新丰煤矿60万吨新井通风安全设计

目录第一章 矿区概述及井田地质特征61.1矿区概述61.1.1井田交通位置61.1.2地形地貌61.1.3矿区经济、工农业生产和迁村征地情况61.1.4主要建筑材料供应71.1.5矿区水文情况71.1.6矿区气候条件71.1.7电源供应条件81.2井田地质特征81.2.1井田地形及区域地质概况81.2.2井田的勘探程度91.2.3地质构造91.2.4水文地质131.2.5地温161.3煤层特征171.3.1煤层顶底板岩性及煤层夹矸情况171.3.2煤层171.3.3煤的化学性质及工艺性能181.3.4煤类及其工业用途191.3.5煤的含瓦斯性191.3.6煤的自燃与煤尘19第二章 井田开拓202.1井田境界及可采储量202.1.1井田境界202.1.2可采储量212.1.3矿井设计生产能力及服务年限252.2矿井开拓252.2.1 矿井开拓的基本问题252.2.2开拓方案的确定282.2.3矿井基本巷道312.2.4矿井提升382.2.5大巷运输设备40第三章 采煤方法及采区巷道布置423.1煤层地质特征423.2采区巷道布置及生产系统423.2.1确定采区巷道布置及生产系统的原则423.2.2采区巷道布置423.2.3采区巷道布置参数确定433.3采煤方法433.3.1采煤工艺方式433.3.2采区巷道布置50第四章 矿井通风524.1矿井通风系统选择524.1.1矿井通风系统拟定原则和要求524.1.2矿井通风方式的选择524.1.3主要通风机的工作方法技术比较564.2采区通风574.2.1采区通风系统的基本要求574.2.2采区通风方式选择574.2.3采煤工作面上行通风和下行通风的确定584.2.4工作面通风方式584.2.5采区风量计算604.2.6采区通风系统评价614.2.7采区通风构筑物614.3掘进通风624.3.1掘进通风方式的选择624.3.2掘进头风量计算634.3.3风筒的选择644.3.4掘进通风设备644.3.5掘进通风安全技术措施654.4矿井所需风量654.4.1矿井风量的计算原则654.4.2矿井总风量的计算654.4.3风量分配664.5矿井通风阻力694.5.1矿井通风阻力的计算原则694.5.2矿井通风容易时期和困难时期704.5.3矿井最大阻力路线和通风网络图704.5.4矿井通风阻力计算724.5.5矿井通风总风阻及等积孔计算744.5.6矿井通风系统的分析与评价754.6矿井通风能力核定764.6.1矿井自然风压计算764.6.2通风机的选择774.6.3电动机的选择794.6.4矿井主要通风设备的要求814.7矿井反风措施及装置814.7.1矿井反风的目的和意义814.7.2矿井反风措施及装置814.8概算矿井通风费用834.8.1通风电费834.8.2通风设备的折旧费和维护费834.8.3 通风员工工资费用844.8.4吨煤通风成本844.9矿井通风系统评价84第五章 粉尘灾害防治855.1粉尘855.1.1粉尘的职业危害855.1.2粉尘产生的特点855.2防尘措施855.2.1防尘措施855.2.2回采、掘进工作面除尘875.2.3转载及运输防尘主要措施895.2.4煤层注水防尘以及采空区灌水防尘895.2.5防尘供水系统905.3防爆措施915.3.1防爆措施915.3.2井下电气设备及保护的选择915.4隔爆措施925.4.1隔爆棚935.4.2隔爆水棚935.4.3隔爆棚设置945.4.4隔爆水棚的用水量955.5矿井地面生产系统防尘95专题设计部分97翻译部分103英文原文104中文翻译111一般部分第一章 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概述1.1.1井田交通位置新丰煤矿位于河南省登封市西南约有16km处，行政区划属登封市大金店镇管辖,主体在大金店镇陈楼村。区内交通以公路为主。登封至汝州公路由矿区内通过，该公路为柏油路面，风雨无阻，可至汝州、郑州、洛阳等地，并与焦枝、京广、陇海等铁路相接，交通较为方便（图1-1）。1.1.2地形地貌 本区为低山区，山岭呈近东西向展布于矿区南北两侧，中间为低洼槽谷，地形起伏较大，区内最高海拔标高+698.3m（伏牛山），最低海拔标高+395.5m（王堂水库），相对高差302.8m。1.1.3矿区经济、工农业生产和迁村征地情况井田地处低山区，村稀人少。土地比较瘠薄，井田内仅有村庄5个，199户，807人，平均每平方公里不足100人，区内居民绝大部分务农，劳动力充足。主要农作物有小麦、大豆、玉米、山芋等。迁村和征地不会成为困难。1.1.4主要建筑材料供应料石、石子及砖瓦等材料可就地供应，钢材、木材和水泥等可由公路和铁路运至矿井工业场地。1.1.5矿区水文情况1.河流本区西部的新新河（又称砂锅窑河），为一常年性河流，向东流入王堂水库，王堂水库流向东南流入颖河汇入淮河，属淮河水系，。据以往观测资料：新新河最小流量32.14m3/d，最大洪流量1693.79m3/d。2.水库王堂水库位于该矿区西北部，总库容520104m3，兴利库容293104m3，设计灌溉面积5900亩，库底距二1煤层深度约200750m，未发现渗漏现象。3、水源条件本矿井可供选择的水源，地下水有第四系砂砾石含水层和井下排水，地表水有王堂水库和磴槽泉，经调查磴槽泉流量较小（0.45m3/h），不能作为供水水源。第四系砂砾岩含水层，裂隙发育，含水丰富，但地质报告中对水量未予明确。目前矿井生产及生活用水，均由位于王堂水库南岸的一眼水井抽取该含水层水。该含水层又有王堂水库的补给，是较理想的供水水源。井下排水和王堂水库水经过净化处理，也可作为供水水源，水源条件靠。1.1.6矿区气候条件本区属典型的大陆性半干旱气候区，特点是冬春寒冷干旱，夏秋湿润多雨。降水多集中在六、七、八月或七、八、九三个月，年最高降水量1002.5mm，最低降水量419.5mm，年平均降水量1970年以前为606.9mm，1970年以后为593.8mm，月平均降水量185mm，历年最大日降水量153.5mm（1956年6月21日）。年蒸发量9031976.2mm，年平均相对湿度6070%。年平均气温为9.114.6，元月份最冷，气温达-3.3 -18.2。七月份最热，气温达4244.6。春、夏、秋季以东风和东北风为主，间有西风，冬季以西风和西北风为主，风力在冬春两季最大，最大风速2840m/s。地震：据河南省地震局等资料，登封地区未发生过大的破坏性地震（表1-1）。本区位于华北板块嵩箕构造区，地震活动具有强度小，频度低的特性。据建筑抗震设计规范（GB50011-2001）和中国地震动参数区划图（GB18306-2001），登封市抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，产生大地震的可能性不大，因此地震对本区地面和井下建（构）筑物影响不大。表1-1登封地震记录表发生时间地点地震情况资料来源公历旧历1984年明咸化二十年登封大旱及地震登封县志1695年5月13日清康熙34年4月登封地震登封县志1974年5月6日登封震级2.2级，震源深度30km河南地震局1975年11月2日登封震级2.2级河南地震局1992年1月8日登封震级2.2级河南地震局另从大地构造位置看，本区位于豫西隆起区和豫东南平原区过渡地带，不利于应力集中，地震活动较弱。包括本区在内的郑州至漯河间29年水准测量结果表明地壳垂向变化速度小于1.4mm/a，说明本区主要地质活动表现为区域性的下降接受沉积，处于地质构造运动相对稳定的地段。同时，区内及周围未发现新近纪大的活动性发震断裂，由此引起的地面沉降和地裂缝的可能性极小。1.1.7电源供应条件新丰煤矿主井变电所电源一路来自大金店35kV变电站，供电距离7km，使用LGJ-150钢芯铝绞线，供电线路电压10kV 。二回路电源来自新新35kV变电站，供电距离2km，使用LGJ-150钢芯铝绞线，供电线路电压10kV 。副井变电所电源，一回路来自新新变电站，使用YJV223*185交联聚乙烯绝缘钢带铠装电缆埋地敷设，供电线路电压10kV；二回路来自主井变电所，使用YJV223*185交联聚乙烯绝缘钢带铠装电缆埋地敷设，供电线路电压10kV。1.2井田地质特征1.2.1井田地形及区域地质概况本区位于华北晚古生代巨型拗陷沉积盆地南带之西南隅。盆地基底地层为下古生界寒武系上统之长山组（3ch）地层 。本区接近华北地台西南缘的伏牛古陆和中条古陆。华北地台经历了1.31.5亿年的风化剥蚀后，至晚石炭世中晚期,海水自NE、E方向侵入，盆地基底持续缓慢下沉的同时，接受沉积，形成了巨厚的陆表海碳酸盐台地碎屑堡岛复合沉积体积（C2地层）和多旋回浅水三角洲含煤建造沉积体系（P1sP2s地层），本区主要可采煤层一3煤和二1煤就寓于其中。到了晚二叠世早期末，南部古特提斯洋壳对华北板块俯冲加剧，致使包括本区在内的豫西地形增高，演化为陆缘近海湖沉积（P2sh地层），从而基本结束含煤沉积。从中生代三叠纪末到新生代古近系末期，本区发生重大板内变形和构造分异。首先为三叠纪末的印支运动，总体表现为EW向嵩淮隆起和EW向断裂，缺失J1K3地层。其次，为侏罗纪末期的燕山早期运动，在本区主要表现为一系列NW向走滑断裂和走滑扭动嵩箕弧。其三为白垩纪末期的燕山晚期运动，形成一系列NE向断裂和NE向单断型箕状断陷小盆地。其四为新生代古近纪始新世末的喜马拉雅运动，形成EW向断陷盆地和EW、NW向断裂以及断块基础上的重力滑动构造。之后，地壳又进入相对稳定发展阶段，覆盖了N+Q构造层，并造成目前豫西低山丘陵剥蚀和豫东平原沉积的地貌分异景观和煤层赋存格局。1.2.2井田的勘探程度1、二1煤层顶板稳定性评价本区二1煤层顶板岩性大部分为砂岩，少部分为泥岩或砂质泥岩，局部具伪顶炭质泥岩，厚1.3511.45m。岩石物理力学性质指标见表1-2。二1煤层顶板岩石物理力学性质统计表 表1-2指标岩性比重视密度（t/m3）孔隙率（%）饱和单轴抗压强度（MPa）抗拉强度（MPa）砂岩类2.752.643.8947.43-72.322.94-3.63泥岩类2.732.553.0818.62-43.611.57由上表可知，二1煤层顶板为砂岩为主，饱和单轴抗压强度47.43-72.32MPa，属稳定坚硬类岩石；二1煤层顶板为泥岩者（包括砂质泥岩），饱和单轴抗压强度为18.6243.61MPa，属不稳定中等稳定类岩石，为中等冒落性顶板，生产中可出现冒顶、掉块、片帮等不良工程地质现象，故在开拓回采中，二1煤矿坑应加强顶板的观察、支护和维护管理工作。2、二1煤层底板稳定性评价二1煤层底板岩性主要为砂质泥岩和细砂岩，局部具伪底炭质泥岩，厚1.659.53m，据区内以往岩石物理力学性质试验结果：岩石饱和单轴抗压强度为11.6661.25MPa，一般小于20MPa，属不稳定中等稳定类岩石，其力学强度一般相对较低，遇水易出现膨胀、底鼓变形等不良工程地质现象，易造成底鼓或底板突水，生产中应加强底板的维护和管理工作。3、一3煤顶底板稳定性评价一3煤层直接顶、底板均为深灰色石灰岩，厚1.003.70m，岩性坚硬致密，抗压强度大，属稳定坚硬类岩石，属类顶板，即为极难冒落可塑性弯曲顶板，生产中一般不需支护或稀疏支护即可，易于维护和管理，但应控制好开采步距，临空面积不应太大，以避免造成突然垮顶事故。1.2.3地质构造1.地层本区地层由老到新有：古生界的寒武系、石炭系和二叠系，以及新生界第四系，现从下到上分述如下：1）寒武系（）广泛出露于井田南部，主要为上统，包括崮山组和长山组，分述如下：崮山组（3g）岩性为灰色、深灰色微带红色巨厚层状白云质灰岩，鲕状白云岩，产中国蝴蝶虫化石。本组厚86190m，平均138m，与下伏地层呈整合接触。长山组（3ch）岩性为浅灰、黄灰色白云质灰岩，局部夹泥质条带和燧石条带或结核，产长山虫及小素木虫化石。本组厚110210m，平均160m，与下伏地层呈整合接触。2）石炭系（C）主要分布于本区南缘，缺失下统，仅有上统的本溪组和太原组，分述如下：本溪组（C2b）岩性以浅灰色铝质岩、铝土质泥岩为主，具鲕状及豆状结构，含黄铁矿结核及团块，局部夹细砂岩和砂质泥岩薄层，具水平层理及缓波状层理，底部常见一层紫红色铝质岩或赤铁矿层。本组厚3.9523.72m，平均13m，与下伏地层呈假整合接触。太原组（C2t）由深灰色泥岩、砂质泥岩以及煤层和砂岩组成，产假希瓦格蜒及猫眼鳞木化石，顶部常有一层菱铁质泥岩或硅质泥岩薄层，是与上覆山西组地层的分界标志。本组共有灰岩89层，每层灰岩下各压一层煤层，俗称一煤段，其中L3灰岩下一3煤层层位稳定，全区大部可采，是本区主要可采煤层和开采对象之一。本组厚29.2646.97m，平均38m，与下伏地层呈整合接触。3）二叠系（P）分上、下两统，广泛分布于井田内，地层总厚970m。下统（P1）山西组（P1s）本组上自砂锅窑砂岩底界，下至太原组L8或L9灰岩或菱铁质泥岩顶界面，广泛分布于井田范围内，由深灰色及灰黑色泥岩、砂质泥岩、砂岩和煤层组成，含煤25层，俗称二煤段。其中位于该组底部的二1煤层全区发育，普遍可采，是本区的主要可采煤层和主要开采对象。本组厚61.7191.08m，平均80m，与下伏地层呈整合接触。下石盒子组（P1x）本组上自田家沟砂岩底界，下至砂锅窑砂岩底界，由浅灰色砂岩、紫斑泥岩以及深灰色泥岩、砂质泥岩和煤层组成，依岩性组合特征可划分为三、四、五、六共4个煤段，含煤12层，其中五3煤层全区发育，大部可采，是本区的次要可采煤层。本组厚285.14359.01m，平均322m，与下伏地层呈整合接触。上统（P2）上石盒子组（P2s）上自平顶山砂岩底界，下至田家沟砂岩底界，由浅灰色、灰白色中粗粒砂岩，青灰色与深灰色泥岩、砂质泥岩以及紫斑泥岩和薄煤层组成，夹硅质海绵岩或硅质泥岩薄层数层。依岩性组合特征可分为七、八、九共3个煤段，所含煤层除七2煤偶尔可采外，其余煤层均不可采或为炭质泥岩所替代。本组厚231.77243.93m，平均237m，与下伏地层呈整合接触。石千峰组（P2sh）分布于本区北缘，下自平顶山砂岩底界，上至金斗山砂岩底界，厚296.31409.22m，与下伏地层呈整合接触，依岩性组合特征可分为上、下两段。石千峰组下段（P2sh1）为浅灰色、灰白色，局部略带肉红色巨厚层状中粗粒长石石英砂岩组成，岩性单一，俗称“平顶山砂岩”，具大型板状交错层理，局部夹泥岩或砂质泥岩薄层，底部常含砾石，由于岩性坚硬，在地表常形成带状分布的单面山，易于识别，为煤系地层上覆良好标志层。本段厚63.6277.31m，平均70m，与下伏地层整合接触。 石千峰组上段（P2sh2）位于平顶山砂岩和金斗山砂岩之间，俗称“过渡层”，主要由浅灰色、灰白色细中粒砂岩及紫红色、灰绿色、青灰色泥岩、砂质泥岩和细砂岩组成，中夹少量暗灰色泥岩、砂质泥岩以及泥质灰岩或同生砾屑灰岩薄层。本段厚232.69331.91m，平均300m，与下伏地层呈整合接触。4）三叠系（T）位于矿区北部，仅出露三叠系下统圈门组（T1q），为一套巨厚层状紫红色岩系，分一、二、三段。一段俗称金斗山砂岩，主要由紫红色细粒砂岩（局部为中粒）组成，岩性单一。本段厚78.09136.54m。二段以紫红色厚层状砂质泥岩和泥岩为主，含钙质结核，下部夹紫红色细粒砂岩和粉砂岩薄层，本段厚169.27176.20m。三段下部为紫灰色中粒砂岩夹紫灰色砂质泥岩薄层，具虫孔构造，上部紫灰及灰绿色厚层中粒砂岩与紫红色泥岩互层，具透镜状砾屑灰岩夹层，本段厚149.33230.17m。三叠系与下伏二叠系地层层整合接触。5）第四系（Q）广泛分布于沟谷和山麓斜坡地带，主要由耕土、黄土和粉质粘土组成，底部常有砾石层。厚度029m，平均15m，与下伏各系地层呈角度不整合接触。2.构造本区属华北板块嵩箕构造区。大地构造位置位于秦岭纬向构造带东段之箕山背斜北翼中段，即颖阳芦店向斜南翼中段。地层走向大致呈东西向，倾向北，倾角一般2635,局部达49,构造基本格架为一单斜构造，仅在矿区的西、西北和东南边部发育一组北东向断裂，主要表现为高角度逆断层和正断层，现分述如下：1）安庄逆断层（新F1）位于本区的西北部，断层西起木兰沟南坡，向东北经七星庙、王堂水库旁，向东北延伸，延长约7km，走向北东70，倾向南东，倾角75左右，逆差90160m，逆差西南大东北小。地表破碎带、擦痕以及牵引褶曲清晰可见。2）新F2正断层位于伏牛山南麓，西起申家沟，经张湾向北东淹没于王堂水库，并向北东交于新F1逆断层，延长约1.5km，走向近北东，倾向北西，倾角约70左右，北西降南东升，断距约10m。3）新F4逆断层为新F1的分支断层，西起康窑，向北东延伸到西梁庄附近，长约3km。断层走向北东，倾向南东，倾角70左右。4）新F4-1正断层为新F4的羽状分支断层，走向近东西，倾向南，倾角约50。 5）新F5正断层位于吴窑到申家沟一线，延展长度约2.6km，断层走向北东80，倾向南东，倾角75。6）新F5-1逆断层该断层走向北东80，倾向东南，倾角30。该区地层产状变化不大，另发育一组走向北东的断层5条，稍大的只有1-2条，且主要集中在西部边部，有的不切二1煤和一3煤层，就全区而言，总体为一向北倾斜的单斜构造。1.2.4水文地质（一）主要含水层与隔水层1、寒武系白云质灰岩含水层主要由灰白色厚层状白云质灰岩、鲕状灰岩组成，厚约195402m，岩溶裂隙发育，含水性和富水性不均匀，为二1和一3煤层底板间接充水含水层，上距二1 煤层底板约65m，上距一3 煤层底板约24m。2、铝土质泥岩隔水层岩性以浅灰色铝土岩和铝土质泥岩为主，局部夹细粒砂岩和砂质泥岩薄层，底部常见一层紫红色铝质岩或赤铁矿层，见水平层理及缓波状层理，厚3.9523.72m，一般厚810m左右，层位稳定，岩性致密，为一区域性隔水层，通常情况下，隔水性能良好。3、太原组下段灰岩含水层（L1-4）主要由L1L4四层灰岩组成，间夹薄层泥岩、炭质泥岩或薄煤层，层位稳定，全区发育，其中L1L4四层灰岩总厚6.9812.98m，上距二1煤层底板约52m，为二1煤层底板间接充水含水层，为一3煤层顶、底板直接充水含水层，该含水层含水性、富水性不均一，区内未发现钻孔漏水现象。4、太原组中段碎屑岩隔水层指L4灰岩顶界至L7灰岩底界间的砂、泥岩段，一般厚10.4916.68m，通常情况下，隔水性能良好。5、太原组上段灰岩含水层组由L7L9三层灰岩组成，岩性致密坚硬，岩溶裂隙不甚发育，含水性、富水性不均。厚8.1025.65m，平均厚12.50m，其中L7灰岩单层厚度大，层位稳定，富水性强，为二1煤层底板直接充水含水层。区内所有钻孔均穿见该含水层，未发现漏水现象。该含水层距二1煤层底板5.8316.40m，一般10m左右。6、二1煤层底板隔水层指二1煤层底板至太原组上段灰岩顶界之间的岩层，由泥岩、砂质泥岩、粉细砂岩组成，厚5.8316.40m，一般厚10m左右，通常情况下具一定隔水能力。7、二1煤层顶板以上诸砂岩含水层主要指二1煤层顶板以上60m范围内的诸砂岩含水层，一般由3-4层灰白色细中粒砂岩组成，总厚2.9838.40m，其中大占砂岩为二1煤层老顶，单层厚度大，层位稳定，是二1煤层顶板直接充水含水层，是矿井疏排的首要对象。8、上、下石盒子组细碎屑岩隔水层上、下石盒子组除少量中、粗砾砂岩含水层外，其间大部为细碎屑岩（包括七2煤层顶底板），并将有限的中、粗砾砂岩含水层有效隔开，正常情况下使之水力互不联系，总体起到良好的隔水效果。9、平顶山砂岩含水层为灰白色厚层状中、粗粒长石石英砂岩，坚硬，孔隙裂隙发育，厚度87.55m。10、第四系砂砾石含水层一般厚029m，主要分布于沟谷地带，水位埋深0.54.5m，主要受大气降水补给，水位随季节而变化，单井抽水量一般在21150m3/h，水质类型为HCO3Ca型，矿化度为0.30.5g/l。据张家门水井资料，水位标高+390m，安装二寸泵每日抽水1618h，主要供新丰煤矿职工和张家门村居民生活饮用。(二)构造水文地质特征本区总体构造为一向北倾斜的单斜，仅西北边部有一条北东向的安庄逆断层对煤矿床略有影响。安庄逆断层（新F1）位于本区的西北边部，为一高角度压扭性逆断层，东南升西北降，逆差90160m，致使东南上升盘的主体区七2煤层与西北下降盘的上石盒子组中上部地层或平顶山砂岩对接，特别在8103孔以西为平顶山砂岩与七2煤层对接，总体应为七2煤层西北边界充水断层，但该断层为压性逆断层，含、富水性较弱； 特别是该煤矿床埋深较浅，距水库较近，容易通过该断层向七2煤矿床充水。二1煤层主体区与西北下降盘的下石盒子组（P1x）地层对接，构成了本区西北部的相对隔水、阻水边界。一3煤层主体区与西北下降盘的山西组或下石盒子组地层对接，也构成了一3煤矿床主体区西北部的相对隔水、阻水边界。同时，钻孔钻至此断层破碎带时未发现涌、漏水现象，因此安庄逆断层除对七2煤矿床及安庄逆断层西北部区的二1、一3煤矿床有影响外，对主体区二1、一3煤矿床的开采影响不大。（三）地下水的补给、迳流与排泄大气降水是本区地下水的主要补给来源。本区位于华北板块嵩箕构造区之箕山背斜北翼中段，也即颖阳芦店向斜南翼中段。大气降水的汇集在区域上受南部的箕山和北部的嵩山这两个一级分山岭的控制，而在本区主要受南部的摩天寨和密腊山以及北部的伏牛山这两个次一级分山岭的控制，形成一近东西走向的汇水槽带。大气降水一部分形成地表迳流，由南、北两个方向向区内低洼槽谷地带汇集，形成地表水或潜水，通过基岩裂隙间接补给地下水，另一部分则通过出露于本区南部的寒武灰岩岩溶和裂隙直接转化为地下水。大气降水转化为地下水后，首先沿地层倾向由南向北向盆地中心（颖阳芦店向斜）汇集，然后大致顺纬向构造即颖阳芦店向斜轴的展布形态沿地层走向由西向东运移，最终排泄于颖河下游的石羊关泉群，经颖河汇入白沙水库。总之本区位于地下水排泄中心的上游，同时随着工农业生产的发展，矿坑排水和工农业用水量激增，如上游的梁庄煤矿，东侧的磴槽煤矿和下游的郜城镇登封电厂等工矿企业大量抽取地下水，这些人工排放地下水的结果，势必会影响新丰煤矿以及整个区域地下水的补给与迳流条件，从而为新丰煤矿的正常生产创造一定的有利条件。（四）充水因素分析1、大气降水大气降水是本区地下水主要补给来源，具有明显的季节性和多年周期性变化规律，对矿井充水具有一定的影响，是造成矿井涌水量雨季激增的主要原因。2、地表水王堂水库为一地表水体，位于矿区的西北部并斜穿二1煤矿层，但不覆盖新丰一3煤层矿区。其库容量520104m3，暂未发现渗漏现象。由于该水体距二1煤层200750m，所以正常情况下，引起二1煤层矿床充水的可能性不大，但不排除由于采动的影响造成库底渗漏而影响矿井正常生产的可能，应予以重视。3、老空水分布于本区各煤层浅部的老窑和生产矿井采空区，废弃时间长，空间大，存在一定的老空区，主要是接受大气降水后直接灌入井下。一旦揭露，它具有来势猛，水量大的特点，建议应留足边界保护煤柱或对浅部老窑进行封填。矿区南部的老采空区形成时间较长，部分区域可能出现老巷道的堵塞，从而导致排水不畅，形成局部积水区域。4、其它地下水二1煤层顶板以上诸砂岩含水层，特别是二1煤层老顶大占砂岩，是二1煤层顶板直接充水含水层，该含水层孔隙、裂隙不甚发育，含水微弱，易于疏干，是开采二1煤层时的首要疏排对象。二1煤层底板直接充水含水层为太原组上段灰岩（L7L9）,距二1煤层顶板距离一般为10m左右。以往历次勘查过程中未发现突水现象，但该含水层为非均质含水层。具有水头高、水压大、水量大、地下水连通性好等特点，易引起底鼓或底板突水。生产中应加强探放水和底板动态监测工作，保证矿井的生产安全。其它含水层均为二1煤层顶板或底板间接充水含水层，距离二1煤层较远，中间又有隔水层的阻隔，正常情况下对矿井无较大威胁。一3煤层顶底板均为直接充水含水层，含水性、富水性不均，但该含水层为非均质含水层，具有水头高、水压大、水量大、地下水连通性好等特点，在断裂带处和隔水层薄的地段，地下水在高压作用下，有可能沿断裂带或隔水层薄的地段进入矿井，导致淹井事故，生产中一定要加强探放水工作，防止淹井事故的产生。安庄逆断层充水不大， 一般为隔水和阻水边界， 一般对二1和一3煤矿井影响不大。（五）水文地质勘查类型本区虽然处于区域强径流带上游，构造复杂程度简单，但由于各煤层埋藏和赋存条件不一，各煤层水文地质特征也有差别。二1煤层主要充水水源为二1煤层底板C 3tL7-8灰岩岩溶裂隙承压水，次为顶板砂岩孔隙裂隙淋水，据此可定为三类二亚类。本区无钻孔抽水资料，但据邻区抽水试验，二1煤层底板直接充水含水层C 3tL7-8灰岩岩溶裂隙水单位涌水量0.1480.250 l/s.m，大于0.1 l/sm，小于1.0 l/sm，且直接充水含水层与煤层之间的隔水层较稳定，断裂带导水弱，所以，据煤、泥炭地质勘查规范（DZ/T0215-2002）可定为二型。综上所述，本区二1煤矿床水文地质勘查类型应属三类二亚类二型，即以底板岩溶裂隙充水为主的水文地质条件中等的煤矿床类型。一3煤层主要充水水源为顶板C 3tL3-4灰岩岩溶裂隙承压水，次为底板L1-2灰岩和寒武系（3ch）岩溶裂隙承压水。该区没有该含水层抽水资料。根据规范和区域经验，一3煤矿床为三类一亚类三型，即以底板岩溶充水为主的水文地质条件复杂的煤矿床类型。综上所述，本区矿井水文地质条件属三类二亚类三型，底板岩溶充水为主的水文地质条件复杂的煤矿床类型。（六）矿井涌水量预算二1煤层开采至-600m水平时正常涌水量为519m3/h，最大涌水量为1038m3/h。一3煤层开采至-650m水平时正常涌水量为128m3/h，最大涌水量为160m3/h。全矿井正常涌水量647m3/h，矿井最大涌水量1198m3/h。1.2.5地温该区小于300m孔深钻孔孔底温度19.221，平均20；300600m孔深井底温度20.35，大于600m孔深井底温度为26.2。椐邻区资料，矿区恒温带深度约为55m；恒温带温度16.8。钻孔地温梯度0.973.01/100m，平均地温梯度1.74/100m，属地温正常区。1.3煤层特征1.3.1煤层顶底板岩性及煤层夹矸情况矿区开采的煤层为二1、一3煤层，其中二1煤层顶底板岩性以砂质泥岩为主，局部直接顶板为细中粒砂岩，伪顶多为泥岩、炭质泥岩，顶板力学性质属中软岩层，煤层结构简单，局部含夹矸12层，岩性主要为泥岩，一3煤层顶底板岩性主要为石灰岩，力学性质属中硬岩层煤层属。煤厚0.2811.45m，平均厚3.85m，结构简单，偶见夹矸，夹矸岩性多为泥岩，夹矸层位不稳定。1.3.2煤层1、含煤性本区含煤岩系为石炭系上统太原组、二叠系下统山西组、下石盒子组以及上统的上石盒子组。含煤地层总厚约650m。共含煤9组计31层，煤层总厚平均值14.64m，含煤系数为2.25%。二1煤层为本区主要可采煤层，全区可采；五3煤层为大部可采煤层， 一3、一5、二2属局部可采煤层，达可采厚度且目前具有工业价值的只有七2、五3、二1及一3煤层，其它煤层为局部可采但暂时不经济，或不可采甚至为炭质泥岩所代替。可采煤层总厚度10m，可采含煤系数为1.21。各煤组含煤情况见表1-3。含煤岩组煤层发育情况统计表 表1-3地层系统煤 组 （段） 常见煤层主 要 煤 层系统组名称厚 度（m）含煤层数煤层编号编号 两 极 厚/平均厚稳定性可采性 二叠系上统上石盒子组P2s九煤段58.94-63.120偶见炭质泥岩八煤段60.73-73.732八1 八2不稳定不可采七煤段106.56-112.704七1 七2 七3七4七2七20.23-1.25/0.67不稳定局部可采下统下石盒子组P1x六煤段78.06113.952六1六2六2六2不稳定不可采五煤段56.41-80.005五1五2五3五4五5五3五5五30-1.83/0.68较稳定大部可采四煤段55.00-86.985四1四2四3四4四5四3四5四3不稳定不可采三煤段53.89-76.850偶见炭质泥岩山西组P1s二煤组61.71-91.085二1 二12 二2二3二5二1二2二3二20-0.90/0.51不稳定局部可采二10.20-14.29/5.26较稳定全区可采石炭系上统太原组C3t一煤组29.29-46.978一1一2一3 一4 一5 一6 一7 一 8一1一3一5一50-1.16/0.86较稳定局部可采一30.28-1.1/0.85较稳定全区可采2、主要可采煤层 二1煤层赋存于山西组下部大占砂岩之下，距上部砂锅窑砂岩67.16m，距香炭砂岩29.16m，距下部L7灰岩约10m。全区埋深01300m，底板标高+480-840m（安庄逆断层下盘），东部主体区埋深01100m，底板标高+480-600m。全区煤厚0.2014.29m，平均厚5.26m，煤层结构简单，局部含夹矸12层，全区可采，煤厚变化存在突然增厚或变薄现象，规律不明显，多与原始沉积有关，总体属较稳定型煤层。 一3煤层赋存于太原组下部L3灰岩之下。全区埋深01360m，底板标高+480-880m（安庄逆断层下盘），主体埋深01130m，底板标高+450-650m，煤厚0.2811.45m，平均厚3.85m，无夹矸，且稳定，全区可采，多与原始沉积有关，总体属稳定煤层。1.3.3煤的化学性质及工艺性能（1）二1煤原煤灰分（Ad）为7.6137.56%，平均14.29%，介于10.01-16.00之间，据GB/T15224.1-2004（动力用煤），应属低灰煤；浮煤灰分（Adaf）为3.348.90%,平均6.01%；煤灰成份为SiO2+Al2O3，占73.05%；原煤全硫（St,d）为0.271.28%，平均0.40%；折算后的干燥基全硫St,d（基准发热量24.00/实测发热量30.77）实测干燥基全硫0.400.31，小于0.50。据GB/T15224.2-2004（动力煤中无烟煤和烟煤硫分分级），总体应属特低硫煤。原煤磷（Pd）含量为0.0040.038%，平均0.02%，介于0.0100.050之间，按MT/T562-1996标准确定，属低磷分煤。浮煤挥发分（Vdaf）为9.5211.14%，平均10.34%，介于10.00-20.00之间，据MT/T849-2000，应属低挥发分煤。由上述可知：二1煤为低灰、特低硫、低磷、低挥发分煤。（2）一3煤原煤灰分（Ad）为8.1241.46%，平均10.91，介于10.01-16.00之间，据GB/T15224.1-2004（动力用煤），应属低灰煤。浮煤灰分（Adaf）为2.546.59%,平均4.08%。煤灰成份主要为SiO2+Al2O3，占73.90%。原煤全硫（St,d）为3.115.28%，平均4.90%；折算后的干燥基全硫St,d（基准发热量24.00/实测发热量31.97）实测干燥基全硫4.903.68，大于3.00。据GB/T15224.2-2004（动力煤中无烟煤和烟煤硫分分级），总体应属高硫煤（HS）。原煤磷（Pd）为0.003%，小于0.010之间，按MT/T562-1996标准确定，属特低磷煤。挥发分(Vdaf)为8.8311.85%，平均10.10%，介于10.00-20.00之间，据MT/T849-2000，应属低挥发分煤。由上述可知：一3煤为低灰、高硫、特低磷、低挥发分煤。1.3.4煤类及其工业用途(1) 二1煤Vdaf为10.34%、G为0-1.4、Y为0mm、Hdaf为 4.16%,镜煤最大反射率为2.27%，为低灰、特低硫、低磷、低挥发分、特高热值煤、煤类为贫煤。根据其煤质特征，二1煤可作为一般动力用煤或民用煤。(2) 一3煤浮煤挥发分（Vdaf）为10.10%、胶质层厚度Y值为0mm，煤类同二1煤亦为贫煤。尽管一3煤具有低灰、特低磷、特高热值等特点，但其有害组分硫含量偏高，用途受限，但可用于烧制水泥、动力用煤或民用煤。1.3.5煤的含瓦斯性一3煤矿井本区及其附近均为低瓦斯矿井，瓦斯相对涌出量一般小于10m3/t.d，但随着开采深度的增加和开采范围的扩大，瓦斯含量有增大的趋势。矿区瓦斯鉴定结果：二1煤层瓦斯成分以CH4为主，占61.5898.57%，瓦斯含量为2.1911.30 ml/gdaf（表1-2-3）。依据瓦斯成份中CH4占80%时所对应的瓦斯含量4.5ml/g.daf作为划分标准，则本区可划分为N2CH4带(瓦斯风化带)和CH4带（沼气带）。瓦斯风化带与沼气带界线大致沿二1煤层底板标高+250m水平展布，其中，+250m水平以浅为瓦斯风化带，+250m水平以深为沼气带。 本区及邻区部分钻孔二1煤层瓦斯测试结果表 表1-4孔号煤底标高瓦斯成份 （%）瓦斯含量（ml/g.燃）CO2CH4N2CO2CH4N28604-341.121.0898.570.350.214.778703-178.861.0493.465.510.419.669304-307.980.0695.304.640.6911.308503-233.693.8893.631.350.215.118303-295.833.4885.138.520.184.311.3.6煤的自燃与煤尘根据国家安全生产洛阳矿山机械检测检验中心2011年5月出具的检验报告，二1煤自燃倾向性等级为类，属不易自燃煤层；二1煤火焰长度为10mm，抑制煤尘爆炸最低岩粉用量为60%，二1煤煤尘有爆炸危险性。一3煤煤尘无爆炸性危险，一3煤层为不易自燃煤层。第二章 井田开拓2.1井田境界及可采储量2.1.1井田境界根据采矿许可证（4100000830125）， 新丰煤矿开采二1煤层和一3煤层。一3煤层地理坐标为:北纬341906.5342016.6, 东经1125902.21130009.2；东西长约2.26km，南北宽约1.85km，面积约3.16km2，开采标高+480米至-650米，由下列15个拐点坐标连线圈定，拐点坐标详见表2-1。新丰煤矿一3煤层范围拐点坐标一览表 表2-1点号平面坐标点号地理坐标纬距X经距Y北 纬东 经13799600384065001341909.61125902.923799512384077342341906.51125951.233800160384077303341927.61125950.843800160384079654341927.61130000.253800233384079655341930.21130000.063800233384083456341930.11130014.973800917384082087341952.31130009.283800915384081758341952.21130007.993801145384080859341959.61130004.31038016153840790010342014.81125956.91138016753840725011342016.61125931.51238015903840650012342013.61125902.21338011953840650013342000.81125902.31438008883840650014341950.81125902.41538005003840650015341938.21125902.6二1煤层地理坐标为:北纬341907.7342016.6, 东经1125739.51130013.8；东西长约5.0km，南北宽约2.1km，面积5.9623km2，开采标高+450米至-600米，由下列26个拐点坐标连线圈定，拐点坐标详见表2-2。新丰煤矿二1煤层范围拐点坐标一览表 表2-2点号平面坐标点号地理坐标纬距X经距Y北 纬东 经13799570384055001341907.71125823.823799640384064002341910.41125859.133799610384068753341909.51125917.643799610384070004341909.51125922.553800025384070755341923.01125925.363800150384070936341927.41125925.973800145384076587341927.61125948.283800010384076588341922.71125948.793800000384079259341922.41125958.51038002333840796510341930.21130000.01138005003840805811341938.71130003.51238005003840832012341938.81130013.81338009173840820813341952.31130009.21438009173840816014341952.31130007.41538012473840804015342002.91130002.51638016153840790016342014.81125956.91738016753840725017342016.61125931.51838015903840650018342013.61125902.21938011873840600019342000.31125842.82038010753840568620341956.61125830.52138010103840523721341954.31125813.02238010303840500022341954.91125803.72338009603840438023341952.41125740.02438004353840438024341935.41125739.52538003653840490025341933.31125800.62637997903840490026341914.61125800.32.1.2可采储量1、估算工业指标本区为煤炭资源一般地区，二1煤和一3煤均属非炼焦用之贫煤；本区煤层倾角一般均大于25，小于45，二1煤2538，平均29；一3煤2440，只有1个为24，平均27。依据煤、泥炭地质勘查规范（DZ/T0215-2002）之规定，确定本区资源储量估算工业指标如下：（1）煤层最低可采厚度边界二1、一3煤0.7m；（2）最高灰分Ad40%；（3）最高硫分St,d3%；（4）最低发热量二1、一3煤Qnet,d17 MJ/kg。煤炭资源量估算指标（DZ/T0215-2002）表2-3 项目煤类炼焦 用煤长焰煤 不粘煤弱粘煤 贫 煤无烟煤 褐煤煤 层 厚 度 井采 倾角250.70.81.525450.60.71.4450.50.61.3露天开采1.01.5最高灰分Ad/%40最高硫分St,d/%3最低发热量Qnet，d/(MJkg-1) 17.022.115.72、矿井工业资源储量井田范围内的煤炭储量是矿井设计的基本依据，煤炭工业储量是由井田面积煤层厚度视密度/cos煤层倾角所得，其公式一般为：Zg=SM/cos其中：Zg矿井的工业储量； S井田的倾斜面积； M煤层的厚度； 视密度； 煤层倾角。则二1煤层Zg=3.16Km25.26m1.4t/mcos29 =2660万吨 一3煤层Zg=3.16Km23.85m1.45t/mcos27 =1980万吨则本矿井的工业储量为4640万吨。3、矿井各类煤柱的留设1）井筒、工业广场、水库保护煤柱工业场地占地面积，根据煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明中第十五条，工业场地占地面积指标见表2-5。本矿井井型为60万吨/年，确定工业广场占地面积为9公顷，即9万，所以工业广场的尺寸为300m300m。在计算矿井可采储量时，工业广场保护煤柱可按井田工业储量的5%留置，因此工业广场的煤柱量为：5%4640万吨=232万吨。工业场地占地面积指标 表2-5井 型（万t/a）占地面积指标（公顷/10万t）240及以上1.0120-1801.245-901.59-301.8根据本井田地质条件，矿井地面工业广场及井筒煤柱留设参数如下：覆盖层移动角=45，基岩层移动角沿走向和上山方向=72，下山方向=72-0.6=54。停采线以西王堂水库不留设防水煤柱（二1煤层），以东留设防水煤柱，由于防水煤柱与工业广场煤柱有重叠，因此在煤柱损失块段划分上将两者划归在一起，即水库、井筒及工业广场保护煤柱。王堂水库对一3煤层的开采无影响，因此一3煤层不再留设防水煤柱。2）断层煤柱根据煤矿防治水规定，新F1断层煤柱宽度按下式计算： L0.5KMm式中：K安全系数，一般取25，设计取3.5；M煤层厚度或采高，设计取二1煤层5.26m，一3煤层0.85m；P水头压力（寒武系灰岩），MPa，设计取二1煤层4.658.65MPa，一3煤层9.15MPa；kp煤的抗拉强度，取0.2MPa。经计算二1煤层L76.9104.8m，根据以上计算并考虑留有安全余地，设计对断层两侧二1煤层煤柱按80130m留取。二1煤层L17.4m，根据以上计算并考虑留有安全余地，设计对断层两侧一3煤层煤柱按50m留取。3）人为边界煤柱人为边界煤柱按20m留设。4）村庄煤柱矿区范围内枣园、张湾、陈楼不留保护煤柱，龙潭村和矿行政区需留设保护煤柱，但均在工业广场及水库保护煤柱算在一起。5）浅部露头防水煤柱二1煤层浅部留设煤层露头防水煤柱30100m。一3煤层露头下部留设30100m的防水煤柱。 4、矿井设计可采储量矿井设计可采储量为矿井工业资源储量减去各种煤柱损失储量后乘以采区回采率所得储量。二1煤层回采率按75计算，一3煤层回采率按85计算。二1煤层可采储量=（2660630.6）75%=1522.05（万吨）一3