煤礦采區(qū)通風(fēng)設(shè)計說明書(課程設(shè)計論文)

　　第1章礦區(qū)及安全概況井田地質(zhì)特征

　　1.1 礦區(qū)概況

　　1.1.1交通位置

　　礦井位于黑龍江省雞西市恒山區(qū)距雞西西南12.5km處，距恒山區(qū)東南約3.7km。距恒山火車站約2km，礦井有專用鐵路線與國鐵連接，雞圖公路在礦井北面通過交通十分便利，見下圖。

　　

 

　　1.1.2地勢地形

　　礦區(qū)內(nèi)地形平坦，總體上東高西低，南高北低的趨勢，周圍被低山丘陵所環(huán)繞。東南最高標(biāo)200m，最低標(biāo)高98m，礦區(qū)內(nèi)絕大部地區(qū)都在+66～+68m標(biāo)高之內(nèi)。七星河位于礦區(qū)的西緣，自西南流向東北，匯水面積1315平方公里，平均流量10.1m3/s。最大流量(洪水期)665.0 m3/s。最小流量0.007 m3/s，幾乎干枯。每年的12月到翌年4月為結(jié)凍期，7、8、9三個月為洪水期，歷年來最高洪水位線標(biāo)高在100m。

　　1.1.3 氣象

　　本區(qū)處中溫帶濕潤區(qū),屬大陸性多風(fēng)氣候,區(qū)內(nèi)由11月至翌年4月為凍結(jié)期，凍結(jié)深度為1.5-2.0m，最高氣溫在零上27℃至31℃，最低氣溫在-29℃至-34℃，全年平均氣溫在零上0.5℃，處于亞寒帶屬大陸性季風(fēng)氣候，年降水量在390mm到700mm，平均年降水量為545mm。風(fēng)向多為西北和西南，風(fēng)力3—4級。小恒山礦無地震史。

　　1.1.4礦區(qū)經(jīng)濟(jì)概況、工業(yè)、農(nóng)業(yè)的情況

　　礦區(qū)內(nèi)以農(nóng)業(yè)為主要經(jīng)濟(jì)形式，主要農(nóng)作物有小麥、大豆、玉米等。除煤礦以外，礦區(qū)內(nèi)尚有機(jī)修廠、木材廠、磚瓦廠、糧食加工廠等可為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)的工廠。

　　1.2 井田地質(zhì)特征

　　1.2.1地質(zhì)構(gòu)造：

　　小恒山礦區(qū)屬于盆地在侏羅紀(jì)沉積之前的多次構(gòu)造運(yùn)動中，本地區(qū)來自近于東西方向，井田西北部煤層傾角在16—18°，井田中部煤層傾角在14—16°，井田南部煤層傾角在18—25°，都為單斜構(gòu)造，局部有斷層。

　　1.2.2地質(zhì)構(gòu)造

　　本井田內(nèi)以弧形斷裂為主，并由此而派生兩組褶曲構(gòu)造。

　　井田內(nèi)地層走向近南北，傾角一般為15～25°，局部地段由于斷裂影響形成急傾斜帶。

　　(1)斷裂構(gòu)造

　　井田內(nèi)斷層按走向可分為三組，共有斷層20條，其中北西到南北向組有4條，北東向組11條，北西向組5條。斷層多為壓扭性斷裂，導(dǎo)水性差。

　　(2)褶皺

　　井田內(nèi)主要褶皺有F8牽引褶曲和F7派生褶曲兩組。F8牽引褶曲位于F8斷層兩側(cè)，由F8斷層兩盤相互扭動產(chǎn)生。斷層北側(cè)為背斜，南側(cè)為西斜。F7派生褶曲位于F7斷層?xùn)|段的北側(cè)，屬F7派生構(gòu)造，軸向北東60°，向南西傾伏，延展甚短，與 F7斷層斜交。

　　1.2.3煤層及煤質(zhì)：

　　本井田具有經(jīng)濟(jì)價值的可采煤層均集中于侏羅系雞西群城子河組，該含煤組地層總厚度為930m，含煤50余層，煤層平均總厚36.29m，其中大部分為不可采煤層?？刹杉熬植靠刹傻拿簩幼陨隙路謩e為5、9、12、14、16、17、18、20、20下、22、23、24、26、29-1b號共14個煤層。各煤層平均總厚15.39m，傾角一般為15～25°，只有F7斷層附近煤層傾角達(dá)40°左右。

　　井田內(nèi)各可采煤層，按其在縱向剖面的分布規(guī)律及組合特征，可分為上、中、下三個煤層群。其中中層群含有9、12、14、16、17、18、20、20下、22、23、24、26號共12個可采及局部可采煤層，而上層群和下層群分別有5號煤層和29-1b號煤層可采。

　　井田內(nèi)煤層屬穩(wěn)定～不穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單～復(fù)雜，一般含1～2層夾矸，局部達(dá)3～4層，各煤層特征詳見表1-1。

　　全井田煤層屬低～中灰、特低硫、中～低磷、高發(fā)熱量、易選～中等可選、弱粘結(jié)～中等粘結(jié)性、低變質(zhì)階段的氣煤和長焰煤，以長焰煤為主，氣煤次之，可做為動力用煤和煉焦配煤。

　　全井田煤的揮發(fā)份(Vadf)一般大于40%，各煤層平均Y值為4.7～8.9mm，灰分含量(Ad)一般為11.23～22.81%，原煤全硫(Sd)為0.17～0.28%,磷(Pd)的平均含量為0.007～0.05%，各煤層平均發(fā)熱量為24.72～29.26MJ/kg。

　　1.3礦井安全概況

　　1.3.1水文地質(zhì)特征

　　小恒山受大氣降水直接補(bǔ)給，巖石風(fēng)化裂隙不發(fā)育，地下水呈裂隙水形式不豐富。已探明含煤地層風(fēng)化裂隙帶總深度在40—60m，而強(qiáng)風(fēng)化裂隙帶在50—60m以內(nèi)。

　　1.3.2瓦斯情況

　　根據(jù)地質(zhì)報告提供的采樣資料，井田內(nèi)瓦斯含量為0.07～3.38ml/g，-500m以上瓦斯含量均低于2ml/g，但地質(zhì)報告沒有明確說明礦井瓦斯等級，本設(shè)計根據(jù)采樣數(shù)據(jù)分析，結(jié)合小恒山礦實際開采情況，暫定本礦井初期為低瓦斯礦井。

　　1.3.3煤的自燃與煤塵爆炸

　　據(jù)地質(zhì)報告及小恒山礦實際開采情況，礦井煤塵有爆炸危險，煤層為不易自燃。

　　第二章 礦井儲量與生產(chǎn)能力

　　2.1 井田境界及儲量

　　2.1.1井田境界

　　根據(jù)小恒山礦區(qū)總體設(shè)計，本礦井的井田境界為，北部邊界：以F2斷層為界;南部邊界：以F11斷層為界;東部邊界：以各煤層露頭及F55、F7斷層為界;西部邊界：以16號煤層-900m等高線垂直投影為界。

　　井田南北走向長2.5～5.0km，平均4.5km，東西傾斜寬2.0～5.0km，平均4.0km，井田面積約為18.0km2。

　　因本井田淺部為各煤層露頭，深部為16號煤層-900m等高線垂直投影。而井田走向兩翼的F11、F2斷層均為落差大于100m以上的斷裂構(gòu)造，屬自然境界。因此，設(shè)計認(rèn)為本礦井井田境界確定合理。

　　2.2.2礦井儲量

　　本礦井工業(yè)儲量A+B+C級合計為194.251Mt，其中一水平-450m以上工業(yè)儲量為72.974Mt，-450～-700m工業(yè)儲量為67.461Mt?？鄢_采困難的呆滯煤量、防水煤柱、斷層煤柱、工業(yè)場地煤柱和井筒煤柱，以及開采損失煤量后，全礦井設(shè)計可采儲量為120.746Mt，其中一水平-450m以上設(shè)計可采儲量為42.452Mt，-450～-700m設(shè)計可采儲量為50.585Mt。

　　開采損失煤量是按各采區(qū)的煤層平均厚度選取的采區(qū)回采率，即薄煤層85%，中厚煤層80%，厚煤層75%。

　　對于本礦區(qū)防水煤柱計算，由于在本井田范圍內(nèi)，第四系含水層與煤系地層之間大部分被第三系隔水層所阻隔，但在8～12勘探線的煤層露頭部位第三系缺失，形成“天窗”。根據(jù)《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》規(guī)定，計算出本礦井“天窗”部位最大防水煤柱高度為70.2m，其底界標(biāo)高最大達(dá)-170m,非“天窗”部位最大防水煤柱高度均小于各煤層風(fēng)氧化帶高度(垂高30m)。另外，從井田內(nèi)第三系地層底面標(biāo)高看，一般為-100～-140m，再加上30m風(fēng)氧化帶，開采上限標(biāo)高為-130～-170m，因此，設(shè)計考慮風(fēng)氧化帶底界面標(biāo)高的變化較大，為便于巷道布置與回采，將開采上限與防水煤柱綜合考慮，暫定本井田開采上限標(biāo)高為-175m，其-175m以上工業(yè)儲量3.373Mt。但由于初期移交的南一上采區(qū)和北一上采區(qū)位于“天窗”之下，結(jié)合小恒山礦實際開采情況，為確保安全，設(shè)計首采區(qū)開采回風(fēng)水平標(biāo)高為-190m。同時，也可探明礦井實際涌水情況，為更為合理的確定開采上限標(biāo)高提供依據(jù)。

　　2.2礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限

　　2.2.1礦井工作制度

　　本礦井設(shè)計年工作日330d，每日三班作業(yè)，邊采邊準(zhǔn)。每班工作8h，每天凈提升時間為16h。

　　2.2.2礦井設(shè)計生產(chǎn)能力

　　根據(jù)已批準(zhǔn)的《小恒山礦總體設(shè)計》安排，小恒山礦設(shè)計生產(chǎn)能力為0.9Mt/a。

　　2.2.3礦井及各水平服務(wù)年限

　　按生產(chǎn)能力0.9Mt/a計算，儲量備用系數(shù)取1.4，則礦井和一水平上山部分(-450m以上)服務(wù)年限分別為96a和34a。

　　礦井服務(wù)年限：

　　T=Z/(A·K)

　　式中 T：礦井服務(wù)年限 Z：礦井可采儲量

　　A：礦井年產(chǎn)量 K:：礦井儲量備用系數(shù)

　　T =120.746/(0.90×1.4)=96a

　　一水平服務(wù)年限：T1= Z1/(A·K)=42.452/(0.90×1.4)=34a

　　第3章 井田開拓及采區(qū)通風(fēng)

　　3.1井田開拓方案

　　3.1.1開拓方式：

　　本井田的特點是：

　　(1)第三系地層及第四系沖積層較厚，第四系地層為142～157m，且富含水。第三系地層為0～50m，為此，井筒需采用特殊方法進(jìn)行施工。

　　(2)井田內(nèi)共有14個可采及局部可采煤層，煤層層數(shù)多，層間距較大，且多為薄煤層。

　　(3)地勢平坦，煤層埋藏深(142～207m)，井田面積大。

　　(4)井下沿走向劃分采區(qū)的塊段較少。

　　根據(jù)上述特點，設(shè)計確定本礦井采用立井、多水平、集中大巷、分區(qū)石門開拓方式。

　　3.1.2 井筒開拓方式

　　在一定的井田地質(zhì)條件、開采技術(shù)條件下，礦井開拓巷道有多種布置方式，開拓巷道的布置方式通稱為開拓方式。

　　開拓方式按照井筒的傾角不同(水平、傾斜、垂直)分為平硐開拓、斜井開拓、立井開拓和綜合開拓方式(平、斜、立井中的任何二或三種形式相結(jié)合進(jìn)行開拓)等四種方式。開拓方式依據(jù)井筒 (或平硐)與煤層位置的不同又有若干分類。

　　本礦井開拓方式為立井開拓。由于本井田地勢平坦，開采煤層位于深部表土較厚，并根據(jù)本井田的地質(zhì)狀況、煤層賦存情況及井型、服務(wù)年限等要求，因此確定本井田采用雙立井開拓。并且采用立井開拓具有以下優(yōu)點：

　　1、便于井筒延伸

　　2、適應(yīng)性強(qiáng)，技術(shù)成熟可靠;

　　3、井筒短，提升速度快，提升能力大;

　　4、通風(fēng)斷面大，風(fēng)阻小，滿足大風(fēng)量要求;

　　5、對于開采深部賦存煤層有好處。

　　6、工作的環(huán)節(jié)少，人員上下較方便

　　3.1.3 井筒位置、數(shù)目及坐標(biāo)的確定

　　本井有三個立井。主提升立井坐標(biāo)為x：422535，y：5023260;副立井坐標(biāo)為x：422455，y：5023250。風(fēng)井坐標(biāo)為x:422575 y:5023240

　　主井用以提升煤及兼作進(jìn)風(fēng)井,副井作為提矸、升降人員、下放材料和設(shè)備及兼作進(jìn)風(fēng)井。回風(fēng)井主要用于回風(fēng)。

　　3.1.4 開拓系統(tǒng)綜述

　　本設(shè)計井田水平標(biāo)高的確定主要考慮了以下幾個因素：

　　(1)煤層賦存條件及地質(zhì)構(gòu)造

　　(2)合理的水平服務(wù)年限

　　(3)生產(chǎn)成本

　　(4)水平接替

　　(5)井底車場及其主要硐室的位置應(yīng)盡量處于較好的巖層內(nèi)

　　在煤層賦存為傾斜狀態(tài)時，一般以淺部向深部開采，以達(dá)到工程量少、建設(shè)速度快、投資省、成本低的效果。根據(jù)煤層的賦存條件和傾斜長度，本井田劃分為一個水平。主要巷道斷面圖如下：