采矿工程专业毕业设计论文04813.doc

采矿工程专业毕业设计前 言一、项目概况本设计为陶三煤矿，生产能力60万t/a。矿井采用立井开拓方式，二水平暗斜井延伸，中央分列式通风，即在工业场地内设主井和副井，在浅部边界设回风井，后期在井田南翼和北翼新建一回风井，形成对角式通风。井下设计生产水平标高-711m，实行上山开采，主采2号煤层。回采工作面实行走向长壁全部冒落采煤法，工作面装备为综采，煤巷和岩巷掘进均为普通钻爆法。二、设计编制的依据陶三煤矿的设计依据有：1、采矿工程专业毕业设计教学大纲。2、河北省煤田地质局水文地质队提供的河北省邯郸矿务局陶三煤矿地质报告。3、河北省煤炭工业局关于对邯郸矿务局“陶三煤矿地质报告”的批复。4、。上级主管部门对陶三煤矿可行性研究报告的批复意见。5、邯郸矿务局提供的陶三煤矿资料与邯郸矿务局结合确定的有关技术原则。三、设计的指导思想以经济效益为中心，以安全生产为根本，按照煤矿安全规程和煤炭工业矿井设计规范的要求，结合矿井生产实际合理开发，使矿井的开发投资少、效益高、安全可靠。四、设计主要特点1、煤层埋藏较深，井田范围为一长条状，其井田中部煤层稳定，勘探程度较高，井位选择在井田的中部靠近首采区处。2、矿井以一个采区，一个2煤回采工作面保证设计产量。两个回采工作面装备均为综合机械化采煤设备，改善了井下的安全条件和劳动强度。3、两回供电电源分别取自陶二110kv变电站和陶二电厂。4、施工及生活用水水源取自上石盒子二段底砂岩含水组，井下洒水取自伏青灰岩含水层。5、本矿井为高瓦斯矿井，所以在治理瓦斯方面采用该面的抽放和综合利用，建立瓦斯泵站，对抽出的瓦斯作为民用和工业燃料，可以合理利用资源，提高热效率，节约能源，具有现实的意义和经济价值。6、由于矿井采深较大，井下原始岩温较高，给工作环境带来不利影响为保证井下适宜的工作气温条件，本设计对矿井降温采取通风降温、隔热疏导和应用矿井空调系统综合治理。8、由于矿井采深达到了830m，为深部开采，在高地应力下，针对本矿井的特点，本矿井应采取了相应的支护方式，以适应高地应力条件下的巷道施工。第一章 矿区概述及井田特征第一节 矿 区 概 述 一、交通位置陶三煤矿位于河北省邯郸县境内，行政隶属河北省邯郸县工程乡、康庄乡所辖，东距邯郸市15km，西距武安市20km。邯（郸）长（治）铁路从本区中部通过，在邯郸站南侧与京广铁路交汇，邯郸至武安公路分别从本区中部及北部通过，交通条件极为便利。见交通位置图11。二、地形、地貌及水系该区位于太行山与华北平原间的丘陵地带，呈南、北高，中部低的特征。地表标高介于118.00m239.80m之间。区内地貌形态主要是构造剥蚀低山丘陵。本区发育有一条沁河，属海河流域子牙河水系滏阳河的支流。受地形控制，沁河由西南部的师窑支流和西部的王沟支流在牛叫河村附近汇合而成，流经井田中部，沿张岩嵛村流出井田，并向东汇入滏阳河。河谷底部常年流水，水量随季节变化增减，井田内河床一般宽3050m，最宽处可逾百米，谷底与地面的最大高差可达24m，底部常有涓涓细流，亦为雨季之泄洪通道。其上游西沟支流建有北牛叫和北李庄水库，西南支流建有康庄水库，沁河建有八河坝水库，总库容量为290.90万m3。1963年最高洪水位在陶庄附近为+157.0 m，在牛叫河村桥北小庙下部地台边缘最高洪水位为+123.0m。三、气象及地震本区属半干旱暖温带大陆性季风气候。据邯郸气象站资料，多年平均气温为13.4；多年月平均气温最高为26.9（7月份），最低气温为-2.0（1月份）；极端最高气温为42.5，极端最低气温为-21.0，多年平均日照时数为2594h，多年平均无霜期202d，积雪最大厚度14.0016.00cm，冻土最大深度37.0042.00cm。年内风向多为南风和西北风，最大风速20m/s。多年平均降水量为562.7mm。 三交通位置图11历年最大降水量为1575.3mm（1963年），历年最小降水量为220.0mm（1986年）。本区地震烈度为7度，地震动峰值加速度为0.15g。供电电源来自邯郸电网，邯郸供电公司在本矿工业广场设有110千伏变电站，站内安装有31.5mva变压器两台，6kv双回路供电。工业广场内设有6kv配电室，负责矿井配电，装有高压开关38台。井底设置中央变电所，装备高压开关31台。陶三煤矿施工及生活用水水源取自上石盒子二段底砂岩含水组，井下洒水取自伏青灰岩含水层。邯郸矿区建材比较齐全，除木材外采外，钢材、水泥、石灰、砂子、砖、石等均可由当地供应。四、邻近煤矿开发状况陶三煤矿北部有永年县焦窑煤矿，西部有陶一、陶二及邯郸县姬庄煤矿。焦窑煤矿位于陶三煤矿的北部，1969年10月建井，1970年8月建成投产，建有主、副斜井一对（坡度为25），井口标高+283m，设计生产能力为21万ta，开采水平为+150m和70m两个水平，主采1、2煤层，1煤层厚度1.001.50m，2煤层厚度1.203.50m，局部2煤层被冲刷形成无煤带。该矿1998年在其井田深部施工一副立井，并已投入使用，现开采水平已达-300m。目前矿井涌水量为300m3h。该矿井属低沼气矿井。陶一煤矿位于陶三煤矿的西部，1976年建成投产，为主斜副立井单水平混合开拓方式，主采1、2煤层。目前矿井涌水量为390 m3h。该矿井属低沼气矿井 。陶二煤矿位于陶三煤矿的西部，1975年5月25日建井，1982年5月1日投产，设计能力为90 万ta，采用立井开拓，主、副井井筒深度分别为431、445m，水平标高为-258m，主采1、2煤层，开采方式为走向长壁采煤法，采煤机械化程度为80%，矿井通风方式为中央边界式。原按高沼气低二氧化碳矿井设计。姬庄、衡水煤矿位于陶三煤矿西南部的西侧。其中，衡水煤矿正常涌水量为550 m3h，最大涌水量达680 m3h，主采2煤层，正延深采9煤层。矿区范围内因煤层埋藏较深，无开采矿井。五、区内经济概况陶三煤矿位于邯郸县，该县煤炭储量丰富，煤炭开采业作为邯郸县支柱产业之一，并带动了建材、冶金、机械制造等其它行业的发展，劳动力主要从事工矿业生产及相关产业、农业生产，邯郸县经济较为发达。矿井改扩建所需主要建材可由当地得到解决。第二节 井 田 地 质 特 征一、地层及地质构造（一）地层陶三煤矿地质勘探钻孔揭露地层较齐全，地层由老到新有奥陶系中统、石炭系中统和上统、二叠系、三叠系及第四系。1、奥陶系中统峰峰组（o2f）以巨厚厚层状灰色、深灰色纯灰岩、褐黄色花斑状灰岩和白云质灰岩组成，地层厚度170m左右。2、石炭系（c）（1）石炭系中统本溪组（c2b）主要由灰色巨厚层状石灰岩及浅灰色铝质泥岩组成。上层夹一层不可采薄煤层（10煤层），下层铝质泥岩具鲕状结构，局部含透镜状赤铁矿。地层厚度1331m，平均厚度20m。本组地层假整和于奥陶系中统峰峰组地层之上。（2）石炭系上统太原组（c3t）本组为一套海陆交替相沉积的泥质岩、碳酸岩和碎屑岩。主要由深灰色、灰色粉砂岩、泥岩及灰色中细粒砂岩组成。其中夹有68层石灰岩，赋存稳定的石灰岩为伏青、小青、中青、大青灰岩，是煤层对比的标志层，不稳定有一座、野青两层石灰岩。本组地层含煤514层，主要可采及局部可采煤层有6、8、9煤层。本组地层厚度112153m，平均厚度120m。3、二叠系（p）（1）下统（p1）a、山西组（p1 s） 该组为本区的主要含煤地层，岩性主要由深灰色粉砂岩、泥岩和浅灰色中细粒砂岩组成，含煤28层，中下部1、2煤层为稳定可采煤层。上界为骆驼脖砂岩，底界以北岔沟砂岩与下伏太原组地层呈整合接触。本组地层厚度变化较大，地层厚度4983m，平均厚度67m。b、下石盒子组（p1x）本组与下伏山西组地层连续沉积，由灰绿、深灰和带紫花班状粉砂岩及浅灰色铝质泥岩组成。地层厚度4187m，平均厚度68m。（2）上统（p2）a、上石盒子组（p2 s）本组地层共划分为四段，总厚度420647m，平均厚度517m。地层由下至上分述如下：一段（p2s1）由灰、深灰、紫灰色花斑粉砂岩和浅灰、灰白色砂岩组成，砂岩成分以石英为主，具交错层，粉砂岩多以铝土质成分为主。本段地层厚度103189m，平均厚度148m。二段（p2s2）本段主要由厚层状浅灰色、灰白色中粗粒岩石与厚层状灰白、灰紫花斑粉砂岩组成。本段地层厚度103147m，平均厚度124m。三段（p2s3）本段以灰、紫灰色带花斑粉砂岩为主，地面风化呈紫褐黄色，岩性较单一，夹23层细粒砂岩薄层，下部偶夹厚层透镜状粗粒砂岩。地层厚度82129m，平均厚度96m。四段（p2s4）本段由紫灰、灰、浅灰紫色粉砂岩与浅灰黄褐色（风化）中粗粒砂岩呈互层沉积。本段地层厚度132182m，平均厚度149m。b、石千峰组（p2sh）本组地层划分为两段，总厚度165276m，平均厚度237m，地层由下至上分述如下：一段（p2sh1）由绿灰、紫灰色中细粒砂岩与紫色粉砂岩相间交替沉积，以粉砂岩为主。本段地层厚度92171m，平均厚度145m。二段（p2sh2）本段由紫红色粉砂岩、紫色泥岩及浅紫色细粒砂岩组成。地层厚度73105m，平均厚度92m。4、三叠系（t）（1）下统（t1）a、刘家沟组（t1l）岩性以薄厚层状紫色、灰紫色及紫红色细粒砂岩为主，夹粉砂岩薄层或粉砂岩透镜体。本组与下伏二叠系石千峰组整和接触。地层厚度大于550m。b、和尚沟组（t1h）由灰紫、浅紫色中厚层状细粒砂岩间夹紫及紫红色粉砂岩组成。本组地层厚度大于230m。（2）上统（t2） 二马营组（t2e）因断层缺失底部地层，所见地层为浅褐黄色中厚层状中粗粒砂岩为主，次为紫红、灰黄、浅灰和蓝紫色泥岩及粉砂岩。地层厚度大于185m。5、第四系（q）由冲洪积的砂质粘土、粘土及砂、砾石组成，地层分布不均，厚度变化大。地层厚度021.96m。（二）地质构造邯郸矿区地处山西断隆级构造单元，太行拱断束级构造单元，武安凹断束级构造单元的东部，陶三煤矿位于邯郸矿区的东部，地处半个山至紫山东倾单斜构造的东部。本区地层总体走向为北东向、北北东向，地层倾角一般1025，26勘探线地层倾角为1014，610勘探线因岩浆岩侵入，使地层产状变陡，达1822；1820勘探线由于断裂构造密度较大，使地层倾角变化较大，在断层附近地层倾角可达30左右。 井田内的构造以断裂为主，并伴有轴向近东西的呈“w”型的简单宽缓褶皱构造。在24勘探线附近，有一明显的“马鞍型”构造，由店子背斜、史村向斜及史村东北部的向斜组合而成。地层倾角在轴部都很平缓为6左右，在两翼较陡。对本井田起主导作用的断裂带，大至可划分两个断裂束，由南向北是：由井田的南部至12勘探线间的f1、f32断层束，其间断层走向以北东及北北东向且断距大为其特征；12勘探线以北的断裂束走向以北西及北北西向且断距较小为特征。断层间形成地垒或地堑，这两束断裂构造破坏了井田内褶皱构造线的连续性和本井田的完整性。 本井田构造形迹展布情况分述如下：1、褶皱（1）北牛叫葛岩嵛向斜由陶二井田延伸到陶三煤矿中北部，轴向近东西，两翼产状大致对称，倾角在1525之间，在本区轴长1900m，并被f1、f20断层切割，轴迹位置可靠。（2）南牛叫背斜由陶二井田延伸到陶三煤矿，轴线位于13与15勘探线之间，轴向近东西，1302孔处于轴线附近，与北牛叫葛岩嵛向斜相对应，两翼产状大致对称，倾角为1525，在本区轴线长2800m，并被f1、f20、 f25断层切割，为一宽缓的简单背斜构造。（3）店子背斜由半个山井田向东延伸入本区，西店子村以西轴向为北东向，进入店子村以东，轴向转为北西向，向南至24勘探线轴向转变为近南北向，轴部位于22勘探线以南，并分别被f1、f20、f37断层切割，在本区轴线长2700m。（4）史村向斜位于24勘探线与史村之间，轴向近南北，在本区轴线长1900m。2、断层据地质填图、地震勘探和钻孔揭露已发现大小断层共13条，其中落差大于100m的断层有2条，落差50100m的有6条，落差3050m的有1条，落差小于30m的有4条，其中影响到煤系地层的有7条。断层的性质均为高角度正断层，断层倾角一般6070；断层走向多为北东及北北东向，少数北西及北北西向。本井田总体构造形态为向东及南东倾斜的单斜构造，依本井田的构造发育程度和条件分析，其构造类型中等。主要断层的控制程度及断层特征叙述详见表121。3、岩浆岩岩浆岩在本区10勘探线以北大面积出露。煤系地层及二叠系上石盒子组四段地层中均有岩浆岩侵入，按岩浆岩侵入煤系地层层位的高低，本区岩浆岩自下而上大致分为五层：第一层岩浆岩（h1）：侵入于奥陶系顶与大青灰岩之间，侵入厚度1.10203.31m，分布在6勘线以北，一般侵入14层。第二层岩浆岩（h2）：侵入于大青灰岩与伏青灰岩之间，一般侵入15层，厚度1.27210.20m（未穿透）。第三层岩浆岩（h3）：侵入于伏青灰岩与野青灰岩之间，一般侵入13层，厚度0.9623.2m，多数分布于13勘探线以北，其南部有少量分布。第四层岩浆岩（h4）：侵入野青灰岩与1煤层之间，一般13层，厚度0.4215.09m，全区均有分布。第五层岩浆岩（h5）：侵入于1煤层与山西组顶界之间，仅有2003孔见到一层，厚4.33m，对1煤层没有影响。22陶 三 煤 矿 断 层 统 计 表 表121编 号性质走 向断 层 面落 差(m)长 度(m)位 置备 注倾 向倾 角f1正断层n61en25ese53707010808600断层沿东店子村东侧、石坡村、张庄村、康庄村西、师窑村、陶二煤矿生活区东由南向北延伸为井田西部边界断层。断层可靠f20正断层n53en17enw5070153708950在12线以北尖灭，向南出井田。24线以南地下与f1相交。断层可靠f37正断层n45enw6530353200与f32断层相交，向南出本区。断层可靠df44正断层n50wsw70251350可 靠df9正断层n35wn43wnese70065700可 靠f33正断层n48enw647040803700隐伏断层与f32相交。断层较可靠f26正断层n29enw5070258033001518线之间为f2的分支断层，地下与f25相交。较可靠f25正断层n20ese5515552000隐伏断层，较可靠f23正断层nn40ese7010803700师窑村东、康庄、南牛叫村控制可靠南部与f1相交，北到13线尖灭。断层可靠df75正断层n50wn25enese70101003800可 靠df40正断层n20en5ene74023400可 靠df30正断层n5ese7025580可 靠df74正断层n47owsw70o101080较可靠二、水文地质（一）区域水文地质概况陶三煤矿位于邯邢水文地质单元南单元的康二城亚单元的东部。该单元的北部边界分布在紫山岩体一带，其地表分水岭即为该单元的北部边界；西界以紫山鼓山断层为界；东界以奥陶系石灰岩顶界面标高-1100m为界；南部边界分为两段，即南部西段以双玉泉断层为界，南部东段以胡峪断层为界。整个单元的形状似三角形，面积约200km2。单元内主要含水层组按其含水介质不同可划分为三种类型：一是第四系松散砂卵砾石孔隙含水层，二是二叠系砂岩裂隙含水层组，三是石炭系薄层石灰岩及奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层组。（二）井田水文地质条件本区内发育一条季节性河流沁河，它是由区内西部的王沟支流和西南部的野河、师窑支流在牛叫河村附近汇合而成，经陶三煤矿东部张岩嵛村流出区外。该河平时主要排泄其上游矿坑水，水量在10001500m3/h，雨季期间为上游地区大气降水排泄通道，并形成洪水和洪峰。据调查，1963年最高洪水位在牛叫河村桥北的小庙下部地台边缘，其最高水位标高为+123.00m。现已在沁河上分别建有八河坝、康庄、北牛叫、张庄等小型水库，总库容量约为290.9万m3 。1、含水层特征陶三煤矿地层共有七个含水层，自上而下分述为：（1）奥陶系中统石灰岩含水层（）该层是由厚层状石灰岩、白云质灰岩等组成。本层总厚度约为550m，分为峰峰组、磁县组和马家沟组三组八个层段。其中，峰峰组的二、三段，磁县组的二、三段和马家沟组的二段为含水层段。其余层段则为相对隔水层段。陶三煤矿内奥灰埋藏深度较大，奥灰顶界面标高在矿区西部为-550-800m，东部为-800-1100m，埋藏深度大于700m，且又受北部伏青灰岩下的巨厚层岩浆岩的影响，制约了岩溶的发育。因此，本区奥灰含水层岩溶发育极差，富水性较弱，奥灰水属深埋藏滞流型。钻孔单位涌水量为0.041 l/sm，渗透系数为0.12m/d，水质类型为so4ca型，据陶二煤矿观11孔1997年1月观测资料，水位标高为108.6m。（2）大青石灰岩含水层（）岩性为中厚层状的隐晶细晶质石灰岩，局部夹燧石条带，层位稳定，平均厚度6.24m。据陶庄井田抽水实验资料，钻孔单位涌水量介于0.0150.138 l/s m，渗透系数介于0.0241.82m/d；水质类型以hco3so4camg型为主，属富水性弱中等的含水层。据陶二煤矿观14孔观测资料，1986年6月水位标高为108.92m。（3）伏青石灰岩含水层（）岩性为灰色隐晶质石灰岩，层位稳定。揭露厚度1.206.53m，平均厚度4.50m。钻孔单位涌水量介于0.1650.405l/sm，渗透系数介于4.3611.77m/d。水质类型以hco3so4naca型为主，水位标高124.53161.82m(1968年)。由以上资料分析，伏青石灰岩含水层属富水性中等的含水层。（4）野青石灰岩含水层（）岩性为隐晶质含泥质石灰岩。局部相变为泥岩及粉砂岩，沉积不稳定。钻孔单位涌水量为0.011 l/sm,渗透系数为0.366m/d。水质类型以hco3so4camg型为主，水位标高141.75142.74m之间。该层属富水性较弱的含水层。（5）2煤层顶板砂岩含水层（）岩性为中细粒结构、泥硅质胶结长石石英砂岩，局部相变为粉沙岩。其平均厚度为11.96m。从陶二煤矿生产揭露来看，该层以滴淋水形式为主，初见水时水量较大，一定时间后水量明显下降并趋于稳定，以消耗储存量为主。目前稳定水量在150m3/h左右。钻孔单位涌水量为0.00550.269 l/sm，渗透系数为1.958m/d。水位标高为156.12156.96m(1965年)。该层属富水性弱的含水层，局部为中等富水性。（6）下石盒子组砂岩含水层（）岩性为中细粒结构、泥硅质胶结石英砂岩，砂岩分为上、中、下三层，下层相当于骆驼脖砂岩，层位稳定，但厚度变化较大，上两层层位不稳定。本含水层主要是指其底部砂岩层。该层总厚为1.6544.26 m，平均厚度22.30m。钻孔单位涌水量为0.742 l/s m，渗透系数为7.13m/d，水质类型为hco3 so4cana型，水位标高为170.11m，该层具有中等富水性。（7）上石盒子组二段底砂岩含水层组（）岩性为一套粗中粒结构、泥硅质胶结石英砂岩，厚度5.4064.60m,平均厚度20.25m。单井最大出水量44.70m3/h，钻孔单位涌水量为0.274 l/s m，渗透系数为1.40m/d，水质类型为hco3so4camg型，水位标高1969年为187.42m，目前水位标高为163.4165.3m，相比1969年下降近20m。该层具有中等富水性。各含水层特征详见表122。2、隔水层特征矿区内各含水层之间均存在一定厚度并且有良好隔水性能的隔水岩层。奥陶系石灰岩顶至9煤层底板间的距离为21.6540.66m。其间岩性由砂质泥岩、铝质泥岩、粉砂岩组成，具有良好的隔水性能。大青石灰岩（）与伏青石灰岩（）间距为28.4241.09m，平均为33.98m,岩性60%为泥岩、粉砂岩，同时还有厚度不等的岩浆岩侵入，侵入厚度在陶三煤矿北部（612勘探线之间）较大，特别在602孔及801孔厚度均大于200m，这些厚层岩浆岩体虽然与围岩接触带间发育一定裂隙，具有一定的弱富水性，但由于其致密坚硬，在很大程度上还是增强了相邻含水层之间的隔水能力。伏青石灰岩（）与野青石灰岩（）的间距为34.5360.77m,岩性以粉砂岩、泥岩为主，同时也有厚度不等的岩浆岩侵入，均具有较好的隔水性能。野青石灰岩（）与2煤层顶板砂岩（）间距为21.8847.14m,平均为36.10m，岩性中粉砂岩和泥砂岩占60%以上，亦具有良好的隔水性能。2煤层顶板砂岩（）与下石盒子组底砂岩（）的平均间距为50.99m，岩性中粉砂岩占62%，这些厚层粉砂岩亦具有良好的隔水性能。下石盒子组底砂岩（）与上石盒子组二段底部砂岩（）的间距为121.60184.50m，平均为149.36m，岩性中粉沙岩、泥岩和铝质泥岩占50%60%，这些厚层的泥岩、铝质泥岩起到了很好的阻隔水作用。（三）地表水体与含水层之间的水力联系陶三煤矿有小型水库4座，并发育一条季节性河流，但这些地表水体多发育在三叠系刘家沟组及二叠系石千峰组地层之上，而刘家沟组及石千峰组均由厚层粉砂岩、泥岩组成，裂隙不发育，它能起到良好的阻隔水作用，一般情况下，地表水体不会与其下伏各含水层发生水力联系。各含水层之间均有一定厚度的具有良好隔水性能的泥岩、铝质泥岩、粉砂岩隔水岩层。含水层水位各不相同，说明其无水力联系。但在遇到断层、陷落柱等特殊情况下，仍会发生水力联系。值得指出的是，大青灰岩含水层与奥陶系灰含 水 层 特 征 一 览 表 表122含水层编 号含水层名 称水位标高（m）单位涌水量q (l/sm)渗透系数k (m/d)水质类型矿化度(g/l)备 注上石盒子二段底砂岩187.420.2741.4hco3so4camg0.594陶庄水井目前水位标高136.4165.3m下石盒子底砂岩170.110.7427.13hco3so4cana0.2942煤顶板砂岩156.121560960.00550.26961.958hco3so4cana0.303野青石灰岩141.75142.740.0110.366hco3 naca0.758伏青石灰岩124.53161.820.1650.4054.3611.77hco3so4camg0.591大青石灰岩135.01162.540.0150.13860.0241.82so4ca0.725奥陶系中统石灰岩135.060.040.12hco3so4camg1.792岩含水层水位标高比较相近，二者之间可能存在一定的水力联系 。（四）充水因素分析综上所述，2煤层顶板砂岩含水层、伏青灰岩含水层、陷落柱导水、未封闭及封闭不良的钻孔导水，将是陶三煤矿开采上组煤时未来矿井充水的主要因素，开采下组煤时的主要充水水源是大青及奥灰含水层水。（五）矿井涌水量矿井正常涌水量566m3/h，最大涌水量1030m3/h。第三节 煤 层 特 征一、煤层陶三煤矿内主采1、2号煤层，其赋存标高介于-450m-1050m之间，煤层倾角1025。因受f1、f20 断层影响，南部1、2号煤层可采上限基本在-600m水平左右，北部可采上限在-450m，南北两翼可采上限 成一阶梯状。从煤层倾斜宽度分析，南翼垂高450m，倾斜长度一般在12001500m ,北翼垂高600m，倾斜长度一般在24003000m。陶三煤矿含煤地层为二叠系下统山西组，石炭系上统太原组，中统本溪组，共含煤23层，可采及局部可采煤层5层，其中1、2、9煤层为可采和大部可采煤层，6、8煤层为局部可采煤层。现将可采煤层分述如下：1煤层：位于山西组地层中部，下距2煤层1333m（平均20m）。煤层厚度0.303.32m，平均厚度1.25m，纯煤厚0.302.12m，纯煤平均厚度1.17m，为薄煤层，煤层结构简单。大部不含夹矸，10线以北含夹矸0.150.64m的泥岩。煤层赋存不稳定，局部可采。2煤层：为主要可采煤层，位于山西组下部。煤层厚0.87.71m，平均厚3.53m，为中厚厚煤层，纯煤厚度0.87.56m。煤层结构简单，普遍含一层夹矸，厚0.090.62m，一般0.29m。2煤层全区可采，但厚度变化较大，由北向南逐渐增厚。6煤层：位于太原组中部，上距2煤层4999m（平均64m左右），与上部4煤层2040m（平均27m左右）。煤层厚度0.354.77m，平均厚度0.96m，纯煤厚度0.354.77m，纯煤平均厚度0.92m，为薄煤层。煤层结构简单，赋存较稳定，局部可采。8煤层：位于太原组底部。上距6煤层3256m（平均45m），距7煤层1025m（平均18m左右）。煤层厚0.381.89m，平均厚0.98m，纯煤厚度0.381.89m，纯煤平均原0.88m，为薄煤层，煤层结构简单，局部可采。9煤层：位于太原组底部，上距8煤层216m（平均5.8m）。煤层厚度0.673.64m，平均厚度2.07m，为中厚煤层，煤层结构复杂，大部可采。详见煤层特征表131二、煤质及工业用途陶三煤矿内各煤层均变质为无烟煤。其中1、2煤层多属中富灰特低硫无烟煤二号。6、9煤层多属中高灰富硫无烟煤二号。8煤层属低中灰富硫无烟煤三号（煤质分析成果见表132）。根据各煤层煤质化验结果，本区1、2煤煤粉可用于发电和锅炉用煤，块煤可用作合成氨用煤及民用煤。6、8、9煤主要为民用煤。三、开采技术条件1、煤层顶、底板本区设计主采2煤层。1煤层顶板岩性以粉砂岩（平均厚度3.89m）为主，次为泥岩，节理、裂隙较发育，容易跨落。底板岩性以粉砂岩为主，平均厚度8.0m。根据生产矿井实践，易发生底鼓。2煤层直接顶岩性以中、细粒砂岩（平均厚11.96m）为主，开采煤层时有剥落危险。2煤伪顶岩性为炭质泥岩、砂质泥岩，开采时易跨落。煤层底板以粉砂岩或细粒砂岩为主。巷道掘进时应预防底鼓的发生。2、瓦斯陶三煤矿瓦斯涌量为51.28 m3/min（24.61 m3/t），故该矿按高瓦斯矿井设计。3、煤尘本区1、2、6、8、9煤层均无爆炸性。4、煤的自燃各煤层的自燃倾向性为：1煤层为类不易自燃；2煤层为类或类不易自燃；6、8、9煤层为类不易自燃。采矿工程专业毕业设计煤 层 特 征 表 表 131含煤地层煤层编号煤层真厚(m)纯煤真厚(m)煤层结构煤层间距(m)可 采 程 度煤 层稳定性最小最大平均最小最大平均夹矸层数结构类型最小最大平均山西组10.303.321.250.302.121.170-1简单133321大部可采（79.1%）较稳定20.807.713.530.87.563.370-1简单可采（100%）稳 定499964太原组60.354.770.960.354.770.920-2简单局部可采（53.3%）较稳定32564580.381.890.980.381.890.880-1简单局部可采（73.3%）较稳定2165.890.673.642.370.673.642.070-4复杂可采（94.1%）稳 定煤 质 分 析 成 果 表 表132项目煤层工业分析（%）元素分析（%）水份mad灰份ad挥发份vdaf固定碳fcd全硫std磷pd发热量（mj/kg）碳cdaf氢hdaf氮ndaf氧+硫qdaf+sdafqbdafqgrd最小最大最小最大最小最大最小最大最小最大最小最大最小最大最小最大最小最大最小最大最小最大最小最大平均（样点）平均（样点）平均（样点）平均（样点）平均（样点）平均（样点）平均（样点）平均（样点）平均（样点）平均（样点）平均（样点）平均（样点）1原煤0.386.1912.3235.813.979.7655.9280.830.294.780.00650.040132.8338.8218.8030.4890.7694.101.613.670.661.483.594.092.57（22）22.61（20）6.66（21）73.88（8）0.96（22）0.014（14）34.24（12）27.20（8）92.03（3）2.93（3）1.21（3）3.77（3）精煤0.496.204.0314.980.938.3185.0990.100.410.7192.0593.721.413.580.611.592.244.062.4（14）8.04（14）4.43（22）87.73（8）0.57（9）92.90（11）2.83（17）1.15（8）3.10（8）2原煤0.405.4312.8634.402.759.4057.0778.610.126.230.000.18432.7035.0821.6629.0790.8494.101.563.591.291.712.624.002.57（32）41.07（33）6.12（28）73.94（9）0.79（33）0.058（22）34.21（18）26.41（19）92.20（4）2.37（6）1.48（4）3.62（4）精煤0.185.364.314.031.088.1783.3792.350.162.5430.0030.6392.2896.371.053.550.461.701.694.332.11218.42（22）4.37（33）86.70（13）0.82（14）30.32（2）93.74（13）2.33（27）1.35（10）2.65（10）6原煤0.624.2115.5537.293.2213.7049.7872.311.345.470.000.01019.0434.7218.8226.8987.9893.421.073.440.711.254.557.332.08（15）23.52（12）6.33（11）63.16（3）3.04（14）0.0054（8）30.72（7）23.96（3）90.70（2）1.94（3）0.98（2）5.94（2）精煤0.533.697.0017.813.219.0874.7288.170.461.8890.0194.871.003.900.651.402.555.181.98（10）10.60（9）5.64（9）82.68（3）1.28（7）92.60（7）2.23（13）1.22（6）3.68（6）8原煤0.683.298.4524.655.788.2278.2682.500.194.120.0060.01334.4934.7729.6431.0390.252.810.955.991.96（7）14.64（4）6.875（4）80.38（2）2.76（9）0.0084（5）34.63（2）30.34（2）（1）（1）（1）（1）精煤0.582.532.169.834.936.9488.8691.380.813.4190.6892.281.573.581.041.154.074.941.37（5）5.56（5）6.42（5）90.12（2）2.56（4）91.28（3）3.01（6）1.11（3）4.59（3）9原煤0.544.2615.4733.653.9111.8464.2072.381.905.890.0010.02533.1734.2223.7827.1588.3689.831.553.430.101.286.937.552.21（12）23.44（12）7.68（12）67.18（3）3.36（12）0.011（8）33.84（7）25.06（3）89.10（2）2.50（3）0.69（2）7.22（12）精煤0.553.273.729.201.577.4585.6688.121.693.1190.3193.661.903.400.921.212.725.162.03（8）6.96（8）4.73（12）86.68（3）2.49（7）91.92（7）2.55（12）1.06（7）4.24（7）25地质柱状图第二章 陶三煤矿井田境界和储量第一节 井 田 境 界陶三煤矿的境界为：西部为陶二煤矿采矿许可证的东界及f1、f20断层，北部以4063200纬线为界；东部至矿井设计划定的拟登记的1，2煤层-1050m等高线及f32断层；南部以点x=4049050、y=38529450和点x=4050850、y=38525400两点连线为界。陶三煤矿南北长约13.414.4km，东西宽约1.72.7km，面积约28.2km2。第二节 井 田 工 业 储 量1、地质储量陶三煤矿内可采及局部可采煤层共五层，即1、2、6、8、9号煤层，由于下组煤（6、8、9）埋藏深度大、水文地质条件复杂，受奥灰水影响暂不能开采，且6、8、9煤层的全硫平均含量大于3%，根据现行规范，未列入查明的矿产资源（11292万t）。可供开采的上组煤1、2号煤层地质资源量18525万t。陶三煤矿内1、2号煤层地质资源量汇总见表221，6、8、9号煤层地质资源量汇总见表222。2、工业资源/储量设计开采对象以2号煤层为主，局部开采1号煤层、，其地质资源量为18525万t，工业资源/储量为地质资源量乘以可信度系数75%后的资源量，为13893万t。陶三煤矿上组煤地质资源量汇总表 表221煤层计算水平资源量（万吨）1-700以浅1072-700 -10502148小计32202-700以浅5218-700 -105010087小计15305合 计-700以浅6290-700 -105012235合 计18525 陶三煤矿下组煤地质资源量汇总表 表222煤层计算水平资源量（万吨）6-700以浅498-700 -10502161小计26598-700以浅313-700 -10502375小计26889-700以浅454-700 -10505491小计5945合 计-700以浅1265-700 -105010027合 计11292第三节 井 田 可 采 储 量1、设计资源/储量（1）安全煤柱的留设a、村庄保护煤柱陶三煤矿地面村庄保护煤柱根据岩层移动角留设。移动角按=54,=74,=740.6进行取值。村庄围护带宽度取15m。b、断层煤柱断层煤柱留设暂按构造煤柱考虑h25m时留设煤柱宽度20m。需说明的是生产期间要实行超前勘探，若遇到特殊情况发现断层导水，则按含水层的水头压力计算留设防水煤柱。c、陶三煤矿边界煤柱陶三煤矿边界煤柱包括与陶二煤矿采矿许可证的东界隔离煤柱，设计按陶三煤矿侧留设25m隔离煤柱；矿井北、南部按井田境界一侧30m留设。d、地面铁路、公路煤柱因陶三煤矿内煤层埋深一般在5701170m，煤层采深与采厚比162334，在铁路和公路下采用全部垮落法进行开采时，对路体有一定程度的破坏。在计算储量时将铁路及公路下的储量列入安全煤柱范围内。生产期间开采路下煤炭时应先征得有关路管部门同意，并按有关规定编制专项设计。各类永久煤柱合计8177万t。（2）设计资源/储量工业资源/储量13893万t，减去各类永久煤柱7135万t后，为设计资源/储量，设计资源/储量为6758万t。2、设计可采储量设计资源/储量减去工业场地煤柱、乘以采区回采率后（2煤回采率80%）的储量为设计可采储量，矿井设计可采储量5406万t。第三章 矿井生产能力、服务年限及工作制度第一节 生产能力及服务年限一、陶三煤矿生产能力的确定通过综合分析，设计确定陶三煤矿的设计生产能力为60万t/a，其理由如下：1、资源丰富、地质构造控制可靠经精查地质勘探和地震补勘，陶三煤矿的地质构造控制可靠，资源储量丰富，加之煤层埋深较大，无人为破坏和地方矿井吞食现象，使得煤层赋存完整性好。可采储量5406万吨，按60万t/a产量计算，储量备用系数1.4，其设计服务年限64.3a。其可采储量、生产能力、服务年限三者关系比较协调，资源条件较优越，有利于矿区持续稳定发展。陶三煤矿的开拓部署和采掘接续安排，未来生产布置一个采区，一个2煤综采工作面，不但采、掘、开衔接方便协调，而且可保证60万t/a的生产能力。2、生产能力过小或过大效益不佳陶三煤矿开采水平为-711m，处于地表以下800多米深，深井开发其原煤生产成本必然较高，若生产能力过小，会增加单位成本，降低生产效益；若人为过份加大产量，提高能力，虽然矿井储量丰富、基础条件可靠，可降低单位成本提高经济效益，但从通风的角度分析这种意义难以实现。因为煤层埋藏较深，巷道路线长，人为增加采面产量会受通风和瓦斯抽放的约束不易实现，反而增加了基础成本。上述理由说明，将矿井设计生产能力确定为60万t/a是合理的，既可充分发挥国有资产的作用，又能符合井下生产实际条件，可做到投资少、效益佳。二、陶三煤矿及其水平服务年限陶三煤矿可采储量5406万t，储量备用系数按照规范并结合井下开采技术条件取1.4，按60万t/a设计生产能力，计算出矿井的服务年限64.3a。矿井共布置两个水平，一水平上山开采，二水平上下山开采，其中一水平（-711m）服务年限28a，二水平（-930m）服务年限36.3a。第二节 矿井工作制度陶三煤矿的工作制度为设计年工作日300d，每天三班作业，其中二班生产，一班准备，每班工作时间为8h。每天净提升时间14h。第四章 井 田 开 拓第一节 概 述矿井开拓方式按井筒倾角不同分为平硐、斜井、立井三种形式，按井筒形式分为单一开拓和综合开拓。因矿井主采2号煤层，其赋存标高介于-450m-1050m之间，煤层倾角1025。井口标高为+124m，使得井筒深度大于500m，所以不适合斜井开拓，而选择立井开拓。见表411开拓方