安全工程毕业设计（论文）平煤十矿1.8Mta新井通风安全设计【】

中国矿业大学2013届本科生毕业设计 中国矿业大学毕业论文(设计)任务书学院 应用技术学院 专业年级 安全工程2009-1 学生姓名冯亚楠 任务下达日期：2013年 2 月 25 日毕业设计日期：2013 年 3 月 11 日至 2013年 6 月 1 日毕业设计题目：平煤股份十矿1.8Mt/a新井通风安全设计毕业论文（设计）专题题目：高突矿井瓦斯事故特点分析及应急救援毕业论文(设计）主要内容和要求：毕业设计由一般部分、专题和外文翻译三部分组成。一般设计部分题目为：平煤十矿1.8Mt/a新井通风安全设计。主要内容包括井田概述及地质特征，井田开拓与开采，采煤方法及采区巷道布置，矿井通风，矿井安全技术措施。专题部分题目：高突矿井瓦斯事故特点分析及应急救援设计要求：独立完成上述设计内容，方案论证，计算、分析要正确，专题要有自己的见解，结论要合理，说明书条理要清楚，论证充分，文字通顺，符合专业技术用语要求，图纸完备、正确。翻译部分题目：tudy on the Technology of the Coal Mining Safety Monitoring System翻译要求：译文字数不少于3000，语句通顺、完整，语意准确。院长签字： 指导教师签字：中国矿业大学毕业论文指导教师评阅书指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：全套图纸，加153893706成 绩： 指导教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业论文评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业论文评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业论文答辩及综合成绩答 辩 情 况提 出 问 题回 答 问 题正 确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字： 年 月 日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人： 年 月 日摘要该设计矿井包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。一般部分：平煤股份十矿180万吨新井通风与安全设计。一共分为五章内容，即矿井概述及煤田地质特征、井田开拓、采煤方法及采区巷道布置、矿井通风、矿井安全技术措施。平煤股份十矿位于河南省平顶山市境内，井田总面积31.5km2。主采煤层为戊7煤层，平均厚度3.5米。煤层平均倾角为8。井田工业储量为289.1Mt，可采储量210.5Mt。初期第一开采水平相对瓦斯涌出量1.2m3/t.d，为低瓦斯矿井，后期随着采深增加，进入二水平，煤层瓦斯涌出量都高于现值，属高突煤层。煤层有自然发火倾向，发火期4-6个月。平煤股份十矿设计生产能力为1.8Mt/a，服务年限为77.9年。矿井工作制度为“三八”制，两班半采煤，半班准备。矿井的采煤方法主要为倾向长壁综合机械化开采。矿井开拓方式为双立井两水平开拓,一水平标高-320m，二水平标高为-720m。矿井布置一个回采工作面，一个备用工作面，两个掘进工作面，年生产能力为1.8Mt/a。工作面长度为225 m。运输大巷及主运输石门采用胶带运煤，大巷及主石门辅助运输采用电机车运输材料和矸石。矿井通风方式为中央并列式，全矿总需风量容易时期为3647m3/min，困难时期为4441 m3/min。通风容易时期等级孔为3.03 m2，困难时期为2.56m2。主要通风机为2K60NO24矿用轴流式通风机.24型，转速n=600rpmin。矿井安全技术措施为工作面采空区防火灌浆措施。专题部分：高突矿井瓦斯事故特点分析及应急救援煤矿瓦斯事故是矿井五大灾害之一，事故发生导致的破坏性是非常严重的。煤矿瓦斯事故是长期制约煤矿安全生产的重大隐患之一。中国是世界上煤与瓦斯突出灾害最严重的国家之一，突出总次数占世界各国总突出次数的三分之一以上。以平煤股份十矿大小突出五十余次为例，对高突矿井瓦斯突出及其他瓦斯事故的特点进行分析和研究，并对瓦斯事故及应急救援进行分析研究。关键词： 高地应力 突出煤层 应急救援 创伤急救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. 中国矿业大学2013届本科生毕业设计 第 67 页目 录第一章 矿区概述及井田地质特征11.1矿井概述11.2井田地质特征31.3煤层特征及煤质7第二章 井田开拓122.1井田境界及可采储量122.2井田开拓172.3大巷运输设备选择352.4矿井提升35第三章 采煤方法及采区巷道布置383.1煤层地质特征383.2采区巷道布置及生产系统383.3采煤方法45第四章 矿井通风544.1矿井通风系统选择544.2采区通风574.3掘进通风594.4矿井所需风量664.5矿井通风阻力704.6矿井主要通风机选型754.7矿井通风费用概算824.8防止特殊灾害的安全措施84第五章 矿井安全技术措施865.1矿井安全技术概况865.2矿井火灾86专题部分高突矿井瓦斯事故特点分析及应急救援100翻译部分 中文译文120 英文翻译125参考文献130致谢131第一章 矿区概述及井田地质特征1.1矿井概述1.1.1矿井地理地形和交通1 地理位置平顶山煤田位于河南省中西南部，分布于平顶山宝丰、襄城县、叶县、郏县、鲁山县境内，平顶山煤田有平顶山矿区和韩梁矿区组成的。平顶山矿区东起沙河、汝河交汇地带附近，南至湛河北岸、西至红石山、北至汝河，东西走向长达38公里，南北宽约1020公里，含煤面积550平方公里。韩梁矿区位于平顶山西部，位于宝丰、鲁山县境内，走向长约18公里，宽约4公里，含煤面积80平方公里。2 地形特点平顶山煤田属华北地层区豫西分区渑池确山小区，地处汝河以南，沙河之北的伏牛山余脉低山丘陵地带，地势西北高东南低。自西向东红石山、龙山庙、擂鼓山、落凫山、平顶山、马棚山、焦赞山绵延不断，山脉呈北西走向，组成分区的地表分水岭。海拔高度一般在400600米之间。图1-1平煤十矿交通位置图3 交通条件矿区有专用铁路与国铁京广线、焦支线相连接，国铁京广线、焦支线分别通过矿区东部和西部，孟庙铁路线通过平顶山市与京广线、焦支线相连接；东距京广线孟庙火车站70km，西距焦支线宝丰火车站28km。矿区专用铁路线与孟宝线平顶山东站相接。公路以平顶山市为枢纽，有柏油公路通向附近各县市，东与四通八达的许南公路相连，交通便利。平煤股份十矿位于河南省平顶山市区东部，程平路何庄北，西距平顶山市区中心约6km，南距平顶山东站5km，如图1-1所示。1.1.2矿区气候条件 根据平顶山历年的气象资料，本区属暖温带大陆性半干燥季风气候，四季分明，春多风干燥，夏季炎热多雨，秋晴和日照足，冬寒冷少雪。年平均降雨量794.6mm，年最大降雨量为1323,6mm(1964年)，最小降雨量为373.9 mm（1966年），雨季一般集中在79月份。历年雨水蒸发量为2269.2mm，年最大蒸发量2825mm，蒸发量大于降雨量。年平均气温为15，最高气温42.6（1968.7.18），最低气温-18.8（1955.1.30）。常年风向多为北西和北东，以北西风的风速最大，为24m/s；无霜期大致190-220天，最大积雪厚度为16cm，冻土最深22cm降雨量为1323.6mm（1964），最小降雨量为373.9mm（1966），雨季一般集中在79月份。历年平均蒸发量为2269.2mm，年最大蒸发量2825mm，蒸发量大于降雨量。年平均气温为15，最高气温42.6（1968.7.18），最低气温-18.8（1955.1.30）。常年风向多为北西和北东，以北西风的风速最大，为24m/s；无霜期大致190-220天，最大积雪厚度为16cm，冻土最深22cm。 1.1.3矿区水文本区属于淮河上游水系。矿区地表水系不发达，沙河、汝河流经矿区的南部和北部边缘，沙河距矿区最近3.2km，最大洪峰流量3300m3/s，旱季流量0.8m3/s；汝河流经煤系之上，最大流量3000m3/s，旱季流量0.28m3/s。湛河在煤田南部自西向东流过。湛河宽50m左右，流量0.087.8m3/S；沙河宽150250m，流量0.85120m3/S。河上游为白龟山水库。井田范围发育着冲沟和季节性小溪，多数沟宽1520m，平时为干沟。井田东南部地势平坦，泄水条件不好，易积水形成小面积内涝洼地。比较大的月台河发源于尹充村冲沟，从井田中部流过，属间歇性小河。该河受大气降水补给，冬季河床干涸断流，雨季呈涓涓细水，大雨时山洪暴发，经冲沟汇入河中，汛期历史最高洪水位可达92m，最大洪峰流量8000m3/h。1.1.4矿区供给1 水源条件矿区距市区较近，矿区西南有白龟山水库，水源充足，可实现集中供水。再者地下水有寒武系灰岩含水层，太原组下段灰岩含水层，处理后均可作为矿井生产、生活用水。2 电源条件矿区电源主要来自平顶山市电业局所辖的贾庄、肖营和孙岭变电站的110Kv和35Kv系统以及平煤集团公司所辖的谢庄110Kv变电站、月台35Kv变电站、焦庄35kv站。3 通信矿区己形成自动通信网络，各矿与平煤集团公司以及对外联系十分方便。通信系统包括行政管理电话、生产调度电话和井下泄露移动通信工程。电话电缆选用HUYVA20型，电话机选用本安电话机HAK-1型。4 供应情况平顶山是我国新兴的煤炭工业基地之一，主要工业有炼焦、机械、化肥、电力、纺织等，农产有小麦、豆类、玉米、烟草、棉花等。劳动力资源较充足。本矿井建设期间，所需要建设材料，除钢材、木材和部分水泥需由国家计划供应外，其它砖、石、砂等土产材料，均由当地供应，均能满足建设需要。1.2井田地质特征1.2.1井田地形概述十矿井田位于平顶山煤田东部，平顶山市东北部平顶山、马棚山之间的山口以南的开阔山前冲积平原上。井田的东南部为开阔的冲积洪积平原，西北部为砂岩组成的山岭，山脊平缓，山坡陡峭，约为30，向南逐步过渡到平原。地势是西北高，东南低。西北部有平顶山，北部为马棚山，山的相对标高为360m460m，平原一般+80+100m。井田最高峰马棚山海拔462.7m。本井田地质勘探工作始于1953年9月，先后由中南地质局401勘探队、河南省地质局、中南煤炭工业管理局煤田地质125勘探队、126勘探队、河南省地质局五队、平顶山矿务局地质处勘探队、煤炭部129勘探队等七个单位，在该井田内进行了地质勘探工作，共施工钻孔142个，钻探进尺80700.6米。1.2.2井田煤系地层概述十矿井田内地层层序自下而上为：寒武纪张夏组、固山组；石炭系太原组；二叠系山西组；第三、四系。明显的从海相沉积通过海陆交互相沉积，逐渐变为陆向沉积。 地层未受区域变质和岩浆活动影响。其中石炭系太原组、二叠系山西组、石盒子组为含煤地层，含煤地层总厚度近800m。地层由老到新为：1 寒武系上统崮山组（3g）本组地层为煤系沉积基底。岩性为灰深灰色厚层状白云质灰岩，具不明显的细鲵状结构。上界是本溪组铝土质泥岩底面，钻孔揭露厚度大于50m。2 石炭系上统太原组（C3t）井田缺失下石炭统，中上石炭统也发育不全。太原组下以 底部灰岩底面与本溪组分界，上以顶部灰岩顶面或己煤底板砂岩底面与山西组分界，呈整和接触。厚4780m，平均66.28m，由煤层、灰岩、砂质泥岩及砂岩组成。含庚组煤67层，多以灰岩为顶板，煤层较薄，层位稳定，基本不可采。3 二叠系下统山西组（P1s）上以砂锅窑砂岩底面与下石盒子组分界，山西组与下伏太原组地层连续沉积，整和接触，厚80119m，平均93.70m，为石炭二叠系含煤层段。由深灰到黑色粉砂岩和泥岩、砂质泥岩及细中粗石英砂岩和煤层等组成。含煤14层。本井田范围内己15、己16-17煤层较稳定，为十二矿主要可采煤层；上部不含煤。4 二叠系下统石盒子组 (P1x)上以丙组煤顶板砂岩底面即田家沟砂岩与上石盒子组分界，下以砂锅窑砂岩底面与山西组分界，整和接触，厚358m左右，依据岩性组合及含煤特征分为三、四、五煤段。（1）三煤段（戊组）：厚约121160m，平均142.11m。本段底界为砂锅窑砂岩，一般为15m左右。（2）四煤段（丁组）：厚1694m，平均75.23m，含煤39层，以丁6为本区主要可采煤层，丁5局部可采，划归一矿开采。（3）五煤段（丙组）：厚70.5110.5m，平均91.33m，含煤25层，其中丙3稳定。只能小规模开采。5 二叠系上统石盒子组 (P2x)下起田家沟砂岩底界，上至平顶山砂岩底界。该组厚246370m，平均352m左右，由浅灰色中、细粒砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩及薄煤组成。含煤属不可采之列。6 二叠系上统石千峰组（P2sh）本组在井田北部平顶山、马棚山一带出露于山脊，大面积遭受剥蚀，厚度360462m，其下部为灰白色，浅肉红色巨厚层不等粒长石石英砂岩即平顶山砂岩，厚120m左右；中部有紫红色砂岩夹紫红色泥岩120160m，上部为紫红色厚层状中粗粒砂岩具暗红色铁质斑点，厚120余米，无煤层沉积。与下伏地层呈整和接触。7 第四系（Q）除北部山梁有基岩裸露外，第四系松散沉积物遍布井田，与下伏地层呈不整和接触。厚度0150余m，北薄南厚。由暗黄色、棕黄色粘土、砂质粘土、含砂质粘土及砾石组成。顶部为耕植土壤。 图1-2戊组煤地质综合柱状图1.2.3井田地质构造及特征1 地质构造十矿井田位于平顶山煤田东段，主体构造为一枢纽向北西倾伏的宽缓向斜构造-李口向斜。十矿矿区的主体构造为一宽缓的复式向斜，即李口向斜，并伴生着一些一级的背斜和向斜。十矿位于李口向斜南翼，处于、二级构造郭庄背斜和牛庄向斜上。2 主要断层特征矿井田位于李口向斜南西翼中东段，主体构造为向北东倾斜的单斜。（1）褶曲A 郭庄背斜：位于郭庄一线，在地表不显现，轴向与牛庄向斜平行，但收敛与展开方向与牛庄向斜相反，即背斜西北端呈封闭收敛，东南展开；背斜北翼即李口向斜南翼，向西消失于一矿28勘探线附近，东延纵贯十二矿，延伸长度6km以上，该背斜轴北距李口向斜轴3.0km。走向300310，与李口向斜基本平行，两翼不对称，南西翼倾角58，北东翼倾角527，在-320m标高附近倾角最大，轴部稍缓。背斜南东端扬起，北西端倾伏，倾伏角46，脊斜轴稍有起伏，呈鼻状构造。丁、戊组煤层同产状，己组煤层波状起伏，在轴部常产生小褶皱。在背斜西北端被郭庄逆断层切断，断层与褶曲轴交角1020。由于背斜倾伏端和扬起端相对推移，背斜轴线产生了“S”型弯曲。B 牛庄向斜：位于牛庄东工人镇一线，规模与郭庄背斜近似，两轴间距0.50.6Km，褶曲轴面平行，两翼对称，北东翼倾角58，南西翼倾角510。轴部宽缓，南东端仰起，北西端倾伏，倾伏角4，略显起伏，呈箕形构造。牛庄向斜北西段倾伏端在牛庄逆断层南西盘，断层走向与向斜轴交角1015。向斜南东扬起端向斜轴可能被F2逆断层切断，断褶交角1030。向斜倾伏端和扬起端相对推移，轴线产生“S”型弯曲。（2）断层（见表）F2逆断层：位于井田东部牛庄向斜扬起端南侧，系钻孔所见的推断断层。断层走向270300，倾向北东，推断落差30m，所见长度1.5km左右，且具有分支断层。在断层前缘有与断层走向垂直的近南北向若干个小褶曲。断层向西，在相应部位有落差8m左右的正断层存在，这应是其伴生断层。表1-1 主要断层名称构造位置产状落差延展长度控制程度走向倾向倾角赵庄逆断层井田南部风化带附近305330NE20703302500查明F2逆断层井田西南风化带北侧270300N2301500查明1.2.4矿井水文地质特征 1 井田含水层与隔水层及水质井田有灰岩岩溶裂隙含水层、砂岩裂隙含水层和松散岩类孔隙含水层。隔水层有泥岩、砂质泥岩、粘土岩和松散岩类粘土。A 寒武系中上统灰岩岩溶裂隙含水层与隔水层上统崮山组白云质灰岩，平均厚68m，溶洞裂隙发育程度低，含水性较弱，单位涌水量0.00072.27L/s.m。渗透系数0.0009m/d，水质类型HCO3-CaNa、HCO3-CaMg，HCO3-Ca。中统张夏组鲕状灰岩，厚56124m，裂隙溶洞发育，含水性强，单位涌水量0.0027948L/s.m。寒武系下统馒头组和中统毛庄组巨厚的泥岩、泥灰岩、砂质泥岩为隔水层，阻隔了与下伏辛集组石英砂岩和震旦系石英岩含水层的水力联系。B 石炭系太原组灰岩岩溶裂隙含水层组与隔水层本溪组、太原组平行不整合于寒武系崮山组灰岩古风化壳上，本溪组铝土质泥岩隔水层厚度小而不均，难于阻隔上下含水层水力联系。太原组灰岩七层，总厚41.Om，上部灰岩段含水层厚16.8m，上距已17煤层10m左右。钻孔单位涌水量0.005318.0081L/s.m，渗透系数0.016863.13m/d，区域资料表明岩溶发育标高一般在-180m以上，局部在-440m深处也有岩溶现象。L2灰岩含水丰富；L4灰岩含水层夹于中部砂泥岩隔水层中，厚度小且不稳定，多为透镜体，岩溶发育程度差，含水性差。中部砂泥岩段厚24m，阻隔上、下灰岩段的水力联系。下部灰岩段含水层包括两层灰岩，厚19.8m，单位涌水量0.00003512.842L/s.m，渗透系数0.00013829.761m/d。一矿、二矿、七矿、八矿井下钻孔揭露最大出水量达237.8m3/h。 目前井田范围内水位降至-159m以下。 C 戊组煤层顶板砂岩含水组与隔水层 从下石盒子组戊组顶板到丁组底板，其间主要有戊组老顶砂岩含水层(即D煤底板砂岩)和丁煤底板砂岩含水层，总厚20m左右。各厚10m左右，中间被厚近20m的原D煤段砂泥岩隔水层分开。含水组单位涌水量0.01110.0119L/s.m，渗透系数0.0520.054m/d。由于厚度小，含水性差，属弱含水层。含水层隐伏露头接受第四系底砾石含水层补给。 D 石千峰组砂岩裂隙含水层位于煤系地层顶部，在井田分水岭一带出露。平顶山砂岩厚120m左右，石千峰红色砂岩厚240350m，浅部风化裂隙发育，岩石较破碎，直接接受降水补给，含水性较强。李口向斜轴部26-17钻孔成自流井，现作矿泉水。 E 第四系底部砾石含水层 第四系底部砾石层厚010m，由北而南变厚，覆盖于基岩上，岩性为砾石夹粘土，属坡积、洪积物，砾石层之上为含钙质结核粘土隔水层。2 井田水文地质类型属中等型水文地质条件矿井。1.2.5矿井涌水量经精查补充勘探资料计算并参照相邻矿井实际涌水量资料，根据补充地质报告审查意见；本矿井涌水量不大。1.3煤层特征及煤质1.3.1可采煤层特征井田含煤地层有石炭系上统太原组、二迭系下统山西组、下石盒子组和上统上石盒子组。含煤岩系总厚度800m左右，含煤44层，煤层总厚度30.7242.21m，含煤系数3.44.7%。自上而下为甲，乙、丙、丁、戊、己、庚七个煤组。井田甲、乙、丙煤组无工业开采价值。甲1、乙2、丙3零星达到可采厚度，属高灰高硫劣质煤，由于埋藏浅，只有小窑开采。最下部庚组煤薄，仅庚20局部可采，且为高硫煤。丁、己煤组根据公司规划由相邻的一矿、八矿开采，在这里不再描述。戊煤组：属二叠系下石盒子组，上距丁组煤6080m，下距己煤组160180m。包括戊7、戊9、戊10、戊11、戊12、戊13，可采煤层为戊7、戊9-10。可采戊组煤层上距丁6煤层90m左右，戊7煤层由东南向西北逐渐变薄，绝大多数厚度在1.855.48m之间，仅在西北隅煤厚小于0.8m，为戊7煤层不可采区。戊9-10煤层是主要的开采煤层，煤厚在1.254.07m之间，一般煤厚为3.2m左右，与戊7煤相似，由东南向西北逐渐变薄。戊11煤层仅西南角局部可采，煤厚1.31.7m，因本煤层富含夹矸，煤质欠佳，沉积不稳定，为非主采煤层。戊7与戊9之间有两层夹矸，厚48m，夹矸间有一煤线（0.10.2m），戊7与戊10中间含一层夹矸，夹矸厚度多在00.3m左右，仅个别地方达0.5m。戊10与戊11间砂岩沉积不稳定在17m之间，戊7直接顶为致密泥岩，水平层理发育，厚5.40m，向上为17.94m的砂质泥岩，再向上为灰绿色细砂岩，厚约20.95m，戊11底板为灰色砂质泥岩偶夹透镜状砂岩，含菱铁矿薄层及结核。表1-2 可采煤层特征表煤层名称煤层厚度（m）倾角（）稳定性硬度夹矸厚（m）容重（t/m3）顶板岩性底板岩性戊71.855.483.5013稳定中硬01.36泥岩，砂质泥岩，砂岩灰色泥岩，砂质泥岩戊9-101.254.073.2013稳定中硬00.71.36泥岩，砂质泥岩，细砂岩灰色粒土泥岩1.3.2煤层围岩性质煤层顶底板岩由为砂岩、粉砂岩、砂质泥岩及泥岩互层组合，煤组煤层直接顶板大多数为砂质泥岩或泥岩，老顶一般为砂岩，少有伪顶，伪顶岩性为炭质泥岩。各煤层均以砂质泥岩及泥岩为直接底板，靠东部个别煤层直接底板有粉砂岩及砂岩。除己15煤层底板遇水膨胀外，其它煤层底板一般不底鼓，易管理。据钻空岩芯物理力学试验结果表明，其砂岩的抗压强度平均5749.7104Pa、粉砂岩为4704104Pa、砂质泥岩为3941.6104Pa及泥岩为4385.5104Pa，各类岩石抗压强度平均2940104Pa，属中等稳定顶板范畴。1.3.3 煤层特征1 煤质戊组煤各分层特征：戊7为硬质块状半暗半亮煤，厚1.855.48m，平均3.5m，灰份21.7232.91%，挥发份30.5935.65%，胶质层厚度为28.938mm属肥煤。戊9-10厚1.254.07m一般为3.2m，煤层顶底有0.7m左右块状硬煤，中间为软煤，其灰份16.8829.94%，挥发份26.2135.01%，胶质厚度2139mm。戊11厚度不稳，本井田范围内大多不可采，该层复杂含薄层夹矸多。灰份3438%，挥发份32%，胶质厚20mm。2 煤的类别牌号本区煤质稳定，根据井田内各煤层挥发份、粘结指数、胶质层最大厚度，结合中国煤炭分类国家标准（GB575286）对照中国煤炭分类简表：井田可采煤层煤类为气煤、1/3焦煤、肥煤和焦煤、可供动力用和炼焦用煤。戊7煤层为富灰、1/3焦煤、肥煤，戊9-10煤层为中灰、1/3焦煤，其共同为低硫、磷，具中等发热量、极难选的煤类，宜作动力用煤。其煤质分析见表1-3。表1-3 煤质特征表煤层名称灰分（%）挥发分（%）水分（%）S（%）发热量（KJ/kg）工 业牌 号戊727.1134.401.170.3424.23FM1/3JM戊9-1025.0633.971.160.3426.861/3JM3 戊组煤（戊7、戊9-10）的物理特征主要以半暗型煤，其次为半亮型煤。黑色，条痕为棕黑色，弱玻璃光泽，以暗煤、亮煤为主，镜煤和丝炭含量很少，一般呈透镜状和线理状结构、层状结构。据筛分试验结果表明，原煤自然粒度粉煤占45.76%，视密度1.45 t/m3。散煤视密度0.88t/m3，硬度为2。经火焰试验认为其易燃、长焰、烟浓、体积膨胀，焦渣疏松。煤中有机显微组分占69-87%，无机显微组分13-31%，在有机显微组分中镜质组含量54-85%，灰-灰白色以基质镜质体为主，少量均质镜质体和结构镜质体，惰性组含量为12.43%，白色-亮黄白色的粗粒体和丝质体，常见半丝质体，稳定组含量3-9%，深灰色小孢子体、角质体、栓质体及树脂体等。无机显微组分中主要有粘土类、黄铁矿、方解石等。石英和粘土矿物多为基质镜质体和粗粒体所胶结，属原生矿物质。方解石和黄铁矿呈脉状分布在裂隙中，应属原生矿物质。4 戊组煤（戊7、戊9-10）的化学特征1）戊7煤层：原煤灰分产率26.95%，属中灰煤，经洗选煤的灰分产率下降2-3倍，浮煤的灰分产率10.88%。2）戊9煤层：原煤灰分产率16.96%，属低中灰煤，经洗选煤质明显提高，灰分产率9.02%。3）戊10煤层：原煤灰分产率27.35%，属中灰煤，经洗选煤质大有提高，灰分产率9.43%。根据本矿的煤质情况及当地市场的需求，本矿生产的原煤和经加工的块煤主要用于电厂、热电厂和分散客户，可主要作为电力、船舶、锅炉用煤及其他工业用煤，另外还可作为良好的炼焦用煤。5 煤的容重经过化验分析得出戊煤为1.36t/m3。硬度中硬,普氏硬度为23。6 瓦斯本井田在勘探阶段，马棚山及高皇庙矿区共采了19个钻孔瓦斯样，其中马棚山矿区14个，高皇庙矿区5个。从钻孔分析看，瓦斯含量甚低，沼气含量一般在0.230.68ml/g，最高为1.46ml/g。二氧化碳含量一般0.010.04ml/g，最高0.07ml/g。 A 煤层瓦斯压力和瓦斯含量前期在井田地面布置了十几个测试瓦斯压力钻孔，比较成功的有7个钻孔，测试结果：第一开采水平戊9-10煤层标高-307.5m，垂深495m，瓦斯压力13个大气压。在相应地点取煤样做吸附试验戊9-10煤层瓦斯含量值为7.77m3/t；戊9-10垂深508m，瓦斯含量值8.10m3/t等。 B 煤层瓦斯预测根据防治煤与瓦斯突出细则第22条，预测煤层突出危险性中的单项指标为煤层瓦斯压力P0.6Mpa时为具有突出危险煤层。第一水平，戊7及戊9-10煤层实测瓦斯压力均小于单项指标值。区内各主要可采煤层CH4平均含量为0.0390.124cm3/g可燃质；CO2各煤层平均含量为0.3460.503cm3/g可燃质。各主要可采煤层瓦斯自然成分以N2为主占64.9177.24；CO2次之，19.2833.62。CH4含量仅占3.389.11。全矿井相对瓦斯涌出量为1.0m3/t.d，绝对瓦斯涌出量为3.92m3/min，根据2001版煤矿安全规程因系钻孔采样，测定结果低于实际瓦斯含量，参考邻区一、二、三、四、八矿瓦斯资料，设计矿井时第一开采水平在勘探开采初期为低瓦斯煤层。随着采深增加，第二开采水平2006年瓦斯等级鉴定结果为：绝对涌出量为128.92m/min,相对涌出量为20.7m/t，第二开采水平为高瓦斯煤层。本设计矿井是新建矿井只考虑第一开采水平，所以一水平按照低瓦斯矿井设计。7 煤尘及其爆炸性根据勘探资料，本矿井各煤层煤尘爆炸指数为3348.3，戊组煤37.538.1，属存在煤尘爆炸危险的煤层。1997年平煤(集团)公司通风管理中心实验室，对各主要可采煤层煤尘爆炸性鉴定结果，仍为存在煤尘爆炸性危险的煤层。8 煤的自燃性根据近十年(19881997年)内邻矿发火次数统计，计算出百万吨发火率为0.092，煤层自燃发火期戊组煤46个月。主要可采煤层自燃倾向等级为易自燃煤层。所以设计中应该提高采掘速度，合理安排回采与掘进之间的关系，尽量减少煤巷空闲情况的出现，采空区要求封闭严实，以防止余煤的自燃。1.3.4地温和地压1 地温本次统计补勘钻孔29个，对深部18个孔进行了测温，测温数据可靠。根据中科院地质所与集团公司对平顶山矿区进行的地温分析，确定矿区恒温带深度在25m左右，温度17.2。根据十矿井由内的测温孔资料分析，十矿井田恒温带深度2530m，温度17.1 。 钻孔测温数据的校正井田内的测温钻孔为简易测温孔，采用中性点法校正测温孔的岩石温度，中性点采用经验法求得，中性点的深度为钻孔深度的0.60.66倍，温度为实测温度。孔底的原始温度为实测温度加1.2。 戊10煤层底板地温状况 根据钻孔测温资料和井下巷道测温资料分析，戊10煤层底板的温度为25.844.3，地温趋势为自南向北随深度增加而相应升高，煤层等温线与煤层底板等高线的展布趋势基本一致，戊10煤层底板标高约-600m以浅至-350m为一级高温区(3137)，约-600m以下深度为二级高温区(37)。 影响井田地温的原因平顶山煤田为一地垒构造，中间的基岩相对抬升，四周被高角度正断层切割后下降，被高热阻的第四系冲积层覆盖，大地热流相对集中于中间的基岩，形成典型的基底抬高型地热异常区。平顶山矿区的地温梯度平均在3.23.5/1OOm，十矿井田正处于平顶山矿区主体构造李口向斜南翼，马棚山位于井田中部，马棚山南北两侧均覆盖有第四系冲积层，南侧较厚，北测较薄。因此，井田地温受李口向斜大地热流侧向作用和南北两侧的冲积层的热阻大、大地热流相对集中两种因素的影响。 2 地压 地压与开采深度有关。根据临矿实测，埋深超过600m，顶板压力加大、底鼓强、巷道变形快、维护周期短。地压与构造部位有关，即边界条件变化大的部位地压大， 地压是客观存在，其防治方法第一是埋深超过600m不能跳采，第二是地质条件变化大部位加强支护。根据资料数据可知由于矿井开采深度大，温度过高，所以应在深部开采时应采取相应的降温措施。第二章 井田开拓2.1井田境界及可采储量2.1.1井田境界在煤田划分为井田时，要保证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开发。煤田范围划分为井田的原则有：1 要充分利用自然条件划分，在可能的条件下，应尽量利用地形、地物、地质构造、水文地质以及煤层特征等自然条件，以减少煤柱损失，提高资源采出率，充分保护地面设施；2 要有与矿区开发强度相适应的井田范围，要保证井田范围与矿井生产能力相适应，有足够的储量和服务年限及合理的尺寸；3 照顾全局，处理好与临矿的关系；4 直线原则，井田的划分应尽量采用直线或折线，有利于矿井的设计和生产管理工作的开展。根据以上划分原则，以及考虑到平顶山矿区地质构造强度中等，本井田在能满足生产开发强度的前提条件下，主要考虑了自然条件原因，将十矿四周境界定为：南以各煤层露头为界；北至李口向斜轴部，以戊煤组-800m底板等高线分界；标高西以26勘探线与一、二矿相邻；东以20勘探线与八矿为界。2.1.2井田赋存特征: 根据以上划分本井田东西走向长4.8km；南北倾斜宽6.56km；水平含煤面积约为31.5km2。2.1.3储量计算基础(1)根据十矿井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算；(2)依据煤炭资源地质勘探规范关于化工、动力用煤的标准：计算能利用储量的煤层最低可采厚度为0.8m，原煤灰分不大于40%。计算暂不能利用储量的煤层厚度为0.70.8m；(3)依据国务院过函（1998）5号文关于酸雨控制区及二氧化硫污染控制区有关问题的批复内容要求：禁止新建煤层含硫份大于3%的矿井。硫份大于3%的煤层储量列入平衡表外的储量；(4)储量计算厚度：夹石厚度不大于0.05m时，与煤分层合并计算，复杂结构煤层的夹石总厚度不超过每分层厚度的50%时，以各煤分层总厚度作为储量计算厚度；(5)井田内主要煤层稳定，厚度变化不大，煤层产状平缓，勘探工程分布比较均匀，采用地质块段的算术平均法；(6)煤层容重：戊组煤的平均容重，1.36t/m3。图2-1 井田赋存状况示意图2.1.4煤层可采厚度区内赋含煤层数目较多, 在目前的经济技术条件下,除戊7，戊9-10煤外其他煤层均无开采价值, 戊7 , 戊9-10煤层厚度均匀. 戊7煤可采厚度均为3.5 m, 戊9-10 煤可采厚度均为3.2 m。2.1.5井工业储量计算工业储量按下式计算： Zg=SMr/cos （2.1） = SM11/cos+ SM22/cos =31.53.51.36/cos831.53.21.36/cos8 = 289.13Mt 式中： Zg工业储量,t； S井田面积, m2； M1戊7煤层平均厚度，3.5m； M2戊9-10煤层平均厚度，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； 煤层平均倾角，8；2.1.6矿井可采储量 1计算可采储量时，必须要考虑以下储量损失（1）工业广场保安煤柱；（2）井田境界煤柱损失；（3）采煤方法所产生煤柱损失和断层煤柱损失；（4）建筑物、河流、铁路等压煤损失；（5）其它各种损失。 2 矿井各种煤柱损失量计算：（1）本矿井开采时，由于村庄稀疏且规模较小，开采初期时无影响，在后期开采时宜采用搬迁解决；井田内无铁路河流影响。因此煤柱损失只需考虑工业广场保安煤柱损失、断层煤柱损失、井筒保护煤柱损失、大巷保护煤柱损失及井田边界煤柱损失。（2）工业广场保安煤柱设计：本矿井设计年生产能力为180万t/a，按煤矿设计工业规范，见表2-1。表2-1 工业场地占地指标井型（万吨/年）占地面积指标（公顷/10万吨）240以上1.01201801.245901.59301.8本设计工业广场占地面积应取21.6公顷，长、宽分别为540m、400m；工业广场按级保护留围护带宽度为15m。基岩上山移动角为70；基岩下山移动角为72；表土层移动角为45；基岩走向移动角为70。则按垂直剖面法计算工业广场压煤见图2-2所示工业广场保护煤柱通过投影出梯形面积求得：Q工业广场=(900+1060)*870/2*3.4*1.36/cos8=492.8万吨（3）其它煤柱留设：本矿井断层不多，且落差不大，又位于井田南部风化带北侧且基本平行，所以只留设断层北侧50m保护煤柱也作为井田南部边界；井田东、西部各留边界煤柱50m；北部以李口向斜轴为边界留边界煤柱50m；风井设在工业场地内，与工业场地保护煤柱重合，损失不再计算。 利用求积法结合算术平均法计算得出其它煤柱总量为2106.4万t。（4）柱留设总量为492.8+2106.42599.7万t。图2-2 工业广场煤柱设计 3井可采储量计算;矿井的可采储量计算公式为： Zk=(Zc-P)C (2.2) =（28913-2599.7）0.8 =21050.6式中： Zk 矿井可采储量，万t； Zc矿井工业储量，28913万t； P永久煤柱损失，2599.7万t； C采区采出率，按设计规程规定本区内煤层属于中厚煤层，取0.8。计算得出本矿井的可采储量为：21050.6万t。2.1.7矿井生产能力和服务年限 1 矿井工作制度确定根据煤炭工业设计规范规定矿井年工作日定为330天。矿井日净提升时间确定为14小时。由于本矿井采用了联合集中布置，且煤层埋深较大，因此大部分巷道布置在岩石中，为了减少提升人员时间，增加副井的提矸时间；以及采区走向较长导致个人上下班时间较长，生产设备先进，工人劳动强度低等因素，设计认为采用“三八”工作制，其中二班半采煤，半班准备，每班工作8小时最为合理。 2 井设计生产能力及服务年限确定依据:煤炭工业矿井设计规范第2.2.1条规定：矿井设计生产能力应根据资源条件、开采条件、技术装备、经济效益及国家对煤炭的需求等因素，经多方案比较或系统优化后确定。矿区规模可依据以下条件确定：(1)资源情况：煤田地质条件简单，储量丰富，应加大矿区规模，建设大型矿井。煤田地质条件复杂，储量有限，则不能将矿区规模定得太大；(2)开发条件：包括矿区所处地理位置（是否靠近老矿区及大城市），交通（铁路、公路、水运），用户，供电，供水，建筑材料及劳动力来源等。条件好者，应加大开发强度和矿区规模;否则应缩小规模；(3)国家需求：对国家煤炭需求量（包括煤中煤质、产量等）的预测是确定矿区规模的一个重要依据；(4)投资效果：投资少、工期短、生产成本低、效率高、投资回收期短的应加大矿区规模，反之则缩小规模。 3 矿井设计生产能力的确定:本矿井的生产能力主要考虑了以下几点：（1）生产强度与地质条件的符合，本矿井地质构造简单，储量丰富，煤层赋存稳定，倾角不大，煤层属于中厚煤层，变化不大；（2）矿井生产能力与工业储量符合煤炭工业设计规范要求；（3）当地煤炭市场需求情况，目前煤炭市场很好，本矿井的煤质属于市场紧缺煤种；（4）开采条件较简单，技术装备先进，且地处中原交通运输便利。鉴于以上因素，宜建大型矿井。故确定本矿井的年设计生产能力为180万t/a。根据煤炭工业设计规范矿井服务年限中规定。表2-2 我国各类井型的矿井和第一水平设计服务年限矿井设计生产能力（Mt/a）矿井设计服务年限（a）第一开采水平设计服务年限（年）煤层倾角250煤层