临矿集团古城煤矿180万吨新井通风安全设计

第 1 页 共 168 页 本 科 生 毕 业 论 文 姓 名 学 号 学 院 应用技术学院 专 业 安全工程 论文题目 临矿集团古城煤矿 180万吨新井通风安全设计 专 题 冲击地压防治综述及实践 第 2 页 共 168 页 毕业论文任务书 学院 应用技术学院 专业年级 安全 05 1 学生姓名郑东波 任 务 下 达 日 期 2008 年 12 月 8 日 毕业设计日期 2009 年 3 月 8 日至 2009 年 6 月 9 日 毕业论文题目 临矿集团古城煤矿 180 万吨新井通风安全设计 毕业论文专题题目 冲击地压防治综述及实践 毕业论文主要内容和要求 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古城煤矿 180 万 t 新井通风系统设计 主要内容包括 井田开拓 带区巷道布置 采煤方法及工艺 矿井通风设计 矿井安全技术措 施设计 选择井下防尘工程设计 部分 专题部分题目为矿井冲击地压治理现状分析 对我国矿井冲击地压技术及 材料应用现状方面进行分析 分析目前我国矿井冲击地压工作存在的问题 提 出冲击地压技术发展新方向 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 第 3 页 共 168 页 翻译部分题目 Spontaneous combustion of coal 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 第 4 页 共 168 页 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 成 绩 指导教师签字 年 月 日 第 5 页 共 168 页 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 第 6 页 共 168 页 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 第 7 页 共 168 页 年 月 日 第 8 页 共 168 页 毕业论文答辩及综合成绩 答 辩 情 况 回 答 问 题 提 出 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 第 9 页 共 168 页 摘 要 本设计包括三部分 一般部分 专题部分 翻译部分 一般部分为临沂矿业集团古城煤矿 180 万吨新井通风安全设计 共分五章 矿井概述及井田地质特征 井田开拓 采煤方法及帯区巷道布置 矿井通风 矿井安全技术措施 山 东 东 山 矿 业 有 限 责 任 公 司 古 城 煤 矿 位 于 兖 州 市 东 北 郊 距 兖 州 市 中 心 3 公 里 东 距 曲 阜 市 20 公 里 西 南 距 济 宁 市 30 公 里 邻 近 矿 井 东 北 与 单 家 村 矿 相 邻 南 部 与 兴 隆 庄 矿 相 邻 泗 河 自 北 向 南 穿 过 井 田 327 国 道 横 贯 全 区 地 面 标 高 48 77 61 82 米 一 般 高 程 50 米 左 右 地 势 东 高 西 低 区内地势较为平坦 井田面积约 15 75km 煤层倾角平均为 10 度左右 计算 得井田内工业储量共计 21186 万 t 其中 A B 级储量占总储量的 50 以上 其中 3 煤层为 17652 万 t 设计服务年限 61 年 矿井为立井单水平开拓 采煤方法为走向长壁采煤法 采煤工作面布置方 式为倾向布置 综合机械化采煤的回采工艺 一次采全高 全部垮落法管理顶 板 采用 两采一准 三八 制劳动组织形式 主井 副井 风井各一个 矿井采用中央分列式通风 副井进风 风井回 风 主扇工作方式为抽出式 各采区均有独立的通风系统 采区变电所均有独 立的通风系统 专题部分对我国矿井冲击地压技术及材料应用现状方面进行了分析 列举 了一些广泛应用新技术和材料 关键词 180 万 t 矿井 通风系统设计 冲击地压 第 10 页 共 168 页 ABSTRACT The design includes three parts general part special part of the translation part The general part of the ancient city of Linyi Coal Mine Group 1 8 million tons of new wells the safety design of ventilation is divided into five chapters an overview of the mine and mine geology mine development mining methods and roadway layout of those areas mine ventilation mine safety technology Shandong Mining Co Ltd Dongshan Coal Mine is located in the ancient city on the northern outskirts of yanzhou East three kilometers from the center yanzhou Qufu City 20 kilometers west of the southwest 30 kilometers from Jining City Close to mine the Northeast and one mine adjacent village south and adjacent Xing long zhuang Mine Si River from north to south through the mine field 327 cross national region Ground elevation 48 77 61 82 m the general elevation of about 50 meters low lying East West Relatively flat topography of the region mine an area of about 15 75km Seam dip angle of 10 degrees Celsius on average Waida calculated reserves within the industry a total of 211 860 000 t In which A B class reserves total more than 50 of reserves 3 coal seam which is 176 520 000 t the design of 61 years length of service Level for single shaft mine development mining methods to longwall mining method Coal face for the inclined arrangement layout integrated mechanized mining of coal mining technology mining a high wide all roof falling Law The use of the two mining yizhun 38 system of labor organization Main shaft auxiliary shaft a ventilation shaft of the mine are central ventilation auxiliary shaft into the wind the wind back to the wind well Work for the main fan out type The mining area would have its own ventilation system substation mining area would have its own ventilation system Thematic part of our mine rockburst Application of technical and material aspects of the analysis listed a number of widely used new technologies and materials Translation of part of the theme of Spontaneous combustion of coal Key words 1 8 million t mine ventilation system design rockburst 第 11 页 共 168 页 目 录 一般部分 1 1 矿区概述及井田地质特征 1 1 1 地理位置 企业性质 隶属关系 1 1 2 地形地貌 交通位置及电力供应 1 1 3 井田地质特征 2 1 3 1 井田位置及边界范围 2 1 3 2 井田地层及含煤地层 2 1 3 3 煤层 5 1 3 4 煤质及煤种 8 1 3 5 水文地质 8 1 4 矿井灾害 10 1 4 1 瓦斯 10 1 4 2 煤尘 10 1 4 3 煤的自然发火倾向 10 1 4 4 地温 10 1 4 5 地压 10 1 5 可采煤层埋藏条件 11 2 井田开拓 12 2 1 井田境界及可采储量 12 2 1 1 井田境界 12 2 1 2 矿井工业储量 12 2 1 3 矿井可采储量 13 2 1 4 矿井工作制度 设计生产能力及服务年限 16 2 2 井田开拓 18 2 2 1 井田开拓的基本问题 18 2 2 2 矿井基本巷道 23 2 2 3 大巷运输设备选择 31 2 2 4 矿井提升 32 3 采煤方法及采区巷道布置 33 3 1 煤层的地质特征 33 3 1 1 煤层顶底板 34 3 1 2 水文地质条件 34 3 1 3 影响回采的其它因素 34 3 2 带区巷道布置及生产系统 35 3 2 1 采煤方法及工作面长度的确定 35 3 2 2 带区巷道的布置 36 3 2 3 确定带区各种巷道的尺寸 支护方式及通风方式 37 3 2 4 确定带区车场的形式 37 3 2 5 带区内的其他硐室 37 3 3 采煤方法 38 第 12 页 共 168 页 3 3 1 采煤工艺 38 3 3 2 采煤方法 38 3 3 3 工作面正规循环生产能力 40 3 4 工作面设备配置 41 3 5 回采巷道布置 44 4 矿井通风 46 4 1 矿井通风系统选择 46 4 1 1 确定矿井的通风系统 46 4 1 2 矿井通风方式的选择 47 4 1 3 主要通风机工作方法 52 4 2 带区通风 54 4 2 1 带区通风概述 54 4 2 2 带区通风系统的要求 54 4 2 3 回采工作面的通风方式 54 4 3 掘进通风 56 4 3 1 掘进通风方法选择 56 4 3 2 掘进通风方式选择 56 4 3 3 掘进工作面所需风量 57 4 3 4 掘进通风设备选型 58 4 3 5 局部通风机安全技术措施 62 4 4 全矿所需风量 63 4 4 1 矿井风量计算标准及原则 63 4 4 2 矿井总风量的计算 63 4 4 3 风量分配 70 4 5 矿井通风阻力 71 4 5 1 各时期最大通风阻力线路的确定 72 4 5 2 通风容易时期阻力计算 72 4 5 3 通风困难时期阻力计算 76 4 5 4 风速校核 79 4 6 全矿通风阻力的计算 79 4 6 1 矿井通风总阻力计算原则 79 4 6 2 通风阻力计算 80 4 7 矿井主要通风机选型 81 4 8 矿井反风措施及装置 86 4 9 矿井通风费用概算 88 4 10 防止特殊灾害的安全措施 90 5 矿井安全技术措施 92 5 1 矿井安全技术概况 92 5 2 矿井灾害预防及处理计划 92 5 2 1 应急救援的范围 93 5 2 2 预案启动 93 5 2 3 应急救援原则 94 5 2 4 重大事故应急救援组织机构及职责 94 第 13 页 共 168 页 5 2 5 应急救灾原则步骤 95 5 2 6 事故可能发生的范围 类型及后果 97 5 2 7 事故处理措施 99 5 2 8 井下瓦斯煤尘爆炸事故的应急救援预案 104 5 2 9 应急预案的保障措施 107 专题部分 109 冲击地压防治综述及实践 109 前言 109 1 1 冲击地压动力灾害 109 1 2 国内外冲击地压概述 110 1 2 1 国内冲击地压历史及现状 110 1 2 2 国外冲击矿压概况 110 1 冲击地压发生机理及特征 113 1 1 冲击地压现象及特征 113 1 2 冲击地压的分类 113 1 2 1 根据原岩 煤 体应力状态不同 冲击矿压可分为三类 114 1 2 2 根据冲击的显现强度 可分为四类 114 1 2 3 根据震级强度和抛出的煤量 可将冲击地压分为三级 114 1 2 4 根据发生的地点和位置冲击地压可分为两大类 114 1 3 国际上对煤岩动力现象的分类 115 1 4 冲击低压发生的原因 115 1 4 1 客观原因 115 1 4 2 主观原因 117 2 冲击地压防治措施 118 2 1 预测冲击矿压危险性 118 2 1 1 电磁辐射监测方案 118 2 1 2 钻屑法监测 119 2 1 3 监测指标超标的处理 120 2 2 卸压爆破 121 2 2 1 防治区域 121 2 2 2 卸压爆破参数的确定 121 2 2 3 采用柔性支护 124 3 冲击地压事故应急预案 125 3 1 总则 125 3 1 1 目的 125 3 1 2 工作原则 125 3 1 3 适用范围 125 3 2 冲击地压事故的预防及应急救援与处理预案 125 3 2 1 采煤工作面冲击地压事故应急救援与处理预案 125 3 2 2 事故的处理及应急救援预案 126 第 14 页 共 168 页 3 3 掘进工作面冲击地压事故应急救援处理预案 127 3 3 1 掘进工作面潜在事故地点及预防措施 127 3 3 2 掘进冲击地压事故救援预案 128 3 3 3 巷修地点顶板事故救援处理预案 129 3 4 冲击地压事故的自救 互救及避灾方法 130 3 5 安全技术培训计划 131 3 5 1 常规培训 131 3 5 2 加强煤矿安全培训机构建设 做好特种作业人员培训 132 3 5 3 职工教育培训的保证措施 132 4 结论 133 翻译部分 134 英文原文 134 中文译文 143 参考文献 148 致 谢 150 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 1 页 共 168 页 一般部分 1 矿区概述及井田地质特征 1 1 地理位置 企业性质 隶属关系 山 东 东 山 矿 业 有 限 责 任 公 司 古 城 煤 矿 位 于 兖 州 市 东 北 郊 距 兖 州 市 中 心 3 公 里 东 距 曲 阜 市 20 公 里 西 南 距 济 宁 市 30 公 里 邻 近 矿 井 东 北 与 单 家 村 矿 相 邻 南 部 与 兴 隆 庄 矿 相 邻 泗 河 自 北 向 南 穿 过 井 田 327 国 道 横 贯 全 区 古 城 煤 矿 属 省 属 重 点 国 有 煤 矿 隶 属 于 临 沂 矿 业 集 团 有 限 责 任 公 司 1 2 地 形 地 貌 交 通 位 置 及 电 力 供 应 该 井 田 为 冲 积 平 原 地 势 平 坦 大 部 为 农 田 交 通 便 利 京 沪 新 菏 兖 石 三 条 铁 路 在 兖 州 交 汇 327 国 道 横 贯 井 田 东 西 各 村 间 均 有 简 易 公 路 相 连 见 图 1 图 1 1 古 城 矿 交 通 位 置 图 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 2 页 共 168 页 地 面 标 高 48 77 61 82 米 一 般 高 程 50 米 左 右 地 势 东 高 西 低 泗 河 沂 河 流 经 该 井 田 泗 河 发 源 于 新 泰 市 太 平 顶 山 的 西 部 全 长 142km 为 全 年 性 河 流 洪 峰 期 流 量 为 4020m3 s 沂 河 发 源 于 尼 山 属 泗 河 支 流 洪 峰 期 流 量 为 445m3 s 该 区 气 候 温 和 气 候 变 化 显 著 四 季 明 显 夏 天 炎 热 冬 季 寒 冷 年 平 均 降 水 量 671 7mm 自 82 年 95 年 最 大 降 雨 量 1137 9mm 1990 年 雨 量 多 集 中 与 7 9 月 份 降 雨 量 约 占 全 年 61 年 平 均 蒸 发 量 为 80 年 平 均 相 对 湿 度 67 7 绝 对 湿 度 12 7 豪 巴 年 平 均 气 温 13 5 最 高 气 温 41 最 低 气 温 19 3 属 温 带 季 风 区 海 洋 至 大 陆 性 气 候 井田内经济作物以粮棉为主 一年两熟 夏季小麦 秋季玉米及棉花 兖 州 曲阜两市 近年来基础工业发展较快 正向着工农业共同发展的现代化中 小型城市迈进 矿 区 供 电 由 兖 州 红 庙 变 电 站 110 35KV 馈 出 的 专 用 铁 塔 架 空 线 路 LGJ 3 150 35KV 分 别 来 自 红 庙 变 电 站 I II 段 母 线 矿 安 装 SF7 8000 35 SF9 8000 35 型 变 压 器 各 一 台 供 矿 所 有 用 电 设 备 2003 年 7 月 矿 煤 矸 石 电 厂 安 装 的 两 台 6000KW 发 电 机 组 投 入 运 行 两 台 机 组 分 别 接 至 矿 变 电 所 6KV 母 线 其 中 一 台 供 矿 所 有 用 电 设 备 剩 余 电 路 电 量 通 过 SF7 8000 35 升 压 进 入 兖 州 电 网 另 一 台 直 接 通 过 SF9 8000 35 升 压 进 入 兖 州 电 网 1 3 井 田 地 质 特 征 1 3 1 井田位置及边界范围 古 城 井 田 即 原 兖 州 煤 田 之 东 北 部 曲 阜 井 田 地 理 坐 标 东 经 116 50 12 116 54 00 北 纬 35 33 12 35 36 10 西 到 京 沪 铁 路 保 护 煤 柱 线 东 北 部 以 单 家 村 矿 为 界 南 隔 滋 阳 断 层 与 兴 隆 庄 矿 相 邻 1 3 2 井田地层及含煤地层 1 奥 陶 系 中 统 马 家 沟 组 O2 本 组 厚 度 640 660m 上 部 为 灰 色 棕 灰 色 厚 层 状 灰 岩 夹 白 云 质 灰 岩 及 泥 岩 和 角 砾 状 灰 岩 中 部 以 深 灰 色 灰 岩 为 主 夹 黄 灰 色 白 云 质 灰 岩 及 灰 质 白 云 岩 中 下 部 为 灰 绿 色 泥 灰 岩 及 角 砾 状 灰 岩 下 部 以 褐 灰 色 厚 层 状 灰 岩 花 斑 状 灰 岩 为 主 夹 白 云 质 灰 岩 角 砾 状 灰 岩 泥 灰 岩 薄 层 与 下 伏 地 层 整 合 接 触 2 石 炭 系 中 统 本 溪 群 含 煤 地 层 C2 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 3 页 共 168 页 厚 度 16 05 47 55m 平 均 厚 度 27 21m 5 25 线 间 厚 度 较 大 在 35m 左 右 本 群 地 层 假 整 合 于 中 奥 陶 系 马 家 沟 组 灰 岩 之 上 底 部 为 一 层 褐 红 色 含 铁 很 高 的 铁 铝 质 泥 岩 与 华 北 地 区 标 准 剖 面 中 的 山 西 式 铁 矿 层 相 当 本 群 地 层 为 一 套 滨 海 相 铁 铝 质 沉 积 由 深 灰 色 泥 岩 浅 灰 色 或 灰 绿 色 夹 紫 红 色 粘 土 粉 砂 岩 铝 土 岩 2 3 层 石 灰 岩 及 薄 煤 层 组 成 下 部 铝 土 岩 尤 其 发 育 富 含 菱 铁 质 鲕 粒 该 层 位 与 华 北 标 准 地 层 的 G 层 铝 土 层 相 当 含 煤 1 2 层 自 下 而 上 依 次 编 号 为 20 号 煤 19 号 煤 均 不 可 采 3 太 原 群 含 煤 地 层 C3 厚 度 143 40 193 50m 平 均 厚 度 173 37m 23 线 以 东 剥 蚀 严 重 一 般 残 厚 为 30 70m 中 部 8 9 线 间 厚 度 较 大 多 在 180m 左 右 本 群 地 层 由 灰 色 深 灰 色 灰 黑 色 的 细 砂 岩 粉 砂 岩 砂 质 泥 岩 泥 岩 绿 灰 色 粘 土 岩 灰 白 色 石 灰 岩 及 油 页 岩 和 煤 组 成 其 中 石 灰 岩 有 11 层 本 群 含 煤 可 达 19 层 自 上 而 下 依 次 编 号 为 5 煤 6 上 煤 6 煤 8 上 煤 8 下 煤 10 上 煤 10 下 煤 12 上 煤 12 煤 13 煤 14 煤 15 上 煤 15 下 煤 16 上 煤 16 下 煤 17 煤 18 上 煤 18 煤 18 下 煤 其 中 可 采 或 局 部 可 采 煤 层 五 层 6 10 下 15 上 16 上 17 其 余 均 为 不 可 采 煤 层 底 界 以 本 溪 群 顶 部 十 二 灰 顶 面 做 为 与 本 群 的 分 界 二 者 为 整 合 接 触 4 山 西 组 含 煤 地 层 P11 山 西 组 含 煤 地 层 是 本 区 最 主 要 含 煤 地 层 厚 度 56 7 97 12m 20 勘 探 线 以 东 剥 蚀 严 重 无 山 西 组 地 层 赋 存 本 组 地 层 整 合 于 太 原 群 之 上 岩 层 主 要 由 灰 色 至 灰 黑 色 的 细 砂 岩 中 砂 岩 粉 砂 岩 夹 砂 质 泥 岩 泥 岩 和 含 砾 砂 岩 组 成 2 上 煤 上 部 和 2 上 煤 至 3 煤 之 间 砂 岩 的 胶 结 物 多 为 钙 质 胶 结 具 有 辅 助 标 志 作 用 山 西 组 含 煤 2 4 层 自 下 而 上 依 次 编 号 为 3 3 上 个 别 孔 有 此 层 2 2 上 其 中 可 采 层 2 上 和 3 煤 两 层 分 别 位 于 本 组 地 层 的 中 部 和 下 部 3 煤 平 均 厚 度 8 49m 煤 层 结 构 简 单 为 全 区 主 采 煤 层 单 层 储 量 就 超 过 其 他 各 层 的 总 和 底 界 3 煤 下 部 发 育 着 一 层 厚 度 较 大 的 细 砂 岩 其 下 是 厚 度 较 大 的 海 相 泥 岩 砂 岩 宏 观 特 征 以 具 生 物 通 道 遗 迹 和 混 浊 层 理 特 别 显 著 测 井 曲 线 特 征 也 很 明 显 位 于 上 层 的 细 砂 岩 比 下 层 的 泥 岩 具 有 较 高 的 视 电 阻 率 值 明 显 的 自 然 电 位 负 异 常 和 较 低 的 自 然 伽 码 值 故 以 此 层 细 砂 岩 的 底 面 作 为 山 西 组 与 太 原 群 的 分 界 限 顶 界 由 于 山 西 组 和 石 盒 子 组 为 连 续 沉 积 石 盒 子 组 地 层 是 在 干 燥 的 氧 化 环 境 中 形 成 的 由 于 Fe 3 的 含 量 较 高 而 呈 暗 紫 红 色 或 者 夹 大 量 紫 红 色 斑 考 虑 到 由 于 沉 积 环 境 的 截 然 不 同 而 表 现 出 的 岩 石 学 上 的 差 异 将 具 有 紫 红 色 斑 而 层 位 居 于 底 部 的 一 层 中 细 砂 岩 作 为 石 盒 子 组 的 底 界 5 二 叠 系 石 盒 子 组 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 4 页 共 168 页 为 一 套 陆 相 碎 屑 岩 厚 度 东 北 薄 西 南 厚 一 般 厚 度 280 320m 依 其 岩 性 的 不 同 分 三 段 叙 述 如 下 下 石 盒 子 组 P12 灰 绿 色 浅 灰 白 色 砂 岩 和 灰 绿 色 带 紫 红 色 斑 块 的 砂 质 泥 岩 泥 岩 组 成 厚 度 在 7 25 勘 探 线 间 变 化 不 大 为 50 60m 全 区 一 般 厚 度 在 30 40m 平 均 厚 度 53m 灰 绿 色 粘 土 质 泥 岩 中 的 鲕 状 结 构 由 上 而 下 增 多 紫 红 色 斑 块 则 由 上 而 下 减 少 上 石 盒 子 组 一 段 P11 1 岩 性 主 要 由 杂 色 泥 岩 铝 土 质 泥 岩 砂 岩 组 成 厚 度 在 8 14 勘 探 线 之 间 较 稳 定 一 般 在 240 250m 14 勘 探 线 以 东 变 薄 一 般 小 于 200m 厚 度 通 常 在 200 230m 平 均 厚 度 229m 本 段 总 的 特 征 是 以 含 粘 土 质 具 杂 色 斑 块 的 泥 岩 为 主 与 下 石 盒 子 组 为 连 续 沉 积 上 石 盒 子 组 二 段 P11 2 岩 性 为 浅 灰 略 带 红 色 和 灰 白 色 砂 岩 组 成 间 夹 薄 层 紫 红 色 泥 岩 砂 质 泥 岩 本 段 特 征 以 石 英 砂 岩 为 主 硅 质 胶 结 分 选 性 较 差 14 勘 探 线 以 东 除 少 数 孔 有 残 留 外 大 部 被 剥 蚀 残 厚 29 98 1m 一 般 厚 度 40 50m 平 均 残 留 厚 度 47 53m 与 上 石 盒 子 组 一 般 为 沉 积 可 与 原 称 奎 山 段 相 当 6 侏 罗 系 上 统 蒙 阴 组 J3 分 布 于 18 勘 探 线 以 西 及 西 南 部 为 砖 红 色 灰 绿 色 的 陆 相 碎 屑 岩 沉 积 厚 度 变 化 大 最 薄 25 90m 8 8 孔 最 厚 564 90m 27 6 孔 但 在 25 勘 探 线 以 南 的 陵 城 普 查 区 最 大 揭 露 厚 度 为 728 70m 42 1 孔 7 下 第 三 系 E 分 布 于 14 勘 探 线 以 东 为 断 陷 盆 地 沉 积 与 下 伏 地 层 呈 不 整 合 接 触 厚 度 变 化 大 为 0 680 2m 依 岩 性 特 征 可 与 官 庄 组 相 当 现 以 岩 性 不 同 分 上 下 两 段 下 段 灰 褐 色 棕 色 砂 岩 粉 砂 岩 砂 砾 岩 和 红 色 粘 土 岩 组 成 胶 结 不 良 砾 岩 成 份 以 石 灰 岩 为 主 厚 度 220 480m 上 段 为 砖 红 色 砂 岩 夹 灰 绿 色 斑 块 的 粘 土 质 泥 岩 粉 砂 岩 及 砂 砾 岩 组 成 胶 结 不 良 砾 岩 成 份 大 部 分 为 凝 灰 质 砾 石 厚 度 110 200m 8 第 四 系 Q 主 要 由 亚 粘 土 亚 沙 土 以 及 沙 层 组 成 厚 度 107 9 254 5m 由 东 北 向 西 南 逐 渐 变 薄 按 沉 积 物 组 合 特 征 可 分 为 上 中 下 三 组 下 组 O 下 灰 绿 色 粘 土 亚 粘 土 及 沙 组 成 距 底 界 30 米 处 有 一 层 钙 质 层 呈 似 层 状 赋 存 层 位 较 稳 定 含 沙 3 8 层 稳 定 者 2 3 层 沙 层 含 粘 土 质 较 高 呈 半 固 结 状 态 粘 土 类 占 60 沙 类 占 35 为 其 特 征 厚 度 55 42 84 33m 平 均 70m 中 组 Q 中 黄 褐 色 夹 灰 绿 色 斑 块 的 粘 土 亚 粘 土 及 沙 砾 层 组 成 粘 土 中 含 铁 锰 质 结 核 中 至 粗 沙 2 6 层 本 组 特 征 是 含 铁 锰 质 结 核 沙 类 占 优 势 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 5 页 共 168 页 沙 占 65 粘 土 类 占 35 为 其 特 征 厚 度 40 42 98 01m 平 均 58 82m 上 组 Q 上 由 亚 粘 土 亚 沙 土 及 沙 组 成 在 8 13m 处 有 一 层 厚 约 2 5m 的 灰 黑 色 淤 泥 层 层 位 较 稳 定 本 组 含 沙 1 3 层 粘 土 类 占 80 沙 类 占 20 为 其 特 征 厚 度 41 9 55 6m 一 般 48 83m 1 3 3 地质构造及 构造类型 本 区 地 层 倾 向 南 东 南 东 东 西 南 部 由 于 某 种 原 因 受 滋 阳 断 层 的 牵 引 地 层 走 向 由 东 转 为 南 东 因 而 本 区 的 单 独 形 态 为 一 个 轴 向 近 东 西 的 向 斜 但 东 端 由 于 某 种 原 因 被 峄 山 断 层 切 割 所 以 整 个 勘 探 区 的 构 造 形 态 呈 一 向 南 东 东 敞 开 的 簸 箕 形 地 层 倾 角 北 翼 陡 南 翼 缓 浅 部 陡 深 部 缓 北 部 边 缘 地 层 倾 角 15 29 F14 断 层 以 东 800m 水 平 以 浅 倾 角 在 15 22 左 右 800m 水 平 以 深 倾 角 变 缓 为 10 左 右 F14 断 层 以 西 800m 水 平 以 浅 倾 角 在 14 28 800m 水 平 以 深 地 层 倾 角 一 般 在 10 左 右 古 城 井 田 从 区 域 构 造 上 看 位 于 鲁 西 南 块 陷 的 东 部 兖 州 向 斜 的 东 北 翼 由 于 受 滋 阳 峄 山 两 边 界 断 层 的 影 响 除 保 留 了 向 斜 构 造 形 态 外 还 具 有 断 裂 构 造 发 育 地 层 倾 角 变 陡 的 特 征 古 城 井 田 由 于 处 于 滋 阳 断 层 在 兖 州 煤 田 的 分 叉 合 并 区 构 造 极 为 复 杂 井 田 内 先 后 共 进 行 了 地 面 二 维 地 震 勘 探 1 次 三 维 地 震 勘 探 3 次 共 揭 露 断 层 232 条 井 田 勘 探 程 度 较 高 古城井田地质构造较复杂 地质构造类型为 III IIIa Td Iifg 即三类矿 井 断层发育程度为IIIa 煤层稳定性评价以3煤层为主 为稳定煤层Id 其 它开采条件 煤层倾角在8 32 之间 变化较大 对工作面回采影响较大为 IIf 其他特殊条件如瓦斯 煤尘 煤层自燃均对矿井开采有一定影响 但均 属正常范围 为IIg 但 不 同 块 段 构 造 复 杂 程 度 有 明 显 差 异 按 本 区 断 层 的 复 杂 程 度 分 为 三 个 构 造 区 F27 以 东 为 构 造 复 杂 区 27 14 断 层 之 间 为 构 造 中 常 区 1 14 断 层 之 间 为 构 造 相 对 简 单 区 1 3 3 煤层 井 田 内 含 煤 地 层 为 华 北 型 石 炭 二 叠 系 含 煤 层 主 要 含 煤 地 层 为 太 原 组 和 山 西 组 煤 系 地 层 共 含 煤 24 层 平 均 总 厚 度 249m 煤 层 总 平 均 厚 度 19 82m 含 煤 系 数 为 7 9 其 中 可 采 及 局 部 可 采 煤 层 7 层 2 上 3 6 10 下 15 上 16 上 17 煤 层 厚 为 12 95m 其 中 3 煤 层 全 区 可 采 为 本 区 主 要 可 采 煤 层 属 稳 定 煤 层 2 上 煤 层 2 上 煤 层 位 于 山 西 组 中 上 部 距 山 西 组 顶 界 15 39m 平 均 25m 煤 厚 0 1 07m 平 均 0 61m 厚 度 变 化 较 大 直 接 顶 板 常 为 厚 3 5m 的 泥 岩 或 砂 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 6 页 共 168 页 质 泥 岩 下 距 3 煤 层 32m 属 结 构 简 单 局 部 可 采 不 稳 定 煤 层 煤 层 埋 深 240 1220m 3 煤 层 3 煤 层 位 于 山 西 组 的 下 部 是 井 田 主 采 煤 层 位 于 山 西 组 底 界 10m 左 右 距 三 灰 50m 左 右 属 于 结 构 简 单 全 区 可 采 的 稳 定 煤 层 煤 层 埋 深 240 1250m 两 极 厚 度 5 33 11 45m 平 均 8 49m 层 位 稳 定 厚 度 变 化 不 大 全 区 可 采 直 接 顶 板 为 厚 3m 左 右 的 深 灰 色 砂 质 泥 岩 老 顶 是 含 黑 色 矿 物 较 多 的 灰 白 色 中 粒 砂 岩 底 板 为 厚 5 7m 有 清 楚 波 状 层 理 及 生 物 扰 动 构 造 的 细 砂 岩 常 相 变 为 灰 黑 色 的 砂 质 泥 岩 有 时 为 泥 岩 6 煤 层 6 煤 层 位 于 太 原 组 上 部 属 薄 煤 层 厚 0 1 15m 平 均 0 72m 顶 底 板 多 为 深 灰 色 的 砂 质 泥 岩 9 线 至 14 线 间 顶 板 多 为 中 细 砂 岩 底 板 相 变 为 细 砂 岩 和 粉 砂 岩 6 煤 层 上 距 3 煤 层 40m 左 右 下 距 三 灰 10m 左 右 为 结 构 简 单 部 分 可 采 的 较 稳 定 煤 层 开 采 深 度 240m 1290m 10 下 煤 层 10 下 煤 层 位 于 太 原 群 中 部 距 五 灰 和 三 灰 各 为 16m 及 34m 左 右 上 距 3 煤 84m 煤 厚 0 1 1m 平 均 厚 0 67m 属 结 构 简 单 部 分 可 采 的 较 稳 定 煤 层 煤 厚 变 化 较 大 属 薄 煤 层 厚 度 约 为 3 5m 煤 层 埋 深 240m 1334m 顶 板 多 为 深 灰 色 的 细 砂 岩 或 中 砂 岩 有 时 递 变 成 砂 质 泥 岩 15 上 煤 层 15 上 煤 层 位 于 太 原 群 中 下 部 属 薄 煤 层 煤 厚 0 1 46m 平 均 厚 0 76m 上 距 3 煤 110m 下 距 十 下 灰 岩 28m 左 右 煤 层 埋 深 240m 1360m 为 结 构 简 单 局 部 可 采 的 不 稳 定 煤 层 煤 层 顶 板 为 一 薄 层 泥 灰 岩 九 灰 厚 0 1 82m 底 板 为 比 较 厚 的 灰 细 中 砂 岩 厚 10m 左 右 含 炭 屑 和 植 物 化 石 16 上 煤 层 16 上 煤 层 位 于 太 原 群 下 部 薄 煤 层 煤 厚 0 1 61m 平 均 0 8m 厚 度 变 化 较 大 为 结 构 复 杂 的 较 稳 定 煤 层 埋 深 240m 1394m 全 区 大 部 分 可 采 上 距 3 煤 144m 含 夹 石 1 2 层 厚 0 1m 0 2m 直 接 顶 板 为 十 下 灰 岩 底 板 多 为 厚 2m 左 右 的 灰 黑 色 含 铝 土 质 的 泥 岩 局 部 变 成 深 灰 色 的 砂 质 泥 岩 17 煤 层 17 煤 层 位 于 太 原 群 下 部 上 距 十 下 灰 岩 14m 左 右 距 3 煤 156m 下 距 奥 灰 42 米 上 层 位 稳 定 结 构 较 复 杂 为 局 部 可 采 的 较 稳 定 稳 定 煤 层 煤 层 埋 深 240m 1406m 全 区 局 部 可 采 煤 厚 0 28 1 3m 平 均 0 9m 含 夹 矸 1 2 层 厚 0 05 0 19m 顶 板 十 一 灰 为 薄 层 灰 岩 一 般 厚 1m 左 右 不 稳 定 常 相 变 为 粉 砂 岩 或 泥 岩 底 板 为 浅 灰 色 具 鲕 状 结 构 的 泥 岩 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 7 页 共 168 页 m 层 厚名 称煤 岩 1 20柱 状 累 厚 岩 性 描 述中 砂 岩 8 40655 83 258 4532 41 79235灰 白 色 微 带 绿 色 成 分 以 石 英 为 主 长 石 次 之 含 云 母 星 点 黑 色 矿 物 较 多 硅 泥 质 胶 结 隐 显 斜 水 平 层 例 8 75 4 062 83紫 红 色 成 分 以 石 英 为 主 含 云 母 星点 无 层 理 砂 质 泥 岩 1 12 163煤 砂 质 泥 岩 灰 黑 色 致 密 厚 层 状 中 夹 菱 铁 矿 结核 和 少 量 黄 铁 矿 散 晶 有 少 量 植 物 化 石 有 滑 面 灰 色 泥 质 胶 结 有 明 显 的 黑 色 泥 质量 条 带 具 波 状 层 理 灰 黑 色 致 密 性 脆 块 状 构 造 含菱 铁 矿 结 核 偶 见 黄 铁 矿 散 晶 具 纵向 裂 隙 黑 色 烟 煤 半 亮 型 为 主 夹 有 镜 煤 条带 煤 层 结 构 呈 条 带 状 夹 有 矸 石 薄层 粉 砂 岩 黑 灰 色 块 状 构 造 性 脆 含 植 物 化石 呈 滑 面 以 白 色 为 主 少 带 灰 白 色 含 暗 色 矿物 钙 质 胶 结 细 砂 岩中 砂 岩砂 质 泥 岩 4 图 1 2 综 合 地 质 柱 状 图 1 3 4 煤质及煤种 本 井 田 内 煤 的 成 因 类 型 属 腐 植 煤 类 变 质 程 度 属 低 煤 阶 的 烟 煤 其 煤 类 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 8 页 共 168 页 均 为 气 煤 QM 1 灰 分 各 可 采 煤 层 灰 分 比 较 接 近 原 煤 多 在 15 左 右 变 化 在 低 灰 至 中 灰 之 间 洗 选 后 精 煤 灰 分 平 均 降 至 5 8 之 间 灰 分 组 成 主 要 是 SiO2 Al2O3 及 Fe2O3 为 主 的 酸 性 化 合 物 一 般 不 自 熔 2 硫 分 山 西 组 煤 层 属 低 硫 煤 根 据 原 煤 全 硫 含 量 分 析 山 西 组 煤 层 除 个 别 点 1 外 普 遍 较 低 为 特 低 硫 煤 太 原 组 煤 层 硫 分 含 量 较 高 属 中 高 硫 煤 一 般 为 富 硫 煤 据 各 种 硫 分 析 硫 酸 盐 硫 在 各 煤 层 中 含 量 均 很 低 全 硫 平 均 含 量 见 表 1 1 表 1 1 古 城 煤 矿 各 层 煤 全 硫 平 均 含 量 统 计 表 单 位 煤 层 2 3 6 10 下 15 上 16 上 17 硫 分 0 78 0 56 2 65 2 67 3 57 3 59 3 06 3 磷 分 各 煤 层 磷 含 量 均 属 低 特 低 磷 煤 1 3 5 水文地质 1 含水层 井田内主要含水层有 6 层 自上而下分别为 1 第四系砂砾松散孔隙含水层组 该层厚度 107 9 254 5m 平均为 180 05m 其厚度变化从东北向西南逐渐 变薄 2 山西组 3 号煤顶板砂岩裂隙水含水层 该层厚度 0 92 36 69m 平均 17 46m 属于上煤组顶板直接充水含水层 煤在开采过程中 预计顶板冒落以后 导水裂隙带高度可达下石盒子组底部砂 岩 3 太原群第三层石灰岩岩溶裂隙含水层 该层厚度 1 7 8 15m 平均 4 86m 层位稳定 全区发育 三灰含水层以 静储量为主 易于流干 本层上距 3 号煤 5 36 20 82m 上距 3 号煤 39 8 65 65m 4 太原群第十层下石灰岩岩溶裂隙含水层 本层位于 16 号煤直接顶板外 在 17 号煤冒落带之内 是下煤组开采时的 顶板直接充水含水层 富水性弱 单位涌水量 0 0000687L S m 属重碳酸钠型 水 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 9 页 共 168 页 5 本溪群第十四层石灰岩岩溶裂隙含水层 该层厚度 0 4 13 1m 平均 4 95m 岩溶不发育 富水性弱 本层上距 17 号煤底板 10 14m 48 04m 属于下煤组开采时底板直接充水含水层 6 中奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层 奥陶系石灰岩是煤系的基底 是开采下煤组的间接充水含水层 从揭露奥 陶系石灰岩岩性看 裂隙较发育 岩溶不够发育 富水性在水平垂直方向上表现出极不均匀性 井田内在假整合面 15m 以下 富水性强 平面分布上主要富水区段为西部和北部奥灰埋藏较浅地段以及东部 构造复杂区 一般单位涌水平均在 1L S m 以上 2 隔水层 井田内各含水层间隔水层较多 主要有以下三层 1 第四系底界隔水层 井田北部为煤系地层露头部位 但在此区段第四系底部有一层厚度 2 93 12 4m 较稳定的粘土类地层与下伏地层相隔可起到隔水作用 2 下二迭系山西组以下隔水层组 井田内二迭系地层由北向南逐渐增厚 其岩性主要为泥岩 砂质泥岩 粘 土泥岩 夹有细 粗粒砂岩 此段隔水层组可以防止上部裂隙水下渗补给其它 含水层 3 17 号煤至奥灰隔水层组 井田内 17 号煤至奥灰顶面正常地段间距为 32 75m 61 65m 该段岩性主 要为粘土泥岩 砂质泥岩 细粒砂岩及三层石灰岩 该层可以起到一定的隔水 作用 未来矿井深部开采 17 号煤时 由于十四灰 奥灰都具有强大高水头压 力 隔水层厚度难以承受 会给开采 17 号煤带来威胁 因此 应对十四灰 奥灰进行疏干降压 3 断层的导水性 从井田钻孔揭露 抽水资料及简单水文观测资料上看 井田断层富水性和 导水性弱 4 水文地质类型 勘探查明 2 上 3 层煤的水文地质类型为二类一型 即以裂隙含水层为 主 水文地质条件简单的矿床 16 上煤 17 煤为三类第一亚类一型 即以岩 溶含水层为主的顶板进水 水文地质条件简单的矿床 当底鼓突水时 可以转 化为水文地质条件中等 复杂的底板进水岩溶充水矿床 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 10 页 共 168 页 1 4 矿 井 灾 害 1 4 1 瓦斯 瓦 斯 由 井 田 勘 探 施 工 期 间 所 做 的 瓦 斯 采 样 化 验 并 结 合 本 矿 每 年 一 次 的 瓦 斯 鉴 定 结 果 矿 井 为 低 瓦 斯 低 CO2矿 井 1 4 2 煤尘 本 矿 井 煤 的 可 燃 基 挥 发 分 产 率 Vdaf均 在 35 以 上 按 一 般 规 律 煤 尘 均 有 爆 炸 危 险 本 区 煤 种 属 气 煤 大 类 由 井 田 勘 探 施 工 期 间 对 各 煤 层 进 行 的 取 样 试 验 得 知 煤 尘 爆 炸 指 数 为 40 42 大 于 15 有 爆 炸 危 险 1 4 3 煤的自然发火倾向 根 据 详 查 勘 探 阶 段 燃 点 试 验 的 评 定 各 煤 层 均 有 自 然 发 火 倾 向 根 据 取 样 鉴 定 结 果 各 可 采 煤 层 均 有 自 然 发 火 倾 向 性 属 二 类 易 自 然 煤 层 自 然 发 火 期 一 般 为 3 6个 月 在 首 采 区 3煤 层 11021工 作 面 回 采 期 间 实 际 最 短 发 火 期 为 48天 1 4 4 地温 由 井 田 勘 探 施 工 期 间 钻 孔 资 料 实 测 本 区 平 均 地 温 梯 度 为 1 20 100m 左 右 3煤 层 850m 1200m水 平 地 温 一 般 为 21 31 9 平 均 25 生 产 期 间 布 置 的 测 温 点 资 料 显 示 以 850水 平 为 界 该 水 平 以 上 气 温 随 季 节 性 变 化 采 掘 工 作 面 在 12月 1月 2月 不 超 过 26 而 850水 平 以 下 每 年 6 10月 一 般 在 26 29 今 后 向 深 部 开 采 须 采 取 降 温 措 施 1 4 5 地压 古 城 煤 矿 3煤 层 厚 度 大 弹 性 较 好 自 然 含 水 率 较 低 其 破 坏 形 式 为 脆 性 破 坏 煤 层 的 弹 性 变 形 指 数 和 弹 性 变 形 能 指 数 较 大 因 而 在 破 坏 前 易 聚 能 在 破 坏 时 会 在 极 短 的 时 间 内 释 放 能 量 该 煤 层 具 有 冲 击 倾 向 3煤 层 老 顶 为 平 均 厚 度 10m左 右 的 中 粒 砂 岩 属 于 聚 能 坚 硬 顶 板 这 将 会 加 剧 煤 层 能 量 的 聚 积 同 时 开 采 深 度 较 大 因 此 3煤 层 具 有 冲 击 倾 向 性 定 为 有 冲 击 地 压 矿 井 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 11 页 共 168 页 1 5 可 采 煤 层 埋 藏 条 件 本 设 计 可 采 煤 层 为 3 煤 层 3 煤 层 位 于 山 西 组 的 下 部 是 井 田 主 采 煤 层 位 于 山 西 组 底 界 10m 左 右 距 三 灰 50m 左 右 属 于 结 构 简 单 全 区 可 采 的 稳 定 煤 层 煤 层 埋 深 240 1250m 两 极 厚 度 5 33 11 45m 平 均 8 49m 层 位 稳 定 厚 度 变 化 不 大 全 区 可 采 直 接 顶 板 为 厚 3m 左 右 的 深 灰 色 砂 质 泥 岩 老 顶 是 含 黑 色 矿 物 较 多 的 灰 白 色 中 粒 砂 岩 底 板 为 厚 5 7m 有 清 楚 波 状 层 理 及 生 物 扰 动 构 造 的 细 砂 岩 常 相 变 为 灰 黑 色 的 砂 质 泥 岩 有 时 为 泥 岩 煤层 顶板类别 顶板冒落性能 岩性 岩块试验单向抗压强度 104Pa 3 II 中等冒落 砂质泥岩细 砂岩 泥岩 4811 8 9476 6 16 上 III IV 难冒落 极难 冒落 石灰岩 9623 6 15356 6 砂岩17 III 中等冒落 石灰岩 9555 0 11652 2 2126 6 5546 8 表 1 2 可采煤层顶板特征表 中国矿业大学 2009 届本科生毕业设计 第 12 页 共 168 页 2 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 以及考虑到古城煤矿煤田内地质构造等原因 本井田 在能满足生产开发强度的前提条件下 不但要考虑了自然条件原因 而且要考 虑到矿区的整体规划 故将古城煤矿的井田范围 西以京沪铁路东侧煤柱线及 兖州市煤柱线 即 Z1 Z8 Z12 Z17 各点连成为界 东至 F33 断层 北以 F18 断层及 D1 D5 各点连成与单家村煤矿为界 南以第 31 勘探线及 1200 米 煤层地板等高线为界 井田面积约 15 75km2 储量计算范围为井田境界