
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文檔簡介
目錄
一般部分
1井田概況及地質(zhì)特征............................................5
1.1礦區(qū)概況............................................................5
1.2井田地質(zhì)特征.......................................................8
1.3煤層及煤質(zhì)........................................................18
2井田開拓與開采...............................................22
2.1井田境界及可采儲量................................................22
2.1.1井田境界.....................................................22
2.1.2可采儲量.....................................................25
2.1.4礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限..................................27
2.2井田開拓..........................................................35
2.2.1井田開拓的基本問題...........................................35
2.2.2確定井筒形式、數(shù)目、位置及坐標地............................35
2.2.3開采水平的確定及帶區(qū)劃分....................................36
2.2.4井口及工業(yè)場地位置的選擇....................................36
2.3礦井基本巷道......................................................37
2.3.1井筒.........................................................37
2.3.2井底車場及胴室...............................................45
2.3.3主要開拓巷道.................................................46
2.4.1運輸方式選擇.................................................50
2.4.2礦車.........................................................51
2.4.3輔助運輸設(shè)備選型.............................................53
2.5礦井提升..........................................................56
2.5.1主副井提升設(shè)備...............................................56
2.5.2主斜井檢修絞車...............................................59
2.5.3進風(fēng)立井提升設(shè)備.............................................59
3采煤方法及采區(qū)巷道布置.......................................63
3.1煤層地質(zhì)特征......................................................63
3.1.1帶區(qū)位置.....................................................63
3.1.2帶區(qū)煤層特征.................................................63
3.1.3煤層頂?shù)装宓膸r石構(gòu)造情況....................................63
3.1.4水文地質(zhì).....................................................63
3.1.5地質(zhì)構(gòu)造.....................................................63
3.1.6地表情況.....................................................64
3.2帶區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)............................................64
3.2.1帶區(qū)準備方式確定.............................................64
3.2.2帶區(qū)巷道布置.................................................64
3.2.3帶區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng).................................................65
3.2.4帶區(qū)巷道掘進方法.............................................66
3.2.5帶區(qū)生產(chǎn)能力及采出率........................................66
3.3采煤方法............................................................67
3.3.1帶區(qū)煤層特征及地質(zhì)條件......................................67
3.3.2確定采煤工藝方式.............................................68
3.3.3回采工作面破煤、裝煤方式及落煤、裝煤機械...................68
3.3.4工作面運煤方式及運煤機械....................................69
3.3.5工作面支護方式及支架選型....................................70
3.3.6采煤工藝.....................................................72
3.4回采巷道布置.......................................................73
3.4.1回采巷道布置方式.............................................73
3.4.2巷道掘進.....................................................75
4礦井通風(fēng).....................................................77
4.1通風(fēng)方式和通風(fēng)系統(tǒng)的選擇..........................................77
4.1.1通風(fēng)方式.....................................................77
4.1.2通風(fēng)系統(tǒng)選擇.................................................77
4.1.3礦井主要扇風(fēng)機工作方式選擇..................................77
4.1.4帶區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)的要求...........................................78
4.1.5工作面通風(fēng)方式的選擇........................................79
4.2全礦所需風(fēng)量......................................................80
4.2.1風(fēng)量計算的標準...............................................80
4.2.2風(fēng)量計算原則.................................................80
4.2.3按井下同時工作的最多人數(shù)計算................................80
424按采煤、掘進、碉室等處實際需風(fēng)量計算.........................80
4.2.5確定礦井所需總風(fēng)量...........................................83
4.3.1容易時期的最大阻力路線(圖4.6、圖4.8)..................................................85
4.3.2困難時期的最大阻力路線(圖4.7、圖4.9)..................................................85
4.3.3計算礦井通風(fēng)總阻力...........................................89
4.3.4計算礦井總風(fēng)阻及總等積孔....................................93
4.4.1計算兩個時期通過主要通風(fēng)機的風(fēng)量............................94
4.4.2計算兩個時期的主要通風(fēng)機風(fēng)壓................................94
4.4.3兩個時期的設(shè)計工況點........................................95
4.4.4選擇主要通風(fēng)機...............................................95
4.4.5選擇電動機...................................................97
5礦井安全技術(shù)措施.............................................98
5.1礦井瓦斯...........................................................98
5.1.1瓦斯概況.....................................................98
5.1.2瓦斯儲量.....................................................98
5.2瓦斯抽放..........................................................99
5.2.1礦井年抽放量及抽放年限......................................99
5.2.2抽放瓦斯方法................................................105
5.2.3抽放管路系統(tǒng)及抽放設(shè)備選型.................................106
5.2.4抽放瓦斯站..................................................112
5.2.5安全..........................................................114
5.2.6抽放瓦斯的綜合利用及評價.....................................117
5.3礦井防滅火.......................................................117
5.3.1概況.........................................................117
5.3.2井下外因火災(zāi)防治及裝備.....................................117
5.4事故預(yù)防及處理計劃的編制.........................................120
5.4.1井下防爆及隔爆..............................................120
5.4.2井下火災(zāi)的預(yù)防和處理........................................121
礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化與設(shè)計........................................124
1.礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化的意義..............................................124
1.2我國礦井通風(fēng)系統(tǒng)研究.............................................125
2礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法..............................127
2.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的特點及基本要求....................127
2.2礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方法.............................................128
2.2.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)的內(nèi)部優(yōu)化....................................128
2.2.2礦井通風(fēng)系統(tǒng)的外部優(yōu)化....................................133
3礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化指標........................................140
3.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化指標概述.........................................140
3.2礦井通風(fēng)系統(tǒng)指標的意義及其計算..................................142
3.3礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化指標權(quán)值.........................................147
參考文獻:....................................................149
外文原文......................................................152
中文譯文......................................................157
致謝........................................................161
般
部
分
1井田概況及地質(zhì)特征
1.1礦區(qū)概況
一、交通位置
礦井位于山西省壽陽縣境內(nèi),隸屬于山西新元煤炭有限責(zé)任公司,是陽
泉礦區(qū)壽陽新區(qū)待開發(fā)的礦井之一。礦井工業(yè)場地距壽陽縣城約5km。在井
田東北部有壽陽?段王運煤鐵路專用線;在井田東南部有石?太鐵路線,經(jīng)
壽陽車站可達全國各地。壽陽站至各大城市里程見表1.1。
表1.1壽陽站通往各大城市里程表
地名石家莊北京秦皇島連云港上海鄭州西安
鐵路1504338319881416562732
里程
(km)
公路16048575013501750570
在井田北部有太原至舊關(guān)高速公路和307國道東西向通過,擬建的礦井
工業(yè)場地緊鄰307國道,交通十分方便。
礦井交通位置詳見圖l.lo
二、地形地貌
井田位于壽陽構(gòu)造堆積盆地區(qū),屬黃土丘陵地貌。梁、熨發(fā)育,溝谷密
集,多呈“U”型。地勢西高東低,南高北低,最高點標高1267m,位于西
南部的燕子山,最低點標高1050m,位于吳家崖村旁黃門街河床內(nèi),一般標
高在1100m左右,最大高差217m,相對高差一般為40?100m。井田內(nèi)大面
積被新生界紅、黃土覆蓋,僅在南部沿沖溝有少量基巖出露。
礦井交通位置圖1.1
三、水系
井田內(nèi)河流屬黃河流域汾河水系,主要河流有白馬河、黃門街河及大照
河,黃門街河和大照河均為白馬河的支流。白馬河自西向東南從井田北部流
過,在蘆家莊村匯入瀟河。黃門街河自西南向東北流經(jīng)井田,在黃門街村南
匯入白馬河。大照河在井田南部自西而東經(jīng)大照村和冀家莊后向南匯入白馬
河。白馬河平時流量較小,而黃門街河和大照河平時干涸,僅雨季有水,均
屬季節(jié)性河流。
四、氣象及地震情況
井田地處黃土高原,氣候干燥。氣溫晝夜變化較大,蒸發(fā)量為降雨量的
3.5倍左右,屬暖溫帶季風(fēng)氣候區(qū)域。
(1)降水量:平均年降水量505.41mm,多水年(1977年)達806.2mm,
少水年最低僅235.3mm(1972年)。降水量主要集中于7?8月份,占全年降
水量的48%。
(2)蒸發(fā)量:平均年蒸發(fā)量1754.16mm,年最高達2265.0mm,年最低
為1483.8mm(1990年)。
(3)氣溫:年平均氣溫為7.6℃。一月份最冷,平均氣溫為-8.8C,極
端最低氣溫約-26.2C。七月份最熱,平均氣溫21.6C,極端最高氣溫為35.7℃。
(4)風(fēng)向及風(fēng)速:風(fēng)向夏季多為東南風(fēng),冬季為西北風(fēng)。年平均風(fēng)速
2.48m/s,最大月平均3.9m/s(1979年1月),最小月平均L0m/s(1988年9月)。
(5)霜期及凍土深度:初霜期在9月中旬,終霜期在次年4月,有時
可延至5月,長達7?8個月之久,氣候寒冷,故有“冷壽陽”之稱。全年
無霜期平均148天。最短109天,最長192天。最大凍土深度1.1m。
(6)地震
根據(jù)《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》本區(qū)動峰值加速度為0.15g,地
震烈度為七度區(qū)。
五、礦區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)概況
井田地處壽陽縣,該縣由于地屬低山、丘陵地區(qū),土地貧瘠,又受干旱
影響,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)量較低,一般畝產(chǎn)200kg左右。糧食植物以谷子、玉米、
高粱、豆類為主,小麥次之,也產(chǎn)一定數(shù)量的油料等經(jīng)濟作物。隨著經(jīng)濟改
革的不斷深入,農(nóng)、林、牧、副業(yè)都有了一定程度的發(fā)展。
礦區(qū)內(nèi)工業(yè)有煉鐵、水泥、農(nóng)機大修、石料、電力、紡織、副食加工等
企業(yè)。
六、煤田開發(fā)情況
根據(jù)陽泉礦區(qū)總體部署,陽泉礦區(qū)劃分為生產(chǎn)區(qū)、平昔區(qū)(續(xù)建區(qū))和壽
陽區(qū)(新區(qū))三個區(qū)。生產(chǎn)區(qū)有四個礦井,即一礦、二礦、三礦和四礦。2000
年各礦原煤產(chǎn)量分別為3.46Mt、2.44Mt、1.23Mt,總計7.13M%
平昔區(qū)為續(xù)建區(qū),有五礦(生產(chǎn)礦井)和六礦(待建礦井)兩個礦井,
2000年五礦的原煤產(chǎn)量為l.OMt。
壽陽區(qū)規(guī)劃有七礦(本礦)、八礦(南燕竹)、九礦(于家莊)、十礦(七里河)
四個礦井,建設(shè)規(guī)模為七礦3.0Mt/a、八礦2.4Mt/a、九礦3.0Mt/a、十礦3.0Mt/a,
總建設(shè)規(guī)模為11.4Mt/ao
本井田北部原規(guī)劃有黃丹溝、段王、平頭和平舒四個地方煤礦,其中平
頭和平舒兩礦尚未開工建設(shè),其余兩個為縣辦礦。
黃丹溝礦系由小窯逐漸發(fā)展起來的縣辦煤礦,現(xiàn)已被陽煤集團兼并,目
前正在進行技術(shù)改造,將形成0.9Mt/a的生產(chǎn)能力;段王煤礦設(shè)計生產(chǎn)能力
0.45Mt/a,實際產(chǎn)量約0.3Mt/a,開采煤層為3、8、9號。
上述兩個生產(chǎn)礦井開采強度較低,已采面積不大,且均位于淺部,其開
采對本井田的開拓與開采無不良影響。
七、水源和電源情況
(1)水源條件
根據(jù)中國煤田地質(zhì)總局華盛水文地質(zhì)勘察工程公司第三工程處編制的
“山西省壽陽縣白家莊水源地巖溶水供水水文地質(zhì)勘探報告”,在白家莊附
近草溝背斜中段可建一個集中供水水源地,水量豐富,水質(zhì)尚好,具有良好
的開發(fā)前景,且已得到有關(guān)部門的批準,可作為礦井及礦區(qū)永久水源,水源
可靠。
(2)電源條件
距礦井工業(yè)場地約1km,有白家莊220kV變電站,220kV變電站雙回電
源分別引自太原辛店變電站和陽泉附近的娘子關(guān)電廠。本礦井llOkV兩回電
源引自白家莊220kV變電站,供電電源可靠。
1.2井田地質(zhì)特征
一、地質(zhì)構(gòu)造
(-)地層
井田內(nèi)大部為第四系黃土覆蓋,局部零星有基巖出露。地層由老到新簡
述如下:
1.奧陶系中統(tǒng)峰峰組(。2分
為含煤建造基底,以深灰色、灰色厚層狀石灰?guī)r和白云質(zhì)灰?guī)r為主,中
部夾有石膏層和淺灰色泥灰?guī)r。井田內(nèi)鉆孔揭露最大厚度為149.91m。
2.石炭系(C)
(1)中統(tǒng)本溪組Cb):厚度33.50?73.14m,平均55.17m,中、南部較
厚,與峰峰組呈平行不整合接觸。底部為G層鋁土礦及山西式鐵礦,其上由
砂質(zhì)泥巖夾砂巖、灰?guī)r及煤線組成?;?guī)r2?5層,一般3層,第二層較為
穩(wěn)定,夾有粗粒石英砂巖及不穩(wěn)定的煤線。本組屬于瀉湖?堡島環(huán)境沉積。
(2)上統(tǒng)太原組(Cst)
為主要含煤地層之一。厚度112.21-138.97m,平均126.21m。其頂界
為心砂巖的底面,與下伏地層呈整合接觸。以15號煤層頂面或其相當(dāng)層位、
冗石灰?guī)r頂面為界線,將太原組分為三段。
下段:從氏砂巖底至15號煤層頂或其相當(dāng)層位,厚度26.08?65.85m,
平均41.63m。由石英砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖及15、15下及16號煤組成。15
號煤為主要可采煤層,15卜號煤為局部可采煤層,16號煤為不可采煤層。本
段屬于堡島?瀉湖、潮坪環(huán)境沉積。
中段:從15號煤層頂至凡石灰?guī)r頂面,厚度30.10~68.53m,平均
44.88mo由L下、L、鼠、氏等4層石灰?guī)r和11、11下、12、13及13下號等5
層煤以及砂巖、泥巖等組成。本段屬于臺地?瀉湖、潮坪環(huán)境沉積。
上段:從K,石灰?guī)r頂面至L砂巖底,厚度25.30?52.60m,平均39.70m。
主要由灰?灰黑色砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖和煤層等組成。本段含煤4層,依
次為8、8下、9上和9號煤層,其中9號煤層為較穩(wěn)定煤層,8號煤為不穩(wěn)定
煤層。本段屬于三角洲環(huán)境沉積。
3.二迭系(P)
(1)下統(tǒng)山西組(PM:為井田內(nèi)另一主要含煤地層,厚度38.66?
70.84m,平均52.96m?其頂界為L砂巖的底面,由灰?淺灰色中、細粒砂
巖及深灰?灰黑色砂質(zhì)泥巖、泥巖和煤層組成。3號煤屬穩(wěn)定煤層,6號煤
為不穩(wěn)定煤層。3號煤層上覆砂巖(K汴砂巖)對其局部有沖刷。6號煤層頂、
底板常為鋁質(zhì)泥巖。本組屬于過渡環(huán)境沉積。
(2)下統(tǒng)下石盒子組(PM:本組頂界為降砂巖之底。厚度114.09~
147.90m,平均129.56m。以L砂巖將該組分為上、下兩段。
下段:由黃綠、灰綠、灰黑色砂質(zhì)泥巖、泥巖與灰黃色中、細粒長石石
英砂巖組成。該段屬于三角洲環(huán)境沉積。
上段:由灰黃、黃綠色中、粗粒長石石英砂巖、砂質(zhì)泥巖組成。頂部有
1?3層全井田基本穩(wěn)定的鋁質(zhì)泥巖,俗稱“桃花泥巖”。本組屬于河湖環(huán)境
沉積。
(3)上統(tǒng)上石盒子組(P2s):本組頂界為硅質(zhì)巖的頂部即K13砂巖的
底部。厚度353.80?438.45m,平均383.34m。以K12砂巖將本組分為下、
中兩段。
下段(P2sl):K10砂巖底界至K12砂巖底界,厚145.2?187.88m,平均
170.02m。以黃綠、灰綠色細砂巖和灰綠、暗紫色砂質(zhì)泥巖為主,夾黃褐、
紫褐色泥巖。
中、上段(P2s2+3):底界為K12砂巖,厚160.00~258.00m,平均200.22m。
由黃綠、暗紫色中、細砂巖與暗紫、黃褐、紫灰色砂質(zhì)泥巖互層組成。
(4)上統(tǒng)石千峰組(Rsh):其頂界為降砂巖之底。出露于井田西南于家
莊村和南部一帶,厚度100.00-127.00m,平均112.25m。巖性為暗紫色、
黃綠色砂巖、砂質(zhì)泥巖及泥巖。本組屬于河湖環(huán)境沉積。
4.中生界三迭系劉家溝組(TJ):
出露于井田西南部及南部,井田內(nèi)最大出露厚度僅60nl左右。主要由淺
紅色細粒長石砂巖組成,間夾薄層紫紅、暗紫色砂質(zhì)泥巖及粉砂巖。
5.新生界(KJ
井田內(nèi)發(fā)育第三系上新統(tǒng)及第四系,厚度3.22?110.68m。新生界在中
部偏西及東部保存較厚,西南及南部保存較薄。一般分為砂土、亞砂土、亞
粘土、粘土四種類型。與下伏基巖呈角度不整合接觸。
(1)第三系上新統(tǒng)靜樂組(N2j):厚0?10.03m,底部為砂石層,中上部
為灰黃、鮮紅、暗紅色粘土、亞粘土。
(2)第四系下更新統(tǒng)泥河灣組(Qin)、午城組(Qlw):廣泛分布于沖溝及
半坡上。泥河灣組底部為粒徑2?10mm礫石層及鈣質(zhì)結(jié)核,中、上部由黃灰
色亞粘土、亞砂土夾泥灰?guī)r薄層組成。午城組由橙紅色粘土、亞粘土夾紅棕
色古土壤數(shù)層組成。泥河灣組厚0?24.34m,與下伏基巖呈不整合接觸。午
城組與泥河灣組呈整合接觸,厚0-8.54m。
(3)第四系中更新統(tǒng)離石組(Q21):廣布于溝谷及兩側(cè)。由淡黃、淡紅
色亞粘土夾棕紅色古土壤層組成。厚0?47.44m。
(4)第四系上更新統(tǒng)馬蘭組(Q3m):廣布于梁、加之上。主要由淡黃色
亞砂土組成,厚4.82?7.15m。
(5)第四系全新統(tǒng)(Q4):主要分布于黃門街河、大照河及其支流河谷內(nèi),
由淡灰色砂、礫石組成。厚1?23m。
井田地層綜合柱狀請見下圖L2
井曲嶺矜柱I堰
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---
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KIR27
井田地層綜合柱狀見圖1.2
(二)地質(zhì)構(gòu)造
本井田位于壽陽區(qū)中南部,基本構(gòu)造形態(tài)為一單斜,近東西走向,向南
傾斜,傾角4°?21°,一般小于10°。在此單斜基礎(chǔ)上發(fā)育次一級的寬緩
褶曲和一些短軸褶曲。較大的褶曲為位于井田西北部的大南溝背斜和蔡莊向
斜以及井田東部的草溝背斜。井田內(nèi)斷層稀少,沒有巖漿巖侵入的影響。綜
觀井田構(gòu)造應(yīng)屬于簡單類略偏中等。井田內(nèi)褶曲、斷層和陷落柱見表1.2、
1.3、1.4o
表1.2井田內(nèi)主要褶曲特征表
產(chǎn)狀要素井田內(nèi)
褶曲名稱
序延伸長度
及性質(zhì)備注
號軸向兩翼傾角(H1)
位于井田西北部,為一
1大南溝背南翼3?5,
近EW7000兩翼大致對稱的向東南
斜北翼3?6
傾伏的陷伏背斜。
位于井田北部,與大南
南翼4、6溝背斜近平行,為一兩
SE
2彩莊向斜北翼2-3,1500翼不對稱的向西北傾伏
的陷伏向斜。
位于井田東部,為一兩
東翼2~5
3草溝背斜NNE翼不對稱的向南傾伏的
西翼3?8。
陷伏背斜。
表1.3井田內(nèi)主要斷層特征表
序斷層名延伸長
性質(zhì)走向傾向傾角(度)落差(m)備注
號稱度(m)
成生于C3,
1Fei逆NENW6020200地層中,為
層間斷層
成生于pls
2F55正NNENEE
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