五阳三矿6.0 M/a新井设计

摘  要

　　本设计矿包括两个部分：一般部分和专题部分。

　　一般部分为五阳三矿6.0 M/a新井设计。五阳三矿位于山西省潞安矿区东北部，属长治市襄垣县管辖。井田走向（南北）长约5.6 km,倾向长约（东西）8.53 km,井田总面积为47.5 km2.主采煤层为3#煤层、15#煤层，平均倾角为6°，煤层平均总厚度为10 m.井田地质条件较为简单。

　　井田工业储量为1002.995 Mt,可采储量为724.41 Mt.矿井设计生产能力为6.0 Mt/a,矿井服务年限为92.87 a.矿井涌水量较大，正常涌水量为240 m3/h,最大涌水量为310 m3/h.矿井相对瓦斯涌出量为0.8 m3/t,属于低瓦斯矿井。煤层无自然危险，无煤尘爆炸危险。

　　井田为双立井两水平开拓，运输大巷采用胶带运输机运煤，辅助运输采用矿车运输，矿井通风方式为两翼对角式通风。

　　矿井年工作日为330 d,工作制为"四六"制。

　　一般部分包括10章：1. 矿区概述及井田地质特征；2. 井田境界和储量；3.矿井工作制度和生产能力；4. 井田开拓；5. 准备方式--带区巷道布置；6. 采煤方法；7. 井下运输；8. 矿井提升；9. 矿井通风与安全；10. 矿井基本技术经济指标。

　　专题部分题目为：综放工作面自然发火问题的研究与防治技术。

　　关键词：立井；带区；两翼对角式

　　Abstract

　　The design of mine consists of two parts: a general part and special subject part.

　　The general part is a new design of  Wuyang third mine with a production 6.0 Mt/a. Wuyang third mine in Northeast of Luan mine area,Shanxi province, is under the jurisdiction of Xiangyuan County of Changzhi City.The run of the minefileld is about 5.6 km,the width is about 8.53 km,well farmland total area is about 47.5 km2.No.3 and No.15 is the main coal seam ,and its dip angel is 6°。The average thickness of the seam is about 10 m in all.

　　The proved reserve of the minefield is 1002.995 Mt,the recoverable reserve is 724.41 Mt. The mine designed productive capacity is 6.0 Mt/a,and the service life of the mine is 92.87 a. The normal water flow of the mine is 240 m3/h and the max folw of the mine is 310 m3/h. Seam-free natural hazards, no coal dust explosion hazard.

　　The mine for the two-shaft two-level development.The coal is transported by belt conveyer in zhe mian roadway and the trankless rubber-tyre-vehicle is used as the mine car tranporttation equipment.The way of mine ventilation is two wings of the roles.

　　The working system "four-six" is used in the mine.it produced 300 d/a.

　　The general section includes 10 chapters: 1. An outline of the mine field geoglogy; 2. boundary and the reserves of mine; 3. Mine work systems and production capacity; 4. Development engineering of coalfield; 5. Preparation methods - band roadway layout; 6. Mining methods; 7 . Transportation underground; 8.The lifting of the mine; 9. Mine ventilation and safety; 10. Mine the basic technical and economic indicators.

　　Special section entitled: Spontaneous combustion in working fce research and control technology.

　　Keywords: Shaft; band; wings of the roles

目  录

　　1矿区概述及井田地质特征

　　1.1矿区概述

　　1.1.1矿区地理位置

　　潞安矿区地处山西省东南部，沁水煤田东部边缘中段，地跨长治市、潞城市、襄垣县、屯留县、长子县。山西省潞安环保能源开发股份有限公司隶属的五阳煤矿位于潞安矿区北东部边缘，属长治市襄垣县管辖。其地理坐标：东经112°58′25″~113°05′09″，北纬36°26′46″~36°33′47″。

　　1.1.2交通条件

　　五阳煤矿交通条件较为便利。太焦铁路线自北而南横穿井田，襄垣火车站、五阳火车站位于井田之内，本矿铁路专用线与五阳站相接。邯长、太焦铁路在长治北站交会。太焦线北接石太、同浦线，南接陇海线。

　　榆黄公路自本井田穿过，西距208国道1km.五阳煤矿距襄垣城约3km,距长治市约45km.距太原市约215km.潞安矿区的公路网连接着整个矿区，矿区至长治、太原等地均有汽车相通，交通真可谓"四通八达",见图1-1.长治至各主要城市间距离见表1-1.

　　1.1.3地形、地貌

　　潞安矿区位于太行山中段西侧，长治盆地之西部。隶属的五阳井田位于矿区东北部。纵观其地貌特征，属黄士高原的低山丘陵地带，地势较为平坦，呈南高北低，西高东低。大多为黄士所覆盖，局部零星出露中奥陶系地层及二叠系地层，冲沟发育。最高点位于本区南文王山北断层附近，海拔为+945.50m,最低点位于漳河河谷，海拔+854.50m,最大高差为91.50m,平均海拔900m.

　　1.1.4河流

　　本井田主要河流为浊漳河西源和南源，属海河流域漳河水系，浊漳河南源由南而北流经井田南部，其支流有绛河、岚水、淘清河等。浊漳河由西向东流入井田北缘，其支流有淤泥河，南、西二源在井田中央与西源汇合后，由南而北穿越井田，至襄垣城东与浊漳河北源汇合流出五阳井田。

　　1.1.5气象及地震情况

　　本区属暖温带大陆气候。年平均气温8.9℃，月平均最低气温-6.9℃（一月），最高气温22.8℃（七月）。年降水量为414~917mm,年平均为583.9mm.年蒸发量为1493.8~1996.3mm,年平均为1731.84mm.降水量多集中在7、8、9三个月。日最大降水量为109.7mm（1972年7月7日）。风向多为西北风，最大风速14~20m/s.冻土期为每年十一月至次年四月，最大冻土层深度55cm.据GB18306-2001图A1《中国地震峰值加速度区划图》，本区为6级烈度区。

　　1.1.6水源

　　目前，该矿生活用水水井4口，取水层位均是中奥陶统灰岩水，水质为HCO3-Ca类型。其中山3口，日供水量2600m3;山下1口，日供水量960m3;可满足生活用水需求

　　1.2井田地质特征

　　1.2.1井田地质构造

　　1.区域底层

　　五阳井田属潞安矿区。潞安矿区位于华北地台山西台背斜，沁水煤田中东部边缘。地层发育与华北地台其它地区一样，结晶基底为太古界、下远古界地层，其上发育了寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、三迭系、侏罗系、上第三及第四系等地层，缺失上奥陶统、志留系、泥盆系、下石炭统、白垩系、下第三系等地层（见附图一）。区域内各时代地层均有所出露。据以往地质资料区域地质资料将寒武系以新地层，由老到新简述如下：

　　（1）寒武系（∈）

　　该系地层在五阳井田内无出露，主要分布在左权、襄垣、平顺等地。与下伏元古界地层呈不整合接触。厚约486m.

　　①寒武系下统（∈1）

　　该统缺失馒头组、仅发育毛庄组。主要为紫红色页岩与紫红色白云质泥质灰岩互层，夹表灰色中厚层状右灰岩、鲕状灰岩；底部为一层底砾岩。，厚约35~90m.

　　②寒武系中统（∈2）

　　徐庄组（∈2x）：下段主要为紫红色页岩、细砂岩夹薄层石灰岩、鲕状灰岩。上段主要为浅灰色中厚至薄层状石灰岩、泥质条带灰岩等。厚度一般为58~90m.

　　张夏组（∈2z）：底部为薄层泥质条带灰岩或薄层灰岩、泥质灰岩。其上主要为浅灰至深灰色薄至厚层状灰岩、石灰岩，下部夹紫红色页岩。一般厚约170m.

　　③寒武系上统（∈3）

　　崮山组（∈3g）：主要为灰、灰黄色薄至中厚层状泥质条带灰岩或竹叶状灰岩，夹黄绿色钙质页岩及生物碎屑灰岩。厚度一般为40m.

　　长山组（∈3c）：主要为紫红、灰紫色中厚层状竹叶状灰岩夹泥质条带灰岩或薄层白云质灰岩。厚度约7~22m.

　　凤山组（∈3f）：主要为灰、灰白色厚层状中至粗晶白云质灰岩。一般厚约100m.

　　（2）奥陶系（O）

　　①奥陶系下统（O1）

　　本统厚度为65~210m,一般厚度130m.中上部为灰色中厚、巨厚层状白云岩，下部为泥质白云岩夹竹叶状白云岩。与下伏地层为整合接触。

　　②奥陶系中统下马家沟组（O2X）

　　本组厚度多37~210m,一般厚度120m,中上部为青灰色中厚、巨厚状石灰岩，下部为角砾泥灰岩和铝质灰岩。

　　③奥陶系中统上马家沟组（O2S）

　　本组厚度170~310m,一般厚度230m,中上部为灰色白云质泥灰岩、泥质灰岩，灰黑色中厚层状豹皮灰岩。下部为灰绿色泥灰岩或角砾状泥灰岩。

　　④奥陶系中统峰峰组（O2f）

　　本组厚度为55~289m.岩性为浅灰色中厚层状豹皮灰岩，灰白色白云岩夹灰黑色中厚层状灰岩。

　　（3）石炭系（C）

　　①石炭系中统本溪组（C2b）

　　该组厚度2~35m,一般厚度20m.岩性以铝土泥岩为主，并发育有石灰岩，少量砂岩，夹有煤线。底部有山西式铁矿透镜体赋存。与下伏层呈平行不整合接触。

　　②石炭系上统太原组（C3t）

　　本组厚度80~150m,一般厚度100m,为主要含煤地层之一。岩性由灰黑色，灰色泥质岩，砂岩，发育4~6层石灰岩，含煤10~15层，底部为灰白色中厚层状砂岩（K1）。与下伏地屋呈整合接触。

　　（4）二叠系（P）

　　①下统山西组（P1s）

　　该组厚度为36~135m,一般厚度60m,为主要含煤地层之一。岩性灰黑色，灰色泥质岩，灰白色中、细粒砂岩及煤层组成。发育1~4层煤。底部以K7灰白色中或细粒砂岩为界。与下伏地层呈整合接触。

　　②二叠系下统下石盒子组（P1x）

　　该组厚度48~78m,一般厚度65m.顶部为杂色鲕状铝土质泥岩（桃花泥岩），中部为浅灰色中粒、细粒砂岩，下部为杏黄色砂岩、泥岩、灰色泥岩，偶夹煤线，底部灰白色中、细粒砂岩（K8）。与下伏地层呈整合接触。

　　③二叠系上统上石盒子组（P2s）

　　该组厚度400~550m,一般厚度520m,上部为杂色砂岩及紫红色泥岩，中部为杂色砂岩、泥岩及黄绿色中粒砂岩灰色泥岩，下部为紫色、杂色、黄绿色泥质岩组成，底部为灰白色厚层状中粗粒砂岩、灰绿色砂岩（K10）。与下伏地层呈整合接触。

　　④二叠系上统石千峰组（P2sh）

　　该组厚度22~217m,一般厚度150m.岩性以黄绿色厚层状中、粗粒砂岩与紫红色泥岩互层，上部发育，有淡水灰岩及薄层石膏层。仅在屯留井田西部有2个钻孔完整接露，最大厚度192m.与下伏地层呈整合接触。

　　（5）三叠系（T）

　　①三叠系下统刘家沟组（T1l）

　　本组厚度为115~595m,一般厚度400m.岩性主要由浅灰、紫红色薄~中厚层状中-细粒砂岩和紫色泥岩组成。仅在屯留井田有2个钻孔见及，最大厚度53.39m.与下伏地层呈整合接触。

　　②三叠系下统和尚沟组（T1h）

　　本组厚度130~475m,一般厚度250m.岩性主要由紫灰色砂岩和紫红色泥岩组成。与下伏地层呈整合接触。

　　③三叠系中统二马营组（T2er）

　　地层一般厚度600m.岩性主要由紫红色泥岩，砂质泥岩、浅绿色厚层状粗砂岩组成。与下伏地层呈整合接触。

　　④三叠系中统铜川组（T2t）

　　厚度一般为55m.上部为红色砂质泥岩，夹细粒砂岩，下部为紫色、灰绿色厚层状中粒砂岩和灰绿、灰紫色砂质泥岩。与下伏地层呈整合接触。

　　⑤三叠系上统延长组（T3y）

　　厚度30~138m,一般厚度50m.岩性由紫红、灰绿色中厚层状中、细粒砂岩，粉砂岩，泥岩夹淡水灰岩组成。与下伏地层整合接触。

　　（6）侏罗系（J）

　　区域西北部有零星出露。该系缺失下统和上统，仅发育中统黑峰组。岩性为灰黄色厚层状含砾粗中粒砂岩，局部夹砾岩及紫红、淡绿色砂质泥岩。厚度为30~254m.与下伏三迭系呈不整合接触。

　　（7）上第三系（N）

　　厚度5~268m.岩性以棕红色粘土、砂质粘土为主，底部为砾石，在武乡县张村为厚层状灰绿、灰黑色粘土，粉砂与薄层泥岩互层，并夹油页岩。与下伏地层呈角度不整合接触。

　　（8）第四系（Q）

　　厚度0~300m为棕黄、淡黄色亚粘土，含砂质粘土，亚砂土夹钙质结核及近代冲积层-砂、砾石及泥土组成。与下伏地层呈角度不整合接触。

　　2.井田地层

　　本井田广为第四系黄土所覆盖，局部地带有二叠系地层零星出露，南部边缘地带有奥陶系地层出露。据以往和新近地质资料，本井田发育的较新地层有奥陶系、石炭系、二叠系、第四系等地层（见附图1），现由老到新叙述如下：

　　（1）奥陶系中统上马家沟组O2s

　　井田钻孔揭露最大厚度为99.27m,岩性为深灰色巨厚层状石灰岩，浅灰色白云质灰岩、泥灰岩。局部夹石膏层。石灰岩呈豹皮状，含珠角石、腹足类，有孔虫等化石，分布于井田南部文王山北断层下。

　　（2）奥陶系中统峰峰组O2f

　　该组厚度为120m左右，岩性为浅灰、深灰色厚层状石灰岩，灰色厚层状白云质灰岩，夹灰色中厚层状泥灰岩。与下伏地层呈整合接触。

　　（3）石炭系中统本溪组C2b

　　该组厚度3.5~29.92m,平均8.5m.岩性以灰色块状铝土泥岩为主，局部发育灰白色中厚层状细粒石英砂岩，灰色砂质泥岩，底部为山西式铁矿层。有时见及不稳定的薄煤层或煤线。井田东南郭庄附近有出露。与下伏地层呈假整合接触。

　　（4）系上统太原组C3t

　　本组厚度89.2~139m,平均厚度103m.是本区的主要含煤地层之一。岩性主要为灰、灰黑色石灰岩，灰、灰白色细~粗粒石英砂岩，灰、灰黑色粉砂岩，砂质泥岩，泥岩，夹8~15层煤，其中可采煤层1~7层。泥岩多含铁质结核及植物化石碎片，致密坚硬；砂岩有时常相变为砂质泥岩及泥岩。本组发育四层较稳定的石灰岩及一层局部发育不稳定的石灰岩，属典型的海陆交互相沉积，旋回结构明显，且岩性岩相较为复杂。与下伏地层呈整合接触。

　　（5）二叠系下统山西组P1s

　　本组厚度59.20~85.85m,平均厚度约70m.是本区主要含煤地层，岩性主要为灰白、灰色中-细粒石英砂岩，灰、灰黑色粉砂岩、砂质泥岩互层，含植物化石碎片，含煤1~4层。其中下部的3#煤层为主要可采煤层，平均厚度5.73m,底部以一层灰白色中厚层状细或中粒石英砂岩（K7）与太原组分界，为滨海三角洲沉积。与下伏地层呈整合接触。

　　（6）二叠系下统下石盒子组P1x

　　本组厚度83.46~151.90m,平均厚度约110m.岩性变化较大，顶部为紫红、紫灰色等杂色含鲕粒厚层状铝质泥岩，砂质泥岩。（俗称桃花泥岩）中，底部为灰白、灰色石英砂岩为主（K8）。岩层颜色由浅到深的变化反映气侯由温暖潮湿渐变为炎热干燥。为上三角洲平原~冲积平原沉积。与下伏地层呈整合接触。

　　（7）二叠系上统上石盒子组P2s

　　本组厚度一般在300m左右。岩性由紫红、紫灰等杂色泥岩或砂质泥岩及灰、灰白和黄绿色石英砂岩组成。为半干热气侯条件下，冲积平原沉积。与下伏地层呈整合接触。

　　2.断层

　　南丰正断层：位于南峰沟，西李村一线，全长约3km,走向北50°东，倾向东南，倾角75°，落差一般为12~60m,南峰沟村以西逐渐减小。

　　1.2.2水文地质

　　井田内主要河流有浊漳河西源和南源。西源由西而东流入矿区，而南源由西南汇入，并于矿区中部汇合。南、西二源汇合后，由南而北至襄垣城东流出矿区，总汇水面积约750km2.并在井田外两河上游分别建有漳泽水库和后湾水库。而区内无大的地表水体。

　　煤层露头附近有一条季节性河流--淤泥河，自南而北流淌，一般流量为360m3/h.另外，流经本井田的浊漳河南源，为一常年有水河流，其最高洪水位857.65m（1953.6.15），最大流量224m3/s,局部对煤层顶板含水层有明显的入渗补给。

　　潞安矿区位于沁水煤盆地东翼、辛安泉流域补给区的西部边缘上，即该泉域若干个地下水迳流带的一个分支上，水文地质条件相对简单。这是由于该区奥灰被上覆地层覆盖、补给条件差、迳流速度慢所造成的。

　　五阳矿区位于潞安煤田东北部。北起西川正断层，南至文王山北正断层；东部以3#煤露头为界，西部为一设定边界。

　　区内地层走向明显受褶曲控制，而地表水流向与地层走向基本垂直，故一般不利于地表水直接补给地下水。

　　南、北边界断层造成五阳地块下降（形成地堑），导致煤层底板以下富水性较强的灰岩含水层与煤层顶板以上富水性较弱的砂岩含水层或煤层对接，而成为补给边界。

　　另外，五阳矿区断裂构造比较发育，且伴随有主要沿天仓向斜轴部发育的陷落柱，无疑会导致本区水文地质条件的复杂化。

　　1.含水层

　　根据含水层岩性、储水空间和水力性质，本矿区含水层自下而上可分为13个。

　　（1）奥陶系中统灰岩含水层

　　该层灰岩为本区含煤地层的基底灰岩，主要由厚层状石灰岩、白云质灰岩和泥质灰岩，平均厚度120m.该含水层在矿区外文王山北断层以南有出露。岩溶、裂隙特别发育，其主要富水段见区域含水岩组中的奥陶系中统灰岩含水段。据注（抽）水试验，单位注（涌）水量0.0232~32.7L/s?m,渗透系数0.048~43.68m/d,富水性极不均一，水质类型为HCO3-Ca型水。长观资料，1992年7月初水位标高+658.75~+660.42m,北高南低，基本与1991年一致，且小黄庄断层下盘奥灰岩溶较文王山北断层下盘发育。属富水性强的裂隙溶洞含水层，对突水淹井威胁最大。

　　该含水层上距3#煤层108.70~198.92m,平均138.70m.在隔水层的阻隔下，一般不会发生直接突水。但极有可能通过断层破碎带、陷落柱或封闭不良钻孔进入矿井。故该层水患应以防为主。

　　（2）石炭系上统太原组K2石灰岩含水层

　　该层为太原组底部灰岩，局部含燧石，层厚3.11~17.66m,平均7.72m.溶洞裂隙发育，但多被方解石充填。平均下距15#煤层约3m、15#煤层约9.5m,且是以上煤层的直接顶板充水含水层。平均上距3#煤层101.68m;平均下距奥灰29.84m.单孔、单层注水试验，单位涌水量0.00055~0.00066L/s?m,渗透系数0.0054~0.653m/d;王庄井田16号和43号两钻孔抽水试验，单位注水量0.0005~0.916L/s?m,渗透系数0.888m/d.水质类型有HCO3-K+Na型、HCO3?Cl-K+Na型、HCO3?Cl-K+Na?Ca型、Cl?SO4-K+Na型。1992年7月水位标高+659.65~+735.99m;据井下放水钻孔水压折算，2000年水位标高+608.7~+617.9m.井下多处揭露，最大涌水量50.11m3/h;测、放水钻孔最大涌水量33.0m3/h.

　　（3）石炭系上统太原组K3石灰岩含水层

　　本层为太原组中下部一层薄~中厚层状灰岩。层厚1.66~5.49m,平均3.29m.裂隙溶洞发育，含方解石小晶体及细脉。平均上距3#煤层85.65m.井下测压钻孔涌水量21.0~30.60m3/h.按井下测压钻孔水压折算，1997年元月14日水位标高+620.35m,0.026~0.201L/s?m.

　　（4）石炭系上统太原组K4石灰岩含水层

　　本层含水层为太原组中部灰岩。层厚2.10~5.57m,平均4.26m.中厚层状，含燧石，底部泥质含量高，节理发育，溶、裂隙多被方解石脉充填。平均上距3#煤层71.09m.1967年6月28日，东四石门溜煤眼，因放炮引起了该层突水，水量达482m3/h,说明该含水层局部具有一定的富水性。

　　K2、K3、K4灰岩含水层，沉积间距小于30m、水位较接近，可作为一个含水岩组考虑。按突水系数0.6计算，3#煤层至K4灰岩顶面间的隔水层所承受的水压为336MPa,均构不成3#煤层底板直接充水含水层。

　　（5）石炭系太原组K5灰岩含水层

　　为太原组上部灰岩。厚0.00~6.65m,平均2.56m.薄至中厚层状，为隐晶质石灰岩，裂隙发育，但多被方解石充填。平均上距3#煤层33.98m.水IC3-1-5孔注水试验，单位涌水量0.000041L/s?m,水位标高+876.17m.井下放水钻孔涌水量6.0~9.0m3/h.水质类型为Cl?HCO3-K+Na型和Cl?HCO3-K+Na?Ca.据实际生产验证，该含水层对矿井充水无影响。

　　以上所述的K2~K5灰岩含水层所做的单层注水试验较少，水文地质参数不能确切代表其真实情况。根据K2~K5或K3~K5灰岩含水层所做的混合注水试验，单位注水量0.000018~16.41L/s?m,一般小于0.1L/s?m,渗透系数0.0000222~70.60m/d.说明K2~K5灰岩含水层局部富水性极强，在今后生产中应加强防犯。但从相距分别为1650m、1160m的水ⅠC3-1-3与水ⅠC3-1-2、水ⅠC3-1-1与水ⅡC3-1-1水位差70.84m、29.19m来看，其水力联系较差。

　　K5灰岩含水层与3#煤层之间有一层富水性极弱，甚至为隔水层的砂、泥岩互层段，该段可有效阻隔其下部灰岩水进入矿井。按突水系数0.5~0.6计算，该段可承受的水压为0.95~1.14MPa.

　　（6）二叠系下统山西组K7砂岩含水层

　　该含水层位于山西组底部。厚16~30m,平均27.20m.以中细粒砂岩为主，局部为砂质泥岩及粉砂岩，裂隙较发育，但多被方解石填充。单位涌水量0.0714L/s?m,渗透系数0.132m/d.属富水性极弱的裂隙含水层。

　　它是3#煤层底板直接充水含水层。因其富水性极弱，可认为对矿井充水无影响。

　　（7）二叠系下统山西组3#煤层顶板S4砂岩含水层

　　该含水层位于山西组中下部，是3#煤层老顶。厚2.21~28.43m,平均15.01m.裂隙发育，部分被方解石脉充填，局部相变为砂岩与砂质泥岩或砂质泥岩与泥岩互层。下距3#煤层0~13m,浅部可接受大气降水和河流渗透补给。单位涌水量0.0714L/s?m,渗透系数0.132m/d,水位标高+865.53m,局部富水性好。整体属富水性弱的裂隙含水层。

　　（8）二叠系下统下石盒子组底部K8砂岩含水层

　　该含水层位于下石盒子组底部，是下石盒子组与山西组分界砂岩。厚3.70~26.75m,平均11.95m.以中粒砂岩为主，中部夹薄层砂质泥岩。平均下距3#煤层36.76m.属富水性弱的裂隙含水层。

　　S4砂岩和K8砂岩含水层可直接接受地表水补给，水位标高达+856m,且均处在3#煤层顶板冒落裂隙带之内，均为3#煤层直接充水含水层。由于砂岩裂隙的渗透性较弱（K=0.132m/d），故对矿井充水影响较小。

　　（9）二叠系下统下石盒子组下部砂岩含水层

　　该含水层位于下石盒子组下部。厚1.85~27.16m,平均11.68m.以中粒砂岩为主，底部及中上部含砾，中上部夹薄层泥岩。平均下距3#煤层62.86m.属富水性弱的裂隙含水层。对3#煤层开采有一定影响。

　　（10）二叠系上统上石盒子组底部分界砂岩含水层

　　该含水层位于上石盒子组底部，是区内上、下石盒子组分界标志。厚5.35~24.70m,平均12.47m.以中粒砂岩为主，颗粒具有上粗下细之特征，中部夹薄层砂质泥岩。平均下距3#煤层146.76m.属富水性相对较强的裂隙含水层。对3#煤层没有影响。

　　（11）二叠系上统上石盒子组下部砂岩含水层

　　该含水层位于上石盒子组下部。厚1.0~18.3m,平均12.4m.为灰白色砂岩，钙质胶结，底部含砾。属富水性弱的裂隙含水层。

　　（12）基岩风化带裂隙含水层

　　该含水层位于各种基岩的顶部，风化带裂隙厚度35~40m.裂隙带多以开口状出现，且多被泥质充填。根据常村矿井资料，裂隙带多由破碎的泥岩、砂岩组成，单位涌水量仅为0.046~0.086L/s?m.属富水性弱的裂隙含水层。

　　（13）第四系孔隙潜水含水层

　　该含水层主要由第四系中的砂及砾石组成，厚零至数十米，其厚度和富水性因地而异。单位涌水量0.31L/s?m,渗透系数1.11~10.85m/d.一般在古河床或河流阶地附近，厚度大、富水性强，水位标高受季节变化影响。为富水性中等的孔隙潜水含水层。它是当地农村生活和灌溉用水的主要水源。

　　2.隔水层

　　根据岩性特征，井田内主要隔水层自上而下有：石炭系中统本溪组铝土质泥岩和上统太原组底部砂泥岩段隔水层、石炭系中统太原组中段砂泥岩隔水层和3#煤层底板隔水层等。

　　（1）石炭系中统本溪组铝土质泥岩和上统太原组底部砂泥岩段隔水层

　　层段厚11.25~73.37m,平均28.78m,厚度变化较大。主要由泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、薄层砂岩和铝土泥岩组成，底部为鲕状铝土泥岩及山西式铁矿。可有效阻隔中奥陶统马家沟组灰岩水向上的垂直补给。

　　（2）石炭系中统太原组中段砂泥岩隔水层

　　位于K4与K5灰岩之间。层间距35~45m,由泥岩、砂质泥岩、砂岩组成。可有效地阻隔上、下灰岩水的联系。

　　（3）其它隔水层

　　井田内含水层与含水层之间，一般被互层状泥岩、砂质泥岩、粉砂岩夹薄层砂岩相隔，其厚度不等。这些组合岩层可有效隔断含水层之间的水力联系。

　　从以上各含水层的水位标高看，在无导水构造影响时，以上隔水层均有良好的隔水性能。

　　根据综上所述主采矿井涌水量一般为230~250m3/h,最大288.33m3/h,平均涌水量为240m3/h.

　　1.3煤层特征

　　1.3.1煤层

　　1.含煤性

　　井田内的煤层主要分布在二叠系下统的山西组和石炭系上统太原组。共含煤13层，包括可采煤层2层，总厚度18m,含煤系数8.17%;其中，3#、15#

　　煤层为采矿证批准开采的煤层，本次均对其储量进行了估算，平均总厚度15m,可采含煤系数5.07%.煤层倾角3.0°~12.8°，平均倾角6°。各煤层层位及特征见表1-2.

　　2.可采煤层分述如下：

　　（1）3#煤层：位于山西组中下部，厚度1.52~12.80m,平均厚度10m,最薄点位于井中东部，全区总体上稳定，无明显变化趋势，风化带内可见最小煤厚为0.22m.含夹矸0~2层，夹矸厚度最大0.10m,最小0.01,平均0.06m,纯煤厚度5.69m.夹矸岩性多为炭质泥岩，少数为泥岩。煤层顶板岩性为泥岩、砂质泥岩，局部为细砂岩。底板岩性为黑色泥岩、粉砂岩。属结构简单。该煤层全区稳定可采且厚度大，为本井田正在开采煤层，因此对该煤层的控制研究程度均很高。据上分析，确定3#煤层为稳定型。

　　（2）15#煤层：位于太原组下部，上距K2灰岩10左右，厚度1.2~6.5m,平均5m,较稳定。含夹矸0~3层，厚度0.05~0.20m平均厚度0.15,局部呈透镜状厚度近0.47m.夹矸岩性多为炭质泥岩，顶底板岩性为泥岩、砂质泥岩。煤层层位稳定，全区可采，该煤层的控制及研究程度均较高。

　　其余6#、8#、9#、11#、12#、14#煤层在全井田内属局部和偶尔可采。根据现行《煤、泥炭地质勘查规范》及有关规定，均属不可采煤层。

　　3.煤层对比

　　井田内含煤地层沉积稳定，岩性组合及地球物理性质具有一定的规律，标志层、煤层本身特征明显。各煤层对比主要是采用标志层法，其次利用煤层与围岩的物理差异及层间距作为辅助依据。主要标志层有：K2、K3、K4、K5石灰岩，K6石灰岩（燧石层），K7砂岩，3#煤层，K8砂岩，其中，K6、K7、K8砂岩作为辅助查标志层参与煤层对比。主要标志层特征见表4-2:

　　现将本井田煤层对比（参见表2-1）简述如下：

　　1#煤层：位于山西组顶部，层位不稳定，下距3#煤33m左右，上距K8砂岩4m左右。对比程度可靠。

　　2#煤层：位于山西组上部，层位不稳定，下距3#煤约16m左右，上距K8砂岩20m左右。

　　3#煤层：位于山西组中下部，厚度大且层位稳定。物性反映明显，一般呈高电阻，低密度，低伽玛。本身为良好的对比标志层。上距K8砂岩约36m左右。下距K5石灰岩约33m左右。对比程度可靠。6#煤层：位于K5灰岩之上，K6燧石层之下，层位稳定，下距K5石灰岩6m左右。对比程度可靠。

　　8#煤层：直接伏于K5石灰岩下，层位不稳定，对比程度可靠。

　　9#煤层：位于K5、K4石灰岩之间，层位不稳定。上距K5石灰岩11m左右，下距K4石灰岩26m左右，对比程度可靠。

　　10#煤层：位于K5、K4石灰岩之间，层位不稳定，上距K5石灰岩30m左右，下距K4石灰岩7m左右。

　　11#煤层：位于K4、K3石灰岩之间，层位较稳定，上距K4石灰岩6m左右。对比程度稳定可靠。

　　12#煤层：直接伏于K3石灰岩之上，层位稳定，对比程度可靠。

　　14#煤层：直接伏于K2石灰岩之下，层位稳定，对比程度可靠。

　　15#煤层：位于K2石灰岩之下，层位稳定，上距K2石灰岩13m左右，对比程度可靠。

　　本次煤层编号主要参照最新勘探成果和五阳井田补充勘探地质报告等资料，采用统一的煤层及标志层编号。

　　煤层对比存在的问题：

　　①由于历次勘探的程度、技术方法及施工单位等不同，造成地层分界的高低不同，地层成份、结构、构造描述不规范，给本次煤岩对比带来一定困难和误差。

　　②太原组底部与本溪组分界砂岩（k1），岩性不稳定，对比时一般以15#煤下约一个沉积旋回终了为界，旋回特征不明显的以铝土泥岩顶为界。各主要标准层特征如表1-3.

　　1.3.2煤质

　　1.煤的物理性质

　　3#煤：为黑色，细中条带状结构，层状构造，条痕色为黑色，强玻璃光泽，裂隙较发育，呈阶梯状或贝壳状断口，以亮煤为主，暗煤次之，夹少量镜煤及丝炭条带。经取样测试3#煤视相对密度为1.35~1.41;散密度为849~950kg/m3;安息角为37.2~37.3度；摩檫角为20~24°。

　　15#煤层：为黑色，细~中条带状结构，层状构造，条痕色为黑色，金刚光泽，裂隙发育，呈阶梯状或参差状断口，以亮煤为主，暗煤次之，夹镜煤条带和丝炭透镜体，含黄铁矿结核。经取样测试15#煤视相对密度为1.40和1.42.

　　3.煤的化学性质

　　（1）。水分（Mad）

　　各煤层原、浮煤水分变化不大，各煤层原、浮煤水分分析见表1-4.

　　（2）。灰分（Ad）

　　3#煤层原煤灰分较稳定，一般在13~16%,仅少数点>20%;15#煤层原煤灰分变化在7.61~35.28%,各煤层原、浮煤灰分分析见表1-4.

　　依据《GB/T15224.1-2004》煤炭质量分级（灰分）标准，各煤层灰分分级：3#煤层属低灰煤；15#煤层属中灰煤。各煤层煤灰分变化示意图1.2.

　　煤层经浮选后灰分下降幅度较大，3#、15#煤层降灰率分别为38%和53%.

　　（3）挥发分（Vdaf）

　　五阳煤矿各煤层挥发分产率Vdaf在15%左右，在垂向上随着煤层埋藏深度的增加，挥发分产率逐渐降低。挥发分分析见表1-5.

　　（4）硫分（St,d）

　　各煤层硫分化验结果见图1.3.依化验数据分析3#煤层原煤全硫含量<0.5%,15#煤原煤全硫含量变化较大0.52~6.51%.

　　依据《GB/T15224.2-2004》煤炭质量分级（硫分）标准，用实测各煤层发热量数据折算干燥基全硫，结果见表1-4.依据该标准进行煤的硫分分级：3#煤属特低硫煤；15#煤属中硫煤。各煤层硫分变化示意图1.3.

　　形态硫仅五-194孔15#煤层有化验资料，形态硫中以硫铁矿硫含量为主，占77%,有机硫含量次之，占22%,硫酸盐硫含量很少，仅为1%.

　　山西组3#煤层全硫含量低于太原组15#煤层，15#煤层全硫经洗选后硫含量均有较大幅度降低，脱硫率分别44%.因此，在对本区太原组中高硫煤的开采过程中，采取适宜的脱硫方法将提高太原组煤层的利用价值，同时也能带来更加可观的社会效益和经济效益。

　　（5）发热量（Qgr,v,d）

　　影响煤的发热量主要是水分和灰分。各煤层原、浮煤高位发热量达29.97MJ/Kg以上，依据《GB/T15224.3-2004》煤炭质量分级（发热量）标准，对各煤层发热量进行分级：3#、15-1#和15-3#煤层均属特高热值煤。结果见表4-4.洗选后各煤层发热量有不同程度的增高，如图1.4所示。

　　（6）元素分析

　　煤中的碳、氢元素是煤质分析的基本指标。各煤层元素中以碳元素（Cdaf）为主，占91%以上，次为氢（Hdaf）元素，占4%左右，氮元素（Ndaf）和氧+硫元素（Odaf+St,daf）为少量。各煤层的浮煤元素分析见表1-4.

　　1.3.3煤层顶、底板

　　五阳矿区目前主采煤层为3#煤层。原矿区加上南峰扩大区，总面积约48km2.从钻孔柱状统计看，3#煤层顶板可大致分为：伪顶、直接顶及老顶，局部直接顶与老顶合并；而直接底和老底稳定，只局部发育有伪底。该井田顶、底板为一套砂岩、泥岩与砂质泥岩互层岩性。3#煤层顶板初次来压步距16~17m、周期来压布距8~10m.

　　3#煤层泥岩顶板的平均单向抗压强度为38.6~51.9MPa,细粒砂岩顶板的平均单向抗压强度为57.0~74.1MPa;而3#煤层泥岩底板的平均单向抗压强度为30.6~56.4MPa,平均单向抗拉强度为2.23MPa;砂质泥岩底板的平均单向抗压强度为38.9MPa;细粒砂岩底板的平均单向抗压强度为57.6~68.2MPa,平均单向抗拉强度为2.52~2.56MPa.

　　1.3.4瓦斯

　　1.影响煤层瓦斯赋存的主要地质因素

　　区内影响煤层瓦斯赋存的主要地质因素如下：

　　（1）、煤层围岩封闭性能：3#煤层顶板多为泥岩，部分为砂质泥岩。泥岩或砂质泥岩透气性较差，对煤层瓦斯的封闭能力较强，并构成对煤层瓦斯的有效封盖，以利于煤层中瓦斯的保存和集聚，致使煤层瓦斯含量增大。

　　（2）、构造对瓦斯的影响：断层对瓦斯的赋存也有一定的影响，区内小黄庄和崔家庄正断层属张性断层，其节理有利于瓦斯气体的逸散，因此，断层附近煤层瓦斯含量较低。

　　（3）、落陷柱对瓦斯的影响：天仓向斜轴两侧附近有部分岩溶落陷柱，这些落陷柱在形成过程中，其周围的煤、岩层因柱体向下塌陷，周围产生大量的张性节理，而有利于煤层中瓦斯向外运移排放，因而落陷柱周围瓦斯含量降低。

　　2.瓦斯涌出量

　　3#煤层瓦斯绝对涌出量为14.18~21.61m3/min,平均涌出量为15.66m3/min;相对涌出量为0.3~1.35m3/t,平均涌出量为0.8m3/t.属于低瓦斯矿井。瓦斯含量变化随着煤层埋藏深度的增大，瓦斯含量也增大。

　　1.3.5煤尘及煤的自然

　　3#煤层煤尘具无爆炸性，属不自燃煤层，但局部可能会产生自燃。15#煤层属不易自燃煤层，但局部可能产生自燃。

　　2 井田境界和储量
　　2.1 井田境界
　　2.1.1 井田境界划分的原则
　　2.1.2 井田范围
　　2.1.3 开采界限
　　2.1.4 井田尺寸
　　2.2 矿井工业储量
　　2.2.1 工业储量计算

　　2.3 矿井可采储量
　　2.3.1 可采量计算
　　2.3.2 井田永久保护煤柱损失量
　　2.3.2 矿井可采储量
　　3 矿井工作制度和设计生产能力
　　3.1 矿井工作制度
　　3.2 矿井设计生产能力及服务年限
　　3.2.1 矿井服务年限的核算
　　3.2.2 井型校核

　　4 井田开拓
　　4.1 井田开拓的基本问题
　　4.1.1 确定井筒形式、数目、及位置
　　4.1.2 工业广场的位置
　　4.1.3 开采水平水平的确定及带区和采区的划分
　　4.1.4 主要巷道的开拓
　　4.1.5 方案比较

　　4.2 矿井基本巷道
　　4.2.1 井筒
　　4.2.2. 井底车场及硐室
　　4.2.3 主要巷道开拓

　　5 准备方式--带区巷道布置
　　5.1  煤层地质特征
　　5.1.1 带区位置
　　5.1.2 带区煤层特征
　　5.1.3 煤层顶底板
　　5.1.4水文地质
　　5.1.5 地质构造

　　5.2 带区巷道布置及生产系统
　　5.2.1 带区准备方式的确定
　　5.2.2 带区巷道布置
　　5.2.3带区主要硐室布置
　　5.2.4 带区生产系统
　　5.2.5 带区内的巷道掘进方法
　　5.2.6 带区生产能力及采出率
　　5.3 带区车场选型设计

　　6 采煤方法
　　6.1 采煤工艺方式
　　6.1.1 采煤工艺的确定
　　6.1.2 回采工作面参数
　　6.1.3 采煤工作面破煤、装煤方式
　　6.1.4 工作面放顶煤方式
　　6.1.5 采煤工作面支护方式
　　6.1.6 端头支护及超前支护方式
　　6.1.7 采煤工作面循环作业表
　　6.2 回采巷道布置
　　6.2.1 回采巷道布置方式
　　6.2.2 回采巷道参数

　　7 井下运输
　　7.1  概述
　　7.1.1 运输距离和货载量
　　7.1.2 矿井运输系统
　　7.2带区运输设备选型
　　7.2.1 设备选型原则
　　7.2.2 带区运输设备选型及能力核算
　　7.2.3 辅助运输方式的选择
　　7.2.4 运输能力验算
　　7.3 大巷运输设备选型
　　7.3.1 主要运输大巷设备的选型
　　7.3.2 辅助运输大巷设备选择

　　8 矿井提升
　　8.1 矿井提升概述
　　8.2 立井提升
　　8.2.1 主立井提升
　　8.2.2 副井提升设备选型

　　9 矿井通风与安全
　　9.1 矿井通风系统
　　9.1.1 矿井通风系统的基本要求
　　9.1.2 矿井通风方式
　　9.2 矿井通风系统确定
　　9.2.1 矿井概述
　　9.2.2 矿井通风方式的选择
　　9.2.3 主要通风机的工作方式
　　9.2.4工作面通风系统的要求
　　9.2.5工作面通风方式
　　9.2.6 工作面风流方向的选择

　　9.3 矿井风量计算
　　9.3.1工作面所需风量计算
　　9.3.2 备用工作面所需风量的计算
　　9.3.3 掘进工作面所需风量的计算
　　9.3.4 硐室需风量
　　9.3.5 其他巷道所需风量
　　9.3.6 矿井总风量
　　9.3.7  风量分配、风速验算
　　9.4 矿井阻力计算
　　9.4.1 矿井通风阻力计算
　　9.4.2 矿井通风阻力
　　9.4.3 两个时期的矿井总阻力和总等积孔

　　9.5选择矿井通风设备
　　9.5.1 矿井通风设备的要求
　　9.5.2 选择主要通风机
　　9.5.3 电动机选型
　　9.6 防止特殊灾害的安全措施
　　9.6.1 预防瓦斯和煤尘爆炸的措施
　　9.6.2 预防井下火灾的措施
　　9.6.3 防水措施
　　10 设计矿井经济技术指标

　　参考文献

　　专题部分
　　0概述：
　　1 煤层自然发火防治技术的发展现状
　　1.1 煤的自燃假说
　　1.2煤炭自然发火防治技术的发展现状
　　1.2.1  煤层自燃发火处理方法
　　1.2.2 煤层自燃发火预测法

　　2 易自燃厚煤层的一般特性
　　2.1 煤炭的自然过程
　　2.2  影响煤炭自燃发火的因素
　　2.2.1 煤炭自燃的内因
　　2.2.2 影响煤炭自燃的外因
　　2.2.3 自燃倾向性鉴定分类

　　3 煤炭自燃隐患预测预报技术
　　3.1 CO测定技术
　　3.1.1  测定管测定CO技术
　　3.1.2 便携式CO测定装置

　　3.2 煤温测定技术
　　3.2.1  温度计间接测定煤温技术
　　3.2.2  热敏电阻间接测定煤温技术
　　3.2.3  红外线探测技术
　　3.2.4 束管检测技术
　　3.2.5  同位素探测技术

　　4 易燃煤层综放工作面防灭火技术
　　4.1  开采技术防灭火
　　4.1.1 合理确定开拓方式
　　4.1.2  选择合理的采煤方法

　　4.2 通风措施防治自燃发火
　　4.2.1  选择合理的通风系统
　　4.2.2  增阻减少漏风防灭火
　　4.2.3 均压减少漏风防灭火

　　4.3 介质法防自燃发火
　　4.3.1 灌浆防灭火
　　4.3.2 凝胶防灭火
　　4.3.3 阻化剂防灭火
　　4.3.4  惰性气体防灭火
　　4.4 三相泡沫防灭火技术

5  结束语

　　煤层自燃发火防治技术的发展对煤炭事业的发展起着至关重要的作用。近几年，随着学者们对矿井火灾理论认识的加深和科学技术的进步，防灭火技术在得了很快的发展。在我国有一大批高等院校和科研院所的专家、学者都一直在从事该领域的研究工作，为我国煤矿的安全事业特别是火灾防治方面的作出了很大的贡献，成功地治理了多起矿井煤炭自燃灾害。但是，在防治矿井煤炭自燃过程中，由于受到技术发展的限制，任何一种技术都有其不足，通常都是几种防灭火技术和材料综合应用。防灭火技术的关键是要分析煤炭自燃的发生发展状况、位置及根据矿井的实际条件，选择合适的技术和手段，并且需要在这些基础上开发和研制新的防灭火技术和材料。

　　参考文献

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　　[2]张榜雄，魏锦平。综放采场自燃发火防治技术及实践[M].煤炭工业出版社。2008.
　　[3]刘小杰。矿井火灾发生的原因与技术防治[J].煤炭技术报。2009.
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　　[6]王德明。矿井通风与安全[M].徐州：中国矿业大学出版社。2008.
　　[7]张国枢。通风安全学[M].徐州：中国矿业大学出版社2007.

致谢

　　本次毕业设计经过三个多月的努力，顺利完成。在此，要感谢各位老师这段时间的指导和帮助。首先要特别感谢我的指导老师高老师，是您三个多月来认真的指导和监督才使得我能顺利的完成毕业设计，在设计进行的过程中您给予的指导和教诲使我收获颇多，对专业知识有个更深理解，对大学四年的知识再一次系统的学习。还有也要特别感谢刘玉德老师和各位指导老师，谢谢你们在这段时间对我指导和帮助。

　　其次，我要感谢给我们授课的各位老师，谢谢老师们四年来的教诲。同时也要感谢我的母校华北科技学院，给我们提供了良好的学习环境和生活环境，让我能够安心学习，让我的大学生活丰富多姿。

　　第三，衷心感谢我的各位同学，在毕业论文写作中，与他们的探讨交流，使我受益颇多；同时，他们也给了我很多的帮助和支持，我在此深表谢意。

　　毕业设计是大学的结束，但却是新的人生的开始。我会永远记住那些在我人生的道路上给予我帮助的人，同时，我也会在以后的工作和学习中勤勤恳恳、踏踏实实，为构建和谐社会奉献一份微薄的力量。

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