采矿毕业设计设计说明书

目 录摘 要IABSTRACTII引 言11井田概况及地质特征21.1矿区井田地理概况21.1.1矿区地理、交通及地形21.1.2矿区气候及地震强度31.2矿井地质特征31.2.1矿井地质构造31.2.2断层发育特征及控制情况71.2.3岩浆岩的分布及其影响81.3煤层及煤质91.3.1煤层91.3.2煤质121.4矿井水文地质151.5瓦斯、煤尘和煤的自燃161.5.1瓦斯161.5.2煤尘161.5.3煤的自燃171.6地温与地压181.6.1地温181.6.2地压191.7地质勘探程度及存在问题192井田开拓202.1井田境界及储量202.1.1井田境界202.1.2储量202.2矿井设计生产能力及服务年限212.2.1矿井工作制度：212.2.2矿井设计生产能力及服务年限212.3井田开拓232.3.1开拓方式的选择232.3.2井位及工业广场位置选择232.3.3水平划分252.3.4采区划分262.3.5井筒282.3.6井底车场302.4采区设计322.4.1采区布置322.4.2采区特征及煤层赋存322.4.3采区上山布置332.4.4区段划分、车场形式352.4.5工作面命名及回采362.4.6采区生产系统373矿井通风设计383.1通风系统的确定383.1.1通风系统选择的依据和条件383.1.2矿井通风系统选择的影响因素393.1.3矿井通风系统的选择393.1.4采区通风系统的选择及确定403.1.5工作面风流路线及风流控制413.2矿井风量的计算及分配413.2.1矿井需风量计算423.2.2矿井需风量的分配483.3通风阻力计算493.3.1风速校核493.3.2两个时期的选择493.3.3矿井通风容易与困难时期的最大阻力493.4通风设备的选型设计513.4.1选择主要通风机513.4.2选择主要电动机634安全措施654.1防灭火措施654.1.1井下外因火灾事故的预防654.1.2井下内因火灾事故预防654.1.3地面火灾的预防664.1.4预防火灾扩大的措施674.2防尘措施684.3瓦斯防治704.3.1防止瓦斯引燃的原则704.3.2防止瓦斯积聚的措施714.3.3预防煤与瓦斯突出的措施724.3.4掘进突出安全防护措施724.3.5组织措拖与岗位责任制754.4防水措施754.5降温措施764.5.1通风降温764.5.2减少热源764.5.3选择适宜的开采顺序764.6提升、运输及供电安全774.6.1提升774.6.2运输774.6.3供电774.6.4矿井生产、安全监控784.7矿山救护785专 题795.1自燃的影响因素及危害795.1.1煤层自燃的因素与特征795.1.2煤层的自燃阶段及征兆795.1.3矿井火灾的危害795.2煤层自然发火的有关研究815.3三相泡沫防火技术835.3.1三相泡沫的研制835.3.2三相泡沫的防灭火机理835.3.3三相泡沫的发泡机理845.3.4三相泡沫的防灭火特征845.3.5采空区注三相泡沫有关的技术参数845.3.6三相泡沫防灭火的应用85参考文献89致 谢901摘 要矿井是一个复杂的动态系统，具有与其他工业不同的特点，其主要特点是地下作业，工作环境艰苦，自然条件复杂，因此通风和安全措施显得尤为重要。全局而言，各煤田所处的经济地理位置不同，煤层地质条件多种多样，开采方法也就多种多样。本次设计根据以上因素进行开拓开采设计，并选择多种开采技术进行对照比较。设计针对桃园矿矿具体条件，内容包含：井田概况及地质特征、通风设计、以及矿井安全技术措施。井田概况主要包括矿区的地理、地形和交通；矿井的地理位置、井田范围；矿区的气象条件、地震烈度、电源和水源的概况；井田地质特征、煤层及煤质概况以及水文地质条件概况等。通风设计主要包括矿井通风系统的选择、矿井所需风量的计算及分配、矿井南、北两翼容易时期、困难时期的通风阻力计算以及对通风设备的选择等。关键词：系统 开拓 通风ABSTRACTThe mine is a complicated dynamic system, having remarkable different characteristics from other industry, speaking of the partial region, apart from some regions adopting open-air mining or even way opening up because the coal seam buries shallow or in the mountain, its main characteristic is working underground, bad working environment , so the ventilating and the safety measure is of particular importance. On the whole, we have various mining methods based on the difference of economic geographical position, the various geological condition of the coal seam. The opening up and mining design proceeds according to the above factors, and the design choose various mining techniques for comparison. The design aims at the coal mine of Taoyuan, the contention includes the general situation of the mine field and its geological characteristics, the ventilating design and the technological measure of the coal mine safety.The general situation of the mine field mainly includes the geography, the topography and the traffic of the mine area; The geographical position of the mine,the range of the mine field; The meteorological condition of the mining area, the general situation of earthquake intensity, the power and the source of water; and the geological feature of the mine field、the coal seam、 the outline of the coal quality and the general situation of the hydro geological condition , etc.The coal mine ventilation design mainly includes the choice of the ventilating system of the mine 、the calculation and the distribution of the necessary wind quantity of the mine 、the calculating of the ventilation obstruction of the whole mine and choice of the ventilation facilities of easy period, difficult period, etc.The safety technique measures include the safety monitoring control system; the safety measures of preventing the gas and the exploiting of the dangerous bursting coal seam ; the prevention and cure of the dust of the coal; the fire prevention measures; waterproof measures; the decreasing temperature measures; pit shaft frost-proof measures ; the roof management; upgrade, transportation and electricity usage safety; industrial and civil construction contradicting earthquake etc.Key words ：System ventilate引 言毕业设计是对学生大学四年所学知识的综合检验，也是参加工作前的一次实战演习，通过毕业设计可将大学四年所学的知识融会贯通，系统复习从而学以致用,提高自身分析和解决实际问题的能力。本次设计是针对桃园矿72煤层进行开采开拓设计的，在设计前在桃园矿进行了毕业实习，通过收集与整理资料，对该矿的地理位置、矿井地形及水文地质有了全面而系统的认识，并且对该矿可采煤层和采煤通风、安全措施等方面有了详细明确的了解。在本次毕业设计中，根据桃园的自然条件，综合在课堂上所学的理论知识，对该矿矿井开采开拓进行全面设计。本次设计内容包括：矿井开采开拓，具体采区设计，矿井通风系统设计，主要通风设备和电动机的选择，对矿井进行风量计算、配风并计算通风阻力，编写该矿主要灾害的防治措施，同时专题部分对如何防治煤炭自燃提出了个人的方案方法等。设计的主要依据：在新型、高效的基础上选择回采方法，选用最经济的设备，在符合矿井设计规程的情况下设计最优的通风方案，在有可能的情况下提出多个方案并对其进行经济、技术上的比较，选择优者。本次设计共分五部分：第一部分：井田概况及地质特征；第二部分：矿井开拓开采设计；第三部分：矿井通风设计；第四部分，安全生产措施；第五部分，专题部分。本次设计受到了安全教研室各位老师特别是张国枢老师与秦汝祥老师的精心指导和同学们的帮助，在此对他们表示衷心的感谢！由于本人所学有限，实践经验很少，本次设计必然存在众多不足之处。敬请各位领导、老师给予批评、指正。 安徽理工大学毕业设计（论文）1井田概况及地质特征1.1矿区井田地理概况1.1.1矿区地理、交通及地形（1） 矿井位置、范围桃园煤矿位于安徽省宿州市墉桥区北杨寨乡、桃园镇、祁县镇境内。北距宿州市约11km，南距蚌埠市约75km。其北界为F1断层，南部以第10勘探线为界与祁南煤矿毗邻，西界为10煤层露头线，东界至32煤层-800m底板等高线的水平投影线。矿井走向长约15km，倾向宽1.53.5km，面积29.45km2。地理坐标：X=332822333615 Y=1165844117231（2） 交通条件本矿井交通极为方便，京沪铁路从本矿东北通过，北距宿州站约11km,东距西寺坡站约7km，煤矿铁路运输专线在宋庄站与青芦铁路接轨；公路206国道宿（州）蚌（埠）段从矿井西部穿过，可直通全国各地。淮河支流浍河从矿井南通过，浍河可通航小型机动船，直接进入淮河（见图1-1）。图 1-1 矿井交通位置图京沪铁路在井田东北通过，在本井田附近有宿州、凌家桥、西寺坡等三个车站。自京沪线芦岭车站至附近大城市的距离见表1-1：表1-1 芦岭车站至下列各站距离表徐州蚌埠裕溪口南京上海北京连云港10065313246551911323宿蚌公路在井田西侧通过。系沥青路面，桃园至西寺坡公路横穿井田中部，系碎石路面，晴雨均可通车，交通方便。（3） 矿区地形本矿位于淮北平原中部，区内地势平坦，海拔标高为+20.3+27.10m，一般在+23.5+24.5m之间。本矿区属淮河流域。矿区内没有大的河流，农用人工灌渠纵横。历年最高洪水位+24.5m，对矿坑及矿井建设影响不大。矿区内，有桃园镇和许多自然村，人口较密。地表下潜水丰富，一般居民生活用水及部分工业用水皆取于此。1.1.2矿区气候及地震强度（1） 气象本区气候温和，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。据宿州市气象局观测资料，年平均气温14.6，最高气温40.3，最低气温-12.5。年平均降雨量766mm，雨量多集中在7、8月份。最大冻土深度0.17m，最大风速20m/s，年平均风速2.2 m/s，主导风向为东东北风。无霜期210240天，冻结期一般在12月上旬至次年2月中旬。（2） 地震据历史资料记载，安徽省北部地区自公元925年以来发生有感地震40余次，其中从1960年以来，发生较大的地震有7次。根据安徽省地震局1996年编制出版的安徽地震列席区划图查得，本区属于46级地震区，地震烈度为7度。1.2矿井地质特征1.2.1矿井地质构造（1） 区域地层概况桃园煤矿位于淮北煤田的东南缘，在地层区划分上属于华北地层区鲁西地层分区徐宿地层小区。本区地层出露很少，多为第四系冲、洪积平原所覆盖。区内发育的地层由老到新为青白口系（Zq）、震旦系（Zz）、寒武系（）、奥陶系（O1+2）、石炭系（C）、二叠系（P）、侏罗系（J）、白垩系（K）、第三系（E+N）、第四系（Q）。（2） 矿井地层矿井内无基岩出露，均为巨厚松散层所覆盖，经钻孔揭露，地层由老到新有奥陶系、石炭系、二叠系、第三系和第四系。从老到新简述如下（见综合柱状图）：1） 奥陶系（O）本系地层揭露不全。98观1孔揭露116.20m，大致为本系的中部地层。石灰岩为浅灰深灰色，局部显肉红色调。隐晶细晶质，局部含泥质或白云质，下部见有燧石结核，方解石脉较发育。2） 石炭系（C） 中统本溪组（C2）98观3孔揭露地层厚度26.75m，下部为灰黑黑色的泥岩，上部为灰色的粉砂岩夹薄层泥岩以及青灰灰白色，隐晶质结构的石灰岩。与下伏地层呈不整合接触。 上统太原组（C3t）矿井内本组地层没能连续揭露。98观3钻孔连续揭露本组地层厚度172.76m（大致为二灰以下地层）。岩性由浅海相石灰岩和过渡相的砂岩、粉砂岩、泥岩、薄煤层组成。其中石灰岩占地层厚度的35左右，三、四、八、九等四层石灰岩厚度较大。一灰为本矿重要标志层。本组含有薄煤层，局部有可采点，属极不稳定煤层。本组地层为浅海相、滨海相、潮坪相及过渡相沉积，其主要特征为：随海水进退，地层呈旋回出现。与下伏地层呈整合接触。3) 二迭系（P） 下统山西组（P1s）下部以太原组顶部一灰之顶为界，上部以铝质泥岩之底为界。地层厚度一般在115m左右。山西组为本矿主要含煤地层之一。岩性以砂岩、粉砂岩为主，其次为泥质岩或煤层。上部色较浅，多为灰浅灰浅灰白色，局部略呈灰绿色调；下部色较深，一般为灰深灰色。砂岩成份以石英为主，鲕状，条带状及椭球状菱铁结核。10煤层上砂岩含岩屑胶结疏松；10煤层下部砂岩层面有大量云母，常与粉砂岩或泥岩薄层组成互层状，具缓波状水平状层理，见有底栖动物通道等。底部为厚20m左右的海相泥岩，灰黑色，致密均一，具水平层理，含少量动物化石，底部含菱铁质结核。含10、11两个煤层（组）。10煤层为本矿主要可采煤层。与下伏地层呈整合接触。 下统下石盒子组（P1x）底界为铝质泥岩之底，上界为K3砂岩之底，地层厚度一般225m左右。由中细粒砂岩、粉砂岩、泥岩及煤层组成。自下而上，岩石颜色逐渐变浅，砂岩粒度逐渐变粗。其主要特征如下：下部：6煤组至铝质泥岩段，砂岩及部分粉砂岩由炭质、泥质及菱铁质显示水平、波状、透镜状层理，泥岩、粉砂岩中产植物化石丰富。本段含煤层数多，含煤性较好。含有6、7、8、9等四个煤层（组）。底部普遍发育一层铝质泥岩，浅灰铝图1-2 综合柱状图灰色，具紫、油黄等杂色斑块，含菱铁鲕粒，块状构造。上部：在粉砂岩和泥岩中，含较多瘤状及姜状菱铁质结核。在煤层附近植物化石较丰富。本段含煤性较下部差，含4、5两个煤层（组）。本组含4、52、61、63、71、72、82等七个可采煤层，其中71、82煤层为本矿主要可采煤层。与下伏地层呈整合接触。 上统上石盒子组（P2s）本矿井范围内未见顶界，揭露地层厚度350m，由砂岩、粉砂岩、泥岩和煤层组成。按其主要特征，大致可分两部分：下部：自底部的K3砂岩到1煤层（组），以具紫、油黄色杂斑的泥岩、粉砂岩及灰绿色、浅灰色细中粒砂岩为主，泥岩、粉砂岩中含较多量的菱铁鲕粒，植物化石及炭屑少见；煤层附近多为灰深灰色的泥岩、粉砂岩，产丰富的植物化石。底部K3砂岩，为灰白色、厚层状、细粗粒结构的长石石英砂岩，成份以石英为主，次为长石，硅质胶结，具交错层理，层面上可见蜂窝状构造。此层砂岩在本矿井发育不够特征，其表现为粒度偏细。上部：包括1煤层组及其以上地层，以灰绿色、灰白色中细粒砂岩、粉砂岩为主，夹少部分杂色泥岩，偶见粗砂岩及煤线。粉砂岩中具缓波状层理，砂岩可见交错层理。中上部砂岩粒度较下部粗，成份变杂。本组含1、2、3等三个煤层组，其中32煤层为本矿井主要可采煤层。与下伏地层呈整合接触。4) 第三系（R） 渐新统（E3）本统地层为坡积、残积堆积物，不整合于下伏地层之上。全层厚度047.30m，平均22m。本矿北部古地形有一低盆，厚度较大。其它地段大多在20m以下。主要岩性为砾石、砾岩、砂砾、粘土砾石、砂层、砂质粘土、粘土及钙质粘土等，在砂质粘土中混杂着较多的钙质团块和砾石块。 中新统（N1）厚度61.5121.1m，平均94m，为湖相沉积，主要由灰绿色粘土和砂质粘土组成。分层厚度大、塑性强、分布稳定，具45静压滑面，局部含有石膏聚结体和单晶体。局部有泥灰岩和钙质粘土，还夹有多层棕红、棕黄色砂层和粘土质砂透镜体。 上新统（N2）地层总厚60120m，平均95。底部为灰白色、棕黄色中细砂、细砂为主，含有砾石及粘土质砾石。中部为棕红、棕黄色中细砂、细砂及少量砂砾层，其间夹有粘土、砂质粘土、泥灰岩和钙质粘土。上部为棕红、棕黄和褐黄色细砂、粘土质砂、砂质粘土及粘土层。顶部有砂礓和铁锰质结核富集。中上部普遍有13层钙质胶结的砂岩（盘）。有明显的水平层理，为河湖相沉积，与下伏中新统呈整合接触。5） 第四系（Q） 更新统（Q13）厚度3580m,平均52m，由黄、灰黄和褐黄色中、细砂、粉砂、粘土质砂夹砂质粘土或粘土组成，北部砂层较多，南部粘土类层增厚。底部有一层中粗或中粒砂夹小砾石。砂层中见有水平层理和河流相特征。层中夹有较多砂礓、钙质团块和铁锰结核，含有螺蚌化石。 全新统（Q4）厚度2557.80m,平均32m，北部厚南部薄。灰黄、浅黄色粉砂、粘土质砂及砂质粘土、粘土相间组成。砂层分选性好，见有水平和微波状层理，含有砂礓、铁锰结核及小螺蚌化石。在上部有一层稳定的黑色含腐植质的砂质粘土或粘土质砂，其中含有丰富的螺蚌化石。主要为河流相及河漫滩相。与下伏更新统呈整合接触。（3） 山西组与下石盒子组地层分界的说明：原精查地质报告中的山西组与下石盒子组的地层分界为铝质泥岩之下杂色砂岩之底。此层砂岩相当于华北地区之骆驼钵砂岩，但此层砂岩，本矿井内不甚发育，有时为杂色粉砂岩所代替，给地层划分带来一定困难。本报告未采用精查报告中的地层分界，而以中部煤组之下的（K2）铝质泥岩之底为界。这样的划分主要考虑到铝质泥岩在矿井内比较稳定，且生产单位使用方便。桃园井田地层走向南北，倾斜向东的单斜构造，北部倾角2530，局部达40以上，南部渐缓为15左右，地层倾角成有规律的变化。1.2.2断层发育特征及控制情况（1） 主要断层的确定本矿业根据钻探、测井、地震及井下揭露的断点或破碎带，组合成4条断层。（2） 断层控制等级划分根据钻探、测井、井下揭露和地震显示情况，将断层的控制程度分为查明，基本查明和查出三个级别。查明：沿断层走向在钻探或地震基本线距的控制下，有两个以上钻孔穿过；有一个钻孔穿过，或有巷道穿过，并有两个以上A、B级点控制，断层的性质，走向，倾向，落差均已查明者。（3） 各主要断层控制情况1） F1断层正断层，为本矿井北部边界断层，走向北65东，倾向北25西，倾角70，落差大于650m，两端皆延伸出本矿井。有2个钻孔穿过为基本查明断层。2） F2断层正断层，该断层把本矿井分为南、北两部分，走向N8088W，倾向NNE，倾角60，落差大于400m，两端皆延伸出本矿井。有3个钻孔穿过为查明断层。3） F3正断层正断层，位于F1断层的南侧，走向N43E，倾向S47E，倾角70，落差016m，延展长度0.6km，有1-2个钻孔穿过。表1-2 断层情况表断层名称性质走向倾向倾 角（度）落 差（m）长度（Km）钻孔控制可 靠 程 度F1正NENW706502.51-23、1-25基本查明F2正NWWNNE604003.53-43、43、45查明F3正NESE700-200.61-24查出F4正NWWSSW700-120.443查出4） F4正断层正断层，位于F2断层的南侧，走向N77W，倾向S13W，倾角70，落差012m，延展长度0.4km，仅孔揭露。1.2.3岩浆岩的分布及其影响（1） 岩浆岩分布范围矿井内有岩浆侵入于煤系地层之中，呈有规律分布。北部分布范围：从5线到矿井北界；南部分布范围：从8-9线到矿井南界。（2） 岩浆侵入层位在矿井南部，岩浆顺层侵入于10煤层；在矿井北部，3-3线以南，岩浆顺层侵入于7、8煤层（组），3-3线以北，岩浆侵入的层位逐渐抬高，主要侵入到7煤组和61煤层中。（3） 岩浆岩对煤层、地层的影响1） 岩浆的侵入，对煤层的影响表现在以下几个方面： 破坏了煤层的结构煤层被岩浆穿插，出现：“分叉合并”，煤层夹矸增多，结构复杂。 使煤层的可采性变差岩浆对煤层有一定的推挤和熔蚀作用，受岩浆侵蚀的残留煤层利用厚度一般要小于正常煤层的厚度。 使煤层稳定性变差岩浆对煤层的推挤、熔蚀作用结果，使煤层的变异系数明显增大，不可采点增多，不可采面积扩大。通常情况下，煤层的厚度还受岩浆岩厚度的影响，两者有明显的互补关系，岩浆岩厚则煤层较薄，岩浆岩薄则煤层较厚。 使煤层顶板强度降低岩浆沿煤层顶板侵入，使煤层顶板遭到破坏，强度大大降低，给回采、支护煤层顶板管理增加难度。 使煤质变差岩浆同煤层直接接触，使煤变质为天然焦，减少了矿井内煤的工业储量和煤炭的利用价值。2） 岩浆岩对煤系地层的影响一般来说，岩浆的侵入，使地层厚度增大的作用。在煤层对比过程中，把岩浆岩剔除，所剩下的地层间距与正常地层间距相差无几。1.3煤层及煤质1.3.1煤层（1） 含煤性桃园煤矿含煤地层为石炭、二迭系。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；二迭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925m，含1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11等十一个煤层（组），含煤1432层，煤层总厚约21.75m，煤系地层含煤系数2.4%。可采煤层有32、4、52、61、63、71、72、82、10等9层，其中82、10两层为较稳定煤层，32、52、61、63、71、72等6层为不稳定煤层，4煤层为极不稳定煤层。可采煤层平均总厚度11.84m，占煤层总厚的54%；较稳定煤层平均总厚5.12m（82煤层仅在补6线以北发育），占可采煤层厚度的43%。不可采煤层有1、2、9、11等4个煤层（组）。（2） 可采煤层可采煤层有9层。各可采煤层的基本特征见表1-3，分述如下：32煤层位于上石盒子组的下部，距2煤组100115m，厚度0.294.53m，平均厚度1.27m。大部分可采，为结构较复杂的较稳定薄煤层。4煤层主要分布在补9线以北，补2线以南，煤厚0.352.15m，平均煤厚1.00m。4煤层为局部可采、结构简单的不稳定薄煤层。52煤层位于下石盒子组的中上部，煤厚01.89m，平均1.15m。其底板为泥岩。顶、底板岩性变化不大，较为稳定。52煤层为结构简单、部分可采的不稳定的薄煤层。61煤层位于下石盒子组中下部，上距5煤组20m左右，61煤层是6煤组中发育最好的一层，煤厚01.93m，平均煤厚0.93m。顶板大部分为泥岩，少部分为粉砂岩或砂岩，底板绝大多数为泥岩，少量为粉砂岩。61煤层为大部分可采、结构简单的不稳定薄煤层。63煤层上距61煤层1620m。可采范围分布在在7-8线以南，煤厚两极值01.29m，沉缺栏包括冲刷平均0.80m，顶板以泥岩为主，少部分为粉砂岩或砂岩，底板绝大多数为泥岩，少量为粉砂岩。63煤层为大部分可采、结构简单的不稳定薄煤层。表1-3 可采煤层情况统计表煤层穿过点数（个）岩浆侵入点煤层结构面积（km）2备注合计见煤可采不可采沉缺断缺不采用夹矸（层）结构类型可采面积不可采面积可采面积比率（%）1223290847014241886较复杂14.53.282461553123431631简单6.47.646104-5线52906954151657简单9.08.4526191725913163282简单8.98.35263454034653简单4.73.7566-7线以南71110988513755122简单13.63.97872112976037113114101简单9.28.4528262575161410161简单8.51.089补6线以北11381542728410161简单8.59.340全区101251191011833214312较简单14.93.282注：表中的夹矸层数，不包括火成岩影响区可采见煤点的夹矸。71煤层位于下石盒子组的下部，距6煤组1319m。71煤层是7煤组中发育最好的一层，但发育不均衡，煤层两极厚度02.66m，平均煤厚1.00m。煤层以简单结构为主，少量见煤点含一层夹矸，个别点含2层夹矸。夹矸岩性以泥岩或炭质泥岩为主，个别点为粉砂岩。煤层顶板以泥岩为主，少部分为粉砂岩或砂岩，凡其顶板为砂岩或粉砂岩的见煤点，煤厚要么变薄，要么缺失。故推测这些变薄、缺失的见煤点是由于受冲刷所致。底板以泥岩为主，少量点为粉砂岩。2-3线以北，71煤有5个见煤点被岩浆侵蚀，影响了煤层的稳定性和可采性，使其失去工业价值。71煤层为大部分可采、结构简单的不稳定薄煤层。72煤层与71煤层相比，发育较差，煤层厚度变化大。在补11线3-3线间，两极煤厚为02.26m，平均0.93m。顶板大半为泥岩，部分为粉砂岩和砂岩，个别点为炭质泥岩。72煤层为部分可采、结构简单的不稳定薄煤层。但此次设计中由于是针对72煤层进行设计，故此将其理想化，在设计过程中假设煤层厚度为2m。82煤层位于下石盒子组的下部，上距72煤层1320m。7线以北，82煤层发育较好，为该矿井主要可采煤层。煤层两极厚度04.10m，平均厚度1.91m。补2线以南，顶板以砂岩为主，夹小片的泥岩或粉砂岩；补2线以北，顶板以粉砂岩为主，有部分泥岩，个别点为砂岩。底板以泥岩为主，少数为粉砂岩，个别点为砂岩。82煤以简单结构为主，部分煤层含一层夹矸，占见煤点的31%，个别含2层夹矸，夹矸多为泥岩。在补6线以南，82煤层不可采；在6-7线以北，除因受岩浆侵蚀而不可采外，其余均为可采，可采区基本上连续，为较稳定的中厚煤层。10煤层位于山西组的中部，上距82煤层84m左右。煤层两极厚度04.54m，在整个二水平范围内,平均厚2.48m，为较稳定煤层。10煤层是该矿井主要可采煤层之一，无论是从区域赋存规律，还是从该矿井10煤层发育特征分析，其原生沉积为较稳定型，但在该矿井的南部，由于受岩浆侵蚀作用，使其稳定性遭到破坏。10煤层简单结构较少，多含1层夹矸，夹矸一般为泥岩或炭质泥岩。在8-9线以北，10煤层为绝大部分可采、结构较简单、较稳定的中厚煤层。各煤层组的间距虽有一定的变化，但仍具一定的稳定性，对邻近钻孔对比具有重要意义。各煤层组间距情况见表1-4。表1-4 各煤层（组）间距统计表煤层1232452616371728210最小间距（m）679073621615133137825最大间距（m）1041161007629211912209040平均间距（m）8010382712217156188433在矿井北部，82煤层下25m有薄煤一层，个别点可采；82煤层上部35m有时可见一层薄煤层，极不稳定。82与83煤层间大多为砂岩，局部为粉砂岩或泥岩。精查地质勘探报告中的81煤层，本报告对其进行了认真地分析、对比，通过与矿方深入研究后认为，该81煤层与其南侧的82煤层应为同一煤层，称作82煤层，因此，本报告只出现82煤层。概括起来，各煤组发育特征为：1、2煤组间间距较大，煤的灰分高；3煤层（组）与1、2煤组相比，灰分符合工业要求，并且有一层结构较复杂，发育较好，基本全矿井可采的煤层；4、5、6煤组，煤的层数较少，多为单一结构，发育稍差；7、8煤组，煤组间距较小，煤层相对集中，发育尚可；10煤层一般厚度较大，结构较简单，为本矿井煤层发育最好的一层。各煤层（组）特征是确定煤层层位重要依据之一。1.3.2煤质（1） 煤的物理性质各煤层物理性质虽有一定的差异，但同一沉积环境下的各煤组，其物理性质大体相似（表1-5）。表1-5 煤层物理性质一览表上部煤组（13）中部煤组（482）下部煤组（10）天然焦颜色褐黑黑灰黑黑黑钢灰条痕棕黑棕黑褐黑黑黑光泽沥青沥青玻璃玻璃似金属结构条带状条带状条带状构造层状层状层状层状块度块状粉末碎块粉末碎块块状硬度2.532.5322.53.5坚固性较坚韧脆度较大脆度较大坚硬内生裂隙较发育发育发育断口阶梯状贝壳状阶梯状阶梯状参差状视密度1.331.461.301.451.311.361.491.90各煤层以亮煤为主，暗煤次之，其中上部煤组暗煤含量大于下部煤组。宏观煤岩类型属半暗半亮型煤。（2） 煤的化学性质1） 有害组分 水分各煤层原煤水分含量相差不大，平均值多在1.50%-2.00%之间。精煤分析样水分含量一般较原煤低。 灰分灰分产率各煤层总体上为中灰富灰煤，其灰分产率平均值多在22%25%之间，其中10煤层原煤灰分最低，平均为18.05%。各煤层精煤灰分产率大大低于原煤，平均多在9%10%之间。82煤层及10煤层原煤灰分北部低于南部。灰成分及灰熔点各煤层灰成分基本相同，主要以酸性化合物的SiO2和Al2O3为主，次为Fe2O3及CaO，少量MgO、SO3、TiO2，其中10煤层灰成分中SO3含量较其它煤层高，主要由其沉积环境所致。各煤层灰分灰熔点（ST）均大于1250，属高熔难熔灰分，适用于固态排渣的锅炉。 硫分本矿井32煤层在补6线以北属特低硫煤，以南则属富硫高硫煤，其余各可采煤层均为特低硫煤。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。 磷（P.d）各煤层磷含量均0.01%，属特低磷煤。氯、三氧化砷（Cl、As2O3）本矿井无此项化验资料，据祁南矿化验成果，其含量均很低，对煤的工业用途没有影响。2） 挥发分（Vdaf）本矿各煤层在无岩浆央岩侵蚀区，其挥发分产率Vdaf(850)平均值在37%-40%之间，总体上有由32煤层至82煤层逐渐降低的趋势。而10煤层Vdaf值比中部煤组高。受岩浆岩影响区，煤层变质程度升高，挥发分产率明显降低。因没有850与900挥发分产率相对应的数据资料，故本次设计采用精查报告中Vdaf值见表1-6。（3） 煤的工艺性能1） 发热量各煤层原煤干燥无灰基发热量相差不大，平均值在33.7234.2MJ/kg之间，而干燥基发热量则明显与煤层灰分含量成反比，灰分高，其值低；灰分低，其值高。对52、82、10煤层测试样的统计分析，原煤干燥基发热量与灰分产率具有较好的相关关系，其中：表1-6 煤层挥发份产率统计表煤层324526163Vdaf(%)34.75-45.4639.65(51)35.83-38.3237.08(2)32.52-41.1637.34(36)35.67-39.8537.81(29)32.98-39.2137.65(18)煤层71728210Vdaf(%)14.52-41.0636.10(46)13.88-43.2434.66(38)20.52-40.1134.83(36)8.42-45.4137.67(111)52煤层相关公式为Qb.d=35.458-0.412Ad 相关系数为97.69%82煤层相关公式为Qb.d=34.887-0.384Ad 相关系数为97.05%10煤层相关公式为Qb.d=35.545-0.409Ad 相关系数为97.13%2) 粘结性和结焦性 胶质层最大厚度（y）各煤层胶质层最大厚度见表1-7。表1-7 胶质层最大厚度统计表煤层324516163Y(mm)7-1713.2(38)12.5-15.514(2)8-1611.5(23)8.5-1912.0(23)10-22.512.9(6)煤层71728210Y(mm)9-18.514.0(38)11-1412.7(25)9-2312.0(28)10.5-3316.7(97)由表可知，各煤层y值平均多在1214mm之间，其中10煤最大，52煤最小。 粘结指数（GR.I）精查阶段均未测GR.I值，而仅对为数不多的样品测定了罗伽指数（R.I），其结果见表1-8。表1-8 煤层罗伽指数测定结果表煤层32526163728210R.I40-84.769.9（9）64.3(1)82.6(1)72.9(1)47.3-62.957.4(3)66.7(1)74.1(1)据20011孔及94W1孔化验资料，气煤的GR.I可达90%以上；1/3JM的GR.I值为70%。 低温干馏实验本矿井温干馏实验样品较少，对仅有的5个试验样品的统计结果为：半焦产率为76.50%83.00%，焦油产率Td为8.3%13.7%，为富油高油煤。3） 可磨性（HGI）本矿井无此项化验资料，据相邻矿井化验成果，HGI一般在80170之间，属易碎煤。4） 热稳定性据邻矿化验资料，各煤层属中等热稳定性煤。5） 煤的可选性据精查阶段简易可选性实验结果，各煤矿层中煤含量较高，上、中部煤组理论精煤回收率属低等，下部煤组大多属中等，少数为低等，个别点为良等。据此，上部煤组属难选极难选煤；中部煤组属中等可选极难选煤；下部煤组属中等可选煤，个别点为易选或极难选煤。其中选性从煤层可选性曲线图亦可看出。可选性曲线图中，原煤灰分分布曲线大都呈平滑下降趋势，仅10煤层有两孔灰分分布曲线由近于垂直向水平改变。（5） 风氧化带的确定据精查阶段10个露头孔的煤样化验成果，基岩界面下垂深9.8820.56m以内，所取得的资料无明显氧化迹象。但为稳妥起见，本次风氧化带深度定为基岩界面下垂深20m。（6） 煤质特征本矿井各煤层属中灰富灰、特低硫（32煤属低硫）、特低磷、中等粘结性、中高发热量煤，其灰分属高熔难熔灰分。1.4矿井水文地质桃园井田为中厚松散层覆盖的全隐蔽煤田。松散层厚度205.5333.5m，一般为280300m，其变化趋势由东向西逐渐加厚。F2断层附近为古地形低盆地，沉积较厚的松散层，松散层底部含水层（四含）厚度为040m，一般为10m左右。煤系岩层裂隙均不发育，含水性弱，补给水源不丰富，仅在F2断层附近受构造影响裂隙发育涌水性较大。松散层底部含水层和煤系含水层含水性不强，渗透性弱，单位涌水量都小于0.1L/sm。故本井田水文地质条件属简单类型。F2断层是井田北部东西向较大的断层，由于应力影响致使断层两侧产生不同程度的裂隙，煤系地层涌水量相应大一些，但断层导水极小，42孔对F2断层抽水实验q=0.00218L/sm。运输大巷沿8号煤-500m水平可以安全通过该断层，对F2断层上盘各煤层均与奥陶系直接接触，水量丰富，煤层开采接近断层时应严加防范。矿井正常涌水量为25t/h，矿井最大涌水量626t/h，考虑井下洒水及井筒淋水等，设计中予计正常涌水量300t/h，最大涌水量为670t/h。1.5瓦斯、煤尘和煤的自燃1.5.1瓦斯（1） 矿井瓦斯根据地质精查报告中资料可知，10煤层相对瓦斯涌出量最低，而中部煤组，尤其是82煤层，其相对瓦斯涌出量最高。本矿井属高瓦斯矿。（2） 煤与瓦斯突出1） 瓦斯赋存条件 构造特征本矿井位于宿南向斜西翼的北段。该向斜的东翼发育一组逆断层，向西为宿南背斜。矿井内被张扭性断层F2切割分成两块，F2断层以北地层走向为北北西向，以南为北北东向。由于宿南背斜轴部已被风化剥蚀，地层浅部瓦斯易于逸散至地表；而逆断层往往能够阻隔瓦斯向上运移，有利于向斜轴部瓦斯的富集。F2断层在第三纪仍有活动，但该断层与其它含水层水力联系不太密切，一般情况下其富水性较弱，导水性较差，孔隙率低，不利于瓦斯的逸散。而且该地段处于构造形迹收敛端及地层扭折部位，应是瓦斯富集的场所。 沉积环境本矿井主要煤系地层为二叠系下石盒子组，其沉积相为三角洲平原相。该组厚约220m，泥岩及粉砂岩厚度大，其上连续沉积的上石盒子组地层砂泥比也较低，为良好的瓦斯储存盖层。下石盒子组含煤多达10余层，煤厚达10余米，具有良好的生气能力，而煤层本身也是良好的储气层。 水动力条件本矿煤系地层岩性一般较致密，砂岩裂隙不发育，渗透性弱，主要受区域层间迳流、补给，同时浅部露头带接受新生界四含水缓慢渗入补给。本矿区四含不甚发育，区域范围内二迭系含水层补给水源缺乏，水平迳流微弱，以静储量为主，故不利于瓦斯的运移与逸散。 热力条件本矿煤系地层有岩浆侵入。在岩浆侵蚀区，煤的变质程度加深，瓦斯的含量也将大大增加。1.5.2煤尘本矿井各煤层均有煤尘爆炸危险性（表1-9）。据矿井井下采样测试结果，须用85%的岩粉量来抑制煤尘爆炸。表1-9 煤尘爆炸钻孔取样测试表项目32526171728210补54补107补66补92补437-83补683-334-57812补45火焰长度(m)微火80100150350400150500400600750800520微火10050100350700500600岩粉量(%)35707050708520457075有无爆炸危险有有有有有有有1.5.3煤的自燃各煤层燃点测定结果见表1-10。由表可知，32煤层与10煤层自燃发火倾向为不自燃很易自燃；71煤层为不自燃不易自燃；其它煤层为不自燃。但考虑到测试样点数目有限，难以瓜各煤层燃点的真实性，故本矿可参考祁南矿各煤层自燃发火倾向预测结果，即32、72煤层属不自燃很易自燃煤层；61、82、10煤层属不自燃易自燃煤层；63、71、52煤层属不自燃不易自燃煤层。表1-10 煤层燃点测定结果统计表燃 点()自燃发火倾向原样氯化样还原样T32294-3543375294-347330.5(6)347-376355.3(6)4-8224.8(6)不自燃很易自燃52350-373361(4)350-369358(4)354-374364(4)4-106.25(4)不自燃61348-353350.5(2)347-352349.5(2)341-359355(2)4-75.5(2)不自燃71350-367356.3(3)346-348347.3(3)351-369358(3)3-2111(3)不自燃不易自燃72348(1)347(1)353(1)6(1)易自燃82341-365349.8(4)339-362346.3(4)343-367355.3(4)4-159(4)不自燃10341-360350.3(9)300-364344.3(9)347-375357.4(9)1-7513.1(9)不自燃很易自燃1.6地温与地压1.6.1地温本矿井仅补76孔有地温资料（表1-11），在孔孔深465m处地温已达31以上。另据邻近矿井及本矿井下不同标高掘进工作面实测资料，对本矿地温情况分析如下：表1-11 井温测定结果表深度(m)1565115165215265315365415465515565615温度()26.826.627.227.528.528.929.229.630.331.132.032.733.5深度(m)645665685705725745765785805825845865温度()34.034.434.935.135.635.836.136.236.436.837.338.2（1） 恒温带本矿及邻区均无恒温带资料，故只能用间接计算的方法获取。宿县地区年平均气温14.4，据此计算出其恒温带温度为14.4+2.5=16.9。恒温带深度确定为32m。（2） 地温梯度根据以往经验数据，可求得本矿地温梯度为： （1-1）式中：GT地温增温梯度（/100m） Tr某一深度的地温（） t恒温带温度（） Hr某一点的深度（m） H恒温带深度(m)将t=16.9，H=32m，代入式中进行计算处理可得：Gt=2.55/100m。据此可推测出不同深度的地温（表1-12）。表1-12 不同梯度平均地温表标高(m)-300-400-500-600-700-800-900地温()24.426.929.532.034.637.139.7（3） 其他热源分析地面气候对井底温度的影响据井下实测结果，地面气温与井底气温有着明显的同步性。但地面风流进入井筒后，由于风流与井巷围岩进行着热交换，随着通风距离的增长，气温受季节性影响逐渐减弱。1） 地下水对井底温度的影响据井下现场测定结果，巷道淋水温度与同标高的煤岩温度基本一致，热水引起的巷道温升和散热量相对较小。因此，热水散热不是矿井主要热源。2） 地质构造及岩浆岩对井底温度的影响本矿井大的地质构造少，因构造作用导致地温升高的可能性小。在8-9线以南，因岩浆的侵入，受热力接触变质作用，该区地温梯度应比正常地温情景下的地温梯度高。1.6.2地压本矿井自勘探阶