安全工程毕业设计（论文）-姚桥矿240 万ta新井通风安全设计（含全套CAD图纸）

本科生毕业设 计 姓 名： 学 号： ： 学 院：能源与安全工程学院能源与安全工程学院 专 业：安全工程安全工程 设计题目：姚姚桥矿桥矿 240 万万 t/a 新井通新井通风风安全安全设计设计 专 题：南方中小煤南方中小煤矿矿通通风风系系统优统优化化问题问题的分析的分析 指导教师： 职 称：教授教授 2007 年 6 月 24 日 毕业设计任务书 学院：能源与安全工程学院：能源与安全工程学院专业年级:安全工程安全工程 03 级级 学生姓名:周周杨杨 任任务务下下达达日日期期：2007 年年 3 月月 1 日日 毕业设计日期：毕业设计日期： 2007 年年 3 月月 12 日至日至 2007 年年 6 月月 24 日日 毕业设计题目：姚桥矿毕业设计题目：姚桥矿 240 万万 t/a 新井通风安全设计新井通风安全设计 毕业设计专题题目：南方中小煤矿通风系统优化问题的分析毕业设计专题题目：南方中小煤矿通风系统优化问题的分析 毕业设计主要内容和要求：毕业设计主要内容和要求： 设计按任务书要求独立完成。设计包括一般设计部分和专题部分： 一般设计部分进行姚桥矿 240 万吨/年新井通风安全设计。内容包括：根据 姚桥煤矿实际条件，进行矿井开拓、开采和巷道布置，以及通风与安全技术设计。 设计要求技术方案决策合理，计算准确，图纸完备工整。 专题部分针对南方中小煤矿通风系统进行优化问题的分析，内容包括专题摘 要，研究意义、现状与存在的问题，在资料整理与分析的基础上，采用理论与实 际相结合的方法，分析和解决实际的问题，最后得出结论。专题要求理论联系实 际，论述充分，语言简练，数据可靠，计算准确，附有主要参考文献。 英文翻译为 Control of gas emissions in underground coal mines 文章中一部分， 要求翻译量不少于 3000 个汉字以上。论文摘要 500 字左右，并译成英文，摘要 内容要准确，表达清楚。 院长签字： 指导教师签字： 毕业设计指导教师评阅书 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）： 周扬同学独立完成了毕业设计和论文的工作。具有扎实的基础理论及基本技 能，以及解决实际问题的能力。 一般设计部分根据矿业安全技术及工程的理论和方法，针对姚桥煤矿地质和 煤层赋存条件，确定了矿井煤炭储量、服务年限和设计能力。通过安全性、技术 经济性比较，确定了立井多水平上下山开拓方案，对矿井开拓、采区和工作面巷 道布置及断面进行了系统设计，选择了综放一次采全高的采煤方法和工艺。在此 基础上，通过安全性、技术经济性比较，优化确定了矿井通风系统方案，以及采 区和工作面的通风方式，对矿井通风和煤层注水进行了详细的设计和设备选型。 设计技术决定合理，论证充分，计算准确，图纸完备工整。 专题部分为南方中小煤矿通风系统优化问题的分析，内容包括专题摘要，研 究意义、现状与存在的问题，在资料整理与分析的基础上，采用理论与实际相结 合的方法，分析和解决实际的问题，最后得出结论。专题要求理论联系实际，论 述充分，语言简练，数据可靠，计算准确，附有主要参考文献。 成 绩： 指导教师签字： 年 月 日 毕业设计评阅教师评阅书 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）： 全套设计，联系全套设计，联系 QQ153893706 成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日 毕业设计评阅教师评阅书 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 毕业设计答辩及综合成绩 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 摘摘 要要 本设计包括三个部分：一般设计部分、专题部分和翻译部分。 一般部分为姚桥煤矿 2.4Mt/a 新井通风安全设计。姚桥煤矿位于江苏省徐州 市沛县境内，倾斜宽约 4.35km，走向长 13km，勘探面积约 56.7km2。本设计开采 7 号煤层，煤厚 34.8m，煤层倾角 325，平均 14，属于缓倾斜煤层。 井田工业储量为 31283.3 万 t，矿井可采储量 22123.6 万 t，矿井服务年限为 65.8a。采用立井两水平暗斜井延伸开拓，主运输采用胶带运输机运煤，辅助运输 采用 1.5t 矿车运输。 矿井属低瓦斯矿井，煤尘有爆炸危险，煤层有自燃发火倾向。矿井通风方式 采用两翼对角，抽出式通风。主要通风机选择型号为 FBDCZ（原 BDK62)（A） 10-NO-25，配套电机型号为 JR1511-6，矿井总进风量为 142m3/min，矿井通风阻 力为 2050pa矿井等级孔为 3.34m2。 煤层注水采用下向长孔随采随注的方式。注水钻孔直径 45mm，长度 80m，间 距 15m，封孔深度 5m，注水压力 4.7MPa，注水速度 0.8m3/h。注水时间 526h，同 时注水钻孔 4 个，日耗水量 250.5m3。 专题主要从矿井通风系统的完备性、阻力分布的合理性、风流的稳定性、风 机工作参数的合理性和稳定性、抗灾能力等方面对南方中小煤矿通风系统优化问 题进行了分析，并采用模糊综合评价方法，对矿井通风系统进行了综合评价。 关键词：姚桥煤矿； 新井通风安全设计； 中小煤矿； 通风系统优化 ABSTRACT This design consists of three parts: The general part, the special part and the translation part. The general part is a new design of the Yao Qiao Mine of Xu Zhou city. The Yao Qiao mine lies in the city of Xu Zhou in Jiangsu province. Total area of the mine is 6.7 km2. The boundary of the minefield runs 4.35 m on north south and 13 km on west east on average. There is one main seamthe seventh layer with thickness of 3 to 4.8 meters. The inclination degree of the seams are 325, 14 gon on average. The coal is stable and middle-hard, and has excellent quality with low to middle ash, especially low to low sulfur, especially low to low phosphor, and belong to gassy coal. The industrial storage of the mine field is 312.8 million ton, the reserve in the whole mine field is 221.3 million ton. The production capacity of Yao Qiao mine is 2.4 million tons per year, and its service life is 65.8 years. The coal is transported by rubber belt conveyer and the car for mining is used in the subsidiary transport. The mining method is It is a mine with low content of methane. The coal dust is explosive. The seam doesnt have the tendency of spontaneous combustion. The method of mine ventilation is two-way diagonal ventilation system. It has five chapters: 1,the outline of the mine and the geology feature of mine field ;2, mine field development ;3, coal mining method and the layout of the entry of working area;4,mine ventilation;5,the measure of the mine safety. The special part is the analysis of the optimizing the ventilation system of southern middle-sized and small-sized mines. The translation part is control of gas emissions in underground coal mines. Keywords: Cheng Jiao mine; the design of ventilation system; safety evaluation；the quantitative assessment 目目 录录 一般设计部分一般设计部分.1 1 矿区概述及井田地质特征矿区概述及井田地质特征.2 1.1 矿区概述.2 1.1.1 交通位置2 1.1.2 河流、沼泽、湖泊的分布范围2 1.1.3 气象与地震2 1.1.4 水源及电力.3 1.2 井田地质特征3 1.2.1 地形地貌3 1.2.2 对矿井地质勘探程度.3 1.2.3 地质构造3 1.3 煤层与煤质5 1.3.1 煤层.5 1.3.2 煤质.6 1.3.3 煤层风氧化带的确定.7 1.3.4 瓦斯、煤尘、煤的自燃性及地温7 2 井田开拓井田开拓.13 2.1 井田境界及可采储量.13 2.1.1 井田境界13 2.1.2 可采储量13 2.1.3 矿井设计生产能力及服务年限.17 2.2 井田开拓17 2.2.1 井田开拓的基本问题17 2.2.2 矿井基本巷道.20 2.2.3 大巷运输设备选型27 2.2.4 矿井提升28 3 采煤方法及采区巷道布置采煤方法及采区巷道布置.31 3.1 煤层的地质特征.31 3.2 采区或带区巷道布置及生产系统.31 3.2.1 首采区位置和区段划分31 3.2.2 采区准备巷道及硐室.31 3.2.3 采区上中下车场布置.33 3.2.4 煤层的开采顺序和工作面的接替顺序.33 3.3 回采巷道布置34 3.3.1 采区回采巷道布置.34 3.3.2 回采巷道的支护方式如下：.34 3.4 采煤方法34 3.4.1 采煤工艺方式.35 3.4.2 采区设计生产能力.35 3.4.4 回采工作面参数36 3.5 综采面设备选型.37 3.5.1 采煤机和刮板输送机.37 3.5.2 转载机及破碎机选型.37 3.5.3 支架选型38 3.6 工作面支护39 3.6.1 断头支护和超前支护.39 3.6.2 超前支护管理40 4 矿井通风矿井通风.41 4.1 通风概况.41 4.1.1 地质条件41 4.1.2 煤质条件41 4.2 矿井通风系统的选择41 4.2.1 矿井通风系统的基本要求41 4.2.2 主扇工作方式选取.42 4.2.3 通风方式的选取42 4.2.4 甲乙两种方案对比.44 4.2.5 甲乙方案对比结论.47 4.3 采区通风.48 4.3.1 采区通风系系统得基本要求.48 4.3.2 采区通风系统的组成.48 4.3.3 工作面通风方式48 4.3.4 回采工作面的风向.49 4.4 掘进工作面通风.50 4.4.1 掘进工作面通风方式.50 4.4.2 掘进工作面的风量计算52 4.4.3 局部通风机的选取.53 4.5 通风构筑物54 4.6 采区及全矿井通风量计算.54 4.6.1 工作面通风量计算.55 4.6.2 备用面需风量的计算.56 4.6.3 硐室需风量.56 4.6.4 其它.56 4.7 矿井总风量分配及风速验算56 4.7.1 风量分配57 4.7.2 风速验算57 4.8 通风阻力计算58 4.8.1 计算原则58 4.8.2 通风容易时期和困难时期的确定58 4.8.3 矿井最大阻力路线.59 4.8.4 各段通风阻力59 4.8.5 全矿通风总阻力60 4.8.6 矿井风阻60 4.8.7 矿井等级60 4.9 矿井主要通风机的选取70 4.9.1 选择通风机的基本原则70 4.9.2 矿井自然风压70 4.9.3 选择通风机.70 4.9.4 电机选型73 4.9.5 概算矿井通风费用.75 4.10 风机附属装置76 4.11 通风系统评价77 5 矿井安全矿井安全.78 5.1 矿井安全概况78 5.1.1 自燃发火78 5.1.2 地热灾害78 5.1.3 防尘79 5.2 矿井防尘安全设计79 5.2.1 粉尘的危害.79 5.2.2 防尘措施概况80 5.3 工作面煤层注水设计.81 5.3.1 矿井煤层概况81 5.3.2 注水方式的选取.81 5.3.3 煤层注水工艺.81 5.3.4 煤层注水参数计算.84 5.3.5 煤层注水流程工艺图86 5.4 井下防爆及隔爆.87 5.4.1 防爆措施87 5.4.2 隔爆措施87 专题部分专题部分.89 1.绪论绪论90 1.1 矿井通风优化90 1.2 矿井通风系统优化的意义.90 1.3 南方中小煤矿通风系统现状、特点90 1.4 本文分析路线91 2.矿井通风系统改造与优化现状矿井通风系统改造与优化现状91 2.1 改造优化的基本要求.91 2.1.1 通风系统91 2.1.2 优化要求92 2.2 国内外研究发展现状92 3.通风系统优化分析通风系统优化分析92 3.1 通风系统的完备性分析92 3.2 通风网络阻力分布分析95 3.3 通风网络稳定性分析95 3.3.1 通风网络对风流的稳定性影响96 3.3.2 机械通风动力98 3.3.3 自然风压98 3.3.4 瓦斯等有容气体的涌出99 3.4 通风系统可靠性分析.100 3.4.1 通风系统风路的有效度100 3.4.2 由风路失效边界条件判定风路有效度.100 3.5 主通风机工作参数合理性和稳定性分析101 3.6 通风系统抗灾能力分析103 3.6.1 抗灾措施103 3.6.2 防灾管理系统103 3.6.3 灾害时期的救灾组织.104 3.6.4 井下工人的救灾和逃难技能.104 4 南方中小煤矿的优化指标南方中小煤矿的优化指标.104 4.1 评判指标的确定.104 4.1.1 指标分类104 4.1.2 确定各指标权值105 42 模糊综合评判法数学模型105 4.2.1 权重集建立.105 4.2.2 因素权重集.105 4.2.3 方案集建立.105 4.2.4 一级模糊综合评价.105 4.2.5 2 级模糊综合评判.107 4.2.6 矿井通风系统最优方案107 5 小结小结107 5.1 主要结论.107 5.2 展望与建议108 参考文献：参考文献：109 翻译部分翻译部分.110 英文原文.111 中文译文.117 中国矿业大学 2007 届本科毕业设计 第 1 页 一一 般般 设设 计计 部部 分分 中国矿业大学 2007 届本科毕业设计 第 2 页 1 矿区概述及井田地质特征矿区概述及井田地质特征 1.1 矿区概述矿区概述 1.1.1 交通位置交通位置 姚桥井田位于大屯矿区东部，在江苏省沛县和山东省微山县境内，南距沛县 17km，东临邵阳湖，距微山县 10km,其地理坐标为东经 1165443、北纬 34 5251。 姚桥矿对外交通甚为便利，矿区内有徐培屯铁路专用线在沙塘车站和陇海线 接轨、向东可以直达连云港；在徐州与津浦线相连，向北去兖州至石所；向南至 南京和上海。矿井工业广场至沛屯集配站相距 8km ,沛屯集配站直各大城市距离 见表 1-1。 表表 1-11-1 沛屯集配站直各大城市距离表沛屯集配站直各大城市距离表 铁路沛屯集配站至 单位 km 沙塘徐州连云港上海浦口北京兖州石所 63.382.4305 733 客运 833 货运422893243.4543.4 公路可北达山东济宁，南通沛县、徐州，东到微山县、滕县，西至丰县。矿 区东部的邵阳湖西侧有京杭大运河可通帆船和大型木船。交通位置见图 1-1。 1.1.2 河流、沼泽、湖泊的分布范围河流、沼泽、湖泊的分布范围 井田内具有较大的地表水体 1、东部邵阳湖二级水坝以北，井田所及部位长年积水，水位标高一般为 3334m;最高水位 36.9m(1957 年二级水坝修建前)，湖水面积 602km,湖容量为 18Mm，每年 1 月份湖面冰封，57 月份湖水近于干枯。 2、京杭大运河位于湖陆交界处，本井田范围内与湖水贯通。 3、杨屯河贯穿井田中部，水面宽 4050m，全年可以通航。 4、沿河居井田西端，大部分时间干枯。 1.1.3 气象与地震气象与地震 大屯矿区位于黄淮冲击平原边缘，具有长江流域与黄河流域过渡性气候特征。 据沛县气象站资料：年平均气温 13.9；一月份最冷，约平均温度-1.5,日最低 气温-21.3（1967 年 1 月 4 日） ；7 月份最热，约平均温度 27.2，日最高气温 40.7（1971 年 7 月 18 日） 。平均年降水量 811.7mm，最大降雨量 1178.9mm（1971 年） ，最小年降雨量 550mm（1968 年） ，最大日降雨量 340.7 mm（1971 年 8 月 9 日） ，大气降雨多集中在 78 月份，余额占全年的 60%。平均 中国矿业大学 2007 届本科毕业设计 第 3 页 年蒸发量 1623.7mm，大于降雨量的一倍，最高年蒸发量 1873.2mm，最低年蒸发量 1497mm。气候特点是冬季干燥、夏热多雨。春夏多东南风，秋冬多偏北风，全 年以东南偏东风最多；年平均风速 3.2m/s、最大风速 20m/s,湖边风力一般 5 级左 右，最大可达 7 级。历年最大冻土深度 0.19m（1969 年） ，平均冻土深度为 0.12m。 根据国家地震局 1976 年 9 月地震烈度区划资料本区属七度地震区。 1.1.4 水源及电力水源及电力 井田内可供作水源有第四系地下水、地表的河水河湖水，水质一般较好，水 源可以就地解决。大屯矿区现有 240MW 自备电厂 1 座，目前发电工给矿井生产 外，尚有富余并入徐州电网。 1.2 井田地质特征井田地质特征 1.2.1 地形地貌地形地貌 本井田陆地部分地势平坦，约向东北区倾斜，地面标高 33.5437.47m。地表 广泛分布第四系松散冲击物，平均厚度 177m。井田湖区部分湖底标高 32m 左右。 1.2.2 对矿井地质勘探程度对矿井地质勘探程度 本井田自 1958-1985 年以来经 169、147、江苏、大屯地质队、上海水文地质 队等单位进行地质勘探历时 28 年之久，井田范围由原来的 27（km）2扩至 56.7（km）2。提供了不少版本的地质报告，从而汇集了一份完整的资料。在全井 范围内共有钻孔 277 个，平均 4.885 个/（km）2。提供了全矿井主要断层的产状 和延伸长度；查清了各煤层的赋存状态、煤层厚度、结构和变化规律；提供了低 温和煤层顶底板岩石力学试验及预计矿井涌水量。使主要可采煤层 7 号层在- 650m 水平以上的高级储量比例达 68%。陆地部分的地质资料可以满足设计需要。 湖区部分基本控制了浅部深部的边界断层，查明湖区为一走向 N25-40E、倾向 NW 的单斜构造，以及煤层层位、厚度与结构，其煤质特征与陆地部分相同；基 本查明了火成岩侵入范围对煤层的破坏程度，第四系厚度及发育规律、水文地质 特征等。 1.2.3 地质构造地质构造 姚桥井田位于丰沛复向斜北缘，构造形态与含煤建造受区域地质构造的控制， 石灰二迭含煤岩系沉积后，在印支运动时受南北向压扭应力，生成北东向之背 向斜，后经燕山运动强烈构造的作用，生产不同方向的断裂构造，切割了原来的 褶皱而呈现至今的构造形态。 本井田基本为一倾斜向 NE 的单斜构造，地层走向 NEE、倾向 NNW。地层倾角 变化较大，井田东、西端深部倾角平缓为 38，西中深部倾角较大为 1525。 中国矿业大学 2007 届本科毕业设计 第 4 页 （1）褶曲 本井田内在 11 线附近及 14 线浅部均有宽缓向斜；18 线西在西陶屯南有一背 斜；1618 线间西陶屯与南中山之间有一向斜。 （2）断层 本井田内断裂构造比较发育，F18、F19（袁堂断层） 、F14形成本井田西北南三 个方向的井田自然境界，都是张性断层，落差均在 500m 以上。井田东端 F50正断 层落差大于 100m，将来可能成为井田东部自然境界。 本井田断层走向以 NE 为主，绝大部分为张扭性断裂，除 4 条境界断层外， 井田内经钻孔，地震勘探和巷道控制的断层有 31 条，其中落差大于等于 50m 的 有 8 条、小于 50m 大于 30m 的 10 条、小于 30m 的 13 条。主要断层特征表见表 1-2。 表表 1-21-2 断层特征表断层特征表 名称角度（度）垂高（m）正断层（逆断层） F18-3010逆断层 F26720正断层 F3-182-8629逆断层 F3-26810逆断层 F7808正断层 F1470500逆断层 F1977540正断层 F29700-60逆断层 f 29-37029逆断层 f 402707.5逆断层 F 袁支70290逆断层 F 袁支 2 7085逆断层 F 袁支 1 70140逆断层 f143505正断层 f1405440正断层 DF75-820-42逆断层 （3）火成岩对煤层的影响 本井田中部有中基性长斑岩、煌斑岩、安山岩呈脉状侵入、致使 1113 线之 间 7 号、17 号、21 号煤层局部受到破坏而变薄，结构复杂；21 号煤层底板被岩 浆岩侵蚀，煤层变质为天然焦，但范围较小，破坏性不大。 中国矿业大学 2007 届本科毕业设计 第 5 页 本井田东段南部有酸性花岗斑岩呈盘状、岩床状侵入，基岩在 H21号孔附近，致 使 F14与 F14-1之间、02 线以西约 3（km）2的范围内各煤层都遭到严重破坏，但 由于范围较小且较集中，对整个矿井影响不大。 （4）水文地质 本井田南、北、西三面被断层切割，东部为湖区，第四系不整合覆盖于一切 老地层之上，基岩被东西向及南北向两组断层所切割为一封闭-半封闭断块型复 向斜含水构造。 1）地表水 本井田中部有杨屯河流入京杭大运河。位于井田东部的昭阳湖湖水流域面积 9900（km）2，积水面积 1220（km）2，地表水系较简单。 2）含水层 第四系冲积层 陆地部分两极厚度为 125.0233.2m，一般厚度 170180m。湖区部分 104146m， 一般厚度 130m，有自东北向西南逐渐增厚的趋势。岩性主要由砂质粘土及砂层构 成。有地层中上部砂层较发育，含水丰富；下部含泥物质较多，不含水可视为隔 水层。共分 6 个含水层、5 个隔水层，其特点是： 土层颜色自上而下由浅入深；砂层粒度自上而下从细变粗；含水层以 、为主，隔水层以 2、4、3 隔为主，且前者分别较后者为强；上部砂层 分选性较好、松散，下部砂层分选性较差、含泥质较多；上部含水层水质好，中、 下部含水层水质较差。 冲击层的上部含水层（含以上）直接受大气降水与地表水体的补给；中部 含水层的补给条件较差；底部含水层的补给条件不好；以静储量为主。总之，地 下水的补给条件自上而下由好变差，大气降水及地表水与基岩地下水无关。在湖 区冲击层下普遍存在厚度 10m 以上的粘性土层，致使在自然状态下其地表水及冲 积层中、上部地下水与基岩水是没有补给关系。 基岩层 基岩内主要含水层有侏罗系底部砾岩层，下石盒子组底部分界砂岩，山西组 煤层顶、底板砂岩，太原群 4、88、12 号石灰岩及中奥陶统石灰岩等。 侏罗系底部砾岩水对井筒开凿有影响，分界砂岩水只有当开采厚 3m 以上的 山西组煤层时才有可能通过采后的导水裂隙补给矿井；山西组煤层顶、底板砂岩 水与开采直接有关太原全 89、12 号石灰岩水分别是开采 17、21 号煤层的直接 补给源，4 号石灰岩水与巷道的穿层石门有关，是开采煤层的直接补给源，奥陶 系灰岩水对开采太原群深部煤层有可能造成威胁，在因断层错动与煤系地层直接 接触时，会成为矿井开采的主要水患之一。 各含水层的水文地质条件特征见表 12。 中国矿业大学 2007 届本科毕业设计 第 6 页 1.3 煤层与煤质煤层与煤质 1.3.1 煤层煤层 本井田含煤地层为下二迭统山西组、上石炭统太原群组，共有含煤 17-20 层， 煤层总厚 14.11m，可采者 5 层，即山西组的 7、8 号煤层，太原群的 1718、20 号层，可采煤层总厚 10m，可采系数 3.9%。其中稳定的主要可采煤层为 7 号层， 较稳定煤层有 8、17、21 号层，局部可采的不稳定煤层为 18 号层，可采煤层特 征见表 1-3。煤层发育情况及煤层顶底板岩石工程特征简述如下： （1）山西组煤层 7 号煤层：为本井田稳定的主要可采煤层。陆地部分除 F14与 F14-1之间有花 岗岩斑岩侵入，附近煤层遭受吞食或者严重破坏者外均为可采，厚度 0.819.52m，平均厚度 4.05m，煤层厚度沿走向变化不大，神不明显加厚。煤层 局部有 1-4 层夹石，夹矸厚 0.101.24m，以泥岩为主部分为砂质泥岩，煤层结构 上属简单。湖区部分煤层厚度 3.046.50m，一般厚 4.5m 左右，由浅至深煤层有 加厚的趋势。煤层结构间单，发育稳定，I 勘探线浅部和 04 线以东因火层岩影响 使煤层遭受破坏。 直接顶板以砂质泥岩为主，两极厚度 1.219.0m，自然状态抗压强度 741Kg/cm2；西部多为老顶中细砂岩，钙泥质胶结、致密，一般裂隙不发育，含水 性若，稳定性较好抗压强度 6541632 Kg/cm2。底板以泥岩、砂质泥岩为主，厚 度一般 13m，抗压强度 261553 Kg/cm2，其底板抗压强度为 1137 Kg/cm2。 8 号煤层：分布在湖区部分与陆地部分沿岸部分。煤厚 0.25.69m，一般厚度 24m，目前 I 勘探线以东尚未发现沉缺点。煤层结构单一，部分钻孔含夹矸层， 夹矸厚度 0.321.16m。在湖区部分分属较稳定煤层，是湖区部分主要可采煤层之 一。 直接顶板为粉砂岩、中-细砂岩，厚度不足 131m，其自然状态抗压强度分别 为 7001426 kg/cm2和 655964 kg/cm2；底板为砂质泥岩，抗压强度 631 kg/cm2。 7、8 号煤层间距变化大，最大可达 31.76m、最小 0.34m。7、8 号煤层之间以 砂岩为主，夹薄层条带状砂质泥岩，湖区东部以砂质泥岩为主。 7、8 号煤为黑色、块状、粉末状，煤岩成分为镜煤、亮煤、暗煤，属半亮型 煤，呈油脂光泽，阶段状断口，条带形结构，内生裂隙发育，具黄铁矿薄膜及方 解石细脉。 （2）太原群煤层 17 号煤层：煤厚 0.391.91m，一般厚度 1m 左右。煤层结构简单，局部含夹 矸 1 层，夹矸厚度 0.050.59m 之泥岩。井田西端有一煤层变薄带，并有沉缺点。 湖区部分在 02 线有一沉缺带。从全井田范围看，本层属于较稳定层。 中国矿业大学 2007 届本科毕业设计 第 7 页 顶板以泥岩为主，局部为砂质泥岩及细砂岩，厚度一般为 36m，抗压强度 164181kg/cm2，力学强度较低，稳定性差。底板为石灰石或砂质泥岩，厚度一般 在 1.63m，抗压强度 497kg/cm2。 18 号煤层：本煤层层位稳定，大部分见煤点厚度在 0.7m 以下，仅在陆地部 分口湖边的浅部，形成零星的可采区，属于局部可采的不稳定层。 顶板大多数是灰岩，次为泥岩、沙泥岩。底板为砂泥岩、泥岩。 1.3.2 煤质煤质 山西组 7、8 号煤层，原煤灰分一般为 1415%，属低-中灰煤；原煤全硫含 量一般小于 1%，属于特低-低硫煤；原煤含磷量一般小于 0.01%，属于特低-低磷 煤，精煤回收率大多超过 50%，属于良等；原煤干基弹筒发热量 2805228470KJ/Kg(67006800kcal/kg)，煤质牌号以气煤为主，是较好的配焦和动 力煤。 太原群 17、21 号煤层，原煤灰分一般为 1218%，属低-中灰煤；原煤全硫 含量 17 号一般大于 1.5%，属于中-富硫煤；原煤含磷量一般小于 0.01%，属于特 低-低磷煤，精煤回收率大多超过 50%，属于良等；原煤干基弹筒发热量 2805228470KJ/kg(6700-6800Kcal/kg)，煤质牌号，17 号维气煤，21 号为肥煤， 可作为动力煤和发电煤。 1.3.3 煤层风氧化带的确定煤层风氧化带的确定 该区地层全部隐伏于第四系地层以下，为全掩盖式煤田，未在煤层露头处排 钻取样确定风氧化带深度。根据大屯煤电公司设计室意见，将防水煤柱的界限定 为煤层露头（顶板）垂高 25m 为防水煤柱。 1.3.4 瓦斯、煤尘、煤的自燃性及地温瓦斯、煤尘、煤的自燃性及地温 （1）煤层瓦斯 姚桥井田深部勘探地质资料采样实测结果表明，各煤层瓦斯成分变化较 大，但主要以氮气为主，沼气含量仅一个点大于 2cm3/g,见表 1-4。 表表 1-41-4 煤层瓦斯成份及沼气含量表煤层瓦斯成份及沼气含量表 煤层瓦斯成份（%）煤层 CH4O2N2 煤层可燃 CH4 （cm3/g） 700.561.4137.2834.3597.4200.00 8 80.3812.8686.940.003 17微量75.134.5317.5119.1482.49微量3.97 210.9860.594.68-8.8334.7389.380.021.60 （2）煤尘 本井田各煤层精煤可燃基挥发分普遍较高，均在 35%以上，火焰长度 中国矿业大学 2007 届本科毕业设计 第 8 页 100800mm.从勘探的取样煤质中测得煤尘爆炸性指数 41.7344.69%。火焰长度 200700mm。各煤层均有煤尘爆炸危险。 （3）煤的自燃性 本井田各煤层之变质程度较低，其燃点也较低，各煤层还原样燃点和氧化样 燃点之差T 一般小于 20，7 号煤层仅少数点大于 20，有可能自燃；17、21 号煤层T 虽小于 20，但含硫量较高也有可能自燃。而且矿井自生产以来曾发 生过几次自燃，故属于有自然发火倾向的煤层。 （4）地温 本井田共进行 23 个孔的井温测量，取得地温资料如下： 1）恒温带深度、温度 根据本井田内恒温带观测孔资料结合徐州地区恒温带深度资料，确定本井田 的恒温带深度为 26m，温度为 16。 2）地温梯度 最大为 2.81/100m，最小为 1.97/100m，平均为 2.35/100m，属地温正常 区，地温梯度由井田的浅部至深部逐渐减少。 3）7 号煤层底板地温分布规律 本井田 F13 和 F3 断层对 7 号煤层地温分布有一定影响，F13 断层东北部- 650m 水平的温度为 31；-850 水平的温度为 37，为一级高温区内：-850m 水 平以下温度在 37以上为二级高温区.F13 断层至 F3 断层一带温度有起伏变化，- 650m 至-950m 水平温度基本在 3237,处在一级高温区内:-950m 水平以下温度 在 37以上为二级高温区:-1000m 水平温度在 39左右。F3 断层以南-650m 温度 3233,处在二级高温区内;在-750m 水平温度达到 37为二级高温区.。 中国矿业大学 2007 届本科毕业设计 第 9 页 含水层水文地质特征含水层水文地质特征 表表 1-21-2 含氺砂层含水 层时 代 名称 厚度 （m） 水位标 高 （m） 单位涌水 量 （L/s.m） 渗透系数 （m/d） 矿化度 (g/L) 水质类型岩层性质备注 I 松散孔隙潜水含 水 634.351.03012.790.55HCO3-CaMg 粘性土、砂层 2- 3 层 沛城井田 Pg10 号孔 II 松散孔隙承压水 含水层 1027.30.2335.230.59 HCO3 SO4- NaCa 含砂层 3-5 层粘 性土 2-4 层 水源区 S1 号孔 松散孔隙承压水含 水层 529.160.3433.283.185SO4-CaNa 含砂 1-2，1-2 层 薄层粘性土 水源区 S4 号孔 松散孔隙承压水含 水层 1728.120.6214.463.238SO4-CaMg 中砂、粗砂岩 3- 4 层 水源区 S8 号孔 松散孔隙承压水含 水层 415.750.0030.042.335SO4-CaMg中细砂岩 徐庄井田 D1 号孔 第四 系 松散孔隙承压水含 水层 534.650.1361.173.88SO4-NaCa 粘性土夹砾石、 局部为砂砾、砂 层 西风检 山西 组 7 号煤层顶板砂岩 裂隙承压水含水层 2231.50.00010.00120.535HCO3-CaNaMg 砂岩、砂质泥岩、 泥岩、粘土岩 徐庄井田 Q1 孔 L4 灰岩岩溶裂隙承 压含水层 934.370.0770.844.008SO4-Na灰岩711 孔 L8-L9 灰岩岩溶裂 隙承压含水层 323.450.0634.512.363SO4-Na灰岩 孔庄井田 K57 号孔 太原 群 L12 灰岩岩溶裂隙 承压含水层 524.030.0080.254.417SO4-NaCa灰岩 徐庄井田 D37 号孔 奥陶 系 O2m 灰岩岩溶裂隙 承压含水层 不详31.430.0100.042.206C1-MgCa灰岩 沛城井田 73-12 孔 中国矿业大学 2007 届本科毕业设计 第 10 页 表表 1-31-3 煤层特征表煤层特征表 煤层厚度煤层间距煤层结构等底板岩性 煤 组 煤 层 最小 最 大 平均最小 最 大 平 均 夹石 层数 夹石总厚 度(M) 顶板底板 稳定性 倾角 （度） 容重 (t/m3) 70.819.52450.34 31. 76 140.11.24 泥岩砂质 泥岩 泥岩砂质 泥岩 稳定5251.28山 西 组80.205.682410.312611610.321.16 粉砂岩中- 细砂岩 砂质泥岩 湖区较稳 定 6101.27 170.391.91110.050.59 泥岩砂质 泥岩细砂 岩 是灰岩砂 质泥岩 较稳定4201.34 1.24.52.0 1800.73灰岩泥岩 沙泥岩泥 岩 不稳定5181.31 太 原 群 210.191.991 435046 20.10.51灰岩 泥岩砂质 泥岩 较稳定6191.28 中国矿业大学 2007 届本科毕业设计 第 11 页 中国矿业大学 2007 届本科毕业设计 第 15 页 图图 1-11-1 交通图交通图 中国矿业大学 2007 届本科毕业设计 第 12 页 中国矿业大学 2007 届本科毕业设计 第 15 页 图图 1-21-2 综合柱状图综合柱状图 mm mm 1 15 50 0 4 45 5. . 6 68 8 5 57 7. . 8 83 3 3 37 7. . 2 21 1 1 1. . 3 38 8 7 72 2. . 8 80 0 1 1. . 6 63 3 3 30 0. . 1 16 6 6 69 9. . 7 70 0 4 4. . 8 88 8 9 9. . 4 41 1 4 44 4. . 3 35 5 1 18 8. . 8 81 1 4 4. . 2 22 2 1 11 1. . 1 18 8 1 1. . 2 22 2 6 6. . 5 5 1 1. . 5 59 9 3 3. . 2 26 6 8 8. . 6 63 3 1 1. . 7 79 9 1 15 50 0 1 19 95 5. . 6 68 8 2 25 53 3. . 5 51 1 3 39 92 2. . 1 19 9 4 46 61 1. . 8 89 9 4 46 66 6. . 7 77 7 4 47 76 6. . 1 18 8 5 52 20 0. . 5 53 3 5 53 39 9. . 3 34 4 5 54 43 3. . 5 56 6 5 55 54 4. . 7 74 4 5 55 55 5. . 9 96 6 5 56 62 2. . 4 46 6 5 56 64 4. . 0 05 5 5 56 67 7. . 3 31 1 5 57 75 5. . 9 94 4 5 57 77 7. . 7 73 3 2 28 86 6. . 2 22 2 2 28 87 7. . 6 60 0 3 36 60 0. . 4 40 0 3 36 62 2. . 1 19 9 中国矿业大学 2007 届本科毕业设计 第 13 页 中国矿业大学 2007 届本科毕业设计 第 15 页 2 井田开拓井田开拓 2.1 井田境界及可采储量井田境界及可采储量 2.1.1 井田境界井田境界 根据煤炭工业部（83）煤计字 1472 号文关于大屯矿井井田的边界的批复 ， 姚桥井田东部湖区部分以经线 39498000 与枣庄矿区蒋庄矿井分界、南以 F14号断 层及 21 号煤层露头线、西以 F18号断层、北以 F19号和袁堂断层为界。 本井田走向长 13km、倾斜宽 4.35km，面积 56.7（km）2。井田北部与三河尖、 龙东井田毗邻。 计算井田储量的煤层最小可采厚度 0.7m，各煤层容重采用值见表 2-1 表表 2-1 各煤层容重表（单位：各煤层容重表（单位：t/m3） 煤层781721 容重采用值1.281.271.341.28 根据大屯煤电公司地质队 1986 年 3 月提供的姚桥煤矿地质资料 ，本井田 地质储量 535.318Mt 其中 D 级储量约 110Mt。由于东部湖区部分勘探工作比较困 难，勘探程度还不够，但从现有钻孔资料来看，7、8 号煤层赋存稳定，厚度大， 地质构造比较简单，且目前正继续进行勘探工作，储量级别将会提高；对太原群 煤层的水文钻探工作也正在进行，待搞清水文情况后，储量级别科普级。因此， 本设计将全井田 D 级储量的 50%计入工业储量。据此本井田工业储量为 479.473Mt，其中高级储量占 27.71%。工业储量计算见表 2-2。符合煤炭工业设计 规范要求。井田赋存状况示意图见图 2-1。 图图 2-1 井田赋存状况示意图井田赋存状况示意图 2.1.2 可采储量可采储量 （一）安全煤柱 （1）工业场地和风井场地的安全煤柱根据本次工业广场占地面积、矿井工 业场地的地质资料和相关设计标准等参数进行计算留设。其示意见图 2-2。 中国矿业大学 2007 届本科毕业设计 第 14 页 中国矿业大学 2007 届本科毕业设计 第 15 页 图图 2-22-2 工业广场保护煤柱移动角工业广场保护煤柱移动角