刘梁窑矿通风系统及安全专项设计

1、山西大同大学煤炭工程学院2014届本科生毕业设计摘 要 近年来由于煤矿事故频繁的发生，煤矿的通风系统已经成为煤矿初步设计重要的内容。本设计根据刘梁窑煤矿的实际情况，结合目前生产安全和通风安全技术，对刘梁窑煤矿的通风系统进行了初步设计。并且设计针对煤矿安全问题-火灾，分析了灾害发生的原因，设计出了具体的灾害预防措施及安全保障措施，以此来确保煤矿的生产可以安全的进行，并降低事故发生的概率。本设计根据井田的资源储量，采用了120万t/a的生产能力.并从刘梁窑煤矿开拓方式和地质构造的实际出发，本设计划分了采区，选择了合理的通风系统，对采掘工作面及硐室通风，井下通风设施和构筑物等进行了初步设计。此外，还

2、选择了安全逃生路线，分析了矿井通风系统的合理性和可靠性。严格根据煤矿安全规程、煤矿设计手册等的要求和规范，本设计提出了适合刘梁窑煤矿实际条件的采煤工作面和掘进工作面的通风方式，并计算出了采煤工作面和掘进工作面的需风量，以及整个矿井的需风量。设计对整个矿井的风量进行了合理的分配。关键词：通风系统 ；设计 ；风量分配 ；安全 。1ABSTRACTIn recent years due to the coal mine accidents occurs frequently, the ventilation system of coal mine has become an important co

3、ntent of the preliminary design of coal mine. According to the actual situation ,Liu Liang kiln coal mine is designed. Combining the production safety and ventilation safety technology and the Liu Liang kiln of the ventilation system of coal mine the preliminary design has been carried on. Besides t

4、he design for coal mine safety problems - fire, analyses the causes of the disasters, designed the specific measures for disaster prevention and security measures, in order to ensure the safety of coal production and reduce the probability of accidents.According to mine resources, the design adoptet

5、he production capacity of 1.2 million t/a.In addict, from Liu Liang kiln coal mine exploiting way and the reality of geological structure, the design divides the mining area, choose the reasonable ventilation system. the mining coal face and heading ventilation, ventilation facilities and undergroun

6、d structures have been designed preliminary.what is more,it choose the safe escape routes, also analyzes the rationality and reliability of mine ventilation system.Strictly according to coal mine safety regulations, coal mining design manual and other requirements and specifications, the design puts

7、 forward the adapting to the practical conditions of Liu Liang kiln coal mining face and tunneling working face ventilation way, and calculate the coal mining working face and tunneling working face to air volume, and the whole mine air flow. On the whole mine air flow has been carried on the reason

8、able allocation. Keywords: Ventilation system；Design；Air distribution；Security.54目 录1井田概况11.1矿区开发情况11.2项目设计依据11.3设计概况11.3.1地理概况11.3.2主要自然灾害31.3.3工程建设性质31.3.4井田开拓与开采31.3.5井上下主要运输设备91.3.6技术经济102矿井开拓与开采142.1煤层埋藏及开采条件142.1.1地质构造及特征142.1.2煤层及煤质162.2矿井主要灾害因素及安全条件182.3矿井开拓系统212.3.1井筒212.3.2采区划分212.3.3主要巷道2

9、12.4井下主要硐室212.5井上、下爆炸材料库222.6安全出口223采区巷道布置及开采方法设计233.1采区巷道布置233.2采煤方法的合理性分析243.3采掘设备254 矿井通风324.1通风系统324.2矿井风量、风压及等积孔324.2.1风量的计算324.2.2风量的分配、风压、等积孔的计算374.3掘进通风404.4硐室通风404.5井下通风设施及构筑物414.6 矿井主通风机及矿井反风414.7井筒防冻454.8矿井通风检测类设备配置455 防灭火465.1煤层自然发火危险性及防灭火措施465.1.1煤层自然发火危险性465.1.2煤的自燃分析预测465.1.3煤层的自燃预防措施

10、465.2防灭火方法475.2.1氮气防灭火475.3井下外因火灾防治495.3.1电气事故引发的火灾防治措施495.3.2带式输送机着火的防治措施495.3.3其它火灾的防治措施505.4井下防火构筑物50参考文献52致 谢53 1 井田概况1.1矿区开发情况刘梁窑煤矿位于大同市左云县，煤炭的储量非常之多，煤炭的质量也非常好，是我国重要的煤炭生产基地，有悠久的开采历史。矿区内规模大的地方煤矿有很多个,小型煤窑更是非常之多，煤炭产业是大同市的重要工业产业。左云县位于黄土高原的北边，地势很高，高低落差也非常之大，看起来非常空旷。全左云县所有的土地加起来有2000000亩，每人平均14亩，这当中农

11、村占的比重很大，比全国的平均水平都大。 左云县河流的平均年径流量为4900万立方米，地下水的储量是4300万立方米，人均为350万立方米，左云的野生植物以旱生草本植物作为主要，其中有很多都具有丰富的药用价值。左云县煤炭资源很丰富，开采条件好，交通便利，是一个富饶的县，由于这样的自然成本优势，将它的资源优势转化为经济优势，有利于县域经济的发展，让人们的生活越来越好。1.2项目设计依据1.2003年版张立荣主编的采矿工程设计手册； 2.2009年版杜计平、孟立宪主编的采矿学； 3.2012年版王德明主编的矿井通风与安全； 4.我国建设工程强制性的文件和相关的安全规程、技术规范、技术规定。1.3设计

12、概况1.3.1地理概况井田北东距大同市约60km,西距左云县县城约15km,邻近西北边界有109国道通过；连接京包线、大秦线和北同蒲线；矿区里各村庄、各矿井之间有公路连接，直达全国各地，交通非常便利。交通位置图详见图1-1。图1-1 交通位置图刘梁窑煤矿位于山西黄土高原和内蒙古高原的过渡带，在山西的西北部丘陵地带，是黄土丘陵地貌，地形高低落差不大，沟谷发育。地面在南面高在北面低，海拔的高度为13501500m，海拔最高为1607.9m，海拔最低为1219.2m，它们相对的高差为388.7m。井田内让第四系黄土所遮盖，白垩系和侏罗系地层在沟谷中表现的非常明显。井田内水流不发达，十里河上游段是大型

13、的水流，在井田西北境外从西南到东北方向贯穿，仅一段穿过矿区的北部。十里河常年流水，向东北进入护城河，然后是桑干河。井田是半干旱的大陆性季风气候，冬天很冷、夏天很热，气候不好，风沙很大。全年气温较低，全年气温平均是5.1，1月的平均气温为零下14，7月是17-25，极端高温度是39.9，极端低温是35，普通日温差位于20上下。全年降水量分布很不匀称，年降雨最多的时候是7、8、9这几个月，约占全年降水量的6070，年最大降水量为628.3mm，年最小降水量为259.3mm，年平均蒸发量为1847.8mm。风沙天气占全年的30左右，多集中在冬、春季。历年冻土月份为11月至第二年4月份，最大冻土深度为

14、1.61m。区内地震基本烈度属度区，地震动峰值加速度为0.15g。1.3.2主要自然灾害 井田内三条河流均远离本矿井井口，因此，均不会对矿井井口及构造物构成威胁，对矿井直接产生影响的只有井儿沟及其部分支沟。井儿沟平时仅有溪水流淌，只有在雨季时才有洪水，位于东侧井儿沟的最高洪水位为1333.20m（洪水期），井田岩浆岩活动较弱，泥石流、滑坡、岩崩、灾害性天气等方面发生的概率都很低。不良工程地质对矿井影响最大的区域分为占地区（包括永久和临时占地）和直接影响区，用地格局的变化影响了原有自然体系的功能。1.3.3工程建设性质 本矿井属于新建矿井。1.3.4井田开拓与开采1.井田境界、储量、设计能力及服

15、务年限 井田东起刘梁窑村、西至左云县城东、北起云西堡村、南至井儿沟村，东西长6.9173km，南北宽5.4505km，面积23.2558km2。井田范围由6个拐点坐标圈定，拐点坐标如下： 1)X4426804.27， Y19650032.32；2)X4429544.19, Y19652628.6；3)X4429353.9, Y19655745.82；4)X4428206.21， Y19656978.76；5)X4428345， Y19653240.83；6)X4425084.91， Y19653240.83。煤层视密度平均值为1.41 t/m3，煤层厚度由0.36.07m，平均2.58m, 开

16、采深度由1544.9m700m。井田内各主要可采煤层层位稳定、厚度变化不大、煤层产状平缓(15)且勘探工程分布比较均匀，资源储量估算方法采用地质块段法。计算公式：Q=SHD/10000式中：Q块段资源储量(万t)S块段水平面积(m2)H块段平均厚度(m)D煤层平均视密度(t/m3)Q=23.25582.581.41/100008500经计算结果得知：刘梁窑井田储量大约为8500万t。根据本井田煤层赋存条件、资源/储量、开采技术条件、装备水平、煤炭外运条件和市场前景等因素综合分析，矿井设计生产能力为120万吨/年。矿井及水平服务年限均按下式计算：T=Z/(AK)式中：T服务年限，年；Z设计可采资

17、源/储量，万吨；A设计生产能力，万吨/年；K储量备用系数，取1.4。则，矿井服务年限8500/(1201.4) 51年。2.井田开拓方式经现场踏勘，结合现有矿井的地面设施、地质构造、煤层赋存条件、水文地质条件等因素，设计选择了两个方案进行比较:方案一：在选定的矿井布置有三个井筒，即主斜井、副立井、中央回风立井，还有三条大巷即运输大巷、轨道大巷、回风大巷。方案二：在选定的矿井布置有三个井筒，即主立井、副立井、中央回风立井，还有三条大巷即运输大巷、轨道大巷、回风大巷。井田开拓方案比较方案一与方案二在矿井工业场地布置不具备可比性，本次设计着重就主井井筒的布置及地面建设、井下开拓、开采、运输等方面进行

18、比较。方案一（主斜井）主要优点：1)主斜井施工在施工技术、地面设施、井筒装备等方面都比较简单。2)主斜井装备大倾角强力带式输送机，实现煤炭从回采工作面到地面的“胶带一条龙”连续运输，效率高，提升能力大，故障率低，可靠程度高，便于实现集中控制和自动化，利于矿井稳产高产。3)主斜井铺设台阶后作为安全出口，可靠性及安全程度高。4)井下胶带可与主井胶带直接搭接，可取消井底煤仓，井上、下生产系统环节少、系统简单。5)提升设备投资略低。方案一（主斜井）主要缺点：1)主斜井井筒工程量相对较大。2)井筒施工工期相对较长。方案二（主立井）主要优点：1)井筒工程量相对较小。2)立井施工适应性强，可适用于各种地质条

19、件，同时在技术上也成熟可靠。3)主立井井筒工程量相对较小，可较早落底，与其他井筒便于尽早在井底贯通。方案二（主立井）主要缺点：1)立井井筒施工工艺相对较复杂，施工准备工期较长。2)井底需设大容量井底煤仓，井底装载及清理、井口卸载系统复杂。3)主要提升设备需要进口，土建工程量大，总体投资比斜井要高。经过上述技术经济分析，方案一较方案二优势明显且技术先进成熟。因此设计推荐方案一。3.采区布置全井田按开采水平均划分了2个采区，采区开采顺序遵循由近至远原则，逐渐向井田边界推进首采区为一水平一采区，然后是二采区。采区接替顺序总体为：一采区二采区。4.采煤工艺及设备当开采深度（H）100m时，顶煤冒放性差

20、；当开采深度（H）400m时，开采深度对顶煤的冒放性影响程度减弱。总的趋势是顶煤冒放性随开采深度的增加而加强，当开采深度（H）400m时，顶煤是易冒落的。刘梁窑井田煤层埋藏深度大于400m，采用综合机械化放顶煤开采时，顶煤属易冒落。所以采用综合机械化采煤工艺。工作面采用MG300 W1采煤机、SGD630/180刮板输送机、ZY3200/13/32液压支架。具体工艺流程为：割煤移架推移输送机。5.建设工期1)施工准备(1)施工准备的内容施工准备工作是保证矿井建设顺利进行的一个重要环节，直接影响矿井建设总工期。只有充分作好施工准备，才能使矿井建设的各项工作有序进行，加快施工进度，早日实现建设目标

21、。因此，必须根据矿井特点，科学地组织矿井建设的实施前的准备工作，在施工中达到最快的施工速度、最佳的经济效益。本矿井为新建矿井，根据其建设条件，并结合有关规定，确定矿井从办妥工业场地土地征购、施工人员进场等开始至井筒正式开工之日止为施工准备期。在此期间内要完成如下内容：1.完成交通、供电、通讯、供水和工业场地平整等“四通一平”工作,编制施工组织设计和施工预算，编制施工计划、劳动和器材供应计划；设置永久性的经纬坐标桩，水准基桩、标定井筒中心基桩及十字中心线基桩。2.完成施工队伍、监理单位招标，施工材料的采购等准备工作。3.完成部分施工所必需的行政、生活设施和库房等地面大临工程建筑和设施。4.施工设

22、备、机具及材料进场，并进行安装检验、试运转，半成品加工、成品订货及施工机具的检修；进行材料、构件的技术检验、试验和新产品的试制工作。5.安装凿井井架及提升绞车设备、做好施工队伍培训工作，并完成井筒的开挖准备工作。6.办理质量监督手续，并请煤炭工程造价管理站对项目工程合同进行开工前的复核；矿井开工前两个月，项目法人向基建管理部门报送开工申请报告，经批准后方可组织正式开工。(2)施工准备期设计对施工准备期内的全部内容进行了统筹安排，对各项工作先后顺序进行了优化，参考国内同类型矿井施工经验，确定矿井施工准备期为3个月。1)矿井移交方式与移交标准矿井移交生产和达到设计生产能力时，布置两个生产采区，每个

23、采区布置一个综采工作面，三个掘进工作面。采用一次建设，一次建成投产的移交方式。矿井移交标准如下：1.矿建、土建、设备安装等所有单位工程按设计标准全部建成；2.经试运转和试生产，主要生产系统和设备性能良好，可以形成设计生产能力；3.完成安全专篇、环保、职业安全卫生、消防等专篇审批及工程预验收，以及项目工程质量认证；4.配套工程如场外公路、110KV输电线路等与矿井同步移交生产。2)井巷平均成巷进度指标井巷平均成巷进度指标是计算和确定矿井建设工期的依据和基础，其大小直接影响建设工期的长短。设计在对全国专业施工队伍施工水平调研的基础上，综合分析本矿井井巷布置、断面大小、提升运输及施工安全等具体的施工

24、条件和特点，对井巷平均成巷进度指标进行确定，力求正确反映建设工期。井巷平均成巷进度指标如下：斜井表土段：6070m/月斜井基岩段：120m/月立井表土段：50m/月立井基岩段：80m/月岩巷：150200m/月煤巷：350500m/月硐室：10001200m3/月3)井巷主要连锁工程根据施工场地状况和井巷工程量、施工进度指标，施工安排如下：主斜井、副斜井、中央回风立井均位于矿井工业场地内，3个井筒同时开工。由于主斜井较长，所以掘进速度要滞后于副立井及中央回风立井。在副斜井及中央回风立井井筒落底后短路贯通，形成通风系统，此时可分别掘进副斜井井底车场巷道、回风石门。届时主斜井、副斜井井底车场、回风

25、石门已掘进完毕，则矿井运输排矸系统与各井筒间通风系统基本形成，则开始大规模的掘进工作，布置西、南大巷掘进工作面及井底硐室掘进工作面，随后布置一、二采区顺槽掘进工作面及采区硐室掘进工作面，直至工作面安装调试完毕。依据上述安排，主要连锁工程为：主斜井、副斜井、中央回风立井井筒施工副斜井和回风立井贯通井底车场、石门巷道施工大巷施工工作面顺槽工作面安装、联合试运转。4)三类工程的施工顺序(1)以井巷工程为主（井巷工程最大，是矿井建设的主要影响因素），机电安装服从井巷工程的工期安排；井巷工程衔接为机电安装创造条件；(2)土建工程除与井下工程有关的以外，均应服从于机电安装工程的工期；(3)机电安装工程和土

26、建工程除服从于井巷工程施工的工期外，还应尽量考虑到劳动力的均衡使用；(4)尽早形成通风系统，尽早利用永久设施，尽早利用综掘设备。5)建井工期预计矿井建设的关键是井巷工程，当井下同时施工的队伍为9个时，井巷工程施工工期为22.4个月，井下设备安装9个月(其中有6个月与井巷施工平行作业)；土建工程4个月，地面设备安装3个月(均与井巷施工平行作业)，联合试生产3.0个月，则矿井建井工期为34.4个月，加上施工准备期3个月，则矿井建设总工期为37.4个月。表1-1 矿井各井筒特征表井筒名称项 目主斜井副立井中央回风立井井口独立坐标(m)纬距(X)4427067.684426963.134427083.

27、69经距(Y)196533839.8819653522.1719653411.85井口标高（m）+1132+1063.18+1251.7井底标高（m）+915+909+913方位角 (度)659090倾 角 (度)169090井筒支护支护形式表土钢筋混凝土钢筋混凝土钢筋混凝土基岩锚网喷混凝土砌碹混凝土砌碹支护厚度表土300mm300mm300mm基岩500mm500mm800mm断面积(m2)净14.715.915.9掘进表土17.916.220.4基岩20.118.429.2断面形状半圆拱形半圆拱形半圆拱形断面尺寸(m)净宽4500 42004500净高375036001.3.5井上下主要运

28、输设备1.地面运输矿区交通以公路为主，位于本矿区西北部有109国道由东向西通过；东侧约1.4km处有云西店湾干线公路由北向南经过（往北与109国道相接），由此，可经过部分国道和省道及高速公路通往内蒙和北京及河北等各地。在铁路方面，位于矿区北部和东部均有大同高山、大同黑流水运煤铁路支线和大同市万通煤炭集运站；东北侧约1.3km处设有刘梁窑煤炭集运站，正在运营的刘梁窑煤炭集运站铁路专用线由集运站起沿北方向跨井儿沟、隧道穿过玉奎堡山，并跨约109国道后向东在旧高山与旧高山煤炭集运站接轨，线路全长约14.60km。刘梁窑煤炭集运站设有环线，筒仓定量装车，运输设计能力为6000kt/a。目前，该矿区的煤

29、炭外运主要是通过刘梁窑煤炭集运站及其铁路专用线，再经过旧高山铁路专用线、北同蒲线、大秦线等铁路运往太原、秦皇岛、北京、集宁、呼和浩特、东北等各地。此外，除矿区内各乡、村和各煤矿之间均有公路（或简易公路）连接外，矿区和周边各县、乡村之间均有不同等级的公路相通。总之，交通运输十分便利。该矿井生产出的煤炭产品，先由皮带走廊运输到刘梁窑煤炭集运站，然后再装车由铁路进行外运。运输方式的确定是以满足矿井设计能力，建、构筑物功能用途，消防通道之要求，以及井下辅助运输采用无轨胶轮车及矿车窄轨运输相混合方式之特点，矿区地面运输力求与井下一致，相应采用了窄轨铁路与道路相结合的运输方式，立足有利生产，方便管理之原则

30、，力求简化窄轨运输线路，尽可能采用无轨胶轮车运输。2.井下运输本矿井只有一个主斜井和一个副立井，斜井运煤并铺设胶带输送机，煤炭由大巷带式输送机，经转载机转载至主斜井胶带输送机上，将原煤提升至地面。副立井运输人员和设备，采用双罐提升，担负全矿矸石提升、人员升降、材料及小型设备运送等辅助提升任务。提升容器采用一对特制多绳宽罐笼，无轨胶轮车可以直接进出罐笼，与井下辅助运输方式相适应。1.3.6技术经济该矿井设计生产能力为120万吨每年，年工作日330天，全员效率28t/工。根据建设部颁发的煤炭工业矿井设计规范进行计算，该矿井在籍总人数为223人。 本项目建设总造价为1300万元，吨煤投资为320.8

31、4元。项目建设总资金为1300万元。矿井劳动定员配备汇总表详见表1-2,以及矿井设计主要技术经济指标详见表1-3。表1-2 矿井劳动定员配备汇总表序号工种出勤人数在籍人数第一班第二班第三班第四班小计一生产工人343330331301301井下生产工人2827261798982地面生产工人664163232二管理及技术人员66231717三服务人员7772121四其他人员3431313五救护中队9992731六消防站5551515总计64645636223223表1-3 矿井设计主要经济技术指标表序号指标名称单位指标1井田范围1.1南北长度km5.45051.2东西长度km6.91731.3井田

32、面积km223.25582煤层2.1煤层平均厚度m2.582.2煤层倾角( )153资源/储量3.1井田资源/储量万t8500序号指标名称单位指标4煤类4.1刘梁窑煤田长焰煤为主5矿井设计生产能力5.1年生产能力万t/a1205.2日生产能力t/d36366矿井服务年限6.1设计生产年限a517矿井设计工作制度7.1年工作天数a3307.2日工作班数班48井田开拓8.1开拓方式斜立井混合开拓8.2大巷主运输方式胶带输送机8.3大巷辅助运输方式罐笼9采区9.1回采工作面个数个1个综采工作面9.2掘进工作面个数个2个综掘工作面9.3采煤方法综合机械化采煤9.4主要采煤设备9.4.1采煤机型号MG3

33、00 W19.4.2液压支架型号ZY3200/13/329.4.3刮板输送机型号SGD-630/18010人员配置10.1在籍员工总人数人22311原煤生产率t/工2812项目投资序号指标名称单位指标12.1建设项目总资金万元130012.1.1其中：井巷工程万元53012.1.2地面建筑工程万元40012.1.3设备及工器具购置万元14012.1.4安装工程万元10012.1.5其他费用万元13012.2吨煤投资元/t320.8413项目建设期13.1建设工期月37.413.2项目投产至达产的时间a22 矿井开拓与开采2.1煤层埋藏及开采条件2.1.1地质构造及特征1.地层、煤系地层及含煤性

34、中下太古界集宁群右所堡组：分布于云冈东侧的雷公山及大同煤田东侧。其下部为基性火山喷发沉积经深度变质而成的辉石麻粒岩夹浅粒岩，上部浅粒岩夹矽线石柘榴石石墨片麻岩。区内出露厚度大于4000m。古生界寒武系：分布于大同煤田东西两侧，不整合于集宁群之上。寒武系中统徐庄组：下部为白色或紫红色石英砂岩，上部为砂质白云岩及鲕状灰岩等，厚86105m。寒武系中统张夏组：浅灰深灰色中厚至巨厚层鲕状灰岩夹少量薄层泥灰岩，厚100m。寒武系上统崮山组：灰深灰色薄层条带状灰岩夹竹叶状灰岩及鲕状灰岩，厚60100m。寒武系上统长山组：灰紫色竹叶状灰岩及竹叶状白云岩，厚30m。寒武系上统风山组：薄层泥质灰岩竹叶状灰岩夹薄

35、层紫色页岩，上部为白云质灰岩及白云岩，厚75105m。奥陶系：分布于大同煤田北西、南东及西南侧，与寒武系整合接触。奥陶系下统冶理组：下部为薄层灰岩竹叶状灰岩，中上部为厚层白云岩常含燧石结核，厚50135m。奥陶系下统亮甲山组：下部为含燧石结核厚层白云，上部为白云岩夹泥质白云岩，厚5197m。奥陶系中统下马家沟组：下部为含砂白云质页岩，薄层泥质白云岩，上部多为灰岩及豹皮灰岩，厚25110m。奥陶系中统上马家沟组：分布于大同煤田西段外侧，下部为白云质灰岩，上部为豹皮（蠕虫状）灰岩，厚138m。上古生界中石炭系本溪组(C2b) 、太原组（C3t）、二叠系山西组（P1s）为本井田的下部含煤层位，亦是本

36、次补充勘探层位，该含煤岩系及以上的中、新生界地层，在井田范围出露较全。井田北部煌斑岩侵入该煤层于ZK718、ZK918、ZK1019、ZK1120等孔，侵入煤层的不同部位；在ZK718孔侵入于煤层顶部；ZK918侵入于煤层中部及底部；ZK1019孔侵入于煤层顶、底部；ZK1120孔侵入于煤层底部，对煤层有一定的破坏作用，对煤质具有加深变质作用。由长焰煤变为无烟煤。 2.煤系地层走向、倾向、倾角及其变化规律 井田位于大同向斜西北翼。地层总体为一缓倾斜的单斜构造。地层走向185190；倾向95100；倾角210，一般为35左右。井田内构造受区域应力场所制约，主要表现为两期，燕山运动构造应力场为由北

37、西、南东方向挤压，形成大同向斜，喜马拉雅运动构造应力场发生较大变化，主要受右旋剪切拉张作用，使原先形成的压性断裂转变为张性，其表现形式为以小型褶皱构造为主，伴有煤层陷落柱。3.褶曲、陷落柱发育情况及其分布规律1)褶皱构造：井田内褶皱构造为隐伏褶曲，仅能从煤层底板等高线图上获得，由区内钻孔所控制。背斜：1号背斜：（BX1）位于井田中北部，总体轴向呈北东向“S”，形转折，中部近东西向，向北东倾伏由ZK1607、ZK1508、ZK1409、ZK1411、ZK1312等孔所控制,延伸2300余米；2号背斜（BX2）：位于井田中北部，东部轴向北东，西部轴向转为近东西向，由ZK1807、ZK1809、ZK

38、1712、ZK1613、ZK1514、ZK1415、ZK1316等孔所控制，延伸3500余米；3号背斜（BX3）：位于井田中南部，轴向北东，向北东倾伏，由ZK2516、J39、ZK2118三个孔所控制，延长1600余米。向斜：1号向斜（XX1）：位于井田中部，1号背斜东南侧，轴向北东，由ZK1611、ZK1512、ZK1413等孔控制，延伸500余米；2号向斜（XX2）：位于井田中南部，2号背斜西北侧，轴向北东，向西南方向倾伏，由ZK2512、ZK2314、ZK2116、ZK2017、ZK1918等孔控制，延长3000余米；3号向斜（XX3）：位于井田中东部，2号背斜东南侧，轴向北东，向西南方

39、向倾伏，由ZK2518、J10、J29、J18、ZK1823、ZK1724、ZK1625等钻孔所控制，延长4200余米。2)陷落柱 井田中经本次勘探经综合研究发现陷落柱有3个。在平面上呈点式陷落，没有延长，多数在相邻剖面上没有对应位置，无规律。这一特征在剖面图、煤层底板等高线图上反映清淅。在钻孔内则以其岩层产状杂乱无章，时而水平，时而陡倾，在不同孔深可由090间变化。XL7：位于19线，由二维地震解译推断，由YZ1孔、及ZK1910两孔控制，为一不规则椭圆形，长轴方向北北西，长800m，宽500m,落差约80100m。XL8：位于27线ZK2706孔西300m处，由二维地震控制，为一圆形，直径

40、240m，面积约15400m2，落差约45m，为二维地震推测异常区（YC1）。XL9：位于27线ZK2710孔西700m处，为一圆形，直径220m,落差约40m。由二维地震推测异常区（YC5）。2.1.2煤层及煤质1.煤层赋存情况可采煤层层数为1层，煤层厚度由0.36.07m，平均2.58m, 倾角210，一般为35左右。2.煤层顶底板岩性特征、物理力学性质、结构及变化规律煤层顶底板岩性以泥岩为主，有时为粘土质泥岩或粘土岩，煤层厚度由0.36.07m，平均2.58m。其厚度变化具北薄南厚之特征，最厚处在井田中南部J17、J27孔一带，向东西两面逐渐变薄，甚至尖灭。中部无煤带为点砂坝沉积。煤层结

41、构简单，夹矸02层，一般无矸，煤层较稳定大部分可采。 3.煤质及煤种煤层各组分含量：镜质组43.8%；惰质组19.2%；壳质组8.5%；粘土类28.5%。镜质组油侵最大反射率0.60%。镜质组：以基质镜质体为主。其次为无结构镜质体，少量结构镜质体组成。惰质组：丝质体为主，其次微粒体和粗粒体，有少量火焚丝质体。壳质组：角质体、小孢子体 为主，少量大孢子体、树脂体、树皮体。粘土类：以层状粘土占比例较多，其次是分散状粘土，少量似层状粘土。煤层水分原煤含量在1.56%6.82%，平均3.72%，煤层水分由下而上增高，与煤变质程度呈正相关；煤层灰分原煤含量由10.23%39.12%，平均29.12%，煤

42、层灰分变化具有由北向南增高之规律；煤层浮煤挥发分（Vdaf）23.56%41.95%，平均35.27%。煤层煤灰成分均以SiO2、Al2O3为主， Fe2O3次之，CaO少量。煤层元素含量平均值为：Cdaf：81.04%；Hdaf： 4.87%；Ndaf： 1.39%；Odaf： 11.86%。煤层原煤为低磷煤，煤层氟、砷、氯含量一般为：氯：原煤含量由0.0050.058%，一般0.019%。砷：原煤含量由1.00388.00ppm，一般16.00ppm。氟：原煤含量由22.00788.00ppm，一般120ppm。锗含量由2.008.00（10-6），平均3.85（10-6）；镓含量由4.0

43、036.00（10-6），平均21.72（10-6）。煤层粘结指数(GR.I)值在074之间，胶质层（Y）值在04mm之间变化，焦块最终收缩度（X）值1856，熔合状态为凝结熔合，偶有粉状和全熔现象发生，焦渣特征24，其结焦性差，属不粘中等粘结性煤。煤层发热量由17.1327.07 MJ/kg，平均20.52MJ/kg，属低热值煤，煤对CO2的反应性不高，煤层属于含油煤，焦油产率小于12%，属含油富油煤。煤层变质类型属低变质煤，镜质组最大反射率在0.650.67%之间，属变质阶段。透光率Pm%在87.0%95.0%之间，各煤层Vdaf在2037.00%，胶质层最大厚度Y值低于20mm。根据中国

44、煤炭分类国家标准（GB575186）以Vdaf、G值作主要分类指标，Y值作参考指标划分煤类，全区以长焰煤为主，气煤次之，零星有贫煤、无烟煤出现。可采煤层特征表见表2-1，煤质特征表见表2-2 。表2-1 可采煤层特征表煤层厚度（m）间距（m）煤层结构煤层顶板岩性煤层底板岩性煤层稳定性煤层可采性最小最大一般最小最大一般刘梁窑0.36.072.5811.44-81.5847.15 简单，12层夹矸泥岩泥岩稳定大部表2-2 煤质特征表煤层值原煤/浮煤工业分析（）发热量 （MJkg-1）焦渣特征视密度水份Mad灰份Ad挥发份Vadf全硫St,d硫化铁硫Sp,d有机硫 So,d磷PdQgr,dQnet,

45、ad刘梁窑平均值原煤3.7229350.970.430.520.01921.97420.5221.41浮煤3.159350.620.110.620.005最大值原煤6.8239483.950.971.040.05129.39927.0721.52浮煤5.0714422.00.201.930.0210.0000.00最小值原煤1.5610210.240.120.230.00418.98517.111.36浮煤1.716240.240.050.330.0010.0000.002.2矿井主要灾害因素及安全条件可采煤层瓦斯含量：CH4为0.030.77ml/g,daf，平均0.37ml/g,daf；C

46、O2为01.25 ml/g,daf，平均0.152 ml/g,daf；N2为0.073.82 ml/g,daf，平均1.38 ml/g,daf；C2-C8为00.012 ml/g,daf，平均0.002 ml/g,daf。其它有毒有害的气体为：一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、二氧化氮(NO2)、二氧化硫(SO2)、硫化氢(H2S)以及矿尘等。1.一氧化碳(CO)：主要来自井下采掘工作面爆破、火灾、瓦斯和煤尘爆炸以及煤炭自燃。该气体可使人因缺氧引起窒息和死亡；轻度中毒，能使人耳鸣、头痛、心跳加速；严重中毒使人四肢无力、呕吐，如果抢救不及时可能造成人身伤亡；致命性中毒使人失去知觉、痉挛、呼吸

47、停顿、假死，致命性中毒的一氧化碳浓度大于0.4%，安全浓度应小于0.0024%。当浓度达到13%-75%时有爆炸危险性。2.二氧化碳(CO2)：主要来源于有机物的氧化、煤和岩体的缓慢氧化、人员呼吸以及矿井水与碳酸性岩石的分解，在爆破、井下火灾、煤炭自燃、瓦斯和煤尘爆炸时，也能产生大量二氧化碳。该气体常积聚于巷道的底部，不助燃，能窒息，略有毒性，对人的呼吸有刺激作用。当二氧化碳浓度达到1%时呼吸感到急促，浓度达到5%时呼吸感到困难，同时有耳鸣、血液流动很快的感觉；浓度达到10%-25%时，人将中毒死亡。3.二氧化氮(NO2)：主要来自于采掘工作面爆破，它有强烈毒性，能和水结成硝酸，对肺组织起破坏

48、作用，造成肺浮肿，对眼睛、鼻腔和呼吸道等有强烈刺激作用。当浓度达0.006%时，可使人咳嗽、胸部发痛；浓度达0.01%时，人将剧烈咳嗽，呕吐、神经系统麻木；浓度达0.025%时，将使人短时间内死亡；安全浓度应小于0.00025%。4.二氧化硫(SO2)：主要来自含硫矿物氧化及自燃，含硫矿层中进行爆破和硫化矿尘的爆炸之中。它有强烈毒性，与眼、呼吸道的湿表面接触后能形成亚硫酸，对眼睛和呼吸道具有强烈腐蚀作用，引起肺水肿。当浓度达0.002%时可引起眼红肿、流泪、喉痛、头痛；浓度达0.05%时，可引起急性支气管炎、肺水肿，并可使人在短时间内死亡，安浓全度应小于0.0005%。5.硫化氢(H2S)：主

49、要来源于有机物腐烂、硫化矿物水解，一般从煤、岩中放出。它具有强烈毒性，能使人的血液中毒，对眼睛、粘膜以及呼吸系统有强烈的刺激作用。当浓度达0.01-0.015%时 ，流唾液和清水鼻涕，呼吸困难；浓度达0.02-0.05%时，眼睛、鼻、喉膜受强烈刺激，头痛、呕吐、四肢无力；浓度达0.05%时，半小时内人将失去知觉，痉挛、死亡；浓度达到4.3%-4.6%时，有爆炸危险性。其安全浓度应小于0.00066%。6.矿尘的危害：在采掘生产过程中所产生的煤和岩石的细颗粒统称为矿尘。矿尘对矿井生产及工人身体健康都有严重危害。经常吸入，重者可导致矿工患矽肺病。而且煤尘在一定条件下会引起燃烧和爆炸，造成更大的人员

50、伤亡和财产损失。煤层直接顶板在井田北西部以中粗粒砂岩为主，泥岩、煌斑岩次之，东南部则以泥岩、粉砂质泥岩为主，中砂岩、煌斑岩次之；直接底板则以粉砂岩、泥岩为主，砂岩、煌斑岩次之，随着开采深度的增加，巷道围岩的“挤、压、鼓”现象将更为严重。随采深增大，冲击矿压的次数与强度都将明显增加。但采深增大对采场矿压显现影响并不显著，只是煤壁片帮现象将加剧。这是由于老顶岩层形成的“ 砌体梁 ”大结构对采场支护“小结构”起到了保护作用。采深对“砌体梁”结构的稳定性影响不大。本矿顶板矿压显现处于较易控制范围。在同样的生产条件下，俯采工作面与走向工作面相比，老顶岩层更容易形成结构，而仰采工作面顶板最不易形成结构，而

51、且随着煤层倾角增加，顶板下沉量将逐渐变小。本矿可采煤层为近水平煤层，同时工作面采用走向长壁布置，因此顶板下沉量较大，但工作面顶板不易形成结构，周期来压间距小，强度较小。 煤的自燃与煤尘爆炸性：火焰长度515mm，抑制煤尘爆炸最低岩粉用量为1545%，煤尘具有爆炸危险性。区内各煤层的煤化程度低，煤中丝质组分含量高，存在着自燃的内在因素。从山西省煤炭地质研究所检验报告结果看：吸氧量0.8784cm3/g，自燃等级为级，煤的自燃倾向性为容易自燃。自燃发火期为6个月。据本区全部钻孔简易测温统计分析，所有钻孔中孔内温度较稳定，平均从80m处开始进入增温区，随着测量深度加深井温值逐步升高，井温梯度变化在浅

52、部较小，在深部井温梯度变化较大，以80m处为分界点，各钻孔井温梯度变化范围为1.533.16/100m,地温梯度平均为2.13/100m，不大于临界的3/100m，不属于地温异常区。2.3矿井开拓系统2.3.1井筒1.井筒的设置及功能根据推荐的井田开拓方案，矿井移交生产时布置主斜井、副立井及中央回风立井三个井筒，均位于矿井工业场地内。现将各井筒特征及用途分述如下：主斜井：担负矿井的煤炭提升任务，铺设台阶，兼矿井进风井和安全出口。副立井：担负普通材料、设备和人员及矸石辅助提升任务，兼矿井进风井。下井管线原则上沿该井筒布置。中央回风立井：担负矿井的回风任务，兼矿井安全出口。2.保护煤柱的留设大巷保

53、护煤柱距离为35m，井田边界保护煤柱距离为22.3m，主斜井保护煤柱距离为123m，回风立井保护煤柱距离为292m。2.3.2采区划分井田划分为两个采区，分别是一采区和二采区，先采一采区，再采二采区。2.3.3主要巷道根据矿井首采区开采技术条件，井底车场巷道、大巷全部采用半圆拱断面，锚喷支护，工作面顺槽巷道采用矩形断面，锚杆支护，必要时加网和钢带。布置走向长壁工作面，留有35m的安全煤柱及35m的安全间隙。根据井田内煤层赋存条件及水平划分情况，结合近年来国内外高产高效矿井生产经验，开拓巷道均沿煤层布置，为了满足矿井进回风量风速的要求，大巷条数为“三巷制”，巷道中心距35m。煤层胶带运输大巷沿煤层底板布置，辅助运输大巷和回风大巷沿煤层顶板布置。2.4井下主要硐室在运输大巷和胶带运输大巷之间设置采区避难硐室，在副井井底布置有中央变电所、等候硐室等主要硐室。主要硐室均采用半圆拱断面。1.井下配电室本设计井下中央变电所布置在靠近副立井井底的轨道大巷和回风大巷之间的煤层中。中央变电所中间利用防火门隔开，硐室与井底车场相连接，硐室的通道内都设有防火门和栅栏门。2.采区等候硐室矿井在紧挨着井底车场上设置等候硐室，硐室当中可以放置设备，井下工作人员也可以临时停留，硐室两侧连接着轨道大