【文章內容簡介】 動地質構造影響，煤質松軟破碎，采掘生產中易產生大量煤塵。據國家安全生產洛陽礦山機械檢測檢驗中心于 2021 年 3 月 2日所做的煤塵爆炸性鑒定，火焰長度 20mm，抑制煤塵爆炸巖粉摻入量為 65%，鑒定結論為有煤塵爆炸性。 井田水文地質 本區(qū)各含水層組之間賦存有良好的相對隔水層，從下而上依次有寒武系饅頭組及毛莊組頁巖和砂質泥巖、石炭系太原組底部鋁土泥巖及中部砂泥巖、二疊系層數眾多的泥巖和砂質泥巖、第四系的粘土和亞粘土。正常地質條件下這些相對隔水層可以隔斷各個含水層組的水力聯系。 本區(qū)主要開采煤層為山西組二 1煤，煤層底部沉積有薄層及厚層碳酸鹽類巖石，其中個別地段賦存水頭較高、水量較大的巖溶裂隙承壓水，從而對煤層開采局部具有潛在的威脅。由于斷裂構造的影響，造成含水巖層和相對隔水層的對接，禹州礦區(qū)西部可以明顯地劃分成五個構造控水區(qū)段，各有獨 立的補給，徑流和排泄途徑，構成了不同的水文地質單元，見圖 122。 圖 122 區(qū)域水文地質略圖 Figure 122regional hydrogeological map 河南理工大學本科畢業(yè)設計 8 礦井開拓、開采概況 棗園 煤礦 的井田境界按 2021 年采礦許可證（ 4100002021081120212557），礦井井田境界二 1煤層以 1～ 12 個坐標點連線為界；四 2煤層以 1～ 6 個坐標點連線為界；六 2煤層以 1～ 4 個坐標點連線為界；七 4煤層以 1～ 6 個坐標點連線為界。其各坐標點列表如下。 表 211 井田 境界拐點坐標表 Table 211Ida boundary inflection point coordinate table 煤層編號 坐標點 緯距 (X) 經距 (Y) 坐標點 緯距 (X) 經距 (Y) 二 1 1 3783255 38426713 7 3784520 38428640 2 3784070 38427610 8 3784580 38428720 3 3784010 38427663 9 3784270 38429050 4 3784233 38427882 10 3784770 38429480 5 3784500 38427552 11 3783890 38430350 6 3784843 38428163 12 3781788 38428093 四 2 1 3782275 38427635 4 3785060 38429160 2 3783565 38428665 5 3783830 38430450 3 3784210 38428080 6 3781688 38428187 六 2 1 3782757 38427181 3 3783730 38430540 2 3784870 38429350 4 3781570 38428297 七 4 1 3781973 38427918 4 3783425 38428750 2 3782230 38428275 5 3782470 38429620 3 3782500 38428050 6 3781427 38428433 該井田二 1 煤層走向長 ～ ，傾斜寬 ～ ，面積約。傾角：云蓋山斷層以淺 16～ 19176。 ，云蓋山斷層以深 20～ 25176。 ，標高 +200～ 560m。 井田內二 1煤層資源儲量計算面積 ，獲得查明資源儲量（ 111b） +（ 122b） +（ 333）類 2420 萬 t，其中動用 313 萬 t；保有資源儲量（ 111b） +（ 122b） +（ 333）類 2107 萬 t。 礦井設計可采儲量 =（設計資源儲量 工業(yè)場地和主要 井巷保護煤柱） 179。 采區(qū)回采率 井筒及工業(yè)場地煤柱 原主立井和副立井在本次設計投產時已報廢，故不再留設工業(yè)場地煤柱。 本礦井兩條斜井經過處根據儲量核查報告為無煤地帶，故不再計算保護煤柱，主、副暗斜井及回風暗斜井、膠帶輸送機暗斜井均沿煤 層布置，其保護煤柱計算根據《建筑河南理工大學本科畢業(yè)設計 9 物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規(guī)程》第 83 條第一款方法計算： S=2S1+2a 式中 S—— 斜井保護煤柱寬度， m S1—— 斜井保護煤柱的水平寬度， m；可按下式計算： S1= f MH )( ? a—— 受護斜井或巷道寬度的一半， m； H—— 斜井或巷道的最大垂深，暗斜井最大垂深取 400m； M—— 煤厚，取 ； f—— 煤的強度系數， f= Rc10 = Rc—— 煤的單向抗壓強度，二煤組底 板取平均值為 。 經計算， 暗 斜井保護煤柱的水平寬度 S1為 ，該值即為暗斜井一側的煤柱寬度。 經計算，二 1煤層共留設 井筒 保護煤柱 萬 t。四 六 七 4這三組煤層的可采邊界范圍內無工業(yè)場地煤柱和主要大巷煤柱。 礦井各個煤層的采區(qū)回采率 二 1煤平均厚 ，采區(qū)回收率按 75%計算。 四 2煤平均厚 ，采區(qū)回收率按 85%計算。 六 2煤平均厚 ，采區(qū)回收率按 80%計算。 七 4煤平均厚 ，采區(qū)回收率按 85%計算。 礦井設計可采儲量 礦井設計可采儲量為礦井設計 資源量減去工業(yè)場地和主要井巷煤柱的煤量后乘以采區(qū)回采率所得儲量。 根據上述計算結果，本礦井共獲得設計可采儲量 萬 t。 生產能力： 礦井原設計為 ，根據國能煤炭 [2021]241 號文，國家能源局關于下達 2021年煤炭產業(yè)升級改造項目的通知，本礦井生產能力由 Mt/a升級至 Mt/a。故本礦設計生產能力為 Mt/a。 礦井的服務年限： 本井田目前保有地質資源 /儲量為 2331 萬 t，設計可采儲量為 萬 t，礦井設計生產能力 Mt/a。 礦井服務年限按下 式計算： KAZT .? 式中： T— 礦井服務年限， a； Z— 礦井設計可采儲量， 萬 t； A— 礦井設計生產能力， ； 河南理工大學本科畢業(yè)設計 10 K— 儲量備用系數。設計取 K=； 根據上式計算，本礦井服務年限為 。 礦井通風系統(tǒng)概況 礦井通風方式： 通風方式為中央分列式，即主 斜井 、副斜井和行人斜井進風，以副斜井進風為主。新風井（專用回風井）回風 。 表 521 各用風地點風量分配 Table 521the wind place air distribution 序號 用風地點 風量（ m3/s） 個數 小計（ m3/s） 備注 1 綜采工作面 25 1 25 2 瓦斯抽放工作面 15 1 15 3 煤巷掘進面 8 2 16 4 巖巷掘進面 8 3 24 （含后期一個底抽巷掘進工作面） 5 采區(qū)變電所 3 2 6 6 采區(qū)絞車房 3 2 6 7 避難硐室 4 1 4 8 爆炸材料庫 3 1 3 9 其他 5 小計 104 計算總風量 考慮 設計取值 130 經驗算，各用風地點的風量和風速均滿足《煤礦安全規(guī)程》要求，能保證井下各處瓦斯?jié)舛取⒂泻怏w濃度不超過《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定。需要 說明 的是：設計風量分配數據僅為理論數值，生產中還應根據井下的情況變化和瓦斯涌出量數值，相應調整風量分配。 瓦斯抽采濃度 ： 根據對本礦瓦斯涌出量的預測，礦井瓦斯涌出量為 ，抽采率為 35%，瓦斯抽采純量為 ，其中： 回采工作面抽采量 (高負壓 ) 掘進工作面抽采量 (高負壓 ) 采空區(qū)抽采量 (低負壓 ) 高負壓抽采系統(tǒng)取 20%，低負壓抽采系統(tǒng)取 5%。 河南理工大學本科畢業(yè)設計 11 第二章 礦井瓦斯賦存情況 煤層瓦斯基本參數 煤層瓦斯含量 地勘解吸法是煤田地質勘探和煤層瓦斯地面開發(fā)時最常用的煤層瓦斯含量測定方法。測定步驟如下： (1)采樣：用普通巖芯管采取煤芯 (煤樣 )，當煤芯 (煤樣 )提升至地表之后選取 300～400g 立即裝入密封罐中，在采樣過程中，注意記錄開始提芯、煤芯提至地表和裝罐前在空氣中暴露的時間。 (2)瓦斯解吸速率測定：采用瓦斯解吸儀現場解吸瓦斯，并記錄瓦斯解吸量和時間的關系。 (3)損失瓦 斯含量計算： 通過大量地勘鉆孔采樣試驗測定，煤樣在最初暴露的一段時間內，累計解吸瓦斯量與煤樣解吸時間的平根成正比，即： ttKV ?? 0 (1) 式中： V —— 煤層自開始暴漏起至 tt?0 時總的瓦斯解吸量， mL； 0t —— 煤樣在解吸測定前暴漏時間， min， 210 t21 tt ?? ； 1t —— 提鉆時間， min； 2t —— 解吸測定前在地面暴漏時間， min； t —— 煤樣瓦斯解吸測定時間， min； K —— 瓦斯解吸速率， ； 由上式可知，在解吸量測定前，煤樣在暴漏時間為 0t 時的瓦斯解吸量為： 01 tKV ? ； 由此，可知在時間 t時解吸量為： VttKVVV ????? 012 ； 將不同解吸時間下測得數據按下式換算成標準狀態(tài)下的體積 Voi： )273( )( 500 w iswi t VphpV ?? ??? (2) 式中 V0i－－換算成標準狀態(tài)下的解吸瓦斯體積， ml； Vi―― 不同時間解吸瓦斯測定值， ml； Po―― 大氣壓力， Pa； hw―― 量管內水柱高度， mm； Ps――h w下飽和水蒸汽壓力， Pa； tw―― 量管內水溫， ℃ 。 不同時間 t 下測得的 Voi值所對應的解吸時間 為 t0+t；將測點 [ tt0? ， Voi]繪在 圖河南理工大學本科畢業(yè)設計 12 1中 ，將直線延長與縱坐標軸相交，截距即為瓦斯損失量 。 (4)殘存瓦斯量： 將解吸測定后的煤樣送實驗室測定煤樣中的殘存瓦斯量、水分、灰分和煤樣重量。 (5)求算煤樣的瓦斯含量： X=(V0+V1+V2)/G0 (3) 式中 Vo換算成標準狀態(tài)下的煤樣在井下測得的瓦斯解吸總量， ml； V1 換算成標準狀態(tài)下的煤樣取樣過程損失 瓦斯量， ml； V2 換算成標準狀態(tài)下的煤樣殘存瓦斯量， ml； G0 煤樣可燃質重量， g； X 煤樣瓦斯含量， ml/。 表 31 禹州棗園煤業(yè)有限公司二 1煤層瓦斯含量 Table 31Yuzhou coal limited pany two1 coal seam gas content 測試地點 23032風巷 22052風巷 22052機巷 150巖巷 測試標高 50m 150m 含量（ m3/t） 煤層透氣性系數 煤層透氣性系數是煤層瓦斯流動難易程度的標志，是煤層對于瓦斯流動的阻力，通常用透氣性系數表示。透氣性系數越大，瓦斯在煤層中流動越容易，透氣性系數 ? 在我國普遍用地單位 m2/MPa2178。d 。其物理意義是 1m 長的煤體，當壓力平方差是 1MPa2時，通過 1m2的煤層斷面，每日流過的瓦斯立方米數。 1m2/MPa2178。d 相當于 毫達西。 煤層透氣性系數測定以中國礦大法周世寧院士提出的徑向不穩(wěn)定流動法較為簡便，應用也最多。 二 1煤層 瓦斯基礎參數如下： 煤層透氣性系數 λ ＝ ~178。d 鉆孔瓦斯流量和流量衰減系數 鉆孔自然初始瓦斯涌出強度 0q 和鉆孔自然瓦斯流量衰減系數α是表征鉆孔自然瓦斯涌出特征的參數。 0q 和α值要通過測定不同時間的鉆孔自然瓦斯涌出量并按下式回歸分析求得的，具體測定方法為：選擇新鮮暴露煤壁，沿煤層打一個孔徑 50～ 89mm，長30～ 40m的鉆孔，封孔后定期測量鉆孔自然瓦斯流量 tq ，根據不同自排時間下的鉆孔自然瓦斯流量測定數組（ ti, iq ） ,按公式回歸 tt eqq ??? 0 分析求出 0q 和α。 河南理工大學本科畢業(yè)設計 13 表 32 禹州棗園煤業(yè)有限公司二 1煤層透氣性及鉆孔流量衰減系數 Table 32Yuzhou coal limited pany two1coal seam permeability and drilling flow attenuation coefficient 測試地點 150m水平巖巷 副暗石門 測試標高 150m 150m 透氣性系數 鉆孔流量衰減系數 可抽性評價 勉強可以抽放 礦井瓦斯儲量 勘探報告未提供全礦井瓦斯儲量，建議進行專門勘查。根據《煤礦瓦斯抽采規(guī)范》（ AQ10272021）的規(guī)定，礦井瓦斯儲量按下式計算： W= W1 +W2 +W3 式中： W— 礦井瓦斯儲量， Mm3； W1— 可采煤層的瓦斯儲量總和， Mm3， ?? ??ni ii XAW 1 111 式中： A1i— 礦井每一個可采煤層的煤炭儲量， Mt； n— 礦井可采煤層數； X1i— 礦井每