安全工程毕业设计（论文）-张集矿500ta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：安安 全全 工工 程程 学学 院院 专 业：安安 全全 工工 程程 设计题目：张张集集矿矿 500t/a 新井通新井通风风安全安全设计设计 专 题：张张集集矿矿瓦斯瓦斯赋赋存的地存的地质质因素及因素及规规律探律探讨讨 指导教师： 职 称：教教 授授 2008 年 3 月 毕业设计任务书 学院 安全工程学院安全工程学院 专业年级 安全工程安全工程 2004 级级 学生姓名 张贤张贤川川 任任务务下下达达日日期期：2008 年年 3 月月 1 日日 毕业设计日期：毕业设计日期： 2008 年年 3 月月 10 日至日至 2008 年年 6 月月 20 日日 毕业设计题目：张集矿毕业设计题目：张集矿 500t/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：张集矿瓦斯赋存的地质因素及规律探讨毕业设计专题题目：张集矿瓦斯赋存的地质因素及规律探讨 毕业设计主要内容和要求：毕业设计主要内容和要求： 设计内容包括一般设计部分和专题部分： 一般设计部分为张集矿 500 万吨/年新井通风安全设计。要求简要说明矿区概 况、井田地质特征、煤层特征和井田境界，计算矿井工业储量和可采储量；确定 矿井工作制度、设计生产能力和服务年限；确定井田开拓方案和矿井基本巷道； 进行采区或带区巷道布置设计；通过方案比较确定矿井通风方式和通风方法，确 定回采工作面通风方式和掘进通风方式；计算矿井总需风量；确定矿井通风容易 和困难时期，分别计算两个时期的矿井通风阻力，选择矿井主要通风机及其配套 电动机；进行矿井通风评价；概述矿井主要灾害及其预防处理计划，概述矿井主 要灾害及其防治措施，并对煤层注水措施进行具体设计。 专题部分为张集矿瓦斯赋存的地质因素及规律探讨。要求说明专题研究的目 的和意义，国内外研究现状。针对张集煤矿瓦斯地质特点，分析矿井地质因素对 瓦斯赋存的影响。采用多因素逐步回归分析的方法，在众多的因素中筛选出对瓦 斯含量影响显著的因素，建立预测淮南煤田张集矿 13-1 煤层瓦斯含量的数学模型， 并与单因素回归进行比较，说明该预测模型的准确性和先进性。 英文翻译要求与设计内容有关，翻译中文字数不少于 3000 字。论文摘要 500 字左右，并译成英文。 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）： 张贤川同学在毕业实习和设计阶段，工作态度端正，设计独立完成。设计取 得的主要成果如下： 一般设计部分：针对张集煤矿地质和 13-1 煤层赋存条件，通过技术经济比较 确定了矿井开拓方案，对矿井开拓、带区和工作面巷道布置进行了设计，选择了 综采一次采全高的采煤方法和工艺，确定了带区的生产能力。通过安全性、技术 经济性比较，确定了矿井通风系统方案，以及带区工作面的通风方式，对掘进通 风进行了设计，计算了矿井总需风量和通风阻力，选择了矿井主要通风机及其配 套电机。确定了煤层注水方式和方法，计算并确定了煤层注水工艺参数，提出了 煤尘爆炸事故的预防及处理计划。 专题部分：分析了矿井地质因素对瓦斯赋存的影响，采用多因素逐步回归分 析的方法，分析筛选出了对瓦斯含量影响显著的因素，建立了预测淮南煤田张集 矿 13-1 煤层瓦斯含量的多元回归预测模型，并与单因素回归模型进行了对比分析。 设计考虑问题较全面，技术决定合理，论证依据较充分，计算正确，图纸完 备工整。表明该生掌握了较扎实的基础理论和基本技能，能运用所学知识解决一 定的实际问题，具有一定的独立工作能力。 说明书条理较清楚，文字通顺。能查阅有关情报资料，英文翻译通顺。 存在问题：英文翻译字数不足 3000 字，主要通风机配套电机选择三相异步电 动机不太适宜，通风机风硐阻力取值偏小。 同意张贤川同学进行论文答辩。 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 153893706 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 要 本设计包括三部分：一般设计部分、专题部分和翻译部分。 一般部分为淮南张集煤矿 5.0Mt/a 新井通风安全设计。张集煤矿位于安徽省淮 南市凤台县境内，井田东西走向长约 7km，倾向宽 4.510km，面积约 61km2。矿 井含煤地层为石炭二迭系，共有可采煤层 12 层，主采煤层 5 层，煤层倾角较缓,一 般为 210。井田工业储量为 1269.57Mt，矿井可采储量 685.89Mt，矿井设计 服务年限（单 13-1 煤层第一水平）为 34a。采用立井单水平开拓，主运输采用胶 带运输机运煤，辅助运输采用 1.5t 矿车运输。 矿井属高瓦斯矿井，煤尘有爆炸危险，煤层有自燃发火倾向。矿井通风方式 采用中央并列式，抽出式通风。主要通风机选择型号为 2K58 矿用轴流式通风机 No.36 型，配套 Y4002-2 型三相异步电动机，矿井总进风量为 9240m3/min，矿井通 风阻力为 1349，矿井等级孔为 4.65m2。 a P 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 540m3。 专题部分分别从定性的经验分析和定量的数学分析探讨了瓦斯赋存的诸多地 质因素以及相关规律。以张集煤矿的 13-1 煤层为例，应用逐步回归的方法，通过 逐步回归的结果与单因素回归的结果的比较，探讨了影响瓦斯赋存的各地质因素 的相关性。 翻译部分是一篇德国学者撰写的关于低浓度瓦斯气体用于高温燃料发电的工 艺研究的论文。 关键词：张集煤矿； 矿井通风安全设计； 瓦斯地质； 瓦斯赋存规律； 瓦斯发 电 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 Zhang Ji Mine of Huainan Mine Corp. The Zhang Ji mine lies in the city of Huainan in Anhui province. Total area of the mine is 61km2. The boundary of the minefield runs 7km from east to west. There is 5 main seams. The inclination degree of the seams are 210. The industrial storage of the mine field is 1269.57 million ton, the reserve in the whole mine field is 685.89 million ton. The production capacity of Zhang Ji mine is 5 million tons per year, and its service life is 34 years(only for seam 13-1 and first level). The coal is transported by rubber belt conveyer and the car for mining is used in the subsidiary transport. The mining method is using vertical wells and single level(above- 600m).For it is a mine with high content of methane. The coal dust is explosive. The seam doesnt have the tendency of spontaneous combustion. The method of mine ventilation is central compound ventilation system. It contains 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. Mine safety. The special part is the analysis of the geology features related the content of coal mine methane. The translation part is an essay named Processing of coal mine gas with low methane concentrate-on for use in high-temperature fuel cells. Keywords: Zhang Ji Coal Mine; the design of coal mine ventilation system; coal mine safety; methane geology. 目目 录录 一般设计部分一般设计部分 1 矿区概况及井田地质特征矿区概况及井田地质特征.2 1.1 矿井概况 2 1.1.1 矿井的地理位置及交通条件 2 1.1.2 地形特点 2 1.1.3 矿区的水文情况及气候特点 2 1.2 井田地质特征 3 1.2.1 概述 .3 1.2.2 地层 .3 1.2.3 井田构造 5 1.2.4 水文地质 7 1.2.5 地温 .7 1.3 煤层特征 7 1.3.1 煤层结构 7 1.3.2 煤层的围岩性质 .10 1.3.3 煤的特征 9 1.3.4 煤层自燃与煤尘爆炸 .10 2 井田开拓井田开拓.12 2.1 井田境界及可采储量 .12 2.1.1 井田境界.12 2.1.2 可采储量.12 2.1.3 矿井工作制度.14 2.1.4 矿井设计生产能力.14 2.1.5 矿井服务年限14 2.2 井田开拓 15 2.2.1 井田开拓的基本问题.15 2.2.2 工业广场的位置、形状和面积的确定.16 2.2.3 开采水平的确定.17 2.2.4 井田开拓方案比较.17 2.2.2 矿井基本巷道.19 2.2.4 矿井提升.29 3 采煤方法及采区巷道布置采煤方法及采区巷道布置.32 3.1 煤层的地质特征 .32 3.1.1 煤层自然与煤尘爆炸 .32 3.1.2 地温 .32 3.1.3 水文地质 32 3.1.4 顶底板岩层的组成和力学特征.33 3.2 采（盘）区或带区巷道布置及生产系统.33 3.2.1 带区和盘区的位置和划分：.33 3.2.2 生产系统.33 3.2.3 带区内同采工作面数的确定.34 3.2.4 煤层和工作面的开采顺序和接替顺序.34 3.2.6 确定带区生产能力 .35 3.3 采煤方法 37 3.3.1 采煤工艺方式 37 3.3.2 采煤工艺.37 3.3.3 回采巷道布置 38 3.3.4 回采工作面参数.39 3.3.5 工作面产量计算.39 3.3.6 保护煤柱尺寸的确定.40 3.4 工作面支护 40 3.4.1 支架选型及布置.40 3.4.2 顶板管理.42 3.4.3 移架及推溜方式.42 3.4.4 断头支护和超前支护.42 3.4.5 超前支护管理.42 4 矿井通风矿井通风.44 4.1 矿井通风系统的选择 .44 4.1.1 矿井通风系统的基本要求 44 4.1.2 矿井通风方式的选择 .44 4.1.3 矿井主扇工作方式选择.45 4.2 带区通风 46 4.2.1 带区通风.46 4.2.2 回采工作面通风方式 .47 4.4 掘进通风 48 4.5 带区及全矿井所需风量 .52 4.5.1 工作面所需风量的计算.52 4.5.2 备用面需风量的计算.53 4.5.3 掘进工作面需风量.54 4.5.4 硐室需风量.55 4.5.5 其它巷道所需风量.56 4.5.6 矿井总风量.56 4.5.7 风量分配及风速验算.56 4.5.8 通风构筑物.58 4.6 全矿通风阻力的计算 .59 4.6.1 计算原则.59 4.6.2 通风容易时期和困难时期的确定.59 4.6.3 矿井最大阻力路线.59 4.6.4 各段通风阻力.65 4.6.5 全矿通风总阻力.68 4.6.6 矿井总风阻.68 4.6.7 矿井等级孔.68 4.7 通风机选型 69 4.7.1 选择通风机的基本原则.69 4.7.2 矿井自然风压.69 4.7.3 选择通风机.70 4.7.4 电机选型.71 4.8 矿井反风措施及装置 .72 4.8.1 概述.72 4.8.2 反风装置.72 4.8.2 防爆门.72 4.8.3 扩散器.72 4.8.4 风硐.72 4.9.5 消音装置.73 4.9 矿井通风费用概算 .73 5 矿井安全技术措施矿井安全技术措施.75 5.1 矿井安全技术概况 .75 5.2 矿井防尘安全设计 .75 5.2.1 粉尘的危害.75 5.2.2 防尘措施概况.76 5.2.3 工作面煤层注水设计.77 5.3 事故预防及处理计划 .81 参考文献参考文献.84 专题部分专题部分 张集矿瓦斯赋存的地质因素以及规律探讨张集矿瓦斯赋存的地质因素以及规律探讨.86 1 引言 86 2 影响瓦斯赋存及含量的主要地质因素86 2.1 煤层储气条件86 2.2 区域地质构造91 2.3 水文地质条件94 2.4 含煤岩系冲蚀对瓦斯赋存的影响95 2.5 岩浆侵入煤层对瓦斯赋存的影响95 3 煤矿瓦斯赋存规律的多地质因素回归分析研究.95 3.1 基础数据的获得96 3.2 逐步回归分析模型97 3.3 讨论与分析98 3.4 结论100 3 展望与建议 .101 参考文献 .101 翻翻译译部部分分 英文原文 .103 中文译文 .107 致致 谢谢.111 一 般 设 计 部 分 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 2 页 1 矿区概况及井田地质特征 1.1 矿井概况 1.1.1 矿矿井井的的地地理理位位置置及及交交通通条条件件 张集矿井位于安徽省淮南市凤台县城西约 20km 处，西于谢桥矿井毗邻，东北 于顾桥井田接壤，南于淮南市属煤矿新集和花家湖相接。井田地理坐标为东经 11627051163538北纬 324347324926。井田内有毛 （集）张（集）公路，外接凤（台）颖（上）和凤（台）阜（阳）公路，在矿井 东南约 4.5km 处有国家铁路阜（阳）淮（南）线经过，矿井自营铁路由井田北部 边界经过；流经井田北部的西淝河可以通航民船，经西淝河闸后可接淮河水运， 水陆交通都较方便。 图图 1.1 张集矿井地理位置图张集矿井地理位置图 1.1.2 地地形形特特点点 本井田地处淮河冲击平原，地形平坦，地面标高+20.0+26.4m，西南部地势 较高，东北部沿西淝河一带地势低洼，雨季容易形成内涝区，面积可达 26km2，占 井田面积的三分之一以上。西淝河流经井田东北部，流长约 7 公里，在鲁台孜入 淮河，可通 50 吨木船。 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 3 页 1.1.3 矿矿区区的的水水文文情情况况及及气气候候特特点点 区内水系均属淮河水系，四季分明，气候暖和，据凤台县气象站资料，年平均 气温 15.1 摄氏度，极端最高气温 41.2 摄氏度，极端最低气温-22.8 摄氏度。 降雨量：年平均 926.3 毫米，最大 1723.5 毫米。日最大降雨量 320.4 毫米，一 般一月最小，六七月最大。 相对湿度：最大 100%，最小 5%，平均 74%。 降雪：初雪一般在十一月上旬没，终雪在次年三月中旬，雪期 72127 天，最 长 138 天，最短 26 天，最长连续降雪量 6 天，最大降雪量 16 厘米。 风向、风速：春季多东南风，夏季多东南风及东风，秋季多东南东北风，冬 季多东北、西北风。平均风速 3.18 米/秒，最大风速 20 米/秒。 冻土：冻结及解冻无定期，一般夜冻日解，最大冻结深度 0.3 米。 1.2 井田地质特征 1.2.1 概概述述 本井田为全隐蔽区，钻探揭露的地层有第四系、第三系、二迭系、石炭系、 奥陶系等。 井田位于谢桥向斜北翼，地处陈桥背斜的东南倾伏端，总体形态呈扇形展开 的单斜构造。地层走向呈不完整的弧形转折，西段地层走向在北西 75左右；中 段急转东西，以东 25，局部 30，并有明显的波状起伏，井田内除北部边 缘以及谢桥向斜轴部附近断层较发育外，主体部分构造相对较为简单。 综合钻探、物探资料分析，全井田计查出断层 37 条，其中正断层 26 条，逆 断层 11 条，落差大于 100m 的 6 条，落差 50100m 的 3 条；落差 3050m 的 6 条，落差小于 20m 的 22 条。断层按走向可分为三组，以北西向和东西向断裂为主， 北东向断层稀少。 本井田具有工业价值的可采煤层均赋存于二迭系的山西组和石盒子组中，分 为七个含煤段，共含煤 32 层，煤层总厚 36.09m，含煤系数 5.01。其中有开采价 值的可采煤层 12 层，平均可采总厚 29.62m，占煤层总厚的 82.07。12 层可采煤 层中，131、112、8、6、1 等 5 层煤为主要开采煤层，累计厚 21.06m，占可 采的总厚度的 71.17，是全井田可采的稳定煤层。井田内可采煤层结构简单较 简单，部分简单复杂，夹矸的岩性多为炭质泥岩或泥岩，各主要煤层层间距变 化不大。煤层露头均隐伏于新生界松散层之下，风氧化带深度为基岩面宪法向下 垂深 30m。 本井田可采煤层煤质属中灰富灰、高挥发分、中等中高发热量、富油 高油、特低硫、中硫特低磷的气煤和三分之一焦煤。主要适用于炼焦配煤和动 力用煤。 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 4 页 1.2.2 地地层层 淮南煤层除边缘有震旦、寒武、奥陶系等露外，其余均被第四系所覆盖。由下 向上简述如下： 1. 前长城系：以角闪片岩、英长岩为主，出露不全。 2. 震旦长城系：即震旦亚界下部，可分三组：八公山组、刘老碑组、寿县 组。以碎屑岩为主，厚约 300 米左右。 3. 震旦系：可分九里桥组、四顶山组。以碳酸岩为主，厚约 300 米。 4. 寒武系：厚约 1057 米。 （1） 下寒武系：厚约 420 米，可分三组： 猴家山组：以粉红色硅化灰岩、硅化灰岩局部含磷， 灰红色页岩为主， 底部局部为砾岩。厚约 95 米。 馒头组：以紫红色页岩为主夹数层虎皮灰岩，产三叶虫：Redlichia.sp. 厚约 190 米。 毛庄组：以灰岩为主，间夹紫色页岩产三叶虫，藻类等，厚约 140 米。 （2） 中寒武系：厚约 427 米。 徐庄组：上部以泥质条带状灰岩为主，产藻类，下部以粉砂岩、砂质 页岩、页岩为主，底部为藻类灰岩，厚约 200 米。 张夏组：以灰色鲕状灰岩为主，顶部有薄层灰岩。厚约 227 米。 （3） 上寒武系：厚 210 米。 崮山组：上部为泥质、硅质页岩，下部为厚层鲕状灰岩，厚 74 米。 土坝组：为含硅质及燧石厚层状白云质结晶灰岩，厚约 136 米。 5. 中下奥陶系：厚约 250 米。 贾汪组：薄层钙质页岩夹中厚层泥质灰岩，厚约 10 米。 马家沟组：上部白云质灰岩，下部为质纯的厚层状灰岩，底部砾状泥质灰 岩，厚约 240 米。 6. 中上石炭系：厚约 110 米，以灰岩、细纱岩、黏土岩、相间组成，含煤层 57 层，底部为紫灰色含铝泥岩。 7. 二叠系：以砂岩、粘土岩为主，含煤 40 余层，厚约 1000 米。 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 5 页 山西组：以砂岩、粉砂岩为主，含煤 13 层底部为海相泥岩夹薄层菱铁， 厚约 70 米。 下石盒子组：厚 130 米。以砂页岩、粘土岩为主，含煤 913 层。为本区 主要含煤段之一。顶部为厚层状，灰白色中砂岩，底部普遍发育一套银灰 色铝土岩几花斑状粘土岩。 上石盒子组：厚约 530 米。由砂岩及粘土岩组成，含煤 2025 层，上部煤 层薄而不稳定，煤质差；下部 13-1煤层全区稳定，中下部发育花斑状粘土 岩。 石千峰组：相当于华北孙家沟组。为一套杂色砂岩和砾岩，厚约 270 米。 8. 三迭系；为紫红色砂岩及粉细砂岩，厚约 1000 米。 9. 上侏罗系在东部常家坟一带分布，以粉红色粉细砂岩间夹流纹岩、安山岩 等。厚度不详。 10. 第三系：在煤田边缘零星分布，为红色砂岩和砾岩，厚度大约 700 米。 11. 第四系：为砂层及粘土层相间组成，底部局部含砾石，厚约 0700 米。 1.2.3 井井田田构构造造 张集位于淮南复向斜中陈桥背斜东南倾伏端，区内构造受维向构造带控制， 由于受南北向压应力作用，谢桥向谢轴部附近发育了一系列向南倾的走向逆冲断 层，它是埠凤逆断层的伴生构造。向斜南翼倾角较陡，北翼平缓。由于新华夏 系逆时针直扭作用受到东西向构造带的限制，而导生出受东西向顺时针的直扭作 用，两种应力场的联合作用，产生了“S”型扭曲。在“S”型扭曲拐弯处发育了 一组北西西向张扭性正断层。全区除向斜轴部附近和西淝河以北断层较发育外， 井田内构造尚属简单。 1.褶皱 井田为一由西向东逐渐变缓的宽缓的扭曲单斜构造。北为陈桥背斜，南为谢 桥向斜。地层走向自西往东为北 75 度西，到六一七线近东西向，王东逐渐拐向北 东，至西淝河以为近南北向。倾向由南转向南东到东。倾角一般 5.10 度，邻近向 斜轴部，局部可达 15-30 度沿走向、倾向略有波状起伏。南部向斜轴成 280-300 度 方向展布，在七线、六线和四线东有三个串珠状的次一级小向斜。 2.断层 本区由于煤系地层较厚，塑性岩层发育，脆性岩层频繁交替，因而在煤系中 的断层都明显的具有下列特点： 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 6 页 （1）压扭性形成的走向断层延展较长，呈迭瓦状出现。 （2）张扭性形成的斜切、横切断层，岩展较短，具有收敛特征，往往在很短的 距离内，断句变化很大。 （3）断层的牵引褶曲比较发育，常伴生小断层。 （4）断层破碎带不明显 （1）东西向断裂 F201-F202 逆断层组：本组断裂走向近东西，与区域构造方向基本一致，被 NE 和 NW 向断层切割。在向斜轴附近断层较密集，倾向南，请教 60-70 度左右， 为一组压扭性走向逆冲断层，在剖面上构成迭瓦式构造。主要断层延展较长，断 距较大，切割煤层深部，对主要煤层-600 米以上影响较小。 主要断层分述如下： 1）F201 逆断层：在六一七线至六一六西线之间位于向斜轴以北，其东西两侧 切入向斜南翼，于五一六线以东交阜凤断层。长度大于 9 公里，断距 75.250 米 （指主要煤层断距） 。 2）F203 逆断层：位于 F201 断层以北，向西深入谢桥井田，往东于五线切入 向斜南翼，长度大于 10 公里，断距 20-100 米，向深部断距变小。有七 8 和六 10 孔穿过。被 F233、F209、F222 正断层切割。 3）F205 逆断层：在六一六西线以东于 F201 断层北侧 80-100 米，六线向西交 于 F201 断层，五线以东交于阜凤断层，长度 5 公里，走向 308-315 度，倾向南 西，青椒 62-64 度，断距 70-120 米。有 Z1 和五一六 8 孔穿过。 4）F204 逆断层：位于 F203 断层南，东段在五线切入向斜南翼，并被 F222 等正断层切割。西断至六西线交于 F203，长度大于 5 公里。走向 300-307 度，倾 向南西，倾向 62-67 度，断句 20-75 米，由浅部往深部变小。有六 10、五一六 6 和 Z2 孔穿过。 5）F202 逆断层：位于 F203 断层北，七西至五东线之间，长度近 10 公里，被 F233、F209 和 F222 正断层切割。在五线切入向斜南翼渐趋尖灭。走向 300 度， 倾向南西，青椒 60-65 度，断距 10-50 米，一般向深部断距变小。有七 1、七东 7、六一七 9、六西 6、验 3、六 16、五 11、Z6 和 Z12 九个孔穿过。控制严密。 6）F214 逆断层：位于四线至三线之间，长度大于 6 公里。走向 300 度，倾向 北东，倾角 70 度，断距 35 米，切割主要煤层-600 米以下。有二十 2 孔穿过。 （2）北西向断裂 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 7 页 本组断裂处于“S”型扭曲不同地段走向略有变化，西淝河以南呈北西向展布，西 淝河以北呈北西西向展布。为张扭性正断层，大多向南倾，在剖面上构成阶梯状 构造。 1）F143-F211 正断层组：位于西淝河以北，断层较密集，走向 300 度左右， 大多向南倾，由北向南呈阶梯状下降，在平面上呈“树枝状”展布。主要断层延 展较长，断距较大，对煤层有一定破坏作用，但位于井田边界断层。 2）F223-F230 断层组：位于西淝河以南，呈北西向展布，走向在 335-355 度。 一般为正断层，对煤层浅部有一定破坏作用，但分布稀疏，延展不长，断距较小。 在向斜轴附近横切东西向构造。 （3）北东向断裂 井田内本组断裂不甚发育，仅在六一七至六四线附近有 F209、F233 两条断层， 以 F209 为主。 F209 正断层：位于六一七线附近，横切王庄井田，至十一线北交于 F215 断层。 往南切割东西向断裂和向斜轴，长度大于 6 公里。对王庄井田切割破坏煤层影响 较大。走向 10-20 度，倾向西，倾角 69-75 度，断距 20-65 米，一般由北往南增大。 南段有水 209、六一七 5 和 247 孔穿过，并控制了倾角，北段水 217 和三 7 孔控制 断层上下盘，断层产状控制严格。 1.2.4 水水文文地地质质 本井田煤系地层富水性弱，并以静储量为主，上部为新生界粘土类隔水层覆 盖，仅局部有新生界砂层水渗入补给，并受煤系地层的渗透性控制，故除 1 煤层 以外年，本矿井属于简单水文地质类型，1 煤层地板太原组灰岩为直接充水含水层， 局部岩溶裂隙发育，水文地质条件属于中等偏复杂型。 1.2.5 地地温温 本区恒温带深度为 30m，温度 16.8 度，地温梯度一般 3.0 度/hm，属于地温异 常区。各煤层一水平-600m 以上大部分地段温度高于 31 度，处于一级热害状态， 局部块段大于 37 度，进入二级热害范围。一水平 13-1 煤层下山采区块段地温均高 于 31 度，处于一级热害状态，其中东部低温大于 37 度，进入二级热害范围。 1.3 煤层特征 1.3.1 煤煤层层结结构构 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 8 页 以单一煤层为主，部分有 12 层夹矸，个别有 4 层。张集井田 11-2、7- 1、6、1 等煤层一半以上有夹矸，夹矸多是炭质页岩或粘土岩；总的看煤层结构属 于简单较简单，部分教复杂。 兹将本区计算储量的煤层及其对比简述如下： （1）20 煤层：不稳定，在张集发育较好，大部分可采，可采面积占总面积的 71%，煤层厚度变化大，最大厚度 6.19 米，最小 0 米，平均 1.56 米。东部的深部 多不可采。 顶底板岩性主要为粘土岩，砂质粘土岩，部分为细中砂岩，个别顶板有炭质 页岩。煤层结构简单，少数有一层夹矸，个别 23 层。 （2）17-1 煤层：不稳定，可开采面积为 73%。张集井田深部多不可采。煤层 厚度变化较大，变异系数 68.07%，厚度 4.320 米，平均 1.05 米，73%集中在 0.602.00 米之间。 煤层顶底板岩性主要是砂质粘土岩于粘土岩，个别有细砂岩或炭质页岩等。 煤层结构简单。 （3）13-1 煤层：为主要可采稳定煤厚层。煤厚 2.206.4 米，平均 4.44 米，有 95%厚度变化在 3.306.00 米之间，变异系数 17.40% 煤层结构比较简单，局部有 12 层夹矸。顶底板已粘土岩为主，部分灰质页 岩。在十四、十五线浅部、七线附近，顶板中有砂岩或石英砂岩 。 （4）13-1 下煤层：为 13-1 分叉煤层，距 13-1 一般 1 米左右，平均煤层厚度 0.97 米，四线以东，六线五六线，以及七线以西与 13-1 合并，合并区面积张集 为 51%。顶板多为炭质页岩，部分为粘土岩，底板以粘土岩为主。 （5）11-2 煤层：为主要可采煤层。煤厚 0.784.23 米，平均 2.85 米，在 1.703.80 米 区间的占 94%，变异系数 21.81%，为稳定煤层。 煤层结构简单较复杂， 66%的点有 12 层夹矸。夹矸大多是炭质页岩，少 数为粘土岩。顶底板岩性多以粘土岩类为主，七线以西有砂岩顶板。 （6）9-1 煤层：不稳定，变异系数 54%，井田大部分可采，可采面积占总面 积的 88%，平均煤厚 1.11 米。结构简单。顶底板岩性为粘土岩类，少数为砂岩。 该煤层对比从属于 8 煤层，一般位于 8 煤层上 16 米左右，顶板常有化石富集。 （7）8 煤层：为主要可采煤层，煤厚 5.530.88 米，平均 3.30 米。一般厚度 集中在 24 米占 92%，变异系数 21.54%。 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 9 页 该煤层结构简单，局部含 1 层夹矸。顶底板岩性绝大多数为粘土岩，少数有 砂岩。顶板为砂岩的主要集中在五线附近。 8 煤层是第二个含煤段上部的主要厚煤层，顶板富含植物化石，电测曲线形态 明显，于上下主要煤层间距稳定。 （8）7-2 煤层：不稳定，变异系数为 67.20%。平均煤厚 0.79 米，可采面积虽 达 50%，但多数分散，仅为局部可采。 煤层结构单一，顶底板以粘土岩为主。 （9）7-1 煤层：不稳定，除四线以东六西线中深不可采外，大部分可采。平 均煤厚 1.08 米，变异系数 66.40%。 ，煤层结构简单。张集井田 58%见煤点有夹矸， 多数为 1 层，少数 2 层。顶底板以粘土岩、砂质粘土岩为主。 （10）6 煤层：发育较好，是主要可采煤层，厚度 5.160.67 米，平均 2.42 米。 厚度 1.904.50 米的点占 89%，变异系数 25.69%。 煤层结构较简单， 52%的见煤点有 12 层夹矸，个别有 4 层。 （11）4-2 煤层：井田不稳定，中深不多不可采，不可采面积占 54%，属于局 部可采煤层。厚度 4.150 米，平均 1.10 米，变异系数 88.07%，不可采频率 33.8% 煤层结构较简单，有 3336%的见煤点有 12 层夹矸。顶板以粘土岩为主，部 分为砂岩或粉砂岩，底板为粘土岩。 依据煤层组合，顶板多薄层状砂页岩，以及 4-1 煤层下 10 米左右有厚 415 米 的花斑状粘土岩或银灰色、乳灰色铝质粘土岩标志层。 4-1 煤层距离 1 煤层一般在 74 米左右，最大间距 98 米，最小 56 米。 （12）1 煤层：是主要可采稳定厚煤层，六线以西深部局部冲刷或变薄。 最大厚度 1022 米，除 1 点冲刷为 0 以外，最小 2.82 米，平均 7.44 米，变异 系数 25.99%，厚度 6.00900 米占 84%。 煤层结构简单较复杂。71%的点有 12 层夹矸，个别 34 层。 煤层顶板以粘土岩类为主。底板多为粘土岩。 1.3.2 煤煤层层的的围围岩岩性性质质 主要可采煤层顶板以泥岩、砂质泥岩为主，其次为粉砂岩和细砂岩，底板以 泥岩、砂质泥岩为主，局部有粉细砂岩、细砂岩。 主要可采煤层顶板泥岩、砂质泥岩抗压强度较低，易坍塌冒落。粉细砂泥岩 抗压强度介于砂质泥岩与细砂岩之间，细砂岩由于岩性致密坚硬，抗压强度高， 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 10 页 顶板不易坍塌。底板岩性主要为泥岩、砂质泥岩，抗压强度较低，岩性多松散且 易破碎，在巷道或工作面局部可能产生底鼓，粉细砂岩底板抗压强度较高，一般 不宜发生底鼓现象。 1.3.3 煤煤的的特特征征 . 表表 1.1 煤煤层层特特征征表表 煤层 颜色结构光泽煤岩成分煤岩类型 20 黑色块状、片状为主，粉末 状次之。 暗淡光泽弱 玻璃光泽 暗煤为主，含少量亮 煤镜煤细条带。 半暗型暗淡型 17-1 黑色 块状为主，粉状局部鳞 片状次之。 油脂光泽暗 淡光泽 暗煤为主，局部含亮 煤夹少量镜煤细条带 半暗型暗淡型 13-1 黑色上部块状为主，结构均 一质硬，中下部粉末状 为主。 油脂光泽弱 玻璃光泽 亮煤为主，夹暗煤和 镜煤细条带 半亮型半暗型 13-1 下 黑色粉末状为主，含块状， 局部呈块状。 暗淡光泽油 脂光泽 暗煤为主，含亮煤镜 煤细条带 半暗型暗淡型局部 半亮型 11-2 黑色大部分粉状，局部块状， 结构均一。 油脂光泽 亮煤为主，含暗煤， 夹少量镜煤细条带 半亮型半暗型 9-1 黑色块状为主，局部质硬， 少量粉末。 暗淡光泽油 脂光泽 暗煤为主，含亮煤和 镜煤细条带 半暗型局部半亮型 8 黑色粉末状为主，块状次之， 有时含少量片状。 油脂光泽弱 玻璃光泽 亮煤为主，含暗煤， 夹少量镜煤细条带和 丝炭 半亮型半暗型 7-2 黑色块状为主，粉末状次之。 暗淡光泽弱 玻璃光泽 暗煤为主，含少量亮 煤镜煤细条带 半亮型暗淡性 7-1 黑色块状为主，局部粉末状。 暗淡光泽弱 油脂光泽 亮煤、暗煤为主，含 少量镜煤细条带 暗淡型半暗型 6 黑色粉末状为主，有时含小 块状和片状。 暗淡光泽油 脂光泽 上暗煤为主，含亮煤 少量镜煤；下亮煤为 主含暗煤 半暗型半亮型 4-2 黑色块状为主，局部粉状和 片状。 油脂光泽 亮煤、暗煤为主，含 少量镜煤细条带和丝 炭 半暗型半亮型 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 11 页 1.3.4 煤煤层层自自燃燃与与煤煤尘尘爆爆炸炸 按照煤的自燃倾向等级分类表标准，本区煤的自燃倾向性为：13-1下 和 9-1 煤层为极易自燃不易自燃；7-2 和 4-2 煤层为极易自燃不易自燃；7-1 煤层为 很易自燃；其他煤层均以不自燃为主。而根据邻近生产矿井生产资料，目前开采 煤层均有自燃发火危险，一般发火期 36 个月，其中以 8、11-2、13-1 煤层自燃性 较强。 根据淮南生产矿井的鉴定资料和本井田煤质资料的对比、分析结果，本井田 各层煤尘均为强爆炸性。 1 黑色粉末状为主，上部有时 呈块状。 油脂光泽弱 玻璃光泽 亮煤为主，含镜煤和 暗煤条带和少量丝炭 半亮型局部半暗型 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 12 页 2 井田开拓 2.1 井田境界及可采储量 2.1.1 井田境界井田境界 本井田西部与谢桥矿井毗邻，以 F209断层为界；三线以北以 1 煤层露头线为 界；北及东北部与顾桥矿井毗邻，以 F143 、F109和 F211断层为界，东南部以 13-1 煤层-1000 米等高线的地面投影线为界；南部以谢桥古沟向斜轴为界。 井田走向长有 7.0 km，倾斜宽约 8.5km，面积约 60km2。 2.1.2 可采储量可采储量 全矿井共有地质储量 A+B+C+D 级 1683.81Mt，工业储量 A+B+C 级 1269.57Mt。 全矿井有经济储量 879.73Mt，按采区回采率计算，可采储量为 685.89Mt，占 全矿井工业储量的 54.03%。 第一水平（-600m 以上部分下山煤）经济储量为 357.13Mt，按采区回采率计 算，可采储量为 278.78Mt，占一水平工业储量的 55.27%。 本次储量计算是在地质报告提供的 1：5000 煤层底板等高线图上计算的，储 量计算可靠。 （1）井田范围内的煤炭储量是矿井设计的基本依据，煤炭工业储量是由煤层 面积、容重及厚度相乘所得，其公式一般为： Zg=SMR （2.1） 其中： Zg矿井的工业储量， t； S 井田的倾斜面积， km2； M煤层的厚度， m； R 煤的容重，t/m3，取 R=1.4 t/m3。 （2）煤柱损失量可按下列公式计算： 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 13 页 Z=LBMR （2.2） 其中：Z边界煤柱损失量， m； L边界保护煤柱宽度， m； B边界长度， m； M煤层厚度， m； R煤的容重， t/m3， 取 R=1.4 t/m3。 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 14 页 表表 2.1 井田设计利用储量及可采储量汇总表井田设计利用储量及可采储量汇总表 单位：单位：Mt 永久煤柱（A+B+C）可采储量煤层工业储量 （A+B+ C） 回采 上限 以上 断层中央 区工 广 北区 工广 东区 工广 井界铁 路 桥 小计 设计利 用储量 （A+B +C） 非经 济储 量 经济储 量 开采损 失 适于 综采 适于 高普 合计 2020.552.820.782.600.216.4114.141.5712.572.5110.0610.06 17-116.561.710.712.420.044.8811.6811.68 13-1229.6811.1312.2515.2411.953.3553.92175.766.56169.1942.30117.5 8 9.31126.89 13-1 下 22.951.021.133.550.195.8917.066.3710.701.619.099.09 11-2176.6715.399.439.630.187.361.7643.75132.925.06127.8625.5787.4314.86102.29 9-124.110.501.190.280.480.062.5121.061.4120.193.0317.1617.16 8175.176.709.7714.844.326.300.1242.05133.128.43124.6824.9390.429.3399.75 7-217.460.081.000.891.9715.491.0614.432.1712.2612.26 7-136.590.831.344.022.758.9427.652.1825.475.0920.3820.38 6174.296.289.6015.188.614.720.1344.52129.779.43120.3424.0786.969.3196.27 4-236.202.062.464.950.5610.0426.165.8620.314.0716.2416.24 1339.3412.9215.5922.8621.390.659.1882.59256.7522.76233.9958.49105.4 3 70.07175.50 合计1269.5761.4465.2590.6243.5731.045.679.87307.47962.1082.37879.73193.84487.8 2 198.0 7 685.89 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 15 页 中国矿业大学 2004 届本科生毕业设计 第15 页 2.1.3 矿井工作制度矿井工作制度 按照煤炭工业矿井设计规范中规定，参考关于煤矿设计规范中若干条 文修改的说明 ，确定本矿井设计生产能力按年工作日 300 天计算， “四班交叉制作 业“（三班生产，一班检修） ，每日三班出煤。 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。 2.1.4 矿井设计生产能力矿井设计生产能力 本设计针对的是 13-1 层煤层。所以根据张集矿矿井地质条件、煤层赋存情况、 开采条件、设备供应及国家需煤等因素。针对实际情况：主采 13-1 煤层地质构造 相对较简单，储量丰富，煤层赋存较稳定，平均厚度为 4.44m。瓦斯涌出量较大， 采用一次采全高的开采方法。所以根据以上条件，确定本矿井的年设计生产能力 为 5.0Mt/年。 2.1.5 矿井服务年限矿井服务年限