1、1目 录摘 要 .IABSTRACT .II引 言 .11 井田概况及 地质特征 .21.1 矿区井田地理概况.21.1.1 矿区地理、交通及地形 .21.1.2 矿区气候及地震强度 .31.2 矿井地质特征.31.2.1 矿井地质构造 .31.2.2 断层发育特征及控制情况 .71.2.3 岩浆岩的分布及其影响 .81.3 煤层及煤质.91.3.1 煤层 .91.3.2 煤质 .121.4 矿井水文地质.151.5 瓦斯、煤尘和煤的自燃.161.5.1 瓦斯 .161.5.2 煤尘 .161.5.3 煤的自燃 .171.6 地温与地压.181.6.1 地温 .181.6.2 地压 .191.
2、7 地质勘探程度及存在问题.192 井田开拓 .202.1 井田境界及储量.202.1.1 井田境界 .202.1.2 储量 .202.2 矿井设计生产能力及服务年限.212.2.1 矿井工作制度： .212.2.2 矿井设计生产能力及服务年限 .212.3 井田开拓.232.3.1 开拓方式的选择 .232.3.2 井位及工业广场位置选择 .232.3.3 水平划分 .252.3.4 采区划分 .262.3.5 井筒 .2822.3.6 井底车场 .302.4 采区设计.322.4.1 采区布置 .322.4.2 采区特征及煤层赋存 .322.4.3 采区上山布置 .332.4.4 区段划分
3、、车场形式 .352.4.5 工作面命名及回采 .362.4.6 采区生产系统 .373 矿井通风设计 .383.1 通风系统的确定.383.1.1 通风系统选择的依据和条件 .383.1.2 矿井通风系统选择的影响因素 .393.1.3 矿井通风系统的选择 .393.1.4 采区通风系统的选择及确定 .403.1.5 工作面风流路线及风流控制 .413.2 矿井风量的计算及分配.413.2.1 矿井需风量计算 .423.2.2 矿井需风量的分配 .483.3 通风阻力计算.493.3.1 风速校核 .493.3.2 两个时期的选择 .493.3.3 矿井通风容易与困难时期的最大阻力 .493
4、.4 通风设备的选型设计.513.4.1 选择主要通风机 .513.4.2 选择主要电动机 .634 安全措施 .654.1 防灭火措施.654.1.1 井下外因火灾事故的预防 .654.1.2 井下内因火灾事故预防 .654.1.3 地面火灾的预防 .664.1.4 预防火灾扩大的措施 .674.2 防尘措施.684.3 瓦斯防治.704.3.1 防止瓦斯引燃的原则 .704.3.2 防止瓦斯积聚的措施 .714.3.3 预防煤与瓦斯突出的措施 .724.3.4 掘进突出安全防护措施 .724.3.5 组织措拖与岗位责任制 .7534.4 防水措施.754.5 降温措施.764.5.1 通风
5、降温 .764.5.2 减少热源 .764.5.3 选择适宜的开采顺序 .764.6 提升、运输及供电安全.774.6.1 提升 .774.6.2 运输 .774.6.3 供电 .774.6.4 矿井生产、安全监控 .784.7 矿山救护.785 专 题 .795.1 自燃的影响因素及危害.795.1.1 煤层自燃的因素与特征 .795.1.2 煤层的自燃阶段及征兆 .795.1.3 矿井火灾的危害 .795.2 煤层自然发火的有关研究.815.3 三相泡沫防火技术.835.3.1 三相泡沫的研制 .835.3.2 三相泡沫的防灭火机理 .835.3.3 三相泡沫的发泡机理 .845.3.4
6、三相泡沫的防灭火特征 .845.3.5 采空区注三相泡沫有关的技术参数 .845.3.6 三相泡沫防灭火的应用 .85参考文献 .89致 谢 .90I摘 要矿井是一个复杂的动态系统，具有与其他工业不同的特点，其主要特点是地下作业，工作环境艰苦，自然条件复杂，因此通风和安全措施显得尤为重要。全局而言，各煤田所处的经济地理位置不同，煤层地质条件多种多样，开采方法也就多种多样。本次设计根据以上因素进行开拓开采设计，并选择多种开采技术进行对照比较。设计针对桃园矿矿具体条件，内容包含：井田概况及地质特征、通风设计、以及矿井安全技术措施。井田概况主要包括矿区的地理、地形和交通；矿井的地理位置、井田范围；矿
7、区的气象条件、地震烈度、电源和水源的概况；井田地质特征、煤层及煤质概况以及水文地质条件概况等。通风设计主要包括矿井通风系统的选择、矿井所需风量的计算及分配、矿井南、北两翼容易时期、困难时期的通风阻力计算以及对通风设备的选择等。关键词：系统 开拓 通风IIABSTRACTThe mine is a complicated dynamic system, having remarkable different characteristics from other industry, speaking of the partial region, apart from some regions ad
8、opting open-air mining or even way opening up because the coal seam buries shallow or in the mountain, its main characteristic is working underground, bad working environment , so the ventilating and the safety measure is of particular importance. On the whole, we have various mining methods based o
9、n the difference of economic geographical position, the various geological condition of the coal seam. The opening up and mining design proceeds according to the above factors, and the design choose various mining techniques for comparison.The design aims at the coal mine of Taoyuan, the contention
10、includes the general situation of the mine field and its geological characteristics, the ventilating design and the technological measure of the coal mine safety.The general situation of the mine field mainly includes the geography, the topography and the traffic of the mine area; The geographical p
11、osition of the mine,the range of the mine field; The meteorological condition of the mining area, the general situation of earthquake intensity, the power and the source of water; and the geological feature of the mine field、the coal seam、 the outline of the coal quality and the general situation of
12、 the hydro geological condition , etc.The coal mine ventilation design mainly includes the choice of the ventilating system of the mine 、the calculation and the distribution of the necessary wind quantity of the mine 、the calculating of the ventilation obstruction of the whole mine and choice of the
13、 ventilation facilities of easy period, difficult period, etc.The safety technique measures include the safety monitoring control system; the safety measures of preventing the gas and the exploiting of the dangerous bursting coal seam ; the prevention and cure of the dust of the coal; the fire preve
14、ntion measures; waterproof measures; the decreasing temperature measures; pit shaft frost-proof measures ; the roof management; upgrade, transportation and electricity usage safety; industrial and civil construction contradicting earthquake etc.Key words ： System ventilate1引 言毕业设计是对学生大学四年所学知识的综合检验，也
15、是参加工作前的一次实战演习，通过毕业设计可将大学四年所学的知识融会贯通，系统复习从而学以致用,提高自身分析和解决实际问题的能力。本次设计是针对桃园矿 72煤层进行开采开拓设计的，在设计前在桃园矿进行了毕业实习，通过收集与整理资料，对该矿的地理位置、矿井地形及水文地质有了全面而系统的认识，并且对该矿可采煤层和采煤通风、安全措施等方面有了详细明确的了解。在本次毕业设计中，根据桃园的自然条件，综合在课堂上所学的理论知识，对该矿矿井开采开拓进行全面设计。本次设计内容包括：矿井开采开拓，具体采区设计，矿井通风系统设计，主要通风设备和电动机的选择，对矿井进行风量计算、配风并计算通风阻力，编写该矿主要灾害的
16、防治措施，同时专题部分对如何防治煤炭自燃提出了个人的方案方法等。设计的主要依据：在新型、高效的基础上选择回采方法，选用最经济的设备，在符合矿井设计规程的情况下设计最优的通风方案，在有可能的情况下提出多个方案并对其进行经济、技术上的比较，选择优者。本次设计共分五部分：第一部分：井田概况及地质特征；第二部分：矿井开拓开采设计；第三部分：矿井通风设计；第四部分，安全生产措施；第五部分，专题部分。本次设计受到了安全教研室各位老师特别是张国枢老师与秦汝祥老师的精心指导和同学们的帮助，在此对他们表示衷心的感谢！由于本人所学有限，实践经验很少，本次设计必然存在众多不足之处。敬请各位领导、老师给予批评、指正。
17、 安徽理工大学毕业设计（论文）21 井田概况及地质特征1.1 矿区井田地理概况1.1.1 矿区地理、交通及地形（1） 矿井位置、范围桃园煤矿位于安徽省宿州市墉桥区北杨寨乡、桃园镇、祁县镇境内。北距宿州市约 11km，南距蚌埠市约 75km。其北界为 F1断层，南部以第 10 勘探线为界与祁南煤矿毗邻，西界为 10 煤层露头线，东界至 32煤层-800m 底板等高线的水平投影线。矿井走向长约 15km，倾向宽 1.53.5km，面积 29.45km2。地理坐标：X=332822333615Y=1165844117231（2） 交通条件本矿井交通极为方便，京沪铁路从本矿东北通过，北距宿州站约 11
18、km,东距西寺坡站约 7km，煤矿铁路运输专线在宋庄站与青芦铁路接轨；公路 206 国道宿（州）蚌（埠）段从矿井西部穿过，可直通全国各地。淮河支流浍河从矿井南通过，浍河可通航小型机动船，直接进入淮河（见图 1-1） 。图 1-1 矿井交通位置图 安徽理工大学毕业设计（论文）3京沪铁路在井田东北通过，在本井田附近有宿州、凌家桥、西寺坡等三个车站。自京沪线芦岭车站至附近大城市的距离见表 1-1：表 1-1 芦岭车站至下列各站距离表徐州 蚌埠 裕溪口 南京 上海 北京 连云港100 65 313 246 551 911 323宿蚌公路在井田西侧通过。系沥青路面，桃园至西寺坡公路横穿井田中部，系碎石路
19、面，晴雨均可通车，交通方便。（3） 矿区地形本矿位于淮北平原中部，区内地势平坦，海拔标高为+20.3+27.10m，一般在+23.5+24.5m 之间。本矿区属淮河流域。矿区内没有大的河流，农用人工灌渠纵横。历年最高洪水位+24.5m，对矿坑及矿井建设影响不大。矿区内，有桃园镇和许多自然村，人口较密。地表下潜水丰富，一般居民生活用水及部分工业用水皆取于此。1.1.2 矿区气候及地震强度（1） 气象本区气候温和，属北温带季风区海洋大陆性气候。气候变化明显，四季分明，冬季寒冷多风，夏季炎热多雨，春秋两季温和。据宿州市气象局观测资料，年平均气温 14.6，最高气温 40.3，最低气温-12.5。年平
20、均降雨量 766mm，雨量多集中在7、8 月份。最大冻土深度 0.17m，最大风速 20m/s，年平均风速 2.2 m/s，主导风向为东东北风。无霜期 210240 天，冻结期一般在 12 月上旬至次年 2 月中旬。（2） 地震据历史资料记载，安徽省北部地区自公元 925 年以来发生有感地震 40 余次，其中从 1960 年以来，发生较大的地震有 7 次。根据安徽省地震局 1996 年编制出版的安徽地震列席区划图查得，本区属于 46 级地震区，地震烈度为 7 度。1.2 矿井地质特征1.2.1 矿井地质构造（1） 区域地层概况桃园煤矿位于淮北煤田的东南缘，在地层区划分上属于华北地层区鲁西地层分
21、区徐宿地层小区。本区地层出露很少，多为第四系冲、洪积平原所覆盖。区内发育的地层由老到新为青白口系（Zq） 、震旦系（Zz） 、寒武系（） 、奥陶系（O1+2） 、石炭系（C） 、二叠系（P） 、侏罗系（J） 、白垩系（K） 、第三系（E+N） 、第四系（Q） 。 安徽理工大学毕业设计（论文）4（2） 矿井地层矿井内无基岩出露，均为巨厚松散层所覆盖，经钻孔揭露，地层由老到新有奥陶系、石炭系、二叠系、第三系和第四系。从老到新简述如下（见综合柱状图）：1） 奥陶系（O）本系地层揭露不全。98 观 1 孔揭露 116.20m，大致为本系的中部地层。石灰岩为浅灰深灰色，局部显肉红色调。隐晶细晶质，局部含
22、泥质或白云质，下部见有燧石结核，方解石脉较发育。2） 石炭系（C） 中统本溪组（C2）98 观 3 孔揭露地层厚度 26.75m，下部为灰黑黑色的泥岩，上部为灰色的粉砂岩夹薄层泥岩以及青灰灰白色，隐晶质结构的石灰岩。与下伏地层呈不整合接触。 上统太原组（C3t）矿井内本组地层没能连续揭露。98 观 3 钻孔连续揭露本组地层厚度 172.76m（大致为二灰以下地层） 。岩性由浅海相石灰岩和过渡相的砂岩、粉砂岩、泥岩、薄煤层组成。其中石灰岩占地层厚度的 35左右，三、四、八、九等四层石灰岩厚度较大。一灰为本矿重要标志层。本组含有薄煤层，局部有可采点，属极不稳定煤层。本组地层为浅海相、滨海相、潮坪相
23、及过渡相沉积，其主要特征为：随海水进退，地层呈旋回出现。与下伏地层呈整合接触。3) 二迭系（P） 下统山西组（P1s）下部以太原组顶部一灰之顶为界，上部以铝质泥岩之底为界。地层厚度一般在115m 左右。山西组为本矿主要含煤地层之一。岩性以砂岩、粉砂岩为主，其次为泥质岩或煤层。上部色较浅，多为灰浅灰浅灰白色，局部略呈灰绿色调；下部色较深，一般为灰深灰色。砂岩成份以石英为主，鲕状，条带状及椭球状菱铁结核。10 煤层上砂岩含岩屑胶结疏松；10 煤层下部砂岩层面有大量云母，常与粉砂岩或泥岩薄层组成互层状，具缓波状水平状层理，见有底栖动物通道等。底部为厚 20m 左右的海相泥岩，灰黑色，致密均一，具水平层理，含少量动物化石，底部含菱铁质结核。含10、11 两个煤层（组） 。10 煤层为本矿主要可采煤层。与下伏地层呈整合接触。 下统下石盒子组（P1x）底界为铝质泥岩之底，上界为 K3 砂岩之底，地层厚度一般 225m 左右。由中细粒砂岩、粉砂岩、泥岩及煤层组成。自下而上，岩石颜色逐渐变浅，砂岩粒度逐渐变粗。其主要特征如下：下部： 6 煤组至铝质泥岩段，砂岩及部分粉砂岩由炭质、泥质及菱铁质显示水平、波状、透镜状层理，泥岩、粉砂岩中产植物化石丰富。本段含煤层数多，含煤性较好。含有 6、7 、8、9 等四个煤层（组） 。底部普遍发育一层铝质泥岩，浅 安徽理工大学毕业设计（论文）5灰铝
