安全工程畢業(yè)設計（論文）平煤十礦1.8Mta新井通風安全設計【】

中國礦業(yè)大學2013屆本科生畢業(yè)設計 中國礦業(yè)大學畢業(yè)論文(設計)任務書學院 應用技術學院 專業(yè)年級 安全工程2009-1 學生姓名馮亞楠 任務下達日期：2013年 2 月 25 日畢業(yè)設計日期：2013 年 3 月 11 日至 2013年 6 月 1 日畢業(yè)設計題目：平煤股份十礦1.8Mt/a新井通風安全設計畢業(yè)論文（設計）專題題目：高突礦井瓦斯事故特點分析及應急救援畢業(yè)論文(設計）主要內(nèi)容和要求：畢業(yè)設計由一般部分、專題和外文翻譯三部分組成。一般設計部分題目為：平煤十礦1.8Mt/a新井通風安全設計。主要內(nèi)容包括井田概述及地質(zhì)特征，井田開拓與開采，采煤方法及采區(qū)巷道布置，礦井通風，礦井安全技術措施。專題部分題目：高突礦井瓦斯事故特點分析及應急救援設計要求：獨立完成上述設計內(nèi)容，方案論證，計算、分析要正確，專題要有自己的見解，結論要合理，說明書條理要清楚，論證充分，文字通順，符合專業(yè)技術用語要求，圖紙完備、正確。翻譯部分題目：tudy on the Technology of the Coal Mining Safety Monitoring System翻譯要求：譯文字數(shù)不少于3000，語句通順、完整，語意準確。院長簽字： 指導教師簽字：中國礦業(yè)大學畢業(yè)論文指導教師評閱書指導教師評語（基礎理論及基本技能的掌握；獨立解決實際問題的能力；研究內(nèi)容的理論依據(jù)和技術方法；取得的主要成果及創(chuàng)新點；工作態(tài)度及工作量；總體評價及建議成績；存在問題；是否同意答辯等）：全套圖紙，加153893706成 績： 指導教師簽字： 年 月 日中國礦業(yè)大學畢業(yè)論文評閱教師評閱書評閱教師評語（選題的意義；基礎理論及基本技能的掌握；綜合運用所學知識解決實際問題的能力；工作量的大小；取得的主要成果及創(chuàng)新點；寫作的規(guī)范程度；總體評價及建議成績；存在問題；是否同意答辯等）：成 績： 評閱教師簽字： 年 月 日中國礦業(yè)大學畢業(yè)論文評閱教師評閱書評閱教師評語（選題的意義；基礎理論及基本技能的掌握；綜合運用所學知識解決實際問題的能力；工作量的大小；取得的主要成果及創(chuàng)新點；寫作的規(guī)范程度；總體評價及建議成績；存在問題；是否同意答辯等）：成 績： 評閱教師簽字： 年 月 日中國礦業(yè)大學畢業(yè)論文答辯及綜合成績答 辯 情 況提 出 問 題回 答 問 題正 確基本正確有一般性錯誤有原則性錯誤沒有回答答辯委員會評語及建議成績：答辯委員會主任簽字： 年 月 日學院領導小組綜合評定成績：學院領導小組負責人： 年 月 日摘要該設計礦井包括三個部分：一般部分、專題部分和翻譯部分。一般部分：平煤股份十礦180萬噸新井通風與安全設計。一共分為五章內(nèi)容，即礦井概述及煤田地質(zhì)特征、井田開拓、采煤方法及采區(qū)巷道布置、礦井通風、礦井安全技術措施。平煤股份十礦位于河南省平頂山市境內(nèi)，井田總面積31.5km2。主采煤層為戊7煤層，平均厚度3.5米。煤層平均傾角為8。井田工業(yè)儲量為289.1Mt，可采儲量210.5Mt。初期第一開采水平相對瓦斯涌出量1.2m3/t.d，為低瓦斯礦井，后期隨著采深增加，進入二水平，煤層瓦斯涌出量都高于現(xiàn)值，屬高突煤層。煤層有自然發(fā)火傾向，發(fā)火期4-6個月。平煤股份十礦設計生產(chǎn)能力為1.8Mt/a，服務年限為77.9年。礦井工作制度為“三八”制，兩班半采煤，半班準備。礦井的采煤方法主要為傾向長壁綜合機械化開采。礦井開拓方式為雙立井兩水平開拓,一水平標高-320m，二水平標高為-720m。礦井布置一個回采工作面，一個備用工作面，兩個掘進工作面，年生產(chǎn)能力為1.8Mt/a。工作面長度為225 m。運輸大巷及主運輸石門采用膠帶運煤，大巷及主石門輔助運輸采用電機車運輸材料和矸石。礦井通風方式為中央并列式，全礦總需風量容易時期為3647m3/min，困難時期為4441 m3/min。通風容易時期等級孔為3.03 m2，困難時期為2.56m2。主要通風機為2K60NO24礦用軸流式通風機.24型，轉速n=600rpmin。礦井安全技術措施為工作面采空區(qū)防火灌漿措施。專題部分：高突礦井瓦斯事故特點分析及應急救援煤礦瓦斯事故是礦井五大災害之一，事故發(fā)生導致的破壞性是非常嚴重的。煤礦瓦斯事故是長期制約煤礦安全生產(chǎn)的重大隱患之一。中國是世界上煤與瓦斯突出災害最嚴重的國家之一，突出總次數(shù)占世界各國總突出次數(shù)的三分之一以上。以平煤股份十礦大小突出五十余次為例，對高突礦井瓦斯突出及其他瓦斯事故的特點進行分析和研究，并對瓦斯事故及應急救援進行分析研究。關鍵詞： 高地應力 突出煤層 應急救援 創(chuàng)傷急救ABSTRACTThis design book consists of three parts: the general part, the special part and the translation part.The general part is a 1.8 million ton new design of PingMei tenth coal mine. It contains five chapters: summarize of the mine field geological character, mining fielddeploitation , the excavating coal method and disposal of laneway in mining area,ventilation, technology of mine safetyThe PingMei tenth coal mine lies in Pingdingshan city of Henan province. The total area of the mine is 31.5 km2. The main exploitation coal seam is Wu8#, the average thickness is in turn 3.5 m. Its obliquity is 8 degree on average. The industry reserves of the mine field are 289.1 million tons and the useable reserves are 210.5mt The early mining level relative gas emission 1.2m3/td Low gas mine With the increase in mining depth late Into the second level of exploitation Coal Seam Gas Emission higher than the present value of Belonging to high-gas coal mineCoal Seam Spontaneous Combustion tendency Combustion period 4-6 monthsThe designed mine capacity is 1.8 million tons per year, and the mine life is 77.9 years. The mine work systems "38" system Two classes of semi-coal mining, half of the class to prepare.Mine coal mining methods tend to mechanized longwall mining. Mine pit Open up ModeDual Shaft horizontal development Open up.Firsthorizontal elevation-320mSecond level elevation of -720There is one working face in the mine, and two tunneling working surfaces. The throughput of mine is 1.8 million tons per year. The length of the longwall face is 225 m. Tlexible belt conveyor is used in the coal transportation. The materials and refuse are transported by tramcars tons in the ancillary transportation. The method of mine ventilation is central juxtapose ventilation system. the whole mine total amount of wind required 3647 m3/min for easy period and 4441 m3/min for difficult times. Ventilatesthe easy time rank hole is 3.3 m2 ,the rough period is 2.6 m2. The main ventilator is 2K60NO24, speed n = 600 rpmin .Major security design for the mined-out area of the coal fire grouting design.Thematic segment:Characteristics of the high outburst coal mine gas accident and emergency rescueCoal mine gas accident is one of the five major mine disaster,It is a very serious accident caused by destructive.Coal mine gas accident is one of the major risks to long-term constraints of the coal mine production safety.China is the worlds coal and gas outburst disaster is the most serious one of the countries,Gas outburst accident accounted for one third of the world. Pingdingshan No.10 Mine Size-scale gas outburst50 several times Example, The high outburst mine gas outburst and other characteristics of gas accident analysis and research,And gas accidents and emergency rescue analysis. 中國礦業(yè)大學2013屆本科生畢業(yè)設計 第 67 頁目 錄第一章 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征11.1礦井概述11.2井田地質(zhì)特征31.3煤層特征及煤質(zhì)7第二章 井田開拓122.1井田境界及可采儲量122.2井田開拓172.3大巷運輸設備選擇352.4礦井提升35第三章 采煤方法及采區(qū)巷道布置383.1煤層地質(zhì)特征383.2采區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)383.3采煤方法45第四章 礦井通風544.1礦井通風系統(tǒng)選擇544.2采區(qū)通風574.3掘進通風594.4礦井所需風量664.5礦井通風阻力704.6礦井主要通風機選型754.7礦井通風費用概算824.8防止特殊災害的安全措施84第五章 礦井安全技術措施865.1礦井安全技術概況865.2礦井火災86專題部分高突礦井瓦斯事故特點分析及應急救援100翻譯部分 中文譯文120 英文翻譯125參考文獻130致謝131第一章 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征1.1礦井概述1.1.1礦井地理地形和交通1 地理位置平頂山煤田位于河南省中西南部，分布于平頂山寶豐、襄城縣、葉縣、郟縣、魯山縣境內(nèi)，平頂山煤田有平頂山礦區(qū)和韓梁礦區(qū)組成的。平頂山礦區(qū)東起沙河、汝河交匯地帶附近，南至湛河北岸、西至紅石山、北至汝河，東西走向長達38公里，南北寬約1020公里，含煤面積550平方公里。韓梁礦區(qū)位于平頂山西部，位于寶豐、魯山縣境內(nèi)，走向長約18公里，寬約4公里，含煤面積80平方公里。2 地形特點平頂山煤田屬華北地層區(qū)豫西分區(qū)澠池確山小區(qū)，地處汝河以南，沙河之北的伏牛山余脈低山丘陵地帶，地勢西北高東南低。自西向東紅石山、龍山廟、擂鼓山、落鳧山、平頂山、馬棚山、焦贊山綿延不斷，山脈呈北西走向，組成分區(qū)的地表分水嶺。海拔高度一般在400600米之間。圖1-1平煤十礦交通位置圖3 交通條件礦區(qū)有專用鐵路與國鐵京廣線、焦支線相連接，國鐵京廣線、焦支線分別通過礦區(qū)東部和西部，孟廟鐵路線通過平頂山市與京廣線、焦支線相連接；東距京廣線孟廟火車站70km，西距焦支線寶豐火車站28km。礦區(qū)專用鐵路線與孟寶線平頂山東站相接。公路以平頂山市為樞紐，有柏油公路通向附近各縣市，東與四通八達的許南公路相連，交通便利。平煤股份十礦位于河南省平頂山市區(qū)東部，程平路何莊北，西距平頂山市區(qū)中心約6km，南距平頂山東站5km，如圖1-1所示。1.1.2礦區(qū)氣候條件 根據(jù)平頂山歷年的氣象資料，本區(qū)屬暖溫帶大陸性半干燥季風氣候，四季分明，春多風干燥，夏季炎熱多雨，秋晴和日照足，冬寒冷少雪。年平均降雨量794.6mm，年最大降雨量為1323,6mm(1964年)，最小降雨量為373.9 mm（1966年），雨季一般集中在79月份。歷年雨水蒸發(fā)量為2269.2mm，年最大蒸發(fā)量2825mm，蒸發(fā)量大于降雨量。年平均氣溫為15，最高氣溫42.6（1968.7.18），最低氣溫-18.8（1955.1.30）。常年風向多為北西和北東，以北西風的風速最大，為24m/s；無霜期大致190-220天，最大積雪厚度為16cm，凍土最深22cm降雨量為1323.6mm（1964），最小降雨量為373.9mm（1966），雨季一般集中在79月份。歷年平均蒸發(fā)量為2269.2mm，年最大蒸發(fā)量2825mm，蒸發(fā)量大于降雨量。年平均氣溫為15，最高氣溫42.6（1968.7.18），最低氣溫-18.8（1955.1.30）。常年風向多為北西和北東，以北西風的風速最大，為24m/s；無霜期大致190-220天，最大積雪厚度為16cm，凍土最深22cm。 1.1.3礦區(qū)水文本區(qū)屬于淮河上游水系。礦區(qū)地表水系不發(fā)達，沙河、汝河流經(jīng)礦區(qū)的南部和北部邊緣，沙河距礦區(qū)最近3.2km，最大洪峰流量3300m3/s，旱季流量0.8m3/s；汝河流經(jīng)煤系之上，最大流量3000m3/s，旱季流量0.28m3/s。湛河在煤田南部自西向東流過。湛河寬50m左右，流量0.087.8m3/S；沙河寬150250m，流量0.85120m3/S。河上游為白龜山水庫。井田范圍發(fā)育著沖溝和季節(jié)性小溪，多數(shù)溝寬1520m，平時為干溝。井田東南部地勢平坦，泄水條件不好，易積水形成小面積內(nèi)澇洼地。比較大的月臺河發(fā)源于尹充村沖溝，從井田中部流過，屬間歇性小河。該河受大氣降水補給，冬季河床干涸斷流，雨季呈涓涓細水，大雨時山洪暴發(fā)，經(jīng)沖溝匯入河中，汛期歷史最高洪水位可達92m，最大洪峰流量8000m3/h。1.1.4礦區(qū)供給1 水源條件礦區(qū)距市區(qū)較近，礦區(qū)西南有白龜山水庫，水源充足，可實現(xiàn)集中供水。再者地下水有寒武系灰?guī)r含水層，太原組下段灰?guī)r含水層，處理后均可作為礦井生產(chǎn)、生活用水。2 電源條件礦區(qū)電源主要來自平頂山市電業(yè)局所轄的賈莊、肖營和孫嶺變電站的110Kv和35Kv系統(tǒng)以及平煤集團公司所轄的謝莊110Kv變電站、月臺35Kv變電站、焦莊35kv站。3 通信礦區(qū)己形成自動通信網(wǎng)絡，各礦與平煤集團公司以及對外聯(lián)系十分方便。通信系統(tǒng)包括行政管理電話、生產(chǎn)調(diào)度電話和井下泄露移動通信工程。電話電纜選用HUYVA20型，電話機選用本安電話機HAK-1型。4 供應情況平頂山是我國新興的煤炭工業(yè)基地之一，主要工業(yè)有煉焦、機械、化肥、電力、紡織等，農(nóng)產(chǎn)有小麥、豆類、玉米、煙草、棉花等。勞動力資源較充足。本礦井建設期間，所需要建設材料，除鋼材、木材和部分水泥需由國家計劃供應外，其它磚、石、砂等土產(chǎn)材料，均由當?shù)毓軡M足建設需要。1.2井田地質(zhì)特征1.2.1井田地形概述十礦井田位于平頂山煤田東部，平頂山市東北部平頂山、馬棚山之間的山口以南的開闊山前沖積平原上。井田的東南部為開闊的沖積洪積平原，西北部為砂巖組成的山嶺，山脊平緩，山坡陡峭，約為30，向南逐步過渡到平原。地勢是西北高，東南低。西北部有平頂山，北部為馬棚山，山的相對標高為360m460m，平原一般+80+100m。井田最高峰馬棚山海拔462.7m。本井田地質(zhì)勘探工作始于1953年9月，先后由中南地質(zhì)局401勘探隊、河南省地質(zhì)局、中南煤炭工業(yè)管理局煤田地質(zhì)125勘探隊、126勘探隊、河南省地質(zhì)局五隊、平頂山礦務局地質(zhì)處勘探隊、煤炭部129勘探隊等七個單位，在該井田內(nèi)進行了地質(zhì)勘探工作，共施工鉆孔142個，鉆探進尺80700.6米。1.2.2井田煤系地層概述十礦井田內(nèi)地層層序自下而上為：寒武紀張夏組、固山組；石炭系太原組；二疊系山西組；第三、四系。明顯的從海相沉積通過海陸交互相沉積，逐漸變?yōu)殛懴虺练e。 地層未受區(qū)域變質(zhì)和巖漿活動影響。其中石炭系太原組、二疊系山西組、石盒子組為含煤地層，含煤地層總厚度近800m。地層由老到新為：1 寒武系上統(tǒng)崮山組（3g）本組地層為煤系沉積基底。巖性為灰深灰色厚層狀白云質(zhì)灰?guī)r，具不明顯的細鯢狀結構。上界是本溪組鋁土質(zhì)泥巖底面，鉆孔揭露厚度大于50m。2 石炭系上統(tǒng)太原組（C3t）井田缺失下石炭統(tǒng)，中上石炭統(tǒng)也發(fā)育不全。太原組下以 底部灰?guī)r底面與本溪組分界，上以頂部灰?guī)r頂面或己煤底板砂巖底面與山西組分界，呈整和接觸。厚4780m，平均66.28m，由煤層、灰?guī)r、砂質(zhì)泥巖及砂巖組成。含庚組煤67層，多以灰?guī)r為頂板，煤層較薄，層位穩(wěn)定，基本不可采。3 二疊系下統(tǒng)山西組（P1s）上以砂鍋窯砂巖底面與下石盒子組分界，山西組與下伏太原組地層連續(xù)沉積，整和接觸，厚80119m，平均93.70m，為石炭二疊系含煤層段。由深灰到黑色粉砂巖和泥巖、砂質(zhì)泥巖及細中粗石英砂巖和煤層等組成。含煤14層。本井田范圍內(nèi)己15、己16-17煤層較穩(wěn)定，為十二礦主要可采煤層；上部不含煤。4 二疊系下統(tǒng)石盒子組 (P1x)上以丙組煤頂板砂巖底面即田家溝砂巖與上石盒子組分界，下以砂鍋窯砂巖底面與山西組分界，整和接觸，厚358m左右，依據(jù)巖性組合及含煤特征分為三、四、五煤段。（1）三煤段（戊組）：厚約121160m，平均142.11m。本段底界為砂鍋窯砂巖，一般為15m左右。（2）四煤段（丁組）：厚1694m，平均75.23m，含煤39層，以丁6為本區(qū)主要可采煤層，丁5局部可采，劃歸一礦開采。（3）五煤段（丙組）：厚70.5110.5m，平均91.33m，含煤25層，其中丙3穩(wěn)定。只能小規(guī)模開采。5 二疊系上統(tǒng)石盒子組 (P2x)下起田家溝砂巖底界，上至平頂山砂巖底界。該組厚246370m，平均352m左右，由淺灰色中、細粒砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖及薄煤組成。含煤屬不可采之列。6 二疊系上統(tǒng)石千峰組（P2sh）本組在井田北部平頂山、馬棚山一帶出露于山脊，大面積遭受剝蝕，厚度360462m，其下部為灰白色，淺肉紅色巨厚層不等粒長石石英砂巖即平頂山砂巖，厚120m左右；中部有紫紅色砂巖夾紫紅色泥巖120160m，上部為紫紅色厚層狀中粗粒砂巖具暗紅色鐵質(zhì)斑點，厚120余米，無煤層沉積。與下伏地層呈整和接觸。7 第四系（Q）除北部山梁有基巖裸露外，第四系松散沉積物遍布井田，與下伏地層呈不整和接觸。厚度0150余m，北薄南厚。由暗黃色、棕黃色粘土、砂質(zhì)粘土、含砂質(zhì)粘土及礫石組成。頂部為耕植土壤。 圖1-2戊組煤地質(zhì)綜合柱狀圖1.2.3井田地質(zhì)構造及特征1 地質(zhì)構造十礦井田位于平頂山煤田東段，主體構造為一樞紐向北西傾伏的寬緩向斜構造-李口向斜。十礦礦區(qū)的主體構造為一寬緩的復式向斜，即李口向斜，并伴生著一些一級的背斜和向斜。十礦位于李口向斜南翼，處于、二級構造郭莊背斜和牛莊向斜上。2 主要斷層特征礦井田位于李口向斜南西翼中東段，主體構造為向北東傾斜的單斜。（1）褶曲A 郭莊背斜：位于郭莊一線，在地表不顯現(xiàn)，軸向與牛莊向斜平行，但收斂與展開方向與牛莊向斜相反，即背斜西北端呈封閉收斂，東南展開；背斜北翼即李口向斜南翼，向西消失于一礦28勘探線附近，東延縱貫十二礦，延伸長度6km以上，該背斜軸北距李口向斜軸3.0km。走向300310，與李口向斜基本平行，兩翼不對稱，南西翼傾角58，北東翼傾角527，在-320m標高附近傾角最大，軸部稍緩。背斜南東端揚起，北西端傾伏，傾伏角46，脊斜軸稍有起伏，呈鼻狀構造。丁、戊組煤層同產(chǎn)狀，己組煤層波狀起伏，在軸部常產(chǎn)生小褶皺。在背斜西北端被郭莊逆斷層切斷，斷層與褶曲軸交角1020。由于背斜傾伏端和揚起端相對推移，背斜軸線產(chǎn)生了“S”型彎曲。B 牛莊向斜：位于牛莊東工人鎮(zhèn)一線，規(guī)模與郭莊背斜近似，兩軸間距0.50.6Km，褶曲軸面平行，兩翼對稱，北東翼傾角58，南西翼傾角510。軸部寬緩，南東端仰起，北西端傾伏，傾伏角4，略顯起伏，呈箕形構造。牛莊向斜北西段傾伏端在牛莊逆斷層南西盤，斷層走向與向斜軸交角1015。向斜南東揚起端向斜軸可能被F2逆斷層切斷，斷褶交角1030。向斜傾伏端和揚起端相對推移，軸線產(chǎn)生“S”型彎曲。（2）斷層（見表）F2逆斷層：位于井田東部牛莊向斜揚起端南側，系鉆孔所見的推斷斷層。斷層走向270300，傾向北東，推斷落差30m，所見長度1.5km左右，且具有分支斷層。在斷層前緣有與斷層走向垂直的近南北向若干個小褶曲。斷層向西，在相應部位有落差8m左右的正斷層存在，這應是其伴生斷層。表1-1 主要斷層名稱構造位置產(chǎn)狀落差延展長度控制程度走向傾向傾角趙莊逆斷層井田南部風化帶附近305330NE20703302500查明F2逆斷層井田西南風化帶北側270300N2301500查明1.2.4礦井水文地質(zhì)特征 1 井田含水層與隔水層及水質(zhì)井田有灰?guī)r巖溶裂隙含水層、砂巖裂隙含水層和松散巖類孔隙含水層。隔水層有泥巖、砂質(zhì)泥巖、粘土巖和松散巖類粘土。A 寒武系中上統(tǒng)灰?guī)r巖溶裂隙含水層與隔水層上統(tǒng)崮山組白云質(zhì)灰?guī)r，平均厚68m，溶洞裂隙發(fā)育程度低，含水性較弱，單位涌水量0.00072.27L/s.m。滲透系數(shù)0.0009m/d，水質(zhì)類型HCO3-CaNa、HCO3-CaMg，HCO3-Ca。中統(tǒng)張夏組鮞狀灰?guī)r，厚56124m，裂隙溶洞發(fā)育，含水性強，單位涌水量0.0027948L/s.m。寒武系下統(tǒng)饅頭組和中統(tǒng)毛莊組巨厚的泥巖、泥灰?guī)r、砂質(zhì)泥巖為隔水層，阻隔了與下伏辛集組石英砂巖和震旦系石英巖含水層的水力聯(lián)系。B 石炭系太原組灰?guī)r巖溶裂隙含水層組與隔水層本溪組、太原組平行不整合于寒武系崮山組灰?guī)r古風化殼上，本溪組鋁土質(zhì)泥巖隔水層厚度小而不均，難于阻隔上下含水層水力聯(lián)系。太原組灰?guī)r七層，總厚41.Om，上部灰?guī)r段含水層厚16.8m，上距已17煤層10m左右。鉆孔單位涌水量0.005318.0081L/s.m，滲透系數(shù)0.016863.13m/d，區(qū)域資料表明巖溶發(fā)育標高一般在-180m以上，局部在-440m深處也有巖溶現(xiàn)象。L2灰?guī)r含水豐富；L4灰?guī)r含水層夾于中部砂泥巖隔水層中，厚度小且不穩(wěn)定，多為透鏡體，巖溶發(fā)育程度差，含水性差。中部砂泥巖段厚24m，阻隔上、下灰?guī)r段的水力聯(lián)系。下部灰?guī)r段含水層包括兩層灰?guī)r，厚19.8m，單位涌水量0.00003512.842L/s.m，滲透系數(shù)0.00013829.761m/d。一礦、二礦、七礦、八礦井下鉆孔揭露最大出水量達237.8m3/h。 目前井田范圍內(nèi)水位降至-159m以下。 C 戊組煤層頂板砂巖含水組與隔水層 從下石盒子組戊組頂板到丁組底板，其間主要有戊組老頂砂巖含水層(即D煤底板砂巖)和丁煤底板砂巖含水層，總厚20m左右。各厚10m左右，中間被厚近20m的原D煤段砂泥巖隔水層分開。含水組單位涌水量0.01110.0119L/s.m，滲透系數(shù)0.0520.054m/d。由于厚度小，含水性差，屬弱含水層。含水層隱伏露頭接受第四系底礫石含水層補給。 D 石千峰組砂巖裂隙含水層位于煤系地層頂部，在井田分水嶺一帶出露。平頂山砂巖厚120m左右，石千峰紅色砂巖厚240350m，淺部風化裂隙發(fā)育，巖石較破碎，直接接受降水補給，含水性較強。李口向斜軸部26-17鉆孔成自流井，現(xiàn)作礦泉水。 E 第四系底部礫石含水層 第四系底部礫石層厚010m，由北而南變厚，覆蓋于基巖上，巖性為礫石夾粘土，屬坡積、洪積物，礫石層之上為含鈣質(zhì)結核粘土隔水層。2 井田水文地質(zhì)類型屬中等型水文地質(zhì)條件礦井。1.2.5礦井涌水量經(jīng)精查補充勘探資料計算并參照相鄰礦井實際涌水量資料，根據(jù)補充地質(zhì)報告審查意見；本礦井涌水量不大。1.3煤層特征及煤質(zhì)1.3.1可采煤層特征井田含煤地層有石炭系上統(tǒng)太原組、二迭系下統(tǒng)山西組、下石盒子組和上統(tǒng)上石盒子組。含煤巖系總厚度800m左右，含煤44層，煤層總厚度30.7242.21m，含煤系數(shù)3.44.7%。自上而下為甲，乙、丙、丁、戊、己、庚七個煤組。井田甲、乙、丙煤組無工業(yè)開采價值。甲1、乙2、丙3零星達到可采厚度，屬高灰高硫劣質(zhì)煤，由于埋藏淺，只有小窯開采。最下部庚組煤薄，僅庚20局部可采，且為高硫煤。丁、己煤組根據(jù)公司規(guī)劃由相鄰的一礦、八礦開采，在這里不再描述。戊煤組：屬二疊系下石盒子組，上距丁組煤6080m，下距己煤組160180m。包括戊7、戊9、戊10、戊11、戊12、戊13，可采煤層為戊7、戊9-10?？刹晌旖M煤層上距丁6煤層90m左右，戊7煤層由東南向西北逐漸變薄，絕大多數(shù)厚度在1.855.48m之間，僅在西北隅煤厚小于0.8m，為戊7煤層不可采區(qū)。戊9-10煤層是主要的開采煤層，煤厚在1.254.07m之間，一般煤厚為3.2m左右，與戊7煤相似，由東南向西北逐漸變薄。戊11煤層僅西南角局部可采，煤厚1.31.7m，因本煤層富含夾矸，煤質(zhì)欠佳，沉積不穩(wěn)定，為非主采煤層。戊7與戊9之間有兩層夾矸，厚48m，夾矸間有一煤線（0.10.2m），戊7與戊10中間含一層夾矸，夾矸厚度多在00.3m左右，僅個別地方達0.5m。戊10與戊11間砂巖沉積不穩(wěn)定在17m之間，戊7直接頂為致密泥巖，水平層理發(fā)育，厚5.40m，向上為17.94m的砂質(zhì)泥巖，再向上為灰綠色細砂巖，厚約20.95m，戊11底板為灰色砂質(zhì)泥巖偶夾透鏡狀砂巖，含菱鐵礦薄層及結核。表1-2 可采煤層特征表煤層名稱煤層厚度（m）傾角（）穩(wěn)定性硬度夾矸厚（m）容重（t/m3）頂板巖性底板巖性戊71.855.483.5013穩(wěn)定中硬01.36泥巖，砂質(zhì)泥巖，砂巖灰色泥巖，砂質(zhì)泥巖戊9-101.254.073.2013穩(wěn)定中硬00.71.36泥巖，砂質(zhì)泥巖，細砂巖灰色粒土泥巖1.3.2煤層圍巖性質(zhì)煤層頂?shù)装鍘r由為砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖及泥巖互層組合，煤組煤層直接頂板大多數(shù)為砂質(zhì)泥巖或泥巖，老頂一般為砂巖，少有偽頂，偽頂巖性為炭質(zhì)泥巖。各煤層均以砂質(zhì)泥巖及泥巖為直接底板，靠東部個別煤層直接底板有粉砂巖及砂巖。除己15煤層底板遇水膨脹外，其它煤層底板一般不底鼓，易管理。據(jù)鉆空巖芯物理力學試驗結果表明，其砂巖的抗壓強度平均5749.7104Pa、粉砂巖為4704104Pa、砂質(zhì)泥巖為3941.6104Pa及泥巖為4385.5104Pa，各類巖石抗壓強度平均2940104Pa，屬中等穩(wěn)定頂板范疇。1.3.3 煤層特征1 煤質(zhì)戊組煤各分層特征：戊7為硬質(zhì)塊狀半暗半亮煤，厚1.855.48m，平均3.5m，灰份21.7232.91%，揮發(fā)份30.5935.65%，膠質(zhì)層厚度為28.938mm屬肥煤。戊9-10厚1.254.07m一般為3.2m，煤層頂?shù)子?.7m左右塊狀硬煤，中間為軟煤，其灰份16.8829.94%，揮發(fā)份26.2135.01%，膠質(zhì)厚度2139mm。戊11厚度不穩(wěn)，本井田范圍內(nèi)大多不可采，該層復雜含薄層夾矸多?；曳?438%，揮發(fā)份32%，膠質(zhì)厚20mm。2 煤的類別牌號本區(qū)煤質(zhì)穩(wěn)定，根據(jù)井田內(nèi)各煤層揮發(fā)份、粘結指數(shù)、膠質(zhì)層最大厚度，結合中國煤炭分類國家標準（GB575286）對照中國煤炭分類簡表：井田可采煤層煤類為氣煤、1/3焦煤、肥煤和焦煤、可供動力用和煉焦用煤。戊7煤層為富灰、1/3焦煤、肥煤，戊9-10煤層為中灰、1/3焦煤，其共同為低硫、磷，具中等發(fā)熱量、極難選的煤類，宜作動力用煤。其煤質(zhì)分析見表1-3。表1-3 煤質(zhì)特征表煤層名稱灰分（%）揮發(fā)分（%）水分（%）S（%）發(fā)熱量（KJ/kg）工 業(yè)牌 號戊727.1134.401.170.3424.23FM1/3JM戊9-1025.0633.971.160.3426.861/3JM3 戊組煤（戊7、戊9-10）的物理特征主要以半暗型煤，其次為半亮型煤。黑色，條痕為棕黑色，弱玻璃光澤，以暗煤、亮煤為主，鏡煤和絲炭含量很少，一般呈透鏡狀和線理狀結構、層狀結構。據(jù)篩分試驗結果表明，原煤自然粒度粉煤占45.76%，視密度1.45 t/m3。散煤視密度0.88t/m3，硬度為2。經(jīng)火焰試驗認為其易燃、長焰、煙濃、體積膨脹，焦渣疏松。煤中有機顯微組分占69-87%，無機顯微組分13-31%，在有機顯微組分中鏡質(zhì)組含量54-85%，灰-灰白色以基質(zhì)鏡質(zhì)體為主，少量均質(zhì)鏡質(zhì)體和結構鏡質(zhì)體，惰性組含量為12.43%，白色-亮黃白色的粗粒體和絲質(zhì)體，常見半絲質(zhì)體，穩(wěn)定組含量3-9%，深灰色小孢子體、角質(zhì)體、栓質(zhì)體及樹脂體等。無機顯微組分中主要有粘土類、黃鐵礦、方解石等。石英和粘土礦物多為基質(zhì)鏡質(zhì)體和粗粒體所膠結，屬原生礦物質(zhì)。方解石和黃鐵礦呈脈狀分布在裂隙中，應屬原生礦物質(zhì)。4 戊組煤（戊7、戊9-10）的化學特征1）戊7煤層：原煤灰分產(chǎn)率26.95%，屬中灰煤，經(jīng)洗選煤的灰分產(chǎn)率下降2-3倍，浮煤的灰分產(chǎn)率10.88%。2）戊9煤層：原煤灰分產(chǎn)率16.96%，屬低中灰煤，經(jīng)洗選煤質(zhì)明顯提高，灰分產(chǎn)率9.02%。3）戊10煤層：原煤灰分產(chǎn)率27.35%，屬中灰煤，經(jīng)洗選煤質(zhì)大有提高，灰分產(chǎn)率9.43%。根據(jù)本礦的煤質(zhì)情況及當?shù)厥袌龅男枨螅镜V生產(chǎn)的原煤和經(jīng)加工的塊煤主要用于電廠、熱電廠和分散客戶，可主要作為電力、船舶、鍋爐用煤及其他工業(yè)用煤，另外還可作為良好的煉焦用煤。5 煤的容重經(jīng)過化驗分析得出戊煤為1.36t/m3。硬度中硬,普氏硬度為23。6 瓦斯本井田在勘探階段，馬棚山及高皇廟礦區(qū)共采了19個鉆孔瓦斯樣，其中馬棚山礦區(qū)14個，高皇廟礦區(qū)5個。從鉆孔分析看，瓦斯含量甚低，沼氣含量一般在0.230.68ml/g，最高為1.46ml/g。二氧化碳含量一般0.010.04ml/g，最高0.07ml/g。 A 煤層瓦斯壓力和瓦斯含量前期在井田地面布置了十幾個測試瓦斯壓力鉆孔，比較成功的有7個鉆孔，測試結果：第一開采水平戊9-10煤層標高-307.5m，垂深495m，瓦斯壓力13個大氣壓。在相應地點取煤樣做吸附試驗戊9-10煤層瓦斯含量值為7.77m3/t；戊9-10垂深508m，瓦斯含量值8.10m3/t等。 B 煤層瓦斯預測根據(jù)防治煤與瓦斯突出細則第22條，預測煤層突出危險性中的單項指標為煤層瓦斯壓力P0.6Mpa時為具有突出危險煤層。第一水平，戊7及戊9-10煤層實測瓦斯壓力均小于單項指標值。區(qū)內(nèi)各主要可采煤層CH4平均含量為0.0390.124cm3/g可燃質(zhì)；CO2各煤層平均含量為0.3460.503cm3/g可燃質(zhì)。各主要可采煤層瓦斯自然成分以N2為主占64.9177.24；CO2次之，19.2833.62。CH4含量僅占3.389.11。全礦井相對瓦斯涌出量為1.0m3/t.d，絕對瓦斯涌出量為3.92m3/min，根據(jù)2001版煤礦安全規(guī)程因系鉆孔采樣，測定結果低于實際瓦斯含量，參考鄰區(qū)一、二、三、四、八礦瓦斯資料，設計礦井時第一開采水平在勘探開采初期為低瓦斯煤層。隨著采深增加，第二開采水平2006年瓦斯等級鑒定結果為：絕對涌出量為128.92m/min,相對涌出量為20.7m/t，第二開采水平為高瓦斯煤層。本設計礦井是新建礦井只考慮第一開采水平，所以一水平按照低瓦斯礦井設計。7 煤塵及其爆炸性根據(jù)勘探資料，本礦井各煤層煤塵爆炸指數(shù)為3348.3，戊組煤37.538.1，屬存在煤塵爆炸危險的煤層。1997年平煤(集團)公司通風管理中心實驗室，對各主要可采煤層煤塵爆炸性鑒定結果，仍為存在煤塵爆炸性危險的煤層。8 煤的自燃性根據(jù)近十年(19881997年)內(nèi)鄰礦發(fā)火次數(shù)統(tǒng)計，計算出百萬噸發(fā)火率為0.092，煤層自燃發(fā)火期戊組煤46個月。主要可采煤層自燃傾向等級為易自燃煤層。所以設計中應該提高采掘速度，合理安排回采與掘進之間的關系，盡量減少煤巷空閑情況的出現(xiàn)，采空區(qū)要求封閉嚴實，以防止余煤的自燃。1.3.4地溫和地壓1 地溫本次統(tǒng)計補勘鉆孔29個，對深部18個孔進行了測溫，測溫數(shù)據(jù)可靠。根據(jù)中科院地質(zhì)所與集團公司對平頂山礦區(qū)進行的地溫分析，確定礦區(qū)恒溫帶深度在25m左右，溫度17.2。根據(jù)十礦井由內(nèi)的測溫孔資料分析，十礦井田恒溫帶深度2530m，溫度17.1 。 鉆孔測溫數(shù)據(jù)的校正井田內(nèi)的測溫鉆孔為簡易測溫孔，采用中性點法校正測溫孔的巖石溫度，中性點采用經(jīng)驗法求得，中性點的深度為鉆孔深度的0.60.66倍，溫度為實測溫度?？椎椎脑紲囟葹閷崪y溫度加1.2。 戊10煤層底板地溫狀況 根據(jù)鉆孔測溫資料和井下巷道測溫資料分析，戊10煤層底板的溫度為25.844.3，地溫趨勢為自南向北隨深度增加而相應升高，煤層等溫線與煤層底板等高線的展布趨勢基本一致，戊10煤層底板標高約-600m以淺至-350m為一級高溫區(qū)(3137)，約-600m以下深度為二級高溫區(qū)(>37)。 影響井田地溫的原因平頂山煤田為一地壘構造，中間的基巖相對抬升，四周被高角度正斷層切割后下降，被高熱阻的第四系沖積層覆蓋，大地熱流相對集中于中間的基巖，形成典型的基底抬高型地熱異常區(qū)。平頂山礦區(qū)的地溫梯度平均在3.23.5/1OOm，十礦井田正處于平頂山礦區(qū)主體構造李口向斜南翼，馬棚山位于井田中部，馬棚山南北兩側均覆蓋有第四系沖積層，南側較厚，北測較薄。因此，井田地溫受李口向斜大地熱流側向作用和南北兩側的沖積層的熱阻大、大地熱流相對集中兩種因素的影響。 2 地壓 地壓與開采深度有關。根據(jù)臨礦實測，埋深超過600m，頂板壓力加大、底鼓強、巷道變形快、維護周期短。地壓與構造部位有關，即邊界條件變化大的部位地壓大， 地壓是客觀存在，其防治方法第一是埋深超過600m不能跳采，第二是地質(zhì)條件變化大部位加強支護。根據(jù)資料數(shù)據(jù)可知由于礦井開采深度大，溫度過高，所以應在深部開采時應采取相應的降溫措施。第二章 井田開拓2.1井田境界及可采儲量2.1.1井田境界在煤田劃分為井田時，要保證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開發(fā)。煤田范圍劃分為井田的原則有：1 要充分利用自然條件劃分，在可能的條件下，應盡量利用地形、地物、地質(zhì)構造、水文地質(zhì)以及煤層特征等自然條件，以減少煤柱損失，提高資源采出率，充分保護地面設施；2 要有與礦區(qū)開發(fā)強度相適應的井田范圍，要保證井田范圍與礦井生產(chǎn)能力相適應，有足夠的儲量和服務年限及合理的尺寸；3 照顧全局，處理好與臨礦的關系；4 直線原則，井田的劃分應盡量采用直線或折線，有利于礦井的設計和生產(chǎn)管理工作的開展。根據(jù)以上劃分原則，以及考慮到平頂山礦區(qū)地質(zhì)構造強度中等，本井田在能滿足生產(chǎn)開發(fā)強度的前提條件下，主要考慮了自然條件原因，將十礦四周境界定為：南以各煤層露頭為界；北至李口向斜軸部，以戊煤組-800m底板等高線分界；標高西以26勘探線與一、二礦相鄰；東以20勘探線與八礦為界。2.1.2井田賦存特征: 根據(jù)以上劃分本井田東西走向長4.8km；南北傾斜寬6.56km；水平含煤面積約為31.5km2。2.1.3儲量計算基礎(1)根據(jù)十礦井田地質(zhì)勘探報告提供的煤層儲量計算圖計算；(2)依據(jù)煤炭資源地質(zhì)勘探規(guī)范關于化工、動力用煤的標準：計算能利用儲量的煤層最低可采厚度為0.8m，原煤灰分不大于40%。計算暫不能利用儲量的煤層厚度為0.70.8m；(3)依據(jù)國務院過函（1998）5號文關于酸雨控制區(qū)及二氧化硫污染控制區(qū)有關問題的批復內(nèi)容要求：禁止新建煤層含硫份大于3%的礦井。硫份大于3%的煤層儲量列入平衡表外的儲量；(4)儲量計算厚度：夾石厚度不大于0.05m時，與煤分層合并計算，復雜結構煤層的夾石總厚度不超過每分層厚度的50%時，以各煤分層總厚度作為儲量計算厚度；(5)井田內(nèi)主要煤層穩(wěn)定，厚度變化不大，煤層產(chǎn)狀平緩，勘探工程分布比較均勻，采用地質(zhì)塊段的算術平均法；(6)煤層容重：戊組煤的平均容重，1.36t/m3。圖2-1 井田賦存狀況示意圖2.1.4煤層可采厚度區(qū)內(nèi)賦含煤層數(shù)目較多, 在目前的經(jīng)濟技術條件下,除戊7，戊9-10煤外其他煤層均無開采價值, 戊7 , 戊9-10煤層厚度均勻. 戊7煤可采厚度均為3.5 m, 戊9-10 煤可采厚度均為3.2 m。2.1.5井工業(yè)儲量計算工業(yè)儲量按下式計算： Zg=SMr/cos （2.1） = SM11/cos+ SM22/cos =31.53.51.36/cos831.53.21.36/cos8 = 289.13Mt 式中： Zg工業(yè)儲量,t； S井田面積, m2； M1戊7煤層平均厚度，3.5m； M2戊9-10煤層平均厚度，3.2m； 1戊7煤的平均容重，1.36t/m3； 2戊9-10煤的平均容重，1.36t/m3； 煤層平均傾角，8；2.1.6礦井可采儲量 1計算可采儲量時，必須要考慮以下儲量損失（1）工業(yè)廣場保安煤柱；（2）井田境界煤柱損失；（3）采煤方法所產(chǎn)生煤柱損失和斷層煤柱損失；（4）建筑物、河流、鐵路等壓煤損失；（5）其它各種損失。 2 礦井各種煤柱損失量計算：（1）本礦井開采時，由于村莊稀疏且規(guī)模較小，開采初期時無影響，在后期開采時宜采用搬遷解決；井田內(nèi)無鐵路河流影響。因此煤柱損失只需考慮工業(yè)廣場保安煤柱損失、斷層煤柱損失、井筒保護煤柱損失、大巷保護煤柱損失及井田邊界煤柱損失。（2）工業(yè)廣場保安煤柱設計：本礦井設計年生產(chǎn)能力為180萬t/a，按煤礦設計工業(yè)規(guī)范，見表2-1。表2-1 工業(yè)場地占地指標井型（萬噸/年）占地面積指標（公頃/10萬噸）240以上1.01201801.245901.59301.8本設計工業(yè)廣場占地面積應取21.6公頃，長、寬分別為540m、400m；工業(yè)廣場按級保護留圍護帶寬度為15m。基巖上山移動角為70；基巖下山移動角為72；表土層移動角為45；基巖走向移動角為70。則按垂直剖面法計算工業(yè)廣場壓煤見圖2-2所示工業(yè)廣場保護煤柱通過投影出梯形面積求得：Q工業(yè)廣場=(900+1060)*870/2*3.4*1.36/cos8=492.8萬噸（3）其它煤柱留設：本礦井斷層不多，且落差不大，又位于井田南部風化帶北側且基本平行，所以只留設斷層北側50m保護煤柱也作為井田南部邊界；井田東、西部各留邊界煤柱50m；北部以李口向斜軸為邊界留邊界煤柱50m；風井設在工業(yè)場地內(nèi)，與工業(yè)場地保護煤柱重合，損失不再計算。 利用求積法結合算術平均法計算得出其它煤柱總量為2106.4萬t。（4）柱留設總量為492.8+2106.42599.7萬t。圖2-2 工業(yè)廣場煤柱設計 3井可采儲量計算;礦井的可采儲量計算公式為： Zk=(Zc-P)C (2.2) =（28913-2599.7）0.8 =21050.6式中： Zk 礦井可采儲量，萬t； Zc礦井工業(yè)儲量，28913萬t； P永久煤柱損失，2599.7萬t； C采區(qū)采出率，按設計規(guī)程規(guī)定本區(qū)內(nèi)煤層屬于中厚煤層，取0.8。計算得出本礦井的可采儲量為：21050.6萬t。2.1.7礦井生產(chǎn)能力和服務年限 1 礦井工作制度確定根據(jù)煤炭工業(yè)設計規(guī)范規(guī)定礦井年工作日定為330天。礦井日凈提升時間確定為14小時。由于本礦井采用了聯(lián)合集中布置，且煤層埋深較大，因此大部分巷道布置在巖石中，為了減少提升人員時間，增加副井的提矸時間；以及采區(qū)走向較長導致個人上下班時間較長，生產(chǎn)設備先進，工人勞動強度低等因素，設計認為采用“三八”工作制，其中二班半采煤，半班準備，每班工作8小時最為合理。 2 井設計生產(chǎn)能力及服務年限確定依據(jù):煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范第2.2.1條規(guī)定：礦井設計生產(chǎn)能力應根據(jù)資源條件、開采條件、技術裝備、經(jīng)濟效益及國家對煤炭的需求等因素，經(jīng)多方案比較或系統(tǒng)優(yōu)化后確定。礦區(qū)規(guī)模可依據(jù)以下條件確定：(1)資源情況：煤田地質(zhì)條件簡單，儲量豐富，應加大礦區(qū)規(guī)模，建設大型礦井。煤田地質(zhì)條件復雜，儲量有限，則不能將礦區(qū)規(guī)模定得太大；(2)開發(fā)條件：包括礦區(qū)所處地理位置（是否靠近老礦區(qū)及大城市），交通（鐵路、公路、水運），用戶，供電，供水，建筑材料及勞動力來源等。條件好者，應加大開發(fā)強度和礦區(qū)規(guī)模;否則應縮小規(guī)模；(3)國家需求：對國家煤炭需求量（包括煤中煤質(zhì)、產(chǎn)量等）的預測是確定礦區(qū)規(guī)模的一個重要依據(jù)；(4)投資效果：投資少、工期短、生產(chǎn)成本低、效率高、投資回收期短的應加大礦區(qū)規(guī)模，反之則縮小規(guī)模。 3 礦井設計生產(chǎn)能力的確定:本礦井的生產(chǎn)能力主要考慮了以下幾點：（1）生產(chǎn)強度與地質(zhì)條件的符合，本礦井地質(zhì)構造簡單，儲量豐富，煤層賦存穩(wěn)定，傾角不大，煤層屬于中厚煤層，變化不大；（2）礦井生產(chǎn)能力與工業(yè)儲量符合煤炭工業(yè)設計規(guī)范要求；（3）當?shù)孛禾渴袌鲂枨笄闆r，目前煤炭市場很好，本礦井的煤質(zhì)屬于市場緊缺煤種；（4）開采條件較簡單，技術裝備先進，且地處中原交通運輸便利。鑒于以上因素，宜建大型礦井。故確定本礦井的年設計生產(chǎn)能力為180萬t/a。根據(jù)煤炭工業(yè)設計規(guī)范礦井服務年限中規(guī)定。表2-2 我國各類井型的礦井和第一水平設計服務年限礦井設計生產(chǎn)能力（Mt/a）礦井設計服務年限（a）第一開采水平設計服務年限（年）煤層傾角250煤層