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勘探报告根据生产的陈四楼矿井资料,采用比拟法和稳定流解析法分别计算矿井涌水量,推荐矿井涌水量为1378.79m3/h,最大矿井涌水量为1654.55m3/h。 2.2.5 开采技术条件
(1) 煤层顶底板岩性
二2煤直接顶板以砂质泥岩粉砂岩为主,细粒、中粒砂岩顶板次之,厚度一般5~10m。老顶为细粒、中粒砂岩,厚度2.35~19.7m。直接底板主要为砂质泥岩、粉砂岩,厚度0.76~32.73m,一般1.18~12.71m,岩石致密分布连续稳定。三3煤顶底板均多粉
砂岩和砂质泥岩;三22煤直接顶底板大多为砂质泥岩、泥岩。
井田内大部分区段二2煤顶板岩石力学强度较高,完整性较好,属易于管理的顶、底板。在断层发育处,岩石原生结构遭到破坏,裂隙较发育,强度降低容易造成冒顶及片帮,需在采掘生产中加以注意。
(2) 瓦斯
区内生产矿井多为低瓦斯矿井。据本区二2煤层瓦斯成分分析,煤层底板-600m以浅地带,沼气成分最高占70%,一般小于20%,个别点氮气达60%,二氧化碳20%,甲烷含量在5ml/g以下,属瓦斯风化带;-600m以深地带沼气成分占80~95%之间,甲烷含量在5 ml/g以上。
瓦斯风化带内瓦斯含量一般在1.76~4.46ml/g之间;进入沼气带,沼气含量则有所增加,煤层底板-600~-800m瓦斯含量6.15~17.59 ml/g;800m以深最高达19 ml/g(71―4孔,孔深813.2m)。矿井初期开采井田东翼-600~-800m标高,预测为高瓦斯矿井,按煤与瓦斯突出矿井进行设计。
(3) 煤尘
区内各煤层多数为粉粒状煤,开采时易产生大量的煤尘,钻孔煤样煤尘爆炸性试验,
三3、三22、二2煤煤尘爆炸指数均大于10%,各可采煤层煤尘均有爆炸性。
(4) 煤的自燃
本区煤样测试结果,还原样着火点与氧化样着火点(△T0)均小于25℃,各煤层均应属不易自燃煤。
(5) 地温
参考我国东部地区一些资料,估算恒温带的深度为25m,恒温带温度16.5℃。地温梯度为2.2~2.79℃/hm,低于3℃/hm,故本区属地温正常区。
井田内二2 煤底板埋深340~1037m,底板温度25℃~43℃,存在Ⅰ、Ⅱ级高温区。
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正常地温区基本上在94勘探线以东二2煤层底板-550m水平以浅,占井田面积的15.57%;Ⅰ级高温区主要分布在94线以东二
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煤层底板-550~-850m水平之间,占井田面积
41.22%。基本上先期开采地段和首采区均在Ⅰ级高温区内。73―4、7288两孔之间存在地温偏低现象;Ⅱ级高温区主要分布在二2煤层底板-850m水平以深的范围,占井田面积43.20%。
2.2.6井田开拓及矿井储量
该井田为全隐蔽式煤田,煤系地层被巨厚的新生界松散沉积层所覆盖,煤层埋藏深,新生界松散沉积层含水丰富,故采用立井开拓方式。立井开拓的适应性很强,一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自然条件限制。技术上也比较可靠。当地质条件不利于平硐或斜井开拓时均采用立井开拓方式。其优点如下:
(1) 能通过复杂的地质条件,提升能力大.机械化程度高,易于自动控制。 (2) 井筒为圆形断面结构合理,维护费用低,有效断面大,通风条件好,管线短,人员升降速度快。
影响设计矿井开拓的主要因素:
(1) 该矿井井田形状不规则,煤层赋存情况从平面上看,基本是一扇形月牙状;井田东西长16km,南北宽2.8~6.5km。
(2) 井田地质条件中等,主采二2煤层层位稳定,结构简单,煤质较好;但煤层瓦斯含量较高,预测为高瓦斯矿井。
(3) 薛湖煤矿主采二2煤层厚度平均2.23m,煤层倾角为5~20°。 (4) 矿井涌水量为1378.79 m3/h。
本矿采用立井单水平开拓方式,主副井筒均位于井田中央。矿井储量为187Mt,设计储量171Mt,可采储量123Mt。
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3 矿井通风系统设计的可行性论证
3.1矿井通风系统优化背景
3.1.1矿井目前生产通风情况和生产变动情况分析
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4 矿井通风系统设计 4.1 采区通风设计
4.1.1 采区通风系统的确定
(1) 采区通风系统的基本要求
在一般情况下,一个矿井总是同时有几个采区进行回采和准备。从通风的角度来看,每一个釆区就是矿井通风系统中的一个独立的通风区域,它们各自与矿井的主要进风巷和回风巷相连通,是矿井通风系统的主要组成单元,是采区生产系统的重要组成部分,它包括采区进风、回风和工作面进、回风巷道组成的风路的连接形式及采区内的风流控制设施。
采区通风系统主要取决于采煤系统(采煤方法),但又能在—定程度上影响着采区的巷道布置系统。其合理与否不仅影响采区内的风量分配,发生事故时的风流控制,生产的顺利完成,而且影响到全矿井的通风质量和安全状况。
完备的采区通风系统应能有效地控制采区内的风流方向,风量和风质,采区应该有足够的供风量,并按需分配到各个采、掘工作面。为此,采区通风系统应满足下列基本要求:
1) 每一个采区,都必须布置回风巷,实行分区通风。
煤层群或分层开采的每个上、下山采区,采用联合布置时,都必须至少设置一条专门的回风巷。采区进、回风巷必须贯穿整个采区的长度或高度。严禁将一条上、下山或盘区的风巷分为两段,其中一段为进风巷,另一段为回风巷。
2) 保证风流流动的稳定性,采区逆风系统中应尽量避免或减少角联通风。 3) 通风系统力求简单,以便在发生事故时易于控制风流和撤走人员。
4) 采煤工作面和掘进工作面都应采用独立通风。有特殊困难必须串联通风时应符合《规程》有关规定。
5) 煤层倾角大于12°的采煤工作面采用下行通风时,报矿总工程师批准,并须遵守下列规定:
①采煤工作面的风速,不得低于lm/s;
②机电设备设在回风巷时,其风流中瓦斯浓度不得超过1%,并应装有瓦斯自动检测报警断电装置;
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③进、回风巷中,都必须设置消防供水管路。
有煤与瓦斯(二氧化碳)突出的采煤工作面严禁采用下行通风。
6) 采煤工作面和掘进工作面的进风和回风,都不得经过采空区或冒落区。水采工作面由采空区和冒落区回风时,必须使水采工作面有足够的新鲜风流,保证水采工作面及其回风巷的风流中的瓦斯和CO2浓度都必须符合《规程》规定。
7) 采空区须及时封闭。随着回采工作面的推进,通至采空区的风眼须逐一封闭,采区结束后,至多不超过一个月,必须设密闭全部封闭采区。
8) 机电硐室须设在进风流中。硐室深度不超过6m,入门宽度不小于1.5m者,可用扩散通风。个别机电硐室经矿总工程帅批准,可设在回风流中,但其中瓦斯浓度不得超过0.5%,并应安装瓦斯自动检测报警断电装置。
9) 改变采区通风系统时,应报矿总工程师批准。掘进巷道与其它巷道贯通前,通风部门必须做好调整通风系统的准备工作,贯通后须立即调整系统,防止瓦斯积聚,待风流稳定后,才可恢复工作。
10) 采掘工作面空气温度不得超过26°C;机电硐室不得超过30°C。 (2) 采区进、回风上山的选择
对于薄及中厚的缓倾斜煤层,我国广泛采用走向长壁采煤法。厚煤层则多采用倾斜分层走向长壁采煤法或放顶煤开采,开掘采区下、下山联络回风大巷及运输大巷。
从生产角度出发,采区至少有两条上山,一条为运输上山,另一条为轨道上山,两条上山即为采区内的进、回风巷道。可以采用运输上山作进风道,轨道上山作回风道;也可以采用轨道上山作进风道,回风上山作回风道。有些大型矿井采区走向比较长,当采区生产能力大、产量集中、瓦斯涌出量大时可以采用三条上山。除上面两条上山外,有一条专门的回风上山,供通风、行人之用。这样按标高布置这三条上山成为“品”字形巷道布置,专用回风上山(巷)在上面,并且在其他两条上山的中间,运输上山和轨道上山均为进风巷道,主要是靠专用回风上山(巷)回风。
轨道上山进风、运输上山回风的主要优点是:
1) 轨道上山的采区下部车场可以直接和阶段运输大巷相连通,不必在该处设置风门。从而,避免了因运料列车通过该处,导致风门漏风。
2) 在运输上山的运煤过程中,煤流将释放瓦斯并产风煤尘,运煤设备将释放热量。然而,轨道上山进风,可使新鲜风流免受瓦斯、煤尘的污染,有利于保证较优的风质。
3) 轨道上山发生火灾事故的机率较低,且可避免运输上山发生火灾事故时,有害
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