矿井通风与安全专业毕业论文02116.doc

矿井通风与安全专业毕业设计 第 0 页 毕业设计（论文）说明书 题目：矿井通风课程设计 专业班级：矿井通风与安全专业 矿井通风与安全专业毕业设计 第 1 页 目 录 第一部分第一部分 矿井概况矿井概况 第一章第一章 井田概况及地质特征井田概况及地质特征 4 第一节 井田概况.4 一、交通位置4 二、地形地貌及河流4 三、气象4 四、地震4 五、矿井周边煤矿情况5 六、区域经济概况5 第二节 地质特征.6 一、地层地质构造6 二、煤层及煤质9 三、水文地质15 四、其它开采技术条件16 第二章第二章 矿井生产概况矿井生产概况18 第一节 井田境界及储量 .18 第二节 矿井设计生产能力及服务年限19 一、矿井工作制度19 二、矿井设计生产能力的确定19 三、矿井及水平服务年限的计算19 第三节 井田开拓.20 矿井工业场地位置选择20 井田开拓的基本问题20 1、影响井田开拓的主要因素20 2、井筒形式、数目的确定20 3、工业广场的位置、形状和面积的确定 22 4、开采水平的确定23 5、井底车场和运输大巷的布置 23 6、矿井开拓延伸及深部开拓方案 23 7、开采顺序24 8、方案比较24 矿井基本巷道30 1、井筒30 2、井底车场33 3、主要开拓巷道35 4、巷道支护35 矿井通风与安全专业毕业设计 第 2 页 第三章第三章 矿井提升运输、通风、排水、压气设备矿井提升运输、通风、排水、压气设备 40 第一节 主、副井提升设备 .40 第二节 运输设备.41 第三节 通风设备.42 第四节 排水设备.44 第五节 压风设备.45 第四章第四章 给水设备及水处理、供热、防冻给水设备及水处理、供热、防冻47 第一节 给水排水系统.47 第二节 排水.50 第三节 地面消防.50 第四节 井下消防洒水.51 第五节 采暖与通风、及供热 .51 第六节 井筒防冻.52 第七节 锅炉房设备.53 第八节 室外热力管网.53 第四章第四章 采区生产概况采区生产概况54 第一节 采煤方法.54 一、采煤方法的选择54 二、主要采煤设备选型54 三、采煤工作面参数56 第二节 采区布置.56 一、达到设计生产能力时的采区数目、位置及工作面生产能力 56 二、采区运输、通风系统及排水57 1、 煤炭运输57 2、 辅助运输57 3、通风57 4、排水58 第三节 巷道掘进.58 一、掘进设备58 二、巷道断面和支护形式58 第二节 运输方式的选择 .60 一、煤炭运输方式60 二、辅助运输方式60 第二部分第二部分 矿井通风设计矿井通风设计62 第一章 概况.62 一、瓦斯、煤层、煤的自燃性及地温62 第二章 矿井通风.62 一、通风方式和通风系统62 二、矿井主扇工作方式的选择64 矿井通风与安全专业毕业设计 第 3 页 第三章 采区通风65 一、采区通风系统的要求65 二、采区通风系统的选择66 三、工作面通风67 四、回采工作面进回风巷道的布置67 五、通风构筑物68 六、风量计算及分配 、配风的原则和方法68 七、总风量的计算68 八、工作面风量计算69 九、工作面有良好的气候条件69 第四章 掘进通风71 一、按岩巷掘进进行掘进通风计算（按炸药量计算）71 二、按煤巷掘进设计风量71 三、掘进通风方法72 四、硐室通风72 五、通风容易时期74 六、通风困难时期74 第五章 阻力计算的原则 .79 一、总阻力81 二、通风机选型82 三、矿井自然风压82 四、风机的实际工况点85 五、电动机的选择86 第六章 风量、风压及等积孔 .89 第七章 概算矿井通风费用 .91 一、吨煤通风电费91 二、其它吨煤通风费用91 矿井通风与安全专业毕业设计 第 4 页 矿井通风与安全专业毕业设计 第 5 页 第一章 井田概况及地质特征 第一节第一节 井田概况井田概况 一、交通位置一、交通位置 龙山煤矿位于山西省龙曲市北山县境内，距潞矿集团约 9km，地理坐标东经 11300，北纬 3620。 公路交通十分便利。井田中部有东西向 309 国道穿过，南北向 208 国道从井 田东部通过，另外矿井还建有铁路专用线。北距太原市 200km，南距龙曲市 23km，东距龙曲北火车站 15km，交通十分便利，见图。 二、地形地貌及河流二、地形地貌及河流 龙山煤矿位于龙曲盆地西部，全区广为第四系黄土沉积掩盖，地形平缓，局 部黄土冲沟发育，为高原盆地内的河谷平原区。总的地貌形态是西北高，东南低， 北部为缓和低山丘陵区，黄土冲沟密布，地形切割破碎，中南部地形平坦，海拔 标高+930m 左右。 本区河流属海河水系，浊漳河自南向北流经本井田东缘，其支流绛河由西向 东流经本区南部，于中华村附近注入漳泽水库与浊漳河合流。区内河床平缓开阔， 阶地发育，北部有阉村、常隆两座小型水库，其它地表无大的水体存在。 三、气象三、气象 本区属暖温带半湿润半干燥大陆性季风气候。 根据北山县历年气象资料统计，年降水量在 410917mm，平均 594.8mm，年蒸 发量在 15021926.8 mm，平均 1738.6 mm，蒸发量为降水量的 26.3 倍，冰冻期为每 年 10 月到次年 4 月，最大冻土深度为 75cm（1977 年 2 月）；最多风向北西，最大 风速 1416 米/秒。根据 1978 年温差变化，最高气温 36.6（6 月 30 日），最低气 温-19.6（2 月 12 日），悬差 56.2。 四、地震四、地震 历史记载 1497 年 2 月，北山县城附近曾发生 6 级地震（中国地震资料表上未 记载级别，地震地质大队（1970 年 10 月）编制的山西地区构造体系图上定为 55.9 级。） 矿井通风与安全专业毕业设计 第 6 页 山西省抗震工作办公室等三家单位，于 1979 年以（79）晋抗字第 1 号文“关于 颁发山西省地震裂度区划图及说明的通知”将北山划分为 6 度区，龙曲市划分为 7 度区。 根据国家地震局颁布的中国地震动参数区划图（gb18306-2001），本区地 震动峰值加速度小于 0.05 g，相当于地震基本烈度 6 度。 五、矿井周边煤矿情况五、矿井周边煤矿情况 龙山煤矿周围主要有漳村煤矿、河曲煤矿、北山煤矿和郭庄煤矿等，龙山煤 矿与周围井田的位置关系如下。 1. 漳村煤矿 漳村煤矿原为小煤窑， 1970 年改建成 0.60mt/a 的矿井。1985 年第二次扩建 为 1.50mt/a 的生产能力，核定能力 2.40mt/a，2003 年实际生产原煤 3.18 mt。2004 年 实际生产原煤 3.50 mt。现开采井田 3 号煤层，矿井为斜井开拓方式，矿井水平标 高760m 和600m。井下布置 1 个综采放顶煤回采工作面和 2 个综掘工作面。 2. 河曲煤矿 河曲煤矿 1966 年建成投产。设计能力 0.90mt/a，先后经过二次扩建，设计能 力达 3.60mt/a，核定能力 4.90mt/a，现开采井田 3 号煤层，矿井采用斜、立混合开 拓方式，矿井水平标高740m 和630m。井下布置 3 个综采放顶煤回采工作面和 2 个综掘工作面。 3. 北山煤矿 北山煤矿为在建矿井，设计能力为 6.00mt/a，目前正在建设， 2006 年投产。 井田内含可采煤层 5 层，分别为 3、9、12、15-2和 15-3号煤层 矿井采用立井开拓方式，矿井工业场地布置有主井、副井和风井 3 个立井井 筒，另在阎庄风井场地布置阎庄进、回风立井。 4. 郭庄煤矿 由于龙山矿可采煤层埋藏深度较大，在采矿许可证允许范围内仅在井田西南 角建有一座县营煤矿，原设计生产能力为 0.60 mt/a，现设计生产能力为 0.90 mt/a， 开采井田 3 号煤层，矿井采用立井开拓方式，采煤方法为综采一次采全高。 六、区域经济概况六、区域经济概况 龙曲集团为我国煤炭工业的重要企业，地处山西省龙曲市。龙曲市位于山西 省东南部，是晋、冀、豫三省的重要通道。全市总面积 13896km2，其中市区面积 334km2。平均海拔+1000m，最高处+2453m。 矿井通风与安全专业毕业设计 第 7 页 第二节第二节 地质特征地质特征 一、地层地质构造一、地层地质构造 龙山井田均为第四系黄土所覆 盖，仅于北部阎村、常隆一带有二 迭系上石盒子组地层零星出露。根 据钻孔揭露情况，将地层发育情况 由老到新叙述如下： （一）地层 1. 奥陶系中统马家沟组 o2m 岩性为灰色深灰色厚层状石 灰岩，局部裂缝溶洞发育，并为灰 白色铝质泥岩、黄铁矿、菱铁矿等 充填。 2.石炭系中统本溪组 c2b 该组厚度 1.3513.43m，平均 9.11m。岩性以灰色块状铝土泥岩为 主，局部发育灰白色中厚层状中粒 砂岩、砂质泥岩以及底部山西式铁 矿层。与下伏地层假整合接触。 3. 石灰系上统太原组 c3t 本组厚度 99.35119.16m，平均 厚度 108.38m 左右。底部以 k1 砂岩 与本溪组分界，顶部以 k7 砂岩与山西组分界，是本区的主要含煤地层之一。主要 由 45 层石灰岩及灰色砂岩、灰黑色泥岩和 710 层煤层组成。其中 153号煤层 为可采煤层，厚度 02.73m，平均厚度 1.66m，但冲刷面积较大。属典型的海陆交 互相沉积，旋回结构明显，但岩性岩相较为复杂。本组发育四层较稳定的石灰岩 及一层局部发育的石灰岩。 4.二叠系下统山西组1s 本组厚度 40.9797.55m，平均厚度约 55.69m。是本区主要含煤地层。岩性主 要为灰白色、灰色中、细粒石英砂岩，灰色、灰黑色粉砂岩、砂质泥岩，夹 14 层煤。其中下部的 3 号煤层为主要可采煤层，厚度 4.847.32m，平均厚度 6.09m，3 号煤上部多有一层灰色细、中粒砂岩，厚度数米至十余米，为 3 号煤老 顶，与下伏地层太原组呈整合接触。 5.二叠系下统下石盒子组1x 图图 1-1 综合柱状简图综合柱状简图 矿井通风与安全专业毕业设计 第 8 页 本组厚度 44.278m，平均厚度约 59.55m。连续沉积于山西组地层之上，顶部 为一层紫红、紫灰等杂色含鲕粒的厚层状铝质泥岩或砂质泥岩（俗称桃花泥岩）， 中下部为灰色泥岩，砂质泥岩，灰色、灰白色石英砂岩。底部以一层灰白色厚层 状中、粗、细粒石英砂岩8 与山西组分界。 6.二叠系上统上石盒子组1sh 本组厚度 309.8408.31m，平均厚度约 353.87m。岩性为紫红色、紫灰等杂色 泥岩或砂质泥岩，灰色、灰白色、黄绿色细、中、粗粒石英砂岩。底部以10 砂 岩与下石盒子组分界。与下伏地层呈整合接触。 7.第四系 厚度 3164.9m，平均约 43.13m。是本区的主要覆盖层，岩性为棕黄色、浅黄 色亚粘土，含砂质粘土，夹姜石、砂砾层，顶部为耕植土，与下伏地层呈角度不 整合接触。 （二）地质构造 龙山井田位于潞安矿区中部，构造以褶曲为主，地层走向近南北，向西倾 斜，倾角 36。东部以单斜为主，伴有近东西向波状起伏；西部为近南北向褶曲。 1. 褶曲 本区姬村以东，基本为一向西倾斜的单斜。姬村以西，则为近南北向的相互 平行的背、向斜。 由东向西，依次为姬村向斜、路村背斜、老军庄向斜。轴向近南北向，在南 北两端稍有偏转，北端偏西，南端偏东，局部因受东西向波状起伏影响，走向略 有变化。 背、向斜的两翼接近对称，倾角不大，多在 5 左右，轴部比较宽缓，幅度最 大 110m，一般 50m 上下，局部有一些东西向的小的起伏，北部 504 号孔附近有一 对小的背向斜。南部南辛庄附近有一对近南北向的背向斜。 现将主要褶曲叙述如下： 姬村向斜 轴向近南北，北起阎村附近，向南经 1012 号孔和 2002 号孔之间，过姬村西经 2026 号钻孔至 2034 孔附近，全长 11.5km，两翼几乎对称，倾角 46。 路村背斜 轴向南北，北部偏东，北起 1008 号钻孔东侧，西向南经路村西，至 1029 号孔 附近，全长约 10.0km，两翼几乎对称，倾角 46，轴部较为平缓。 老军庄向斜 北自 1039 钻孔附近，过 2026 号孔，轴向变为南北向至区块 3 号拐点，全长约 6km。 2. 断层 矿井通风与安全专业毕业设计 第 9 页 井田断层不发育，除北部文王山南断层和东南边界安昌、中华两断层及西南 边界藕泽断层较大构成龙山井田自然边界外，井田范围内尚发育有四条落差 2030m 和两条落差 510m 的小中型断层。现分述如下： 文王山南断层：走向 75东，倾向南东，为上盘下降的正断层，自东伸入 本区，常1 号孔 3 号煤层底板高 806.82m，513 号孔 3 号煤层底板标高 459.92m， 两者高差 346.90m。常隆附近落差 400m。常隆西南断层上盘为石千峰组底部地层， 下盘为奥陶系及石炭系零星出露。 安昌断层：走向北 60东，倾向南东，倾角 70，为上盘下降的正断层。自 东伸入本区，在区外 536 号钻孔所见，于孔深 530m 见破碎带，k2石灰岩和马家沟 组石灰岩相接。据地震资料，断层方向与地质推断基本符合。推断落差 170m，该 断层向西落差变小，至 1068 号钻孔附近，落差 70m。 藕泽正断层：位于藕泽至沙庄一带，为井田西南角的边界断层。地表为第 四系覆盖，据钻孔资料揭露。如 1083 孔，于 519.10m 见断层破碎带，以山西组上 部岩层与太原组 k2石灰岩接触，断失 3 号煤及太原组上、中部岩层，断距为 94m。西南段的 2201 孔在 580.70m 见破碎带，断距约 10m。东北段的 1901 孔于 423.32m，见山西组上部岩层与 3 号煤接触，断距达 30m。此断层走向为北 52东， 倾向东南，倾角 70，全长为 4.5km。 石室断层：该断层原判定是故县断层的延伸，河曲矿经生产探明并非故县 断层延伸，现命名为石室断层，由王 82 号钻孔控制，根据河曲矿井下实际揭露情 况，该断层走向由南西方向延伸至北二采区，性质为正断层，最大落差 18m，倾 角 70，倾向东北，延伸北二采区不远处尖灭。 f1断层：为 1011 号钻孔所见，推断走向北 20西，倾向南西，倾角 60，为 上盘上升的逆断层。1011 号钻孔 545m 见破碎带，2 石灰岩重复，15-3 号煤层重 复，显属三个逆断裂所致，总落差 30m，延长 1500m。 f2断层：走向北 80东，倾向北西，倾角 70，为常 22、2012、2013、517 号钻孔控制。常 22 号钻孔缺失 3 号煤层以下至 k5 石灰岩以上的一段地层，据测 井曲线解释，461m 有破碎带，落差 30m。2012 号钻孔深 421m 见破碎带，k10 至 3 号煤层的间距和邻近钻孔相比缩短 15m，向西延至 2013 号钻孔附近尖灭，向东延 至 517 号钻孔附近尖灭，全长 3.5km，为正断层。 f3断层：走向南北，向东倾斜，倾角 60，为上盘上升的逆断层，由 1040、523 号钻孔所控制。1040 号钻孔 474m 为破碎带，k2 石灰岩重复，落差 20 m，523 号钻孔 473m 见破碎带，k2 石灰岩重复，落差 10m，南北延长 1520m。 f64断层：位于龙山以北，走向北 50东，倾向南西，落差 10m，为上石盒 子组地层露头所显示，推断延长 500 余米，为正断层。 f65断层：位于 f64断层以南，走向北 75东，倾向南西，落差 5m，为上石 盒子组地层露头所显示，推断延长 500 余米，为正断层。 矿井通风与安全专业毕业设计 第 10 页 3. 陷落柱 本区范围内较为发育，形状多为椭圆形。 4. 岩浆岩 龙山井田范围内没有岩浆岩侵入。 二、煤层及煤质二、煤层及煤质 （一）煤层 1、 含煤地层 井田含煤地层为下二迭系山西组及上石炭系太原组，含煤地层总厚 163.36m， 含煤 1017 层，煤层总厚 11.25m，含煤系数为 6.9%。 1. 山西组厚 54.10m，含主要可采煤层 3 号煤层，煤层平均厚度 6.09m，含煤系 数 11.20%，山西组顶底部、局部发育不稳定薄煤层 13 层，一般均不可采。 2. 太原组厚 109.26m，含稳定的可采煤层 15-3 号煤层，不稳定的局部可采煤 层 8-2、9、12、15-1、15-2号煤层及不稳定薄煤层 6、7、8-1、11、13、14 号等煤层， 太原组煤层总厚 5.20m，含煤系数 4.8%。 2、可采煤层特征 （1）3 号煤层：位于山西组的中下部，以其本身厚度大、层位稳定为重要对 比标志，上距8 砂岩 22.4243.30m。平均 31.67m，下距7 砂岩顶面 2.7018.85m，平均 12.98m，煤层对比非常可靠。煤层厚度 4.847.32m，平均厚度 6.09m，结构简单，夹石 13 层，夹石厚 0.10.3m，仅个别孔（1009 号孔）夹石 变厚达 0.75m。该煤层控制研究程度较高，符合规范要求，为稳定型全井田范围内 可采煤层。 （2）8-2号煤层 位于太原组中上部。上距 3 号煤层 46.5866.66m，平均 57.17m。下距 9 号煤 层 3.6023.21m，平均 9.68m，厚度 01.73m，平均 0.43m。属不稳定局部可采煤层。 煤层顶板多为黑灰色厚层中粒砂岩。底板多为黑灰色粉砂岩。 （3）9 号煤层 位于太原组中部，下距 k4灰岩 0.799.60m，平均 3.69m，个别钻孔如 2012、2023 号钻孔，9 号煤层直复于 k4灰岩之上。厚 02.21m，平均 0.99m，属不 稳定局部可采煤层。本区中部一般发育较好，多达可采厚度。夹矸 03 层，厚度 及层数变化较大。向南、向北因下部夹矸增厚煤层分叉渐至尖灭。 煤层顶板多为黑灰色粉砂岩，底板多为黑灰色泥岩、粉砂岩等。 （4） 12 号煤层 位于 k4、k3石灰岩间。上距 k4灰岩 0.907.08m，平均 3.68m。下距 k3灰岩 1.9211.70m，平均 3.33m，厚 01.02m，平均 0.50m，结构简单，为单一煤层。属 不稳定局部可采煤层。顶底板多为灰、黑色薄层粉砂岩或泥岩。 矿井通风与安全专业毕业设计 第 11 页 （5） 15 号煤层 实际为一煤层组，位于太原组底部，上距 k2 石灰岩 2.7014.57m，平均 5.29m，一般发育 15-1、15-2、15-3 等 3 层煤层。 15-1号煤层： 煤层厚 01.35m，平均厚 0.62m。除南部冲刷带外，全区普遍发育，结构简单， 为单一煤层。北部龙山以北、中部南浒庄一带发育较好，多达可采厚度，属不稳 定局部可采煤层。煤层顶底板多为灰黑色泥岩，炭质含量增高，变为炭质泥岩。 15-2号煤层： 煤层厚 00.87m，平均厚 0.57m。结构简单，为单一煤层。本区中部南浒庄一 带发育较好，成片达可采厚度。其余地区仅有零星钻孔达可采厚度，属不稳定的 局部可采煤层。煤层顶底板多为黑色薄层泥岩。 (3) 15-3号煤层： 本区内北部大面积范围内，该煤层厚度较稳定，煤厚 02.73m，平均 1.66m。 夹矸 13 层，除本区南部大面积同生冲刷外，一般均达可采厚度，局部顶底板及 夹石为炭质泥岩。 可采煤层特征见表 1-1。 表 1-1 可采煤层特征表可采煤层特征表 厚度(m)间距(m) 最小最大最小最大 煤层 号 平均平均 结构 （夹矸 层数） 稳定 程度 可采 情况 顶板 岩性 底板 岩性 4.847.32 3 6.05 03稳定全区可采 粉砂岩 中砂岩 细粉砂岩 01.73 46.5866.65 57.17 8-2 0.43 简单 01 不稳定局部可采 中粗砂 岩 粉砂岩 02.21 3.6023.21 9.68 9 0.99 局部分 叉 03 不稳定局部可采粉砂岩 k4灰岩 上泥岩 01.02 8.0417.97 11.00 12 0.50 简单不稳定局部可采 k4灰岩 下粉砂 岩 k3灰岩 上泥岩 01.35 27.5337.56 29.69 15-1 0.62 简单不稳定局部可采泥岩泥岩 00.87 0.902.40 1.49 15-2 0.57 简单不稳定局部可采泥岩泥岩 02.73 15-3 1.66 0.686.30 3.1903较稳定 除冲刷外 全区可采 泥岩 泥岩及 炭质泥岩 （二）煤质 煤类及其分布规律 矿井通风与安全专业毕业设计 第 12 页 根据中国煤炭分类标准（gb5751-86），本井田 3、8、9 和 14 号煤为贫 煤，15-1、15-2和 15-3号煤以贫煤为主，局部个别点为无烟煤。 1.3.5.2 煤质分析 1. 煤的物理性质 各煤层均为黑色层状，光亮型煤及暗淡型煤相间，条带状构造明显，玻璃光 泽，参差状断口，节理裂隙为薄膜状黄铁矿或方解石充填。经测定，煤的比重 3 号煤层在 1.411.58 之间，15-3 号煤层在 1.521.74 之间。 2. 煤的化学性质 水分（mad） 各煤层原、浮煤水分值变化不大；不同煤层相同煤类水分值无规律性变化， 各煤层原、浮煤水分分析结果见表 灰分（ad） 主要可采 3 号煤层灰分 a ad d在 1418%之间，仅个别点灰分大于 20%。15-3号煤 层灰分变化较大，最小值 12.16%，最大值 40.70%。各个煤层经浮选后降灰率在 55%以上。各煤层原、浮煤灰分分析结果下表 1-2： 表 1-2 各煤层煤质分析统计结果表各煤层煤质分析统计结果表 原 煤 分 析浮 煤 分 析质量分级 煤层煤类 水分 mad (%) 灰分 ad (%) 发热量 qgr,v,d（mj /kg） 水分 mad (%) 灰分 ad (%) 灰分发热量 3 贫煤 0.283.59 1.00(62) 8.4029.05 16.01(62) 24.7232.58 29.59(33) 0.241.73 0.91(60) 4.4811.99 7.27(60) 中灰 煤 高热值 煤 8 贫煤 0.470.82 0.67(4) 17.2128.77 21.40(4) 23.05(1) 0.580.97 0.76(4) 6.9010.38 8.06(4) 中灰 煤 中热值 煤 9 贫煤 0.652.20 1.06(12) 21.4839.51 30.22(12) 20.7225.10 22.86(4) 0.751.80 1.03(12) 5.4913.61 10.43(12) 高灰 煤 中热值 煤 14 贫煤 0.361.44 0.70(17) 9.6437.77 16.99(17) 19.1231.01 27.74(9) 0.451.50 0.79(14) 3.1317.49 5.62(14) 中灰 煤 高热值 煤 15-1 贫煤 0.421.30 0.81(17) 14.3638.51 29.23(17) 17.4425.51 22.82(6) 0.691.22 0.88(10) 5.7310.63 8.04(10) 高灰 煤 中热值 煤 15-2 贫煤 0.621.18 0.81(17) 14.4235.25 23.97(17) 20.2229.07 25.05(5) 0.701.48 0.93(12) 1.3813.12 7.11(12) 中灰 煤 中热值 煤 贫煤 0.322.17 0.91(41) 12.1640.70 26.02(41) 17.4425.51 22.82(6) 0.381.78 0.93(38) 4.8215.46 7.44(38) 中灰 煤 中热值 煤 15-3 无烟 煤 0.811.08 0.90(3) 20.4623.85 22.11(3) 18.4029.58 25.40(18) 0.701.10 0.95(3) 4.736.89 5.77(3) 中灰 煤 中热值 煤 矿井通风与安全专业毕业设计 第 13 页 挥发分（vdaf） 各煤层浮煤挥发分产率见表 1-3。各煤层挥发分在垂向上随着煤层埋藏深度的 增加，挥发分逐渐降低。3 号煤层在水平方向上由西向东有规律地递增，但变化 不很大。 表 1-3 各煤层挥发分产率分析统计表各煤层挥发分产率分析统计表 煤层3 号8 号9 号14 号15-1 号15-2 号15-3 号 浮煤挥 发分 vdaf (%) 10.6814.00 12.63(60) 11.8814.20 12.73(4) 11.6214.62 13.01(12) 10.2113.85 11.33(14) 10.2211.61 10.90(10) 10.1313.07 11.31(12) 10.0613.88 11.31(38) 硫分（st,d） 各煤层原、浮煤全硫含量、部分煤层原煤形态硫含量见表 1-4。 表 1-4 各各煤煤层层全全硫硫分分析析统统计计结结果果 全硫 st,d（%）原煤形态硫（%） 煤 层 主 要 煤 类 原煤浮煤 按标 准折算 后的 全硫 st,d(%) 质 量 分 级 全硫 st,d 硫铁矿 硫 sp,d 硫酸盐 硫 ss,d 有机硫 so,d 3 贫 煤 0.260.39 0.32(37) 0.270.42 0.36(35) 0.27 特 低 硫 煤 0.260.35 0.31 (7) 0.040.08 0.06(7) 0.000.01 0.00(7) 0.170.28 0.24(7) 8 贫 煤 0.504.10 1.49(4) 0.490.81 0.65(2) 1.55 中 高 硫 煤 9 贫 煤 0.985.27 2.81(9) 0.331.27 0.84(11) 2.95 中 高 硫 煤 0.981.81 1.40 (2) 0.451.31 0.88(2) 0.010.01 0.01(2) 0.490.52 0.51(2) 14 贫 煤 1.735.19 3.07(12) 1.111.70 1.38(11) 2.66 中 高 硫 煤 1.914.51 2.90(6) 1.172.75 1.80(6) 0.010.09 0.03(6) 0.661.67 1.07(6) 15-1 贫 煤 1.588.85 3.24(12) 0.732.15 1.26(9) 3.41 高 硫 1.588.85 4.15(7) 1.187.60 3.44(7) 0.020.05 0.03(7) 0.281.20 0.68(7) 矿井通风与安全专业毕业设计 第 14 页 煤 15-2 贫 煤 1.263.17 2.14(13) 0.481.39 1.03(11) 2.05 中 高 硫 煤 1.263.17 2.24(4) 0.742.22 1.52(4) 0.010.03 0.02(4) 0.500.92 0.70(4) 贫 煤 0.705.39 2.08(28) 0.391.96 0.91(26) 1.97 中 高 硫 煤 0.975.27 2.52(11) 0.534.03 1.92(11) 0.010.08 0.03(11) 0.181.20 0.57(11) 15-3 无 烟 煤 1.88(1) 0.620.99 0.81(2) 1.67 中 高 硫 煤 磷含量 磷含量分析数据相对较少，结果见表 1.3-11。依据标准mt/t562-1996对煤 中磷分级：3 号煤属低磷煤；15-3 号煤及其它各煤层均属特低磷煤。 微量元素 各煤层的微量元素仅有锗和镓的分析，含量都很低均未达到工业边界指标， 结果见表 1-5。 表 1-5 各煤层有害、微量元素分析统计结果表各煤层有害、微量元素分析统计结果表 煤层3 号8 号9 号14 号15-1 号15-2 号15-3 号 磷 pd (%) 0.0040.03 4 0.021(5) 0.0010.01 8 0.010(2) 0.0020.00 3 0.003(2) 0.007 (1) 0.0010.00 5 0.003(2) 0.0020.00 3 0.003(2) 0.0050.00 8 0.007(3) 分级低磷分特低磷特低磷特低磷特低磷特低磷特低磷 锗 ge (mg/kg ) 0.102.40 0.91(26) 1.202.80 1.90(4) 0.302.90 1.30(13) 0.303.9 0 1.47(12) 0.401.80 1.10(14) 0.9018.90 13.2(10) 0.105.60 1.51(25) 镓 ga (mg/kg ) 3.0713.01 8.80(33) 12.5026.6 0 16.98(4) 11.0026.5 0 16.88(13) 0.5011.70 8.06(11) 1.0019.15 12.8(11) 44.3052.1 5 47.33(4) 11.5034.5 0 16.58(21) 1.3.5.3 煤炭产品用途 1煤的工艺性能 各可采煤层主要煤质特征、化学性质、工艺性能综合评价见表 1-6。 3 号煤为中灰、特低硫、低磷、高热值、较高软化温度易选的贫煤，可广泛 用于电力、冶金、高炉喷吹、气化、化工、建材等行业。 矿井通风与安全专业毕业设计 第 15 页 太原组 8、14、15-2和 15-3号煤为中灰、中高硫煤，9、15-1号煤为高灰、高硫 煤，太原组煤层需进行洗选脱硫后方可作动力或工业用煤及民用燃料，否则会严 重地侵蚀设备和污染环境。 表 1-6 各各煤煤层层 煤煤的的 工工业业用用途途综综合合评评价价 煤层 主 要 煤 类 指 标项 目 ad (%) st,d (%) pd (%) qgr,d (mj/kg) st () ft () 可选 性 数值16.010.270.02129.5914041444 3 贫 煤等级 中灰 煤 特低 硫煤 低磷 高热值 煤 较高软化 温度灰 较高流 动 温度灰 易选 中等 可选 数值21.401.550.01023.0513781400 8 贫 煤等级 中灰 煤 中高 硫煤 特低 磷 中热值 煤 较高软 化 温度灰 较高流 动 温度灰 数值30.222.950.00320.7214251458 9 贫 煤等级 高灰 煤 中高 硫煤 特低 磷 低热值 煤 较高软 化 温度灰 较高流 动 温度灰 数值16.992.660.000727.7412431285 14 贫 煤等级 中灰 煤 中高 硫煤 特低 磷 高热值 煤 较低软 化 温度灰 较低流 动 温度灰 数值29.233.410.00322.8212781305 15-1 贫 煤等级 高灰 煤 高硫 煤 特低 磷 中热值 煤 中等软 化 温度灰 中等流 动 温度灰 数值23.972.050.00325.0513881424 15-2 贫 煤等级 中灰 煤 中高 硫煤 特低 磷 中热值 煤 较高软化 温度灰 较高流 动 温度灰 数值26.061.970.00725.4014281438 15-3 贫 煤等级 中灰 煤 中高 硫煤 特低 磷 中热值 煤 较高软 化 温度灰 较高流 动 温度灰 矿井通风与安全专业毕业设计 第 16 页 三、水文地质三、水文地质 （一）区域水文地质概况 龙山矿区位于漳河流域，浊漳河南源东测，属海河水系。 区域地下水的补、迳、排条件明显受地形和构造控制。区域东部，地势高峻， 出露一套呈南北向展布的长条状碳酸岩类地层，岩溶裂隙发育，给岩溶裂隙水直 接接受大气降水补给创造了条件，是岩溶裂隙水的主要补给区；另外，地表水系 也是地下岩溶裂隙水补给源之一，其主要通道是灰岩出露区内河道里的断层带， 如浊漳河的北、西、南三源出口附近至石梁之间，河流流量的明显损失，即是例 证。地下水接受补给后，在向深部运移时，当遇断层阻隔或在地形深切处则以泉 的形势排出地表，如辛安村附近的泉水排出带、浊漳河河谷排出带等。 碎屑岩类裂隙水，除少量能沿构造破碎带或地层倾向向深部运移外，其余大 部多沿地层走向运移；且由于含水层成层状，不同层位的含水层，其补给区不尽 相同，多构成若干个小的含水系统，其间水力联系较弱。 1. 地表水 绛河在井田南部，由西向东流过。北山县城外，最大流量 1.46m3/s（1978 年 9 月 16 日），最小流量 0.78m3/s（1979 年 5 月）；勘探区南部北送渡附近，水位标 高约900m。绛河流向与地层走向基本垂直，故不利于地表水的垂直下渗；井田 北部有阉村、常隆两座小型水库，除此，井田内无其它大的地表水体。 2. 主要含水层含、隔水层特征 含水层 龙山井田在精查勘探阶段，仅对 2012 号钻孔基岩风化带进行了抽水试验和 1063 号钻孔 277287.10m 上石盒子组涌水段做了涌水试验，水文地质工作量较少。 1985 年 10 月，矿务局地质队在主、副井之间补打 1 个检查孔，该检查孔采用流量 测井技术，通过测量钻孔中垂向水流的变化来划分含水层的位置，基岩风化带以 下共探明含水层 11 个。结合区域水文地质特征和矿井水文地质条件及检查孔资料， 龙山矿井可划分为 15 个含水层，即中奥陶统马家沟组灰岩岩溶含水层、太原组 k2、k3、k4、k5 灰岩岩溶裂隙含水层、山西组 k7 砂岩裂隙含水层、3 号煤层顶板 砂岩裂隙含水层、下石盒子组 k8 砂岩裂隙含水层、上石盒子组基岩风化带裂隙含 水层、第四系下更新统孔隙含水层、第四系中更新统孔隙潜水含水层等。 隔水层特征 根据岩性特征，井田内主要隔水层自上而下主要有：本溪组铝土质泥岩隔水 层、3 号煤层底板隔水层等。 石炭系中统本溪组铝土质泥岩隔水层 层厚 2.0028.70m，平均 10.66m，厚度变化较大。多由灰色粉砂岩、灰白色铝 质泥岩或铝土岩组成。可有效阻隔中奥陶统马家沟组灰岩水向上的垂直补给。 矿井通风与安全专业毕业设计 第 17 页 3 号煤层底板隔水层 3 号煤层底板至 k8 砂岩含水层之间普遍发育有一套深灰色、灰黑色粉砂岩及 细砂岩夹菱铁矿薄层的地层，厚 2.7018.85m，平均 12.98m。该层可有效阻隔 3 号 煤层底板直接充水含水层（k8 砂岩）的水进入其开采工作面和巷道。 4井田水文地质类型: 龙山井田各可采煤层均处于深埋区，属于深部井田，煤系内及以上邻近基岩 含水层，远离露头区，与地表水体和第四系含水层无水力联系，地下水补给条件 差，含水层富水性弱。 本井田主要可采煤层为 3 号煤和 15-3 号煤。3 号煤的主要充水含水层为其上 覆的砂岩裂隙含水层，15-3 号煤主要充水含水层为上覆太原组石灰岩的岩溶含水 层。 根据上述矿床主要充水含水层的含水空间特征，充水方式及水文地质条件的 复杂程度，井田矿床水文地质类型可划分为两类：山西组 3 号煤层开采时，水文 地质类型为第二类第一型，即水文地质条件简单的顶板直接充水的裂隙充水矿床； 太原组 15-3 号为第三类第一亚类第一型，即水文地质条件简单的顶板直接充水的 以溶蚀裂隙为主的岩溶裂隙充水矿床。 （二）矿井涌水量 1. 矿井水的组成 目前矿井水主要为 3 号煤层顶板砂岩水，占总涌水量的 95.4%；底板 k2 灰岩水 约为 5m3/h，占总涌水量的 2.85%；陷落柱内的水 3m3/h，占总涌水量的 1.7%；无 断层水。 矿井涌水量的变化具有随开采量的增加（即开采面积的增大），呈逐年上升的 趋势，且上升量的变化较大（2.919%），但平均约 11%。2003 年矿井正常涌水 量 150160m3/h，最大 307.7m3/h，约为正常量的 1.9 倍。其它年份矿井最大涌水量 约为正常量的 1.21.5 倍。 2. 矿井涌水量预计 龙山矿预计正常涌水量为 250m3/h，最大涌水量为 550m3/h。 根据井田水文地质条件及现有的资料，结合龙山矿井目前所采用的开采方式， 利用地下水动力学法，计算得出工作面涌水量、采区涌水量、矿井涌水量如下： 1. 工作面涌水量：一般情况下，正常涌水量为 50m3/h 左右，最大涌水量为 80m3/h 左右。 2. 采区涌水量：一般情况下，正常涌水量为 120m3/h 左右，最大涌水量为 250m3/h 左右。 3.矿井+470m 水平预计涌水量：正常涌水量为 300m3/h 左右，最大涌水量为 500m3/h。 矿井通风与安全专业毕业设计 第 18 页 四、其它开采技术条件四、其它开采技术条件 1、 瓦斯 1989 年 11 月 20 日煤科总院抚顺分院瓦斯研究所对龙山煤矿通过井下打钻测 定参数，用间接法推算出+520m 水平，3 号煤层的沼气含量 4.8 m3/t，预测出全矿 井瓦斯相对涌出量 7.4m3/t。龙山矿 3 号煤层瓦斯含量与其它高瓦斯矿井相比虽不 高，但采煤时落煤强度大，而且煤层厚，部分工作面瓦斯绝对涌出量较大，有的 工作面甚至高达 18.41 m3/t，所以龙山煤矿按高瓦斯矿井进行管理。 2、煤尘爆炸性 1997 年以来，龙山煤矿对 3 号煤层煤尘爆炸性取样作了试验，在 2001 年又对 3 号煤层取样委托煤炭科学研究总院重庆分院作了煤尘爆炸性试验，鉴定报告见 表 1.3-6。根据鉴定报告 3 号煤层煤尘具有爆炸性。 3、煤的自燃发火倾向 龙山煤矿在 2001 年委托煤炭科学研究总院重庆分院以及 2002 年补充勘探中， 在常-43、常-48 孔对 3 号煤层取样对煤的自燃倾向性进行了试验，对 3 号煤层的 采样分析，3 号煤层在局部地段有发生自燃的可能，要作好安全防范工作。 4、地温 该矿在勘探期间和开采过程中均未进行测温工作。但从井下工作环境看，温 度小于 26。属温度正常区，无热害威胁。 矿井通风与安全专业毕业设计 第 19 页 第二章 矿井生产概况 第一节第一节 井田境界及储量井田境界及储量 一、井田境界一、井田境界 根据国土资源部 2001 年 11 月核定的井田边界（采矿许可证号： 1000000120130），龙山井田境界由 4 个拐点坐标连线圈定，开采深度由 +628.03+200m 标高。 表 2-1 龙山井田境界拐点坐标表龙山井田境界拐点坐标表 拐点号纬距 (x)经距 (y)拐点号纬距 (x)经距 (y) 14029000.00038409400.0044022000.0038406000.00 24029000.0038406000.0054022000.0038409400.00 二、储量二、储量 龙山井田地质勘查工作程度为勘探程度，井田内煤层的地质特征已查明及 开采技术条件较好，可靠程度为探明。 根据煤、泥炭地质勘查规范（dz/t0215-2002)的煤炭资源量估算标准的有 关规定，其开采范围均列为探明的（可研）经济基础储量(111b)，在跨越断层圈定 探明的（可研）经济基础储量（111b），将工业广场及主要井巷等保护煤柱，列 为探明的（可研）边际经济基础储量（2m11），将村庄、高速公路、境界以及断 层两侧 50m 的范围内的煤柱列为探明的（可研）次边际经济资源量(2s11)。 矿井工业资源/储量 =111b+2m11+2s11 = 140.40+10.69+63.70= 214.79mt 可采储量 1、矿井设计资源/储量 矿井设计资源/储量是指矿井工业资源/储量减去设计计算的断层煤柱、河流煤 柱、井田境界煤柱和地面建筑物、构筑物等永久保护煤柱损失量后的资源/储量。 本矿井的永久煤柱损失量主要为井田境界煤柱、断层煤柱、村庄及高速公路 保护煤柱。经计算矿井永久煤柱损失量总计为 63.70 mt，矿井设计资源储量为 151.09mt。矿井设计资源储量计算见表。 2、矿井设计可采储量 矿井设计资源量减去工业场地和主要井巷煤柱的煤量后乘以采区回采率，为矿 井设计可采储量。 盘区回采率：3 号煤层属厚煤层，盘区回采率设计取 75%。 矿井通风与安全专业毕业设计 第 20 页 经计算，全矿井设计可采储量为 105.30mt，均为 3 号煤层设计可采储量。矿井 设计可采储量计算见表 2-2。 表 2-2 矿井设计可采储量表矿井设计可采储量表 单位：mt 永久煤柱损失 保护煤柱 煤 层 水平 工业 资源 储量 井 田 境 界 断 层 村庄 及 高速 路 小计 设计 资源 储量 井筒 及 主要 井巷 小计 开采 损失 设计 可采 储量 + 520m 82.230.461.4321.2823.1659.074.484.4813.6540.94 3 + 470m 132.560.570.8839.0740.5492.026.216.2121.4564.36 矿井合计214.79 1.032.3160.3563.70151.0910.6910.6935.10 105.3 第二节第二节 矿井设计生产能力及服务年限矿井设计生产能力及服务年限 一、矿井工作制度一、矿井工作制度 设计矿井年工作日为 330d。每天 3 班作业，其中 2 班生产，1 班准备。每天 净升时间为 16h。 二、矿井设计生产能力的确定二、矿井设计生产能力的确定 合理的矿井设计生产能力的确定，既受井田保有储量、煤层赋存条件、煤层 稳定性、构造条件等开采条件的限制，同时又受煤炭外运、市场条件和矿井现有 各生产系统能力的制约，对此，确定矿井生产能力为 180mt/a。 三、矿井及水平服务年限的计算三、矿井及水平服务年限的计算 按设计可采储量计算矿井服务年限： t=z/（ka） 式中：t矿井服务年限，a； z矿井设计可采储量，mt； 矿井通风与安全专业毕业设计 第 21 页 a矿井设计生产能力，mt/a； k储量备用系数，取 1.3。 t=105.30/（1.31.8）=45a 服务年限均符合煤炭工业矿井设计规范的有关要求。 第三节第三节 井田开拓井田开拓 矿井工业场地位置选择矿井工业场地位置选择 龙山井田地处龙曲盆地西部，地势比较平坦，工业广场容易选择。但考虑到 工农关系，应尽量少占良田，不破坏果园，不拆迁村庄，同时还考虑场内排水方 便等因素。设计矿井工业场地位于独臂、解愁、五曲三个村庄之间，这里土质较 差，不涉及果园，不拆迁村庄，地势也较周围略高，便于场内排水。工业场地布 置有主立井、副立井和回风立井。井田开拓是在总体设计已经划定的井田范围内， 根据精查地质报告和其它补充资料，具体体现在总体设计合理原则，将主要巷道 由地表进入煤层，为开采水平服务所进行的井巷布置和开掘工程。其中包括确定 主、副井和风井的井筒形式、深度、数量、位置、阶段高度、大巷位置、采（带） 区划分以及开采顺序与通风运输系统。