【導(dǎo)讀】本設(shè)計(jì)包括三個(gè)部分：一般部分、專(zhuān)題部分和翻譯部分。一般部分是古書(shū)院礦210萬(wàn)噸新井通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。全篇共分為五章：。風(fēng)和礦井安全技術(shù)措施。萬(wàn)噸，可采儲(chǔ)量是萬(wàn)噸，礦井的正常涌水量是118m3/h，量，因此本礦為低瓦斯礦井。古書(shū)院礦設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力為210萬(wàn)t/a，服務(wù)年限為70年。度為“四六”制。礦井的采煤方法主要為長(zhǎng)壁綜合機(jī)械化放頂煤開(kāi)采。開(kāi)拓方式為斜井單水平開(kāi)拓。工作面長(zhǎng)度為175m。運(yùn)輸大巷采用膠帶運(yùn)煤，大巷輔助運(yùn)輸采用采用無(wú)軌。膠輪車(chē)運(yùn)輸材料和矸石。礦井通風(fēng)方式為中央分列式通風(fēng)方式，礦井初期。采用中央分列式通風(fēng)，后期同樣采用中央分列式通風(fēng)。專(zhuān)題部分主要介紹的是礦井水害防治技術(shù)研究。

　　

【正文】 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。 （ 3）、 15 號(hào)煤層：位于太原組下部，煤厚 － 米，平均 米，厚度無(wú)明顯變化規(guī)律，夾石 1－ 2 層，最多達(dá) 5 層，夾石厚度一般在 米以下。其直接頂板為砂巖，厚度 米左右。底板以黑灰色炭質(zhì)泥巖、鋁土質(zhì)泥巖為主。全區(qū)大部可采，屬較穩(wěn)定煤層。 表 1－ 4 可采煤層穩(wěn)定程度定量統(tǒng)計(jì)表 煤層號(hào) 煤層厚（ m） 最?。畲? 平均 可采性 指數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)差 變 異系數(shù) 厚度分級(jí) 穩(wěn)定性 3 － 100 中厚 穩(wěn)定 9 － 100 厚 穩(wěn)定 15 － 97 中厚 較穩(wěn)定 （ 4）、煤層對(duì)比 本區(qū) 3 號(hào)煤層位于山西組，屬陸相沉積， 9 號(hào)、 15 號(hào)煤層位于太原組，屬海陸交互相含煤沉積，各煤層厚度、層位、層間距穩(wěn)定，煤質(zhì)、物性、頂?shù)装逄卣髅黠@，對(duì)比依據(jù)充分，因此，本礦區(qū)內(nèi)煤層對(duì)比十分可靠。 煤層 頂、底版 （ 1）、 3 號(hào)煤層：從鉆 孔和生產(chǎn)揭露資料看， 3 號(hào)煤層普遍沉積有偽頂、直接頂和老頂。偽頂巖性為黑色泥巖或炭質(zhì)泥巖，厚度 － 。結(jié)構(gòu)疏松，易碎，強(qiáng)度低，不易支護(hù)，隨采掘脫落。直接頂板多為黑色及灰色的砂質(zhì)泥巖或粉砂巖，層理發(fā)育，致密堅(jiān)硬，節(jié)理裂隙較發(fā)育，平均厚度。老頂巖性為灰白色中?；蚣?xì)粒砂巖，平均厚度 ，致密堅(jiān)硬，層理發(fā)育，節(jié)理裂隙較發(fā)育，呈半張開(kāi)狀，有方解石充填，老頂來(lái)壓后可自行塌落。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁(yè) 煤層上覆巖性，從偽頂、直接頂?shù)嚼享敒檐浫?—較硬 —堅(jiān)硬型，再向上是軟弱－堅(jiān)硬相間的平行復(fù)合結(jié)構(gòu)。 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。 （ 2）、 9 號(hào)煤層： 9 號(hào)煤層頂板巖性以 K2 石灰?guī)r為主，有時(shí)為砂質(zhì)泥巖， K2 石 灰?guī)r厚約 m左右，致密堅(jiān)硬，較穩(wěn)定，節(jié)理裂隙發(fā)育，有方解石充填。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，老頂為砂質(zhì)泥巖，厚約 ，節(jié)理裂隙發(fā)育，較硬。 煤層上覆巖性，從直接頂?shù)嚼享攲賵?jiān)硬－較堅(jiān)硬型，再向上是硬－較硬相間的平行復(fù) 合結(jié)構(gòu)。 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。 （ 3）、 15 號(hào)煤層 15 號(hào)煤層直接頂板為砂巖，厚 － ，平均 m 左右，深 灰色，致密堅(jiān)硬，頂部含似層狀燧石條帶，全區(qū)穩(wěn)定，據(jù)相鄰礦井（王臺(tái)鋪礦）測(cè)試，其單向抗壓強(qiáng)度平均 左右；單向抗拉強(qiáng)度平均為 4 Mpa 左右，抗剪強(qiáng)度平均為 ，屬堅(jiān)硬型頂板。老頂為砂質(zhì)泥巖，深灰色，厚約 。 直接底板為砂質(zhì)泥巖，平均厚度約 ，其下部為砂巖，平均厚度約為 ，再其下部為本溪組的鋁土泥巖，厚約 m，屬軟弱型。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 ％。這種巖層吸水性強(qiáng)，從而降低了底板的穩(wěn)定性。 煤的特征 （ 1）煤的物理性質(zhì) 3 號(hào)煤層為黑灰色，金屬光澤，貝殼狀斷口，致密堅(jiān)硬，均一～條帶狀結(jié)構(gòu)，由亮煤和鏡煤組成，宏觀煤巖類(lèi)型為光亮型。 9 號(hào)煤層為灰黑色，玻璃光澤，致密，性脆，由暗煤和亮煤組成，條帶狀結(jié)構(gòu)，階梯狀斷口，可見(jiàn)黃鐵礦結(jié)核或呈星散狀賦存于煤中。宏觀煤巖類(lèi)型為半光亮型。 15 號(hào)煤 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁(yè) 層為黑色，油脂光澤，以暗煤為主，夾鏡煤條帶，平坦?fàn)顢嗫?，條帶狀結(jié)構(gòu)，塊狀結(jié)構(gòu)，煤中富含黃鐵礦結(jié)核，宏觀煤巖類(lèi)型為半暗淡型。 （ 2）煤的化學(xué)性質(zhì) 各煤層原煤水分 一般在 1％－ ％之間，洗煤后， 3 號(hào)煤水分有所下降，15 號(hào)煤稍有增高。原煤灰分產(chǎn)率從上至下，呈遞增之趨勢(shì)， 3 號(hào)煤為低灰煤， 15 號(hào)煤為中灰煤。硫分以 3 號(hào)煤最低，屬特低硫煤， 9 號(hào)煤以中硫煤為主。在井田南部補(bǔ) 66 孔周?chē)幸桓涣驇?。?15 號(hào)煤層在本井田中南部大面積為高硫煤。垂向上，煤中的硫分自上而下增加。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 。 3 號(hào)煤層煤質(zhì)變化小， 15 號(hào)煤層煤層煤質(zhì)變化大。煤中的元素組成以碳為主，約占 93％，其次為氫約占 3％，說(shuō)明煤 化程度較高。 表 1－ 5 可采煤層煤芯煤樣煤質(zhì)特征 煤層號(hào) 原 /精煤工業(yè)分析 原 /精煤 全硫 ％ 發(fā)熱量 (MJ/kg) 元素分析％ Mad Ad Vdaf Cdaf Hdaf Odaf Ndaf 3 － （ 31） － （ 31） － （ 31） － （ 12） － （ 9） － （ 3） － （ 3） － （ 3） － （ 3） － （ 7） － （ 7） － （ 7） － （ 4） 9 － （ 27） － （ 27） － （ 27） － （ 15） － （ 13） － （ 7） － （ 7） 6 － （ 6） － （ 6） － （ 6） － （ 6） 15 － （ 27） － （ 27） － （ 27） － （ 15） － （ 14） － （ 9） － （ 9） － （ 3） － （ 3） － （ 14） － （ 14） － （ 10） － （ 10） （ 3）容重 本次報(bào)告未對(duì) 3 煤和 9 煤進(jìn)行容重測(cè)試，根據(jù)以往容重資料， 3 煤容重仍定為 ， 15 煤為 。 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。煤中的有害成分主要為 15 號(hào)煤中的硫分。 2）可選性 ① 篩分： 3 號(hào)煤＋ 50mm 篩上物產(chǎn)率為 ％，成塊率不高，灰分在＋ 100－＋ 6mm級(jí)呈增加趨勢(shì)。 9 號(hào)煤＋ 50mm 篩上物產(chǎn)率 ％，灰分產(chǎn)率在＋ 80－＋ 25mm 粒級(jí)增高， +25－＋ 6mm 粒級(jí)灰分下降， 6－ 0mm 粒級(jí)灰分又呈上升趨勢(shì)，硫分含量在＋ 80－＋ 25mm粒級(jí)增加，隨后又下降。 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。硫分含量呈鋸齒狀變化。 ② 浮沉：按中國(guó)煤炭可選性評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（ MT56－ 81） ,采用 “分選比重 177。 含量法 ”評(píng)定 ,結(jié)果見(jiàn)表 16。 表 1－ 6 浮沉評(píng)定表 層名 指定精煤灰分％ 分選密度 177。 含量％ 可選性等級(jí) 3 極易選 9 極難選 極難選 極易選 15 中 等可選 極易選 （ 5）煤類(lèi)的確定及用途 依據(jù)中國(guó)煤炭分類(lèi)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（ GB575186）劃分，本井田主要可采煤層精煤揮發(fā)分大于 ％小于 ％， y 值為 0， G 值亦為 0，因而煤類(lèi)為無(wú)煙煤二號(hào)，其劃分依據(jù)是準(zhǔn)確可靠的。 3 號(hào)煤低灰、低硫， 9 號(hào)、 15 號(hào)煤經(jīng)洗選后將其灰分控制在 ％，硫分控制在 1％以下，是良好的動(dòng)力用煤、煉焦配煤以及化工用煤的原料。 （ 6）煤的風(fēng)氧化 本井田煤的風(fēng)氧化作用主要發(fā)生在 3 號(hào)煤層露頭處，西部、南部及東部均有。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。本井田風(fēng)氧化帶下限的確定，是本礦根據(jù)實(shí)際生產(chǎn) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁(yè) 劃定的。風(fēng)化煤完全失去煤的性質(zhì)、棕褐色、土狀光澤、微具塑性，手感松軟，遇水成泥狀，可燃性基本全無(wú)，灰分中 Al2O3 含量增高。氧化煤較正常煤水分、灰分顯著增加，發(fā)熱量明顯下降，外生裂隙十分發(fā)育。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。氧化煤的腐植酸若大于 20％，可作為提取腐植酸的原料、灰分小于 46％，低位干基發(fā)熱量在 12MJ/kg 以上的仍可作為動(dòng)力用煤。 瓦斯 該礦建井初期，各地質(zhì)報(bào)告按原保安規(guī) 程劃分為 Ⅰ 級(jí)瓦斯礦井，多年生產(chǎn) 3 號(hào)煤層測(cè)得：礦井沼氣涌出量一般小于 m179。/噸，按新 安全 規(guī)程劃分應(yīng)屬低瓦斯礦井。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。 近年來(lái)，隨著 3 號(hào)煤層的開(kāi)采，礦井瓦斯涌出量有增大的趨勢(shì)，但 據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第 140 條規(guī)定，古書(shū)院煤礦仍屬低瓦斯礦井。 經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的觀測(cè)分析，瓦斯的賦存有一定的規(guī)律，同一煤層蓋山厚度大的地方大于蓋山厚度小的地方，向斜部位高于背斜部位，深部煤層高 于淺部煤層，構(gòu)造發(fā)育帶高于構(gòu)造薄弱帶。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè) 煤塵及煤的自燃 煤塵經(jīng)撫順煤研所鑒定無(wú)爆炸性，無(wú)自燃現(xiàn)象。見(jiàn)表 1－ 7。 表 1－ 7 古礦煤塵自燃指標(biāo)表 年度 絕對(duì)量 m3/分 相對(duì)量 m3/噸 煤塵 煤塵最短發(fā)火期 備注 CH4 CO2 CH4 CO2 爆炸指數(shù)％ 有無(wú)爆炸性 1996 無(wú) 無(wú) 低瓦 斯 1997 無(wú) 無(wú) 低瓦 斯 1998 低瓦 斯 2021 無(wú) 無(wú) 低瓦 斯 2021 無(wú) 無(wú) 低瓦 斯 2021 無(wú) 無(wú) 低瓦 斯 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁(yè) 2 井田境界和儲(chǔ)量 井田境界 及可采儲(chǔ)量 井田 境界 ［ 1］ 井田范圍 該井田西受白馬寺斷層控制，北與鳳凰山、王臺(tái)鋪井田相接，西南為北巖井田，東部有太原－焦作鐵路經(jīng)過(guò)。 ［ 2］ 開(kāi)采界限 古書(shū)院礦井田自下而上沉積了太 原組、山西組含煤地層，總厚 ～ m，平均 m。詳見(jiàn)表 21 單位： m 表 21 古書(shū)院礦井田含煤層地層厚度統(tǒng)計(jì)表 地層名稱(chēng) 厚 度（ m） 平均厚度（ m） 山 西 組 ～ 太 原 組 ～ 開(kāi)采上限： 3 號(hào)煤層以上無(wú)可采煤層。 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。 ［ 3］ 井田尺寸 井田的走 向變化很大取一最大長(zhǎng)度為： 井田南北寬 ，東西長(zhǎng) 。 煤層的傾角最大為 25176。，最小為 2176。，東部平均為 8176。，井田平均水平寬度為 。 本井田角度變化很大，井田的面積是很不好用算式來(lái)計(jì)算的，因此采用數(shù)網(wǎng)格的方法來(lái)求面積： 一共數(shù)得格子 103 個(gè)，根據(jù)每個(gè)格子 平方千米，可得到井田總面積為： 103=（ km178。） 式 （ 21） 井田賦存狀況示意圖如圖 21。