某矿240万吨年新井通风安全设计毕业论文.doc

中国矿业大学2014届本科生毕业设计某矿240万吨年新井通风安全设计毕业论文1 矿区概述及井田地质特征11.1 矿区概述11.1.1井田位置及范围11.1.2自然地理21.2井田地质特征21.2.1区域地层概况21.2.2井田地层21.2.3区域地质构造概述41.3煤层特征51.3.1含煤性51.3.2可采煤层51.3.3煤岩的主要性质81.3.4矿井水文地质概况112井田开拓122.1井田境界及井田储量122.1.1井田境界122.1.2井田储量122.1.3矿井设计生产能力及服务年限132.2 井田开拓142.2.1 井田开拓的基本问题142.2.2 矿井基本巷道192.2.3 大巷运输设备选择272.2.4 矿井提升293 采煤方法及采区巷道布置313.1 煤层的地质特征313.1.1 煤层特征313.1.2 煤层可燃性及水文条件313.1.3 煤层顶底板围岩性质313.2 采区巷道布置及生产系统313.2.1 巷道布置313.2.2生产系统323.2.3采区巷道掘进方法333.2.4采区生产能力333.3 采煤方法333.3.1 采煤工艺方式333.3.2回采巷道布置374 矿井通风394.1 矿井通风系统选择394.1.1 矿井地质条件394.1.2 矿井通风方式选择394.1.3 矿井通风方式对比394.1.4 通风方案比较414.1.5 矿井通风方法424.2 采区通风434.2.1 采区通风系统的一般要求434.2.2 回采工作面通风方式434.2.3工作面风流方向的选择454.2.4 采区通风构筑物464.2.5 采煤工作面需风量计算464.3 掘进通风484.3.1 掘进通风方式484.3.2 掘进工作面需风量计算504.3.3 掘进通风设备选择514.4 矿井所需风量534.4.1 矿井风量计算534.4.2 矿井风量分配554.4.3 风速验算564.5 矿井通风阻力564.5.1 矿井通风阻力的计算原则564.5.2 矿井通风容易时期和困难时期564.5.3矿井通风阻力计算624.6矿井主要通风机选型644.6.1矿井自然风压644.6.2通风机工作风量654.6.3通风机工作风压654.6.4通风机的选择654.6.5电动机的选择684.7矿井反风措施及装置694.7.1矿井反风的目的和意义694.7.2矿井反风设施的布置694.8概算矿井通风费用704.9矿井通风系统评价715矿井安全技术措施725.1矿井安全概况725.2 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预防性灌浆设计745.3 矿井瓦斯755.4重大灾害事故应急预案765.4.1 灾害汇报765.5.2 瓦斯煤尘爆炸事故的处理措施765.5.3 避灾路线771 立题背景与研究意义791.2 研究意义791.3 技术关键与指标791.4 技术路线802 国内外煤层注水防尘技术简介802.1 国内外综合防尘措施概述802.2 我国煤炭行业粉尘防治的一般规定812.3 煤层注水防尘措施812.3.1 钻孔布置812.3.2 注水方式813 某煤矿煤壁浅孔高压注水技术的实践与应用813.1 某矿综合防尘技术概况813.1.1.防尘供水系统813.1.2 主要防尘措施823.2 某煤矿煤壁浅孔高压注水技术方案的确定823.2.1 重点考虑的因素823.2.2 煤层注水技术方案823.3 某煤矿煤壁浅孔高压注水技术方案的实施823.3.1 试验工作面概况833.3.2 煤层注水工艺流程833.3.3 降尘机理分析853.3.4 某煤矿煤壁浅孔高压注水技术的应用效果分析854 主要研究结论87翻译部分88英文原文88中文翻译93第 1 页中国矿业大学2014届本科生毕业设计第 8 页中国矿业大学2014届本科生毕业设计 1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1井田位置及范围淮北矿业股份有限公司某煤矿位于安徽省宿州市东南30公里处，紧靠宿（州）灵（壁）公路和宿（州）固（镇）公路，与合（肥）徐（州）高速公路毗邻，矿区专用铁路与京沪大动脉相连，交通十分便利。多年来，某矿的煤炭产品行销华东各地，并出口日本等国家和地区。某煤矿西临京沪铁路,距某火车站9km，矿区专用铁路在此与京沪铁路接轨。矿井西部20km左右有合（肥）徐（州）高速公路东坪出口，矿井北有宿(州)一泗(县)省道、南有宿(州)蚌(埠)101省道穿过，矿区公路与之相连。铁路、公路构成了本矿便利的交通条件(见图1-1)。矿井范围内除采矿形成的塌陷区外,均为农田,地形平坦,呈西北高东南低的变化趋势，标高在2225m之间。本区气候温和，属北温带季风区海洋大陆性气候。气候变化明显，四季分明，冬季寒冷多风，夏季炎热多雨，春秋两季温和。据宿州气象站资料，本区自建井以来，最高气温40.3，最低气温14.l，最大月降水量326.1mm，月最低降水量为0；最大年降水量1107.2mm；年最低降水量594.5mm。年平均降雨量766mm，雨量多集中在7、8月份。最大风速20m/s，年平均风速2.2 m/s，主导风向为东东北风。每年68月为炎热天气，当年的12月份至翌年2月为寒冷季节，降雪量主要集中在这期间，最大积雪厚度0.35m，初雪在11月中旬前后，终雪在3月下旬前后，无霜期210240天，冻结期一般在12月上旬至次年2月中旬。冻结深度0.30.5m。根据2001年8月实施的中国地震动参数区划图（GB18306-2001），本矿地震动反应谱特征周期为0.45s(3区)，地震动峰值加速度为0.05g（2区），相应地震基本烈度值为度。图1-1 交通位置图表1-1矿区范围拐点坐标 点 号X坐标Y坐标点 号X坐标Y坐标点 号X坐标Y坐标13710493.0039519140.00123713775.0039512895.00GY23716525.0039513845.0023710865.0039518500.00133712855.0039512135.00153715900.0039514720.0033711160.0039518360.00143712880.0039511750.00163714970.0039515725.0043710740.0039518105.00GY13714368.0039511261.00173714300.0039516145.0053710900.0039517080.00KC53714825.0039511950.00183713760.0039517025.0063711150.0039516500.00KC43715000.0039512440.00193713020.0039517640.0073711310.0039515370.00KC33715250.0039512600.00203712430.0039518540.0083713000.0039515000.00KC23715340.0039512710.00213712163.0039519237.0093713300.0039514255.00KC13716164.8039513283.40223711190.0039519490.00103714450.0039513970.00GY23716525.0039513845.00113713770.0039513778.00KC13716164.8039513283.401.1.2自然地理1.2井田地质特征1.2.1区域地层概况在地层区划上，本区属于华北地层区、鲁西分区、徐宿小区，其岩性及厚度相对稳定。在古老变质基底上，沉积有青白口系、震旦系、寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、侏罗系、白垩系、第三系和第四系。1.2.2井田地层本区受古生代加里东早期构造运动的影响，地壳整体隆起,遭受风化剥蚀,沉积间断,致使本区缺失了上奥陶统、 志留系、泥盆系和下石炭统地层。石炭纪早期,本区地壳缓慢下沉,接受沉积,并具备有良好的成煤环境，沉积了一套煤系地层,总厚度约l1185 m。二叠纪后期,受海西、印支构造运动的影响,地壳再次抬升,遭受剥蚀,缺失了石千峰组、三叠系、侏罗系、白垩系地层。经喜山运动之后，本区再次缓慢下沉，沉积了第三系、第四系松散层。根据揭露情况，本井田各时代岩性组合关系自下而上简述如下:（一）奥陶系中奥陶统(O2)中奥陶统由灰、深灰色厚层状隐晶质、细晶质及白云质灰岩组成。79-O水1孔穿过灰岩厚度为133.47m,灰岩裂隙、溶洞发育，其中裂隙多被方解石充填,并见有黄铁矿晶体。（二）石炭系(C2+3)与下伏奥陶系灰岩呈假整合接触。控制厚度175m左右，下部以泥岩为主；中部以砂岩为主。夹薄层石灰岩，含34层薄煤；上部以灰岩为主，夹薄层泥岩或砂岩。生物组合关系为:下部以蜓类化石为主,上部蜓、贝类化石和科达、羊齿类化石为主。中石炭统本溪组(C2b)与下伏奥陶系呈假整合接触。6-7线8孔穿过厚度8.95m, 79-O水3孔穿过地层厚度14.34m,下部为青灰灰白色铝质泥岩,夹绿色薄层泥岩,底部含铁质结核,上部为青灰色深灰色泥岩或粉砂岩,含铝质和黄铁矿。表1-2宿东矿区地层简表界系地层厚度（m）组接触关系含煤情况简要说明新生界第四系126303一、二、三含水层整合第三系96155第四含水层不整合中生界侏罗系0240J3因后期剥蚀局部分布底部砾岩为五含不整合上古生界二叠系544石千峰组P22（剥蚀缺失）后期剥蚀而缺失整合上石盒子组（P2sh1）含1-3煤层组（组）煤层顶底板含砂岩裂隙水整合256下石盒子组（P1x2）含4-9煤层8煤为主采煤层，7、10煤层为局部可采煤层整合111山西组（P1sh1）含10煤层整合石炭系150170太原组（C3t）含数层薄煤及煤线上、下部含煤5-6层均不可采整合216本溪组（C2b）古风化壳的产物假整合下古生界奥陶系假整合寒武系上石炭统太原组(C3t)与下伏本溪组整合接触。仅6-7线8孔穿过,厚160.69m,一般含煤46层,煤层厚度薄且煤质差,无开采价值。本组含石灰岩1014层,自上而下编号为一灰、二灰,其中三、四、六、十灰较厚,多在6m以上,四灰局部达26.5m,三、四灰裂隙、溶洞发育,含水丰富。本组为海陆交互相沉积。下部:灰绿深灰色粉砂岩、砂岩为主,夹薄层石灰岩,含34层薄而不稳定的煤层,无开采价值。中部:以灰色石灰岩为主,夹灰灰绿色泥岩与粉砂岩,含薄煤l2层,均不可采。上部:灰深灰色砂岩与粉砂岩为主,夹薄层石灰岩23层,一般不含煤。（三）二叠系(P)与下伏石炭系地层呈整合接触,为主要含煤地层,含煤岩系总厚度约1010m含煤1958层。下部山西组厚度102167m,平均厚度为120m。以过渡相沉积为特征,中部含主采煤层10煤,岩性以泥岩、砂岩为主,植物化石以羊齿为主,动物化石以贝壳类为主。中部下石盒子组厚度约245325m,平均厚度280m,主要岩性为砂岩和泥岩,含可采煤层5层,其中主采层2层,化石以羊齿类为主。上部上石盒子组已控制厚度大于610m,以杂色陆相沉积为特征,下部含煤812层,局部可采煤层12层,植物化石以羊齿和轮叶类为主。（四）新生界(KZ)本区新生界松散沉积物厚度120250m，由东南的120m向西北增厚至250m，一般厚为170240m。1.2.3区域地质构造概述本区各矿处于淮北煤田内，位于中朝地台鲁西隆起的南端徐蚌隆起，东起于郯庐断裂，西抵丰涡断层与河南永城煤田相邻，北接丰沛隆起，南止板桥固镇断层与蚌埠隆起相接。煤田内北西西或近东西向的断裂对矿区划分起了重要的作用，宿东向斜北受宿北断裂控制，南有光武固镇断裂，西南有西寺坡逆冲断裂，东有固镇长丰断裂。宿北断裂为区内规模最大的一条东西向断裂带，由龙山孟集和宿县蒿沟断陷带组成，长度大于200km，断面南倾,倾角70，断距大于1000 m，早期具右行走滑性质，生成于中生代，横贯于徐宿弧形构造中段与南段之间，南北两侧构造与地貌截然不同，是地貌单元的分界线；光武固镇断裂横贯于淮北煤田南缘边界，也是徐宿构造的南界断层，控制长度大于200 km，这两条断层生成于中生代，第三纪仍有活动,其间的古生代地层应为徐宿推覆体的下盘。西寺坡逆冲断裂由四条走向NW的冲断层组成，走向N603510W，延展长度36.5km，倾向北东，倾角浅部陡，深部缓。宿东向斜总体呈不对称的向斜构造,向斜轴向N255030W,轴长l8km,宽1.55.8km，轴部为二叠系地层，向斜的东北翼，因受北东方向主压应力的影响(即F4逆断层的推压牵引作用)，两端地层倾角大,一般70左右，中段地区煤系地层被剥蚀,呈单斜构造，西南翼倾角较缓，一般在1025。向斜在朱仙庄矿一、二采区处变窄,在某矿八、十采区位置变宽,呈弧形向西南凸出,成为宿东向斜的最宽缓处。向斜的两端及最宽缓部位发育有短轴褶曲。图1-2 矿井地质构造图1.3煤层特征1.3.1含煤性某煤矿含煤地层为石炭、二叠系。石炭系太原组地层含煤68层，其中23层个别点达到可采厚度，无工业价值，不作为研究对象；二叠系含煤地层有下统山西组、下石盒子组和上统上石盒子组，含煤地层厚度约1010m，含1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、等十个煤层（组），含煤1958层，煤层总厚约1.1458.48m，平均20.60m，煤系地层含煤系数2.04%。山西组：组厚平均120m，中上部含煤13层，其中10煤层厚度04.97m，平均1.92m，为主采煤层之一，本组含煤系数为1.60%。下石盒子组：组厚平均280m。含煤1028层，煤层总厚度1.1441.63m，平均14.99m，其中 4、5、6、7、9为局部可采煤层，8煤层为全区可采煤层。8、9煤层为主采煤层，本组含煤系数5.35%。上石盒子组：组厚610m。含煤组3个，含煤层数827层，煤层总厚度为011.88m平均厚度3.69m，含煤系数为0.6%。本组含煤层数多，厚度变化大，煤层极不稳定，可采煤层少，含局部可采煤层一层，即3煤层。1.3.2可采煤层本井田内可采煤层有8层，自上而下依次为3、4、5、6、7、8、9、10煤层，分别赋存于二叠系上、下石盒子组和山西组，其中7、8、9、10煤层为主采煤层，3、4、5、6煤层为局部可采煤层。为了对各煤层的稳定性进行评定，采取总体与分区相结合的方法，并以各种相关因素的综合结果为准，计算了各煤层的可采系数（Km）和煤厚变异系数（）。在计算煤层变异系数时，遵循以下原则：对于局部可采煤层均以各煤层可采范围以内的钻孔为准进行统计；对于稳定性变化差异较大，分区的规律比较好的煤层，则进行分区评定；评定薄煤层的稳定性，以可采指数（Km）为主要指标，以煤厚变异系数（）为辅助指数（适当参考面积可采率）；评定中厚以上的煤层稳定性时，以为主要指标，以Km和面积可采率为辅助指标。评定煤层稳定性时，综合考虑了煤层的结构变化、煤的成因类型等因素。表1-3 二叠系含煤地层含煤情况一览表地层时代地层厚度（m）含煤层数（层）可采煤层厚 度（m）含煤系数（%）备注P1s P2s1010195882.04P2s6101510.6P1x280102865.35P1s12082711.6C2t160.690薄煤或煤线C1b14.344600不含煤注:太原组煤层薄而不稳定，占煤层总厚比例很小，故计算含煤系数时未予考虑。表14 可 采 煤 层 情 况 统 计 表 地层名称煤层穿过点数（个）煤 厚煤 层 结 构可采指数Km变异系数(%)煤层类型稳定类型顶底板岩性备 注合计见煤可采不可采不采用最小最大平均(m)可采点平均见夹矸点数（个）结构类型顶板底板上石盒子组370644321603.710.821.2515较复杂0.3871.95薄煤层极不稳定泥岩或粉砂岩泥岩局部粉砂岩通过断层或风氧化带的见煤点未列入 下石盒子组4856945241602.300.81.1912较简单0.5266.25薄煤层极不稳定泥岩或粉砂岩泥岩局部粉砂岩51047154173302.90.681.2211较简单0.4688.24薄煤层极不稳定泥岩或粉砂岩泥岩或粉砂岩6897028422903.990.561.42简单薄煤层极不稳定泥岩为主粉砂岩次之泥岩或粉砂岩713611795291903.231.021.4410较简单0.6062.13薄煤层极不稳定细砂或泥岩部分中砂岩泥岩或粉砂岩8254254254002.7217.759.609.608较复杂125.20特厚稳定泥岩为主粉砂岩次之砂质泥岩或粉砂岩927425224482207.82.933.185简单0.9256.99中厚不稳定砂质泥岩细砂岩或粉砂岩砂质泥岩或粉砂岩山西组1019818717981104.991.862.0713较简单0.8944.62中厚较稳定中砂岩为主细砂或泥岩次之泥岩为主砂岩次之中国矿业大学2014届本科生毕业设计 第 97 页8煤层为特厚煤层，全区可采，是煤矿主采煤层。钻孔及溜煤眼计254个点,煤厚2.72-17.75m，平均9.60m；东部拐头区相对较厚，平均为10.58m；三水平内见8煤层的工程点54个，可采点54个，煤厚3.3-19.24m，平均9.65m。煤层结构较复杂，含夹矸1-2层，全区有7个钻孔见夹矸，单层夹矸0.32-0.98m，平均0.62，分布在井田中部。生产证实井田中、东部8煤层普遍存在夹矸1-2层，岩性以泥岩为主，东部采区局部为粉砂岩或细砂岩，中部采区第一层夹矸较厚，已严重影响煤质，现将第一层夹矸做为煤层顶板，第二层夹矸较薄，分布不稳定，生产中与煤层一起采出。通过全层选点计算，Km值为1，值为25.20%，为稳定煤层。全区分为三个区段，分别是：11-12线以东、11-12线至F7-1断层、F7-1断层至西部采区边界，计算结果表明三个区段均为稳定煤层。8煤顶板主要为泥岩，细砂岩次之，局部为粉砂岩或中砂岩，部分地段有炭质泥岩伪顶，为薄层状砂质泥岩或泥岩，局部为细砂岩；常见植物叶片化石碎片。底板为薄层状砂质泥岩或泥岩，局部为细砂岩，层理和裂隙发育，岩石破碎。8煤层沿走向上呈东部厚、一采区薄、二、四采区厚,六、八采区相对薄的变化；沿倾向上呈浅部厚、深部薄的变化趋势，尤其是一采区，向深部变薄趋势最为明显，8141（1210）机巷约30m段8煤厚度仅0.3m。1.3.3煤岩的主要性质1）物理性质各主要煤层颜色主要为黑色，油脂光泽弱玻璃光泽、条带状及线理状结构，参差状及棱角状断口，内生裂隙较发育，裂隙面多充填黄铁矿薄膜，性脆、易碎成粒状及粉末状，坚硬程度多为松软级，视密度多在1.31.45之间。6、7、8、10煤层呈薄块状,质较硬；8煤层受构造应力作用,垂向上出现几个软分层,与硬分层相间分布；3、4、5、9煤层呈粉末状或鳞片状,煤质较松软,颜色一般为黑褐色,具油脂光泽,内生裂隙发育中等,具条带状和线理状结构。（1）宏观煤岩特征各主要煤层宏观煤岩组分主要为亮煤和暗煤，有少量镜煤条带。宏观煤岩类型属半暗半亮型煤。（2）显微煤岩特征各煤层的显微煤岩组分均以有机质为主约占80.097.41%，无机质约320%。镜下鉴定，各主要煤层均以镜质组为主，约占37.288.79%，惰性组次之约占0.4342.4%左右，稳定组约占0.9927.64。凝胶化物质以凝胶化基质体为主，多呈条带状、均一状和块状，一般多胶结其它有机组分碎片和矿物杂质而呈各种显微结构。丝炭化物质以半丝质组为主，常以块状、条带状及碎片分布，尤以8煤层中部及9煤层较为破碎。角质化物质以小孢子为主，大孢子、角质层、树脂和树皮等也有出现。煤系中以8煤层和5煤层的镜质组含量为少，半丝炭含量相对增高；6煤层、5煤层和3煤层的角质组含量相对较高。显微煤岩结构常为均一状、条带状和粒状结构，其中10煤层以条带状和均一状结构为主，9煤层和5煤层主要为均一状结构；8煤层的最大特征是具粒状结构。无机组分以粘土碎屑和侵染于有机质组分的粘土为主，黄铁矿和透明矿物次之。10煤层以后生的粘土碎屑为多；9、8煤则以侵染于基质体的粘土矿物和粘土碎屑为主。2）化学性质（1）有害组分各煤层原煤水分含量相差不大，平均值多在1.41%-1.61%之间。精煤分析样水分含量一般较原煤低。 表1-5 煤层有害组分统计表煤 层Mad(%)A.d(%)St.d(%)Pd(%)3原煤 0.92-2.32 1.54(28) 13.66-49.05 30.64(28) 0.18-2.88 1.20(19)0.001-0.0110.0135(8)精煤 0.87-2.28 1.52(22) 7.22-37.07 12.62(22) 0.46-1.94 109(15)0.006(1)4原煤1.15-3.131.66(36)15.88-50.1724.18(35)0.14-1.070.69(25)0.0019-0.0130.0078(6)精煤 0.95-2.411.57(30)5.68-15.529.41(30)0.28-0.710.76(13)0.0028(1)5原煤0.65-2.191.44(32) 12.27-38.44 25.13(31) 0.09-0.70 0.28(26)0.003-0.0180.0047(6)精煤 0.67-1.93 1.31(29) 6.44-16.11 11.49(29)0.09-0.700.33(13)0.0025(1)6原煤 0.63-1.91 1.41(18) 18.56-41.21 26.18(17) 0.16-0.56 0.21(11)0.003-0.00870.0057(6)精煤 0.60-2.02 1.26(14) 10.39-15.1212.26(14) 0.17-0.41 0.27(4)7原煤 0.64-2.31 1.61(58) 11.59-43.9719.69(57) 0.11-0.47 0.25(45)0.001-0.0190.0078(13)精煤 0.55-2.38 1.46(52) 5.09-31.177.81(52) 0.10-1.41 0.32(37)0.0018(1)8原煤 0.39-3.23 1.52(115) 10.82-30.78 18.00(115) 0.07-0.55 0.27(86)0.001-0.0430.0015(36)精煤 0.70-2.38 1.47(112) 4.30-13.51 7.46(112)0.11-0.470.25(45)0.0017-0.0200.0035(7)9原煤 0.60-2.62 1.52(74) 13.15-39.85 23.30(74) 0.19-1.300.46(59)0.0016-0.011510.007(22)精煤 0.72-2.96 1.69(71) 5.45-16.26 9.16(71) 0.21-0.77 0.43(37)0.0015-0.00260.0023(6)10原煤 0.48-2.76 1.44(103) 6.04-34.37 14.85(103) 0.16-0.66 0.34(77)0.0015-0.0060.0049(19)精煤 0.76-2.451.27(96) 3.79-20.90 6.68(96) 0.28-0.57 0.37(44)0.0016-0.0020.0018(4)各煤层总体上属中灰分煤，其灰分产率平均值多在14%16%之间，其中10煤层原煤灰分最低，灰分产率在6.0134.37%之间，平均为14.85%。属低中灰煤。各煤层精煤灰分产率大大低于原煤，平均多在6%12%之间。各煤层原煤灰分产率分布频率。各可采煤层灰分分布特征如下：10煤层井田西部以低灰为主,一般为1114%，次为中灰，少数为特化灰；井田中部主要为中低灰，一般在15%左右，部分为富灰；井田东部以低灰为主,一般在516%,次为中灰,个别为富灰。9煤层灰分以中灰为主，一般为1725，平均22.30，次为富灰分。8煤层灰分为中灰为主，平均为18，少数为富灰或低灰，沿走向上呈中部高两侧低的变化，以东部采区为最低。近年来工作面实测灰分资料分析，8煤层灰分在垂向上呈顶部高下部低的变化规律。7煤层灰分为中富灰分，井田中西部以中灰分为主，富灰次之，一般1824。拐头地区以富灰为主，次为低灰分，一般在26%左右。6煤层灰分以富灰为主，次为中灰分，一般2527%。5煤层灰分以中、富灰为主,一般1926%。4煤层灰分以中灰分为主，次为富灰，个别高灰分，一般2024，平均24.18。3煤层灰分以中富灰分为主，少数为高灰分，一般为1834%，平均为30.64。本矿井可采煤层除3煤层之外均属特低硫煤，其硫含量平均值多在0.28%0.69%之间。其中10煤层硫分均小于l.0%，平均为0.34%；9煤层硫分一般小于0.5%，个别点偏高,可达1.3%；8煤层硫分多小于0.5；7煤层硫分均小于0.5,平均为0.32%；6煤层硫分均小于0.5%。5煤层硫分均小于1.0%。4煤层硫分平均0.69%，为特低硫，个别为低硫；3煤层硫分在0.182.88，平均1.20，为中硫，个别点为富硫。各煤层硫含量较高的煤层测试样中以无机硫含量为主，经洗选后，精煤硫含量明显下降。各煤层磷含量均0.01%，属特低磷煤。（2）挥发分（Vdaf）因没有850与900挥发分产率相对应的数据资料，故本次仍采用99报告中Vdaf值（表1-6）。本矿各煤层挥发分产率Vdaf(850)平均值多在31%-40%之间，属高挥发分煤；10煤层挥发分产率一般在36%左右,个别为3334%，沿走向和倾向变化不大；9煤层挥发分产率一般在3234%间，平均33.51%。沿走向变化不大，向深部略减；8煤层挥发分产率一般3031%，向深部略增；7煤层挥发分产率一般36%左右，向西部偏高，倾向上变化不大；6煤层挥发分产率一般为3336%，个别达42%；5煤层挥发分产率一般为34%左右，变化不大；4煤层挥发分产率一般在36.18%左右；3煤层挥发分产率40.62左右。表1-6 煤层挥发分产率统计表煤 层34567Vdaf(%)34.95-46.5340.62(2831.80-46.7036.18(35)34.17-39.3936.01(13)33.03-47.0936.62(18)33.04-40.6336.61(58)煤 层8910Vdaf(%)28.8638.2731.90(115)31.95-38.6435.51(74)33.14-44.1036.20(103)1.3.4矿井水文地质概况淮北煤田位于淮北平原的北部，在地貌单元上属于华北大平原的一部分，为黄河、淮河水系形成的冲积平原。除肖县、濉溪、宿县北部有震旦、寒武、奥陶系岩层出露形成剥蚀残丘低山外，绝大部分地区被第四、第三系松散层覆盖，形成平原地形。低山的海拔标高为180408m，平原地区标高一般为2050m。地势总体上由西北向东南微微倾斜。本区河流均属淮河水系的一部分，主要有濉河、新汴河、沱河、浍河及涡河等，它们自西北流向东南汇入淮河，流经洪泽湖然后入海。它们都属季节性河流，河水受大气降水控制，雨季各河水位上涨，流量突增；枯水期间河水流量减小甚至干涸。各河年平均流量3.52572.10m3/s，年平均水位标高为14.7326.56m。淮北煤田濉肖矿区各矿正常涌水量为100300m3/h，其它矿区各矿正常涌现水量为200500m3/h，矿坑直接充水水源为煤层顶底板裂隙含水层，出水点水量大小与构造裂隙发育程度和补给水源有密切关系，只要没有富水含水层补给，一般水量呈衰减趋势，矿井初期开采时水量增长较快，投产几年以后，涌水量渐趋稳定，甚至降低，以后随采区接替和开采水平延深，矿井涌水量只是有少量增长。井下揭露的断层多为滴水、淋水或无水，若不与石灰岩含水层沟通一般水量不大。突水点的水量变化一般是开始较大，后逐渐减小。太原组石灰岩与10煤层间距一般大于50m，在正常情况下不会发生“底鼓”突水，若遇构造或岩溶陷落柱，使煤层与太灰以至奥灰对口或间接缩短，太灰（或奥灰）水有可能对矿坑产生直接充水。综上所述，淮北煤田是被新生界松散层所覆盖的全隐伏型煤田。整个煤田是以孔隙水和裂隙水为主要充水水源的矿床，在正常情况下，水文地质条件大多属于简单或简单中等，但局部地段太灰、奥灰有可能大量突水的时候，个别矿井水文地质条件也可为复杂类型。某煤矿为新地层覆盖的隐伏矿床。新地层由两大部分组成: 即砂、砂砾、裂隙硬泥灰岩等构成的含水层和粘土、砂质粘土、软泥灰岩等构成的隔水层。煤系地层含水层以裂隙、孔隙含水为特征，含水性不均,变化较大。井田大多数大中型断层含水性及导水性较弱，但存在导水及诱发(采动影响)断层导水的可能性，尤其是东部五、七采区和六采区，断层发育，切割关系复杂，对矿井开采有着严重的水患威胁。根据本井田的含水层特征及对矿井安全生产的威胁程度、防治水的难易程度等综合分析，本井田的水文地质条件综合评定为复杂型。2井田开拓2.1井田境界及井田储量2.1.1井田境界某煤矿地处安徽省宿州市东南方向20km处，西北距离淮北市82km。矿井范围由采矿许可证29个拐点圈定，经淮煤地1998300号文批准，东以F32断层为界，西以补13线和6-7线为界与朱仙庄煤矿相邻,煤层上部以10煤层露头为界，下部以8煤层-800m等高线为界，走向长约8.2km，倾斜宽3.6km，井田面积19.0894km2。2.1.2井田储量1）储量计算本井田内可采煤层有8层，自上而下依次为3、4、5、6、7、8、9、10煤层，分别赋存于二叠系上、下石盒子组和山西组。3煤层、4煤层、5煤层、6煤层为薄煤层，无经济可采储量。8煤层为主采煤层，稳定特厚，全区可采平均厚为9.25m。9煤层位于下石盒子组下部，较稳定煤层。10煤层位于山西组中部，较稳定。井田储量应分煤层计算，计算公式为ZG=SH （2-1）式中 ZG井田工业储量，Mt；S煤层面积，m2；H煤层厚度，m；计算煤层煤的密度，t/m3。由矿井概述可知，8煤平均厚度9.25m，煤层倾角为17。井田的水平面积为19.7075k m2 ,平均密度为1.37t/m3。粗略计算得井田工业储量为：272.34Mt。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。可采储量可用下式来计算：Zk=（ZG-P）C （2-2）式中 Zk井田可采储量，Mt；P永久性煤柱损失，Mt； C采区回采率，厚煤层75%。2）保护煤柱储量损失计算工业广场保护煤柱查煤矿矿井设计手册工业广场占地指标，见表2-1所示。表2-1 工业场地占地面积指标井型（Mt/a）占地面积指标（公顷/Mt）2.40、3.00781.20、1.809100.45、0.9012130.09、0.3015本设计矿井为2.4Mt的大型矿井，取8公顷/100万吨，则其总占地面积为：S工=2.48公顷/100万吨=19.2公顷=192000m2取设计工业广场的长为400m，宽480m，并按一级保护留设围护带20m。查得该设计矿井的地质条件及冲积层和基岩移动角值如表2-1.2。表2-2 矿井的地质条件及冲积层和基岩移动角值倾角（）煤层厚度（m）（）（）（）（）179.6545707062经计算，工业广场保护煤柱面积为：S=760500m2Z1=0.7605001.379.65=10Mt图2-1 工业广场保护煤柱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330天。采用“三八制”其中两生产，一班检修，每班工作8h，日净提升16h。2）矿井设计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：T=Zk/AK （2-3）式中 T矿井设计服务年限，a；A矿井设计生产量，Mt/a；K储量备用系数，1.31.4。表2-3 不同矿井设计生产能力时矿井服务年限矿井设计生产能力（Mt/a）矿井设计服务年限（a）第一水平设计服务年限煤层倾角456.0及以上70353.05.060301.22.4502520150.450.940201515本设计井田可采储量为188.29Mt，设计生产能力为2400000t，储量备用系数取1.3，代入式（2-3），可得TZk/（AK） 196.6/（2.41.3）63（年）符合规范中设计生产能力为1.202.40Mt的大型矿井在非缺煤地区的服务年限不少于50年的要求，不同矿井设计生产能力时矿井服务年限见表2-3。所以设计生产能力为2.4Mt/a是合理的。2.2 井田开拓2.2.1 井田开拓的基本问题1）井田开拓方式的选择地质条件对开采方式的影响影响设计矿井开拓方式的主要因素包括精查地质报告、所确定的煤层自然产状、构造要素、顶底板条件、冲积层结构、地形以及水文地质条件等。其中以煤层赋存深浅和冲积层的水文地质条件对开拓方式的影响最大。井田开拓主要研究如何布置开拓巷道等问题，具体有下列几个问题需要认真研究：(1)确定井筒的形式、数目和配置，合理选择井筒及工业场地的位置；(2)合理确定开采水平的数目和位置；(3)布置大巷和井底车场；(4)确定矿井开采程序，做好开采水平的接替；(5)进行矿井开拓延伸，深部开拓及技术改造；(6)合理确定矿井通风、运输及供电系统。确定开拓问题，需根据国家政策，综合考虑地质、开采技术等诸多条件，经全面比较后才能确定合理的方案，在解决开拓问题时，应遵循下列原则：1）井硐形式、数目、位置及坐标（1）确定井硐形式井筒形式有三种：平硐、斜井、立井。一般情况下，平硐开拓是最简单最有利的方式，斜井次之，立井最复杂。在针对某一具体井田时，应从其地形、地质、开采技术技术条件及经济条件等方面综合考虑。平硐开拓受地形及埋藏条件限制，只有在地形条件合适，煤层赋存在较高的山岭、沟壑地区，而且有利于布置工业场地，上山部分储量大致能满足同类井型水平服务年限要求时才能采用。斜井开拓与立井开拓相比：井筒施工比较简单，建井速度快，井筒施工价格便宜，初期投资少；地面工业建筑、井筒的装备、井底车场和硐室都比立井简单；井筒延深施工方便，对生产干扰少，不易受底板含水层的威胁；主提升胶带化有相当大的提升能力，可满足特大型矿井主提升的需要；斜井井筒可作为安全出口，井下一旦发生透水事故等，人员可迅速从井筒撤离。缺点是：在同样难过的地质条件下，斜井的井筒较长，导致通风路线，运输路线都同样的增加，同时井筒的维护费用也相应的增加，施工技术复杂，价格高。斜井开拓的适用条件是：煤层埋藏较浅、表土层不厚、水文地质情况简单、无流沙层、井筒不需特殊施工的缓斜和中倾斜煤层。立井开拓立井井筒短，提升速度快，提升能力大，有利于辅助提升，不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然条件的限制，在开采深度相同的的条件下,；井筒断面积大，可满足煤与瓦斯突出矿井、高瓦斯矿井需风量的要求，而且通风阻力小，对深井开拓极为有利；当表土层为流沙层或含水层时，立井井筒比斜井容易施工；对地质构造和煤层产状均较为复杂的井田，能兼顾深部和浅部不同产状的煤层。主要缺点是立井井筒施工技术复杂，需用设备比较多，要有很高的技术，装备，掘进速度慢，基本建设投资大。采用斜井开拓，与立井相比，对于一样的开采深度，斜井的井筒要长，沿井筒铺设管路、电缆及其它线路的长度较大，采用绞车提升的比较慢，对240万吨/年的大型矿井来说，副井的提升能力也不能满足；另外，斜井井筒的维护也比较困难，而且维护量大，保护煤柱的损失也比立井的大；采用斜井开拓，通风路线长，阻力大，不利于瓦斯的排出。立井开拓需要较长的石门联系，但总体来说，立井开拓具有以下优点：承压能力大，维护井筒工程量少，维护费小；煤柱损失较斜井少，易穿冲积层和含水层；提升能力大，机械化程度高，易于自动控制；圆形断面有效面积大，通风条件好，较为经济；人员升降速度快。某煤矿表土层厚26m，煤层赋存深（下界为800m），矿区产量大（240万T/A），走向较倾斜长（西北到东南约8.2km，倾斜宽3.6 km），故立井开拓是最佳井硐形式。（2）井硐位置的确定合理的井筒位置应使井下开采有机，井筒的开掘和使用安全可靠，工业广场布置合理。矿区设置井筒时，井筒沿矿区有力的位置应在矿区中央。某煤矿沿东南、中、西北三部分组成，从各方面因素考虑，井硐应设在中部。井硐沿井田倾斜方向的有利位置要求煤柱损失少。考虑到某煤矿赋存较深，因此井硐为不占用浅部煤量而略靠下部，见煤点定在-550某矿地质条件无特别之处，井筒的位置受地形的影响不大。但从煤矿生产均衡、通风来看，选择在中下部比较合理。为避免井筒受洪水的影响，规范要求井口标高应高于历年最高洪水位0.5m左右。根据相关水文资料，确定井筒地面标高为25.0m。故确定各井筒坐标如表2-4所示（3）井筒和工业广场位置的确定原则：有利于第一水平的开采，并兼顾其他水平，有利于井底车场和主要运输大巷的布置； 使首采区布置的在井筒附近的富煤阶段； 煤田的两翼的储量尽量平衡； 井筒最好不要穿过煤层的地质条件比较复杂的区域； 工业广场要努力避开山丘、低谷和采空区，不能受崖崩滑坡，洪水威胁；工业广场应不要压煤，少压煤； 距离电源、水源距离近，矿井铁路专用线长度短，道路布置合理。 为便于地面运输及工业广场布置，主井井筒位置布置方案也可以选择在井田东部边界附近。经后面方案比较确定主、副井筒位置在井田中央。根据工业场地占地面积指标（表2-3