矿井瓦斯防治课程设计 金沙县4号煤矿
第一章 概 述
1.1矿井概况 1.1.1地理概况
金沙县4号煤矿位于金沙县东南部，矿区地理坐标为：东经106°22?38?-106°23?48?，北纬27°16?19?-27°17?28?。矿区距金沙县城直线距离约40km，交通较为便利。
1.1.2地形地貌
金沙县4号煤矿地形总体上受区域性地质构造和岩性控制，矿区地貌属中低山地貌。矿区最高点位于矿区南部边界外，其海拔标高+1612.00m，最低点位于矿区东北部一落水洞附近，其海拔标高+1155.00m，相对高差为457.00m。矿区内地势总趋势为南部高、北部低。
1.1.3气象
区内多年平均气温14.5℃，年降水量900～1100mm，平均降雨量1048mm，属亚热带湿润季风气候，冬无严寒，夏无酷暑，雨量充沛，无霜期260～280天。年均总日照时数为1112小时，年平均温度15℃。主要灾害性气候有干旱、秋风、倒春寒、秋绵雨、冰雹、暴雨等。总的气候特点是：春迟夏短，秋早冬长，水热同季，干湿异期，四季分明。
1.1.4河流
矿区范围内无大的河流经过，区内地表水主要为沟谷季节性小溪流。溪沟水随季节变化而变化，无较大的地表水体。
1.1.5地震
根据国家地震局、建设部1992年颁发的《中国地震烈度区划图(1990)》及贵州省建设厅“黔城设通发1992〔230〕号”文件，场地地震基本烈度为Ⅵ度。据《建设抗震设计规范》(GB50011—2001)抗震设防烈度为6度。
1.1.6地温
根据提交的《贵州省大方县某矿资源储量核实报告》。井田内地温最大值23.76°C，地温变化梯度1.55～1.61°C/100 m，未见地温异常。属地温正常矿井。
1.1.7冲击地压
地质资料及矿方提供的资料中均没有提及关于冲击地压的资料，本矿区内也无冲击地压的历史记录，矿井暂按无冲击地压矿井考虑。
1.1.8水文地质条件
本矿最低开采标高为+1000m，最底侵蚀基准面标高+1140m。直接充水水源为含煤岩系的龙潭组基岩裂隙水、小煤窑采空区积水，属于以裂隙充水为主的矿床，区域承压水对井田采矿范围无较大影响。矿井水文地质条件属中等类型。
1.1.9环境状况
本矿井地处山区，环境容量较大，设计对生产过程中产生的废水、废气、噪声、矸石等污染物（源）采取控制处理后排放或临时堆弃，并对环保工程列有专款。
1.1.10井下通信
矿井行政电话和调度电话共用一台程控调度机，设备选用DHK-1型矿用调度总机，电话站设在矿办公楼内。井下用户话机为按键话机，型号为HAK-1本安型。电话站至井下选用MHYV 1×4×7/0.37型矿用电话电缆，用户话机线选用MHYV 1×4×7/0.28软电缆，以完成矿井的内部通讯。井下电话设置地点是绞车房、绞车下部摘钩处、采掘工作面、局部通风机等。
1.1.11供水水源
生活用水水源：取自矿井附近的山泉水，水源地距地面工业场地约0.5km。涌水量10-15m/h。水质较好，通过工业场地水池蓄水后，用管道引至矿区生活及生产水池，可满足矿井生活用水需要。
生产用水：矿井生产用水主要来源于经污水处理系统处理后的矿井水，不足时由山泉水补充。
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矿井瓦斯防治课程设计 金沙县4号煤矿
该矿井生产、生活消防最高日用水量约1439m/d，其中生活用水量约297m/d，生产用水量约33
640.2m/d，，井下防尘洒水用水量约501.8m/d。
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1.1.12矿井电源
矿井设计为双电源供电，在工业场地新建1座10kV变电站，双回路供电电源均引自110kV大方县新铺变电站不同母线段，电压等级为10kV，电源线路为LGJ-185/30型架空线路，线路长度为5km；矿井用电有保障。
该矿一回路电源已引到矿上，过渡期暂时采用单电源供电，矿井建成投产前必须将双回路电源建成并完善。
矿井电源高压为10kv，地面电源低压为380v、220v；井下高压为10kv，低压为660v、127v。
1.1.13煤层自燃倾向性
根据贵州省煤田地质局实验室提供的金沙县金沙县4号煤矿C5、C6、C7、C8、C9、C15煤层《煤炭自燃倾向等级鉴定报告》，本矿井C5、C6、C7、C8、C9、C15煤层自燃倾向分类均为Ⅲ级，即不易自燃煤层。
在开采过程中必须采取必要的防灭火措施，合理确定工作面推进速度，并注意外因火灾的防治。
1.2矿井基础资料
1.2.1井田范围及地质储量
金沙县4号煤矿于2011年2月取得贵州省国土资源厅换发的采矿许可证（证号：
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C5200002009101120041143），矿井生产规模30万t/a。其矿区范围由8个拐点圈定，矿区面积为3.3029 km，开采深度由+1450m～+1050m标高。矿区范围拐点坐标（西安80坐标）如下：
表1-4-1 矿界拐点坐标表
拐点号 1 2 3 4 5 6 7 8 X 3018536.45 3019286.44 3019646.26 3020634.24 3020633.78 3019885.8 3019885.73 3018535.75 准采标高：+1450m～+1050m 2矿区面积：3.3029km
地质资源量：
根据贵州省林东矿业集团有限责任公司2008年12月提交的《贵州省金沙县4号煤矿扩界勘查及资源储量核实报告》和贵州省国土资源厅文件《关于<贵州省金沙县4号煤矿扩界勘查及资源储量核实报告>矿产资源储量评审备案的证明》（黔国土资储备字[2009]45号），评审备案的煤矿（建议开采标高+1450～+1050）保有资源量（332+333+334？）1957万t。其中：（332）为220万t、（333）695万t、（334？）1042万t。
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根据矿方实际揭露，矿区内可采煤层倾角为9°。二盘区C5块段平面积为1250594m，C6块段平面积
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为1276598m，C7块段平面积为1318777m，C8块段平面积为1335544m，C9块段平面积为1533344m，C5煤层厚度为0.93m，C6煤层厚度为0.85m，C7煤层厚度为1.47m，C8煤层厚度为0.83m，C9煤层厚度为1.08m，
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各煤层容重均为1.45 t/m：故采用平面投影地质块段法估算资源量。估算公式:
Q＝S×M×D/cosα
式中：Q——煤炭资源量（t）；
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S——块段平面积（m）； α——平均倾角（ °）； M——平均厚度（m）；
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Y 35636313.1 35636313.38 35636773.5 35636773.86 35638018.84 35638018.56 35638213.56 35638213.06 矿井瓦斯防治课程设计 金沙县4号煤矿
D——平均体重（t/m）。
则C5：Q＝S×M×D/cosα=1250594×0.93×1.45/cos9°＝1707939t=170.79万t C6：Q＝S×M×D/cosα=1276598×0.85×1.45/cos9°＝1593019t=159.31万t C7：Q＝S×M×D/cosα=1318777×1.47×1.45/cos9°＝2846012t=284.61万t C8：Q＝S×M×D/cosα=1335544×0.83×1.45/cos9°＝1627363t=162.74万t C9：Q＝S×M×D/cosα=1533344×1.08×1.45/cos9°＝2431149t=243.12万t
所以二盘区保有资源储量=170.79+159.31+284.61+162.74+243.12=1020.57万t，二盘区设计以此数据做为依据。
由于二盘区首采面已形成，所以首采面的资源/储量级别为332；三条井筒、区段轨道斜巷和区段回风斜巷均为穿层布置，揭露煤层后发现煤层赋存稳定，煤层厚度、倾角与地质报告中基本一致，所以二盘区内除首采面以外的资源/储量级别为333。二盘区保有资源储量为：1020.57万t，其中332为7.8万t，333为1012.77万t（详见表1-4-2）。二盘区设计以此数据做为依据。
表1－4－2 金沙县4号煤矿二盘区资源量估算汇总表 类别 总资源量 保有资源/储量煤层 （万t） 332（万t） 333（万t） 编号 C5 C6 C7 C8 C9 合计 7.8 7.8 162.99 159.31 284.61 162.74 243.12 1012.77 170.79 159.31 284.61 162.74 243.12 1020.57 3
1.3.含煤地层及煤层 1.3.1含煤性
含煤岩系为二叠系上统龙潭组(P3l)，龙潭组系海陆交互相含煤建造，主要由陆源碎屑岩及煤组成,厚度148.19m,。含煤10～26层，煤层总厚9.88m，含煤系数6.72％；其中可采煤层6层，平均总厚6.46m，含煤系数4.40％；其中C7、C9、C15号煤层厚度、层位均较稳定，全矿区可采，C5、C6、C8号煤层层位均较稳定，矿区内局部可采。
1.3.2可采煤层
矿区内含煤地层含可采及局部可采煤层6层，编号为C5、C6、C7、C8、C9、C15。其分布特征见表2-1-2。
表2-1-2 可采煤层特征表 煤 层 夹 石 全层厚度(m) 间 距(m) 煤层 最小～最大 最小～最大 煤层平标志结构 稳定性 可采性 均倾角 层数 主要岩石 平均 平均 层 （°） 实际揭露地质报告数数据 据 P3c 0.55-1.30 全区 C5 简单 较稳定 9 2.80-4.56 2.80-4.56 可采 0.93 0.75-0.95 4 3.68 全区 C6 简单 较稳定 9 16-20 9.1-11.3 可采 0.85 1.30-1.63 18 10.2 全区 C7 简单 较稳定 9 12-14 5.81-6.99 可采 1.47 0.40-1.25 13 6.47 局部 C8 简单 较稳定 9 20-25 5.86-9.53 可采 0.83
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矿井瓦斯防治课程设计 金沙县4号煤矿 C9 C15 P2m 0.96-1.20 1.08 0.82-3.12 1.97 简单 较稳定 简单 较稳定 全区 可采 全区 可采 9 9 23 56-62 59 7.7 76.6-85 80.9 0～1 炭质泥岩 2.62-4.35 3.49 说明：本次设计层间距、可采性均采用实际揭露。
C5煤层:位于龙潭组（P3l）上部，上距长兴组（P3c）底界29.80m，距L3灰岩8.98～15.03m；下距C6煤层2.80～4.56m，平均4m。厚度0.55～1.30m，平均厚度0.93m。煤层结构简单。顶板岩性以粉砂质泥岩、泥岩为主。直接顶板为泥岩。底板以粘土岩、炭质泥岩为主，并富产植物化石。该煤层在+1340m以上已大部揭露或开采，煤层稳定全区可采煤层。
C6煤层:位于龙潭组（P3l）上部，上距5号煤层2.80～4.56m，平均4m；下距C7煤层16-20m，平均18m。厚度0.75～0.95m，平均厚度0.85m。煤层结构简单。顶板岩性以粉砂质泥岩、泥岩为主。直接顶板为泥岩。底板以粘土岩、炭质泥岩为主，并富产植物化石。该煤层有2个工程点控制，为较稳定全区可采煤层。
C7煤层:位于龙潭组（P3l）上部，上距C6煤层16-20m，平均18m；下距C8煤层12-14m，平均13m。厚度1.30～1.63m，平均厚度1.47m。煤层结构简单。顶板岩性以粉砂质泥岩、泥岩为主。直接顶板为泥岩。底板以粘土岩、炭质泥岩为主，并富产植物化石。该煤层有2个工程点控制，为较稳定全区可采煤层。
C8煤层:位于龙潭组（P3l）上部，上距C7煤层12-14m，平均13m；下距C9煤层20-25m，平均23m。厚度0.40～125m，平均厚度0.83m。煤层结构简单。顶板岩性以粉砂质泥岩、泥岩为主。直接顶板为泥岩。底板以粘土岩、炭质泥岩为主，并富产植物化石。该煤层有3个工程点控制，为较稳定局部可采煤层。
C9煤层:位于龙潭组（P3l）中上部，上距C8煤层20-25m，平均23m；下距L4灰岩10.44～11.94m，平均11.19m。厚度0.96～1.20m，平均厚度1.08m。煤层结构简单。顶板岩性以粉砂质泥岩、泥岩为主。直接顶板为泥岩。底板以粘土岩、炭质泥岩为主，并富产植物化石。该煤层在+1315m以上已部分揭露，为稳定全区可采煤层。
C15煤层:位于龙潭组（P3l）底部，上距C9煤层56-62m，平均59m；下距茅口组灰岩2.62～4.35m，平均3.49m。厚度0.82～3.12m，平均厚度1.97m。煤层结构简单。顶板岩性以粉砂质泥岩、泥灰岩为主。直接顶板为泥岩。底板以粘土岩、铝土质泥岩为主。该煤层在+1255m以上已大部开采，为较稳定全区可采煤层。
1.3.3煤层顶、底板情况
C5煤层：顶板为灰色含泥质粉砂岩、细砂岩夹页岩。底板为粉砂岩、泥质页岩，含黄铁矿结核。 C6煤层：顶板为灰色粉砂岩、泥岩。底板为粉砂岩、泥岩。
C7煤层:顶板为灰色含泥质粉砂岩、粉砂质泥岩。底板为炭质泥岩、泥岩 C8煤层:顶板为灰色含泥质粉砂岩、炭质泥岩。底板为粉砂岩、泥岩。 C9煤层：顶板为黑色炭质页岩。底板为粉砂岩、炭质页岩。
C15煤层:顶板为深灰色页岩、粉砂岩。底板为灰白色铝土质泥岩、炭质页岩，含黄铁矿结核。 各煤层的顶板多为不稳定至中等稳定岩层，底板多为软弱至半坚硬岩层。
综上所述，C5、C6、C7、C8、C9、C15煤层顶、底板局部可能出现跨塌、片帮、底鼓、支架下陷等工程地质问题。本矿区工程地质条件为中等。在开采过程中应加强巷道顶、底、帮的支护管理工作，预防不良事故发生。
1.3.4煤尘爆炸指数及煤尘爆炸危险性
根据贵州省煤炭管理局文件《关于<关于请求审批金沙县水井湾等10处煤矿煤与瓦斯突出危险性鉴定报告>的批复》（黔煤生产字[2008]556号）结论 :金沙县4号煤矿C9煤层在开采+1280m水平以上时不具有突出危险性，属非突出煤层。根据贵州省能源局文件《关于对<关于请求审批金沙县4号煤矿C15煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告的报告>的批复》（黔能源发[2009]79号）结论：金沙县4号煤矿C15煤层+1180m标高以上区域不具有突出危险性。
本设计主采煤层为C5、C6、C7、C8、C9煤层，设计开采最低标高为+1305m，由于C5、C6、C7、C8没
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矿井瓦斯防治课程设计 金沙县4号煤矿
有做煤与瓦斯突出鉴定，根据（黔安监管办字[2007]345号）文件金沙县4号煤矿所在区域为贵州省划定突出区域，故本设计按煤与瓦斯突出矿井设计。
建议矿方尽快请有资质的单位对矿区所有可采煤层做煤与瓦斯突出危险性鉴定。
1.3.5煤层瓦斯压力
井田地质勘探阶段没有对压力进行测试。根据中国矿业大学矿山开采与安全教育部重点实验室提交的《金沙县金沙县4号煤矿C9、C13煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告》（批文号：黔煤生产字[2008]556号）结论 :金沙县4号煤矿C9煤层在开采+1280m水平以上时不具有突出危险性，属非突出煤层，C9煤层最大瓦斯压力为0.28MPa。
无瓦斯压力测试参数的煤层瓦斯压力（P）通常按照以下经验公式预测计算，或者由专业人员用标准瓦斯压力测量仪器在井下以实际测量为准。
P＝（2.03～10.13）×H/1000（MPa），H为垂深。 二盘区第一区段埋深较小（146m），即为二盘区容易时期，开采二盘区最后一个区段时埋深大（194m），即为二盘区困难时期。
基于安全考虑，容易时期P＝10.13×146/1000=1.48（MPa），困难时期P＝10.13×194/1000=1.97（MPa）
1.3.6矿井瓦斯等级
金沙县高坪乡金桥煤矿和金沙县4号煤矿矿区相邻，矿区边界紧紧相邻，主采C5、C6、C7、C8、C9、C15煤层，与金沙县4号煤矿属同一煤系。
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瓦斯：金桥煤矿2010年矿井相对瓦斯涌出量为55.14m/t，绝对瓦斯涌出量为18.38m/t，为高瓦斯矿井。按煤与瓦斯突出矿井设计。
1.3.7矿井煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出危险性
根据贵州省煤炭管理局文件《关于<关于请求审批金沙县水井湾等10处煤矿煤与瓦斯突出危险性鉴定报告>的批复》（黔煤生产字[2008]556号）结论 :金沙县4号煤矿C9煤层在开采+1280m水平以上时不具有突出危险性，属非突出煤层。根据贵州省能源局文件《关于对<关于请求审批金沙县4号煤矿C15煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告的报告>的批复》（黔能源发[2009]79号）结论：金沙县4号煤矿C15煤层+1180m标高以上区域不具有突出危险性。
本设计主采煤层为C5、C6、C7、C8、C9煤层，设计开采最低标高为+1305m，由于C5、C6、C7、C8没有做煤与瓦斯突出鉴定，根据（黔安监管办字[2007]345号）文件金沙县4号煤矿所在区域为贵州省划定突出区域，故本设计按煤与瓦斯突出矿井设计。
建议矿方尽快请有资质的单位对矿区所有可采煤层做煤与瓦斯突出危险性鉴定。
1.4矿井开拓、开采概况 1.4.1井田开拓方式
采用斜井开拓，利用已建成的主斜井、副斜井和回风斜井作为本次设计的主斜井、副斜井和回风斜井。主斜井从C5煤层顶板+1446m标高处按172°的方位角、-22°的坡度掘进穿层到C15煤层底板+1206m标高；副斜井从C5煤层顶板+1445m标高处按178°的方位角、-25°的坡度掘进到C15煤层+1253m标高处后再沿C15煤层倾斜方向掘到+1234m标高；回风斜井从C5煤层顶板+1444m标高处按173°的方位角、-26°的坡度掘进到C15煤层底板+1250m标高处后再沿C15煤层倾斜方向掘到+1225m标高。利用原在+1234m标高处沿C15煤层走向+3?的坡度布置的C15运输大巷的一部分作为本次设计的运输平巷；利用原在+1241m标高处沿C15煤层走向+3?的坡度布置的C15轨道大巷的一部分作为本次设计的轨道平巷；利用原在+1225m标高处沿C15煤层走向+3?的坡度布置的C15回风大巷的一部分作为本次设计的回风平巷。区段轨道斜巷从轨道平巷处按148°的方位角、15°的坡度掘进到C5煤层+1305m标高；区段运输斜巷从运输平巷处按137°的方位角、15°的坡度掘进到C5煤层+1305m标高；利用已形成布置在C5煤层中按148°方位角、9°的坡度布置的运输上山作为本设计的运输上山；利用已形成布置在C5煤层中按148°方位角、9°的坡度布置的轨道上山作为本设计的轨道上山；利用已形成布置在C5煤层中按148°方位角、9°的坡度布置的回风上山作为本设计的回风上山；运输上山、轨道上山和回风上山在＋1280m标高处经联络巷连通，构成开拓、准备系统，形成负压通风。
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