致相同，东西部均为单斜构造。 1.2.3 水文地质影响本巷道掘进的地质因素主要是K4、K3、K2、奥陶系灰岩含水层。（1）、中奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层奥陶系石灰岩是煤系地层的基底，井田内没有出露，埋藏深度西浅东深，中部一般在300m以下。根据钻孔揭露资料，奥灰裂隙及岩溶现象比较发育，由东向西，从北部到中部地区，岩溶裂隙发育程度越来越高，因而奥灰含水层的富水性具有各向异性，高阳井田属郭庄泉域奥灰水的径流区，属强含水层。据2006年12月由太原理工大学提供的山西汾西矿业集团有限责任公司高阳煤矿生产矿井地质报告知：奥灰水水位标高在+550+575m之间（据新二采区揭露情况，奥灰水水位标高约700m，所以应对该区域做水文地质补充勘探，重新确定奥灰水位），单位涌水量2.1321.96 L/s.m。奥灰岩溶裂隙含水层的补给来源以大气降水及部分山涧沟谷潜水经由郭庄泉西部奥灰出露区的入渗补给，其地下水的流向由西北到东南，水力坡度小于千分之一。（2）、 太原组灰岩(K2)含水层太原组K2灰岩是9-10-11煤层的直接顶板，K2灰岩厚5.0028.20m，平均10.04m，含水层属于溶洞-裂隙水，在浅部或断层带处裂隙溶洞发育。富水性次于K3灰岩。钻孔单位涌水量在0.0220.885L/s.m之间，水位标高+820.61+922.37 m，为弱中等富水性含水层。（3）、 太原组灰岩(K3K4)含水组K3、K4灰岩含水组为裂隙-溶洞水。K3是7号煤层的间接底板，为8号煤层的直接顶板，大部分钻孔在钻到此层位时均遇见大小不等溶洞。高3号孔遇见0.93m的溶洞，高11号孔遇见0.44m的溶洞。凡钻孔钻到此层位时其漏失水量突增，最大漏失水量可达10.2m3/d，说明其裂隙溶洞十分发育，富水性较强， 尤其在大断层附近则更大。据钻孔抽水资料知：单位涌水量为0.207.41L/s.m，灰岩为K3弱极强富水性含水层，因此K3灰岩为本井田富水性最强的含水岩层，K4灰岩次之。此灰岩（K3、K4）含水岩组，对今后煤层开拓威胁较大。K4灰岩平均厚3.45m，单位涌水量0.0030.091 L/s.m，为弱中等富水性含水层，其补给来源主要为大气降水或风化壳潜水及山涧河谷潜水。地下水运动方向，主要为自西向东。新一采区东部相对于新一采区上部断层构造相对复杂，岩溶陷落柱较发育，西部受井田内及周边小煤窑越层越界开采影响，破坏范围调查不清，在生产过程中，必须本着有疑必探，先探后掘的原则，在揭露断层附近及陷落柱发育地段或受小煤窑破坏区提前考虑探放水方案。目前，我矿今年计划内外委的新一采区东部水文地质报告正在编制，9月底前报告编制结束。经山西省煤管局评审后，正式批准移交有关资料，井田西部不属于带压开采，但在井田中部，新一采区东部，9-10-11煤层底板标高，位于奥灰岩水位标高以下存在带压开采，预计涌水量大于300m3/h，因此，在新一采区东部东翼布置采面时，必须引起高度重视，采取一定的技术措施，提前考虑防探水和排放水措施，确保安全生产。预计正常涌水量150 m3/h，最大涌水量300 m3/h。1.3 煤层特征1.3.1煤层的埋藏特征新阳煤矿地质构造复杂程度为中等，全井田构造形态基本上为一残破的盆状构造，地层倾角710，南北长约为2.5km，东西宽约3.5km，总面积为7.5km2。1.3.2煤层1、含煤性井田内主要含煤地层为山西组和太原组，总厚144.0m，含煤12层，煤层总厚16.2m，含煤系数为11.3%。可采煤层总厚为12.55m，可采含煤系数为8.1%。山西组厚29.40m69.6m，平均厚46.0m，含煤4层，自上而下编号为1#、2#、3-1#、3#，煤层总厚4.87m，含煤系数10.6%，其中3-1#煤层为全区不可采煤层，1#、2#、3#煤层为主要可采煤层，平均厚9.63m，可采含煤系数为10.1%。太原组厚87.6m108.6m，平均厚98.0m，含煤8层，自上而下编号为4#、5#、6#、7-1#、7#、8#、9-10-11#、11a#，煤层总厚11.33m，含煤系数11.6%，其中9-10-11#煤层为主要可采煤层，其余各煤层均为不可采煤层。可采总厚11.92m，可采含煤系数为8.1%。1.3.3煤层及围岩性质可采煤层情况详见可采煤层情况一览表1-1。表1-1 可采煤层情况一览表 地层单位可采含煤系数（%）煤层号煤厚（m）最小-最大平均厚（点数）间距（m）结构厚度变异系数r(%)可采性指数（km）稳定性可采性统组下二叠统山西组10.110.40-1.721.98(74）5.8810.2972.535.8810.2972.53简单320.91大部可采21.23-9.642.58(90)较复杂231.0全区可采30-1.841.07(64)简单520.78局部可采复杂211.0全区可采上石炭统太原组8.99-10-119.4-10.59.83(72)（一）1#煤层位于山西组中上部，上距K8砂岩约17m左右，下距K7砂岩约25m左右，下距2#煤层约5.88m.层位稳定，煤厚1.40m2.72m，平均1.98m，煤层结构简单，其厚度变异系数（）为32%，可采性指数(km)为0.91，属较稳定的大部可采的薄煤层。在井田西部与2#煤层合并，西北部煤层厚度不足0.6m，该煤层的控制及研究程度较高。顶板为中粒砂岩、有时相变为粉砂岩，厚约80m，单向抗压强度为19.7MPa，底板为粉砂岩或泥岩。（二）2#煤层位于山西组中下部，上距K8砂岩约24m左右上距1号煤层约5.88m，下距K7砂岩约16m左右，下距3#煤层约10.29m。煤厚1.23m9.64m，平均2.58m，层位稳定含夹矸13层，结构较复杂，煤厚变异系数（）为23%，可采性指数（km）为1，为全区稳定的可采的中厚煤层，在井田西部与1#煤层合并，并且由东向西逐渐增厚。该煤层的控制及研究程度均较高。顶板为中粒砂岩、粉砂岩、有时为细砂岩，厚度一般为13m左右，单向抗压强度为26.58 MPa。底板为粉砂岩、细砂岩或泥岩。（三）3#煤层位于山西组下部，上距K8砂岩约37m左右，上距2#煤层约10.29m，下距K7砂岩约5m左右，下距9-10-11#煤层约72.53m。煤厚度变异系数（）为52%，可采性指数(km)为0. 78，属局部可采的不稳定的薄煤层，在高-18号孔和高-30号孔处尖来，在井田西部大部不可采，东部发育较好稳定可采。其控制及研究程度较高。顶板一般为泥岩或砂质泥岩，厚为6.40m15.10m，含有泥质结核，其中有一层稳定的3-1#煤线，在3#煤层上部1.28m4.26m处泥岩和抗压强度为26.17 MPa，砂质泥岩抗压强度为37.83 MPa，底板为细砂岩厚度3.50m，岩性较硬，抗压强度为46.65 MPa83 MPa。（四）9-10-11#煤层位于太原组下部，上距K7砂岩约66m左右，上距3#煤层约72.55m，下距K1砂岩约21m左右；煤厚9.4m10.5m，平均9.83m，含夹石24层，结构复杂，层位稳定。其厚度变异系数（）为21%，可采性指数（km）为1，属全区稳定可采的厚煤层。顶板为厚层块状K2石灰岩，常有溶洞出现。时有炭质泥岩或泥岩伪顶。K2石灰岩为不易冒落的坚硬顶板，底板为粘土泥岩铝土泥岩或泥质砂质泥岩。底板含铝土质较高，具可塑性，遇水易膨胀变软。泥岩抗压强度为27.73 MPa39.4 MPa，石灰岩为75.95 MPa141.32 MPa，粘土岩为27.12 MPa50.08 MPa，经计算，9-10-11#煤层最大压力值2。（五）煤岩层对比井田内含煤地层沉积稳定，岩性组合具有一定的规律，标志层层位稳定，煤层厚度变化小，特征明显，易识别等特点。这为煤岩层对比提供了可靠的地质依据。1995年10月新阳煤矿编制的生产矿井地质报告主要采用的是标志层煤层及层间距，对煤岩层进行了对比，通过30多年的开拓生产证明其煤岩层对比是可靠的。1.3.4煤质根据煤岩和煤化学特征以及中国煤炭分类国家标准（gb5751-86）划分煤类，并经统计，1#、2#、3#三层煤均为焦煤，9-10-11#煤层瘦煤。自投产至今，新阳煤矿主要开采1#和2#煤层，3#煤仅在四采区布置工作面进行了生产，9-10-11#煤层刚开始生产。一、煤的物理性质及煤岩特征1#、2#、3#煤层颜色均为黑色、条痕均为棕黑色、强玻璃光泽、裂隙发育、裂隙表面平坦光滑，其裂隙一般垂直层理面，煤的硬度较小，视密度1#、2#煤层平均为1.35t/m3，3#煤层平均为1.40t/ m3，为光亮型煤。二、煤的化学组成及其特征煤的化学组成见表1-2。表1-2 各主要可采煤层煤质特征表项目煤层号原 煤浮 煤煤种Mad%Ad%Std%Pd%Ad%Std%Vdaf%1#0.383.921.298.2846.1421.820.290.840.420.00250.12130.02334.8114.8610.430.370.630.2822.4526.5824.97JM2#0.372.200.946.8630.0813.210.282.160.450.00320.08470.01083.6518.247.210.331.040.4212.5327.3723.47JM3#0.302.280.838.0748.2221.290.302.571.720.00320.01790.00846.2933.8010.170.411.260.8220.9828.1025.32JM9-10-11#0.106.211.089.8641.1514.201.823.722.720.00060.02910.00953.8922.368.049.563.152.2614.8819.8218.95SM（一）1#煤层水分(Mad)：原煤0.38%3.92%，平均1.29%，为特低全水分煤；灰分(Ad)：原煤8.28%46.14%，平均21.82%；浮煤4.81%14.86%，平均10.43%，为特低灰煤高灰煤，以中灰煤为主，经洗选后原煤灰分平均降低了11.39%，灰分降低率达52.2%，硫分(Std)：原煤0.29%0.84%，平均0.42%；浮煤0.37%0.63%，平均0.28%，为特低硫煤；经洗选后整个煤层全为特低硫煤，效果比较明显。浮煤挥发分(Vdaf)：22.45%26.58%，平均24.97%，为中等挥发分煤；原煤磷(Pd)含量为0.0025%0.1213%，平均0.0233%为特低磷高磷分以低磷分煤为主；1#煤层发热量(Qgrd)：33.50MJ/kg36.33MJ/kg，平均35.45MJ/kg，属特高热值煤。烟煤的胶质层最大厚度22mm；曲线型为之字型，烟煤的粘结指数为90；根据中国煤炭分类国家标准（GB5751-86）Vdaf在10.0%28.0%之间，GRI65和y25.0mm为焦煤，新阳井田由于1#煤层Vdaf22.34%26.36%在10.0%28.0%之间、GRI为9065、y为22.4825.0mm，故1#煤层为焦煤。（二）2#煤层水分(Mad)：原煤0.37%2.20%，平均0.94%，为特低全水分煤；灰分(Ad)：原6.86%30.08%，平均为13.21%，浮煤3.65%18.24%，平均7.21%，为特低灰煤高灰煤，以低灰煤为主，经洗选后原煤灰分平均降低了6.0%，灰分降低率达45.4%，效果比较明显；硫分(Std)：原煤0.28%2.16%，平均0.45%，浮煤0.33%1.04%，平均0.42%，为低硫分煤，经洗选后原煤硫分平均降低了0.03%，降低率为0.67%，效果不明显；浮煤挥发分(Vdaf)：21.53%27.37%，平均23.47%，为中等挥发分煤；原煤磷(Pd)含量为0.0032%0.0847%，平均0.0108%，为特低磷中磷分以低磷分煤为主；2#煤层发热量(Qgrd)：35.06MJ/kg36.79MJ/kg，平均36.34MJ/kg，为特高热值煤。胶质层最大厚度20mm，粘结指数为87，根据中国煤炭分类国家标准（GB5751-86）的规定本煤层属焦煤。（三）3#煤层水分(Mad)：原煤0.30%2.28%，平均0.83%，为特低全水分煤，浮煤1.06%，也为特低全水分煤；灰分(Ad)：原煤8.07%48.22%，平均21.29%，浮煤6.29%33.80%，平均10.17%，为低灰煤高灰煤，以中灰煤为主，经洗选后，原煤灰分平均降低了11.12%，灰分降低率达52.2%，灰分降低效果比较明显；硫分(Std)：原煤0.30%2.57%，平均1.72%，浮煤0.41%1.26%，平均0.82%，为中低硫煤，经洗选后，原煤硫分平均降低了1.32%，硫分降低率达76.7%，经洗选后脱硫效果非常明显，同时也说明3#煤层中硫的成份主要来自无机硫，无机硫经洗选后极易脱掉；浮煤挥发分(Vdaf)：20.98%28.10%，平均25.32%，为中等挥发分煤；原煤磷(Pd)含量为0.0032%0.0179%，平均0.0084%，为特低磷低磷分以特低磷煤为主；3#煤层发热量(Qgrd)：32.90MJ/kg，平均35.58MJ/kg，为特高热值煤。胶质层最大厚度为21mm；粘结指数为89，为焦煤。（四）9-10-11#煤层水分(Mad)：原煤0.10%6.21%，平均1.08%，为特低全水分煤；灰分(Ad)：原煤9.86%41.15%，平均14.20%，浮煤3.89%22.36%，平均8.04%，为低灰煤，经洗选后原煤灰分平均降低了6.16%，灰分降低率达43.4%，效果明显；硫分(Std)：原煤1.82%3.72%，平均2.72%，浮煤1.56%3.15%，平均2.26%，为高硫分煤，经洗选后原煤硫分平均降低了0.46%，降低率仅为16.9%，脱硫效果不明显，说明9-10-11#煤层中硫的成分主要来自有机硫，有机硫占全硫含量的46%99%故洗后仍高达0.26%3.58%，平均2.26%，说明有机硫经洗选后很难脱掉；精煤挥发分(Vdaf)：14.88%19.82%，平均18.95%，为低挥发分煤；原煤磷(Pd)含量为0.0006%0.0291%，平均为0.0095%，为特低磷低磷分以特低磷煤为主；9-10-11#煤层发热量(Qgrd)：33.82MJ/kg36.12MJ/kg，平均35.69 MJ/kg，属特高热值煤。胶质层最大厚度为5 mm；粘结性指数为41；曲线型为平滑下降型，根据中国煤炭分类国家标准（GB5751-86）的要求，9-10-11#煤层煤类为瘦煤。本区煤质总的变化规律为从上到下煤层变质程度逐渐增高，在横向上北部变质程度比南部深。从1#煤层到9-10-11#煤层全硫含量有变大的趋势。1.3.5 瓦斯、煤尘和煤的自燃1、瓦斯瓦斯在煤层中或岩层中常以游离状态和吸附状态存在。在煤矿生产中是一重大事故隐患。加强瓦斯监测，及时掌握瓦斯在井下各工作面及空巷中的浓度和分布情况是确保矿井安全生产的重要环节。经多年的观测和测试，本矿未发生过瓦斯突出和喷出，但随着深部煤层的不断开拓，瓦斯突出和喷出的可能性就会逐渐增大，因此，必须引起高度重视。据2003年11月25日山西省安全生产监督管理局关于对山西焦煤集团有限责任公司所属煤矿2003年度矿井瓦斯等级鉴定的批复（晋安监煤字2003217号）文件新阳煤矿鉴定为低瓦斯矿井（2003年矿井相对瓦斯涌出量0.73m3/ td，绝对瓦斯涌出量1.96m3/min）。2004年矿井相对瓦斯涌出量为0.19m3/t，绝对瓦斯涌出量为0.77m3/min，从2004年矿井相对瓦斯涌出量（q沼）10m3/t，绝对瓦斯涌出量（Q沼）30m3/min知矿井为低瓦斯矿井。新阳煤矿从2000年2004年瓦斯涌出量情况见表1-3。表1-3 新阳矿近年来瓦斯涌出量统计表 项 目年份瓦 斯二 氧 化 碳相对涌出量m3/t绝对涌出量m3/min相对涌出量m3/t绝对涌出量m3/min2000年3.402.286.824.772001年0.921.883.497.122002年1.453.842003年0.731.961.453.912004年0.190.771.094.422005年0.361.340.702.60从表1-3知，新阳区矿井2000年瓦斯相对涌出量最大为3.40m3/t，2004年最小为0.19m3/t；2000年瓦斯绝对涌出量最大为2.28m3/min，2004年最小为0.77 m3/min。从以上这些数据可以看出新阳煤矿为低瓦斯矿井。2000年CO2相对涌出量最大为6.82m3/t，2005年最小为0.70m3/t；2001年CO2绝对涌出量最大为7.12 m3/min，2005年最小为2.60m3/min。虽然新阳煤矿目前为低瓦斯矿井，但是，随着产量的不断增加和生产区域的不断延伸，瓦斯涌出量会逐年递增。从以上这6年瓦监测数据来分析，新阳煤矿