朱集煤矿2.4Mta新井通风安全设计

摘 要 本设计包括三个部分：一般部分，专题部分和翻译部分。 一般部分为朱集煤矿 a 新井通风安全设计。 朱集 煤矿位于 安徽 省 淮南 市，井田南北长约 西宽约 田面积约 27井田中有 11层厚 13两层煤从厚度和赋存条件是可采煤层。井田工业储量为 矿井可采储量 井服务年限为 田开拓采用 立井单水平 开拓， 直接延伸。采煤方法采用一次采全高综合机械化采煤，工作面布置为采 区式布置。大巷布置为轨道大巷进风兼 辅助运输，皮带大巷运煤兼回风。矿井通风方式为 两翼对角 式，掘进头采用局扇通风。 矿井通风阻力容易时期为 难时期为 井巷道等积孔容易时期为 难时期为 风程度容易。通过计算决定选用 流式通风机，其能满足矿井对风量的要求，且通风系统简单，合理，稳定 ,抗灾能力强。 专题部分题目为 顺层长钻孔递进掩护区域性瓦斯抽采技术 ，主要是针对 朱集矿煤层瓦斯情况 的 研究 ，以及解决 瓦斯抽采 的实际方法。 翻译部分英文题目为： to 关键词： 朱集矿；设计；矿井通风；矿井安全of on of a. 7of of of of of up by a of to to of of is of is of by at t as of of is of of of to ey 录 一般部分 . 1 1 矿区概述及井田地质特征 . 2 区概述 . 2 置与交通 . 2 形与河流 . 2 候与气象 . 2 震烈度 . 2 田地质特征 . 2 层 . 2 造 . 2 温 . 4 层特征 . 4 层及煤质 . 4 的特征 . 5 2 井田开拓 . 7 田境界及可采储量 . 7 田境界 . 7 田储量 . 7 井设计生产能力及服务年限 . 9 田开拓 . 10 田开拓的基本问题 . 10 井基本巷道 . 14 巷运输设备选择和矿井提升 . 22 井提升 . 23 3 采煤方法及采区巷道布置 . 25 层的地质特征 . 25 采区巷道布置及生产系统 . 25 采区巷道布置 . 25 采区车场选型 . 26 采区主要硐室 . 27 采区内巷道掘进方法 . 27 采煤方法 . 28 采煤工艺方式 . 28 回采工作面长度、采高、推进方向和推进度的确定 . 28 采区生产能力 . 29 回采工作面破煤、装煤方式 . 29 采煤工作面布置 . 33 各工艺流程注意事项 . 35 回采巷道布置 . 35 4 矿井通风 . 39 矿井通风系统选择 . 39 井通风系统的基本要求 . 39 井通风方案 . 39 井通风方案技术和经济比较 . 41 通风机工作方法 . 42 区通风 . 44 区上山通风系统 . 44 采工作面通风方式 . 44 区通风合理性 . 46 进通风 . 47 进方法的确定 . 47 部通风方式的选择 . 47 进工作面需风量 . 47 进通风设备选型 . 49 进通风技术管理和安全措施 . 50 井风量计算 . 51 风的基本原则 . 51 井需要 总进风量计算 . 51 风的原则和方法 . 54 井通风阻力 . 56 井通风容易、困难时期的确定 . 56 井通风容易、困难时期通风阻力计算 . 61 井主要通风机选型 . 62 井反风措施及装置 . 67 井反风的目的意义 . 67 井反风设施布置、方法及安全可靠性分析 . 67 算矿井通风费用及通风系统评价 . 68 井通风费用概算 . 68 井通风系统评价 . 69 5 矿井安全技术措施 . 70 井火灾 . 70 斯煤层发火及地温情况 . 70 井自然发火分析 . 70 火灌浆设计 . 73 火灌浆系统及参数确定 . 74 浆站主要设施 . 84 专 题部分 . 88 顺层长钻孔递进掩护区域性瓦斯抽采技术 . 89 翻译部分 . 108 外文资料原文： . 109 中文翻译： . 113 致 谢 . 117 中国矿业大学 2010 届本科毕业生毕业设计 第 1 页 一 般 部 分 中国矿业大学 2010 届本科毕业生毕业设计 第 2 页 1 矿区概述及井田地质特征 区概述 置与交通 朱集东井田属朱集井田 27 勘探线以东 部分，位于安徽省淮南市潘集区与怀远县交界处的武前庄与骑龙庄一带，行政区划隶属淮南市潘集区和怀远县，井田东南距淮南市洞山约 38理坐标 :东经 1164500 1165345，北纬 325015 325430。井田东西长约 北宽约 积 本井田内陆路交通较为便利。南邻潘集矿区，有淮阜铁路穿过，西至阜阳与京九线连接；公路经潘集镇，可达蚌埠 、阜阳、徐州、合肥等地；北部有茨淮新河可以通航，可连接淮河航运。 形与河流 本井田处淮河平原，地面 标高一般在 +北部有明龙山低矮山丘，最高点 126m，总体趋势为北东高、南西低。 淮河为邻近本井的主要河流，历史最高洪水位标高为 +1954 年 7 月 29 日），现坝顶高度 +岸地势低洼，雨季淮河水位上涨易成内涝；北部茨淮新河为人工开挖水利工程，宽约 200m，向东连接淮河。井田内尚有部分人工沟渠，属农灌季节性水渠。 候与气象 本井田所在地属季风暖温带半湿润气候，四季分明，冬冷夏热。该地区年均气温 ，两极气温分别为 和 ；一般春季 多东南风，夏季多东南及东风，秋季多东风及东北风，冬季多东北风及西北风，平均风速 s，最大风速 22m/s；年均降雨量 大达 雨一般集中在 6、 7、 8 三个月； 雪期一般在每年 11 月上旬至次年 3 月中旬，最大降雪厚度 16壤的最大冻结深度为 30 震烈度 根据中华人民共和国国家标准 筑抗震设计规范的附录 A，本地区建筑工程抗震设计时所采用的抗震设防烈度为 6 度，设计基本地震加速度为 田地质特征 层 朱集东井田为全隐蔽含煤区，钻探所及地层由老到新依次有奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系、第三系和第四系。其中二叠系和石炭系为含煤地层，二叠系的山西组与上、下石盒子组为主要含煤层段，含煤性比石炭系好。 造 本井田位于淮南煤田东北部，淮南复向斜的次级褶皱朱集唐集背斜及尚塘耿村集向斜的东段，总体构造形态为一连续的背、向斜，北部为朱集唐集背斜，南翼与潘集背斜北翼构成宽缓向斜，背、向斜轴向为北西西向，沿轴向有所起伏，其中发育有部分次级中国矿业大学 2010 届本科毕业生毕业设计 第 3 页 褶曲。 按其构造特点来划分，本井田可分为三大块段：七线以东为一走向 北北东，倾向北西的单斜构造，地层倾角一般在 5左右；七二十一线为一宽缓背斜，系朱集唐集背斜延伸部分，背斜轴部与两翼高差一般为 30 50m，地层倾角一般 2 7；二十一线以西由北部隆起和南部凹陷两部分组成，其中北部隆起为轴向北西的背斜构造，地层倾角一般在20 30，局部达 40，南部凹陷为尚塘耿村集向斜，向斜北翼地层较缓，地层倾角一般在 3 5，南翼地层较陡，地层倾角一般在 25 30，局部达 50。如图 示。 图 矿井块段划分图 全井田共发现 30 条断层，其中 17 条为正断层， 13 条逆断层。按断层落差分：最大落差大于等于 100m 的 6 条，小于 100m 而大于等于 50m 的 1 条，小于 50m 大于等于 30m 的11 条，小于 30m 的断层 12 条。断层的延展方向以北西西和北西向为主，次为北东向。断层主要特征见表 21） 22）。 本井田先期开采地段（六二十一线）经高分辨率三维地震共发现 155 条断层，孤立断点 24 个，其中原钻探期间发现断层 7 条，新发现断层 148 条；按断层性质分，正断层135 条，逆断层 20 条；按落差大小 分，大于等于 50 米的断层 4 条，大于等于 30 而小于50 米的断层 2 条，大于等于落差 10 而小于 30 米的断层 20 条，小于 10m 断层 129 条。 本井田在钻探过程中有 42 个孔揭露有岩浆岩， 3 个孔见天然焦未见岩浆岩，井田内岩浆岩可能以岩床和岩脉形式产出。岩浆顺煤层侵入，侵入范围主要集中在中、东部 6 17勘查线之间的中、北部地段，在 18 勘查线及以西地段有零星分布，主要的侵入形式为拱开煤层，使煤层缺失、变薄或质变为天然焦。 本井田构造复杂程度属简单类型。 7 线 21 线 块段一 块段二 块段三 中国矿业大学 2010 届本科毕业生毕业设计 第 4 页 表 二叠系含煤地层含煤性情况统计表 系 统 组 含煤段 煤段厚度 (m) 名称含煤层数 煤层平均总 厚 (m) 含煤系数 (%) 二 叠 系 上 统 上石盒子组 七 52290 01870 71660 361 11070 统 下石盒子组 二 4125西组 一 30 计 51528 地温 根据九龙岗矿长观孔资料，井田所在地的恒温带深度为自地表向下垂深 30m，相应的温 度为 。 根据已有测温资料，本井田的地温梯度为 ，平均为 ，基本属地温正常区。一级高温区（ 31 ）一般出现在 下，二级高温区（ 37 ）一般出现在 下， 平均地温为 ，属二级高温区。鉴于本井田地温较高，需采取积极的降温措施，以防热害发生。 层特征 层及煤质 本井田含煤地层为石炭系和二叠系，其中二叠系的山西组与上、下石盒子组为主要含煤层段。 井田内二叠系含煤层段揭露厚度 均 含煤 28 层，煤层总厚 煤系数为 自下而上依次可分为 7 个含煤段。可采煤层共有 13层，分别为 76、 5544 3 煤层，平均总厚为 中 13118、 5 4层为主要可采煤层，平均总厚 占可采煤层总厚的 17161176、 54 3 煤层为次要可采煤层，平均总厚 占可采煤层总厚的 本井田可采煤层主要为结构简单、多为局部可采大部可采的稳定不稳定煤层。可采煤层主要特征见表 2 本井田煤炭勘探报告中无煤层层理和节理等资料。 ）板 本井田主要可采煤层直接顶、底板均以泥岩为主，其次为粉砂岩和砂岩。泥岩岩体质量指标 均值为 体质量一般为中等、少数为良，属不稳定中等；粉砂岩岩体质量指标 均值为 体质量一般为良、少数为中等，属中中国矿业大学 2010 届本科毕业生毕业设计 第 5 页 等稳定型；砂岩岩体质量指标 均值为 体质量一般为良 、少数为优，岩性较致密坚硬，强度大不易垮落，顶底板属稳定型。 煤矿床是以碎屑岩组为主的坚硬半坚硬层状岩类矿床。煤层直接顶、底板以泥岩为主，特别是顶底板为炭质泥岩、含炭泥岩，厚度小，抗压强度低，多属软岩，稳定性差中等。粉砂岩和砂泥岩互层属中等坚硬岩类，细砂岩、中砂岩胶结良好，岩石坚硬致密，抗压强度高，稳定性好，工程地质条件良好。矿床浅部基岩风化带岩体质量差，断层带岩石破碎，均属软弱结构面，综上所述，本井田矿床工程地质条件为中等类型。 本井田为全隐蔽含煤区，煤系上覆 均厚 新生界松散层，煤层的隐伏露头位于井田北部，基岩的风氧化带深度为自新生界底界向下垂深 30m。 本井田可采煤层属半暗半亮型煤，内生裂隙较发育，多充填黄铁矿或钙质膜。 本井田可采煤层煤质稳定，主要为中灰、中高高挥发分、特低低硫、特低低磷、富油高油、中高热值、具强粘结性的气煤， 1/3 焦煤次之。其洗精煤是较为理想的炼焦配煤，洗中煤或原煤可作为动力用煤。 的特征 通过对瓦斯测试资料分析，本井田共采测瓦斯煤样 364 个，实际利用 272 个，采样深度在 间，瓦斯含量两极值为 0 t，瓦斯含量较高，各煤层瓦斯含量分布特征与地质构造条件有着密切的关系。沼气带位于基岩顶界面下垂深 435m 以深， 本矿井按 低瓦斯 矿井设计。 本井田主要可采煤层均有煤尘爆炸危险；火焰长度为 10大于 400粉量 3070%。 本井田 16118、 76、 5543 煤层为自燃煤层， 13114燃煤层。 本次设计对各可采煤层均暂按容易自燃考虑。 中国矿业大学 2010 届本科毕业生毕业设计 第 6 页 6 2 1 0 1 3 0 3 0 3 0 2 1 5 1 4 (0 )细砂岩泥岩泥岩煤线泥岩细砂岩泥岩粉砂岩泥岩粉砂岩泥岩粉砂岩泥岩细砂岩1 6 0 4 3 3 1 0泥岩煤泥岩泥岩1 1 泥岩1 1 1 3 1 1 柱状 层厚（ m ） 岩石名称图 采面综合柱状图 中国矿业大学 2010 届本科毕业生毕业设计 第 7 页 2 井田开拓 田境界及可采储量 田境界 井田境界应根据地质构造，储量，水文，煤层赋存情况，开采技术条件，开拓方式及地貌，地物等因素，进行技术分析后确定。根据采矿手册规定一般井田划分的原则有以下几条： 1以大断层，褶曲和煤层露头，老窑采空区为界； 2以山谷，河流，铁路，较大的城镇或建筑物的保护煤柱为界； 3以相邻矿井井田境界煤柱为界； 4人为划分井田式：煤层倾角较小，特别是近水平煤层，用一垂直面来划分井田边界；在倾斜或急斜煤层 中，沿煤层的方向，常以主采煤层底板等高线为准的水平面划分。 图 田边界 田储量 （ 1）工业储量计算 井田储量应分煤层计算 ,计算公式为 H （ 2 式中 田工业储量， 10 S煤层面积， H煤层厚度， m； 计算煤层煤的密度， t/ 本设计 开采 11 13 两 煤层 平均 厚度 分别 为 总 容重为 层倾角为 5。 粗略计算得井田面积为 根据式（ 2： SH = 2）保护煤柱储量损失计算 1）工业广场保护煤柱 查煤矿矿井设计手册工业广场占地指标，见表 + +.0 1( 逆) 5 0- 70 H 8 00 01 ( 逆) 50 - 70 H 8 00 m+.5 0010 届本科毕业生毕业设计 第 8 页 表 业场地占地面积指标 井型（ Mt/a） 占地面积指标（公倾 / 8 10 2 13 5 本设计矿井为 240万 吨 的中型矿井，取 10万 t，则其总占地面积为： 24010万吨 =168000设计工业广场的长宽分别为 48050m，并按一级保护留设围护带 15m。 查得该设计矿井的地质条件及冲积层和基岩移动角值如表 2 表 2井的地质条件及冲积层和基岩移动角值 井筒深度（ m） 倾角 （ ） 煤层厚度（ m） （ ） （ ） （ ） （ ） 985 5 5 70 70 工业广场永久煤 柱及储量损失计算示意图如图 图 业广场保护煤柱 经计算，工业保护煤柱面积为： S=1=）矿井边界煤柱 本设计井田均留设 20翼西边煤柱算入河流保护煤柱，计算边界煤柱储中国矿业大学 2010 届本科毕业生毕业设计 第 9 页 量损失为 : 323220）其他永久煤柱损失（包括水平煤柱，采区煤柱，隔离煤柱，地质构造带煤柱等煤柱损失）按约占工业储量的 5%计算，是 矿井设计永久煤柱损失储量计算如下表 表 柱储量损失统计 煤柱类别 11工业广场煤柱损失（ 界保护煤柱损失（ 他保护煤柱损失（ 矿煤柱损失 （ 3）可采储量计算 在矿井开采过程中，实际能够采出的煤只是工业储量的一部分，能够采出的这部分储量称为可采储量。可采储量可用下式来计算： C （ 2 式中 田可采储量， 10 P永久性煤住损失， 10永久煤柱损失系指矿井开采期间不允许进行回采的煤柱损失，它包括保护工业广场、井筒、建筑物、铁路、超高压输电线，