【正文】 ......................................................................... 108 礦井安全技術(shù)概況 ................................................................................. 108 礦塵防治 ..................................................................................................110 礦井粉塵的危害 ...................................................................................110 防塵制度 ...............................................................................................112 防塵措施 ...............................................................................................113 煤層注水防塵設(shè)計(jì) ...............................................................................115 專題：礦井水害防治技術(shù)研究 ........................................................................ 121 1 基本概念及理論概述 .................................................................................... 121 礦井水災(zāi)及其對(duì)生產(chǎn)的影響 ................................................................. 121 2 礦井防治水 .................................................................................................... 126 地面水防治技術(shù) ..................................................................................... 126 井下防治水技術(shù) ..................................................................................... 127 做好礦井水文觀測(cè)與水文地質(zhì)工作 .................................................. 127 井下探水 .............................................................................................. 128 疏放排水 .............................................................................................. 133 截水 ...................................................................................................... 136 3 結(jié)論 ................................................................................................................ 139 英文原文 ............................................................................................................ 142 中文譯文 ............................................................................................................ 146 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................ 150 致 謝 ................................................................................................................ 151 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁(yè) 1 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征 礦區(qū)概述 交通位置 古書(shū)院礦位于山西省東南部，沁水煤田的東南緣，其地理座標(biāo)為東經(jīng)112176。34′15″，行政隸屬晉城市管轄。本礦專運(yùn)線 5 公里 與晉城北站接軌，向南經(jīng) 月山，新鄉(xiāng)分別與焦枝，京廣線相通。由方山向東南經(jīng)向馬寺山、大嶺頭一線為地表分水嶺，其東北部為北石店盆地，西南部為鐘家莊盆地，地表北部一般為基巖出露，南部為黃土覆蓋，地貌屬低山丘陵。 氣象及地震 本區(qū)屬太行山西側(cè)山間盆地，屬暖溫帶大陸性氣候。降雨量集中在 9 三個(gè)月。凍結(jié)期為11 月 至次年 2 月，最大凍土深度一般為 43cm，最大積雪厚度為 21cm。據(jù)山西省地震局 1978年省震字第 29 號(hào)文《關(guān)于頒發(fā)山西省地震基本烈度區(qū)劃圖及說(shuō)明》的通知，將本區(qū)劃為六度地震烈度區(qū)。工業(yè)主要有冶煉、化肥、水泥、發(fā)電、農(nóng)機(jī)、副食品加工及手工業(yè)等。年提水量約為 292 萬(wàn) m179。各水井情況詳見(jiàn)表 1－ 1。現(xiàn)將井田內(nèi)主要構(gòu)造分述如下： (1) 褶曲 1)、二仙掌向斜： 位于白馬寺逆斷層?xùn)|側(cè)，軸向 NE12176?！?26176。－ 22176。兩翼傾角 3－ 5176。 5）、王谷坨背斜：位于王谷坨村東，走向近東西向，兩翼傾角 4－ 6176。 7）、孫村向斜：位于大張村與孫村之間。 （ 2）地層 古書(shū)院井田地層出露中常，基巖分布面積約占三分之一，主要分布于井田北部、西北部山梁及溝谷零星地段，新生界覆蓋面積約占三分之二，主要分布在井田南部、東部的丘陵、低洼地帶及溝谷兩側(cè)。由含鋁質(zhì)較高的紅色及灰白色泥巖組成，中夾薄層砂質(zhì)泥巖、細(xì)砂巖。由黑－深灰色砂質(zhì)泥巖、灰黑色砂巖、石灰?guī)r 和煤層等組成。以灰白色砂巖為主，中夾灰色及深灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖及煤層。由灰色的細(xì)－中粒砂巖，灰白色的砂質(zhì)泥巖和泥巖組成。巖性以灰黃色砂質(zhì)泥巖為主，夾較厚的黃綠、紫紅、藍(lán)紫色砂巖和黃色泥巖組成。其下為一層不穩(wěn)定的中粗粒石英砂巖（ k10）。在井田中部、北部丘陵地帶零星出露，厚度 0－ 8 米，與下伏不同時(shí)代地層不整合接觸。 ② 上更新統(tǒng)（ Q3） 主要為黃土。所以井田內(nèi)地層劃分對(duì)比可靠。見(jiàn)表 1－ 2。含煤層、煤線八層，僅 9 號(hào)、 15 號(hào)兩層煤可采。全組厚 米－ 米，平均 米，與下伏地層呈整合接觸。 K2灰?guī)r :位于 K1上部約 6 米，厚 － 米，一般厚 3 米，呈深灰色，性脆質(zhì)硬，含少量燧石結(jié)核。含豐富的動(dòng)物化石。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁(yè) （ 4）山西組含煤地層 山西組（ P1s）：為井田主要含煤地層之一，以灰白色砂巖為主，中夾灰色及深灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖及煤層。本組共含煤層、煤線 3－ 5 層，僅 3 號(hào)煤穩(wěn)定可采，平均厚 米。E，傾角 70176。 一帶區(qū)正斷層：西起 301 采面東北端，經(jīng)后期回風(fēng)巷，付井大巷，斜貫一帶區(qū)中部，走向近東西向，傾向北，延伸長(zhǎng)度 700 余米，傾角 70－ 80176。在原普查報(bào)告的基礎(chǔ)上，增加鉆探及野外調(diào)查工作量，直接進(jìn)入精查，于同年 12 月提交有《白馬寺一區(qū)精查地質(zhì)報(bào)告》，并經(jīng)國(guó)家儲(chǔ)委 165 號(hào)決議批準(zhǔn)作為煤礦設(shè)計(jì)的依據(jù)，精查階段，古書(shū)院井田內(nèi)共施工鉆孔 53 個(gè)，總進(jìn)尺 米。 1987 年，由原晉城礦務(wù)局組成較強(qiáng)的技術(shù)力量，將古書(shū)院建礦以來(lái)大量的地質(zhì)資料，進(jìn)行了一次較全面系統(tǒng)的分析整理，共收集 16000 多個(gè)數(shù)據(jù)，重編 26 鐘圖，匯編七大類表格，繪制 195 個(gè)鉆孔柱狀圖。 本次修改地質(zhì)報(bào)告，共利用井田內(nèi)鉆孔 168 個(gè)。所有這些鉆孔，經(jīng)多年的開(kāi)采實(shí)踐證實(shí)，其準(zhǔn)確率達(dá)到 98％以上，可為生產(chǎn)報(bào)告利用。 9 號(hào)煤層最小可采厚度為 米，最大可采厚度為 米，平均 米。丹河是沁河的最大支流，發(fā)源于高平縣越莊北丹株嶺，流經(jīng)高平、晉城，在河南省沁陽(yáng)縣北金村匯入沁河。沿途出露有小會(huì)泉、白洋泉、郭壁泉、三姑泉等地下水露頭。根據(jù)地下水動(dòng)態(tài)分析得知，本區(qū)水文地質(zhì)單元中高平為 補(bǔ)給區(qū)，晉城為經(jīng)流區(qū)，郭壁為排泄區(qū)。藏在卵石層、砂礫層、砂土、亞砂土等新生界松散沉積物中，滲透性強(qiáng)，村民用水多取自此層。煤層下部水質(zhì)有時(shí)為硫酸、重碳酸型鈣鎂水，礦化度略有升高，此含水層富水程度不一，盆地及河谷附近富水性強(qiáng)。從鉆孔水位及泉水標(biāo)高看，本區(qū)地下水位有由南向北增高之規(guī)律。在補(bǔ)給區(qū)接受大氣降水后，對(duì)該區(qū)以側(cè)向補(bǔ)給為主，水量充沛，沿巖溶層向南逕流，最終于郭壁泉及三姑泉一帶排泄。鋁土巖可燒制陶瓷及耐火材料，鐵礦石是地方小高爐及冶煉廠的主要原料。另外，煤層中還伴生有稀散元素鍺、鎵等，但其品位不高。一般厚 米。 表 1－ 3 可采煤層特征表 煤層號(hào) 煤層厚度（ m） 最?。畲? 一般 夾石層數(shù) 最少－最多 一般 層間距（ m） 最?。畲? 一般 穩(wěn)定程度 及可采情況 3 — 0－ 2 1 穩(wěn)定可采 9 － 0－ 5 1— 2 穩(wěn)定可采 15 － 0－ 5 1－ 2 較穩(wěn)定可采 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁(yè) （ 1）、 3 號(hào)煤層：位于山西組下部。其偽頂為黑色泥巖或炭質(zhì)泥巖，直接頂板多為灰黑色的砂質(zhì)泥巖或粉砂巖，老頂多為灰色厚層狀砂巖，底板一般為灰黑色粉砂巖或炭質(zhì)泥巖。煤層頂板為 K2 灰?guī)r，厚 米左右，底板為石灰?guī)r，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，全區(qū)穩(wěn)定可采。全區(qū)大部可采，屬較穩(wěn)定煤層。結(jié)構(gòu)疏松，易碎，強(qiáng)度低，不易支護(hù)，隨采掘脫落。 3 號(hào)煤層直接底板為泥 巖，厚度約 ，其下為砂質(zhì)泥巖，厚約 米左右，開(kāi)采中受壓后，有時(shí)發(fā)生底鼓現(xiàn)象。 9 號(hào)煤層直接底板為 K1石灰?guī)r，約 ,其下為黑灰色砂質(zhì)泥巖（含高嶺土），平均厚度 m，強(qiáng)度低，穩(wěn)定性差，單向抗壓強(qiáng)度 －，平均 ；單向抗拉強(qiáng)度 － Mpa，平均 Mpa，抗剪強(qiáng)度 － ,平均 Mpa，膨脹率為 － ％，平均％，這種巖性遇水易膨脹和泥化，從而降低了底板的穩(wěn)定性，屬軟弱－堅(jiān)硬型。據(jù)相鄰礦井（王臺(tái)鋪礦）測(cè)試，鋁土泥巖單向抗壓強(qiáng)度為 ；單向抗拉強(qiáng)度為 Mpa，抗剪強(qiáng)度為 Mpa，膨脹率為 ％。宏觀煤巖類型為半光亮型。硫分以 3 號(hào)煤最低，屬特低硫煤， 9 號(hào)煤以中硫煤為主。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，三層煤的灰分變化標(biāo)準(zhǔn)差均小于 1，硫分變化標(biāo)準(zhǔn)差 3 號(hào)煤小于 ， 15 號(hào)煤則大于 。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁(yè) （ 4）煤的有害成分含量及煤的可選性 1）有害成分 3 號(hào)煤磷含量為 ％， 15 號(hào)煤層小于 ％， 3 號(hào)煤屬低磷煤，9 號(hào)、 15 號(hào)為特低磷煤；原 煤硫分含量 3 號(hào)煤小于 ％， 9 號(hào)煤為 ％，15 號(hào)煤為 ％，經(jīng) 比重液洗選后， 3 號(hào)煤硫分略有上升， 9 號(hào)、 15 號(hào)煤則明顯下降。 15號(hào)煤在＋ 50mm 篩上物 產(chǎn)率為 ％，灰分產(chǎn)率在＋ 80－＋ 25mm 粒級(jí)增高， +25mm以下級(jí)呈鋸齒狀變化。 表 1－ 6 浮沉評(píng)定表 層名 指定精煤灰分％ 分選密度 177。風(fēng)氧化帶的深度和寬度，取決于地形、蓋層的厚度 、巖性，地下潛水位及構(gòu)造等因素。風(fēng)化煤可作為粘土礦開(kāi)采，根據(jù)其質(zhì)量用于陶瓷制造業(yè)，耐火材料及建筑用料。在一些特殊構(gòu)造點(diǎn)，也曾發(fā)生過(guò)瓦斯涌出，最大一次是 1986 年 6 月 27 日在 13208 巷探放瓦斯，持續(xù)到 7 月 27 日止，一個(gè)月時(shí)間內(nèi)共放出瓦斯 43632 m179。見(jiàn)表 1－ 7。 下部邊界： 3 號(hào)煤層以下有 15 號(hào)煤層為較穩(wěn)定可采煤層，其中 15號(hào)煤為中厚煤層定為后備儲(chǔ)量，由于 3 號(hào)煤已被小煤礦開(kāi)采完，所以決定 9號(hào)煤為本設(shè)計(jì)的主采煤層。東部平均為 8176。