1、中 国 矿 业 大 学本 科 生 毕 业 设 计姓 名： 学 号： 学 院： 应 用 技 术 学 院 专 业： 安全工程 设计题目： 古城矿 120 万吨新井设计 专 题： 古城矿矿井火灾预防和治理的应用与研究 指导教师： 职 称： 讲 师 2009 年 6 月 徐州中国矿业大学毕业设计任务书学院应用技术学院专业年级安全 05-1 班学生姓名 任 务 下 达 日 期 ： 2009 年 3 月 6 日毕业设计日期： 2009 年 3 月 6 日至 2009 年 6 月 2 日毕业设计题目：古城矿 120 万吨新井设计毕业设计专题题目：古城矿井火灾预防和治理的应用与研究毕业设计主要内容和要求：本设
2、计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。一般部分题目是古城矿 120 万吨新井设计。主要内容包括矿区概述及井田地质特征、2.井田开拓、 采煤方法-带区巷道布置、矿井通风与安全技术、安全技术措施（矿井粉尘防治）。专题部分题目是古城矿矿井火灾预防和治理的应用与研究。建立完整的预防和治理矿井火灾的措施和处理方法，并加强研究从根本上消灭矿井火灾，保障矿井安全生产。翻译部分题目是Inert gas to prevent fire。本设计要求学生每个同学独立完成，措施方案，论证，计算，分析，要正确，专题要和现场紧密联接，实用为特点。说明书要条理清晰，图文并茂，和自己所学专业知识紧密相连。院长签字：
3、指导教师签字：中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 指导教师签字：年 月 日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 评阅教师签字：年 月 日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技
4、能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 评阅教师签字：年 月 日中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩答 辩 情 况回 答 问 题提 出 问 题 正 确基 本正 确有 一般 性错 误有 原则 性错 误没 有回 答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字： 年 月 日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人： 年 月 日摘 要本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。一般部分为古城矿 120 万 t/a 新井设计。井田南北长约 3.5 km，东西长约 4.8 km，井
5、田总面积为 25km2。主采煤层为 3 号煤，平均倾角为 14，煤层平均总厚为 5 m。井田地质条件较为简单。井田工业储量为 114.24Mt，矿井可采储量 101Mt。t。矿井设计生产能力 120 万 t/a,服务年限为 64 a。矿井瓦斯涌出量较低，为低瓦斯矿井。井田采用立井单水平开拓，水平标高为-690m。全矿采用带区布置。矿井通风方式为中央并列式通风。主要通风机的工作方法为抽出式。工作面采用“U”型通风。矿井年工作日为 300 d，工作制度为“四六” 制。一般部分共包括 5 章：1.矿区概述及井田地质特征； 2.井田开拓；3. 采煤方法- 带区巷道布置；4.矿井通风与安全技术；5.安全
6、技术措施专题部分为古城矿古城煤矿火灾预防与治理的应用与研究。以煤层火灾特点、自燃特性和现场观测为基础，加强煤层火灾的早期预测和预报，建立较完善的矿井防火灾系统，以堵漏、灌浆、注氮、均压和压注胶体为主要防火灾手段，注重采用先进的防火灾技术研究成果，对古城矿矿井灾进行综合防治。完善防火灾管理措施，提高职工安全意识，保障防火灾工作的有序进行。翻译部分题目为惰性气体防灭火关键词：新井设计; 一通三防; 综合防灭火；ABSTRACTThis design consists of three parts: the general part, the special part and translated
7、part.The general part is a new design of Gu cheng mine, 1.2Mt/a. The N-S of the minefield is 3.5 km ,the W-E is about 4.8km， the area is 25 2.The3#coal seam is the main coal seam, and its dip angle is 14 degree. The thickness of the mine is about 5m in all. The geological structure of this area is s
8、imple. The proved reserves of the minefield are 114.24 million tons. The recoverable reserves are 101million tons. The designed productive capacity is 12 million tons percent year, and the service life of the mine is 64, years. The gas of the mine is low gaseous mine.The use of single-level mine sha
9、ft development, the level of elevation for-690m. With a district-wide arrangement of mine. For the central ventilation shaft ventilation tied. The working methods of the main fan for the out-type. Face the use of “U“-type ventilation.The working system “fore-six” is used in the Gucheng mine. It prod
10、uced 300d/a.This design includes five chapters: 1.An outline of the mine field geology; 4.development engineering of coalfield; 3 The method used in coal mining and The layout of panels; 4. The ventilation of the mine; 5.The safety operation of the mine。The special subject parts of topics is The anc
11、ient city of the ancient city of Coal Mine Fire Prevention and Control Research and Application. To the characteristics of coal seam fires, spontaneous combustion characteristics and on-site observation, based on strengthening the early prediction of coal seam fires and forecasting, establishment of
12、 better anti-mine fire system to plugging, grouting, injection of nitrogen, are injected colloidal pressure and pressure as the main anti-fire means to focus on fire prevention adoption of advanced technology research, Mine disaster of the ancient city of a comprehensive prevention and treatment. Im
13、prove the anti-fire management measures to improve safety awareness among workers, the protection of fire prevention work in an orderly manner.The translation part of main contents is Inert gas to prevent fireKeywords：new design of mine ； comprehensive fire preven-tion and extinguishing目 录矿区概述及井田地质特
14、征 11.1 矿区概述 .11.1.1 矿区地理位置与交通条件 11.1.2 矿区地形特点 21.1.3 矿区气候条件 21.1.4 矿区水文情况 21.1.5 矿区经济概况 21.2 井田地形特征 .31.2.1 煤田地质勘探 31.2.2 地层情况 31.2.3 水文地质特征 41.3 煤层特征 .51.3.1 煤层埋藏条件 51.3.2 瓦斯 61.3.3 煤尘 61.3.4 煤的自然 62 井田开拓 82.1 井田境界及可采储量 .82.1.1 井田境界 82.1.2 矿井工业储量 82.1.3 矿井可采储量 .112.1.4 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限 .132.2 井田开
15、拓 162.2.1 井田开拓的基本问题 .162.2.2 矿井基本巷道 .222.2.3 大巷运输设备选型 .312.2.4 矿井提升方式 .323 采煤方法及带区巷道布置 .333.1 煤层的地质特征 333.2 带区巷道布置及生产系统 333.2.1 巷道布置 .343.2.2 带区生产系统 .353.2.3 巷道掘进方法及通风 .363.2.4 带区的生产能力 .363.3 采煤方法 373.3.1 采煤工艺方式 373.3.2 回采巷道布置 454 矿井通风及安全 .484.1 矿井通风系统选择 484.1.1 矿井概况 .484.1.2 选择矿井通风系统原则 .484.1.3 确定矿
16、井的通风方式 .494.1.4 通风方式的确定 .494.1.3 主要通风机工作方法 .534.2 带区通风 544.2.1 带区通风概述 .544.2.2 带区通风系统的要求 554.2.3 回采工作面的通风方式 554.3 掘进通风 564.3.1 掘进通风方法选择 .564.3.2 掘进通风方式选择 .564.3.3 掘进工作面所需风量 574.3.4 掘进通风设备选型 584.3.5 局部通风机安全技术措施 614.4 全矿所需风量 624.4.1 矿井风量计算标准及原则 .624.4.2 矿井总风量的计算 .624.4.3 风量分配 .684.5 全矿通风阻力的计算 704.5.1
17、矿井通风总阻力计算原则 .704.5.2 通风阻力最大路线 .704.5.3 通风阻力计算 .704.5.4 矿井总风阻和等积孔的计算 .764.6 矿井主要通风机选型 784.6.1 自然风压 .784.6.2 主要通风机的风压和风量 .804.6.3 主要通风机的选择 .824.6.4 配套电动机的选择 .834.6.5 矿井主要通风设备的要求 .854.7 矿井反风措施及装置 864.7.1 矿井反风的目的意义 .864.7.2 矿井反风设施布置、方法及安全可靠性分析 .864.8 概算矿井通风费用 864.9 井下防止特殊灾害的安全措施 884.9.1 井下防尘 .884.9.2 瓦斯
18、预防 .884.9.3 火灾预防 .884.9.4 水灾预防 .894.9.5 井下防爆及隔爆 .904.9.6 避灾线路 .905 安全技术措施 .925.1 粉尘（岩尘、煤尘）灾害的类型及危害 925.1.1 煤尘爆炸性 .925.1.2 呼吸性粉尘（煤尘、岩尘） .935.1.3 导致粉尘灾害的主要原因 .935.1.4 易发生粉尘事故的场所 .945.2 煤尘爆炸防治系统评价 945.2.1 系统概况 .945.2.2 评价过程 .955.2.3 现场存在问题 .955.2.4 安全分析 .965.2.5 安全评价 .965.2.6 评价结果 .975.3 防治煤尘措施 975.3.1
19、 防治煤尘措施 .975.3.2 煤尘事故的预防 1065.3.3 煤尘事故的处理 107古城煤矿火灾预防与治理的应用与研究 1121 研究的背景和意义 .1122 矿井概述 .1122.1 矿井概况 1122.2 地质条件 1132.3 煤层瓦斯及煤尘爆炸指数 1133 矿井防灭火的重点及难点 .1133.1 巷道掘进时期的防火灾重点 1133.2 综采面回采时的防火灾重点 1143.31311 综采面煤层火灾防治的难点 1144 综采面煤层自然发火监测及早期预报方案 .1144.1 沿空巷道自然发火观测方案 1154.2 工作面自然发火监测及早期预报 1174.3 采空区遗煤自燃危险区域判
20、定观测方案 1184.3 采空区煤体自燃危险区域判定方法 1204.4 工作面封闭期间和闭墙内火灾气体检测和预报 1214.5 古城矿现用的防火技术： 1225 巷道掘进期间的防火方案 .1355.1 巷道自燃危险区域防火处理原则 1355.2 巷道高冒区、顶板离层区和破碎区防火方案 1356 综采面生产期间的防火技术措施 .1366.1 开切眼注胶和灌浆 1376.2 综采面回采期间的防火措施 1396.3 综采面停采时的防火技术措施 1396.4 综采面临时停采的防火措施 1406.5 工作面停产撤架期间的防灭火 1406.6 主井口防灭火安全技术措施 1417 1311 综采面防火灾应急
21、方案 1427.1 应急方案实施的技术条件 1427.2 火灾救灾的基本要求 1427.3 综采面 CO 气体超限应急方案 .1427.4 巷道自燃火灾应急方案 1427.5 采空区自燃火灾应急方案 1437.6 旧巷自燃形成的火灾应急方案 1447.7 进度安排 1447.8 所需仪器设备及材料 145附表 146结 语 150参考文献 151翻译部分 152英文原文 152中文译文 158致 谢 163中国矿业大学 2009 届本科毕业设计 第 1 页 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区 概述1.1.1 矿区地理位置与交通条件古城矿井位于山东省兖州市新兖镇古城村，距兖州市中心 3km，东距
22、曲阜市 20km，西南距济宁市 30km。分属兖州、曲阜两市管辖。古城矿井位于兖州东北侧兖州市境内，由临沂矿务局筹建开发。井田交通方便，327 国道横贯井田东西，各村间均有简易公路相通。京沪、新（乡）菏（泽） 、兖（州）石（臼所）三条铁路在兖州交会。矿区自备铁路 2.0km 与京沪线接轨。327 国道横贯井田东西，各村间均有简易公路相连，井田内交通便利。图 1.1 古城矿交通位置图水源：井田内有泗河和沂水两条河流过。泗河发源于新泰市太平顶山的西部，全长 142km，流域面积 2750km2，该河为全年性河流，主要补给水源为泗水县的泉村，石缝两条，河水洪峰期流量为 4020m3/s。在井田内泗河
23、的流量属于红旗闸的泄水量。沂水河发源于曲阜市尼山，在兖州城东的粉店村汇入泗河，属泗河支流，全长 60km，流域面积 620km2，洪峰期流量445m3/s电源：矿区供电由兖州红庙变电站（110/35KV）馈出的专用铁塔架空线路 LGJ-3*150,35KV，分别来自红庙变电站 I、II 段母线。矿安装 SF7-8000/35，SF 9-8000/35 型变压器各一台，供矿所有用电设备。2003 年 7 月矿煤矸石电厂安装的两台 6000KW 发电机组投入运行，两台机组分别接至矿变电所 6KV 母线，其中一台供矿所有用 电设备，剩余电路电量通过 SF7-8000/35 升压进入兖州电网，另一台直
24、接通过 SF9-8000/35 升压进入兖州电网。中国矿业大学 2009 届本科毕业设计 第 2 页 1.1.2矿区地形特点古城矿井位于兖州市北郊，南距火车站约 2.5km。古城井田即原兖州煤田之东北部的曲阜井田，其北部为单家村煤矿，其南与兴隆庄煤矿相毗邻，属兖州、曲阜两市管辖。井田地势平坦，为冲积平原，海拔标高在+48.77m61.82m，一般标高在+50m 左右，地势东高西低1.1.3矿区气候条件井田的气候温和，属温带季风区，海洋至大陆性气候，由于被鲁南山区所隔，受海洋影响较小，气候变化显著，四季明显，夏季炎热，冬季寒冷。根据曲阜、兖州两县气象站 1963 年至 1982 年的统计资料，年
25、平均降水 702.7mm，年最大降水量 1179.3mm（1964 年兖州） ；月最大降水量 405.5mm（1970 年 7 月曲阜）最大降水量 160mm（1972 年 7 月 6 日兖州）雨量均集中在 79 月份，降水量占全年的 61%。年平均蒸发量 1719.5mm，最大蒸发时间约为 49 月份，约占全年蒸发量的 80%。年平均相对湿度 67.7%，绝对湿度 12.7 毫巴，年平均气温 13.8 摄氏度，最高气温达 41 摄氏度（1967 年 6 月 4 日曲阜） ，最低气温-19.3 摄氏度（1981 年 1 月 27 日曲阜） 。年平均风速 7.9m/s。极端最大风速 24m/s，
26、最大风速的风向多为偏北风（1963 年 3 月 15 日兖州） 。风向随季节变化，一般春季为南风，夏季东南风，冬季东北风。雷暴雨一般出现在 310 月份。11 月份到次年 3 月份为冻结期，最大冻土厚度 45cm（1958 年 1 月 25 日兖州） ，降雪期从 12 月份开始至次年三月份结束，最大厚度 19cm（1955 年 12 月 3 日） 。 1.1.4矿区水文情况古城井田范围位于渊源泉水文地质单元的北补给区。单元边界北起长沟断层和郓城断层，南至凫山断层，东至峄山断层，西到孙氏店断层，南北长约 55 公里，东西宽约 26 公里，单元面积约 1400 平方公里。区域构造对岩溶水起着明显的
27、控制作用，控制了含水构造的形成和水文地质单元的划分区内第四系厚度一般为 170180m，单元内具有独立的补给、径流和排泄区区内主要河流有泗河、沂水河；泗水河由北向南流入该区，沂水河属泗水河的支流。1.1.5矿区经济概况井田内经济作物以粮棉为主。一年两熟，夏季小麦，秋季玉米及棉花。兖州、曲阜两市，近年来基础工业发展较快，正向着工农业共同发展的现代化中小型城市迈进。中国矿业大学 2009 届本科毕业设计 第 3 页 1.2 井田地形特征1.2.1煤田地质勘探向南东南东东，西南部由于受滋阳断层的牵引，地层走向由北东转为南东， 本区位于兖州向斜的东北隅，由于受滋阳，峄山两边界断层的影响除保留了向斜构造
28、形态外，其断裂构造发育，且地层倾角变陡为其特征。地层倾角因而本区的单独形态为一个轴向近东南的向斜，但东端由于本峄山断层切割，所以整个井田的构造形态呈一向南东东敞开的簸箕形，地层倾角北翼陡，南翼缓，边缘陡，深部缓。北部边缘地层倾角 1529 度。F14 断层以东倾角变缓约为 10 度左右，F14 断层以西，地层倾角一般为 14 度左右。地层走向为 F14 断层以东，地层走向北 4050 度东，F14 断层以西由近南北走向转北 30 度西。井构造以断层为主。地层沿走向显有波状起伏，由于受断层的拖引，局部有小的短轴背斜和向斜出现。断层的展布规律：受南北向峄山断层和北西向滋阳断层所组成的“人”字型构造
29、所制约。区内主要断层的展布方向，以北西方向为主，18 勘探线以东为北北东方向。北西向的断层均与北北东方向的断层相交。1.2.2地层情况井田地层：本区为全掩盖区，经勘探查明的地层层序由下而上叙述如下1) 奥陶系中统马家沟组（o 2）厚度 640660m，上部为灰色、棕灰色厚层状灰岩，灰白云质灰岩和角砾状灰岩。中部以深灰色灰岩为主，夹黄灰色白云质灰岩及灰质白云岩。下部一褐灰色厚层状灰岩，花斑状灰岩为主，灰白云质灰岩，角砾状灰岩及泥灰灰岩薄层，与下伏地层整合接触。2）石炭系中统本溪群（C2）厚度为 16.0547.55m，平均厚度 27.21m.本群地层假整合于中奥陶系马家沟灰岩之上，底部一层褐红含
30、铁很高的铁铝质泥岩。3）石灰系上统太原群（C3）厚度 143.3193.5m，平均厚度 173.73m。本群地层由灰色、深灰色、灰黑色的细纱岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩绿灰色粘土岩、灰白色石灰岩及油页岩和煤组成，其中石灰岩 11 层，自上而下依次编号为二灰、三灰、中国矿业大学 2009 届本科毕业设计 第 4 页 四灰、五灰、六灰、七灰、八灰、九灰、十上灰、十下灰、十一上灰。4）二叠系下统山西组（ ）1P该组是本区主要含煤地带，厚度 56.797.8m，平均 76.12m。岩层主要由灰色至黑色细砂岩、中砂岩、粉砂岩、夹砂质泥岩、泥岩和含砾砂岩组成本组含煤 3 煤层。5）二叠系石盒子组（P）为一套
31、陆相碎屑岩，厚度东北薄，西南厚，一般厚度为 280320m6）侏罗纪上统蒙阴组（J3）分布于 18 勘探线以西及西南部，为砖红色，灰绿色的陆相碎屑岩沉积厚度变化大，最薄为 75.9m，厚度 564.9m。但在 25 勘探线至 30 勘探线间，厚度在 300400m。7）下第三系（E）厚度变化大，为 0680.2m。依岩性分上下段。下段：以灰褐色、棕色砂岩、粉砂岩、砂粒岩和红色粘土岩组成。胶结不良，厚度 220480m。上段：以砖红色砂岩夹灰绿色斑块的粘土质泥岩，粉砂岩及砂粒岩组成。胶结不良，厚度 110220m。8）第四系（Q）主要由亚粘土、亚砂土及砂层组成，厚度 107.9254.5m，一般
32、 170180m 由东北向西南逐渐变薄。1.2.3水文地质特征1) 含水层井田内主要含水层有 6 层，自上而下分别为：(1) 第四系砂砾松散孔隙含水层组：该层厚度 107.9254.5m，平均为 180.05m，其厚度变化从东北向西南逐渐变薄。(2) 山西组 3 号煤顶板砂岩裂隙水含水层该层厚度 0.9236.69m，平均 17.46m，属于上煤组顶板直接充水含水层，煤在开采过程中，预计顶板冒落以后，导水裂隙带高度可达下石盒子组底部砂岩。(3) 太原群第三层石灰岩岩溶裂隙含水层该层厚度 1.78.15m，平均 4.86m，层位稳定，全区发育。三灰含水层以静储量为主，易于流干。本层上距 3 号煤
33、 5.3620.82m，上距 3 号煤中国矿业大学 2009 届本科毕业设计 第 5 页 39.865.65m。(4) 太原群第十层下石灰岩岩溶裂隙含水层本层位于 16 号煤直接顶板外，在 17 号煤冒落带之内。是下煤组开采时的顶板直接充水含水层，富水性弱，单位涌水量 0.0000687L/Sm.(5) 本溪群第十四层石灰岩岩溶裂隙含水层该层厚度 0.413.1m，平均 4.95m。岩溶不发育，富水性弱。本层上距 17 号煤底板 10.14m48.04m，属于下煤组开采时底板直接充水含水层。(6) 中奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层奥陶系石灰岩是煤系的基底，是开采下煤组的间接充水含水层，从揭露奥陶系
34、石灰岩岩性看，裂隙较发育，岩溶不够发育。2）隔水层井田内各含水层间隔水层较多，主要有以下三层：(1) 第四系底界隔水层井田北部为煤系地层露头部位，但在此区段第四系底部有一层厚度2.9312.4m 较稳定的粘土类地层与下伏地层相隔可起到隔水作用。(2) 下二迭系山西组以下隔水层组井田内二迭系地层由北向南逐渐增厚，其岩性主要为泥岩、砂质泥岩、粘土泥岩、夹有细粗粒砂岩，此段隔水层组可以防止上部裂隙水下渗补给其它含水层。(3) 17 号煤至奥灰隔水层组井田内 17 号煤至奥灰顶面正常地段间距为 32.75m61.65m，该段岩性主要为粘土泥岩、砂质泥岩、细粒砂岩及三层石灰岩，该层可以起到一定的隔水作用
35、。未来矿井深部开采 17 号煤时，由于十四灰，奥灰都具有强大高水头压力，隔水层厚度难以承受，会给开采 17 号煤带来威胁。因此，应对十四灰、奥灰进行疏干降压。3）断层的导水性从井田钻孔揭露，抽水资料及简单水文观测资料上看，井田断层富水性4）水文地质类型勘探查明，2 上、3 层煤的水文地质类型为二类一型，即以裂隙含水层为主，水文地质条件简单的矿床；16 上煤、17 煤为三类第一亚类一型，即以岩溶含水层为主的顶板进水，水文地质条件简单的矿床。中国矿业大学 2009 届本科毕业设计 第 6 页 1.3 煤层特征1.3.1煤层埋藏条件3 煤：是本区最重要的可采煤层。位于山西组的下部，距山西组底界10m
36、 左右，距三灰 50m 左右；平均 4.1m，层位稳定，厚度变化不大，全区可采。结构简单，有 7 个钻孔发现有夹石，厚 0.031.25m。直接顶板为深灰色，厚 3m 左右的砂质泥岩，有少数孔伪顶为泥岩。老顶是灰白色含黑色矿物较多的中粒砂岩，底板为 57m 的且有清楚波状层理及生物扰动构造的细砂岩，常相变为灰黑色的砂质泥岩，有时为泥岩。1.3.2 瓦斯本矿井为低瓦斯矿井，瓦斯鉴定结果为矿井相对瓦斯涌出量CH4=2.52m3t、CO 2 =2.22m3t，为低瓦斯低二氧化碳矿井。无煤和瓦斯突出现象。表 1.1 可采煤层顶板特征表煤层顶板类别 顶板冒落性能 岩性 岩块试验单向抗压强度（104Pa）
37、3 II 中等冒落 砂质泥岩细砂岩、泥岩4811.8-9476.616上III-IV 难冒落、极难冒落石灰岩 9623.6-15356.6砂岩17 III 中等冒落石灰岩9555.0-11652.22126.6-5546.81.3.3 煤尘据煤芯煤样爆炸性实验：煤尘爆炸指数 36.41%,各煤层均有爆炸性危险。1.3.4 煤的自然据煤芯煤样测定结果，自燃发火等级为 II 类，各煤层都有程度不同的自然发火倾向。根据矿井实际生产资料统计发火期一般在36月。中国矿业大学 2009 届本科毕业设计 第 7 页 中国矿业大学 2009 届本科毕业设计 第 8 页 (m)层 厚名 称煤 岩1：200柱 状
38、(m)累 厚 岩 性 描 述中砂岩8.40 46.655.85 38.258.45 32.41.79 23.95灰白色，微带绿色，成分以石英为主，长石次之，含云母星点黑色矿物较多，硅泥质胶结，隐显斜水平层例。54.406.602.83紫红色，成分以石英为主，含云母星点，无层理。砂质泥岩11.013.8322.163 煤砂质泥岩灰黑色，致密,厚层状，中夹菱铁矿结核和少量黄铁矿散晶，有少量植物化石，有滑面。灰色，泥质胶结，有明显的黑色泥质量条带,具波状层理。灰黑色，致密、性脆，块状构造，含菱铁矿结核，偶见黄铁矿散晶，具纵向裂隙。黑色烟煤，半亮型为主，夹有镜煤条带，煤层结构呈条带状，夹有矸石薄层。粉
39、砂岩黑灰色，块状构造，性脆，含植物化石，呈滑面。以白色为主，少带灰白色，含暗色矿物，钙质胶结。细砂岩中砂岩砂质泥岩4.40图 1.2 煤层柱状图2 井田开拓2.1 井田境界及可采储量2.1.1 井田境界在煤田划分为井田时，要保证各井田有合理的尺寸和境界，使煤田各部分都能得到合理的开发。煤田范围划分为井田的原则有：1) 要充分利用自然条件划分，在可能的条件下，应尽量利用地形、地物、地质构造、水文地质以及煤层特征等自然条件，以减少煤柱损失，提高资源采出率，充分保护地面设施；2) 要有与矿区开发强度相适应的井田范围，要保证井田范围与矿井生产能力相适应，有足够的储量和服务年限及合理的尺寸；3) 照顾全
40、局，处理好与临矿的关系；4) 直线原则，井田的划分应尽量采用直线或折线，有利于矿井的设计和生产管理工作的开展。根据以上划分原则，以及考虑到古城煤矿煤田内地质构造等原因，本井田在能满足生产开发强度的前提条件下，不但要考虑了自然条件原因，而且要考虑到矿区的整体规划，故将古城煤矿的井田范围：西以京沪铁路东侧煤柱线及兖州市煤柱线，即 Z1Z8、Z12Z17 各点连成为界，东至F33 断层，北以 F18 断层及 D1D5 各点连成与单家村煤矿为界，南以第 31勘探线及-1200 米煤层地板等高线为界。井田水平面积约 17.95km2 ，井田周长 18.68km，井田的水平宽度是：3.5km。倾斜长度 L
41、min=0 平均长度是：4.3km 。井田走向长度 Lmax= 5.92km， Lmin=0.72km 平均走向长度是：4.8km 。储量计算范围为井田境界内各可采煤层。2.1.2 矿井工业储量1) 井田钻孔及勘探分布情况及勘探类型钻孔及勘探分布情况：全区经过普查、详查、精查勘探及使用综合勘探的精查补充勘探后，成勘探线 7 条，平均间隔 500m；全区可利用钻孔 14中国矿业大学 2009 届本科毕业设计 第 9 页 个，其中达到可采厚度钻孔 9 个，达不到可采厚度钻孔 4 个。根据勘探情况，矿区的地质条件以基本清楚。2) 煤层最小可采厚度本井田内煤层赋存条件良好，煤层较厚且煤层倾角平均在 1
42、4 度左右，属缓倾斜煤层，平均厚度 5m，瓦斯涌出量较小，煤尘无爆炸性。3) 工业储量工业储量是指在井田范围内，经过地质勘探厚度与质量均合乎开采要求，目前可供利用的列入平衡表内的储量（包括井田范围的 A+B+C）级储量。即 111b+121b+2M11+2M22+333K (K=0.7 0.9)储量。工业指标的确定依据煤炭工业矿井设计规范有关规定，储量计算中厚度、灰分指标要求见表 2.1。表 2.1 储量计算厚度、灰分指标 储量类别 能利用储量 尚难利用储量煤 种 炼焦用煤 非炼焦用 褐煤 炼焦用煤 非炼焦用 褐煤缓斜煤层（0-25） 0.70 0.80 0.80 0.40 0.60 0.70
43、最低可采厚度/m倾斜煤层（25-45） 0.60 0.70 0.70 0.40 0.50 0.60北394870394865039486039485039485039485039480 394875039487503948703948650 39480 394850 39480 394850 394850394803948750394870394865039486039480394850394850394850394860398503980 390 3950 3940 39405 1 1 13941039405394039503903985039803975039703965065563965
44、0397039750-20 -250 -30 -50 -40 -450 -50 -60 -650 -70 -750 -80 -850 -90 -950 -10 -105 -10 -150 F3 H 40 67F14 H=32 697F18 H=042 76 可 靠-450 -50 -50 -60 -650 -70 -750 -80 -5 -90 -5 -10 -5 -10 中国矿业大学 2009 届本科毕业设计 第 10 页 急斜煤层（45） 0.50 0.60 0.60 0.40 0.40 0.50最大灰分 40% 50%图 2.1 井田境界4)其它计算依据（1）根据古城矿井田地质详查勘探报
45、告和 1998 年 6 月补充勘探提供的煤层资料计算。（2）依据煤炭资源地质勘探规范关于化工、动力用煤的标准：计算能利用储量的煤层最低可采厚度为 0.80m，原煤灰分不大于 40%。计算暂不能利用储量的煤层厚度为 0.700.80m。（3）依据国务院（1998）5 号文关于酸雨控制区及二氧化硫污染控制区有关问题的批复内容要求：禁止新建煤层含硫份大于 3%的矿井。硫份大于 3%的煤层储量列入平衡表外储量。（4）储量计算厚度：夹石厚度不大于 0.05m 时，与煤分层合并计算，复杂结构煤层的夹石总厚度不超过每分层厚度的 50%时，以各煤分层总厚度作为储量计算厚度。（5）井田内主要煤层稳定，厚度变化不
46、大，煤层产状平稳，勘探工程分布比较均匀，采用地质块段的算术平均值。5)储量计算基础根据古城矿地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算；依据煤炭资源地质勘探规范关于化工、动力用煤的标准计算。依据国务院过函（1998）5 号文关于酸雨控制区及二氧化硫污染控制区有关问题的批复内容要求：禁止新建煤层含硫份大于 3%的矿井。硫份大于 3%的煤层储量列入平衡表外的储量；储量计算厚度：夹石厚度不大于 0.05m 时，与煤分层合并计算，复杂结构煤层的夹石总厚度不超过每分层厚度的 50%时，以各煤分层总厚度作为储量计算厚度；煤层容重：3 煤层容重为 1.25t/ 。3m储量等级的圈定根据对煤矿床的勘探，研究程度和煤
47、炭工业建设的需要，将煤炭储量划分为 A、B、C、D 四级。矿井工业储量的计算矿井工业储量是指在井田范围内，经过地质勘探，煤层厚度与质量均合乎开采要求，地质构造比较清楚，目前可供利用的可列入平衡表内的储量。中国矿业大学 2009 届本科毕业设计 第 11 页 矿井工业储量一般即 A+B+C 级储量。矿井的工业储量根据经纬网网格法来计算。经过计算，得出井田范围内有 72 个经纬网格。每个经纬网方格的面积为 S=500500=250000mm2，煤的容重取1.25t/m3。矿井工业储量的计算公式如下： = NSM/cos (2.1)gZ式中： 矿井工业储量，万 t；N网格数，个S 每个经纬网方格的面
48、积，mm2；M煤层平均厚度；煤的平均容重，t/m3；煤层平均倾角，；靠资料统计，井田边界内可靠的网格网数目为 72 个（网格面积为500m500m）(2.2) 所以，矿井工业储量一般即 A+B+C 级储量为：114.24Mt。井田边界周长 C=18677m；井田边界的煤柱留设为 50m；P1=18677*50*5*1.25=5.84Mt工业广场的平面积为：39801.7048mm2 即：995043m2。P2=995043*5*1.25/cos10=6.3Mt断层留设的煤柱为 30m；断层长 526m。 所以断层煤柱损失 P=2630*60*5*1.25= 1Mt通过计算井田边界的煤柱损失为 5.84Mt；断层的煤柱损失为 1Mt；工业广场的煤柱损失为 6.3Mt；2.1.3 矿井可采储量1、各类永久煤柱的计算矿井可采储量=（矿井工业储量-永久煤柱损失）矿井回收率。表 2.2 煤柱留设方法 名 称 留 设 方 法工业广场 根据建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱与压煤开采规程第 72 条：工业广场维护带宽度为
