煤矿采区通风设计说明书(课程设计论文)
第1章矿区及安全概况井田地质特征
1.1 矿区概况
1.1.1交通位置
矿井位于黑龙江省鸡西市恒山区距鸡西西南12.5km处，距恒山区东南约3.7km。距恒山火车站约2km，矿井有专用铁路线与国铁连接，鸡图公路在矿井北面通过交通十分便利，见下图。
1.1.2地势地形
矿区内地形平坦，总体上东高西低，南高北低的趋势，周围被低山丘陵所环绕。东南最高标200m，最低标高98m，矿区内绝大部地区都在+66～+68m标高之内。七星河位于矿区的西缘，自西南流向东北，汇水面积1315平方公里，平均流量10.1m3/s。最大流量(洪水期)665.0 m3/s。最小流量0.007 m3/s，几乎干枯。每年的12月到翌年4月为结冻期，7、8、9三个月为洪水期，历年来最高洪水位线标高在100m。
1.1.3 气象
本区处中温带湿润区,属大陆性多风气候,区内由11月至翌年4月为冻结期，冻结深度为1.5-2.0m，最高气温在零上27℃至31℃，最低气温在-29℃至-34℃，全年平均气温在零上0.5℃，处于亚寒带属大陆性季风气候，年降水量在390mm到700mm，平均年降水量为545mm。风向多为西北和西南，风力3—4级。小恒山矿无地震史。
1.1.4矿区经济概况、工业、农业的情况
矿区内以农业为主要经济形式，主要农作物有小麦、大豆、玉米等。除煤矿以外，矿区内尚有机修厂、木材厂、砖瓦厂、粮食加工厂等可为农业生产服务的工厂。
1.2 井田地质特征
1.2.1地质构造：
小恒山矿区属于盆地在侏罗纪沉积之前的多次构造运动中，本地区来自近于东西方向，井田西北部煤层倾角在16—18°，井田中部煤层倾角在14—16°，井田南部煤层倾角在18—25°，都为单斜构造，局部有断层。
1.2.2地质构造
本井田内以弧形断裂为主，并由此而派生两组褶曲构造。
井田内地层走向近南北，倾角一般为15～25°，局部地段由于断裂影响形成急倾斜带。
(1)断裂构造
井田内断层按走向可分为三组，共有断层20条，其中北西到南北向组有4条，北东向组11条，北西向组5条。断层多为压扭性断裂，导水性差。
(2)褶皱
井田内主要褶皱有F8牵引褶曲和F7派生褶曲两组。F8牵引褶曲位于F8断层两侧，由F8断层两盘相互扭动产生。断层北侧为背斜，南侧为西斜。F7派生褶曲位于F7断层东段的北侧，属F7派生构造，轴向北东60°，向南西倾伏，延展甚短，与 F7断层斜交。
1.2.3煤层及煤质：
本井田具有经济价值的可采煤层均集中于侏罗系鸡西群城子河组，该含煤组地层总厚度为930m，含煤50余层，煤层平均总厚36.29m，其中大部分为不可采煤层。可采及局部可采的煤层自上而下分别为5、9、12、14、16、17、18、20、20下、22、23、24、26、29-1b号共14个煤层。各煤层平均总厚15.39m，倾角一般为15～25°，只有F7断层附近煤层倾角达40°左右。
井田内各可采煤层，按其在纵向剖面的分布规律及组合特征，可分为上、中、下三个煤层群。其中中层群含有9、12、14、16、17、18、20、20下、22、23、24、26号共12个可采及局部可采煤层，而上层群和下层群分别有5号煤层和29-1b号煤层可采。
井田内煤层属稳定～不稳定，结构简单～复杂，一般含1～2层夹矸，局部达3～4层，各煤层特征详见表1-1。
全井田煤层属低～中灰、特低硫、中～低磷、高发热量、易选～中等可选、弱粘结～中等粘结性、低变质阶段的气煤和长焰煤，以长焰煤为主，气煤次之，可做为动力用煤和炼焦配煤。
全井田煤的挥发份(Vadf)一般大于40%，各煤层平均Y值为4.7～8.9mm，灰分含量(Ad)一般为11.23～22.81%，原煤全硫(Sd)为0.17～0.28%,磷(Pd)的平均含量为0.007～0.05%，各煤层平均发热量为24.72～29.26MJ/kg。
1.3矿井安全概况
1.3.1水文地质特征
小恒山受大气降水直接补给，岩石风化裂隙不发育，地下水呈裂隙水形式不丰富。已探明含煤地层风化裂隙带总深度在40—60m，而强风化裂隙带在50—60m以内。
1.3.2瓦斯情况
根据地质报告提供的采样资料，井田内瓦斯含量为0.07～3.38ml/g，-500m以上瓦斯含量均低于2ml/g，但地质报告没有明确说明矿井瓦斯等级，本设计根据采样数据分析，结合小恒山矿实际开采情况，暂定本矿井初期为低瓦斯矿井。
1.3.3煤的自燃与煤尘爆炸
据地质报告及小恒山矿实际开采情况，矿井煤尘有爆炸危险，煤层为不易自燃。
第二章 矿井储量与生产能力
2.1 井田境界及储量
2.1.1井田境界
根据小恒山矿区总体设计，本矿井的井田境界为，北部边界：以F2断层为界;南部边界：以F11断层为界;东部边界：以各煤层露头及F55、F7断层为界;西部边界：以16号煤层-900m等高线垂直投影为界。
井田南北走向长2.5～5.0km，平均4.5km，东西倾斜宽2.0～5.0km，平均4.0km，井田面积约为18.0km2。
因本井田浅部为各煤层露头，深部为16号煤层-900m等高线垂直投影。而井田走向两翼的F11、F2断层均为落差大于100m以上的断裂构造，属自然境界。因此，设计认为本矿井井田境界确定合理。
2.2.2矿井储量
本矿井工业储量A+B+C级合计为194.251Mt，其中一水平-450m以上工业储量为72.974Mt，-450～-700m工业储量为67.461Mt。扣除开采困难的呆滞煤量、防水煤柱、断层煤柱、工业场地煤柱和井筒煤柱，以及开采损失煤量后，全矿井设计可采储量为120.746Mt，其中一水平-450m以上设计可采储量为42.452Mt，-450～-700m设计可采储量为50.585Mt。
开采损失煤量是按各采区的煤层平均厚度选取的采区回采率，即薄煤层85%，中厚煤层80%，厚煤层75%。
对于本矿区防水煤柱计算，由于在本井田范围内，第四系含水层与煤系地层之间大部分被第三系隔水层所阻隔，但在8～12勘探线的煤层露头部位第三系缺失，形成“天窗”。根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》规定，计算出本矿井“天窗”部位最大防水煤柱高度为70.2m，其底界标高最大达-170m,非“天窗”部位最大防水煤柱高度均小于各煤层风氧化带高度(垂高30m)。另外，从井田内第三系地层底面标高看，一般为-100～-140m，再加上30m风氧化带，开采上限标高为-130～-170m，因此，设计考虑风氧化带底界面标高的变化较大，为便于巷道布置与回采，将开采上限与防水煤柱综合考虑，暂定本井田开采上限标高为-175m，其-175m以上工业储量3.373Mt。但由于初期移交的南一上采区和北一上采区位于“天窗”之下，结合小恒山矿实际开采情况，为确保安全，设计首采区开采回风水平标高为-190m。同时，也可探明矿井实际涌水情况，为更为合理的确定开采上限标高提供依据。
2.2矿井设计生产能力及服务年限
2.2.1矿井工作制度
本矿井设计年工作日330d，每日三班作业，边采边准。每班工作8h，每天净提升时间为16h。
2.2.2矿井设计生产能力
根据已批准的《小恒山矿总体设计》安排，小恒山矿设计生产能力为0.9Mt/a。
2.2.3矿井及各水平服务年限
按生产能力0.9Mt/a计算，储量备用系数取1.4，则矿井和一水平上山部分(-450m以上)服务年限分别为96a和34a。
矿井服务年限：
T=Z/(A·K)
式中 T：矿井服务年限 Z：矿井可采储量
A：矿井年产量 K:：矿井储量备用系数
T =120.746/(0.90×1.4)=96a
一水平服务年限：T1= Z1/(A·K)=42.452/(0.90×1.4)=34a
第3章 井田开拓及采区通风
3.1井田开拓方案
3.1.1开拓方式：
本井田的特点是：
(1)第三系地层及第四系冲积层较厚，第四系地层为142～157m，且富含水。第三系地层为0～50m，为此，井筒需采用特殊方法进行施工。
(2)井田内共有14个可采及局部可采煤层，煤层层数多，层间距较大，且多为薄煤层。
(3)地势平坦，煤层埋藏深(142～207m)，井田面积大。
(4)井下沿走向划分采区的块段较少。
根据上述特点，设计确定本矿井采用立井、多水平、集中大巷、分区石门开拓方式。
3.1.2 井筒开拓方式
在一定的井田地质条件、开采技术条件下，矿井开拓巷道有多种布置方式，开拓巷道的布置方式通称为开拓方式。
开拓方式按照井筒的倾角不同(水平、倾斜、垂直)分为平硐开拓、斜井开拓、立井开拓和综合开拓方式(平、斜、立井中的任何二或三种形式相结合进行开拓)等四种方式。开拓方式依据井筒 (或平硐)与煤层位置的不同又有若干分类。
本矿井开拓方式为立井开拓。由于本井田地势平坦，开采煤层位于深部表土较厚，并根据本井田的地质状况、煤层赋存情况及井型、服务年限等要求，因此确定本井田采用双立井开拓。并且采用立井开拓具有以下优点：
1、便于井筒延伸
2、适应性强，技术成熟可靠;
3、井筒短，提升速度快，提升能力大;
4、通风断面大，风阻小，满足大风量要求;
5、对于开采深部赋存煤层有好处。
6、工作的环节少，人员上下较方便
3.1.3 井筒位置、数目及坐标的确定
本井有三个立井。主提升立井坐标为x：422535，y：5023260;副立井坐标为x：422455，y：5023250。风井坐标为x:422575 y:5023240
主井用以提升煤及兼作进风井,副井作为提矸、升降人员、下放材料和设备及兼作进风井。回风井主要用于回风。
3.1.4 开拓系统综述
本设计井田水平标高的确定主要考虑了以下几个因素：
(1)煤层赋存条件及地质构造
(2)合理的水平服务年限
(3)生产成本
(4)水平接替
(5)井底车场及其主要硐室的位置应尽量处于较好的岩层内
在煤层赋存为倾斜状态时，一般以浅部向深部开采，以达到工程量少、建设速度快、投资省、成本低的效果。根据煤层的赋存条件和倾斜长度，本井田划分为一个水平。主要巷道断面图如下：
