向阳煤矿一1煤层矿井通风系统专项设计

向阳煤矿一1煤层矿井通风系统专项设计摘要：所设计的井田为登封市向阳煤业有限公司，井田走向3.5千米，倾向2.2千米，井田总面积为3.8105平方千米，设计年产量为45万吨。井田内煤层变化较小，为缓倾斜煤层，平均厚度3.56米。属于厚煤层，服务年限22年。根据以上情况，设计决定采用主副斜井的开拓方式，使用走向长壁采煤法，综合机械化采煤的采煤工艺，全部跨落法处理采空区。矿井通风方式为中央边界式，通风方法为抽出式。并对矿井运输、矿井提升、矿井排水和矿井通风等各个生产系统进行设计，以及对矿井安全技术措施提出要求，其中主要对矿井通风进行详细设计。在以后的生产过程中，还需要不断地进行改进。以适应未来经济的发展要求，达到更佳的经济效果。关键词：缓倾斜 煤矿 矿井通风 通风系统 初步设计The Xiamgyang No.21 coal seam ore mine ventilation system special designAbstract:By the design of the Ida for the the coal mine of the Xiangyang Coal Mining Group Fragrance Hill companies, Ida toward 3.5 kilometers, tendency to 2.2 kilometers, the Ida total area of the coal for the the 3.8 square kilometers, designed annual output for the 450 thousand tons. Seam changes within the Ida, gently inclined coal seam, with an average thickness of 3.56 m. Belongs to the thick coal seam 22 a length of service.According to the above, the design decision that the main and vice inclined shaft .use longwall coal mining method, the comprehensive mechanized coal mining technology, across all fall method and treatment of mined-out area. Mine ventilation mode is the central split type, ventilation method for draw out type.And the mine transportation, mine, mine drainage, and each production such as mine ventilation system design,and the request of the mine Safety measures which the detailed design of mine ventilation. After the production process, but also the need for continuous improvement. To meet the future requirements of economic development, to achieve better economic results.Keywords:Gently inclined Coal mine Mine ventilation Ventilation system Preliminary design目 录1引言12井田自然概况及地质特征22.1 井田自然概况22.1.1 井田位置及交通22.1.2 地形地势及河流32.1.3 气候及气象32.1.4 地震基本烈度42.2 地质特征42.2.1 矿区范围内的地层情况42.2.2 含煤岩组和含煤性72.2.3可采煤层82.2.4 井田范围内和附近的主要地质构造82.2.5 井田内水文地质情况102.2.6 开采煤层顶底板岩石工程地质特征112.2.7 瓦斯、煤尘、煤层自燃倾向性、地温及地压122.2.8 其他有益矿产143 矿井井田境界、储量和服务年限153.1 井田境界153.1.1 井田周边状况153.1.2 井田境界确定的依据153.2 资源/储量估算163.2.1 资源储量估算范围163.2.2 工业指标173.2.3 资源/储量类别划分173.2.4 估算方法与有关参数的确定183.2.5 储量估算结果192.2.6 矿井服务年限203.2.7 工作制度214井田开拓及采区设计224.1 矿井开拓方案的确定224.1.1 井筒形式和数目224.1.2 井硐位置224.1.3 水平数目及高度234.1.4 主要巷道布置情况234.1.5 采区划分244.1.6 采区地质特征254.2 采区布置及主要参数254.2.1采区开采方式254.2.2采煤方法254.2.3首采采煤工作面长度的确定254.2.4采区提升运输254.3 采区巷道布置264.3.1 采区准备巷道布置选择264.3.2 区段平巷布置264.3.3 采区主要巷道断面的选择264.4 采区煤炭运输设备及选型264.4.1 原煤运输路线264.4.2 采区的运输设备及选型274.5 矿井提升与运输系统274.5.1 采区辅助运输方式及设备274.6 采区供电、排水与压气系统274.6.1 采区通风系统274.6.2 采区排水系统274.6.3 采区供电系统275采区通风295.1 回采工作面通风设计295.1.1 采区概况295.1.2 采区通风设计原则及要求295.1.3 采区通风系统选择305.1.4 回采工作面通风系统305.1.5 回采工作面实际需要风量计算315.1.6 回采通风技术管理及安全措施325.2 掘进工作面通风设计325.2.1 设计依据325.2.2 掘进工作面通风方法335.2.3 掘进工作面所需风量计算及设计335.2.4 采区总需风量345.2.5 掘进工作面掘进设备355.2.6 掘进通风技术管理及安全措施365.3 通风构筑物的设置与主要通风机附属设备365.3.1 通风构筑物的设置与要求365.3.2 主要通风机附属设备设置386 矿井通风396.1 矿井通风系统的选择396.1.1 选择矿井通风系统396.1.2 矿井主要通风机的工作方法396.1.3 矿井通风系统的选择406.2 矿井需风量的计算及分配406.2.1 风量计算的标准和原则406.2.2 矿井风量计算406.2.3 矿井总风量计算416.2.4 矿井风量分配426.2.5 风量分配后的风速校核426.3 矿井通风阻力计算436.3.1 通风系统图的绘制436.3.2 风网图的绘制436.3.3 摩擦阻力的计算436.3.4 负压通风436.3.5 自然风压466.3.6 矿井通风总阻力476.3.7 矿井等积孔476.4 主要通风机选型486.4.1 选择原则及步骤486.4.2 主要通风机的选择496.4.3 选择电动机526.5 概算矿井通风费用526.5.1 计算主扇运转耗电量526.5.2 吨煤通风电费计算537矿井安全技术措施547.1 矿井主要安全技术措施547.2 煤矿井下安全避险六大系统567.2.1 监测监控系统567.2.2 人员定位系统577.2.3 紧急避险系统577.2.4 压风自救系统587.2.5 井下供水施救系统607.2.6 通信联络系统60致 谢61参考文献621引言矿井通风毕业设计是安全工程专业全部教学进程中的最后一个环节。它是我们在完成本专业教学计划规定的学习内容之后，通过综合运用各学科的理论知识，根据某一矿井的实际情况,对其进行的系统化设计，这对提高我们理论分析和解决矿井通风技术问题的能力有着现实的实践意义，所以这也是安全专业的核心。设计是在我们搜集、整理和运用资料的基础上，通过贯彻执行矿产资源法、煤炭法、煤炭工业技术政策、煤矿安全规程、煤炭工业矿业设计规范之后，再进行井田开拓、准备方式及采煤方法的选择和矿山运输、提升、排水及通风的设计计算。所有这些都能培养我们分析问题、解决问题的综合能力和撰写技术文件、绘制工程图件的基本技能。衷心感谢院领导和安全工程系的老师的帮助和辅导，尤其要感谢我的导师刘勇老师，在这两个月个月里，正是他认真、耐心、详细的辅导，才使我能按时、按质的完成毕业设计。由于本人知识水平和知识范围的限制，设计中难免有不当和错误之处，恳请批评指正。2井田自然概况及地质特征2.1 井田自然概况登封市向阳煤业有限公司，资源整合前为向阳煤业，始建于1974年，1975年10月投产，设计和核定生产能力为27万吨/年。2007年资源整合后，成立登封市向阳煤业有限公司，设计生产能力45万吨/年。采矿许可证号41，有限期限自2008年05月29日至2020年12月29日，批准开采二1、一1煤层，生产规模45万吨/年，矿区面积为3.8105km2。矿井开拓方式为两斜一立，联合开拓方式，采用走向长壁后退式炮采采煤法。回采工作面采用单体液压支柱配型梁支护顶板。矿井共有二1、一1两层可采煤层，设计开采一1煤层。2.1.1 井田位置及交通登封市向阳煤业有限公司位于登封市东部约22km，行政隶属登封市大冶镇管辖，本区西距登封市约22km，东北距新密市约22km。登封大冶新密公路从区北通过，新郑伊川伊水寨铁路从区外东南部通过，矿区距大冶车站约2km，新郑登封地方小铁路从本区南部边界通过，交通便利，见图2-1。图2-1交通位置图Figure 2-1 Location Map2.1.2 地形地势及河流本区为低山丘陵地形。区内地势呈西北高、东南低，最高海拔标高为418.40m，最低海拔标高为265.10m，相对高差153.30m。地面冲沟发育，有利于大气降水的径流和排泄。井口及工业场地内主要建筑物标高为主、副斜井+274m，主风井+302.70m。本区属淮河流域颍河水系。区内主要常年性地表水体为西施和向阳水库（紫罗池水库），位于矿区西南部和中部，均为小型塘坝，几乎常年干枯，仅在大雨过后有短暂蓄水。区内季节性冲沟较发育，平时干涸无水，雨季细流潺潺，暴雨时段洪流滚滚，自北向南、自西向东流入双洎河，向东经大冶、超化、新郑、扶沟等地后又折向南，于周口市汇入颍河。2.1.3 气候及气象本区属暖温带半湿润半干旱季风气候，年降水量主要受季风影响，秋、冬、春三季干旱少雨。据登封市2005年-2010年观测资料，雨季集中在7-9月份，年降水量为181.50-365.50mm，平均277.37mm，年蒸发量为15.07-148.20mm，平均113.95mm，6-7月气温较高，最高温度可达40.10（2005年6月24日），1月气温较低，最低温度-9.8（2008年1月14日），年平均气温为14.83。年平均相对湿度5260%。春、夏、秋三季以东风，东北风为主，冬季以西风为主，风力以冬、春季较大，最大风速2840m/s。表2-2 登封市降水量统计表 单位：毫米 年份月份200520062007200820092010201110.123.28.40.10.226.96.43.62.813.26.45.038.35.443.02.613.24.483.0414.219.710.110.931.547.812.0545.730.79.513.875.517.133.067.143.634.12.93.433.44.0731.710.042.763.129.592.1831.667.519.43.971.695.5977.646.12.436.936.464.310108.40.42.714.05.22.9112.227.810.513.535.81.4123.94.63.50.35.6合计337.70285.40181.50173.10321.00365.50Table2-2 The precipitation of Dengfeng City Statistics 2.1.4 地震基本烈度据河南省地震局资料，登封市及邻近地区近期未发生过大的破坏性地震。历史上有记载的较大地震有6次均波及本区，并造成较大损失。七十年代中期曾发生过3次2.5级以上有感地震，未造成损失。根据国家质量技术监督发布的中国地震参数区划图（GB18306-2001），登封市及其附近地区的地震动峰值加速度g值为0.05，对应的地震基本设防烈度值为度。2.2 地质特征 2.2.1 矿区范围内的地层情况区内基岩大部被第四系覆盖，仅在矿区西部及北部和南部有零星出露。据地表出露和钻孔揭露，本区发育地层有奥陶系中统马家沟组（O2m）、石炭系上统本溪组（C2b）、上统太原组（C2t）、二叠系下统山西组（P1s）和下石盒子组（P1x）、上统上石盒子组（P2s）和石千峰组（P2sh）、第四系（Q），现由老至新分述如下：奥陶系中统马家沟组（O2m）为煤系地层沉积基底，在区外南北两侧有零星出露。以浅灰色石灰岩为主，隐晶质结构，局部夹泥质灰岩及薄层泥岩，上部具溶蚀现象及缝合线，下部夹角砾状灰岩。钻孔揭露最大厚度为52.51m。石炭系上统本溪组（C2b）据钻孔揭露，本组厚度为3.0231.66m，平均8.31m。以浅灰色铝土质泥岩为主，局部为铝土矿，具鲕状和豆状结构，含黄铁矿结核及团块，局部呈层状出现。在HG曲线上呈下低上高的异常反映，主要是该组地层中镓元素含量较高所致。该层铝土质泥岩是对比一1煤层的主要标志层。以滨海泻湖相沉积为主。本溪组与下伏马家沟组为平行不整合接触。石炭系上统太原组（C2t）为区内主要含煤地层之一，据钻孔揭露，本组厚度50.67125.34m，平均84.85m。由灰、深灰色中厚层状石灰岩、深灰色泥岩、砂质泥岩、砂岩和煤层组成。共含煤7层，仅底部的一1煤层为大部可采煤层，其它煤层均不可采。依据其岩性组合和沉积特征可分为三段。下部灰岩段自太原组底界至L4石灰岩顶界，厚度为17.1643.87m，平均27.88m。主要由灰深灰色石灰岩、黑色泥岩、砂质泥岩和煤层组成，含石灰岩4层（L1L4），常合并为12层，中夹泥岩或砂质泥岩薄层，具燧石团块和黄铁矿结核，含蜓类、介形类、海百合、腕足类等动物化石及其碎屑，其中L1石灰岩特征明显，在DLW曲线上异常挺拔直立，宽大园滑，为本区一良好标志层，局部与L2石灰岩合并，厚度为8.3422.61m，平均12.90m。本段含煤3层（一1、一3、一4），其中一1煤层为大部可采煤层，一3、一4煤层不可采。该段石灰岩与泥岩和煤层DLW曲线呈高低相间，曲线组合形态似“高山峡谷”状，为区内主要物性标志层。中部碎屑岩段自L4石灰岩顶界至L7石灰岩底界，厚度21.2059.08m，平均40.78m。由深灰色中细粒砂岩（俗称胡石砂岩）、灰黑色砂质泥岩、泥岩组成，夹薄层石灰岩（L5、L6）及薄煤层（一5、一6、一7），煤层均不可采。泥岩中含植物化石碎片和黄铁矿结核，具水平层理和波状层理，砂岩以石英为主，呈正粒序，为区内辅助标志层。上部灰岩段自L7石灰岩底至L9石灰岩（局部为菱铁质泥岩）顶界面，厚度为12.3122.39m，平均16.19m。以深灰灰色石灰岩为主，夹深灰色泥岩、砂质泥岩、砂岩和煤层。该段含石灰岩3层（L7、L8、L9），石灰岩具方解石脉和少量黄铁矿结核，含蜓类等动物化石。其中L7石灰岩平均5.87m，发育稳定，特征明显，为本区主要标志层之一；L9石灰岩不稳定，常相变为菱铁质泥岩，为太原组与山西组分界标志层。含煤1层（一8），不可采。据太原组岩性组合、沉积特征及生物组合规律，在晚石炭世，本区为滨海地带，上段和下段的碳酸盐建造，标志着开阔的陆表海环境，中段的碎屑岩沉积则为海水动荡退出时形成的海湾潮坪环境，薄煤层则反映短期的泥炭沼泽相，沉积旋回显示海陆交替环境。太原组与下伏本溪组为整合接触。二叠系下统山西组（P1s）自L9石灰岩（局部相变为菱铁质泥岩）顶至砂锅窑砂岩底，厚45.22125.73m，平均81.25m。为一套灰深灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩及中细粒砂岩为主组成的含煤地层，即二煤组。本组与下伏太原组为整合接触。根据其岩性组合特征可分为四段。二1煤段自L9石灰岩（局部相变为菱铁质泥岩）顶至大占砂岩（Sd）底，本段厚度为5.9020.54m，平均14.79m。由深灰色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细中粒砂岩和煤层组成，具水平层理、脉状层理和透镜状层理，含菱铁质结核和黄铁矿散晶，富含植物根部化石及有机质条带。其中二1煤层为本区普遍可采煤层，厚度0.3024.00m，平均4.69m。大占砂岩段自大占砂岩（Sd）底至香炭砂岩（Sx）底，本段厚度20.7945.48m，平均30.96m。由深灰灰黑色泥岩、砂质泥岩、砂岩组成，含煤1层（二2），不可采。下部为本区标志层之一的大占砂岩（Sd），厚4.2628.19m，平均15.58m，为深灰、灰色细中粒砂岩，成分以石英为主，次为长石，层面含丰富的白云母碎片和炭屑。物性特征明显，在DLW曲线上呈中高阻反映，是对比二1煤层的重要标志层。泥岩和砂质泥岩具水平层理和波状层理，含大量植物化石及碎片。香炭砂岩段自香炭砂岩（Sx）底至小紫泥岩底部，本段厚度13.9832.53m，平均21.71m。由灰色、深灰色泥岩、砂质泥岩和中细粒砂岩组成。下部为香炭砂岩（Sx），厚4.7520.98m，平均10.22m，为中细粒砂岩，局部为粗粒砂岩，成分以石英为主，层面含白云母片和炭质薄膜，可见泥质包体，为本区主要标志层之一。（4）小紫泥岩段自小紫泥岩底至砂锅窑砂岩（Ss）底板，本段厚4.5527.18m，平均13.79m。由泥岩、砂质泥岩及粉砂岩、细粒砂岩组成，顶部泥岩含铝质，具紫斑及菱铁质鲕粒，俗称小紫泥岩，为本区一辅助标志层。山西组底部为大面积稳定的潮坪沉积，向上演变为泻湖沉积，中、上部则以三角洲沉积为主。二叠系下统下石盒子组（P1x）本组厚度为261.53317.97m，平均289.29m，由灰色泥岩、砂质泥岩、铝土质泥岩和砂岩组成，与下伏山西组为整合接触。据其沉积特征可分为三、四、五、六4个煤组。三煤段自砂锅窑砂岩（Ss）底至四煤底板砂岩底，厚度为56.0581.03m，平均68.08m。底部为细中粒砂岩（俗称砂锅窑砂岩Ss），含黑色泥质包体和泥质条带，局部见石英细砾，硅钙质胶结，交错层理，厚1.3113.88m，平均6.26m。在DLW曲线上呈高阻反映，HGG、HG曲线上呈高密度、低伽玛值反映，特征明显，为下石盒子组与山西组的分界标志层。下部为浅灰紫灰色铝土质泥岩，具鲕状结构，鲕粒成分为菱铁质，易于辨认，为本区辅助标志层。中上部为深灰色泥岩、砂质泥岩与砂岩互层，含少量植物化石碎片及菱铁质鲕粒。三煤组以三角洲平原湖泊相沉积为主。四煤段自四煤组底板砂岩底至五煤组底板砂岩底，厚度为60.1078.84m，平均69.47m。下部为四煤底板砂岩，岩性为浅灰灰绿色厚层状中细粒长石石英砂岩，含石英细砾、泥质团块及菱铁质结核，具交错层理，泥质胶结，厚1.417.15m，平均3.93m。其物性特征表现为DLW曲线呈中等幅度，异常顶部多为锯齿状，HGG、HG曲线呈低密度、低伽玛值反映，为本区主要标志层之一。中部为灰、深灰色砂质泥岩、泥岩夹薄层细中粒砂岩。上部为浅灰、灰色泥岩、砂质泥岩，具紫斑，局部含鲕粒和植物化石。四煤组下部为三角洲分流河道及河口沉积，中上部为三角洲平原相沉积。五煤段下自五煤组底板砂岩底界，上至六煤组底板砂岩底界，厚度为64.6177.33m，平均70.97m。底部为浅灰、灰色厚层状中粒岩屑砂岩，具板状交错层理，泥质胶结，为四煤组与五煤组分界砂岩，厚度6.7419.62m，平均11.40m。下部为灰色细粒长石石英砂岩、中粒岩屑砂岩夹灰色泥岩、砂质泥岩及紫斑泥岩。中部为灰、深灰色泥岩、砂质泥岩及薄层细粒长石石英砂岩。上部为灰色中粒砂岩及泥岩、紫斑泥岩，砂岩具大型板状交错层理，层面富集菱铁质。五煤组上部和下部以分流河道沉积为主，中部主要为三角洲平原相沉积。六煤段下自六煤段底砂岩底界，上至田家沟砂岩（St）底界，平均厚度为80.77m。底部为灰白色中粗粒长石岩屑石英砂岩，分选磨圆较好，硅，泥质胶结，含海绿石，楔状交错层理，厚度8.6519.62m，平均12.04m。下部为灰色泥岩，砂质泥岩与浅灰、灰白色细中粒砂岩互层，泥岩以含大量紫斑为特征，且常含菱铁质鲕粒。中部以灰、深灰色泥岩为主，夹粉砂岩、细粒砂岩薄层，泥岩局部具紫斑，含铝质及菱铁质鲕粒。上部为灰色、灰绿色泥岩，砂质泥岩与粉砂岩或中粗粒砂岩互层，泥岩具大量紫斑，局部呈灰黑色，含植物化石。二叠系上统上石盒子组（P2s）根据施工钻孔揭露，该层在本区仅保存有七煤段中下部，八煤段和九煤段已均被芦店滑动构造铲失。七煤段底部为浅灰、灰白色中粗粒砂岩，俗称田家沟砂岩，厚度平均13.55m，砂岩底部常含砾岩薄层，局部相变为细粒砂岩或粉砂岩，层面含炭质，偶见亮煤条带，含泥质包体，具大型板状交错层理及波状层理，厚度较稳定，特征明显，是良好标志。下部为灰、深灰色泥岩，夹砂质泥岩、粉砂岩及细、中粒砂岩，具紫斑。中部以灰、深灰及黑灰色泥岩、砂质泥岩为主，夹粉砂岩、细粒砂岩为主，偶夹一层炭质泥岩。顶部夹三层硅质泥岩，岩石致密坚硬，呈深灰色及兰灰色，垂直节理发育，产海绵骨针化石。据钻孔揭露，七煤段厚度平均68.21m。二叠系上统石千峰组（P2sh）该层在本区为芦店滑动构造上覆地层，为灰白色中粒长石石英砂岩，坚硬，裂隙较发育，钻孔揭露厚度16.1562.70m，平均42.18m，揭露层位为石千峰组上段假平顶山砂岩段。与下伏各地层为断层接触。第四系（Q）以黄土层、砾石层为主，局部为黄土夹砾石，松散，透水性强。厚度为027.00m，一般020m，平均13.47m，与下伏各时代地层为角度不整合接触。2.2.2 含煤岩组和含煤性区域含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组、下石盒子组及二叠系上统上石盒子组。根据本区钻孔揭露，区内仅石炭系上统太原组和二叠系下统山西组发育煤层，含煤地层厚度166.10m，含煤9层，其中仅二1煤和一1煤层全区大部可采，可采含煤系数为3.48%。表2-3煤层发育情况一览表Table2-3The development of coal seam list地层单位煤 组含煤层数煤 层 编 号可采煤层名 称厚度(m)编号厚度（m）二叠系山西组二煤组81.252二1、二2二10.3024.00 4.69石炭系太原组一煤组84.852一1、一一10.2126.00 5.092.2.3可采煤层 二1煤层赋存于山西组下部，上距大占砂岩（Sd）09.69m，平均3.31m，距香炭砂岩（Sx）21.1847.05m，平均34.27m，距砂锅窑砂岩（Ss）35.6860.38m，平均45.37m；下距太原组L7石灰岩13.9226.86m，平均22.40m，距L1石灰岩68.31109.54m，平均84.70m，为本区主要可采煤层。煤层埋深13.47680m，底板标高为+280260m。区内钻孔和矿井采掘工程揭露该煤层，厚度为0.3024.00m，平均4.69m，具南北部薄中部和西部厚的变化趋势。煤层结构简单，仅局部含一层厚0.15m的黑色泥岩夹矸。二1煤层顶板为灰黑色泥岩及砂质泥岩，含大量植物化石；底板为灰黑色泥岩及砂质泥岩。综上所述，区内二1煤层层位稳定，厚度有一定变化，结构简单，全区可采，煤层稳定程度属较稳定煤层。一1煤层赋存于太原组底部，上距L7石灰岩73.44m，距二1煤层84.70m；下距O2m石灰岩8.31m。煤层埋深34740m，底板标高为+210320m。区内9个孔可采，煤层厚度为0.2126.00m，平均5.09m。煤层结构简单，不含夹矸或含13层黑色泥岩、炭质泥岩薄层。煤层顶板为L1石灰岩，底板为铝土质泥岩。综上所述，区内一1煤层属层位稳定，煤厚变化不大，结构简单，全区可采的较稳定煤层。2.2.4 井田范围内和附近的主要地质构造本区构造以褶曲为主，主体构造为一轴向86110，向西倾伏的向斜构造（西施村向斜），并伴有1条滑动构造、5条正断层和1条逆断层(见图3-1)，构造复杂程度属中等构造。一，褶曲（1）西施村向斜为本区的主体构造，轴部位于矿区中部，轴向86110，向西倾伏，倾伏角810，在矿区西部被大路南断层切割，区内延伸长度大于3km。两翼倾角北缓南陡，北翼地层走向114132，倾向204222，倾角1124；南翼地层走向6672，倾向246253，倾角1827。该向斜由补3、补8、补11钻孔和采掘工程揭露，控制程度可靠。（2）吴家门背斜轴部位于矿区北部，轴向7586，向西倾伏，倾伏角916，在矿区西部被大路南断层切割，区内延伸长度大于2km。北翼地层走向50左右，倾向320，倾角14左右；南翼地层走向114132，倾向204222，倾角1124。该向斜轴部由采掘工程揭露，控制程度可靠。二，滑动构造芦店滑动构造，位于矿区中部，走向NE，在区内延伸长度约3km，向NE和SW方向延伸出区，在本区东北部的王楼煤矿和西部的告成煤矿均有发育，为一区域性滑动构造。上盘为石千峰组上段，以假平顶山砂岩为主；下盘为上石盒子组或下石盒子组，以砂岩、砂质泥岩、泥岩为主。本区补9、补10、补11孔穿见该滑动，钻孔穿见滑面深度42.57151.67m，地层厚度缺少150550m，该滑动造成本区北部地层缺失石千峰组下段、上石盒子组和下石盒子组上段，对本区主采煤层二1煤层无直接影响。在地表露头亦有控制，控制程度较可靠。表2-4滑动构造明细表Table2-4 Sliding structure list孔号断点深度(m)破碎带特征上盘层位下盘层位缺失地层厚度(m)补9151.67岩芯破碎，岩石明显受挤压。石千峰组上段下石盒子组550补1057.79岩芯破碎，具滑面。石千峰组上段上石盒子组220补1142.57岩芯破碎，具挤压滑面，有断层泥。石千峰组上段上石盒子组150三，断层（1）翟门正断层为矿区西部边界断层，往北延伸至马鸣寺煤矿，往南延伸出区，走向130145，倾向9045，倾角70左右，落差300350m，北东盘下降，南西盘上升.该断层下盘为奥陶系马家沟组石灰岩，地表有出露，控制程度基本可靠。（2）大路南正断层位于矿区北部边界以内，区内延伸长度大于4km，为芦店滑动构造下一隐伏正断层。断层走向63100，倾向33310，倾角70左右，落差20180m，东部大，西部小。区内补9和补10钻孔均钻遇该断层，缺少地层厚度分别为30m和80m。断层控制程度较可靠。（3）山槐正断层位于本区西部边界以内，为翟门断层支断层，往北交于大路南断层。断层走向148155，倾向5865，倾角65左右，落差70130m，其北东盘下降，南西盘上升，为正断层。控制程度较可靠。（4）徐庄正断层位于矿区中部，区内延伸长度约3km，为正断层。断层走向4555，倾向135145，倾角70左右，落差030m，其北西盘上升，南东盘下降。该断层由采掘工程多处揭露，控制程度较可靠。（5）西施村正断层为矿区南部边界断层，延伸长度大于1.5km，为正断层。断层走向90110，倾向020，倾角70左右，落差040m，其北盘下降，南盘上升。该断层由采掘工程多处揭露，控制程度较可靠。（6）紫罗池逆断层位于矿区中部，区内延伸长度约1.5km，为逆断层。断层走向9095，倾向015，倾角65左右，其北盘上升，南盘下降，落差0150m。区内0301和补10孔已钻穿该断层，采掘工程亦有揭露，控制程度较可靠。综上所述，依煤、泥炭地质勘查规范（DZ/T 0215-2002），本区构造复杂程度为中等。2.2.5 井田内水文地质情况本区大气降水多集中在每年79月份，大气降水通过不同成因的基岩裂隙及松散堆积物空隙在裂隙沟通的情况下进入矿坑，成为矿坑充水的间接但重要的补充来源。雨季矿井涌水量较平时一般涌水量增加13倍，说明大气降水对矿井充水有较大影响。区内主要常年性地表水体为西施和向阳水库（紫罗池水库），位于矿区西南部和中部，均为小型塘坝，几乎常年干枯，仅在大雨过后有短暂蓄水，因库底与二1煤层间有稳定的隔水层相阻隔，正常情况下对煤矿生产影响不大，但若导水断层或导水裂缝带与此沟通时，将成为矿井充水水源。一地下水第四系松散层潜水本区为低山丘陵区，地面坡度较大，冲沟发育，第四系地层沉积较薄，底部的黄土夹砾石为其含水层，发育不连续，稳定性差，富水性不均一，但导水性较好，是大气降水下渗充入二1煤矿坑的中介含水层和导水通道之一，故在浅部应积极做好地面防、排水工作。基岩风化带裂隙潜水该含水层的岩性因地而异，风化带厚度受地形起伏的影响，深度一般为1050m。在煤层埋藏较浅地段，煤层回采落顶产生的导水裂缝带与该含水层沟通时，则向矿床充水。二叠系砂岩裂隙承压水为碎屑岩孔隙裂隙承压含水层水，包括上石盒子组砂岩孔隙裂隙承压水、下统下石盒子组砂岩孔隙裂隙承压水、山西组砂岩孔隙裂隙承压水。在二1煤层回采落顶产生的导水裂缝带中的含水层水，都会向矿井充水，是矿坑充水的主要充水水源。在矿井生产中，多以滴、淋水形式向矿坑充水，水量较小，生产中易于疏排。石炭系太原组上段灰岩岩溶裂隙承压水二1煤层底板直接充水含水层，由L7L9三层灰岩组成，其中L7和L8两层灰岩较发育。该含水层含水丰富，补给条件好，但岩石裂隙及导、突水性极不均一，在断裂构造作用下，使其与下部强含水层产生水力联系时，突水性则会相应增加，是二1煤层开采过程中的主要底板突水水源，要做好防治水工作。石炭系太原组下段灰岩岩溶裂隙承压水由L1L4灰岩组成，该层含水性及透水性较好，为一1煤层顶板直接充水含水层及二1煤层底板间接充水含水层。至二1煤层距离34.4582.41m，其间夹有太原组中段碎屑岩隔水层，正常情况下该含水层不能进入二1煤矿床，但如果遇到断层时，L1-4灰岩水补给二1煤层底板含水层而间接向矿井充水，威胁矿井安全。奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙承压水该含水层岩溶裂隙发育，补给径流条件好，突水性强，但极不均一，为一1煤层底板直接充水含水层和 二1 煤层底板间接充水含水层，也是本区重要含水层。正常情况下该含水层不能进入二1煤矿床，但如果遇到导水断层时，补给二1煤层底板含水层而间接向矿井充水，威胁矿井安全。二老空水据以往老窑调查资料，在开采煤层的浅部露头地段，有历史上遗留的老窑和生产矿井的采空区老塘，主要分布在矿区南、东部一带，其采掘范围、停采时间、 停采原因以及积水等情况不详，推测其废弃井巷内会积存一定量的老空老塘水，对本矿生产安全具有潜在的威胁，故当采掘工程向浅部推进时，应打超前探、放水钻，并留设足够的防水保安煤（岩）柱，以避免发生老窑老空水突出溃水，造成淹井等水患。三 塌陷区积水区内煤层较厚，为分层多次回采，对煤层顶板破坏较严重，浅部老窑及周邻生产矿井废弃井巷冒落塌陷形成断裂破碎带，并在地表形成沉陷凹地和地裂缝，在雨季则因洪水汇集而积水，再通过导水裂缝带、地裂缝向矿坑充水，故在地表沉陷区应及时回填塌陷凹地和地裂缝，开挖疏排洪渠道或其它防、排水基础设施，以避免发生洪水倒灌造成淹井等事故。2.2.6 开采煤层顶底板岩石工程地质特征本区二1煤层顶、底板局部具泥岩、炭质泥岩伪顶或伪底，直接顶底板岩性以泥岩、砂质泥岩为主, 老顶以中粗粒砂岩为主。根据其岩性组合特征及岩石力学强度，二1煤层顶底板工程地质类型属类型，生产中易于产生冒顶、 片帮、掉块及底鼓变形，遇水易泥化变形，并产生支柱滑沉等不良工程地质现象，其工程地质条件不佳，生产中应加强顶、底板的观察和维护与管理工作。表2-6 岩石物理力学性质试验结果表 MPaTable2-6 Physical and mechanical properties of rock test results table 岩项 性目 抗 剪 强 度自然状态抗压强度单向抗拉强度 30 45内摩擦角凝聚力系 数正应力剪应力正应力正应力泥 岩31.061.0砂质泥岩5.59.412.512.5247039.862.11.8砂 岩7.112.119.119.13080 126.3169.44.7石灰岩67.286.42.2.7 瓦斯、煤尘、煤层自燃倾向性、地温及地压一、瓦斯二1煤层（1）生产矿井瓦斯据2010年9月河南理工大学煤矿安全工程技术研究中心提交的河南省登封市向阳煤业有限公司矿井瓦斯等级鉴定报告，向阳煤业绝对瓦斯涌出量13.01m3/min，矿井相对瓦斯涌出量13.72m3/t；矿井绝对二氧化碳涌出量0.91 m3/t，矿井相对二氧化碳涌出量0.96 m3/t，矿井等级为高瓦斯矿井。从整体上来看，矿井瓦斯涌出量较大，瓦斯涌出主要来自采掘工作面。矿井瓦斯涌出量随着开采深度的增加，呈增高的变化趋势。另根据豫工信煤【2011】111号河南省工业和信息化厅关于2009年度全省煤矿瓦斯等级鉴定结果的批复，本矿瓦斯相对涌出量13.72 m3/t，绝对瓦斯涌出量13.01 m3/min，相对二氧化碳涌出量0.96m3/t，绝对瓦斯涌出量0.91m3/min，属高瓦斯矿井。（2）钻孔瓦斯分析区内补11孔进行了瓦斯含量分析，其瓦斯成分CH4为18.8%，CO2为2.99%，N2为75.68%，其它烃为2.53%；瓦斯含量CH4为0.453g/cm3，CO2为0.072g/cm3，N2为1.824g/cm3，其它烃为0.061g/cm3。该孔属氮气-沼气带。因深部钻孔瓦斯数据较少，且仅为参考，不具代表性。（3）瓦斯地质评价该矿井为高瓦斯矿井，且随开采深度的增加，瓦斯涌出量呈增高的趋势，建议在矿井深部开采时，应严格按照国家的有关规定，认真做好瓦斯监控工作，确保安全生产。一1煤层区内补10孔和补11孔一1煤层进行了瓦斯含量测定，根据化验结果，两孔分别属二氧化碳-氮气带和氮气-沼气带。说明随着煤层埋深的增加，一1煤层瓦斯含量也逐渐增大。表2-7 煤层瓦斯鉴定结果Table2-7 The identification results of coal seam gas孔号瓦斯成分每克可燃物中瓦斯含量气密性瓦斯含量分带(%)(ml/g)CH4CO2N2其它烃CH4CO2N2其它烃补1114.9720.0964.110.820.3480.4671.490.019合格氮气-沼气带补104.5216.9676.91.780.281.054.760.11参考二氧化碳-氮气带二、煤尘爆炸及煤的自燃倾向（1）煤尘爆炸根据化验结果，二1煤火焰长度50mm，加岩粉量1520%，说明二1煤有煤尘爆炸危险性；一1煤火焰长度50mm，加岩粉量15%，说明一1煤有煤尘爆炸危险性。对此应引起高度重视，在开采时应采取洒水、通风及除尘等降尘防暴措施，以保证矿井的安全生产。表2-8 煤尘爆炸性试验结果Table2-8 Test results of coal dust explosion取样地点样品编号工业分析（%）煤尘爆炸性试验爆炸结论MadAdVdaf火焰长度(mm)加岩粉量()补11二1全0.711.3313.285015有补12二1分10.5515.7513.45无0无补12二1分20.6411.7912.055020有补11一1全0.3410.913.785015有（2）煤的自燃倾向二1煤：区内补11和补12孔煤质化验结果表明，两孔吸氧量分别为0.77和0.75cm3/g，二1煤为不易自燃（）煤层。一1煤：区内补11孔进行了自然倾向的试验，吸氧量为0.81 cm3/g，一1煤为自燃（）煤层。（3）地温及地压补10和补11孔两孔进行了简易测温工作，地温梯度小于3/100m，属地温正常区。两孔孔底温度均小于31，说明本区不属于矿井热害区。勘查及矿井生产中，均未进行地压测试。据区域资料，本区属正常地压区。 表2-9 测温综合成果表 Table2-9 The comprehensive results of temperature measurement孔号孔口标高(m)终孔深度终孔层位恒温带深度(m)恒温带温度()测温次序孔底深度(m)孔底温度()地温梯度(/100m)二1煤/一1煤底深度(m)二1煤/一1煤底标高(m)二1煤/一1煤底温度()补10316.57570.29O2m2018.9156028.302.88256028.50529.10-211.7728.30补11313.47616.11O2m160029.001.96463.81-150.1226.30260029.20560.23-246.3628.902.2.8 其他有益矿产一、铝土矿赋存于石炭系本溪组，奥陶系灰岩侵蚀面之上，本区铝土质泥岩厚度3.0231.66m，平均8.31m。区内补9和补10孔进行了取样分析。补9孔取样长度2.49m，其中达到工业品位要求厚度0.90m。从样品分析结果可知，该孔上部铝土质泥岩品质较好，硅铝比（A/S）2.373.20，能够达到工业品位要求，下层铝土质泥岩硅铝比（A/S）1.061.81，均达不到工业品位要求。补10孔化验结果该孔AL2O3含量为36.12%41.88%，硅铝比为1.061.81，达不到工业品位要求。表明该区本溪组铝土质泥岩仅部分地区部分层段为铝土矿，在平面图上为孤立块段，无法圈定其可采范围及资源储量。二、微量元素根据本次补勘煤质化验结果，区内二1煤和一1煤微量元素（Ge、Ga、U）含量均低于一般工业品位要求。表2-10 微量元素测试分析结果表 Table2-10 Trace elements test results table 项目测试值微量元素含量（10-6）GeGaU二1煤012.681.5一1煤0101.53 矿井井田境界、储量和服务年限3.1 井田境界 向阳煤业位于登封市东部约22km，行政隶属登封市大冶镇管辖，地理坐标为东经11311451131404，北纬342634342745。矿区东西长0.453.50km，南北宽0.802.20km，面积约3.8105km2。3.1.1 井田周边状况本区西部为郑州煤电股份有限公司告成煤矿，北部为河南登电马鸣寺煤业有限公司和郑州市慧祥煤业有限公司，东部为郑州市昌隆煤业有限公司，南部为嵩阳西施（登封）煤业有限公司，见图3-1。图3-1 登封市向阳煤业有限公司矿权位置图Figure3-1 Dengfeng Xiangyang Coal Company mine right location map3.1.2 井田境界确定的依据井田四周边界主要有大路南正断层、翟门正断层、山槐正断层和二1煤层露头。大路南正断层，为井田北部边界，区内延伸长度大于4km，为芦店滑动构造下一隐伏正断层。断层走向63100，倾向33310，倾角70左右，落差20180m，东部大，西部小，使二1煤层与二叠系中上统砂泥质碎屑岩段相对接，翟门正断层和山槐正断层为井田西部边界。翟门正断层往北延伸至马鸣寺煤矿，往南延伸出区，走向130145，倾向9045，倾角70左右，落差300350m，北东盘下降，南西盘上升，该断层下盘为奥陶系马家沟组石灰岩，地表有出露。山槐正断层，为翟门断层支断层，往北交于大路南断层。断层走向148155，倾向5865，倾角65左右，落差70130m，其北东盘下降，南西盘上升。两断层均使区内二1煤与奥陶系灰岩强含水层接触，成为供、导水边界。井田南部边界及东部边界均有二1煤层露头，成为井田南部及东部供、导水边界。3.2 资源/储量估算3.2.1 资源储量估算范围本次对区内二1煤层和一1煤层进行资源储量估算。资源储量估算范围以河南省国土资源厅下发的河南省登封市向阳煤业有限公司采矿许可证确定的矿区范围为准。二1煤层资源储量估算范围北至矿区边界，东、南为矿区边界和煤层风氧化带下限，西为矿区边界和翟门断层上盘断煤交线，由25个拐点坐标圈定（见表3-2），面积约3.52km2，估算标高为+280-260m，埋深为 13.47 680m。表3-2 煤层资源储量估算边界拐点范围一览表Table3-2 List the boundary point range of coal resources and reserves estimation点号XY点号XYA.00.00B.00.00C.00.004.00.005.00.006.00.007.00.008.00.009.00.0010.00.0011.00.0012.00.0013.00.0014.00.0015.00.0016.00.0017.00.0018.00.0019.00.0020.00.0021.00.0022.00.0023.00.0024.00.0025.00.00一1煤层资源储量估算范围北至矿区边界，东、南为矿区边界和煤层风氧化带下限，西为矿区边界和翟门断层上盘断煤交线，由23个拐点坐标圈定（见表3-3），面积为3.36km2，估算标高为+210-320m，埋深为34740m。表3-3 煤层资源储量估算边界拐点范围一览表Table3-3 List the boundary point range of coal resources and reserves estimation点号XY点号XYA.00.00B.00.00C.00.00D.00.00E.00.00F.00.009.00.0010.00.0011.00.0012.00.0013.00.0014.00.0015.00.0016.00.0017.00.0018.00.0019.00.0020.00.0021.00.0022.00.0023.00.0024.00.0025.00.003.2.2 工业指标 本区二1和一1煤层均为贫煤，煤层倾角526，一般小于25，依据现行煤、泥炭地质勘查规范要求，确定各煤层资源储量估算指标为： （1）煤层最低可采厚度0.80m。（2）灰分：原煤最高灰分（Ad）40%。（3）硫分：原煤最高硫分（St,d）3%。该区一1煤原煤硫分平均为3.853.89%，超过规范指标，但考虑到硫分组成以硫化铁硫为主，易脱除，脱硫后矿井经济效益仍然良好，故本次仍作资源储量进行估算。（4）发热量最低低位发热量不小于17.0MJ/kg。3.2.3 资源/储量类别划分一、划分依据本区构造复杂程度中等，二1