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正文內(nèi)容

煤礦安全工程畢業(yè)設(shè)計論(編輯修改稿)

2025-07-10 06:23 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 的頂面,或L 7 灰?guī)r的底面,厚度為 53~ 86 米,平均 米,由深色生物碎屑灰?guī)r、燧石灰?guī)r、泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖和煤組成,間夾菱鎂質(zhì)泥巖薄層,庚組煤位于本組下部灰?guī)r的上部。 二疊系山西組上界為下石盒子組砂鍋窯砂巖底面,下界為太原組頂部灰?guī)r頂面,厚 87~ 114 米,平均為 米,由淺灰綠、深灰色中~細粒砂巖、泥巖和煤組成。含煤 2~ 5 層,為己組煤。二疊系下石盒子組上界為田家溝砂巖的底面,下界至砂鍋窯砂巖的底面,厚度 284~ 311 米, 平均 米,由灰黃色、深灰色中~細粒砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖所組成。依據(jù)巖性和含煤性,自下而上分為戊組煤、丁組煤和丙組煤。 二疊系上石盒子組上界至平頂山砂巖底面,下界至田家溝砂巖頂面,厚 294~331 米,平均 米。主要由灰白色、灰黃色泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、中~細粒砂巖及劣質(zhì)煤層組成。自下而上分為乙組煤和甲組煤。 二疊系石千峰組在井田內(nèi)出露不全,厚度 0~ 255 米,平均 米。主要由平頂山砂巖等組成。 第四系厚 0~ 33 米,平均為 米。主要為黃土沙礫滾石(平頂山砂巖和石千峰組砂巖)之山坡 殘積物分布于低洼處,厚度不大,表土平均 2 米厚。受區(qū)域構(gòu)造的控制,特別是李口向斜及鍋底山正斷層的影響井田構(gòu)造總體上為一北北東向緩傾斜的單斜構(gòu)造,地層走向 100176。,傾向 10176。,傾角 6176?!?18176。 褶曲 :井田內(nèi)褶皺主要為晉溝向斜,該向斜在井田內(nèi)的南東部較為明顯,向北西方向在 3918 孔北約 150 米處消失,延伸長度 2021 米左右,它對井田內(nèi)各煤層的產(chǎn)狀,巷道布置均有一定影響,但由于甚為開闊,故伴生構(gòu)造少見,對煤層厚度影響也不明顯,僅局部對生產(chǎn)影響較大。井田內(nèi)背斜不發(fā)育,揭露較少,控制程度較差。 斷層:斷層走 向 N25176?!?50176。W,傾向南西,傾角 60176。~ 70176。,落差 110~ 200 米,位置在四礦西南,三礦西北部,在一、四、六擴勘區(qū)內(nèi)有六個鉆孔控制,地表有零星露頭控制。 ① 煤層 井田內(nèi)含煤地層為石炭系太原組、二疊系山西組,下石盒子組和上石盒子組。含煤地層厚 5561090m,平均為 796m,含煤 21~ 56 層,主要含煤地層為二疊統(tǒng)山西組的己組煤。目前 已三采區(qū) 可采煤層為 己 15, 己 16煤層。 己 15煤層:位于山西組下部,上距砂鍋窯砂巖 39~ 81m,平均 60m。時有炭質(zhì)泥巖偽頂,直接頂為泥巖或砂質(zhì)泥巖,厚 5~ 10m,老頂為 中粒砂巖,厚 10~20m;偽頂為炭質(zhì)泥巖,底板即 己 16 煤層之頂板。 己 15 煤層厚 ~ ,平均 3m。煤呈塊狀、鱗片狀、粒狀,煤層結(jié)構(gòu)簡單,區(qū)內(nèi)未見夾矸。在井田范圍內(nèi),從東向西煤層厚度變簿,穩(wěn)定煤層。 己 16煤層:位于山西組下部,上距砂鍋窯砂巖 46~ 99m,平均 70m,距 己 15煤層 20m,有厚約 ~ 的炭質(zhì)泥巖偽頂,直接頂板為厚約 10m 的泥巖和細砂巖互層,老頂為 5~ 8m的細~中粒砂巖;底板為厚 ~ 10m 的泥巖或砂質(zhì)泥巖,致密堅硬。 己 16煤層厚 — 平均 10m。煤多呈塊狀 、粒狀、間或有鱗片狀,易碎為粉末。矸,多數(shù)為一層,屬結(jié)構(gòu)簡單型煤層。 井田內(nèi)大部地段己 16 煤層為合層,僅局部地段,如 4 44 線之間, 43- 2孔以南,向西到 23071 切眼 400m 處,進入回風(fēng)巷 4410 孔附近,分叉為二層,夾矸厚度 ~ ,平均 。據(jù)鉆孔及井下揭露資料可知, 己 16煤層厚度一般較穩(wěn)定 , 屬全區(qū)較穩(wěn)定可采煤層。 ② 煤質(zhì) 己 15煤層:黑色,玻璃光澤,條帶狀結(jié)構(gòu),局部為線理狀、透鏡狀或鱗片狀結(jié)構(gòu)。層狀構(gòu)造。硬度 1~ 2。 己 16煤層:黑色,玻璃光澤,多具條帶狀結(jié)構(gòu),層狀構(gòu)造,結(jié)構(gòu)疏松 ,易成粉末。平坦狀或參差狀斷口,硬度 1~ 2。平均容重 t/m179。,據(jù)篩分試驗結(jié)果,粉煤多達 75%以上。原煤靜止角為 ,摩擦角為 ,散煤容重為 179。 表 21 煤的工業(yè)分析 礦井開拓 井田境界及儲量 ( 1) 井田范圍 :平煤四礦井田 東部與三礦相接,西部與十一礦毗鄰 、 南部止于各煤層露頭風(fēng)氧化帶 、 北部以 800m 底板等高線 為界 , 東西走向?qū)捈s ,南北傾向長約 ,面積 ㎡ 。 ( 2) 目前本 礦井的工業(yè)儲量 ,礦井設(shè)計儲量為 ,礦井設(shè)計可采儲量為 。 煤層 名稱 水分M(%) 灰分A(%) 揮發(fā)分V(%) 含油量P(%) 含硫S(%) 膠質(zhì)層厚Y(m) 發(fā)熱量( MJ/kg) 己 15 己 16 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 ( 1)礦井生產(chǎn)能力:經(jīng)多次技術(shù)改造,礦井生產(chǎn)能力達到 。 ( 2)目前礦井尚有的服務(wù)年限: aKA ZT ????? ( 21) 式中: T——礦井 尚有 服務(wù)年限, a Z——礦井可采儲量, A——礦井設(shè)計生產(chǎn)能力, K——儲量備用系數(shù) K= 井田開拓 由于煤層埋藏比較深,井田范圍里沒有煤層露頭,采用斜井開拓井筒過長,以至初期建井時間過長,斜井不能打在煤層底下,況且要給它留較多煤柱,所以選擇用立井開拓。立井開拓適應(yīng)性較強,一般不受煤層傾角、厚度、瓦斯、水文等地質(zhì)條件的影響。 立井開拓井筒短,提升能力大,對輔助提升特別有利。對于煤層賦存較深、表土層厚、水文情況比較復(fù)雜、井筒需要特殊法施工或多水平開采急斜煤層的礦井,一般都應(yīng)該采用立井開拓。 平煤四礦 礦井開拓方式為立井開拓,工業(yè)廣場布置有三個立井。 全礦井現(xiàn)有三個生產(chǎn)水平,四個生產(chǎn)采區(qū)和己組三水平開拓工程,即一水平丁九、戊九采區(qū);二水平已三采區(qū)和庚一采區(qū);己組三水平為開拓工程。其中一水平深部回采標高為 510m,二水平深部回采標高 600m,三水平深部開采標高為 800m。 采煤方法 為了選擇合理的采煤方法,必須詳細研究煤 層的賦存條件和地質(zhì)特征,并考慮實習(xí)礦井實際使用經(jīng)驗。平煤四礦煤層賦存比較穩(wěn)定,可采煤層主要為 己 16煤層,平均傾角 8176。12176。煤層平均厚度為 。煤塵無爆炸性,煤層有自燃發(fā)火傾向;發(fā)火期 46 個月,為高瓦斯 突出 礦,相對瓦斯涌出量為 立方米每噸,煤硬度不大,煤層直接頂為大占砂巖,巖厚度變化在 815m 之間,中等穩(wěn)定,不易容易冒落。底板為波浪帶砂巖。地質(zhì)構(gòu)造簡單,結(jié)合設(shè)計礦井礦井實際情況以及現(xiàn)有的生產(chǎn)技術(shù)條件,設(shè)計采用綜合機械化一次采全高回采工藝,傾斜長壁采煤法,用全部跨落法處理采空區(qū)。 井下運輸 根據(jù)礦井井下開拓系統(tǒng)和采區(qū)回采工作面的布置,確定煤炭矸石材料設(shè)備和人員在內(nèi)的運輸系統(tǒng)如下: (1) 煤炭運輸系統(tǒng) 綜采工作面的煤炭 ——區(qū)段運輸平巷 ——運輸上山 ——采區(qū)煤倉 ———運輸大巷 ——井底中央煤倉經(jīng)主井提升至地面 (2) 設(shè)備材料和人員的運輸系統(tǒng) 副井罐籠中的設(shè)備(材料、人員) ——井底車場 ——運輸大巷 ——采區(qū)軌道上山 ——區(qū)段運輸平巷 ———綜采工作面。 (3) 矸石運輸系統(tǒng) 掘進工作面出的矸石 ——區(qū)段回風(fēng)平巷 ——軌道上山 ——運輸大巷 ——井底車場 ——由副井提至地面。 礦井通風(fēng) 本礦井為 生產(chǎn)礦井,根據(jù)生產(chǎn)中的情況可確定本礦井為 突出 礦井。下面是 為 2021 年以來 絕對瓦斯涌出量、相對瓦斯涌出量情況,如 表 22 所示。 表 22 四礦 2021年以來礦井礦井瓦斯涌出量 年度 絕對量 (m179。/min) 相對量 ( m179。/t) 瓦斯等級 2021 年 突出 2021 年 突出 2021 年 突出 2021 年 7. 8 突出 2021 年 突出 2021 年 突出 2021 年 突出 2021 年 44 突出 2021 年 突出 四礦通風(fēng)方式為中央混合式 , 通風(fēng)方法為抽出式 , 每個采區(qū)均有獨立的通風(fēng)系統(tǒng)。全礦共有 6 個進風(fēng)井 , 即一、二水平主井、副井、三水平進風(fēng)井、主斜井和東風(fēng)井;回風(fēng)井三個,即一水平風(fēng)井、二水平風(fēng)井和三水平回風(fēng)井。目前一水平回風(fēng)井擔(dān)負戊九采區(qū)的回風(fēng),采區(qū)為 “兩進一回 ”通風(fēng)方式;二水平回風(fēng)井擔(dān)負己三采區(qū)、庚一采區(qū)的通風(fēng)任務(wù),兩個采區(qū)為并聯(lián)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)分區(qū)通風(fēng),其中己三采區(qū)為 “兩 進 一 回 ”通風(fēng)方式,庚一采區(qū)為 “兩進一回 ”通風(fēng)方式;三水平回風(fēng)井擔(dān)負三水平開拓工程和丁九采區(qū)的通風(fēng),兩個采區(qū)為并聯(lián)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)分區(qū)通風(fēng),其中三水平開拓工程為 “兩進兩回 ”通風(fēng)方式,丁九采區(qū)為 “二進一回 ”通風(fēng)方式。 四礦各采區(qū)采、掘工作面均有獨立的通風(fēng)系統(tǒng),機電硐室均采用獨立通風(fēng)方式。目前礦井總進風(fēng)量 22732m179。/min, 其中 丁九采區(qū)進風(fēng)量 2291m179。/min, 己三采區(qū)進風(fēng)量 6788m179。/min, 戊九采區(qū)進風(fēng)量 5017m179。/min, 庚一采區(qū)進風(fēng)量 2499m179。/min,東翼結(jié)束采區(qū)進風(fēng)量 742m179。/min, 其它進 采區(qū) 風(fēng)量 354m179。/min。 總回風(fēng)量 23801 m179。/min,總需風(fēng)量 18720m179。/min, 四礦一水平風(fēng)井系統(tǒng)安裝 2 臺型號為 主要通風(fēng)機 , 配套電機型號為 YR10006/1180,額定功率 1000KW,現(xiàn)運行 2#風(fēng)機,風(fēng)葉角度 10176。,風(fēng)量為 5832m179。/min,負壓為 3800Pa;二水平風(fēng)井系統(tǒng)安裝 2 臺 FBD606 對旋式風(fēng)機,配套電機型號 YBF630 ㎡ 8710,額定功率 2710KW,現(xiàn)運行 1#風(fēng)機,風(fēng)葉角度 3176。,風(fēng)量為 10878m179。/min,負壓為 3950Pa;三水平風(fēng)井系統(tǒng)安裝兩臺 FBDZ10№38 型對旋式通風(fēng)機,配套電機為 YBF800M110 型,額定功率 21120KW,風(fēng)葉角度 25176。(單級),風(fēng)量為 7857m179。/min, 負壓 1680 Pa。 煤層瓦斯賦存情況 己 16煤層在己 1523070 機巷片盤 米實測瓦斯壓力為 , 己 16煤層瓦斯含量為 179。/t;在己三采區(qū)免揭煤巷東幫下幫 546 米實測 己 15 煤層瓦斯壓力為 , 煤層 瓦斯含量為 179。/t。 本章小結(jié) ( 1) 平煤四礦 總面積約 ㎡ ,井田地質(zhì)儲量為 , 設(shè)計服務(wù)年限為 建井之初生產(chǎn)能力為 ,經(jīng)過不斷的技術(shù)改造, 2021 年 以來 設(shè)計生產(chǎn)能力 達到 , 開拓方式為 立井 開拓 。 四礦通風(fēng)方式為中央混合式 ,通風(fēng)方法為抽出式 , 每個采區(qū)均有獨立的通風(fēng)系統(tǒng)。 ( 2) 介紹平煤四礦開采開拓情況, 主要含煤地層為二疊統(tǒng)山西組的己組煤。 ( 3)己三采區(qū)的 己 15和 己 16煤層為目前的主要開采煤層,主要針對這兩個煤層進行瓦斯 抽采 技術(shù)研究。 ( 4)介紹了礦井瓦斯涌出情況以及通風(fēng)系統(tǒng)和井下運輸系統(tǒng)。 ( 5)介紹了 己 15煤層和 己 16煤層的瓦斯賦存情況。 3 煤層瓦斯涌出量預(yù)測 煤層瓦斯的基本參數(shù) 煤 層瓦斯基本參數(shù)是工作面瓦斯涌出量預(yù)測、 抽采 瓦斯可行性評價、突出危險性鑒定、瓦斯綜合治理措施的制定及瓦斯 抽采 系統(tǒng)設(shè)計的依據(jù),它受煤質(zhì)、埋藏深度、地質(zhì)構(gòu)造和覆蓋層厚度以及透氣性等諸多因素的影響。 瓦斯含量 瓦斯含量是指在自然狀況下,單位體積或者單位質(zhì)量的煤層或者巖層所含有的瓦斯量,單位一般為 m179。/t 或者 m179。/m179。 平煤四礦 煤層瓦斯 含量 為: 己 15煤層 原始瓦斯含量為 m179。/t, 且隨煤層埋深的增加而增大,煤的平均殘存瓦斯含量為 m179。/ t。 己 16煤層 瓦斯含量為 m179。/t, 煤的平均殘存瓦斯含量為 m179。/ t. 瓦斯壓力 瓦斯壓力是指瓦斯在煤層中變現(xiàn)出來的氣體壓力,它是通過煤層中游離瓦斯的自由熱運動對孔隙和裂隙的空間壁產(chǎn)生作用力而體現(xiàn)出來的。 己 15煤層 瓦斯壓力為 , 己 16煤層 瓦斯壓力為 。 煤層透氣性系數(shù) 煤層透氣性系數(shù)是煤層中瓦斯流動的難易程度的標志,也是分析瓦斯 抽采 可行性的一個重要指標。根據(jù)實際測得, 己 15煤層 的透氣性系數(shù)為 ㎡ /( MPa2d ) 。 百米鉆孔 瓦斯流量及其衰減系數(shù) 瓦斯從煤層中涌出的速度(流量)隨時間的延長而衰減。百米鉆孔瓦斯流量及其衰減系數(shù)就是反應(yīng)在不受采動影響的條件下,煤層內(nèi)瓦斯流量隨時間延長而呈衰減的特性,它也是衡量煤層進行瓦斯預(yù) 抽采 難易程度的一個重要標志。 根據(jù)實際測量, 3煤層的百米鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)為 。 瓦斯涌出初速度 經(jīng)測定本煤層煤壁瓦斯涌出初速度 v0為 。 煤層瓦斯的生成和賦存 瓦斯的生成 廣義的礦井瓦斯是指從煤、巖中涌向礦井巷道的自然瓦斯,在采掘過程中所形成的 瓦斯,井下空氣與有用礦物、圍巖、支架和其他材料之間的化學(xué)或生物化學(xué)反應(yīng)所形成瓦斯的總稱。 煤礦井下的瓦斯主要來自煤層和煤系地層,它是成煤的煤化作用過程中伴生的。煤的原始母質(zhì)沉積以后,一般經(jīng)歷 2 個成氣時期: ( 1)從植物遺體到泥炭的生物化學(xué)時期; ( 2)在地層的高溫高壓作用下從褐煤到無煙煤的煤化變質(zhì)作用成氣時期。 瓦斯的生成是和煤的形成同時進行并貫穿于整個成煤過程中。除了煤變質(zhì)生成的瓦斯外,還有其他來源的自然瓦斯,如: ( 1)生物化學(xué)來源的瓦斯。
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