煤矿采矿毕业设计采区设计

- 1 -目 录第一章 矿井开拓概况 .3第一节 矿井概况 .31.11 井田概况 .31.12 地质特征 .41.13 勘探程度评述及建议 .8第二节 矿井开采范围及生产能力 .91.21 境界与储量 .91.22 矿井设计生产能力及服务年限 .12第二章 采区概况 .16第一节 采区回采地质说明书 .16第二节 采区生产能力 .222.21、采区工作制度 .222.22、采区设计生产能力 .22第三章 采区巷道布置 .22第一节 采区巷道布置方案的确定 .223.11 提出方案 .223.12 方案比较 .243.13 采区划分 .26第二节 采区车场和硐室 .26第四章 采煤方法 .27第一节 采煤方法的选择 .274.11 工作面巷道布置 .274.12 工作面主要设备及主要技术参数 .27第二节 采煤方法及回采工艺 .314.21 采煤方法 .314.22 回采工艺 .31- 2 -4.23 劳动组织 .334.24 循环图表 .33第五章 采区生产系统 .36第一节 采区运输系统及设备选型 .365.11 工作面及两巷断面及支护形式 .365.12 运煤系统 .365.13 运料系统 .38第二节 通风系统 .385.21 系统、监控系统示意图（见附图） .385.22 工作面风量选择 .39第三节 抽采系统 .435.31 高位抽采巷抽采 .435.32 老塘埋管抽采 .435.33 回风巷抽采 .44第六章 采区技术经济指标 .44第七章 安全生产措施 .45第一节 防瓦斯煤尘措施 .45第二节 防水患 及火灾措施 .45第三节 防顶板、运输及机电事故措施 .46参 考 文 献 .50- 3 -第一章 矿井开拓概况第一节 矿井概况1.11 井田概况一、位置与交通张（集）北矿井位于凤台县城西北20km处，行政区划隶属凤台县张集乡。地理座标为东经11625291163257，北纬324350324925。本井田内有观音张（集）公路，井田南侧有潘（集）谢（桥）公路，外与凤（台）利（辛）和凤（台）颍（上）等公路相接。国铁淮（南）阜（阳）线从井田南侧经过，潘谢矿区自营铁路从井田北部通过。流经井田东北部的西淝河常年有水，可行船只，经西淝河闸后即可转接淮河水运。交通十分方便。见图2-1-1。二、地形与河流本井田地处淮河冲积平原，地形平坦，地面标高一般在+21.00+26.00m，总体趋势为西北高、东南低。井田内主要河流为东北部的西淝河，其流向自西北至东南，至鲁台孜入淮，是地表水汇集、排泄的主渠道，历年最高水位+24.82m，1991年为+24.03m（闸上） 。沿河两岸筑有大堤，左右堤堤顶标高分别为+27.11和+26.61m。此外，区内还有纵横交错的人工沟渠。三、气候与气象本井田所在地属季风暖温带半湿润气候，四季分明，冬冷夏热。全年春、夏季多东南及东风，秋季多东南及东北风，冬季多东北及 西北 风 ， 平 均 风 速 为 3.18m/s， 最 大 风 速 20m/s； 年 均 气 温 15.1 ， 两极气温分- 4 -别为+41.2和-22.8；年均降雨926.3mm，最大1723.5mm，雨期多集中在6、7、8三个月；年均蒸发量1610.14mm，最大2008.1mm；雪期一般在每年11月上旬至次年3月中旬，日最大降雪量16cm；土壤的最大冻结深度为30cm。四、地震根据中华人民共和国国家标准GB50011-2001建筑抗震设计规范的附录A，本区建筑工程抗震设计时所采用的抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g。1.12 地质特征一、地层本井田为全隐蔽含煤区，钻探所及地层由老到新依次有奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系和新生界。二、构造本井田位于谢桥向斜北翼，地处陈桥背斜的东南倾伏端，总体形态呈扇形展布的单斜构造，地层走向呈不完整的弧形转折。西段地层走向在北西75左右，中段急转东西，北东方向，至北段大致向正北延伸。地层倾角平缓稳定， F226断 层 以西为10 15左右，以东为27。井田内次级褶曲不甚发育，仅局部有明显的波状起伏；除北部边缘及南部向斜轴附近断层比较发育以外，主体部分的完整性较好。本井田经过各阶段勘查、三维地震以及后期的补勘，共发现各类断层243条，其中正断层231条，逆断层12条。若按断层最大落差来分，其中大于等于100m的6条，小于100m而大于等于50m的1条，小于50m而大于等于20m的10条，小于20m而大于等于10m的16条，落差小于10m的210条。断层的展布方向以北西向为主，北东向次之，其它方向较少。主要断层特征见表2-2-1（1）（2） 。本井田在地质勘查中，西三采区F 22断层东侧东240m左右发现一拟似陷- 5 -落柱。井田内无岩浆侵入。本井田构造复杂程度属中等类型。三、煤系及煤层本井田煤系地层为石炭系和二叠系，其中二叠系的山西组与上、下石盒子组为主要含煤层段。二叠系含煤层段总厚720m，共含煤32层，煤层总厚33.47m，含煤系数为4.65%，自下而上依次可分为7个含煤段。其中本井田开采范围内可采煤层共有7层，分别为9 -1、8、7 -2、7 -1、6、4 -2和1煤层，平均总厚为16.66m，主要可采煤层为8、6和1煤，平均总厚12.07m，占可采煤层总厚的72.45%；次要可采煤层有9 -1、7 -2、7 -1和4 -2煤层，平均总厚4.59m。可采煤层主要特征见表2-2-2。四、煤质本区煤属低中中高灰分、中高高挥发分、中等高发热量、高熔难熔煤灰、富油高油、特低低硫、中磷特低磷的QM和1/3JM，适用于炼焦配煤和动力用煤。可采煤层主要煤质特征见表2-2-3（1）（2） 。本井田为全隐蔽含煤区，基岩的风氧化带深度为自基岩顶界面向下垂深30m。五、水文地质（一）水文地质特征1地表水井田内地表水体对矿井的井下开采没有影响。2新生界松散层含、隔水层（组）本井田基岩被厚度为 213.80m467.80m，平均厚 237.98m 的南薄北厚的新生界松散层所覆盖。按照沉积物的组合特征和含、隔水性能的不同，可将新生界自上而下大致分为上、中、下、底四部分，分别为上部第四系（Q）含隔水组、中部新第三系上新统（N 2）含隔水组、下部新第三系中新统含隔水组和底部碎石层紫色砂岩含水层。其中下部的隔水组以粘土为主，- 6 -致密，粘韧，具膨胀性，正常沉积范围内厚度比较稳定，可以起到良好的隔水作用；而在局部有古潜山存在的地段，下部的弱含水组或中部的含水组即与基岩直接接触，成为基岩含水层的补给水源。3基岩含、隔水层（段）（1）二叠纪煤系含、隔水层（段）二叠纪煤系砂岩裂隙含水组位于可采煤层与泥岩之间，岩性、厚度变化均比较大，一般以中、细粒为主，裂隙多发育在断层的两侧破碎带中，富水性弱，在自然状态下，砂岩含水层之间无密切的水力联系，属以储存量为主的不均一裂隙含水组。但是，若被断层切割或受采动影响而导致地下水水力均衡遭到破坏时，上、下含水层之间有可能互相沟通，从而出现局部砂岩裂隙水的突溃现象。（2）石炭系太灰岩溶裂隙含水层（段）石炭系太原组由石灰岩、泥岩、粉砂岩及薄煤层组成；地层总厚约110m，其中含灰岩 13 层，平均厚度约 59.15m，且以第 1、4 和 12 灰厚度较大。灰岩岩溶裂隙分布不均，富水性弱中等。该含水组上距 1 煤层较近，平均为 16.60m，顶部的 14 灰为 1 煤层底板直接充水含水层。如果直接开采 1 煤层，必将因灰岩水压过高而引发底板突水事故。（3）奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层（段）潘谢矿区资料表明：奥陶系灰岩的中、下部岩溶裂隙比较发育，虽分布不均，但富水性弱中等，系太灰的主要补给水源。4断层破碎带本井田断层带一般富水性极弱，钻探中也未出现过严重漏水现象。但是，当断层切割了坚硬的脆性岩层时，往往致其裂隙发育，尤其是在灰岩与煤层对口处，断层带未被岩屑充填，或受采动影响，破坏了地下水的水力均衡，导致断层活化，断层带很可能成为地下水突溃的主要途径。综上所述，本井田各含水组之间的水力特征及水化学性质均存在差异，矿床富水性弱，水文地质条件简单；1煤层为以岩溶裂隙底板进水为主的矿床，水文地质条件偏复杂。主要水文地质特征见表2-2-4。- 7 -（二）矿井涌水量本矿井在开采标高为-720m、开采面积约8km 2时，采用水文地质比拟法，预计正常涌水量355m 3/h，最大涌水量465m 3/h；开采1煤层时太灰可能突水量为1192m 3/h。六、其它开采技术条件（一）煤层顶、底板岩石工程地质特征本区主要可采煤层顶板以泥岩、砂质泥岩为主，其次为粉、细砂岩。其中泥岩、砂质泥岩力学强度较低，易坍塌冒落；细砂岩抗压强度高，顶板不易坍塌；粉砂岩抗压强度则介于泥岩、砂质泥岩与细砂岩之间。底板主要为泥岩、砂质泥岩，局部有粉、细砂岩，一般不易发生底鼓。有关部门应加强井下的工程地质研究工作，确保建设与生产的安全。（二）瓦斯根据各可采煤层的实测瓦斯含量与其埋深之间建立的回归方程计算结果分析得知：按不同的划分指标（F 209以东为甲烷成分小于70%且甲烷含量小于2m/t；以西为氮气成分大于30%且甲烷成分小于50%，同时结合甲烷含量） ，本区瓦斯风化带底界距基岩界面分别为：F 209以东为200m，以西为110m；且煤层的瓦斯含量有随深度增加而增高的趋势。根据淮南矿业集团张北煤矿电子版地质报告所提交的瓦斯资料，预计矿井瓦斯涌出量在达产时为71.84m 3/min，最大涌出量为132.76m3/min。因此，本矿井按高瓦斯矿井设计。（三）煤尘与煤的自燃本区各可采煤层的煤尘均具有爆炸性。煤的自燃倾向性介于很易自燃不自燃之间。（四）地温根据九龙岗矿长观孔资料，本区所在地的恒温带深度为自地表向下垂深30m，相应的温度为16.8。本区地温梯度一般以大于3.0/百米为主，属地温异常区。各可采煤层一水平地温多高于31，处于一级热害状态。因此，有关部门应予以充- 8 -分重视，采取积极的降温措施，确保职工的身体健康和生产的正常进行。1.13 勘探程度评述及建议一、勘探程度评述张（集）北矿井由原张集矿井的北部及谢桥矿井F 22断层以东的中浅部相邻块段组成。张集与谢桥二井田分别于1960年和1966年开始地质勘探工作，历经普查、详查和精查等地质勘探阶段，投入了大量的钻探、测井、地震和水文地质工作，后期又完成了多次补钻和地震补勘，较好地控制了井田的总体构造形态，查明了主要断层和褶曲的发育情况，查明了各可采煤层的层位、厚度、结构、可采范围和煤质特征，查明或基本查明了水文地质特征，并对主要可采煤层顶、底板岩性、瓦斯、煤尘、煤的自燃和地温等其它开采技术条件作了不同程度的研究和了解。储量计算方法正确，参数选取得当，结果比较可靠。总体来看，地质勘探程度较高。因此，根据各井田精查地质报告和后期的补钻、地震补勘资料所编制的张北煤矿电子版地质报告汇编，可以作为本矿井设计的依据。二、建议（一）由于种种原因，本井田七 2、七 5、117孔、水文长观孔水 217、水201、水 202、水专 1和水专 2未予封闭，六 2、六 5、六七 2、67-62、五 6、五7、五 11和四 2等钻孔封闭质量不合格，另外六-七 6、十 16、北回风观、北回风检、北进风观、北回风检封孔资料不详，有可能对井下开采产生不利影响。尤其是那些至太灰终止的钻孔，封闭质量差，很可能成为安全生产的隐患。为此，建议在今后的工程建设和生产过程中，对此应予以充分注意，并采取积极的预防措施，尽量避免可能由此而造成的危害。（二）本井田的1煤层下距石炭系太灰平均只有16.60m，如果直接开采，很可能因太灰的水压过大而破坏1煤层的底部隔水层，或沿落差较大的、未被岩屑和泥质物充填的断层向矿坑突水，对开采构成威胁。因此，在后期准备开采1煤层之前，必须对太灰补做专门的水文地质工作，以便- 9 -掌握可靠的水文地质资料，并在此基础上采取疏水降压等切实可行的措施，确保安全生产。（三）按照煤矿安全规程（2006） 的规定，煤的自燃倾向性分为容易自燃、自燃和不易自燃三类，这一划分标准显然与此前分为很易自燃、易自燃、不易自燃和不自燃四级有较大变化。为确保井下安全，建议对本井田煤的自燃倾向性按新分类标准重新界定，以便根据新的分类结果，采取预防煤层自燃的得力措施。（四）本井田在地质勘查中，发现在西三采区F22东侧东240m左右发现一拟似陷落柱，建议补充必要的钻探工作，查明性质和原因；矿井建设和生产期间也应采取必要的措施，防止事故发生。第二节 矿井开采范围及生产能力1.21 边界与储量一、井田边界根据淮南矿业（集团）有限责任公司煤瓦地2005396 号文“关于调整矿井井田技术边界的通知” ，确定张北矿井开采 9-11 煤层组，其范围为北及北东部以 F109、F 211断层为界与顾桥、顾北矿井相接；西北以 1 煤层露头为界；西部以 F22断层为界与谢桥矿井相邻；南部：F 22F 209断层之间以 9-11 煤层-720m 底板等高线为界；F 209F 226断层之间以 8 煤层-720m底板等高线垂直投影线为界；F 226断层以东以张集矿-600m 西翼大巷煤柱线张集矿工业场地煤柱线及张集镇煤柱线张集矿-600m 东翼大巷煤柱线9 -11 煤层-720m 等高线F 217（或 F217断层延长线）与张集矿相邻。井田东西走向长约 10km，南北宽 36km，面积约为 36km2。二、储量（一）储量计算范围、对象、方法及参数1范围本设计储量计算范围为井田内各可采煤层的开采范围。- 10 -2对象参加储量计算的煤层有 9-1、8、7 -2、7 -1、6、4 -2、1 共 7 层。3方法运用地质块段在各可采煤层底板等高线图上，按照钻探工程的控制程度和设计确定的水平标高，划分不同的地