煤礦采區通風設計說明書(課程設計論文)
第1章礦區及安全概況井田地質特征
1.1 礦區概況
1.1.1交通位置
礦井位于黑龍江省雞西市恒山區距雞西西南12.5km處，距恒山區東南約3.7km。距恒山火車站約2km，礦井有專用鐵路線與國鐵連接，雞圖公路在礦井北面通過交通十分便利，見下圖。
1.1.2地勢地形
礦區內地形平坦，總體上東高西低，南高北低的趨勢，周圍被低山丘陵所環繞。東南最高標200m，最低標高98m，礦區內絕大部地區都在+66～+68m標高之內。七星河位于礦區的西緣，自西南流向東北，匯水面積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，幾乎干枯。每年的12月到翌年4月為結凍期，7、8、9三個月為洪水期，歷年來最高洪水位線標高在100m。
1.1.3 氣象
本區處中溫帶濕潤區,屬大陸性多風氣候,區內由11月至翌年4月為凍結期，凍結深度為1.5-2.0m，最高氣溫在零上27℃至31℃，最低氣溫在-29℃至-34℃，全年平均氣溫在零上0.5℃，處于亞寒帶屬大陸性季風氣候，年降水量在390mm到700mm，平均年降水量為545mm。風向多為西北和西南，風力3—4級。小恒山礦無地震史。
1.1.4礦區經濟概況、工業、農業的情況
礦區內以農業為主要經濟形式，主要農作物有小麥、大豆、玉米等。除煤礦以外，礦區內尚有機修廠、木材廠、磚瓦廠、糧食加工廠等可為農業生產服務的工廠。
1.2 井田地質特征
1.2.1地質構造：
小恒山礦區屬于盆地在侏羅紀沉積之前的多次構造運動中，本地區來自近于東西方向，井田西北部煤層傾角在16—18°，井田中部煤層傾角在14—16°，井田南部煤層傾角在18—25°，都為單斜構造，局部有斷層。
1.2.2地質構造
本井田內以弧形斷裂為主，并由此而派生兩組褶曲構造。
井田內地層走向近南北，傾角一般為15～25°，局部地段由于斷裂影響形成急傾斜帶。
(1)斷裂構造
井田內斷層按走向可分為三組，共有斷層20條，其中北西到南北向組有4條，北東向組11條，北西向組5條。斷層多為壓扭性斷裂，導水性差。
(2)褶皺
井田內主要褶皺有F8牽引褶曲和F7派生褶曲兩組。F8牽引褶曲位于F8斷層兩側，由F8斷層兩盤相互扭動產生。斷層北側為背斜，南側為西斜。F7派生褶曲位于F7斷層東段的北側，屬F7派生構造，軸向北東60°，向南西傾伏，延展甚短，與 F7斷層斜交。
1.2.3煤層及煤質：
本井田具有經濟價值的可采煤層均集中于侏羅系雞西群城子河組，該含煤組地層總厚度為930m，含煤50余層，煤層平均總厚36.29m，其中大部分為不可采煤層。可采及局部可采的煤層自上而下分別為5、9、12、14、16、17、18、20、20下、22、23、24、26、29-1b號共14個煤層。各煤層平均總厚15.39m，傾角一般為15～25°，只有F7斷層附近煤層傾角達40°左右。
井田內各可采煤層，按其在縱向剖面的分布規律及組合特征，可分為上、中、下三個煤層群。其中中層群含有9、12、14、16、17、18、20、20下、22、23、24、26號共12個可采及局部可采煤層，而上層群和下層群分別有5號煤層和29-1b號煤層可采。
井田內煤層屬穩定～不穩定，結構簡單～復雜，一般含1～2層夾矸，局部達3～4層，各煤層特征詳見表1-1。
全井田煤層屬低～中灰、特低硫、中～低磷、高發熱量、易選～中等可選、弱粘結～中等粘結性、低變質階段的氣煤和長焰煤，以長焰煤為主，氣煤次之，可做為動力用煤和煉焦配煤。
全井田煤的揮發份(Vadf)一般大于40%，各煤層平均Y值為4.7～8.9mm，灰分含量(Ad)一般為11.23～22.81%，原煤全硫(Sd)為0.17～0.28%,磷(Pd)的平均含量為0.007～0.05%，各煤層平均發熱量為24.72～29.26MJ/kg。
1.3礦井安全概況
1.3.1水文地質特征
小恒山受大氣降水直接補給，巖石風化裂隙不發育，地下水呈裂隙水形式不豐富。已探明含煤地層風化裂隙帶總深度在40—60m，而強風化裂隙帶在50—60m以內。
1.3.2瓦斯情況
根據地質報告提供的采樣資料，井田內瓦斯含量為0.07～3.38ml/g，-500m以上瓦斯含量均低于2ml/g，但地質報告沒有明確說明礦井瓦斯等級，本設計根據采樣數據分析，結合小恒山礦實際開采情況，暫定本礦井初期為低瓦斯礦井。
1.3.3煤的自燃與煤塵爆炸
據地質報告及小恒山礦實際開采情況，礦井煤塵有爆炸危險，煤層為不易自燃。
第二章 礦井儲量與生產能力
2.1 井田境界及儲量
2.1.1井田境界
根據小恒山礦區總體設計，本礦井的井田境界為，北部邊界：以F2斷層為界;南部邊界：以F11斷層為界;東部邊界：以各煤層露頭及F55、F7斷層為界;西部邊界：以16號煤層-900m等高線垂直投影為界。
井田南北走向長2.5～5.0km，平均4.5km，東西傾斜寬2.0～5.0km，平均4.0km，井田面積約為18.0km2。
因本井田淺部為各煤層露頭，深部為16號煤層-900m等高線垂直投影。而井田走向兩翼的F11、F2斷層均為落差大于100m以上的斷裂構造，屬自然境界。因此，設計認為本礦井井田境界確定合理。
2.2.2礦井儲量
本礦井工業儲量A+B+C級合計為194.251Mt，其中一水平-450m以上工業儲量為72.974Mt，-450～-700m工業儲量為67.461Mt。扣除開采困難的呆滯煤量、防水煤柱、斷層煤柱、工業場地煤柱和井筒煤柱，以及開采損失煤量后，全礦井設計可采儲量為120.746Mt，其中一水平-450m以上設計可采儲量為42.452Mt，-450～-700m設計可采儲量為50.585Mt。
開采損失煤量是按各采區的煤層平均厚度選取的采區回采率，即薄煤層85%，中厚煤層80%，厚煤層75%。
對于本礦區防水煤柱計算，由于在本井田范圍內，第四系含水層與煤系地層之間大部分被第三系隔水層所阻隔，但在8～12勘探線的煤層露頭部位第三系缺失，形成“天窗”。根據《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規程》規定，計算出本礦井“天窗”部位最大防水煤柱高度為70.2m，其底界標高最大達-170m,非“天窗”部位最大防水煤柱高度均小于各煤層風氧化帶高度(垂高30m)。另外，從井田內第三系地層底面標高看，一般為-100～-140m，再加上30m風氧化帶，開采上限標高為-130～-170m，因此，設計考慮風氧化帶底界面標高的變化較大，為便于巷道布置與回采，將開采上限與防水煤柱綜合考慮，暫定本井田開采上限標高為-175m，其-175m以上工業儲量3.373Mt。但由于初期移交的南一上采區和北一上采區位于“天窗”之下，結合小恒山礦實際開采情況，為確保安全，設計首采區開采回風水平標高為-190m。同時，也可探明礦井實際涌水情況，為更為合理的確定開采上限標高提供依據。
2.2礦井設計生產能力及服務年限
2.2.1礦井工作制度
本礦井設計年工作日330d，每日三班作業，邊采邊準。每班工作8h，每天凈提升時間為16h。
2.2.2礦井設計生產能力
根據已批準的《小恒山礦總體設計》安排，小恒山礦設計生產能力為0.9Mt/a。
2.2.3礦井及各水平服務年限
按生產能力0.9Mt/a計算，儲量備用系數取1.4，則礦井和一水平上山部分(-450m以上)服務年限分別為96a和34a。
礦井服務年限：
T=Z/(A·K)
式中 T：礦井服務年限 Z：礦井可采儲量
A：礦井年產量 K:：礦井儲量備用系數
T =120.746/(0.90×1.4)=96a
一水平服務年限：T1= Z1/(A·K)=42.452/(0.90×1.4)=34a
第3章 井田開拓及采區通風
3.1井田開拓方案
3.1.1開拓方式：
本井田的特點是：
(1)第三系地層及第四系沖積層較厚，第四系地層為142～157m，且富含水。第三系地層為0～50m，為此，井筒需采用特殊方法進行施工。
(2)井田內共有14個可采及局部可采煤層，煤層層數多，層間距較大，且多為薄煤層。
(3)地勢平坦，煤層埋藏深(142～207m)，井田面積大。
(4)井下沿走向劃分采區的塊段較少。
根據上述特點，設計確定本礦井采用立井、多水平、集中大巷、分區石門開拓方式。
3.1.2 井筒開拓方式
在一定的井田地質條件、開采技術條件下，礦井開拓巷道有多種布置方式，開拓巷道的布置方式通稱為開拓方式。
開拓方式按照井筒的傾角不同(水平、傾斜、垂直)分為平硐開拓、斜井開拓、立井開拓和綜合開拓方式(平、斜、立井中的任何二或三種形式相結合進行開拓)等四種方式。開拓方式依據井筒 (或平硐)與煤層位置的不同又有若干分類。
本礦井開拓方式為立井開拓。由于本井田地勢平坦，開采煤層位于深部表土較厚，并根據本井田的地質狀況、煤層賦存情況及井型、服務年限等要求，因此確定本井田采用雙立井開拓。并且采用立井開拓具有以下優點：
1、便于井筒延伸
2、適應性強，技術成熟可靠;
3、井筒短，提升速度快，提升能力大;
4、通風斷面大，風阻小，滿足大風量要求;
5、對于開采深部賦存煤層有好處。
6、工作的環節少，人員上下較方便
3.1.3 井筒位置、數目及坐標的確定
本井有三個立井。主提升立井坐標為x：422535，y：5023260;副立井坐標為x：422455，y：5023250。風井坐標為x:422575 y:5023240
主井用以提升煤及兼作進風井,副井作為提矸、升降人員、下放材料和設備及兼作進風井。回風井主要用于回風。
3.1.4 開拓系統綜述
本設計井田水平標高的確定主要考慮了以下幾個因素：
(1)煤層賦存條件及地質構造
(2)合理的水平服務年限
(3)生產成本
(4)水平接替
(5)井底車場及其主要硐室的位置應盡量處于較好的巖層內
在煤層賦存為傾斜狀態時，一般以淺部向深部開采，以達到工程量少、建設速度快、投資省、成本低的效果。根據煤層的賦存條件和傾斜長度，本井田劃分為一個水平。主要巷道斷面圖如下：
