平煤二矿90万t新井通风系统设计毕业设计.doc

平煤二矿90万t新井通风系统设计毕业设计目 录一般设计部分1 矿区概述及井田地质特征11.1 矿区概况11.1.1 矿区基本位置11.1.2 交通位置11.1.3 地形、地势11.1.4 气侯条件及地震资料21.1.5 矿区经济条件31.1.6 矿区水文情况31.1.7 矿区人文情况31.2 井田地质特征31.2.1 井田范围31.2.2 井田地势31.2.3 井田勘探程度及煤系地层概述41.2.4 井田地质构造91.2.5 井田的水文地质特征91.2.6 地温特性101.3 煤层特征101.3.1 煤层101.3.2 可采煤层特征111.3.3 煤质111.3.4 瓦斯、煤尘、煤的自燃性122 井田开拓142.1 井田境界及可采储量142.1.1 井田境界142.1.2 井田储量142.1.3 矿井设计生产能力及服务年限152.2 井田开拓162.2.1 井田开拓的基本问题162.2.2 矿井基本巷道202.2.3 大巷运输设备选择272.2.4 矿井提升283 采煤方法及采区巷道布置293.1 煤层的地质特征293.2走向长壁巷道布置及生产系统293.2.1 采区划分293.2.2 采区参数293.2.3 采区煤柱的留设293.2.4 采区内巷道布置303.2.5 采区生产系统303.2.6 采区通风系统303.2.7 采区生产能力及采区回采率313.3 采煤方法323.3.1 采煤方法的确定323.3.2 采煤工艺323.3.3 回采工作面的进度及矿井设计生产能力的验证363.3.4 回采巷道布置374 矿井通风384.1 矿井通风系统选择384.1.1 选择矿井通风系统原则384.1.2 确定矿井的通风方式394.1.3 通风方法的确定404.2 采区通风系统414.2.1工作面通风系统414.2.2 采区通风构筑物434.2.3 采区通风网络434.2.4 采区通风系统的评价444.3 掘进通风444.3.1 掘进通风方式的确定454.3.2 掘进工作面的有效风量474.3.3 掘进通风设备的选型484.3.4 掘进通风技术管理和安全措施494.4 矿井所需风量504.4.1 工作面所需风量的计算504.4.2 备用面需风量的计算514.4.3 掘进工作面需风量514.4.4 硐室需风量524.4.5 其它巷道所需风量524.4.6 矿井总风量524.4.7 风量分配534.5 矿井通风阻力544.5.1 矿井最大阻力路线544.5.2 阻力计算594.6 矿井主要通风机选型644.6.1 通风机风压644.6.2 风机风量644.6.3 矿井风机选型及技术分析654.6.4 电动机选型674.6.5 矿井主要通风设备的配置及要求684.7 矿井反风措施及装置694.8 通风系统评价695 矿井安全技术措施715.1 矿井安全技术概况715.2 矿井火灾725.2.1 矿井自然发火概况725.2.2 矿井自然发火分析725.2.3 防止煤层自燃发火的预报及监测措施725.2.4 防灭火措施735.3 矿井瓦斯745.3.1 矿井瓦斯地质条件745.3.2 矿井及采区瓦斯涌出概况755.3.3 矿井瓦斯防治措施755.4 矿尘755.4.1 矿尘情况755.4.2 矿尘防治措施765.5 事故预防及处理计划的编制825.5.1 井下防爆及隔爆825.5.2 井下火灾的预防和处理83专题部分矿井火灾防治技术及防灭火材料应用现状分析86翻译部分英文原文97中文译文103参考文献107致 谢109一般部分第 111页 中国矿业大学2007届本科生毕业设计1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概况1.1.1 矿区基本位置 平顶山天安煤业股份有限公司二矿(以下简称二矿)位于平顶山煤田中部，属平顶山煤田。地理坐标：东经1131630至1131930，北纬334500至334600。（交通地理位置图附图1-1-1）1.1.2 交通位置 矿区交通十分方便。铁路方面：二矿至平顶山站4公里，由该站往东至孟庙火车站约70公里与京广线相接，向西至宝丰火车站约28公里与焦枝线相接。煤矿专用铁路通过矿内与国铁接轨；公路方面：以平顶山市为交通枢纽，有高速公路和省级公路与周围各县市相沟通。交通比较方便。1.1.3 地形、地势平顶山矿区处于低山丘陵向平原过渡的地带，地面海拔标高200500m，呈西北高、南东低的地势，地面相应位置为落凫山脊及南坡，为南北分水岭，河流属于淮河水系，主要河流有沙河和汝河，发源于伏牛山东，自西向东分别流经煤田的南部和北部，并于东部的马湾附近汇合。地面重要建筑物有平顶山电视台落凫山转播塔、油库、村庄等。平顶山煤田处于秦岭纬向构造带的东延部位，淮阳山字型构造的西翼反射弧顶部，为纬向构造及淮阳山字型构造的复合部位，既受纬向构造带的控制，又受淮阳山字型构造的影响。所以，整个平顶山煤田形成了一系列北西向复式褶皱构造形态，伴随着以北西向为主的张扭及压扭性断裂和次一级的北东向张扭性断裂，控制了整个煤田的构造形态。图1-1-1 二矿交通位置图1.1.4 气侯条件及地震资料 一矿所属区域属于大陆性半干旱气候，年蒸发量大于降雨量，夏季炎热，冬季寒冷。历年年平均气温为15。每年1月平均气温最低，历年1月平均最低气温6。每年7月平均气温最高，历年7月平均气温31.4。气温-18.842.6。年降雨量373.9-1323.6mm，平均降雨量742.6mm。雨季集中在7、8、9三个月。年蒸发量1490.5-2825.0毫米。平均绝对湿度13.2毫米，平均相对湿度67%。冰冻期一般是11月到次年3月，最大冻土深度14厘米。年平均风速4.2m/s，最大风速24米/秒，风向北西、北北西、北东，常年主风向为北东。本区属地震烈度度区，按中国地震动参数区划图（GB18306-2001）,本区属地震动峰值加速度分区为0.05g,据历史记载，河南省有史以来的8次大地震中，7次对本地区有较大的破坏。1.1.5 矿区经济条件平顶山是我国新兴的煤炭工业基地之一，主要工业有炼焦、机械、化肥、电力、纺织等，农产有小麦、豆类、玉米、烟草、棉花等。劳动力资源较充足。1.1.6 矿区水文情况本区属大陆性半干燥湿度不足带，年平均降雨量为742.73mm，雨季集中在7、8、9三个月。井田内没有大的河流，只有季节性小溪冲沟。地表水、地下水水质量较好，能满足工农业及生活要求。农村居民饮用水基本上为地下水，城镇居民饮用水基本上为经处理后的水库水。1.1.7 矿区人文情况本地区良好的基础教育设施条件，受教育的水平比较高，本矿业集团还有自己的培训学校。集团还比较重视职工的科技文化生活，经常举办科技文化竞赛、文化晚会等文化活动，大大丰富了职工的精神生活，提高了职工的精神文化素质。1.2 井田地质特征1.2.1 井田范围 井田范围：西部浅部与三环公司、深部与四矿相邻；北部以己15煤层-400煤层底版等高线为依据，与一矿相邻；东部与天力公司吴寨矿相邻；南部到煤层自然风化带。本井田浅部走向长3.4km，深部走向长4.1km，井田倾向长1.53.6km。井田面积约5.47km2。1.2.2 井田地势平顶山矿区处于低山丘陵向平原过渡的地带，地面海拔标高130460m，呈西北高、南东低的地势，地面相应位置为落凫山脊及南坡，为南北分水岭，河流属于淮河水系，主要河流有沙河和汝河，发源于伏牛山东，自西向东分别流经煤田的南部和北部，并于东部的马湾附近汇合。二矿井田内没有大的河流，只有季节性小溪冲沟。整个平顶山煤田形成了一系列北西向复式褶皱构造形态，伴随着以北西向为主的张扭及压扭性断裂和次一级的北东向张扭性断裂，控制了整个煤田的构造形态。1.2.3 井田勘探程度及煤系地层概述井田的勘探程度：全区经过普查、详查、精查勘探及使用综合勘探的精查补充勘探后，使完成勘探线7条，平均间隔500m；钻孔60个。根据勘探情况，矿区的地质条件已基本清楚。井田位于平顶山煤田中部，井田范围内基本为由南向北倾斜的单斜构造，井田内出露的地层有：寒武系，石炭系、二叠系、第三系、第四系。其中井田内含煤地层有太原组、山西组、下石盒子组和上石盒子组的下段。煤系下伏地层为石炭系本溪组的铝土泥岩。上覆地层为上石盒子组上段的平顶山砂岩。含煤地层中泥岩、页岩和细碎屑岩所占比例较大，储气性较好。现将区内含煤地层分述如下：一、煤系下伏地层寒武系（）1）中统徐庄组（2x）下部灰、青灰色中厚层状泥质条带灰岩、白云质灰岩、鲕状白云质灰岩与黄绿色砂质泥岩，底部为褐色海绿石石英细砂岩；中部灰深灰色中层状泥质条带白云质灰岩，鲕状白云质灰岩与黄绿色砂质泥岩互层；上部为灰深灰色厚层状灰岩，间夹绿色页岩、鲕状灰岩、致密灰岩及含海绿石砂岩、灰岩。厚50250m。2）中统张夏组（2Zh）下部为灰深灰色厚层鲕状灰岩，间夹致密块状灰岩、泥质条带灰岩、豆状灰岩；上部为深灰色厚层状白云质灰岩、具不明显鲕状灰岩。厚60220m。3）上统固山组（3g）灰深灰色厚层状白云质灰岩，具不明显细鲕状结构，顶部风化后呈灰黑色，产三叶虫化石。钻孔揭露厚度50m。二、石炭系上统太原组（C3t）为含煤地层第一含煤段，底界以铝土泥岩与下伏地层成平行不整合接触。顶界止于本组L1灰岩顶面或泥灰岩之上的黑色海相泥岩之顶。厚度4780m，平均厚66.28米。由煤层、灰岩、泥岩、砂质泥岩及砂岩组成。含灰岩411层，常见7层。依据岩性组和特征可划分为四段，即：底部铝土泥岩段；下部灰岩段；中部砂泥岩段和上部灰岩段。1）底部铝土泥岩段：厚3.812.2m，平均厚5.53m。由浅灰色乳白色铝土泥岩组成，具豆状及鲕状结构；下部夹紫褐色斑块，含黄铁矿集合体及大量黄铁矿结核，局部地段硫铁矿富集。铝土泥岩品位差，价值不大，显然系风化富集而成。2）下部灰岩段：厚1434m，平均20.69m。由四层浅灰深灰色生物碎屑泥晶灰岩间夹砂质泥岩组成。灰岩中盛产动物化石，一蜓科居首，珊瑚、腕足类、海百合，苔藓虫及孔虫次之。3）中部砂泥岩段：厚1653m，平均厚28.83m。在本区不十分发育。有灰深灰色砂质泥岩、中细粒砂质及不稳定的生物碎屑灰岩和24层极不稳定薄煤层组成。砂岩层面上富含白云母碎片，泥岩中含完整植物化石。4）上部灰岩段：厚3.220.00m，平均厚11.23m。由14层深灰色生物碎屑泥晶灰岩、砂质泥岩、细粒石英砂岩及13层不稳定薄煤层组成。L3和L4灰岩常合并出现，含大量燧石结核及燧石条带。L1灰岩极不稳定，有时相变为泥灰岩或砂质泥岩，其顶界构成太原组与山西组分界。灰岩中含蜓科、海百合茎、介形虫、腕足类等动物化石。砂质泥岩及粉砂岩中含动物化石。鉴于上述化石组合，本区太原组相当华北聚煤盆地北带和中带的中上部。上下两段以灰岩为主，而中段砂质泥岩居首，与北、中带不同。其生物组合和岩性面貌都与豫东两淮煤田相似，体现了华北聚煤盆地南带的特征。三、 二叠系（P）1）下统（P1）（1）山西组（P11）：厚80119m，平均厚93.70m。山西组地层与下伏太原组地层连续沉积，为石炭二叠系含煤地层第二含煤层。下部由深灰黑色粉砂岩和泥岩、砂质泥岩及细中粒石英砂岩和煤层等组成。以大占砂岩为界，山西组分为上、下两部分：部主要由灰色、深灰色泥岩、砂质泥岩、细砂岩和煤组成。含煤34层,从下至上为己17、己16、己15、己14煤层。己17煤层的底板由深灰灰黑色泥岩及浅灰色粉砂岩组成。己煤层底板砂岩主要分布在井田的东部,其厚度向东有增厚的趋势。己16煤层顶板为深灰色砂质泥岩,含豆状、瘤状菱铁矿结核及星点状黄铁矿,泥质鲕粒。该砂岩具水平层理、波状层理、压扁状层理、透镜状层理、羽状交错层理。以上沉积特征显示,该段地层是潮坪沉积环境的产物。山西组上部自下而上有大占砂岩、香炭砂岩和小紫泥岩为其标志层。大占砂岩为灰色细中粒长石砂岩，以泥质及钙质胶结，层面上有大量的白云母片为其特征，发育楔形交错层理和羽状交错层理，是受潮汐影响的三角洲沉积体系的产物；香炭砂岩为灰灰白色中厚层状、细粗粒长石石英砂岩，碎屑颗粒分选性和磨圆度均较好，硅质及硅质胶结，具槽状和板状交错层理，属三角洲体系分流河道的沉积物。（2）下石盒子组（P12）：总厚252365m，平均厚308.67m。依据岩性和含煤特征分为戊、丁、丙煤段： 戊段煤（P12-1）：厚121160m，平均厚142.11m。由深灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩和灰灰白色细中粒砂岩及煤层等组成。含煤59层，可采2层。戊10煤与戊8煤层全区普遍沉积发育，为本区主要可采煤层。戊10煤层常与戊9煤层分叉合并，其它诸煤层为不稳定的薄煤或炭质泥岩。总的趋势由西往东煤层层数逐渐增多。本段底界为砂锅窑砂岩，厚度1.228m，一般15m左右，灰白色到浅灰色，顶部略带绿色，厚层状，中粗粒砂岩，由下向上粒度变细，底部含有泥砾及泥质包体，与下伏地层冲刷接触。其上为大紫泥岩，由紫色斑块泥岩、灰绿色粉砂质泥岩组成，厚25m左右，紫色泥岩具有明显的鲕状及豆状结构和斑块、团块状构造，常夹有灰绿色少量紫斑、黑斑的粉砂岩。 丁段煤（P12-2）:厚度6194m，平均厚75.23m。灰深灰色砂质泥岩、粉砂岩及灰白色、浅灰色中细粒石英砂岩、长石岩屑石英砂岩和煤层组成。含煤39层，其中丁6煤为本区主要可采煤层之一。其平均厚度2.81m，伪顶为灰深灰色砂质泥岩或泥岩，伪底伪深灰色砂质泥岩或炭质泥岩。煤段的上、下均具紫斑泥岩，并富含菱铁质细鲕粒。 丙段煤（P12-3）：厚度70.50110.50m，平均厚91.33m。深灰色砂质泥岩、泥岩及浅灰灰白色细至中粒长石岩屑石英砂岩和煤层组成。含煤25层，其中丙3煤层沉积稳定，普遍发育，除4345勘探线之间及29勘探线以东地段相变为炭质泥岩或尖灭外，其余地段均可采。煤段上、下部泥岩中常见紫斑，并含有菱铁枝鲕粒。其顶界止于田家沟砂岩（K8）之底，生产动、植物化石。2）上统（P2）（1）上石盒子组（P21）该组厚度246370m，平均厚316.29m。岩性为灰色、绿黄色泥岩与粉砂岩互层，夹砂岩多层，砂岩为细中粗粒石英砂岩，中粒岩屑及石砂岩等。主要含薄煤1025层，煤层基本都不可采，底界为田家沟砂岩。其中部含海绵骨针化石的硅质泥岩三层。盛产动物化石。（2）平顶山组（P22）：厚度109.23134.95m，平均厚121.57m。近于东西方向展布，覆盖于矿区。岩性坚硬，硅质胶结，不易风化，形成平行于地层走向的第二排山脊，常以独特的单面山地貌出露，为填图的良好宏观标志。本区平顶山、落凫山等低山即为本组组成。平顶山砂岩为灰白色或浅肉红色，巨厚层状，中粗粒长石石英砂岩。矿物成分单纯，主要为石英（含量7080）和长石（含量2030），并由电气石、镐石、磷灰石等。粒径0.51.00mm为主。中上部夹灰绿色、绿黄色粉细砂岩及砂质泥岩，并含少量植物化石碎屑，底界常有0.20.3m铁质透镜体或薄层，在剖面上，粒度具有自下而上变细的规律。磨圆度较好，部分为次棱角状。岩性较稳定。具水平及大型斜层理。与下伏地层呈冲刷接触。（3）石千峰组（P23）：厚度126.21131.30m，平均127.54m。由砖红紫褐色砂质泥岩及细砂岩组成，具绿色斑点，夹黄色透镜状砂质泥岩。砂岩常呈球状风化。层面上富含细小白云母片。垂直裂隙发育，具波状及包卷层理。四、三叠系（T）刘家沟组（T11）（1）刘家沟组一段小红斑砂岩段（T11-1）：厚度4048m，平均厚44.25m。以褐红色厚层状中粗粒石英砂岩为主，夹钙质粉砂岩，分选中等，次圆状，含大量红色小斑点，故名为小红斑砂岩。斑点为铁质，风化厚，形成凹坑。具大型交错层理、波状锲形及混浊层理，层面上常见雨痕和波痕，并与下伏地层明显接触。在本层段中发现脊椎动物化石。（2） 刘家沟二段砾屑灰岩段（T11-2）：厚度2030m，平均厚26.50m。为褐红色砂质泥岩和钙质粉砂岩，夹数层砾屑灰岩，钙质粉砂岩中含有滚圆状及次滚圆状同围岩成分相同的砾石。砾屑灰岩中含大量肾状、球状等钙质内碎屑，有的呈双圈异化颗粒，具波状及混浊层理。由于厚度小，加上坡积物覆盖，地质填图时将其与T11-1合并。（3）刘家沟三段大红斑砂岩段（T11-3）：厚度不详。本段相当于金斗山砂岩，为褐红色、厚层状中粗砾石英砂岩，分选中等，次圆状次棱角状，铁、硅质胶结，富含大个铁质红斑点，杂乱分布，风化后形成大小不均的凹坑，具大型斜层理、缓波状层理、水平层理及混浊层理。层面上呈见波浪痕和雨痕以及泥裂、虫孔等构造。图1-2-1 山西组层状图 1.2.4 井田地质构造井田内构造简单，褶皱一般不发育。井田位于李口向斜西南冀，区内主要地质构造有：十矿倾伏向斜，郭庄背斜，牛庄逆断层，原十一矿逆断层，二矿逆断层等。井田内小断层较发育。一、褶皱郭庄背斜位于井田中部，戊七上山和戊七扩大区之间，背斜轴被原十一矿逆断层切割。背斜轴向为30310，延展长度6000m左右。背斜由南东向北西方向倾伏，倾角为46。两翼不对称，南西翼倾角58，北东翼较陡，煤层倾角527。二、断层1）二矿逆断层位于井田西南部，走向90145，倾向055，倾角2550，井田内由东向西落差增大，且随深度增加落差变大。落差520m，延展长度5Km左右。2）锅底山断层锅底山断层位于李口向斜的南西翼,呈北西南东向展布,其主断面倾向南西,呈上陡下缓的犁形，是矿区内最大的断层，断距170220m，局部8085m。断裂带控制着两盘煤系地层的沉积厚度、岩性和含煤性。聚煤期后的断层为继承性活动，表现为上盘相对下降、下盘相对上升,并发生过强烈的扭动，断层两侧煤层受到牵引，层带发育角砾岩、断层泥，局部有平直光滑的断面，断层性质有张性也有扭性，断层两侧有派生的次级断层。1.2.5 井田的水文地质特征一、 地表水地表水系较简单。平顶山煤田位于河南省西部，伏牛山区以北，为一地垒形构造，其北西，南东，北东和南部边界受到数千米以上的郏县断层，洛岗断层，襄郏断层和鲁叶断层的切割，形成相对独立的水文地质单元，煤田四周为数百米的第四系沉积物。矿区中部以红石山、龙山、擂鼓台、落凫山、平顶山、马棚山组成本区的地表分水岭，最高点擂鼓台506米，北东部首山、灵武山以三叠系砂岩和平顶山砂岩组成弧山，西南部寒武系灰岩零星出露，组成残丘，岩溶发育，为大气降水的渗入提供了有利条件，地势西高东低，中部的低山和残丘之间为西窄东宽的槽形谷地，为冲积物和坡积物复盖，向东逐渐增厚。沙河和汝河流经矿区的南部和北部边缘，沙河距矿区最近3.2公里，最大洪峰流量3300立方米/秒，旱季流量0.8立方米/秒，汝河流经煤系之上，最大流量3000立方米/秒；旱季流量0.28立方米/秒，矿区即是两河的分水岭，两河又是本区的泄水带，河床下部为数百米的第四系沉积物，河水与煤系无水力联系。二、含水层及隔水层：己组煤层顶板砂岩裂隙承压含水层，以中、粗粒砂岩为主，钙质胶结。裂隙发育，补给条件差，以静储量为主，根据一，四，六矿外勘探报告及吴寨矿地质报告。该含水层K=0.0576m/d，q=0.0183L/sm.己组煤层底板灰岩岩溶裂隙承压含水层（L2），以灰岩为主，岩溶裂隙发育，补给水源主要来自基岩风化带和南部灰岩裸露区接受大气降水补给，浅部含水丰富，-130水平以下含水条件较差，含水层厚度810m.各含水层之间均赋存有良好的隔水层，在正常情况下，可起到一定的隔水作用。1.2.6 地温特性本井田地温梯度2.8C/100m推测。依据吴寨矿地质报告本采区地温3242.6C，属地温异常区，所以应在深部开采时应采取相应的降温措施。1.3 煤层特征1.3.1 煤层本井田含煤地层分属上石炭统太原组、二叠系山西组和上、下石盒子组，自上而下划分为丙煤段、丁煤段、戊煤上段、戊煤中段、戊煤下段、己煤段、庚煤段等七个煤段。煤系平均总厚度779.41m，含煤60余层，常见43层，煤层总厚26.84m，含煤系数3.4%左右，其中可采煤层为己组煤的己15、己16、己17煤层和戊组、丁组和庚组局部可采煤层。现将本设计中可采及局部可采煤层分述如下：1）己15煤层己15为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2.515.4m ，平均煤厚3.2m，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）己16煤层位于山西组下部灰岩段中上部，上距己15煤层平均23.3m，己16煤层在一矿、二矿范围内总的特征为：煤层厚01.30m，平均厚0.4m，可采系数30，煤层厚度标准差1.21，变异系数68，此煤层目前无开采价值。3）己17煤己17为本井田主要开采煤层之一，位于山西组己煤段下部，伪顶为炭质泥岩，厚0.202.00m，直接顶板就是己16煤的直接底板，为深灰色砂质泥岩或泥岩，局部为砂岩。下距太原组顶部灰岩435m，其间距变化规律为西小东大，距己16煤层012.36m，一般为2.55m。煤层厚度为3.25.68m，平均厚度为4.8m，个别地段含一层泥岩夹矸。从图3-2可知，己17煤层厚度变化总的规律为西厚东薄，南厚北薄。1.3.2 可采煤层特征本设计开采的可采煤层特征如下表：表1-3-1 可采煤层特征表煤层号厚度（m）顶板岩性底板岩性与下层间距（m）最小最大最小最大平均平均己152.515.4深灰色粉砂岩、细砂岩、砂质泥岩灰色泥岩18.7328.783.223.3己173.25.68灰色泥岩、砂质泥岩泥岩、粉砂岩40.3272.554.862.211.3.3 煤质本区煤质稳定，根据井田内各煤层挥发份、粘结指数、胶质层最大厚度，结合中国煤炭分类国家标准（GB575286），对照中国煤炭分类简表，本矿区各煤层特性如下： 己15煤层：主要为半亮型煤，煤呈黑色，玻璃光泽，性脆易碎呈碎粒状及粉末状；其他化验指标：A：35.3629.52。 V：32.4234.23Q：27.7223.92MJ/ S：0.480.77粘结性45，煤种牌号1/3焦煤。已16煤层：主要为半亮型煤，煤为黑色，亮煤为主，玻璃光泽，质脆松软，易呈粉末状。其他化验指标：S：0.520.72，A：7.8625.58%，煤种牌号为肥煤。已17煤层：主要为半亮型煤为主，煤为黑色。玻璃光泽，亮煤为主，性脆松软，易呈粉末状。 其他化验指标：S：0.662.96，A：12.8116.12%，Q：29.0730.99MJ/，煤种牌号为肥煤。煤的用途：根据本矿的煤质情况及当地市场的需求，本矿生产的原煤和经加工的块煤主要用于电厂、热电厂和分散客户，可主要作为电力、船舶、锅炉用煤及其他工业用煤。煤的容重：经过化验分析得出己15煤容重为1.36t/m3。1.3.4 瓦斯、煤尘、煤的自燃性1）煤层瓦斯己组煤在-50-300之间瓦斯相对涌出量为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。根据平顶山煤业集团公司吴寨矿矿井地质报告和一、四、六矿深部勘探报告鉴定成果分析，对同一煤层，由南向北，CH4含量随埋藏深度增加有增加的趋势，相邻的一矿己15煤层相对瓦斯涌出量46 m3/td，是按高沼区域管理的，四矿东翼己三采区己16，己17煤层标高在-364-496米之间，瓦斯相对涌出量12.11 m3/td，也是按高瓦斯突出区管理。2）煤尘根据吴寨矿矿井地质报告和一，四，六矿深部勘探资料：己17煤层在岩粉含量80时，火焰长度600（m/m）,爆炸性指数27.75（计算值），己16煤层在岩粉含量8090时，火焰长度80650（m/m）,爆炸性指数30.685（计算值），二矿己组煤层爆炸性指数测量结果3839，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，设计中做好洒水及其它的防范工作，以保证安全生产。3）煤的自燃性煤层基本为肥煤和1/3的焦煤，己16煤层着火温度原样为355368，还原样370，煤层还原样燃点和氧化样燃点差值 t =6，属四类不易自然煤层，从现有资料和实际生产来看，己组煤层可定为无自然发火煤层，但在设计中也应该提高采掘速度，合理安排回采与掘进之间的关系，尽量减少煤巷空闲情况的出现，采空区要求封闭严实，以防止余煤的自燃。2 井田开拓2.1 井田境界及可采储量2.1.1 井田境界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。根据以上划分原则，以及考虑到平顶山矿区煤田内地质构造强度大等原因，本井田在能满足生产开发强度的前提条件下，不但要考虑了自然条件原因，而且要考虑到矿区的整体规划，故将平顶山矿区二矿井田四周境界定为：西部浅部与三环公司、深部与四矿相邻；北部以己15煤层-400煤层底版等高线为依据，与一矿相邻；东部与天力公司吴寨矿相邻；南部到煤层自然风化带。2.1.2 井田储量区内赋含煤层数目较多，在目前的经济技术条件下，除己15、己17煤层外，其它煤层均无开采利用价值。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5.47km2。（2）用算术平均法计算矿井工业储量： Zg=SM/cos （2-1） =SM11/cos+ SM22/cos式中： Zg工业储量，t；S井田面积，m2；M1己15煤层平均厚度，3.2m；M2己17煤层平均厚度，4.8m；1己15煤的平均容重，1.36t/m3；2己17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=5.473.21.36/cos75.474.81.36/cos7=5996.33万t在矿井开采过程中，实际能够采出的煤只是工业储量的一部分，能够采出的这部分储量称为可采储量。可采储量可用下式计算：Zk= Zg (1-P)C (2-2)式中 井田可采储量，t；Zg矿井工业储量，t；永久煤柱损失，t；(永久煤柱损失系指矿井开采期间不允许进行回采的煤柱损失，它包括保护工业广场、井筒、建筑物、铁路、超高压输电线，以及为了矿井安全生产而留设的井田境界、断层、河流、湖泊等隔离煤柱。) 为矿井总储量的5%。采区回采率，国家规定采区回采率一般不应小于：厚煤层75%，中厚煤层80%，薄煤层85%。Zk = 5996.33(1-0.05)0.8=4557.21得出本矿井的可采储量为：4557.21万t。2.1.3 矿井设计生产能力及服务年限（1）矿井工作制度矿井年平均工作日为300天。“三八”工作制度，其中两班半生产，一班检修，每班工作8小时，日净提升14个小时。（2）矿井设计生产能力矿井可采储量 Zk4557.21（万t）采用90万吨/年的生产能力。矿井服务年限、年产量和储量之间的关系可用下式表示矿井设计服务年限，a；矿井设计生产量，t/a；储量备用系数，1.2-1.4。（此系数是为了避免井田局部地质变化，造成储量减小，致使矿井服务年限缩短设置的。地质构造简单的井田区小值，反之取大值。）代入式中 TZk /(Ak) 4557.21/（901.2） 42.19（年）随着生产技术的改进和矿井规模的扩大，服务年限有可能缩短。所以初步设计生产能力为90万t/a是合理的。2.2 井田开拓2.2.1 井田开拓的基本问题1）井田特点虽然本矿煤层埋深较浅，但表土层极不稳定，表土层平均厚121米。为了减少大巷护巷煤柱损失和巷道维护费用，故上（下）山大巷采用集中岩石大巷，即布置在距己17煤底板下30米左右的粉砂岩中。本矿主采煤层为己15煤、己17煤，各煤层厚度均匀，煤层间距相差不大， 适用于分组集中联合布置，即在己17煤中或其底板内掘进集中上山，己15煤、己17煤联合布置。煤层开采采用下行开采，即先采己15煤、再开采己17煤。一水平布置两条上山；为节省开拓工程量，以矿井中心线为界限把本矿井分为东西两翼，进行双翼开采；并且把主井的位置布置在矿井储量的中央，以减少运输费用；为保证正常生产和减少掘进工程量，每个阶段布置一个大型煤仓。矿井开采后期在矿井储量的中央开掘下山巷道，为了减少掘进工程量，下山对应于水平的上山布置，利用水平的上山回风，同时为了减少掘进工程量，每个阶段共用一个煤仓，开采下山时利用岩石上山回风。2） 确定井筒形式、数目、位置（1）确定井筒的形式由于该井田地处平原，且表土层不稳定，不具备斜井与平峒的开拓条件。而立井有自己独特的优点，它的提升能力大，管理较容易，维护较简单。符合本矿的实际情况。故本设计采用立井开拓方式。（2）确定井筒的数目及位置根据规范要求：采用立井开拓时，一般开凿一对提升井筒，即主井，副井。本矿井采用主井提煤，副井运料。主井、副井设在工业广场内；风井布置在煤层浅部。这样有利于管理，且少压煤。主井装备有箕斗，用于煤炭提升；副井装备有罐笼，用于提升材料、矸石，升降人员。由于矿井走向长度和倾向长度相差不大，而且矿井开采深度不大，故采用中央分列式通风。（3）工业广场及井口位置的确定井筒及工业广场确定的原则：井筒位置应尽量位于储量中心，使井下开采有合理的布局，达到节省投资，生产费用低的目的。应使井田两翼的储量大致平衡，有利于井下运输、通风和开采系统的位置。尽量不占、少占农田，充分利用地形，以使地面生产系统，工业广场的布置及地面运输比较合理。井筒应尽量避免穿过流沙层，较大含水层，较厚冲积层，有煤与瓦斯突出的煤层，较大的断层及采空区，并应少压煤。有良好的工程地质条件，不受洪水、岩崩、滑坡的威胁。井筒周围需留设有足够的保护煤柱以保护井筒和地面工业广场不致被开采工作引起岩层移动破坏。根据本矿实际条件及参考实习矿井，确定井口位置如下：设计井筒位置坐标见下表：表2-2-1井筒坐标坐标XY主井38583.0138435387.26副井38593.2638435406.67风井87.163452.21313）煤层开采顺序煤层开采采用下行开采，即先采己15煤、再开采己17煤。一水平布置两条上山；为节省开拓工程量，以矿井中心线为界限把本矿井分为东西两翼，进行双翼开采；并且把主井的位置布置在矿井储量的中央，以减少运输费用；为保证正常生产和减少掘进工程量，每个阶段布置一个大型煤仓。矿井开采后期在矿井储量的中央开掘下山巷道，为了减少掘进工程量，下山对应于水平的上山布置，利用水平的上山回风，同时为了减少掘进工程量，每个阶段共用一个煤仓，开采下山时利用岩石上山回风。4）开采水平标高、开拓布置方案的确定开采水平的划分应遵循的原则：（1）要有合理的阶段斜长，（2）要有合理的区段数目，（3）要有利于采区的正常接替，（4）要使确定的水平标高在经济上有利。结合本矿井的实际情况，本设计对井田的开拓方式做了三个方案：第一方案全井田分为2个生产水平，第一水平标高192；二水平采用立井延伸，标高400。见图2-2-1.1第二方案全井田分为2个生产水平，立井两水平上山开拓，一水平标高100；二水平采用立井延伸，标高300。见图2-2-1.2第三方案全井田分为1个生产水平，即-192水平。见图2-2-1.3图2-2-1.1 方案一图2-2-1.2 方案二图2-2-1.3 方案三三个开拓方案的经济分析比较见表2-2-2 。表2-2-2 开拓方案经济分析名称项目单价 /元数量/m造价/万元合计/万元第一方案主井8542340290.4282045.5014副井9072325294.84风井7958133105.8414一水平大巷28601800514.8延伸立井324020867.392二水平石门28601000286二水平大巷28601700486.2第二方案主井8542248211.84162061.1606副井9072233211.3776风井7958133105.8414一水平大巷28601800514.8延伸立井102030030.6二水平石门28601000286二水平大巷28602450700.7第三方案主井8542340290.4281205.9094副井9072325294.84风井7958133105.8414一水平大巷28601800514.8从此表可以看出：第三方案工程量最小，投资少，工期短，见效快；巷道掘进及维护费用低，运煤系统简单，占用设备少，运费低；经济技术效果比较明显。故本设计开拓方案采用第三方案。2.2.2 矿井基本巷道1） 井筒（1）确定井筒断面的形状主井井筒断面形状主要根据井筒的用途，服务年限，井筒穿过岩层性质及涌水情况而定。本矿井井筒断面形状根据本身及围岩条件，选用圆柱断面。因为本矿井井筒要求服务年限较长，为整个矿区服务，而圆柱断面具有服务年限长，承受地压性能好，通风阻力小及便于施工等特点。故选用圆柱断面。（2）井筒断面布置及装备根据提升容器的规格、尺寸、井筒合理布置的要求，并参考实际矿井的生产情况确定：主井：井筒净直径6m，净断面28.4m2，装备一对16吨箕斗。掘进断面在表土段面积52.78m2,支护壁厚1100mm；掘进断面在基岩处面积为38.465 m2，支护壁厚500mm。其布置如图2-2-2.1。附图222.1 主井井筒断面图 主井井筒特征表：井型井筒直径支护方式提升容器90万t/a6m砼砌碹一对16t标准箕斗，一套44多绳绞车副井：井筒直径7.2m，净断面40.7m2，装备两套6吨双层单车罐笼。并且设有梯子间，用作安全出口，主要担负升降人员、材料、设备及提升矸石等任务。布置图见图2-2-2.2。附图222.2 副井井筒断面图副井井筒特征表：井型井筒直径支护方式提升容器90万t/a7.2m砼砌碹两套1.5t双层四车罐笼，带平衡锤风井：风井井筒采用圆形断面，直径为5m，净断面19.625m2，掘进断面在表土段为40.69m2，基岩段为28.26m2，采用锚喷支护。风井除了矿井回风之用，其断面图见图2-2-2.3。附图2-2-2.3 风井井井筒断面图风井井筒特征表：井型井筒直径支护方式90万t/a5m砼砌碹2）井底车场采用立井刀把式车场，3t底卸式矿车主运。井系统硐室有推车机及矿车卸载站硐室，井底煤仓，箕斗装载硐室，水泵房等。副井系统硐室有马头门，中央水泵房，中央变电所，等候式等。见附图2-2-2.4。附图2-2-2.4 井底车场示意图3）主要开拓巷道水平主要巷道是沟通采区与车场的交通运输干线，并进行通风、排水及敷设管线。当上山阶段采光后，尚要服务与下山开采，其工作年限比较长。因此，主要巷道布置在符合开拓要求的条件下，应该尽量作到缩短大巷长度，避免过多的弯曲，以减少开拓工程量，作到运输方便有利于通风。并且应布置在坚硬、耐久、不易风化的岩层内。布置情况及数目如下：（1）布置两条阶段大巷，一条为双轨阶段运输大巷，一条为阶段回风大巷。布置在己17煤层底板30m的粉砂岩内。断面形式采用拱形断面，支护方式采用锚喷支护，局部采用U型钢支护。图2-2-2.5 大巷断面断面参数表：围岩类别断面（m2）掘进尺寸（mm）喷射厚度（mm）锚杆（mm）净周长（m）净掘宽高形式外露长度排列方式间排距锚深直径砂岩17.219.644004200100树脂锚杆50矩形60016001415（2）石门及回风大巷：上山和区段巷道之间用石门联络。主石门断面大小与阶段运输大巷相同。本矿设计石门及回风大巷断面形式同大巷采用拱形断面，支护方式采用锚喷支护，局部采用U型钢支护。见图2-2-2.5。（3）采区上山：本矿设计采用集中布置，采用双岩层上山布置，断面形式采用拱形断面，支护方式采用锚喷支护，局部采用U型钢支护。见图2-2-2.6。图2-2-2.6 轨道上山断面图 注：皮带上山断面图与轨道上山相同，只是上山中铺设皮带，因此省略。断面特征表围岩类别断面 （m2）掘进尺寸（mm）喷射厚度（mm）锚杆（mm）净周长（m）净掘宽高形式外露长度排列方式间排距锚深直径砂岩20.322.445004130100树脂锚杆50矩形80018001414.44、区段平巷：本矿设计区段平巷采用梯型断面形式，支护方式采用锚网梁支护，局部采用工字刚钢支护。见图2-2-2.7。图2-2-2.7 区段平巷断面图断面特征表围岩类别断面 （m2）掘进尺寸（mm）锚杆（mm）净周长（m）净掘宽高形式外露长度排列方式间排距锚深直径煤层10911945003000树脂锚杆50矩形10001200121332.2.3 大巷运输设备选择大巷的主要任务是担负煤矸石、物料、人员的运输，以及通风、排水、敷设管线。根据矿井生产能力矿井地质条件的不同，大巷可选择不同的运输设备和方式。大巷的运输方式有二种，一种是采用矿车运输，另一种是采用皮带输送机运输。二者有不同的特点。采用矿车运输可同时统一解决煤、矸、物料和人员的运输问题，能适应矿井两翼生产的不均衡性，对巷道弯曲没有多大限制，运煤过程中产生的煤尘较少，对通风安全较为有利，长距离运输没有多大困难。采用皮带输送机运煤为连续运煤，运量大，效率高，易于实现自动化，对巷道坡度没有大多要求，但要求巷道直。由于地质条件较为简单，为了保证生产的连续性，提高生产的因素，大巷运输方式采用皮带运输，辅助运输采用1.5t固定式矿车。2.2.4 矿井提升确定主、副