安全工程毕业设计论文矿井通风系统优化与设计(含全套CAD图纸

《安全工程毕业设计论文矿井通风系统优化与设计(含全套CAD图纸》由会员分享，可在线阅读，更多相关《安全工程毕业设计论文矿井通风系统优化与设计(含全套CAD图纸（159页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、本科生毕业设计 第159页目 录全套设计，扣153893706一般部分1 井田概况及地质特征51.1矿区概况51.2井田地质特征81.3 煤层及煤质182 井田开拓与开采222.1井田境界及可采储量222.1.1井田境界222.1.2可采储量252.1.4矿井设计生产能力及服务年限272.2井田开拓352.2.1 井田开拓的基本问题352.2.2 确定井筒形式、数目、位置及坐标地352.2.3 开采水平的确定及带区划分362.2.4井口及工业场地位置的选择362.3矿井基本巷道372.3.1井筒372.3.2 井底车场及硐室452.3.3 主要开拓巷道462.4.1运输方式选择502.4.2矿

2、车512.4.3辅助运输设备选型532. 5矿井提升562.5.1主副井提升设备562.5.2主斜井检修绞车592.5.3进风立井提升设备593 采煤方法及采区巷道布置633.1 煤层地质特征633.1.1 带区位置633.1.2 带区煤层特征633.1.3煤层顶底板的岩石构造情况633.1.4水文地质633.1.5地质构造633.1.6地表情况643.2 带区巷道布置及生产系统643.2.1带区准备方式确定643.2.2带区巷道布置643.2.3带区生产系统653.2.4带区巷道掘进方法663.2.5带区生产能力及采出率663.3采煤方法673.3.1 带区煤层特征及地质条件673.3.2

3、确定采煤工艺方式683.3.3 回采工作面破煤、装煤方式及落煤、装煤机械683.3.4 工作面运煤方式及运煤机械693.3.5 工作面支护方式及支架选型703.3.6采煤工艺723.4回采巷道布置733.4.1回采巷道布置方式733.4.2巷道掘进754 矿井通风764.1通风方式和通风系统的选择764.1.1通风方式764.1.2通风系统选择764.1.3矿井主要扇风机工作方式选择764.1.4带区通风系统的要求774.1.5工作面通风方式的选择784.2全矿所需风量784.2.1风量计算的标准794.2.2风量计算原则794.2.3按井下同时工作的最多人数计算794.2.4按采煤、掘进、硐

4、室等处实际需风量计算794.2.5确定矿井所需总风量824.3.1容易时期的最大阻力路线(图4.6、图4.8)834.3.2困难时期的最大阻力路线(图4.7、图4.9)844.3.3计算矿井通风总阻力884.3.4计算矿井总风阻及总等积孔924.4.1计算两个时期通过主要通风机的风量934.4.2计算两个时期的主要通风机风压934.4.3两个时期的设计工况点944.4.4选择主要通风机944.4.5选择电动机965 矿井安全技术措施975.1 矿井瓦斯975.1.1瓦斯概况975.1.2 瓦斯储量975.2 瓦斯抽放975.2.1矿井年抽放量及抽放年限975.2.2抽放瓦斯方法1045.2.3

5、抽放管路系统及抽放设备选型1055.2.4抽放瓦斯站1105.2.5安全1125.2.6抽放瓦斯的综合利用及评价1145.3 矿井防灭火1155.3.1 概况1155.3.2井下外因火灾防治及装备1155.4 事故预防及处理计划的编制1185.4.1 井下防爆及隔爆1185.4.2 井下火灾的预防和处理119矿井通风系统优化与设计1221.矿井通风系统优化的意义1221 .2我国矿井通风系统研究1232 矿井通风系统改造与网络优化方法1252. 1矿井通风系统改造与网络优化的特点及基本要求1252. 2矿井通风系统优化方法1262. 2. 1矿井通风系统的内部优化1262. 2. 2矿井通风系

6、统的外部优化1313 矿井通风系统优化指标1383. 1矿井通风系统优化指标概述1383. 2矿井通风系统指标的意义及其计算1393. 3矿井通风系统优化指标权值144参考文献：146外文原文149中文译文154致 谢158一般部分1 井田概况及地质特征1.1矿区概况一、交通位置矿井位于山西省寿阳县境内，隶属于山西新元煤炭有限责任公司，是阳泉矿区寿阳新区待开发的矿井之一。矿井工业场地距寿阳县城约5km。在井田东北部有寿阳段王运煤铁路专用线；在井田东南部有石太铁路线，经寿阳车站可达全国各地。寿阳站至各大城市里程见表1.1。表1.1 寿阳站通往各大城市里程表地名石家庄北京秦皇岛连云港上海郑州西安里

7、程（km）铁路1504338319881416562732公路16048575013501750570在井田北部有太原至旧关高速公路和307国道东西向通过，拟建的矿井工业场地紧邻307国道，交通十分方便。矿井交通位置详见图1.1。二、地形地貌井田位于寿阳构造堆积盆地区，属黄土丘陵地貌。梁、峁发育，沟谷密集，多呈“U”型。地势西高东低，南高北低，最高点标高1267m，位于西南部的燕子山，最低点标高1050m，位于吴家崖村旁黄门街河床内，一般标高在1100m左右，最大高差217m，相对高差一般为40100m。井田内大面积被新生界红、黄土覆盖，仅在南部沿冲沟有少量基岩出露。矿井交通位置图1.1三、水

8、系井田内河流属黄河流域汾河水系，主要河流有白马河、黄门街河及大照河，黄门街河和大照河均为白马河的支流。白马河自西向东南从井田北部流过，在芦家庄村汇入潇河。黄门街河自西南向东北流经井田，在黄门街村南汇入白马河。大照河在井田南部自西而东经大照村和冀家庄后向南汇入白马河。白马河平时流量较小，而黄门街河和大照河平时干涸，仅雨季有水，均属季节性河流。四、气象及地震情况井田地处黄土高原，气候干燥。气温昼夜变化较大，蒸发量为降雨量的3.5倍左右，属暖温带季风气候区域。（1）降水量：平均年降水量505.41mm，多水年(1977年)达806.2mm，少水年最低仅235.3mm(1972年)。降水量主要集中于7

9、8月份，占全年降水量的48%。（2）蒸发量：平均年蒸发量1754.16mm，年最高达2265.0mm，年最低为1483.8mm(1990年)。（3）气温：年平均气温为7.6。一月份最冷，平均气温为-8.8，极端最低气温约-26.2。七月份最热，平均气温21.6，极端最高气温为35.7。（4）风向及风速：风向夏季多为东南风，冬季为西北风。年平均风速2.48m/s，最大月平均3.9m/s(1979年1月)，最小月平均1.0m/s(1988年9月)。（5）霜期及冻土深度：初霜期在9月中旬，终霜期在次年4月，有时可延至5月，长达78个月之久，气候寒冷，故有“冷寿阳”之称。全年无霜期平均148天。最短1

10、09天，最长192天。最大冻土深度1.1m。（6）地震根据中国地震动峰值加速度区划图本区动峰值加速度为0.15g，地震烈度为七度区。五、 矿区工农业生产概况井田地处寿阳县，该县由于地属低山、丘陵地区，土地贫瘠，又受干旱影响，农业生产产量较低，一般亩产200kg左右。粮食植物以谷子、玉米、高粱、豆类为主，小麦次之，也产一定数量的油料等经济作物。随着经济改革的不断深入，农、林、牧、副业都有了一定程度的发展。矿区内工业有炼铁、水泥、农机大修、石料、电力、纺织、副食加工等企业。六、煤田开发情况根据阳泉矿区总体部署，阳泉矿区划分为生产区、平昔区(续建区)和寿阳区(新区)三个区。生产区有四个矿井，即一矿、

11、二矿、三矿和四矿。2000年各矿原煤产量分别为3.46Mt、2.44Mt、1.23Mt，总计7.13Mt。平昔区为续建区，有五矿（生产矿井）和六矿（待建矿井）两个矿井，2000年五矿的原煤产量为1.0Mt。寿阳区规划有七矿(本矿)、八矿(南燕竹)、九矿(于家庄)、十矿(七里河)四个矿井，建设规模为七矿3.0Mt/a、八矿2.4Mt/a、九矿3.0Mt/a、十矿3.0Mt/a，总建设规模为11.4Mt/a。本井田北部原规划有黄丹沟、段王、平头和平舒四个地方煤矿，其中平头和平舒两矿尚未开工建设，其余两个为县办矿。黄丹沟矿系由小窑逐渐发展起来的县办煤矿，现已被阳煤集团兼并，目前正在进行技术改造，将形

12、成0.9 Mt/a的生产能力；段王煤矿设计生产能力0.45 Mt/a，实际产量约0.3Mt/a，开采煤层为3、8、9号。上述两个生产矿井开采强度较低，已采面积不大，且均位于浅部，其开采对本井田的开拓与开采无不良影响。七、水源和电源情况（1）水源条件根据中国煤田地质总局华盛水文地质勘察工程公司第三工程处编制的“山西省寿阳县白家庄水源地岩溶水供水水文地质勘探报告”，在白家庄附近草沟背斜中段可建一个集中供水水源地，水量丰富，水质尚好，具有良好的开发前景，且已得到有关部门的批准，可作为矿井及矿区永久水源，水源可靠。（2）电源条件距矿井工业场地约1km，有白家庄220kV变电站，220kV变电站双回电源

13、分别引自太原辛店变电站和阳泉附近的娘子关电厂。本矿井110kV两回电源引自白家庄220kV变电站，供电电源可靠。1.2井田地质特征一、地质构造(一) 地层井田内大部为第四系黄土覆盖，局部零星有基岩出露。地层由老到新简述如下：1.奥陶系中统峰峰组(O2f)为含煤建造基底，以深灰色、灰色厚层状石灰岩和白云质灰岩为主，中部夹有石膏层和浅灰色泥灰岩。井田内钻孔揭露最大厚度为149.91m。2.石炭系(C)(1) 中统本溪组(C2b)：厚度33.5073.14m，平均55.17m，中、南部较厚，与峰峰组呈平行不整合接触。底部为G层铝土矿及山西式铁矿，其上由砂质泥岩夹砂岩、灰岩及煤线组成。灰岩25层，一般

14、3层，第二层较为稳定，夹有粗粒石英砂岩及不稳定的煤线。本组属于泻湖堡岛环境沉积。(2) 上统太原组(C3t)为主要含煤地层之一。厚度112.21138.97m，平均126.21m。其顶界为K7砂岩的底面，与下伏地层呈整合接触。以15号煤层顶面或其相当层位、K4石灰岩顶面为界线，将太原组分为三段。下段：从K1砂岩底至15号煤层顶或其相当层位，厚度26.0865.85m，平均41.63m。由石英砂岩、砂质泥岩、泥岩及15、15下及16号煤组成。15号煤为主要可采煤层，15下号煤为局部可采煤层，16号煤为不可采煤层。本段属于堡岛泻湖、潮坪环境沉积。中段：从15号煤层顶至K4石灰岩顶面，厚度30.10

15、68.53m，平均44.88m。由K2下、K2、K3、K4等4层石灰岩和11、11下、12、13及13下号等5层煤以及砂岩、泥岩等组成。本段属于台地泻湖、潮坪环境沉积。上段：从K4石灰岩顶面至K7砂岩底，厚度25.3052.60m，平均39.70m。主要由灰灰黑色砂岩、砂质泥岩、泥岩和煤层等组成。本段含煤4层，依次为8、8下、9上和9号煤层，其中9号煤层为较稳定煤层，8号煤为不稳定煤层。本段属于三角洲环境沉积。3.二迭系(P)(1) 下统山西组(P1s)：为井田内另一主要含煤地层，厚度38.6670.84m，平均52.96m。其顶界为K8砂岩的底面，由灰浅灰色中、细粒砂岩及深灰灰黑色砂质泥岩、

16、泥岩和煤层组成。3号煤属稳定煤层，6号煤为不稳定煤层。3号煤层上覆砂岩(K8下砂岩)对其局部有冲刷。6号煤层顶、底板常为铝质泥岩。本组属于过渡环境沉积。(2) 下统下石盒子组(P1x)：本组顶界为K10砂岩之底。厚度114.09147.90m，平均129.56m。以K9砂岩将该组分为上、下两段。下段：由黄绿、灰绿、灰黑色砂质泥岩、泥岩与灰黄色中、细粒长石石英砂岩组成。该段属于三角洲环境沉积。上段：由灰黄、黄绿色中、粗粒长石石英砂岩、砂质泥岩组成。顶部有13层全井田基本稳定的铝质泥岩，俗称“桃花泥岩”。本组属于河湖环境沉积。（3） 上统上石盒子组(P2s)：本组顶界为硅质岩的顶部即K13砂岩的底

17、部。厚度353.80438.45m，平均383.34m。以K12砂岩将本组分为下、中两段。下段(P2s1)：K10砂岩底界至K12砂岩底界，厚145.2187.88m，平均170.02m。以黄绿、灰绿色细砂岩和灰绿、暗紫色砂质泥岩为主，夹黄褐、紫褐色泥岩。中、上段(P2s2+3)：底界为K12砂岩，厚160.00258.00m，平均200.22m。由黄绿、暗紫色中、细砂岩与暗紫、黄褐、紫灰色砂质泥岩互层组成。(4) 上统石千峰组(P2sh)：其顶界为K14砂岩之底。出露于井田西南于家庄村和南部一带，厚度100.00127.00m，平均112.25m。岩性为暗紫色、黄绿色砂岩、砂质泥岩及泥岩。本

18、组属于河湖环境沉积。4.中生界三迭系刘家沟组(T1l)：出露于井田西南部及南部，井田内最大出露厚度仅60m左右。主要由浅红色细粒长石砂岩组成，间夹薄层紫红、暗紫色砂质泥岩及粉砂岩。5.新生界(K2)井田内发育第三系上新统及第四系，厚度3.22110.68m。新生界在中部偏西及东部保存较厚，西南及南部保存较薄。一般分为砂土、亚砂土、亚粘土、粘土四种类型。与下伏基岩呈角度不整合接触。(1) 第三系上新统静乐组(N2j)：厚010.03m，底部为砂石层，中上部为灰黄、鲜红、暗红色粘土、亚粘土。(2) 第四系下更新统泥河湾组(Q1n)、午城组(Q1w)：广泛分布于冲沟及半坡上。泥河湾组底部为粒径210

19、mm砾石层及钙质结核，中、上部由黄灰色亚粘土、亚砂土夹泥灰岩薄层组成。午城组由橙红色粘土、亚粘土夹红棕色古土壤数层组成。泥河湾组厚024.34m，与下伏基岩呈不整合接触。午城组与泥河湾组呈整合接触，厚08.54m。(3) 第四系中更新统离石组(Q2l)：广布于沟谷及两侧。由淡黄、淡红色亚粘土夹棕红色古土壤层组成。厚047.44m。(4) 第四系上更新统马兰组(Q3m)：广布于梁、峁之上。主要由淡黄色亚砂土组成，厚4.827.15m。(5) 第四系全新统(Q4)：主要分布于黄门街河、大照河及其支流河谷内，由淡灰色砂、砾石组成。厚123m。井田地层综合柱状请见下图1.2井田地层综合柱状见图1.2(

20、二) 地质构造本井田位于寿阳区中南部，基本构造形态为一单斜，近东西走向，向南倾斜，倾角421，一般小于10。在此单斜基础上发育次一级的宽缓褶曲和一些短轴褶曲。较大的褶曲为位于井田西北部的大南沟背斜和蔡庄向斜以及井田东部的草沟背斜。井田内断层稀少，没有岩浆岩侵入的影响。综观井田构造应属于简单类略偏中等。井田内褶曲、断层和陷落柱见表1.2、1.3、1.4。表1.2井田内主要褶曲特征表序号褶曲名称及性质产状要素井田内延伸长度（m）备注轴向两翼倾角1大南沟背斜近EW南翼35。北翼36。7000位于井田西北部，为一两翼大致对称的向东南倾伏的陷伏背斜。2彩庄向斜SE南翼46。北翼23。1500位于井田北部

21、，与大南沟背斜近平行，为一两翼不对称的向西北倾伏的陷伏向斜。3草沟背斜NNE东翼25。西翼38。位于井田东部，为一两翼不对称的向南倾伏的陷伏背斜。表1.3 井田内主要断层特征表序号断层名称性质走向倾向倾角（度）落差（m）延伸长度（m）备注1F61逆NENW6020200成生于C3t地层中，为层间断层2F55正NNENEE7510120成生于P1s地层中，为层间断层3F656成生于P1s地层中，为层间断层表1.4 井田主要陷落柱特征表序号陷落柱名称位置长轴（m）短轴（m）陷落柱高度（m）陷落层位1X18井田西部3525不明P2s2+3地层2X17井田西部2515不明P2s2地层二、瓦斯、煤尘、煤

22、的自燃性及地温（一）瓦斯1、区域瓦斯概况寿阳区为一新区，生产矿井资料较少，从邻近的阳泉区生产资料分析，现采3号煤层均属高瓦斯矿井，煤与瓦斯突出也集中于3号煤层，突出形式主要为瓦斯喷出和煤与瓦斯的压出。从1966年至1990年，全局共发生突出、喷出达3654次之多，最大突出量525t/次，最大瓦斯突出量17640m3/次，百吨以上突出有21次。2、矿井瓦斯根据煤炭科学研究总院抚顺分院2003年11月编制阳泉煤业（集团）有限责任公司新元煤矿矿井瓦斯危险程度预测及工作面瓦斯治理措施，核定为高瓦斯矿井。根据地质报告预测，3号、15号煤层均有突出危险，3号煤层尤为严重。井田内背向斜的轴部及倾伏端交汇处，

23、煤层厚度变化大的部位及顶板冲刷区域等均是瓦斯突出的危险区段，两者或两者以上因素重合部位更为危险。（二）煤尘及煤的自燃性根据各煤层煤尘爆炸性试验结果表明，火焰长度020mm，一般大于5mm；扑灭火 焰的岩粉量040%，一般大于15%。各煤层煤尘均有爆炸性危险。根据各煤层煤的自燃性试验结果，3、6号煤不自燃；9号煤以不自燃为主，少量为不易自燃；8、15下号煤为易自燃和不易自燃；15号以不易自燃为主，少量为不自燃和易自燃。（三）矿井地温本井田恒温带深度为5060m，温度为11。地温梯度为1.133.13/100m，平均2.11/100m，属地温正常区。三、水文地质该井田处于娘子关泉域奥灰岩溶水的深循

24、环弱径流区。（一）含水层1、中奥陶统石灰岩岩溶水含水层组井田内奥灰处于深埋区，一般埋深700900m，最大埋深超过1000m，由北往南埋深逐渐加大。本统分上、下马家沟组和峰峰组。上马家沟组为本统主要含水层，该组岩溶发育，富水性强，层厚42.20m，单位涌水量为5.30L/s.m，水位标高+610m。峰峰组主要由石灰岩、白云质灰岩和白云岩组成。该组岩溶发育程度低且不均衡，富水性弱，含水层多以上部和中部的石灰岩为主，含水层厚14.95m，单位涌水量为0.00857L/s.m，水位标高为+783.27m。2、石炭系上统太原组石灰岩溶隙及砂岩裂隙含水层组太原组含水层组主要由K2下、K2、K3、K4等石

25、灰岩组成，其次为K1灰岩和K 5、K6等砂岩。K2下与K4间距为29.2068.53m，平均44.88m。本组石灰岩岩溶及裂隙均不发育，仅有少量溶隙和砂岩裂隙含水，为弱含水层。其单位涌水量为0.02L/s.m，水位标高+775.16m。3、二迭系下统山西组砂岩裂隙含水层组山西组含水层主要有K7、K8下等砂岩组成。K7砂岩平均厚6.73m，K8下砂岩平均厚6.26m。本组单位涌水量为0.028L/s.m，水位标高+799.49m，为弱富水性含水层。4、二迭系石盒子组、石千峰组、三迭系刘家沟组砂岩裂隙含水层组下石盒子组含水层主要由K8等砂岩组成。本组一般裂隙不发育，其单位涌水量为2.65L/s.m

26、(比实际偏大)，水位标高为834.11m。总体上仍属弱富水性含水层。上石盒子组含水层主要由K12等砂岩组成。本组一般裂隙不发育，其单位涌水量为0.0480.23L/s.m，水位标高+1050.92+1083.27m，属弱中等富水性含水层。石千峰组在沟谷中有出露，含风化裂隙水，流量均小于1L/s，属弱富水性的含水层。刘家沟组仅分布于大照村以西的南部边界地带，沟谷中有出露，含风化裂隙水，为弱含水层。5、第四系砂砾石层孔隙含水层更新统含水层主要由砂砾石层组成，为孔隙含水。根据水井抽水试验，涌水量可达826.0m3/d，为较丰富含水层。全新统砂砾石层，主要分布于白马河及较大支流河谷中，接受大气降水或河

27、水补给。单位涌水量为0.088L/s.m，水位标高+1059.16m，属弱富水性的含水层。（二）隔水层奥陶系顶面至15号煤底板间的岩层，厚81.53115.22m，平均95.45m，以泥质岩类为主，裂隙不发育，具有良好的隔水性能，对奥灰水进入煤系能起到阻碍作用。石炭、二迭系含水层间均夹有较厚的泥质岩层，这些岩层均具有较好的隔水性能，可视为隔水层。（三）构造对地下水的控制大南沟背斜轴部地层裂隙较发育，为富水地段。蔡庄向斜轴部构成地下水汇水构造，但其水量有限。草沟背斜轴部岩石裂隙较发育。井田内地表未发现有断层。钻孔揭露的F64逆断层，推断为隔水断层。井田内地表发现的X17、X18两个陷落柱，根据钻

28、孔揭露情况，推断陷落柱一般不含水。（四）地下水补给、径流、排泄条件大气降水是井田内地下水的主要补给来源。地下水类型主要为承压水，潜水分布很有限。承压水补给条件除奥灰水较好外，其余都不好。井田奥灰水属娘子关泉域，处于娘子关泉域的深循环弱径流区，井田北部奥灰水径流条件较好，井田南部因资料缺乏，无法确定。奥灰水总的排泄区为娘子关泉。石炭二迭系含水层的承压水，受岩溶、裂隙发育程度的控制，其径流、排泄条件都比较差。基岩风化带裂隙水及第四系砂砾石孔隙水，径流条件相对较好，排泄途径也较多，可以通过泉、地面蒸发和人工采水等方式排泄。（五）井田水文地质类型井田矿床水文地质类型可划分为两类：山西组煤主要为第二类第

29、一型，即水文地质条件简单的顶板间接充水的裂隙充水矿床；太原组煤为第三类第一亚类第一型，即水文地质条件简单的顶板间接充水的以溶蚀裂隙为主的岩溶充水矿床。（六）充水因素分析1、邻近矿井充水条件井田内无老窑和生产矿井分布，在井田北部的煤层埋藏浅部有10多个生产矿井，大部分矿井的充水含水层为煤层上方的砂岩或石灰岩含水层，段王矿、黄丹沟矿和石门矿有基岩风化带裂隙水进入。北河坡矿、宗艾矿、蔡家堡矿和百僧庄矿遇小规模陷落和断层，陷落和断层内均基本不含水。百僧庄矿大巷在河床下130m左右通过，冲积层水对矿井影响极小。2、矿井充水因素分析根据计算资料，3号煤采后导水裂隙带波及不到地表水、全新统孔隙水和基岩裂隙水

30、，因此3号煤矿床的主要充水含水层为其上覆K8下砂岩及下石盒子组砂岩裂隙含水层。9号煤矿床的主要充水含水层为K4石灰岩和K5、K6、K7等砂岩，它们分别通过底板采动裂隙和冒落产生的导水裂隙进入矿坑。太原组含水层水位标高约775m，9号煤在280m以上，9号煤底板承受的水压最高可达5Mpa，突水系数最高可达0.25Mpa/m，大于正常临界突水系数0.15，因此，太原组灰岩水有可能在高压下沿薄弱带进入矿井，但由于含水层富水性差，其进水量很小，对采矿影响不大。15号煤以其上覆石灰岩为主要充水含水层，峰峰组含水层对15号煤矿床突水系数为0.0400.077 Mpa/m，马家沟组含水层对15号煤矿床突水系

31、数为0.010.056 Mpa/m，均远小于正常块段的临界突水系数0.15，对采矿无影响。需要指出，矿井突水受多种因素影响，单纯以突水系数来预测，有其局限性，生产过程中需根据具体情况，预测突水的可能性，以采取防范措施。根据已有资料和邻近矿井资料，井田内的断层及陷落柱对矿床充水影响不大。需要指出，随着矿床的开采，矿体周围的水文地质条件不断地发生变化，因此需要在生产过程中加强预防。（七）矿井涌水量根据阳煤集团对黄丹沟矿井生产资料的调查结论，矿井正常涌水量680m3/h，最大涌水量1000m3/h。四、其它有益矿产井田内除埋藏着丰富的煤炭资源外，还赋存有一些其它矿产，简述如下：1、铝土岩主要为本溪组

32、底部之G层铝土，厚0.8219.82m，平均9.93m，Al2O3含量17.7149.53%，平均33.82%；SiO2含量29.0561.20%,平均为40.60%；铝硅比值为0.83，未达工业品位。其次为下石盒子组顶部的铝质泥岩，俗称“桃花泥岩”，井田内有13层，厚2.0014.48m, Al2O3含量20.8122.00%，无开采利用价值。2、铁矿主要为山西式铁矿，产于本溪组底部，奥陶系风化面之上，呈鸡窝状分布，极不稳定，厚04.5m，平均0.79m，为黄铁矿与铝土混生体，Fe2O3含量7.0851.52%，平均31.37%。St含量5.3033.82%，平均17.58%，含硫品位可达级

33、工业指标，因分布极不稳定，品位变化大，埋藏深，无开采利用价值。3、石灰岩赋存于奥陶系、石炭系本溪组和太原组，以奥陶系石灰岩为主，CaO含量31.3149.16%，平均43.67%；MgO含量0.374.43%，平均1.97%；SiO2含量1.0017.55%,平均为6.29%。可以用作水泥原料、煅烧石灰及建筑材料，限于其埋藏较深，难以开采利用。4、石膏赋存于奥陶系中统峰峰组的下部，厚度不大，CaO含量28.4832.24%，平均30.36%；MgO含量4.445.36%，平均4.90%；SiO2含量8.7011.75%,平均为10.23%。品位较低，又因埋藏较深，不易开采，无经济价值。5、粘土

34、产于第四系中，分布广泛，是当地居民用来烧制砖瓦的天然原料。6、煤中稀散元素各主要可采煤层中锗、镓、铀、钍、钒含量最大值均达不到工业品位。五、地质勘探程度及存在问题1、 地质勘探及报告的编制情况井田地质勘探由两部分组成，一部分为1988年完成的详查地质报告，一部分为1992年完成的精查地质报告，详查地质报告已得到了行业管理部门的批准，精查地质报告1993年1月山西省矿产储量委员会以晋储决字(1992)17号审批通过。为了完善矿井地质报告，阳煤集团2002年12月完成了矿产资源储量核实报告，国土资源部以国土资储备字（2003）17号文予以备案证明。2、勘探程度评述该项目地质勘查工作的类型确定正确，

35、手段选择基本合适，工程布置较合理，各项工程质量良好，内容齐全，勘探基本网度控制合理，可以满足设计的要求。3、地质构造对开采影响的评价井田基本构造形态为单斜，在此基础上发育有宽缓褶曲和短轴褶曲，断层稀少，属简单略偏中等，对机械化开采比较有利。4、煤层对比的可靠性、稳定性分析及对开采的影响本井田主要含煤地层沉积稳定，旋回结构明显，标志层及煤层本身特征突出，主要可采煤层可采边界规则，厚度变化规律明显，对比可靠，稳定可采，对开采无不良影响。5、地质储量的复核、验算；高级储量的范围、储量是否满足设计的要求储量计算方法正确，各项参数的选择符合有关规范规定，级别划分合理，精度符合各级别一般要求，高级储量比例

36、符合规范、设计的要求。6、水文地质、瓦斯等级、煤质分析等资料的精确程度，及对开采的影响查明了本区的水文地质条件，确定了水文地质类型，分析了充水因素，预测了矿井涌水量，落实了供水水源地。资料比较准确，对开采影响不大。详细了解了各主要可采煤层的瓦斯情况，但对瓦斯的主要参数了解不多，对开采影响较大。煤质分析基本可靠，对开采影响不大。7、地质资料存在的问题及应补充勘探工作的建议（1）本矿井为高瓦斯矿井，瓦斯问题直接影响矿井生产。因此对井田内的瓦斯赋存情况，还需进行补充研究，以便准确地确定瓦斯参数，为瓦斯抽放和矿井通风提供可靠的设计依据。（2）井田重新划分后，韩庄井田范围有所扩大，扩大部分的勘探程度为详

37、查，需尽快安排扩大部分的补钻工作和对首采区的地震勘探工作。（3）全区水文地质条件简单，但在建设和生产中应加强对断层、陷落柱导水性的研究，并制定措施，以防突发水灾。1.3 煤层及煤质一、煤层井田内含煤地层为石炭系上统太原组和二迭系下统山西组，地层总厚平均为179.17m，含煤18层，平均总厚13.81m，含煤系数为7.7%。可采煤层有3、6、8、9、15、15下号六层(其中3、6号煤层为山西组，8、9、15、15下号煤层为太原组)，平均总厚度11.73m，可采含煤系数为6.5%。其中3号煤是山西组的主要可采煤层，也是最上一层可采煤层，是初期开采的主要对象；15号煤是太原组的主要可采煤层。各可采煤

38、层分述如下：1、3号煤：位于山西组中部，上距下石盒子组“桃花泥岩”130m左右，K8砂岩30m左右。全井田仅西部边界附近的1、2号孔为不可采点，不可采范围约6.4km2，其余均稳定可采，见煤点厚0.406.08m，平均4.64m；结构简单，一般含一层泥岩夹矸。煤层由西向东由薄变厚，又渐趋变薄，以中厚煤层为主。本层基本属于全井田稳定可采煤层。其顶板为砂质泥岩、泥岩，局部为中、细粒砂岩；底板为砂质 泥岩，局部为细、粉砂岩。2、6号煤：位于山西组底部，上距3号煤20m左右，下距K7砂岩2m左右。局部可采，属不稳定煤层。煤厚0.151.5m，平均0.76m。其顶板为砂质泥岩，局部为中、细粒砂岩；底板为

39、炭质泥岩，局部为砂质泥岩、细粒砂岩。3、8号煤：位于太原组顶部，K7砂岩下6m左右，9号煤上12m左右，煤厚0.102.64m，平均0.87m。局部可采，属不稳定煤层。顶板为泥岩、砂质泥岩，局部为炭质泥岩；底板为砂质泥岩，局部为炭质泥岩、粉砂岩。4、9号煤：位于太原组上部，K5砂岩上4m左右。煤厚0.105.68m，平均2.29m。属大部可采的较稳定煤层。其顶板为泥岩、砂质泥岩，局部为中粒砂岩；底板为砂质泥岩，局部为细、粉砂岩。5、15号煤：位于太原组下部，K2下石灰岩为其直接顶板。全井田仅东部变薄尖灭，其余范围均稳定可采。煤厚0.277.33m，平均3.32m，一般含12层泥岩夹矸。属稳定可

40、采煤层。顶板为石灰岩，个别点为泥岩；底板为泥岩，局部为炭质泥岩、含炭泥岩及粉砂岩。6、15下号煤：位于太原组底部，15号煤下0.8435.45m，平均11.44m。煤厚0.205.43m，平均1.60m，一般含夹矸24层，局部可采。属不稳定较稳定型煤层。顶板为砂质泥岩，局部为砂岩及炭质泥岩。底板为泥岩、砂质泥岩，局部为粉砂岩及炭质泥岩。可采煤层特征见表1.5。 二、 煤质概述井田内各煤层煤质以贫煤为主，储量占总储量的73%；其次为无烟煤，占26%；其余为贫瘦煤。表1.5 可采煤层特征表含煤地层煤层编号煤层厚度（m）最小最大平均煤层厚度（m）最小最大平均夹石层数稳定性可采性顶底板岩性山西组P2s

41、30.406.0804.645.1737.0218.39一般为1层稳定可采顶板多为砂质泥岩和泥岩，底板多为砂质泥岩60.151.050.767.3029.7513.07有时含1层不稳定局部可采顶板多为砂质泥岩和泥岩，底板多为灰质泥岩山西组C3t80.101.500.877.0716.3711.03有时含12层不稳定局部可采顶板为泥岩、砂质泥岩，底板多为砂质泥岩90.105.682.2932.54105.5560.4313层较稳定大部可采顶板为泥岩、砂质泥岩，底板多为砂质泥岩150.277.333.320.8435.4511.44一般含12层稳定可采顶板多为石灰岩、底版多为泥岩150.205.4

42、31.60一般含24层不稳定较稳定局部可采顶板为砂质泥岩，底板为泥岩和砂质泥岩1.煤的物理性质：本井田煤为黑色、灰黑色的亮煤，有玻璃、强玻璃光泽。断口为参差状、棱角状、粒状、条带状、线理状及粒状结构，层状、块状构造。煤的容重为1.341.51t/m3。2.煤的化学性质及可选性3号煤：为中灰、特低硫、低磷、极易选的贫煤、贫瘦煤，是优质的高炉喷吹煤。6号煤：为低灰、特低硫、特低磷、易选的贫煤、无烟煤。8号煤：为富灰、低硫、中磷、难选的贫煤、无烟煤。9号煤：为中灰富灰、特低硫、低磷、极难选的贫煤、贫瘦煤、无烟煤。15号煤：为中灰、中硫、低磷、难选的贫煤、无烟煤。15下号煤：为中灰、中硫、低磷极难选的

43、贫煤、无烟煤。各层煤均为难熔灰分煤，热稳定性好，易于磨碎。各煤层主要煤质指标见表1.6。表1 .6 各煤层主要媒质指标表 煤层 煤层项目3 6 8 9 15 15下Mad(%)原煤046-29411（54）052-2.01006（22）050-201006（22）048-245106（38）058-253135？（47）069-277143（25）精煤037-151071（54）030-110069（21）034-168077（23）028-181079（38）038-135088（47）030-114071（25）Ad(%)原煤1086-33261732（52）748-28391295（20

44、）1416-17072924（23）1083-42862434（38）1103-43921952（45）1358-46703053（25）精煤520-10096062（2）300-700472（20）492-1117848（23）527-1523808（38）436-861724（45）372-926638（25）Ydaf(%)原煤1104-1711381（52）939-14231171（20）1138-17681477（18）1126-17271400（29）068-15051217（43）1022-16741427（22）精煤981-13421150（52）938-11711044（20）

45、950-12271123（23）930-14291152（37）925-12101008（45）361-12351025（25）St，d(%)原煤019-053031（54）029-059057（21）024-579129（21）025-079043（38）118-394227（43）026-194070（25）2 井田开拓与开采2.1井田境界及可采储量2.1.1井田境界一、 井田范围根据山西省国土资源厅晋矿采划字（2002）第39号文，井田范围由以下7点座标圈定（为了与地质资料统一，列出换算后的坐标（60），原批复坐标见附录）：1点： X=4195350 Y=384260002点： X=41

46、92100 Y=384260003点：X=4190400 Y=384253004点： X=4189400 Y=384247005点： X=4189400 Y=384104006点： X=4199000 Y=384104007点： X=4199000 Y=38419600井田东西走向长15.6km，南北倾斜宽9.6km，面积136.48km2。二、 开采界限井田内含煤地层为石炭系上统太原组和二迭系下统山西组，地层总厚平均为179.17m，含煤18层，可采煤层有3、6、8、9、15、15下号六层。其中3号煤是山西组的主要可采煤层，也是最上一层可采煤层，是初期开采的主要对象；15号煤是太原组的主要可

47、采煤层。矿井设计只针对3号煤层。开采上限：3号煤层以上无可采煤层。下部边界：3号煤层以下有6、8、9、15、15下号煤层。除15号煤层属于稳定可采煤层，其余煤层为局部可采煤层。三、 井田尺寸井田的走向最大长度为15.5km，最小长度为9.25km，平均长度为13.375km。井田的倾斜方向最大长度为4.5km，最小长度为9.5km，平均长度为7.5km。煤层的倾角最大为6，最小为3，平均为4，井田平均水平宽度为7.48km。井田的水平面积按下式计算： SHL 公式（2-1） 式中： S井田的水平面积，km2； H井田的平均水平宽度，km； L井田的平均走向长度，km；则井田的水平面积为：S=1

48、3.375 7.48 =100.045km2 井田赋存状况示意如图2.1。图2.1井田赋存状况示意图四、储量（一）、地质储量1.储量计算基础储量计算基础为井田内3、6、8、9、15和15下号煤层的底板等高线及储量计算图。 工业指标井田内以贫煤和无烟煤类为主，少量为贫瘦煤类，储量计算最低可采厚度与最高绝对干燥灰分见表2.1。表2.1 储量计算工业指标 工业指标储量分类最低可采厚度（m）最高绝对干燥灰分（%）能利用储量0.8040暂不能利用储量0.7050 夹矸处理夹矸均剔除。煤层中夹矸的单层厚度等于或大于煤层最低可采厚度时，被夹矸所分开的煤分层视为独立煤层，分别计算储量；煤层分层厚度等于或大于夹

49、矸厚度时，上下煤分层加在一起作为计算厚度；对于复杂结构的煤层，当夹矸的总厚度不超过煤层分层总厚度的二分之一时，以各煤分层的总厚度作为煤层的计算厚度。局部可采煤层，可采边界及工业指标均采用插入法圈定其储量计算范围。2.容重采用全井田各煤层所测得的算术平均值，见表2.2。表2.2 煤层容重表煤层36891515下容重（t/m3）1.401.341.441.431.421.513、计算原则（1）、高速公路下压煤划入暂不能利用储量。（2）、D级储量作为远景储量单独列出，划入暂不能利用储量。4、计算方法井田内煤层平缓，倾角一般小于10，故采用伪厚度和水平面积计算储量，计算公式为： = / 公式（2-2）

50、式中：工业储量，万t；井田水平面积，m2；煤层的厚度，m；煤的容重，t/m3。 则矿井工业储量： =100.0454.641.4 /cos4 =651.48Mt 2.1.2可采储量1.工业广场、井筒留设保护煤柱，对较大的村庄留设保护煤柱，对零星分布的村庄不留设保护煤柱。2.各类保护煤柱按垂直端面法或垂线法确定。用岩层移动角确定工业场地、村庄煤柱。岩层移动角为67，表土层移动角为45；3.维护带宽度：风井场地20m，村庄10m，其他15m；4.断层煤柱宽度30m，井田境界煤柱宽度为20m；5.工业场地占地面积，根据煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明中第十五条，工业场地占地面积指标见表2.3。

51、表2.3 工业广场占地面积指标井型（万t/a）占地面积指标（公顷/10万t）240及以上1.01201801.245901.59301.81.井田边界保护煤柱井田边界保护煤柱留设60m宽,则井田边界保护煤柱损失量为14986万t。2.断层保护煤柱断层煤柱留设30m宽,则断层保护煤柱损失量为1318万t。3.工业广场保护煤柱工业广场按I级保护留围护带宽度20m，工业广场面积由表2.3确定，取24公顷。工业广场保护煤柱如图2.2所示。工业广场保护煤柱压煤量为459万t。图2.2工业广场保护煤柱4.大巷保护煤柱大巷中心距离为40m,大巷两侧的保护煤柱宽度各为60m,则大巷保护煤柱损失量为1975万t

52、。5.井筒保护煤柱主、副、风井井筒保护煤柱在工业广场保护煤柱范围内，故井筒保护煤柱损失量为0。各种矿井永久保护煤柱损失量见表2.4。表2.4 矿井永久保护煤柱损失量矿井永久保护煤柱类型损失量（万t）井田边界保护煤柱14986断层保护煤柱1318工业广场保护煤柱370大巷保护煤柱1975井筒保护煤柱0合计18649矿井可采储量是矿井设计的可以采出的储量，可按下式计算： =（P）C 公式（2-3）式中：矿井可采储量，万t； 矿井工业储量，万t；P保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物、大断层等留设的永久保护煤柱损失量，万t；C采区采出率，厚煤层不小于0.75；中厚煤层不小于0.8；薄煤层

53、不小于0.85；地方小煤矿不小于0.7。矿井可采储量=（651.48186.49）0.75=348.7（Mt）。2.1.4矿井设计生产能力及服务年限一、矿井工作制度按煤炭工业矿井设计规范规定，矿井设计年工作日为300d，每天三班作业(其中两班生产，一班准备)，每天净提升时间为14h。二、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，经多方案比较优化确定。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的太大。2、开

54、发条件：包括矿区所处的地理位置、交通条件、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。三、矿井设计生产能力的确定与论证矿井设计生产能力确定为初期2.4Mt/a。其主要理由如下：1、本井田煤层储量十分丰富，赋存以稳定、较稳定型为主，倾角一般36，非常适宜综合机械化开采，宜建设现代化大型矿井。2、井田内地质构造简单，以宽缓的褶曲为主，断层、陷落柱稀少，无岩浆岩侵入。井田内水文地质条件简单。

55、适合建设大型矿井。3、3号煤为中灰、特低硫、低磷、极易选的贫煤、贫瘦煤，是优质的高炉喷吹煤和出口煤。建设大型矿井不但可以缓解国内供应紧张的高炉喷吹用煤，而且也可大量出口，为国家增收外汇，其社会经济效益显著。4、近十年来，阳泉煤业集团通过设计、挖潜和改造，现生产的五对矿井，除即将报废的四矿外，其余矿井实际生产能力均达到过2.4Mt/a，已经积累了建设和管理大型、特大型矿井的丰富经验。为此，从矿井资源条件、煤层开采技术条件和煤的加工利用以及煤炭外运条件和可研批复等方面综合考虑，矿井年设计生产能力确定为初期2.4Mt。四、矿井及水平服务年限矿井及水平服务年限均按下式计算：T=Z/(AK)式中：T服务

56、年限，a;Z设计可采储量，Mt；A生产能力，Mt/a；K储量备用系数，取1.4。则矿井服务年限为：T=34876/(2401.4)=103.8a五、井型校核 按矿井实际煤层开采能力、辅助生产能力、储备条件及安全条件因素对井型进行校核。1、煤层开采能力井田内3号煤层平均厚度4.64米，赋存稳定，厚度变化不大。2、辅助生产环节的能力校核开拓方案井筒可采用立井或斜井，主副井一对，风井按带区设置（暂时不考虑），共有四种方案：方案一：在井田中央（储量中心）布置一对斜井；图2.3 双斜井开拓方案二：在井田中央布置主斜副立；图2.4 主斜副立单水平开拓方案三：在井田中央（储量中心）布置一对立井；图2.5双立

57、井单水平开拓方案四：在井田边界布置双斜井；图2.6 边界双斜井开拓四种开拓方案的开拓示意图如上。方案一：双斜井开拓以上四种方案在技术上都是可行的，都参加技术和经济比较。1）技术比较以上所提四个方案大巷布置及水平数目均相同，区别在于井筒形式和井筒位置不同，及部分基建、生产费用不同。方案二、三主井井筒形式不同。方案三主井为立井，立井开拓不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然条件的限制，主要缺点是井筒施工技术复杂，需用设备多，要求有较高的技术水平，掘进速度慢，基建投资大；方案二主井为斜井，斜井的运输提升能力比立井大，有相当大的提升能力，可满足特大型矿井主提升的需要；斜井井筒也可以作为安全出口，井

58、下一旦发生事故，人员也可以从主斜井迅速撤离。井田内9号煤层厚度大、倾角小、赋存稳定，涌水量小，立井的优点不突出，而斜井的提升能力大的特点很适合180MT的特大型矿井的需要。经过以上技术分析、比较，再结合粗略估算费用结果(见表2-4)，在方案二、三中选择方案三：主斜副立单水平开拓。方案一、四主要区别在井筒位置不同，方案一井筒位于井田中央的储量中心，井下运输距离短，运输费用相对低，但井田中央煤层距地表距离大，井筒长，基建费用多；方案四井筒位于井田东部边界附近，由于紧靠井田东部边界就是铁路，可以减少地面运输距离几设备等费用，还可以利用部分井田边界煤柱，减少部分压煤。经过以上技术分析、比较，在结合粗略估算费用结果（见表2-5），在方案一、四中选择方案一：斜井单水平开拓（井筒位于井田中央）。2） 经济比较第一、三方案有差别的建井工程量、生产经营工程量、基建费、生产经营费和经济比较结果，分别计算汇总于下列表中：见表2.6、表2.7、表2.8、表2.9。表2.5各方案粗略估算费用表基建费用/万元方案三 立井单水平开拓方案二 主斜副立单水