毕业设计初稿改后D2770wps.docx
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毕业设计初稿改后D2770wps
摘要
登封市仟祥煤矿是高瓦斯矿井，开采煤层为二1煤层，测定其二1煤层瓦斯参数对于矿井通风抽采等具有重要的现实意义，因此，本论文选择该矿瓦斯参数测试作为探讨内容。
在仟祥矿多年的工作经验和一个多月的实习，本人全面收集整理了该矿大量的瓦斯地质资料，通并详实的制定了概况的瓦斯参数测试方案。
同时结合自己所学的煤矿地质学、瓦斯地质学、瓦斯灾害防治的相关知识，通过现场收实测，实验室试验，分析计算等方法，确定了仟祥煤矿二1煤层的瓦斯压力、瓦斯含量、煤的坚固性系数、瓦斯放散初速度的瓦斯参数。
基本可以对煤层的瓦斯抽放可行性论证、突出防治措施的制定、瓦斯综合治理方案的确定，以及为瓦斯抽放和综合利用提供参考。
关键词:
瓦斯压力瓦斯含量参数测试测试方案
Abstract
DengfengQianXiangcoalmineisahigh-gascoalmine,coalminingtwo1coalseam,determinationofthe1coalseamgasparametersforminedrainagehasapracticalsignificance,importanttherefore,thisthesischoosestheminegasparametertestofcontent.
Inpractice,QianXiangmineformanyyearsofworkexperienceandmorethanamonth,Icomprehensivelycollectedalargeamountofgasgeologicaldataofthemine,anddetailedthegasparametertestingscheme.Atthesametime,combinedwithknowledgeofpreventionandcontrolofcoalminegeology,gasgeology,gasdisasterinhisownknowledge,throughfieldcollectionofmeasurement,laboratorytesting,analysisandcalculationmethods,determinedtheqian-xiangcoalminetwo1coalseamgaspressure,gascontent,coalfirmnesscoefficient,initialspeedofmethanediffusiongasparameters.Canbebasicallyoncoalseamgasdrainage,thefeasibilityofoutburstpreventionmeasures,thecomprehensivegascontrolscheme,aswellasforgasdrainageandutilizationtoprovidereference.
Keywords:
gaspressuregascontentparameterstestingscheme
前言
登封市仟祥煤业有限责任公司位于河南省登封市东南部徐庄镇境内，是由刘沟煤矿、东山煤矿、刘沟煤矿深部详查区和深部扩界区整合后组建的一个新企业。
设计生产能力为0.3Mt/a。
地理坐标为北纬34°19′04″～34°20′01″，东径113°12′24″～113°13′04″。
西北距登封约25km，东北距郑州87km。
目前已按照有关规范、规定的要求，完成了部分参数测定工作。
根据河南省煤田地质四队于2003年底提出《河南省登封市徐庄乡刘沟煤矿深部详查地质报告》及资源储量备案证明，该矿井为低瓦斯矿井，结合煤层赋存条件，原设计的主要特征为：
矿井一期采用一对立井，一对斜井单水平上下山开拓。
主副井井深388m，主井装备一对3t箕斗提煤、兼作回风、安全出口。
副井装备一对1t矿车单层单车罐笼，用作辅助提升、进风及安全出口，采用原刘沟矿主斜井改为下料斜井，作为11采区下料升降设备和西翼安全出口。
利用原刘沟矿副斜井改为排水斜井，作为11采区排水之用。
水平标高-100m，副井进风，主井回风的中央并列式通风系统。
初期（11采区）生产能力为30万吨/年，后期生产能力为60万吨/年。
随着深度的增加，瓦斯涌出量进一步增大。
根据瓦斯预测和2009年7月河南理工大学煤矿安全工程技术研究中心提交的《登封市仟祥煤业有限责任公司煤与瓦斯突出基础参数测定及矿井瓦斯等级鉴定报告》鉴定结果和瓦斯预测，该矿井为高瓦斯矿井，需设专用回风井，原设计的主井回风等方案已不可行。
根据资源整合文件该矿井在整合后生产规模需达到0.6Mt/a，因此矿井生产能力由原设计的0.3Mt/a提升为0.6Mt/a。
登封市仟祥煤业有限责任公司并委托河南理工大学安全工程技术研究中心重新编制资源整合后技术改造初步设计，编写《登封市仟祥煤业有限责任公司技术改造初步设计修改》，设计生产能力为0.6Mt/a。
本文研究的主要内容有：
登封市仟祥煤矿瓦斯参数测定，煤得坚固性系数，瓦斯含量的测试方法，煤的破坏类型，瓦斯放散初速度等。
1矿井概况
1.1煤矿由来
1.1.1位置交通
一、位置
登封市仟祥煤业有限公司位于河南省登封市东南，河南省登封市仟祥煤业有限责任公司（原刘沟煤矿）位于登封市东南142º方向，直距22km。
行政隶属登封市徐庄乡、禹州市花石乡管辖。
地理坐标东经113°12′15″～113°14′04″，北纬34°18′49″～34°20′17″。
省道许（昌）—洛（阳）公路（S237）从井田北部经过，沿此公路向西北25km至登封市；向东南30km至禹州市，西北距陇海铁路洛阳站约76km，西南距焦枝铁路汝州站40km，东距京广铁路新郑站约53km，交通较为方便。
二、交通
登封市仟祥煤业有限责任公司位于登封市东南142º方向，直距22km。
行政隶属登封市徐庄乡、禹州市花石乡管辖。
省道许（昌）—洛（阳）公路（S237）从井田北部经过，沿此公路向西北25km至登封市；向东南30km至禹州市，西北距陇海铁路洛阳站约76km，西南距焦枝铁路汝州站40km，东距京广铁路新郑站约53km，交通较为方便（见图1-1）。
图1-1交通位置示意图
1.1.2自然地理
一、地形地貌
井田地势北、南、西部高，东部低，地面高程225～520m，相对高差295m，属构造剥蚀型低山丘陵区。
井田中部为单面山地貌，由二叠系上统的平顶山砂岩构成，坡向南东，地形坡度10°左右；西北部以二叠系泥质岩类为主的地层组成，由于构造剥蚀作用，沟谷比较发育，地形坡度变化明显，按地势从高到低可分为陡崖段，崖高10～15m；地势较陡段，坡度＞25°；地势平缓段，坡度＜8°。
区内无重要建筑物。
二、地表水系
井田北邻马峪川季节性河流，该河自西向东流入白沙水库，属淮河水系颍河上游之支流。
区内无大的水体存在。
水源主要来自天然降雨地表迳流。
三、气象和地震情况
本区地处华北南部，属暖温带大陆性季风气候区，气温适中，四季分明。
解放后据统计资料，历年最低气温-14.1℃，最高气温40.5℃，年平均气温14.6℃。
年最大降水量1059.6mm（1956年），年最小降水量381.1mm（1965年），年平均为686.2mm；雨季6～9月，占年降水量的64.6%。
据登封市气象站资料，降水量受季风和地形影响，东部大于西部，南部大于北部，山区大于山前河谷地带。
蒸发量则相反，低山丘陵区和河谷地带出现蒸发量大的干旱现象。
霜冻期为11月至翌年4月，历年最长霜冻期162天，12月至翌年3月为降雪期，最大积雪深度20cm；历年最大冻土深度25cm。
年风向变化季节性强，夏秋季多东南风和南风，冬春季多西北风和北风。
历年最大风速40m/s，风力一般1～5级，阵风达5级以上。
四、矿区开发现状
井田外浅部生产矿井有刘沟煤矿、东山煤矿、兴裕煤矿，刘沟煤矿和东山煤矿整合后归属仟祥公司，均开采二1煤层。
1.2井田范围与周边小矿
1.2.1井田范围
矿区位于禹州市煤田白沙向斜北西扬起端之南西翼。
根据河南省国土资源厅2005年11月15日颁发的《采矿许可证》（证号为410000052056）划定的仟祥煤业有限责任公司井田范围由以下14个拐点坐标连线为界。
井田东西走向约2.2~~2.7Km，南北倾斜宽约2.0~~3.2Km，面积为6.4029Km²。
其坐标点见表1-1。
井田范围表
范围
点
X
Y
范围
点
X
Y
整合新矿山
1
3800400
38426400
刘沟煤矿
1
3800300
38427000
2
3800790
38426440
2
3800400
38426400
3
3801024
38427310
3
3800790
38426440
4
3801030
38428090
4
3801025
38427310
5
3801500
38428090
刘沟煤矿深部详查区
1
3800300
38427013
6
3801500
38429545
2
3801025
38427326
7
3798795
38459545
3
3801000
37428000
8
3798795
38426400
4
3799262
38428000
9
3799032
38426395
5
3799262
38427290
10
3798927
38426772
6
3800025
38427446
11
3799262
38427290
7
3800217
38426987
12
3800025
38427446
东山煤矿
1
3799032
38426395
13
3800217
38426987
2
3798927
38426772
14
3800300
38427000
3
3798795
38426747
4
3798795
38426400
1.2.2周边小矿
仟祥煤矿西部是兴裕煤矿，北部为恒瑞煤矿，南部为山区，东部白沙水库。
1.3矿区地质
1.3.1构造
井田位于禹州煤田西北部白沙向斜扬起端，邻近向斜轴部，其基本构造形态总体为一走向北东、倾向南东的单斜构造；地层倾角平缓，一般9°～20°，褶曲不发育，沿走向、倾向煤层略有起伏变化。
区内断层以走向北西西、倾向北北东的正断层发育为主，规律十分明显。
井田内二1煤层被胡家沟断层、闫家沟断层及庄沟断层切割成北西、南东向的阶梯状排列。
据地质填图、矿井揭露、钻孔穿见及二维地震等资料综合分析，全区共查出断层16条，按地层断距大小划分：
小于或等于16m的3条，大于或等于30m的13条，现分述如下：
㈠、庄沟断层（F13）：
正断层，位于井田南部边界附近，走向近EW，倾向N，倾角65°～75°，N盘下降，S盘上升，地层断距350～450m，区内延展长度2760m。
该断层西部在庄沟村北地表可见北侧石千峰组二段地层与南侧下石盒子组五煤段接触，东部地表可见北侧三叠系刘家沟组金斗山砂岩与南侧上二叠统石千峰组一段（平顶山砂岩）地层接触；据矿井下揭露，位于断层北侧的兴裕煤矿二1煤层-100m底板等高线与其南侧的原东山煤矿二1煤层+300m底板等高线相对应，其断距400m左右。
同时有二维地震D01、D02、D03及L03、L04、L05线控制，属较可靠断层。
该断层已基本查明。
另外经2331孔、2344孔证实，在该断层的北侧存在两条分支断层（F13-1、F13-2）。
㈡、小阳坡断层（F6）：
正断层，位于高崖头山南及白龙池沟一线，为二1煤层北部边界断层，走向NWW，倾向NNE，倾角30°～40°，NE盘下降，SW盘上升，地层断距238～440m，西端在区外交于白沙断层。
区内延展长度1800m。
在断层西部地表可见位于NE盘的平顶山砂岩（P3sh1）和SW盘平顶山砂岩明显错断，中部白龙池沟的NE盘的三叠系刘家沟组金斗山砂岩与SW盘的平顶山砂岩（P3sh1）相接触。
东北部区外2386孔在孔深42.50m穿见，断失地层大于400m；区外2385孔在孔深515.65m穿见，断失地层238m；2372孔在孔深292.01m穿见，断失地层440m；2371孔在孔深126.36m穿见，断失地层400m。
该断层已详细查明。
同时经2385孔及二维地震证实，在该断层的南侧存在两条分支断层（F6-1、F6-2）。
㈢、白沙断层（F62）：
正断层，位于井田西北部边界外；走向NE，倾向SE，倾角70°左右，SE盘下降，NW盘上升，地层断距150～200m。
延展长度大于2000m。
在该断层西南端地表有地质点控制，该断层已基本查明。
㈣、闫坡断层（F61）：
正断层，位于井田西南部边界外、缸沟村北，为二1煤层西南部边界断层；走向NWW，倾向NNE，倾角70°左右，NE盘下降，SW盘上升，地层断距170m，井田内延展长度1180.0m。
地表可见断层北侧的上石盒子组与南侧推断的二1煤层露头接触。
据矿井下揭露，位于该断层北侧的原东山煤矿二1煤层+300m底板等高线与南侧的太阳坡煤矿二1煤层+300m底板等高线水平错断580m左右。
该断层已基本查明。
㈤、小阳坡支断层（F6-1）：
正断层，为小阳坡断层分支断层，该断层位于小阳坡断层南，浅部交于小阳坡断层，东端在2385孔东南400m交于小阳坡断层，西端在深部交于白沙断层。
走向EW，倾向N，倾角45°左右，N盘下降，S盘上升，地层断距120m左右，井田内延展长度1100m。
该断层由二维地震D09、D10、L10、L02线控制，控制程度较可靠，已基本查明。
㈥、胡家沟断层（F5）：
正断层，位于井田中部，走向NWW，倾向NNE，倾角35°～40°，NE盘下降，SW盘上升，地层断距0～98m，该断层西端在区外交于白沙断层，东端在井田边界附近尖灭。
井田内延展长度2350m。
在断层中段地表可见NE盘的石千峰组一段（平顶山砂岩P3sh1）与SW盘的上石盒子组地层接触；2352孔在孔深30.32m穿见，断失地层90m；2353孔在孔深195.86m穿见，断失地层98m；补3孔在孔深347.75m穿见，断失地层53m。
该断层由二维地震D08、D09、L01、L02、L03、L04线控制，控制程度可靠。
该断层中部（2353、2352孔）断距大，沿走向往两侧及沿倾向由浅至深断距逐渐变小。
该断层已详细查明。
同时经补3孔及二维地震资料证实，在该断层的西段存在其分支断层F5-1。
㈦、庄沟支断层（F13-1）：
正断层，为庄沟断层的分支断层；位于庄沟断层的北侧，该断层在浅部交于庄沟断层，西端在原东山煤矿北部交于庄沟断层，东端在2344孔东380m交于庄沟断层。
走向近EW，倾向N，倾角60°～70°，N盘下降，S盘上升，地层断距70～85m，区内延展长度2500m；2331孔在孔深687.40m穿见，断失地层85m；2344孔于孔深916.52m穿见，断失地层70m。
由二维地震D01、D02、D03、D05及L03、L04、L05线控制，控制程度较可靠，该断层已基本查明。
㈧、闫家沟断层（F4）：
正断层，位于井田南部闫家门、王井一线；走向NWW，倾向NNE，倾角30°～45°，NE盘下降，SW盘上升，地层断距0～77m；该断层西端出区外，东端在2351孔东部井田边界附近尖灭。
区内延展长度2200m。
据地表露头可见，位于断层北侧小阳坡和南侧大阳坡的石千峰组一段（平顶山砂岩P3sh1）地层在走向上明显断开。
区内有6个钻孔控制；2351孔在孔深592.15m穿见，断失地层25m；补5孔在孔深633.24m穿见，断失地层55m；2341孔在孔深107.60m穿见，断失地层60m；2342孔在孔深188.02m穿见，断失地层75m；2343孔在孔深355.72m穿见，断失地层77m；补1孔在孔深417.20m穿见，断失地层60m。
在主、副井的南侧井下南石门的掘进中穿见到该断层。
该断层同时由二维地震D04、D05、D06、D07、D08、L01、L02、L03、L04线控制，控制程度可靠。
该断层已详细查明。
㈨、胡家沟支断层（F5-1）：
正断层，为胡家沟断层的分支断层；位于胡家沟断层西段的北侧，该断层东端交于胡家沟断层，西端交于白沙断层。
走向NWW，倾向NNE，倾角30°～40°，NE盘下降，SW盘上升，地层断距36m左右，区内延展长度300m。
补3孔在孔深173.10m穿见，断失地层36m；同时该断层由二维地震D07、D08、L01、L02线控制，控制程度较可靠。
该断层已基本查明。
㈩、庄沟支断层（F13-2）：
正断层，为庄沟断层的分支断层，位于庄沟断层的北侧，该断层在浅部交于庄沟断层，西端在原东山煤矿北部交于庄沟断层，东端在2344孔东510m处交于庄沟断层。
走向近EW，倾向N，倾角50°～65°，N盘下降，S盘上升，地层断距30m左右，区内延展长度2370m。
2331孔在孔深636.58m穿见，断失地层30m；2344孔在孔深892.16m穿见，断失地层28m。
该断层已基本查明。
（十一）、F3断层：
正断层，走向NW，倾向NE，倾角30°～40°，NE盘下降，SW盘上升，地层断距0～30m；补1孔在孔深271m穿见，断失地层30m，仅断失五3煤及其上下附近地层。
该断层已基本查明。
（十二）、小阳坡支断层（F6-2）：
正断层，为小阳坡断层的分支断层；位于小阳坡断层南侧，为小阳坡断层的两个小分支断层组成或其断层破碎带（夹薄煤），该断层在2385孔南的浅部及东西两侧均交于小阳坡断层。
走向NWW，倾向NNE，倾角40°，NE盘下降，SW盘上升，地层断距0～16m；延展长度500m；该断层于2385孔孔深521.25m及546.10m穿见，断失地层8m及16m。
该断层控制程度较可靠，已基本查明。
（十三）、DF1断层：
正断层，走向NWW，倾向NNE，倾角55°，NE盘下降，SW盘上升，地层断距0～30m；延展长度560m；该断层由二维地震D03、D04线控制；控制程度较可靠。
该断层已基本查明。
（十四）、DF2断层：
正断层，走向近东西，倾向近南，倾角50°，N盘上升，S盘下降，地层断距0～15m；延展长度370m；该断层由二维地震D04线控制，控制程度较可靠。
该断层已基本查明。
（十五）、DF3断层：
正断层，走向NWW，倾向NNE，倾角55°，NE盘下降，SW盘上升，地层断距0～15m；区内延展长度360m；该断层由二维地震D07线控制，控制程度较可靠。
该断层已基本查明。
（十六）、DF4断层：
正断层，走向NW，倾向SW，倾角55°，SW盘下降，NE盘上升，地层断距0～20m；延展长度550m；2371孔在孔深512.91m穿见，断失地层15m；二维地震D09线控制；该断层控制程度较可靠，已基本查明。
本区无岩浆岩。
1.3.2工程地质
二1煤层直接顶板为黑色泥岩，厚0.50~2.99m，间接顶板为大占砂岩，厚8.84~18.58m，全区稳定。
泥岩顶分布于本区大部，中粒砂岩分布于本区北部。
在F4正断层以北节理、滑面发育，岩石破碎，岩体完整性差，岩体质量差，为IV类顶板，F4断层以南，节理、滑面发育较差，岩体完整性一般，岩体质量中等，为III类顶板。
部分发育砂岩类顶板，岩石裂隙发育一般，岩体完整性较好，岩体质量良，为II类。
二1煤层直接底板为泥岩，厚0.20~0.93m，节理滑面发育，岩石破碎，岩体完整性差，岩体质量差为IV类，间接底板为老君堂砂岩，浅灰~深灰色细粒石英砂岩，夹泥岩、砂质泥岩薄层，具脉状，透镜状层理。
厚度2.42~8.11m，全区稳定。
1.3.3水文地质
二1煤层顶板砂岩裂隙含水层是二1煤层顶板的直接充水含水层。
上起砂锅窑砂岩顶界，下至大占砂岩底界，由3～7层细～粗粒砂岩组成，厚30.13～51.96m，一般厚32～45m，平均厚38.73m。
砂岩裂隙发育程度较差，含水层属富水性弱的砂岩裂隙承压水。
石炭系太原组上段石灰岩岩溶裂隙含水层，主要由L9～L7三层石灰岩组成，区内有12孔穿见太原组上段灰岩，含水层厚5.70～26.80m，最大单层厚14.00m（补3孔），平均厚11.63m。
L8、L9常合并连层。
石灰岩化学成分见表5.1-2。
岩溶裂隙发育程度一般，且常被方解石脉充填，但在断层带附近，岩溶裂隙较发育，有时可见水蚀痕迹。
岩溶发育程度和含水层的富水性不均一。
区内共抽水2次，单位涌水量0.0100～0.0226L/（s·m），渗透系系数0.1162～0.2018m/d，水位标高+166.17～+290.42m。
含水层属富水性弱的岩溶裂隙承压水，是二1煤层底板直接充水含水层。
沿断层破碎带及两侧岩溶裂隙较发育，含水层富水性相对较好。
在煤层开采时应予以重视。
石炭系太原组下段石灰岩岩溶裂隙含水层是由L4～L12～4层石灰岩组成，其中L1、L2常合并为一层，L3有时相变为泥岩。
区内仅2孔穿见太原组下段石灰岩。
含水层厚11.99（2343孔）～19.77m（2386孔），平均厚15.88m。
岩溶裂隙发育程度一般，且常被方解石脉充填，但在断层带附近，岩溶裂隙较发育，有时可见水蚀痕迹。
岩溶发育程度和含水层的富水性不均一。
区内无抽水资料，由石灰岩化学成分分析可知，太原组下段石灰岩的可溶性和含水层的富水性强于上段，含水层属富水性弱的岩溶裂隙承压水，是二1煤层底板间接充水含水层。
在断层带附近，受构造影响，岩溶裂隙相对发育，富水性相对较强。
本井田水文地质类型为：
以底板岩溶充水为主的水文地质条件中等矿床。
预计-500m水平矿井正常涌水量489.0m3/h，最大涌水量880.2m3/h。
1.4煤层和煤炭储量
1.4.1煤层
本井田主要含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组，含煤地层平均厚140.08m，共含煤15层，自上而下编号依次为1上、1、2、2下、3上、3、5上、5、7、7下、8、8下、9、10+11、12号煤，煤层总厚15.03m，含煤系数10.7%，其中可采及局部可采煤层有5层，自上而下编号依次为1、3、5、9、10+11号煤，可采煤层总厚9.99m，可采含煤系数7.1%。
1、山西组
平均厚度45.32m，含煤6层分别为1上、1、2、2下、3上、3号煤。
其中1上、1号煤位于本组上部，呈一煤组出现，层位稳定，1上号煤不可采极不稳定，只有个别点达到了可采厚度，1号煤全井田可采，为本井田主要可采煤层；2、2下号煤位于山西组中部，呈一煤组出现，层位稳定，全井田发育，2号煤层在井田内只有四个钻孔达可采厚度（煤层厚度变化情况见图3—2），2下不可采；3上、3号煤位于山西组下部K7砂岩之上，呈一煤组出现，3上号煤层极不稳定，个别钻孔可见均不可采，3号煤层不稳定属局部可采煤层。
本组平均含煤总厚4.58m，含煤系数10.1%，可采煤层总厚1.50m，可采含煤系数3.3%。
2、太原组
平均厚度94.76m，共含煤9层，自上而下分别为5上、5、7、7下、8、8下、9、10+11、12号煤，其中5号煤位于本组上部属较稳定的局部可采煤层；7、7下、8、8下号煤位于本组中部均不可采，9、10+11号煤位于本组下部，层位稳定，全井田可采，12号煤位于本组下部，个别钻孔可见，属不可采煤层。
本组煤层总厚10.4
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