煤矿瓦斯抽采设计
1.2 设计依据
1．《煤矿瓦斯抽采规范》（AQ1027-2006），中华人民共和国安全生产行业标准，2006； 2．《煤矿瓦斯抽采工程设计规范》(GB50471-2008)，中华人民共和国国家标准，2008； 3．《矿井瓦斯抽采管理规范》，中华人民共和国煤炭工业部，1997； 4．《煤矿安全规程》，国家煤矿安全监察局，2011；
5．《防治煤与瓦斯突出规定》，国家安全生产监督管理总局和国家煤矿安全监察局，2009；
6．《煤矿瓦斯抽采基本指标》（AQ1026-2006），国家安全生产监督管理总局，2006。 1.3 设计的指导思想
当前国家对瓦斯综合治理提出了“先抽后采、监测监控、以风定产”的十二字方针。华泰煤矿作为一个高瓦斯矿井，响应国家号召，贯彻落实“安全第一，预防为主，结合治理”的安全生产方针，在结合自身开采技术条件的情况下，依靠科技进步，加大安全投入，在地面建立了永久抽放瓦斯系统和井下临时抽放瓦斯系统，多措并举，应抽尽抽，从而保证抽采平衡、效果达标。具体指导思想为以下几个方面：
1．严格按照矿井瓦斯抽采的相关规定进行设计，保证矿井瓦斯抽采系统安全可靠，确保矿井安全生产；
2．在符合规范要求，满足使用的前提下，尽可能降低成本，节省工程投资； 3．尽量利用原有的巷道、管道，少增加开拓费用；
4．设备、管材选型留有余地，能满足矿井改扩建后的需求； 5．采用较先进瓦斯抽采工艺技术，且符合实际。 1.4 设计的主要技术方法
本次设计主要分四个阶段进行：
1．前期对所设计矿井的相关原始资料进行收集整理，并查阅一定量的关于瓦斯流动规律和瓦斯抽采相关方面的书籍和文献。
2．中期开始按照大纲要求着手做毕业设计，设计内容要求真实可靠。在设计过程中要利用好网络和图书馆这两个工具，若遇到有疑问的地方要及时与指导老师进行交流或向其请教。
3．后期对设计内容进行进一步整理和完善，并完成相关图纸的绘制任务。之后，将设计初稿交予指导老师，请其进行悉心修改并提出宝贵建议。
4．最后，将指导老师反复修改过后的设计进行最终完善，装订成册，并对设计内容进一步熟悉，为答辩做好准备。
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2 矿井概况
2.1 井田概况 2.1.1 位置与交通
本井田南距大峪沟镇5km，西北距巩义市12km。310国道从大峪沟镇通过，陇海铁路和开（封）～洛（阳）高速公路从北部约6km通过。大峪沟—高山沥青公路从区内中部通过，区内各村庄之间均有沥青公路及简易公路相通，交通十分便利，见图2-1。
图2-1 交通位置示意图
Fig.2-1 The schematic diagram of the traffic position
2.1.2 地形地貌
区内地势总体上呈东高西低，南高北低，中部沟谷发育且低凹。区内最高点为付山，海拔+664.9m，最低点在致富沟入口，海拔+212.0m，相对高差452.9m。全区沟岭相间，纵横交错，沟谷多呈“V”字型，山脊多呈鱼脊状和馒头状，地形切割严重，呈侵蚀低山丘陵地貌景观。 2.1.3 地表水系
矿区内仅在西部有一条河流，即东泗河，属黄河流域伊洛河水系，发源于南部山区，
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流向西北，在站街镇东北汇入伊洛河，经神北横切邙岭注入黄河。该河为季节性河流，以排洪为主，由于附近各煤矿排水的注入，现为常流不断的小溪。该河上游筑有凉水泉水库，位于大峪沟井田19勘探线附近，是本区主要地表水体。据现有资料显示，其蓄水面积1067m2，水深1.5m，库容16008m3，为小型塘坝，以拦、蓄洪水，农田灌溉为主。 2.1.4 气象
本区属暖温带大陆性半干燥季风气候，春秋季干旱且多风，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥少雨雪。据巩义市气象站资料，各种气象要素如下：
①气温：最高气温为43oC，最低气温为-15.4oC，年平均气温为14.6oC。 ②蒸发量：该区蒸发量较大，年平均蒸发量为2136.4mm。
③降雨量：降雨量少而集中，年平均降雨量为583mm，一般集中在7～9月份，约占全年降雨量的70％。
④冻土深度：11月中旬开始降雪、冰冻，最大积雪厚度21cm（1972年12月），最早霜冻时间为10月份，最大冻土深度为22cm（1977年1月），年最长霜冻期60天，年平均霜冻期43天。
⑤一般风速3.4m/s，最大风速20m/s。 2.1.5地震
根据《河南地震历史资料》记载，荥巩一带曾发生过40余次地震，其中破坏性较大的是公元119年3月10日的汜水（并入荥阳市）地震，震中在洛阳附近，烈度为八度。距今最近的一次是1973年12月14日发生在巩义的3级有感地震。上述历次地震对本区均有波及。据《抗震设计规范》(GB50011--2001)及历年发生的地震资料，本区震级为5级，地震烈度按7度设计。 2.2 井田地质特征 2.2.1 地层
本区为低山丘陵地形，基岩大面积裸露。井田内出露的地层有第四系、第三系、三迭系下统、二迭系、石炭系中、上统、奥陶系及寒武系。现将地层由老至新分述如下：
1．寒武系(∈)
出露于井田南部,井田内唯有2601孔揭露，厚度18.87m，岩性为白云质灰岩，全层厚度不详。
2．奥陶系中统马家沟组(O2)
该组地层多分布在白窑、薛庄、宋沟、南沟、竹林沟、丁烟及刘家一带。顶部为深灰色石灰岩与泥岩互层，隐晶质结构，中厚层状，局部夹灰黄色钙质泥岩薄层，其下为
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厚层石灰岩，隐晶质结构，质地均一，局部可见暗紫红色的薄层泥灰岩，溶洞发育，下部为含泥质的白云质灰岩或白云岩与泥岩互层，地表实测厚度为148.40m，东部邻区厚度为237.07m，而井田内钻孔揭露最大厚度151.70m（3103孔）。本区缺失下奥陶统(O1)，与下伏寒武系地层呈假整合接触。
3．石炭系(C)
井田内仅有上统太原群及中统本溪群: （1）中统本溪群(C2)
该群地层分布在马蹄沟、马沟、宋沟、竹林沟及瓦窑南一带。由灰色至深灰色豆状或鲕状铝土岩、铝土质泥岩组成。据417队钻孔资料，铝土矿层多位于该群地层的中上部，称为K4矿层带，自西向东矿层带层位有自上向下迁移的趋势，靠近底部多为赤红色的褐铁矿及赤铁矿。该群地层厚度为3.57～33.69m，平均厚度为7.31m。与下伏地层呈假整合接触。
（1）上统太原群(C3)
该群地层多展布于钟岭、大峪沟、刘沟南、解放村一带。主要由石灰岩、泥岩、砂质泥岩、炭质泥岩、煤及砂岩组成。依据岩性组合特征可分为三段：上部灰岩段（L7～L9）、中部碎屑岩段、下部灰岩段（L1～L4）。可采煤层一1煤层赋存于该群底部。该群地层厚度变化较大，两极值为32.46～97.20m，平均厚为63.13m。
4．二迭系(P)
由山西组、上石盒子组、下石盒子组、平顶山组、土门组等地层组成，总厚度一般920m左右，与下伏地层为整合接触。现由老至新分别叙述如下：
（1）下统(P1) ①山西组(P11)
该组地层主要分布在水滴河北、荆子沟、黑龙潭、大峪沟、张沟、解放村至园枣树附近。由煤、炭质泥岩、泥岩、砂质泥岩及砂岩组成。主要可采二1煤层赋存于该组的底部。全组厚39.59～110.68m，平均厚76.82m。
②下石盒子组(P12)
主要分布在石渣坡、坟沟、塚子沟、黑龙潭、钟岭、大峪沟、全神庙、庙岭至园枣树一线。按其岩性特征可分为上、中、下三部分，上部为深灰色砂质泥岩、泥岩、粉砂岩夹薄层细砂岩，含有植物化石碎片，靠近下部具有小暗紫斑。中部为砂质泥岩与泥岩互层，间有紫斑、微含铝质，夹有透镜体状的细砂岩，偶尔含有不可采的薄煤层（三煤），仅1314孔见有0.20m及0.45m两层薄煤，下部为本区较稳定的大紫泥岩（米村泥岩），厚约15m左右，为深灰色～灰色含铝土质泥岩，含有豆状和鲕状的菱铁质鲕粒，层位稳定，为一良好标志层。底部为一层厚5～10m的灰绿色中细粒砂岩，但局部为粉砂岩，成分以石英、岩屑为主，分选中等，硅泥质胶结，含泥质及菱铁质包体、黄铁矿结核，具大型斜层理，俗称砂锅窑砂岩，是与山西组分界之良好标志。本组最小厚度53.24m，
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最大厚度130.42m，一般厚90m左右。
（1）上统(P2) ①上石盒子组(P21)
主要分布于荆枝沟经岳寨、将军岭南岭、庄子沟、口头园南的井田中深部一带。以田家沟砂岩底界面为界，可分为上、下两段。
下段(P21-1)：
该段包括四、五、六三个煤组，由深灰色、灰色砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩、粉砂岩及灰白色中细粒砂岩组成。煤层不甚发育，仅有1708及2504两孔分别见到五煤和四煤层，均不可采，四煤组底板砂岩据地表出露和钻孔资料，其岩性为浅灰、灰绿色中细粒砂岩，底部常为粗粒或含砾砂岩，具缓波状层理及斜层理，泥质胶结，层位较稳定，为上、下石盒子组分界之标志层。该段厚一般167.00m左右。
上段(P21-2)：
该段包括七、八两个煤组，其岩性主要是由灰绿色、土黄色及少量暗紫色的中细粒砂岩、粉砂岩、砂质泥岩组成。局部地段在七煤组附近夹有薄层硅质海锦岩，为确定七煤组层位的良好标志。煤层不发育，钻孔穿过层位中仅106孔见七煤组薄煤三层，该段底部有一层厚约20余米的灰白色中细粒含砾石英砂岩（俗称田家沟砂岩），其成分单一，石英含量可高达85％，硅质胶结，含泥质包裹体，具斜层理，全井田内层位较稳定，为本组上、下段分界的良好标志层。全段厚约250m左右。
②平顶山组(P22)
主要出露于井田北部的海上桥、大古堆、大坡顶及将军岭北一带。其岩性为浅灰～灰白色中细粒长石石英砂岩，局部地段略带肉红色，硅、泥质胶结，分选性中等，滚园度次之，具大型斜层理，有时夹有薄层粉砂岩。厚度由西向东有逐渐变薄的趋势，可作为煤系地层顶部一良好标志层，其厚度约60余米。
③土门组(P23)
主要在青石山、伏山南北一带有大面积出露。按其岩性特征可分为上、中、下三段。 上段(P23-3)：
主要由中细粒砂岩所组成，顶部夹有同生砾岩，底部夹薄层钙质粉砂岩或砂质泥岩，含有钙质结核，具缓波状层理及斜层理，厚约87m。
中段(P23-2)：
以紫红色泥岩为主，下部含大量形状不规则的钙质结核，中部夹厚约1m左右中细粒溶洞发育的石英砂岩，本段厚度为84.50m。
下段(P23-1):
以灰黄色中细粒砂岩为主，间夹薄层暗紫红色泥岩及粉砂岩，多具大型斜层理，层面含较多的云母片，风化后多呈薄层状。本段地层厚约100m左右。
5．三迭系下统圈门群一段(T11)
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