安全工程毕业设计（论文）-阳煤五矿120万ta新井通风系统设计（全套图纸）

中 国 矿 业 大 学本科生毕业论文姓 名： 学 号： 学 院： 应用技术学院 专 业： 安全工程 论文题目： 阳煤五矿120万t/a新井通风系统设计 专 题： 我国煤矿安全评价技术现状研究 指导教师： 职 称： 讲师 2009 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 专业年级安全工程05级学生姓名 任务下达日期：2008年 12 月 15 日毕业论文日期： 2009 年 3 月 8日至 2009年6 月 5 日毕业论文题目：阳煤120万t/a新井通风系统设计毕业论文专题题目：我国煤矿安全评价技术现状研究毕业论文主要内容和要求：全套图纸，加153893706毕业设计由一般部分、专题和外文翻译三部分组成。一般设计部分题目为阳煤五矿120万t/a新井通风系统设计。主要内容包括井田开拓、带区巷道布置、采煤方法及工艺、矿井通风设计、矿井安全技术措施设计（选择井下防尘工程设计）部分。专题部分题目为我国煤矿安全评价技术现状研究。 煤矿安全评价是煤矿安全管理的核心，其主要在于充分揭示煤矿生产系统中存在的危险性及其事故发生的可能性，为控制事故的发生提供有力的依据。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：Design of emergency ventilation system for an underground storage facility 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）：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。一般部分为阳煤五矿120万吨/a新井通风系统设计。阳煤五矿位于山西省阳泉市，井田南北长约3.8km，东西宽约5.8km，井田面积约13.9km2。本设计只针对阳煤无矿的15#煤层煤层厚度为6.6m。煤层工业储量为12906.4万t，矿井可采储量8945.1万t，矿井服务年限为53.2a。井田开拓采用立井两水平开拓，直接延伸。采煤方法采用一次采全高综合机械化采煤，工作面布置为带区式布置。矿井总需风量5034.76m3/min,通风阻力容易时期为1989.8 Pa，困难时期为2000.35Pa。矿井巷道等积孔容易时期为2.356m2,困难时期为2.022m2,通风程度容易。通过计算决定选用62A14-11No24 型轴流时通风机，其能满足矿井对风量的要求，且通风系统简单、合理、稳定，抗灾能力强。专题题目部分介绍了安全评价方法。专题主要揭示了煤矿生产系统中存在的危险性及其事故发生的可能性。翻译部分主要内容是紧急通风系统的设计，英文题目为：Design of emergency ventilation system for an underground storage facility 关键词：阳煤五矿；设计；矿井通风；安全评价 ABSTRACTThis paper consists of three parts: general part, dissertation part and translation. The general part focuses on the design of the ventilation and safety in surburb coal field with the area of 1,200,000t/a.The surburb coal field located inYangquan, Shanxi province, with the length of 3.8 km between the south and the north, the wide of 5.8 km between the west and the east, and the exploitation area of 13.9 km2.Its design only aims at 15 coalbed, which thickness is 6.6m. The industrial reserve of the coalbed is 12906.4 Mt, and the exploitable reserve of the coal field is 8945.1Mt with the length of service in 53.2a. The coalfield adopts opening up by vertical shaft and has two levels and trending directly. The Coal mining use a high-wide integrated mechanized mining, with face layout of the belt-type layout. The total amount of wind required is 5034.76m3/min, and the ventilation resistence 1989.8Pa at easy period while difficult period of 2000.35Pa. The equivalent orifice is 2.356m2 when easily period while difficult period is 2.022 m2. So it chooses the 62A14-11No24 with the axial-flow as the main fan which can meet the need of the whole airflow of the requiremet, and the mine ventilation system is simple, reasonable and stable.The title of the dissertation part introduces some methods of safety evaluation. It reveals the dangers exsited in mining production system and the possibility of the accident. The main idea of the translation part is design of emergency ventilation and its English title is Design of emergency ventilation system for an underground storage facility. Keywords: the Fifth coal mine in Yangquan; design; Mine ventilation; safety evaluation目 录第一章 矿区概述及井田地质特征11.1矿区概况11.1.1井田位置、范围、地形特点和交通位置11.1.2工农业生产和原料及电力供应21.1.3矿区气候条件21.1.4矿区水文情况21.2井田地质特征21.2.1井田地形、煤系地层概述21.2.2井田地质构造和地质变动31.2.3井田水文地质特征31.2.4地温与冲击地压51.3煤层特征51.3.1煤层埋藏条件51.3.2煤层群特征51.3.3煤层及顶底板61.3.4煤的特征7第二章井田开拓92 .1井田境界既可采储量92.1.1井田境界92.1.2矿井可采储量102.1.3矿井工作制度、设计生产能力及服务年限132.2井田开拓132.2.1井田开拓的基本问题132.2.2 矿井基本巷道232.2.3大巷运输设备选择322.2.4 矿井提升34第三章 采煤方法及采区巷道布置363.1煤层的地质特征363.1.1煤层埋藏条件363.1.2煤质特征363.1.3煤层顶、底板条件363.1.4煤层的含瓦斯特征363.1.5水文地质特征363.1.6煤尘的爆炸性和自燃发火危险性363.1.7地质构造373.2带区巷道布置及生产系统373.2.1首采带区概况373.2.2采煤方法及工作面长度的确定373.2.3巷道布置373.2.4工作面接替顺序383.2.5带区通风383.2.6带区生产系统393.2.7巷道掘进方法403.2.8带区的生产能力和带区采出率423.2.9确定带区车场的形式443.2.10带区主要硐室布置443.3 采煤方法453.3.1采煤工艺方式453.3.2回采巷道布置50第四章 矿井通风544.1矿井通风系统选择544.1.1矿井概况544.1.2通风方法的确定554.1.3确定矿井的通风方式564.2 带区通风624.2.1工作面通风系统624.2.2通风构筑物654.2.3带区通风系统评价654.2.4矿井通风网络654.3掘进通风684.3.1掘进通风的基本要求684.3.2掘进工作面通风系统设计原则684.3.3掘进通风方法选择694.3.4掘进工作面需风量704.3.5掘进通风设备714.3.6局部通风机安全技术措施744.4矿井所需风量744.4.1矿井风量计算原则744.4.2矿井需风量的计算744.4.3矿井总风量784.4.5矿井总风量分配784.5矿井巷通风阻力824.5.1计算的原则824.5.2矿井通风容易、困难时期的确定834.5.3矿井总风阻、等积孔计算864.6矿井主要通风机选型874.6.1矿井自然风压874.6.2 主要通风机选型原则894.6.3主要通风机风压、风量计算、风机工况点的确定894.6.4矿井主要通风机的选择904.6.5电动机选型914.6.6矿井主要通风设备的配置及要求924.7矿井反风措施及装置934.7.1矿井反风的目的及意义934.7.2 对反风、风硐的基本要求944.7.3 矿井反风的方法及反风装置944.7.4区域性反风和局部反风954.8矿井通风费用概算954.9井下灾害预防974.9.1井下防尘974.9.2瓦斯预防974.9.3火灾的预防984.9.4预防水灾98第五章矿井安全技术措施995.1矿井安全技术概况995.2 安全措施995.2.1一般安全预防措施995.2.2工作面安全预防措施1005.3矿尘防治措施1035.4 事故预防及处理计划的编制1105.4.1井下防爆及隔爆1105.4.2 井下火灾的预防和处理111专题部分114英文原文134中文翻译：143参考文献148致 谢150一般部分中国矿业大学2009届本科毕业设计（论文） 第25 页第一章 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概况1.1.1井田位置、范围、地形特点和交通位置阳泉市位于山西省境东侧，太行山西麓的山间盆地中，为石太铁路的中枢站，山西省新兴的重工业基地之一。面积4570平方公里，辖城区、郊区、矿区和盂县、平定等三区两县，计14 镇 43 乡和12个街道办事处，人口163.63万。阳泉矿区位于山西省阳泉市和晋中市东部，属沁水煤田东北段，矿区由西北至东南分布于寿阳，阳泉市（包括盂县、平定县）昔阳县、和顺县、左权县境内，东邻石家庄，西与太原接壤。地理坐标为东径1124511345，北纬37053800。阳泉矿区交通方便，石太铁路东西横贯矿区北部，阳涉铁路南北纵穿矿区东部,拟建中经过阳泉市的石太高速铁路即将开工建设，阳煤集团另有铁路专用线直通所属的一、二、三、四、五矿、新景矿及寿阳的黄丹沟煤矿（开元公司），均与石太铁路接轨，拟建的新元矿铁路专用线已开工建设。图1.1 阳煤五矿交通位置图太原旧关高速公路及307国道横穿矿区北部，207国道穿越平昔区、和左区，矿区内还有盂县阳曲、孟县寿阳、公路四通八达，交通十分便利。1.1.2工农业生产和原料及电力供应矿区内工业以煤炭为主，农业主要种植谷子、玉米、高粱、小麦、豆类、薯类、油料等，间杂有果园、菜园和苗圃等。本矿井建设期间，所需要建设材料，除钢材、木材和部分水泥、石材需由国家计划供应外，其它砖、砂等土产材料，均由当地供应，满足建设需要。矿区已建有110kv区域变电所，可向本矿井供电的两回35kv输电线路。1.1.3矿区气候条件井田位于山西高原的东部。为大陆性的暖温带大陆性季风气候。据平定县气象站的资料：年平均气温为10.5，历年极端最高气温为40.2，历年极端最低气温为-19.1。多年平均降水量为558.54 mm，185.4 mm，多年平均蒸发量为2138.4 mm，蒸发量为降水量的3.83倍。标高在 800 m以下地区的最低气温为-10.7-14.3，最高气温29.531.6，区内冬季多西北风，夏季多东南风，每年10月至次年4月为霜冻期，冻土深度31-61 cm。1.1.4矿区水文情况本区为太行山脉之北段，属低山和中高山地形。区内地势西部及西南部为高山峻岭，东部及东北部为河床沟谷。区内主要河流有南川河、中川河、北川河。由西向东横贯全区。中川河、北川河经冶西镇向东在宋家庄、贵石沟村附近汇入南川河，南川河经南坳、南堑石、西郊村再向北流入桃河。河床一般宽400500 m左右，河床两侧筑堤造田，河床旱季无水，暴雨时有暂时洪流及洪峰急流。枯水期流量为3050 L/s，雨季增至80300 L/s。其上游分别建有上冶头、尚怡、原平水库，为当地工农业及生活用水所用。五矿各井口标高在+100+120 m之间，均高于历史最高洪水位+88 m。本矿目前有供水点三处：1、新大街深井泵，平均日产水量2000 t。2、白庙一号井，平均日产水量400 t。3、土建队大口井，日均产水量400 t。三井累计日供水量2800 t，此外同煤集团公司向该矿铺设一趟供水管路，每天供水量约5000 t，矿自已供水和集团公司送的水共计7800 t/d。1.2井田地质特征1.2.1井田地形、煤系地层概述本区地层总的走向为西北东西向，倾向南北，倾角一般29.5左右。本井田含煤地层为下二迭统山西组及上石炭统太原组，含煤15层，煤层总厚度15m左右。含煤系数为8.4%。主要可采煤层有8#、15#二层，局部可采煤层有3#上、8#、9#上、9#下、12#五层。这两组含煤地层中，以太原组煤性最好，其次为山西组。太原组可采和局部可采煤层平均总厚为9.96m，含煤系数9.4%。山西组含煤系数5%。太原组以15#煤层为主，全井田稳定可采。8#煤层次之，全区大都稳定可采。山西组以6#煤层为主，全区可采范围较大。3#煤组分上下两层，3#上煤仅北部可采，3#下煤仅零星可采。15#煤层位于太原组下部，是组内及区内最主要的煤层，最大煤层厚度9.03m,最小4.77m,平均6.91m,一般含夹石14层，夹石厚度在0.11.0m之间，属复杂结构煤层。可采性指数为1，煤厚变异系数为13.30%，属稳定煤层。15#煤层由东北部到西南部为一厚煤带，而由西北到东南部则相间出现变薄带。1.2.2井田地质构造和地质变动五矿地质构造简单，煤层起伏变化较小，地层总的走向为西北东向，倾向南北，倾角一般29.5左右。受区域构造控制，区内总的构造线方向为北北东及北东向, 发育有较平缓的褶皱群和层间小断层，局部发育陡倾挠曲，主要发育一些短轴褶曲及小断层，陷落柱较少发育。1.2.3井田水文地质特征本井田含水层多属局部孔隙裂隙含水层。含水层的富水性与控水地形、构造有关，一般在向斜地段合水较多，其它部位含水性极弱。本井田含水层按岩层充水空间性质、地下水埋藏条件，结合生产中揭露的实际情况以及矿井涌水量综合分析可划分为三大类，即孔隙含水层、裂隙含水层、岩溶裂隙含水层，现分述如下（接从老至新的顺序）：中奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层中奥陶系石灰岩在井田东部边界以外地区广泛出露，受水溶蚀现象较严重，无泉泄出。中奥陶系石灰岩是煤系地层的基底，也是开采下煤组的间接充水含水层，中奥陶系厚约610m左右，厚度自东向西略有增加。岩性为花斑灰岩、石灰岩、夹泥质白云岩及角砾状石灰岩，溶洞及网格状溶孔发育，溶洞直径达4 cm，无充填。裂隙较发育，但被泥钙质充填。中奥陶系岩溶裂隙含水层的富水性许是不均匀的，膏溶作用强度和深度，岩溶发育的程度及连通性是富水性强弱的主要因素。中奥陶系主要含水层为上马家沟组二段和下马家沟组二段，其岩溶发育，富水性强。而下马家沟组一段，上马家沟组一段及峰峰组一段为隔水层。石炭系上统太原组石灰岩、砂岩裂隙含水层：主要由K2，K3、K4石灰岩、K1砂岩及“怪砂岩”组成，总平均厚度为31.49m。太原组灰岩岩溶裂隙含水层具有如下特征；在埋藏浅且有富水盖层的地段，岩溶裂隙就比较发育、富水性强。反之，自东向西随着埋藏深度的增加而富本性变弱。抽水试验和生产矿井资料也证实了这一点，总之。太原组灰岩岩溶裂隙水，除在东部边界附近埋藏浅的地段，对煤层采采有较大影响外，一般对煤层开采无甚影响。二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层：主要由3号煤层顶板砂岩和K7(砂岩)组成。K7砂岩裂隙含水层富水性弱，对煤层开采不会造成危害，二叠系下统石盒子组砂岩裂隙含水层：由灰白色的K8(砂岩)和灰色K9(中粒砂岩)组成。主要由灰白、灰绿色的K11(中粗粒砂岩)和K12(含砾中粗粒砂岩)组成。广泛出露于本井田地表的分水岭两侧的山梁及山顶部位，多形成高山陡坎地貌。岩性坚硬，由于风化作用，地表裂隙发育。K8、K9、K10、K11及Kl2砂岩为石盒子组主要含水层，在井田内出露层位较高。岩性为中细粒砂岩含砾粗砂岩，风化后裂隙较发育，雨季降水沿裂隙泄出形成下降泉，石合子组砂岩裂隙含水层，距下部煤层较远，富水性微弱，对煤层的开采无影响。第四系冲积、洪积孔隙含水层：主要分布于南川河及其支流北川河、中川河、南川河的河谷之中，厚度7.1721.85 m，由砂砾石及卵石组成。据 1970年贵石沟水源勘探区资料：南川河砂砾层单位涌水量0.2710.81 L/Sm，渗透系数一般2050 md，最大为189.30 m/d。水质类型为重碳酸钙镁型水，矿化度0.261 g/L，水质好，适于饮用，是当地居民和工农业用水的主要水源。矿井涌水量具有明显的季节性变化：矿井涌水量随季节发生周期性变化，这是和大气降水量具有季节性变化的特点相适应的，涌水量出现高峰的时间往往比降水量高峰滞后一段时间。一般7、8、9三个月降雨较多，个别也有推迟到8、9、10三个月，而井下涌水量一般是9月和l0月份达到最高峰，井下涌水量最小的月份一般是每年的4月和5月份。春雨的多少、地层是否达到饱和程度、对矿井能否补给，是造成每年井下最小涌水量时间不同的原因。当春雨少，甚至到6月份还不降雨，井下涌水量最小的时间可以一直延续到6月份；当春雨多，又可以补给井下，井下涌水量最小的时间可以移到23月份。此外，大气降水渗入量还随开采深度的增加而减少，并且与岩石性质、控水地形、构造、煤层采后的岩层移动等因素相关；同时掘进速度不同、回采中采上坡或下坡也使得大气降水渗入量对生产的影响程度不同。分析今后的矿井涌水量将不会大幅度增加，今采用水文地质比拟法初步预计，最大涌水量135.16m3/h，正常涌水量81.04m3/h。1.2.4地温与冲击地压本地区平均地温梯度为0.582.25/100m，为地温正常区。根据矿井井下调查，未发现地压异常现象，本井田属地压正常区。1.3煤层特征1.3.1煤层埋藏条件本区地层总的走向为西北东向，倾向南北，倾角一般29.5左右。煤层由东北部到西南部为一厚煤带，而由西北到东南部则相间出现变薄带。1.3.2煤层群特征本井田含煤地层为下二迭统山西组及上石炭统太原组，含煤15层，煤层总厚度15 m左右。含煤系数为8.4%。主要可采煤层有8、15#二层，局部可采煤层有3上、8、9上、9下、12#五层。这两组含煤地层中，以太原组煤性最好，其次为山西组。太原组可采和局部可采煤层平均总厚为9.96 m，含煤系数9.4%。山西组含煤系数5%。太原组以15#煤层为主，全井田稳定可采。8号煤层次之，全区大都稳定可采。山西组以6号煤层为主，全区可采范围较大。3号煤组分上下两层，3号上煤仅北部可采，3号下煤仅零星可采。现就本井田主要可采煤层分述如下：8#煤层位于太原组上部，钻孔揭露煤厚极大值为3.18 m,极小值为0 m,平均1.28 m,一般夹矸13层，岩性为黑色泥岩，厚度为0.020.45 m,属复杂结构煤层。岩性最明显的标志是顶板的海相泥岩，厚约4m，致密性脆，含菱铁矿结核，抗压强度2631041 kg/cm2，平均590 kg/cm2。老顶为中粒砂岩，抗压强度754 kg/cm2。底板为砂质泥岩或泥岩，抗压强度174-487 kg/cm2，平均369 kg/cm2，老底为浅灰色细砂岩。2、15#煤层15#煤层位于太原组下部，是区内最主要煤层，钻孔揭露煤厚极大值为9.23 m，极小值为2.41 m，平均6.6 m，在生产采区揭露煤厚较为稳定，在57 m之间。一般含夹矸17层，平均3层，夹石厚度多在0.10.2 m之间，最大可达2 m以上，属复杂结构煤层。直接顶板为黑色泥岩，厚度变化较大，平均厚5 m左右，抗压强度223910 kg/cm2，平均456 kg/cm2。老顶为细粒砂岩。底板为砂质泥岩或泥岩，抗压强度618838 kg/cm2，老底为浅灰色细砂岩。煤层特征表煤层厚度最小最大平均夹矸数间距最小最大平均稳定性备注3#01.380.7510.6015.07不稳定仅北部可采3#下01.740.571213.0849.304.20不稳定零星可采6#01.950.915.3019.237.25不稳定8#03.181.201311.51较稳定9#上01.680.8114.2228.0113.27不稳定仅北部可采9#下02.700.8816.013.013.21不稳定仅中部可采12#0.21.540.7519.9751.03不稳定15#2.419.236.61730.10.2稳定1.3.3煤层及顶底板本区内有18个孔对主要可采煤层的顶底板进行了采样试验工作，其结果如下：3#煤：顶板以砂质泥岩、泥岩为主，厚约2 m左右，局部为细砂岩。砂质泥岩的抗压强度为362 kg/cm2，细砂岩的抗压强度为7461117 kg/cm2，平均为931 kg/cm2。属类较稳定顶板。底板以砂质泥岩、泥岩为主，局部为粉砂岩。砂质泥岩的抗压强度为165231 kg/cm2，平均198 kg/cm2。6#煤：直接顶板多为厚约4m的砂质泥岩，老顶为厚约5 m的中粒砂岩，局部该层砂岩为其直接顶板，抗压强度为295 kg/cm2。底板为砂质泥岩，局部为中砂岩，其抗压强度为268 kg/cm2。8#煤：直接顶板多为厚约的4 m的泥岩、砂质泥岩。岩性致密，含菱铁矿结核，抗压强度2631014 kg/cm2，平均590 kg/cm2。老顶为中粒砂岩，抗压强度754 kg/cm2。属类较稳定顶板。底板为砂质泥岩或泥岩，抗压强度174467 kg/cm2。平均369 kg/cm2。12#煤：直接顶板为泥岩或砂质泥岩，抗压强度200 kg/cm2，老顶为K4石灰岩。底板为砂质泥岩、泥岩。15#煤：顶板为砂质泥岩、泥岩，厚度变化较大，平均5 m左右，抗压强度223910 kg/cm2，平均456 kg/cm2。属类较稳定顶板。底板多为砂质泥岩或泥岩，抗压强度608837 kg/cm2，平均722 kg/cm2。局部为细、中粒砂岩，抗压强度7061263 kg/cm2，平均1000 kg/cm2。 1.3.4煤的特征1、煤质井田内各煤层颜色呈钢灰色、金刚光泽，条痕呈黑灰、黑色，条带状结构，层状构造，具内外生裂隙，裂隙中均有矿物质充填，贝壳状、眼球状及阶梯状断口，各煤层平均容重在1.31.45之间。各煤层多以光亮型、半亮型煤为主，少数为半暗型煤。太原组煤富含黄铁矿结核。各煤层均为无烟煤, 其镜煤平均最大反射率在2.9383.202%之间。8#煤以中灰煤为主，富灰煤次之。12#煤以中灰煤为主，低灰煤及富灰煤次之，低灰煤主要分布在井田的东北角，富灰煤主要分布在南部。15#煤以中灰煤及低灰煤为主，中灰煤主要分布在井田的西北部，低灰煤主要分布在中部，特低灰分煤和富灰分煤零星分布。3#煤全硫含量平均小于1，属特低硫煤，6#、8#、12#煤以中富硫煤为主，15#煤以低硫煤为主，各煤层原煤全硫含量以6#、12#煤最高，3#煤最低。本设计主采15#煤层原煤灰分为4.7624.95%，平均为15.04%，原煤挥发分为6.2912.58%，平均为9.29%。原煤全硫为0.842.03%，平均为1.57%，原煤发热量 为30.1132.51MJ/kg，平均为31.33MJ/kg。各煤层原煤平均可燃基弹筒发热量均大于8300大卡/公斤。2、瓦斯 根据五矿贵石沟井2004年度瓦斯及二氧化碳等级鉴定报告，本矿属于高瓦斯矿井，矿井瓦斯绝对涌出量为1445 m3/min，相对涌出量为10.52 m3/t，全矿二氧化碳涌出量为1.02 m3/min，相对涌出量为0.18 m3/t。五矿贵石沟井自建矿至今，未发生过矿井瓦斯喷出和煤与瓦斯突出事故。3、煤尘根据2004年7月山西省煤炭工业局综合测试中心对15#煤层的测试结果， 15#煤层无煤尘爆炸危险性。 4、根据2004年7月山西省煤炭工业局综合测试中心对15#煤层的测试结果，煤的吸氧量为1.3910 cm3/g，自燃等级为类，15#煤层倾向性质为不易自燃。图1.1 阳泉矿业集团五矿综合柱状图第二章井田开拓2 .1井田境界既可采储量2.1.1井田境界1、井田境界矿区范围及面积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为：1）井田范围内的储量，要与煤层赋存情况、开采条件和矿井生产能力相适应；2）保证井田有合理尺寸；3）充分利用自然条件进行划分，如地质构造（断层）等；4）合理规划矿井开采范围，处理好相邻矿井间的关系。五矿北邻阳煤集团二矿，东部为大阳泉煤矿和南庄煤矿，西部、南部为平定县地方乡镇煤矿。全井田东西宽近5.8 km，南北长3.8 km，总面积13.9 km2。图2.1 井田赋存状况示意图2、工业储量计算本设计只针对15煤层。本次矿井储量计算是在精查地质报告提供的1：10000的煤层底板等高线上计算的，储量计算可靠。井田范围内的煤炭储量是矿井设计的基本依据，根据（矿井设计指南中矿大出版社 陈吉昌主编）计算矿井工业储量。15煤层，采用块段法计算工业储量。 ZgS M R /cos 公式（2-1-1）式中： Zg矿井的工业储量；万t S 井田的投影面积， km2； M 煤层的厚度，m； R 煤的容重，t/m； 煤层倾角，。则：Zg13.9066.61.40/cos5.4 12906.4万t2.1.2矿井可采储量1、煤柱的留设矿井可采储量=（矿井工业储量-永久煤柱损失）矿井回收率。计算矿井可采储量时，必须要考虑以下损失：（1）工业广场保护煤柱；（2）井田境界煤柱损失；（3）采煤方法所产生的煤柱损失和断层煤柱损失；（4）建筑物、河流、铁路等压煤损失；（5）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、村庄保护煤柱和断层保护煤柱等。根据阳煤五矿业公司周围矿井实际经验和依据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱与压煤开采规程之相关条款规定，部分煤柱的留设方法如下，见表2.1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 断 层断层煤柱每侧20m 大 巷大巷煤柱每侧30m （1）边界煤柱可按下列公式计算公式（2-1-2）式中： Z边界煤柱损失量； L边界长度； b边界宽度； M煤层厚度； R煤的容重。15煤层1.40t/m3 表2.2 五矿矿边界煤柱损失表边界煤层阳煤集团二矿大阳泉煤矿南庄煤矿平定县地方乡镇煤矿总和15#煤层（t）10718405039493043651382858326.32、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2.3。表2.3 工业场地占地指标井 型大 型 井公顷/10万t中 型 井公顷/10万t小 型 井公顷/10万t占地指标0.801.101.301.802.002.50注：（1）占地指标中包括围墙内铁路站线的占地面积；（2）井型小的取大值，井型大的取小值；（3）在山区占地指标可适当增加；（4）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%；（5）占地指标单位中的10万t指矿井的年产量。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。根据上述规定，本井田工业场地占地面积S取值如下：S=（1.5+0.6）90/10=18.9公顷= 189000m 故本矿井工业场地的面积为13.2公顷，由于长方形便于布置地面建筑，所以初步设定工业广场为长方形，即长方形长边为430 m，短边为440 m。1. 根据煤炭工业矿井设计规范，工业场地按级保护级别维护，场地周围围护带宽度取15 m，村庄围护带宽度取10 m，表土移动角取45，基岩移动角取72计算保护煤柱范围。2. 井田境界煤柱宽度取20 m，采区边界煤柱两侧各留10 m，大巷煤柱宽度取50 m。3. 井田内断层煤柱宽度设计取50 m。用作图法求出工业广场保护煤柱量，工业广场保护煤柱留设见图2.3。图2.2垂线法计算工业广场保护煤柱边界示意图由此根据上述已知条件，画出如图2.3所示的工业广场保护煤柱的尺寸，并由图可得出保护煤柱的尺寸为：LAB440152250/tan452440/tan72856 mLCD4301522 50/tan45244/tan72826 m 工业广场保护煤柱为：Q场 LABLCD 6.61.408268566.61.40 6533197.44万t 653.3万工业广场煤柱总计546.4万t。总煤柱损失量=326.3653.3=979.6 (万t)3、可采储量计算矿井的回收率没有具体规定，一般为不低于60%，结合本矿实际情况，为了充分利用煤炭资源，矿井回收率取75%。经计算矿井工业储量为12952.7万t，全矿永久煤柱损失为955.2万t，则矿井可采储量=（12906.4-979.6）0.75=8945.1 万t2.1.3矿井工作制度、设计生产能力及服务年限1、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300天计算。所以，本矿井设计年工作日数为300天。矿井工作制度设计采用“三八”工作制，即二班采煤，一班准备，每班净工作时间为8个小时。2、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。3、由于五矿井田范围大，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，初步确定矿井生产能力为120万t/年。矿井服务年限的计算公式为： 公式（2-1-3）式中： T矿井的服务年限，a；Zk矿井的可采储量，万t；K矿井储量备用系数，取K=1.4；A矿井设计生产能力，万t/a。由第二章计算结果可知：矿井可采储量为8945.1 万t，则矿井服务年限为 T=8945.1/（1201.4）=53.2a50a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120万t/a。2.2井田开拓2.2.1井田开拓的基本问题1、井筒形式及开拓方式的确定一般情况下，井筒的形式有立井、斜井和平峒三种。斜井适用于井田内煤层埋藏不深，表土层不厚，水文地质情况简单，井筒不需要特殊法施工的缓斜和倾斜煤层。平峒适用于地形条件合适，煤层赋存较高的山岭、丘陵或沟谷地区，且便于布置工业场地和引进铁路，上山部分的储量大致能满足同类井型水平服务年限要求。综合五矿井田实际情况：1）表土层较厚，且风化严重；2）地处丘陵，煤层埋藏较深，距地面垂深在380580 m之间。因此，斜井及平峒均不适用于本矿。表2.4各种井筒形式优缺点比较井筒形式优点缺点平峒运输环节少，设备少，系统简单，费用低受地形及埋藏条件限制，只适用于赋存较高的山岭、丘陵或沟谷地带，并且要便于布置工业场地斜井掘进速度快，井筒施工单价低，延伸对生产干扰少斜井井筒长，提升深度有限，通风路线长，阻力大立井井筒通风断面大，通风阻力小，不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自然条件制约施工技术复杂，需要的设备多，要求有较高的技术水平，基建费用高由于立井开拓的适应性较强，一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自然条件的限制；在采深相同的条件下，立井的井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利；井筒的断面大，可满足高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井需风量的的要求，且阻力小，对深井更为有利；当表土层为富含水的冲积层或流沙层时，立井井筒比斜井容易施工；对地质构造和煤层产状均特别复杂的井田，能兼顾井田浅部和深部不同产状的煤层。主要缺点是立井井筒施工技术复杂，需用设备多，要求有较高的技术水平，井筒装备复杂，掘进速度慢，基本建设投资大。本矿井设计的15#煤层倾角为2.49.23度，平均5.4度，属于近水平煤层，均埋藏在地表水平300m以下。因此，综合以上因素并结合该矿的实际情况，确定井筒的形式为立井或斜井立井综合开拓。2、井筒位置的确定井筒是井下与地面出入的咽喉，是全矿井的枢纽。井筒位置的选择对于建井期限、基本建设投资、矿井劳动生产率以及吨煤生产成本都有重要影响，因此，井筒位置一定要合理选择。选择井筒位置时要考虑以下主要原则：1）有利于井下合理开采（1）井筒沿井田走向的有利位置当井田形状比较规则而储量分布均匀时，井筒沿井田走向的有利位置应在井田的中央；当井田储量分布不均匀时，井筒应布置在井田储量的中央，以形成两翼储量比较均衡的双翼井田，可使沿井田走向的井下运输工作量最小，通风网络较短，通风阻力小。应尽量避免井筒偏于一侧，造成单翼开采的不利局面。（2）井筒沿煤层倾向的有利位置在倾向上井筒宜布置在中偏上的位置，同时考虑到减少煤损，尽量让工业广场保护煤柱圈住一些影响生产的地质构造和断层。2）有利于矿井初期开采选择井筒位置要与选择初期开采区密切结合起来，尽可能使井筒靠近浅部初期开采块段，以减少初期井下开拓巷道工程量，节省投资和缩短建井期。3）尽量不压煤或少压煤确定井筒位置，要充分考虑少留井筒和工业广场保护煤柱，做到不压煤或少压煤。为了保证矿井投产后的可靠性，在确定井筒位置时，要使地面工业场地尽量不压首采区煤层。4）有利于掘进与维护（1）为使井筒的开掘和使用安全可靠，减少其掘进的困难及便于维护，应使井筒通过的岩层及表土层具有较好的水文、围岩和地质条件。（2）为加快掘进的速度，减少掘进费用，井筒应尽可能不通过或少通过流沙层、较厚的冲积层及较大的含水层。（3）为便于井筒的掘进和维护，井筒不应设在受地质破坏比较剧烈的地带及受采动影响的地区。5）井筒位置还应使井底车场有较好的围岩条件，便于大容积硐室的掘进和维护。6）便于布置地面工业场地井口附近要布置主、副生产系统的建筑物及引进铁路专用线。为了便于地面系统之间互相联接，以及修筑铁路专用线与国家铁路接轨，要求地面平坦，高差不能太大，专用线短，工程量小及有良好的技术条件，应尽量避免穿过村镇居民区、文物古迹保护区、陷落区或采空冒落区、洪水侵入区；要尽量少占农田、果园经济作物区，尽量避免桥涵工程，尤其是大型桥涵隧道工程。为考虑长期运输的行车安全和管理，要尽量避免与公路或其他农用道路相交，力求使接轨点位于编组站配线一侧。另外，井口标高应高于历年的最高洪水位；还要考虑风向的影响，防止污染。总之，选择井筒位置要统筹井田全局，兼顾前期和后期、地下与地面等各方面因素。不仅要考虑有利于第一水平，还应兼顾其他水平，适当考虑井筒延伸的影响。通过以上分析，。五矿井田范围内属于较简单的平原地貌，井峒位置容易选择，井田储量分布均匀，因此把井峒布置在井田中央，进行双翼开采。主井井口坐标为X：4181336，Y：384424093、工业场地位置、形式和面积1）布置要求（1）井田两翼储量基本平衡；（2）工业广场应充分利用地形，有良好的工程地质条件，且避开高山、低洼和采空区，不受崖崩滑坡和洪水威胁；（3）工业广场宜少占耕地，少压煤；（4）水源、电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理。2）工业场地位置结合以上要求，根据井筒位置，工业场地的布置在井田走向的中央。工业场地的位置选择在主、副井井口附近，即井田中部。工业场地的形状和面积：根据表2.1工业场地占地面积指标，确定地面工业场